(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用済みの薬液を回収する回収槽と、使用前の薬液を貯留する供給槽と、ガス用主管路と、薬液用主管路とを有し、
前記ガス用主管路は、熱交換媒体のガスを、第一の撥水性フィルタを介して前記回収槽の薬液中に送入し、該薬液中をバブリングして送出した該ガスを第二の撥水性フィルタと第一のバルブと第三の撥水性フィルタと第四の撥水性フィルタをこの順序で介して排気するものであり、
前記薬液用主管路は、前記供給槽内の薬液を、第三と第四の撥水性フィルタとの中間部で前記ガス主管路に送入して前記ガスで熱交換し、第四の撥水性フィルタで該ガスと分離されてポンプとろ過フィルタと第二のバルブをこの順序で介して薬液処理装置へ送出するものである
ことを特徴とする廃液の熱回収再利用装置。
【請求項２】
薬液用バイパス管路を有し、
前記薬液用バイパス管路は、前記薬液用主管路内の薬液を、前記ろ過フィルタと前記第二のバルブの中間部から分岐して第三のバルブを介して前記供給槽に送入するものである請求項１記載の廃液の熱回収再利用装置。
【請求項３】
ガス用バイパス管路を有し、
前記ガス用バイパス管路は、前記第四の撥水性フィルタで分離された前記ガスを分岐して前記第一の撥水性フィルタの手前のガス用主管路へ送入するものである請求項１記載の廃液の熱回収再利用装置。
【請求項４】
前記薬液が、りん酸、硫酸、塩酸の少なくとも一つを含む請求項１記載の廃液の熱回収再利用装置。
【請求項５】
前記ガスが、前記薬液に対して難溶性のＨｅ、Ａｒ、Ｎ２  の少なくとも一つを含む請求項１または４記載の廃液の熱回収再利用装置。
【請求項６】
請求項１記載の廃液の熱回収再利用装置を用いて、使用済みの薬液の熱を回収して使用前の薬液を加温する
ことを特徴とする廃液の熱回収再利用方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、いろいろな薬液処理工程を経て製造される半導体装置やＬＣＤなどの電子デバイスの製造工程において、薬液を供給する装置と薬液の廃液を回収する装置を備えた熱回収再利用装置に関する。
【０００２】
薬液処理工程を経て製造される電子デバイスの製造工程においては、例えば、７０°Ｃとか１８０  °Ｃといった温度に加温した薬液を用いて半導体ウェーハやガラスなどの基板処理を行っており、供給する薬液の加温と廃液の冷却に莫大なエネルギを消費している。この消費エネルギを削減することが望まれている。
【０００３】
また、こうした薬液処理工程を経て製造される電子デバイスでは、例えば、サブμｍの微細なパターンあるいは一辺が数百ｍｍの大きな基板に数千本の無欠陥のパターンを形成するので、製造工程で用いられる薬液の純度はいわゆる半導体グレードであり、夾雑物などの混入も厳しく抑える必要がある。従って、供給薬液と廃液とを直接熱交換することは熱交換体の損傷などによる汚染の危険性があって採用できない。そのため、汚染の危険性が少ない熱媒体を使った熱交換が望まれている。
【０００４】
【従来の技術】
図３は従来の廃液回収装置の要部のブロック図、図４は従来の薬液供給装置の要部のブロック図である。図において、４は薬液、７はポンプ、８はろ過フィルタ、９は薬液処理装置、１１は薬液回収装置、１２は貯液槽、１３は廃液回収装置、１４は廃液回収槽である。
【０００５】
図３において、従来の廃液回収装置１１では、薬液処理装置９で使用済みの薬液４が使用中の温度のまゝか若干冷やされたあと廃液回収槽１２に回収される。
図４において、従来の薬液供給装置１３では、貯液槽１４に蓄えられている使用前の薬液４をポンプ７によって取り出し、ろ過フィルタ８を透してろ過して図示してない薬液処理装置へ供給される。薬液４は図３に示した薬液処理装置９内で適宜加温されて使用される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の薬液供給装置と廃液回収装置のそれぞれは、互いに独立していたために、昇温された使用済みの薬液のもつ熱量が有効に利用されずにむざむざ捨てられており、薬液を昇温するためのエネルギの消費量とコストが大きかった。
【０００７】
そこで本発明は、薬液に対して不活性なガスを熱交換媒体として用い、回収した廃液の熱を供給する薬液の加温に再利用できる廃液の熱回収再利用装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上で述べた課題は、
使用済みの薬液を回収する回収槽と、使用前の薬液を貯留する供給槽と、熱交換媒体のガスを、第一の撥水性フィルタを介して該回収槽の薬液中に送入し、該薬液中をバブリングして送出した該ガスを第二の撥水性フィルタと第一のバルブと第三の撥水性フィルタと第四の撥水性フィルタをこの順序で介して排気するガス用主管路と、該供給槽内の薬液を、第三と第四の撥水性フィルタとの中間部で該ガス主管路に送入して該ガスで熱交換し、第四の撥水性フィルタで該ガスと分離されてポンプとろ過フィルタと第二のバルブをこの順序で介して薬液処理装置へ送出する薬液用主管路とで構成された廃液の熱回収再利用装置と、該装置を用いて使用済みの薬液の熱を回収して使用前の薬液を加温する廃液の熱回収再利用方法とによって解決される。
【０００９】
また、前記薬液用主管路内の薬液を、前記ろ過フィルタと前記第二のバルブの中間部から分岐して第三のバルブを介して前記供給槽に送入する薬液用バイパス管路、あるいは前記第四の撥水性フィルタで分離された前記ガスを分岐して前記第一の撥水性フィルタの手前のガス用主管路へ送入するガス用バイパス管路を有する廃液の熱回収再利用装置と、これらの装置を用いた廃液の熱回収再利用方法によって解決される。
【００１０】
さらに、前記薬液には、りん酸、硫酸、塩酸の少なくとも一つを含む薬液が適用でき、該薬液に対して難溶性のＨｅ、Ａｒ、Ｎ２  の少なくとも一つを含むガスが適用できる。
【００１１】
【作用】
撥水性フィルタは、ガスと液体とを分離できるフィルタで、例えば、ふっ素化高分子の延伸多孔質膜で形成されたフィルタである。このフィルタは水を透さない性質、いわゆる撥水性が強く、水の表面張力のためにろ過膜の微細な空孔に毛細管現象を生じない。従って、この撥水性フィルタは、液体の中に泡粒状に混入している気体を液体から分離する脱泡に用いることができる。
【００１２】
そこで、本発明においては、まず、薬液に難溶性のガスを撥水性フィルタを透して使用済みの高温の廃液の中にバブリングさせて熱を回収するようにしている。そして、加温されたガスを撥水性フィルタを透して使用前の低温の薬液に接触させて熱交換し、薬液を加温するようにしている。さらに、撥水性フィルタを透してガスと薬液を分離するようにしている。
【００１３】
こうして、ガスを熱交換媒体として廃液の冷却を兼ねて廃液の熱を回収し、使用前の薬液を加温するので、半導体装置などの製造工程において消費されるエネルギの使用効率を改善することができる。
【００１４】
【実施例】
図１は本発明になる熱回収再利用装置の実施例を説明するブロック図、図２は本発明になる熱回収方法を示す工程図である。図において、１は回収槽、２は供給槽、３はガス、３ａはガス用主管路、３ｂはガス用バイパス管路、４は薬液、４ａは薬液用主管路、４ｂは薬液用バイパス管路、５ａは第一の撥水性フィルタ、５ｂは第二の撥水性フィルタ、５ｃは第三の撥水性フィルタ、５ｄは第四の撥水性フィルタ、６ａは第一のバルブ、６ｂは第二のバルブ、６ｃは第三のバルブ、７はポンプ、８はろ過フィルタ、９は薬液処理装置、１０は熱回収再利用装置である。
【００１５】
図１〜２において、本発明になる熱回収再利用装置１０の基本構成は、回収槽１と供給槽２と、ガス３を輸送するガス用主管路３ａやガス用バイパス管路３ｂ、薬液４を輸送する薬液用主管路４ａや薬液用バイパス管路４ｂが両槽１、２に連なった構成になっている。
【００１６】
半導体ウェーハなどの基板を薬液処理装置９の中で酸洗い処理する工程を例にとると、その薬液処理装置９の中に入っている例えば、りん酸、硫酸、塩酸などを含む薬液４は、例えば７０°Ｃないし１８０  °Ｃといった高い温度に加温されている。この薬液処理装置９の中の薬液４は、使用済みになると回収槽１に回収され貯留されるようになっている。
【００１７】
一方、ガス３がガス用主管路３ａから第一の撥水性フィルタ５ａを透して回収槽１の底部から送入される。このガス３には、薬液４に対して難溶性であり、かつ化学的に安定なＨｅ、Ａｒなどの希ガスやＮ２ガスなどが用いられる。また、第一の撥水性フィルタ５ａには、例えば、ふっ素化高分子の延伸多孔質膜、つまりＰＴＦＥ（ポリテトラフロロエチレン）とかＰＶＤＦ（ポリビニルフロライド）などのろ過膜で形成されたフィルタが用いられる。この第一の撥水性フィルタ５ａは、膜の素材自体が水に濡れないいわゆる撥水性が強い。従って、水の界面自由エネルギのためにろ過膜の微細な空孔に毛細管現象を生じない特異な性質をもっている。その結果、液体の中に泡粒状に混入している気体は透すが水を透さず、つまり、薬液４を透さずガス３だけが透過し、薬液４とガス３を分離することができる。第二〜第三の撥水性フィルタ５ｂ、５ｃも同一の特性をもったフィルタである。第四の撥水性フィルタ５ｄも特性は同一であるが、薬液４から分離したガス３がガス用バイパス管路３ｂに分岐して輸送される構成になっている。
【００１８】
回収槽１に貯留された薬液４の中はいわゆる熱吸収領域となっており、薬液４の中をバブリングして加温されたガス３は、第二の撥水性フィルタ５ｂを透ってガス用主管路３ａに送出される。そして、第一のバルブ６ａを透って使用済みの薬液４と分離されたあと第三の撥水性フィルタ５ｃを透り、第四の撥水性フィルタ５ｄからバイパスして排気されるようになっている。
【００１９】
一方、供給槽２には薬液処理装置９に送入する使用前の薬液４が貯留されている。この薬液４は、供給槽２から連なる薬液用主管路４ａを通り第三の撥水性フィルタ５ｃと第四の撥水性フィルタ５ｄとの中間でガス用主管路３ａに連結されている。第三の撥水性フィルタ５ｃは薬液４がガス用主管路３ａの方へ逆流することを防ぎ、第四の撥水性フィルタ５ｄでは分離されたガス３がガス用パイパス管路３ｂに分岐され、薬液用主管路４ａの方へ輸送されて薬液４に混入することを防いでいる。つまり、第三の撥水性フィルタ５ｃと第四の撥水性フィルタ５ｄとの間の管路領域では、ガス用主管路３ａと薬液用主管路４ａとが共通になっており、回収槽１で薬液４から熱吸収して加温されたガス３と供給槽２から送出された薬液４とが共存して熱交換が行われる熱交換領域となっている。
【００２０】
ガス３は第四の撥水性フィルタ５ｄでバイパスされ、加温された薬液４のみがポンプ７で輸送されてろ過フィルタ８を通り、第二のバルブ６ｂを通って薬液処理装置９に送入されるようになっている。
【００２１】
こうして、本発明になる熱回収再利用装置１０によれば、例えば、７０°Ｃで回収槽１に回収された硫酸を含む薬液４をＨｅのガス３で熱交換したところ、２５°Ｃの室温の薬液４を４０°Ｃまで予熱することができた。
【００２２】
薬液４と熱交換したあとバイパスされたガス３は、排気せずにガス用バイパス管路３ｂを通って第一の撥水性フィルタ５ａの手前のガス用主管路３ａへ戻せば再度使用することができる。また、加温された薬液４を薬液処理装置９に送入しない場合には、第二のバルブ６ｂを閉栓して第三のバルブ６ｃを開栓する。そして、薬液用主管路４ａから薬液用バイパス管路４ｂへバイパスして供給槽２へ還流させる。そうすると、供給槽２の中の薬液処理装置９へ輸送する前の使用前の薬液４の加温を繰り返し予熱することができ、使用済みの廃液の熱回収効率を上げることができる。
【００２３】
【発明の効果】
半導体ウェーハなどの基板を加温した薬液を用いて行う処理において、使用済みの廃液をそのまゝ廃棄していたが、本発明によれば、不活性なガスを熱交換媒体として用い、回収した廃液の熱を薬液の加温に再利用することができる。
【００２４】
その結果、エネルギ効率を格段に高めることが可能となり、特に半導体装置などの電子デバイスの製造コストの削減と省エネルギに対して本発明は寄与するところが大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明になる熱回収再利用装置の実施例を説明するブロック図である。
【図２】本発明になる熱回収方法を示す工程図である。
【図３】従来の廃液回収装置の要部のブロック図である。
【図４】従来の薬液供給装置の要部のブロック図である。
【符号の説明】
１  回収槽
２  供給槽
３  ガス              ３ａ  ガス用主管路          ３ｂ  ガス用バイパス管路
４  薬液、            ４ａ  薬液用主管路          ４ｂ  薬液用バイパス管路
５ａ  第一の撥水性フィルタ                ５ｂ  第二の撥水性フィルタ
５ｃ  第三の撥水性フィルタ                ５ｄ  第四の撥水性フィルタ
６ａ  第一のバルブ      ６ｂ  第二のバルブ          ６ｃ  第三のバルブ
７  ポンプ、
８  ろ過フィルタ
９  薬液処理装置
１０  熱回収再利用装置
【図１】
0003547832.tif 000002
【図２】
0003547832.tif 000003
【図３】
0003547832.tif 000004
【図４】
0003547832.tif 000005