(57)【要約】【課題】濾過フィルターの濾過性能を正確に判断でき、且つ濾過フィルターの性能の限界まで使用可能な濾過システムの提供を課題とする。【解決手段】薬液内の異物を濾過する濾過フィルター１１と、濾過フィルター１１に薬液を導入する一次側通路１２と、一次側通路１２内の薬液中の異物を監視する第１パーティクルセンサ１３と、濾過フィルター１１で濾過された薬液を排出する二次側通路１４と、二次側通路１４内の薬液中の異物を監視する第２パーティクルセンサ１５と、第１パーティクルセンサ１３で検出された異物と、第２パーティクルセンサ１５で検出された異物とから、異物の除去率を求める演算部１６とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体内の異物を濾過するフィルタ部と、
前記フィルタ部に前記液体を導入する一次側通路と、
前記一次側通路内の前記液体中の異物を監視する第１異物センサと、
前記フィルタ部で濾過された前記液体を排出する二次側通路と、
前記二次側通路内の前記液体中の前記異物を監視する第２異物センサと、
前記第１異物センサで検出された前記異物と前記第２異物センサで検出された前記異物とから、前記異物の除去率を求める演算部と、
を備える濾過システム。
【請求項２】
前記除去率が所定の基準値に達しない場合に、前記フィルター部に導入する前記液体の導入量を制御する液体導入量制御装置を備える請求項１に記載の濾過システム。
【請求項３】
前記除去率が所定の基準値に達しない場合に、警報を発生する請求項１または２に記載の濾過システム。
【請求項４】
前記二次側通路における前記液体の流量を監視する流量監視手段を有する請求項１から３の何れかに記載の濾過システム。
【請求項５】
液体内の異物をフィルタ部で濾過する工程と、
前記フィルタ部に前記液体を導入する工程と、
前記フィルタ部で濾過された前記液体を排出する工程と、
前記フィルタ部に導入される前記液体中の異物を監視する工程と、
前記フィルタ部から排出される前記液体中の前記異物を監視する工程と、
前記フィルタ部に導入される前記液体中の前記異物と前記フィルタ部から排出される前記液体中の前記異物とから、前記異物の除去率を求める工程と、
を含む濾過方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造工程の薬液などを濾過するのに好適な濾過システム及び濾過方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板製造工程においては、基板洗浄をするためハロゲン性薬液が用いられる。基板洗浄後のハロゲン性薬液には、不純物の粒子が含まれる。そこで、ハロゲン性薬液から不純物の粒子を除去するため、濾過フィルターが用いられている。
【０００３】
図６は、従来の濾過フィルター５１を有する濾過システム５０を示す。この濾過システム５０は、濾過フィルター５１の前後の水圧を圧力計５２，５３でモニターされ、これらの水圧が規定圧力差以上に開いたときに、濾過フィルター５１が目詰まりしたと判断される。
【０００４】
そして、この判断に基づいて、目詰まりした濾過フィルター５１の交換時期が決められていた。なお、図５中の符号５４は濾過すべき薬液や純水などを蓄積するタンク、５５は加圧ポンプである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の濾過システム５０は、図７示すように、加圧ポンプ５５の圧力脈動の影響により、圧力計５２，５３の圧力の変動が大きく、濾過フィルター５１の正確な目詰まり時期を判定することが困難であった。
【０００６】
このため、実際には、濾過フィルター５１の使用時間に基づいて、濾過フィルター５１の交換時期を判断するのが普通であった。
【０００７】
このように、従来の濾過システム５０では、濾過フィルター５１の交換を定期的に行わざるを得ず、濾過フィルター５１の交換費用の発生や交換時の設備停止による稼働率の低下が定期的に生じるという問題があった。
【０００８】
また、濾過フィルター５１の濾過膜自体に突発的な不具合が発生した場合には、圧力計５２，５２の圧力差が基準値以上であると検出された時点で、既に薬液中の不純物が二次側（下流側）に流出しているので、基板などの製品の良品率が低下するという問題があった。
【０００９】
このように、従来の濾過システム５０は、濾過フィルター５１における濾過膜の膜質劣化を直接検出できないため、突発的な不具合に対応できないという問題があった。
【００１０】
一方、薬液の濾過システムは、ハロゲン性薬液を用いた半導体製造設備などに広く採用されており、濾過フィルターの劣化をリアルタイムに検出できる技術が求められている。
【００１１】
本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、濾過フィルターの寿命予測を正確に行うことが可能で、且つ濾過フィルターの性能の限界まで使用可能な濾過システムの提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
【００１３】
すなわち、本発明は、
フィルタ部と、
前記フィルタ部に液体を導入する一次側通路と、
前記一次側通路内の前記液体中の異物数を監視する第１異物センサと、
前記フィルタ部で濾過された前記液体を排出する二次側通路と、
前記二次側通路内の前記液体中の前記異物数を監視する第２異物センサと、
前記第１異物センサで検出された前記異物数と前記第２異物センサで検出された前記異物数とから、前記異物の除去率を求める演算部と、
を備える。
【００１４】
本発明では、フィルタ部の入口（一次側通路）と出口（二次側通路）における液体中の異物数を直接検出し、これらの異物数から除去率を求めるので、加圧ポンプなどの脈動の影響を受けることなく、フィルタ部の寿命を正確に判断できる。
【００１５】
ここで、前記除去率が所定の基準値に達しない場合に、前記フィルター部に導入する前記液体の導入量を制御する液体導入量制御装置を備えるのが好ましい。
【００１６】
この構成により、フィルタ部の濾過性能が低下した場合でも、フィルタ部から排出される異物数が増加するのを抑制できる。
【００１７】
また、前記除去率が所定の基準値に達しない場合に、警報を発生するように構成できる。
【００１８】
この構成により、フィルタ部の濾過性能が限界に達したことを警報により即座に認識できるので、フィルタ部を交換するなど適切な処置を行うことができる。
【００１９】
また、前記二次側通路における前記液体の流量を監視する流量監視手段を有する構成にできる。
【００２０】
この構成により、二次側通路内の液体の流量が減少した際に、フィルタ部が目詰まりしたものと判断できる。
【００２１】
また、本発明は、
液体内の異物をフィルタ部で濾過する工程と、
前記フィルタ部に前記液体を導入する工程と、
前記フィルタ部で濾過された前記液体を排出する工程と、
前記フィルタ部に導入される前記液体中の異物を監視する工程と、
前記フィルタ部から排出される前記液体中の前記異物を監視する工程と、
前記フィルタ部に導入される前記液体中の前記異物と前記フィルタ部から排出される前記液体中の前記異物とから、前記異物の除去率を求める工程と、
を含む。
【００２２】
本発明では、フィルタ部の前後の圧力を検出することなく、フィルタ部の前後の液体中に含まれる異物を検出し、これらの前後の異物から異物の除去率を算出するので、ポンプなどの脈動の影響を受けることなく、フィルタ部における濾過特性を正確に求めることができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、ポンプの脈動などの影響を受けることなく、フィルタ部の濾過性能を正確に把握できる。
【００２４】
また、フィルタ部の濾過性能が限界に達したときには、警報を発生することにより、フィルタ部を迅速に交換できる。従って、フィルタ部を濾過性能の限界まで使用でき、且つ濾過性能の低下による製品への影響を防止できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る濾過システム及び濾過方法について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】
図１は、本発明に係る実施形態の濾過システム１を示す。この濾過システム１は、例えば半導体洗浄用の薬液を濾過するものである。
【００２７】
この濾過システム１は、フィルタ部である濾過フィルター１１と、この濾過フィルター１１に薬液を導入する一次側通路１２と、この一次側通路１２内の薬液中の異物を監視する第１異物センサである第１パーティクルセンサ１３と、濾過フィルター１１で濾過された薬液を排出する二次側通路１４と、この二次側通路１４内の薬液中の異物を監視する第２異物センサである第２パーティクルセンサ１５と、第１パーティクルセンサ１３で検出された異物と第２パーティクルセンサ１５で検出された異物とから、異物の除去率を算出する演算部１６と、濾過フィルター１１に導入する薬液量を制御する制御部１８とを備えている。
【００２８】
なお、図１中の符号１７は圧力空気によって駆動されるポンプ、１９は二次側通路１４の薬液の流量を監視する流量監視装置である。
【００２９】
次に、上記各構成要素について説明する。濾過フィルター１１は、濾過膜によって薬液を濾過するものであり、一般的な濾過フィルターを使用できる。本実施形態では、濾過フィルター１１の濾過膜が複数層設けられている。
【００３０】
一次側通路１２及び二次側通路１４は、適宜な直径の配管が使用されている。第１パーティクルセンサ１３、及び第２パーティクルセンサ１５は、一般的な液中パーティクルセンサであり、薬液に光を照射し、薬液中の異物（粒子）による散乱光を検出することにより、薬液中の異物を検出する。
【００３１】
演算部１６は、一般的なパソコンなどを使用できる。この演算部１６では、次式によって異物の除去率Ｋを算出する。
Ｋ＝（ＰＣ１−ＰＣ２）／ＰＣ１
但し、Ｋ：異物の除去率（％）
ＰＣ１：第１パーティクルセンサ１３で検出された異物の濃度
ＰＣ２：第２パーティクルセンサ１５で検出された異物の濃度
【００３２】
制御部１８は、演算部１６で算出された異物の除去率Ｋに基づいて、ポンプ１７を制御することにより、ポンプ１７から吐出される薬液の圧力を制御して、濾過フィルター１１に導入される薬液の圧力を制御する。
【００３３】
また、この制御部１８は、演算部１６で算出された異物の除去率Ｋが、所定の基準値に達しない場合に、警報（警告）を発生する。
【００３４】
次に、この濾過システム１の作用を説明する。ここでは、半導体洗浄装置で使用する薬
液が薬液貯留槽に貯留され、この薬液貯留槽内の薬液を濾過システム１で濾過する場合について説明する。半導体は、薬液貯留槽内の薬液に浸積することにより洗浄される。
【００３５】
この場合は、薬液槽内の薬液が、ポンプ１７及び一次側通路１２を経て濾過フィルター１１に導入される。
【００３６】
濾過フィルター１１で濾過された薬液は、二次側通路１４を介して薬液貯留槽に戻される。このように、薬液は循環して濾過される。
【００３７】
一次側通路１２と二次側通路１４内の薬液中の異物量は、それぞれ第１パーティクルセンサ１３と第２パーティクルセンサ１５によって検出される。
【００３８】
第１及び第２パーティクルセンサ１３，１５で検出された異物量は、演算部１６に入力され、ここで異物の除去率Ｋが後述の数式１によって算出される。算出された異物の除去率Ｋは、制御部１８に入力される。
【００３９】
制御部１８は、異物の除去率Ｋと所定の基準値とを比較し、除去率Ｋが所定の基準値に満たない場合には、ポンプ１７の駆動圧を制御すると共に、警報を発生する。
【００４０】
ポンプ１７の駆動圧を制御することにより、ポンプ１７の薬液吐出圧を減少させることができる。これにより、濾過フィルター１１に導入される薬液の圧力が減少し、濾過フィルター１１から排出される異物量も減少する。
【００４１】
次に、一例として濾過システム１により、半導体洗浄装置で使用される薬液を濾過する場合の制御方法について説明する。
【００４２】
ここでは、薬液内の異物を濾過フィルター１１で濾過する工程と、濾過フィルタ１１に薬液を導入する工程と、濾過フィルター１１で濾過された薬液を排出する工程と、濾過フィルター１１に導入される薬液中の異物を監視する工程と、濾過フィルター１１から排出される薬液中の異物を監視する工程と、濾過フィルター１１に導入される薬液中の異物と、濾過フィルター１１から排出される薬液中の異物とから、異物の除去率を求める工程と、を含む。
【００４３】
本実施形態では、図２に示すように、薬液３０を貯留する薬液貯留槽３１に濾過システム１が接続される。半導体３２は、薬液貯留槽３１内の薬液３０に浸積されることにより洗浄される。
【００４４】
図３は、濾過フィルター１１の濾過性能が正常な範囲である場合に突発的に濾過性能が低下した場合の、濾過時間と一次側通路１２及び二次側通路１４内の異物数との関係を示す。
【００４５】
図３中の符号２０は、濾過時間と一次側通路１２内の異物数との関係、２１は濾過時間と二次側通路１４内の異物数との関係を示す。
【００４６】
濾過フィルター１１の濾過性能が正常な範囲では、濾過フィルター１１による濾過時間が長くなるほど、一次側通路１２及び二次側通路１４内の薬液中に含まれる異物数が減少する。濾過フィルター１１には、濾過時間の経過と共に異物の蓄積量が増加する。また、除去率Ｋは、濾過時間の経過にかかわらず略一定となる。
【００４７】
ここで、濾過フィルター１１に蓄積している異物がある程度増加すると、一次側通路１
２内の薬液の圧力が上昇して、濾過フィルター１１の濾過膜における孔が拡大され、濾過フィルター１１に蓄積していた異物が二次側通路１４に排出される。
【００４８】
これにより、曲線２１の突出部分２１ａで示すように、二次側通路１４内の薬液中に含まれる異物数が急激に増加する。この場合は、除去率Ｋが小さくなる。
【００４９】
濾過フィルター１１に蓄積されていた異物が二次側通路１４に排出されると、それ以降、濾過フィルター１１の濾過性能が正常に戻る。従って、突出部分２１ａが発生した後の除去率Ｋは、正常な値に戻る。
【００５０】
このように、薬液を濾過している間は、定期的に除去率Ｋを算出して、除去率Ｋの状態変化を監視する。そして、除去率Ｋが一時的に上昇して所定の基準値未満となり、短時間の経過後に所定の基準値以上になった場合には、濾過フィルター１１に蓄積されていた異物が排出されたものと判断できる。
【００５１】
また、万一、濾過フィルター１１に異物が詰まり、濾過フィルター１１が閉塞した時には、流量監視装置１９によって二次側通路１４内の流量低下が検出され、制御部１８から警報が発生される。これにより、濾過フィルター１１の異常を即座に判断できるので、濾過フィルター１１を交換するなど適切な処置を行うことができる。
【００５２】
図４は、濾過フィルター１１の濾過性能が徐々に低下し寿命に近づいた場合の濾過時間と、一次側通路１２及び二次側通路１４内の異物数との関係を示す。
【００５３】
図４中の曲線２２は濾過時間と一次側通路１２内の異物数との関係を示し、曲線２３は濾過時間と二次側通路１４内の異物数との関係を示す。
【００５４】
一般的に、濾過フィルターは、濾過膜の使用時間が経過するにつれて、「圧力損失増加」や「除去粒子性能の低下」が生じる。
【００５５】
このため、二次側通路１４内の異物数は、濾過時間の経過に伴って徐々に増大する。本発明では、定期的に除去率Ｋが算出され、除去率Ｋが所定時間以上に亘って所定の基準値未満となったときに、ポンプ１７の駆動圧力を下げるように制御される。
【００５６】
すなわち、図５に示すように、異物の除去率ＫがＡからＢまで低下し、この状態が長く続く場合は、濾過膜性能低下が大きい（例えば、濾過膜の寿命検出時など）と判断し、リアルタイムでポンプ１７の駆動圧を下げて、濾過フィルター１１に導入される薬液の送出圧力を減少させる。
【００５７】
このような制御を行うことで、ポンプ１７から送出される薬液の圧力が下がり、濾過フィルター１１の濾過膜に加わる圧力（負荷）が軽減される。この結果、濾過フィルター１１の濾過膜を透過して二次側通路１４に排出される異物数を減少させることができる。
【００５８】
これにより、濾過フィルター１１の寿命が到来した時でも、二次側通路１４への異物流出を抑制できる。従って、半導体の洗浄不良などを防止できる。
【００５９】
また、ポンプ１７の駆動圧を減少するように制御された時点で、濾過フィルター１１における濾過膜の寿命が到来したこと示す警報（警告）が発生される。
【００６０】
この警報により、濾過フィルター１１の寿命が到来したことを即座に認識できるので、濾過フィルター１１を交換するなど適切な処置を行うことができる。また、濾過フィルタ
ー１１を濾過性能の限界まで安心して使用できる。
【００６１】
このように、本発明の濾過システム１は，第１パーティクルセンサ１３で濾過フィルター１１の一次側通路１２における薬液中の異物量を検出すると共に、第２パーティクルセンサ１５で二次側通路１４における薬液中の異物量を検出し、これらの異物量から濾過フィルター１１の異物の除去率Ｋを算出するので、濾過フィルター１１の濾過膜における濾過能力を正確に検出できる。
【００６２】
また、従来は、半導体洗浄装置の薬液循環濾過をする場合に、圧力変動（脈動）を伴うベローズポンプを使用するのが一般的であった。このベローズポンプは、安定した圧力推移を示さないので、従来の技術では、濾過フィルターの圧力損失値を性格に検出することが困難であった。
【００６３】
これに対して、本発明の濾過システム１は、濾過フィルター１１の前後の圧力検出を行うことなく、濾過フィルター１１の濾過性能を検出するので、例えばポンプ１７としてベローズポンプを使用した場合でも、脈動の影響を受けずに、濾過フィルター１１における濾過膜の性能監視と寿命予測を安定して行うことができる。
【００６４】
さらに、濾過フィルター１１が寿命に近づいて濾過能力が基準より低下した場合には、薬液中の異物の検出と同期して、制御部１８によって濾過フィルター１１に導入される薬液の圧力が制御される。従って、濾過フィルター１１から二次側通路１４に排出される異物量を減少させることができるので、濾過フィルター１１の異物除去能力の低下を補うことができる。
【００６５】
また、濾過フィルター１１を寿命限界まで使用することができるので、寿命前に定期的に交換する必要がない。従って、濾過フィルター１１の交換費用を削減できると共に、交換毎の設備稼動率低下を防止できる。
【００６６】
更に、突発的に濾過フィルター１１の濾過膜の異常が発生した場合でも、半導体などの製品良品率の低下を最小限度に抑える事が可能となる。また、濾過フィルター１１の寿命延長を図ることができるので、濾過膜の廃棄量が減少し、産業廃棄物の削減効果が得られる。
【００６７】
なお、上記実施形態では半導体洗浄工程で使用される薬液を濾過する場合について説明したが、本発明は各種の薬液、純水など各種の液体を濾過する場合に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明に係る濾過システムを示す図である。
【図２】本発明に係る濾過システムを半導体洗浄装置に適用した場合の系統を示す図である。
【図３】本発明に係る濾過フィルターの濾過性能が正常な場合に突発的に異物の排出量が増加した場合の濾過時間と、一次側通路及び二次側通路内の異物数との関係を示す図である。
【図４】本発明に係る濾過フィルターの濾過性能が寿命に近づいている場合の濾過時間と、一次側通路及び二次側通路内の異物数との関係を示す図である。
【図５】本発明に係るポンプの駆動圧を制御する方法を説明する図である。
【図６】従来例に係る濾過システムを示す図である。
【図７】従来例に係る濾過システムの濾過フィルター前後の圧力を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１ 濾過システム
１１  濾過フィルター（フィルタ部）
１２  一次側通路
１３  第１パーティクルセンサ（第１異物センサ）
１４  二次側通路
１５  第２パーティクルセンサ（第２異物センサ）
１６  演算部
１７  ポンプ
１８  制御部
１９  流量監視装置
３０  薬液
３１  薬液貯留槽
３２  半導体
５０  濾過システム
５１  濾過フィルター
５２，５３  圧力計
５４  タンク
５５  加圧ポンプ
【図１】
2008080193.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2008080193.tif 000007
【図６】
2008080193.tif 000008
【図７】
2008080193.tif 000009