JPH09243419A - 液体試料の吸引装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摩耗による試料液体の漏れや汚染が発生する
場合があり、また連続吸引が容易でなく、ガスロック現
象が発生する場合がある。 【解決手段】 洗浄液２の汚染度合いを検査する粒子検
出装置７に洗浄液２を吸引する吸引装置であって、洗浄
液２の吸引口と作動流体の供給口及び排出口を有するア
スピレータ１０を備え、粒子検出装置７の排出口に吸引
口を接続し、作動流体を供給口から所定圧力で供給する
と共に排出口から排出することによって、粒子検出装置
７に流入する洗浄液２の流量を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、大気に開放された
液体試料を粒度分布などを測定する測定装置に吸引する
吸引装置であって、特に半導体製造工程で使用する液体
の清浄度を測定する際に用いる液体試料の吸引装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体の製造において歩留りを向上させ
るため、使用する液体中の粒子濃度を低く抑え、液体を
清浄に保つことが重要となる。そこで、液体の清浄度を
確認するために粒子測定装置が用いられている。半導体
の製造工程で、特に重要なのは、ウエハーの洗浄工程で
ある。この工程では、洗浄槽に満たした洗浄液中にウエ
ハーを浸し、ウエハー表面に付着している汚染粒子を洗
い落としている。通常、洗浄槽は、ウエハーの出し入れ
を容易にするため大気に開放されている。従って、洗浄
槽内の液体の圧力は大気圧に保たれ、この液体を粒子測
定装置に導くには、減圧手段としての吸引装置が必要に
なる。

【０００３】吸引装置としては、各種方式のポンプが挙
げられるが、液体中の粒子を測定するためには脈動があ
ってはならないという制約条件が課せられる。脈動があ
ると、粒子測定装置内においても粒子が液体の流れ方向
に沿って往復運動を繰り返しながら移動するため、粒子
測定装置が１個の粒子を複数個の粒子として検出してし
まうからである。

【０００４】従来、脈動のない吸引装置としては、シリ
ンジポンプ又はギヤポンプが用いられている。シリンジ
ポンプは、シリンダ内でピストンが移動することによ
り、シリンダ内を減圧状態にする方式である。一方、ギ
ヤポンプは、ケーシング内に配置した通常２個のギヤ
が、噛み合いながら回転することにより、ケーシングと
ギヤとの間を減圧状態にする方式である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の吸引装置におい
ては、機械的な運動により摺動する部分があるシリンジ
ポンプ又はギヤポンプを用いているため、摺動部が摩耗
により劣化し、液漏れが生じる虞があった。また、試料
液体が摺動部と接触する構成となっているため、摺動摩
耗により発生した粒子が試料液体を汚染していた。ま
た、塩酸やフッ化水素などの腐蝕性の蒸気で汚染された
環境では、金属製の機械部品や電気部品が腐蝕すること
があった。

【０００６】更に、シリンジポンプの場合には、動作が
間欠的で試料液体の連続的な吸引による連続測定に不向
きであった。一方、ギヤポンプの場合には、液体中で発
生した気体がギヤとケーシングとの間に滞留し、ギヤが
回転しても空回りするだけで液体を輸送しないガスロッ
ク現象が生じた。このガスロック現象は、気化し易い液
体に対して顕著であり、半導体の製造に用いられる過酸
化水素水やアンモニア水などを吸引する際に生じてい
た。

【０００７】また、半導体産業で用いる液体では、粘度
が比較的低いアセトン（約０．３ｃＰ）から粘度が比較
的高い濃硫酸（約２０ｃＰ）まで、比率にして約７０倍
の粘性抵抗の変化が起き得る。従って、液体試料の吸引
装置に対しても、この変化に対応することが要求される
ことがある。しかし、調整レンジが約１０倍の圧力調整
器だけでは、この粘性抵抗の変化に対応できない。そこ
で、この場合には、圧力調整器以外に、さらなる流量調
整手段が吸引装置に必要とされる。

【０００８】本発明は、従来の技術が有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、摩耗による試料液体の漏れや汚染がなく、連続
吸引が可能で、ガスロック現象が生じない液体試料の吸
引装置を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく請
求項１の発明は、液体試料の粒度分布などを測定する測
定装置に前記液体試料を吸引する吸引装置であって、前
記液体試料の吸引口と作動流体の供給口及び排出口を有
するアスピレータを備え、前記測定装置の排出口に前記
吸引口を接続し、前記作動流体を前記供給口から所定圧
力で供給すると共に前記排出口から排出することによっ
て、前記測定装置に流入する前記液体試料の流量を調整
するものである。

【００１０】請求項２の発明は、液体試料の粒度分布な
どを測定する測定装置に前記液体試料を吸引する吸引装
置であって、前記液体試料の吸引口と作動流体の供給口
及び排出口を有するアスピレータを備えると共に、前記
測定装置の排出口と前記アスピレータの吸引口との間に
流量調整手段を設け、この流量調整手段により前記供給
口から供給される前記作動流体によって前記測定装置に
流入する前記液体試料の流量を調整するものである。

【００１１】また、請求項２の発明における流量調整手
段が、ニードルバルブでも、オリフィスでもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて説明する。ここで、図１は請求項１の発
明に係る液体試料の吸引装置を適用した半導体のウエハ
ー洗浄装置の説明図、図２はアスピレータの断面図、図
３は請求項２の発明に係る液体試料の吸引装置を適用し
た半導体のウエハー洗浄装置の説明図、図４はニードル
バルブの設置状態を示す断面図、図５はオリフィスの斜
視図、図６はオリフィスの設置状態を示す断面図、図７
はオリフィスのアスピレータへの設置状態を示す断面図
である。

【００１３】請求項１の発明に係る液体試料の吸引装置
を適用した半導体のウエハー洗浄装置は、図１に示すよ
うに、ウエハーを洗浄液２に浸漬して洗浄する大気圧開
放の洗浄槽１と、洗浄槽１から溢れた洗浄液２を貯溜す
るオーバフロー槽３と、オーバフロー槽３に溜まった洗
浄液２を再度洗浄槽１に送る循環ポンプ４と、オーバフ
ロー槽３に溜まった洗浄液２を浄化するフィルタ５と、
オーバフロー槽３と洗浄槽１を循環ポンプ４とフィルタ
５を介して連通する循環パイプ６から構成されている。

【００１４】更に、半導体のウエハー洗浄装置には、洗
浄液２の汚染度合いを検査するための測定装置である粒
子検出装置７と、粒子検出装置７に所定の流量で液体試
料としての洗浄液２を供給する吸引装置８が設置されて
いる。そして、粒子検出装置７の供給口には、洗浄槽１
に満たされている洗浄液２を粒子検出装置７に供給する
配管９が接続されている。

【００１５】洗浄液２としては、純水、フッ化水素酸、
塩酸、硫酸や硝酸などが使用される。循環ポンプ４とし
ては、例えばダイヤフラムポンプ等が使用される。測定
装置としては、粒子検出装置７のほか、流体分析装置、
例えばイオン濃度計（純水の場合のみ）や有機物濃度計
などが適用できる。

【００１６】吸引装置８は、アスピレータ（水流ポン
プ）１０と、アスピレータ１０に供給する作動流体を所
定圧力に調整する圧力調整器１１と、作動流体の圧力を
表示する圧力計１２と、作動流体の逆流を防止する逆止
弁１３と、作動流体中に存在する粒子を濾過して洗浄液
２の汚染を防止するフィルタ１４から構成されている。
なお、１５は作動流体を所定圧力でアスピレータ１０に
供給する作動流体供給源である。

【００１７】また、作動流体としては、通常のアスピレ
ータでは水道水を用いるのが一般的である。但し、半導
体産業では、多様な種類の液体試料が用いられているの
で、水道水を作動流体として用いると、水道水と液体試
料の混合物が排出され、その処理が面倒になる場合があ
る。そこで、作動流体としては、空気や窒素ガスなどの
気体が用いられる。

【００１８】アスピレータ１０は、図２に示すように、
中空の本体１０ａと、本体１０ａから突設した洗浄液２
の吸引管１０ｂと、本体１０ａの内部中央まで嵌挿した
作動流体の供給管１０ｃと、本体１０ａから突設した洗
浄液２と作動流体の混合流体の排出管１０ｄからなり、
吸引管１０ｂには吸引口１０ｅ、供給管１０ｃには供給
口１０ｆ、排出管１０ｄには排出口１０ｇが夫々形成さ
れている。アスピレータ１０は、腐蝕性の液体試料に対
処するため耐薬品性の良好なＰＴＦＥ（Polytetrafluor
oethylene）などのフッ素樹脂で構成するのが好まし
い。

【００１９】吸引管１０ｂの吸引口１０ｅは、粒子検出
装置７の排出口に配管９を介して接続され、供給管１０
ｃの供給口１０ｆはフィルタ１４の出口側に配管９を介
して接続され、排出管１０ｄの排出口１０ｇは、配管９
を経てオーバフロー槽３の上方に臨んでいる。

【００２０】以上のように構成された請求項１の発明に
係る液体試料の吸引装置を適用した半導体のウエハー洗
浄装置の作用について説明する。先ず、作動流体供給源
１５によりあるレベル以上の一定圧力に調整された作動
流体をアスピレータ１０の供給口１０ｆに供給する。す
ると、作動流体は供給管１０ｃを通り、本体１０ａ内で
排出管１０ｄに向けて放出される。この時、本体１０ａ
の内部に存在する流体も作動流体の流れに引かれて、作
動流体と共に排出される。

【００２１】作動流体が本体１０ａの内部に存在する流
体と共に排出されることにより、本体１０ａの内部空間
が減圧状態になり、洗浄槽１に満たされている液体試料
としての洗浄液２が配管９を通って粒子検出装置７に導
かれ、更に配管９を通って本体１０ａ内に吸引される。
アスピレータ１０は、管１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが組み
合わさった簡単な構造であるので、作動流体を供給する
限り連続吸引が可能になる。また、アスピレータ１０
は、機械的に作動したり、摺動したりする要素がないの
で、摩耗による劣化、漏れ、摩耗粉による液体試料の汚
染やガスロックなどを生じることがない。

【００２２】この時、粒子検出装置７に供給される洗浄
液２の流量は、圧力調整器１１によって粒子検出装置７
が要求する所望の流量に調整することができる。但し、
粒子検出装置７に供給される洗浄液２の流量が所望の流
量になる圧力で、作動流体供給源１５が作動流体を供給
する場合には圧力調整器１１を必要としない。

【００２３】また、逆止弁１３の作用により、供給口１
０ｆから作動流体供給源１５に洗浄液２が逆流するのを
防止できる。この逆止弁１３の作用は、腐蝕性の液体を
対象とする場合に、圧力調整器１１や作動流体供給源１
５などを腐蝕から守る上で有効である。また、フィルタ
１４の作用により、作動流体中の粒子を濾過して作動流
体をアスピレータ１０に供給するので、洗浄液２の汚染
を防止できる。このフィルタ１４の作用は、洗浄液２を
還流して再利用する場合に有効となる。

【００２４】次いで、本体１０ａ内に連続的に吸引され
た洗浄液２は、作動流体と共に排出口１０ｇから配管９
を通ってオーバフロー槽３に至る。オーバフロー槽３に
溜まった洗浄液２は、循環ポンプ４により循環パイプ６
を通り、フィルタ５で浄化された後に洗浄槽１に戻る。
そして、洗浄槽１は、常に洗浄液２がオーバフロー状態
になっている。

【００２５】請求項２の発明に係る液体試料の吸引装置
を適用した半導体のウエハー洗浄装置は、図３に示すよ
うに、ウエハーを洗浄液２に浸漬して洗浄する洗浄槽１
と、洗浄槽１から溢れた洗浄液２を貯溜するオーバフロ
ー槽３と、オーバフロー槽３に溜まった洗浄液２を再度
洗浄槽１に送る循環ポンプ４と、オーバフロー槽３に溜
まった洗浄液２を浄化するフィルタ５と、オーバフロー
槽３と洗浄槽１を循環ポンプ４とフィルタ５を介して連
通する循環パイプ６から構成されている。

【００２６】更に、半導体のウエハー洗浄装置には、洗
浄液２の汚染度合いを検査するための測定装置である粒
子検出装置７と、粒子検出装置７に所定の流量で液体試
料としての洗浄液２を供給する吸引装置８が設置され、
粒子検出装置７と吸引装置８との間に流量調整手段２０
を設けている。従って、流量調整手段２０を設けた以外
は、図１に示す半導体のウエハー洗浄装置と同様であ
る。

【００２７】流量調整手段２０としては、流体に粘性抵
抗を加える役割を果たすもので、図４に示すニードルバ
ルブ２１、または図５に示すオリフィス２２などを用い
る。ニードルバルブ２１は、図４に示すように、つまみ
２１ａを回転すると、ねじ２１ｂの作用により、テーパ
状の弁体２１ｃが上下に移動する。この上下動により、
弁座２１ｄと弁体２１ｃで形成される隙間の間隔が変化
する。この間隔の変化により、洗浄液２に加える粘性抵
抗を変化させて粒子検出装置７に供給する洗浄液２の流
量を調整することができる。ニードルバルブ２１は、継
手２３を介して配管９に接続されている。なお、２４は
ニードルバルブ２１を取付ける吸引装置８の筐体パネル
である。

【００２８】オリフィス２２は、図５に示すように、円
盤状の固体２２ａからなり、固体２２ａの中心に円形の
細孔２２ｂが形成されている。なお、オリフィス２２の
形状は、円盤状に限らず直方体などでもよい。また、細
孔２２ｂの形状は、円形に限らず四角形でもよい。オリ
フィス２２は、腐蝕性の液体試料に対処するため耐薬品
性の良好なＰＴＦＥ（Polytetraethylene）などのフッ
素樹脂で構成するのが好ましい。更に、オリフィス２２
の材料に耐薬品性が良好で熱膨張率の小さなセラミック
スやサファイアなどを用いるのもよい。

【００２９】図６は、オリフィス２２を粒子検出装置７
と吸引装置８の間に取付けた状態を示し、オリフィス２
２は、ＦＭＣ継手２５と筐体パネル２４にマウントされ
たＢＭＣ継手２６との間に配置されている。ＦＭＣ継手
２５とＢＭＣ継手２６は、夫々継手２３を介して配管９
に接続されている。オリフィス２２は、ＦＭＣ継手２５
を回転して取外せば、容易に交換することができる。細
孔２２ｂの径の異なるオリフィス２２に交換することに
より、洗浄液２に加える粘性抵抗を変化させて粒子検出
装置７に供給する洗浄液２の流量を調整することができ
る。

【００３０】図７は、オリフィス２２をアスピレータ１
０に直接取付けた状態を示し、吸引口１０ｅの内周面に
めねじ２７を形成し、オリフィス２２を吸引口１０ｅの
内周面に嵌合させた後に、めねじ２７にＭＣ継手２８を
螺合させてオリフィス２２を固定している。ＭＣ継手２
８は、継手２３を介して配管９に接続されている。オリ
フィス２２は、ＭＣ継手２８を回転して取外せば、容易
に交換することができる。細孔２２ｂの径の異なるオリ
フィス２２に交換することにより、洗浄液２に加える粘
性抵抗を変化させて粒子検出装置７に供給する洗浄液２
の流量を調整することができる。

【００３１】以上のように構成された請求項２の発明に
係る液体試料の吸引装置を適用した半導体のウエハー洗
浄装置の作用について説明する。先ず、作動流体供給源
１５によりあるレベル以上の一定圧力に調整された作動
流体をアスピレータ１０の供給口１０ｆに供給する。す
ると、作動流体は供給管１０ｃを通り、本体１０ａ内で
排出管１０ｄに向けて放出される。この時、本体１０ａ
の内部に存在する流体も作動流体の流れに引かれて、作
動流体と共に排出される。

【００３２】作動流体が本体１０ａの内部に存在する流
体と共に排出されることにより、本体１０ａの内部空間
が減圧状態になり、洗浄槽１に満たされている液体試料
としての洗浄液２が配管９を通って粒子検出装置７に導
かれ、更に配管９を通って本体１０ａ内に吸引される。
アスピレータ１０は、管１０ｂ，１０ｃ，１０ｄが組み
合わさった簡単な構造であるので、作動流体を供給する
限り連続吸引が可能になる。また、アスピレータ１０
は、機械的に作動したり、摺動したりする要素がないの
で、摩耗による劣化、漏れ、摩耗粉による液体試料の汚
染やガスロックなどを生じることがない。

【００３３】この時、粒子検出装置７に供給される洗浄
液２の流量は、ニードルバルブ２１又はオリフィス２２
によって、粘性抵抗を受ける。洗浄液２の粘性が７０倍
にもわたって異なる場合でも、ニードルバルブ２１の場
合には、つまみ２１ａを回転させて弁座２１ｄと弁体２
１ｃで形成される隙間の間隔を調整することにより、ま
たオリフィス２２の場合には、細孔２２ｂの径の異なる
オリフィス２２に交換することにより、圧力調整器だけ
では困難な流量調整の問題に対処できる。

【００３４】また、逆止弁１３の作用により、供給口１
０ｆから作動流体供給源１５に洗浄液２が逆流するのを
防止できる。この逆止弁１３の作用は、腐蝕性の液体を
対象とする場合に、圧力調整器１１や作動流体供給源１
５などを腐蝕から守る上で有効である。また、フィルタ
１４の作用により、作動流体中の粒子を濾過して作動流
体をアスピレータ１０に供給するので、洗浄液２の汚染
を防止できる。このフィルタ１４の作用は、洗浄液２を
還流して再利用する場合に有効となる。

【００３５】次いで、本体１０ａ内に連続的に吸引され
た洗浄液２は、作動流体と共に排出口１０ｇから配管９
を通ってオーバフロー槽３に至る。オーバフロー槽３に
溜まった洗浄液２は、循環ポンプ４により循環パイプ６
を通り、フィルタ５で浄化された後に洗浄槽１に戻る。
そして、洗浄槽１は、常に洗浄液２がオーバフロー状態
になっている。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、吸
引装置をアスピレータで構成したので、摩耗による漏れ
や汚染がなく、連続吸引が可能で、ガスロックが発生せ
ず、異なる粘性の液体試料にも容易に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明に係る液体試料の吸引装置を適
用した半導体のウエハー洗浄装置の説明図

【図２】アスピレータの断面図

【図３】請求項２の発明に係る液体試料の吸引装置を適
用した半導体のウエハー洗浄装置の説明図

【図４】ニードルバルブの設置状態を示す断面図

【図５】オリフィスの斜視図

【図６】オリフィスの設置状態を示す断面図

【図７】オリフィスのアスピレータへの設置状態を示す
断面図

【符号の説明】

１…洗浄槽、２…洗浄液（液体試料）、３…オーバフロ
ー槽、４…循環ポンプ、５，１４…フィルタ、６…循環
パイプ、７…粒子検出装置（測定装置）、８…吸引装
置、１０…アスピレータ、１０ａ…本体、１０ｂ…吸引
管、１０ｃ…供給管、１０ｄ…排出管、１０ｅ…吸引
口、１０ｆ…供給口、１０ｇ…排出口、１１…圧力調整
器、１３…逆止弁、１５…作動流体供給源、２０…流量
調整手段、２１…ニードルバルブ、２２…オリフィス、
２２ｂ…細孔。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液体試料の粒度分布などを測定する測定
   装置に前記液体試料を吸引する吸引装置であって、前記
   液体試料の吸引口と作動流体の供給口及び排出口を有す
   るアスピレータを備え、前記測定装置の排出口に前記吸
   引口を接続し、前記作動流体を前記供給口から所定圧力
   で供給すると共に前記排出口から排出することによっ
   て、前記測定装置に流入する前記液体試料の流量を調整
   することを特徴とする液体試料の吸引装置。
2. 【請求項２】 液体試料の粒度分布などを測定する測定
   装置に前記液体試料を吸引する吸引装置であって、前記
   液体試料の吸引口と作動流体の供給口及び排出口を有す
   るアスピレータを備えると共に、前記測定装置の排出口
   と前記アスピレータの吸引口との間に流量調整手段を設
   け、この流量調整手段により前記供給口から供給される
   前記作動流体によって前記測定装置に流入する前記液体
   試料の流量を調整することを特徴とする液体試料の吸引
   装置。
3. 【請求項３】 前記流量調整手段が、ニードルバルブで
   ある請求項２記載の液体試料の吸引装置。
4. 【請求項４】 前記流量調整手段が、オリフィスである
   請求項２記載の液体試料の吸引装置。