気泡除去方法及び気泡除去装置
【課題】容器内で強制的に液体の流速を変更させることにより、大小の気泡を効率よく分離できる気泡除去方法、及びこの方法を実現できる構造が簡単で小型化が可能な気泡除去装置を提供すること。
【解決手段】以下の（１）〜（３）の工程からなる気泡除去方法。
（１）大小の気泡を含有する液体を比較的長い流路に供給することで前記液体内の大きな気泡を液面に浮上させて除去する工程。
（２）前記比較的長い流路に供給された液体の流速を減衰手段により減衰させる工程。
（３）前記流速が減衰された液体を所定時間減衰された流速を維持させることにより、前記液体内の小さな気泡を液面に浮上させて除去する工程。
【解決手段】以下の（１）〜（３）の工程からなる気泡除去方法。
（１）大小の気泡を含有する液体を比較的長い流路に供給することで前記液体内の大きな気泡を液面に浮上させて除去する工程。
（２）前記比較的長い流路に供給された液体の流速を減衰手段により減衰させる工程。
（３）前記流速が減衰された液体を所定時間減衰された流速を維持させることにより、前記液体内の小さな気泡を液面に浮上させて除去する工程。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に混じった気泡を効率的に分離できる気泡除去方法及び気泡除去装置に関し、特に半導体デバイス製造工程において半導体ウェーハを薬液や純水等の処理液で処理する基板処理システムに組み込まれて処理液に混じった気泡を除去するのに好適な気泡除去方法及び気泡除去装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
気泡除去装置が組み込まれる一般的なウェーハ等の基板処理システム２０は、図６に示すように、ウェーハ等の基板を複数枚収容して薬液及び純水等の処理液で処理する基板処理槽（以下、処理槽という）２１と、この処理槽２１から溢液する処理液を回収・貯留する循環タンク２２と、この循環タンク２２に回収された処理液から塵等の不純物を除去するフィルタＦと、処理液を給送するポンプＰとを備え、これらの処理槽２１、循環タンク２２、ポンプＰ及びフィルタＦは、それぞれ配管で接続されて循環経路が形成されたシステムとなっている。この循環経路には、また気泡除去装置２５、流量計２４及び各種制御バルブが連結されて、処理液に混じった気泡等を除去して処理槽１へ再び供給するようになっている（特許文献１参照）。
【０００３】
この基板処理システム２０の気泡除去装置２５は、図７に示すように、内部に円筒状空間２７、逆円錐形状空間２８及び小円筒状空間２９が上下に連接して形成された筒状容器２６と、円筒状空間２７の上部開口を覆う蓋体３３とを有し、これらは合成樹脂材料又はステンレス材料で形成されている。そして、筒状容器２６の円筒状空間２７及び小円筒状空間２９には、流入口３０及び流出口３１が形成されるとともに、逆円錐形状空間２８及び小円筒状空間２９の中央部に中心軸３２が配設されている。また蓋体３３には、筒状容器２６内の圧力が所定値になったときに開放される圧力弁が装着されて、この蓋体３３で容器の上部開口が閉鎖された構成となっている。
この気泡除去装置は、流入口３０から液体、例えば洗浄液が供給されると、供給された洗浄液はそれぞれの空間２７、２８、２９内を旋回しながら下降し、この下降中に洗浄液に混じっていた小さな気泡が練り込まれて大きな気泡が形成されて、所定太さの中心軸３２に沿って上昇し、円筒状空間２７の液面と蓋体との間に蓄積され、所定量の気泡が蓋体との間に蓄積されると、圧力が高まって圧力弁が開放されて気泡が装置外へ排出され、一方、気泡が除去された洗浄液は、底部の流出口３１から排出されるようになっている。
【０００４】
また、フィルタを使用した気泡除去装置も知られている。この気泡除去装置は、一端が開口し他端が閉鎖された筒状容器に、一端が開口し他端が閉鎖された筒状体からなる濾過材を収納し、筒状容器の内周壁面と筒状濾過材の外周壁面間に洗浄液を流入させて、洗浄液を濾過材で濾過して排出させるとともに、筒状容器及び筒状濾過材間の端部開口の隙間に、一対の第１、第２排気口を設けてこれらの排気口から洗浄液に含まれる気泡を排出させるものである（例えば下記特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１５１４５８号公報（図２、図５、段落〔００１５〕〜〔００２２〕）
【特許文献２】特開２０００−３３３４７号公報（図３、段落〔００２６〕〜〔００３１〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載された気泡除去装置２５は、筒状容器２６の内部に円筒状空間２７、逆円錐形状空間２８及び小円筒状空間２９の３つの空間を形成して、容器上方の流入口３０から液体を流入して下方の流出口３１から排出する過程で液体に混じった気泡を分離して液面に蓄積し、蓄積された気泡の圧力で圧力弁を開放させて気泡を装置外へ放出させるようになっている。
【０００７】
しかしながら、筒状容器２６内は、３つの空間、すなわち円筒状空間２７、逆円錐形状空間２８及び小円筒状空間２９を形成しなければならないので、容器形状が複雑で作製が難しくなっている。また、液体に混じった気泡は、上方の空間から下方の空間へ旋回される過程で液体から分離されるので、特に上方の円筒状空間が形成される縦方向の長さが長くなり、また、小さい気泡は逆円錐形状空間２８及び小円筒状空間２９において練り込んで気泡を大きくし、中心軸３２に沿って上昇させるので、全体として気泡の分離経路が長くなり、結果として筒状容器が大型になっている。処理流量が小さければ小型化できるが、修理流量を減らすことはできないので小型化が難しい。このように容器が大型化すると、既存の基板処理装置等の循環室に組み込むことができなくなり、組み込むためには基板処理装置全体の改造等が必要となる。更に、圧力弁を必要としていることから、蓋体の構造が複雑になっている。更にまた、筒状容器及び蓋体は、合成樹脂材料で作製されるので、流入される液体として強酸であり高温の薬液を使用すると、筒状容器２６に熱変形が起る恐れがある。ステンレス材の場合でも強酸のために使用することができない。
【０００８】
また、上記特許文献２に記載された気泡分離装置は、筒状濾過材を使用しているので上記の気泡分離装置のような圧力弁が不要になるが、一方でこの濾過材は定期的な交換が必要なためメンテナンスが面倒でコスト高になる。また、容器及び濾過材は上記特許文献１の場合と同様に高温の薬液の使用に耐えられるものではない。高流量の場合には大きな装置となってしまい処理装置内に組み込むことが困難になる。
【０００９】
本願の発明者はこのような従来技術に鑑み、気泡の大小と流速との関係に着目し、大きな気泡は流速が速くとも簡単に液体から飛び出し分離されるが、小さな気泡は流速が速いと分離され難く、流速を遅くすれば分離され易くなることから、容器内で流速を強制的に減速すれば小容積の容器でも小さい気泡を簡単に分離できることを見出して本発明を完成するに至ったものである。
【００１０】
すなわち本発明の目的は、容器内で強制的に液体の流速を変更させることにより、大小の気泡を効率よく分離できる気泡除去方法、及びこの方法を実現できる構造が簡単で小型化が可能な気泡除去装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本願の請求項１に記載の気泡除去方法の発明は、以下の（１）〜（３）の工程からなることを特徴とする。
（１）大小の気泡を含有する液体を比較的長い流路に供給することで前記液体内の大きな気泡を液面に浮上させて除去する工程。
（２）前記比較的長い流路に供給された液体の流速を減衰手段により減衰させる工程。
（３）前記流速が減衰された液体を所定時間減衰された流速を維持させることにより、前記液体内の小さな気泡を液面に浮上させて除去する工程。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の気泡除去方法において、前記（１）の工程における流路は、大径の筒状容器内を旋回する旋回流であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の気泡除去方法において、上端が開口し底部が閉鎖され前記開口の下方側壁に流入口が設けられて立設配置される前記筒状容器と、排気口を有し前記筒状容器の開口を塞ぐ蓋体と、を備え、前記筒状容器に、両端が開口し一端部に前記減衰手段を設けた中空の排液管を前記減衰手段が前記筒状容器の底部近傍に位置するように前記筒状容器の開口から挿入し、前記排液管を前記蓋体で支持するとともに該蓋体で前記筒状容器の開口が塞がれた気泡除去装置を用いて前記（１）〜（３）の各工程を実行することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の気泡除去方法において、前記減衰手段は前記液体の流れを遮蔽することによりその流速を減衰させる制流部材からなることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の気泡除去装置の発明は、上端が開口し底部が閉鎖され前記開口の下方側壁に流入口が設けられて立設配置される筒状容器と、排気口を有し前記筒状容器の開口を塞ぐ蓋体と、を備えた気泡除去装置において、
前記筒状容器に、両端が開口し一端部に所定方向の液体の流れを遮る制流部材を設けた中空の排液管を前記制流部材が前記筒状容器の底部近傍に位置するように前記筒状容器の開口から挿入し、前記排液管を前記蓋体で支持するとともに該蓋体で前記筒状容器の開口を塞ぎ、前記流入口から液体を供給して、前記排液管の回りを旋回する流路を前記制流部材で遮って、液体に混じった気泡を前記排気口から放出させるとともに、気泡を取り除いた液体を前記排液管の下方の開口を通して上方の開口から排出させることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の気泡除去装置において、前記制流部材は前記排液管の中間部より下方に設けられていることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の気泡除去装置において、前記制流部材は前記排液管の中間部から下端部に向かって面積が拡大した１乃至複数枚の板状体からなり、該１乃至複数枚の板状体が前記排液管の長手方向に沿って固定されていることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項８に記載の発明は、請求項５又は６に記載の気泡除去装置において、前記制流部材は矩形状の１乃至複数枚の板状体からなり、該１乃至複数枚の板状体の長辺端面が前記排液管の長手方向に沿って固定されていることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項９に記載の発明は、請求項５に記載の気泡除去装置において、前記筒状容器の前記開口と前記流入口との間の内周壁面には、前記排液管を挿通し且つ気泡を通過させる隙間を形成した開口を有する遮流板が装着されていることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項５に記載の気泡除去装置において、前記蓋体の排気口は複数個形成されていることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項５〜１０の何れかに記載の気泡除去装置において、前記筒状容器、前記遮流板、前記蓋体、前記排液管及び前記制流部材は、石英で形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は上記構成を備えることにより、以下に示すような優れた効果を奏する。すなわち、請求項１の発明によれば、大小の気泡を含有する液体を比較的長い、例えば水平方向の流路に供給することで液体の含有する気泡の内、浮力の大きなもの、すなわち大きな気泡はその浮力によって液体内で浮上することにより除去することができ、またこの水平方向の流路を流れる流速を減衰手段により減衰させ緩やかな流れにすることで、液体内の浮力の小さなもの、すなわち小さい気泡をも除去することができるので、効率よく液体内の気泡を除去することができる。また、この方法により気泡が除去された液体を半導体製造システムに供給するようになせば、除去された液体が緩衝材の役目をして配管内で脈動しない液体を供給できるので、基板を均一に処理することができるようになる。
【００２３】
請求項２の発明によれば、比較的長い流路として筒状容器内を旋回する旋回流を採用すれば、この流路を省スペースで容易に形成でき、以って小型の装置で実現できるので半導体製造システム等への組み込みがより容易になる。
【００２４】
請求項３の発明によれば、上述の各工程を比較的簡単な構造からなる装置で実現できるので製造コストを抑えることができる。
【００２５】
請求項４の発明によれば、減衰手段として液体の流路を遮蔽する制流部材を用いることで容易に液体の流速を減衰することができるようになる。ただし、減衰手段としてはこの制流部材に限らず、例えば流路の管経を変更する等の方法を用いて流速を減衰させることももちろん可能である。
【００２６】
請求項５の発明によれば、筒状容器内に一端に制流部材が設けられた中空の排液管を制流部材が筒状容器の底部に位置するように配設することにより、流入口から供給される液体の流れを制流部材で強制的にブロックして、この流れの変更により大小の気泡を効率よく分離、すなわち、大きい気泡は流速が速い段階で分離・放出させ、小さい気泡は流速が速いと分離し難いので、液体を制流部材に衝突させてその流速を遅くするとともに下方への離れに変更することで分離・放出させる。したがって、筒状容器の容積を小さくしても大小の気泡を効率よく分離できるので、簡単な構造で気泡除去装置を小型化及び低コスト化することができ、またこの小型化により、各種処理システム、例えば半導体製造システム等の収容室を特に改造することなく簡単に組み込むことが可能となる。また、半導体製造システム等に組み込むと、処理液から気泡が取り除かれ配管内での脈動がなくなり、脈動のない処理液を処理装置に供給できるので、均一な基板処理が可能となる。
【００２７】
請求項６の発明によれば、制流部材を排液管の中間部より下方に設けることにより、大きな気泡がある程度除去できてから旋回流を効率よくブロックして減速できるので、小さい気泡を効率よく分離できる。
【００２８】
請求項７の発明によれば、制流部材を排液管の中間部から下端部に向かって面積が拡大した１乃至複数枚の板状体で形成することにより、旋回流の下降過程で徐々に減速ブロックできるので、配管と制流部材の接合部に集中してかかる力を分散することができ、より装置の寿命を延ばすことができる。また徐々に減速されるのでより大きい気泡から順に除去されるため、小さい気泡まで効率よく分離できる。
【００２９】
請求項８の発明によれば、制流部材を板状体で形成することにより、旋回流を適確にブロックして減速でき、また下降流の方向を導くことができるので小さい気泡を容易に分離できる。
【００３０】
請求項９の発明によれば、開口と前記流入口との間に気泡を通過させる隙間を有する遮流板を装着することにより、容器内で流速の速い液体が跳ねても遮流板で阻止されて気泡が排気口から排出されることを低減できる。また、従来技術のように圧力弁の設置が不要になる。
【００３１】
請求項１０の発明によれば、例えば１つの大きな排気口を設けると、この排気口に液面から跳ねた液体が排気とともに流入する流入量が増えてしまうので、個数を増やすことで対応する方がより混入薬液を減らせるため、蓋体に少なくとも２個の排気口を設け、これらの排気口を閉鎖又は開放することにより、簡単な操作で排気量の調節が可能になる。
【００３２】
請求項１１の発明によれば、筒状容器、遮流板、蓋体、排液管及び制流部材は、石英で形成されているので、耐熱、耐薬品性及びクリーン性を有する気泡除去装置を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための気泡除去方法及び気泡除去装置を例示するものであって、本発明をこの気泡除去方法及び気泡除去装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。
【実施例１】
【００３４】
図１は本発明の実施例に係る気泡除去装置が組み込まれる基板処理システムの一例を示す概略図、図２は気泡除去装置を構成する容器の外観斜視図、図３は図２の容器を一部破断した正面図、図４（ａ）は図３のＡ−Ａ線の断面図、図４（ｂ）は図３のＢ−Ｂ線の断面図、図４（ｃ）は制流部材の変形例を示す側面図、図５は図２の容器内に液体が流れる流路を模式して示した概略説明図である。
【００３５】
基板処理システム１は、図１に示すように、ウェーハＷ等の基板を複数枚収容して処理液で処理する内槽２ａ及びこの内槽から溢流する処理液を収容する外槽２ｂを有する基板処理槽（以下、処理槽という）２を備え、この処理槽２の外槽２ｂと気泡除去装置８とは、その間にポンプ４、温調器５、フィルタ６及び混合器７を介在してそれぞれ配管Ｌ１で接続されている。処理槽２は、所定の大きさの収容室３に収容されて、この収容室３の上方からクリーンエアが給気され、また下部に排気口が設けられ、この排気口からエア等が排出されるようになっている。
【００３６】
気泡除去装置８は、配管Ｌ２で処理槽２の底部に設けた処理液供給口に接続され、また、配管Ｌ３で外槽２ｂの上方開口に接続されている。この基板処理システム１では、処理槽２から排出された処理液は、ポンプ４を通過してヒータを内蔵した温調器５で所定温度にコントロールされ、次のフィルタ６で処理液に混じった塵等の不純物が除去され、続く混合器７で所定量のオゾンガスが混入されて気泡除去装置８へ供給されて、処理液に混じった気泡が取り除かれるようになっている。
【００３７】
気泡除去装置８は、図２、図３に示すように、上端に開口部９ａを形成し底部９ｂが閉鎖され所定太さ及び長さを有して立設配置される筒状容器９と、両端が開口した貫通孔を内部に有し一端の側壁に所定方向の液体の流れを遮る制流部材１６が装着された中空の排出管１５と、この排液管１５を挿通する挿通孔１２１及び複数個（例えば２個）の排気口１２２、１２３を有し筒状容器９の開口部９ａを塞ぐ蓋体１２とを備えている。
この筒状容器９は、所定の管径Ｄ１及び高さＨ１を有する円筒状の筒状体であって、耐熱、耐薬品性及びクリーン性を有する材料、例えば石英で形成されている。筒状容器９を石英で形成することにより、この容器内に高温及び強酸の液体、例えば１２０℃に加熱された硫酸が流入された場合であっても容器が熱変形等を起すことがなくなる。なお、管径Ｄ１は例えば８８ｍｍ、高さＨ１は例えば２５４ｍｍである。
この筒状容器９は、上端開口部９ａから所定距離、例えば４９ｍｍ下がった箇所の側壁面に流入口９１が形成されている。この流入口９１には、短長（例えば、７７ｍｍ）の導出管１０が連結され、この導出管１０は混合器７に配管Ｌ１で接続される。また、開口部９ａと流入口９１間、例えば開口部９ａから下方へ、例えば２０ｍｍ下がった箇所の内周壁面には、遮流板１１が装着されている。この遮流板１１は、図４（ａ）に示すように、中心部に排液管１５を挿通し且つ気体を通過させることができる大きさ（例えば直径５５ｍｍ）の開口部１１ａを有して、所定の肉厚、例えば厚さ４．０ｍｍの石英で形成されている。
【００３８】
蓋体１２は、中央部に排液管１５を挿通する挿通孔１２１と、この挿通孔１２１の外周囲に２個の排気口１２２、１２３とを有し、所定の肉厚、例えば厚さ４．０ｍｍの略円盤状の石英材で形成され、容器の開口部９ａを密閉する構造となっている。この蓋体１２の排気口１２２、１２３には、所定の太さ（例えば直径１０ｍｍ）及び長さ（例えば４０ｍｍ）を備える導出管１３ａ、１３ｂが融着により固定され、これらは処理槽２の外槽２ｂへ配管Ｌ３で接続される。この蓋体１２の挿通穴１２１には、排液管１５が挿通されて、この排液管１５は融着により固定される。なお、この固定の際に複数枚の支持板１４を用いて排液管１５を支持しながら固定するのが好ましい。また、蓋体１２と容器の開口部９ａとは、石英の融着により結合される。
【００３９】
排液管１５は、筒状容器９の高さより若干長く両端に開口部１５ａ、１５ｂを有する中空の管体からなり、石英で形成されている。詳しくは、長さは例えば３５９ｍｍ、太さは例えば直径２５ｍｍ（内径１７ｍｍ）であり、蓋体１２からの突出部分の長さが例えば１２０ｍｍとなっている。
この排液管１５の筒状容器９内に位置する一端部の側壁には、制流部材１６が装着されている。この制流部材１６は、２枚の制流板１６１、１６２からなり、各制流板は、所定の横幅Ｄ２（例えば２７．５ｍｍ）及び高さＨ２（例えば５０ｍｍ）を有する矩形状の板状体からなり、石英で形成されている。なお、本実施例においては、各制流板１６１、１６２はほぼ１８０°開いた状態で排液管１５に装着されている。ただし制流板の枚数は、１枚でも３枚以上でもよい。また、複数枚の制流板の排液管への装着角度は、等角度が好ましい。加えて、本実施例の制流部材１６は矩形状のもので作製したが、この形状に限定されず任意の形状でよい。この制流部材は排液管の中間部から下端部に向かって面積が拡大した板状体が好ましく、例えば図４（ｃ）に示すように、高さＨ'２（例えば１２５ｍｍ）、底辺の長さＤ'２（例えば１２．５ｍｍ）の矩形状の板に直角三角形状の板を継ぎ足したような制流板１６Ａ１、１６Ａ２にすることもできる。この形状にすると、容器内を流れる旋回流の下降過程で徐々に減速ブロックできるので、排液管１５と制流部材１６の接合部に集中してかかる力を分散することができる。また、徐々に旋回流が減速することでより大きい気泡から順に除去されるため、小さい気泡まで効率よく分離できる。
【００４０】
気泡除去装置８の組立ては、予め蓋体１２の挿通孔１２１に既に制流部材１６が装着された排液管１５の一端を挿通し、蓋体１２に支持板１４を用いて排液管１５を固定しておく。排液管１５の固定箇所は、排液管が容器に挿入された状態で制流板１６１、１６２が容器底部と若干の隙間（例えば１５ｍｍ）が形成される箇所に選定されている。次いで、この排液管１５の一端部を筒状容器９の開口部９ａから挿入し、この蓋体１２で開口部９ａを密閉固定する。また、固定強度を高めるために制流板１６１、１６２と筒状容器９の内周壁とを融着により固定してもよい。
【００４１】
筒状容器９への蓋体１２の固定により、排液管１５に設けた制流板１６１、１６２は筒状容器９の底部９ｂ付近に配設され、制流板１６１、１６２の端部が筒状容器９の内周壁に当接し、また、排液管１５の下端開口部１５ａは、筒状容器９の底壁面９ｂとの間に隙間が形成されて、この開口部１５ａから排液管１５内を通過して上方の開口部１５ｂへ送出される。このようにして組立てた気泡処理装置８は図１に示すような基板処理システム１に組み込まれる。また、本実施例は液体流量３０リットル／ｍｉｎ、気体流量２０リットル／ｍｉｎに対応している。
【００４２】
次に、この気泡除去装置による気泡除去法を図５を参照して説明する。
処理槽２から排出された基板処理用の各種薬液等の処理液には、外槽２ｂから排出された状態或いは途中の混合器７でオゾンガスが混入された状態で大小の気泡が混じっている。このように気泡が混じった処理液がポンプ４により所定の圧力に加圧されて、筒状容器９の流入口９１から容器内へ給送されると、この処理液は狭い筒状容器９内に閉じ込められて容器の内壁面に沿って所定方向、例えば反時計方向へ回転する流速の速い旋回流となって排液管１５の外周囲を旋回し、この旋回流は矢印に示すように、徐々に降下して容器下方の制流板１６に衝突して下向きの流れに変更される。
【００４３】
この過程において、流入口９１付近では旋回流の流速が速くなっているものの大きい気泡はこの旋回流から飛び出して液面に放出される。一方、この旋回流は、徐々に降下して制流板１６に衝突して旋回がブロックされて下向きの流れに変更される。この流れの変更の際に、制流板の裏面に小さい気泡が集まり、これらが互いに結合されて大きな気泡が形成されていることが観察された。この現象は旋回流が衝突した面と反対側面との間に圧力差が発生し、反対面すなわち裏面が負圧になることに起因しているものと推察される。
このように液面へ放出された気泡は、双方の排気口１２２、１２３から配管Ｌ３内を通り処理槽２の外槽２ｂへ供給される。また、気泡が除去された処理液は既にポンプ４により所定の圧力に加圧されているので排液管１５の下方の開口部１５ａから管内を通過して上方の開口部１５ｂを経て再び処理槽２へ送られる。もし、外槽２ｂへ供給される液体に薬液が混じっていても、外槽２ｂから再びポンプに送られて循環するので、薬液が損なわれることがない。また、除去された気体は収容室３に放出されるが、収容室３上部より供給されるクリーンエアとともに排気され装置内に留まることはない。
【００４４】
この気泡除去装置８によれば、筒状容器９の大きさを小型にしても液中の気泡を除去することができる。例えば、容器の大きさを従来のものと比べて、高さを約５０％、幅長（図７の円筒状空間２７に相当する箇所）を約３５％以下に減少させることができる。また、この気泡除去装置は、筒状容器、蓋体及び制流板を設けた排液管で形成できるので、構造が極めて簡単になり低コストで作製できる。更に、小型化により、各種処理システム、例えば半導体製造システム等の循環室を特に改造することなく簡単に組み込むことが可能となる。更にまた、半導体製造システム等に組み込むと、処理液から気泡が取り除かれ処理液の流れに脈動がなくなるので、基板へ均一に処理液を供給できるので均一な基板処理が可能となる。更にまた、筒状容器、蓋体及び排液管等を石英で形成することにより、耐熱、耐薬品性及びクリーン性を有する気泡除去装置を形成できる。更にまた、従来技術のように圧力弁等の可動機構がないので、故障がなく保守も極めて簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は本発明の実施例に係る気泡除去装置が組み込まれる基板処理システム一例の概要図である。
【図２】図２は気泡除去装置を構成する容器の斜視図である。
【図３】図３は図２の容器を一部破断するとともに内部の管体を示した正面図である。
【図４】図４（ａ）は図３のＡ−Ａ線の断面図、図４（ｂ）は図３のＢ−Ｂ線の断面図、図４（ｃ）は制流部材の変形例を示す側面図である。
【図５】図５は図２の容器内に液体が流れる流路を模式して示した概略説明図である。
【図６】図６は従来技術の処理システムを示す模式図である。
【図７】図７は図６の気泡分離装置を構成する容器の断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 基板処理システム
２ 処理槽
４ ポンプ
５ 温調器
６ フィルタ
７ 混合器
８ 気泡除去装置
９ 筒状容器
９ａ 開口部
９１ 流入口
１１ 遮流板
１２ 蓋体
１２２、１２３ 排気口
１５ 排液管
１６、１６Ａ 制流部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体に混じった気泡を効率的に分離できる気泡除去方法及び気泡除去装置に関し、特に半導体デバイス製造工程において半導体ウェーハを薬液や純水等の処理液で処理する基板処理システムに組み込まれて処理液に混じった気泡を除去するのに好適な気泡除去方法及び気泡除去装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
気泡除去装置が組み込まれる一般的なウェーハ等の基板処理システム２０は、図６に示すように、ウェーハ等の基板を複数枚収容して薬液及び純水等の処理液で処理する基板処理槽（以下、処理槽という）２１と、この処理槽２１から溢液する処理液を回収・貯留する循環タンク２２と、この循環タンク２２に回収された処理液から塵等の不純物を除去するフィルタＦと、処理液を給送するポンプＰとを備え、これらの処理槽２１、循環タンク２２、ポンプＰ及びフィルタＦは、それぞれ配管で接続されて循環経路が形成されたシステムとなっている。この循環経路には、また気泡除去装置２５、流量計２４及び各種制御バルブが連結されて、処理液に混じった気泡等を除去して処理槽１へ再び供給するようになっている（特許文献１参照）。
【０００３】
この基板処理システム２０の気泡除去装置２５は、図７に示すように、内部に円筒状空間２７、逆円錐形状空間２８及び小円筒状空間２９が上下に連接して形成された筒状容器２６と、円筒状空間２７の上部開口を覆う蓋体３３とを有し、これらは合成樹脂材料又はステンレス材料で形成されている。そして、筒状容器２６の円筒状空間２７及び小円筒状空間２９には、流入口３０及び流出口３１が形成されるとともに、逆円錐形状空間２８及び小円筒状空間２９の中央部に中心軸３２が配設されている。また蓋体３３には、筒状容器２６内の圧力が所定値になったときに開放される圧力弁が装着されて、この蓋体３３で容器の上部開口が閉鎖された構成となっている。
この気泡除去装置は、流入口３０から液体、例えば洗浄液が供給されると、供給された洗浄液はそれぞれの空間２７、２８、２９内を旋回しながら下降し、この下降中に洗浄液に混じっていた小さな気泡が練り込まれて大きな気泡が形成されて、所定太さの中心軸３２に沿って上昇し、円筒状空間２７の液面と蓋体との間に蓄積され、所定量の気泡が蓋体との間に蓄積されると、圧力が高まって圧力弁が開放されて気泡が装置外へ排出され、一方、気泡が除去された洗浄液は、底部の流出口３１から排出されるようになっている。
【０００４】
また、フィルタを使用した気泡除去装置も知られている。この気泡除去装置は、一端が開口し他端が閉鎖された筒状容器に、一端が開口し他端が閉鎖された筒状体からなる濾過材を収納し、筒状容器の内周壁面と筒状濾過材の外周壁面間に洗浄液を流入させて、洗浄液を濾過材で濾過して排出させるとともに、筒状容器及び筒状濾過材間の端部開口の隙間に、一対の第１、第２排気口を設けてこれらの排気口から洗浄液に含まれる気泡を排出させるものである（例えば下記特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１５１４５８号公報（図２、図５、段落〔００１５〕〜〔００２２〕）
【特許文献２】特開２０００−３３３４７号公報（図３、段落〔００２６〕〜〔００３１〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に記載された気泡除去装置２５は、筒状容器２６の内部に円筒状空間２７、逆円錐形状空間２８及び小円筒状空間２９の３つの空間を形成して、容器上方の流入口３０から液体を流入して下方の流出口３１から排出する過程で液体に混じった気泡を分離して液面に蓄積し、蓄積された気泡の圧力で圧力弁を開放させて気泡を装置外へ放出させるようになっている。
【０００７】
しかしながら、筒状容器２６内は、３つの空間、すなわち円筒状空間２７、逆円錐形状空間２８及び小円筒状空間２９を形成しなければならないので、容器形状が複雑で作製が難しくなっている。また、液体に混じった気泡は、上方の空間から下方の空間へ旋回される過程で液体から分離されるので、特に上方の円筒状空間が形成される縦方向の長さが長くなり、また、小さい気泡は逆円錐形状空間２８及び小円筒状空間２９において練り込んで気泡を大きくし、中心軸３２に沿って上昇させるので、全体として気泡の分離経路が長くなり、結果として筒状容器が大型になっている。処理流量が小さければ小型化できるが、修理流量を減らすことはできないので小型化が難しい。このように容器が大型化すると、既存の基板処理装置等の循環室に組み込むことができなくなり、組み込むためには基板処理装置全体の改造等が必要となる。更に、圧力弁を必要としていることから、蓋体の構造が複雑になっている。更にまた、筒状容器及び蓋体は、合成樹脂材料で作製されるので、流入される液体として強酸であり高温の薬液を使用すると、筒状容器２６に熱変形が起る恐れがある。ステンレス材の場合でも強酸のために使用することができない。
【０００８】
また、上記特許文献２に記載された気泡分離装置は、筒状濾過材を使用しているので上記の気泡分離装置のような圧力弁が不要になるが、一方でこの濾過材は定期的な交換が必要なためメンテナンスが面倒でコスト高になる。また、容器及び濾過材は上記特許文献１の場合と同様に高温の薬液の使用に耐えられるものではない。高流量の場合には大きな装置となってしまい処理装置内に組み込むことが困難になる。
【０００９】
本願の発明者はこのような従来技術に鑑み、気泡の大小と流速との関係に着目し、大きな気泡は流速が速くとも簡単に液体から飛び出し分離されるが、小さな気泡は流速が速いと分離され難く、流速を遅くすれば分離され易くなることから、容器内で流速を強制的に減速すれば小容積の容器でも小さい気泡を簡単に分離できることを見出して本発明を完成するに至ったものである。
【００１０】
すなわち本発明の目的は、容器内で強制的に液体の流速を変更させることにより、大小の気泡を効率よく分離できる気泡除去方法、及びこの方法を実現できる構造が簡単で小型化が可能な気泡除去装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、本願の請求項１に記載の気泡除去方法の発明は、以下の（１）〜（３）の工程からなることを特徴とする。
（１）大小の気泡を含有する液体を比較的長い流路に供給することで前記液体内の大きな気泡を液面に浮上させて除去する工程。
（２）前記比較的長い流路に供給された液体の流速を減衰手段により減衰させる工程。
（３）前記流速が減衰された液体を所定時間減衰された流速を維持させることにより、前記液体内の小さな気泡を液面に浮上させて除去する工程。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の気泡除去方法において、前記（１）の工程における流路は、大径の筒状容器内を旋回する旋回流であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の気泡除去方法において、上端が開口し底部が閉鎖され前記開口の下方側壁に流入口が設けられて立設配置される前記筒状容器と、排気口を有し前記筒状容器の開口を塞ぐ蓋体と、を備え、前記筒状容器に、両端が開口し一端部に前記減衰手段を設けた中空の排液管を前記減衰手段が前記筒状容器の底部近傍に位置するように前記筒状容器の開口から挿入し、前記排液管を前記蓋体で支持するとともに該蓋体で前記筒状容器の開口が塞がれた気泡除去装置を用いて前記（１）〜（３）の各工程を実行することを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の気泡除去方法において、前記減衰手段は前記液体の流れを遮蔽することによりその流速を減衰させる制流部材からなることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の気泡除去装置の発明は、上端が開口し底部が閉鎖され前記開口の下方側壁に流入口が設けられて立設配置される筒状容器と、排気口を有し前記筒状容器の開口を塞ぐ蓋体と、を備えた気泡除去装置において、
前記筒状容器に、両端が開口し一端部に所定方向の液体の流れを遮る制流部材を設けた中空の排液管を前記制流部材が前記筒状容器の底部近傍に位置するように前記筒状容器の開口から挿入し、前記排液管を前記蓋体で支持するとともに該蓋体で前記筒状容器の開口を塞ぎ、前記流入口から液体を供給して、前記排液管の回りを旋回する流路を前記制流部材で遮って、液体に混じった気泡を前記排気口から放出させるとともに、気泡を取り除いた液体を前記排液管の下方の開口を通して上方の開口から排出させることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の気泡除去装置において、前記制流部材は前記排液管の中間部より下方に設けられていることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項７に記載の発明は、請求項５又は６に記載の気泡除去装置において、前記制流部材は前記排液管の中間部から下端部に向かって面積が拡大した１乃至複数枚の板状体からなり、該１乃至複数枚の板状体が前記排液管の長手方向に沿って固定されていることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項８に記載の発明は、請求項５又は６に記載の気泡除去装置において、前記制流部材は矩形状の１乃至複数枚の板状体からなり、該１乃至複数枚の板状体の長辺端面が前記排液管の長手方向に沿って固定されていることを特徴とする。
【００１９】
また、請求項９に記載の発明は、請求項５に記載の気泡除去装置において、前記筒状容器の前記開口と前記流入口との間の内周壁面には、前記排液管を挿通し且つ気泡を通過させる隙間を形成した開口を有する遮流板が装着されていることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項５に記載の気泡除去装置において、前記蓋体の排気口は複数個形成されていることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項５〜１０の何れかに記載の気泡除去装置において、前記筒状容器、前記遮流板、前記蓋体、前記排液管及び前記制流部材は、石英で形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は上記構成を備えることにより、以下に示すような優れた効果を奏する。すなわち、請求項１の発明によれば、大小の気泡を含有する液体を比較的長い、例えば水平方向の流路に供給することで液体の含有する気泡の内、浮力の大きなもの、すなわち大きな気泡はその浮力によって液体内で浮上することにより除去することができ、またこの水平方向の流路を流れる流速を減衰手段により減衰させ緩やかな流れにすることで、液体内の浮力の小さなもの、すなわち小さい気泡をも除去することができるので、効率よく液体内の気泡を除去することができる。また、この方法により気泡が除去された液体を半導体製造システムに供給するようになせば、除去された液体が緩衝材の役目をして配管内で脈動しない液体を供給できるので、基板を均一に処理することができるようになる。
【００２３】
請求項２の発明によれば、比較的長い流路として筒状容器内を旋回する旋回流を採用すれば、この流路を省スペースで容易に形成でき、以って小型の装置で実現できるので半導体製造システム等への組み込みがより容易になる。
【００２４】
請求項３の発明によれば、上述の各工程を比較的簡単な構造からなる装置で実現できるので製造コストを抑えることができる。
【００２５】
請求項４の発明によれば、減衰手段として液体の流路を遮蔽する制流部材を用いることで容易に液体の流速を減衰することができるようになる。ただし、減衰手段としてはこの制流部材に限らず、例えば流路の管経を変更する等の方法を用いて流速を減衰させることももちろん可能である。
【００２６】
請求項５の発明によれば、筒状容器内に一端に制流部材が設けられた中空の排液管を制流部材が筒状容器の底部に位置するように配設することにより、流入口から供給される液体の流れを制流部材で強制的にブロックして、この流れの変更により大小の気泡を効率よく分離、すなわち、大きい気泡は流速が速い段階で分離・放出させ、小さい気泡は流速が速いと分離し難いので、液体を制流部材に衝突させてその流速を遅くするとともに下方への離れに変更することで分離・放出させる。したがって、筒状容器の容積を小さくしても大小の気泡を効率よく分離できるので、簡単な構造で気泡除去装置を小型化及び低コスト化することができ、またこの小型化により、各種処理システム、例えば半導体製造システム等の収容室を特に改造することなく簡単に組み込むことが可能となる。また、半導体製造システム等に組み込むと、処理液から気泡が取り除かれ配管内での脈動がなくなり、脈動のない処理液を処理装置に供給できるので、均一な基板処理が可能となる。
【００２７】
請求項６の発明によれば、制流部材を排液管の中間部より下方に設けることにより、大きな気泡がある程度除去できてから旋回流を効率よくブロックして減速できるので、小さい気泡を効率よく分離できる。
【００２８】
請求項７の発明によれば、制流部材を排液管の中間部から下端部に向かって面積が拡大した１乃至複数枚の板状体で形成することにより、旋回流の下降過程で徐々に減速ブロックできるので、配管と制流部材の接合部に集中してかかる力を分散することができ、より装置の寿命を延ばすことができる。また徐々に減速されるのでより大きい気泡から順に除去されるため、小さい気泡まで効率よく分離できる。
【００２９】
請求項８の発明によれば、制流部材を板状体で形成することにより、旋回流を適確にブロックして減速でき、また下降流の方向を導くことができるので小さい気泡を容易に分離できる。
【００３０】
請求項９の発明によれば、開口と前記流入口との間に気泡を通過させる隙間を有する遮流板を装着することにより、容器内で流速の速い液体が跳ねても遮流板で阻止されて気泡が排気口から排出されることを低減できる。また、従来技術のように圧力弁の設置が不要になる。
【００３１】
請求項１０の発明によれば、例えば１つの大きな排気口を設けると、この排気口に液面から跳ねた液体が排気とともに流入する流入量が増えてしまうので、個数を増やすことで対応する方がより混入薬液を減らせるため、蓋体に少なくとも２個の排気口を設け、これらの排気口を閉鎖又は開放することにより、簡単な操作で排気量の調節が可能になる。
【００３２】
請求項１１の発明によれば、筒状容器、遮流板、蓋体、排液管及び制流部材は、石英で形成されているので、耐熱、耐薬品性及びクリーン性を有する気泡除去装置を形成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための気泡除去方法及び気泡除去装置を例示するものであって、本発明をこの気泡除去方法及び気泡除去装置に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。
【実施例１】
【００３４】
図１は本発明の実施例に係る気泡除去装置が組み込まれる基板処理システムの一例を示す概略図、図２は気泡除去装置を構成する容器の外観斜視図、図３は図２の容器を一部破断した正面図、図４（ａ）は図３のＡ−Ａ線の断面図、図４（ｂ）は図３のＢ−Ｂ線の断面図、図４（ｃ）は制流部材の変形例を示す側面図、図５は図２の容器内に液体が流れる流路を模式して示した概略説明図である。
【００３５】
基板処理システム１は、図１に示すように、ウェーハＷ等の基板を複数枚収容して処理液で処理する内槽２ａ及びこの内槽から溢流する処理液を収容する外槽２ｂを有する基板処理槽（以下、処理槽という）２を備え、この処理槽２の外槽２ｂと気泡除去装置８とは、その間にポンプ４、温調器５、フィルタ６及び混合器７を介在してそれぞれ配管Ｌ１で接続されている。処理槽２は、所定の大きさの収容室３に収容されて、この収容室３の上方からクリーンエアが給気され、また下部に排気口が設けられ、この排気口からエア等が排出されるようになっている。
【００３６】
気泡除去装置８は、配管Ｌ２で処理槽２の底部に設けた処理液供給口に接続され、また、配管Ｌ３で外槽２ｂの上方開口に接続されている。この基板処理システム１では、処理槽２から排出された処理液は、ポンプ４を通過してヒータを内蔵した温調器５で所定温度にコントロールされ、次のフィルタ６で処理液に混じった塵等の不純物が除去され、続く混合器７で所定量のオゾンガスが混入されて気泡除去装置８へ供給されて、処理液に混じった気泡が取り除かれるようになっている。
【００３７】
気泡除去装置８は、図２、図３に示すように、上端に開口部９ａを形成し底部９ｂが閉鎖され所定太さ及び長さを有して立設配置される筒状容器９と、両端が開口した貫通孔を内部に有し一端の側壁に所定方向の液体の流れを遮る制流部材１６が装着された中空の排出管１５と、この排液管１５を挿通する挿通孔１２１及び複数個（例えば２個）の排気口１２２、１２３を有し筒状容器９の開口部９ａを塞ぐ蓋体１２とを備えている。
この筒状容器９は、所定の管径Ｄ１及び高さＨ１を有する円筒状の筒状体であって、耐熱、耐薬品性及びクリーン性を有する材料、例えば石英で形成されている。筒状容器９を石英で形成することにより、この容器内に高温及び強酸の液体、例えば１２０℃に加熱された硫酸が流入された場合であっても容器が熱変形等を起すことがなくなる。なお、管径Ｄ１は例えば８８ｍｍ、高さＨ１は例えば２５４ｍｍである。
この筒状容器９は、上端開口部９ａから所定距離、例えば４９ｍｍ下がった箇所の側壁面に流入口９１が形成されている。この流入口９１には、短長（例えば、７７ｍｍ）の導出管１０が連結され、この導出管１０は混合器７に配管Ｌ１で接続される。また、開口部９ａと流入口９１間、例えば開口部９ａから下方へ、例えば２０ｍｍ下がった箇所の内周壁面には、遮流板１１が装着されている。この遮流板１１は、図４（ａ）に示すように、中心部に排液管１５を挿通し且つ気体を通過させることができる大きさ（例えば直径５５ｍｍ）の開口部１１ａを有して、所定の肉厚、例えば厚さ４．０ｍｍの石英で形成されている。
【００３８】
蓋体１２は、中央部に排液管１５を挿通する挿通孔１２１と、この挿通孔１２１の外周囲に２個の排気口１２２、１２３とを有し、所定の肉厚、例えば厚さ４．０ｍｍの略円盤状の石英材で形成され、容器の開口部９ａを密閉する構造となっている。この蓋体１２の排気口１２２、１２３には、所定の太さ（例えば直径１０ｍｍ）及び長さ（例えば４０ｍｍ）を備える導出管１３ａ、１３ｂが融着により固定され、これらは処理槽２の外槽２ｂへ配管Ｌ３で接続される。この蓋体１２の挿通穴１２１には、排液管１５が挿通されて、この排液管１５は融着により固定される。なお、この固定の際に複数枚の支持板１４を用いて排液管１５を支持しながら固定するのが好ましい。また、蓋体１２と容器の開口部９ａとは、石英の融着により結合される。
【００３９】
排液管１５は、筒状容器９の高さより若干長く両端に開口部１５ａ、１５ｂを有する中空の管体からなり、石英で形成されている。詳しくは、長さは例えば３５９ｍｍ、太さは例えば直径２５ｍｍ（内径１７ｍｍ）であり、蓋体１２からの突出部分の長さが例えば１２０ｍｍとなっている。
この排液管１５の筒状容器９内に位置する一端部の側壁には、制流部材１６が装着されている。この制流部材１６は、２枚の制流板１６１、１６２からなり、各制流板は、所定の横幅Ｄ２（例えば２７．５ｍｍ）及び高さＨ２（例えば５０ｍｍ）を有する矩形状の板状体からなり、石英で形成されている。なお、本実施例においては、各制流板１６１、１６２はほぼ１８０°開いた状態で排液管１５に装着されている。ただし制流板の枚数は、１枚でも３枚以上でもよい。また、複数枚の制流板の排液管への装着角度は、等角度が好ましい。加えて、本実施例の制流部材１６は矩形状のもので作製したが、この形状に限定されず任意の形状でよい。この制流部材は排液管の中間部から下端部に向かって面積が拡大した板状体が好ましく、例えば図４（ｃ）に示すように、高さＨ'２（例えば１２５ｍｍ）、底辺の長さＤ'２（例えば１２．５ｍｍ）の矩形状の板に直角三角形状の板を継ぎ足したような制流板１６Ａ１、１６Ａ２にすることもできる。この形状にすると、容器内を流れる旋回流の下降過程で徐々に減速ブロックできるので、排液管１５と制流部材１６の接合部に集中してかかる力を分散することができる。また、徐々に旋回流が減速することでより大きい気泡から順に除去されるため、小さい気泡まで効率よく分離できる。
【００４０】
気泡除去装置８の組立ては、予め蓋体１２の挿通孔１２１に既に制流部材１６が装着された排液管１５の一端を挿通し、蓋体１２に支持板１４を用いて排液管１５を固定しておく。排液管１５の固定箇所は、排液管が容器に挿入された状態で制流板１６１、１６２が容器底部と若干の隙間（例えば１５ｍｍ）が形成される箇所に選定されている。次いで、この排液管１５の一端部を筒状容器９の開口部９ａから挿入し、この蓋体１２で開口部９ａを密閉固定する。また、固定強度を高めるために制流板１６１、１６２と筒状容器９の内周壁とを融着により固定してもよい。
【００４１】
筒状容器９への蓋体１２の固定により、排液管１５に設けた制流板１６１、１６２は筒状容器９の底部９ｂ付近に配設され、制流板１６１、１６２の端部が筒状容器９の内周壁に当接し、また、排液管１５の下端開口部１５ａは、筒状容器９の底壁面９ｂとの間に隙間が形成されて、この開口部１５ａから排液管１５内を通過して上方の開口部１５ｂへ送出される。このようにして組立てた気泡処理装置８は図１に示すような基板処理システム１に組み込まれる。また、本実施例は液体流量３０リットル／ｍｉｎ、気体流量２０リットル／ｍｉｎに対応している。
【００４２】
次に、この気泡除去装置による気泡除去法を図５を参照して説明する。
処理槽２から排出された基板処理用の各種薬液等の処理液には、外槽２ｂから排出された状態或いは途中の混合器７でオゾンガスが混入された状態で大小の気泡が混じっている。このように気泡が混じった処理液がポンプ４により所定の圧力に加圧されて、筒状容器９の流入口９１から容器内へ給送されると、この処理液は狭い筒状容器９内に閉じ込められて容器の内壁面に沿って所定方向、例えば反時計方向へ回転する流速の速い旋回流となって排液管１５の外周囲を旋回し、この旋回流は矢印に示すように、徐々に降下して容器下方の制流板１６に衝突して下向きの流れに変更される。
【００４３】
この過程において、流入口９１付近では旋回流の流速が速くなっているものの大きい気泡はこの旋回流から飛び出して液面に放出される。一方、この旋回流は、徐々に降下して制流板１６に衝突して旋回がブロックされて下向きの流れに変更される。この流れの変更の際に、制流板の裏面に小さい気泡が集まり、これらが互いに結合されて大きな気泡が形成されていることが観察された。この現象は旋回流が衝突した面と反対側面との間に圧力差が発生し、反対面すなわち裏面が負圧になることに起因しているものと推察される。
このように液面へ放出された気泡は、双方の排気口１２２、１２３から配管Ｌ３内を通り処理槽２の外槽２ｂへ供給される。また、気泡が除去された処理液は既にポンプ４により所定の圧力に加圧されているので排液管１５の下方の開口部１５ａから管内を通過して上方の開口部１５ｂを経て再び処理槽２へ送られる。もし、外槽２ｂへ供給される液体に薬液が混じっていても、外槽２ｂから再びポンプに送られて循環するので、薬液が損なわれることがない。また、除去された気体は収容室３に放出されるが、収容室３上部より供給されるクリーンエアとともに排気され装置内に留まることはない。
【００４４】
この気泡除去装置８によれば、筒状容器９の大きさを小型にしても液中の気泡を除去することができる。例えば、容器の大きさを従来のものと比べて、高さを約５０％、幅長（図７の円筒状空間２７に相当する箇所）を約３５％以下に減少させることができる。また、この気泡除去装置は、筒状容器、蓋体及び制流板を設けた排液管で形成できるので、構造が極めて簡単になり低コストで作製できる。更に、小型化により、各種処理システム、例えば半導体製造システム等の循環室を特に改造することなく簡単に組み込むことが可能となる。更にまた、半導体製造システム等に組み込むと、処理液から気泡が取り除かれ処理液の流れに脈動がなくなるので、基板へ均一に処理液を供給できるので均一な基板処理が可能となる。更にまた、筒状容器、蓋体及び排液管等を石英で形成することにより、耐熱、耐薬品性及びクリーン性を有する気泡除去装置を形成できる。更にまた、従来技術のように圧力弁等の可動機構がないので、故障がなく保守も極めて簡単になる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】図１は本発明の実施例に係る気泡除去装置が組み込まれる基板処理システム一例の概要図である。
【図２】図２は気泡除去装置を構成する容器の斜視図である。
【図３】図３は図２の容器を一部破断するとともに内部の管体を示した正面図である。
【図４】図４（ａ）は図３のＡ−Ａ線の断面図、図４（ｂ）は図３のＢ−Ｂ線の断面図、図４（ｃ）は制流部材の変形例を示す側面図である。
【図５】図５は図２の容器内に液体が流れる流路を模式して示した概略説明図である。
【図６】図６は従来技術の処理システムを示す模式図である。
【図７】図７は図６の気泡分離装置を構成する容器の断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１ 基板処理システム
２ 処理槽
４ ポンプ
５ 温調器
６ フィルタ
７ 混合器
８ 気泡除去装置
９ 筒状容器
９ａ 開口部
９１ 流入口
１１ 遮流板
１２ 蓋体
１２２、１２３ 排気口
１５ 排液管
１６、１６Ａ 制流部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の（１）〜（３）の工程からなることを特徴とする気泡除去方法。
（１）大小の気泡を含有する液体を比較的長い流路に供給することで前記液体内の大きな気泡を液面に浮上させて除去する工程。
（２）前記比較的長い流路に供給された液体の流速を減衰手段により減衰させる工程。
（３）前記流速が減衰された液体を所定時間減衰された流速を維持させることにより、前記液体内の小さな気泡を液面に浮上させて除去する工程。
【請求項２】
前記（１）の工程における流路は、大径の筒状容器内を旋回する旋回流であることを特徴とする請求項１に記載の気泡除去方法。
【請求項３】
上端が開口し底部が閉鎖され前記開口の下方側壁に流入口が設けられて立設配置される前記筒状容器と、排気口を有し前記筒状容器の開口を塞ぐ蓋体と、を備え、前記筒状容器に、両端が開口し一端部に前記減衰手段を設けた中空の排液管を前記減衰手段が前記筒状容器の底部近傍に位置するように前記筒状容器の開口から挿入し、前記排液管を前記蓋体で支持するとともに該蓋体で前記筒状容器の開口が塞がれた気泡除去装置を用いて前記（１）〜（３）の各工程を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の気泡除去方法。
【請求項４】
前記減衰手段は前記液体の流れを遮蔽することによりその流速を減衰させる制流部材からなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の気泡除去方法。
【請求項５】
上端が開口し底部が閉鎖され前記開口の下方側壁に流入口が設けられて立設配置される筒状容器と、排気口を有し前記筒状容器の開口を塞ぐ蓋体と、を備えた気泡除去装置において、
前記筒状容器に、両端が開口し一端部に所定方向の液体の流れを遮る制流部材を設けた中空の排液管を前記制流部材が前記筒状容器の底部近傍に位置するように前記筒状容器の開口から挿入し、前記排液管を前記蓋体で支持するとともに該蓋体で前記筒状容器の開口を塞ぎ、前記流入口から液体を供給して、前記排液管の回りを旋回する流路を前記制流部材で遮って、液体に混じった気泡を前記排気口から放出させるとともに、気泡を取り除いた液体を前記排液管の下方の開口を通して上方の開口から排出させることを特徴とする気泡除去装置。
【請求項６】
前記制流部材は前記排液管の中間部より下方に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の気泡除去装置。
【請求項７】
前記制流部材は前記排液管の中間部から下端部に向かって面積が拡大した１乃至複数枚の板状体からなり、該１乃至複数枚の板状体が前記排液管の長手方向に沿って固定されていることを請求項５又は６に記載の気泡除去装置。
【請求項８】
前記制流部材は矩形状の１乃至複数枚の板状体からなり、該１乃至複数枚の板状体の長辺端面が前記排液管の長手方向に沿って固定されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の気泡除去装置。
【請求項９】
前記筒状容器の前記開口と前記流入口との間の内周壁面には、前記排液管を挿通し且つ気泡を通過させる隙間を形成した開口を有する遮流板が装着されていることを特徴とする請求項５に記載の気泡除去装置。
【請求項１０】
前記蓋体の排気口は複数個形成されていることを特徴とする請求項５に記載の気泡除去装置。
【請求項１１】
前記筒状容器、前記遮流板、前記蓋体、前記排液管及び前記制流部材は、石英で形成されていることを特徴とする請求項５〜１０の何れかに記載の気泡除去装置。
【請求項１】
以下の（１）〜（３）の工程からなることを特徴とする気泡除去方法。
（１）大小の気泡を含有する液体を比較的長い流路に供給することで前記液体内の大きな気泡を液面に浮上させて除去する工程。
（２）前記比較的長い流路に供給された液体の流速を減衰手段により減衰させる工程。
（３）前記流速が減衰された液体を所定時間減衰された流速を維持させることにより、前記液体内の小さな気泡を液面に浮上させて除去する工程。
【請求項２】
前記（１）の工程における流路は、大径の筒状容器内を旋回する旋回流であることを特徴とする請求項１に記載の気泡除去方法。
【請求項３】
上端が開口し底部が閉鎖され前記開口の下方側壁に流入口が設けられて立設配置される前記筒状容器と、排気口を有し前記筒状容器の開口を塞ぐ蓋体と、を備え、前記筒状容器に、両端が開口し一端部に前記減衰手段を設けた中空の排液管を前記減衰手段が前記筒状容器の底部近傍に位置するように前記筒状容器の開口から挿入し、前記排液管を前記蓋体で支持するとともに該蓋体で前記筒状容器の開口が塞がれた気泡除去装置を用いて前記（１）〜（３）の各工程を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の気泡除去方法。
【請求項４】
前記減衰手段は前記液体の流れを遮蔽することによりその流速を減衰させる制流部材からなることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の気泡除去方法。
【請求項５】
上端が開口し底部が閉鎖され前記開口の下方側壁に流入口が設けられて立設配置される筒状容器と、排気口を有し前記筒状容器の開口を塞ぐ蓋体と、を備えた気泡除去装置において、
前記筒状容器に、両端が開口し一端部に所定方向の液体の流れを遮る制流部材を設けた中空の排液管を前記制流部材が前記筒状容器の底部近傍に位置するように前記筒状容器の開口から挿入し、前記排液管を前記蓋体で支持するとともに該蓋体で前記筒状容器の開口を塞ぎ、前記流入口から液体を供給して、前記排液管の回りを旋回する流路を前記制流部材で遮って、液体に混じった気泡を前記排気口から放出させるとともに、気泡を取り除いた液体を前記排液管の下方の開口を通して上方の開口から排出させることを特徴とする気泡除去装置。
【請求項６】
前記制流部材は前記排液管の中間部より下方に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の気泡除去装置。
【請求項７】
前記制流部材は前記排液管の中間部から下端部に向かって面積が拡大した１乃至複数枚の板状体からなり、該１乃至複数枚の板状体が前記排液管の長手方向に沿って固定されていることを請求項５又は６に記載の気泡除去装置。
【請求項８】
前記制流部材は矩形状の１乃至複数枚の板状体からなり、該１乃至複数枚の板状体の長辺端面が前記排液管の長手方向に沿って固定されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の気泡除去装置。
【請求項９】
前記筒状容器の前記開口と前記流入口との間の内周壁面には、前記排液管を挿通し且つ気泡を通過させる隙間を形成した開口を有する遮流板が装着されていることを特徴とする請求項５に記載の気泡除去装置。
【請求項１０】
前記蓋体の排気口は複数個形成されていることを特徴とする請求項５に記載の気泡除去装置。
【請求項１１】
前記筒状容器、前記遮流板、前記蓋体、前記排液管及び前記制流部材は、石英で形成されていることを特徴とする請求項５〜１０の何れかに記載の気泡除去装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００７−１６５６５３（Ｐ２００７−１６５６５３Ａ）
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６０８７１（Ｐ２００５−３６０８７１）
【出願日】平成１７年１２月１４日（２００５．１２．１４）
【出願人】（３９１０６０３９５）エス・イー・エス株式会社 (46)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年６月２８日（２００７．６．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月１４日（２００５．１２．１４）
【出願人】（３９１０６０３９５）エス・イー・エス株式会社 (46)
【Ｆターム（参考）】
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