JP2005252100A - ミスト分離器、及び、ミスト分離器を備えた基板処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 処理液のミスト状粒子等を循環空気中から効率よく、安定して分離回収することができるミスト分離器を提供する。
【解決手段】 このミスト分離器１は、筐体２内に複数の波板３を並列配置することによって、筐体２内にガス流路１０が形成されるように構成され、波板３には、複数の邪魔板８が形成されていることを特徴としている。波板３は、複数の円弧状部７と複数の直状部６を有しており、邪魔板８は、上流側に向かって突出するように構成されている。更に、複数の棒状部材９が取り付けられることによって、波板３の表面に凹凸が形成されている
【選択図】 図３

Description

本発明は、半導体等（半導体、液晶、或いは、エレクトロルミネセンスなど）の製造工程において、処理液を用いて基板の処理工程を実施する際に生じる処理液のミスト状粒子（或いはフューム状粒子）を、効率よく分離回収することができるミスト分離器、及び、ミスト分離器を備えた基板処理装置に関する。

半導体等の製造工程において、フォトプロセス（光、電子線、Ｘ線等を含む）という手法によって基板（ウエハ、ガラス基板、プラズマディスプレイパネル基板、磁気ディスク用ガラス基板、セラミックス基板等）上にパターンを形成しようとする場合には、フォトプロセスに適応したフォトレジストを塗布する工程、現像液によって現像する工程、洗浄液によって洗浄する工程、湿式エッチングを行う工程等が順次実施される。そして、これらの工程には、様々な種類の処理液（酸、アルカリ、有機物などの液体）が、その都度使用される。

具体的には、フォトレジストを塗布する工程においては、レジスト液として、例えば、ポリスチレン系共重合物のジエチレングリコールジメチルエーテル溶液や、乳酸エチルと酢酸−ｎ−ブチルの混合液にノボラック樹脂を溶解させたものなどが使用され、レジスト液の薄め液として、例えば、ジエチレングリコールジメチルエーテル、乳酸エチル、酢酸−ｎ−ブチルなどが使用され、現像工程においては、現像液として、例えば、水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液などが使用される。また、洗浄工程においては、洗浄液として、例えば、ＨＣｌ／Ｈ_２Ｏ、ＨＣｌ／Ｈ_２Ｏ_２／Ｈ_２Ｏ、ＨＦ／Ｈ_２Ｏ、ＨＦ／Ｈ_２Ｏ_２／Ｈ_２Ｏ、ＨＦ／ＮＨ_４Ｆ／Ｈ_２Ｏ、ＮＨ_４Ｆ／Ｈ_２０、ＮＨ_４ＯＨ／Ｈ_２Ｏ、ＮＨ_４ＯＨ／Ｈ_２Ｏ_２／Ｈ_２Ｏ、Ｈ_２ＳＯ_４／Ｈ_２Ｏ_２／Ｈ_２Ｏ、ＨＮＯ_３／Ｈ_２Ｏ、有機アルカリ（水酸化テトラメチルアンモニウム、コリン等）などが使用され、湿式エッチングを行う工程においては、上記洗浄工程における洗浄液などが使用される。

これらの工程は、塵埃等が除去されて清浄化された環境下で実施する必要があるため、通常は、クリーンルーム等の閉鎖空間で行われている。そして、上記のような処理液を用いた基板の処理工程を実施する閉鎖系システムにおいては、ミスト分離器という装置が使用されている。

ミスト分離器は、通過させる気体中に含まれているミスト状粒子やフューム状粒子を分離して、気体から除去するための装置であり、この装置を循環空気の経路上に配置した場合、処理液を用いた基板の処理工程を実施することによって、基板の処理雰囲気中に処理液のミストやフュームが生じた場合であっても、それらを構成するミスト状粒子等を循環空気中から除去することができ、処理基板への悪影響や、異種処理液の混合といった問題に対処することができる。

このような用途に用いられるミスト分離器としては、邪魔板式のものや、サイクロン式のものなどが、従来より知られている。邪魔板式のミスト分離器は、内部に一枚の邪魔板を配置して、導入した空気の気流を反転させるとともに、慣性力を利用してミスト状粒子等を邪魔板に衝突させて捕捉するように構成されている。一方、サイクロン式のミスト分離器は、導入した空気を円筒形状の筐体内で旋回させ、空気中に含まれているミスト状粒子等を遠心力によって筐体内壁に接触させて捕捉するように構成されている。

上記のようなミスト分離器には、それぞれ次のような問題がある。従来の邪魔板式のミスト分離器は、非常にシンプルな構造であるため、ミスト状粒子等の捕捉性能に限界があり（捕捉可能な粒子の限界液滴径は５０μｍ程度）、微小な粒子については、取り除くことができないという問題がある。

また、サイクロン式のミスト分離器は、高い捕集性能を有しているものの、圧力損失が大き過ぎて、実用的でないという問題がある。

本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであって、処理液のミスト状粒子等を循環空気中から効率よく、安定して分離回収することができるミスト分離器、及び、このミスト分離器を備えた基板処理装置を提供することを目的とする。

本発明のミスト分離器は、筐体内に複数の波板を並列配置することによって、筐体内にガス流路が形成されるように構成され、波板には、複数の邪魔板が形成されていることを特徴としている。尚、波板は、複数の円弧状部と複数の直状部、又は、複数の直状部と複数の屈曲部を有していることが好ましい。

また、波板に形成されている邪魔板は、上流側に向かって突出するように構成されていることが好ましく、更に、複数の棒状部材が取り付けられることによって、波板表面に凹凸が形成されていることが好ましい。また、波板間に形成されているガス流路の幅が、局所的に減少するように構成されていることが好ましい。

本発明の基板処理装置は、上記のようなミスト分離器を循環空気経路（循環空気ダクト等）上に配置してなるものであり、ミスト分離器の上流側において、捕集された処理液に適応する溶剤を噴霧できるように構成したことを特徴としている。

また、本発明の基板処理装置においては、循環空気の一部が系外へ排出され、その排出分に見合った量の補給空気が循環空気に混入されるように構成することが好ましい。

本発明に係るミスト分離器は、シンプルな構成であるにも拘わらず、ミスト状粒子或いはフューム状粒子の粒子を極めて効率よく、また、定常的、安定的に、分離、除去することができ、また、粗大な粒子のみならず、微小な粒子をも好適に捕集することができる。

また、外観構成を小さく寸法設定した場合でも、ミスト状粒子等の捕集性能を十分に発揮させることができるので、占有スペースを小さくすることができ、省スペース化を図ることができる。また、スピナーなどのバッチ式の基板処理装置や、処理槽を有するバッチ式の基板処理装置など、どのようなタイプの基板処理装置であっても適用することができる。更に、圧力損失が小さいため、消費エネルギーを低減化することができる。

また、波板間に形成されているガス流路の幅が、局所的に減少するように構成した場合には、流路内にガスを導入した場合、狭小部分においてガスの流速が増加することになり、その結果、ミスト状粒子或いはフューム状粒子の捕集効率を格段に向上させることができる。

更に、このミスト分離器を使用した場合、ミスト状粒子等の分離によって浄化した気体を、適用される基板処理装置における雰囲気用気体として循環再使用することが可能となるので、環境負荷の低減、省エネルギーに寄与する。

また、本発明の基板処理装置において、ミスト分離器の上流側に、処理液に適応する溶剤を噴霧できるように構成した場合には、ミスト分離器における捕集効率の低下を好適に回避することができる。

更に、循環空気の一部が系外へ排出され、その排出分に見合った量の補給空気が循環空気に混入されるように構成した場合には、爆発の危険性があるような物質を含む処理液を使用する際、系内（循環空気中）における危険物質の濃度が爆発範囲から外れるよう調整することができ、これによって安全性を確保するとともに、系外への排気量を削減することができる。

以下、添付図面に沿って、本発明を実施するための最良の形態について説明する。図１は、本発明「ミスト分離器」の下方側からの斜視図である。図示されているように、このミスト分離器１は、筐体２と、五枚の波板３とによって構成されている。

筐体２は直方体状で、天面２ａは閉じられており、一つの側面２ｂには、ガス入口４が形成され、これと対向する側面２ｃ（反対側の面）には、ガス出口５が形成されている。そして、他の二つの側面２ｄ，２ｅは閉じられており、底部はほぼ全面にわたって開放されている。

五枚の波板３は、いずれも同一形状をしており、筐体２内において、一方の端部３ａがガス入口４側に、他方の端部３ｂがガス出口５側に臨むような位置関係をもって、平行に、かつ、同間隔（２５ｍｍピッチ）に並べられて固定されている。また、底端部３ｃは、筐体２の底面において露出した状態となっている。

本実施形態においては、波板３として、厚さ２ｍｍの樹脂製の板材を、図２（一枚の波板３の平面図）に示すように波状に湾曲するように加工成形してなるものが使用されている。そして、図示されているように、この波板３は、五つの直状部６（６ａ〜６ｅ）、及び、それらと交互に配置された四つの円弧状部７（７ａ〜７ｄ）によって構成されている。

ここで、これらの直状部６と円弧状部７の詳細な仕様について説明する。まず、ガス入口４（図１参照）側に配置される第１直状部６ａは、長さ１５ｍｍに設定され、ガス出口５（図１参照）側に配置される第５直状部６ｅは、長さ２５ｍｍに設定されている。尚、これらの直状部６ａ，６ｅは、同一直線上（図２に示す仮想直線Ｙ上）にある。そして、波板３の全長（端部３ａから端部３ｂまでの寸法）は、２００ｍｍに設定されている。

第１円弧状部７ａは、曲率半径６２ｍｍ、角度３７°、第２円弧状部７ｂは、曲率半径１８．５ｍｍ、角度１２１°、第３円弧状部７ｃは、曲率半径８．５ｍｍ、角度９９°、第４円弧状部７ｄは、曲率半径１８ｍｍ、角度３８°に設定されている。

また、第１円弧状部７ａの中心Ｃ１は、入口側端部３ａから出口側端部３ｂの方向へ１５ｍｍ、仮想直線Ｙから垂直方向へ６２ｍｍの位置にあり、第２円弧状部７ｂの中心Ｃ２は、入口側端部３ａから出口側端部３ｂの方向へ８５ｍｍ、仮想直線Ｙから垂直方向へ３２．５ｍｍの位置にある。そして、第３円弧状部７ｃの中心Ｃ３は、入口側端部３ａから出口側端部３ｂの方向へ１４０ｍｍ、仮想直線Ｙから垂直方向へ１１．５ｍｍの位置にあり、第４円弧状部７ｄの中心Ｃ４は、入口側端部３ａから出口側端部３ｂの方向へ１７５ｍｍ、仮想直線Ｙから垂直方向へ１８ｍｍの位置にある。尚、仮想直線Ｙを基準とすると、中心Ｃ１，Ｃ２は、入口側端部３ａから出口側端部３ｂに向かって左側（図２において下側）に位置し、中心Ｃ３，Ｃ４は、入口側端部３ａから出口側端部３ｂに向かって右側（図２において上側）に位置している。

尚、図１及び図２においては表示が省略されているが、五枚の波板３には、図３（ミスト分離器１の水平断面図）に示すような半月状邪魔板８（８ａ〜８ｄ）が取り付けられいる。これらの半月状邪魔板８は、内径１０ｍｍ、肉厚２ｍｍの樹脂製の管を、一つが１２０°の円弧状となるように、中心軸線周りに三分割してなるものである。

半月状邪魔板８は、図示されているように、一つの波板３について四つずつ取り付けられている。そして、これら四つの半月状邪魔板８ａ〜８ｄのうち、二つ（８ａ，８ｃ）は、ガス入口４側から見て、波板３の左側（図３において下側）の面に配置され、他の二つ（８ｂ，８ｄ）は、波板３の右側（図３において上側）の面に配置されている。また、半月状邪魔板８はいずれも、凹部側が、取り付けられる波板３の方を向くように取り付けられ、更に、それぞれ二つずつある端縁のうち、ガス出口５側の端縁のみが波板３に接続（溶着）され、ガス入口４側の端縁は波板３から離れた位置となるような状態で固定されている。従って、いずれの半月状邪魔板８も、ガス入口４側（上流側）に向かって突出し、開口した状態となっている。尚、半月状邪魔板８は、ガス入口４から５０ｍｍ、９０ｍｍ、１６０ｍｍ、及び、１７０ｍｍの位置にそれぞれ配置されており、基本的には（半月状邪魔板８ｃ以外は）、円弧状部７の凹面側に配置されている。

また、波板３には、直径２ｍｍの樹脂製の棒状部材９が多数（本実施形態においては、一枚の波板３につき二十本）溶着されている。より詳細には、これらの棒状部材９は、波板３の第３直状部６ｃの左右両側面に、それぞれ十本ずつ等間隔（４ｍｍピッチ）に配置されている。これらの棒状部材９により、波板３の第３直状部６ｃの両側面に凹凸部が形成される。

以上のような構成に係る五枚の波板３が、筐体２内において平行に、かつ、等間隔に並べられて固定されることによって、筐体２内には、四つのガス流路１０（１０ａ〜１０ｄ）（図３参照）が形成され、ガス入口４から筐体２内にガスを流入させると、流入したガスは、これら四つの流路１０を通って、反対側のガス出口５から流出するようになっている。

尚、これらの流路１０を構成する五枚の波板３は、図２に示したように、いずれも同一形状であるため、平行に、かつ、等間隔に並べた場合、各波板３間に形成される流路１０の幅が局所的に変化することになる。具体的には、円弧状部７（７ａ〜７ｄ）の間に配置された直状部（第２直状部６ｂ〜第４直状部６ｄ）付近においては、ガス入口４付近及びガス出口５付近よりも、流路１０幅が狭くなっている。

このように、波板３間に形成されている流路１０は、局所的に幅が減少するように構成されているため、これらの流路１０内にガスを導入した場合、狭小部分においてガスの流速が増加することになり、その結果、ミスト状粒子或いはフューム状粒子の捕集効率が格段に増大する。

より詳細に、このミスト分離器１におけるガス流路１０の構造と機能（ミスト状粒子等の分離除去機能）について説明すると、まず、ガス入口４から流路１０内に進入したガスは、第１直状部６ａに沿って真っ直ぐに流れていき、続く第１円弧状部７ａによって、進行方向に向かって左側へ偏向されることになる。

上述したように、第１円弧状部７ａには、ガス入口４側に向かって開口する半月状邪魔板８ａが取り付けられている。ガスの方向転換（図３では下側にまがる）に伴い、ガス流線に乗らず、慣性によって偏移した粗大ミストが、この半月状邪魔板８ａと波板３との間に形成されているスペース（分離室１１ａ）に進入し、分離除去される。

第１円弧状部７ａ付近の領域を通過したガスは、これに続く第２直状部６ｂに沿って流れていくことになるが、この領域の流路１０の最狭小幅は約１０ｍｍとなっているので、ガスの流速は増加することになる。

続く第２円弧状部７ｂは、流路１０内におけるガスの進行方向を約１２０°偏向させるように構成されており、前述したように、その最奥部には、半月状邪魔板８ｂが配置されている。そして、ガスの流速が増加すると、ガス中に含まれている微小なミスト状粒子等（１０μｍ以上）等に作用する遠心力（偏向時に作用する遠心力）も大きくなるため、第２直状部６ｂの領域を通過する際に流速を増したガスが、第２円弧状部７ｂ付近の領域に流れ込んできた場合、微小なミスト状粒子等は、波板３の最奥部に向かって移動していき、最奥部に配置されている半月状邪魔板８ｂと波板３との間のスペース（分離室１１ｂ）に進入して、その内壁面に衝突し、捕捉されることになる。

また、第２円弧状部７ｂに続く第３直状部６ｃには、多数の棒状部材９が配置されることによって凹凸が形成されている。従って、ガスがこの領域を通過する際には、ガス中に残存しているミスト状粒子等が、それらの凹凸に連続して衝突することになり、捕捉されることになる。

そして、第３直状部６ｃの領域を通過したガスは、第３円弧状部７ｃ、第４直状部６ｄ、第４円弧状部７ｄ、及び、第５直状部６ｅを通って、ガス出口５から排出されることになるが、第４直状部６ｄの終端部付近、及び、第４円弧状部７ｄにも、半月状邪魔板８が配置され、分離室１１ｃ，１１ｄが形成されているため、それよりも上流側の半月状邪魔板８や棒状部材９等から再飛散したミスト状粒子等、流路１０内を流下中に凝集して大きくなったミスト状粒子等、或いは、波板３の表面に付着してガスから分離された後、そのまま壁面に沿って移動してきたミスト状粒子等が、慣性力によって分離室１１ｃ，１１ｄの内壁面に激突することになり、捕捉されることになる。

このように、本実施形態のミスト分離器１は、ミスト状粒子等を含んだガスをガス入口４から流入させると、流路１０内を通過してガス出口５から排出されるまでの間に、ミスト状粒子等が分離室１１の内壁や、棒状部材９による凹凸によって効率よく捕集されることになり、ガス中からミスト状粒子等を好適に分離することができる。尚、分離捕捉されたミスト状粒子等は、分離室１１の内壁面上或いは棒状部材９による凹凸面上において次第に凝集されて滴となり、重力に従い、面上を伝って流れ落ちることになる。そして、開放されている筐体２の底部から落下、排出され、その下方に配置された処理液回収手段によって回収されることになる。

尚、本実施形態においては、波板３に溶着される半月状邪魔板８は、水平断面が円弧状となるものが使用されているが、必ずしもこの形に限定する必要はなく、平板状の邪魔板（水平断面が長方形となるもの）を取り付けることもできる。また、本実施形態においては、半月状邪魔板８のガス出口５側の端縁のみを波板３に溶着し、ガス入口４側の端縁は、波板３から離れた位置となるような状態で開口されているが、両端縁ともに波板３に溶着し、分離室が形成されないような状態とすることもできる。

更に、このミスト分離器１内に取り付けられる波板３としては、図４に示すように、直状部１６（１６ａ〜１６ｆ）と屈曲部によって構成したものを使用することもできる。尚、図４に示す波板３は、厚さ３ｍｍの樹脂製の板材を、屈曲部において突出部１７（１７ａ〜１７ｃ）が形成されるように溶着してなるものであり、第１直状部１６ａは、長さ１５ｍｍに設定され、第６直状部１６ｆは、長さ２５ｍｍに設定されている。そして、これらの直状部１６ａ，１６ｆは、同一直線上にある。また、この波板３の全長（端部３ａから端部３ｂまでの寸法）は、２００ｍｍに設定されている。

尚、第２直状部１６ｂと第３直状部１６ｃとの屈曲角度、第３直状部１６ｃと第４直状部１６ｄとの屈曲角度、及び、第４直状部１６ｄと第５直状部１６ｅとの屈曲角度は、いずれも１２０°に設定されている。また、突出部１７は、図示されているように、いずれもガス入口４側（上流側）に向かって突出しており、その突出寸法は５ｍｍに設定されている。

図１〜図３に示したミスト分離器１、及び、図４に示したミスト分離器１において、処理液のミスト状粒子等を含むガスに接する部分には、その接する処理液に対して耐食性を有する材料を使用することが好ましい。例えば、フッ素樹脂を使用することが望ましいが、これには限定されず、ポリオレフィン樹脂、ステンレス鋼や、ステンレス綱にフッ素樹脂をコーティングしたものなどを使用することもできる。

ここで、本発明に係るミスト分離器１の適用例について説明する。図５は、本発明に係るミスト分離器１を適用した基板処理装置２１の構成図である。この基板処理装置２１は、基本的には、処理室２２、スピナー２３、循環空気ダクト２５等によって構成されている。

スピナー２３は、基板保持部２３ａ、回転軸２３ｂ、及び、駆動モータ２３ｃからなり、図示されているように処理室２２内に設置されている。基板保持部２３ａは、上面に処理基板Ｗを載置させた状態で、水平姿勢を保持しつつ回転するようになっており、この基板保持部２３ａには、駆動モータ２３ｃの回転駆動力が、回転軸２３ｂを介して供給されるようになっている。また、処理室２２内には、基板保持部２３ａの上方において、水平方向へ移動可能なように構成された処理液供給ノズル２７が配置されている。

基板保持部２３ａの周囲には、上面に載置される処理基板Ｗを取り囲むように、カップ壁２４が配設されている。このカップ壁２４は、処理液（薬液）の飛散を防止し、また、飛散した処理液の液滴を回収するためのものである。カップ壁２４の下部には、処理室２２内の空気（及び、回収した処理液の液滴）を排出するための排出口２４ａが形成されており、この排出口２４ａには、循環空気ダクト２５が接続されている。

循環空気ダクト２５上には、送風機２９が配置されており、本発明に係るミスト分離器１は、その上流側に配置されている。循環空気ダクト２５の他端は、処理室２２の上部に配置されているＨＥＰＡフィルター２８に接続されている。また、ＨＥＰＡフィルター２８との接続部の上流側には、補給空気取入口３０が接続されており、送風機２９の下流側には、循環空気の一部を排出するための一部排出口３２が接続されている。

ここで、この基板処理装置２１の動作態様について説明する。まず、送風機２９を稼働させると、処理室２２内の空気が吸引されて循環空気ダクト２５内に流入する。尚、処理室２２の室外への処理液の汚染を防止する観点から、処理室２２内、或いは、カップ壁２４内における処理液の高濃度雰囲気部は、陰圧に保持することが好ましく、このため送風機２９は、循環空気の供給部（ＨＥＰＡフィルター２８）の近くではなく、循環空気の排出部（排出口２４ａ）に近い位置に配置され、処理室２２の室内空気を吸引する方式となっている。

循環空気ダクト２５内に流入した空気は、ミスト分離器１、送風機２９を通過して、ＨＥＰＡフィルター２８に送られる。そして、循環空気は、ＨＥＰＡフィルター２８を通過する際に清浄化（パーティクルの除去）され、処理室２２の上部から、その下方に設置されているスピナー２３に向けて、ダウンフローで供給される。

スピナー２３に供給される空気の下降流により、処理基板Ｗの周辺（カップ壁２４の内側）は、処理液による基板処理に適した雰囲気に保持される。この状態で、基板保持部２３ａ、及び、その上に載置した処理基板Ｗを回転させ、処理液タンク２６に貯留されている処理液を、処理液供給ノズル２７から処理基板Ｗ上へ供給することにより、基板処理が行われる。

回転する処理基板Ｗ上に処理液を供給すると、余剰の処理液が飛散することになり、処理液のミストや蒸気が発生する。この処理液のミストを構成するミスト状粒子、或いは、蒸気を構成するフューム状粒子は、カップ壁２４の内壁に接触してその表面に付着したり、或いは、処理基板Ｗの雰囲気中を浮遊することになる。カップ壁２４の内壁に付着したミスト状粒子等は、その表面を伝って下方へ流れ落ち、カップ壁２４の下部に形成されている排出口２４ａから、重力に従って、また、気流の影響を受けて排出される。一方、処理雰囲気中に浮遊するミスト状粒子等は、処理基板Ｗの回転に伴って発生した気流とともにに排出口２４ａから排出され、循環空気ダクト２５内に流入する。

循環空気ダクト２５内に流入した処理液のミスト状粒子等は、循環空気とともにミスト分離器１内に流入する。そして、循環空気が図１、図３、又は、図４に示したような流路１０を通過する間に処理液のミスト状粒子等が分離され、循環空気中から除去される。尚、分離された処理液のミスト状粒子等は、ミスト分離器１の底部から、その下方に配置されている処理液回収手段３３に落下し、回収される。一方、ミスト状粒子等が除去された循環空気は、循環空気ダクト２５内を流下し、ＨＥＰＡフィルター２８を通過して再び処理室２２に供給され、処理室２２内の処理雰囲気用気体として再利用される。

但し、製品（基板）の品質低下や、爆発などの原因となる物質が処理液に含まれている場合には、循環空気を１００％再利用すると、それらの物質が系内に蓄積されてしまうことになる。そこで、このような場合には、一部排出口３２から循環空気の一部を排出し、その損失分は、補給空気取入口３０から導入した補給空気を循環空気に混入することによって賄う。

尚、ミスト分離器１の入口における循環空気の平均流速、及び、循環空気ダクト２５内における循環空気の線速度は、経済性等の観点から、いずれも毎秒６〜１０ｍ程度となるように送風機２９の吐出風量を調整する。

また、この基板処理装置２１が長時間にわたって連続的に使用されると、ミスト分離器１内において捕集されたミスト状粒子が、その捕集された部位に留まっている時間も長くなるが、レジスト液のように、粘性が高く（約２０×１０^−３Ｐａ・ｓ）、かつ、揮発性に富んだ処理液が使用されるような場合、ミスト分離器１内において捕集された処理液中の溶剤が揮発し、それに伴いレジスト液は益々高粘度化し、最終的には固結状態となり、波板３の表面に固着し、捕集効率を悪化させてしまう可能性がある。そこでこのような場合には、波板３の上流において、使用される処理液に適応する溶剤を噴霧して、波板３を洗浄するように構成することが好ましい。このように構成した場合、捕集効率の低下を好適に回避することができる。

また、レジスト液の中には、引火しやすく、空気と混合することによって爆発する危険性が大きくなる物質が、溶剤として使用されているものもあるため、そのようなレジスト液を処理液として使用する場合には、循環空気の組成が、爆発範囲から外れるような対策（例えば、循環空気中に、窒素などの不活性ガスを導入して酸素濃度を低下させる等の対策）を取ることが好ましい。

次に、本発明「ミスト分離器」について、本発明の発明者らが行った各種の実験の内容とその結果について説明する。

まず、本発明のミスト分離器として、３タイプのモデル（タイプＩ、タイプＩＩ、タイプＩＩＩ）を用意し、また、比較例として、従来より知られているサイクロン式のミスト分離器を用意し、これらを図５に示した基板処理装置２１にそれぞれ適用して、６種類の処理液のミスト状粒子の捕集性能についての実験を行った。

尚、タイプＩ及びタイプＩＩは、外形寸法が、全長２００ｍｍ、幅２５０ｍｍ、高さ２００ｍｍで、図１に示す筐体内にガス入口４側とガス出口５側において６枚の波板を同間隔（２５ｍｍピッチ）、かつ、並行に配置したものである。そして、タイプＩは、図２、図３に示した波板３を使用し、タイプＩＩは、図２、図３に示した波板３に改変を加えたものが使用されている。具体的には、図２、図３の波板３においては、半月状邪魔板８のガス出口５側の端縁のみが波板３に溶着され、ガス入口４側の端縁は、波板３から離れた位置となるような状態で固定されているが、タイプＩＩにおいて使用される波板においては、半月状邪魔板の両端縁がともに波板に溶着され、分離室が形成されないような状態となっている。

タイプＩＩＩは、外形寸法が、全長２００ｍｍ、幅１５０ｍｍ、高さ２００ｍｍで、図４に示した波板３を、筐体内に６枚、ガス入口４側とガス出口５側において同間隔（１５ｍｍピッチ）、かつ、並行に配置したものである。また、サイクロン式のミスト分離器（比較例）は、図６に示すように、直径１５０ｍｍ、高さ１５０ｍｍの円筒部４２と、その内側の中心に配置された直径６０ｍｍの小円筒部４３と、円筒部の下側に接続された高さ３００ｍｍの逆円錐状部４４（上端の直径１５０、下端の直径５０ｍｍ）と、外部から円筒部４２の内側空間へ、円筒部４２内壁の接線方向に連通する空気流入口４５とによって構成されている。

この実験で使用した処理液は６種類（イ〜ヘ）で、その構成、種類、用途（処理工程）は次表の通りである。

これらの処理液（イ〜ヘ）を、図５に示した基板処理装置２１において、処理風量２ｍ^３／ｍｉｎ、入口ミスト量３０００〜４０００ｍｇ／ｍ^３となるような条件下で使用し、タイプＩ〜ＩＩＩのミスト分離器（本発明）、及び、サイクロン式のミスト分離器（比較例）によるミスト状粒子の捕集効率（（１−出口ミスト量／入口ミスト量）×１００）と、それらのミスト分離器の圧力損失を測定した。その結果は次表に示す。

上記結果からも明らかなように、本発明に係るミスト分離器（タイプＩ〜ＩＩＩ）はいずれも、比較例として用意したサイクロン式のミスト分離器よりも、ミスト状粒子の捕集性能が良好であること、また、圧力損失は、サイクロン式のミスト分離器の１／５以下であることが確認された。

次に、上記のミスト分離器（タイプＩ〜ＩＩＩ）とサイクロン式のミスト分離器のそれぞれについて、捕捉可能なミスト状粒子の限界粒子径の測定を行った。より具体的には、表面にモービル油を薄く塗ったデッキガラスを、各ミスト分離器のガス出口側に配置し、各ミスト分離器の上流側で水１．０Ｌ／ｍｉｎを噴霧して、空気２ｍ^３／ｍｉｎをガス入口からミスト分離器の内部へ流入させた。そして、ガス出口から排出された（ミスト分離器によって分離させることができなかった）水のミスト状粒子をデッキガラスの表面に付着させて捕捉し、その粒子径を測定した。

デッキガラスに付着したミスト状粒子のうち最大のものは、タイプＩでは１０μｍ、タイプＩＩ及びタイプＩＩＩでは１２μｍ、サイクロン式のミスト分離器では１６μｍであった。

このように、サイクロン式のミスト分離器では、直径が１６μｍを超える大きさのミスト状粒子であれば、空気から分離して捕捉することができるが、１６μｍ以下のミスト状粒子については、完全に分離させることはできなかった。これに対し、本発明に係るミスト分離器においては、直径１６μｍ以上の粗大な粒子はもちろんのこと、それ以下の微小な粒子（タイプＩの場合、１１〜１６μｍの粒子、タイプＩＩ、ＩＩＩの場合１３〜１６μｍの粒子）でも、空気から分離して捕捉できることが確認された。

次に、タイプＩ〜ＩＩＩのミスト分離器において、波板を洗浄できるように構成した場合に期待される効果の検証を行った。具体的に説明すると、各ミスト分離器の上流側でレジスト液（表１に示した処理液ロ）１．０Ｌ／ｍｉｎを噴霧して、空気２ｍ^３／ｍｉｎをガス入口からミスト分離器の内部へ流入させ、これを所定時間（３０分、１時間、３時間、又は、２４時間）継続して行った後に、レジスト液の噴霧を止め、代わりにそのレジスト液の溶剤（乳酸エチルと酢酸−ｎ−ブチルの混合液）を３分間噴霧して、波板の洗浄を行った。そして、その洗浄の直前と直後において、それぞれ捕集効率を測定した。その測定結果を表３に示す。

この実験結果より、洗浄を行うことによって、ある程度捕集効率を回復させることが確認された。但し、レジスト液の噴霧継続時間が長くなるほど、洗浄による回復率が小さくなることも分かった。これは、邪魔板等に付着したレジスト液が、時間の経過とともに硬化と蓄積を繰り返していき、溶剤を噴霧しても簡単には洗い流すことができなくなってしまうためであると考えられる。

尚、上記実験結果によれば、洗浄しても捕集効率が戻らない捕集効率の低下が最も顕著であるのはタイプＩで、タイプＩＩは、捕集効率の低下が最も小さかった。このタイプＩＩは、タイプＩやタイプＩＩＩと比べて、流路内における空気の淀みが少ない構造となっていることから、空気の淀みの少ない構造のものの方が、時間耐性が大きい、ということが分かった。

次に、タイプＩＩＩのミスト分離器について、実施例３と同様の条件で、１時間毎に３分間の洗浄を行いながら、５日間にわたって捕集効率の測定を行った。その結果を次表に示す

この実験結果からも分かるように、タイプＩＩＩのミスト分離器は、１時間毎に洗浄を行えば、捕集効率を低下させることなく、定常的に、安定的にミスト状粒子を分離させ捕集することができることが確認された。

次に、タイプＩのミスト分離器を適用した図５の基板処理装置２１において、レジスト液（表１に示した処理液イ）を使用した場合の安全性について実験を行った。

尚、ここで使用されるレジスト液（表１に示した処理液イ）は、溶剤としてジエチレングリコールジメチルエーテルが使用されており、その割合は、全体の９３重量％以上である。ジエチレングリコールジメチルエーテルは、常温（２５℃）、常圧においては、蒸気圧は３．５ｍｍＨｇで、０．４６容積％である。この物質は、可燃物であり、爆発範囲は空気中で１．５〜１７．４容積％である。そして、この物質を扱う場合、爆発範囲下限側において安全性を確実にするには、爆発下限界（１．５容積％）の少なくとも４分の１以下（０．３８容積％以下）に希釈することが必要である。

図５の基板処理装置２１の処理液供給ノズル２７から、このレジスト液０．５Ｌ／ｍｉｎを噴霧させるとともに、送風機２９を稼働させて、処理室２２から空気２ｍ^３／ｍｉｎを吸引した。この吸引した空気を、循環空気ダクト２５の一部排出口３２からすべて系外に排出した場合、系内におけるジエチレングリコールジメチルエーテルガスの濃度は、０．０３容積％となった。

一方、送風機２９によって吸引した空気（２ｍ^３／ｍｉｎ）のうち、０．２ｍ^３／ｍｉｎを一部排出口３２から系外に排出するとともに、補給空気取入口３０から同量（０．２ｍ^３／ｍｉｎ）の補給空気を循環空気に混入させて、空気を循環させた場合、系内におけるジエチレングリコールジメチルエーテルガスの濃度は、０．３４容積％となった。この場合、安全性が確保されるとともに、系外への排気量を１０分の１に削減できることになる。

本発明のミスト分離器１の下方側からの斜視図。 図１に示したミスト分離器１に取り付けられている一枚の波板３の平面図。 図１に示したミスト分離器１の水平断面図。 本発明のミスト分離器１の他の構成例を示す断面図。 本発明に係るミスト分離器１を適用した基板処理装置２１の構成図 実施例において、比較例として使用したサイクロン式のミスト分離器（従来）の断面図。

符号の説明

１：ミスト分離器、
２：筐体、
２ａ：天面、
２ｂ〜２ｅ：側面、
３：波板、
３ａ：入口側端部、
３ｂ：出口側端部、
３ｃ：底端部、
４：ガス入口、
５：ガス出口、
６，６ａ〜６ｅ：直状部、
７，７ａ〜７ｄ：円弧状部、
８，８ａ〜８ｄ：半月状邪魔板、
９：棒状部材、
１０，１０ａ〜１０ｄ：ガス流路、
１１，１１ａ〜１１ｄ：分離室、
１６，１６ａ〜１６ｆ：直状部、
１７，１７ａ〜１７ｃ：突出部、
２１：基板処理装置、
２２：処理室、
２３：スピナー、
２３ａ：基板保持部、
２３ｂ：回転軸、
２３ｃ：駆動モータ、
２４：カップ壁、
２４ａ：排出口、
２５：循環空気ダクト、
２６：処理液タンク、
２７：処理液供給ノズル、
２８：ＨＥＰＡフィルター、
２９：送風機、
３０：補給空気取入口、
３２：一部排出口、
３３：処理液回収手段、
４２：円筒部、
４３：小円筒部、
４４：逆円錐状部、
４５：空気流入口、
Ｃ１〜Ｃ４：円弧状部の中心、
Ｗ：処理基板、
Ｙ：仮想直線、

Claims (6)

1. 筐体内に複数の波板を並列配置することによって、筐体内にガス流路が形成されるように構成されたミスト分離器であって、
   前記波板は、複数の円弧状部と複数の直状部を有し、
   前記波板には、上流側に向かって突出するように構成された複数の邪魔板が形成されていることを特徴とするミスト分離器。
2. 前記波板間に形成されているガス流路の幅が、局所的に減少するように構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のミスト分離器。
3. 筐体内に複数の波板を並列配置することによって、筐体内にガス流路が形成されるように構成されたミスト分離器であって、
   前記波板は、複数の直状部と複数の屈曲部を有し、
   前記波板には、上流側に向かって突出するように構成された複数の邪魔板が形成されていることを特徴とするミスト分離器。
4. 複数の棒状部材が取り付けられることによって、前記波板表面に凹凸が形成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のミスト分離器。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載のミスト分離器を、循環空気経路上に配置してなる基板処理装置であって、
   前記ミスト分離器の上流側において、捕集された処理液に適応する溶剤を噴霧できるように構成したことを特徴とする基板処理装置。
6. 請求項１〜４のいずれかに記載のミスト分離器を、循環空気経路上に配置してなる基板処理装置であって、
   循環空気の一部が系外へ排出され、その排出分に見合った量の補給空気が循環空気に混入されるように構成されていることを特徴とする基板処理装置。