JP2007335623A - 基板処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】基板処理および廃液処理におけるランニングコストの低減をさらに図ることが可能な基板処理システムを提供する。
【解決手段】エネルギー補助装置２００は、主として第１〜第４の分解槽１０，１１，１２，１３、第１および第２の除去槽１４，１５、第１および第２のバッファ装置１６，１７、燃料電池１８ならびに排気浄化槽１９により構成される。第１〜第４の分解槽１０〜１３ならびに第１および第２の除去槽１４，１５において酸素および水素の少なくとも一方のガスが取り出される。取り出されたガスは燃料ガスとして燃料電池１８に供給される。燃料電池１８では、供給されたガスを用いて電力および温水が発生される。発生された電力は基板処理装置１００および第２〜第４の分解槽１１〜１３に供給され、発生された温水は基板処理装置１００に供給される。
【選択図】図３

Description

本発明は、基板を処理するための基板処理システムに関する。

従来から、半導体デバイス、液晶ディスプレイ等の製造工程においては、フッ素等を含むハロゲンガス、水素もしくはアンモニア等を含む可燃性ガス、またはアルゴンもしくは窒素等を含む不活性ガス等の種々のガスが用いられている。例えば、シリコンの結晶成長工程では、水素等が用いられる。

これらのガスを用いた処理の後の排気には、未使用または未分解のガスが含まれている場合が多い。そこで、これらのガスから電気エネルギーを得ることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、半導体デバイス等の製造工程では、フッ酸（フッ化水素水：ＨＦ）またはバッファードフッ酸（ＢＨＦ）等のフッ酸系の薬液が基板の処理に用いられることがある。上記特許文献１には、使用済みの薬液の処分方法については開示されていない。一般的に、処理後のフッ酸は、次のような廃液処理系により処分される。

基板の処理に用いられた後のフッ酸に消石灰が添加される。それにより、フッ化カルシウムの沈殿が生成される。そして、フッ化カルシウムの沈殿に脱水処理が施された後、脱水処理後のフッ化カルシウムが廃棄物として処分される。
特開２００３−４５４７２号公報

しかしながら、従来においては、基板処理装置の各構成部および上記廃液処理系を稼動させるためのエネルギーコストがかかる。それにより、基板処理装置および廃液処理系を含む処理システム全体でのランニングコスト低減が強く要望されている。

本発明の目的は、基板処理および廃液処理におけるランニングコストの低減をさらに図ることが可能な基板処理システムを提供することである。

（１）本発明に係る基板処理システムは、薬液を含む処理液を用いて基板を処理する基板処理装置と、基板処理装置により基板の処理に用いられた処理液から、酸素および水素の少なくとも一方のガスを取り出すガス取出手段と、ガス取出手段により取り出されたガスを用いて電力を発生する燃料電池とを備えたものである。

本発明に係る基板処理システムにおいては、基板処理装置において薬液を含む処理液を用いて基板に処理が行われる。そして、基板処理装置により基板の処理に用いられた処理液から、酸素および水素の少なくとも一方のガスがガス取出手段により取り出される。ガス取出手段により取り出されたガスを用いて燃料電池により電力が発生される。

このような構成において、ガス取出手段により薬液を含む処理液から上記ガスが取り出されたガスを燃料電池による電力の発生に必要なガスとして用いることが可能となる。これにより、使用済みの処理液を利用して低コストで電力を発生することができる。このようにして発生された電力を再利用することによりランニングコストの低減をさらに図ることが可能となる。

また、処理液から酸素および水素の少なくとも一方を取り出すことにより、処理液中の薬液を無害化することも可能となる。それにより、廃液処理が容易になる。

（２）燃料電池により発生された電力が基板処理装置に供給されてもよい。このように、基板処理装置に必要な電力の少なくとも一部を補助することにより当該基板処理装置に電源から供給する電力を低減することができる。それにより、基板の処理に必要なエネルギーコストを低減できる。

（３）ガス取出手段は、電力を用いて処理液を電気分解することにより酸素および水素の少なくとも一方のガスを取り出す電気分解手段を含んでもよい。この場合、酸素および水素の少なくとも一方のガスを電気分解手段により容易に取り出すことができる。

（４）燃料電池により発生された電力が電気分解手段に供給されてもよい。それにより、電気分解手段は供給された電力を用いることができるので、当該電気分解手段に電源から供給する電力を低減できる。それにより、処理液から酸素および水素の少なくとも一方を取り出すために必要なエネルギーコストおよび廃液処理に必要なエネルギーコストを低減できる。

（５）ガス取出手段は、触媒を用いて処理液から酸素および水素の少なくとも一方のガスを取り出す触媒反応手段を含んでもよい。この場合、酸素および水素の少なくとも一方のガスを触媒反応手段により容易に取り出すことができるとともに、上記ガスを取り出すための電力を要しない。

（６）ガス取出手段は、処理液と金属とを反応させることにより水素を取り出す金属反応手段を含んでもよい。この場合、金属反応手段により水素を容易に取り出すことができるとともに、水素を取り出すための電力を要しない。

（７）基板処理装置は、窒素を含む排ガスを排出し、基板処理システムは、基板処理装置から排出される排ガスに含まれる窒素を燃料電池内に供給する窒素供給手段をさらに備えてもよい。この場合、燃料電池内に窒素が供給されることにより燃料電池内に残留する水素および酸素がパージされる。それにより、水素と酸素とが直接反応することが防止される。

（８）燃料電池は、酸素および水素の反応により温水を生成し、基板処理システムは、燃料電池により生成された温水を用いて基板処理装置における温度調節を行う温度調節手段をさらに備えてもよい。この場合、基板処理装置における温度調節が燃料電池からの温水を用いて温度調節手段により行われることによって、温度調節に必要なエネルギーコストが低減されるとともに、温水を生成するための設備コストが低減される。

（９）基板処理における温度調節手段は、燃料電池により生成された温水を用いて処理液の温度調節を行ってもよい。この場合、処理液の温度調節が燃料電池からの温水を用いて温度調節手段により行われることによって、処理液の温度調節を低消費電力で行うことができる。

（１０）基板処理システムは、ガス取出手段により取り出されたガスを貯留する貯留手段をさらに備えてもよい。この場合、必要なときに必要な量のガスを貯留手段から燃料電池に供給することが可能となる。

（１１）薬液は無機系の薬液を含んでもよい。この場合、ガス取出手段により無機系の薬液から酸素および水素の少なくとも一方が取り出される。

（１２）薬液はフッ酸を含んでもよい。この場合、ガス取出手段によりフッ酸を含む薬液から酸素および水素の少なくとも一方が取り出される。それにより、フッ酸が無害化されるので、フッ酸を含む薬液の廃液処理が容易になる。

（１３）薬液はアンモニアを含んでもよい。この場合、ガス取出手段によりアンモニアを含む薬液から酸素および水素の少なくとも一方が取り出される。それにより、アンモニアが無害化されるので、アンモニアを含む薬液の廃液処理が容易になる。

（１４）薬液は塩酸を含んでもよい。この場合、ガス取出手段により塩酸を含む薬液から酸素および水素の少なくとも一方が取り出される。それにより、塩酸が無害化されるので、塩酸を含む薬液の廃液処理が容易になる。

（１５）薬液は過酸化水素水を含んでもよい。この場合、ガス取出手段により過酸化水素を含む薬液から酸素が取り出される。それにより、過酸化水素水は無害化され水となるので、過酸化水素水を含む薬液の廃液処理が容易になる。

本発明の基板処理システムによれば、基板処理および廃液処理におけるランニングコストの低減および廃液処理の容易化をさらに図ることが可能となる。

以下、本実施の形態に係る基板処理システムについて図面を参照しながら説明する。

以下において、基板とは、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ（プラズマディスプレイパネル）用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、および光ディスク用基板等をいう。

（１）基板処理システムの全体構成
図１は、本実施の形態に係る基板処理システムを示す平面図である。

図１に示すように、本実施の形態に係る基板処理システム３００は、基板処理装置１００および付帯設備としてのエネルギー補助装置２００により構成される。エネルギー補助装置２００は、基板処理装置１００の一方の側方に設けられる。エネルギー補助装置２００の詳細な構成については後述する。

また、基板処理装置１００は、処理領域Ａ，Ｂを有し、処理領域Ａ，Ｂ間に搬送領域Ｃを有する。

処理領域Ａには、制御部４、流体ボックス部２ａ，２ｂおよび複数の洗浄処理部ＭＰが配置されている。

流体ボックス部２ａ，２ｂは、それぞれ洗浄処理部ＭＰからの廃液等に関する配管、継ぎ手、バルブ、流量計、レギュレータ、ポンプ、温度調節器等の流体関連機器を収納する。

洗浄処理部ＭＰにおいては、１または複数の処理液による薬液処理、純水による洗浄処理および乾燥処理が行われる。なお、洗浄処理部ＭＰの詳細な構成については後述する。

処理領域Ｂには、流体ボックス部２ｃ，２ｄおよび複数の洗浄処理部ＭＰが配置されている。なお、処理領域Ｂに配置された洗浄処理部ＭＰは、処理領域Ａに配置された洗浄処理部ＭＰと同様の処理を行う。

流体ボックス部２ｃ，２ｄは、それぞれ洗浄処理部ＭＰからの廃液等に関する配管、継ぎ手、バルブ、流量計、レギュレータ、ポンプ、温度調節器等の流体関連機器を収納する。また、搬送領域Ｃには、基板搬送ロボットＣＲが設けられている。

処理領域Ａ，Ｂの一端部側には、基板の搬入および搬出を行うインデクサＩＤが配置されている。インデクサＩＤには、基板Ｗを収納するキャリア１が載置される。

本実施の形態においては、キャリア１として、基板Ｗを密閉した状態で収納するＦＯＵＰ（Front Opening Unified Pod）を用いているが、これに限定されるものではなく、ＳＭＩＦ（Standard Mechanical Inter Face）ポッド、ＯＣ（Open Cassette）等を用いることもできる。

インデクサＩＤのインデクサロボットＩＲは、矢印Ｕの方向に移動し、キャリア１から基板Ｗを取り出して基板搬送ロボットＣＲに渡し、逆に、一連の処理が施された基板Ｗを基板搬送ロボットＣＲから受け取ってキャリア１に戻す。

基板搬送ロボットＣＲは、インデクサロボットＩＲから渡された基板Ｗを指定された洗浄処理部ＭＰに搬送し、または、洗浄処理部ＭＰから受け取った処理後の基板ＷをインデクサロボットＩＲに搬送する。

制御部４は、ＣＰＵ（中央演算処理装置）を含むコンピュータ等からなり、処理領域Ａ，Ｂの各洗浄処理部ＭＰの動作、搬送領域Ｃの基板搬送ロボットＣＲの動作、およびインデクサＩＤのインデクサロボットＩＲの動作を制御する。

基板処理装置１００は、ダウンフロー（下降流）方式のクリーンルーム内等に設けられる。

（２）基板処理装置の洗浄処理部の構成
次に、基板処理装置１００内に配置される洗浄処理部ＭＰの構成について説明する。

図２は、本実施の形態に係る基板処理装置１００の洗浄処理部ＭＰの全体構成を示す断面図である。

図２に示すように、洗浄処理部ＭＰは、ほぼ鉛直方向に沿った中心軸を有する円筒状のチャンバ１０１、その内部に設けられるとともに基板Ｗをほぼ水平に保持しつつ基板Ｗのほぼ中心を通る鉛直軸線周りに回転するスピンチャック１３０、スピンチャック１３０を取り囲むように配置されたスプラッシュガード１３１、およびチャンバ１０１の上端を塞ぐように設けられたフィルタ１４０を含む。

スピンチャック１３０は、円板状に形成されほぼ水平に配置されたスピンベース１２７、およびスピンベース１２７の中心下部に鉛直方向に沿って取り付けられた回転軸１２８を含む。

スピンベース１２７の上面の周縁部には、複数のチャックピン１２９が間隔をあけて立設されている。また、スピンベース１２７は、図示しない回転駆動機構によって回転される回転軸１２８の上端に固定されている。このような構成により、基板Ｗは複数のチャックピン１２９により保持された状態で回転される。

スプラッシュガード１３１は、チャンバ１０１と同心状に外方から内方に向かって配置された４つの円筒部材１４８ａ〜１４８ｄを含む。４つの円筒部材１４８ａ〜１４８ｄは、最外部の円筒部材１４８ａから最内部の円筒部材１４８ｄに向かって、順に高さが低くなるように設定されている。

円筒部材１４８ａ〜１４８ｄの上端からは、内側（スピンチャック１３０側）に向かって斜め上方に突出部１４９ａ〜１４９ｄがそれぞれ突出している。

突出部１４９ａと突出部１４９ｂとにより、回収ポート１１１ａが形成されており、突出部１４９ｂと突出部１４９ｃとにより、回収ポート１１１ｂが形成されており、突出部１４９ｃと突出部１４９ｄとにより、回収ポート１１１ｃが形成されている。回収ポート１１１ａ〜１１１ｃは上下方向に積層されている。

円筒部材１４８ｂの下部は、同心状の２つの円筒体１４８ｅ，１４８ｆにより形成されている。円筒体１４８ｅは円筒体１４８ｆより外側にある。

同様に、円筒部材１４８ｃの下部は、同心状の２つの円筒体１４８ｇ，１４８ｈにより形成されている。円筒体１４８ｇは円筒体１４８ｈより外側にある。円筒部材１４８ｄの下部は、同心状の２つの円筒体１４８ｉ，１４８ｊにより形成されている。円筒体１４８ｉは円筒体１４８ｊより外側にある。

円筒部材１４８ｄから内側斜め下方に延びるように傾斜部１４８ｋが設けられている。傾斜部１４８ｋの先端に下方に延びるように円筒体１４８ｊが設けられている。

スプラッシュガード１３１の下方には、チャンバ１０１の下部を塞ぐように底板１３５がほぼ水平に設けられている。底板１３５からは、円筒状の５つの分離壁１２５ａ〜１２５ｅが立設されている。

分離壁１２５ａ〜１２５ｅは、同心状に、外方から内方に向かって、分離壁１２５ａ、分離壁１２５ｂ、分離壁１２５ｃ、分離壁１２５ｄおよび分離壁１２５ｅの順で配置されている。

分離壁１２５ａおよび分離壁１２５ｂを側壁として、第１の処理液を回収する第１の処理液回収槽１２１が形成されている。分離壁１２５ｂおよび分離壁１２５ｃを側壁として、第２の処理液を回収する第２の処理液回収槽１２２が形成されている。分離壁１２５ｃおよび分離壁１２５ｄを側壁として、第３の処理液を回収する第３の処理液回収槽１２３が形成されている。なお、第１〜第３の処理液の具体例については後述する。

スプラッシュガード１３１には、昇降機構１１０が接続されている。昇降機構１１０は、スプラッシュガード１３１に取り付けられた結合部材１１０ａ、結合部材１１０ａに対してほぼ鉛直方向に取り付けられ昇降軸１１０ｂ、および昇降軸１１０ｂを昇降させる昇降駆動部１１０ｃにより構成されている。

分離壁１２５ａには案内部材１１０ｄが取り付けられており、昇降軸１１０ｂは案内部材１１０ｄに挿通されている。昇降駆動部１１０ｃにより昇降軸１１０ｂを昇降させて、スプラッシュガード１３１をほぼ鉛直方向に昇降できるように構成されている。

スプラッシュガード１３１が下降された場合、円筒部材１４８ａの下部および円筒体１４８ｅが、分離壁１２５ａと分離壁１２５ｂとの間に挿入され、円筒体１４８ｆ，１４８ｇが、分離壁１２５ｂと分離壁１２５ｃとの間に挿入され、円筒体１４８ｈ，１４８ｉが、分離壁１２５ｃと分離壁１２５ｄとの間に挿入され、円筒体１４８ｊが分離壁１２５ｄと分離壁１２５ｅとの間に挿入される。

基板Ｗに処理液による処理を行う場合には、複数のチャックピン１２９により保持された基板Ｗの上方に、第１〜第３の処理液ノズル１５１ｂ，１５２ｂ，１５３ｂのうちいずれかが配置される。

第１〜第３の処理液ノズル１５１ｂ，１５２ｂ，１５３ｂは、それぞれ第１〜第３のアーム１５１ａ，１５２ａ，１５３ａに固定されている。第１〜第３のアーム１５１ａ，１５２ａ，１５３ａは、それぞれ図示しない揺動機構に連結されている。例えば、第２および第３の処理液ノズル１５２ｂ，１５３ｂにより供給される処理液による処理を行わない場合には、第２および第３のアーム１５２ｂ，１５３ｂが揺動されることにより、第２および第３の処理液ノズル１５２ｂ，１５３ｂは基板Ｗの外方の位置に退避される。

本実施の形態では、第１の処理液ノズル１５１ｂにより基板Ｗ上に第１の処理液が供給され、第２の処理液ノズル１５２ｂにより基板Ｗ上に第２の処理液が供給され、第３の処理液ノズル１５３ｂにより基板Ｗ上に第３の処理液が供給される。

第１の処理液により基板Ｗが処理される場合には、制御部４（図１）により昇降機構１１０が制御されて、スピンベース１２７の上面と回収ポート１１１ａとがほぼ同じ高さの位置になるように、スプラッシュガード１３１が移動される。

基板Ｗ上に供給された第１の処理液は、遠心力により基板Ｗの上面に沿って外方に向かって流れる。これにより、基板Ｗの上面が第１の処理液により処理される。

基板Ｗの周縁部に流れた第１の処理液は、回転している基板Ｗの遠心力により外方に振り切られ、回収ポート１１１ａに入る。回収ポート１１１ａに入った第１の処理液は、円筒部材１４８ａと円筒部材１４８ｂとの間を通過し、第１の処理液回収槽１２１に回収される。

また、第２の処理液により基板Ｗが処理される場合には、制御部４（図１）により昇降機構１１０が制御されて、スピンベース１２７の上面と回収ポート１１１ｂとがほぼ同じ高さの位置になるように、スプラッシュガード１３１が移動される。

基板Ｗ上に供給された第２の処理液は、遠心力により基板Ｗの上面に沿って外方に向かって流れる。これにより、基板Ｗの上面が第２の処理液により処理される。

基板Ｗの周縁部に流れた第２の処理液は、回転している基板Ｗの遠心力により外方に振り切られ、回収ポート１１１ｂに入る。回収ポート１１１ｂに入った第２の処理液は、円筒部材１４８ｂと円筒部材１４８ｃとの間を通過し、第２の処理液回収槽１２２に回収される。

さらに、第３の処理液により基板Ｗが処理される場合には、制御部４（図１）により昇降機構１１０が制御されて、スピンベース１２７の上面と回収ポート１１１ｃとがほぼ同じ高さの位置になるように、スプラッシュガード１３１が移動される。

基板Ｗ上に供給された第３の処理液は、遠心力により基板Ｗの上面に沿って外方に向かって流れる。これにより、基板Ｗの上面が第３の処理液により処理される。

基板Ｗの周縁部に流れた第３の処理液は、回転している基板Ｗの遠心力により外方に振り切られ、回収ポート１１１ｃに入る。回収ポート１１１ｃに入った第３の処理液は、円筒部材１４８ｃと円筒部材１４８ｄとの間を通過し、第３の処理液回収槽１２３に回収される。

（３）エネルギー補助装置の構成
次に、エネルギー補助装置２００の構成について図面を参照しながら説明する。

図３は、エネルギー補助装置２００の構成を示すブロック図である。

図３に示すように、エネルギー補助装置２００は、主として第１〜第４の分解槽１０，１１，１２，１３、第１および第２の除去槽１４，１５、第１および第２のバッファ装置１６，１７、燃料電池１８、ならびに排気浄化槽１９により構成される。

基板処理装置１００における各洗浄処理部ＭＰの第１〜第３の処理液回収槽１２１〜１２３（図２）は、それぞれ配管３０，４２，４８を介して第１〜第３の分解槽１０〜１２に接続されている。

また、各洗浄処理部ＭＰの図示しない排気管は、配管３８を介して排気浄化槽１９に接続されている。これにより、各洗浄処理部ＭＰから排出される排気が配管３８を介して排気浄化槽１９に送られる。なお、本実施の形態では、上記排気は、大量の窒素（Ｎ_２ ）を含んだ窒素リッチガスである。

第１の分解槽１０には、各洗浄処理部ＭＰからの第１の処理液が配管３０を介して流入される。第１の処理液は、アンモニア水（ＮＨ_４ ＯＨ）および過酸化水素水（Ｈ_２ Ｏ_２ ）の混合液（ＳＣ１と図示）からなる。

第１の分解槽１０では、二酸化マンガンを触媒として、第１の処理液に含まれる過酸化水素水が酸素（Ｏ_２ ）と水（Ｈ_２ Ｏ）とに分解される。この場合における化学反応は、次式により示される。

２Ｈ_２ Ｏ_２ →２Ｈ_２ Ｏ＋Ｏ_２
第１の分解槽１０で発生した酸素は、配管３１およびバルブ３２を介して第１のバッファ装置１６に送られる。なお、第１のバッファ装置１６の詳細な構成については後述する。

また、第１の分解槽１０で発生した水と第１の処理液中のアンモニアとの混合液であるアンモニア水は、配管３４を介して第４の分解槽１３に送られる。

第４の分解槽１３では、アンモニア水に次亜塩素酸が添加される。それにより、アンモニア水が窒素と水素（Ｈ_２ ）とに電気分解される。この場合、陰極で水素が発生し、アンモニアの分解により窒素が発生する。この場合における陽極での反応は、次式により示される。

Ｃｌ⁻ ＋Ｈ_２ Ｏ→ＣｌＯ⁻ ＋２Ｈ^＋ ＋２ｅ⁻
陰極での反応は次式により示される。

２Ｈ_２ Ｏ＋２ｅ⁻ →Ｈ_２ ↑＋２ＯＨ⁻
また、アンモニアの分解反応は次式により示される。

３ＣｌＯ⁻ ＋２ＮＨ_４ ^＋ →３Ｃｌ⁻ ＋Ｎ_２ ↑＋３Ｈ_２ Ｏ＋２Ｈ^＋
第４の分解槽１３で発生した水素は、配管３５およびバルブ３６を介して第２のバッファ装置１７に送られる。なお、第２のバッファ装置１７の詳細な構成については後述する。

ここで、第４の分解槽１３内と配管３８とは、バルブ４１を介して配管４０により接続されている。第４の分解槽１３で発生した窒素は、配管４０、バルブ４１および配管３８を介して排気浄化槽１９に送られる。なお、第４の分解槽１３で生じた排水は図示しない排水設備へ導かれる。

上述のように、排気浄化槽１９内には、基板処理装置１００からの窒素を多く含む排気と第４の分解槽１３からの窒素とが送られる。基板処理装置１００からの排気には不純物が含まれているので、当該排気は酸性またはアルカリ性のガスとなっている。そこで、排気浄化槽１９では、上記のような酸性またはアルカリ性の排気が中和される。窒素を多く含み、中和された上記排気は、配管３９を介して燃料電池１８に送られる。なお、燃料電池１８における上記排気に多く含まれる窒素の用途および機能については後述する。

第２の分解槽１１には、各洗浄処理部ＭＰからの第２の処理液が配管４２を介して流入される。第２の処理液は、塩酸（塩化水素水：ＨＣｌ）および過酸化水素水の混合液（ＳＣ２と図示）からなる。

第２の分解槽１１では、塩酸および過酸化水素水の混合液からなる第２の処理液が酸素、塩素（Ｃｌ_２ ）および水素に電気分解される。この場合、第２の分解槽１１の陽極で酸素および塩素が発生し、陰極で水素が発生する。

第２の分解槽１１で発生した酸素および塩素は、配管４３を介して第１の除去槽１４に送られる。第１の除去槽１４では、配管４３を介して送られてきた塩素にナトリウム化合物が添加される。それにより、塩化ナトリウムが生成される。これにより、第１の除去槽１４において塩素が除去される。

一方、第１の除去槽１４に送られた酸素は、配管４４およびバルブ４５を介して第１のバッファ装置１６に送られる。

また、第２の分解槽１１で発生した水素は、配管４６およびバルブ４７を介して第２のバッファ装置１７に送られる。なお、第２の分解槽１１で生じた排水は図示しない排水設備へ導かれる。

第３の分解槽１２には、各洗浄処理部ＭＰからの第３の処理液が配管４８を介して流入される。第３の処理液はフッ酸（フッ化水素水：ＨＦ）からなる。

第３の分解槽１２では、第３の処理液であるフッ酸がフッ素（Ｆ_２ ）、酸素および水素に電気分解される。この場合、第３の分解槽１２の陽極で酸素およびフッ素が発生し、陰極で水素が発生する。

第３の分解槽１２で発生した水素は、配管５２およびバルブ５３を介して第２のバッファ装置１７に送られる。

また、第３の分解槽１２で発生した酸素およびフッ素は、配管４９を介して第２の除去槽１５に送られる。第２の除去槽１５では、配管４９を介して送られてきたフッ素にカルシウム化合物が添加される。それにより、フッ化カルシウムが生成される。これにより、第２の除去槽１５においてフッ素が除去される。

一方、第２の除去槽１５に送られた酸素は、配管５０およびバルブ５１を介して第１のバッファ装置１６に送られる。なお、第３の分解槽１２で生じた排水は図示しない排水設備へ導かれる。

ここで、上述の第１のバッファ装置１６および第２のバッファ装置１７の構成について図面を参照しながら説明する。

図４は、第１のバッファ装置１６の構成を示すブロック図である。

図４に示すように、第１のバッファ装置１６は配管５７を備える。この配管５７には、上述の第１の分解槽１０に接続された配管３１、第１の除去槽１４に接続された配管４４、および第２の除去槽１５に接続された配管５０が共通に接続されている。このような構成により、第１の分解槽１０、第１の除去槽１４および第２の除去槽１５から酸素がそれぞれ配管３１、配管４４および配管５０を介して第１のバッファ装置１６の配管５７に送られる。配管５７には、バルブ５８，５９およびポンプ６０が介挿されている。

燃料電池１８には配管３３が接続されている。この配管３３に上記の配管５７が接続されている。

ここで、バルブ５８の下流側で配管５７から配管６１が分岐している。この配管６１の他端はバッファタンク６２に接続されている。配管６１には、バルブ６３およびポンプ６４が介挿されている。

また、配管６１の分岐点より下流でかつバルブ５９の上流側で配管５７から配管６５が分岐している。この配管６５の他端はバッファタンク６２に接続されている。配管６５にはバルブ６６が介挿されている。

このような構成において、配管３１、配管４４および配管５０からの酸素は、ポンプ６４の吸引動作により配管５７、バルブ５８、配管６１およびバルブ６３を介してバッファタンク６２内に貯留される。この場合、バルブ５８およびバルブ６３はそれぞれ開状態となっており、バルブ５９およびバルブ６６はそれぞれ閉状態となっている。

そして、バッファタンク６２内に貯留されている酸素は、必要時に燃料電池１８に供給される。

すなわち、バッファタンク６２内に貯留された酸素は、ポンプ６０の吸引動作により配管６５、バルブ６６、配管５７、バルブ５９および配管３３を介して燃料電池１８内に供給される。この場合、バルブ６６およびバルブ５９はそれぞれ開状態となっており、バルブ５８およびバルブ６３はそれぞれ閉状態となっている。

図５は、第２のバッファ装置１７の構成を示すブロック図である。

図５に示すように、第２のバッファ装置１７は配管６７を備える。この配管６７には、上述の第４の分解槽１３に接続された配管３５、第２の分解槽１１に接続された配管４６、および第３の分解槽１２に接続された配管５２が共通に接続されている。このような構成により、第４の分解槽１３、第２の分解槽１１および第３の分解槽１２から水素がそれぞれ配管３５、配管４６および配管５２を介して第２のバッファ装置１７の配管６７に送られる。配管６７には、バルブ６８，６９およびポンプ７０が介挿されている。

燃料電池１８には配管３７が接続されている。この配管３７に上記の配管６７が接続されている。

ここで、バルブ６８の下流側で配管６７から配管７１が分岐している。この配管７１の他端はバッファタンク７２に接続されている。配管７１には、バルブ７３およびポンプ７４が介挿されている。

また、配管７１の分岐点より下流でかつバルブ６９の上流側で配管６７から配管７５が分岐している。この配管７５の他端はバッファタンク７２に接続されている。配管７５にはバルブ７６が介挿されている。

このような構成において、配管３５、配管４６および配管５２からの水素は、ポンプ７４の吸引動作により配管６７、バルブ６８、配管７１およびバルブ７３を介してバッファタンク７２内に貯留される。この場合、バルブ６８およびバルブ７３はそれぞれ開状態となっており、バルブ６９およびバルブ７６はそれぞれ閉状態となっている。

そして、バッファタンク７２内に貯留されている水素は、必要時に燃料電池１８に供給される。

すなわち、バッファタンク７２内に貯留された酸素は、ポンプ７０の吸引動作により配管７５、バルブ７６、配管６７、バルブ６９および配管３７を介して燃料電池１８内に供給される。この場合、バルブ７６およびバルブ６９はそれぞれ開状態となっており、バルブ６８およびバルブ７３はそれぞれ閉状態となっている。

このように、図１において燃料電池１８には、必要時に第１のバッファ装置１６から酸素が供給されるとともに、第２のバッファ装置１７から水素が供給される。

燃料電池１８においては、上記のように供給された酸素および水素を燃料ガスとして電力が発生されるとともに温水が生成される。

燃料電池１８で生成された温水は、配管５４を介して各洗浄処理部ＭＰの第１〜第３のアーム１５１ａ，１５２ａ，１５３ａ内に供給される。詳細については後述する。

また、図３に示すように、燃料電池１８には、ケーブル５５を介してインバータ５６が接続されている。燃料電池１８で発生された電力は、ケーブル５５を介してインバータ５６に供給される。インバータ５６は、燃料電池１８で発生された直流電力を交流電力に変換するとともに、変換した交流電力をケーブル５５ａを介して基板処理装置１００に供給する。

さらに、インバータ５６で変換された交流電力は、ケーブル５６ａ，５６ｂ，５６ｃを介してそれぞれ第２〜第４の分解槽１１〜１３に供給される。

次いで、燃料電池１８の内部構造について図面を参照しながら説明する。

図６は、燃料電池１８の内部構造を示す模式図である。図６（ａ）は燃料電池１８の全体を示す斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＸ領域の拡大図である。

図６（ａ）に示すように、燃料電池１８はケーシング１８０を備える。図６（ａ）では、ケーシング１８０の一部が切り欠いて描かれている。ケーシング１８０内には配管３３および配管３７（共に図３）が挿入されている。これにより、ケーシング１８０内に燃料ガスとしての酸素および水素が導入される。

また、ケーシング１８０内に残留する水素および酸素をパージすることにより水素と酸素とが直接反応することを防止するために、図３の排気浄化槽１９から配管３９（図６には図示せず）を介してケーシング１８０内に窒素が常時供給される。

また、ケーシング１８０内から配管３３ａおよび配管３７ａが取り出されている。ケーシング１８０内の酸素および水素は配管３３ａ，３７ａをそれぞれ介して外部に排出される。

さらに、ケーシング１８０内には冷却水管１８１ａ，１８１ｂが設けられている。冷却水管１８１ａ内に冷却水が流入され、ケーシング１８０内を冷却した後の冷却水が冷却水管１８１ｂを介して外部に流出される。

図６（ｂ）に示すように、一対のセパレータ１８２ａ，１８２ｂの間に冷却管１８３、燃料極１８４、リン酸を含浸する電解質層１８５、および空気極１８６がこの順に設けられている。本例の燃料電池１８は、リン酸を含浸する電解質層１８５を有するリン酸型燃料電池（ＰＡＦＣ：Phosphoric Acid Fuel Cell）と呼ばれる。冷却管１８３の一端は冷却水管１８１ａに連結され、冷却管１８３の他端は冷却水管１８１ｂに連結されている。

上記のように、一対のセパレータ１８２ａ，１８２ｂの間に挟まれた冷却管１８３、燃料極１８４、電解質層１８５、および空気極１８６が一つのセルを構成する。

本実施の形態では、燃料電池１８は、複数の上記セルが直列に接続されてなるセルスタックを有し、当該セルスタックがケーシング１８０内に収納されている。これにより、燃料電池１８は例えば最大１０００ｋＷ程度の電力を発生することができる。

ここで、燃料電池１８の仕様は、例えば次の通りである。燃料電池１８は例えば６３個のセルにより構成され、一つのセルの有効面積は例えば１００ｃｍ^２ である。

上記各セルの動作電圧および動作電流密度は、それぞれ例えば０．６Ｖおよび４００ｍＡ／ｃｍ^２ であり、動作温度は約２００℃である。燃料電池１８の出力電力は、例えば１．５ｋＷ（直流電圧３７．５Ｖ，電流４０Ａ）である。

インバータ５６の出力電力は、例えば１．２ｋＷ（交流電圧１００Ｖ，電流１０Ａ）である。すなわち、燃料電池１８の出力電力に対してインバータ５６による変換効率は８０％となる。

上記１．２ｋＷの電力のうち例えば１ｋＷの電力は、基板処理装置１００用および第２〜第４の分解槽１１〜１３用の一方または両方に使用され、０．２ｋＷの電力は例えばエネルギー補助装置２００内に設けられたバルブ類の駆動用の電源または第１および第２のバッファ装置１６，１７内に設けられたポンプ駆動用の電源に供給して使用することができる。なお、燃料（水素）の使用率が例えば８０％の場合、約６０ｍｏｌ／ｈの水素が必要となる。

（４）処理液の温度調節
本実施の形態において、上記の燃料電池１８で得られた温水は、各洗浄処理部ＭＰの第１〜第３の処理液ノズル１５１ｂ，１５２ｂ，１５３ｂによりそれぞれ供給される第１〜第３の処理液の温度を調節するために用いられる。これは、例えば、第３の処理液（ＨＦ）による基板の処理の場合、基板Ｗ上に形成された酸化膜の除去を良好に行うため、または当該酸化膜の除去を選択的に行うためである。

以下、第１の処理液ノズル１５１ｂにより吐出される第１の処理液の温度調節の方法について説明する。なお、第２および第３の処理液の温度調節については、第１の処理液の温度調節の方法と同じであるので、説明を省略する。

図７は、第１の処理液ノズル１５１ｂに連結された第１のアーム１５１ａの内部構造を示す断面図である。

図７に示すように、第１のアーム１５１ａは、その基部が支持ブロック１６６に保持されており、鉛直軸Ｚの周りに回動可能に形成されている。第１のアーム１５１ａは、処理液配管１６１、温調配管１６２および金属配管１６３からなる３重管構造を有する。

また、第１のアーム１５１ａの先端には、基板Ｗに第１の処理液を吐出する第１の処理液ノズル１５１ｂが接続されている。処理液配管１６１は、その先端が第１の処理液ノズル１５１ｂに接続され、他端が第１の処理液を貯留する処理液貯留部（図示せず）に接続されている。

ここで、処理液配管１６１と金属配管１６３との間に温調配管１６２を挿入することにより、処理液配管１６１と温調配管１６２との間に温水の往路１６４が形成され、さらに温調配管１６２と金属配管１６３との間に温水の復路１６５が形成されている。

燃料電池１８から供給された温水は、往路１６４を通り処理液配管１６１に沿って第１の処理液ノズル１５１ｂ側へ流動される。それにより、処理液配管１６１内の第１の処理液が所定の温度に調節される。

また、第１の処理液ノズル１５１ｂ側に達した温水は復路１６５に導かれ、第１の処理液ノズル１５１ｂ側から回収される。このような構造により、第１の処理液ノズル１５１ｂから吐出される第１の処理液の温度が所定の温度に調節されている。

（５）本実施の形態における効果
本実施の形態のエネルギー補助装置２００を用いることによって、アンモニアおよび過酸化水素水の混合液である第１の処理液を酸素、水素および窒素に分解することができる。これにより、有害なアンモニアを除去できる。

上記のように、有害なアンモニアを除去するためには、第４の分解槽１３による電気分解のための電力が必要となる。本実施の形態では、第１の処理液から得た酸素および水素から燃料電池１８において電力を得ることができる。この電力を第４の分解槽１３に供給することにより、有害なアンモニアを除去するためのエネルギー（電力）を補助することが可能となる。したがって、廃液処理のためのエネルギーコストを低減することができる。

また、第１の処理液から得た窒素と排気浄化槽１９で中和された排気に含まれる窒素とが燃料電池１８内に供給されることにより、燃料電池１８に残留する水素と酸素とが直接反応することを防止できる。

また、エネルギー補助装置２００を用いることによって、塩酸および過酸化水素水の混合液である第２の処理液を酸素、水素および塩素に分解することができる。本実施の形態では、第２の処理液から得た酸素および水素から燃料電池１８において電力を得ることができる。この電力を第２の分解槽１１に供給することにより、第２の処理液を分解するためのエネルギー（電力）を補助することが可能となる。したがって、廃液処理のためのエネルギーコストを低減することができる。また、第１の除去槽１４において塩素にナトリウム化合物を添加することにより、当該塩素を除去することができる。

また、エネルギー補助装置２００を用いることによって、フッ酸を含む第３の処理液を酸素、水素およびフッ素に分解することができる。本実施の形態では、第３の処理液から得た酸素および水素から燃料電池１８において電力を得ることができる。この電力を第３の分解槽１２に供給することにより、第３の処理液を分解するためのエネルギー（電力）を補助することが可能となる。したがって、廃液処理のためのエネルギーコストを低減することができる。

また、第２の除去槽１５においてフッ素にカルシウム化合物を添加することにより、当該フッ素を除去することができる。さらに、フッ素にカルシウム化合物を添加することにより得られたフッ化カルシウムはフッ酸の再処理に使用できる。

さらに、本実施の形態では、燃料電池１８で得られた温水が、各洗浄処理部ＭＰの第１〜第３の処理液ノズル１５１ｂ，１５２ｂ，１５３ｂによりそれぞれ供給される第１〜第３の処理液の温度を調節するために用いられる。これにより、第１〜第３の処理液の温度調節に必要なエネルギーを補助することが可能となる。したがって、温度調節のためのエネルギーコストを低減することができる。

（６）他の実施の形態
上記実施の形態では、第１〜第３の処理液から電気分解により酸素および水素を取り出しているが、これに限定されるものではなく、処理液から電気分解により酸素および水素の一方を取り出して燃料電池１８に供給してもよい。

また、金属と処理液との反応から酸素および水素の少なくとも一方を取り出してもよい。例えば、鉄等の金属と塩酸とを反応させることにより水素を発生させることができる。

また、上記実施の形態では、燃料電池１８により得られた温水を第１〜第３の処理液ノズル１５１ｂ〜１５３ｂの温度調節に用いているが、これに限定されるものではなく、燃料電池１８により得られた温水を第１〜第３の処理液ノズル１５１ｂ〜１５３ｂの待機位置に設けられる待機ポットの温度調節に用いてもよく、あるいは基板処理装置の他の部分の温度調節に用いてもよい。

また、上記実施の形態では、インバータ５６により直流電力から変換された交流電力は、ケーブル５６ａ，５６ｂ，５６ｃを介してそれぞれ第２〜第４の分解槽１１〜１３に供給されることとしたが、これに加えて、例えば屋外に設けられた太陽電池により発生された電力を第２〜第４の分解槽１１〜１３に供給してもよい。

さらに、上記実施の形態では、基板Ｗの処理に用いる処理液として、アンモニアおよび過酸化水素水の混合液である第１の処理液、塩酸および過酸化水素水の混合液である第２の処理液、およびフッ酸を含む第３の処理液を用い、これらの廃液を利用して電力および温水を得ることとしたが、これに限定されるものではなく、例えば硫酸と過酸化水素水との混合液等の他の処理液を利用して電力または温水を得てもよい。

（７）請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応関係
以下、請求項の各構成要素と実施の形態の各部との対応の例について説明するが、本発明は下記の例に限定されない。

上記実施の形態においては、第１〜第４の分解槽１０〜１３ならびに第１および第２の除去槽１４，１５がガス取出手段に相当し、第２〜第４の分解槽１１〜１３が電気分解手段に相当し、第１および第４の分解槽１０，１３ならびに第１および第２の除去槽１４，１５が触媒反応手段に相当し、排気浄化槽１９、配管３８，３９，４０およびバルブ４１が窒素供給手段に相当し、第１のアーム１５１ａ、温調配管１６２、金属配管１６３、往路１６４および復路１６５が温度調節手段に相当し、第１および第２のバッファ装置１６，１７が貯留手段に相当する。

本発明は、半導体ウエハ、液晶表示装置用ガラス基板、ＰＤＰ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、および光ディスク用基板等の処理に用いた処理液から電力等を得るために利用することができる。

本実施の形態に係る基板処理システムを示す平面図である。 本実施の形態に係る基板処理装置の洗浄処理部の全体構成を示す断面図である。 エネルギー補助装置の構成を示すブロック図である。 第１のバッファ装置の構成を示すブロック図である。 第２のバッファ装置の構成を示すブロック図である。 燃料電池の内部構造を示す模式図である。 第１の処理ノズルに連結された第１のアームの内部構造を示す断面図である。

符号の説明

１ キャリア
２ａ〜２ｄ 流体ボックス部
４ 制御部
１０〜１３ 第１〜第４の分解槽
１４，１５ 第１および第２の除去槽
１６，１７ 第１および第２のバッファ装置
１８ 燃料電池
１９ 排気浄化槽
５５，５６ａ，５６ｂ，５６ｃ ケーブル
５６ インバータ
６２，７２ バッファタンク
１００ 基板処理装置
１１０ 昇降機構
１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃ 回収ポート
１２１，１２２，１２３ 第１〜第３の処理液回収槽
１３０ スピンチャック
１３１ スプラッシュガード
１５１ａ，１５２ａ，１５３ａ 第１〜第３のアーム
１５１ｂ，１５２ｂ，１５３ｂ 第１〜第３の処理液ノズル
１６１ 処理液配管
１６２ 温調配管
１６３ 金属配管
１６４ 往路
１６５ 復路
１６６ 支持ブロック
２００ エネルギー補助装置
３００ 基板処理システム
ＣＲ 基板搬送ロボット
ＩＤ インデクサ
ＩＲ インデクサロボット
ＭＰ 洗浄処理部
Ｗ 基板

Claims (15)

1. 薬液を含む処理液を用いて基板を処理する基板処理装置と、
   前記基板処理装置により基板の処理に用いられた処理液から、酸素および水素の少なくとも一方のガスを取り出すガス取出手段と、
   前記ガス取出手段により取り出されたガスを用いて電力を発生する燃料電池とを備えたことを特徴とする基板処理システム。
2. 前記燃料電池により発生された電力が前記基板処理装置に供給されることを特徴とする請求項１記載の基板処理システム。
3. 前記ガス取出手段は、電力を用いて前記処理液を電気分解することにより酸素および水素の少なくとも一方のガスを取り出す電気分解手段を含むことを特徴とする請求項１または２記載の基板処理システム。
4. 前記燃料電池により発生された電力が前記電気分解手段に供給されることを特徴とする請求項３記載の基板処理システム。
5. 前記ガス取出手段は、触媒を用いて前記処理液から酸素および水素の少なくとも一方のガスを取り出す触媒反応手段を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の基板処理システム。
6. 前記ガス取出手段は、前記処理液と金属とを反応させることにより水素を取り出す金属反応手段を含むことを特徴とする１〜５のいずれかに記載の基板処理システム。
7. 前記基板処理装置は、窒素を含む排ガスを排出し、
   前記基板処理装置から排出される排ガスに含まれる窒素を前記燃料電池内に供給する窒素供給手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の基板処理システム。
8. 前記燃料電池は、酸素および水素の反応により温水を生成し、
   前記燃料電池により生成された温水を用いて前記基板処理装置における温度調節を行う温度調節手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の基板処理システム。
9. 前記温度調節手段は、前記燃料電池により生成された温水を用いて前記処理液の温度調節を行うことを特徴とする請求項８記載の基板処理システム。
10. 前記ガス取出手段により取り出されたガスを貯留する貯留手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の基板処理システム。
11. 前記薬液は無機系の薬液を含むことを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の基板処理システム。
12. 前記薬液はフッ酸を含むことを特徴とする請求項１１記載の基板処理システム。
13. 前記薬液はアンモニアを含むことを特徴とする請求項１１または１２記載の基板処理システム。
14. 前記薬液は塩酸を含むことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の基板処理システム。
15. 前記薬液は過酸化水素水を含むことを特徴とする請求項１１〜１４のいずれかに記載の基板処理システム。

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