JP2009189905A

JP2009189905A - 熱回収型洗浄装置

Info

Publication number: JP2009189905A
Application number: JP2008030604A
Authority: JP
Inventors: Junichi Ida; 純一井田; Hiroshi Morita; 博志森田
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2008-02-12
Filing date: 2008-02-12
Publication date: 2009-08-27

Abstract

【課題】洗浄排液を安価な汎用の配管で排出して移送することができ、また、洗浄液の加温エネルギーの低減を図ることもできる熱回収型洗浄装置を提供する。
【解決手段】被洗浄物を高温の洗浄液で洗浄する洗浄機１と、該洗浄機１に洗浄液を供給する手段と、該洗浄機１から洗浄排液を排出する手段とを有する洗浄装置において、該洗浄機１から排出される高温の洗浄排液と該洗浄機１に供給される洗浄液とを熱交換して該洗浄排液を冷却する熱交換器４を設けたことを特徴とする熱回収型洗浄装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、被洗浄物を高温の洗浄液で洗浄するための洗浄装置に係り、特に、高温の洗浄排液と新規洗浄液とを熱交換することにより、洗浄排液を冷却すると共に新規洗浄液を加温することにより、洗浄排液の排出配管系に安価な低耐熱性材料を使用できるようにし、また新規洗浄液の加温エネルギーの削減を図るようにした熱回収型洗浄装置に関する。

本発明の熱回収型洗浄装置は、半導体、液晶等の電子材料の製造工程等において、ウェハ等の被洗浄物を高温の超純水等で洗浄する装置として有用である。

半導体、液晶等の電子材料の製造工程において、洗浄は重要なプロセスであり、製品の歩留まりに大きな影響を与えている。近年、デバイスの高集積化、微細化が進むにつれ、これまで以上の清浄度が要求されるようになってきており、洗浄プロセスにおける洗浄効率の向上が望まれている。

従来、清浄度をより高める洗浄方法として、枚葉式スピン洗浄、ワンバス式浸漬洗浄等が開発されている。また、このような洗浄方式において、常温の洗浄液よりも高温の洗浄液を用いた方が洗浄効果が高く、高清浄な製品が得られることが知られており、高温の洗浄液で洗浄が行われる場合も多い（例えば特開２００３−２４９４７６号公報）。

多様な洗浄工程のうち、特に、超純水に洗浄効率向上のためのガスや薬品を溶解させた洗浄液を用いて行う仕上げ洗浄工程や、その後、超純水で更に洗浄を行うリンス洗浄工程のような、洗浄の最終段階においては、洗浄液を繰り返し使用すると、洗浄液からの逆汚染の問題が生じるため、洗浄には常に新しい洗浄液が用いられ、洗浄に使用された洗浄排液は一過式で排出され、排水処理に供されている。

この場合、高温の洗浄液による洗浄設備から洗浄排液を排出して排水処理設備へ移送する配管には、安価で取り扱い性に優れた汎用の配管、例えば、塩化ビニル製の配管などを用いることができず、金属製又は耐熱樹脂製などの高価な耐熱性配管を用いる必要がある。このため洗浄排液の移送配管が高価なものとなり、特に洗浄設備から排水処理設備への移送距離が長い場合には、配管コストが高くつくという問題がある。

また、洗浄液の加温のための加温エネルギーについても、これを削減することができるならば、洗浄コストの低減につながることから、その低減が望まれる。
特開２００３−２４９４７６号公報

本発明は上記従来の問題点を解決し、洗浄排液を安価な汎用の配管で排出して移送することができ、また、洗浄液の加温エネルギーの低減を図ることもできる熱回収型洗浄装置を提供することを目的とする。

本発明（請求項１）の熱回収型洗浄装置は、被洗浄物を高温の洗浄液で洗浄する洗浄機と、該洗浄機に洗浄液を供給する手段と、該洗浄機から洗浄排液を排出する手段とを有する洗浄装置において、該洗浄機から排出される高温の洗浄排液と該洗浄機に供給される洗浄液とを熱交換して該洗浄排液を冷却する熱交換器を設けたことを特徴とする。

請求項２の熱回収型洗浄装置は、請求項１において、前記洗浄排液の温度が６０℃以上であることを特徴とする。

請求項３の熱回収型洗浄装置は、請求項１又は２において、前記洗浄機に供給される洗浄液が、超純水、或いは超純水にガス及び／又は薬品を溶解させた液であることを特徴とする。

請求項４の熱回収型洗浄装置は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記熱交換器の洗浄液が接する接液部が、チタン、ステンレススチール、フッ素樹脂、ポリビニリデンクロライド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、石英、又はガラスで構成されていることを特徴とする。

請求項５の熱回収型洗浄装置は、請求項１ないし４のいずれか１項において、前記熱交換器で洗浄排液と熱交換した後の洗浄液を加温する加温手段を有することを特徴とする。

請求項６の熱回収型洗浄装置は、請求項５において、前記加温手段が電熱線又は赤外線ヒーターを含むことを特徴とする。

本発明の熱回収型洗浄装置にあっては、洗浄機から排出される高温の洗浄排液と新たに供給される洗浄液とを熱交換して洗浄排液を冷却すると共に、洗浄液を加温することができる。このため、洗浄排液の排出、移送配管として、高価な耐熱性配管を用いる必要はなく、また、洗浄液をある程度の温度にまで加温することができるため、新規洗浄液を洗浄に必要な温度に加温するための加温エネルギーを低減することができる。

本発明は、特に６０℃以上の高温の洗浄排液が排出される熱回収型洗浄装置に有効である（請求項２）。

また、本発明の熱回収型洗浄装置は、超純水、或いは超純水にガス及び／又は薬品を溶解させた洗浄液を用いる熱回収型洗浄装置に有効である（請求項３）。

また、熱交換器での洗浄液の汚染を防止するために、熱交換器の接液部は、チタン、ステンレススチール、フッ素樹脂、ポリビニリデンクロライド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、石英、ガラスといった溶出の問題のない材料で構成されていることが好ましい（請求項４）。

本発明の熱回収型洗浄装置は、熱交換器で洗浄排液と熱交換した後の洗浄液を加温する加温手段を有することが好ましく（請求項５）、この加温手段としては電熱線又は赤外線ヒーターを用いたものが好ましい（請求項６）。

以下に図面を参照して本発明の熱回収型洗浄装置の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明の熱回収型洗浄装置の実施の形態を示す系統図である。

この熱回収型洗浄装置は、洗浄機１と、この洗浄機１に導入される洗浄液と洗浄機１から排出される洗浄排液とを熱交換する熱交換器４と、熱交換器４で熱交換された洗浄液を更に加温する加温手段５とを備える。洗浄機１は、洗浄槽２と、洗浄槽２からの洗浄排液の排液受槽３とを有し、排液受槽３の洗浄排液はポンプＰで熱交換器４を経て系外へ排出される。加温手段５は、ここで加温された洗浄液の温度を測定する温度計Ｔの測定値に基いて、温度調整器６で出力が制御され、これにより洗浄液は所望の温度に加温される。

この熱回収型洗浄装置では、配管ａから導入された新規の洗浄液は、熱交換器４で洗浄排液と熱交換されてある程度の温度に加温された後、配管ｂから加温手段５で更に昇温され、配管ｃを経て洗浄機１の洗浄槽２に送給され、被洗浄物の洗浄を行う。被洗浄物の洗浄に使用された洗浄排液は、洗浄槽２から排液受槽３を介して、ポンプＰにより、配管ｄ、熱交換器４、配管ｅを経て系外へ排出される。

熱交換器４としては、新たに導入される洗浄液と洗浄排液とを効率的に熱交換することができるものであれば良く、その構造や型式には特に制限はないが、熱交換器４における熱交換で新たに導入される洗浄液が汚染されることを防止するために、熱交換器４の新規洗浄液が通水される接液部は、チタン、ステンレススチール、テトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフロライド、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、ポリビニリデンクロライド、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂、石英、ガラスやこれらでコーティングした部材、安定な酸化膜で覆われた金属等の、材料からの溶出の問題がなく、汚染性のない材料で構成されることが望ましい。

この熱交換器４は、その熱交換能力（伝熱面積）を大きくするほど、導入された洗浄液の温度を高めて加温手段５で必要とされる加温エネルギーを小さくすることができるが、この熱交換器４での熱回収効率を高めるために、熱交換器４の伝熱面積を大きくすることは、熱交換器４として高価で大型の熱交換器を用いることが必要となり、熱交換器のコストが高騰するため、全体的な設備コストのバランスから、熱交換器の規模を設定することが好ましい。

また、熱交換器４を経た洗浄液の加温手段５としても特に制限はなく、この加温手段５の加温方式としては、赤外線を用いたヒーター、電熱線を用いたヒーター、蒸気を用いる熱交換器等何でも良いが、所定の温度まで昇温し、一定温度に保つには、図１に示す如く、温度調整器６を有するものが望ましい。

なお、加温手段５についても、熱交換器４と同様、洗浄液が通水される接液部は、チタン、ステンレススチール、テトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフロライド、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂、ポリビニルクロライド、ポリプロピレン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン等の樹脂、石英、ガラスやこれらでコーティングした部材、安定な酸化膜で覆われた金属等の、材料からの溶出の問題がなく、汚染性のない材料で構成されることが望ましい。

このような熱回収型洗浄装置であれば、例えば、６０〜１００℃程度の高温の洗浄液で洗浄を行う洗浄機１から排出される６０〜１００℃程度の洗浄排液と、常温（通常１０〜３０℃程度）の洗浄液とを熱交換器４で熱交換することにより、洗浄排液については１５〜４０℃程度に冷却し、新規洗浄液については４０〜９０℃程度に加温することができ、この洗浄液を更に加温手段５で加温するに当っては、常温の洗浄液を直接加温する場合に比べて、加温に要するエネルギーを大幅に低減することができる。また、小型の加温手段５の適用が可能となる。

また、洗浄排液の排出配管（図１の配管ｅ）については塩化ビニル、ポリプロピレン等の安価な汎用の配管を用いることができ、配管コストを低減することができる。

なお、加温手段５として、常温の洗浄液を目標温度にまで加温する能力のない小型の加温手段を用いた場合であっても、洗浄開始に当って、常温の洗浄液を熱交換器４と加温手段５を経て洗浄機１に導入し、ここから洗浄液を熱交換器４を経て排出することにより、例えば、常温の洗浄液を加温手段５で５０℃程度にまで加温し、この５０℃程度の洗浄液を熱交換器４で常温の洗浄液と熱交換して４０℃程度に加温し、更に加温手段５を通すことにより、７０℃程度に加温することができる。このように洗浄に先立ち洗浄液を予め通水することにより、小型小容量の加温手段を用いて目標温度にまで加温するようにすることもできる。

本発明の熱回収型洗浄装置で用いる洗浄液としては特に制限はないが、本発明は、洗浄排液が一過式で排出される熱回収型洗浄装置であり、超純水、或いは超純水に水素、酸素、窒素、オゾン、二酸化炭素等のガスや、アンモニア、過酸化水素、界面活性剤、キレート剤等の洗浄薬品を溶解させた清浄度の高い洗浄液を用いる洗浄装置に有効であり、特に、このような洗浄液を用いて、６０〜１００℃の高温で洗浄を行い、例えば６０〜９０℃というような高温の洗浄排液が排出される洗浄装置に有効である。

このような本発明の熱回収型洗浄装置で洗浄対象となる被洗浄物としては特に制限はないが、半導体、液晶等の電子材料の製造工程等における、ウェハ、ガラス、フォトマスク、ハードディスク等が挙げられる。

以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。

実施例１〜４
図１に示す洗浄装置により、熱回収効率の評価を行った。
熱交換器４、加温手段５としては以下のものを用いた。
熱交換器：接液部がチタン製のプレート式熱交換器
加温手段：接液部が石英製の赤外線ヒータ（最大容量５００ｋＷ）

洗浄液としては表１に示すものを用い、６０Ｌ／ｍｉｎで洗浄機１へ供給し、同量の洗浄排液を洗浄機１の洗浄槽２から排液受槽３を経て抜き出し、熱交換器４で洗浄液と熱交換した後、系外へ排出した。この洗浄装置における各部の液温と、加温手段の消費電力を調べ、結果を表１に示した。

表１より明らかなように、排出される洗浄排液と導入される新規洗浄液とを熱交換することにより、高温の洗浄排液を、耐熱性のない塩化ビニル製等の配管に通水できる程度に冷却すると共に、この廃熱を利用して新規洗浄液を加温し、加温手段に導入する際の洗浄液温を高めることにより、洗浄に必要な温度にまで加温するための加温手段での消費電力を削減することができることが分かる。

比較例１〜４
実施例１〜４において、各々、熱交換器を省略し、図２に示す洗浄装置で、洗浄排液をそのまま系外へ排出するようにしたこと以外は同様にして評価を行い、結果を表２に示した。なお、図２に示す洗浄装置は、熱交換器を省略して、導入される洗浄液を直接加温手段に送給し、洗浄排液はそのまま系外へ排出するようにしたこと以外は図１の洗浄装置と同様の構成とされており、同一機能を奏する部材には同一符号を付してある。

表２より明らかなように、比較例１〜４では、洗浄排液は洗浄時の高温のまま系外へ排出されるため、その排出配管として耐熱性のない配管を使用することはできず、高価な耐熱性配管を用いる必要があり、また、新規洗浄液は、常温から洗浄に必要な高温度にまで加温する必要があるため、加温手段での加温に要する消費電力は実施例１〜４の場合に比べて約３．５〜４．５倍にもなった。

本発明の熱回収型洗浄装置の実施の形態を示す系統図である。比較例１〜４で用いた洗浄装置を示す系統図である。

符号の説明

１洗浄機
２洗浄槽
３排液受槽
４熱交換器
５加温手段
６温度調整器

Claims

被洗浄物を高温の洗浄液で洗浄する洗浄機と、該洗浄機に洗浄液を供給する手段と、該洗浄機から洗浄排液を排出する手段とを有する洗浄装置において、該洗浄機から排出される高温の洗浄排液と該洗浄機に供給される洗浄液とを熱交換して該洗浄排液を冷却する熱交換器を設けたことを特徴とする熱回収型洗浄装置。
請求項１において、前記洗浄排液の温度が６０℃以上であることを特徴とする熱回収型洗浄装置。
請求項１又は２において、前記洗浄機に供給される洗浄液が、超純水、或いは超純水にガス及び／又は薬品を溶解させた液であることを特徴とする熱回収型洗浄装置。
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記熱交換器の洗浄液が接する接液部が、チタン、ステンレススチール、フッ素樹脂、ポリビニリデンクロライド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、石英、又はガラスで構成されていることを特徴とする熱回収型洗浄装置。
請求項１ないし４のいずれか１項において、前記熱交換器で洗浄排液と熱交換した後の洗浄液を加温する加温手段を有することを特徴とする熱回収型洗浄装置。
請求項５において、前記加温手段が電熱線又は赤外線ヒーターを含むことを特徴とする熱回収型洗浄装置。