JP2016039342A - 温調装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本体の内部で処理液を加熱して処理に適した温度に調整する温調装置において、処理液の温調に必要なエネルギーを削減する。
【解決手段】基板に対して処理に施すために使用する処理液を貯留する容器と、処理液を加熱して処理液の温度を処理に適した温度に調整する加熱部とを、吸気口および排気口を有する本体の内部に内蔵する温調装置において、本体の内部に設けられて、外部から吸気口を介して吸気する空気を排気口を介して排気する通気経路を形成するとともに本体の内部で通気経路から仕切られた仕切空間を形成する隔壁を備え、容器は仕切空間に配置され、加熱部の少なくとも一部は容器の鉛直下方に配置される。
【選択図】図１

Description

この発明は、半導体基板、フォトマスク用ガラス基板、液晶表示用ガラス基板、プラズマ表示用ガラス基板、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）用基板、光ディスク用基板、磁気ディスク用基板、光磁気ディスク用基板などの各種基板（以下、単に「基板」と記載する）に対して処理液を用いて洗浄処理などの処理を行うために、上記処理液の温度を調整する温調装置に関するものである。

基板に処理液を供給して所望の処理を施すために種々の基板処理装置が提案されている。例えば特許文献１に記載の基板処理装置では、搬送ユニットの周囲を取り囲むように、複数の処理ユニットが配置されている。各処理ユニットは、基板を回転させながら基板に処理液を供給して所定の処理を行うが、処理内容に応じて処理液の種類を選択するとともに処理液の温度を調整することがある。例えば硫酸・過酸化水素水混合液、リン酸溶液、塩酸と過酸化水素水との混合水溶液、アンモニアと過酸化水素水との混合水溶液などを処理液として用いる場合、当該処理液を加熱して使用する。そこで、上記基板処理装置では、処理ユニットの下部に、温調ユニットを配置している。

特開２０００−２６０６７６号公報

温調ユニットでは、ボックス形状のユニット本体の内部に温調タンク、ヒータおよびポンプ等が設けられており、温調タンクに貯留される処理液をヒータで加熱することで当該処理液による処理内容に適合する温度にまで処理液を昇温する。また、ユニット本体には、その上方位置に吸気口が設けられるとともに下方位置に排気口が設けられており、吸気口を介して吸気した空気をユニット本体の内部に通気した後で排気口から排気する。これにより、ユニット本体の内部において処理液の雰囲気濃度が著しく上昇するのを防止している。ただし、ユニット本体の内部空間の構造や内部空間での温調タンク等の配置に関して十分な検討がなされておらず、ユニット本体の内部では、空気の流れによる温調タンクからの放熱量が大きくなり、熱エネルギーが必ずしも有効に使用されているとは言えず、温調のために多大なエネルギーを消費していた。

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、本体の内部で処理液を加熱して処理に適した温度に調整する温調装置において、処理液の温調に必要なエネルギーを削減することを目的とする。

この発明は、基板に対して処理に施すために使用する処理液を貯留する容器と、処理液を加熱して処理液の温度を処理に適した温度に調整する加熱部とを、吸気口および排気口を有する本体の内部に内蔵する温調装置であって、本体の内部に設けられて、外部から吸気口を介して吸気する空気を排気口を介して排気する通気経路を形成するとともに本体の内部で通気経路から仕切られた仕切空間を形成する隔壁を備え、容器は仕切空間に配置され、加熱部の少なくとも一部は容器の鉛直下方に配置されることを特徴としている。

温調装置では、本体の内部を換気するために、外部から吸気口を介して本体の内部に吸気した空気を排気口に通気し、当該排気口から排気するという構成が採用されている。このため、当該空気が容器に当たると、容器が直接冷却され、当該容器からの放熱量が多くなって容器内の処理液の温度を低下させる方向に作用する。これに対し、本発明では、本体の内部に隔壁を設けたことで当該空気の通路となる通気経路が形成されるとともに、本体の内部において通気経路から仕切られた仕切空間が形成される。そして、当該仕切空間に容器が配置される。したがって、吸気口から吸気された空気が直接容器に当たるのを回避することができる。また、加熱部で発生する熱の一部は加熱部から漏れて鉛直上方に移動する。本発明では、このように加熱部から漏れた熱（以下「漏れ熱」という）を利用すべく、加熱部の少なくとも一部が容器の鉛直下方に配置されている。つまり、当該配置構成を採用することで、漏れ熱は直接容器に供給され、また仕切空間に貯まって容器を保温する。したがって、容器からの放熱量を削減することができ、処理液が容器に貯留されている間に処理液の温度が大幅に低下するのを防止することができ、温調に必要なエネルギーを削減することができる。

本発明にかかる温調装置の一実施形態である温調部を装備する基板処理装置を示す図である。

図１は、本発明にかかる温調装置の一実施形態である温調部を装備する基板処理装置を示す図である。この基板処理装置１は、常温（あるいは室温）以上の温度に温調された処理液を基板に供給して当該基板に対して洗浄処理などの処理を施す基板処理部２と、基板処理部２での処理に適合する温度に処理液を温調して基板処理部２に供給する温調部３と、処理液を適宜温調部２に補給する処理液補給部４を備えている。なお、同図では、温調部３の構成部品の相互関係を明確にするために、ＸＹＺ座標軸を設定している。ここでは、ＸＹ平面が水平面であり、Ｚ軸は鉛直軸と一致する。また、Ｚ軸における正方向は鉛直上方を示し、負方向は鉛直下方を示している。

基板処理部２は、特許文献１に記載の装置と同様に、スピンチャックにより保持された１枚の基板を鉛直軸回りに回転させながら基板の表面や裏面に処理液を供給して処理する、いわゆる枚葉方式のものである。なお、基板処理部２の構成および動作は周知であることから、以下においては当該説明を省略する。

基板処理部２で使用した処理液は、再使用可能な間、同図に示すように、温調部３に戻されて再利用に供される一方、再利用不可な状態になると、図示を省略する回収部に回収される。また、基板処理部２での処理液の使用によって処理液量が一定程度減少すると、処理液補給部４に保管されている未使用の処理液が装置全体を制御する制御部（図示省略）からの指令に応じたタイミングで温調部３に補給される。

このように基板処理部２から戻された処理液や処理液補給部４から補給された処理液は温調部３の温調タンク３１に貯留される。そして、温調した処理液を基板処理部２に供給する必要が生じると、制御部が次のように構成された温調部３の各部を制御して温調タンク３１内の処理液を取り出し、加熱して所望温度に温調した後で温調済の処理液を基板処理部２に供給する。以下、図１を参照しつつ温調部３の構成および動作について詳述する。

温調部３はボックス形状を有する本体３２を有している。この本体３２の（＋Ｙ）側の側板の上方部には吸気口３２１が１個設けられるとともに本体３２の底面中央部には排気口３２２が１個設けられている。また、本体３２の内部には、吸気口３２１に対向しながら吸気口３２１から（−Ｙ）方向側に距離ｄ１だけ離間して隔壁３３が設けられている。隔壁３３は、Ｘ方向において本体３２の内部と同一幅を有するＸＺ平面を有する平板部材で構成されており、その上端部は本体３２の天井面と連結されている。一方、隔壁３３の下端部は後述するヒータの上端部より下方に延設されている。ただし、隔壁３３は鉛直方向Ｚにおいて本体３２の内部の高さ寸法よりも短くなっており、本体３２の内部の（＋Ｙ）方向側空間に通気経路３４が形成され、同図中の太線矢印で示すように吸気口３２１を介して吸気された空気を排気口３２２に案内して排気可能となっている。また、隔壁３３を設けたことで、本体３２の内部の（−Ｙ）方向側空間において通気経路３４から仕切られた仕切空間３５が形成されている。

この仕切空間３５に処理液を貯留可能に構成された温調タンク３１が配置されている。この実施形態では、温調タンク３１の配置を考慮して仕切空間３５のＹ方向幅ｄ２を通気経路３４のＹ方向幅、つまり距離ｄ１よりも大きく設定しているが、両幅の比率（＝ｄ１／ｄ２）は任意であり、温調タンク３１のサイズや通気経路３４のサイズを考慮して上記比率を適正化することができる。

また、仕切空間３５では、鉛直上方より温調タンク３１で覆われるように、温調タンク３１の鉛直下向、つまり（−Ｚ）方向側にヒータ３６が配置されるとともに配管３７によって温調タンク３１と連結されて温調タンク３１からの処理液の供給を受ける。そして、制御部からの温調指令が与えられている間、ヒータ３６が作動することで温調タンク３１から供給された処理液を加熱して処理に適合する温度に調整する。こうしてヒータ３６が作動している間、同図中の点線矢印で示すように、漏れ熱が鉛直上方に放出されて直接温調タンク３１に供給され、また仕切空間３５に貯まって温調タンク３１を保温する。

本実施形態では、仕切空間３５を通気経路３４に対して換気するために換気口３３１が隔壁３３に設けられている。より詳しくは、同図に示すように、隔壁３３のうち鉛直方向Ｚにおいて吸気口３２１および温調タンク３１の上端部のいずれよりも高い領域に換気口３３１が設けられている。したがって、漏れ熱により暖められた仕切空間３５内の雰囲気では上昇気流が発生し、仕切空間３５内の雰囲気が換気口３３１を介して効率的に換気され、仕切空間３５での処理液の濃度が大幅に上昇するのを確実に防止することができる。

ただし、換気口３３１を設ける場合には、換気口３３１の開口面積について、一定の配慮が必要となることがある。というのも、当該開口面積が大きくなると、通気経路３４から仕切空間３５に流入する空気量が多くなり、換気口３３１は換気機能ではなく、上記通気経路３４とは別の通気経路の一部として機能してしまい、換気口３３１を介して仕切空間３５に大量に流入してくる常温空気によって仕切空間３５内の温かい空気が失われてしまうからである。したがって、換気口３３１の開口面積は、仕切空間３５の天井付近、つまり温調タンク３１よりも上方領域に貯まる空気が通気経路３４に抜けて換気される程度に設定するのが望ましい。この点を考慮すると、換気口３３１の開口面積が、通気経路３４を流れる空気の流れ方向（本実施形態ではＺ方向）に対して直交する面内（本実施形態ではＸＹ平面内）での通気経路３４の面積の１％以下となるように設定するのが望ましい。また、上記実施形態では、換気口３３１は吸気口３２１よりも高い領域に設けられているため、吸気口３２１を介して外部から吸気された空気が換気口３３１を介して仕切空間３５に大量に流入するのを阻止することができ、当該空気により温調タンク３１が冷却されるのを効果的に防止することができる。

ヒータ３６は配管３８を介してポンプ３９と連結されている。そして、制御部からの処理液供給指令に応じてポンプ３９が作動することで、ヒータ３６により温調された処理液が配管３８およびポンプ３９を介して基板処理部２に圧送される。この基板処理部２では、圧送されてきた温調済の処理液を用いて基板に対して洗浄処理などの処理が実行される。

以上のように、本実施形態では、本体３２の内部に隔壁３３を設けることで通気経路３４を形成するとともに、本体３２の内部において通気経路３４から仕切られた仕切空間３５を形成している。そして、当該仕切空間３５に温調タンク３１を配置している。したがって、吸気口３２１から吸気された常温空気が直接温調タンク３１に当たるのを防止している。その結果、温調タンク３１からの放熱量を抑制することができる。

また、ヒータ３６が鉛直上方より温調タンク３１で覆われている、つまり温調タンク３１の鉛直上方側から鉛直下方を見ると、温調タンク３１がヒータ３６全部を内包するように重なるように、ヒータ３６が設けられている。このため、漏れ熱は直接温調タンク３１に供給され、また仕切空間３５に貯まって温調タンク３１を保温する。なお、本実施形態では、このような作用効果を得るためには、ヒータ３６を図１に示すように全体的に温調タンク３１の鉛直直下に配置するだけでなく、ヒータ３６の一部のみが温調タンク３１の鉛直直下に位置するように配置してもよい。

このような隔壁３３による温調タンク３１からの放熱量の抑制作用と、ヒータ３６からの漏れ熱による温調タンク３１の保温作用とによって、処理液が温調タンク３１に貯留されている間に処理液の温度が大幅に低下するのを防止することができ、温調に必要なエネルギーを削減することができる。

上記した実施形態では、温調部３が本発明の「温調装置」の一例に相当している。また、温調タンク３１およびヒータ３６がそれぞれ本発明の「容器」および「加熱部」の一例に相当している。また、温調部３により温調される処理液としては、硫酸・過酸化水素水混合液、リン酸溶液、塩酸と過酸化水素水との混合水溶液、アンモニアと過酸化水素水との混合水溶液など薬液に限定されるものではなく、純水やＤＩＷ（Ｄｅｉｏｎｉｚｅｄ Ｗａｔｅｒ）なども含まれる。

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、換気口３３１の開口面積を固定化しているが、換気口３３１に対してシャッターを可動自在に設け、制御部からの開度指令に応じてシャッターを移動させて当該シャッターによる換気口３３１の遮蔽率を変更させることで開口面積を変更させるように構成してもよい。これにより、換気効率を高精度に調整することができ、その結果、仕切空間３５内の雰囲気における処理液濃度を高精度に制御することができる。

また、上記実施形態では、吸気口３２１および排気口３２２がそれぞれ本体３２の側面および底面に設けられているが、吸気口３２１および排気口３２２の配設位置はこれらに限定されるものではなく、例えば吸気口３２１を本体３２の天井面に設けてもよい。また、吸気口３２１および排気口３２２の各個数も「１」に限定されるものではなく、吸気口３２１を複数個設けたり、排気口３２２を複数個設けてもよい。

また、上記実施形態では、枚葉方式の基板処理部２に対して温調した処理液を供給する温調部（温調装置）３に対して本発明を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、基板に対して洗浄処理などの処理を行う際に使用する処理液の温度を調整する温調装置全般に対して本発明を適用することができる。例えば処理液を貯留する処理槽に複数枚の基板を一括して浸漬させることで各基板に処理液を供給して同時処理する、いわゆるバッチ方式の基板処理部で使用する処理液を温調する温調装置に対しても本発明を適用することができる。

また、上記実施形態では、基板処理部２で使用した処理液を再加熱して基板処理に適合する温度に調整しているが、常に未使用の処理液を温調タンク３１に貯留しておき、適当なタイミングで処理液を温調する温調装置に対しても本発明を適用することができる。

この発明は、基板に対して処理に施すために使用する処理液を加熱して上記処理に適した温度に調整する温調装置全般に対して適用することが可能である。

３…温調部（温調装置）、
３１…温調タンク（容器）、
３２…本体、
３３…隔壁、
３４…通気経路、
３５…仕切空間、
３６…ヒータ（加熱部）、
３２１…吸気口、
３２２…排気口、
３３１…換気口

Claims (6)

1. 基板に対して処理に施すために使用する処理液を貯留する容器と、前記処理液を加熱して前記処理液の温度を前記処理に適した温度に調整する加熱部とを、吸気口および排気口を有する本体の内部に内蔵する温調装置であって、
   前記本体の内部に設けられて、外部から前記吸気口を介して吸気する空気を前記排気口を介して排気する通気経路を形成するとともに前記本体の内部で前記通気経路から仕切られた仕切空間を形成する隔壁を備え、
   前記容器は前記仕切空間に配置され、
   前記加熱部の少なくとも一部は前記容器の鉛直下方に配置される
   ことを特徴とする温調装置。
2. 請求項１に記載の温調装置であって、
   鉛直方向において前記隔壁の下端部は前記加熱部の上端部よりも下方に延設されている温調装置。
3. 請求項１または２に記載の温調装置であって、
   前記隔壁のうち鉛直方向において前記容器よりも上方の領域に前記仕切空間を前記通気経路との間で換気する換気口が設けられる温調装置。
4. 請求項３に記載の温調装置であって、
   前記吸気口は前記本体の側面に設けられ、
   前記排気口は鉛直方向において前記吸気口よりも下方に設けられ、
   前記換気口は鉛直方向において前記吸気口よりも上方に設けられる温調装置。
5. 請求項３または４に記載の温調装置であって、
   前記換気口の開口面積は、前記通気経路を流れる空気の流れ方向に対して直交する面内での前記通気経路の面積の１％以下である温調装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の温調装置であって、
   前記加熱部は鉛直上方より前記容器に覆われるように設けられる温調装置。

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