JP7171360B2 - 空気調和装置、空気調和装置を具備する基板の浮上式搬送ユニット、並びに基板の浮上式搬送用空気の供給方法 - Google Patents
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Description
厳密に温度調整された所定風量の空気を供給可能な空気調和装置、基板に対して下方から空気を噴射させることによる基板の浮上式搬送に用いられる空気調和装置において、基板の処理に応じて要求される基板周辺の温度を一定に保持可能であるとともに、浮上式搬送に伴う基板周辺の温度変化に対しても、制御フリーでありながら、基板処理に要求される厳密な温度管理が可能な空気調和装置を具備する基板の浮上式搬送ユニット、並びに基板の浮上式搬送用空気の供給方法に関する。
半導体製造設備におけるクリーンルームの室内温度は、通常、空気調和装置によって厳密に管理され、例えば、フォトレジストの塗布及び現像を行う装置(コータ等)が設置されたクリーンルームでは、室内温度が目標温度の+0.05℃乃至-0.05℃の誤差範囲内に制御されることが要求される場合がある。
特に、近年、フラットパネルディスプレイ(FPD)製造のためのフォトリソグラフィーで用いられているレジスト塗布現像処理システムでは、被処理基板(たとえばガラス基板)の大型化に安全で効率的に対応できるように、水平な一方向に設定した基板搬送ラインL上で基板を移動させながら基板の被処理面に所定の液、ガス、光、熱等を与えて所要の処理を行う平流し方式が様々な処理工程で導入されてきており、空気調和装置が、基板の浮上式搬送用途に用いられている。
制御ユニットは、温度センサが検出した温度に基づいて冷却部及び加熱部を制御し、温度センサが検出した温度と目標温度との差分に基づいて、加熱量調節弁の開度、冷却部の膨張弁の開度、及び圧縮機の運転周波数を制御し、上記の差分に応じた加熱能力及び冷凍能力が出力されるように制御を行う。
リターン流路内には、リターン流路を通流する空気の風量を調節する風量調節用ダンパが設けられ、送風機が出力する風量に対する所定の割合の風量の空気がリターン流路から冷却部の上流側で且つ加熱部の上流側の位置に戻るように、風量調節用ダンパの開度が調節される。
第1に、所定温度の空気を供給するのに、空気風量が犠牲とされている点である。
より詳細には、風量調節用ダンパの開度を調節することにより、送風機が出力する風量に対する冷却部の上流側で且つ加熱部の上流側の位置に供給される割合が変動し、それにより、クリーンルーム等ユース領域に向けて供給される空気の風量が変動するところ、送風機が出力する風量を制御ユニットにより一定風量に制御するわけではなく、ユース領域内の雰囲気を温度制御するのに所定温度の空気さえ供給されればよい場合のように、空気温度および/または空気湿度優先のもとで、空気温度を制御手段として用いることが許容される用途にのみ有効である。
第2に、制御ユニットにおいて、冷却部の制御及び加熱部の制御が互いに独立であり、または、制御の安定性を確保するために、冷却部の圧縮機は一定周波数で運転されるに過ぎず、冷却部の制御及び加熱部の制御が互いに協働することにより、より融通性のある空気温度の制御が行えず、環境変動(外気温度変動)の影響に対する影響緩和効果は可能であるとしても、目標空気温度に対して高精度の制御、特に、空気風量を犠牲にすることなく、融通性のある空気温度の制御が困難である。
より具体的には、基板の浮上式搬送ユニットには、各上面が面一に配置された複数の浮上ユニットと、浮上ユニットの間に配置された吸引ブロックとが設けられ、浮上ユニットの各上面には、それぞれ複数の空気吹上げ孔が設けられるとともに、空気供給孔が設けられ、空気供給孔には、空気供給源が接続され、各空気供給孔を通して空気を所定の空気圧力で供給するようにしている。
一方、負圧空気供給源が、空気吸引孔を通して空気を所定の空気負圧力で排気し、空気の吸引により負圧となり、基板を吸引する。
より詳細には、基板が1つの浮上ユニットを通過する際、基板が浮上ユニットの上面の複数の空気吹上げ孔を徐々に覆うことにより、空気の圧力は上昇し、覆う空気吹上げ孔の数が最大となる位置で空気の圧力の上昇は最大となり、それ以降は、上昇した圧力は下降する。このように、1つの基板が1つの浮上ユニットを通過する間における一時的な空気の圧力変動が生じる。
しかしながら、例えば、フォトレジストの塗布及び現像を行う装置(コータ等)が設置されたクリーンルームでは、室内温度が目標温度の+0.05℃乃至-0.05℃の誤差範囲内に制御されることが要求される場合があり、このような圧力変動に伴う一時的な温度変動であっても、許容されないことがあり、この場合、上述のように、温度管理を優先に、空気風量を調整することにより、温度調整をするとすれば、空気風量が変動を余儀なくされ、基板の浮上式搬送用途に用いること自体が困難となる。
以上のように、空気調和装置の用途として、空気温度優先で、所定範囲の風量の空気を供給する用途、風量優先で、所定範囲の温度の空気を供給する用途、温度および風量に優先度をつけることなしに、所定温度および所定風量の空気を供給する用途が想定されるところ、厳密に温度調製された所定風量の空気を供給可能な空気調和装置が要望されている。
本発明の目的は、基板に対して下方から空気を噴射させることによる基板の浮上式搬送に用いられる空気調和装置において、基板の処理に応じて要求される基板周辺の温度を一定に保持可能であるとともに、浮上式搬送に伴う基板周辺の温度変化に対しても、制御フリーでありながら、基板処理に要求される厳密な温度管理が可能な空気調和装置、このような空気調和装置を具備する基板の浮上式搬送ユニット、並びに基板の浮上式搬送用空気の供給方法を提供することにある。
空気を所定風量で送風する送風機を有する送風ユニットと、
該送風ユニットに対して空気の流れ方向下流側に設置される冷却ユニットであって、可変運転周波数で運転され回転数を調節可能な圧縮機、凝縮器、及び冷却コイルが熱媒体を循環させるように当該順序で配管により接続され、該冷却コイルにより、送風される空気を冷却する冷却ユニットと、
前記冷却ユニットに対して空気の流れ方向下流側に設置される加熱ユニットであって、加熱ヒーターにより、送風される空気を加熱する加熱ユニットと、
前記圧縮機の運転周波数を制御する制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、
前記加熱ヒーターの出力が第1閾値よりも大きくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を所定周波数だけ下げ、前記加熱ヒーターの出力が第1閾値よりも小さい場合に、前記圧縮機の運転周波数を前記所定周波数だけ上げることで、前記圧縮機の回転数を調節する圧縮機制御部と、
を有する、ことを特徴とする、構成としている。
空気を所定風量で送風する送風機を有する送風ユニットと、
該送風ユニットに対して空気の流れ方向下流側に設置される冷却ユニットであって、可変運転周波数で運転され回転数を調節可能な圧縮機、凝縮器、及び冷却コイルが熱媒体を循環させるように当該順序で配管により接続され、該冷却コイルにより、送風される空気を冷却する冷却ユニットと、
前記圧縮器から前記凝縮器に向けて流出する前記熱媒体の一部を分岐させ、加熱コイル及びその下流側に設けられた加熱量調節弁を介して前記圧縮機の下流側において前記凝縮器に流入するように戻し、該加熱コイルにより、送風される空気を加熱する加熱ユニットと、
前記冷却ユニットおよび前記加熱ユニットを通過した空気を噴射する噴射口に設けられる空気温度センサと、
前記圧縮機の運転周波数、及び前記加熱量調節弁の開度を制御する制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、
温度制御対象の空気の目標ソース温度を設定し、前記空気温度センサが検出する温度と前記目標ソース温度との差分に基づくPID演算により、前記空気温度センサが検出する温度を前記目標ソース温度に一致させるための前記加熱量調節弁の開度操作量を演算して、当該開度操作量に応じて前記加熱量調節弁の開度を制御する加熱量制御部と、
前記加熱量制御部によって演算された前記加熱量調節弁の開度操作量が第1所定時間にわたって第1閾値よりも大きくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を所定周波数だけ下げ、前記加熱量制御部によって演算された前記加熱量調節弁の開度操作量が前記第1所定時間にわたって第1閾値よりも小さくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を前記所定周波数だけ上げることで、前記圧縮機の回転数を調節する圧縮機制御部と、を有する、構成としている。
さらに、前記加熱量制御部は、前記空気温度センサが検出する温度と前記目標ソース温度との差分に基づくPID演算により演算された前記加熱量調節弁の操作量演算値の、前記第1所定時間に応じて設定される第2所定時間における平均値を、前記加熱量調節弁の開度操作量として演算する、のがよい。
前記送風機により送風されつつ、前記冷却ユニットおよび前記加熱ユニットを通過する空気を内部に流し、先端に空気噴射口が上方に向けて設けられた空気配管をさらに有し、
前記空気温度センサは、前記空気噴射口から基板の裏面に向けて上方に噴射される空気の温度を検出可能な位置に設置され、
前記空気配管は、搬送中の基板が前記空気噴射口の上方を通過することに伴う空気の圧力変動に起因する基板周辺の温度変化を所定範囲内に緩和可能な熱容量を具備する材質および/または配管長および/または肉厚を有するのがよい。
さらにまた、前記空気配管は、前記送風機と前記空気噴射口との間を連通するように設けられるのがよい。
また、前記空気配管は、SUS製であるのがよい。
前記冷却コイルの下流側の前記配管内の圧力を検出する圧力センサとを、さらに有し、
前記制御ユニットは、前記膨張弁の開度を制御する熱媒体圧力制御部をさらに備え、
該熱媒体圧力制御部は、前記圧力センサが検出する圧力と予め設定される目標圧力との差分に基づくPID演算により、前記圧力センサが検出する圧力を前記目標圧力に一致させるための前記膨張弁の開度操作量を演算して、当該開度操作量に応じて前記膨張弁の開度を制御するのがよい。
また、前記第1所定時間は、10秒ないし30秒であるのがよい。
さらに、前記第2所定時間は、前記第1所定時間の1/10ないし6/10であるのがよい。
上記課題を達成するために、本発明の基板の浮上式搬送ユニットは、
それぞれ、上面に、上方に向けて空気を噴射する前記空気噴射口を有し、互いに基板の搬送方向に沿って配置された、複数の浮上ユニットと、
前記浮上ユニットに連通接続され、前記空気噴射口に空気を供給する、請求項5ないし請求項12のいずれか1項に記載の前記空気調和装置とを有するのがよい。
下方から基板の裏面に向けて空気を噴射させることにより、基板を浮上させながら、搬送する基板の浮上式搬送方法において、
空気噴射口から噴射させる空気風量を設定する段階と、
空気噴射口から噴射する空気の温度を調整する段階と、
空気噴射口までの空気搬送管の材質および/または配管長および/または肉厚を設定することにより、搬送中の基板が前記空気噴射口の上を通過する際、設定した空気風量を調整することなしに、空気の圧力変動に伴う温度変化を緩和する段階を有する、構成としている。
また、前記空気温度調製段階は、温度制御対象の空気の目標ソース温度を設定し、検出される空気温度と目標ソース温度との差分に基づくPID演算を行う段階を有するのがよい。
さらに、前記空気温度調製段階は、熱媒体ガスと空気との間の潜熱交換により、空気を冷却するとともに、顕熱交換により空気を加熱する段階を有し、空気の加熱段階に応じて、空気の冷却段階を調整する、のがよい。
基板搬送処理システム100は、水平な一方向に設定した基板搬送ラインL上で基板Gを浮上式で移動させながら基板Gの被処理面に所定の液、ガス、光、熱等を与えて所要の処理を行うものであり、たとえば、LCD製造プロセスにおいて、基板GとしてLCD用ガラス基板を対象に、フォトリソグラフィー工程の中の洗浄、レジスト塗布、プリベーク、現像およびポストベーク等の一連の処理を行う。
図1に示すように、基板搬送処理システム100は、基板Gを搬入する搬入ユニット120、基板Gを搬出する搬出ユニット140と、搬入ユニット120と搬出ユニット140との間に設置される基板処理ユニット160とが、基板搬送ラインLに沿って配置される。
搬入ユニット120において、基板搬送ラインLの一端側に設けた基板載置台180には、搬入用搬送ロボット(図示せず)が設けられ、基板GをカセットCから取り出して基板載置台180上に搬入するようにしてある。
基板処理ユニット160は、それぞれ、基板Gを所定浮上高さに浮上する複数の浮上ユニット220と、所定浮上高さに浮上される基板Gを基板搬送ラインL方向に搬送する基板搬送手段240とを有し、複数の浮上ユニット220の各々には、基板Gを所定浮上高さに浮上するとともに、基板周辺の局所温度を一定に保持するのに、空気調和装置260が設けられる。なお、複数の浮上ユニット220において、基板Gを所定浮上高さに浮上するのに用いる空気を供給するのに、空気調和装置260を共用化してもよい。
なお、このような基板Gの浮上式搬送機構は、搬入ユニット120および搬出ユニット140それぞれにおいても、同様に設けられている。
図3に示すように、この空気調和装置260は、可変運転周波数で運転され回転数を調節可能な圧縮機11、凝縮器12、膨張弁13、及び冷却コイル14が熱媒体を循環させるように順序で配管15により接続された冷却ユニット10と、圧縮器11から凝縮器12に向けて流出する熱媒体の一部を分岐させ、加熱コイル21及びその下流側に設けられた加熱量調節弁22を介して圧縮機11の下流側において凝縮器12に流入するように戻す加熱ユニット20と、冷却コイル14と加熱コイル21とを収容し、温度制御対象の空気を取り込む取込口31と温度制御対象の空気を噴射する空気噴射口300との間を連通する空気通流路30と、取込口31から空気噴射口300へ空気を通流させる送風機60と、空気噴射口300から噴射される前の空気温度を検出する第1温度センサ41と、空気噴射口300から噴射される空気が供給される基板G近傍に設けられる第2温度センサ43と、冷却コイル14の下流側の配管内の圧力を検出する圧力センサ44と、送風機60により送風される空気の風量を検出する風量センサ61と、圧縮機11の運転周波数、膨張弁13の開度、及び加熱量調節弁22の開度等を制御する制御ユニット50と、を備えている。
図3において、複数示された矢印Aは、空気の流れを示している。矢印Aに示すように、この空気調和装置260では、送風機60に取込口31から取り込まれた温度制御対象の空気が、冷却コイル14及び加熱コイル21を通過した後、空気噴射口300から噴射されるようになっている。そして、空気噴射口300から噴射される空気は、浮上ユニット220において基板Gに供給される。本実施の形態では、送風機60が、冷却コイル14の上流側に設置され、送風機60により所定風量で送風される空気が、冷却コイル14及び加熱コイル21を通過し、空気噴射口300から基板Gに噴射されるようになっている。
変形例として、閉断面を有する空気配管に限らず、送風機60から空気噴射口300を有する浮上ユニット220までを、空気調和装置260を内蔵するケーシングの内面を利用することによる空気搬送流路として構成し、この空気搬送流路の一部、たとえば、ケーシングの内面に、基板G周辺の温度変化を所定範囲内に緩和可能な熱容量を具備する材質および/または面積を有する部分を設けてもよく、または、空気搬送流路内に空気搬送用短管部を設け、短管部について、基板G周辺の温度変化を所定範囲内に緩和可能な熱容量を具備する材質および/または配管長および/または肉厚を有するものとしてもよい。
送風ユニットについて、風量センサ61は、加熱ユニット20の下流側に設け、空気風量の調整は、過剰な風量をエグゾーストにより排気することにより行い、風量センサ61により検出した風量に基づいて、送風機60の出力制御を行うことなしに、空気風量を一定に維持している。
なお、送風機60の上流側には、プレフィルタとしてケミカルフィルタFを設け、冷却ユニットと加熱ユニットとの間には、HEPAフィルタFを設けている。
冷却ユニット10において、圧縮機11は、冷却コイル14から流出した低温かつ低圧の気体の状態の熱媒体を圧縮し、高温(例えば80℃)かつ高圧の気体の状態として、凝縮器12に供給するようになっている。圧縮機11は、可変運転周波数で運転され運転周波数に応じて回転数を調節可能なインバータ圧縮機である。圧縮機11では、運転周波数が高いほど、より多くの熱媒体が凝縮器12に供給されるようになっている。圧縮機11としては、インバータとモータとを一体に有するスクロール型圧縮機が採用されることが好ましい。しかしながら、インバータによる運転周波数の調節により回転数を調節して熱媒体の供給量(流量)を調節可能であれば、圧縮機11の形式は特に限定されるものではない。
。
変形例として、空気調和装置260の特性及び圧縮機11のモータの型式によって、冷却能力及び加熱能力の変化によって制御系に生じる外乱の影響が小さい場合には、第1閾値より小さい第2閾値を設定せず、圧縮機制御部52は、加熱量制御部51によって演算された加熱量調節弁22の開度操作量が第1所定時間にわたって第1閾値よりも大きくなる場合に、圧縮機11の運転周波数を所定周波数だけ下げ、加熱量制御部51によって演算された加熱量調節弁22の開度操作量が第1所定時間にわたって第1閾値よりも小さくなる場合に、圧縮機11の運転周波数を所定周波数だけ上げることで、圧縮機11の回転数を調節するのでもよい。
第1に、圧縮機11の運転周波数を頻繁に変化させないことで、冷却能力及び加熱能力の変化によって制御系に生じる外乱の影響を抑制して、制御精度を向上させることが可能であり、本実施の形態とは異なり、加熱コイル21の上流側に流量を調節するための弁が設けられる場合には、弁は、圧縮機11からの高温かつ高圧の気体の状態の熱媒体を制御することになる。気体の状態の熱媒体の流量の制御は、液体の状態の熱媒体の流量の制御に比較して、高精度に行うことが難しい。しかも、高温かつ高圧の状態の熱媒体に耐え得る重厚な構造も必要となる。これに対して、本実施の形態では、加熱量調節弁22が加熱コイル21の下流側に設けられることによって、加熱量調節弁22が加熱コイル21を通過後の液化された状態の熱媒体の流量を制御することができる。しかも、この熱媒体は、温度が低下しているため、加熱量調節弁22は比較的簡易な構造でも熱媒体の温度に耐え得る。よって、目標温度への制御精度を向上できると共に加熱量調節弁22の簡素化によって装置全体を簡素化することができる。
まず、搬入ユニット120において、搬入用搬送ロボット(図示せず)により、処理対象である基板GをカセットCから取り出して基板載置台180上に搬入する。
本実施の形態の空気調和装置260では、まず、制御ユニット50において、基板Gの目標温度である目標ユース温度と、冷却ユニット10における熱媒体の目標圧力とが入力される。また、送風機60が駆動されることにより、空気通流路30内の空気が空気噴射口300側に流動することにより、送風機60に温度制御対象の空気が取り込まれ、冷却ユニット10の圧縮機11も駆動される。
その際、基板Gが浮上ユニット220を通過し始めると、浮上ユニット220の上面に設けられた複数の空気噴射口300が、基板Gにより覆われ始め、それにより、空気噴射口300から噴射する空気の圧力が上昇し、圧力の急激な上昇により、空気温度が上昇変化するところ、本実施形態の空気調和装置260において、空気配管30の温度センサ41が設けられる位置近傍の空気配管を高熱伝導率のSUS製で、高い熱容量を確保する厚みおよびは配管長さとすることにより、このような空気配管が搬送中の基板Gによる圧力変動に起因する温度変化を緩和することが可能であり、搬送中の基板Gによる圧力変動に対して、送風機60による風量の制御は行わず、かつ、空気調和装置260の冷却ユニット10および加熱ユニット20による空気の温度制御は行わずに、換言すれば、制御フリーにて、圧力変動に起因する温度変化を抑制することが可能である。
以上により、基板処理ユニット160において、基板Gは基板搬送ラインLに沿って浮上式搬送されながら、処理される。
これ以降、複数の基板に対して基板載置台180への搬入、空気搬送、処理及び基板載置台180からの搬出が順次繰り返される。
なお、空気調和装置260は、搬入した基板Gを浮上させる際、所定風量および所定温度に調整された空気を供給するとともに、基板搬送処理システム100が配置される、たとえば基板搬送処理システム100内の局所的雰囲気温度(ユース温度)を所定温度に一定保持するために、予め稼動しておくのでもよい。
第1に、加熱コイル21を通過した熱媒体の一部を圧縮機11の下流側(凝縮器12の上流側)に戻すという構成によれば、加熱コイル21を通過後の液化された状態の熱媒体が凝縮器12に戻ることになる。これにより、加熱コイル21を通過し液化した状態の熱媒体が圧縮機11に流入することを防止し、装置をスムーズに運転させることができ、その結果、目標温度への制御精度を向上できる。
第2に、加熱量調整部51は、第2温度センサ43が検出する温度と基板G近傍の雰囲気温度に予め設定される目標ユース温度との差分に基づき、空気噴射口300を通過する温度制御対象の空気の目標ソース温度を設定し、第1温度センサ41が検出する温度と目標ソース温度との差分に基づくPID演算により、第1温度センサ41が検出する温度を目標ソース温度に一致させるための加熱量調節弁22の開度操作量を演算して、開度操作量に応じて加熱量調節弁22の開度を制御する。これにより、空気噴射口300を通過した温度制御対象の空気が基板Gに至る際の外乱及び応答性の影響を考慮することにより、温度制御対象の空気によって基板Gの温度を目標ユース温度に制御するための的確な加熱量調節弁22の開度操作量を得ることができる。よって、目標温度(目標ユース温度)への制御精度を向上できるとともに、搬送中の基板が浮上ユニット220の空気噴射口300を覆うことによる圧力変動に伴う一時的な温度変化については、空気送風量を調整することなく、つまり、基板の浮上高さの変動を生じることなく、一時的な温度変化に対して、冷却ユニット10および加熱ユニット20を制御することなしに、空気流路による一時的な温度変化を緩和することにより対処可能である。
このように、第1実施形態においては、熱媒体入口と、圧縮器11と凝縮器12との間の配管15Aの上流側とが、供給管25によって接続される一方、熱媒体出口と、配管15Aの下流側とが、戻し管26によって接続され、戻し管26には、加熱量調節弁22を設けていたところ、このような供給管25、戻し管26および加熱量調節弁22を省略することにより、装置の簡略化、それに伴う信頼性向上を達成することが可能である。
なお、第1実施形態と同様に、第1閾値よりも小さい第2閾値をさらに設定し、加熱ヒーターの出力が第2閾値よりも小さくなる場合に、圧縮機11の運転周波数を所定周波数だけ上げるようにすることにより、加熱ヒーターの出力が第1閾値と第2閾値との間にある場合には、圧縮機11の運転周波数を調整しないようにしてもよい。
冷却ユニット14の熱媒流れ方向直後に設定される温度センサ47により検出された空気温度に基づいて、冷却ユニット14と圧縮機11の間と、凝縮器12と膨張弁13との間とを接続する配管63に設けたインジェクション弁65を調整することにより、冷却後の熱媒温度を制御している。
この点、雰囲気温度調整のために空気を供給することにより雰囲気温度を一定に維持する温度調整を行うことより、供給する空気の風量の方が優先される場合には、空気調和装置260における冷却ユニット10の制御と加熱ユニット20の制御に関する協働関係について、加熱ユニット20の制御を冷却ユニット10の制御に対して優先するとしても、本実施形態においては、第1実施形態のような綿密な協働関係を設定せず、加熱ユニット20(電気式加熱ヒーター)の出力の大小に応じて、冷却ユニット10の制御を行うのでもよく、制御系の複雑化を回避することによる信頼性の向上が可能である。
図6に示すように、基板Gが浮上ユニット220を通過する際の圧力変動、および温度変化が示され、基板Gが浮上ユニット220を通過するのに約20秒かかり、基板Gが約10秒間隔で搬送され、次の基板Gが浮上ユニット220を通過するのに同様に約20秒かかり、それぞれの約20秒の間において、圧力変動、それによる温度変化が図示されている。
より詳細には、基板Gが浮上ユニット220を通過し始めると、浮上ユニット220の浮上面280に設けられた複数の空気噴射口300が、基板Gにより覆われ始め、それにより、空気噴射口300から噴射する空気の圧力が急激に上昇し始め、浮上ユニット220の基板搬送方向の幅が基板Gの基板搬送方向の長さより大きいことから、基板Gにより覆われる空気噴射口300の数が一定となることから、上昇した圧力は一定に保持され、基板Gが浮上ユニット220を通過し終わると、基板Gにより覆われる空気噴射口300の数が減少することから、上昇した圧力は急激に減少し、元の圧力に復帰する。
一方、圧力の急激な上昇により、空気温度は23℃から上昇するが、上昇の傾きは、圧力上昇の傾きより相当に小さく、約23.05℃で一定に保持され、圧力の急激な減少により、空気温度は23.05℃から低下するが、上昇の場合と同様に、低下の傾きは、圧力減少の傾きより相当に小さく、元の温度23℃に復帰している。このように、圧力変動に基づく一時的な温度変化に対して、目標温度23℃に対して、±0.05℃の範囲に抑制可能としている。
なお、図示のように、次の基板Gによる圧力変動、および温度変化もほぼ同様である。
たとえば、本実施形態において、基板搬送処理システム100を前提として説明したが、それに限定されることなく、厳密に温度調整された所定風量の空気を供給する必要がある用途である限り、有効に適用可能である。
たとえば、本実施形態において、被処理基板GはLCD用のガラス基板Gを前提として説明したが、それに限定されることなく、浮上式搬送する基板Gにおいて、その周辺温度および浮上高さが厳密に管理される必要がある限り、他のフラットパネルディスプレイ用基板Gや、半導体ウエハ、CD基板、フォトマスク、プリント基板等にも適用可能である。
たとえば、本実施形態において、搬送中の基板Gが浮上ユニット220を通過することに伴う圧力変動に起因する温度変化を緩和するのに、金属製空気配管を温度センサ41が設けられる位置近傍に設けるものとして説明したが、それに限定されることなく、浮上式搬送する基板Gにおいて、空気の供給源である送風機60から空気の出口である噴射口までの間の空気配管の全体または一部に設けてもよく、一部に設ける場合には、空気噴射口300の近傍に設けるのでもよく、たとえば、樹脂製配管に対して、複数個所で金属製配管を設けるのでもよい。
L 基板搬送ライン
C カセット
F フィルター
100 基板搬送処理システム
120 搬入ユニット
140 搬出ユニット
160 基板処理ユニット
180 基板載置台
200 基板載置台
220 浮上ユニット
240 基板搬送手段
260 空気調和装置
280 浮上面
300 空気噴射口
320 空気吸引口
10 冷却ユニット
11 圧縮機
12 凝縮器
13 膨張弁
14 冷却コイル
15 配管
15A 配管
20 加熱ユニット
21 加熱コイル
22 加熱量調節弁
25 供給管
26 戻し配管
30 空気通流路
31 取込口
41 第1温度センサ
43 第2温度センサ
44 圧力センサ
47 温度センサ
50 制御ユニット
51 加熱量制御部
52 圧縮機制御部
53 熱媒体圧力制御部
55 第1パルスコンバータ
56 第2パルスコンバータ
60 送風機
61 風量センサ
63 インジェクション弁
65 配管
Claims (12)
- 空気を所定風量で送風する送風機を有する送風ユニットと、
該送風ユニットに対して空気の流れ方向下流側に設置される冷却ユニットであって、可変運転周波数で運転され回転数を調節可能な圧縮機、凝縮器、及び冷却コイルが熱媒体を循環させるように当該順序で配管により接続され、該冷却コイルにより、送風される空気を冷却する冷却ユニットと、
前記冷却ユニットに対して空気の流れ方向下流側に設置される加熱ユニットであって、加熱ヒーターにより、送風される空気を加熱する加熱ユニットと、
前記圧縮機の運転周波数を制御する制御ユニットと、を備える空気調和装置であって、
前記制御ユニットは、
前記加熱ヒーターの出力が第1閾値よりも大きくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を所定周波数だけ下げ、前記加熱ヒーターの出力が第1閾値よりも小さくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を前記所定周波数だけ上げることで、前記圧縮機の回転数を調節する圧縮機制御部と、を有し、
前記空気調和装置により供給される空気は、基板の浮上式搬送用途に用いられ、
前記送風機により送風されつつ、前記冷却ユニットおよび前記加熱ユニットを通過する空気を内部に流し、先端に空気噴射口が上方に向けて設けられた空気流路をさらに有し、
空気温度センサが、前記空気噴射口から基板の裏面に向けて上方に噴射される空気の温度を検出可能な位置に設置され、
前記空気流路は、搬送中の基板が前記空気噴射口の上方を通過することに伴う空気の圧力変動に起因する基板周辺の温度変化を所定範囲内に緩和可能な熱容量を具備する材質および/または長さおよび/または肉厚を有する、
ことを特徴とする、空気調和装置。 - 前記圧縮機制御部は、前記加熱ヒーターの出力が第1閾値よりも大きくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を所定周波数だけ下げ、前記加熱ヒーターの出力が第1閾値よりも小さい第2閾値よりも小さくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を前記所定周波数だけ上げることで、前記圧縮機の回転数を調節する、請求項1に記載の空気調和装置。
- 空気を所定風量で送風する送風機を有する送風ユニットと、
該送風ユニットに対して空気の流れ方向下流側に設置される冷却ユニットであって、可変運転周波数で運転され回転数を調節可能な圧縮機、凝縮器、及び冷却コイルが熱媒体を循環させるように当該順序で配管により接続され、該冷却コイルにより、送風される空気を冷却する冷却ユニットと、
前記圧縮機から前記凝縮器に向けて流出する前記熱媒体の一部を分岐させ、加熱コイル及びその下流側に設けられた加熱量調節弁を介して前記圧縮機の下流側において前記凝縮器に流入するように戻し、該加熱コイルにより、送風される空気を加熱する加熱ユニットと、
前記冷却ユニットおよび前記加熱ユニットを通過した空気を噴射する噴射口に設けられる空気温度センサと、
前記圧縮機の運転周波数、及び前記加熱量調節弁の開度を制御する制御ユニットと、を備える空気調和装置であって、
前記空気調和装置により供給される空気は、基板の浮上式搬送用途に用いられ、
前記送風機により送風されつつ、前記冷却ユニットおよび前記加熱ユニットを通過する空気を内部に流し、先端に空気噴射口が上方に向けて設けられた空気流路をさらに有し、
前記空気流路は、搬送中の基板が前記空気噴射口の上方を通過することに伴う空気の圧力変動に起因する基板周辺の温度変化を所定範囲内に緩和可能な熱容量を具備する材質および/または長さおよび/または肉厚を有し、
前記制御ユニットは、
温度制御対象の空気の目標ソース温度を設定し、前記空気温度センサが検出する温度と前記目標ソース温度との差分に基づくPID演算により、前記空気温度センサが検出する温度を前記目標ソース温度に一致させるための前記加熱量調節弁の開度操作量を演算して、当該開度操作量に応じて前記加熱量調節弁の開度を制御する加熱量制御部と、
前記加熱量制御部によって演算された前記加熱量調節弁の開度操作量が第1所定時間にわたって第1閾値よりも大きくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を所定周波数だけ下げ、前記加熱量制御部によって演算された前記加熱量調節弁の開度操作量が前記第1所定時間にわたって第1閾値よりも小さくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を前記所定周波数だけ上げることで、前記圧縮機の回転数を調節する圧縮機制御部と、
を有する、ことを特徴とする、空気調和装置。
- 前記圧縮機制御部は、前記加熱量制御部によって演算された前記加熱量調節弁の開度操作量が第1所定時間にわたって第1閾値よりも大きくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を所定周波数だけ下げ、前記加熱量制御部によって演算された前記加熱量調節弁の開度操作量が前記第1所定時間にわたって第1閾値よりも小さい第2閾値よりも小さくなる場合に、前記圧縮機の運転周波数を前記所定周波数だけ上げることで、前記圧縮機の回転数を調節する、請求項3に記載の空気調和装置。
- 前記加熱量制御部は、前記空気温度センサが検出する温度と前記目標ソース温度との差分に基づくPID演算により演算された前記加熱量調節弁の操作量演算値の、前記第1所定時間に応じて設定される第2所定時間における平均値を、前記加熱量調節弁の開度操作量として演算する、ことを特徴とする、請求項4に記載の空気調和装置。
- 前記空気流路は、前記送風機と前記空気噴射口との間を連通するように設けられる空気配管である、請求項1に記載の空気調和装置。
- 前記空気配管は、所定熱伝導率を具備する材質から選択される、請求項6に記載の空気調和装置。
- 前記空気配管は、SUS製である、請求項6または請求項7に記載の空気調和装置。
- 前記冷却ユニットは、前記凝縮器と前記冷却コイルとの間に膨張弁を有し、
前記冷却コイルの下流側の前記配管内の圧力を検出する圧力センサとを、さらに有し、
前記制御ユニットは、前記膨張弁の開度を制御する熱媒体圧力制御部をさらに備え、
該熱媒体圧力制御部は、前記圧力センサが検出する圧力と予め設定される目標圧力との差分に基づくPID演算により、前記圧力センサが検出する圧力を前記目標圧力に一致させるための前記膨張弁の開度操作量を演算して、当該開度操作量に応じて前記膨張弁の開度を制御する、請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の空気調和装置。
- 前記第1所定時間は、10秒ないし30秒である、請求項3に記載の空気調和装置。
- 前記第2所定時間は、前記第1所定時間の1/10ないし6/10である、請求項5に記載の空気調和装置。
- それぞれ、上面に、上方に向けて空気を噴射する前記空気噴射口を有し、互いに基板の搬送方向に沿って配置された、複数の浮上ユニットと、
前記浮上ユニットに連通接続され、前記空気噴射口に空気を供給する、請求項5ないし請求項11のいずれか1項に記載の前記空気調和装置とを有する基板の浮上式搬送ユニット。
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