KR102436917B1 - 공기 조화 장치, 공기 조화 장치를 구비하는 기판의 부상식 반송 유닛, 및 기판의 부상식 반송용 공기의 공급 방법 - Google Patents

공기 조화 장치, 공기 조화 장치를 구비하는 기판의 부상식 반송 유닛, 및 기판의 부상식 반송용 공기의 공급 방법 Download PDF

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šœ지 야마구치
타쿠야 이시마쯔
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Abstract

[과제] 엄밀하게 온도 조정된 소정 풍량의 공기를 공급 가능한 공기 조화 장치(260)를 제공한다.
[해결 수단] 공기를 소정 풍량으로 송풍하는 송풍기(60)를 가지는 송풍 유닛과, 그 송풍 유닛에 대해서 공기의 흐름 방향 하류측에 설치되는 냉각 유닛(10)으로서, 가변 운전 주파수로 운전되고 회전수를 조절 가능한 압축기(11), 응축기(12), 및 냉각 코일(14)이 열매체를 순환시키도록 당해 순서로 배관에 의해 접속되고, 그 냉각 코일(14)에 의해, 송풍되는 공기를 냉각하는 냉각 유닛(10)과, 상기 냉각 유닛(10)에 대해서 공기의 흐름 방향 하류측에 설치되는 가열 유닛(20)으로서, 가열 히터에 의해, 송풍되는 공기를 가열하는 가열 유닛(20)과, 상기 압축기(11)의 운전 주파수를 제어하는 제어 유닛(50)을 구비하며,
상기 제어 유닛(50)은, 상기 가열 히터의 출력이 제1 임계값보다도 커지는 경우에, 상기 압축기(11)의 운전 주파수를 소정 주파수만큼 내리고, 상기 가열 히터의 출력이 제1 임계값보다도 작아지는 경우에, 상기 압축기(11)의 운전 주파수를 상기 소정 주파수만큼 올림으로써, 상기 압축기(11)의 회전수를 조절하는 압축기 제어부(52)를 가지는, 것을 특징으로 하는, 공기 조화 장치(260).

Description

공기 조화 장치, 공기 조화 장치를 구비하는 기판의 부상식 반송 유닛, 및 기판의 부상식 반송용 공기의 공급 방법{AIR CONDITIONER, UNIT FOR FLOATING CONVEYING SUBSTRATE WITH AIR CONDITIONER AND METHOD OF SUPPLYING AIR FOR FLOATING CONVEYING SUBSTRATE}
본 발명은, 공기 조화 장치, 공기 조화 장치를 구비하는 기판의 부상식 반송 유닛, 및 기판의 부상식 반송용 공기의 공급 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 엄밀하게 온도 조정된 소정 풍량의 공기를 공급 가능한 공기 조화 장치, 기판에 대해서 하방으로부터 공기를 분사시키는 것에 의한 기판의 부상식 반송에 이용되는 공기 조화 장치에 있어서, 기판의 처리에 따라 요구되는 기판 주변의 온도를 일정하게 계속 유지 가능함과 동시에, 부상식 반송에 수반하는 기판 주변의 온도 변화에 대해서도, 무제어(control free; 제어를 행하지 않음)이면서, 기판 처리에 요구되는 엄밀한 온도 관리가 가능한 공기 조화 장치를 구비하는 기판의 부상식 반송 유닛, 및 기판의 부상식 반송용 공기의 공급 방법에 관한 것이다.
종래부터, 공기 조화 장치는, 가정용으로서, 또, 반도체를 비롯하여, 여러 가지 전자 부품이나 정밀 부품을 제조하는 산업, 식품 산업, 인쇄업에 있어서, 널리 이용되고 있다.
반도체 제조 설비에 있어서의 클린룸의 실내 온도는, 통상, 공기 조화 장치에 의해서 엄밀하게 관리되고, 예를 들면, 포토레지스트의 도포 및 현상을 행하는 장치(코터 등)가 설치된 클린룸에서는, 실내 온도가 목표 온도의 +0.05℃∼-0.05℃의 오차 범위 내로 제어되는 것이 요구되는 경우가 있다.
특히, 근래, 플랫 패널 디스플레이(FPD) 제조를 위한 포토리소그래피에서 이용되고 있는 레지스트 도포 현상 처리 시스템에서는, 피처리 기판(예를 들면 유리 기판)의 대형화에 안전하고 효율적으로 대응할 수 있도록, 수평인 1방향에 설정한 기판 반송 라인(L) 상에서 기판을 이동시키면서 기판의 피처리면에 소정의 액(液), 가스, 광, 열 등을 부여하여 소요 처리를 행하는 플랫 플로잉(平流) 방식이 다양한 처리 공정에서 도입되고 있으며, 공기 조화 장치가, 기판의 부상식 반송 용도에 이용되고 있다.
그런데, 이런 종류의 공기 조화 장치에서는, 통상, 사용 온도 범위와 온도 제어 범위가 정해져 있고, 받아들인 공기가 사용 온도 범위 내의 온도이면, 당해 공기를 온도 제어 범위 내의 원하는 설정 온도로 제어해서 소정 풍량으로 공급할 수 있다. 그렇지만, 요즈음, 많은 지역에서, 대한파나 대열파 등의 발생에 의한 환경 온도의 현저한 변동이 빈번하게 발생하고, 이것에 수반하여 공기 조화 장치의 제어가 불안정하게 된다고 하는 문제가 수많이 보고되고 있으며. 이와 같은 환경 온도의 현저한 변동에 기인하는 공기 조화 장치의 제어 불안정에 대처하는 기술 방법이, 예를 들면, 특허문헌 1에 개시되어 있다.
이 공기 조화 장치는, 장치 외부의 공기를 받아들이는 취입구 및 취입구로부터 받아들여진 공기를 분사하는 분사구를 가지는 공기 통류로(通流路)와, 취입구로부터 분사구를 향해 공기를 통류시키는 송풍기와, 공기 통류로 내에 수용되고, 취입구로부터 받아들여진 공기를 가변의 냉동 능력으로 냉각하는 냉각부와, 공기 통류로 내에 수용되고, 취입구로부터 받아들여진 공기를 가변의 가열 능력으로 가열하는 가열부와, 냉각부의 하류측이고 또한 가열부의 하류측의 위치로부터 냉각부의 상류측이고 또한 가열부의 상류측의 위치까지 연장하는 리턴 유로와, 냉각부의 냉동 능력이나 가열부의 가열 능력 등을 제어하는 제어 유닛을 구비하고 있다.
제어 유닛은, 온도 센서가 검출한 온도에 기초하여 냉각부 및 가열부를 제어하고, 온도 센서가 검출한 온도와 목표 온도와의 차분에 기초하여, 가열량 조절 밸브의 개방도, 냉각부의 팽창밸브의 개방도, 및 압축기의 운전 주파수를 제어하고, 상기의 차분에 따른 가열 능력 및 냉동 능력이 출력되도록 제어를 행한다.
리턴 유로 내에는, 리턴 유로를 통류하는 공기의 풍량을 조절하는 풍량 조절용 댐퍼가 마련되고, 송풍기가 출력하는 풍량에 대한 소정 비율의 풍량의 공기가 리턴 유로로부터 냉각부의 상류측이고 또한 가열부의 상류측의 위치로 되돌아오도록, 풍량 조절용 댐퍼의 개방도가 조절된다.
이와 같은 공기 조화 장치의 운전시, 리턴 유로에 의해서, 냉각부 및 가열부를 통과한 공기의 일부를 냉각부의 상류측이고 또한 가열부의 상류측의 위치에 공급해서, 공기 통류로의 취입구에 받아들여지기 전의 공기에 합류시킬 수 있으며, 이것에 의해, 환경 온도의 현저한 변동에 따라 취입구에 받아들여지는 외부 공기의 온도가 크게 변동한 경우라도, 이 외부 공기는, 온도 제어된 리턴 유로로부터의 공기와 합류함으로써, 환경 변동의 영향에 대한 영향 완화 효과가 생기고, 외부 공기의 온도의 큰 변동에 따라 냉동 능력 또는 가열 능력을 급격하게 크게 변화시키지 않더라도, 리턴 유로로부터의 공기와 합류한 외부 공기를 원하는 온도로 제어하기 쉬워진다.
이상과 같은 공기 조화 장치에 의하면, 환경 변동(외기(外氣) 온도 변동)의 영향에 대한 영향 완화 효과를 달성 가능하지만, 이하와 같은 기술적 문제점을 가진다.
첫째로, 소정 온도의 공기를 공급하기 위해, 공기 풍량이 희생되고 있는 점이다.
보다 상세하게는, 풍량 조절용 댐퍼의 개방도를 조절하는 것에 의해, 송풍기가 출력하는 풍량에 대한 냉각부의 상류측이고 또한 가열부의 상류측의 위치에 공급되는 비율이 변동하며, 그것에 의해, 클린룸 등 유스 영역을 향해 공급되는 공기의 풍량이 변동하는 바, 송풍기가 출력하는 풍량을 제어 유닛에 의해 일정 풍량으로 제어하는 것이 아니라, 유스 영역 내의 분위기를 온도 제어하기 위해 소정 온도의 공기만 공급되면 좋은 경우와 같이, 공기 온도 및/또는 공기 습도 우선 하에서, 공기 온도를 제어 수단으로서 이용하는 것이 허용되는 용도에만 유효하다.
둘째로, 제어 유닛에 있어서, 냉각부의 제어 및 가열부의 제어가 서로 독립적이며, 또는, 제어의 안정성을 확보하기 위해서, 냉각부의 압축기는 일정 주파수로 운전되는데 불과하고, 냉각부의 제어 및 가열부의 제어가 서로 협동하는 것에 의해, 보다 융통성이 있는 공기 온도의 제어를 행할 수 없으며, 환경 변동(외기 온도 변동)의 영향에 대한 영향 완화 효과는 가능하다고 해도, 목표 공기 온도에 대해서 고정밀도의 제어, 특히, 공기 풍량을 희생시키는 일 없이, 융통성이 있는 공기 온도의 제어가 곤란하다.
이 점, FPD 등 기판을 반송하기 위해, 기판의 부상식 반송 유닛이 종래부터 이용되고 있다. 기판의 부상식 반송 유닛은, 기판에 대해서 하방으로부터 공기를 분사시키는 것에 의해 기판을 부상시키면서, 기판에 추력을 부여하는 것에 의해, 기판을 반송한다. 이와 같은 기판의 부상식 반송 유닛은, 예를 들면, 특허문헌 2에 개시되어 있다.
보다 구체적으로는, 기판의 부상식 반송 유닛에는, 각 상면이 같은 높이로(평평하게) 배치된 복수의 부상 유닛과, 부상 유닛 사이에 배치된 흡인 블록이 마련되고, 부상 유닛의 각 상면에는, 각각 복수의 공기 블로잉홀(吹上孔)이 마련됨과 동시에, 공기 공급구멍이 마련되고, 공기 공급구멍에는, 공기 공급원이 접속되고, 각 공기 공급구멍을 통해 공기를 소정의 공기 압력으로 공급하도록 하고 있다.
공기 공급원은, 각 공기 공급구멍을 통해 공기를 소정의 공기 압력으로 공급하고, 각 공기 블로잉홀로부터 불어올려져, 유리 기판을 부상시킨다.
한편, 부압 공기 공급원이, 공기 흡인구멍을 통해 공기를 소정의 공기 부압력으로 배기하고, 공기의 흡인에 의해 부압이 되어, 기판을 흡인한다.
기판이 반송되면, 기판은, 각 공기 블로잉홀로부터 불어 올려지는 공기 압력에 의해 기판과 각 부상 유닛의 상면 사이에 공기층이 형성되어, 각 부상 유닛 상으로 부상함과 동시에, 기판은, 공기 흡인구멍을 통해 흡인되는 공기 부압력에 의해 가까이 끌어당겨지고, 기판의 뒤틀림은, 각 공기 블로잉홀로부터 불어 올려지는 공기 압력과, 흡인되는 공기 부압력과의 밸런스 조정에 의해, 교정이 가능하다.
그렇지만, 반송중인 기판이 공기의 공기 블로잉홀 위를 통과하는 것에 의해, 공기 블로잉홀로부터 분사되는 공기의 압력이 변동하는 것에 의해, 기판 주변의 온도 변동이 야기된다.
보다 상세하게는, 기판이 1개의 부상 유닛을 통과할 때, 기판이 부상 유닛의 상면의 복수의 공기 블로잉홀을 서서히 덮는 것에 의해, 공기의 압력은 상승하고, 덮는 공기 블로잉홀의 수가 최대로 되는 위치에서 공기의 압력 상승은 최대로 되며, 그 이후, 상승한 압력은 하강한다. 이와 같이, 1개의 기판이 1개의 부상 유닛을 통과하는 동안에 일시적인 공기의 압력 변동이 생긴다.
그렇지만, 예를 들면, 포토레지스트의 도포 및 현상을 행하는 장치(코터 등)가 설치된 클린룸에서는, 실내 온도가 목표 온도의 +0.05℃∼-0.05℃의 오차 범위 내로 제어되는 것이 요구되는 경우가 있으며, 이와 같은 압력 변동에 수반하는 일시적인 온도 변동이더라도, 허용되지 않는 일이 있고, 이 경우, 상술한 바와 같이, 온도 관리를 우선으로, 공기 풍량을 조정하는 것에 의해, 온도 조정을 한다고 하면, 공기 풍량이 어쩔 수 없이 변동하게 되고, 기판의 부상식 반송 용도에 이용하는 것 자체가 곤란해진다.
이상과 같이, 공기 조화 장치의 용도로서, 공기 온도 우선으로, 소정 범위의 풍량의 공기를 공급하는 용도, 풍량 우선으로, 소정 범위의 온도의 공기를 공급하는 용도, 온도 및 풍량에 우선도를 부가하는 일 없이, 소정 온도 및 소정 풍량의 공기를 공급하는 용도가 상정되는 바, 엄밀하게 온도 조정된 소정 풍량의 공기를 공급 가능한 공기 조화 장치가 요망되고 있다.
일본특허 제6049936호 일본공개특허공보 특개2010-67896호
이상의 기술적 과제를 감안하여, 본 발명의 목적은, 엄밀하게 온도 조정된 소정 풍량의 공기를 공급 가능한 공기 조화 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 목적은, 기판에 대해서 하방으로부터 공기를 분사시키는 것에 의한 기판의 부상식 반송에 이용되는 공기 조화 장치에 있어서, 기판의 처리에 따라 요구되는 기판 주변의 온도를 일정하게 계속 유지 가능함과 동시에, 부상식 반송에 수반하는 기판 주변의 온도 변화에 대해서도, 무제어이면서(제어를 행하지 않으면서), 기판 처리에 요구되는 엄밀한 온도 관리가 가능한 공기 조화 장치, 이와 같은 공기 조화 장치를 구비하는 기판의 부상식 반송 유닛, 및 기판의 부상식 반송용 공기의 공급 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 과제를 달성하기 위해서, 본 발명의 공기 조화 장치는,
공기를 소정 풍량으로 송풍하는 송풍기를 가지는 송풍 유닛과,
그 송풍 유닛에 대해서 공기의 흐름 방향 하류측에 설치되는 냉각 유닛으로서, 가변 운전 주파수로 운전되고 회전수를 조절 가능한 압축기, 응축기, 및 냉각 코일이 열매체를 순환시키도록 당해 순서로 배관에 의해 접속되고, 그 냉각 코일에 의해, 송풍되는 공기를 냉각하는 냉각 유닛과,
상기 냉각 유닛에 대해서 공기의 흐름 방향 하류측에 설치되는 가열 유닛으로서, 가열 히터에 의해, 송풍되는 공기를 가열하는 가열 유닛과,
상기 압축기의 운전 주파수를 제어하는 제어 유닛을 구비하며,
상기 제어 유닛은,
상기 가열 히터의 출력이 제1 임계값보다도 커지는 경우에, 상기 압축기의 운전 주파수를 소정 주파수만큼 내리고, 상기 가열 히터의 출력이 제1 임계값보다도 작은 경우에, 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 소정 주파수만큼 올림으로써, 상기 압축기의 회전수를 조절하는 압축기 제어부
를 가지는, 것을 특징으로 하는, 구성으로 하고 있다.
이상의 구성을 가지는 공기 조화 장치에 의하면, 송풍기에 의해 소정 풍량으로 송풍되는 공기를, 냉각 유닛 및 가열 유닛에 의해, 온도 제어하는데, 가열량 제어부에 의한 가열 유닛의 제어를, 압축기 제어부에 의한 압축기의 회전수 제어보다도 우선적으로 제어하는 것에 의해, 압축기에 대한 부담을 경감하는 것에 의해, 제어 안정성을 확보함과 동시에, 공기 풍량을 조정하는 일 없이, 엄밀하게 온도 조정된 소정 풍량의 공기를 공급 가능하다.
또, 상기 압축기 제어부는, 상기 가열 히터의 출력이 제1 임계값보다도 커지는 경우에, 상기 압축기의 운전 주파수를 소정 주파수만큼 내리고, 상기 가열 히터의 출력이 제1 임계값도 작은 제2 임계값보다도 작아지는 경우에, 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 소정 주파수만큼 올림으로써, 상기 압축기의 회전수를 조절하는 것이라도 좋다.
상기 과제를 달성하기 위해서, 본 발명의 공기 조화 장치는,
공기를 소정 풍량으로 송풍하는 송풍기를 가지는 송풍 유닛과,
그 송풍 유닛에 대해서 공기의 흐름 방향 하류측에 설치되는 냉각 유닛으로서, 가변 운전 주파수로 운전되고 회전수를 조절 가능한 압축기, 응축기, 및 냉각 코일이 열매체를 순환시키도록 당해 순서로 배관에 의해 접속되고, 그 냉각 코일에 의해, 송풍되는 공기를 냉각하는 냉각 유닛과,
상기 압축기로부터 상기 응축기를 향해 유출하는 상기 열매체의 일부를 분기시키고, 가열 코일 및 그의 하류측에 마련된 가열량 조절 밸브를 거쳐 상기 압축기의 하류측에 있어서 상기 응축기에 유입하도록 되돌려보내고, 그 가열 코일에 의해, 송풍되는 공기를 가열하는 가열 유닛과,
상기 냉각 유닛 및 상기 가열 유닛을 통과한 공기를 분사하는 분사구에 마련되는 공기 온도 센서와,
상기 압축기의 운전 주파수, 및 상기 가열량 조절 밸브의 개방도를 제어하는 제어 유닛을 구비하며,
상기 제어 유닛은,
온도 제어 대상의 공기의 목표 소스 온도를 설정하고, 상기 공기 온도 센서가 검출하는 온도와 상기 목표 소스 온도와의 차분에 기초하는 PID 연산에 의해, 상기 공기 온도 센서가 검출하는 온도를 상기 목표 소스 온도에 일치시키기 위한 상기 가열량 조절 밸브의 개방도 조작량을 연산해서, 당해 개방도 조작량에 따라 상기 가열량 조절 밸브의 개방도를 제어하는 가열량 제어부와,
상기 가열량 제어부에 의해서 연산된 상기 가열량 조절 밸브의 개방도 조작량이 제1 소정 시간에 걸쳐서 제1 임계값보다도 커지는 경우에, 상기 압축기의 운전 주파수를 소정 주파수만큼 내리고, 상기 가열량 제어부에 의해서 연산된 상기 가열량 조절 밸브의 개방도 조작량이 상기 제1 소정 시간에 걸쳐서 제1 임계값보다도 작아지는 경우에, 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 소정 주파수만큼 올림으로써, 상기 압축기의 회전수를 조절하는 압축기 제어부를 가지는, 구성으로 하고 있다.
또, 상기 압축기 제어부는, 상기 가열량 제어부에 의해서 연산된 상기 가열량 조절 밸브의 개방도 조작량이 제1 소정 시간에 걸쳐서 제1 임계값보다도 커지는 경우에, 상기 압축기의 운전 주파수를 소정 주파수만큼 내리고, 상기 가열량 제어부에 의해서 연산된 상기 가열량 조절 밸브의 개방도 조작량이 상기 제1 소정 시간에 걸쳐서 제1 임계값보다 작은 제2 임계값보다도 작아지는 경우에, 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 소정 주파수만큼 올림으로써, 상기 압축기의 회전수를 조절하는 것이라도 좋다.
게다가, 상기 가열량 제어부는, 상기 공기 온도 센서가 검출하는 온도와 상기 목표 소스 온도와의 차분에 기초하는 PID 연산에 의해 연산된 상기 가열량 조절 밸브의 조작량 연산값의, 상기 제1 소정 시간에 따라 설정되는 제2 소정 시간에 있어서의 평균값을, 상기 가열량 조절 밸브의 개방도 조작량으로서 연산하는 것이 좋다.
또, 상기 공기 조화 장치에 의해 공급되는 공기는, 기판의 부상식 반송 용도에 이용되고,
상기 송풍기에 의해 송풍되면서, 상기 냉각 유닛 및 상기 가열 유닛을 통과하는 공기를 내부에 흘리고, 선단에 공기 분사구가 상방을 향해 마련된 공기 배관을 더 가지고,　
상기 공기 온도 센서는, 상기 공기 분사구로부터 기판의 이면을 향해 상방으로 분사되는 공기의 온도를 검출 가능한 위치에 설치되고,
상기 공기 배관은, 반송중인 기판이 상기 공기 분사구의 상방을 통과하는 것에 수반하는 공기의 압력 변동에 기인하는 기판 주변의 온도 변화를 소정 범위 내로 완화 가능한 열용량을 구비하는 재질 및/또는 배관 길이 및/또는 두께를 가지는 것이 좋다.
게다가 또, 상기 공기 배관은, 상기 송풍기와 상기 공기 분사구 사이를 연통하도록 마련되는 것이 좋다.
또, 상기 공기 배관은 SUS제인 것이 좋다.
이에 더하여, 상기 냉각 유닛은, 상기 응축기와 상기 냉각 코일 사이에 팽창밸브를 가지고,
상기 냉각 코일의 하류측의 상기 배관 내의 압력을 검출하는 압력 센서를 더 가지고,
상기 제어 유닛은, 상기 팽창밸브의 개방도를 제어하는 열매체 압력 제어부를 더 구비하며,
그 열매체 압력 제어부는, 상기 압력 센서가 검출하는 압력과 미리 설정되는 목표 압력과의 차분에 기초하는 PID 연산에 의해, 상기 압력 센서가 검출하는 압력을 상기 목표 압력에 일치시키기 위한 상기 팽창밸브의 개방도 조작량을 연산해서, 당해 개방도 조작량에 따라 상기 팽창밸브의 개방도를 제어하는 것이 좋다.
또, 상기 제1 소정 시간은 10초∼30초인 것이 좋다.
게다가, 상기 제2 소정 시간은 상기 제1 소정 시간의 1/10∼6/10인 것이 좋다.
상기 과제를 달성하기 위해서, 본 발명의 기판의 부상식 반송 유닛은,
각각, 상면에, 상방을 향해 공기를 분사하는 상기 공기 분사구를 가지고, 서로 기판의 반송 방향을 따라 배치된, 복수의 부상 유닛과,
상기 부상 유닛에 연통(連通) 접속되고, 상기 공기 분사구에 공기를 공급하는, 청구항 5 내지 청구항 12 중 어느 한 항에 기재된 상기 공기 조화 장치를 가지는 것이 좋다.
상기 과제를 달성하기 위해서, 본 발명의 기판의 부상식 반송용 공기의 공급 방법은,
하방으로부터 기판의 이면을 향해 공기를 분사시키는 것에 의해, 기판을 부상시키면서, 반송하는 기판의 부상식 반송 방법에 있어서,
공기 분사구로부터 분사시키는 공기 풍량을 설정하는 단계와,
공기 분사구로부터 분사하는 공기의 온도를 조정하는 단계와,
공기 분사구까지의 공기 반송관의 재질 및/또는 배관 길이 및/또는 두께를 설정하는 것에 의해, 반송중인 기판이 상기 공기 분사구 위를 통과할 때, 설정한 공기 풍량을 조정하는 일 없이, 공기의 압력 변동에 수반하는 온도 변화를 완화하는 단계를 가지는, 구성으로 하고 있다.
게다가, 상기 공기 유로는, 상기 공기 분사구를 향해 공기를 송풍하는 송풍기와 상기 공기 분사구 사이를 연통하도록 마련되는 공기 배관인 것이 좋다.
또, 상기 공기 온도 조정 단계는, 온도 제어 대상의 공기의 목표 소스 온도를 설정하고, 검출되는 공기 온도와 목표 소스 온도와의 차분에 기초하는 PID 연산을 행하는 단계를 가지는 것이 좋다.
게다가, 상기 공기 온도 조정 단계는, 열매체 가스와 공기 사이의 잠열 교환에 의해, 공기를 냉각함과 동시에, 현열(顯熱) 교환에 의해 공기를 가열하는 단계를 가지고, 공기의 가열 단계에 따라, 공기의 냉각 단계를 조정하는 것이 좋다.
도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관계된 기판 반송 처리 시스템(100)의 레이아웃 구성을 도시하는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시 형태에 관계된 기판 반송 처리 시스템(100)에 있어서의 처리 유닛(160)의 부상 유닛(220)을 도시하는 개략 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관계된 기판 반송 처리 시스템(100)에 있어서의 처리 유닛(160)의 공기 조화 장치(260)를 도시하는 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 형태에 관계된 기판 반송 처리 시스템(100)에 있어서의 처리 유닛(160)의 공기 조화 장치(260)의 제어부를 도시하는 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시 형태에 관계된 기판 반송 처리 시스템(100)에 있어서의 처리 유닛(160)의 공기 조화 장치(260)를 도시하는, 도 3과 마찬가지인 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 관계된 기판 반송 처리 시스템(100)에 있어서, 기판(G)의 반송에 수반하는 압력 변동, 및 온도 변화를 도시하는 그래프이다.
이하, 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명에 관계된 공기 조화 장치를 기판 반송 처리 시스템에 적용하는 경우를 예로 들어, 본 발명에 관계된 공기 조화 장치 및 공기 조화 장치를 구비하는 기판의 부상식 반송 유닛의 호적한 실시 형태를 설명한다.
기판 반송 처리 시스템(100)은, 수평인 1방향에 설정한 기판 반송 라인(L) 상에서 기판(G)을 부상식으로 이동시키면서 기판(G)의 피처리면에 소정의 액, 가스, 광, 열 등을 부여하여 소요 처리를 행하는 것이며, 예를 들면, LCD 제조 프로세스에 있어서, 기판(G)으로서 LCD용 유리 기판을 대상으로, 포토리소그래피 공정 중의 세정, 레지스트 도포, 프리베이크, 현상 및 포스트베이크 등의 일련의 처리를 행한다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 기판 반송 처리 시스템(100)은, 기판(G)을 반입하는 반입 유닛(120), 기판(G)을 반출하는 반출 유닛(140)과, 반입 유닛(120)과 반출 유닛(140) 사이에 설치되는 기판 처리 유닛(160)이, 기판 반송 라인(L)을 따라 배치된다.
반입 유닛(120)에 있어서, 기판 반송 라인(L)의 일단측에 마련한 기판 재치대(載置台)(180)에는, 반입용 반송 로봇(도시하지 않음)이 마련되고, 기판(G)을 카세트(C)로부터 꺼내어 기판 재치대(180) 상으로 반입하도록 되어 있다.
마찬가지로, 반출 유닛(140)에 있어서, 기판 반송 라인(L)의 타단측에 마련한 기판 재치대(200)에는, 반출용 반송 로봇(도시하지 않음)이 마련되고, 기판 처리 유닛(160)에 의해 처리 마친(처리된) 기판(G)을 카세트(C) 내에 수납하도록 되어 있다.
기판 처리 유닛(160)은, 각각, 기판(G)을 소정 부상 높이로 부상시키는 복수의 부상 유닛(220)과, 소정 부상 높이로 부상되는 기판(G)을 기판 반송 라인(L) 방향으로 반송하는 기판 반송 수단(240)을 가지고, 복수의 부상 유닛(220)의 각각에는, 기판(G)을 소정 부상 높이로 부상시킴과 동시에, 기판 주변의 국소 온도를 일정하게 계속 유지하기 위해, 공기 조화 장치(260)가 마련된다. 또한, 복수의 부상 유닛(220)에 있어서, 기판(G)을 소정 부상 높이로 부상시키는데 이용하는 공기를 공급하기 위해, 공기 조화 장치(260)를 공용화해도 좋다.
기판 반송 수단(240)은, 예를 들면, 인접하는 기판 처리 유닛(160) 사이에 마련되고, 복수의 부상 유닛(220) 사이에 배치된 구동 롤러(도시하지 않음)이며, 모터 등으로 이루어지는 전용의 롤러 구동부(도시하지 않음)에 의해 구동 벨트나 기어(齒車) 등으로 이루어지는 전동 기구(도시하지 않음)를 거쳐, 각각의 구동 롤러를 회전 구동하도록 구성되며, 나중에 설명하는 부상 유닛(220)에 있어서, 구동 롤러의 회전력을 기판에 전달하는 것에 의해, 분사 공기에 의해 부상하는 기판을 기판 반송 라인(L)을 따라 반송하도록 하고 있다.
도 2에 도시하는 바와 같이, 부상 유닛(220)의 상면 다시 말해 부상면(280)은, 구석(隅)에서 구석까지 평탄하도록 되어 있다. 부상면(280)에는, 그의 대략 전역에 걸쳐서, 고압 또는 정압의 기체 예를 들면 공기를 뿜어내는 공기 분사구(300)와, 버큠(vacuum)으로 공기를 빨아들이는 공기 흡인구(320)가 적당한 배열 패턴으로 혼재해서 다수 마련되어 있다.
부상 유닛(220) 위에서 기판(G)을 반송할 때는, 공기 분사구(300)로부터 공기에 의한 수직 상향의 힘을 가함과 동시에, 공기 흡인구(320)로부터 버큠 흡인력에 의한 수직 하향의 힘을 가해서, 서로 대항(相對抗)하는 쌍방의 힘의 밸런스를 제어함으로써, 기판 부상 높이를 부상 반송 및 기판 처리에 적합한 설정값(예를 들면, 수십 미크론) 부근으로 유지하도록 하고 있다.
부상 유닛(220)의 공기 분사구(300)는, 나중에 설명하는 공기 조화 장치(260)에 접속된 공기 공급부(도시하지 않음)에 접속되고, 그의 분사 압력 또는 부상 압력이, 각 부상 유닛(220)마다 독립적으로 조정되는 한편, 부상 유닛(220)의 공기 흡인구(320)는, 개별(따로따로의) 버큠원(도시하지 않음)에 접속되고, 각각의 흡인력이 독립적으로 조정된다.
이상과 같이, 기판(G)의 반송중, 기판(G)은, 각 공기 분사구(300)로부터 불어 올려지는 공기 압력에 의해 기판(G)과 각 부상 유닛(220)의 상면 사이에 공기층이 형성되어, 각 부상 유닛(220) 상으로 부상함과 동시에, 기판(G)은, 공기 흡인구(320)를 통해 흡인되는 공기 부압력에 의해 가까이 끌어당겨지며, 기판(G)의 뒤틀림은, 각 공기 분사구(300)로부터 불어 올려지는 공기 압력과, 흡인되는 공기 부압력과의 밸런스 조정에 의해, 교정이 가능하게 되어 있는 한편, 나중에 상세하게 설명하는 바와 같이, 반송중인 기판(G)이 공기 분사구(300)를 덮는 것에 의해, 공기 압력이 변동하고, 그것에 의해, 기판(G) 주위의 국소 온도는 일시적으로 변동한다.
또한, 이와 같은 기판(G)의 부상식 반송 기구는, 반입 유닛(120) 및 반출 유닛(140) 각각에 있어서도, 마찬가지로 마련되어 있다.
다음에, 본 실시 형태의 공기 조화 장치(260)의 개략 구성을 설명한다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 이 공기 조화 장치(260)는, 가변 운전 주파수로 운전되고 회전수를 조절 가능한 압축기(11), 응축기(12), 팽창밸브(13), 및 냉각 코일(14)이 열매체를 순환시키도록 순서대로 배관(15)에 의해 접속된 냉각 유닛(10)과, 압축기(11)로부터 응축기(12)를 향해 유출하는 열매체의 일부를 분기시키고, 가열 코일(21) 및 그의 하류측에 마련된 가열량 조절 밸브(22)를 거쳐 압축기(11)의 하류측에 있어서 응축기(12)에 유입하도록 되돌려보내는 가열 유닛(20)과, 냉각 코일(14)과 가열 코일(21)을 수용하고, 온도 제어 대상의 공기를 받아들이는 취입구(31)와 온도 제어 대상의 공기를 분사하는 공기 분사구(300) 사이를 연통하는 공기 통류로(30)와, 취입구(31)로부터 공기 분사구(300)로 공기를 통류시키는 송풍기(60)와, 공기 분사구(300)로부터 분사되기 전의 공기 온도를 검출하는 제1 온도 센서(41)와, 공기 분사구(300)로부터 분사되는 공기가 공급되는 기판(G) 근방에 마련되는 제2 온도 센서(43)와, 냉각 코일(14)의 하류측 배관 내의 압력을 검출하는 압력 센서(44)와, 송풍기(60)에 의해 송풍되는 공기의 풍량을 검출하는 풍량 센서(61)와, 압축기(11)의 운전 주파수, 팽창밸브(13)의 개방도, 및 가열량 조절 밸브(22)의 개방도 등을 제어하는 제어 유닛(50)을 구비하고 있다.
또한, 도시의 형편상, 도 3에 있어서, 제1 온도 센서(41)는, 공기 분사구(300)로부터 떨어져서 도시되어 있지만, 제1 온도 센서(41)는 공기 분사구(300)를 통과하는 공기의 온도를 검출 가능한 임의의 양태로 배치되어 있다.
도 3에 있어서, 복수 도시된 화살표 A는, 공기의 흐름을 나타내고 있다. 화살표 A로 나타내는 바와 같이, 이 공기 조화 장치(260)에서는, 송풍기(60)에 취입구(31)로부터 받아들여진 온도 제어 대상의 공기가, 냉각 코일(14) 및 가열 코일(21)을 통과한 후, 공기 분사구(300)로부터 분사되도록 되어 있다. 그리고, 공기 분사구(300)로부터 분사되는 공기는, 부상 유닛(220)에 있어서 기판(G)에 공급된다. 본 실시 형태에서는, 송풍기(60)가, 냉각 코일(14)의 상류측에 설치되고, 송풍기(60)에 의해 소정 풍량으로 송풍되는 공기가, 냉각 코일(14) 및 가열 코일(21)을 통과하고, 공기 분사구(300)로부터 기판(G)에 분사되도록 되어 있다.
송풍기(60)에 의해 송풍되면서, 냉각 유닛(10) 및 가열 유닛(20)을 통과하는 공기를 내부에 흘리고, 선단에 공기 분사구(300)가 상방을 향해 마련된 공기 배관(30)을 더 가진다. 공기 배관(30)은, 송풍기(60)와 공기 분사구(300) 사이를 연통하도록 마련되고, 예를 들면, 수지제라도 좋다. 공기 배관(30)의 온도 센서(41)가 마련되는 위치 근방에는, 금속 배관(31)이 마련되고, 금속 배관(31)은, 반송중인 기판(G)이 공기 분사구(300)의 상방을 통과하는 것에 수반하는 공기의 압력 변동에 기인하는 기판(G) 주변의 온도 변화를 소정 범위 내로 완화 가능한 열용량을 구비하는 재질 및/또는 배관 길이 및/또는 두께를 가진다. 예를 들면, 금속 배관(31)은, SUS제인 것이 바람직하다.
변형예로서 폐쇄단면(閉斷面)을 가지는 공기 배관에 한하지 않고, 송풍기(60)로부터 공기 분사구(300)를 가지는 부상 유닛(220)까지를, 공기 조화 장치(260)를 내장하는 케이싱의 내면을 이용하는 것에 의한 공기 반송 유로로서 구성하고, 이 공기 반송 유로의 일부, 예를 들면, 케이싱의 내면에, 기판(G) 주변의 온도 변화를 소정 범위 내로 완화 가능한 열용량을 구비하는 재질 및/또는 면적을 가지는 부분을 마련해도 좋고, 또는, 공기 반송 유로 내에 공기 반송용 단관부(短管部)를 마련하고, 단관부에 대해서, 기판(G) 주변의 온도 변화를 소정 범위 내로 완화 가능한 열용량을 구비하는 재질 및/또는 배관 길이 및/또는 두께를 가지는 것으로 해도 좋다.
공기 유로의 재질, 길이 및 두께에 대해서, 반송중인 기판(G)이 공기 분사구(300)의 상방을 통과하는 것에 수반하는 기판(G) 주변의 일시적인 온도 변화를 소정 범위 내로 완화 가능하게 하는 것에 의해 응답성을 완만하게 하는 한편, 기판 반송 처리 시스템(100)이 배치되는 스페이스의 분위기 온도인 유스 온도를 정밀도좋게 일정하게 유지하는 관점에서는, 응답성을 확보할 필요가 있으며, 이 양자의 밸런스를 도모하는 관점에서 정하면 좋다.
이 공기 조화 장치(260)에서는, 온도 제어 대상의 공기가, 냉각 코일(14)에 의해서 냉각되고, 가열 코일(21)에 의해서 가열되고, 기판(G)의 온도가 미리 설정된 목표 유스 온도를 향해 제어된다. 냉각 코일(14)의 냉각 능력은, 압축기(11)의 운전 주파수 및/또는 팽창밸브(13)의 개방도에 따라 조절 가능하고, 가열 코일(21)의 가열 능력은, 압축기(11)의 운전 주파수 및/또는 가열량 조절 밸브(22)의 개방도에 따라 조절 가능하다. 이들 냉각 능력 및 가열 능력의 조절은, 상술한 제어 유닛(50)이, 압축기(11)의 운전 주파수, 팽창밸브(13)의 개방도, 및 가열량 조절 밸브(22)의 개방도를 조절하는 것에 의해 행해진다.
이하, 공기 조화 장치(260)의 각 구성에 대해서 상세하게 기술한다.
송풍 유닛에 대해서, 풍량 센서(61)는, 가열 유닛(20)의 하류측에 마련하고, 공기 풍량의 조정은, 과잉인 풍량을 배출기(exhaust)에 의해 배기하는 것에 의해 행하고, 풍량 센서(61)에 의해 검출한 풍량에 기초하여, 송풍기(60)의 출력 제어를 행하는 일 없이, 공기 풍량을 일정하게 유지하고 있다.
또한, 송풍기(60)의 상류측에는, 프리필터로서 케미컬필터(F)를 마련하고, 냉각 유닛과 가열 유닛 사이에는, HEPA 필터(F)를 마련하고 있다.
냉각 유닛(10)에 있어서, 압축기(11)는, 냉각 코일(14)로부터 유출한 저온 또한 저압의 기체 상태의 열매체를 압축하고, 고온(예를 들면 80℃) 또한 고압의 기체 상태로 해서, 응축기(12)에 공급하도록 되어 있다. 압축기(11)는, 가변 운전 주파수로 운전되고 운전 주파수에 따라 회전수를 조절 가능한 인버터 압축기이다. 압축기(11)에서는, 운전 주파수가 높을수록, 보다 많은 열매체가 응축기(12)에 공급되도록 되어 있다. 압축기(11)로서는, 인버터와 모터를 일체로 가지는 스크롤형 압축기가 채용되는 것이 바람직하다. 그렇지만, 인버터에 의한 운전 주파수의 조절에 의해 회전수를 조절해서 열매체의 공급량(유량)을 조절 가능하면, 압축기(11)의 형식은 특별히 한정되는 것은 아니다.
응축기(12)는, 압축기(11)에서 압축된 열매체를 냉각수에 의해서 냉각함과 동시에 응축하고, 소정의 냉각 온도(예를 들면, 40℃)의 고압의 액체 상태로 해서, 팽창밸브(13)에 공급하도록 되어 있다. 응축기(12)의 냉각수에는, 물이 이용되어도 좋고, 그 밖의 냉매가 이용되어도 좋다. 또, 팽창밸브(13)는, 응축기(12)로부터 공급된 열매체를 팽창시키는 것에 의해 감압시켜, 저온(예를 들면, 2℃) 또한 저압의 기액 혼합 상태로 해서, 냉각 코일(14)에 공급하도록 되어 있다. 냉각 코일(14)은, 공급된 열매체를 온도 제어 대상의 공기와 열교환시켜 공기를 냉각하도록 되어 있다. 공기와 열교환한 열매체는, 저온 또한 저압의 기체 상태로 되어 냉각 코일(14)로부터 유출해서 다시 압축기(11)에서 압축되도록 되어 있다.
이와 같은 냉각 유닛(10)에서는, 압축기(11)의 운전 주파수를 변화시키고 회전수를 조절하는 것에 의해, 응축기(12)에 공급되는 열매체의 공급량을 조절 가능함과 동시에, 팽창밸브(13)의 개방도를 조절 가능하게 하는 것에 의해, 냉각 코일(14)에 공급되는 열매체의 공급량을 조절 가능하게 되어 있다. 이와 같은 조절에 의해 냉각 능력이 가변으로 되어 있다.
한편, 가열 유닛(20)에 있어서는, 가열 코일(21)이, 열매체 입구와 열매체 출구를 가지고 있다. 열매체 입구와, 압축기(11)와 응축기(12) 사이의 배관(15A)의 상류측이, 공급관(25)에 의해서 접속되어 있다. 한편, 열매체 출구와 배관(15A)의 하류측이, 리턴관(戾管)(26)에 의해서 접속되어 있다. 또, 리턴관(26)에는, 가열량 조절 밸브(22)가 마련되어 있다. 이것에 의해, 가열 유닛(20)은, 압축기(11)로부터 응축기(12)를 향해 유출하는 열매체의 일부를 분기시키고, 가열 코일(21) 및 가열량 조절 밸브(22)를 거쳐 응축기(12)에 유입하도록 되돌려보내는 것이 가능하게 되어 있다.
이 가열 유닛(20)에서는, 압축기(11)에 의해서 압축된 고온(예를 들면 80℃) 또한 고압의 기체 상태의 열매체가 가열 코일(21)에 공급된다. 가열 코일(21)은, 공급된 열매체를 온도 제어 대상의 공기와 열교환시켜 공기를 가열하도록 되어 있다. 그리고, 공기와 열교환한 열매체는, 가열 코일(21)로부터 리턴관(26)을 거쳐 배관(15A)으로 되돌아가도록 되어 있다. 여기서, 가열량 조절 밸브(22)가, 가열 코일(21)로부터 배관(15A)으로의 열매체의 리턴량을 조절하는 것에 의해, 가열 코일(21)에 있어서의 가열 능력을 변경하는 것이 가능하다. 열매체의 리턴량이 많을수록, 가열 능력이 증가하도록 되어 있다.
도 4는, 제어 유닛(50)의 블록도를 도시한다. 도 4에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 제어 유닛(50)은, 가열량 조절 밸브(22)의 개방도를 제어하는 가열량 제어부(51)와, 압축기(11)의 운전 주파수를 제어하는 압축기 제어부(52)와, 팽창밸브(13)의 개방도를 제어하는 열매체 압력 제어부(53)와, 가열량 제어부(51)에 접속되는 제1 펄스 컨버터(55)와, 열매체 압력 제어부(53)에 접속되는 제2 펄스 컨버터(56)를 가지고 있다. 이 제어 유닛(50)에는, 기판(G)의 목표 온도인 목표 유스 온도와, 냉각 유닛(10)에 있어서의 열매체의 목표 압력이 입력된다.
가열량 제어부(51)는, 제2 온도 센서(43)가 검출하는 온도와 기판(G)에 미리 설정되는 목표 유스 온도와의 차분에 기초하여, 공기 분사구(300)를 통과하는 온도 제어 대상의 공기의 목표 소스 온도를 설정하고, 제1 온도 센서(41)가 검출하는 온도와 목표 소스 온도와의 차분에 기초하는 PID 연산에 의해, 제1 온도 센서(41)가 검출하는 온도를 목표 소스 온도에 일치시키기 위한 가열량 조절 밸브(22)의 개방도 조작량을 연산해서, 개방도 조작량에 따라 가열량 조절 밸브(22)의 개방도를 제어(PID 제어)하도록 되어 있다. 개방도 조작량이란, 가열량 조절 밸브(22)의 개방도를 의미하며, 전부폐쇄(全閉) 시는 0%로 되고, 전부개방(全開) 시는 100%로 되는 값을 의미한다.
자세하게는, 본 실시 형태에 있어서의 가열량 제어부(51)는, 제1 펄스 컨버터(55)에 연산한 개방도 조작량을 출력하고, 제1 펄스 컨버터(55)가 개방도 조작량에 대응하는 펄스 신호를 연산해서, 가열량 조절 밸브(22)에 송출한다. 이것에 의해, 가열량 조절 밸브(22)의 개방도가 연산된 개방도 조작량으로 되도록 조절된다. 또한, 도시를 생략하지만, 가열량 조절 밸브(22)는, 제1 펄스 컨버터(55)로부터의 펄스 신호에 따라 구동하는 스테핑 모터에 의해서, 그의 개방도가 조절되도록 되어 있다. 또, 상술한 목표 소스 온도란, 온도 제어 대상의 공기가 기판(G)에 공급되었을 때에, 기판(G)의 온도를 목표 유스 온도로 하기 위한 온도이다. 목표 소스 온도와 목표 유스 온도의 관계는, 공기 조화 장치(260)와 기판(G)의 위치 관계 등에 기초하여, 연산에 의해 또는 실험적으로 특정되어도 좋다.
또, 본 실시 형태에 있어서의 가열량 제어부(51)는, 제1 온도 센서(41)가 검출하는 온도와 목표 소스 온도와의 차분에 기초하는 PID 연산에 의해 직접적으로 가열량 조절 밸브(22)의 조작량 연산값을 연산한 후, 조작량 연산값의 이동 평균값을 가열량 조절 밸브(22)의 상술한 개방도 조작량으로서 연산하도록 되어 있다.
PID 연산에 의해 직접적으로 연산되는 조작량 연산값은, 시계열로 관찰한 경우에, 많은 고조파를 포함하도록 연산되는 경우가 있다. 이와 같은 고조파로서 관찰되는 조작량 연산값을 실제 조작량으로서 취급하면, 제어계가 흐트러지는 경우가 있다. 따라서, 본 실시 형태에 있어서는, 고조파로서 관찰되는 조작량 연산값의 영향을 억제하기 위해서, 조작량 연산값의 이동 평균값을 가열량 조절 밸브(22)의 상술한 개방도 조작량으로서 연산한다. 이것에 의해, 제어의 안정화가 도모되고 있다.
계속해서, 압축기 제어부(52)는, 가열량 조절 밸브(22)의 상술한 개방도 조작량이 소정 시간에 걸쳐서 제1 임계값보다도 커지는 경우에, 압축기(11)의 운전 주파수를 소정 주파수만큼 내리고, 가열량 조절 밸브(22)의 상술한 개방도 조작량이 소정 시간에 걸쳐서 제1 임계값보다 작은 제2 임계값보다도 작아지는 경우에, 압축기(11)의 운전 주파수를 소정 주파수만큼 올림으로써, 압축기(11)의 회전수를 조절하도록 되어 있다.
이와 같은 압축기 제어부(52)에 의하면, 가열량 조절 밸브(22)의 개방도 조작량이 소정 시간에 걸쳐서 제1 임계값보다도 큰 경우에는, 냉각 능력이 과잉이라고 판정해서, 압축기(11)의 운전 주파수를 내려 회전수를 내림으로써 냉각 능력을 내릴 수 있다. 또, 가열량 조절 밸브(22)의 개방도 조작량이 소정 시간에 걸쳐서 제1 임계값보다도 작은 제2 임계값보다도 작아지는 경우에는, 냉각 능력이 부족하다고 판정해서, 압축기(11)의 운전 주파수를 상승시켜 회전수를 올려 냉각 능력을 올릴 수 있다. 이것에 의해, 온도 제어 대상의 공기에 대한 적정한 온도 제어를 행할 수 있다.
여기서, 본 실시 형태에 있어서의 압축기 제어부(52)는, 압축기(11)의 운전 주파수를 올리는지 내리는지(상하시키는지)의 여부 판정을, 가열량 조절 밸브(22)의 개방도 조작량의 소정 시간에 있어서의 거동에 기초하여 소정 시간의 경과를 기다려서 행하게 된다. 이와 같은 처리는, 압축기(11)의 운전 주파수를 빈번하게 변화시키지 않음으로써, 냉각 능력 및 가열 능력의 변화에 의해서 제어계에 생기는 외란의 영향을 억제해서, 제어 정밀도를 향상시키기 위해 행해진다. 상술한 「소정 시간」은, 공기 조화 장치(260)의 특성에 의해서 변화할 수 있는 값이지만, 압축기(11)의 운전 주파수가 빈번하게 변화하지 않고, 또한 목표 유스 온도로의 실용적인 도달 시간을 고려하면, 예를 들면, 10초∼30초, 바람직하게는 15초∼25초, 더욱더 바람직하게는 20초 등으로 설정되는 것이 바람직하다.
또, 상술한 바와 같이, 가열량 제어부(51)는, 개방도 조작량을 직접적으로 연산한 조작량 연산값의 이동 평균값으로서 연산하지만, 이 이동 평균값을 연산할 때의 간격은, 상술한 「소정 시간」보다도 작은 시간으로 되어 있다. 예를 들면, 이동 평균값을 연산하는 간격은, 상술한 「소정 시간」의 1/10∼6/10 등의 범위로 설정해도 좋다.
또, 압축기 제어부(52)의 제어에 의하면, 목표 유스 온도로의 제어가 안정됨에 따라서, 가열량 조절 밸브(22)의 개방도가, 상술한 「제1 임계값」과 「제2 임계값」사이로 수속(收束)되는 경향으로 된다. 이와 같이 수속된 경우에 있어서, 가열량 조절 밸브(22)의 개방도가 비교적 큰 값이면, 전력 절약화의 관점에 있어서 바람직하지 않다. 따라서, 「제1 임계값」과 「제2 임계값」은, 공기 조화 장치(260)의 특성에 의해서 변화할 수 있는 값이지만, 가열량 조절 밸브(22)의 개방도가 전부개방인 상태를 100%로 한 경우에, 5∼30% 사이에서 설정되는 것이 바람직하다.
게다가, 가열량 제어부(51)가 개방도 조작량에 따라, 압축기(11)의 운전 주파수를 올리거나 내리는(상하시키는) 「소정 주파수」는, 냉각 능력 및 가열 능력의 변화에 의해서 제어계에 생기는 외란의 영향을 억제하는 관점에서, 비교적 작은 값인 것이 바람직하다. 이 「소정 주파수」는, 공기 조화 장치(260)의 특성 및 압축기(11)의 모터 형식에 의해서 변화할 수 있는 값이지만, 압축기(11)의 운전 주파수가 빈번하게 변화하지 않고, 또한 목표 유스 온도로의 실용적인 도달 시간을 고려하면, 예를 들면, 1㎐∼4㎐ 정도가 바람직하다.
변형예로서, 공기 조화 장치(260)의 특성 및 압축기(11)의 모터 형식에 의해서, 냉각 능력 및 가열 능력의 변화에 의해서 제어계에 생기는 외란의 영향이 작은 경우에는, 제1 임계값보다 작은 제2 임계값을 설정하지 않고, 압축기 제어부(52)는, 가열량 제어부(51)에 의해서 연산된 가열량 조절 밸브(22)의 개방도 조작량이 제1 소정 시간에 걸쳐서 제1 임계값보다도 커지는 경우에, 압축기(11)의 운전 주파수를 소정 주파수만큼 내리고, 가열량 제어부(51)에 의해서 연산된 가열량 조절 밸브(22)의 개방도 조작량이 제1 소정 시간에 걸쳐서 제1 임계값보다도 작아지는 경우에, 압축기(11)의 운전 주파수를 소정 주파수만큼 올림으로써, 압축기(11)의 회전수를 조절하는 것이라도 좋다.
이상과 같이, 공기 조화 장치(260)에 의해, 소정 풍량의 공기에 의해, 온도 조정을 행할 때, 가열 유닛(20)의 제어를 우선하고, 가열 유닛(20)의 제어에 따라, 냉각 유닛(10)의 제어를 행하는 것에 의해, 이하와 같은, 온도 제어 상의 우위성이 달성된다.
첫째로, 압축기(11)의 운전 주파수를 빈번하게 변화시키지 않음으로써, 냉각 능력 및 가열 능력의 변화에 의해서 제어계에 생기는 외란의 영향을 억제해서, 제어 정밀도를 향상시키는 것이 가능하고, 본 실시 형태와는 달리, 가열 코일(21)의 상류측에 유량을 조절하기 위한 밸브가 마련되는 경우에는, 밸브는, 압축기(11)로부터의 고온 또한 고압의 기체 상태의 열매체를 제어하게 된다. 기체 상태의 열매체의 유량 제어는, 액체 상태의 열매체의 유량 제어와 비교해서, 고정밀도로 행하는 것이 어렵다. 게다가, 고온 또한 고압 상태의 열매체에 견딜 수 있는 중후한 구조도 필요하게 된다. 이것에 대해서, 본 실시 형태에서는, 가열량 조절 밸브(22)가 가열 코일(21)의 하류측에 마련되는 것에 의해서, 가열량 조절 밸브(22)가 가열 코일(21)을 통과한 후의 액화된 상태의 열매체의 유량을 제어할 수 있다. 게다가, 이 열매체는, 온도가 저하하고 있기 때문에, 가열량 조절 밸브(22)는 비교적 간이 구조라도 열매체의 온도에 견딜 수 있다. 따라서, 목표 온도로의 제어 정밀도를 향상할 수 있음과 동시에 가열량 조절 밸브(22)의 간소화에 의해서 장치 전체를 간소화할 수 있다.
둘째로, 본 실시 형태와는 달리, 가열 코일(21)을 통과하며 액화한 상태의 열매체가 압축기(11)에 유입하는 경우에는, 이른바 액백(liquid back) 현상이 생긴다. 이와 같은 액백 현상에서는, 압축기(11) 내의 가동 부분에 공급되는 윤활유가 유출해서, 소부(燒付, 타서 눌러붙는 현상)가 생길 가능성이 있다. 또, 압축기(11)가 액체를 압축함으로써, 압축기(11) 운전의 안정성이 손상될 가능성이 있다. 이것에 대해서, 본 실시 형태에서는, 압축기(11)의 하류측으로 열매체를 되돌려보냄으로써, 압축기(11) 내의 부재의 소부나 압축기(11)의 운전이 안정되지 않게 되는 것을 방지할 수 있으므로, 장치를 스무스하게 운전시킬 수 있고, 그 결과, 목표 온도로의 제어 정밀도를 향상할 수 있다.
셋째로, 압축기(11)의 운전 주파수를 올릴지 내릴지의 여부는, 가열량 조절 밸브(22)의 개방도 조작량의 소정 시간에 있어서의 거동에 기초하여 소정 시간의 경과를 기다려서 판정되기 때문에, 압축기(11)의 운전 주파수는 단계적으로 올리거나 내려, 급격하게 운전 주파수가 변경되는 것을 방지할 수 있다. 이것에 의해, 운전 주파수의 변경에 따른 냉각 능력 및 가열 능력의 변동에 의한 외란의 영향을 억제할 수 있다. 따라서, 목표 온도로의 제어 정밀도를 향상할 수 있다.
다음에, 이상의 구성을 가지는 본 발명에 관계된 공기 조화 장치, 및 공기 조화 장치를 구비하는 기판의 부상식 반송 유닛에 대해서, 기판의 부상식 반송용 공기의 공급 방법을 포함해서, 그 작용을 설명한다.
우선, 반입 유닛(120)에 있어서, 반입용 반송 로봇(도시하지 않음)에 의해, 처리 대상인 기판(G)을 카세트(C)로부터 꺼내어 기판 재치대(180) 상으로 반입한다.
그 다음에, 기판 처리 유닛(160)이 작동할 때 또는 기간중은, 부상 유닛(220) 및 주위의 관련 장치를 모두 온 상태로 한다. 구체적으로는, 구동용 롤러를 회전 구동시킴과 동시에, 부상 유닛(220)의 각 공기 분사구(300)에는 부상 압력을 부여하기 위한 공기가 공급되고, 공기 흡인구(320)에는 인입 압력을 부여하기 위한 버큠이 공급된다.
다음에, 본 실시 형태의 공기 조화 장치(260)의 동작에 대해서 설명한다.
본 실시 형태의 공기 조화 장치(260)에서는, 우선, 제어 유닛(50)에 있어서, 기판(G)의 목표 온도인 목표 유스 온도와, 냉각 유닛(10)에 있어서의 열매체의 목표 압력이 입력된다. 또, 송풍기(60)가 구동되는 것에 의해, 공기 통류로(30) 내의 공기가 공기 분사구(300) 측으로 유동하는 것에 의해, 송풍기(60)에 온도 제어 대상의 공기가 받아들여지고, 냉각 유닛(10)의 압축기(11)도 구동된다.
송풍기(60)에 받아들여진 공기는, 우선, 냉각 코일(14)을 통과하고, 그 후, 가열 코일(21)을 통과한다. 그 후, 이 공기는, 공기 분사구(300)로부터 분사되어, 기판(G)에 이른다. 이 때, 공기 분사구(300)로부터 분사되기 전의 공기 온도는, 제1 온도 센서(41)에 의해서 검출된다. 또, 기판(G) 근방의 분위기 온도가 제2 온도 센서(43)에 의해서 검출되고, 냉각 코일(14)의 하류측의 열매체의 압력도 압력 센서(44)에 의해서 검출되고, 송풍기(60)에 의해서 송풍되는 공기의 풍량은, 풍량 센서(61)에 의해 검출된다. 그리고, 제1 온도 센서(41)는, 검출한 온도를 제어 유닛(50)에 출력한다. 제2 온도 센서(43)는, 검출한 온도를 제어 유닛(50)에 출력하고, 압력 센서(44)는, 검출한 압력을 제어 유닛(50)에 출력한다.
그 다음에, 제어 유닛(50)에 있어서, 가열량 제어부(51)는, 제2 온도 센서(43)가 검출하는 온도와 기판(G)에 미리 설정되는 목표 유스 온도와의 차분에 기초하여, 공기 분사구(300)를 통과하는 온도 제어 대상의 공기의 목표 소스 온도를 설정하고, 제1 온도 센서(41)가 검출하는 온도와 목표 소스 온도와의 차분에 기초하는 PID 연산에 의해, 제1 온도 센서(41)가 검출하는 온도를 목표 소스 온도에 일치시키기 위한 가열량 조절 밸브(22)의 개방도 조작량을 연산해서, 개방도 조작량에 따라 가열량 조절 밸브(22)의 개방도를 제어한다.
그 다음에, 압축기 제어부(52)는, 가열량 조절 밸브(22)의 상술한 개방도 조작량이 소정 시간에 걸쳐서 제1 임계값보다도 커지는 경우에, 압축기(11)의 운전 주파수를 소정 주파수만큼 내리고, 가열량 조절 밸브(22)의 상술한 개방도 조작량이 소정 시간에 걸쳐서 제1 임계값보다도 작은 제2 임계값보다도 작아지는 경우에, 압축기(11)의 운전 주파수를 소정 주파수만큼 올림으로써, 압축기(11)의 회전수를 조절한다.
또, 열매체 압력 제어부(53)는, 압력 센서(44)가 검출하는 압력과 미리 설정되는 목표 압력과의 차분에 기초하는 PID 연산에 의해, 압력 센서(44)가 검출하는 압력을 목표 압력에 일치시키기 위한 팽창밸브(13)의 개방도 조작량을 연산해서, 개방도 조작량에 따라 팽창밸브(13)의 개방도를 제어한다.
상술한 가열량 제어부(51), 압축기 제어부(52) 및 열매체 압력 제어부(53)의 제어에 의해서, 기판(G)의 온도가 목표 유스 온도를 향해 제어된다.
이상과 같은 공기 조화 장치(260)에 의해, 기판 처리 유닛(160)에 있어서, 기판(G)은, 구동용 롤러에 의해 기판 반송 라인(L)을 따라 부상 유닛(220) 위로 반입된다.
그 때, 기판(G)이 부상 유닛(220)을 통과하기 시작하면, 부상 유닛(220)의 상면에 마련된 복수의 공기 분사구(300)가, 기판(G)에 의해 덮이기 시작하며, 그것에 의해, 공기 분사구(300)로부터 분사하는 공기의 압력이 상승하여, 압력의 급격한 상승에 의해, 공기 온도가 상승 변화하는 바, 본 실시 형태의 공기 조화 장치(260)에 있어서, 공기 배관(30)의 온도 센서(41)가 마련되는 위치 근방의 공기 배관을 고열전도율의 SUS제로, 높은 열용량을 확보하는 두께 및 배관 길이로 하는 것에 의해, 이와 같은 공기 배관이 반송중인 기판(G)에 의한 압력 변동에 기인하는 온도 변화를 완화하는 것이 가능하고, 반송중인 기판(G)에 의한 압력 변동에 대해, 송풍기(60)에 의한 풍량의 제어는 행하지 않고, 또한, 공기 조화 장치(260)의 냉각 유닛(10) 및 가열 유닛(20)에 의한 공기의 온도 제어는 행하지 않고, 바꾸어 말하면, 무제어로, 압력 변동에 기인하는 온도 변화를 억제하는 것이 가능하다.
이상에 의해, 기판 처리 유닛(160)에 있어서, 기판(G)은 기판 반송 라인(L)을 따라 부상식 반송되면서, 처리된다.
그 다음에, 반출 유닛(140)에 있어서, 반입용 반송 로봇(도시하지 않음)에 의해, 처리 마친 기판(G)을 기판 재치대(180) 상으로부터 카세트(C) 내에 수납한다.
그 이후, 복수의 기판에 대해서 기판 재치대(180)로의 반입, 공기 반송, 처리 및 기판 재치대(180)로부터의 반출이 순차 반복된다.
또한, 공기 조화 장치(260)는, 반입한 기판(G)을 부상시킬 때, 소정 풍량 및 소정 온도로 조정된 공기를 공급함과 동시에, 기판 반송 처리 시스템(100)이 배치되는, 예를 들면 기판 반송 처리 시스템(100) 내의 국소적 분위기 온도(유스 온도)를 소정 온도로 일정하게 계속 유지하기 위해서, 미리 가동시켜 두는 것이라도 좋다.
본 공기 조화 장치에 의하면, 송풍기(60)에 의해 소정 풍량으로 송풍되는 공기를, 냉각 유닛(10) 및 가열 유닛(20)에 의해, 온도 제어하는데, 가열량 제어부에 의한 가열 유닛(20)의 제어를, 압축기 제어부에 의한 압축기의 회전수 제어보다도 우선적으로 제어하는 것에 의해, 압축기에 대한 부담을 경감하는 것에 의해, 제어 안정성을 확보함과 동시에, 공기 풍량을 조정하는 일 없이, 엄밀하게 온도 조정된 소정 풍량의 공기를 공급 가능하다.
송풍기(60)에 받아들이는 공기의 온도가 목표 공기 온도보다 높은 경우, 가열 유닛(20)을 가동하지 않고, 냉각 유닛(10)만을 가동하거나, 또는, 송풍기(60)에 받아들이는 공기의 온도가 목표 공기 온도보다 낮은 경우, 냉각 유닛(10)을 가동하지 않고, 가열 유닛(20)만을 가동하는 것이 상정되지만, 어느 경우이더라도, 냉각 유닛(10) 및 가열 유닛(20)을 동시 가동시키는 것을 전제로, 이하와 같은 온도 제어 상의 이점이 초래(제공)될 수 있다.
첫째로, 가열 코일(21)을 통과한 열매체의 일부를 압축기(11)의 하류측(응축기(12)의 상류측)으로 되돌려보낸다고 하는 구성에 의하면, 가열 코일(21)을 통과한 후의 액화된 상태의 열매체가 응축기(12)로 되돌아오게 된다. 이것에 의해, 가열 코일(21)을 통과하며 액화한 상태의 열매체가 압축기(11)에 유입하는 것을 방지하여, 장치를 부드럽게 운전시킬 수 있고, 그 결과, 목표 온도로의 제어 정밀도를 향상할 수 있다.
둘째로, 가열량 제어부(51)는, 제2 온도 센서(43)가 검출하는 온도와 기판(G) 근방의 분위기 온도에 미리 설정되는 목표 유스 온도와의 차분에 기초하여, 공기 분사구(300)를 통과하는 온도 제어 대상의 공기의 목표 소스 온도를 설정하고, 제1 온도 센서(41)가 검출하는 온도와 목표 소스 온도와의 차분에 기초하는 PID 연산에 의해, 제1 온도 센서(41)가 검출하는 온도를 목표 소스 온도에 일치시키기 위한 가열량 조절 밸브(22)의 개방도 조작량을 연산해서, 개방도 조작량에 따라 가열량 조절 밸브(22)의 개방도를 제어한다. 이것에 의해, 공기 분사구(300)를 통과한 온도 제어 대상의 공기가 기판(G)에 이를 때의 외란 및 응답성의 영향을 고려하는 것에 의해, 온도 제어 대상의 공기에 의해서 기판(G)의 온도를 목표 유스 온도로 제어하기 위한 적확한 가열량 조절 밸브(22)의 개방도 조작량을 얻을 수 있다. 따라서, 목표 온도(목표 유스 온도)로의 제어 정밀도를 향상할 수 있음과 동시에, 반송중인 기판이 부상 유닛(220)의 공기 분사구(300)를 덮는 것에 의한 압력 변동에 수반하는 일시적인 온도 변화에 대해서는, 공기 송풍량을 조정하는 일 없이, 다시 말해, 기판의 부상 높이의 변동을 일으키는 일 없이, 일시적인 온도 변화에 대해서, 냉각 유닛(10) 및 가열 유닛(20)을 제어하는 일 없이, 공기 유로에 의한 일시적인 온도 변화를 완화하는 것에 의해 대처 가능하다.
셋째로, 압축기 제어부(52)는, 가열량 조절 밸브(22)의 개방도 조작량이 소정 시간에 걸쳐서 제1 임계값보다도 커지는 경우에, 압축기(11)의 운전 주파수를 소정 주파수만큼 내리고, 가열량 조절 밸브(22)의 개방도 조작량이 소정 시간에 걸쳐서 제1 임계값보다도 작은 제2 임계값보다도 작아지는 경우에, 압축기(11)의 운전 주파수를 소정 주파수만큼 올림으로써, 압축기(11)의 회전수를 조절한다. 이것에 의해, 가열량 조절 밸브(22)의 개방도 조작량이 소정 시간에 걸쳐서 제1 임계값보다도 큰 경우에는, 냉각 능력이 과잉이라고 판정해서, 압축기(11)의 운전 주파수를 내려 회전수를 내림으로써 냉각 능력을 내릴 수 있다. 또, 가열량 조절 밸브(22)의 개방도 조작량이 소정 시간에 걸쳐서 제1 임계값보다도 작은 제2 임계값보다도 작아지는 경우에는, 냉각 능력이 부족하다고 판정해서, 압축기(11)의 운전 주파수를 올려 회전수를 올림으로써 냉각 능력을 올릴 수 있다. 이것에 의해, 온도 제어 대상의 공기에 대한 적정한 온도 제어를 행할 수 있다.
넷째로, 열매체 압력 제어부(53)는, 압력 센서(44)가 검출하는 압력과 미리 설정되는 목표 압력과의 차분에 기초하는 PID 연산에 의해, 압력 센서(44)가 검출하는 압력을 목표 압력에 일치시키기 위한 팽창밸브(13)의 개방도 조작량을 연산해서, 개방도 조작량에 따라 팽창밸브(13)의 개방도를 제어한다. 이것에 의해, 냉각 코일(14)로부터 유출하는 열매체의 온도를 안정시킬 수 있기 때문에, 냉각 능력이 안정된다. 따라서, 목표 온도로의 제어 정밀도를 향상할 수 있다.
이하에, 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서, 도 5를 참조하면서 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 제1 실시 형태와 마찬가지인 구성요소에 대해서는, 동일한 참조 번호를 붙이는 것에 의해 그 설명은 생략하며, 이하에서는, 본 실시 형태의 특징 부분에 대해서 상세하게 설명한다.
본 실시 형태의 특징 부분은, 기판(G)을 부상시키는데 이용하는 공기 조화 장치(260)에 있고, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 냉각 유닛(10)과 가열 유닛(20)을 가지고, 냉각 유닛(10) 및 가열 유닛(20) 각각의 제어시, 가열 유닛(20) 및 냉각 유닛(10)의 동시 가동을 전제로, 가열 유닛(20)을 냉각 유닛(10)에 대해서 우선적으로 제어하는 것은 공통이지만, 제1 실시 형태에 있어서의 가열 유닛(20)은, 압축기(11)로부터 응축기(12)를 향해 유출하는 열매체의 일부를 분기시키고, 가열 코일(21) 및 그의 하류측에 마련된 가열량 조절 밸브(22)를 거쳐 압축기(11)의 하류측에 있어서 응축기(12)에 유입하도록 되돌려보내는 구성인데 대해, 본 실시 형태에 있어서는, 가열 유닛(20)은, 압축기(11)에 의해서 압축된 고온(예를 들면 80℃) 또한 고압의 기체 상태의 열매체에 의한 잠열 교환이 아니라, 전기식 가열 히터에 의한 현열 교환에 의해 냉각 유닛(10)에 의해 냉각된 공기를 가열하는 점이 다르다.
보다 상세하게는, 압축기 제어부(52)는, 가열 히터의 출력이 제1 임계값보다도 커지는 경우에, 압축기(11)의 운전 주파수를 소정 주파수만큼 내리고, 가열 히터의 출력이 제1 임계값보다도 작아지는 경우에, 압축기(11)의 운전 주파수를 소정 주파수만큼 올림으로써, 압축기(11)의 회전수를 조절한다. 이것에 의해, 가열 히터의 출력이 제1 임계값보다도 큰 경우에는, 냉각 능력이 과잉이라고 판정해서, 압축기(11)의 운전 주파수를 내려 회전수를 내림으로써 냉각 능력을 내릴 수 있다. 또, 가열 히터의 출력이 제1 임계값보다도 작은 경우에는, 냉각 능력이 부족하다고 판정해서, 압축기(11)의 운전 주파수를 올려 회전수를 올림으로써 냉각 능력을 올릴 수 있다. 이것에 의해, 온도 제어 대상의 공기에 대한 적정한 온도 제어를 행할 수 있다. 제1 임계값으로서는, 예를 들면, 가열 히터의 전체출력의 10%로 설정한다.
이와 같이, 제1 실시 형태에 있어서는, 열매체 입구와, 압축기(11)와 응축기(12) 사이의 배관(15A)의 상류측이, 공급관(25)에 의해서 접속되는 한편, 열매체 출구와, 배관(15A)의 하류측이, 리턴관(26)에 의해서 접속되고, 리턴관(26)에는, 가열량 조절 밸브(22)를 마련하고 있었던 바, 이와 같은 공급관(25), 리턴관(26) 및 가열량 조절 밸브(22)를 생략하는 것에 의해, 장치의 간략화, 그에 수반하는 신뢰성 향상을 달성하는 것이 가능하다.
또한, 제1 실시 형태와 마찬가지로, 제1 임계값보다도 작은 제2 임계값을 더 설정하고, 가열 히터의 출력이 제2 임계값보다도 작아지는 경우에, 압축기(11)의 운전 주파수를 소정 주파수만큼 올리도록 하는 것에 의해, 가열 히터의 출력이 제1 임계값과 제2 임계값 사이에 있는 경우에는, 압축기(11)의 운전 주파수를 조정하지 않도록 해도 좋다.
냉각 유닛(10)의 열매체 흐름 방향 직후에 설정되는 온도 센서(47)에 의해 검출된 공기 온도에 기초하여, 냉각 유닛(10)과 압축기(11) 사이와, 응축기(12)와 팽창밸브(13) 사이를 접속하는 배관(63)에 마련한 인젝션 밸브(65)를 조정하는 것에 의해, 냉각 후의 열매체 온도를 제어하고 있다.
덧붙여서, 반송중인 기판(G)에 의한 압력 변동에 기인하는 공기의 온도 변화를, 공기가 내부를 통과하는 공기 배관이 완화하는 것에 의해, 반송중인 기판(G)에 의한 압력 변동에 대해서, 송풍기(60)에 의한 풍량의 제어를 행하는 것에 의해, 기판(G)의 부상 높이의 변동을 일으키는 일 없이, 또, 반송중인 기판(G)에 의한 압력 변동에 대해서, 공기 조화 장치(260)의 냉각 유닛(10) 및 가열 유닛(20)에 의한 공기의 온도 제어를 행한다고 하면, 온도 센서에 의한 온도 변화의 신속한 검출이 필요하게 되는 바, 이와 같은 압력 변동에 기인하는 온도 제어의 추종성은 곤란한 결과, 이와 같은 문제를 야기하는 일 없이, 기판(G)에 따라 정해지는 필요한 공기 온도를 일정하게 계속 유지하는데, 송풍기(60)가 받아들이는 공기 온도의 환경 변동에 대해서, 공기 조화 장치(260)의 냉각 유닛(10) 및 가열 유닛(20)에 의한 공기의 온도 제어를 행하는 것에 의해, 엄밀한 온도 관리가 요구되는 기판(G)의 부상식 반송이 가능해지는 점은, 제1 실시 형태와 공통이다.
이 점, 분위기 온도 조정을 위해서 공기를 공급하는 것에 의해 분위기 온도를 일정하게 유지하는 온도 조정을 행하기보다, 공급하는 공기의 풍량이 우선되는 경우에는, 공기 조화 장치(260)에 있어서의 냉각 유닛(10)의 제어와 가열 유닛(20)의 제어에 관한 협동 관계에 대해서, 가열 유닛(20)의 제어를 냉각 유닛(10)의 제어에 대해서 우선한다고 해도, 본 실시 형태에 있어서는, 제1 실시 형태와 같은 면밀한 협동 관계를 설정하지 않고, 가열 유닛(20)(전기식 가열 히터)의 출력의 대소에 따라, 냉각 유닛(10)의 제어를 행하는 것이라도 좋고, 제어계의 복잡화를 회피하는 것에 의한 신뢰성의 향상이 가능하다.
[실시예]
본 출원인은, 제2 실시 형태의 기판 반송 처리 시스템(100)에 기초하여, 기판(G)이 부상 유닛(220)을 통과할 때의 압력 변동, 및 온도 변화에 대해서, 시험을 행했다.
도 6에 도시하는 바와 같이, 기판(G)이 부상 유닛(220)을 통과할 때의 압력 변동, 및 온도 변화가 도시되고, 기판(G)이 부상 유닛(220)을 통과하는데 약 20초 걸리고, 기판(G)이 약 10초 간격으로 반송되며, 다음의 기판(G)이 부상 유닛(220)을 통과하는데 마찬가지로 약 20초 걸리고, 각각의 약 20초 동안에 있어서, 압력 변동, 그에 따른 온도 변화가 도시되어 있다.
보다 상세하게는, 기판(G)이 부상 유닛(220)을 통과하기 시작하면, 부상 유닛(220)의 부상면(280)에 마련된 복수의 공기 분사구(300)가, 기판(G)에 의해 덮이기 시작하고, 그것에 의해, 공기 분사구(300)로부터 분사하는 공기의 압력이 급격하게 상승하기 시작하고, 부상 유닛(220)의 기판 반송 방향의 폭이 기판(G)의 기판 반송 방향의 길이보다 큰 것으로 인해, 기판(G)에 의해 덮이는 공기 분사구(300)의 수가 일정하게 되기 때문에, 상승한 압력은 일정하게 계속 유지되고, 기판(G)이 부상 유닛(220)을 다 통과하면, 기판(G)에 의해 덮이는 공기 분사구(300)의 수가 감소함에 인해, 상승한 압력은 급격하게 감소하고, 원래의 압력으로 복귀한다.
한편, 압력의 급격한 상승에 의해, 공기 온도는 23℃로부터 상승하지만, 상승의 기울기는, 압력 상승의 기울기보다 상당히 작고, 약 23.05℃로 일정하게 계속 유지되며, 압력의 급격한 감소에 의해, 공기 온도는 23.05℃로부터 저하하지만, 상승의 경우와 마찬가지로, 저하의 기울기는, 압력 감소의 기울기보다 상당히 작고, 원래의 온도 23℃로 복귀하고 있다. 이와 같이, 압력 변동에 기초하는 일시적인 온도 변화에 대해서, 목표 온도 23℃에 대해서, ±0.05℃의 범위로 억제 가능하게 하고 있다.
또한, 도시하는 바와 같이, 다음의 기판(G)에 의한 압력 변동, 및 온도 변화도 거의 마찬가지이다.
반송중인 기판(G)에 의한 압력 변동에 대해서, 송풍기(60)에 의한 풍량의 제어는 행하지 않고, 일정한 풍량 하에서, 공기 조화 장치(260)의 냉각 유닛(10) 및 가열 유닛(20)에 의한 공기의 온도 제어는 행하지 않고, 바꾸어 말하면, 무제어로, 압력 변동에 기인하는 온도 변화가, 이와 같이 23℃∼23.05℃ 범위의 변화로 억제되고 있는 것은, 공기 조화 장치(260)에 있어서, 공기 배관(30)의 온도 센서(41)가 마련되는 위치 근방의 공기 배관을 고열전도율의 SUS제로, 높은 열용량을 확보하는 두께 및 배관 길이로 하는 것에 의해, 반송중인 기판(G)에 의한 압력 변동에 기인하는 온도 변화를 공기 배관이 완화시키는 것에 기초하는 것이다.
이상에 의하면, 반송중인 기판(G)에 의한 압력 변동에 대해서, 송풍기(60)에 의한 풍량의 제어를 행하는 것에 의해, 기판(G)의 부상 높이의 변동을 야기하는 일 없이, 또, 반송중인 기판(G)에 의한 압력 변동에 대해서, 공기 조화 장치(260)의 냉각 유닛(10) 및 가열 유닛(20)에 의한 공기의 온도 제어를 행한다고 하면, 온도 센서에 의한 온도 변화의 신속한 검출이 필요하게 되는 바, 이와 같은 압력 변동에 기인하는 온도 제어의 추종성은 곤란하기 때문에, 이와 같은 문제를 야기하는 일 없이, 기판(G)에 따라 정해지는 필요한 공기 온도를 일정하게 계속 유지하기 위해, 송풍기(60)가 받아들이는 공기 온도의 환경 변동에 대해서, 및/또는 목표 설정 온도에 따라, 공기 조화 장치(260)의 냉각 유닛(10) 및 가열 유닛(20)에 의한 공기의 온도 제어를 행하는 것에 의해, 엄밀한 온도 관리가 요구되는 기판(G)의 부상식 반송이 가능해진다.
이상, 본 발명의 실시 형태를 상세하게 설명했지만, 본 발명의 범위로부터 일탈하지 않는 범위 내에 있어서, 당업자라면, 여러 가지 수정 혹은 변경이 가능하다.
예를 들면, 본 실시 형태에 있어서, 기판 반송 처리 시스템(100)을 전제로 해서 설명했지만, 그것에 한정되는 일 없이, 엄밀하게 온도 조정된 소정 풍량의 공기를 공급할 필요가 있는 한, 유효하게 적용 가능하다.
예를 들면, 본 실시 형태에 있어서, 피처리 기판(G)은 LCD용의 유리 기판(G)을 전제로 해서 설명했지만, 그것에 한정되는 일 없이, 부상식 반송하는 기판(G)에 있어서, 그의 주변 온도 및 부상 높이가 엄밀하게 관리될 필요가 있는 한, 다른 플랫 패널 디스플레이용 기판(G)이나, 반도체 웨이퍼, CD 기판, 포토마스크, 프린트 기판 등에도 적용 가능하다.
예를 들면, 본 실시 형태에 있어서, 반송중인 기판(G)이 부상 유닛(220)을 통과하는 것에 수반하는 압력 변동에 기인하는 온도 변화를 완화하기 위해, 금속제 공기 배관을 온도 센서(41)가 마련되는 위치 근방에 마련하는 것으로서 설명했지만, 그것에 한정되는 일 없이, 부상식 반송하는 기판(G)에 있어서, 공기의 공급원인 송풍기(60)로부터 공기의 출구인 분사구까지의 사이의 공기 배관의 전체 또는 일부에 마련해도 좋고, 일부에 마련하는 경우에는, 공기 분사구(300) 근방에 마련하는 것이라도 좋고, 예를 들면, 수지제 배관에 대해서, 복수 개소에서 금속제 배관을 마련하는 것이라도 좋다.
예를 들면, 본 실시 형태에 있어서, 기판(G)의 반송 처리 시스템을 전제로 해서 설명했지만, 이것에 한정되는 일 없이, 부상식 반송하는 기판(G)에 있어서, 그의 주변 온도 및 부상 높이가 엄밀하게 관리될 필요가 있는 한, 기판(G)의 반송 검사 시스템, 예를 들면, 대형 LCD나 PDP 등의 FPD의 제조 공정에 있어서의 인라인 검사, 라인 센서를 구비한 검사용 기기를 이용해서 유리 기판(G)의 각종 검사에 의해 취득된 화상 데이터에 기초하여 유리 기판(G)의 패턴 검사, 결함 검사 등을 행하는 경우에 적용하는 것이라도 좋다.
G: 기판　　
L: 기판 반송 라인
C: 카세트
F: 필터
100: 기판 반송 처리 시스템
120: 반입 유닛
140: 반출 유닛
160: 기판 처리 유닛
180: 기판 재치대
200: 기판 재치대
220: 부상 유닛
240: 기판 반송 수단
260: 공기 조화 장치
280: 부상면
300: 공기 분사구
320: 공기 흡인구
10: 냉각 유닛
11: 압축기
12: 응축기
13: 팽창밸브
14: 냉각 코일
15: 배관
15A: 배관
20: 가열 유닛
21: 가열 코일
22: 가열량 조절 밸브
25: 공급관
26: 리턴관
30: 공기 통류로
31: 취입구
41: 제1 온도 센서
43: 제2 온도 센서
44: 압력 센서
47: 온도 센서
50: 제어 유닛
51: 가열량 제어부
52: 압축기 제어부
53: 열매체 압력 제어부
55: 제1 펄스 컨버터　
56: 제2 펄스 컨버터
60: 송풍기
61: 풍량 센서
63: 배관
65: 인젝션 밸브

Claims (17)

  1. 공급되는 공기가 기판의 부상식 반송 용도에 이용되는 공기 조화 장치이며,
    공기를 소정 풍량으로 송풍하는 송풍기를 가지는 송풍 유닛과,
    그 송풍 유닛에 대해서 공기의 흐름 방향 하류측에 설치되는 냉각 유닛으로서, 가변 운전 주파수로 운전되고 회전수를 조절 가능한 압축기, 응축기, 및 냉각 코일이 열매체를 순환시키도록 당해(當該) 순서로 배관에 의해 접속되고, 그 냉각 코일에 의해, 송풍되는 공기를 냉각하는 냉각 유닛과,
    상기 냉각 유닛에 대해서 공기의 흐름 방향 하류측에 설치되는 가열 유닛으로서, 가열 히터에 의해, 송풍되는 공기를 가열하는 가열 유닛과,
    상기 압축기의 운전 주파수를 제어하는 제어 유닛을 구비하며,
    상기 송풍 유닛에 의한 공기 풍량을 조정하는 일 없이, 상기 송풍 유닛에 도입되는 공기의 온도 변화, 및/또는 기판의 목표 설정 온도에 대해서만, 상기 냉각 유닛 및 상기 가열 유닛이 제어되고,
    상기 제어 유닛은,
    상기 가열 히터의 출력이 제1 임계값보다도 커지는 경우에, 상기 압축기의 운전 주파수를 소정 주파수만큼 내리고, 상기 가열 히터의 출력이 제1 임계값보다도 작아지는 경우에, 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 소정 주파수만큼 올림으로써, 상기 압축기의 회전수를 조절하는 압축기 제어부
    를 가지는
    것을 특징으로 하는, 공기 조화 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 압축기 제어부는, 상기 가열 히터의 출력이 제1 임계값보다도 커지는 경우에, 상기 압축기의 운전 주파수를 소정 주파수만큼 내리고, 상기 가열 히터의 출력이 제1 임계값보다 작은 제2 임계값보다도 작아지는 경우에, 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 소정 주파수만큼 올림으로써, 상기 압축기의 회전수를 조절하는, 공기 조화 장치.
  3. 공급되는 공기가 기판의 부상식 반송 용도에 이용되는 공기 조화 장치이며,
    공기를 소정 풍량으로 송풍하는 송풍기를 가지는 송풍 유닛과,
    그 송풍 유닛에 대해서 공기의 흐름 방향 하류측에 설치되는 냉각 유닛으로서, 가변 운전 주파수로 운전되고 회전수를 조절 가능한 압축기, 응축기, 및 냉각 코일이 열매체를 순환시키도록 당해 순서로 배관에 의해 접속되고, 그 냉각 코일에 의해, 송풍되는 공기를 냉각하는 냉각 유닛과,
    상기 압축기로부터 상기 응축기를 향해 유출하는 상기 열매체의 일부를 분기시키고, 가열 코일 및 그의 하류측에 마련된 가열량 조절 밸브를 거쳐 상기 압축기의 하류측에 있어서 상기 응축기에 유입하도록 되돌려보내고, 그 가열 코일에 의해, 송풍되는 공기를 가열하는 가열 유닛과,
    상기 냉각 유닛 및 상기 가열 유닛을 통과한 공기를 분사하는 분사구에 마련되는 공기 온도 센서와,
    상기 압축기의 운전 주파수, 및 상기 가열량 조절 밸브의 개방도를 제어하는 제어 유닛을 구비하며,
    상기 송풍 유닛에 의한 공기 풍량을 조정하는 일 없이, 상기 송풍 유닛에 도입되는 공기의 온도 변화, 및/또는 기판의 목표 설정 온도에 대해서만, 상기 냉각 유닛 및 상기 가열 유닛이 제어되고,
    상기 제어 유닛은,
    온도 제어 대상의 공기의 목표 소스 온도를 설정하고, 상기 공기 온도 센서가 검출하는 온도와 상기 목표 소스 온도와의 차분에 기초하는 PID 연산에 의해, 상기 공기 온도 센서가 검출하는 온도를 상기 목표 소스 온도에 일치시키기 위한 상기 가열량 조절 밸브의 개방도 조작량을 연산해서, 당해 개방도 조작량에 따라 상기 가열량 조절 밸브의 개방도를 제어하는 가열량 제어부와,
    상기 가열량 제어부에 의해서 연산된 상기 가열량 조절 밸브의 개방도 조작량이 제1 소정 시간에 걸쳐서 제1 임계값보다도 커지는 경우에, 상기 압축기의 운전 주파수를 소정 주파수만큼 내리고, 상기 가열량 제어부에 의해서 연산된 상기 가열량 조절 밸브의 개방도 조작량이 상기 제1 소정 시간에 걸쳐서 제1 임계값보다도 작아지는 경우에, 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 소정 주파수만큼 올림으로써, 상기 압축기의 회전수를 조절하는 압축기 제어부
    를 가지는 것을 특징으로 하는, 공기 조화 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 압축기 제어부는, 상기 가열량 제어부에 의해서 연산된 상기 가열량 조절 밸브의 개방도 조작량이 제1 소정 시간에 걸쳐서 제1 임계값보다도 커지는 경우에, 상기 압축기의 운전 주파수를 소정 주파수만큼 내리고, 상기 가열량 제어부에 의해서 연산된 상기 가열량 조절 밸브의 개방도 조작량이 상기 제1 소정 시간에 걸쳐서 제1 임계값보다 작은 제2 임계값보다도 작아지는 경우에, 상기 압축기의 운전 주파수를 상기 소정 주파수만큼 올림으로써, 상기 압축기의 회전수를 조절하는, 공기 조화 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가열량 제어부는, 상기 공기 온도 센서가 검출하는 온도와 상기 목표 소스 온도와의 차분에 기초하는 PID 연산에 의해 연산된 상기 가열량 조절 밸브의 조작량 연산값의, 상기 제1 소정 시간에 따라 설정되는 제2 소정 시간에 있어서의 평균값을, 상기 가열량 조절 밸브의 개방도 조작량으로서 연산하는 것을 특징으로 하는 공기 조화 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 송풍기에 의해 송풍되면서, 상기 냉각 유닛 및 상기 가열 유닛을 통과하는 공기를 내부에 흘리고, 선단에 공기 분사구가 상방을 향해 마련된 공기 유로를 더 가지고,
    상기 공기 온도 센서는, 상기 공기 분사구로부터 기판의 이면을 향해 상방으로 분사되는 공기의 온도를 검출 가능한 위치에 설치되고,
    상기 공기 유로는, 상기 송풍기의 공기 도입구로부터 상기 공기 분사구까지 연장되고, 상기 냉각 유닛 및 상기 가열 유닛이 이 순서로 도중에 설치되고, 상기 가열 유닛의 하류측에서 상기 공기 온도 센서의 근방에는, 금속제 배관부가 설치되고,
    상기 금속제 배관부는, 반송중인 기판이 상기 공기 분사구의 상방을 통과하는 것에 수반하는 공기의 압력 변동에 기인하는 기판 주변의 온도 변화를 소정 범위 내로 완화 가능한 열용량을 구비하는 재질 및/또는 길이 및/또는 두께를 가지는, 공기 조화 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 공기 유로는, 상기 송풍기와 상기 공기 분사구 사이를 연통하도록 마련되는 공기 배관인, 공기 조화 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 공기 배관은, 소정 열전도율을 구비하는 재질로부터 선택되는, 공기 조화 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 공기 배관은 SUS제인, 공기 조화 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 냉각 유닛은, 상기 응축기와 상기 냉각 코일 사이에 팽창밸브를 가지고,
    상기 냉각 코일의 하류측의 상기 배관 내의 압력을 검출하는 압력 센서를 더 가지고,
    상기 제어 유닛은, 상기 팽창밸브의 개방도를 제어하는 열매체 압력 제어부를 더 구비하며,
    그 열매체 압력 제어부는, 상기 압력 센서가 검출하는 압력과 미리 설정되는 목표 압력과의 차분에 기초하는 PID 연산에 의해, 상기 압력 센서가 검출하는 압력을 상기 목표 압력에 일치시키기 위한 상기 팽창밸브의 개방도 조작량을 연산해서, 당해 개방도 조작량에 따라 상기 팽창밸브의 개방도를 제어하는, 공기 조화 장치.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 제1 소정 시간은 상기 압축기의 운전 주파수의 변경 빈도와, 상기 목표 소스 온도에 따라서 정해지는 기판의 목표 유스 온도에 대한 도달 시간의 병합으로부터 정해지며, 10초∼30초인, 공기 조화 장치.
  12. 제 5 항에 있어서,
    제2 소정 시간은 상기 제1 소정 시간에 있어서의 상기 가열량 조절 밸브의 상기 조작량 연산값의 시간 평균을 위한 시간폭이며, 상기 제1 소정 시간의 1/10∼6/10인, 공기 조화 장치.
  13. 각각, 상면에, 상방을 향해 공기를 분사하는 공기 분사구를 가지고, 서로 기판의 반송 방향을 따라 배치된, 복수의 부상 유닛과,
    상기 부상 유닛에 연통 접속되고, 상기 공기 분사구에 공기를 공급하는, 제 5 항에 기재된 상기 공기 조화 장치를 가지는 기판의 부상식 반송 유닛.
  14. 하방으로부터 기판의 이면을 향해 공기를 분사시키는 것에 의해, 기판을 부상시키면서, 반송하는 기판의 부상식 반송 방법에 있어서,
    공기 분사구로부터 분사시키는 공기 풍량을 설정하는 단계와,
    공기 분사구로부터 분사하는 공기를 냉각 및/또는 가열함으로써, 공기의 온도를 조정하는 공기 온도 조정 단계와,
    공기 분사구까지의 공기 유로의 재질 및/또는 길이 및/또는 두께를 설정하는 것에 의해, 반송중인 기판이 상기 공기 분사구 위를 통과할 때, 설정한 공기 풍량의 조정, 및 공기의 냉각 및 가열 조정을 하는 일 없이, 공기의 압력 변동에 수반하는 기판 주변의 온도 변화를 완화하는 단계를 가지는,
    것을 특징으로 하는 기판의 부상식 반송용 공기의 공급 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 공기 유로는, 상기 공기 분사구를 향해 공기를 송풍하는 송풍기와 상기 공기 분사구 사이를 연통하도록 마련되는 공기 배관인, 기판의 부상식 반송용 공기의 공급 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    상기 공기 온도 조정 단계는, 온도 제어 대상의 공기의 목표 소스 온도를 설정하고, 검출되는 공기 온도와 목표 소스 온도와의 차분에 기초하는 PID 연산을 행하는 단계를 가지는, 기판의 부상식 반송용 공기의 공급 방법.
  17. 제 14 항에 있어서,
    상기 공기 온도 조정 단계는, 열매체 가스와 공기 사이의 잠열 교환에 의해, 공기를 냉각함과 동시에, 현열 교환에 의해 공기를 가열하는 단계를 가지고, 공기의 가열 단계에 따라, 공기의 냉각 단계를 조정하는, 기판의 부상식 반송용 공기의 공급 방법.
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