(57)【要約】【課題】  被処理物の入出口に複雑な仕切り機構を必要とせず、かつ、槽内に供給する不活性ガスの供給量を低減する。【解決手段】  ＩＰＡ蒸気２４を充満させた槽１０内に被処理物である基板１８を挿入し、基板１８の表面に付着した水分を除去して処理させるようにした蒸気処理装置において、基板１８の挿入時に窒素ガスを槽１０内に供給するガス供給器２６と、基板１８の熱負荷に応じてガス供給器２６から槽１０内に供給する窒素ガスの流量を制御する制御器３４とを具備している。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機溶剤の蒸気を充満させた槽内に被処理物を挿入し、該被処理物の表面に付着した異物や水分を除去する蒸気処理方法において、前記被処理物の挿入時に前記槽内に供給する不活性ガスの流量を前記被処理物の熱負荷に応じて制御することを特徴とする蒸気処理方法。
【請求項２】
有機溶剤の蒸気を充満させた槽内に被処理物を挿入し、該被処理物の表面に付着した異物や水分を除去する蒸気処理装置において、前記被処理物の挿入時に不活性ガスを前記槽内に供給するガス供給手段と、前記被処理物の熱負荷に応じて前記ガス供給手段から前記槽内に供給する不活性ガスの流量を制御する制御手段とを具備したことを特徴とする蒸気処理装置。
【請求項３】
前記制御手段は前記被処理物の熱負荷情報に応じて前記ガス供給手段に取付けられた不活性ガスの供給量制御弁の開度又は開閉頻度を制御する手段であることを特徴とする請求項２に記載の蒸気処理装置。
【請求項４】
前記被処理物の熱負荷情報が当該被処理物の表面積，形状寸法，重量，前記槽内への挿入速度の内の少なくとも１つの指標に基づいて予め設定された情報であることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の蒸気処理装置。
【請求項５】
前記ガス供給手段が２系統のガス供給系統によって構成され、前記制御手段は該２系統のガス供給系統から前記槽内に供給する不活性ガスの流量が一定の比率になるように制御されることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の蒸気処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は蒸気処理方法及びその装置に係り、特に有機溶剤の蒸気を充満させた槽内に被処理物を挿入し、該被処理物の表面に付着した異物や水分を除去する蒸気処理方法及びその装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の蒸気処理装置は例えば半導体集積回路の製造に使用されるシリコン基板やフォトマスク等のガラス基板の洗浄工程において、洗浄後の基板の表面に付着した水分を除去するための乾燥装置として多用されている。
【０００３】
図５は蒸気処理装置の概略構成を例示した側断面図である。槽１の底部には有機溶剤としてイソプロピルアルコール（以下，ＩＰＡという）の溶液２が貯留されている。底板３の下方にはヒータ４が配設されている。槽１の上部には被処理物である基板５を入出させるための入出口６が設けられている。入出口６の内周には冷却管コイル７を装備してある。
【０００４】
上記構成の蒸気処理装置では、ヒータ４からの加熱によってＩＰＡ溶液２を沸騰させ、発生したＩＰＡ蒸気８を槽１内に充満させる。冷却管コイル７は入出口６に到達したＩＰＡ蒸気８を冷却することによって、ＩＰＡ蒸気８を凝縮・液化し、ＩＰＡ蒸気８が入出口６から外部へ漏洩するのを防止する。基板５を入出口６から槽１内に挿入し、基板５の表面にＩＰＡを凝縮させ、この凝縮したＩＰＡを基板５の表面に付着している水滴や水膜とともに流下させることによって基板５を乾燥させる。
【０００５】
図６は基板５の挿入から引き上げまでの一連の過程を示した説明図である。過程（１）ではＩＰＡ蒸気８が槽１内に充満した状態において前段の湿式洗浄工程でその表面に水分が付着した基板５を入出口６から挿入する。過程（２）では冷たい基板５の挿入によってＩＰＡ蒸気８が基板５の表面に凝縮し、ＩＰＡ蒸気８の界面が急速に下降し、入出口６から槽１内に空気が流入する。過程（３）ではヒータ４で加熱されたＩＰＡ溶液２から発生するＩＰＡ蒸気８の界面が徐々に上昇し、槽１内の空気が槽外に押し出される。この過程（３）でもＩＰＡ蒸気８が基板５の表面に凝縮し、凝縮したＩＰＡが基板５の表面に付着している水滴や水膜とともに流下することによって基板５の処理が行われる。また、基板５の表面の水分が蒸気圧差によって蒸発し、ＩＰＡ蒸気８側に移行する処理作用が同時に進行する。過程（４）は処理が完了した段階であり、ＩＰＡ蒸気８の界面が回復し、槽１内はＩＰＡ蒸気８で充たされる。過程（５）では処理した基板５が引き上げられ、一連の操作が終了する。
【０００６】
ところで、ＩＰＡ蒸気８は引火点が低いため、ガス爆発の危険性が極めて高い。このため、上記の過程（２）において槽１内に空気が流入した際や過程（３）の段階で、空気とＩＰＡ蒸気８が混合すると静電気火花などに起因してガス爆発が発生する危険性が高まるという問題点がある。このような問題点は使用する有機溶剤がＩＰＡである場合に限られず、アセトンやトルエンなどの有機溶剤でも同様に発生する。したがって、蒸気処理装置を使用する工場では一般に有機溶剤による火災やガス爆発に備えた検知装置を設け、検知装置に連動した消火設備を設けることで対応している。しかしながら、このような対応策は事後的な方法であり、災害発生を予防するためには有効ではない。
【０００７】
特許文献１には、有機溶剤を使用する洗浄処理装置に関し、ガス組成を爆発範囲から外すために系内に不活性ガスを供給し、系内を爆発限界酸素濃度の１／２〜１／３以下の酸素濃度に管理する方法が記載されている。
【特許文献１】特開平７−８９２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に記載された方法は不活性ガスの供給量を低減するために、被処理物の入出口に複雑な仕切り機構を必要としている。
本発明の目的は、槽内を爆発限界以下の酸素濃度に維持する場合に、被処理物の入出口に複雑な仕切り機構を必要とせず、かつ、槽内に供給する不活性ガスの供給量を低減することができる蒸気処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明に係る蒸気処理方法は、有機溶剤の蒸気を充満させた槽内に被処理物を挿入し、該被処理物の表面に付着した異物や水分を除去する蒸気処理方法において、前記被処理物の挿入時に前記槽内に供給する不活性ガスの流量を前記被処理物の熱負荷に応じて制御することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る蒸気処理装置は、有機溶剤の蒸気を充満させた槽内に被処理物を挿入し、該被処理物の表面に付着した異物や水分を除去するようにした蒸気処理装置において、前記被処理物の挿入時に不活性ガスを前記槽内に供給するガス供給手段と、前記被処理物の熱負荷に応じて前記ガス供給手段から前記槽内に供給する不活性ガスの流量を制御する制御手段とを具備したことを特徴とする。前記制御手段は前記被処理物の熱負荷情報に応じて前記ガス供給手段に取付けられた不活性ガスの供給量制御弁の開度又は開閉頻度を制御する手段であることが望ましい。
【００１１】
また、前記被処理物の熱負荷情報が当該被処理物の表面積，形状寸法，重量，前記槽内への挿入速度の内の少なくとも１つの指標に基づいて予め設定された情報であること、並びに前記ガス供給手段が２系統のガス供給系統によって構成され、前記制御手段は該２系統のガス供給系統から前記槽内に供給する不活性ガスの流量が一定の比率になるように制御されることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る蒸気処理方法及び装置によれば、被処理物の挿入時に槽内に供給する不活性ガスの流量を被処理物の熱負荷に応じて制御するようにした。このため、槽内に供給する不活性ガスの供給量を最小限に抑えつつ、槽内を爆発限界以下の酸素濃度に維持することができる。また、被処理物の入出口に複雑な仕切り機構を必要としない。
【００１３】
また、制御手段では被処理物の熱負荷情報に応じてガス供給手段に取付けられた不活性ガスの供給量制御弁の開度又は開閉頻度を制御するので不活性ガスの供給量を適正に制御することができる。また、被処理物の熱負荷情報を当該被処理物の表面積，形状寸法，重量，前記槽内への挿入速度の内の少なくとも１つの指標に基づいて予め設定することによって、制御を簡便かつ確実に遂行することができる。
【００１４】
さらに、ガス供給手段を２系統のガス供給系統によって構成し、該２系統のガス供給系統から槽内に供給する不活性ガスの流量が一定の比率になるように制御することによって、不活性の供給を均一化し槽内を確実に爆発限界以下の酸素濃度に維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は本発明に係る蒸気処理装置の第１実施形態を示す側断面図であり、図２は同じくその平面図である。
槽１０の底部には有機溶剤としてＩＰＡの溶液１２が貯留されている。底板１４の下方にはヒータ１６が配設されている。槽１０の上部には被処理物である基板１８を入出させるための入出口２０が設けられている。入出口２０の内周には冷却管コイル２２を装備してある。
【００１６】
ヒータ１６からの加熱によってＩＰＡ溶液１２を沸騰させ、発生したＩＰＡ蒸気２４を槽１０内に充満させる。冷却管コイル２２は入出口２０に到達したＩＰＡ蒸気２４を冷却することによって、ＩＰＡ蒸気２４を凝縮・液化し、ＩＰＡ蒸気２４が入出口２０から外部へ漏洩するのを防止する。基板１８を入出口２０から槽１０内に挿入し、基板１８の表面にＩＰＡを凝縮させ、この凝縮したＩＰＡを基板１８の表面に付着している水滴や水膜とともにを流下させることによって基板１８を乾燥させる。以上の構成は図５に示した従来技術に係る蒸気処理装置と同様の構成であり、図６に示した一連の操作過程と同様の手順によって基板１８の乾燥を繰り返す。
【００１７】
本実施形態では入出口２０の上部に一対のガス供給器２６，２６が装備されている。各ガス供給器２６，２６には流量調節弁３０を備えた窒素ガス供給管２８が接続している。流量調節弁３０を開くと窒素ガス供給管２８を介してガス供給器２６，２６内に導入された窒素ガスは入出口２０の長辺に対して均一に広がりつつ、槽１０内に向けて供給される。
【００１８】
蒸気処理装置に挿入される個々の基板１８は当該蒸気処理装置に係る管理システム３２に登録されている。また、管理システム３２では基板１８の種類毎に蒸気処理の際の熱負荷情報を保有している。すなわち、基板１８の熱負荷情報とは、当該基板１８が槽１０内に挿入された時に槽１０内のＩＰＡ蒸気２４が冷却されて基板１８の表面に凝縮・液化する結果、槽１０内におけるＩＰＡ蒸気２４の界面が急激に低下する程度を表わす情報である。基板１８の表面積や形状寸法が大きいと基板表面に付着している水分が多くなるので熱負荷が大きくなる。また、基板１８の重量が大きいと保有冷熱量が大きいので熱負荷が大きくなる。さらに、基板１８の槽１０内への挿入速度が大きいと挿入時の瞬間熱負荷が大きくなる。管理システム３２では個々の基板１８に対してその種類毎に、上記の表面積，形状寸法，重量，挿入速度の内の少なくとも１つの指標に基づいて設定した熱負荷情報を保有している。
【００１９】
したがって、基板１８が蒸気処理装置に挿入される際には、当該基板１８の種類が管理システム３２によって特定され、その熱負荷情報が制御器３４に送信される。制御器３４では管理システム３２から送信された当該基板１８の熱負荷情報に基づいて流量調節弁３０の開度を制御する。すなわち、制御器３４では基板１８の挿入時には流量調節弁３０を一定時間だけ開動作させ、その開度を基板１８の熱負荷に比例して大きくするように制御する。なお、流量調節弁３０をしてオンオフ式の開閉弁を用いる場合には、その開閉時間及び開閉頻度を制御すればよい。
【００２０】
その結果、熱負荷が大きい基板１８を挿入する場合には、上記制御によって槽１０内に供給される窒素ガスの量が多くなる。一方、熱負荷が大きい基板１８の挿入によって槽１０内のＩＰＡ蒸気２４の界面も大きく下降する。この基板１８の挿入時における窒素ガスの供給量とＩＰＡ蒸気２４の界面の下降量とを適度にバランスさせることによって、槽１０内への外気の流入を防止することができる。熱負荷が小さい基板１８を挿入する場合には、上記制御によって槽１０内に供給される窒素ガスの量が少なくなるが、ＩＰＡ蒸気２４の界面の下降量も少なくなるので、両者の量がバランスして同様に槽１０内への空気の流入を防止することができる。このため、槽１０内に供給する窒素ガス量を必要最小限に抑えつつ、槽１０内の酸素濃度をＩＰＡ蒸気２４の爆発限界酸素濃度よりも十分に小さい値に維持することができる。
【００２１】
図３は槽１０内に供給する窒素ガス量の制御例を示した説明図である。縦軸は窒素ガス流量、横軸は時間経過を示す。グラフａは基板１８の熱負荷が大きい場合であり、基板１８の挿入直後から前半の一定時間は比較的多量の窒素ガスを供給し、後半の一定時間は比較的少量の窒素ガスを供給する。グラフｂは基板１８の熱負荷が小さい場合であり、熱負荷が大きい場合に比べて窒素ガスの供給量と供給時間の両方を相対的に少なくする。このような２段階式の窒素ガスの供給量と供給時間の関係は経験に基づいて予め基板１８の種類毎に好適な値を設定しておけばよい。又は槽１０に酸素濃度計やＩＰＡ蒸気２４の界面検知計を設置し、これらの計器の検知結果に基づいて、窒素ガスの供給をきめ細かく制御するようにしてもよい。
【００２２】
上述のとおり、本実施形態の蒸気処理装置によれば、槽１０内を爆発限界以下の酸素濃度に維持する場合に、入出口２０を開放した状態のままで複雑な仕切り機構を必要とせず、かつ、槽１０内に供給する窒素ガスの供給量を低減することができ、安価で安全な蒸気処理装置を実現することができる。
【００２３】
図４は本発明に係る蒸気処理装置の第２実施形態を示す側断面図である。図４において図１と同一の符号を付した要素は上記第１実施形態で説明したものと同一の要素であり、説明を省略する。本実施形態の蒸気処理装置４０は基板１８の洗浄装置４２とリンス装置４４に隣接して配置され、リンス装置４４を経た基板１８を一秒でも早く蒸気処理装置４０に挿入するために、入出口２０をリンス装置４４側に近く配置してある。このため、槽１０に基板１８を挿入した時に、基板１８によって仕切られる槽１０内のリンス装置４４に近い側のエリアの容積Ｖ１と遠い側のエリアの容積Ｖ２とはアンバランスとなり、Ｖ１／Ｖ２が１未満となる。このようなケースでは２系統のガス供給器２６Ａ，２６Ｂから供給する窒素ガスの流量比が上記のＶ１／Ｖ２となるように流量調節弁３０Ａ，３０Ｂの開度をそれぞれ制御する。このような制御を行うことによって、槽１０に対する窒素ガスの供給を均一化し、外気の混入を防ぐことによって槽１０内を確実に爆発限界以下の酸素濃度に維持することができる。
【００２４】
前記第１実施形態では槽内の挿入される個々の基板の熱負荷情報が予め設定されており、この熱負荷情報に基づいて窒素ガスの供給量を制御する場合について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、槽内の挿入される個々の基板の形状寸法，重量などをその都度検知し、その検知結果に基づいて当該基板の熱負荷を推定することによって、窒素ガスの供給量を制御するようにしてもよい。また、前記各実施形態では被処理物が基板であり、使用する有機溶剤がＩＰＡである場合について説明したが、本発明は基板以外の被処理物に対しても適用することができ、有機溶剤としてＩＰＡ以外のものを使用することができる。また、不活性ガスとしては窒素ガス以外の低酸素濃度気体を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る蒸気処理装置の第１実施形態を示す側断面図である。
【図２】第１実施形態の平面図である。
【図３】窒素ガス量の制御例を示した説明図である。
【図４】本発明に係る蒸気処理装置の第２実施形態を示す側断面図である。
【図５】従来技術に係る蒸気処理装置の概略構成を例示した側断面図である。
【図６】従来技術に係る蒸気処理装置の基板の挿入から引き上げまでの一連の過程を示した説明図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０……槽、１２……ＩＰＡ溶液、１４……底板、１６……ヒータ、１８……基板、２０……入出口、２２……冷却管コイル、２４……ＩＰＡ蒸気、２６……ガス供給器、２８……窒素ガス供給管、３０……流量調節弁、３２……管理システム、３４……制御器、４０……蒸気処理装置、４２……洗浄装置、４４……リンス装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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