以下,參照圖式,對本發明之實施方式進行說明,但本發明並不限定於此。以下所說明之實施方式之構成要素可適當組合。又,亦存在不使用一部分之構成要素之情形。
[洗淨系統]
圖1係示意性表示本實施方式之洗淨系統CS之圖。圖1中,洗淨系統CS具備:液體加熱裝置100,其將洗淨用之液體LQ1(第1液體)進行加熱;以及洗淨裝置30,其供給由液體加熱裝置100所加熱之液體LQ1。洗淨裝置30為來自液體加熱裝置100中之液體LQ1所供給之對象。洗淨裝置30利用從液體加熱裝置100中供給之液體LQ1將洗淨對象進行洗淨。本實施方式中,洗淨對象為半導體晶圓。液體LQ1為純水。
液體加熱裝置100具備:包含槽1之循環流路10、配置於循環流路10上之泵5、將於循環流路10中流動之液體LQ1進行加熱之加熱裝置2、與槽1連接之供給流路7、與槽1連接之排出流路9、配置於供給流路7上之第1閥裝置3、配置於排出流路9上之第2閥裝置4、以及控制液體加熱裝置100之控制裝置20。
又,液體加熱裝置100具備:溫度感測器6,其對表示由加熱裝置2所加熱之液體LQ1之溫度的出口溫度進行檢測;以及液面感測器8,其對收納於槽1中之液體LQ1之量進行檢測。
循環流路10具有與分支流路31連接之分支部DP。分支流路31係於分支部DP中從循環流路10上分支。供給至洗淨裝置30中之液體LQ1於分支部DP中從循環流路10上分支,於分支流路31中流動。
循環流路10包含:槽1、將槽1與加熱裝置2之入口連接之流路10A、將加熱裝置2之出口與分支部DP連接之流路10B、以及將分支部DP與槽1連接之流路10C。
泵5配置於流路10A上。藉由泵5之作動,液體LQ1於循環流路10中流動。收納於槽1中之液體LQ1經由流路10A而供給至加熱裝置2中,藉由加熱裝置2而加熱後,於流路10B中流動。於流路10B中流動之液體LQ1經由流路10C而返回至槽1中。
液面感測器8設置於槽1中。液面感測器8對收納於槽1中之液體LQ1之表面之高度進行檢測,從而檢測收納於槽1中之液體LQ1之量。
溫度感測器6配置於流路10B上。溫度感測器6對表示由加熱裝置2加熱後之液體LQ1之溫度的出口溫度進行檢測。溫度感測器6配置於加熱裝置2之出口之近旁的流路10B上。
加熱裝置2配置於循環流路10上。加熱裝置2包含如鹵素燈之類之燈加熱器。燈加熱器利用輻射熱將液體LQ1加熱。燈加熱器可抑制液體LQ1之污染,對液體LQ1進行加熱。
加熱裝置2係藉由雜訊產生少之循環控制來控制。將加熱裝置2起動時,為了抑制於加熱裝置2中輸入湧入電流(inrush current),而實施軟起動(soft start)。所謂軟起動,係指藉由使對燈加熱器施加之電壓以一定之變化率增加,而使燈加熱器之溫度緩緩上升之起動方法。藉由軟起動,燈加熱器之溫度緩緩上升,湧入電流對燈加熱器之輸入得以抑制。
加熱裝置2將液體LQ1加熱至目標溫度。目標溫度例如為80℃。加熱裝置2將從流路10A中供給之液體LQ1進行加熱,送至流路10B中。藉由加熱裝置2而加熱,於流路10B中流動之液體LQ1供給至流路10C及分支流路31中之至少一者中。
供給流路7係與槽1連接。槽1經由供給流路7而與液體LQ2(第2液體)之供給源連接。供給源作為設置洗淨系統CS之工廠之設備而設置於工廠中。供給源將規定溫度之液體LQ2送出。規定溫度低於目標溫度。規定溫度例如為23℃。從供給源送出之液體LQ2經由供給流路7而供給至槽1中。液體LQ2為純水。
第1閥裝置3配置於供給流路7上。第1閥裝置3對從供給源供給至槽1中之液體LQ2之流量進行調整。第1閥裝置3係作為將於循環流路10中流動之液體LQ1進行冷卻之冷卻裝置而發揮功能。
第1閥裝置3藉由將從供給源供給之液體LQ2送至槽1中,而將於循環流路10中流動之液體LQ1進行冷卻。由加熱裝置2加熱之液體LQ1經由流路10B及流路10C而供給至槽1中。從供給源中送出之液體LQ2之溫度低於由加熱裝置2加熱之液體LQ1之溫度。因此,第1閥裝置3可藉由將自供給源送出之液體LQ2送至槽1中而將槽1之液體LQ1冷卻。
又,第1閥裝置3可藉由調整供給至槽1中之液體LQ2之流量,來調整於循環流路10中流動之液體LQ1之溫度。又,第1閥裝置3可將從供給源對槽1之液體LQ2之供給停止。
第1閥裝置3包含正常口、節流口、及關閉口。藉由供給流路7與第1閥裝置3之正常口連接,從供給源中送出之液體LQ2以第1流量供給至槽1中。藉由供給流路7與第1閥裝置3之節流口連接,從供給源中送出之液體LQ2以少於第1流量之第2流量而供給至槽1中。藉由供給流路7與第1閥裝置3之關閉口連接,停止從供給源對槽1之液體LQ2之供給。
排出流路9與槽1連接。槽1之液體LQ1經由排出流路9而排出。經由排出流路9廢棄自槽1排出之液體LQ1。
第2閥裝置4配置於排出流路9上。第2閥裝置4對從槽1排出之液體LQ1之流量進行調整。
第2閥裝置4包含正常口、節流口、及關閉口。藉由排出流路9與第2閥裝置4之正常口連接,槽1之液體LQ1以第1流量從槽1排出。藉由排出流路9與第2閥裝置4之節流口連接,槽1之液體LQ1以少於第1流量之第2流量從槽1排出。藉由排出流路9與第2閥裝置4之關閉口連接,停止來自槽1中之液體LQ1之排出。
流量調整閥32配置於分支流路31上。流量調整閥32係可將於分支流路31中流動之液體LQ1之流量進行調整之可變流量調整閥。流量調整閥32對經由分支流路31而供給至洗淨裝置30中之液體LQ1之流量進行調整。若流量調整閥32打開,則於洗淨裝置30中供給液體LQ1。若流量調整閥32關閉,則停止對洗淨裝置30之液體LQ1之供給。
流量調整閥33配置於流路10C上。流量調整閥33係可將於循環流路10中流動之液體LQ1之流量進行調整之可變流量調整閥。流量調整閥33對經由流路10C而供給至槽1中之液體LQ1之流量進行調整。若流量調整閥33打開,則於槽1中供給液體LQ1,液體於循環流路10中循環。若流量調整閥33關閉,則停止對槽1之液體LQ1之供給。
基於流量調整閥32之閥門開度以及流量調整閥33之閥門開度,於循環流路10中流動之液體LQ1之至少一部分供給至洗淨裝置30中。若流量調整閥32打開,則於流動在循環流路10中之液體LQ1之至少一部分於分支部DP中分支為分支流路31而供給至洗淨裝置30。
又,基於流量調整閥32之閥門開度以及流量調整閥33之閥門開度,調整從分支部DP供給至洗淨裝置30中之液體LQ1之流量,以及從分支部DP供給至槽1中之液體LQ1之流量。
流量調整閥32基於洗淨裝置30之要求流量來調整液體LQ1之流量。所謂要求流量,係指洗淨裝置30所要求之液體LQ1之流量。於循環流路10之分支部DP中之液體LQ1之流量多於要求流量之情形時,剩餘之液體LQ1經由流路10C而返回至槽1而循環於循環流路10中。
控制裝置20輸出對液體加熱裝置100進行控制之作動指令。控制裝置20至少輸出對第1閥裝置3及第2閥裝置4進行控制之作動指令。第1閥裝置3及第2閥裝置4分別與螺線管連接。控制裝置20對螺線管輸出作動指令,使第1閥裝置3及第2閥裝置4分別作動。第1閥裝置3及第2閥裝置4基於從控制裝置20輸出之作動指令而作動。
圖1表示供給流路7與第1閥裝置3之正常口連接,且排出流路9與第2閥裝置4之關閉口連接之狀態。又,表示如下狀態:流量調整閥32及流量調整閥32分別打開,於循環流路10中流動之液體LQ1之一部分於分支流路31中流動而供給至洗淨裝置30中,剩餘之液體LQ1經由流路10C而返回至槽1而循環於循環流路10中。
洗淨裝置30由加熱裝置2所加熱,利用經由分支流路31而供給之液體LQ1對半導體晶圓進行洗淨。廢棄用於洗淨之液體LQ1。
[動作]
其次,對本實施方式之洗淨系統CS之動作進行說明。
對以在槽1中未收納液體LQ1之狀態而使液體加熱裝置100起動之動作進行說明。圖2係示意性表示本實施方式之洗淨系統CS之圖。
以於槽1中未收納液體LQ1之狀態,使液體加熱裝置100起動時,控制裝置20將供給流路7與第1閥裝置3之正常口連接。藉此,從供給源中送出之液體LQ2經由供給流路7而供給至槽1中。又,於從供給源中送出之液體LQ2經由供給流路7而供給至槽1中時,控制裝置20將供給流路7與第2閥裝置4之關閉口連接。
控制裝置20基於液面感測器8之檢測資料,判定為收納於槽1中之液體LQ1達到上限值時,將供給流路7與第1閥裝置3之關閉口連接。藉此,停止從供給源對槽1之液體LQ2之供給。
於流量調整閥32關閉、流量調整閥33打開之狀態下,控制裝置20將泵5起動。藉此,如圖2所示,於對洗淨裝置30之液體LQ1之供給停止之狀態下,液體LQ1循環於循環流路10中。
循環流路10中之液體LQ1之循環開始後,控制裝置20將加熱裝置2起動。控制裝置20基於溫度感測器6之檢測資料,以由加熱裝置2所加熱之液體LQ1之出口溫度達到目標溫度之方式控制加熱裝置2。
其次,對將由加熱裝置2所加熱之液體LQ1供給至洗淨裝置30中之動作進行說明。於液體LQ1之出口溫度達到目標溫度後,流量調整閥32打開。藉此,如圖1所示,利用加熱裝置2來加熱且於循環流路10中循環之液體LQ1之至少一部分經由分支流路31而供給至洗淨裝置30中。廢棄洗淨裝置30中用於洗淨之液體。
藉由對洗淨裝置30之液體LQ1之供給以及洗淨裝置30中之液體LQ1之廢棄,減少循環於循環流路10中之液體LQ1之量,以及減少收納於槽1中之液體LQ1之量。
控制裝置20基於液面感測器8之檢測資料,判斷為收納於槽1中之液體LQ1少於下限值時,將供給流路7與第1閥裝置3之正常口連接。藉此,從供給源中送出之液體LQ2經由供給流路7而供給至槽1中。補充來自供給源之液體LQ2至包含槽1之循環流路10中,藉以增加收納於槽1中之液體LQ1之量。
其次,對於對洗淨裝置30之液體LQ1之供給停止時之動作進行說明。圖3係表示本實施方式之洗淨系統CS之動作之圖。圖4係示意性表示本實施方式之洗淨系統CS之圖。
於利用洗淨裝置30之洗淨處理未實施時,洗淨裝置30之要求流量成為零。利用洗淨裝置30之洗淨處理未實施時,流量調整閥32關閉。洗淨裝置30對液體加熱裝置100之控制裝置20,輸出要求液體LQ1之供給停止之要求訊號(步驟S1)。
若流量調整閥32關閉,對洗淨裝置30之液體LQ1之供給停止,則液體LQ1於循環流路10中循環。
於對洗淨裝置30之液體LQ1之供給停止之狀態下,亦維持加熱裝置2之作動。若使加熱裝置2之作動暫時停止,則將加熱裝置2再起動時,需要花時間升溫至目標溫度,導致消耗不必要之能量。又,將加熱裝置2再起動時,需要上述之軟起動。於實施軟起動之期間,產生由軟起動引起之干擾,成為無控制狀態。因此,本實施方式中,即便於對洗淨裝置30之液體LQ1之供給停止之狀態中處於循環流路10中液體LQ1正循環著的狀態下,加熱裝置2亦不停止而維持加熱裝置2之作動。
於在對洗淨裝置30之液體LQ1之供給停止之狀態下,維持加熱裝置2之作動之情形時,控制裝置20使加熱裝置2以最低功率來作動(步驟S2)。藉此,可抑制加熱裝置2之溫度下降,並且可抑制能量消耗量。
若於維持加熱裝置2之作動之狀態下,液體LQ1於循環流路10中持續循環,則存在導致液體LQ1之溫度過度升高之可能性。
因此,控制裝置20控制第1閥裝置3,於對洗淨裝置30之液體LQ1之供給停止之狀態下,將來自供給源之液體LQ2供給至槽1以冷卻循環流路10中流動之液體LQ1。
如圖4所示,控制裝置20控制第1閥裝置3,將供給流路7與第1閥裝置3之節流口連接。藉此,規定溫度之液體LQ2供給至槽1中,因此於循環流路10中流動之液體LQ1之溫度下降。又,藉由從供給源中送出之液體LQ2經由第1閥裝置3而供給至槽1中,則於加熱裝置2以最低功率而作動之狀態下,將流動在循環流路10中之液體LQ1冷卻。
又,如圖4所示,控制裝置20控制第2閥裝置4,將排出流路9與第2閥裝置4之節流口連接。藉此,即便經由供給流路7而於包含槽1之循環流路10中供給液體LQ2,亦抑制液體LQ1從槽1中溢出。本實施方式中,經由第1閥裝置3之節流口而供給至槽1中之液體LQ2之流量、與經由第2閥裝置4之節流口而從槽1排出液體LQ1之流量為相同量。
此外,控制裝置20於對洗淨裝置30之液體LQ1之供給停止後,亦維持供給流路7與第1閥裝置3之關閉口連接之狀態。控制裝置20於對洗淨裝置30之液體LQ1之供給停止後,於基於溫度感測器6之檢測資料,判定為於循環流路10中流動之液體LQ1之溫度超過預先規定之閾值時,亦可從供給流路7與第1閥裝置3之關閉口連接之狀態,變化為供給流路7與第1閥裝置3之節流口連接之狀態。
又,控制裝置20於對洗淨裝置30之液體LQ1之供給停止後,亦可從供給流路7與第1閥裝置3之關閉口連接之狀態以及供給流路7與第1閥裝置3之節流口連接之狀態中之一者交替變化為另一者。即,控制裝置20亦可將來自供給源之液體LQ2間斷地供給至槽1中。
[液體之流量]
其次,對在對洗淨裝置30之液體LQ1之供給停止之狀態下,經由第1閥裝置3而供給至槽1中之液體LQ2之流量Qs進行說明。
將於循環流路10中流動之液體LQ1之循環流量設為Qc[L/min],將通過第1閥裝置3之節流口之液體LQ2之流量以及通過第2閥裝置4之節流口之液體LQ1之流量設為Qs[L/min],將液體LQ1之目標溫度設為SV[℃],將從供給源所供給之液體LQ2之溫度設為Tw[℃],將加熱裝置2之最低功率設為Pmin[kw],將循環流路10中之自然散熱量設為△T[℃],且將熱量換算係數設為K。
最低功率Pmin係基於加熱裝置2之性能(規格)來決定之值。自然散熱量△T係於加熱裝置2以最低功率Pmin而作動,且目標溫度SV之液體LQ1於循環流路10中流動時之流路10B及流路10C中之自然散熱量。熱量換算係數K為液體之固有值。
加熱裝置2以最低功率Pmin而作動時之加熱裝置2之入口之液體LQ1之入口溫度Tin_m係由以下之(1)式而導出。
於槽1中,從供給源供給之液體LQ2與由加熱裝置2加熱之液體LQ1混合。因此,混合液體LQ2後之液體LQ1之入口溫度Tin_m係由以下之(2)式導出。
若假定無自然散熱量△T之最差條件(△T=0),則入口溫度Tin_m係由以下之(3)式導出。
依據以上,從供給源供給至槽1中之必需液體LQ2之流量Qs係由以下之(4)式導出。
藉由具有滿足(4)式之條件之節流口的第1閥裝置3配置於供給流路7上,即便於維持加熱裝置2之作動之狀態下,使液體LQ1於循環流路10中循環,亦抑制於循環流路10中循環之液體LQ1之溫度過度上升。
[效果]
如以上所說明,依據本實施方式,於對洗淨裝置30之液體LQ1之供給停止時,於循環流路10中流動之液體LQ1冷卻。藉此,於維持加熱裝置2之作動之狀態下,抑制於循環流路10中循環之液體LQ1之溫度過度上升。
圖5及圖6表示加熱裝置2作動時之加熱裝置2之入口中之液體LQ1之入口溫度Tin、加熱裝置2之出口中之液體LQ1之出口溫度PV、與加熱裝置2之操作量MV之關係。
如圖5所示,若於對洗淨裝置30之液體LQ1之供給停止之狀態下,藉由加熱裝置2之液體LQ1之加熱繼續,則入口溫度Tin與出口溫度PV之差緩緩減小。於出口溫度PV達到目標溫度SV時,入口溫度Tin係以較出口溫度PV僅低△T[℃]之溫度而成為恆定狀態。
此時,加熱裝置2之操作量MVss大於與加熱裝置2之最低功率對應之操作量MVmin。△T為循環流路10之自然散熱量,於恆定狀態下,若為以下之式(5)之情形時,則可於目標溫度SV下使其平衡。
[自然散熱量]>[加熱裝置2之最低功率]……(5)
但,如圖6所示,於可與自然散熱量△T平衡之加熱裝置2之操作量MVss小於與加熱裝置2之最低功率對應之操作量MVmin之情形時,即,於以下式(6)之情形時,由於加熱裝置2之加熱能力優於循環流路10之自然散熱能力,所以即便液體LQ1之溫度超過目標溫度SV亦不足以冷卻,從而導致無法控制。
[自然散熱量]<[加熱裝置2之最低功率]……(6)
又,於將加熱裝置2停止之情形時,如上所述,於加熱再開始時需要軟起動,此期間產生由軟起動引起之干擾,且成為無控制狀態。
本實施方式中,於對洗淨裝置30之液體LQ1之供給停止,且加熱裝置2作動之狀態下,於循環流路10中使液體LQ1循環時,來自供給源之液體LQ2投入至循環流路10中。藉此,生成滿足以下式(7)之狀態。因此,抑制成為無法控制之狀態之發生。
[自然散熱量]+[藉由液體供給之冷卻量]>[加熱裝置2之最低功率]…(7)
[其他實施方式]
圖7係示意性表示其他實施方式之洗淨系統CS之圖。圖7所示之例中,第2閥裝置4具有正常口及關閉口,不具有節流口。槽1具有設置於槽1之上部之排出口11。若收納於槽1中之液體LQ1之表面之高度達到規定高度以上,則收納於槽1中之液體LQ1之至少一部分從排出口11中流出至槽1之外部。
將於循環流路10中流動之液體LQ1冷卻時,來自供給源之液體LQ2經由第1閥裝置3而供給至槽1中。藉由從供給源中送出之液體LQ2經由第1閥裝置3而供給至槽1中,則於加熱裝置2以最低功率而作動之狀態下,冷卻在循環流路10中流動之液體LQ1。
從供給源向槽1中供給液體LQ2,若收納於槽1中之液體LQ1之量增加,則收納於槽1中之液體LQ1之至少一部分從排出口11排出。本實施方式中,經由第1閥裝置3之節流口而供給至槽1中之液體LQ2之流量、與經由排出口11而從槽1排出之液體LQ1之流量為相同量。
此外,上述實施方式中,於對洗淨裝置30之液體LQ1之供給停止之狀態下,來自供給源之液體LQ2經由第1閥裝置3而供給至槽1中。於在循環流路10中流動之液體LQ1之至少一部分供給至洗淨裝置30中之狀態下,來自供給源之液體LQ2經由第1閥裝置3而供給至槽1中。例如,於供給流路7與第1閥裝置3之關閉口連接之狀態下,於循環流路10中流動之液體LQ1之至少一部分供給至洗淨裝置30中時,於循環流路10中流動之液體LQ1之溫度上升時,控制裝置20亦可基於溫度感測器6之檢測資料,以於循環流路10中流動之液體LQ1之溫度下降之方式,將供給流路7與第1閥裝置3之節流口連接。藉此,第1閥裝置3可於在循環流路10中流動之液體LQ1之至少一部分供給至洗淨裝置30中之狀態下,冷卻循環流路10之液體LQ1。
此外,上述實施方式中,冷卻裝置包含第1閥裝置3。若於對洗淨裝置30之液體LQ1之供給停止之狀態下,可將於循環流路10中流動之液體LQ1冷卻,則冷卻裝置並不限定於第1閥裝置3。例如,於循環流路10由管構件所形成之情形時,冷卻裝置亦可為與管構件之表面連接之帕耳帖(Peltier)元件。
上述實施方式中,加熱裝置2包含燈加熱器。燈加熱器可抑制液體LQ1之污染,並且可將液體LQ1效率良好地進行加熱。此外,加熱裝置2亦可不為燈加熱器。
上述實施方式中,液體LQ1為水。藉由液體為水,可將半導體晶圓洗淨。此外,液體LQ1亦可不為水,亦可為半導體製造步驟中所使用之化學藥品。
上述實施方式中,洗淨對象亦可不為半導體晶圓,例如亦可為玻璃基板。
上述實施方式中,供給液體之對象亦可不為洗淨裝置,例如亦可為曝光裝置。