ミスト生成器
【課題】 粒径が均一な微小粒径のミストを効率よく生成できるミスト生成器を提供すること。
【解決手段】 本発明のミスト生成器２２は、一端に流入口２４、他端に流出口２５を有し、内部の空洞部が複数個の微細穴を有する第１ミスト整流板２６と、この第１ミスト整流板の微細穴と異なる位置に複数個の微細穴を有する第２ミスト整流板３０とで仕切られ、複数個の小室Ｒ１〜Ｒ３が形成されている。また、流入口２４からキャリアガスにより供給された液滴は、第１小室Ｒ１内において第１ミスト整流板２６に高速で衝突して打ち砕かれ、第１ミスト整流板２６の微細穴２７を通過して次の第２小室Ｒ２内で再び第２ミスト整流板３０の表面に高速で衝突して打ち砕かれ、第２ミスト整流板３０の微細穴３１を通過して第３小室Ｒ３へ送られ、この第３小室Ｒ３においてキャリアガスと均一に混合されて流出口２５から外部へ流出される。
【解決手段】 本発明のミスト生成器２２は、一端に流入口２４、他端に流出口２５を有し、内部の空洞部が複数個の微細穴を有する第１ミスト整流板２６と、この第１ミスト整流板の微細穴と異なる位置に複数個の微細穴を有する第２ミスト整流板３０とで仕切られ、複数個の小室Ｒ１〜Ｒ３が形成されている。また、流入口２４からキャリアガスにより供給された液滴は、第１小室Ｒ１内において第１ミスト整流板２６に高速で衝突して打ち砕かれ、第１ミスト整流板２６の微細穴２７を通過して次の第２小室Ｒ２内で再び第２ミスト整流板３０の表面に高速で衝突して打ち砕かれ、第２ミスト整流板３０の微細穴３１を通過して第３小室Ｒ３へ送られ、この第３小室Ｒ３においてキャリアガスと均一に混合されて流出口２５から外部へ流出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミスト生成器に係り、更に詳しくは、各種の有機溶媒及び薬液等の液体から微小粒子のミストを生成するミスト生成器に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の有機溶剤及び薬液等の液体から微小粒子のミストを生成するミスト生成器は、ウェーハ等の基板を乾燥処理する基板処理装置、或いは病院の病室、電車の車室等を消毒或いは消臭する装置等に使用されている（例えば、下記特許文献１、２参照）。
【０００３】
図４、図５は、蒸気発生部を備えた基板処理装置を示し、下記特許文献１に記載されたものである。図４は、下記特許文献に記載の基板処理装置の概要図、図５はミスト整流板を示し、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）はミスト整流板から放射されるミスト粒径及び放射状態を説明する正面図である。
この基板処理装置４０は、図４に示すように、複数枚のウェーハＷを収容できるスペースを有する基板処理槽４１と、この処理槽内に配設された蒸気発生部Ａと、この処理槽に接続され各種処理液を供給する処理液供給システム４６と、同様にこの処理槽に接続され使用済み処理液を排出する廃液処理システム４９とで構成されている。
基板処理槽４１は、上下２槽に別れ、下部は洗浄槽４２、上部は乾燥槽４３となっている。乾燥槽４３は、その内側の側壁面に、ウェーハＷの外周面を挟むように２枚のミスト整流板４４、４４が対向配置され、主にこのミスト整流板４４、４４で蒸気発生部Ａ（ミスト発生器）が構成されている。
各ミスト整流板４４は、図５（ａ）に示すように、全体が横長の中空直方体からなり、複数枚のウェーハ表面に同時にミストを供給できる幅長になっている。
ミスト整流板４４は、図５に示すように、ウェーハＷの周面側に位置する面４４Ｆに、複数の微細な開口４４ａが形成されている。この開口４４ａの大きさは５ｍｍ程度となっている。このミスト整流板４４内部の下方には流体スプレーノズル４５が装着されている。この流体スプレーノズル４５の口径は１ｍｍ程度となっている。これらの開口４４ａは、ミスト整流板４４の下方（流体スプレーノズル４５の取付け位置）から所定距離Ｓ間は形成されていない。
【０００４】
このミスト整流板４４において、高密度の有機溶剤（ＩＰＡ）ミストＭが流体スプレーノズル４５から中空のミスト整流板４４内部の下部に噴射されると、距離Ｓ（１００ｍｍ程度）の領域ａには、粒径２０μｍ以上の大きさのＩＰＡミストＭＬで満たされ、上方の領域ｂには、２０μｍ以上の大きさのＩＰＡミストＭＬと２０μｍ以下の大きさのＩＰＡミストＭＳとが混じった混合ミストで満たされる。そして、この混合ミストＭＬ、ＭＳのうち、粒径の小さいミストＭＳは、ミスト整流板４４の開口４４ａを通り抜けてウェーハＷに供給されて、基板の乾燥処理に使用される。一方、粒径の大きいミストＭＬは、ミスト整流板４４の内部で凝縮されて流出口４４ｂから放出されるようになっている。
【０００５】
また、図６は、消毒、消臭する装置等に使用される霧発生装置を示し、下記特許文献２に開示されたものである。
この霧発生装置（ミスト発生器）５０は、基部側にミストを発生させる発生部５１、先端側にミストを放出する送出口５２ａを有し、発生部５１で発生したミストを送出側に送り出す送風機を設けた筒状容器５２を備え、この容器５２内に霧粒子の選別を行う複数枚の遮閉部材５４が複数段に配設された構成を有している。
この遮閉部材５４は、渦流室５５内に中心部からの霧の移動を抑制すると共に、送気口５６から送出される風が中心部から発生室５７側に向かうことを阻止し、遮閉部材５４の外周と筒状容器５２の内周との間で形成されるリング状の霧通過間隙Ｌから、旋回風（渦流）の誘導によって霧を上方の送出方向に旋回する渦流状態にして放出させ、下方から上昇する霧の粒子の大きいものの上昇を阻止して貯液部５８に還元し、微粒子状の小さい霧のみを上方に送出させて霧粒子の選別を行うものである。
筒状容器内に遮閉部材５４を配設することにより、発生部５１から送出されたミストのうち、小粒径のミストは送出口から外へ放出され、比較的大粒径のミストは、各遮閉部材によって凝集されて貯液部５８へ還元される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２５７９２６号公報（図１〜図３、段落〔００２５〕〜〔００２９〕）
【特許文献２】特開２００２−５２３５５号公報（図５、段落〔００１２〕〜〔００１４〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載された蒸気発生部は、基板処理槽内にミスト整流板を配設し、この整流板に設けた複数個の開口の開口径と重力を利用してＩＰＡ粒を選別し、粒径の小さいＩＰＡミストを被処理基板に供給し、粒径の大きいＩＰＡミストは整流板下部の排液口から排出させるようにしたものである。
【０００８】
この蒸気発生部によれば、ミスト整流板の開口径を利用してＩＰＡミストの粒径を選別することができるが、この整流板では、例えば開口径が５ｍｍ程度となっているので、より粒径の小さいミスト、更に粒径が小さい、例えばサブミクロンサイズのミストであって、しかも、これらのミストのサイズを均一化したものを生成することができない。また、粒径の大きいミストは、排出口から外へ排出されるので、乾燥処理に利用されるミスト量が少なくなり、ミスト生成効率が悪く、ＩＰＡが無駄に消費される恐れがあり経済的でなく、更に、別途排出処理システムが必要となる。
【０００９】
また、上記特許文献２に記載された霧発生装置は、ミスト発生部から送出されたミストのうち、小粒径のミストは送出口から外へ放出し、大粒径のミストは、各遮閉部材によって凝集させて貯液部へ還元するようにしたものである。
【００１０】
しかしながら、この装置では、容器と遮閉部材間の間隙Ｌを利用し、粒径の小さいミストは、この隙間を通して上昇させ、大径のミストは遮閉部材の裏面に接触又は衝突させ、凝集付着させて下方へ落下させているので、ミスト粒径の調節、例えば粒径の小さいミストや、更に粒径が小さい、例えばサブミクロンサイズのミストを発生させることができず、しかも、これらのミストのサイズを均一化したものを生成することができない。また、粒径の大きいミストは、下方へ落下されるので、送出口から放出されるミスト量が少なくなりミスト生成効率が悪い等の課題がある。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、粒径が均一な微小粒子のミストを効率よく生成できるミスト生成器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、以下の手段により解決することができる。すなわち、本願の請求項１に係るミスト生成器は、一端に流入口、他端に流出口を有し内部に空洞部が形成された筒状容器を備えたミスト生成器において、前記筒状容器は、その空洞部が複数個の微細穴を有する第１ミスト整流板と、前記第１ミスト整流板の微細穴と異なる位置に複数個の微細穴を有する第２ミスト整流板とで仕切られ、前記空洞部に複数個の小室が形成されたものであることを特徴とする。
【００１３】
本願の請求項２に係る発明は、請求項１に記載のミスト生成器において、前記第１ミスト整流板の複数個の微細穴の開口面積の合計は、前記流入口の開口面積より小さくなっていることを特徴とする。
【００１４】
本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のミスト生成器において、前記筒状容器の外周囲にヒータが付設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、ミスト生成器を構成する筒状容器は、その空洞部を複数個の微細穴を有する第１ミスト整流板と、この第１ミスト整流板の微細穴と異なる位置に複数個の微細穴を有する第２ミスト整流板とで仕切られ、空洞部に複数個の小室を形成したものであるので、流入口から、例えばキャリアガス中に粒径がバラついた液滴を含んだ流体が高速で供給されると、粒径の大きい液滴は、第１小室内で第１ミスト整流板に高速で衝突して打ち砕かれ、この打ち砕かれた液滴は、微小の液滴粒、いわゆるミストとなって第１ミスト整流板の微細穴を通り、次の第２小室内に移送される。このミストは、第１ミスト整流板の微細穴を通過する際に粒径が均一化される。この第２小室内において、このミストは一部が更に第２ミスト整流板の表面に高速で衝突して更に打ち砕かれ、この打ち砕かれ極小化されたミスト、いわゆるマイクロミストが第２ミスト整流板の微細穴を通って第３小室へ送られる。このマイクロミストは、第２整流板の微細穴を通過する際にその粒径が均一化される。第３小室に移送されたマイクロミストは、キャリアガスと均一に混合された状態で流出口からミスト発生器の外へ放出される。したがって、このミスト生成器では、有機溶剤の粒径が均一な粒径のミスト、このミストより粒径の更に小さいマイクロミスト、有機溶剤の蒸気及びキャリアガスを含む混合流体を効率よく生成することができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、第１ミスト整流板の複数個の微細穴の合計開口面積が流入口の開口面積より小さくなっているので、第１ミスト整流板の両側の圧力差が大きくなり、第１ミスト整流板の微細穴を通過する混合流体の流速を高められるようになる。
したがって、流入口から供給された液滴等は、第１ミスト整流板をスムーズに通過し、しかも第２ミスト整流板に高速で衝突し、液滴等が効率よく打ち砕かれることになる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、容器の外周囲にヒータを付設して容器を高温に加熱することにより、有機溶剤の気化熱の損失による温度低下を防止することができるとともに、ミストの気化による粒径の微小化を加速して流出口から放出することができるので、マイクロミストの生成効率が向上する。また、容器内に溜まった液滴を蒸発させて流出口から外へ放出させることができるので、容器内に残留する液滴の処理手段が不要になると共に、薬液等の無駄をなくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのミスト生成器を例示するものであって、本発明をこのミスト生成器に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施例に係るミスト生成器を備えた基板処理装置の概要図、図２は図１のミスト生成器を示し、図２（ａ）は拡大断面図、図２（ｂ）及び図２（ｃ）は図２（ａ）のミスト整流板の平面図、図３はミスト生成プロセスを模式して説明する断面図である。
基板処理装置１は、図１に示すように、複数枚の被処理基板Ｗ（ウェーハ）を収容できる容積を有する基板処理槽２と、この処理槽に接続され有機溶剤等を供給する有機溶剤供給ライン６と、同様にこの処理槽に接続され使用済み有機溶剤等を含有するキャリアガス及び洗浄液を外へ排出する廃液等処理ライン（図示省略）と、を備えている。なお、この基板処理装置の処理槽には、各種処理液供給源及びこれらの供給源からの供給ラインが接続されているが、これらは省略されている。
【００２０】
基板処理槽２は、上下２槽に別れ、下部は洗浄槽３、上部は乾燥槽４となっている。乾燥槽４は、その上部に複数本の噴射ノズル５が配設されている。各噴射ノズル５には、ヒータＨが付設され、乾燥ガスが所定の温度に加熱されるようになっている。
この基板処理槽２では、被処理基板Ｗは、下部の洗浄槽３で洗浄処理され、この洗浄された基板Ｗは上部の乾燥槽４へ移送されて、噴射ノズル５から噴射される乾燥ガスにより乾燥処理されるようになっている。なお、この基板処理槽は、既に公知であるので詳細な説明を省略する。
【００２１】
有機溶剤供給ライン６は、有機溶剤供給源と、この有機溶剤を所定量貯留する貯留槽８と、有機溶剤を霧化するとともにキャリアガスと混合する混合器２１と、所定粒径のミストを生成するミスト生成器２２とを備え、これらはそれぞれ配管で接続されている。有機溶剤には、例えばイソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡという）が使用される。なお、図１では有機溶剤供給源は省略されている。
【００２２】
貯留槽８は、所定量の有機溶剤を貯留できる容積を有する容器からなり、この容器の上部は閉鎖されている。この貯留槽８の閉鎖された上部は不活性ガス供給源７に供給管１０により接続され、底部は混合器２１に流出管１２により接続されている。不活性ガスは有機溶剤の表面を加圧して混合機２１に移相するための加圧手段であって、例えば窒素ガスＮ２が使用される。この貯留槽８は、温水槽９に浸漬されており、この温水槽９には、純水ＤＩＷが貯留されてこの純水が加熱手段（図示省略）により温められ、貯留槽８内の有機溶剤が所定温度に保温される。供給管１０には、圧力調節器１１が接続され、この調節器１１に圧力計Ｐが連結されている。また、流出管１２にはバルブ１３及び積算流量計１４が接続されている。
【００２３】
このような有機溶剤供給ライン６により、不活性ガス供給源７から貯留槽８に不活性ガスが供給されると、密閉された貯留槽８内の圧力が高められ、この圧力上昇によりこの貯留槽８に貯留された有機溶剤の表面が下方へ押し下げられ、この押し下げによって所定温度に保温された有機溶剤が流出管１２を通して混合器２１へ供給される。
この有機溶剤の供給量は、不活性ガス供給源７からの不活性ガスを圧力計Ｐで監視しながら調節器１１を制御することにより行われる。したがって、不活性ガス供給源７からの供給量を調節することにより、有機溶剤の供給量を簡単にコントロールすることができる。
【００２４】
混合器２１は、不活性ガス供給ライン１５及び有機溶剤供給ライン６に接続されているとともに内部にアスピレータ（図示せず）を備えており、有機溶剤の霧化とキャリアガスとの混合を同時に行うものである。不活性ガス供給ライン１５の配管１７には、圧力調節器１８、流量積算計１９及び加熱器２０がそれぞれ接続され、また調節器１８には圧力計Ｐが連結されている。不活性ガスには、例えば窒素ガスＮ２が使用される。
この不活性ガス供給ライン６により、不活性ガス供給源１６から供給された不活性ガスは加熱器２０で所定温度に加熱されて配管１７を経て混合器２１へ供給される。このときの不活性ガスの供給量は、不活性ガス供給源１６からのガス量を圧力計Ｐで監視しながら調節器１８を制御することにより行われる。
【００２５】
上記２つの供給ラインによれば、有機溶剤の供給量及びキャリアガスの供給量をそれぞれ独立して調節することができるため、有機溶剤の流量及び濃度を広範囲にコントロールできる。
【００２６】
ミスト生成器２２は、図２に示すように、長手方向の両端部に短長の筒状体２４、２５が連結され、外形直径Ｄ１及び長手方向の長さＬ０を有する胴長な円筒状の容器２３からなり、所定厚さ（例えば２．０ｍｍ）の金属材、例えばステンレスで形成されている。各筒状体２４、２５は、開口２４ａ、２５ａを有し、また内周面に雌ネジが形成され、それぞれ配管と接続される。各筒状体２４、２５は、前者が流入口、後者が流出口となっている。
また、容器２３の外周囲には、ヒータＨ（図１参照）が付設されている。このヒータＨにより、容器２３内を所定温度に加熱すると共に外周囲からの熱伝導により第１、第２ミスト整流板も加熱する。この加熱により、容器２３内を通過する液滴の気化による粒径の減少を加速することができるとともに、必要に応じて加熱温度を変えることにより容器内に残留する液滴を加熱蒸発させて、速く且つ無駄なく流出口へ流出させることができる。ヒータＨには、例えばベルトヒータが使用される。なお、この容器は、合成樹脂材で形成してもよいが、耐熱性及び熱伝導効率を考慮すると金属材が好ましい。また、容器２３の内部は鏡面加工するのが好ましい。
また、この胴長な円筒状の容器２３は、長手方向の胴体部をほぼ等間隔Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の距離で仕切る２枚の仕切り板、すなわち第１、第２ミスト整流板２６、３０で仕切られて３個の個室、すなわち第１小室Ｒ１、第２小室Ｒ２、及び第３小室Ｒ３が形成される。
第１、第２ミスト整流板２６、３０は、例えば、筒状容器にミスト整流板を設ける箇所で切断して、この切断した箇所に各ミスト整流板を溶接等で結合して取り付ける。
【００２７】
この円筒状の容器２３における図２に示す寸法線で示した部分の長さの一例は以下のとおりである。Ｌ０＝１００ｍｍ、Ｄ１＝４２．７ｍｍ、Ｄ２＝２０ｍｍ、Ｌ１＝３２．５ｍｍ、Ｌ２＝３２ｍｍ、Ｌ３＝３２．５ｍｍである。なお、この容器形状、大きさ及び流入口２４流出口２５の数は、用途に応じて任意に変更され、上記の形状及び大きさはその一例に過ぎない。
【００２８】
第１、第２ミスト整流板２６、３０は、それぞれ所定厚さ、例えば２．０ｍｍの円盤状の金属板材、例えばステンレスの板材で形成されている。このミスト整流板は、その表裏面を鏡面加工するのが好ましい。鏡面加工を施すことにより、表裏面への液体等の付着がし難くなり、また液滴が付着しても簡単に流れ落ちるため、その後の処理が容易になる。
また、第１、第２ミスト整流板２６、３０には、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、それぞれ板体を貫通する複数個の微細穴２７、３１が形成されている。これらの微細穴２７、３１は、それぞれ第１、第２ミスト整流板２６、３０とで形成される位置が異なるようにされている。すなわち、この位置は、第１、第２ミスト整流板２６、３０を重ねたとき、それぞれの微細穴が重ならず、連通しない箇所が選択されている。
【００２９】
第１ミスト整流板２６の微細穴２７は、図２（ｂ）に示すように、円盤状板体の中心を通る水平線ａに対して所定角度で右上がりの等間隔で設けた複数本の傾斜線Ｘ１〜ＸＮと、前記傾斜線Ｘ１〜Ｘｎと直交する右下がりで等間隔の傾斜線Ｙ１〜Ｙｎが交差する交点に形成されている。傾斜線の傾斜角度は、例えば４５度、間隔２．６５ｍｍ、微細穴の直径は０．５ｍｍである。なお、板体の中心部Ｓ０には、微細穴は形成されていない。
【００３０】
第２ミスト整流板３０の微細穴３１は、円形板の中心を通る水平線に対して等間隔で水平な複数本の水平線Ｘ'１〜Ｘ'ｎ及び垂直線Ｙ'１〜Ｙ'ｎが交差する交点３１に形成されている。なお、各線Ｘ１〜Ｘｎ、Ｙ１〜Ｙｎ、Ｘ'１〜Ｘ'ｎ及び垂直線Ｙ'１〜Ｙ'ｎは、説明を分かりやすくするために設けたもので、実際の板体には設けられていない。各線の間隔は、例えば２．６５ｍｍ、微細穴直径は、例えば０．５ｍｍである。板体の中心部Ｓ０には、微細穴は形成されない。
【００３１】
第１、第２ミスト整流板２６、３０は、各微細穴２７、３１の大きさ及び個数は同じになっている。また、各微細穴２７の開口面積を合計した合計面積をＳ２とし、流入口２４の開口面積をＳ１とすると、両者の関係は、Ｓ１>Ｓ２になっている。
【００３２】
第１、第２ミスト整流板２６、３０は、各微細穴２７、３１を設ける位置を異ならせることにより、これらのミスト整流板２６、３０が円筒状の容器２３に装着された状態において、第１ミスト整流板２６の微細穴２７と第２ミスト整流板３０の微細穴３１とが重なることがないため、ストレートに連通することがなくなる。すなわち、流入口２４から、例えば液滴とキャリアガスとの混合流体が高速で供給されると、粒径の大きい液滴は、第１小室Ｒ１内において第１ミスト整流板２６に高速で衝突して打ち砕かれ、この打ち砕かれた微小な液滴は粒径の小さい液滴粒、いわゆるミストとなって第１ミスト整流板２６の微細穴２７を通過し、次の第２小室Ｒ２内に移送される。この第２小室Ｒ２内では、再び第２ミスト整流板３０の表面に高速で衝突して打ち砕かれ、この打ち砕かれ更に微小化されたミスト、いわゆるマイクロミストは、第２ミスト整流板３０の微細穴３１を通過して第３小室Ｒ３へ送られ、この第３小室Ｒ３において、キャリアガスと均一に混合されて、流出口２５から外へ流出される。各ミストは、第１、第２ミスト整流板２６、３０の微細穴２７、３１を通過する際に、ミストの粒径が均一化される。
ここで、第１、第２ミスト整流板２６、３０の各微細穴２７、３１の大きさ及び個数を同じにしておくと、第２小室Ｒ２での流速の減少を少なくできる。また、第１ミスト整流板２６の微細穴２７の大きさを第２ミスト整流板３０の微細穴３１より大きくしてもよい。更に、流入口２４の開口面積Ｓ１と各微細穴２７の合計面積Ｓ２との関係がＳ１>Ｓ２となるようにする。これにより、流入口２４から流入した混合流体は、第１ミスト整流板２６の両側の圧力差が大きくなるので、第１ミスト整流板２６の微細穴２７を通る混合流体の流速が高められ、この混合流体の第１ミスト整流板２６から第２小室Ｒ２への移送がスムーズになる。
【００３３】
次に、図１〜図３を参照して、この装置を用いた被処理基板Ｗの乾燥プロセスを説明する。
貯留槽８には、図示していない有機溶剤供給源からＩＰＡが貯留槽８に供給され貯留される。この状態において、不活性ガス供給源７から貯留槽８に不活性ガスを供給すると、貯留槽８内の圧力が高められ、この圧力上昇により貯留槽８に貯留されたＩＰＡの表面が下方へ押し下げられ、この押し下げにより所定温度に保温された所定量のＩＰＡが流出管１２を通してアスピレータを備えた混合器２１へ供給される。このＩＰＡの供給量は、不活性ガス供給源７からの不活性ガスを圧力計Ｐで監視しながら調節器１１を制御することにより行う。
【００３４】
一方、不活性ガス供給源１６から所定量の不活性ガスをキャリアガスとして加熱器２０で所定温度に加熱した後に、配管１７を経て混合機２１へ供給する。不活性ガスの供給量は、不活性ガス供給源１６からのガス量を圧力計Ｐで監視しながら調節器１８を制御することにより行う。混合器２１では、不活性ガス供給源１６から供給されたキャリアガスにより、貯留槽８から供給されたＩＰＡを霧化するとともに不活性ガスと混合し、ＩＰＡの液滴と不活性ガスとの混合流体をミスト生成器２２へ移送する。ミスト生成器２２へ送られたＩＰＡの液滴は、図３に示すように、容器２３の開口２４ａを通過して第１小室Ｒ１へ送られ、この室で拡散されて第１ミスト整流板２６の表面に衝突して打ち砕かれ、微小粒径の液滴、いわゆるミストとなる。
このＩＰＡミストは、第１ミスト整流板２６の微細穴２７を通過して第２小室Ｒ２へ移送される。このとき、流入口２４の開口面積Ｓ１が第１ミスト整流板２６に設けられた各微細穴２７の合計面積Ｓ２より大きくなっているので、第１小室Ｒ１の圧力と第２小室Ｒ２との圧力の差が上昇するため、第１ミスト整流板２６の微細穴２７を通過する混合流体の流速が高められて第１ミスト整流板２６から第２小室Ｒ２へスムーズに移送される。また、第２小室Ｒ２へ流入するＩＰＡミストは、第１ミスト整流板２６の微細穴２７を通過する際に、粒径が均一化される。
【００３５】
第２小室Ｒ２に送られたＩＰＡミストは、更に第２ミスト整流板３０の表面に衝突して再び打ち砕かれ更に極小化、マイクロミストとなって第２ミスト整流板３０の微細穴３１を通過して第３小室Ｒ３へ送られる。このマイクロミストは、第２ミスト整流板３０の微細穴３１を通過する際に、粒径が均一化される。第３小室Ｒ３では、このマイクロミスト化されたＩＰＡとキャリアガスとが均一にミックスされて、乾燥ガスとして流出口２５から基板処理槽２へ供給される。
【００３６】
ミスト生成器２２と基板処理槽２とを接続する配管及び基板処理槽２内の噴射ノズル５には、それぞれヒータＨが付設されているので、このヒータＨにより、配管及び噴射ノズル５を所定温度に保持することができる。この保持温度は、噴射ノズル５から噴出される乾燥ガスの温度が有機溶剤の沸点と等しいか、それ以下であることが好ましい。この温度範囲に保持することにより、ミスト生成器２２からの乾燥ガス中の有機溶剤ミストは配管を移送中に有機溶剤ミストの表面から徐々に気化するためにミストの粒径がさらに小さくなり、大量のサブミクロンサイズの有機溶剤のミストを含む気体に生成できる。
これにより、被処理基板Ｗに付着している洗浄液はこの大量のサブミクロンサイズの有機溶剤ミストによって効率よく置換され、乾燥処理効率が向上すると共に処理時間も短縮でき、基板表面のウォータマークの発生が極めて少なく、或いは殆ど零にできる。更に、パーティクルの付着もなくなり、しかも、乾燥処理のスピードが速くなるのでパーティクルの再付着をも防止できるようになる。
【００３７】
また、容器２３の外周囲に付設しヒータにより、容器２３及び第１、第２ミスト整流板２６、３０を所定温度、例えば１１０℃に加熱することにより、容器内の有機溶剤の気化を加速して流出口から放出するこができるため、容器内に溜まった有機溶剤の液滴、及び第１、第２ミスト整流板２６、３０に接触した際に気化熱を奪われてしまうことにより発生した液滴等を蒸発させて流出口２５から外へ放出させることができるので、容器内に残留した有機溶剤を処理するための手段が不用になると共に、有機溶剤の無駄をなくすることができる。
【００３８】
この基板処理装置１を用い、以下の条件でＩＰＡ供給量とミストの状態の関係をテストした。このテスト内容を以下の表１に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
この結果、テスト１、２では、ＩＰＡミストが目視できなかった。また、テスト３では、ＩＰＡ溶剤のミストはかすかに認識できる程度であった。しかしながら、テスト１〜３の何れにおいても、ＩＰＡの供給量は飽和蒸気圧以上となる量が供給されていることから、ＩＰＡミストは完全に気化しておらず、一部分がサブミクロンサイズのミストとして存在していることは明らかである。この結果から、ＩＰＡ供給量のＭＡＸ値を、１５０〜２００ｃｃ／ｍｉｎにまで高めることができる。現在の実機では、キャリアガスの最大供給流量は、１５０〜２００Ｌ／ｍｉｎで、ＩＰＡ供給流量は、３０〜４０ｃｃ／ｍｉｎであったものが、１５０〜２００ｃｃ／ｍｉｎまで高めることができ、約５倍になる。しかも粒径の均一なミストを生成できる。
【００４１】
上記実施例は、ミスト生成器を基板処理装置に適用したもので説明したが、他の装置にも利用できる。すなわち、処理液供給源として、有機溶剤に代えて、水、各種の薬液（消毒液、農薬、水に溶かした液状消臭剤等）或いはオイル等を用い、これらを上記有機溶剤と同様にミスト化することができる。また、このような薬液等を使用する場合は、キャリアガス供給源には、圧縮空気等が使用される。このミスト生成器は、用途に応じて、周辺機器が変更される。
【００４２】
このミスト生成器を、例えば消毒液に適用すると、ミスト生成器から放出されるミストの径が小さく且つ効率よく大量に放出され、大気中等に放出されたときの浮遊性が良好になり、より少ない水分量で多数のミストを室内等の雰囲気中で高密度に浮遊させることができる。またミスト径を微細にすることにより、ミストの凝集による結露等も防止できる。
同様に他の薬液等に利用し、脱臭剤や殺菌剤、着香剤等を添加した雰囲気や環境室内の気体処理等を行う場合の著しい処理効率、処理性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明の実施例に係るミスト生成器を備えた基板処理装置の概要図、
【図２】図２は、図１のミスト生成器を示し、図２（ａ）は拡大断面図、図２（ｂ）及び図２（ｃ）は図２（ａ）のミスト整流板の平面図、
【図３】図３は、気体生成プロセスを模式して説明する断面図、
【図４】図４は、従来技術の蒸気発生部を備えた基板処理装置の概要図、
【図５】図５は、図４のミスト整流板を示し、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）はこのミスト整流板から放射されたミストの粒径及び放射状態を説明する平面図、
【図６】図６は、他の従来技術の霧発生装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 基板処理装置
２ 基板処理槽
３ 洗浄槽
４ 乾燥槽
５ 噴射ノズル
６ 有機溶剤供給ライン
１５ 不活性ガス供給ライン
７、１６ 不活性ガス供給源
８ 貯留槽
９ 温水槽
２１ 混合器
２３ 円筒状の容器
２２ ミスト生成器
２４ 流入口
２５ 流出口
２６、３０ 第１、第２ミスト整流板
２７、３１ 微細穴
Ｒ１〜Ｒ３ 小室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミスト生成器に係り、更に詳しくは、各種の有機溶媒及び薬液等の液体から微小粒子のミストを生成するミスト生成器に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種の有機溶剤及び薬液等の液体から微小粒子のミストを生成するミスト生成器は、ウェーハ等の基板を乾燥処理する基板処理装置、或いは病院の病室、電車の車室等を消毒或いは消臭する装置等に使用されている（例えば、下記特許文献１、２参照）。
【０００３】
図４、図５は、蒸気発生部を備えた基板処理装置を示し、下記特許文献１に記載されたものである。図４は、下記特許文献に記載の基板処理装置の概要図、図５はミスト整流板を示し、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）はミスト整流板から放射されるミスト粒径及び放射状態を説明する正面図である。
この基板処理装置４０は、図４に示すように、複数枚のウェーハＷを収容できるスペースを有する基板処理槽４１と、この処理槽内に配設された蒸気発生部Ａと、この処理槽に接続され各種処理液を供給する処理液供給システム４６と、同様にこの処理槽に接続され使用済み処理液を排出する廃液処理システム４９とで構成されている。
基板処理槽４１は、上下２槽に別れ、下部は洗浄槽４２、上部は乾燥槽４３となっている。乾燥槽４３は、その内側の側壁面に、ウェーハＷの外周面を挟むように２枚のミスト整流板４４、４４が対向配置され、主にこのミスト整流板４４、４４で蒸気発生部Ａ（ミスト発生器）が構成されている。
各ミスト整流板４４は、図５（ａ）に示すように、全体が横長の中空直方体からなり、複数枚のウェーハ表面に同時にミストを供給できる幅長になっている。
ミスト整流板４４は、図５に示すように、ウェーハＷの周面側に位置する面４４Ｆに、複数の微細な開口４４ａが形成されている。この開口４４ａの大きさは５ｍｍ程度となっている。このミスト整流板４４内部の下方には流体スプレーノズル４５が装着されている。この流体スプレーノズル４５の口径は１ｍｍ程度となっている。これらの開口４４ａは、ミスト整流板４４の下方（流体スプレーノズル４５の取付け位置）から所定距離Ｓ間は形成されていない。
【０００４】
このミスト整流板４４において、高密度の有機溶剤（ＩＰＡ）ミストＭが流体スプレーノズル４５から中空のミスト整流板４４内部の下部に噴射されると、距離Ｓ（１００ｍｍ程度）の領域ａには、粒径２０μｍ以上の大きさのＩＰＡミストＭＬで満たされ、上方の領域ｂには、２０μｍ以上の大きさのＩＰＡミストＭＬと２０μｍ以下の大きさのＩＰＡミストＭＳとが混じった混合ミストで満たされる。そして、この混合ミストＭＬ、ＭＳのうち、粒径の小さいミストＭＳは、ミスト整流板４４の開口４４ａを通り抜けてウェーハＷに供給されて、基板の乾燥処理に使用される。一方、粒径の大きいミストＭＬは、ミスト整流板４４の内部で凝縮されて流出口４４ｂから放出されるようになっている。
【０００５】
また、図６は、消毒、消臭する装置等に使用される霧発生装置を示し、下記特許文献２に開示されたものである。
この霧発生装置（ミスト発生器）５０は、基部側にミストを発生させる発生部５１、先端側にミストを放出する送出口５２ａを有し、発生部５１で発生したミストを送出側に送り出す送風機を設けた筒状容器５２を備え、この容器５２内に霧粒子の選別を行う複数枚の遮閉部材５４が複数段に配設された構成を有している。
この遮閉部材５４は、渦流室５５内に中心部からの霧の移動を抑制すると共に、送気口５６から送出される風が中心部から発生室５７側に向かうことを阻止し、遮閉部材５４の外周と筒状容器５２の内周との間で形成されるリング状の霧通過間隙Ｌから、旋回風（渦流）の誘導によって霧を上方の送出方向に旋回する渦流状態にして放出させ、下方から上昇する霧の粒子の大きいものの上昇を阻止して貯液部５８に還元し、微粒子状の小さい霧のみを上方に送出させて霧粒子の選別を行うものである。
筒状容器内に遮閉部材５４を配設することにより、発生部５１から送出されたミストのうち、小粒径のミストは送出口から外へ放出され、比較的大粒径のミストは、各遮閉部材によって凝集されて貯液部５８へ還元される。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２５７９２６号公報（図１〜図３、段落〔００２５〕〜〔００２９〕）
【特許文献２】特開２００２−５２３５５号公報（図５、段落〔００１２〕〜〔００１４〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１に記載された蒸気発生部は、基板処理槽内にミスト整流板を配設し、この整流板に設けた複数個の開口の開口径と重力を利用してＩＰＡ粒を選別し、粒径の小さいＩＰＡミストを被処理基板に供給し、粒径の大きいＩＰＡミストは整流板下部の排液口から排出させるようにしたものである。
【０００８】
この蒸気発生部によれば、ミスト整流板の開口径を利用してＩＰＡミストの粒径を選別することができるが、この整流板では、例えば開口径が５ｍｍ程度となっているので、より粒径の小さいミスト、更に粒径が小さい、例えばサブミクロンサイズのミストであって、しかも、これらのミストのサイズを均一化したものを生成することができない。また、粒径の大きいミストは、排出口から外へ排出されるので、乾燥処理に利用されるミスト量が少なくなり、ミスト生成効率が悪く、ＩＰＡが無駄に消費される恐れがあり経済的でなく、更に、別途排出処理システムが必要となる。
【０００９】
また、上記特許文献２に記載された霧発生装置は、ミスト発生部から送出されたミストのうち、小粒径のミストは送出口から外へ放出し、大粒径のミストは、各遮閉部材によって凝集させて貯液部へ還元するようにしたものである。
【００１０】
しかしながら、この装置では、容器と遮閉部材間の間隙Ｌを利用し、粒径の小さいミストは、この隙間を通して上昇させ、大径のミストは遮閉部材の裏面に接触又は衝突させ、凝集付着させて下方へ落下させているので、ミスト粒径の調節、例えば粒径の小さいミストや、更に粒径が小さい、例えばサブミクロンサイズのミストを発生させることができず、しかも、これらのミストのサイズを均一化したものを生成することができない。また、粒径の大きいミストは、下方へ落下されるので、送出口から放出されるミスト量が少なくなりミスト生成効率が悪い等の課題がある。
【００１１】
本発明は、上記従来技術の課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、粒径が均一な微小粒子のミストを効率よく生成できるミスト生成器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、以下の手段により解決することができる。すなわち、本願の請求項１に係るミスト生成器は、一端に流入口、他端に流出口を有し内部に空洞部が形成された筒状容器を備えたミスト生成器において、前記筒状容器は、その空洞部が複数個の微細穴を有する第１ミスト整流板と、前記第１ミスト整流板の微細穴と異なる位置に複数個の微細穴を有する第２ミスト整流板とで仕切られ、前記空洞部に複数個の小室が形成されたものであることを特徴とする。
【００１３】
本願の請求項２に係る発明は、請求項１に記載のミスト生成器において、前記第１ミスト整流板の複数個の微細穴の開口面積の合計は、前記流入口の開口面積より小さくなっていることを特徴とする。
【００１４】
本願の請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載のミスト生成器において、前記筒状容器の外周囲にヒータが付設されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、ミスト生成器を構成する筒状容器は、その空洞部を複数個の微細穴を有する第１ミスト整流板と、この第１ミスト整流板の微細穴と異なる位置に複数個の微細穴を有する第２ミスト整流板とで仕切られ、空洞部に複数個の小室を形成したものであるので、流入口から、例えばキャリアガス中に粒径がバラついた液滴を含んだ流体が高速で供給されると、粒径の大きい液滴は、第１小室内で第１ミスト整流板に高速で衝突して打ち砕かれ、この打ち砕かれた液滴は、微小の液滴粒、いわゆるミストとなって第１ミスト整流板の微細穴を通り、次の第２小室内に移送される。このミストは、第１ミスト整流板の微細穴を通過する際に粒径が均一化される。この第２小室内において、このミストは一部が更に第２ミスト整流板の表面に高速で衝突して更に打ち砕かれ、この打ち砕かれ極小化されたミスト、いわゆるマイクロミストが第２ミスト整流板の微細穴を通って第３小室へ送られる。このマイクロミストは、第２整流板の微細穴を通過する際にその粒径が均一化される。第３小室に移送されたマイクロミストは、キャリアガスと均一に混合された状態で流出口からミスト発生器の外へ放出される。したがって、このミスト生成器では、有機溶剤の粒径が均一な粒径のミスト、このミストより粒径の更に小さいマイクロミスト、有機溶剤の蒸気及びキャリアガスを含む混合流体を効率よく生成することができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、第１ミスト整流板の複数個の微細穴の合計開口面積が流入口の開口面積より小さくなっているので、第１ミスト整流板の両側の圧力差が大きくなり、第１ミスト整流板の微細穴を通過する混合流体の流速を高められるようになる。
したがって、流入口から供給された液滴等は、第１ミスト整流板をスムーズに通過し、しかも第２ミスト整流板に高速で衝突し、液滴等が効率よく打ち砕かれることになる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、容器の外周囲にヒータを付設して容器を高温に加熱することにより、有機溶剤の気化熱の損失による温度低下を防止することができるとともに、ミストの気化による粒径の微小化を加速して流出口から放出することができるので、マイクロミストの生成効率が向上する。また、容器内に溜まった液滴を蒸発させて流出口から外へ放出させることができるので、容器内に残留する液滴の処理手段が不要になると共に、薬液等の無駄をなくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の最良の実施形態を説明する。但し、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するためのミスト生成器を例示するものであって、本発明をこのミスト生成器に特定することを意図するものではなく、特許請求の範囲に含まれるその他の実施形態のものも等しく適応し得るものである。
【実施例１】
【００１９】
図１は、本発明の実施例に係るミスト生成器を備えた基板処理装置の概要図、図２は図１のミスト生成器を示し、図２（ａ）は拡大断面図、図２（ｂ）及び図２（ｃ）は図２（ａ）のミスト整流板の平面図、図３はミスト生成プロセスを模式して説明する断面図である。
基板処理装置１は、図１に示すように、複数枚の被処理基板Ｗ（ウェーハ）を収容できる容積を有する基板処理槽２と、この処理槽に接続され有機溶剤等を供給する有機溶剤供給ライン６と、同様にこの処理槽に接続され使用済み有機溶剤等を含有するキャリアガス及び洗浄液を外へ排出する廃液等処理ライン（図示省略）と、を備えている。なお、この基板処理装置の処理槽には、各種処理液供給源及びこれらの供給源からの供給ラインが接続されているが、これらは省略されている。
【００２０】
基板処理槽２は、上下２槽に別れ、下部は洗浄槽３、上部は乾燥槽４となっている。乾燥槽４は、その上部に複数本の噴射ノズル５が配設されている。各噴射ノズル５には、ヒータＨが付設され、乾燥ガスが所定の温度に加熱されるようになっている。
この基板処理槽２では、被処理基板Ｗは、下部の洗浄槽３で洗浄処理され、この洗浄された基板Ｗは上部の乾燥槽４へ移送されて、噴射ノズル５から噴射される乾燥ガスにより乾燥処理されるようになっている。なお、この基板処理槽は、既に公知であるので詳細な説明を省略する。
【００２１】
有機溶剤供給ライン６は、有機溶剤供給源と、この有機溶剤を所定量貯留する貯留槽８と、有機溶剤を霧化するとともにキャリアガスと混合する混合器２１と、所定粒径のミストを生成するミスト生成器２２とを備え、これらはそれぞれ配管で接続されている。有機溶剤には、例えばイソプロピルアルコール（以下、ＩＰＡという）が使用される。なお、図１では有機溶剤供給源は省略されている。
【００２２】
貯留槽８は、所定量の有機溶剤を貯留できる容積を有する容器からなり、この容器の上部は閉鎖されている。この貯留槽８の閉鎖された上部は不活性ガス供給源７に供給管１０により接続され、底部は混合器２１に流出管１２により接続されている。不活性ガスは有機溶剤の表面を加圧して混合機２１に移相するための加圧手段であって、例えば窒素ガスＮ２が使用される。この貯留槽８は、温水槽９に浸漬されており、この温水槽９には、純水ＤＩＷが貯留されてこの純水が加熱手段（図示省略）により温められ、貯留槽８内の有機溶剤が所定温度に保温される。供給管１０には、圧力調節器１１が接続され、この調節器１１に圧力計Ｐが連結されている。また、流出管１２にはバルブ１３及び積算流量計１４が接続されている。
【００２３】
このような有機溶剤供給ライン６により、不活性ガス供給源７から貯留槽８に不活性ガスが供給されると、密閉された貯留槽８内の圧力が高められ、この圧力上昇によりこの貯留槽８に貯留された有機溶剤の表面が下方へ押し下げられ、この押し下げによって所定温度に保温された有機溶剤が流出管１２を通して混合器２１へ供給される。
この有機溶剤の供給量は、不活性ガス供給源７からの不活性ガスを圧力計Ｐで監視しながら調節器１１を制御することにより行われる。したがって、不活性ガス供給源７からの供給量を調節することにより、有機溶剤の供給量を簡単にコントロールすることができる。
【００２４】
混合器２１は、不活性ガス供給ライン１５及び有機溶剤供給ライン６に接続されているとともに内部にアスピレータ（図示せず）を備えており、有機溶剤の霧化とキャリアガスとの混合を同時に行うものである。不活性ガス供給ライン１５の配管１７には、圧力調節器１８、流量積算計１９及び加熱器２０がそれぞれ接続され、また調節器１８には圧力計Ｐが連結されている。不活性ガスには、例えば窒素ガスＮ２が使用される。
この不活性ガス供給ライン６により、不活性ガス供給源１６から供給された不活性ガスは加熱器２０で所定温度に加熱されて配管１７を経て混合器２１へ供給される。このときの不活性ガスの供給量は、不活性ガス供給源１６からのガス量を圧力計Ｐで監視しながら調節器１８を制御することにより行われる。
【００２５】
上記２つの供給ラインによれば、有機溶剤の供給量及びキャリアガスの供給量をそれぞれ独立して調節することができるため、有機溶剤の流量及び濃度を広範囲にコントロールできる。
【００２６】
ミスト生成器２２は、図２に示すように、長手方向の両端部に短長の筒状体２４、２５が連結され、外形直径Ｄ１及び長手方向の長さＬ０を有する胴長な円筒状の容器２３からなり、所定厚さ（例えば２．０ｍｍ）の金属材、例えばステンレスで形成されている。各筒状体２４、２５は、開口２４ａ、２５ａを有し、また内周面に雌ネジが形成され、それぞれ配管と接続される。各筒状体２４、２５は、前者が流入口、後者が流出口となっている。
また、容器２３の外周囲には、ヒータＨ（図１参照）が付設されている。このヒータＨにより、容器２３内を所定温度に加熱すると共に外周囲からの熱伝導により第１、第２ミスト整流板も加熱する。この加熱により、容器２３内を通過する液滴の気化による粒径の減少を加速することができるとともに、必要に応じて加熱温度を変えることにより容器内に残留する液滴を加熱蒸発させて、速く且つ無駄なく流出口へ流出させることができる。ヒータＨには、例えばベルトヒータが使用される。なお、この容器は、合成樹脂材で形成してもよいが、耐熱性及び熱伝導効率を考慮すると金属材が好ましい。また、容器２３の内部は鏡面加工するのが好ましい。
また、この胴長な円筒状の容器２３は、長手方向の胴体部をほぼ等間隔Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の距離で仕切る２枚の仕切り板、すなわち第１、第２ミスト整流板２６、３０で仕切られて３個の個室、すなわち第１小室Ｒ１、第２小室Ｒ２、及び第３小室Ｒ３が形成される。
第１、第２ミスト整流板２６、３０は、例えば、筒状容器にミスト整流板を設ける箇所で切断して、この切断した箇所に各ミスト整流板を溶接等で結合して取り付ける。
【００２７】
この円筒状の容器２３における図２に示す寸法線で示した部分の長さの一例は以下のとおりである。Ｌ０＝１００ｍｍ、Ｄ１＝４２．７ｍｍ、Ｄ２＝２０ｍｍ、Ｌ１＝３２．５ｍｍ、Ｌ２＝３２ｍｍ、Ｌ３＝３２．５ｍｍである。なお、この容器形状、大きさ及び流入口２４流出口２５の数は、用途に応じて任意に変更され、上記の形状及び大きさはその一例に過ぎない。
【００２８】
第１、第２ミスト整流板２６、３０は、それぞれ所定厚さ、例えば２．０ｍｍの円盤状の金属板材、例えばステンレスの板材で形成されている。このミスト整流板は、その表裏面を鏡面加工するのが好ましい。鏡面加工を施すことにより、表裏面への液体等の付着がし難くなり、また液滴が付着しても簡単に流れ落ちるため、その後の処理が容易になる。
また、第１、第２ミスト整流板２６、３０には、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示すように、それぞれ板体を貫通する複数個の微細穴２７、３１が形成されている。これらの微細穴２７、３１は、それぞれ第１、第２ミスト整流板２６、３０とで形成される位置が異なるようにされている。すなわち、この位置は、第１、第２ミスト整流板２６、３０を重ねたとき、それぞれの微細穴が重ならず、連通しない箇所が選択されている。
【００２９】
第１ミスト整流板２６の微細穴２７は、図２（ｂ）に示すように、円盤状板体の中心を通る水平線ａに対して所定角度で右上がりの等間隔で設けた複数本の傾斜線Ｘ１〜ＸＮと、前記傾斜線Ｘ１〜Ｘｎと直交する右下がりで等間隔の傾斜線Ｙ１〜Ｙｎが交差する交点に形成されている。傾斜線の傾斜角度は、例えば４５度、間隔２．６５ｍｍ、微細穴の直径は０．５ｍｍである。なお、板体の中心部Ｓ０には、微細穴は形成されていない。
【００３０】
第２ミスト整流板３０の微細穴３１は、円形板の中心を通る水平線に対して等間隔で水平な複数本の水平線Ｘ'１〜Ｘ'ｎ及び垂直線Ｙ'１〜Ｙ'ｎが交差する交点３１に形成されている。なお、各線Ｘ１〜Ｘｎ、Ｙ１〜Ｙｎ、Ｘ'１〜Ｘ'ｎ及び垂直線Ｙ'１〜Ｙ'ｎは、説明を分かりやすくするために設けたもので、実際の板体には設けられていない。各線の間隔は、例えば２．６５ｍｍ、微細穴直径は、例えば０．５ｍｍである。板体の中心部Ｓ０には、微細穴は形成されない。
【００３１】
第１、第２ミスト整流板２６、３０は、各微細穴２７、３１の大きさ及び個数は同じになっている。また、各微細穴２７の開口面積を合計した合計面積をＳ２とし、流入口２４の開口面積をＳ１とすると、両者の関係は、Ｓ１>Ｓ２になっている。
【００３２】
第１、第２ミスト整流板２６、３０は、各微細穴２７、３１を設ける位置を異ならせることにより、これらのミスト整流板２６、３０が円筒状の容器２３に装着された状態において、第１ミスト整流板２６の微細穴２７と第２ミスト整流板３０の微細穴３１とが重なることがないため、ストレートに連通することがなくなる。すなわち、流入口２４から、例えば液滴とキャリアガスとの混合流体が高速で供給されると、粒径の大きい液滴は、第１小室Ｒ１内において第１ミスト整流板２６に高速で衝突して打ち砕かれ、この打ち砕かれた微小な液滴は粒径の小さい液滴粒、いわゆるミストとなって第１ミスト整流板２６の微細穴２７を通過し、次の第２小室Ｒ２内に移送される。この第２小室Ｒ２内では、再び第２ミスト整流板３０の表面に高速で衝突して打ち砕かれ、この打ち砕かれ更に微小化されたミスト、いわゆるマイクロミストは、第２ミスト整流板３０の微細穴３１を通過して第３小室Ｒ３へ送られ、この第３小室Ｒ３において、キャリアガスと均一に混合されて、流出口２５から外へ流出される。各ミストは、第１、第２ミスト整流板２６、３０の微細穴２７、３１を通過する際に、ミストの粒径が均一化される。
ここで、第１、第２ミスト整流板２６、３０の各微細穴２７、３１の大きさ及び個数を同じにしておくと、第２小室Ｒ２での流速の減少を少なくできる。また、第１ミスト整流板２６の微細穴２７の大きさを第２ミスト整流板３０の微細穴３１より大きくしてもよい。更に、流入口２４の開口面積Ｓ１と各微細穴２７の合計面積Ｓ２との関係がＳ１>Ｓ２となるようにする。これにより、流入口２４から流入した混合流体は、第１ミスト整流板２６の両側の圧力差が大きくなるので、第１ミスト整流板２６の微細穴２７を通る混合流体の流速が高められ、この混合流体の第１ミスト整流板２６から第２小室Ｒ２への移送がスムーズになる。
【００３３】
次に、図１〜図３を参照して、この装置を用いた被処理基板Ｗの乾燥プロセスを説明する。
貯留槽８には、図示していない有機溶剤供給源からＩＰＡが貯留槽８に供給され貯留される。この状態において、不活性ガス供給源７から貯留槽８に不活性ガスを供給すると、貯留槽８内の圧力が高められ、この圧力上昇により貯留槽８に貯留されたＩＰＡの表面が下方へ押し下げられ、この押し下げにより所定温度に保温された所定量のＩＰＡが流出管１２を通してアスピレータを備えた混合器２１へ供給される。このＩＰＡの供給量は、不活性ガス供給源７からの不活性ガスを圧力計Ｐで監視しながら調節器１１を制御することにより行う。
【００３４】
一方、不活性ガス供給源１６から所定量の不活性ガスをキャリアガスとして加熱器２０で所定温度に加熱した後に、配管１７を経て混合機２１へ供給する。不活性ガスの供給量は、不活性ガス供給源１６からのガス量を圧力計Ｐで監視しながら調節器１８を制御することにより行う。混合器２１では、不活性ガス供給源１６から供給されたキャリアガスにより、貯留槽８から供給されたＩＰＡを霧化するとともに不活性ガスと混合し、ＩＰＡの液滴と不活性ガスとの混合流体をミスト生成器２２へ移送する。ミスト生成器２２へ送られたＩＰＡの液滴は、図３に示すように、容器２３の開口２４ａを通過して第１小室Ｒ１へ送られ、この室で拡散されて第１ミスト整流板２６の表面に衝突して打ち砕かれ、微小粒径の液滴、いわゆるミストとなる。
このＩＰＡミストは、第１ミスト整流板２６の微細穴２７を通過して第２小室Ｒ２へ移送される。このとき、流入口２４の開口面積Ｓ１が第１ミスト整流板２６に設けられた各微細穴２７の合計面積Ｓ２より大きくなっているので、第１小室Ｒ１の圧力と第２小室Ｒ２との圧力の差が上昇するため、第１ミスト整流板２６の微細穴２７を通過する混合流体の流速が高められて第１ミスト整流板２６から第２小室Ｒ２へスムーズに移送される。また、第２小室Ｒ２へ流入するＩＰＡミストは、第１ミスト整流板２６の微細穴２７を通過する際に、粒径が均一化される。
【００３５】
第２小室Ｒ２に送られたＩＰＡミストは、更に第２ミスト整流板３０の表面に衝突して再び打ち砕かれ更に極小化、マイクロミストとなって第２ミスト整流板３０の微細穴３１を通過して第３小室Ｒ３へ送られる。このマイクロミストは、第２ミスト整流板３０の微細穴３１を通過する際に、粒径が均一化される。第３小室Ｒ３では、このマイクロミスト化されたＩＰＡとキャリアガスとが均一にミックスされて、乾燥ガスとして流出口２５から基板処理槽２へ供給される。
【００３６】
ミスト生成器２２と基板処理槽２とを接続する配管及び基板処理槽２内の噴射ノズル５には、それぞれヒータＨが付設されているので、このヒータＨにより、配管及び噴射ノズル５を所定温度に保持することができる。この保持温度は、噴射ノズル５から噴出される乾燥ガスの温度が有機溶剤の沸点と等しいか、それ以下であることが好ましい。この温度範囲に保持することにより、ミスト生成器２２からの乾燥ガス中の有機溶剤ミストは配管を移送中に有機溶剤ミストの表面から徐々に気化するためにミストの粒径がさらに小さくなり、大量のサブミクロンサイズの有機溶剤のミストを含む気体に生成できる。
これにより、被処理基板Ｗに付着している洗浄液はこの大量のサブミクロンサイズの有機溶剤ミストによって効率よく置換され、乾燥処理効率が向上すると共に処理時間も短縮でき、基板表面のウォータマークの発生が極めて少なく、或いは殆ど零にできる。更に、パーティクルの付着もなくなり、しかも、乾燥処理のスピードが速くなるのでパーティクルの再付着をも防止できるようになる。
【００３７】
また、容器２３の外周囲に付設しヒータにより、容器２３及び第１、第２ミスト整流板２６、３０を所定温度、例えば１１０℃に加熱することにより、容器内の有機溶剤の気化を加速して流出口から放出するこができるため、容器内に溜まった有機溶剤の液滴、及び第１、第２ミスト整流板２６、３０に接触した際に気化熱を奪われてしまうことにより発生した液滴等を蒸発させて流出口２５から外へ放出させることができるので、容器内に残留した有機溶剤を処理するための手段が不用になると共に、有機溶剤の無駄をなくすることができる。
【００３８】
この基板処理装置１を用い、以下の条件でＩＰＡ供給量とミストの状態の関係をテストした。このテスト内容を以下の表１に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
この結果、テスト１、２では、ＩＰＡミストが目視できなかった。また、テスト３では、ＩＰＡ溶剤のミストはかすかに認識できる程度であった。しかしながら、テスト１〜３の何れにおいても、ＩＰＡの供給量は飽和蒸気圧以上となる量が供給されていることから、ＩＰＡミストは完全に気化しておらず、一部分がサブミクロンサイズのミストとして存在していることは明らかである。この結果から、ＩＰＡ供給量のＭＡＸ値を、１５０〜２００ｃｃ／ｍｉｎにまで高めることができる。現在の実機では、キャリアガスの最大供給流量は、１５０〜２００Ｌ／ｍｉｎで、ＩＰＡ供給流量は、３０〜４０ｃｃ／ｍｉｎであったものが、１５０〜２００ｃｃ／ｍｉｎまで高めることができ、約５倍になる。しかも粒径の均一なミストを生成できる。
【００４１】
上記実施例は、ミスト生成器を基板処理装置に適用したもので説明したが、他の装置にも利用できる。すなわち、処理液供給源として、有機溶剤に代えて、水、各種の薬液（消毒液、農薬、水に溶かした液状消臭剤等）或いはオイル等を用い、これらを上記有機溶剤と同様にミスト化することができる。また、このような薬液等を使用する場合は、キャリアガス供給源には、圧縮空気等が使用される。このミスト生成器は、用途に応じて、周辺機器が変更される。
【００４２】
このミスト生成器を、例えば消毒液に適用すると、ミスト生成器から放出されるミストの径が小さく且つ効率よく大量に放出され、大気中等に放出されたときの浮遊性が良好になり、より少ない水分量で多数のミストを室内等の雰囲気中で高密度に浮遊させることができる。またミスト径を微細にすることにより、ミストの凝集による結露等も防止できる。
同様に他の薬液等に利用し、脱臭剤や殺菌剤、着香剤等を添加した雰囲気や環境室内の気体処理等を行う場合の著しい処理効率、処理性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】図１は、本発明の実施例に係るミスト生成器を備えた基板処理装置の概要図、
【図２】図２は、図１のミスト生成器を示し、図２（ａ）は拡大断面図、図２（ｂ）及び図２（ｃ）は図２（ａ）のミスト整流板の平面図、
【図３】図３は、気体生成プロセスを模式して説明する断面図、
【図４】図４は、従来技術の蒸気発生部を備えた基板処理装置の概要図、
【図５】図５は、図４のミスト整流板を示し、図５（ａ）は斜視図、図５（ｂ）はこのミスト整流板から放射されたミストの粒径及び放射状態を説明する平面図、
【図６】図６は、他の従来技術の霧発生装置の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ 基板処理装置
２ 基板処理槽
３ 洗浄槽
４ 乾燥槽
５ 噴射ノズル
６ 有機溶剤供給ライン
１５ 不活性ガス供給ライン
７、１６ 不活性ガス供給源
８ 貯留槽
９ 温水槽
２１ 混合器
２３ 円筒状の容器
２２ ミスト生成器
２４ 流入口
２５ 流出口
２６、３０ 第１、第２ミスト整流板
２７、３１ 微細穴
Ｒ１〜Ｒ３ 小室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に流入口、他端に流出口を有し内部に空洞部が形成された筒状容器を備えたミスト生成器において、前記筒状容器は、その空洞部が複数個の微細穴を有する第１ミスト整流板と、前記第１ミスト整流板の微細穴と異なる位置に複数個の微細穴を有する第２ミスト整流板とで仕切られ、前記空洞部に複数個の小室が形成されたものであることを特徴とするミスト生成器。
【請求項２】
前記第１ミスト整流板の複数個の微細穴の開口面積の合計は、前記流入口の開口面積より小さくなっていることを特徴とする請求項１に記載のミスト生成器。
【請求項３】
前記筒状容器の外周囲にヒータが付設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のミスト生成器。
【請求項１】
一端に流入口、他端に流出口を有し内部に空洞部が形成された筒状容器を備えたミスト生成器において、前記筒状容器は、その空洞部が複数個の微細穴を有する第１ミスト整流板と、前記第１ミスト整流板の微細穴と異なる位置に複数個の微細穴を有する第２ミスト整流板とで仕切られ、前記空洞部に複数個の小室が形成されたものであることを特徴とするミスト生成器。
【請求項２】
前記第１ミスト整流板の複数個の微細穴の開口面積の合計は、前記流入口の開口面積より小さくなっていることを特徴とする請求項１に記載のミスト生成器。
【請求項３】
前記筒状容器の外周囲にヒータが付設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のミスト生成器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００６−２８９２１９（Ｐ２００６−２８９２１９Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１１４５６（Ｐ２００５−１１１４５６）
【出願日】平成１７年４月７日（２００５．４．７）
【出願人】（３９１０６０３９５）エス・イー・エス株式会社 (46)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月７日（２００５．４．７）
【出願人】（３９１０６０３９５）エス・イー・エス株式会社 (46)
【Ｆターム（参考）】
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