CN112714668B - 调湿气体发生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供旨在能够适用于半导体制造工序的调湿气体发生装置的改良。调湿气体发生装置1包括：饱和罐主体2，在内部包括气体区域G和位于气体区域G的下方的蓄水区域W；以及气体回流装置4，配置于饱和罐主体2的内部。气体回流装置4包括气体返回管40、气体送出管41、排水管42和收集箱43。气体返回管40从配置于气体区域G内的气体入口40a经过蓄水区域W内而到达配置于收集箱43内的气体出口40b。气体送出管41从配置于收集箱43内的气体送入口41a到达配置于饱和罐主体2的外部的气体送出口41b。排水管42从配置于收集箱(43)内的入水口42a到达配置于饱和罐主体2的外部的出水口42b。
Description
技术领域
本发明涉及一种产生调整到希望的湿度的气体的调湿气体发生装置。
背景技术
专利文献1公开了一种恒湿气体发生装置的饱和罐。根据该公开内容，在饱和罐主体内设置有气体导出管。饱和罐主体的内部以留下上部的空间部分的方式填充有水。气体导出管从饱和罐主体内的空间部分经过水中而到达水面下的气体出口。
饱和罐主体内的水的温度被控制为期望的温度，空间部分的温度被控制为高于水温。气体以气泡的形式从饱和罐的底部导入水中。气泡在经过水期间变成饱和气体而到达上部空间。气体在上部空间被增湿，然后进入气体导出管。在气体经过气体导出管的期间，多余的水蒸气冷凝，成为与水温相当的饱和水蒸气压的气体，被从气体出口向外部送出。
如果使用该饱和罐，由于不再需要恒温水槽，所以能够实现恒湿气体发生装置的小型化。
现有技术文献
专利文献：
专利文献1：特开昭63-123109号公报
发明内容
发明要解决的问题
作为恒湿气体发生装置的用途的一例，能够举出半导体制造工序中的硅晶片的干式清洗，在此，使用的是湿度被调整为预定值的气体。
生成半导体制造工序的干式清洗的调湿气体的调湿气体发生装置，需要满足多个高度的性能要求。例如，对纯水的良好的耐久性、用于延长使用寿命的维护管理的简易性、输出气体的高清洁性(含有的金属离子等杂质的浓度极低)、高精度的湿度控制、小型化以及低成本性等。
专利文献1的公开内容揭示了一种在小型化和低成本化方面优良的恒湿气体发生装置，但尚未达到能够适用于半导体制造工序的程度，需要实施进一步的改良。
本发明的一个目的在于提供一种旨在能够适用于半导体制造工序的调湿气体发生装置的改良。
本发明的另一个目的在于提供一种在耐水性、维护管理性、输出气体的清洁度、或输出气体的湿度控制性方面表现优良的调湿气体发生装置的改良。
用于解决问题的方案
根据一个实施方式的调湿气体发生器包括：饱和罐主体，在内部包括气体区域和位于气体区域的下方的蓄水区域；以及气体回流装置，配置于饱和罐主体的内部。
气体回流装置包括气体返回管、气体送出管、排水管和收集箱。气体返回管从配置于气体区域内的气体入口经过蓄水区域内而到达配置于收集箱内的气体出口。气体送出管从配置于收集箱内的气体送入口到达配置于饱和罐主体的外部的气体送出口。排水管从配置于收集箱内的入水口到达配置于饱和罐主体的外部的出水口。
发明效果
如上所述构成的调湿气体发生装置与现有的调湿气体发生装置相比，有望在耐水性、维护管理性、输出气体的清洁性、或输出气体的湿度控制性方面优于现有的调湿气体发生装置。
附图的简要说明
图1是根据一个实施方式的调湿气体发生装置的纵截面图。
图2是对根据一个实施方式的调湿气体发生装置的凸缘部进行放大显示的纵截面图。
图3是根据一个实施方式的调湿气体发生装置的气体回流装置的横截面图。
具体实施方式
以下参照附图，对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，以下说明的实施方式不对权利要求书的范围所涉及的发明进行限制，另外，实施方式中描述的各个元素及其组合并非都是本发明的技术方案所必须的。
图1是根据一个实施方式的调湿气体发生装置的纵截面图。
如图1所示，根据一个实施方式的调湿气体发生装置1包括饱和罐主体2、备用水箱3和气体回流装置4。
饱和罐主体2整体上具有上下细长的大致圆筒或多边形筒(例如正方筒)的形状。饱和罐主体2由上侧盖部20、中央躯干部21和底座部22这三个部件构成。饱和罐主体2的这些部件的主要材料是耐久性较高的金属，例如不锈钢。
通过中央躯干部21的周壁的上端面与上侧盖部20的周壁的下端面紧密接触、以及底座部22的中央部的上表面与中央躯干部21的周壁的下端面紧密接触的方式，依次连接这三个部件并形成饱和罐主体2。通过上侧盖部20的周壁的下端部的凸缘20a与中央躯干部21的周壁的上端部的凸缘21a之间的螺栓连接、以及中央躯干部21的周壁的下端部的凸缘21b与底座部22的外缘侧的凸缘22a之间的螺栓连接，实现这3个部件之间的连接。因此，如果解除这些螺栓的连接，则饱和罐主体2会被分解为3个部件。
在调湿气体发生装置1进行动作时，在饱和罐主体2的内部以保留其上部的应该存在气体的区域方式填充水。将调湿气体发生装置1用于硅晶片的干式清洗时，填充在饱和罐主体2中的水是超纯水。在下文中，将饱和罐主体2内的填充有水的区域称为蓄水区域W，并在下文中，将上部的气体的区域称为气体区域G。
饱和罐主体2的上侧盖部20和中央躯干部21的高度尺寸被选择为满足以下条件。即，水面位于中央躯干部21的大致上侧一半的高度区域，不会到达上侧盖部20，因此，上侧盖部20的内部始终相当于气体区域G。
在饱和罐主体2的上侧盖部20的周壁的外表面设置有用于加热气体区域G内的气体的气体加热器(加热部)5。上侧盖部20的外表面的大部分可以被气体加热器5覆盖。
用于加热蓄水区域W的水的热水器6配置于饱和罐主体2的内部的下部，例如配置于靠近底座部22的高度位置。需要说明的是，加热器也可以配置于饱和罐主体2的壁，例如配置于中央躯干部21的周壁的外表面。作为热水器6的替代方案，也可以是能够进行水的加热和冷却的热水器/冷却器，例如，利用珀耳帖效应的热泵与饱和罐主体2的壁的外表面紧密接触。
在饱和罐主体2的底座部22的壁中形成气体导入通路22b。气体导入通路22b的气体入口22c在底座部22的壁的外表面开口，气体导入通路22b的气体出口22d朝向底座部22的壁的蓄水区域W开口。在该气体出口22d处设置有用于使从其排出到蓄水区域W的气体成为微小气泡B的多孔体7。
备用水箱3配置于饱和罐主体2的外部。备用水箱3包括上侧部30和下侧部31。在下侧部31的壁的上表面与上侧部30的周壁的下端面紧密接触的状态下，这两个部件连接，形成备用水箱3。这两个部件之间的连接通过上侧部30的周壁的下端部的凸缘30a与下侧部31的外缘侧的凸缘31a之间的螺栓连接来实现。因此，如果解除这些螺栓接合，备用水箱3能够被分解为2个部件。
备用水箱3的主要材料是耐久性高的金属，例如不锈钢。
在备用水箱3的上侧部30的壁例如顶壁上设置有开口30b，在饱和罐主体2的上侧盖部20的上部的壁上也设置有开口20b，两个开口30b、20b通过气体连通管8连接。另外，在备用水箱3的下侧部31的壁例如底壁上设置有开口31b，在饱和罐主体2的下部的壁例如中央躯干部21的下部的周壁上也设置有开口21c，两个开口31b、21c通过水连通管9连接。
备用水箱3的高度尺寸以及相对于饱和罐主体2的配置高度被选择为满足以下条件。即，备用水箱3的水面的高度包含在备用水箱3的内部的高度尺寸内。因此，备用水箱3的内部的水面高度与饱和罐主体2内的水面高度相等，在备用水箱3的内部也同样存在气体区域G和蓄水区域W。
这样，备用水箱3的内部与饱和罐主体2的内部通过气体区域G和蓄水区域W这两个区域实现连通。因此，如果饱和罐主体2内部的水被消耗并且减少，则从备用水箱3向饱和罐主体2内部补充水。
在备用水箱3的壁上设置有另一个开口30c，供水管10与备用水箱3的开口30c连接。在饱和罐中的水位下降过多的情况下，能够手动或自动地从供水管10向备用水箱3内补充水。
气体回流装置4配置于饱和罐主体2的内部。气体回流装置4包括气体返回管40、气体送出管41、排水管42和收集箱43。气体回流装置4的主要材料是耐久性高的金属，例如不锈钢。
气体返回管40以大致直线的形状沿着上下方向地配置，例如大致垂直地配置，气体返回管40在其上端具有气体入口40a且在下端具有气体出口40b。气体返回管40的气体入口40a配置于饱和罐主体2内的气体区域G的上部，例如配置于靠近上侧盖部20的顶壁的位置。气体返回管40从气体区域G内的气体入口40a经过蓄水区域W内到达收集箱43的内部的气体出口40b。
气体返回管40的气体出口40b配置于比收集箱43的内部的最上位置低的位置，例如从收集箱43的顶壁下降预定距离的位置。气体返回管40的气体出口40b的附近部分以相对于垂直方向倾斜进行倾斜的方式弯曲而到达气体出口40b(参照图3)。而且，气体出口40b在水平面上的朝向是与从该气体出口40b观察到的水平面上的气体送出管41的气体送入口41a所存在的方向不同的方向。因此，从气体出口40b吹出的气流朝向与气体送出管41的气体送入口41a不同的方向。
另外，如图3所示，气体返回管40的气体出口40b的前端面40c呈大致圆形，但以使前端面40c的圆形端面的至少一部分与收集箱43的内表面接触的方式沿倾斜方向被切断。更详细地，气体出口40b配置于收集箱43的内壁的内表面附近，朝向收集箱43的壁的内表面，且气体出口40b的一部分(例如气体出口40b中最向前方延伸的前端部)与收集箱43的内表面接触。
通过以上结构，能够缓解气体经过气体返回管40内的期间冷凝的水从气体出口40b出来而落到收集箱43内时被从气体出口40b吹出的气流输送而进入气体送出管41的气体入口40a内的问题。
另外，如图3所示，气体返回管40的气体出口40b处的气体返回管40的中心轴成为相对于收集箱43的内壁的内表面向周向倾斜的方向。
用于检测气体温度的气体温度传感器11配置于与气体区域G中的气体返回管40的气体入口40a大致相同的高度处。该气体温度传感器11的检测信号被输入到配置于饱和罐主体2的外部的未图示的控制装置，用于利用气体加热器进行气体温度控制。
气体送出管41具有例如弯曲成倒L字型的形状，沿上下方向配置，在其大致垂直立起的部分的下端具有气体送入口41a，在其大致水平配置的部分的上端具有气体送出口41b。
气体送出管41的气体送入口41a配置于比收集箱43的内部的气体返回管40的气体出口40b高的位置。气体送出管41从气体送入口41a向上延伸，向收集箱43的外部伸出，并且进入蓄水区域W内，在由此将朝向改为大致水平后，穿透中央躯干部21的壁的水面下方的部位，并且到达配置于饱和罐主体2的外部的气体送出口41b。
用于检测水的温度的水温传感器12配置于与蓄水区域W中的气体送出管41大致相同的高度处。该水温传感器12的检测信号被输入到配置于饱和罐主体2的外部的未图示的控制装置，用于利用热水器6进行水的温度控制。
排水管42包括配置于收集箱43的内部的大致最下部的入水口42a和配置于饱和罐主体2的外部的出水口42b。排水管42从入水口42a延伸并且通到收集箱43的外部，穿透中央躯干部21的壁并通到饱和罐主体2的外部。
收集箱43配置于饱和罐主体2的中央躯干部21内的蓄水区域W内且高度高于上述热水器6的位置。
如图3所示，收集箱43的水平截面面积比气体返回管40的水平截面面积大，在收集箱43内，气体返回管40的气体出口40b与气体送出管41的气体入口40a在水平方向上隔开预定距离地配置。而且，如上所述，在收集箱43内，气体返回管40的气体出口40b朝向与从气体返回管40的气体出口40b观察到气体送出管41的气体入口40a的方向不同的方向。而且，收集箱43具有预定值以上的高度尺寸，在收集箱43内，气体返回管40的气体出口40b配置于比气体送出管41的气体入口41a低的位置。另外，在收集箱43的内部，气体送出管41的气体送入口41a配置于从积存水的收集箱43的底面离开预定高度的程度的较高位置。
饱和罐主体2的与气体区域G和蓄水区域W接触的内表面的整个面上涂覆有对纯水的耐久性比饱和罐主体2的主材料(例如不锈钢)高的耐腐蚀性材料层，例如氟树脂(例如特氟龙(注册商标))层。如图2所示，饱和罐主体2的上侧盖部20与中央躯干部21的彼此的紧密接合面(双方的凸缘20a、21a的相对的紧密接合面)、以及中央躯干部21与底座部22的彼此的紧密接合面(双方的凸缘的紧密接合面)上也涂覆有相同的耐腐蚀性材料层。
备用水箱3的与气体区域G和蓄水区域W接触的内表面也涂覆有相同的耐腐蚀性材料层。备用水箱3的上侧部30与下侧部31的彼此的紧密接合面(双方的凸缘30a、31a的相对的紧密接合面)上也涂覆有相同的耐腐蚀性材料层。
气体回流装置4的与气体区域G和蓄水区域W接触的外表面(例如收集箱43的外表面)也涂覆有相同的耐腐蚀性材料层。
以上说明的本实施方式的调湿气体发生装置1与现有的调湿气体发生装置相比，有望在耐水性、维护管理性、输出气体的清洁性、或输出气体的湿度控制性方面优于现有的调湿气体发生装置。
本实施方式的调湿气体发生装置1能够适用于半导体制造工序的干式清洗工序，另外，也能够适用于其他的半导体制造工序，例如曝光工序中的光刻机内的气氛的调湿、旋涂机等进行的涂装工序中的气氛的调湿等。
需要说明的是，本发明不限于上述实施例，还包括各种变形例。例如，上述实施例中为了使本发明简单易懂地解释而进行了详细的说明，但并非限定必须具备所说明的全部结构。另外，能够将某个实施例的结构的一部分置换为其他实施例的结构，另外，也能够在某个实施例的结构中添加其他实施例的结构。另外，还能够对各实施例的结构的一部分进行其他结构的追加、删除、置换。
另外，图示的各构成要素的尺寸、形状等并非一定进行了准确的图示，也可能为了强调本实施方式的特征而进行了适当的修正。
附图标记说明
1：调湿气体发生装置
2：饱和罐主体
3：备用水箱
4：气体回流装置
5：气体加热器(加热部)
20：上侧盖部
20a：凸缘
21：中央躯干部
21a：凸缘
22：底座部
30：上侧部
30a：凸缘
31：下侧部
31a：凸缘
40：气体返回管
40a：气体入口
40b：气体出口
40c：前端面
41：气体送出管
41a：气体送入口
41b：气体送出口
42：排水管
42a：入水口
42b：出水口
43：收集箱
G：气体区域
W：蓄水区域
Claims (16)
1.调湿气体发生装置，包括：
饱和罐主体，在内部包括气体区域和位于所述气体区域的下方的蓄水区域；以及
气体回流装置，其配置于所述饱和罐主体的内部，
所述气体回流装置包括气体返回管、气体送出管、排水管、收集箱，
所述气体返回管从配置于所述气体区域内的气体入口经过所述蓄水区域内而到达配置于所述收集箱内的气体出口，
所述气体送出管从配置于所述收集箱内的气体送入口到达配置于所述饱和罐主体的外部的气体送出口，
所述排水管从配置于所述收集箱内的入水口到达配置于所述饱和罐主体的外部的出水口，
与所述蓄水区域中的所述气体送出管大致相同的高度处配置有用于所述蓄水区域的水温控制的水温传感器。
2.根据权利要求1所述的调湿气体发生装置，其特征在于，
所述饱和罐主体的内表面涂覆有对纯水具有耐腐蚀性的耐腐蚀树脂层，
所述气体回流装置的外表面涂覆有对纯水具有耐腐蚀性的耐腐蚀树脂层。
3.调湿气体发生装置，包括：
饱和罐主体，在内部包括气体区域和位于所述气体区域的下方的蓄水区域；以及
气体回流装置，其配置于所述饱和罐主体的内部，
所述气体回流装置包括气体返回管、气体送出管、排水管、收集箱，
所述气体返回管从配置于所述气体区域内的气体入口经过所述蓄水区域内而到达配置于所述收集箱内的气体出口，
所述气体送出管从配置于所述收集箱内的气体送入口到达配置于所述饱和罐主体的外部的气体送出口，
所述排水管从配置于所述收集箱内的入水口到达配置于所述饱和罐主体的外部的出水口，
所述饱和罐主体包括上侧盖部和与所述上侧盖部的下端连接的中间躯干部，
通过解除所述上侧盖部和所述中间躯干部之间的相互连接，能够将所述饱和罐主体分解为互相分离的所述上侧盖部和所述中间躯干部，
所述蓄水区域的水面位于所述中间躯干部内，不到达所述上侧盖部，所述上侧盖部的内部是所述气体区域，以及
所述饱和罐主体具有用于加热所述气体区域内的气体的第一加热器和用于加热所述蓄水区域内的水的第二加热器。
4.根据权利要求3所述的调湿气体发生装置，其特征在于，与所述蓄水区域中的所述气体送出管大致相同的高度处配置有用于所述蓄水区域的水温控制的水温传感器。
5.根据权利要求3或4所述的调湿气体发生装置，其特征在于，
所述饱和罐主体的内表面涂覆有对纯水具有耐腐蚀性的耐腐蚀树脂层，
所述气体回流装置的外表面涂覆有对纯水具有耐腐蚀性的耐腐蚀树脂层。
6.根据权利要求5所述的调湿气体发生装置，其特征在于，
在所述上侧盖部的下端部及所述中间躯干部的上端部分别形成有向所述饱和罐主体的外部突出的凸缘部，
这些凸缘部的相对的面涂覆有对纯水具有耐腐蚀性的耐腐蚀树脂层。
7.根据权利要求3或4所述的调湿气体发生装置，其特征在于，
所述调湿气体发生装置包括备用水箱，
所述备用水箱的下部与所述蓄水区域连通，所述备用水箱的上部与所述气体区域连通，
所述备用水箱具有能够分离地相互连接的上侧部和下侧部，
所述上侧部与所述气体区域连通，所述下侧部与所述蓄水区域连通，
所述备用水箱具有用于向所述备用水箱内注水的注水口。
8.调湿气体发生装置，包括：
饱和罐主体，在内部包括气体区域和位于所述气体区域的下方的蓄水区域；以及
气体回流装置，其配置于所述饱和罐主体的内部，
所述气体回流装置包括气体返回管、气体送出管、排水管、收集箱，
所述气体返回管从配置于所述气体区域内的气体入口经过所述蓄水区域内而到达配置于所述收集箱内的气体出口，
所述气体送出管从配置于所述收集箱内的气体送入口到达配置于所述饱和罐主体的外部的气体送出口，
所述排水管从配置于所述收集箱内的入水口到达配置于所述饱和罐主体的外部的出水口，
所述气体返回管在所述蓄水区域内沿上下方向配置，以及
所述蓄水区域内的所述气体返回管的水平方向的截面尺寸比所述收集箱的水平方向的截面尺寸小。
9.根据权利要求8所述的调湿气体发生装置，其特征在于，与所述蓄水区域中的所述气体送出管大致相同的高度处配置有用于所述蓄水区域的水温控制的水温传感器。
10.根据权利要求8所述的调湿气体发生装置，其特征在于，
所述饱和罐主体包括上侧盖部和与所述上侧盖部的下端连接的中间躯干部，
通过解除所述上侧盖部和所述中间躯干部之间的相互连接，能够将所述饱和罐主体分解为互相分离的所述上侧盖部和所述中间躯干部，
所述蓄水区域的水面位于所述中间躯干部内，不到达所述上侧盖部，所述上侧盖部的内部是所述气体区域，以及
所述饱和罐主体具有用于加热所述气体区域内的气体的第一加热器和用于加热所述蓄水区域内的水的第二加热器。
11.根据权利要求8至10中的任一项所述的调湿气体发生装置，其特征在于，所述气体回流管的所述气体出口朝向所述收集箱的内表面并且设置在所述内表面附近。
12.根据权利要求11所述的调湿气体发生装置，其特征在于，所述气体出口的端面的至少一部分是以与所述收集箱的内表面接触的方式沿倾斜方向被切断的形状。
13.根据权利要求8至10中的任一项所述的调湿气体发生装置，其特征在于，
所述饱和罐主体的内表面涂覆有对纯水具有耐腐蚀性的耐腐蚀树脂层，
所述气体回流装置的外表面涂覆有对纯水具有耐腐蚀性的耐腐蚀树脂层。
14.根据权利要求10所述的调湿气体发生装置，其特征在于，
在所述上侧盖部的下端部及所述中间躯干部的上端部分别形成有向所述饱和罐主体的外部突出的凸缘部，
这些凸缘部的相对的面涂覆有对纯水具有耐腐蚀性的耐腐蚀树脂层。
15.根据权利要求8至10中的任一项所述的调湿气体发生装置，其特征在于，所述气体返回管的一部分以使从所述气体出口排出的气体在从上面观察所述收集箱时在所述收集箱内形成旋转流的方式弯曲。
16.根据权利要求8至10中的任一项所述的调湿气体发生装置，其特征在于，所述气体出口的下端在所述收集箱内与所述气体送入口的下端相比位于下方。
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