JP2000081247A - 流体加熱装置およびそれを用いた基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電磁誘導を利用した流体加熱装置において、
有機溶剤に対する加熱容器の耐薬品性および耐久性を高
め、加熱容器と金属配管との接続も容易で、加熱容器と
金属配管との一体化も可能になって加熱容器と配管との
接続個所からの流体の漏れやパーティクル発生の可能性
が無くなる装置を提供する。 【手段】 配管に連通接続される流体流入口１２と流体
流出口１４が形設された密閉構造を有し加熱部２２が非
磁性体材料で形成された金属ハウジング２４からなる加
熱容器１０、加熱容器の外面に巻装されたコイル１６、
コイルに高周波電流を流す電源装置部１８、および、加
熱容器内部に配設され導電性材料で形成された発熱体２
０を備えて装置を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、基板に対して所
要の処理を施す基板処理装置などへ配管を通して供給さ
れるガスや液体の各種の流体を加熱するのに使用される
流体加熱装置、特に電磁誘導加熱式の流体加熱装置、な
らびに、その流体加熱装置を用いた基板処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】基板処理装置、例えば基板の減圧乾燥装
置において、基板が収容され減圧状態とされたチャンバ
内へ配管を通してアルコール蒸気、例えばイソプロピル
アルコール（ＩＰＡ）蒸気を供給する場合に、ＩＰＡ蒸
気を所定温度に加熱して供給する必要がある。ＩＰＡ蒸
気を加熱する装置としては、一般に、ステンレス鋼等で
形成された配管の外側に抵抗加熱ヒータを配設し、その
抵抗加熱ヒータからの熱伝達により、配管内を流れるＩ
ＰＡ蒸気を加熱する装置が使用されているが、最近で
は、電磁誘導を利用して配管内を流れる流体を加熱する
試みもなされている。この加熱方式は、配管の途中に介
挿され流体流入口および流体流出口を有し非磁性体材料
で形成された加熱容器の外面にコイルを巻装するととも
に、コイルが巻装された加熱容器の内部に導電性材料で
形成された発熱体を配設し、コイルに高周波電流を流し
て磁束を発生させ、磁界内にある発熱体に渦電流を生じ
させてジュール熱を発生させ、この発熱体の発熱によ
り、加熱容器内を流れる気体や液体の流体を直接的に加
熱する、といったものである。そして、この加熱装置
を、加熱容器の流体流入口および流体流出口をそれぞれ
配管に連通接続させて配管の途中に設置し、配管から流
体流入口を通って加熱容器内へ流入した流体を加熱し、
加熱された流体を加熱容器内から流体流出口を通って配
管内へ送り込むようにする。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うな電磁誘導を利用した流体加熱装置では、通常、加熱
容器は樹脂材料によって形成されている。このため、Ｉ
ＰＡ等の有機溶剤やその蒸気を加熱する場合に、薬品に
よる加熱容器の劣化が問題となる。また、加熱容器の耐
久性も十分であるとは言えない。

【０００４】また、加熱容器の入口側および出口側がそ
れぞれ接続される配管は、通常、金属製であることか
ら、樹脂材料で形成された加熱容器は、金属配管との接
続のためには特別な工夫を要する。また、溶接による配
管との接続は不可能であって、加熱容器を配管の途中に
一体化して設けることができない。このため、加熱容器
と配管との接続個所からの流体の漏れや樹脂体と金属体
との接触によるパーティクルの発生といった可能性が、
完全には無くならない。

【０００５】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、電磁誘導を利用して流体を加熱する
流体加熱装置において、有機溶剤やその蒸気に対する加
熱容器の耐薬品性および耐久性を高め、加熱容器と金属
配管との接続も容易で、加熱容器と金属配管との一体化
も可能になって、加熱容器と配管との接続個所からの流
体の漏れやパーティクルの発生といった可能性が全く無
くなるような流体加熱装置を提供すること、ならびに、
そのような流体加熱装置を用いた基板処理装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
流体が送給される配管の途中に介挿して設けられ、配管
内を流れる流体を加熱する流体加熱装置において、流体
が移送される配管にそれぞれ連通接続される流体流入口
および流体流出口が形設された密閉構造を有し、加熱部
が非磁性体材料で形成された金属ハウジングからなる加
熱容器と、この加熱容器の外面の、前記加熱部の位置に
巻装されたコイルと、このコイルに高周波電流を流す電
源装置部と、前記加熱容器の内部の、前記加熱部の位置
に配設され導電性材料によって形成された発熱体とを備
えたことを特徴とする。

【０００７】請求項２に係る発明は、請求項１記載の装
置において、加熱容器の加熱部を樹脂材料で形成すると
ともに、加熱容器を構成する金属ハウジングの、少なく
とも前記加熱部との隣接付近の外面に、樹脂材料で形成
された被覆材をラミネートして、前記加熱部の端縁部と
前記被覆材の端縁部とを樹脂材料でシール溶接したこと
を特徴とする。

【０００８】請求項３に係る発明は、基板処理装置にお
いて、請求項１または請求項２記載の流体加熱装置を、
基板の処理を行う基板処理部へ流体を供給するための配
管の途中に介挿して設けたことを特徴とする。

【０００９】請求項１に係る発明の流体加熱装置におい
ては、電源装置部により、加熱容器の外面に巻装された
コイルに高周波電流が流されると、磁束が発生し、磁界
内にある加熱容器内部の発熱体に渦電流が生じ、発熱体
を形成している導電性材料の固有抵抗によるジュール熱
が発生して、発熱体が発熱する。そして、配管から流体
流入口を通って加熱容器内へ流入した気体や液体の流体
は、発熱体の配設位置を通過する際に発熱体によって直
接的に加熱され、加熱された流体が加熱容器内から流体
流出口を通って配管内へ流れ込む。

【００１０】ここで、加熱容器は、加熱部以外の部分が
金属材料で形成された金属ハウジングにより構成されて
いるので、ＩＰＡ等の有機溶剤やその蒸気を加熱する場
合にも、加熱容器の劣化がそれほど問題となることはな
い。また、加熱容器が金属ハウジングで構成されている
ので、加熱容器は十分な耐久性を備えている。さらに、
加熱容器の入口側および出口側をそれぞれ金属配管に接
続する場合には、金属体同士の接続となるので、その配
管接続が容易である。また、加熱容器と金属配管とを溶
接によって接続することが可能であり、加熱容器を配管
の途中に一体化して設けることが可能になるため、加熱
容器と配管との接続個所からの流体の漏れやパーティク
ルの発生といったことが起こる可能性を無くすことがで
きる。

【００１１】請求項２に係る発明の装置では、それぞれ
樹脂材料で形成された加熱部の端縁部と金属ハウジング
の外面の被覆材の端縁部とが、樹脂材料でシール溶接さ
れているので、金属ハウジングと樹脂材料からなる加熱
部との接合が確実に行われ、その接合部分から流体が漏
れ出たりパーティクルが発生したりする可能性が全く無
くなる。

【００１２】請求項３に係る発明の基板処理装置におい
ては、流体加熱装置によりＩＰＡ等の有機溶剤やその蒸
気を加熱して、配管を通し基板処理部へ加熱された有機
溶剤やその蒸気を供給する場合にも、流体加熱装置の加
熱容器の劣化がそれほど問題となることはない。また、
流体加熱装置の加熱容器が金属ハウジングで構成されて
いるので、加熱容器は十分な耐久性を備えている。さら
に、流体加熱装置の加熱容器の入口側および出口側と金
属配管とを接続する場合には、金属体同士の接続となる
ので、その接続が容易である。また、流体加熱装置の加
熱容器と金属配管とを溶接によって接続することが可能
であり、加熱容器を配管の途中に一体化して設けること
が可能になるため、加熱容器と配管との接続個所からの
流体の漏れやパーティクルの発生といったことが起こる
可能性を無くすことができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
について図面を参照しながら説明する。

【００１４】最初に、図３および図４により、流体加熱
装置の基本構成および作用について説明する。図３は、
流体加熱装置の概略構成を模式的に示す外観斜視図であ
り、図４は、その縦断面図である。

【００１５】この流体加熱装置は、配管１の途中に介挿
して設けられた加熱容器２、この加熱容器２に巻装され
たコイル３、電源装置部（図示せず）および加熱容器２
の内部に配設された発熱体４から構成されている。な
お、図３において、コイル３は、半周部分を切断した状
態で示されている。

【００１６】加熱容器２は、密閉された円筒形状を有
し、配管１にそれぞれ連通接続される流体流入口５およ
び流体流出口６が両側端面部に形設されている。この加
熱容器２の、コイル３が巻装され内部に発熱体４が配設
されて加熱部となる円筒面は、非磁性体材料、例えばフ
ッ化樹脂等の樹脂材料などで形成されている。加熱容器
の形状は、円筒に限らず種々の形状であってもよい。

【００１７】加熱容器２の円筒面に巻装されたコイル３
には、電源装置部が電気接続されていて、電源装置部に
よりコイル３に高周波電流が流されるようになってい
る。また、加熱容器２の内部に配設された発熱体４は、
金属材料によって形成されている。この実施形態では、
発熱体４は、耐食性を有するステンレス鋼等から成る複
数枚の金属薄板７を、間隔をあけて互いに平行に並列さ
せて構成されている。それぞれの金属薄板７は、加熱容
器２の軸線方向に沿って配置されており、各金属薄板７
間の間隙が流体の通路８となる。これらの金属薄板７
は、その表面が電解研磨等によって鏡面状態とされ、精
密洗浄されている。なお、発熱体の構成は、図示例のよ
うに複数枚の金属薄板７を並列させたものに限らず、流
体の通路が形成されて流体との接触面積が或る程度確保
される構造であればどのようなものでもよく、例えばハ
ニカム構造等のものでもよい。また、発熱体の材質は、
ステンレス鋼以外のもの、例えばニッケル等の各種金属
でもよい。その他、シリコンカーバイト（ＳｉＣ）や炭
素（Ｃ）でもよく、発熱体の材質は導電性材料であれば
よい。

【００１８】図３および図４に示した構成の流体加熱装
置においては、電源装置部によりコイル３に高周波電流
を流すと、磁束が発生して、加熱容器２の内部の金属薄
板７に渦電流を生じ、材料の固有抵抗によって金属薄板
７にジュール熱が発生して、金属薄板７が発熱する。こ
の際、加熱容器２の加熱部は、非磁性体材料で形成され
ているため、それ自身が発熱することはない。そして、
金属薄板７が発熱することにより、配管１から流体流入
口５を通って加熱容器２内に流入した流体は、各金属薄
板７間の通路８を通って流れる際に、金属薄板７からの
熱伝達により直接的に加熱される。各金属薄板７間の通
路８を通過する間に加熱されて昇温した流体は、加熱容
器２内から流体流出口６を通って流出し配管１内へ流れ
込む。

【００１９】図１は、この発明の１実施形態を示し、流
体加熱装置の一部破断縦断面図である。この流体加熱装
置は、配管の途中に介挿して設けられ流体流入口１２お
よび流体流出口１４を有する加熱容器１０、この加熱容
器１０に巻装されたコイル１６、このコイル１６に高周
波電流を流す電源装置部１８および加熱容器１０の内部
に配設された発熱体２０を備えて構成されている。この
流体加熱装置の基本構成および作用は、図３および図４
に示した装置と同様であるので、重複する説明は、ここ
では省略する。

【００２０】この流体加熱装置では、加熱容器１０の、
コイル３が巻装され内部に発熱体４が配設される加熱部
２２が、非磁性体材料、例えばフッ化樹脂、ポリエチレ
ン、塩化ビニル等の樹脂材料、好ましくはフッ素樹脂で
ある四フッ化エチレン樹脂（ポリテトラフルオルエチレ
ン）で形成されている。一方、加熱容器１０の加熱部２
２以外の全ての部分は、金属材料、例えばステンレス
鋼、アルミニウム、鉄などで形成されていて、加熱容器
１０は金属ハウジング２４で構成されている。そして、
金属ハウジング２４の外面には、加熱部２２と隣接する
部分を含み流体流入口１２付近および流体流出口１４付
近を除いたほぼ全体に、樹脂材料、例えばフッ化樹脂な
どで形成された被覆材２６がラミネートされている。

【００２１】加熱部２２の両側端縁部と金属ハウジング
２４の外面の被覆材２６の各端縁部とは、図２に部分拡
大断面図を示したように、フッ化樹脂等の樹脂材料を用
いてシール溶接されている。図２において、符号２８が
シール溶接部を示している。また、加熱部２２には、そ
れを形成している樹脂体の両側端縁部をそれぞれＬ字形
に切り欠いて、加熱容器１０の内部側に耐圧リップ３０
がそれぞれ形設されている。このように、それぞれ樹脂
材料で形成された加熱部２２の両側端縁部と金属ハウジ
ング２４の外面の被覆材２６の各端縁部とが、それぞれ
樹脂材料でシール溶接されているため、金属ハウジング
２４と樹脂材料からなる加熱部２２との接合が確実に行
われ、これにより、金属ハウジング２４と加熱部２２と
の接合部分から流体が漏れ出たりパーティクルが発生し
たりする可能性が無い。また、加熱部２２の両側端縁部
に耐圧リップ３０が設けられていることにより、金属ハ
ウジング２４と加熱部２２との接合部分に内圧がかかっ
ても、より確実にシール性が保たれることとなる。

【００２２】金属ハウジング２４を形成する金属材料と
被覆材２６を形成する樹脂材料とのラミネートは、溶
射、接着、圧延などの公知の方法を用いて行うようにす
ればよい。なお、図示例では、金属ハウジング２４の外
面の、流体流入口１２付近および流体流出口１４付近を
除いたほぼ全体に被覆材２６をラミネートしているが、
少なくとも、加熱部２０の端縁部と突き合わされて接合
される部分と隣接する付近の外面に被覆材をラミネート
すればよく、金属ハウジング２４の外面のほぼ全体に被
覆材２６をラミネートする必要は特に無い。

【００２３】また、この装置には、加熱容器１０の流体
流出口１４の付近に熱電対等の温度検出体の検出端が挿
入された温度検出器３２が設けられており、その温度検
出器３２により加熱容器１０内から流出する流体の温度
を検出するようになっている。温度検出体としては、熱
電対のほか、測温抵抗体や放射温度計などが使用され
る。温度検出器３２から出力される温度検出信号は、コ
ントローラ３４へ送られるようになっており、コントロ
ーラ３４には、電源装置部１８が接続されている。そし
て、コントローラ３４においては、予め設定された目標
温度と温度検出器３２によって検出された流体流出口１
４の流体の温度とが比較され、その温度差に対応した制
御信号がコントローラ３４から電源装置部１８へ出力さ
れて、流体の温度が目標温度となるように発熱体２０が
フィードバック制御される。

【００２４】上記した構成を有する流体加熱装置におい
ては、加熱容器１０が、加熱部２２以外の部分が金属材
料で形成された金属ハウジング２４により構成されてい
るので、ＩＰＡ等の有機溶剤やその蒸気を加熱する場合
にも、加熱容器１０が劣化することはなく、また、加熱
容器１０は十分な耐久性を備えている。また、加熱容器
１０の流体流入口１２付近および流体流出口１４付近
は、それぞれ金属材料で形成されているため、金属配管
との接続が容易である。さらに、加熱容器１０と金属配
管とを溶接によって接続することも可能であり、加熱容
器１０を配管の途中に一体化して設けることが可能にな
る。このため、加熱容器１０と配管との接続個所からの
流体の漏れやパーティクルの発生といったことが起こる
可能性が無くなる。

【００２５】以上のような構成を有する流体加熱装置
は、各種の基板処理装置において、基板の処理を行う基
板処理部へ流体を供給するための配管の途中に介挿され
て、種々の流体を加熱するために使用される。このよう
な流体加熱装置を備えた基板処理装置の１例について、
図５を参照しながら説明する。

【００２６】図５は、基板処理装置の一種である減圧乾
燥装置の全体の概略構成を示す模式図である。この減圧
乾燥装置は、基板へＩＰＡ蒸気を供給して減圧雰囲気下
で基板を乾燥させる処理に使用される。図５において、
符号３６が減圧乾燥チャンバを示し、チャンバ３６の内
部は、図示していない真空ポンプ等の減圧手段により真
空排気されて減圧状態にすることができる。また、符号
３８は、チャンバ３６に連通接続されたＩＰＡ蒸気供給
用配管、符号４０は、ＩＰＡ蒸気供給用配管３８に連通
接続された希釈用窒素ガス供給配管である。ＩＰＡ蒸気
供給用配管３８は、エバポレータ４２に流路接続されて
いる。エバポレータ４２内にはＩＰＡ４４が収容されて
おり、ポンプ４６によりＩＰＡ供給路４８を通ってエバ
ポレータ４２の天井部の噴射口５０へＩＰＡ４４を供給
することにより、噴射口５０からＩＰＡを噴射してＩＰ
Ａ蒸気を調製するようになっている。エバポレータ４２
の内部空間には、キャリア用窒素ガス供給配管５２が連
通接続されており、また、エバポレータ４２には、エバ
ポレータ４２内に収容されたＩＰＡ４４を循環させて加
熱するためのＩＰＡ循環用配管５４が付設されている。

【００２７】そして、チャンバ３６内へ供給されるＩＰ
Ａ蒸気を所定温度に加熱するために、ＩＰＡ蒸気供給用
配管３８に、図１に示したような上記構成の流体加熱装
置５６が介挿して設けられており、流体加熱装置５６に
コントローラ５８が併設されている。また、希釈用窒素
ガス供給配管４０には、希釈用窒素ガスを加熱するため
に、コントローラ６２が併設された流体加熱装置６０が
介挿して設けられ、キャリア用窒素ガス供給配管５２に
は、キャリア用窒素ガスを加熱するために、コントロー
ラ６６が併設された流体加熱装置６４が介挿して設けら
れている。さらに、ＩＰＡ循環用配管５４には、ＩＰＡ
を所定温度に加熱するために、コントローラ７０が併設
された流体加熱装置６８が介挿して設けられている。

【００２８】この発明に係る流体加熱装置は、図５に示
した減圧乾燥装置において、チャンバ３６内へ供給され
るＩＰＡ蒸気を所定温度に加熱する流体加熱装置５６
や、ＩＰＡ循環用配管５４に介挿されてＩＰＡを所定温
度に加熱する流体加熱装置６８として用いる場合に最適
であるが、この流体加熱装置は、図５に示した減圧乾燥
装置以外にも、例えば薬液循環式処理装置や温純水洗浄
装置、さらにはキャリア洗浄用温風ヒータや引上げ乾燥
用高温窒素ガスヒータなどとして、また、ＣＶＤ装置の
反応ガス加熱装置、スピンナの塗布液加熱装置など、各
種の処理装置において使用し得るものである。

【００２９】

【発明の効果】請求項１に係る発明の流体加熱装置は、
有機溶剤やその蒸気に対する加熱容器の耐薬品性および
耐久性が高く、このため装置の寿命が長くなる。また、
この流体加熱装置を使用したときは、加熱容器と金属配
管との接続が容易になり、さらに、加熱容器と金属配管
とを溶接によって接続することが可能であるので、加熱
容器を配管の途中に一体化して設けることができ、この
ため、加熱容器と配管との接続個所からの流体の漏れや
パーティクルの発生といったことが起こる可能性が無く
なる。

【００３０】請求項２に係る発明の流体加熱装置では、
加熱容器において金属ハウジングと樹脂材料からなる加
熱部との接合が確実に行われるため、その接合部分から
流体が漏れ出たりパーティクルが発生したりする可能性
が全く無くなる。

【００３１】請求項３に係る発明の基板処理装置を使用
すると、流体加熱装置によりＩＰＡ等の有機溶剤やその
蒸気を加熱して基板処理部へ供給する場合にも、流体加
熱装置の加熱容器の劣化が起こらず、また、流体加熱装
置の加熱容器は金属ハウジングで構成されていて十分な
耐久性を備えているため、装置の寿命が長くなる。ま
た、流体加熱装置の加熱容器と金属配管との接続が容易
になり、さらに、流体加熱装置の加熱容器と金属配管と
を溶接によって接続することが可能であるので、流体加
熱装置の加熱容器を配管の途中に一体化して設けること
ができ、このため、加熱容器と配管との接続個所からの
流体の漏れやパーティクルの発生といったことが起こる
可能性が無くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施形態を示し、流体加熱装置の
一部破断縦断面図である。

【図２】図１に示した流体加熱装置の加熱容器の一部を
拡大して示す部分拡大断面図である。

【図３】この発明に係る流体加熱装置の基本構成を模式
的に示す外観斜視図である。

【図４】図３に示した流体加熱装置の概略縦断面図であ
る。

【図５】この発明に係る流体加熱装置を、基板処理装置
の一種である減圧乾燥装置に使用した例を示す模式図で
ある。

【符号の説明】

１ 配管 ２、１０ 加熱容器 ３、１６ コイル ４、２０ 発熱体 ５、１２ 加熱容器の流体流入口 ６、１４ 加熱容器の流体流出口 ７ 金属薄板 ８ 流体の通路 １８ 電源装置部 ２２ 加熱部 ２４ 金属ハウジング ２６ 被覆材 ２８ シール溶接部 ３０ 耐圧リップ ３２ 温度検出器 ３４、５８、６２、６６、７０ コントローラ ３６ 減圧乾燥チャンバ ３８ ＩＰＡ蒸気供給用配管 ４０ 希釈用窒素ガス供給配管 ４２ エバポレータ ４４ ＩＰＡ ４６ ポンプ ５２ キャリア用窒素ガス供給配管 ５４ ＩＰＡ循環用配管 ５６、６０、６４、６８ 流体加熱装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村岡 祐介 滋賀県野洲郡野洲町大字三上字口ノ川原 2426番１ 大日本スクリーン製造株式会社 野洲事業所内 Ｆターム(参考） 3L034 BA16 BA17

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流体が送給される配管の途中に介挿して
   設けられ、配管内を流れる流体を加熱する流体加熱装置
   において、 流体が移送される配管にそれぞれ連通接続される流体流
   入口および流体流出口が形設された密閉構造を有し、加
   熱部が非磁性体材料で形成された金属ハウジングからな
   る加熱容器と、 この加熱容器の外面の、前記加熱部の位置に巻装された
   コイルと、 このコイルに高周波電流を流す電源装置部と、前記加熱
   容器の内部の、前記加熱部の位置に配設され導電性材料
   によって形成された発熱体と、を備えたことを特徴とす
   る流体加熱装置。
2. 【請求項２】 前記加熱容器の加熱部が樹脂材料で形成
   されるとともに、前記加熱容器を構成する金属ハウジン
   グの、少なくとも前記加熱部との隣接付近の外面に、樹
   脂材料で形成された被覆材がラミネートされて、前記加
   熱部の端縁部と前記被覆材の端縁部とが樹脂材料でシー
   ル溶接された請求項１記載の流体加熱装置。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２記載の流体加熱
   装置を、基板の処理を行う基板処理部へ流体を供給する
   ための配管の途中に介挿して設けたことを特徴とする基
   板処理装置。