JP3345803B2 - 蒸気発生方法及びその装置 - Google Patents
蒸気発生方法及びその装置Info
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Description
びその装置に関するものである。
る化合ガスを例えば半導体ウエハ等の被処理体上に供給
して、気相又はウエハ表面での化学反応により所望の薄
膜を形成させるCVD(Chemical Vapor
Deposition)技術や、被蒸気液例えばIP
A(イソプロピルアルコール)を蒸発し、その蒸気ガス
を被処理体(被乾燥体)に接触させて乾燥する乾燥技術
が知られている。そして、これらCVD技術やIPA乾
燥技術において、材料ガスや乾燥ガスを生成するために
蒸気発生装置が使用されている。
超音波やキャリアガスを利用してバブリングすると共
に、所定温度に加熱してガスを生成し、そのガスをキャ
リアガスと共に処理室内に供給するバブリング方式、
例えば加熱タンクや蒸発皿に収容される被蒸気液を加熱
してガスを生成し、そのガスの蒸気圧を利用して搬送す
ると共に、高温用マスフローコントローラによって所定
量のガスを処理室内に供給するベーキング方式、あるい
はポンプにて搬送される被蒸気液を、オリフィス部と
ダイアフラム面との隙間を経由させて気化すると共に、
加熱してガスを生成し、そのガスを処理室内へ供給する
ダイレクト・インジェクション方式等が採用されてい
る。
リング方式は、所定のガスを生成するための制御因子が
多い上、被蒸気液をガス化するために厳密な温度制御が
必要となる。また、多くのキャリアガスを必要とする
上、被蒸気液(材料)の消費量変化に応じて定量性、再
現性に問題が生じ易いという問題がある。また、ベー
キング方式は、被蒸気液(材料)の蒸気圧を利用し、高
温用マスフローコントローラにて流量制御する必要があ
り、また一定量の加熱タンクや蒸発皿を必要とするた
め、構造が複雑かつ大型となり、そのためコストが嵩む
上、装置設計の自由度に限界がある。また、このベーキ
ング方式は前記バブリング方式に比べて制御因子は少な
いが、低蒸気圧材料のため、加熱しても発生する圧力が
低く移送に必要な圧力が得られにくいので、安定した蒸
気の移送の実現が困難であるという問題もあった。ま
た、ダイレクト・インジェクション方式は、被蒸気液
を液体状態で搬送し、処理部近くで直接気化し、流量制
御する方式であるため、前記バブリング方式やベーキン
グ方式に比べて制御因子を少なくすると共に、装置の小
型化を図ることができるが、生成されるガスが少量のみ
しか対応できないため、用途が限定されるという問題が
あった。
で、少ない制御因子により容易にガスを生成することが
できると共に、ガスの生成量の増大及び蒸気生成時間の
短縮を図れるようにした蒸気発生方法及びその装置を提
供することを目的とするものである。
に、請求項1記載の発明は、蒸気媒体用の気体の流速を
音速まで加速すると共に増速する工程と、 この増速さ
れた気体中に被蒸気液を供給して、突発的に衝撃波を発
生させる工程と、 発生させた衝撃波のエネルギを利用
して前記被蒸気液を霧状にする工程と、 霧状にした前
記被蒸気液を加熱手段により加熱する工程と、を有する
ことを特徴とする。
の流入口と流出口を有し、前記流入口から流出口に向か
って狭小テーパ状の先細ノズル部と、この先細ノズル部
から前記流出口に向かって拡開テーパ状の末広ノズル部
とからなる中細ノズルと、前記中細ノズルの前記末広ノ
ズル部に開設される被蒸気液の供給口と、を具備するこ
とを特徴とする。請求項3記載の発明は、蒸気媒体用の
気体の流入口と流出口を有し、前記流入口から流出口に
向かって狭小テーパ状の先細ノズル部と、この先細ノズ
ル部から前記流出口に向かって拡開テーパ状の末広ノズ
ル部とからなる中細ノズルと、前記末広ノズル部の上流
側の先細ノズル部の中心部に配設され、末広ノズル部に
向かって開口する被蒸気液の供給口と、を具備すること
を特徴とする。
載の蒸気発生装置において、前記末広ノズル部及び前記
被蒸気液の前記供給口の近傍あるいはその下流側に配設
される、前記被蒸気液を加熱する加熱手段を更に具備す
ることを特徴とする。
のいずれかに記載の蒸気発生装置において、前記気体の
流入口側と前記気体の流出口側とを接続する分岐路と、
前記流入口側と前記流出口側との圧力関係を調整すべく
前記分岐路中に介設される圧力調整手段と、を更に具備
することを特徴とする。
記加熱手段は、気体の流れ方向に沿って加熱能力が大き
な密から加熱能力が小さな粗へ推移する加熱体を具備す
る方が好ましい(請求項6)。また、前記加熱手段は、
気体の流れ方向に沿って加熱能力が大きな密から加熱能
力が小さな粗へ推移する複数の加熱体を具備することも
可能である(請求項7)。また、前記複数の加熱体に、
互いに独立な制御可能な加熱能力を具備させる方が好ま
しい(請求項8)。
の蒸気発生装置において、前記被蒸気液の供給口に接続
する被蒸気液供給管に冷却手段を設ける方が好ましい
(請求項9)。
ノズルの流入口から流出口に向かって流すと、気体は先
細ノズル部によって加速され、狭小部(スロート部)で
音速に到達した後、末広ノズル部に入ってからも大きな
圧力差によって更に膨脹増速されて超音速の流れとな
り、音速以上の流速で噴出する。このような状態下にお
いて供給口から被蒸気液を供給すると、突発的な衝撃波
が発生し、この衝撃波のエネルギを利用して被蒸気液が
霧化される(請求項1〜3)。この霧状となった被蒸気
液を加熱手段により加熱することにより、蒸気を生成す
ることができる(請求項1,4)。
出口側とを分岐路にて接続すると共に、この分岐路中に
圧力調整手段を介設することにより、圧力調整手段によ
り中細ノズル内を流れる気体の流速を調整することがで
き、中細ノズルへのキャリアガスの供給変動に対応し、
かつ衝撃波の発生条件を適宜設定して広範なガス生成量
に対応させることができる(請求項5)。
て加熱能力が大きな密から加熱能力が小さな粗へ推移す
る単数又は複数の加熱体にて形成することにより、加熱
手段の温度バランスを是正することができ、加熱手段の
寿命の増大及び被蒸気液のガス化の際の分解炭化着を防
止することができる(請求項6,7)。ここで、分解炭
化着とは、被蒸気液である例えばIPAが一定温度以上
に加熱されることにより分解され炭化し、炭化した成分
が加熱手段により付着されることをいう。したがって、
装置の信頼性の向上を確実に図ることができる。
て加熱能力が大きな密から加熱能力が小さな粗へ推移す
る複数の加熱体にて形成し、各々の加熱体の加熱能力を
互いに制御可能にすることにより、加熱手段の温度バラ
ンスを確実に是正することができ、加熱手段の寿命の増
大及び被蒸気液のガス化の際の分解炭化着を防止するこ
とができる(請求項8)。したがって、装置の信頼性の
向上を確実に図ることができる。
液供給管に冷却手段を設けることにより、被蒸気液の供
給量が少量の場合に加熱手段からの熱影響により供給口
に達する前に被蒸気液が蒸発するのを防止することがで
き、被蒸気液を確実に液化状態で供給口に供給すること
ができる(請求項9)。
図面に基いて詳細に説明する。この実施形態では半導体
ウエハの洗浄処理システムに適用した場合について説明
する。
処理装置に適用した洗浄処理システムの一例を示す概略
平面図、図2はその概略側面図である。
半導体ウエハW(以下にウエハという)を水平状態に収
納する容器例えばキャリア1を搬入、搬出するための搬
送部2と、ウエハWを薬液、洗浄液等の液処理すると共
に乾燥処理する処理部3と、搬送部2と処理部3との間
に位置してウエハWの受渡し、位置調整及び姿勢変換等
を行うインターフェース部4とで主に構成されている。
端部に併設して設けられる搬入部5と搬出部6とで構成
されている。また、搬入部5及び搬出部6のキャリア1
の搬入口5a及び搬出口6bには、キャリア1を搬入部
5、搬出部6に出入れ自在のスライド式の載置テーブル
7が設けられている。また、搬入部5と搬出部6には、
それぞれキャリアリフタ8(容器搬送手段)が配設さ
れ、このキャリアリフタ8によって搬入部間又は搬出部
間でのキャリア1の搬送を行うことができると共に、空
のキャリア1を搬送部2上方に設けられたキャリア待機
部9への受け渡し及びキャリア待機部からの受け取りを
行うことができるように構成されている(図2参照)。
によって搬入部5に隣接する第1の室4aと、搬出部6
に隣接する第2の室4bとに区画されている。そして、
第1の室4a内には、搬入部5のキャリア1から複数枚
のウエハWを取り出して搬送する水平方向(X,Y方
向),垂直方向(Z方向)及び回転(θ方向)可能なウ
エハ取出しアーム10と、ウエハWに設けられたノッチ
を検出するノッチアライナー11と、ウエハ取出しアー
ム10によって取り出された複数枚のウエハWの間隔を
調整する間隔調整機構12を具備すると共に、水平状態
のウエハWを垂直状態に変換する第1の姿勢変換装置1
3が配設されている。
数枚のウエハWを処理部3から垂直状態のまま受け取っ
て搬送するウエハ受渡しアーム14と、ウエハ受渡しア
ーム14から受け取ったウエハWを垂直状態から水平状
態に変換する第2の姿勢変換装置13Aと、この第2の
姿勢変換装置13Aによって水平状態に変換された複数
枚のウエハWを受け取って搬出部6に搬送された空のキ
ャリア1内に収納する水平方向(X,Y方向),垂直方
向(Z方向)及び回転(θ方向)可能なウエハ収納アー
ム15が配設されている。なお、第2の室4bは外部か
ら密閉されており、図示しない不活性ガス例えば窒素
(N2)ガスの供給源から供給されるN2ガスによって室
内が置換されるように構成されている。
するパーティクルや有機物汚染を除去する第1の処理ユ
ニット16と、ウエハWに付着する金属汚染を除去する
第2の処理ユニット17と、ウエハWに付着する酸化膜
を除去すると共に乾燥処理する洗浄・乾燥処理ユニット
18及びチャック洗浄ユニット19が直線状に配列され
ており、これら各ユニット16〜19と対向する位置に
設けられた搬送路20に、X,Y方向(水平方向)、Z
方向(垂直方向)及び回転(θ)可能なウエハ搬送アー
ム21が配設されている。
に示すように、キャリアガス例えば窒素(N2)ガスの
供給源30に供給路31aを介して接続するN2ガス加
熱手段としてのN2ガス加熱器32(以下に単に加熱器
という)と、この加熱器32に供給路31bを介して接
続する一方、乾燥ガス用液体(被蒸気液)例えばIPA
の供給源33に供給路31cを介して接続するこの発明
に係る蒸気発生装置34と、この蒸気発生装置34と乾
燥処理室35(以下に単に処理室という)とを接続する
供給路31dに配設される流量制御手段36とを具備し
てなる。
2とを接続する供給路31aには開閉弁37aが介設さ
れている。また、IPA供給源33と加熱器32とを接
続する供給路31cには開閉弁37bが介設され、この
開閉弁37bのIPA供給源(被蒸気液供給源)側には
分岐路38及び開閉弁37cを介してIPA回収部39
が接続されている。また、図3に二点鎖線で示すよう
に、蒸気発生装置34には、必要に応じてIPAのドレ
ン管40が接続され、このドレン管40にドレン弁41
が介設されると共に、チェッキ弁42を介設する分岐路
40aが接続されている。このようにドレン管40、ド
レン弁41等を接続することにより、蒸気発生装置34
内をクリーニングする際の洗浄液等の排出に便利とな
る。
に、蒸気媒体用の気体としてのキャリアガスの供給路3
1bに接続する流入口50aと流出口50bを有する例
えばステンレス鋼製のパイプ状の中細ノズル50を具備
している。この中細ノズル50は、内周面にキャリアガ
スの流れ方向に沿って漸次狭小となる先細ノズル部51
aと、この先細ノズル部51aの狭小部(スロート部)
51bから流れ方向に沿って徐々に拡開する末広ノズル
部51cとからなり、スロート部51b近傍の流出口側
(二次側)に衝撃波形成部51が形成されている。
近傍の末広ノズル部51cには、被蒸気液としてのIP
Aの供給口54が開設されており、この供給口54にI
PA供給管すなわち供給路31cを介して被蒸気液供給
源としてのIPA供給源33が接続されている。
節手段供給路31cにポンプ等の流量調節手段37dを
設けてもよい。このように構成することにより、流量調
節手段37dによってIPA供給源33から衝撃波形成
部51へ供給されるIPA流量を、必要に応じて容易に
調節することができる。
側の中細ノズル50内に第1の加熱体である内筒ヒータ
55(加熱手段)が挿入され、その外側には第2の加熱
体である外筒ヒータ56(加熱手段)が配設されて、流
れ方向に2段階以上の加熱能力が発揮できるように構成
されている。すなわち、加熱能力がキャリアガスの流れ
に沿って加熱能力の大きな密から加熱能力の小さな粗へ
推移するように構成されている。なおこの場合、衝撃波
形成部51及びIPA供給口54付近にヒータを設けて
もよい。
流出口50b側には分岐路52が接続され、この分岐路
52に圧力調整弁53が介設されており、この圧力調整
弁53の調節によって中細ノズル50に供給されるキャ
リアガスの供給圧力の変動に対応し得るように構成され
ている。つまり、中細ノズル50のオリフィス径は可変
ではなく固定されているため、中細ノズル一次側(流入
口側)圧力に上限値を設けた場合、中細ノズル50を通
るキャリアガスの流量にもおのずと上限値が設定される
ことになる。しかし、プロセス条件より更に大きなキャ
リアガス流量が要求された場合、このような分岐路52
を設け、中細ノズル50下流側(流出口側)にキャリア
ガスを導入することにより、広範囲の流量を供給するこ
とができる。この場合、分岐路52中に介設された圧力
調整弁53によってキャリアガスの補充流量を調整する
ことができる。また、圧力調整弁53の調節によって衝
撃波の発生条件が適宜設定することができる。
ことが可能であれば、キャリアガス流量はそれに比例し
て増加するので、特に分岐路53にてキャリアガスを補
充する必要はなくなる。すなわち、一次側でキャリアガ
ス(N2ガス)の圧力あるいは流量を所定の高い圧力範
囲で調整することが可能であれば、圧力調整弁53を用
いなくても衝撃波形成が可能となる。すなわち、図9に
示すように、N2ガス供給源30にN2ガスの圧力あるい
は流量を調節するN2ガス圧力調整手段30aを接続す
ることにより、分岐路52及び圧力調整弁53を除去す
ることができる。この場合、所定の高い圧力範囲のN2
ガスを供給できるようにN2ガス供給源30は通常より
も高い圧力のN2ガスを供給できる必要がある。N2ガス
圧力調整手段30aによってN2ガス供給源30から供
給されるN2ガスの圧力の程度を調整することによっ
て、衝撃波形成部51の流入圧力(一次圧力)と流出圧
力(二次圧力)との圧力差を調節し衝撃波の発生条件を
適宜設定することができる。
IPA供給路31cには冷却手段57が配設されてい
る。この冷却手段57は、例えば供給路31cを包囲す
るジャケットに冷媒を循環供給するなどして供給路31
c内を流れるIPAを沸点以下に冷却し得るように構成
されている。このように、冷却手段57によってIPA
の温度を沸点温度以下に冷却することによって、例えば
微小量のIPAを供給する場合に、前記加熱手段すなわ
ち内筒ヒータ55及び外筒ヒータ56からの熱影響によ
ってIPAが蒸発するのを防止することができ、IPA
を液体状態のまま確実に中細ノズル50の供給口54か
ら供給することができる。
体用の気体であるキャリアガス(N2ガス)が中細ノズ
ル50の流入口から流出口に向かって流れると、キャリ
アガスは先細ノズル部51aによって加速され、スロー
ト部51bで音速に到達した後、末広ノズル部51cに
入ってからも大きな圧力差によって更に膨脹増速されて
超音速の流れとなり、音速以上の流速で噴出して衝撃波
が発生する。このような状態下において供給口54から
IPAを供給すると、突発的な衝撃波が発生し、この衝
撃波のエネルギを利用してIPAが霧化される。この霧
状となったIPAを内筒ヒータ55と外筒ヒータ56に
より加熱することにより、IPAガス(蒸気)が生成さ
れる。この際、内筒ヒータ55と外筒ヒータ56の加熱
能力がキャリアガスの流れ方向に沿って少なくとも2段
階以上有し、かつ加熱能力をキャリアガスの流れ方向に
沿って加熱能力の大きな密から加熱能力の小さな粗へ推
移させるようにすることにより、内筒ヒータ55及び外
筒ヒータ56の温度バランスを是正することができ、ヒ
ータ55,56の寿命の増大が図れる。また、過剰加熱
を防止しIPAガスの分解炭化を防止することができ
る。つまり、図5に示すように、均一な加熱能力を有す
るヒータで加熱した場合、ヒータ表面温度は長手方向
(キャリアガスの流れ方向)に大きな勾配が付いてしま
う。
一定温度を保つように制御すると、熱電対の温度を元に
戻すために、ヒータに通電され、長手方向の温度バラン
スは更に崩れる。これは、キャリアガスが流れる方向へ
流れるにつれて加熱され、この結果、下流側にあるヒー
タ部分とキャリアガスとの温度差が小さくなり熱交換が
抑制され、下流側にあるヒータ部分が過熱されるからで
ある。これに対し、ヒータ55,56の加熱能力をキャ
リアガスの流れ方向に沿って少なくとも2段階以上有
し、かつ加熱能力をキャリアガスの流れ方向に沿って加
熱能力の大きな密から加熱能力の小さな粗へ推移させる
ことにより、ヒータ55,56の表面温度を安定化させ
ることができる。よって、ヒータ55,56の寿命の増
大が図れると共に、IPAガスの分解炭化を防止するこ
とができる。
5を、互いに独立に制御可能な第1内筒ヒータ55aと
第2内筒ヒータ55bとで構成し、外筒ヒータ56を、
互いに独立に制御可能な第1外筒ヒータ56aと第2外
筒ヒータ56bとで構成することも可能である。第1内
筒ヒータ55aと第1外筒ヒータ56aはキャリアガス
の流れ方向に沿って上流側に配設され、第2内筒ヒータ
55bと第2外筒ヒータ56bはキャリアガスの流れ方
向に沿って下流側に配設されている。第1内筒ヒータ5
5aの加熱能力を大きくし、第2内筒ヒータ55bの加
熱能力を小さくなるように構成し、また、第1外筒ヒー
タ56aの加熱能力を大きくし、第2外筒ヒータ56b
の加熱能力を小さくなるように構成する。
5bとを独立に制御し、第1外筒ヒータ56aと第2外
筒ヒータ56bとを独立に制御することによって、ヒー
タ55a,55b,56a,56bの表面温度がキャリ
アガスの流れ方向に沿って所望の分布になるように確実
に制御でき安定化させることができる。よって、ヒータ
55a,55b,56a,56bの寿命の増大が図れる
と共に、IPAガスの分解炭化を防止することができ
る。なお、内筒ヒータ55と外筒ヒータ56を2つに分
割することに限らず、互いに独立制御可能な3つ以上の
部分で構成してもよい。また、複数のヒータ部分から構
成された内筒ヒータ55のみで加熱してもよく、また複
数のヒータ部分から構成される外筒ヒータ56のみで加
熱することも可能である。
に、内筒ヒータ55及び外筒ヒータ56に代えて、加熱
ヒータ140を使用することも可能である。加熱ヒータ
140は、図11(a)に示すように、衝撃波形成部5
1に連通する導入管143と、この導入管143内に挿
入され、導入管143の内壁面との間に螺旋状流路14
4を形成する流路形成管145と、この流路形成管14
5の内方に挿入される加熱手段例えばカートリッジヒー
タ146とで主要部が構成されている。
形成部51と接続する流入口143aを有し、他端部の
側面に、供給路31bに接続する流出口143bが設け
られている。また、流路形成管145は、図11(b)
に示すように、その外周面に例えば台形ねじのような螺
旋状の凹凸溝147が形成されて、この螺旋状凹凸溝1
47と導入管143の内壁面143cとで螺旋状流路1
44が形成されている。なお、螺旋状流路144は必ず
しもこのような構造である必要はなく、例えば導入管1
43の内壁面に螺旋状凹凸溝を形成し、流路形成管14
5の外周面を平坦面としてもよく、あるいは導入管14
3の内壁面及び流路形成管145の外周面の双方に螺旋
状凹凸溝を形成して螺旋状流路を形成するようにしても
よい。なお、加熱手段として、上記カートリッジヒータ
146に加えて導入管143の外部を加熱するヒータを
設けてもよい。
管143内に挿入される流路形成管145とで螺旋状流
路144を形成する場合について説明したが、図12に
示すように、導入管143と、この導入管143内に挿
入されるコイル状部材例えばコイルスプリング45Aと
で螺旋状流路144を形成するようにしてもよい。すな
わち、導入管143内にコイルスプリング45Aを挿入
すると共に、コイルスプリング45A内にカートリッジ
ヒータ146を挿入して、導入管45Aとカートリッジ
ヒータ146との間に介在されるコイルスプリング45
Aによって螺旋状流路144を形成することができる。
る導入管143と、この導入管143内に挿入される流
路形成管145又はコイルスプリング45Aとの間に螺
旋状流路144を形成し、流路形成管145内にカート
リッジヒータ146を挿入することにより、IPAガス
の流路とカートリッジヒータ146との接触する流路長
さを長くすると共に、螺旋状の流れを形成して、それが
ない場合に比べ流速を早めることができ、その結果、レ
イノルズ数(Re数)及びヌッセルト数(Nu数)を増
大して、境界層を乱流領域に入れ、加熱ヒータ140の
伝熱効率の向上を図ることができる。したがって、カー
トリッジヒータ146で効率よくIPAガスを所定温度
例えば200℃に加熱することができるので、加熱ヒー
タ140を小型化することができる。なお、加熱温度を
更に高める必要がある場合は、導入管143の外側に外
筒ヒータを配設すればよい。
節、例えば一次圧力(Kgf/cm2G)とN2ガスの通過流量
(Nl/min)を適宜選択することによって衝撃波を形成す
ることができる。例えば図6に示すように、スロート部
51cの内径を1.4(mm),1.7(mm),2.0
(mm)とした場合、N2ガス通過流量が40(Nl/mi
n),60(Nl/min),80(Nl/min)のとき衝撃波が
発生する。なお、上記のようにして生成されるIPA濃
度は、例えば、N2ガス流量100(Nl/min)の場合、
IPA供給量が1(cc/sec),2(cc/sec),3(cc/s
ec)ではそれぞれIPA濃度は約20(%),約30
(%),約40(%)となる。
の末広ノズル部51cの1箇所にIPA供給口54を設
ける場合について説明したが、IPA供給口54を図7
(a)に示すように周方向に複数個(図面では4個の場
合を示す)設けてもよい。このように末広ノズル部51
cの周方向に複数個のIPA供給口54を設けることに
より、1箇所に設けた場合に比べてIPAを均等に供給
することができ、更に効率よくIPAの蒸気を生成する
ことができる。
ル50の流入口50a側をエルボ状に屈曲させ、この屈
曲部50cを貫通するIPA供給管31cの先端開口部
を先細ノズル部51aの中心部に配設して末広ノズル部
51cに向かって開口させるようにしてもよい。このよ
うにIPA供給管31cを先細ノズル部51aに配設し
て、IPAを先細ノズル部51aに供給することによ
り、キャリアガスとIPAとを混合させた後、上述した
ように衝撃波を発生させてIPAを霧化し、そして、加
熱手段55,56の加熱によって蒸気を生成するように
してもよい。
0a側をエルボ状に屈曲させ、この屈曲部50cにIP
A供給管31cを貫通させているが、中細ノズル50と
IPA供給管31cとを逆にしてもよい。すなわち、図
7(c)に示すように、直状に形成された中細ノズル5
0の先細ノズル部51a内にエルボ状に屈曲されたIP
A供給管31cを挿入して、IPA供給管31cの先端
開口部を先細ノズル部51aの中心部に位置させるよう
にしてもよい。
広ノズル部51cに開口し、他端が先細ノズル部51a
の流入口側に開口する横L形の連通路58を設け、この
連通路58に、中細ノズル50の屈曲部50cを貫通す
るIPA供給管31cを接続するようにしてもよい。な
おこの場合、連通路58を横L形に加工する上で末広ノ
ズル部51cに貫通する孔58aを設ける必要があるた
め、この貫通孔58aの外側開口部を塞ぎ栓58bで閉
塞しておく必要がある。なお、図7において、その他の
部分は上記実施形態と同じであるので、同一部分には同
一符号を付して、その説明は省略する。
すように、供給路31dに介設される開度調整弁例えば
ダイアフラム弁60と、前記処理室35内の圧力を検出
する検出手段である圧力センサ61からの信号と予め記
憶された情報とを比較演算する制御部例えばCPU62
(中央演算処理装置)と、CPU62からの信号に基い
てダイアフラム弁60の作動圧を制御する制御弁例えば
マイクロバルブ63とで構成されている。
に、例えばフッ化水素酸等の薬液や純水等の洗浄液を貯
留(収容)し、貯留した洗浄液にウエハWを浸漬する洗
浄槽70の上部に形成されており、その上方に設けられ
たウエハWの搬入・搬出用の開口部70aに蓋体71が
開閉可能に装着されている。また、処理室35と洗浄槽
70との間には、複数例えば50枚のウエハWを保持し
てこのウエハWを洗浄槽70内及び処理室35内に移動
する保持手段例えばウエハボート72が設けられてい
る。また、処理室35内には、前記上記発生装置34に
よって生成されて、処理室35内に供給されたIPAガ
スを冷却する冷却管73を配設してもよい。なお、洗浄
槽70は、底部に排出口74を有する内槽75と、この
内槽75からオーバーフローした洗浄液を受け止める外
槽76とで構成されている。なおこの場合、内槽75の
下部に配設される薬液又は純水の供給ノズル77から内
槽75内に供給され貯留される薬液又は純水にウエハW
が浸漬されて洗浄されるようになっている。また、外槽
76の底部に設けられた排出口76aに排出管76bが
接続されている。このように構成することにより、洗浄
処理されたウエハWはウエハボート72によって処理室
35内に移動され、処理室35内に供給されるIPAガ
スと接触し、IPAガスの蒸気を凝縮あるいは吸着させ
て、ウエハWの水分の除去及び乾燥が行なわれる。
ム弁60の下流側(二次側)にフィルタ80が介設され
ており、パーティクルの少ない乾燥ガスを供給できるよ
うに構成されている。また、供給路31dの外側には保
温用ヒータ81が配設されてIPAガスの温度を一定に
維持し得るように構成されている。
PAガスの温度センサ90(温度検出手段)が配設され
て、供給路31dd中を流れるIPAガスの温度が測定
されるようになっている。
て説明する。まず、上記のように洗浄槽70に搬入され
たウエハWを洗浄処理した後、ウエハボート72を上昇
させてウエハWを処理室35内に移動する。このとき、
処理室35は蓋体71が閉塞される。この状態におい
て、前記加熱器32により加熱されたN2ガスによって
蒸気発生装置34で生成された乾燥ガスすなわちIPA
ガスを処理室35内に供給することにより、IPAガス
とウエハWが接触し、IPAガスの蒸気が凝縮あるいは
吸着されて、ウエハWの水分の除去及び乾燥が行われ
る。
と、IPAの供給が停止する。乾燥中は排出管76bよ
り排気又は必要に応じて減圧を行う場合があり、処理室
35内が大気圧より低くなることがある。そのため、処
理室35内の圧力を検出する圧力センサ61からの信号
と、予め記憶された情報とをCPU62で比較演算して
その出力信号をマイクロバルブ63に送り、マイクロバ
ルブ63にて遅延制御された制御流体例えば空気によっ
てダイアフラム弁60が作動して、処理室35内の圧力
に応じた少量のN2ガスが処理室35内に供給され、処
理室35内の雰囲気が徐々に大気圧下状態から大気圧状
態に置換される。したがって、乾燥処理後の処理室35
内の雰囲気が大気圧下状態から一気に大気圧状態になる
ことがなく、巻き上げによるウエハWへのパーティクル
の付着等を防止することができる。
気圧に置換した後、蓋体71が開放し、処理室35の上
方へ移動してきた搬送アーム(図示せず)と上昇するウ
エハボート72との間でウエハWの受け渡しを行う。ウ
エハWを受け取った搬送アームは処理室35上方から後
退して前記インターフェース部4へウエハWを搬送す
る。
蒸気発生装置を半導体ウエハの洗浄処理システムに適用
した場合について説明したが、洗浄処理以外の処理シス
テム例えばCVD薄膜成形処理システムにも適用でき
る。この場合、形成されるゲート絶縁膜,キャパシタ絶
縁膜,層間絶縁膜等によって異なる種類の有機ソースガ
ス,高誘電率材料ソースガス等を使用することができ、
例えばTEOS{テトラエトキシシラン(Si(OC2
H5)4)},TMP{リン酸トリメチル(PO(OCH
3)3)},TMB{ホウ酸トリメチル(B(OCH3)
3)}あるいはPZT{チタン酸鉛ジルコニウム(PbT
iO3)}等を被蒸気液として使用することにより、所
望の材料の薄膜を形成することができる。また、半導体
ウエハ以外のLCD用ガラス基板等にも適用できること
は勿論である。
ば、以下のような優れた効果が得られる。
気媒体用の気体の流速を音速まで加速すると共に増速
し、この増速された気体中に被蒸気液を供給して、突発
的に衝撃波を発生させると共に、この衝撃波のエネルギ
を利用して被蒸気液を霧状にすることができる。被蒸気
液を霧状にした後、加熱手段により加熱して蒸気を生成
することができるので、少ない制御因子により容易にガ
スを生成することができると共に、ガスの生成量の増大
及び蒸気生成時間の短縮を図ることができる(請求項
1,4)。
ズルの気体流入口側と気体流出口側とを分岐路にて接続
すると共に、この分岐路中に圧力調整手段を介設するの
で、上記1)に加えて圧力調整手段により中細ノズル内
を流れる気体の流速を調整することができ、衝撃波の発
生条件を適宜設定して広範なガス生成量に対応させるこ
とができる。
熱手段を、気体の流れ方向に沿って加熱能力が大きな密
から加熱能力が小さな粗へ推移する単数又は複数の加熱
体にて形成するので、上記1)に加えて加熱手段の温度
バランスを是正することができ、加熱手段の寿命の増大
及び被蒸気液のガス化の際の分解炭化を防止することが
できる。したがって、装置の信頼性の向上を図ることが
できる。
段を、気体の流れ方向に沿って加熱能力が大きな密から
加熱能力が小さな粗へ推移する複数の加熱体にて形成
し、各々の加熱体の加熱能力を互いに制御可能にするの
で、上記1)に加えて加熱手段の温度バランスを確実に
是正することができ、加熱手段の寿命の増大及び被蒸気
液のガス化の際の分解炭化着を防止することができる。
したがって、装置の信頼性の向上を確実に図ることがで
きる。
液の供給口に接続する被蒸気液供給管に冷却手段を設け
ることにより、被蒸気液の供給量が少量の場合に加熱手
段からの熱影響により被蒸気液が蒸発するのを防止する
ことができ、被蒸気液を確実に液化状態で供給口に供給
することができる。
理システムの概略平面図である。
理装置の概略構成図である。
図である。
な加熱能力を有するヒータとの温度分布を示すグラフで
ある。
量との関係を示すグラフである。
示す断面図である。
面図である。
置の別の概要構成図である。
断面図である。
の例を示す断面図(a)及びその要部の一部断面図
(b)である。
に別の例を示す断面図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 蒸気媒体用の気体の流速を音速まで加速
すると共に増速する工程と、 この増速された気体中に被蒸気液を供給して、突発的に
衝撃波を発生させる工程と、 発生させた衝撃波のエネルギを利用して前記被蒸気液を
霧状にする工程と、霧状にした前記被蒸気液を加熱手段により加熱する工程
と、 を有することを特徴とする蒸気発生方法。 - 【請求項2】 蒸気媒体用の気体の流入口と流出口を有
し、前記流入口から流出口に向かって狭小テーパ状の先
細ノズル部と、この先細ノズル部から前記流出口に向か
って拡開テーパ状の末広ノズル部とからなる中細ノズル
と、 前記中細ノズルの前記末広ノズル部に開設される被蒸気
液の供給口と、 を具備することを特徴とする蒸気発生装置。 - 【請求項3】 蒸気媒体用の気体の流入口と流出口を有
し、前記流入口から流出口に向かって狭小テーパ状の先
細ノズル部と、この先細ノズル部から前記流出口に向か
って拡開テーパ状の末広ノズル部とからなる中細ノズル
と、 前記末広ノズル部の上流側の先細ノズル部の中心部に配
設され、末広ノズル部に向かって開口する被蒸気液の供
給口と、 を具備することを特徴とする蒸気発生装置。 - 【請求項4】 請求項2又は3記載の蒸気発生装置にお
いて、 前記末広ノズル部及び前記被蒸気液の前記供給口の近傍
あるいはその下流側に配設される、前記被蒸気液を加熱
する加熱手段を更に具備することを特徴とする蒸気発生
装置。 - 【請求項5】 請求項2ないし4のいずれかに記載の蒸
気発生装置において、 前記気体の流入口側と前記気体の流出口側とを接続する
分岐路と、 前記流入口側と前記流出口側との圧力関係を調整すべく
前記分岐路中に介設される圧力調整手段と、 を更に具備することを特徴とする蒸気発生装置。 - 【請求項6】 請求項4記載の蒸気発生装置において、 前記加熱手段は、気体の流れ方向に沿って加熱能力が大
きな密から加熱能力が小さな粗へ推移する加熱体を具備
することを特徴とする蒸気発生装置。 - 【請求項7】 請求項4記載の蒸気発生装置において、 前記加熱手段は、気体の流れ方向に沿って加熱能力が大
きな密から加熱能力が小さな粗へ推移する複数の加熱体
を具備することを特徴とする蒸気発生装置。 - 【請求項8】 請求項7記載の蒸気発生装置において、 前記複数の加熱体は、互いに独立な制御可能な加熱能力
を具備することを特徴とする蒸気発生装置。 - 【請求項9】 請求項2ないし8のいずれかに記載の蒸
気発生装置において、 前記被蒸気液の供給口に接続する被蒸気液供給管に冷却
手段を設けたことを特徴とする蒸気発生装置。
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