JPH11281154A - 半導体製造装置用流体加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の間接加熱方式に比べて、配管内を流れ
る流体を効率良く加熱できて経済的であり、流体を加熱
する際の応答性や制御性に優れ、安全性も大幅に向上さ
せることができる装置を提供する。 【解決手段】 配管１０に連通接続される流体流入口１
８および流体流出口２０が形設された密閉構造を有し非
磁性体材料で形成された加熱容器１２、加熱容器の外面
に巻装されたコイル１４、コイルに高周波電流を流す電
源装置部、ならびに、加熱容器の内部に配設され導電性
材料で形成された発熱体１６から流体加熱装置を構成し
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、半導体基板へイ
ソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等のアルコール蒸気を
供給して減圧雰囲気下で基板を乾燥させる減圧乾燥装
置、薬液を循環使用しながら処理槽内の薬液中に半導体
基板を浸漬させて所定の処理を行なう薬液循環式処理装
置、温純水を洗浄槽内へ供給して洗浄槽内の温純水中に
半導体基板を浸漬させて洗浄する温純水洗浄装置などの
各種の半導体製造装置において用いられ、配管を通して
供給されるアルコール蒸気や薬液、純水などの各種の流
体を加熱するのに使用される流体加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造装置、例えば減圧乾燥装置に
おいて、半導体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。従来、ＩＰＡ蒸気を加熱するために
は、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、抵抗加熱ヒータを発熱させ、その熱エ
ネルギーを、配管の壁面を介して伝導させ、配管の内壁
面から配管内を流れるＩＰＡ蒸気へ熱伝達して、ＩＰＡ
蒸気を加熱するようにしていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の加熱方式は、まず抵抗加熱ヒータによって配管を加熱
し、次いで配管から配管内を流れるＩＰＡ蒸気へ熱伝達
してＩＰＡ蒸気を加熱する、といった２段階の熱伝達過
程を経る間接加熱方式であった。このため、従来の加熱
方式には、以下のような種々の問題点があった。

【０００４】従来の加熱方式では、ヒータから配管への
熱伝達の効率および配管からＩＰＡ蒸気への熱伝達の効
率は何れも１００％ではなく、熱伝達が２段階になるた
めに、加熱の効率が悪い。すなわち、配管の外側に配置
された抵抗加熱ヒータの温度が最も高く、そのヒータか
ら外気へ直接的に熱が逃げるため、熱損失が多くなっ
て、熱効率が悪い。また、ＩＰＡ蒸気を所定温度に加熱
するためには、その所定温度よりヒータの温度を高くす
る必要があり、ヒータを過剰に加熱しなければならず、
電力消費量が過大になる。さらに、ヒータによりＩＰＡ
蒸気を２段階の熱伝達で間接加熱するため、また、ヒー
タがヒータ素線および断熱材により構成されていて、そ
れ自体の熱容量が大きいため、ヒータの応答性が悪く、
高精度の制御が難しい、といった問題点がある。

【０００５】また、従来の加熱方式では、ヒータの温度
は、過剰加熱により、ＩＰＡの発火点を考慮した安全温
度以上になっていることが多い。例えば、ＩＰＡ蒸気を
１６０℃の温度に加熱しようとすると、ヒータの温度は
２５０℃近くになっており、安全規格で定める２００℃
の温度以上となっている。このため、万一、配管の内部
からＩＰＡ蒸気が漏れ出たりすると、火災や爆発の危険
性がある。さらに、ヒータの過剰加熱により、ヒータお
よびその周辺環境は高温状態となっており、その高温部
分に誤って作業者の人体の一部が触れて火傷したり、高
温部分に可燃部材が接触して火災を起こしたりする、と
いった可能性もある。

【０００６】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、従来の間接加熱方式のものに比べ
て、配管内を流れる流体を効率良く加熱することができ
て、経済的であり、流体を加熱する際の温度制御におけ
る応答性にも優れ、安全性も大幅に向上させることがで
きる半導体製造装置用流体加熱装置を提供することを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
配管の途中に介挿して設けられ、配管内を流れる流体を
加熱する半導体製造装置用流体加熱装置において、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、少なくとも加熱部が非磁
性体材料で形成された加熱容器と、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から構成されたことを特徴とする。

【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１記載の流
体加熱装置において、加熱容器をプラスチック材料によ
って形成し、発熱体を、流体の通路となる間隔をあけて
並列された複数枚の金属薄板によって構成したことを特
徴とする。

【０００９】請求項３に係る発明は、請求項１または請
求項２記載の流体加熱装置を、減圧雰囲気中の半導体基
板にアルコール蒸気を供給して半導体基板を乾燥させる
減圧乾燥装置のアルコール蒸気供給用配管の途中に介挿
して設けたことを特徴とする。

【００１０】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。このように、電磁誘
導により加熱容器内部の発熱体が発熱して、発熱体によ
り流体が直接的に加熱され、一方、コイルが巻装された
加熱容器は、加熱部が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く、内部を流れる流体
の温度より高い温度になることがない。

【００１１】請求項２に係る発明の流体加熱装置では、
加熱容器がプラスチック材料によって形成されているの
で、加熱容器自身が発熱することはなく、一方、発熱体
を構成している複数枚の金属薄板が電磁誘導により発熱
して、発熱した各金属薄板間の通路を通って流体が流れ
ることにより、金属薄板からの熱伝達により流体が直接
的に加熱される。

【００１２】請求項３に係る発明の流体加熱装置では、
アルコール蒸気供給用配管を通って減圧乾燥装置のチャ
ンバへ供給されるアルコール蒸気が加熱される。

【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】図１および図２は、この発明の１実施形態
を示し、図１は、半導体製造装置用流体加熱装置の概略
構成を示す外観斜視図であり、図２は、その縦断面図で
ある。この流体加熱装置は、配管１０の途中に介挿して
設けられ、加熱容器１２、この加熱容器１２に巻装され
たコイル１４、電源装置部（図示せず）および加熱容器
１２の内部に配設された発熱体１６から構成されてい
る。なお、図１において、コイル１４は、半周部分を切
断した状態で示されている。

【００１５】加熱容器１２は、密閉された円筒形状を有
し、配管１０にそれぞれ連通接続される流体流入口１８
および流体流出口２０が両側端面部に形設されている。
この加熱容器１２は、非磁性体材料、例えばフッ化樹脂
等のプラスチック材料やセラミック材料で形成されてい
る。なお、加熱容器１２の全体が非磁性体材料で形成さ
れている必要は必ずしもなく、少なくともコイル１４が
巻装されて加熱部となる円筒面が非磁性体材料で形成さ
れておればよい。また、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。

【００１６】加熱容器１２の円筒面に巻装されたコイル
１４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１４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１２の内部に配設された発熱体
１６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１６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２２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
２２は、加熱容器１２の軸線方向に沿って配置されてお
り、各金属薄板２２間の間隙が流体の通路２４となる。
これらの金属薄板２２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２２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。

【００１７】図１および図２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１４に高周波電
流を流すと、磁束が発生して、加熱容器１２の内部の金
属薄板２２に渦電流を生じ、材料の固有抵抗によって金
属薄板２２にジュール熱が発生して、金属薄板２２が発
熱する。この際、加熱容器１２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２２が発熱することにより、配管１０から
流体流入口１８を通って加熱容器１２内に流入した流体
は、各金属薄板２２間の通路２４を通って流れる際に、
金属薄板２２からの熱伝達により直接的に加熱される。
各金属薄板２２間の通路２４を通過する間に加熱されて
昇温した流体は、加熱容器１２内から流体流出口２０を
通って流出し配管１０内へ流れ込む。

【００１８】上記したように、この流体加熱装置では、
加熱容器１２の内部に配設された金属薄板２２を電磁誘
導により発熱させて、金属薄板２２により直接的に流体
を加熱するようにし、従来の加熱方式のように抵抗加熱
ヒータから配管への熱伝導を利用したものではなく、金
属薄板２２から流体への強制対流伝熱によって熱伝達す
るものであるため、流体を効率良く加熱することがで
き、また、発熱する金属薄板２２が加熱容器１２内に設
けられているため、外気への熱移動による熱損失も小さ
い。また、金属薄板２２によって流体を直接的に加熱す
るので、目標とする流体の温度より金属薄板２２の温度
をそれほど高くする必要が無く、電力消費量が少なくて
済む。さらに、この流体加熱装置では、発熱する金属薄
板２２の熱容量が小さいので、従来の加熱方式に比べる
と、応答性および制御性に優れている。また、加熱容器
１２の内部の金属薄板２２だけが発熱して加熱容器１２
自身は発熱しないので、加熱容器１２の温度が、その内
部を流れる流体の温度より高くなることはない。例え
ば、この装置によりＩＰＡ蒸気を加熱する場合を考える
と、ＩＰＡ蒸気を１６０℃の温度に加熱するようにした
とき、加熱容器１２の外面の温度は１６０℃以下とな
る。したがって、万一、配管１０の内部からＩＰＡ蒸気
が漏れ出るようなことがあっても、加熱容器１２の外面
温度およびその周辺温度は、ＩＰＡの安全規格温度であ
る２００℃以下の温度であるため、火災や爆発の危険性
が無い。また、加熱容器１２の外面の温度が比較的低い
ため、その外面側に簡易な断熱手段を施すことにより、
作業者が火傷したり可燃部材の接触に起因して火災を起
こしたりする、といったことが防止される。

【００１９】以上のような構成を有する流体加熱装置
は、各種の半導体製造装置における種々の流体の加熱の
ために好適に使用される。例えば、この流体加熱装置
は、図３に示すように、半導体基板へＩＰＡ蒸気を供給
して減圧雰囲気下で基板を乾燥させる減圧乾燥装置にお
いて使用される。図３において、符号２６が減圧乾燥チ
ャンバを示し、チャンバ２６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２８は、チャンバ２６
に連通接続されたＩＰＡ蒸気供給用配管、符号３０は、
ＩＰＡ蒸気供給用配管２８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２８は、エ
バポレータ３２に流路接続されている。エバポレータ３
２内にはＩＰＡ３４が収容されており、ポンプ３６によ
りＩＰＡ供給路３８を通ってエバポレータ３２の天井部
の噴射口４０へＩＰＡ３４を供給することにより、噴射
口４０からＩＰＡを噴射してＩＰＡ蒸気を調製するよう
になっている。エバポレータ３２の内部空間には、キャ
リア用窒素ガス供給配管４２が連通接続されており、ま
た、エバポレータ３２には、エバポレータ３２内に収容
されたＩＰＡ３４を循環させて加熱するためのＩＰＡ循
環用配管４４が付設されている。

【００２０】そして、チャンバ２６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２８に、図１および図２に示したような上記構成の
流体加熱装置４６が介挿して設けられており、流体加熱
装置４６に温度コントローラ４８が併設されている。ま
た、希釈用窒素ガス供給配管３０には、希釈用窒素ガス
を加熱するために、温度コントローラ５２が併設された
流体加熱装置５０が介挿して設けられ、キャリア用窒素
ガス供給配管４２には、キャリア用窒素ガスを加熱する
ために、温度コントローラ５６が併設された流体加熱装
置５４が介挿して設けられている。さらに、ＩＰＡ循環
用配管４４には、ＩＰＡを所定温度に加熱するために、
温度コントローラ６０が併設された流体加熱装置５８が
介挿して設けられている。

【００２１】また、図４は、薬液循環式処理装置にこの
発明に係る流体加熱装置を使用した例を示す模式図であ
る。この薬液循環式処理装置は、薬液６２を貯留しその
薬液６２中に半導体基板が浸漬されて処理される処理槽
６４、この処理槽６４に付設され処理槽６４の上部が溢
れ出た薬液が流入する溢流液受け槽６６、この溢流液受
け槽６６の底部に流路接続され溢流液受け槽６６内へ流
入した薬液を再び処理槽６４へ戻すための薬液循環用配
管６８、ならびに、この薬液循環用配管６８に介挿して
設けられたポンプ７０およびフィルタ７２を備えて構成
されている。そして、薬液循環用配管６８に、図１およ
び図２に示したような上記構成の流体加熱装置７４が介
挿して設けられており、流体加熱装置７４に、薬液を所
定温度に調節するための温度コントローラ７６が併設さ
れている。

【００２２】また、この発明に係る流体加熱装置は温純
水洗浄装置においても使用される。すなわち、図５に示
すように、温純水洗浄装置の洗浄槽（図示せず）内へ温
純水を供給するための温純水供給用配管７８に、図１お
よび図２に示したような上記構成の流体加熱装置８０を
介挿して設け、流体加熱装置８０の内部を通過する純水
を加熱して温度コントローラ８２により所定温度に調節
し、所定温度に調節された温純水を温純水供給用配管７
８へ送り出すようにする。

【００２３】この発明に係る流体加熱装置は、図３ない
し図５に示した例以外にも、例えば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、各種の半導体製造装置において使用し
得るものである。

【００２４】

【発明の効果】請求項１に係る発明の半導体製造装置用
流体加熱装置を使用すると、従来の間接加熱方式のもの
に比べて、配管内を流れる流体を効率良く加熱すること
ができるので、経済的であり、流体を加熱する際の応答
性および制御性にも優れている。

【００２５】請求項２に係る発明の流体加熱装置では、
金属薄板からの熱伝達により流体が直接的に加熱される
ので、配管内を流れる流体を効率良く加熱することが可
能になる。

【００２６】請求項３に係る発明の流体加熱装置では、
アルコール蒸気供給用配管を通って減圧乾燥装置のチャ
ンバへ供給されるアルコール蒸気を効率良く加熱するこ
とが可能になり、安全性も大幅に向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の１実施形態を示し、半導体製造装置
用流体加熱装置の概略構成を示す外観斜視図である。

【図２】図２は、図１に示した流体加熱装置の概略縦断
面図である。

【図３】この発明に係る流体加熱装置を減圧乾燥装置に
おいて使用する場合の例を示す模式図である。

【図４】この発明に係る流体加熱装置を薬液循環式処理
装置に使用した例を示す模式図である。

【図５】この発明に係る流体加熱装置を温純水洗浄装置
において使用する場合の例を示す模式図である。

【符号の説明】

１０ 配管 １２ 加熱容器 １４ コイル １６ 発熱体 １８ 加熱容器の流体流入口 ２０ 加熱容器の流体流出口 ２２ 金属薄板 ２４ 流体の通路 ２６ 減圧乾燥チャンバ ２８ ＩＰＡ蒸気供給用配管 ３０ 希釈用窒素ガス供給配管 ３２ エバポレータ ３４ ＩＰＡ ３６、７０ ポンプ ４２ キャリア用窒素ガス供給配管 ４４ ＩＰＡ循環用配管 ４６、５０、５４、５８、７４、８０ 流体加熱装置 ４８、５２、５６、６０、７６、８２ 温度コントロー
ラ ６２ 薬液 ６４ 処理槽 ６６ 溢流液受け槽 ６８ 薬液循環用配管 ７８ 温純水供給用配管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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半導体製造装置用流体加熱装置
   において、 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、少なくとも加熱部が
   非磁性体材料で形成された加熱容器と、 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から構成されたこ
   とを特徴とする半導体製造装置用流体加熱装置。
2. 【請求項２】 加熱容器がプラスチック材料によって形
   成され、発熱体が、流体の通路となる間隔をあけて並列
   された複数枚の金属薄板によって構成された請求項１記
   載の半導体製造装置用流体加熱装置。
3. 【請求項３】 減圧雰囲気中の半導体基板にアルコール
   蒸気を供給して半導体基板を乾燥させる減圧乾燥装置の
   アルコール蒸気供給用配管の途中に介挿して設けられた
   請求項１または請求項２記載の半導体製造装置用流体加
   熱装置。