(57)【要約】      （修正有）【課題】    簡単な構成でメンテナンスが容易、大型化、高能力化にも対応し易く安価で洗浄能力大な純水加熱器を提供する。【解決手段】発熱線を電気絶縁的に内装し、その周囲をステンレス管等の保護管で保護されるように形成された加熱部材１と、該加熱部材１の外壁と適当な隙間を有して設けられた管体Ａ２と、該管体Ａ２の外壁と適当な隙間を有して設けられた管体Ｂ３と、加熱部材１と管体Ａ２と管体Ｂ３の片端を保持する保持部材Ａ４と、他端を保持する保持部材Ｂ５とで構成され、管体Ａ２の外壁と管体Ｂ３の内壁で形成される隙間９を純水を流入出させる流路として、純水の導入を受けて外部に放出することを特徴とする純水加熱装置。この純水加熱器から流出する純水に脈流を発生させシリコンウエハ等の表面の洗浄の効率化を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発熱線を電気絶縁的に内装し、その周囲をステンレス管等の保護管で保護されるように形成された加熱部材と、該加熱部材の外壁と適当な隙間を有して設けられた管体Ａと、該管体Ａの外壁と適当な隙間を有して設けられた管体Ｂと、前記加熱部材と管体Ａと管体Ｂの片端を保持する保持部材Ａと、他端を保持する保持部材Ｂとで構成され、前記保持部材Ａはシール材を介して前記管体Ａと管体Ｂの外壁を気密的に保持するとともに前記加熱部材を前記管体Ａと略同芯的に保持し、前記管体Ａの外壁と前記管体Ｂの内壁で形成される隙間に純水を流入させる流路Ａを有するように形成され、他端の保持部材Ｂは前記加熱部材を保持するとともに前記管体Ａと管体Ｂをシール材を介して気密的に保持し該管体Ａと管体Ｂで形成される隙間に前記保持部材Ａの流路Ａから純水の導入を受けて外部に放出する流路Ｂを有することを特徴とする純水加熱装置。
【請求項２】
請求項１に記載の純水加熱装置と、該純水加熱装置の保持部材Ｂの流路Ｂの出口側に設けた温度センサーと、制御装置とで構成され、該制御装置により前記純水加熱装置の加熱部材をＯＮ／ＯＦＦ制御し所定の温度に純水を加熱制御してなることを特徴とする温純水供給装置
【請求項３】
請求項２に記載の温純水供給装置の保持部材Ａの流路Ａの入口側と保持部材Ｂの流路Ｂの出口側と連結するように逆止弁Ａを介して加熱器と逆止弁Ｂをバイパス流路として連結して設けたことを特徴とする温純水供給装置
【請求項４】
請求項２に記載の温純水供給装置の保持部材Ａの流路Ａの入口側と保持部材Ｂの流路Ｂの出口側を連結するように逆止弁Ａを介して加熱器と絞り弁をバイパス流路として連結して設けたことを特徴とする温純水供給装置
【請求項５】
請求項２に記載の温純水供給装置の保持部材Ａの流路Ａの入口側と保持部材Ｂの流路Ｂの出口側を連結するように電磁弁Ａと加熱器と電磁弁Ｂをバイパス流路として連結して設けたことを特徴とする温純水供給装置
【請求項６】
請求項２に記載の温純水供給装置の保持部材Ｂの流路Ｂの出口側に絞り弁と制御装置で間歇的に開閉制御されてなる弁装置Ａとを並列に連結して設けたことを特徴とする温純水供給装置
【請求項７】
請求項２に記載の温純水供給装置の保持部材Ｂの流路Ｂに制御装置で間歇的に開閉制御されてなる弁装置Ｂを連結し、弁装置Ｂを介してガス体を前記保持部材Ｂの流路に供給できるように構成したことを特徴とする温純水供給装置
【請求項８】
請求項２に記載の温純水供給装置に請求項１の純水加熱装置を直列に連結して構成したことを特徴とする温純水供給装置
【発明の詳細な説明】
【発明の属する分野】
本発明は純水を所定の温度に加熱するための装置に関し、特に半導体製造工程においてシリコンウエハ等の洗浄に供するための温純水を得るための加熱装置に関するものである。
【背景技術】  周知のように半導体製造工程において汚染は大敵であり、製造工程において種々の方法でシリコンウエハの表面等の洗浄が実施されている。有機物汚染、無機物汚染等の除去に例えばアンモニア水と過酸化水素液等の薬液で洗浄した後、純水洗浄によってシリコンウエハの表面等の汚染を完全に洗い流す方法が実施されている。
これらの洗浄が不完全であれば、半導体製品の不良の発生につながるため汚染の除去は完全でなくてはならない。
半導体製造ラインで用いられる純水加熱器は一般的に電気ヒータで純水を加熱している。このような純水加熱器において純水と接する部分は純水に対して難溶性の構成材料を用いることが重要で、特に電気ヒータを含む構成材料に金属材料を用いた場合、純水の溶解力によって金属材料が溶解され逆に純水が汚染され、シリコンウエハ等の汚染源になるおそれがあった。
したがって純水加熱器の構成材料は純水に対して難溶性、かつ加熱するために耐熱性が要求される。また従来の純水加熱器を用いた洗浄装置は洗浄効果をあげるために洗浄槽に超音波発振装置を具備しシリコンウエハ等に純水を噴射あるいは流動させるだけでなく超音波による洗浄効果を組み合わせた装置が提案されている。最近のシリコンウエハの大口径化に伴って洗浄用の温純水も大量に使用されるようになり、純水加熱器も大形化することが望まれている。
従来の電気ヒータは発熱線の保護管に石英ガラス管が用いられ石英ガラス管の両端部は発熱線に給電するための配線が引き出されて水分等が浸入し、絶縁破壊されないように密封され一体的に形成されたものが多く使用されていた。
このような装置においては石英ガラス管が圧力変動や機械的衝撃、熱勾配、熱衝撃、熱歪等によって破壊された場合、漏電、感電等重大な事態をまねくおそれがあった、また電気ヒータのメンテナンスも困難であった。特に装置の大形化に伴い石英ガラスを用いた加熱部材を大型化すれば前述したような破壊が生じ易くなる等の欠点があった。
これらの問題を解決するためには、複雑な構成となり、大形化を実現するには高価で設置面積も大となるなど、種々の問題があった。
【発明が解決しようとする課題】
本発明による純水加熱器は簡単な構成でメンテナンスも容易、且つ大型化、高能力化にも対応し易く、安価で洗浄能力の大な純水加熱器を提供することを目的とするものである
【課題を解決する為の手段】
本発明における第一の解決手段は発熱線を電気絶縁的に内装し、その周囲をステンレス管等の保護管で保護されるように形成された加熱部材と、加熱部材の外壁と適当な隙間を有して設けられた熱伝導性、純水に対し難溶性に優れた管体Ａと、該管体Ａの外壁と適当な隙間を有して設けられた純水に対し難溶性に優れた管体Ｂと、前記加熱部材と管体Ａ、管体Ｂの片端を保持する保持部材Ａと、他端を保持する保持部材Ｂで構成され、前記保持部材Ａはシール材を介して前記管体Ａと管体Ｂの外壁を気密的に保持するとともに前記加熱部材を前記管体Ａと略同芯的に保持し前記管体Ａの外壁と前記管体Ｂの内壁で構成される隙間に純水を流入させる流路Ａを有するように形成され、他端の保持部材Ｂは保持部材Ａと同様に前記管体Ａと管体Ｂと加熱部材を保持するとともに管体Ａと管体Ｂで形成される隙間に保持部材Ａから純水の流入を受けて外部に純水を放出する流路Ｂを有することを特徴とするものである。
本発明における第二の解決手段は第一の解決手段に純水製造装置から純水の供給をうけ保持部材Ｂの温純水の出口側に温度センサーを設けるとことにより温度センサーの信号を受け比較演算し制御装置で加熱部材をＯＮ／ＯＦＦさせ、所定の温度に温純水を加熱制御できるように構成したことを特徴とするものである。
本発明における第三の解決手段は、第二の解決手段の純水加熱器の純水入口部分と出口部分を連結するように逆止弁Ａを介して加熱器、逆止弁Ｂをバイパス流路として設け、第一の解決手段の純水の流路に加熱器で加熱され、加圧された純水が沸騰噴出的に逆止弁Ｂのクラッキング圧力に抗して流入し、純水の流出に脈動を与えるように作用する。逆止弁Ａは前記加熱器から純水が流出し減圧した時、そのクラッキング圧力に抗して純水の前記入口部分から純水が補充されるように構成されたことを特徴とするものである。
本発明における第四の解決手段は前記第二の解決手段の逆止弁Ｂの代わりに絞り弁を用いて加熱器で加熱され加圧された純水を出口部に流出させ、第二の解決手段と同様に脈動を与えるようにしたことを特徴とするものである。
本発明の第五の解決手段は、前記第二の解決手段の逆止弁Ａ、逆止弁Ｂの代わりに電磁弁Ａ、電磁弁Ｂを用いて加熱器で加熱され加圧された純水を出口側に流入させ、第２の解決手段と同様に脈動を与えるようにしたことを特徴としたものである。
本発明における第六の解決手段は第ニの解決手段の純水の流動系路の途中に間歇的に開閉する弁装置Ａと絞り弁を並列して設け、弁装置Ａの開閉による流動と絞り弁で液量調整された流動を合流させることにより温純水の流動に脈動を与えるようにしたことを特徴としたものである。
本発明における第七の解決手段は、第ニの解決手段の純水の流路の途中に間歇的に開閉する弁装置Ｂを介して窒素ガス等の気体を流入させ気液混合純水を発生させ温純水の流動に脈動を与えるようにしたことを特徴としたものである。
本発明における第八の解決手段は第一の解決手段としての純水加熱器の構成を図１のように加熱部材、管体Ａ、管体Ｂを複数本設け、保持部材Ａ、保持部材Ｂで保持したものを１モジュールとし、複数モジュールを連結することにより容易に大能力化が実現できることを特徴とするものである。また加熱部材や管体Ａ、管体Ｂは容易に分解できメンテナンス性に優れたことを特徴とするものである。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明における第一の発明として、純水加熱器の本体部分の実施例を図１に示す。
発熱線を電気絶縁的に内装し、その周囲をステンレス管等の保護管で保護されるように形成された加熱部材１と、該加熱部材１の外壁と適当な隙間を有して設けられた熱伝導性、純水に対し難溶製に優れた管体Ａ２と、該管体Ａ２の外壁と適当な隙間を有して設けられた純水に対し難溶製の管体Ｂ３と、前記加熱部材１と管体Ａ２と管体Ｂ３の片端を保持する保持部材Ａ４と、他端を保持する保持部材Ｂ５で構成されている。保持部材Ａ４と、他端を保持する保持部材Ｂ５で構成されている。保持部材Ａ４及び保持部材Ｂ５は例えばＯリング等のシール材６を介して管体Ａ２の外壁を気密的に保持している。同様に管体Ｂ３はシール材７を介して気密的に保持部材Ａ４と保持部材Ｂ５で保持されている。加熱部材１は管体Ａ２と略同芯状になるように保持部材Ａ４と保持部材Ｂ５で保持され位置決め部材８で軸方向自由に位置決めされている。位置決め部材８は耐熱性を有し、図示していないボルト等で保持部材Ａ４に固定されている。保持部材Ａ４には管体Ａ２の外壁と管体Ｂ３の内壁で構成される隙間９に純水を流入させる流路Ａ１０が設けられ、該流路Ａ１０には図示していない純水製造装置から供給される純水が導入される。管体Ａ２と管体Ｂ３の他端を保持する保持部材Ｂ５には保持部材Ａ４と同様に管体Ａ２と管体Ｂ３で構成される隙間９からの純水の導入を受けて外部に放出する流路Ｂ１１が設けられている。
管体Ａ２は耐熱性、熱伝導性、純水に対し難溶性の優れた例えば石英ガラス管等で実施される。管体Ｂ３および保持部材Ａ４、保持部材Ｂ５は耐熱性、純水に対し難溶製の例えばＰＴＦＥ材等で実施される。１３は台板で保持部材Ａ４と保持部材Ｂ５が固定ネジ１２で締結される。図１では加熱部材１、管体Ａ２、管体Ｂ３を２セットで図示したが更に多数設けて構成したものを１モジュールとし、複数モジュールを併設または連結することにより大能力化が容易にできる。台板１３にはクリーンルームの例えば壁板等に取り付けできるような取付穴１４が設けられてあり壁掛式の純水加熱器としても実施できる。
かかる構成の純水加熱器の加熱方法として図示していない純水製造装置から純水の供給を受け、保持部材Ａ４の流路１０を経由して管体Ａ２と管体Ｂ３の隙間９に導入され、保持部材Ｂ５の流路１１から外部に放出される。純水は隙間９を流動する間に加熱部材１によって加熱された管体Ｂ２の外表面と熱交換し加熱され昇温するように構成されている。
加熱部材１は従来の電気ヒータのように発熱線を石英ガラスで保護したものを異なりステンレス管等で保護されているため破損のおそれはなく、発熱線はステンレス管等の保護管と電気絶縁的に内装されているため漏電や感電の重大事故を引き起こすことはない。
加熱部材１は管体２で覆われているため純水と接液しないため純水を汚染することはない。管体２は石英ガラス等、純水に対し難溶性の材料で製作され、管体３および保持部材Ａ４、保持部材Ｂ５はＰＦＴＥ材等、純水に対し難溶性の材料で製作されているため純水を汚染することはない。管体２および加熱部材１は保持部材Ａ４、保持部材Ｂ５から容易に引き抜くことが出来るため容易に交換することができメンテナンス性に優れている。
前述したように本発明による純水加熱器は簡単な構成で安価に製作でき、壁掛け式で実施できるため床置式に比べ設置に有利である。
図２は本発明における第ニの発明の実施例を示す。第一の発明の純水加熱器本体を用いて図示していない純水製造装置より供給される純水を加熱してシリコンウエハ等を洗浄する洗浄槽へ温純水を供給するシステム例を提案するものである。
純水加熱器本体の構成は前述したので詳しい説明は省略する。
説明を簡単にするために純水加熱器本体をＸとして以下説明する。１５は制御装置で１６は温度センサーである。制御装置１５は設定した温度に対し純水加熱器本体Ｘの純水の出口側に設けた温度センサー１６の信号を受け比較演算し、加熱部材１をＯＮ／ＯＦＦ制御することにより図示していない純水製造装置より供給される純水を所定の温度に加熱制御し洗浄槽へ温純水を供給できるように制御する。
制御装置１５は一般的な技術で実施できるため詳しい説明を省略する。
図３は本発明における第三の発明の実施例を示す。第一の発明の純水加熱器本体Ｘを用いてさらにシリコンウエハ等をより効率的に洗浄可能な温純水供給システムを提案するものである。
図２のシステムの純水加熱器本体Ｘの純水入口側と出口側を連結するように逆止弁Ａ１７を介して加熱器１８、逆止弁Ｂ１９をバイパス流路として設けたシステム例である。
加熱器１８は電気ヒータ２０を内蔵し図示していない温度センサーの信号を受け沸騰または沸騰に近い温度に加熱器内部の純水を制御装置１５で加熱制御されるように構成されている。電気ヒータ２０は加熱器１８内部に設けた例で図示したが、必ずしも内蔵する必要はなく加熱器１８外周に設けても良い。
加熱器１８から逆止弁１９および純水加熱器本体Ｘの出口側への配管は図示したように加熱器１８上部に空気だめが出来るよう側壁の上部側に設けることが好ましい。
このように構成されたシステムで図示していない洗浄槽への温純水の供給方法について説明する。
純水の流動系路の主系路は図２で示した純水製造装置→純水加熱器本体Ｘ→洗浄槽の系路である。バイパス流路として純水製造装置から供給される純水は主系路とは別に逆止弁Ａ１７のクラッキング圧力に抗して加熱器１８内部にも導入され逆止弁Ｂ１９付近まで満たされる。このとき純水の圧力が逆止弁Ｂ１９のクラッキング圧力以下のときには、逆止弁Ｂ１９から純水加熱器本体Ｘの出口側への流動は閉止される。
加熱器１８内に導入された純水は電気ヒータ２０により沸騰または沸騰に近い温度に加熱される。純水の加熱、沸騰によって純水の一部は蒸気化または気化し加熱器１８内部の空気だめ部に貯留されるとともに加熱器１８内部の圧力が上昇する。
圧力の上昇により逆止弁Ａ１７は閉止され純水製造装置から加熱器１８内部への純水の導入が閉止される。逆に逆止弁Ｂ１９のクラッキング圧力以上に圧力が上昇したとき純水加熱器本体Ｘの出口側に温純水が排出され主系路の温純水に合流し洗浄槽側に流出する。
加熱器１８からは逆止弁Ｂ１９を介して主系路に温純水が流出したとき加熱器１８内部の圧力は下降し逆に逆止弁Ａ１７から純水が加熱器１８内部に導入され、逆止弁１９は閉止し温純水の主系路への合流を停止する。
さらに前述したように逆止弁Ａ１７、加熱器１８、逆止弁Ｂ１９の動作が自動的に繰り替えされるために主系路への温純水の合流が間歇的に行われ洗浄槽への流出が脈動する。
従来の洗浄槽に超音波発振装置を具備したものと同様この脈動により、洗浄効果が大巾に向上することが期待できる。
本発明における第四の発明は図示していないが第三の発明の別の実施例として提案するものである、図３の逆止弁Ｂ１９の代わりに絞り弁を用いて構成し加熱器１８内の加熱、加圧速度に関連する圧力変化にともない、絞り弁からの流出量が変化する作用効果により主系路の温純水の流動に脈動を生じさせることで洗浄効率の向上が期待できる。
本発明における第五の発明は図示していないが第三の発明の別の実施例として提案するものである。第三の発明の逆止弁Ａ１７、逆止弁Ｂ１９の代わりに電磁弁Ａ、電磁弁Ｂを用いて制御装置１５で加熱器１８への純水の導入、および加熱器１８から純水加熱器本体Ｘの出口側への流出を制御し主系路の温純水の流動に脈動を生じさせ洗浄効果の向上を図るものである。
図４は本発明における第六の発明の実施例を示す。
図２で示す第二の発明の実施例のシステムの純粋加熱器本体Ｘから洗浄槽へ温純水を供給する系路の途中に制御装置１５で間歇的に開閉するように制御される弁装置Ａ２１と絞り弁２３を並列して設けて構成したことを特徴とする温純水供給装置を提供するものである。
絞り弁２３で流動調整された温純水の流路と弁装置Ａ２１と間歇的に開閉してなる流路を合流させることにより温純水の洗浄槽への流動に脈動が発生する。この脈動により洗浄効率の向上が期待できる。
図５は本発明における第七の発明の実施例を示す。
図２で示す第二の発明の実施例のシステムの純水加熱器本体Ｘの保持部材Ｂ５の流路Ｂ１１に制御装置１５で間歇的に開閉制御されてなる弁装置Ｂ２２を連結し、図示していない例えば窒素ガス等のガス供給装置から供給されるガス体を弁装置Ｂ２２を介して間歇的に純水加熱器本体Ｘから洗浄槽への系路に導入し気液混合流を発生させるように構成したことを特徴とする温純水供給装置を提供するものである。
この気液混合流によって洗浄効率の向上が期待できる。なお図示していないがガス供給装置から供給されるガス体を熱交換器により加温し高温のガス体として弁装置Ｂ２２を介して間歇的に供給し、気液混合流を発生させることにより洗浄効率の向上が期待できる。
図６は本発明における第八の発明の実施例を示す。
図２で示す第二の発明の実施例のシステムに第一の発明の純水加熱器本体Ｘを複数連結し、純水の加熱能力を大巾に向上せ大量の温純水を得ることを目的としたものである
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明による純水加熱器は簡単な構成で安価に製作でき、メンテナンス性に優れるとともに壁掛け式で設置できる等、取扱い易く設置に有利である
また高能力化にも対応し易く、純水を汚染することなく洗浄効果大で従来の純水加熱器に比べ信頼性が向上できる。さらに温純水を洗浄用に使用するため洗浄効率が向上し純水の使用量が低減できる等経済的効果大である
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明における純水加熱器本体の構成を示す断面図である。
【図２】  本発明における純水加熱器本体を用いた温純水供給装置の第一の実施例である
【図３】  本発明における純水加熱器本体を用いた温純水供給装置の第二の実施例である
【図４】  本発明における純水加熱器本体を用いた温純水供給装置の第三の実施例である。
【図５】  本発明における純水加熱器本体を用いた温純水供給装置の第四の実施例である。
【図６】  本発明における純水加熱器本体を複数連結して構成した実施例である。
【符号の説明】
１：加熱部材      ２：管体Ａ        ３：管体Ｂ            ４：保持部材Ａ
５：保持部材Ｂ    ６：シール材      ８：位置決め部材      ９：隙間
１０：流路Ａ      １１：流路Ｂ      １２：固定ネジ        １３：台板
１４：取付穴      １５：制御装置    １６：温度センサー    １７：逆止弁Ａ
１８：加熱器      １９：逆止弁Ｂ    ２０：電気ヒータ      ２１：弁装置Ａ
２２：弁装置Ｂ    ２３：絞り弁        Ｘ：純水加熱器本体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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