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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Dampferzeugungsverfahren
und eine Einrichtung, bei der das Dampferzeugungsverfahren eingesetzt
wird.
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Zugehöriger Stand
der Technik
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Es
ist das CVD-Verfahren (Verfahren der chemischen Dampfablagerung)
zum Liefern einer Gasverbindung aus Elementen bekannt, die ein Dünnfilmmaterial
ausbilden, an einen zu behandelnden Gegenstand, beispielsweise einen
Halbleiterwafer, um einen gewünschten
Dünnfilm
durch eine chemische Reaktion in der Dampfphase zu erzeugen, oder
auf einer Waferoberfläche,
oder ein Trocknungsverfahren zum Verdampfen von IPA (Isopropylalkohol),
damit das verdampfte Gas in Berührung
mit einem zu behandelnden Gegenstand (einem zu trocknenden Gegenstand)
gelangen kann, damit der Gegenstand getrocknet wird. Bei diesem
CVD- und IPA-Trocknungsverfahren
wird eine Dampferzeugungseinrichtung dazu verwendet, ein Materialgas und
ein Trocknungsgas zu erzeugen.
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Die
Dampferzeugungseinrichtung verwendet: ➀ ein Blasenbildungsverfahren
zur Erzeugung von Blasen bei einer zu verdampfenden Flüssigkeit, unter
Verwendung einer Ultraschallwelle und eines Trägergases, und zum Erwärmen der Flüssigkeit
auf eine vorbestimmte Temperatur zur Erzeugung eines Gases, damit
das Gas zusammen mit dem Trägergas einer
Bearbeitungskammer zugeführt
werden kann; ➁ ein Erwärmungsverfahren
zum Erwärmen
einer zu verdampfenden Flüssigkeit,
die in einem Heizbehälter
oder in einer Verdampfungsschale enthalten ist, zur Erzeugung eines
Gases, damit das Gas unter Verwendung seines Dampfdrucks transportiert
wird, und zum Liefern einer vorbestimmten Menge an Gas an eine Verarbeitungskammer
mit Hilfe einer Hochtemperatur-Massenflusssteuerung; oder ➂ ein
Direkteinspritzverfahren, welches es, einer zu verdampfenden Flüssigkeit
ermöglicht,
die von einer Pumpe transportiert wird, durch einen Spalt zwischen
einem Öffnungsteil
und einer Membranoberfläche
hindurchzugehen, damit die Flüssigkeit
verdampft wird, und zum Erwärmen
der Flüssigkeit,
damit ein Gas erzeugt wird, so dass dieses einer Verarbeitungskammer
zugeführt
werden kann.
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Im
Falle des Blasenbildungsverfahrens ➀ sind jedoch zahlreiche
Steuerfaktoren vorhanden, damit ein vorbestimmtes Gas erzeugt werden
kann, und ist es erforderlich, eine strenge Temperatursteuerung
durchzuführen,
um die zu verdampfende Flüssigkeit
in Gas umzuwandeln. Weiterhin ist es erforderlich, eine erhebliche
Menge an Trägergas
einzusetzen, und besteht in der Hinsicht ein Problem, dass die Verhältnisse
in Bezug auf die Menge und die Wiederholbarkeit nicht in Bezug auf
die Änderung
des Verbrauchs der zu verdampfenden Flüssigkeit (des Materials) zufriedenstellend
sind.
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Im
Falle des Erwärmungsverfahrens ➁ ist
es erforderlich, den Dampfdruck der zu verdampfenden Flüssigkeit
(des Materials) dazu einzusetzen, eine Flusssteuerung mit Hilfe
der Hochtemperatur-Massenflusssteuerung durchzuführen, und ist es erforderlich,
eine vorbestimmte Kapazität
eines Heiztanks oder einer Verdampfungsschale einzusetzen, so dass
die Anordnung kompliziert und groß wird. Dies führt zu einem
Kostenanstieg, und daher gibt es eine Grenze in Bezug auf die Freiheit
bei der Konstruktion des Systems. Weiterhin weist zwar das Erwärmungsverfahren
eine kleinere Anzahl an Steuerfaktoren auf, im Vergleich zum Blasenbildungsverfahren,
jedoch ist infolge der Tatsache, dass bei dem Erwärmungsverfahren
ein Material mit niedrigem Dampfdruck eingesetzt wird, der erzeugte
Druck niedrig, selbst wenn das Material mit niedrigem Dampfdruck erwärmt wird,
so dass in der Hinsicht ein Problem auftritt, dass es schwierig
ist, einen Druck zu erzielen, der dafür benötigt wird, stabil den Dampf
zu transportieren.
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Da
das Direkteinspritzverfahren ➂ diese verdampfende Flüssigkeit
transportiert, und zwar im flüssigen
Zustand, damit die Flüssigkeit
direkt in der Nähe
eines Behandlungsteils verdampft wird, um die Flusssteuerung durchzuführen, weist
darüber
hinaus das Direkteinspritzverfahren eine kleinere Anzahl an Steuerfaktoren
auf, im Vergleich zum Blasenbildungsverfahren und zum Erwärmungsverfahren,
und können
die Abmessungen des Systems verkleinert werden. Da das Direkteinspritzverfahren
jedoch nur eine kleine Menge an erzeugtem Gas handhaben kann, ist
in der Hinsicht ein Problem vorhanden, dass Grenzen für den Einsatz
vorhanden sind.
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Die
US 5 544 961 A beschreibt
eine Einspritzvorrichtung und ein Verfahren zur Erzeugung einer
Flüssigkeit
auf hohem Druck. Die technische Aufgabe, die von der in diesem Dokument
beschriebenen Erfindung gelöst
werden soll, betrifft die Erzielung eines höheren Drucks einer Flüssigkeits-Dampfmischung oder
einer Flüssigkeits-Gasmischung
als bei jedem von deren Bestandteilen. Insbesondere wird angestrebt,
eine höhere
Druckerhöhung
zu erzielen, als dies vorher möglich
war, und einen stabilen Fluss.
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Dieses
Dokument beschreibt eine Einspritzvorrichtung, die eine Dampfdüse mit einem Dampfeinlass
(für ein
Gas oder einen Dampf) und einem Überschallabschnitt
aufweist. Es ist eine Mischkammer mit einem Flüssigkeitseinlass vorgesehen. Es
ist erforderlich, stromabwärts
der Mischkammer einen primären
Flussrohrabschnitt zur Verfügung
zu stellen, vor dessen Einlass sich ein Spalt befindet; in dem primären Flussrohrabschnitt
wird eine Stoßwelle erzeugt.
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Falls
Dampf eingesetzt wird, kondensiert der Dampf bei der Mischung, und
bewegt sich zusammen mit der kälteren
Flüssigkeit,
und verlässt
eine Dampf/Flüssigkeitsmischung
auf Überschallgeschwindigkeit
die Mischkammer und gelangt in den primären Flussrohrabschnitt hinein.
Im primären Flussabschnitt
wird eine Stoßwelle
vor einem stabilen Überschallfluss
erzeugt. Die Hochdruckflüssigkeit,
die sich infolge des Verfahrens ergibt, verlässt vorzugsweise die Einspritzvorrichtung
durch einen Flüssigkeitsauslass.
Die Mischung, die mit Überschallgeschwindigkeit
fließt,
weist eine ständige
Auflösung
des Gases in der Flüssigkeit
oder eine Kondensation des Dampfes auf.
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Die
EP 0 555 498 A1 ähnelt im
wesentlichen der
US 5 544 961 ,
und beschreibt eine Mischkammer und einen Stoßwellenabschnitt in einem Halsabschnitt
hinter einem Spalt.
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Die
EP 0 471 321 A1 beschreibt
ein Verfahren zum Mischen einer Flüssigkeit mit einem Gas, und
zum Kondensieren der gasförmigen
Phase. Eine Mischkammer ist stromabwärts einer Düse vorgesehen. Eine Flüssigkeit
wird über
einen Flüssigkeitseinlass
so zugeführt,
dass der Flüssigkeit
Dampf hinzugefügt
wird, der durch die Düse
fließt,
stromabwärts der
Düse. Eine
Stoßwelle
wird in dem Zweiphasenfluss erzeugt, nachdem der Zweiphasenfluss
(durch Mischen) erzeugt wurde, und nachdem der Zweiphasenfluss eine
Geschwindigkeit unterhalb der Schallgeschwindigkeit erreicht hat.
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Die
EP 0 399 041 A1 beschreibt
ein Verfahren und eine Einrichtung zur Herstellung von Emulsionen.
Die einzige Figur dieses Dokuments zeigt eine Dampfdüse, die
als Laval-Düse
ausgebildet ist, durch welche Dampf so hindurchgeführt wird,
dass der Dampf die Dampfdüse
mit Überschallgeschwindigkeit
verlässt.
Eine Einspritzzone ist zwischen der Dampfdüse und einer Aerosolkammer
vorgesehen, und der flüssige
Bestandteil, der emulgiert werden soll, wird in die Einspritzzone
eingespritzt. Eine Mischkammer ist stromabwärts der Aerosolkammer vorgesehen,
und die Mischkammer weist ein zylindrisches Teil auf, in welchem
eine Größenverringerung der
Teilchen der flüssigen
Bestandteile stattfindet, und ein Fluss auf Unterschallgeschwindigkeit
einer Einzelphasen-Flüssigkeitsemulsion
erzeugt wird.
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Die
US 4 634 599 A beschreibt,
wie aus ihrer Zusammenfassung hervorgeht, ein Verfahren zum Steuern
von Flussraten eines primären
Fluides, welches umfasst, das primäre Fluid anzusaugen, und mit einem
sekundären
Fluid zu mischen und diesem zuzugeben.
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Ein
Gas, beispielsweise Argon, wird in eine konvergente Düse geleitet.
Die Geschwindigkeit des Gases ist kleiner oder gleich der Schallgeschwindigkeit.
Die konvergente Düse
dient dazu, eine Venturi-Saugwirkung zu erzeugen, die zum Pumpen
der Flüssigkeit
verwendet wird.
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Die
US 3 200 764 A beschreibt
eine Fluideinspritzvorrichtung oder Fluidpumpe, die dazu ausgelegt
ist, einen hohen Auslassdruck zu erzeugen, der im allgemeinen, jedoch
nicht notwendigerweise, größer ist
als der Antriebsfluiddruck. Zu diesem Zweck ist eine konvergent-divergente
Düse vorgesehen, und
wird eine Flüssigkeit
um die Außenseite
des Endes der Düse
herum zugeführt.
Ein Mischabschnitt weist ein Mischrohr auf, und das stromabwärtige Ende
des Mischrohres öffnet
sich in einen freien Raum hinein, dessen stromabwärtiges Ende
durch ein mit einem Flansch versehenes Ende aus einer Vereinigung
aus einer Überschall-Diffusorvorrichtung und
einer Auslassabschnittsbasis gebildet wird. Die Mischung erreicht Überschallgeschwindigkeit,
und es wird eine Druckspitze erzeugt, um eine kegelförmige Stoßwelle in
dem Überschallstrom
zu entwickeln, so dass eine anfängliche
Stoßwelle
durch die Spitze entwickelt wird, und sich der übrige Stoßwellenvorgang oder Verdichtungsvorgang
aus Reflexionen von den Wänden
und Biegungen in den Wänden
entwickelt. Die Stoßwellen,
die unvermeidlich in dem Überschallfluss
auftreten, werden eingestellt, um das beste Stoßwellenmuster zu erzeugen.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Daher
besteht ein Ziel der vorliegenden Erfindung in der Ausschaltung
der voranstehend geschilderten Schwierigkeiten, und in. der Bereitstellung
eines Dampferzeugungsverfahrens und einer Dampferzeugungseinrichtung,
die einfach ein Gas unter Verwendung einer kleineren Anzahl an Steuerfaktoren
erzeugen können,
und welche die Menge an erzeugtem Gas erhöhen können, und die Zeit zur Erzeugung
des Dampfes verringern können,
und welche die erforderliche Zeit dafür verringern können, bis die
Zufuhr des IPA zum Dampfgenerator unterbrochen wird, nachdem der
IPA dem Dampfgenerator zugeführt
wurde, also bis zur Unterbrechung der Erzeugung des IPA-Gases, nachdem
das IPA-Gas erzeugt wurde, und in der Bereitstellung einer Einrichtung,
die das Dampferzeugungsverfahren einsetzt.
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Um
die voranstehenden und weitere Ziele zu erreichen, weist gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Dampferzeugungsverfahren die
im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale auf.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Dampferzeugungseinrichtung
die im Patentanspruch 3 angegebenen Merkmale auf.
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Die
Dampferzeugungseinrichtung kann darüber hinaus aufweisen: eine
Abzweigleitung zum Verbinden der Einlassöffnungsseite für das Gas
mit der Auslassöffnungsseite
für das
Gas; und eine Druckregelvorrichtung, die in der Abzweigleitung vorgesehen
ist, zum Regeln der Druckbeziehung zwischen der Einlassöffnungsseite
und der Auslassöffnungsseite.
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Die
Heizleistung jeder der mehreren Heizungen kann sich von dicht auf
nicht-dicht in Flussrichtung des Gases ändern. Weiterhin sind die mehreren Heizungen
vorzugsweise so ausgebildet, dass ihre Heizleistung unabhängig voneinander
kontrolliert werden kann.
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Die
Zufuhröffnung
für die
zu verdampfende Flüssigkeit
kann zu dem divergenten Düsenabschnitt in
dem divergenten Düsenabschnitt
hin geöffnet
sein. Alternativ kann die Zufuhröffnung
für die
zu verdampfende Flüssigkeit
zum divergenten Düsenabschnitt stromaufwärts des
divergenten Düsenabschnitts
hin offen sein.
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Die
Dampferzeugungseinrichtung kann darüber hinaus eine Kühlvorrichtung
aufweisen, die in einer Zufuhrleitung angeordnet ist, die an die
Zufuhröffnung
für die
zu verdampfende Flüssigkeit
angeschlossen ist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird, wenn das Gas für
das Dampfmedium von der Einlassöffnung
zur Auslassöffnung
der konvergent-divergenten Düse
fließt,
das Gas durch den konvergenten Düsenabschnitt
beschleunigt. Selbst wenn das Gas in den divergenten Düsenabschnitt
hineingelangt, nachdem die Geschwindigkeit des Gases die Schallgeschwindigkeit
erreicht hat, an dem verengten Abschnitt (Engstellenabschnitt),
expandiert das Gas weiter, und erhöht sich dessen Geschwindigkeit
infolge der erheblichen Druckdifferenz, so dass ein Überschallfluss
entsteht, der mit einer Flussgeschwindigkeit ausgestoßen wird,
die größer oder
gleich der Schallgeschwindigkeit ist. In einem derartigen Zustand
wird, wenn diese verdampfende Flüssigkeit von
der Zufuhröffnung
zugeführt
wird, plötzlich
eine Stoßwelle
erzeugt, so dass die Energie der Stoßwelle die zu verdampfende
Flüssigkeit
als Nebel ausbildet. Wenn die nebelige Flüssigkeit, die verdampft werden soll,
durch die Heizvorrichtung erwärmt
wird, wird Dampf erzeugt.
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Wenn
die Gaseinlassöffnungsseite
und die Gasauslassöffnungsseite
der konvergent-divergenten Düse
mit Hilfe der Abzweigleitung verbunden sind, in welcher die Druckregelvorrichtung
vorgesehen ist, wird ermöglicht,
die Flussgeschwindigkeit des Gases einzustellen, das durch die konvergent-divergente
Düse fließt, und
wird ermöglicht,
auf die Änderung
der Zufuhr des Trägergases
zur konvergentdivergenten Düse
zu reagieren, und die Bedingungen für das Auftreten der Stoßwelle in
geeigneter Weise so einzustellen, dass hiermit auf einen großen Bereich
der Menge des erzeugten Gases reagiert wird.
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Wenn
die Heizvorrichtung eine einzelne Heizung oder mehrere Heizungen
aufweist, die zumindest zwei Stufen für Heizenergie in Flussrichtung
des Gases aufweisen, und wenn die Heizleistung der Heizungen sich
von dicht auf nicht-dicht in Flussrichtung des Gases ändert, ist
es möglich,
das Temperaturgleichgewicht der Heizvorrichtung zu korrigieren,
und wird ermöglicht,
die Lebensdauer der Heizvorrichtung zu verlängern. Wenn die zu verdampfende
Flüssigkeit,
beispielsweise IPA, vergast wird, wird darüber hinaus ermöglicht,
zu verhindern, dass die Flüssigkeit
auf eine Temperatur erwärmt
wird, die größer oder
gleich einer vorbestimmten Zersetzungstemperatur ist, und verkohlt
wird, so dass sie an der Heizvorrichtung anhaftet. Daher wird ermöglicht,
die Verlässlichkeit
des Systems zu verbessern.
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Wenn
die Heizvorrichtung die mehreren Heizungen aufweist, die zumindest
zwei Stufen der Heizleistung in Flussrichtung des Gases aufweisen,
und wenn die Heizleistung jeder der Heizungen unabhängig voneinander
gesteuert werden kann, wird darüber
hinaus ermöglicht,
sicher das Temperaturgleichgewicht der Heizvorrichtung zu korrigieren,
und wird ermöglicht,
die Lebensdauer der Heizvorrichtung zu verlängern, und zu verhindern, dass
die zu verdampfende Flüssigkeit
zersetzt und verkohlt wird, so dass sie an der Heizvorrichtung anhaftet.
Daher wird ermöglicht,
sicher die Verlässlichkeit
des Systems zu verbessern.
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Wenn
die Kühlvorrichtung
in dem Zufuhrrohr für
die zu verdampfende Flüssigkeit
vorgesehen ist, das mit der Zufuhröffnung für die zu verdampfende Flüssigkeit
verbunden ist, wird ermöglicht,
zu verhindern, dass die zu verdampfende Flüssigkeit durch die Wärmebeeinflussung
durch die Heizvorrichtung verdampft wird, bevor die zu verdampfende
Flüssigkeit die
Zufuhröffnung
erreicht, wenn die zugeführte
Menge an zu verdampfender Flüssigkeit
gering ist, so dass ermöglicht
wird, sicher die zu verdampfende Flüssigkeit der Zufuhröffnung zuzuführen, während der
flüssige
Zustand aufrecht erhalten bleibt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird noch besser aus der nachstehenden, detaillierten
Beschreibung und aus den beigefügten
Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung deutlich. Die Zeichnungen sollen jedoch nicht so verstanden
werden, dass aus ihnen eine Einschränkung der Erfindung auf eine
spezielle Ausführungsform
hervorgeht, sondern sollen nur zur Erläuterung und zum Verständnis dienen.
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In
den Zeichnungen zeigt:
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1 eine
schematische Aufsicht auf ein Reinigungsbearbeitungssystem, bei
welchem die bevorzugte Ausführungsform
einer Dampferzeugungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
eingesetzt wird;
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2 eine
schematische Seitenansicht des Reinigungsbearbeitungssystems von 1;
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3 ein
schematisches Blockdiagramm einer Trocknungsbearbeitungseinrichtung,
welche die bevorzugte Ausführungsform
einer Dampferzeugungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist;
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4 eine
Schnittansicht der bevorzugten Ausführungsform einer Dampferzeugungseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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5 ein
Diagramm mit einer Darstellung der Temperaturverteilung einerseits
bei einer Heizung, die als Heizvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
dient, und andererseits bei einer Heizung mit gleichbleibender Heizleistung;
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6 ein
Diagramm mit einer Darstellung der Beziehung zwischen einem primären Druck
und der Flussrate eines Trocknungsgases in einer Dampferzeugungseinrichtung;
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7(a) bis 7(d) Schnittansichten
anderer bevorzugter Ausführungsformen
einer Dampferzeugungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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8 eine
schematische Schnittansicht einer Ausführungsform einer Bearbeitungskammer
der Trocknungsbearbeitungseinrichtung;
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9 ein
schematisches Blockdiagramm einer anderen Ausführungsform einer Trocknungsbearbeitungseinrichtung,
welche die bevorzugte Ausführungsform
einer Dampferzeugungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
aufweist;
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10 eine
Schnittansicht einer anderen bevorzugten Ausführungsform einer Dampferzeugungseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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11(a) eine Schnittansicht einer anderen Ausführungsform
einer Heizung der bevorzugten Ausführungsform einer Dampferzeugungseinrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung, und 11(b) eine lokale Schnittansicht
eines Hauptteils der Heizung von 11(a);
und
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12 eine
Schnittansicht einer anderen Ausführungsform einer Heizung der
bevorzugten Ausführungsform
einer Dampferzeugungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG
DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Nachstehend
werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen die bevorzugten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung im einzelnen beschrieben. Die dargestellten
Ausführungsformen
werden bei einem Reinigungsbearbeitungssystem für Halbleiterwafer eingesetzt.
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1 ist
eine schematische Aufsicht auf eine Ausführungsform eines Reinigungsbearbeitungssystems,
bei welchem die bevorzugte Ausführungsform
einer Dampferzeugungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
eingesetzt wird, und 2 ist eine schematische Seitenansicht
des Reinigungsbearbeitungssystems von 1.
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Das
Reinigungsbearbeitungssystem weist im wesentlichen auf: einen Transportabschnitt 2 zur Durchführung des
Herein- und Heraustransportierens eines Behälters, beispielsweise eines
Trägers 1, in
welchem Halbleiterwafer W aufgenommen sind (die nachstehend als "Wafer" bezeichnet werden), welche
zu behandelnde Gegenstände
darstellen; einen Behandlungsabschnitt 3 zum Behandeln
der Wafer W mit einer Lösung,
beispielsweise mit einer Chemikalie und einer Reinigungslösung, und
zum Trocknen der Wafer W; und einen Übergangsabschnitt 4, der
zwischen dem Transportabschnitt 2 und dem Behandlungsabschnitt 3 angeordnet
ist, um das Liefern, die Positionseinstellung und die Ausrichtungsänderung
der Wafer W durchzuführen.
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Der
Transportabschnitt 2 weist ein Einlassteil 5 und
ein Auslassteil 6 auf, die nebeneinander an einer Seite
des Reinigungsbearbeitungssystems vorgesehen sind. Sowohl bei der
Einlassöffnung 5a des Einlassteils 5 als
auch bei der Auslassöffnung 6b des Auslassteils 6 ist
ein gleitbeweglicher Montagetisch 7 zum Transportieren
des Trägers 1 in
die Einlassöffnung 5a und
die Auslassöffnung 6b bzw.
aus diesen heraus vorgesehen. Sowohl das Einlassteil 5 als auch
das Auslassteil 6 ist mit einer Trägerhebevorrichtung 8 (einer
Behältertransportvorrichtung)
versehen, mit welcher der Träger 1 zwischen
den Einlassteilen oder den Auslassteilen transportiert werden kann,
und durch welche ein leerer Träger 1 einem Trägerwarteabschnitt 9 zugeführt werden
kann, der oberhalb des Transportabschnitts 2 vorgesehen
ist, und von dem Trägerwarteabschnitt 9 (siehe 2) empfangen
werden kann.
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Der Übergangsabschnitt 4 ist
durch eine Trennwand 4c in eine erste Kammer 4a neben
dem Einlassteil 5 und eine zweite Kammer 4b neben
dem Auslassteil 6 unterteilt. In der ersten Kammer 4a sind aufgenommen:
ein Waferentladearm 10 zum Entladen mehrerer Wafer W von
dem Träger 1 in
dem Eingangsteil 5 zum Transportieren der Wafer W, wobei der
Waferentladearm 10 in horizontalen Richtungen (Richtungen
X, Y) und vertikalen Richtungen (Richtungen Z) bewegbar ist, und
drehbar ist (in Richtungen θ);
eine Kerbenausrichtungsvorrichtung 11 zur Erfassung einer
Kerbe, die in jedem der Wafer W vorgesehen ist; ein Raumeinstellmechanismus 12 zur Einstellung
des Raums zwischen benachbarten Wafern W, die von dem Waferentladearm 10 entladen werden;
und eine erste Ausrichtungsänderungseinheit 13 zum Ändern der
Ausrichtung des Wafers W von dem horizontalen Zustand in den vertikalen
Zustand.
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In
der zweiten Kammer 4b sind aufgenommen: Ein Waferlieferarm 4 zum
Empfangen mehrerer behandelter Wafer W von dem Behandlungsabschnitt 3 zum
Transportieren der Wafer W, während der
vertikale Zustand der Wafer 3 beibehalten wird; eine zweite
Ausrichtungsänderungseinheit 13A zum Ändern der
Ausrichtung der von dem Waferlieferarm 14 empfangenen Wafer
W vom vertikalen Zustand in den horizontalen Zustand; und ein Waferladearm 15 zum
Empfangen der mehreren Wafer W, die in den horizontalen Zustand
durch die zweite Ausrichtungsänderungseinheit 13A versetzt
wurden, um die Wafer W in einen leeren Träger 1 einzuladen,
der zu dem Auslassteil 6 transportiert wurde, wobei der
Waferladearm 15 in Horizontalrichtungen (Richtungen X,
Y) und vertikalen Richtungen (Richtungen Z) bewegbar ist, und drehbar
ist (in Richtungen θ).
Weiterhin ist die zweite Kammer 4b abgedichtet, und ist
ihre Innenatmosphäre
durch ein Inertgas ersetzt, beispielsweise N2-Gas,
das von einer Stickstoffgasquelle (N2-Gasquelle)
geliefert wird (nicht dargestellt).
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Der
Behandlungsabschnitt 3 weist auf: eine erste Bearbeitungseinheit 16 zum
Entfernen von Teilchen und organischer Verunreinigungen, die an
den Wafern W anhaften; eine zweite Bearbeitungseinheit 17 zum
Entfernen metallischer Verunreinigungen, die an den Wafern W anhaften;
eine Reinigungs/Trocknungsbearbeitungseinheit 18 zum Entfernen
von an den Wafern W anhaftenden Oxidfilmen, und zum Trocknen der
Wafer W, sowie eine Spannvorrichtungsreinigungseinheit 19.
Die erste Bearbeitungseinheit 16, die zweite Bearbeitungseinheit 17,
die Trocknungsbearbeitungseinrichtung 18 und die Spannvorrichtungsreinigungseinheit 19 sind zueinander
ausgerichtet. In dem Behandlungsabschnitt 3 ist ein Wafertransportarm 21,
der in den Richtungen X und Y (horizontalen Richtungen) und in Richtungen Z
(vertikalen Richtungen) bewegbar ist, und drehbar ist (θ), auf einem
Transportkanal 20 vorgesehen, welcher den jeweiligen Einheiten 16 bis 19 zugewandt ist.
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Wie
in 3 gezeigt, weist die Reinigungs/Trocknungsbearbeitungseinheit 18 auf:
eine N2-Gasheizung 32 (die nachstehend
als "Heizung" bezeichnet wird),
die als eine N2-Gasheizvorrichtung dient,
die an eine Trägergasquelle
angeschlossen ist, beispielsweise eine Gasquelle 30 für Stickstoff
(N2), über
eine Zufuhrleitung 31a; eine Dampferzeugungseinrichtung 34 gemäß der vorliegenden
Erfindung, die an die Heizung 32 über eine Zufuhrleitung 31b angeschlossen
ist, und die mit einer Quelle für
eine Flüssigkeit
eines Trocknungsgases verbunden ist, beispielsweise mit einer IPA-Quelle 33, über eine
Zufuhrleitung 31c; eine Flusssteuervorrichtung 36,
die in einer Zufuhrleitung 31d zum Verbinden der Dampferzeugungseinrichtung 34 mit
einer Trocknungsbearbeitungskammer 35 vorgesehen ist (die
nachstehend als "Bearbeitungskammer" bezeichnet wird).
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In
diesem Fall ist ein Absperrventil 37a in der Zufuhrleitung 31a vorgesehen,
welche die N2-Gasquelle 30 mit
der Heizung 32 verbindet. Weiterhin ist ein Absperrventil 37b in
der Zufuhrleitung 31c vorgesehen, welche die IPA-Quelle 33 mit
der Heizung 32 verbindet. Ein IPA-Rückgewinnungsteil 39 ist
mit dem Absperrventil 38b an der Seite der IPA-Quelle über eine
Abzweigleitung 38 und ein Absperrventil 37c verbunden.
Wie in 3 mit der doppelt gepunkteten, gestrichelten Linie
angedeutet, ist – falls
erforderlich – ein
IPA-Ablassrohr 40 mit der Dampferzeugungseinrichtung 34 verbunden,
und ist ein Ablassventil 41 in dem Ablassrohr 40 vorgesehen,
an welches eine Abzweigleitung 40a mit einem Rückschlagventil 42 angeschlossen
ist. Derartige Anschlüsse
für das
Ablassrohr 40, das Ablassventil 41 usw. sind dazu
nützlich,
die Reinigungslösung
und dergleichen abzuführen,
wenn das Innere der Dampferzeugungseinrichtung 34 gereinigt
wird.
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Wie
in 4 gezeigt, weist die Dampferzeugungseinrichtung 34 eine
rohrförmige,
konvergent-divergente Düse 50 auf,
beispielsweise aus Edelstahl, die eine Einlassöffnung 50a aufweist,
die an die Zufuhrleitung 31b für das Trägergas angeschlossen ist, das
als Gas für
ein Dampfmedium dient, sowie eine Auslassöffnung 50b. Die konvergent-divergente Düse 50 weist
auf: einen konvergenten Düsenabschnitt 51a,
der auf der Innenumfangsoberfläche
so ausgebildet ist, dass er sich allmählich in Flussrichtung des
Trägergases
verengt; einen divergenten Düsenabschnitt 51c,
der auf der Innenumfangsoberfläche
so vorgesehen ist, dass er sich allmählich von einem verengten Abschnitt
(Engstellenabschnitt) 51b des konvergenten Düsenabschnitts 51a in
Flussrichtung des Trägergases
erweitert; und einen Stoßwellenerzeugungsabschnitt 51,
der an der Auslassöffnungsseite
(der Sekundärseite)
in der Nähe
des Engstellenabschnitts 51b vorgesehen ist.
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Der
divergente Düsenabschnitt 51c,
der sich in der Nähe
des Engstellenabschnitts 51b der konvergent-divergenten
Düse 50 befindet,
weist eine Zufuhröffnung 54 für IPA auf,
der als zu verdampfende Flüssigkeit
dient. Eine IPA-Quelle 33 ist mit der Zufuhröffnung 54 über das
IPA-Zufuhrrohr verbunden, also die Zufuhrleitung 31c.
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Wie
in 9 gezeigt, kann eine Flusssteuervorrichtung 37d,
beispielsweise eine Pumpe, in der Flusssteuervorrichtungs-Zufuhrleitung 31c vorgesehen
sein. In diesem Fall wird ermöglicht,
einfach die Flussrate des IPA zu steuern, der von der IPA-Quelle 33 dem
Stoßwellenerzeugungsabschnitt 51 zugeführt wird,
und zwar durch die Flusssteuervorrichtung 37d, falls dies
erforderlich ist.
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Weiterhin
ist eine innere Rohrheizung (eine Heizvorrichtung) 55,
die als erste Heizung dient, in die konvergent-divergente Düse 50 an
einer Seite der Auslassöffnung 50b des
divergenten Düsenabschnitts 51c eingefügt, und
ist eine äußere Rohrheizung
(eine Heizvorrichtung) 56, die als eine zweite Heizung
dient, außerhalb
der konvergent-divergenten Düse 50 vorgesehen,
damit zwei oder mehr Stufen an Heizenergie in Flussrichtung bereitgestellt werden
können.
Die Heizenergie ist so ausgelegt, dass sie sich von dicht auf nicht-dicht
in Flussrichtung des Trägergases ändert. In
diesem Fall können
Heizungen in der Nähe
des Stoßwellenerzeugungsabschnitts 51 und
der IPA-Zufuhröffnung 54 vorgesehen
sein.
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Eine
Abzweigleitung 52 ist an die Seiten der Einlassöffnung 50a und
der Auslassöffnung 50b der konvergent-divergenten
Düse 50 angeschlossen.
Ein Druckregelventil 53 ist in der Abzweigleitung 52 vorgesehen,
damit auf eine Änderung
des Zufuhrdrucks des Trägergases
reagiert werden kann, das der konvergent-divergenten Düse 50 zugeführt wird,
durch Einstellen des Druckregelventils 53. Da die Öffnungsbohrung
der konvergent-divergenten Düse
konstant ist, und nicht variabel, wird dann, wenn eine Obergrenze
für den
Druck auf der Primärseite
(der Einlassöffnungsseite)
der konvergentdivergenten Düse
eingestellt ist, auf natürliche
Weise eine Obergrenze für die
Flussrate des Trägergases
eingestellt, das durch die konvergent-divergente Düse 50 fließt. Wenn
jedoch eine größere Flussrate
an Trägergas
als bei den Bearbeitungsbedingungen benötigt wird, so kann dann, wenn
die Abzweigleitung 52 vorgesehen ist, um das Trägergas der
stromabwärtigen
Seite (der Auslassöffnungsseite)
der konvergent-divergenten Düse 50 zuzuführen, ein
weiter Bereich an Flussraten bereitgestellt werden. In diesem Fall
kann die zusätzliche
Flussrate des Trägergases
mit Hilfe des Druckregelventils 53 eingestellt werden,
das in der Abzweigleitung 52 vorgesehen ist. Weiterhin
können die
Bedingungen für
das Auftreten einer Stoßwelle geeignet
durch Einstellen des Druckregelventils 53 eingestellt werden.
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Weiterhin
nimmt, wenn der Einlassdruck (der Primärdruck) erhöht werden kann, die Flussrate
des Trägergases
proportional zu, so dass es nicht speziell erforderlich ist, das
Trägergas
mit Hilfe der Abzweigleitung 53 zusätzlich zuzuführen. Wenn
der Druck oder die Flussrate des N2-Gases
an der Primärseite
in einem vorbestimmten Hochdruckbereich eingestellt werden kann,
ist es daher möglich,
eine Stoßwelle
zu erzeugen, selbst wenn das Druckregelventil 53 nicht
verwendet wird. Wie in 9 gezeigt, ist daher eine Druckregelvorrichtung 30a für N2-Gas zum Regeln des Drucks oder der Flussrate
von N2-Gas an die N2-Gasquelle 30 angeschlossen,
und sind die Abzweigleitung 52 und das Druckregelventil 53 weggelassen.
In diesem Fall muss die N2-Gasquelle 30 dazu
fähig sein,
N2-Gas zu liefern, das einen höheren Druck
als im üblichen
Fall aufweist, damit ein vorbestimmter Hochdruckbereich von N2-Gas geliefert werden kann. Wenn der Druck
des N2-Gases, das von der N2-Gasquelle 30 geliefert
wird, durch die N2-Gas-Druckregelvorrichtung 30a eingestellt
wird, ist es möglich,
die Druckdifferenz zwischen dem Einlassdruck (Primärdruck)
und dem Auslassdruck (Sekundärdruck)
des Stoßwellenerzeugungsabschnitts 51 geeignet
einzustellen, um die Bedingungen für das Auftreten der Stoßwelle einzustellen.
-
Zusätzlich ist
eine Kühlvorrichtung 57 in
der IPA-Zufuhrleitung 31c vorgesehen,
die an die IPA-Zufuhröffnung 54 angeschlossen
ist. Die Kühlvorrichtung 57 ist
dazu ausgelegt, IPA zu kühlen,
der durch die Zufuhrleitung 31c fließt, und zwar auf eine Temperatur
kleiner oder gleich dem Siedepunkt von IPA, beispielsweise mittels
Umwälzen
und Liefern eines Kühlmittels
an einen Mantel zum Abdecken der Zufuhrleitung 31c. Wenn
eine sehr kleine Menge an IPA geliefert wird, durch Abkühlen des
IPA auf eine Temperatur, die kleiner oder gleich dem Siedepunkt ist,
unter Verwendung der Kühlvorrichtung,
wird daher ermöglicht,
zu verhindern, dass IPA infolge des Wärmeeinflusses der Heizvorrichtungen
verdampft wird, also der Innenrohrheizung 55 und der Außenrohrheizung 56,
so dass ermöglicht
wird, sicher und stabil IPA von der Zufuhröffnung 54 der konvergent-divergenten
Düse 50 zu
liefern, während
der flüssige
Zustand von IPA beibehalten wird.
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Wenn
bei dieser Ausbildung das Trägergas (N2-Gas), das ein Gas für ein Dampfmedium darstellt, von
der Einlassöffnung
der konvergent-divergenten Düse 50 zu
deren Auslassöffnung
fließt,
wird das Trägergas
durch den konvergenten Düsenabschnitt 51a beschleunigt,
und erreicht dann die Geschwindigkeit des Trägergases die Schallgeschwindigkeit.
Selbst nachdem das Trägergas
in die divergente Düse
hineingelangt ist, wird dann das Trägergas weiter expandiert, um
seine Geschwindigkeit durch eine hohe Druckdifferenz zu erhöhen, zur
Ausbildung eines Überschallflusses,
so dass das Trägergas
bei einer Flussgeschwindigkeit ausgestoßen wird, die nicht kleiner
ist als Schallgeschwindigkeit, um eine Stoßwelle zu erzeugen. Wenn IPA
von der Zufuhröffnung 54 unter
derartigen Bedingungen geliefert wird, wird plötzlich eine Stoßwelle erzeugt,
so dass die Energie der Stoßwelle
dazu genutzt wird, den IPA neblig auszubilden. Wenn der nebelige
IPA mit Hilfe der Innenrohrheizung 55 und der Außenrohrheizung 56 erwärmt wird,
wird IPA-Gas (Dampf) erzeugt. In diesem Fall kann, wenn zumindest
zwei Stufen an Heizenergie, nämlich
die Innenrohrheizung 55 und die Außenrohrheizung 56 in
Flussrichtung des Trägergases vorgesehen
sind, und wenn sich die Heizleistung von dicht auf nicht-dicht in
Flussrichtung des Trägergases ändert, das
Temperaturgleichgewicht der Innenrohrheizung 55 und der
Außenrohrheizung 56 korrigiert werden,
und kann die Lebensdauer der Heizungen 55, 56 verlängert werden.
Darüber
hinaus wird ermöglicht,
eine zu starke Erwärmung
zu verhindern, und zu verhindern, dass das IPA-Gas zersetzt und verkohlt
wird. Wie in 5 gezeigt, weist nämlich, wenn
das Trägergas
mit Hilfe einer Heizung mit gleichmäßiger Heizleistung erwärmt wird,
die Oberflächentemperatur
der Heizung einen hohen Gradienten in Längsrichtung auf (in Flussrichtung
des Trägergases).
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Wenn
beispielsweise ein Thermoelement in einer Heizung vorgesehen ist,
und wenn die Temperatur so gesteuert wird, dass sie auf einer vorbestimmten
Temperatur gehalten wird, wird die Heizung mit Energie versorgt,
um die Temperatur des Thermoelements auf die Ursprungstemperatur
zurückzuführen, so
dass das Temperaturgleichgewicht in Längsrichtung gestört wird,
da das Trägergas
erwärmt
wird, wenn es in Flussrichtung fließt, so dass die Temperaturdifferenz
zwischen dem stromabwärtigen
Heizungsabschnitt und dem Trägergas
verringert wird, um so einen Wärmeaustausch
zum Überhitzen des
stromabwärtigen
Heizungsabschnitts zu unterbinden.
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Wenn
andererseits zumindest zwei Stufen an Heizenergie aus den Heizungen 55, 56 in
Flussrichtung des Trägergases vorhanden
sind, und wenn sich die Heizenergie von dicht auf nicht-dicht in Flussrichtung
des Trägergases ändert, kann
die Oberflächentemperatur
der Heizungen 55, 56 stabilisiert werden. Daher
wird ermöglicht,
die Lebensdauer der Heizungen 55, 56 zu verlängern, und
wird ermöglicht,
zu verhindern, dass IPA-Gas zersetzt und verkohlt wird.
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Wie
in 10 gezeigt, kann die Innenrohrheizung 55 eine
erste Innenrohrheizung 55a und eine zweite Innenrohrheizung 55b aufweisen,
die unabhängig
voneinander gesteuert werden können,
und kann die Außenrohrheizung 56 eine
erste Außenrohrheizung 56a und
eine zweite Außenrohrheizung 56b aufweisen,
die unabhängig
voneinander gesteuert werden können.
Die erste Innenrohrheizung 55a und die erste Außenrohrheizung 56a sind
auf der stromaufwärtigen
Seite in Flussrichtung des Trägergases
vorgesehen, und die zweite Innenrohrheizung 55b und die
zweite Außenrohrheizung 56b sind
auf der stromabwärtigen
Seite in Flussrichtung des Trägergases
vorgesehen. Die erste Innenrohrheizung 55a weist eine höhere Heizleistung
auf als die zweite Innenrohrheizung 55b, und die erste
Außenrohrheizung 56a weist
eine höhere
Heizleistung auf als die zweite Außenrohrheizung 56b.
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Wenn
die erste Innenrohrheizung 55a und die zweite Innenrohrheizung 55b unabhängig gesteuert
werden, und die erste Außenrohrheizung 56a und
die zweite Außenrohrheizung 56b unabhängig gesteuert
werden, kann die Oberflächentemperatur der
Heizungen 55a, 55b, 56a und 56b sicher
so gesteuert werden, dass eine gewünschte Verteilung in Flussrichtung
des Trägergases
stabilisiert wird. Daher wird ermöglicht, die Lebensdauer der
Heizungen 55a, 55b, 56a und 56b zu
verlängern,
und wird ermöglicht,
eine Zersetzung und Verkohlung des IPA-Gases zu verhindern. Weiterhin
wurden zwar sowohl die Innenrohrheizung 55 als auch die Außenrohrheizung 56 in
jeweils zwei Abschnitte aufgeteilt, jedoch können sie auch in drei oder
mehr Abschnitte aufgeteilt werden, die unabhängig voneinander gesteuert
werden können.
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Weiterhin
kann, wie in den 11(a) und 11(b) gezeigt,
eine Heizung 140 anstelle der Innenrohrheizung 55 und
der Außenrohrheizung 56 verwendet
werden.
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Wie
in 11(a) gezeigt, weist die Heizung 140 im
wesentlichen auf: ein Einlassrohr 143, das mit dem Stoßwellenerzeugungsabschnitt 51 in
Verbindung steht; ein Fluidkanalausbildungsrohr 145, das in
das Einlassrohr 143 eingeführt ist, und einen spiralförmigen Fluidkanal 144 zwischen
der Innenwandoberfläche
des Einlassrohrs 143 und dem Fluidkanalerzeugungsrohr 145 bildet;
und eine Heizvorrichtung, beispielsweise eine Kartuschenheizung 146,
die in das Fluidkanalerzeugungsrohr 145 eingeführt ist.
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In
diesem Fall weist ein Ende des Einlassrohrs 143 eine Einlassöffnung 143a auf,
die mit dem Stoßwellenerzeugungsabschnitt 51 verbunden
ist, und ist dessen Seite am anderen Ende mit einer Auslassöffnung 143b versehen,
die an die Zufuhrleitung 31d angeschlossen ist. Weiterhin
ist, wie in 11(b) gezeigt, eine spiralförmige Nut 147,
beispielsweise ein trapezförmiges
Schraubengewinde, im Außenumfang
des Fluidkanalerzeugungsrohrs 145 vorgesehen. Der spiralförmige Fluidkanal 144 wird
durch die spiralförmige
Nut 147 und die Innenwandoberfläche 143c des Einlassrohrs 143 gebildet. Darüber hinaus
ist der Aufbau des spiralförmigen
Fluidkanals 144 nicht auf die voranstehend geschilderte Ausbildung
beschränkt.
So kann beispielsweise eine spiralförmige Nut in der Innenwandoberfläche des Einlassrohrs 143 vorhanden
sein, und kann die Außenumfangsoberfläche des Fluidkanalerzeugungsrohrs 145 eine
ebene Oberfläche
sein, um den spiralförmigen
Fluidkanal auszubilden. Alternativ können spiralförmige Nuten
sowohl in der Innenwandoberfläche
des Einlassrohrs 143 als auch in der Außenumfangsoberfläche des
Fluidkanalerzeugungsrohrs 145 vorgesehen sein, um den spiralförmigen Fluidkanal auszubilden.
Weiterhin kann eine Heizung zum Erwärmen der Außenseite des Einlassrohrs 143 als Heizvorrichtung
zusätzlich
zur Kartuschenheizung 146 vorgesehen sein.
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Zwar
wurde der spiralförmige
Fluidkanal 144 durch das Einlassrohr 143 und das
Fluidkanalerzeugungsrohr 145 gebildet, das in das Einlassrohr 143 eingeführt ist,
jedoch kann der spiralförmige
Fluidkanal 144 auch durch das Einlassrohr 143 und
ein Schraubenteil gebildet werden, beispielsweise eine Schraubenfeder 45A,
die in das Einlassrohr 143 eingefügt ist, wie dies in 12 gezeigt
ist. Daher kann die Schraubenfeder 45A in das Einlassrohr 143 eingeführt sein,
und kann die Kartuschenheizung 146 in die Schraubenfeder 45A eingeführt sein,
so dass der spiralförmige
Fluidkanal 144 durch das Einlassrohr 143 und die
Schraubenfeder 45A ausgebildet werden kann, die zwischen
dem Einlassrohr 143 und der Kartuschenheizung 146 vorgesehen
ist.
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Wie
voranstehend geschildert kann, wenn der spiralförmige Fluidkanal 144 zwischen
dem Einlassrohr 143, das mit dem Stoßwellenerzeugungsabschnitt 51 verbunden
ist, und dem Fluidkanalerzeugungsrohr 145 oder der Schraubenfeder 145A vorgesehen
ist, die in das Einlassrohr 143 eingeführt sind, die Länge des
Fluidkanals vergrößert werden,
der es ermöglicht,
dass der IPA-Gaskanal in Kontakt mit der Kartuschenheizung 146 steht,
und kann ein spiralförmiger
Fluss ausgebildet werden, um die Flussgeschwindigkeit im Vergleich
zu jenem Fall zu erhöhen, in
welchem kein spiralförmiger
Fluss ausgebildet wird. Dies führt
dazu, dass ermöglicht
wird, die Reynolds-Zahl (Re-Zahl) und die Nusselt-Zahl (Nu-Zahl) zu
erhöhen,
um die Grenzschicht in einen turbulenten Zustand zu versetzen, so
dass ermöglicht
wird, den Wirkungsgrad der Wärmeübertragung
der Heizung 140 zu verbessern. Da es ermöglicht wird,
wirksam das IPA-Gas auf eine vorbestimmte Temperatur, beispielsweise
200 °C,
mit Hilfe der Kartuschenheizung 146 zu erwärmen, wird
ermöglicht,
die Abmessungen der Heizung 140 zu verringern. Weiterhin
kann, um die Heiztemperatur zu erhöhen, eine Außenrohrheizung
außerhalb
des Einlassrohrs 143 vorgesehen sein.
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In
diesem Fall wird ermöglicht,
eine Stoßwelle
auszubilden, durch Einstellen des Druckregelventils 53,
beispielsweise durch geeignete Auswahl des Primärdrucks (Kgf/cm2G)
und der Durchlassflussrate an N2-Gas. Wird
beispielsweise angenommen, wie in 6 gezeigt,
dass der Innendurchmesser des Engstellenabschnitts 51c 1,4
(mm) beträgt,
1,7 (mm), 2,0 (mm), so wird eine Stoßwelle erzeugt, wenn die Durchlassflussrate
an N2-Gas 40 (Nl/min) beträgt, 60 (Nl/min),
bzw. 80 (Nl/min). Weiterhin beträgt
die Konzentration des so hergestellten IPA etwa 20 (%), etwa 30
(%) bzw. etwa 40 (%), wenn die Zufuhrrate an IPA 1 (cc/sec), 2 (cc/sec)
bzw. 3 (cc/sec) beträgt,
bei einer Flussrate von N2-Gas von beispielsweise
100 (Nl/min).
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Während bei
der voranstehend geschilderten, bevorzugten Ausführungsform die IPA-Zufuhröffnung 54 an
einer einzigen Stelle des divergenten Düsenabschnitts 51c der
konvergentdivergenten Düse 50 vorgesehen
war, können
auch mehrere IPA-Zufuhröffnungen 54 in
regelmäßigen Abständen in
Umfangsrichtung vorgesehen sein, wie dies in 7(a) gezeigt
ist (in der Zeichnung sind 4 IPA-Zufuhröffnungen 54 dargestellt).
Wenn die mehreren IPA-Zufuhröffnungen 54 auf dem
divergenten Düsenabschnitt 51c in
regelmäßigen Abständen in
Umfangsrichtung vorgesehen sind, wird daher ermöglicht, gleichmäßig IPA
zuzuführen,
im Vergleich zu jenem Fall, in welchem die IPA-Zufuhröffnung 54 an
einer einzigen Stelle vorhanden ist, so dass ermöglicht wird, wirksamer IPA-Dampf
zu erzeugen.
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Alternativ
kann, wie in 7(b) gezeigt, der Abschnitt
der konvergent-divergenten Düse 50 an
einer Seite der Auslassöffnung 50a in
Form eines Knies abgebogen sein, und kann der Spitzenöffnungsabschnitt
des IPA-Zufuhrrohrs 31c, der durch den abgebogenen Abschnitt 50c hindurchgeht,
so im zentralen Abschnitt des konvergenten Düsenabschnitts 51a vorgesehen
sein, dass er zum divergenten Düsenabschnitt 51c hin
offen ist. Daher kann das IPA-Zufuhrrohr 31c in dem konvergenten
Düsenabschnitt 51a vorgesehen
sein, um IPA dem konvergenten Düsenabschnitt 51a zuzuführen, damit
das Trägergas
mit dem IPA gemischt wird, und kann dann die Stoßwelle erzeugt werden, um den
IPA nebelig auszubilden, damit Dampf durch die Heizvorrichtungen 55, 56 erzeugt
wird.
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Während der
Abschnitt der konvergent-divergenten Düse 50 an der Seite
der Einlassöffnung 50a in
Form eines Knies abgebogen wurde, damit das IPA-Zufuhrrohr 31c durch
den gebogenen Abschnitt 50c hindurchgehen kann, kann die
konvergent-divergente Düse 50 durch
das IPA-Zufuhrrohr 31c ersetzt werden. Daher kann, wie
in 7(c) gezeigt, das IPA-Zufuhrrohr 31c,
das in Form eines Knies abgebogen ist, in den konvergenten Düsenabschnitt 51a der
geradlinigen, konvergent-divergenten Düse 50 eingeführt werden,
und kann der Spitzenöffnungsabschnitt
des IPA-Zufuhrrohrs 31c im zentralen Abschnitt des konvergenten
Düsenabschnitts 51a angeordnet
sein.
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Alternativ
hierzu kann, wie in 7(d) gezeigt,
ein in Querrichtung L-förmiger
Verbindungskanal 58, dessen eines Ende zum divergenten
Düsenabschnitt 51c hin
offen ist, und dessen anderes Ende zur Einlassöffnung des konvergenten Düsenabschnitts 51a offen
ist, an das IPA-Zufuhrrohr 31c angeschlossen sein, das
durch den gebogenen Abschnitt 50c der konvergent-divergenten
Düse 50 hindurchgeht.
In diesem Fall ist es erforderlich, da ein Durchgangsloch 50a in
dem divergenten Düsenabschnitt 51c vorgesehen
werden muss, um den quer verlaufenden L-förmigen Verbindungskanal 58 herzustellen,
die Öffnung
an der Außenseite
des Durchgangslochs 50a mit Hilfe eines Verschlussstopfens 58b abzusperren.
Weiterhin werden in den 7(a) bis 7(d) infolge der Tatsache, dass die übrigen Abschnitte
ebenso ausgebildet sind wie die entsprechenden Abschnitte bei den
voranstehend geschilderten, bevorzugten Ausführungsformen, dieselben Bezugszeichen
für dieselben
Abschnitte verwendet, und wird auf deren Beschreibung verzichtet.
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Wie
in 3 gezeigt, weist die Flusssteuervorrichtung 36 auf:
ein Öffnungswinkeleinstellventil, beispielsweise
ein Membranventil 60, das in der Zufuhrleitung 31d vorgesehen
ist; ein Steuerteil, beispielsweise eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) 62,
zum Vergleichen eines Signals, das von dem Drucksensor 61 ausgegeben
wird, der als Detektorvorrichtung zur Erfassung des Drucks in der
Bearbeitungskammer 35 dient, mit einer vorher gespeicherten
Information; und ein Steuerventil, beispielsweise ein Mikroventil 63,
zum Steuern des Arbeitsdrucks des Membranventils 60 auf
Grundlage eines von der CPU 62 ausgegebenen Signals.
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Wie
in 8 gezeigt, ist in der Bearbeitungskammer 35 eine
Reinigungslösung
enthalten, beispielsweise eine Chemikalie wie etwa Salzsäure, und reines
Wasser, und ist die Bearbeitungskammer 35 oberhalb eines
Reinigungsbades 70 zum Eintauchen der Wafer W in die aufbewahrte
Reinigungslösung angeordnet.
Ein Deckel 71 ist dazu vorgesehen, eine Öffnung 70a zu öffnen und
zu schließen,
die oberhalb der Bearbeitungskammer 35 vorgesehen ist,
um die Wafer W hinein und heraus zu transportieren. Zwischen der
Bearbeitungskammer 35 und dem Reinigungsbad 70 ist
eine Haltevorrichtung vorgesehen, beispielsweise ein Waferschiffchen 72,
zum Haltern mehrerer Wafer W, beispielsweise 50 Wafer W,
um die Wafer W in das Reinigungsbad 70 und die Bearbeitungskammer 35 zu
bewegen. In der Bearbeitungskammer 35 kann ein Kühlrohr 73 zum
Kühlen des
IPA-Gases vorgesehen sein, das an die Bearbeitungskammer 35 geliefert
wird.
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Das
Reinigungsbad 70 weist ein inneres Bad 75 auf,
das einen Boden mit einer Auslassöffnung 74 aufweist,
sowie ein äußeres Bad 76 zur
Aufnahme der Reinigungslösung,
die aus dem inneren Bad 75 heraus fließt. Eine Chemikalie oder reines
Wasser wird von einer Zufuhrdüse 77 für eine Chemikalie oder
reines Wasser geliefert, die auf dem unteren Abschnitt des inneren
Bades 75 vorgesehen ist, an das innere Bad 75,
um dort aufbewahrt zu werden. Die Wafer W werden zum Reinigen in
die Chemikalie oder das reine Wasser eingetaucht, die bzw. das in dem
inneren Bad 75 vorhanden ist. Weiterhin ist ein Auslassrohr 76b an
die Auslassöffnung 76a angeschlossen,
die am Boden des äußeren Bades 76 vorgesehen
ist. Bei dieser Anordnung werden die gereinigten Wafer W zur Bearbeitungskammer 75 mit
Hilfe des Waferschiffchens 72 so bewegt, dass sie in Kontakt
mit dem IPA-Gas gelangen, das der Bearbeitungskammer zugeführt wird,
so dass der IPA-Dampf kondensiert oder absorbiert wird, um zu Trocknen
der Wafer W die Feuchtigkeit der Wafer W zu entfernen.
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Ein
Filter 80 ist in der Zufuhrleitung 31d stromabwärts (an
der Sekundärseite)
des Membranventils 60 vorgesehen, damit ein trockenes Gas
zugeführt
werden kann, das einen geringen Anteil an Teilchen enthält. Eine
Isolierheizung 81 ist außerhalb der Zufuhrleitung 31d vorgesehen,
damit die Temperatur des IPA-Gases gehalten werden kann.
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Ein
IPA-Gastemperatursensor 90 (eine Temperaturdetektorvorrichtung)
ist in der Zufuhrleitung 31d an der Seite der Bearbeitungskammer 35 vorgesehen,
um die Temperatur des IPA-Gases zu messen, das durch die Zufuhrleitung 31d fließt.
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Nachstehend
wird der Betriebsablauf bei der bevorzugten Ausführungsform einer Trocknungsbearbeitungseinheit
gemäß der vorliegenden
Erfindung beschrieben.
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Zuerst
wird, nachdem die in das Reinigungsbad 70 transportierten
Wafer W gereinigt wurden, das Waferschiffchen 72 nach oben
in die Bearbeitungskammer 35 bewegt. Zu diesem Zeitpunkt
wird die Bearbeitungskammer 35 durch den Deckel 71 verschlossen.
In diesen Zustand wird das trockene Gas, also das IPA-Gas, das in
der Dampferzeugungseinrichtung 34 durch das N2-Gas
erzeugt wird, das durch die Heizung 32 erwärmt wird,
der Bearbeitungskammer 35 zugeführt, so dass das IPA-Gas in Berührung mit
den Wafern W gelangt. Auf diese Weise wird der IPA-Dampf kondensiert
oder absorbiert, um die Feuchtigkeit der Wafer W zu entfernen, und die
Wafer W zu trocknen.
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Wenn
die Trocknungsbearbeitung beendet ist, oder unmittelbar davor, wird
die Zufuhr an IPA unterbrochen. Während des Trocknens kann die
Bearbeitungskammer 35 durch das Auslassrohr 76b abgesaugt
oder evakuiert werden, falls erforderlich, so dass der Druck in
der Bearbeitungskammer 35 niedriger als Atmosphärendruck
ist. Die CPU 62 vergleicht ein Signal, das von dem Drucksensor 61 zur Erfassung
des Drucks in der Bearbeitungskammer 35 ausgegeben wird,
mit der vorher gespeicherten Information, um ein Signal an das Mikroventil 63 auszugeben.
Dann wird das Membranventil 60 durch das Steuerfluid betätigt, beispielsweise
Luft, verzögert und
gesteuert durch das Mikroventil 63, um eine kleine Menge
an N2-Gas an die Bearbeitungskammer 35 zu
liefern, entsprechend dem Druck in der Bearbeitungskammer 35,
so dass sich der Druck in der Bearbeitungskammer 35 allmählich von
einem Zustand unterhalb Atmosphärendruck
auf den Zustand mit Atmosphärendruck ändert. Daher
wird nach der Trocknungsbearbeitung die Atmosphäre in der Bearbeitungskammer 35 nicht
plötzlich
von dem Zustand unterhalb von Atmosphärendruck auf den Atmosphärendruckzustand
geändert,
wodurch ermöglicht
wird, zu verhindern, dass Teilchen auffliegen und an den Wafern
W anhaften.
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Nachdem
der Druck in der Bearbeitungskammer 35 auf Atmosphärendruck
gebracht wurde, wird der Deckel 72 geöffnet. Dann werden die Wafer W
zwischen dem Transportarm (nicht gezeigt), der sich zu einer Position
oberhalb der Bearbeitungskammer bewegt hat, und dem Waferschiffchen 72 geliefert,
das sich nach oben bewegt hat. Der Transportarm, der die Wafer W
empfangen hat, bewegt sich von der Position oberhalb der Bearbeitungskammer 35 aus,
um die Wafer W zum Übergangsabschnitt 4 zu
transportieren.
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Zwar
wurde die Dampferzeugungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
bei dem Reinigungsbearbeitungssystem für Halbleiterwafer bei den voranstehend
geschilderten, bevorzugten Ausführungsform
eingesetzt, jedoch kann die vorliegende Erfindung auch bei anderen
Bearbeitungssystemen als einem Reinigungsbearbeitungssystem eingesetzt
werden, beispielsweise bei einem Bearbeitungssystem zur Herstellung
eines CVD-Dünnfilms. In
diesem Fall können
verschiedene Arten organischer Ausgangsgase, Ausgangsmaterialgase
mit hoher Dielektrizitätskonstante
und dergleichen dazu eingesetzt werden, die dielektrischen Gateisolierfilme
herzustellen, Kondensatorisolierfilme, Zwischenschichtisolierfilme
usw. So können
beispielsweise TEOS (Tetraethoxysilan (SI(OC2H5)4)), TMP (Trimethylphosphat
(PO(OCH3)3)), TMB
(Trimethylborat (B(OCH3)3))
oder PZT (Zirkoniumtitanat (PbTiO3)) als zu
verdampfende Flüssigkeit
eingesetzt werden, um einen Dünnfilm
aus einem gewünschten
Material herzustellen. Darüber
hinaus kann die Erfindung bei Glassubstraten für LCDs über Halbleiterwafer hinaus eingesetzt
werden.
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Zwar
wurde die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen
beschrieben, um ein besseres Verständnis zu erleichtern, jedoch wird
darauf hingewiesen, dass die Erfindung auf verschiedene Arten und
Weisen verwirklicht werden kann, ohne von der Grundlage der Erfindung
abzuweichen. Daher sollte die Erfindung so verstanden werden, dass
alle möglichen
Ausführungsformen
und Abänderungen
der dargestellten Ausführungsformen umfasst
sind, die verwirklicht werden können,
ohne von der Grundlage der Erfindung abzuweichen, die in den beigefügten Patentansprüchen angegeben
ist.