JP4511900B2 - 洗浄液加熱装置及びそれを用いた洗浄液加熱方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に半導体製造工程においてウエハー等を洗浄するために用いる洗浄液の加熱装置及びそれを用いた洗浄液加熱方法に係り、より詳しくは、洗浄液に不純物等を混入させることなくこれを加熱可能とした洗浄液加熱装置及びそれを用いた洗浄液加熱方法に関する。

周知の通り、半導体は様々な工程を経て製造されるが、特に回路を組み込んだチップを製造する工程においては、ウエハーの洗浄は不可欠であり、また、ウエハーにパターンを転写するために用いる焼付け用マスクに関しても、使用する前にそれを洗浄することは不可欠である。

そして、このウエハー等の洗浄に際しては、一般的に超純水等の洗浄液を用いて行うとともに、洗浄に際しては、洗浄能力を上げるために、洗浄液を高温にして使用しているが、従来は、ヒーターを用いてこの洗浄液の加熱を行うことが一般的であった。

即ち、図３はヒーターを用いた洗浄液加熱装置３１の概略構成を示した図であり、図において３２は、その内部に供給された超純水３３を加熱するための加熱槽であり、この加熱槽３２には、超純水ライン３５を介して、超純水製造プラント３４が連結されており、この超純水製造プラント３４で製造された超純水３３は超純水ライン３５を介して加熱槽３２に供給される。

また、前記加熱槽３２には加熱した超純水３３をウエハー洗浄工程に供給するための供給ライン３７が連結されるとともにこの供給ライン３７の任意の箇所にはポンプ３８が備えられており、これにより、ポンプ３８を作動させることにより、所定温度に加熱した超純水３３を洗浄工程に供給可能としている。

そして、このように構成される洗浄液加熱装置３１を用いて超純水等の洗浄液を加熱する場合には、超純水ライン３５を介して加熱槽３２に供給された超純水３３内に加熱用のヒーター３６を浸して、このヒーター３６によって超純水３３を加熱することとしている。

即ち、従来は一般的に、ウエハー等を洗浄するために用いる洗浄液を加熱するに際しては、加熱槽内に洗浄液を供給するとともに、この加熱槽内の洗浄液にヒーター等の加熱手段を直接浸して、これにより、洗浄液を加熱していた。
特開平０５−１９０５２３号公報 特開平０７−２９４０００号公報 特開平１１−２９０７９９号公報

しかしながら、従来の加熱方法では、超純水等の洗浄液が加熱槽内のゴミを取り込んでしまうという問題点が指摘されていた。特に洗浄液として超純水を用いるとともに金属性の加熱槽を用いた場合には、超純水が加熱槽内において金属イオンを取り込んでしまう危険性が高かった。

また、従来の方法では洗浄液内にヒーター等の加熱手段を直接浸すために、即ち、常温の洗浄液に対して高温のヒーター等を直接触れさせ、洗浄液を急激に加熱するために、それによって、洗浄液中の酸素が泡となって出現してしまい、この泡を含んだ状態の洗浄液が洗浄工程に供給されてしまう虞があり、かかる場合には、ウエハーにウォーターマークが出来てしまい、これを消すことは不可能であるという問題点も指摘されている。

その一方、近年の技術革新により半導体のパターンの解像度は大幅に向上しているために、わずかなゴミでも不良品発生になり、具体的には、０．１ミクロンのゴミが付着した場合でも不良品になってしまうために、洗浄液へのゴミ等の混入は避けなければならない。

そこで、本発明は、洗浄液を、その内部ゴミ等が混入することを有効に防止しつつ所定温度に加熱可能とする洗浄液加熱装置及びそれを用いた洗浄液加熱方法を提供することを課題としている。

本発明の洗浄液加熱装置は、
内部に洗浄液ラインの一部が配設された加熱槽と、
該加熱槽に市水を供給するための市水供給ラインと、
両端部を前記加熱槽の内部で開口にするとともに、一端の開口部より前記加熱槽内の市水を供給し、循環させた市水を他端の開口部より加熱槽内に放出可能とした、前記加熱槽に供給された市水を循環するための市水循環ラインと、
該市水循環ラインにより循環している市水を加熱するための加熱用ヒーターと、
該加熱用ヒーターにより加熱された市水の温度を監視するための温度センサーと、
前記加熱槽の内部に複数本配設した、上部を塞ぐとともに底部を開放して側壁に多数の排水孔を形成した中空の排水塔と、を具備するとともに、
前記市水循環ラインの出口を前記排水塔の本数分に分岐するとともに、加熱槽内において、前記それぞれの排水塔の底部側において、分岐した前記市水循環ラインの出口を配置し、
前記加熱槽内に配設される前記洗浄液ラインの部分を前記排水塔と同数本にするとともにそれぞれの洗浄液ラインにおける前記加熱槽内に配設された部分をそれぞれの排水塔の外周に周設し、
前記加熱用ヒーターによって加熱された市水を前記それぞれの排水塔の底部から排水塔の内部に供給しつつ排水孔を介して加熱槽内に排水するとともに、該排水孔を介して加熱槽内に排水される市水によって前記洗浄液ライン内を移動する洗浄液を加熱可能とした、ことを特徴としている。

本発明によって洗浄液を加熱する場合には、まず、加熱槽内に市水を供給するとともに、この供給した市水を加熱しつつ循環させる。

そしてそれとともに、洗浄液ライン内で洗浄液を移動させ、これにより、市水の温度によって洗浄液ライン内を移動する洗浄液を加熱可能としている。

このように、本発明では、加熱槽に供給した市水を加熱し、この加熱した市水の熱を利用して、その一部が加熱槽内に配設された洗浄液ライン内を移動する洗浄液を加熱する方法を採用しており、従来の加熱方法と異なり、洗浄液にヒーター等を直接浸すことが無い。そのために、加熱槽内の金属イオン等が洗浄液内に溶け込むことを有効に防止でき、また、洗浄液を直接的かつ急激に加熱することが無いために洗浄液内の酸素が泡になって現出することを有効に防止できる。従って、本発明を用いることにより、ゴミを混入させること無く洗浄液を加熱することが可能となる。

本発明では加熱槽を備えており、この加熱槽内には、その内部を洗浄液が移動する洗浄液ラインの一部が配設されている。

また、本発明では、前記加熱槽内に市水を供給するための市水供給ラインが備えられているとともに、加熱槽に供給された市水を循環するための市水循環ラインが備えられている。

更に、本発明では、循環している市水を加熱するための加熱用ヒーターと、この加熱されつつ循環される市水の温度を監視するための温度センサーが備えられている。

そして、この構成により、前記加熱槽内に市水を供給し、この供給した市水を加熱しつつ循環させるとともに、前記洗浄液ライン内で洗浄液を移動させ、これにより洗浄液を加熱することを可能としている。

ここで、前記市水循環ラインに熱交換手段を備え、これにより、市水循環ラインを介して循環される市水の温度調整を行うとよい。

また、前記加熱槽に排水手段を備え、これにより加熱槽内の市水を排出する際の作業等を容易にするとよい。

更に、洗浄液ラインとしては、フッ素系樹脂により形成された肉厚の薄いチューブを用いるとよく、これにより熱伝導率を高めることが可能となる。

本発明の実施例について図面を参照して説明すると、図１は本実施例の構成を説明するためのブロック図であり、図において１は、洗浄液を加熱するために用いられる加熱槽である。

そして、この加熱槽１の内部には、洗浄液ラインの一部が配設されている。即ち、図において２が洗浄液ラインであり、本実施例においては洗浄液として超純水を用いており、この洗浄液ライン２は超純水ラインとしている。そして、この洗浄液ライン２は、一端が超純水製造プラントに連結され、他端は、ウエハー洗浄工程における洗浄槽等に連結されており、これにより、図示しないポンプ等によって、超純水製造プラントにおいて製造された超純水を、加熱槽１内を通って加熱した後に洗浄工程へ供給可能としている。なお、図において２０１は洗浄液ライン２内を移動する洗浄液の温度を監視するための温度センサーである。

なお、本実施例において前記超純水ラインとしては、フッ素系樹脂により形成した肉厚の薄いチューブを用いており、更に、その表面をギザギザ状としており、これにより、熱伝導率を高めている。そして、フッ素系樹脂により形成した超純水ラインとして本実施例においては、テフロン（登録商標）により形成したチューブを用いた。

次に、図において３は、市水供給ラインであり、即ち、本実施例においては、先端部を前記加熱槽１内で開口にするとともに基端部に市水供給源を連結した市水供給ライン３を備えており、この市水供給ライン３を介して、前記加熱槽１内に市水を供給可能としている。なお、図において３０１は、市水供給ライン３の任意の箇所に介在させた市水供給用バルブであり、この市水供給用バルブ３０１の作用によって、加熱槽１内への市水の供給あるいは供給の停止を可能としている。

次に、前記加熱槽１には、市水循環ラインが連結されており、即ち、図において４が市水循環ラインであり、本実施例においてこの市水循環ライン４は、両端部を前記加熱槽１の内部で開口とさせており、一端の開口部（入口）より加熱槽１内の市水を供給し、循環させた市水を他端の開口（出口）より加熱槽１内に放出可能としている。

そして、本実施例において、前記市水供給ライン４の任意の箇所には循環用ポンプ５及び加熱用ヒーター６が備えられており、これにより、循環用ポンプ５により前記加熱槽１内の市水を循環しつつ、加熱用ヒーター６によって循環させている市水を加熱可能としている。

なお、図において７は温度センサーであり、即ち、本実施例においては、前記循環ライン４の任意の箇所に温度センサー７を備えて、これにより、循環させている市水の温度を監視可能としている。

また、図において４０１は循環用バルブであり、即ち、本実施例においては、前記市水循環ライン４の任意の箇所に循環用バルブ４０１を備えており、この循環用バルブ４０１の作用によって循環の開始あるいは停止を可能としている。

更に、図において８は熱交換手段であり、本実施例においては、前記市水循環ライン４にバイパスライン４０２を形成するとともに、このバイパスライン４０２の任意の箇所に熱交換手段８を介在させ、更に、熱交換手段８側を介して市水を循環させるためのバイパス用バルブ４０３を介在させている。そして、これにより、前記温度センサー７により監視している温度に基づいて市水の温度を下げる場合には、バイパスライン４０２を介して市水を循環させることで、熱交換手段８によって温度を下げることを可能としている。

なお、本実施例において前記熱交換手段８としては、その内部を隔壁８０１によって仕切ることによって循環室８０２と冷却室８０３とを形成した構成としており、循環室８０２内で市水を移動させ、冷却室８０３内では、冷却水用バルブ１１０１を任意の箇所に備えた冷却水ライン１１を用いて冷却水を循環させ、これにより、隔壁８０１を介して、市水循環ライン４を介して循環させている市水の熱を冷却室８０３側に吸収して市水の温度を下げることを可能している。

次に、前記加熱槽１の内部には、上部を塞ぐとともに底部は開放し、更に側壁に多数の排水孔９０１を形成した中空の排水塔９を複数本配設している。

そして、本実施例においては、前記市水循環ライン４の出口を前記排水塔９の本数分に分岐するとともに、加熱槽１内において、前記それぞれの排水塔９の底部側において、分岐した前記市水循環ライン４の出口を配置しており、これにより、ヒーター６によって加熱された市水を、それぞれの排水塔９の底部から排水塔９の内部に供給しつつ、排水孔９０１を介して加熱槽１内に排水可能な構造としている。

そして、本実施例においては、少なくとも前記加熱槽１内に配設される前記洗浄液ライン２の部分を、前記排水塔９と同数本にするとともに、それぞれの洗浄液ライン２における前記加熱槽１内に配設された部分を、それぞれの排水塔９の外周に周設している。そして、これにより、排水塔９内に供給されつつ排水孔９０１より排水される加熱された市水により、洗浄液ライン２内を移動する洗浄液を加熱可能としている。

なお、図において１０は前記加熱槽１内の水を監視するためのフロートスイッチであり、本実施例においては、このフロートスイッチ１０を用いて、加熱槽１内に供給される市水の量を監視している。

また、図において１２はドレインラインであり、即ち、本実施例においては、ドレイン用バルブ１２０１を備えたドレインライン１２を加熱槽１に連結しており、これにより、加熱槽１内の市水を排出する際の作業を容易にしている。

次に、図２は、本実施例の洗浄液加熱装置を自動制御する場合の制御系を示しており、本実施例の洗浄液加熱装置の作動を自動制御する場合には、市水供給用バルブ３０１、循環用バルブ４０１、バイパス用バルブ４０３、冷却水用バルブ１１０１及びドレイン用バルブ１２０１をＣＰＵ等の制御部に接続して、これらのバルブを自動制御可能にするとともに、フロートスイッチ１０を制御部に接続して加熱槽１内の市水の水位に応じて市水の供給量を調整可能とし、更に、循環させている市水の温度を監視する市水用温度センサー７、加熱槽１内で加熱された超純水の温度を監視する超純水用温度センサー２０１、操作スイッチ、その他、図示していないが、循環用ポンプ５、加熱用ヒーター６等を制御部に接続し、これによって、循環ライン２内を循環する市水の温度、及び、超純水ライン２内を移動する超純水の温度に応じて、加熱用ヒーター６の調整、あるいは熱交換手段８による冷却を可能とするとよい。

次に、このように構成される本実施例の洗浄液加熱装置を用いて洗浄液を加熱する方法の一例を説明すると、本実施例の洗浄液加熱装置を用いて洗浄液の加熱を行う場合には、まず、市水供給用バルブ３０１を開放して加熱槽１内に市水１３を供給するとともに、フロートスイッチ１０により加熱槽１内に供給される市水１３の水位を監視し、加熱槽１内の市水１３が所定量に達した時点で、市水供給用バルブ３０１を閉じて市水の供給を停止する。

そして、それとともに、循環用バルブ４０１を開放するとともに、循環用ポンプ５及び加熱用ヒーター６を作動させ、前記加熱槽１内の市水１３を循環させつつ、この循環させている市水１３を、温度センサー７で温度監視しながら、ヒーター６によって加熱する。

更に、このように加熱槽１内の市水１３を加熱しつつ循環するとともに、洗浄液ライン２を介して、洗浄用の超純水を超純水製造プラントより洗浄工程に移動させつつ、加熱槽１より移動してくる超純水の温度を温度センサー２０１によって監視する。

そうすると、ヒーター６によって加熱された市水１３は加熱槽１内において、排水塔９の底部より排水塔９の内部に供給されるとともに排水孔９０１より排水されて、これにより、排水塔９の外周に周設された超純水ライン２の内部を移動する超純水を加熱することができる。

そしてこのとき、超純水ライン２には温度センサー２０１を備えているため、この温度センサー２０１によって監視している超純水の温度に応じて前記ヒーター６を調整し、これによって超純水を所定温度にまで上げることが可能となる。

一方、超純水の温度が所定温度を超えた場合には、冷却用バルブ１１０１及びバイパス用バルブ４０３を開放するとともに循環用バルブ４０１を閉止する。そうすると、循環している市水は熱交換手段８によってその温度が下げられ、これによって超純水の温度も下げることが可能となる。

また、加熱槽１内の清掃、あるいは加熱槽１内の市水の水質悪化によって加熱槽１内の市水を排出する場合には、ドレイン用バルブ１２０１を開放することで容易に加熱槽１内の市水を排出させることが可能となる。

このように、本実施例の洗浄液加熱装置によれば、市水が供給される加熱槽の内部に、洗浄液を移動させる洗浄液ラインの一部を配設するとともに、加熱槽内に供給した市水を加熱しつつ循環可能としており、これにより、加熱した市水によって洗浄液を加熱可能としている。

そのため、ヒーター等の加熱手段を洗浄液に直接浸す従来の装置と異なり、加熱槽内の金属イオン等が洗浄液内に溶け込むことが無く、また、洗浄液を直接的に加熱することが無いために洗浄液内の酸素が泡になって現出することを有効に防止でき、これにより、ゴミを混入させること無く洗浄液を加熱することが可能となる。

本発明は、加熱した市水を用いて洗浄液を加熱する方法を採用しており、ウエハー、焼き付け用マスクのほか、微細なゴミの付着も避けなければならない製品の洗浄に用いる洗浄液の加熱全般に適用することが可能である。

また、超純水のみならず、各種製品の洗浄に用いる洗浄液全般の加熱にも適用することが可能である。

本発明の洗浄液加熱装置の実施例を説明するためのブロック図である。 本発明の洗浄液加熱装置の実施例における制御系を説明するためのブロック図である。 従来の洗浄液加熱装置の概略を説明するためのブロック図である。

符号の説明

１ 加熱槽
２ 超純水ライン
２０１ 温度センサー
３ 市水供給ライン
３０１ 市水供給用バルブ
４ 市水循環ライン
４０１ 循環用バルブ
４０２ バイパスライン
４０３ バイパス用バルブ
５ 循環用ポンプ
６ 加熱用ヒーター
７ 温度センサー
８ 熱交換手段
８０１ 隔壁
８０２ 循環室
８０３ 冷却室
９ 排水塔
９０１ 排水孔
１０ フロートスイッチ
１１ 冷却水ライン
１１０１ 冷却水用バルブ
１２ ドレインライン
１２０１ ドレインバルブ
１３ 市水

Claims (4)

1. 内部に洗浄液ライン（２）の一部が配設された加熱槽（１）と、
   該加熱槽（１）に市水を供給するための市水供給ライン（３）と、
   両端部を前記加熱槽（１）の内部で開口にするとともに、一端の開口部（入口）より前記加熱槽（１）内の市水を供給し、循環させた市水を他端の開口部（出口）より加熱槽（１）内に放出可能とした、前記加熱槽（１）に供給された市水を循環するための市水循環ライン（４）と、
   該市水循環ライン（４）により循環している市水を加熱するための加熱用ヒーター（６）と、
   該加熱用ヒーター（６）により加熱された市水の温度を監視するための温度センサー（７）と、
   前記加熱槽（１）の内部に複数本配設した、上部を塞ぐとともに底部を開放して側壁に多数の排水孔（９０１）を形成した中空の排水塔（９）と、を具備するとともに、
   前記市水循環ライン（４）の出口を前記排水塔（９）の本数分に分岐するとともに、加熱槽（１）内において、前記それぞれの排水塔（９）の底部側において、分岐した前記市水循環ライン（４）の出口を配置し、
   前記加熱槽（１）内に配設される前記洗浄液ライン（２）を前記排水塔（９）と同数本にするとともに、前記加熱槽（１）内に配設されたそれぞれの洗浄液ライン（２）をそれぞれの排水塔（９）の外周に周設し、
   前記加熱用ヒーター（６）によって加熱された市水を前記それぞれの排水塔（９）の底部から排水塔（９）の内部に供給しつつ排水孔（９０１）を介して加熱槽（１）内に排水するとともに、排水孔（９０１）を介して加熱槽（１）内に排水される市水によって前記洗浄液ライン（２）内を移動する洗浄液を加熱可能とした、ことを特徴とする洗浄液加熱装置。
2. 前記市水循環ライン（４）に、市水循環ライン（４）を介して循環される市水の温度調整を行うための熱交換手段（８）を備えたことを特徴とする請求項１に記載の洗浄液加熱装置。
3. 前記加熱槽（１）に排水手段（１２）を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の洗浄液加熱装置。
4. 前記洗浄液ライン（２）としてフッ素系樹脂により形成した肉厚の薄いチューブを用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載した洗浄液加熱装置。

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