蒸気発生方法、その装置及び蒸気処理装置並びに蒸気発生用記録媒体
【課題】 蒸気の生成時間の短縮が図れると共に、液分を含まない処理温度に適した温度の蒸気を安定かつ効率良く生成すること。
【解決手段】 液を含む流体例えばＮ2ガスに霧状のＩＰＡを混合した流体を蒸気発生装置１０の気化ユニット１１に送って流体を蒸発させる気化工程と、蒸発された流体を昇温ユニット１２に送って蒸発した流体を所定の温度まで昇温する昇温工程とを有する。
【解決手段】 液を含む流体例えばＮ2ガスに霧状のＩＰＡを混合した流体を蒸気発生装置１０の気化ユニット１１に送って流体を蒸発させる気化工程と、蒸発された流体を昇温ユニット１２に送って蒸発した流体を所定の温度まで昇温する昇温工程とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蒸気発生方法、その装置及び蒸気処理装置並びに蒸気発生用記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体又は液的流体等の液を含む流体、例えば、窒素ガス（Ｎ2ガス）等の不活性ガス中に霧状のＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を混合した混合流体を蒸発し、その蒸発ガスを被処理体（被乾燥体）に接触させて乾燥処理するＩＰＡ乾燥技術が知られている。そして、このＩＰＡ乾燥技術において、乾燥ガスを生成するために蒸気発生方法（装置）が使用されている。
【０００３】
この蒸気発生方法（装置）においては、液を含む流体である霧状となったＩＰＡを配管中に配設された１又は複数のヒータにより加熱することにより、ＩＰＡガス（蒸気）を生成することができる。
【特許文献１】特開平１１−２８３４９号公報（特許請求の範囲、段落番号００３５〜００３９，００４２、図１０，図１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のこの種の蒸気発生方法（装置）においては、ヒータの加熱能力を流体の流れ方向に沿って複数段階に制御することで、ヒータの温度バランスを是正することができるが、流体の流れの過程において流体を蒸発するため、生成された蒸気中の液分を完全に除去するのは非常に困難であった。また、液分を完全に除去しようとすると、ヒータの温度を高めに設定する必要があり、その結果、所望の温度の蒸気が得られなかったり、また、ヒータの電力を過度に消費してしまうなどの問題があった。
【０００５】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、蒸気の生成時間の短縮が図れると共に、液分を含まない処理温度に適した温度の蒸気を安定かつ効率良く生成することができる蒸気発生方法及びその装置並びに蒸気処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１記載の蒸気発生方法は、液を含む流体を実質的に蒸発させる気化工程と、 蒸発した流体を所定の温度まで昇温する昇温工程と、を有することを特徴とする。この場合、前記気化工程において、前記液を含む流体を前記液の沸点以上に加熱する方が好ましい（請求項２）。
【０００７】
また、請求項３記載の蒸気発生方法は、請求項１又は２記載の蒸気発生方法において、前記気化工程によって蒸発した流体の温度を検出し、その検出温度に基づいて気化工程の加熱温度を制御すると共に、前記昇温工程によって昇温された蒸気の温度を検出し、その検出温度に基づいて昇温工程の加熱温度を制御する、ことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４記載の蒸気発生装置は、請求項１記載の蒸気発生方法を具現化するもので、 液を含む流体を加熱して実質的に蒸発させる第１の加熱ユニットと、 蒸発した流体を所定の温度まで加熱して昇温する第２の加熱ユニットと、を具備することを特徴とする。この場合、前記第１の加熱ユニットにおいて、前記液を含む流体を前記液の沸点以上に加熱可能に形成する方が好ましい（請求項５）。
【０００９】
また、請求項６記載の蒸気発生装置は、請求項３記載の蒸気発生方法を具現化するもので、 請求項４又は５記載の蒸気発生装置において、 前記第１の加熱ユニットによって蒸発した流体の温度を検出する第１の温度検出手段と、 前記第２の加熱ユニットによって昇温された蒸気の温度を検出する第２の温度検出手段と、 前記第１の温度検出手段によって検出された温度に基づいて前記第１の加熱ユニットの加熱温度を制御すると共に、前記第２の温度検出手段によって検出された温度に基づいて前記第２の加熱ユニットの加熱温度を制御する制御手段と、を更に具備することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項７記載の蒸気処理装置は、請求項４記載の蒸気発生装置を包含するもので、 処理容器内に処理用蒸気を供給する蒸気供給手段と、 液を含む流体の生成手段と、
前記蒸気供給手段と流体生成手段とを接続する管路と、 前記管路の途中に配設されて前記液を含む流体を加熱して実質的に蒸発させる第１の加熱ユニットと、 前記管路の途中に配設されて前記蒸発した流体を所定の温度まで昇温する第２の加熱ユニットと、を具備することを特徴とする。この場合、前記第１の加熱ユニットにおいて、前記液を含む流体を前記液の沸点以上に加熱可能に形成する方が好ましい（請求項８）。
【００１１】
また、請求項９記載の蒸気処理装置は、請求項６記載の蒸気発生装置を包含するもので、 請求項７又は８記載の蒸気処理装置において、 前記第１の加熱ユニットによって蒸発した流体の温度を検出する第１の温度検出手段と、 前記第２の加熱ユニットによって昇温された蒸気の温度を検出する第２の温度検出手段と、 前記第１の温度検出手段によって検出された温度に基づいて前記第１の加熱ユニットの加熱温度を制御すると共に、前記第２の温温度検出手段によって検出された温度に基づいて前記第２の加熱ユニットの加熱温度を制御する制御手段と、を更に具備することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項１０記載の発明は、請求項１記載の蒸気発生方法及び請求項４記載の蒸気発生装置を実行させるもので、コンピュータに制御プログラムを実行させるソフトウエアが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、 上記制御プログラムは、実行時に、液を含む流体を実質的に蒸発させる気化工程と、蒸発した流体を所定の温度まで昇温する昇温工程とが実行されるように、コンピュータが蒸気発生装置を制御するものである、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項１，２，４，５，１０記載の発明によれば、第１の加熱ユニットによる気化工程により、液を含む流体を加熱して実質的に蒸発させた後、第２の加熱ユニットによる昇温工程により、蒸発した流体を所定の温度まで昇温することができる。この際、第１の温度検出手段が第１の加熱ユニットによって蒸発した流体の温度を検出し、その検出温度を制御手段に伝達し、制御手段からの制御信号に基づいて第１の加熱ユニットの加熱温度を制御すると共に、第２の温度検出手段が第２の加熱ユニットによって昇温された蒸気の温度を検出し、その検出信号を制御手段に伝達し、制御手段からの制御信号に基づいて第２の加熱ユニットの加熱温度を制御することができる（請求項３，６）。
【００１４】
請求項７，８記載の発明によれば、流体生成手段によって生成されて管路内に流れる液を含む流体を、第１の加熱ユニットの気化工程により、加熱して実質的に蒸発した後、第２の加熱ユニットの昇温工程により、蒸発した流体を所定の処理温度まで昇温し、処理温度まで昇温された蒸気を蒸気供給手段によって処理容器内に供給することができる。この際、第１の温度検出手段が第１の加熱ユニットによって蒸発した流体の温度を検出し、その検出温度を制御手段に伝達し、制御手段からの制御信号に基づいて第１の加熱ユニットの加熱温度を制御すると共に、第２の温度検出手段が第２の加熱ユニットによって昇温された蒸気の温度を検出し、その検出信号を制御手段に伝達し、制御手段からの制御信号に基づいて第２の加熱ユニットの加熱温度を制御することができる（請求項９）。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、上記のように構成されているので、以下のような優れた効果が得られる。
【００１６】
（１）請求項１，２，４，５，１０記載の発明によれば、液を含む流体を実質的に加熱して蒸発させた後、蒸発した流体を所定の温度まで昇温することができるので、蒸気生成時間の短縮が図れると共に、液分を含まない処理温度に適した温度の蒸気を安定かつ効率良く生成することができる。
【００１７】
（２）請求項３，６記載の発明によれば、第１の加熱ユニットによって蒸発した流体の温度を検出すると共に、第２の加熱ユニットによって昇温された蒸気の温度を検出し、その検出温度に基づいて第１の加熱ユニットの加熱温度を制御すると共に、第２の加熱ユニットの加熱温度を制御するので、前記（１）に加えて、更に蒸気を安定かつ効率良く生成することができ、また、装置の信頼性の向上が図れる。
【００１８】
（３）請求項７，８記載の発明によれば、流体生成手段によって生成されて管路内に流れる液を含む流体を加熱して実質的に蒸発した後、蒸発された流体を所定の処理温度まで昇温し、蒸気供給手段によって処理容器内に供給することができるので、蒸気生成時間の短縮が図れると共に、液分を含まない処理温度に適した温度の蒸気を安定かつ効率良く生成することができる。したがって、蒸気による処理効率の向上が図れる。
【００１９】
（４）請求項９記載の発明によれば、第１の加熱ユニットによって蒸発した流体の温度を検出すると共に、第２の加熱ユニットによって昇温された蒸気の温度を検出し、その検出温度に基づいて第１の加熱ユニットの加熱温度を制御すると共に、第２の加熱ユニットの加熱温度を制御するので、前記（３）に加えて、更に蒸気を安定かつ効率良く生成することができると共に、処理効率の向上が図れ、かつ、装置の信頼性の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、この発明の最良の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、この発明に係る蒸気処理装置を半導体ウエハの洗浄・乾燥処理システムに適用した場合について説明する。
【００２１】
図１は、前記洗浄・乾燥処理システムの全体を示す概略構成図、図２は、この発明に係る上記処理装置の要部を示す概略断面図である。
【００２２】
上記洗浄・乾燥処理システムは、被処理体である半導体ウエハＷ（以下にウエハＷという）を収容する処理容器１と、この処理容器１内のウエハＷに向かって乾燥用蒸気を供給（噴射）する蒸気供給手段である蒸気供給ノズル２と、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）とＮ2ガスの混合流体の蒸気を生成するこの発明に係る蒸気発生装置１０と、ＩＰＡとＮ2ガスの混合流体すなわちＮ2ガス中に霧状のＩＰＡを混合した混合流体を生成する混合流体生成手段である２流体ノズル３と、ＩＰＡ供給源に接続するＩＰＡ液を貯留するタンク４（以下にＩＰＡタンク４という）と、Ｎ2ガス供給源５と、前記蒸気供給ノズル２，蒸気発生装置１０，２流体ノズル３，ＩＰＡタンク４及びＮ2ガス供給源５を接続する蒸気供給管路２１，混合流体供給管路２２，Ｎ2ガス供給管路２３及びＩＰＡ供給管路２４等の配管と、で主に構成されている。
【００２３】
前記蒸気発生装置１０は、図２に示すように、２流体ノズル３の吐出口３ｃに混合流体供給管路２２を介して接続され、２流体ノズル３によって生成されたＩＰＡとＮ2ガスの混合流体を蒸発する第１の加熱ユニット１１（以下に気化ユニット１１という）と、気化ユニット１１によって蒸発した流体を所定の処理温度（例えば１５０〜２００℃）まで昇温する第２の加熱ユニット１２（以下に昇温ユニット１２という）を具備している。
【００２４】
また、蒸気発生装置１０は、気化ユニット１１によって蒸発した混合流体の温度を検出する後述する第１の温度検出手段３１ｂ（以下に蒸発温度検出手段３１ｂという）と、昇温ユニット１２で昇温された蒸気の温度を検出する後述する第２の温度検出手段３２ｃ（以下に昇温温度検出手段３２ｃという）と、蒸発温度検出手段３１ｂが検出した温度に基づいて気化ユニット１１を構成する加熱手段の加熱温度すなわち後述するハロゲンランプ１３の電流を制御すると共に、昇温温度検出手段３２ｃが検出した温度に基づいて昇温ユニット１２を構成する加熱手段の加熱温度すなわち後述するハロゲンランプ１３の電流を制御する制御手段４０（以下にＣＰＵ４０という）と、を具備している。
【００２５】
この場合、気化ユニット１１は２個の蒸気発生器１５を具備し、昇温ユニット１２は３個の蒸気発生器１５を具備している。なお、気化ユニット１１と昇温ユニット１２における蒸気発生器１５の数はこれに限定されるものではない。
【００２６】
蒸気発生器１５は、加熱源に光エネルギを用いており、この光エネルギを熱エネルギに変換して間接的に混合流体に熱を伝える構造となっている。すなわち、蒸気発生器１５は、図３に示すように、内壁面に断熱材１６を固定した密閉筒状の例えばステンレス製の容器本体１７と、この容器本体１７の中心軸部に架設される加熱手段であるハロゲンランプ１３と、このハロゲンランプ１３との間に隙間をおいてハロゲンランプ１３を包囲すると共に隣接同士が互いに接触する螺旋状をなすスパイラル管１４とで主に構成されている。なお、スパイラル管１４の一端は容器本体１７の一端側の側壁を貫通して流体の流入口１４ａを形成し、他端は容器本体１７の他端側の側壁を貫通して流体の流出口１４ｂを形成している。また、スパイラル管１４は、ステンレス製のパイプ部材にて形成されており、その表面には輻射光吸収用の黒色塗料１８が塗装されている（図４（ｂ）参照）。このようにスパイラル管１４の表面に輻射光吸収用の黒色塗料１８を塗装することにより、ハロゲンランプ１３から照射された光が黒色塗料１８に吸収されて熱エネルギに変換されてスパイラル管１４を介して間接的にスパイラル管１４内を流れる流体に均一かつ効率良く伝熱することができる。
【００２７】
なお、容器本体１７の一端側の側壁には、Ｎ2ガス供給口１７ａが設けられており、後述するＮ2ガス供給源５Ａから供給されるＮ2ガスを容器本体１７内に供給することにより、容器本体１７内をＮ2ガスでパージすると共に、外部雰囲気例えばＩＰＡ雰囲気が容器本体１７内に侵入するのを防止することができ、蒸気発生器１５の安全性の向上が図られている。
【００２８】
上記のように構成される蒸気発生器１５によれば、流入口１４ａから流出口１４ｂに流れるＮ2ガス中に霧状のＩＰＡを混合した混合流体を、ハロゲンランプ１３から照射された光エネルギを吸収する黒色塗料１８とスパイラル管１４を介して間接的に加熱し、気化ユニット１１においては混合流体を蒸発し、昇温ユニット１２においては蒸発された混合流体を所定の処理温度に加熱することができる。
【００２９】
なお、気化ユニット１１を構成する２個の蒸気発生器１５のうち一次側に配置される蒸気発生器１５の流入口１４ａは混合流体供給管路２２を介して２流体ノズル３に接続され、流出口１４ｂは、第１の接続管路１９ａを介して二次側に配置される蒸気発生器１５の流入口１４ａに接続されている。
【００３０】
また、気化ユニットの二次側に配置される蒸気発生器１５の流出口１４ｂと昇温ユニット１２の一次側に配置される蒸気発生器１５の流入口１４ａは第２の接続管路１９ｂを介して接続され、昇温ユニット１２の一次側の蒸気発生器１５の流出口１４ｂと中間部に配置される蒸気発生器１５の流出口１４ｂは第３の接続管路１９ｃを介して接続され、中間部の蒸気発生器１５の流出口１４ｂと昇温ユニット１２の二次側に配置される蒸気発生器１５の流入口１４ａは第４の接続管路１９ｄを介して接続されている。
【００３１】
このように構成される蒸気発生装置１０において、第２の接続管路１９ｂには気化ユニット１１における蒸気発生器１５により蒸発した流体の温度を検出する蒸発温度検出手段である蒸発温度センサ３１ｂが介設されている。
【００３２】
また、昇温ユニット１２の二次側に配置される蒸気発生器１５の流出口１４ｂに接続される蒸気供給管路２１の蒸気発生器１５側には、蒸気発生器１５により昇温された蒸気の温度を検出する昇温温度検出手段である昇温温度センサ３２ｃが介設されている。
【００３３】
なお、第１の接続管路１９ａ，第３の接続管路１９ｃ及び第４の接続管路１９ｄには、それぞれモニタ用の温度センサ３１ａ，３２ａ及び３２ｂが介設されている。
【００３４】
前記蒸発温度センサ３１ｂと昇温温度センサ３２ｃは、ＣＰＵ４０に電気的に接続されており、検出された温度情報がＣＰＵ４０に伝達され、ＣＰＵ４０からの制御信号に基づいて各蒸気発生器１５のハロゲンランプ１３に接続する電力調整器５０Ａ，５０Ｂが作動することにより、気化工程及び昇温工程の温度が制御されるようになっている。すなわち、蒸発温度センサ３１ｂによって検出された気化ユニット１１における温度情報は、ＣＰＵ４０から電流調整器５０Ａに伝達されて気化ユニット１１のハロゲンランプ１３が制御される。また、昇温温度センサ３２ｃによって検出された昇温ユニット１２における温度情報は、ＣＰＵ４０から電流調整器５０Ｂに伝達されて昇温ユニット１２のハロゲンランプ１３が制御される。この場合、気化ユニット１１における蒸気発生器１５のハロゲンランプ１３は、蒸気媒体であるＩＰＡの沸点（８２．４℃）よりやや高い温度例えばＩＰＡの沸点より＋２０℃以下、好ましくは＋１０℃以下に設定されている。また、昇温ユニット１２における蒸気発生器１５のハロゲンランプ１３は、蒸発した蒸気を処理温度（１５０〜２００℃）に昇温するように設定されている。なお、モニタ用温度センサ３１ａ，３２ａ，３２ｂによって検出された温度情報はＣＰＶ４０に伝達され、ＣＰＵ４０からの制御信号に基づいて図示しないモニタ等に表示されることにより、蒸気発生装置１０における蒸気の状態が監視できるようになっている。
【００３５】
上記ＣＰＵ４０には、コンピュータに制御プログラムを実行させるソフトウエアが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体（記録媒体）が備えられており、制御プログラムに基づいて、実行時に、液を含む流体を実質的に蒸発させる気化工程と、蒸発した流体を所定の温度まで昇温する昇温工程とが実行されるように、コンピュータが蒸気発生装置１０を制御するように形成されている。
【００３６】
なお、蒸気供給管路２１にはヒータ付きのメタルフィルタ２５が介設されており、このメタルフィルタ２５によって処理に供される蒸気中の不純物が除去されるようになっている。
【００３７】
一方、２流体ノズル３は、液状のＩＰＡをＮ2ガスの流速で霧状にして蒸気発生装置１０に供給するように構成されている。この２流体ノズル３におけるＮ2ガス供給口３ａは、Ｎ2ガス供給管路２３を介してＮ2ガス供給源５に接続されている。この場合、Ｎ2ガス供給管路２３には、Ｎ2ガス供給源５側から順に減圧弁６，開閉弁Ｖ1，マスフローコントローラＭＦ及びフィルタＦ1が介設されている。また、Ｎ2ガス供給管路２３と混合流体供給管路２２とは分岐管路２６を介して接続されており、この分岐管路２６には２流体ノズル３と並列する開閉弁Ｖ2が介設されている。
【００３８】
このように、Ｎ2ガス供給管路２３と混合流体供給管路２２とを分岐管路２６を介して接続すると共に、分岐管路２６に２流体ノズル３と並列する開閉弁Ｖ2を介設することにより、ＩＰＡ乾燥処理時には、開閉弁Ｖ2を閉じて２流体ノズル３からＩＰＡとＮ2ガスの混合流体を流し、Ｎ2ガスにより乾燥処理時には、２流体ノズル３からＮ2ガスのみを流すと共に、開閉弁Ｖ2を開いて分岐管路２６からもＮ2ガスを流すことによってＮ2ガスを大量に流すことができる。したがって、Ｎ2ガスによる乾燥処理を効率良く行うことができる。
【００３９】
また、２流体ノズル３におけるＩＰＡ供給口３ｂは、ＩＰＡ供給管路２４を介してＩＰＡタンク４の底部に設けられた吐出口４ａに接続されている。この場合、吐出口４ａは２個設けられており、一方の吐出口４ａに接続されるＩＰＡ供給管路２４に対して、他方の吐出口４ａに接続されるＩＰＡ供給分岐管路２４ＡがＩＰＡ供給管路２４の途中に接続されている。そして、このＩＰＡ供給分岐管路２４ＡとＩＰＡ供給管路２４にそれぞれ互いに並列に往復駆動式のＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢが介設されている。なお、ＩＰＡ供給分岐管路２４ＡとＩＰＡ供給管路２４におけるＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢの二次側（吐出側）にはそれぞれ逆止弁Ｖｃが介設されており、ＩＰＡ供給管路２４におけるＩＰＡ供給分岐管路２４Ａとの接続部の二次側には圧力スイッチＰＳＷとフィルタＦ３が介設されている。両ＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢ及び圧力スイッチＰＳＷは、ＣＰＵ４０に電気的に接続されており、ＣＰＵ４０からの制御信号に基づいて互いに位相差をもって作動するように構成されている。このように両ＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢに位相差をもたせて作動させることにより、ＩＰＡの供給時の脈動を抑制すると共に、ＩＰＡの供給量を正確にすることができる。この際、圧力スイッチＰＳＷによってＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢの圧力をモニタすることで流量が確認される。
【００４０】
なお、ＩＰＡタンク４の上端と、ＩＰＡタンク４の底部に設けられたドレイン口４ｂに接続するタンクドレイン管路２７にＩＰＡ量測定用の管路２８が接続されている。この測定用管路２８には、上方から順に、ＩＰＡタンク４内のＩＰＡの上限量を検出する上限センサＳａ，ＩＰＡの適量を検出する適量センサＳｂ，ＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢの動作をチェックするチェックセンサＳｃ及び下限量を検出する下限センサＳｄが介設されている。これらセンサＳａ〜ＳｄはＣＰＵ４０に電気的に接続されており、センサＳａ〜Ｓｄによって検出された信号がＣＰＵ４０に伝達され、ＣＰＵ４０からの制御信号に基づいてＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢの作動・停止やＩＰＡ供給源８とＩＰＡタンク４とを接続する供給管路９に介設された開閉弁Ｖ0の開閉等が行われるようになっている。なおこの場合、チェックセンサＳｃには、ＩＰＡの吐出開始から規定の通過点までの時間を吐出流量から計算し、確認するシーケンスが組み込まれている。
【００４１】
また、ＩＰＡタンク４の上端には、オーバーフロー管路６０が接続されており、このオーバーフロー管路６０の途中に、Ｎ2ガス供給管路２３のＮ2ガス供給源５側から分岐されたＮ2ガス分岐供給管路２３Ａが接続されている。なお、Ｎ2ガス分岐供給管路２３Ａには、Ｎ2ガス供給源５側から順に減圧弁６Ａ，手動式の開閉弁Ｖａ，オリフィス７Ａ及びフィルタＦ２が介設されると共に、オーバーフロー管路６０の接続部の手前側（一次側）にはオリフィス２９ａが介設されている。
【００４２】
このように構成することにより、オーバーフロー管路６０を介してＩＰＡタンク４内に常時Ｎ2ガスを供給（パージ）することができるので、ＩＰＡタンク４からＩＰＡを吐出する時にオーバーフロー管路６０から汚染された気体がＩＰＡタンク４内に侵入するのを防止することができる。また、オーバーフロー管路６０の途中にＮ2ガスをパージすることで、以下のような問題を解決することができる。すなわち、ＩＰＡタンク４に直接Ｎ2ガスをパージすると、ＩＰＡタンク４内のＩＰＡの液面のガス空間のＩＰＡ雰囲気の濃度を下げて、ＩＰＡが揮発し易くなり、無駄が発生するが、オーバーフロー管路６０の途中にＮ2ガスをパージすることで、かかる問題を解決することができる。
【００４３】
また、ＩＰＡ供給管路２４における２流体ノズル３のＩＰＡ供給口３ｂ側付近には開閉弁Ｖ3が介設されている。この場合、ＩＰＡ供給管路２４における開閉弁Ｖ3と２流体ノズル３との間には、Ｎ2ガス供給管路２３から分岐された第２のＮ2ガス分岐管路２３Ｂが接続されている。この第２のＮ2ガス分岐管路２３Ｂには、２流体ノズル３側から順に開閉弁Ｖ4とオリフィス２９ｂが介設されている。
【００４４】
このように、ＩＰＡ供給管路２４における開閉弁Ｖ3と２流体ノズル３との間に、Ｎ2ガス供給管路２３から分岐された第２のＮ2ガス分岐管路２３Ｂを接続することにより、ＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢによるＩＰＡの供給が終了した後、２流体ノズル３までのＩＰＡ供給管路２４中に残留するＩＰＡをＮ2ガスで２流体ノズル３に送り、ＩＰＡ供給管路２４中にＩＰＡが残らないようにすることができる。したがって、Ｎ2ガスによる乾燥処理時にＩＰＡが供給される虞がなくなる。
【００４５】
なお、ＩＰＡ供給管路２４における開閉弁Ｖ3の一次側付近には、開閉弁Ｖ5を介設したＩＰＡドレイン管路８０が接続されている。この場合、開閉弁Ｖ5に代えて安全弁をＩＰＡドレイン管路８０に介設してもよい。
【００４６】
また、前記蒸気発生装置１０，２流体ノズル３，ＩＰＡタンク４，ＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢ及びこれらの配管類は、外気から遮断されたクリーンルーム７０内に配設されており、クリーンルーム７０内には、Ｎ2ガス供給源５Ａに接続するＮ2ガス供給管路２３Ｃを介して清浄化されたＮ2ガスが供給されるように構成されている（図１参照）。Ｎ2ガス供給管路２３Ｃには、Ｎ2ガス供給源５Ａ側から順に減圧弁６Ｂ，手動式の開閉弁Ｖｂ及びオリフィス７Ｂが介設されている。
【００４７】
なお、前記開閉弁Ｖ0，Ｖ1〜Ｖ5，マスフローコントローラＭＦ等の機器類はＣＰＵ４０に伝達に電気的に接続されており、ＣＰＵ４０に伝達からの制御信号に基づいて作動するように構成されている。
【００４８】
次に、蒸気処理装置の動作態様について説明する。まず、開閉弁Ｖ1を開いてＮ2ガス供給源５からＮ2ガスをＮ2ガス供給管路２３内に充填する。この状態で、開閉弁Ｖ0を開いてＩＰＡ供給源８からＩＰＡをＩＰＡタンク４内に供給してＩＰＡを貯留する。
【００４９】
次に、処理容器１内にウエハＷを投入して、リンス処理を行った後、蒸気発生装置１０のハロゲンランプ１３を通電すると共に、開閉弁Ｖ2を開いて、２流体ノズル３を流れる約１００リットルのＮ2ガスと分岐管路２６を流れる大量例えば２００リットルのＮ2ガスを、気化ユニット１１及び昇温ユニット１２の蒸気発生器１５を構成するスパイラル管１４内を流しつつハロゲンランプ１３からの光エネルギによって加熱し、加熱されたホットＮ2ガスを処理容器１内に供給して処理容器１内をＮ2雰囲気に置換する。その後、開閉弁Ｖ2を閉じて２流体ノズル３のみから約１００リットルのＮ2ガスを供給する。
【００５０】
次に、ＩＰＡ供給管路２４に介設された開閉弁Ｖ3を開くと共に、ＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢを駆動して２流体ノズル３にＩＰＡを供給する。この際、チェックセンサＳｃによってＩＰＡが適量供給されているかが監視される。このようにしてＩＰＡが供給されると、２流体ノズル３によって液状のＩＰＡがＮ2ガスに混合されて混合流体が生成され、混合流体供給管路２２を介して蒸気発生装置１０の気化ユニット１１に供給され、気化ユニット１１の蒸気発生器１５によってＩＰＡの沸点（８２．４℃）より高く、昇温温度より低い温度例えば８３℃で混合流体が蒸発される。蒸発された混合流体は、ついで昇温ユニット１２の蒸気発生器１５に供給され、同様に、昇温ユニット１２の蒸気発生器１５によって処理温度例えば２００℃まで昇温される。この際、蒸発温度センサ３１ｂと昇温温度センサ３２ｃによって気化ユニット１１の蒸発温度が検出されると共に、蒸発した流体の温度が検出され、その検出情報がＣＰＵ４０に伝達され、ＣＰＵ４０からの制御信号によって電流調整器５０Ａ，５０Ｂが制御されることによって、蒸発温度及び昇温温度が適正温度に維持される。
【００５１】
そして、蒸気発生装置１０によって生成された蒸気は、蒸気供給管路２１を介して蒸気供給ノズル２から処理容器１内のウエハＷに向かって供給され、ウエハＷのＩＰＡ乾燥が行われる。
【００５２】
ＩＰＡ乾燥を行った後、ＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢの駆動を停止し、その後、開閉弁Ｖ3を閉じる。次に、第２のＮ2ガス供給分岐管路２３Ｂに介設された開閉弁Ｖ4を開くと共に、ＩＰＡドレイン管路８０に介設された開閉弁Ｖ5を開き、ＩＰＡ供給管路２４における２流体ノズル３と開閉弁Ｖ3との間に残留するＩＰＡをＮ2ガスによって押し出す。これにより、次の乾燥工程の始動時にＩＰＡが処理容器１内に供給されるのを確実に防止することができる。
【００５３】
次に、開閉弁Ｖ2を再び開いてＮ2ガスを分岐管路２６及び２流体ノズル３の双方から大流量（約３００リットル）流して、Ｎ2ガスによってウエハＷに付着するＩＰＡを除去する。
【００５４】
Ｎ2ガスによる乾燥を行った後、蒸気発生装置１０のハロゲンランプ１３の電源を切ると共に、開閉弁Ｖ1を閉じて処理を終了する。
【００５５】
なお、前記実施形態では、この発明に係る蒸気発生装置及び蒸気処理装置が、ＩＰＡとＮ2ガスの混合流体の蒸気によるウエハＷの乾燥装置に適用される場合について説明したが、この発明は、ウエハＷ以外の被処理体例えばＬＣＤガラス基板の乾燥装置に適用することができる。また、ＩＰＡとＮ2ガスの混合流体以外の液を含む混合流体の蒸気発生装置や蒸気処理装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】この発明に係る蒸気発生装置を適用した洗浄・乾燥処理システムの概略構成図である。
【図２】この発明に係る蒸気発生装置を示す概略断面図である。
【図３】前記蒸気発生装置の要部を示す断面図（ａ）及び（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図（ｂ）である。
【図４】この発明における蒸気発生器の要部を示す断面図（ａ）及び（ａ）のII部を示す拡大断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 処理容器
２ 蒸気供給ノズル
３ ２流体ノズル（混合流体生成手段）
４ ＩＰＡタンク
５ Ｎ2ガス供給源
１０ 蒸気発生装置
１１ 気化ユニット（第１の加熱ユニット）
１２ 昇温ユニット（第２の加熱ユニット）
１５ 蒸気発生器
２１ 蒸気供給管路
２２ 混合流体供給管路
２３ Ｎ2ガス供給管路
２４ ＩＰＡ供給管路
３１ｂ 蒸発温度センサ（第１の温度検出手段）
３２ｃ 昇温温度センサ（第２の温度検出手段）
４０ ＣＰＵ（制御手段）
５０Ａ，５０Ｂ 電流調整器
【技術分野】
【０００１】
この発明は、蒸気発生方法、その装置及び蒸気処理装置並びに蒸気発生用記録媒体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、液体又は液的流体等の液を含む流体、例えば、窒素ガス（Ｎ2ガス）等の不活性ガス中に霧状のＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を混合した混合流体を蒸発し、その蒸発ガスを被処理体（被乾燥体）に接触させて乾燥処理するＩＰＡ乾燥技術が知られている。そして、このＩＰＡ乾燥技術において、乾燥ガスを生成するために蒸気発生方法（装置）が使用されている。
【０００３】
この蒸気発生方法（装置）においては、液を含む流体である霧状となったＩＰＡを配管中に配設された１又は複数のヒータにより加熱することにより、ＩＰＡガス（蒸気）を生成することができる。
【特許文献１】特開平１１−２８３４９号公報（特許請求の範囲、段落番号００３５〜００３９，００４２、図１０，図１１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のこの種の蒸気発生方法（装置）においては、ヒータの加熱能力を流体の流れ方向に沿って複数段階に制御することで、ヒータの温度バランスを是正することができるが、流体の流れの過程において流体を蒸発するため、生成された蒸気中の液分を完全に除去するのは非常に困難であった。また、液分を完全に除去しようとすると、ヒータの温度を高めに設定する必要があり、その結果、所望の温度の蒸気が得られなかったり、また、ヒータの電力を過度に消費してしまうなどの問題があった。
【０００５】
この発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、蒸気の生成時間の短縮が図れると共に、液分を含まない処理温度に適した温度の蒸気を安定かつ効率良く生成することができる蒸気発生方法及びその装置並びに蒸気処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１記載の蒸気発生方法は、液を含む流体を実質的に蒸発させる気化工程と、 蒸発した流体を所定の温度まで昇温する昇温工程と、を有することを特徴とする。この場合、前記気化工程において、前記液を含む流体を前記液の沸点以上に加熱する方が好ましい（請求項２）。
【０００７】
また、請求項３記載の蒸気発生方法は、請求項１又は２記載の蒸気発生方法において、前記気化工程によって蒸発した流体の温度を検出し、その検出温度に基づいて気化工程の加熱温度を制御すると共に、前記昇温工程によって昇温された蒸気の温度を検出し、その検出温度に基づいて昇温工程の加熱温度を制御する、ことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項４記載の蒸気発生装置は、請求項１記載の蒸気発生方法を具現化するもので、 液を含む流体を加熱して実質的に蒸発させる第１の加熱ユニットと、 蒸発した流体を所定の温度まで加熱して昇温する第２の加熱ユニットと、を具備することを特徴とする。この場合、前記第１の加熱ユニットにおいて、前記液を含む流体を前記液の沸点以上に加熱可能に形成する方が好ましい（請求項５）。
【０００９】
また、請求項６記載の蒸気発生装置は、請求項３記載の蒸気発生方法を具現化するもので、 請求項４又は５記載の蒸気発生装置において、 前記第１の加熱ユニットによって蒸発した流体の温度を検出する第１の温度検出手段と、 前記第２の加熱ユニットによって昇温された蒸気の温度を検出する第２の温度検出手段と、 前記第１の温度検出手段によって検出された温度に基づいて前記第１の加熱ユニットの加熱温度を制御すると共に、前記第２の温度検出手段によって検出された温度に基づいて前記第２の加熱ユニットの加熱温度を制御する制御手段と、を更に具備することを特徴とする。
【００１０】
また、請求項７記載の蒸気処理装置は、請求項４記載の蒸気発生装置を包含するもので、 処理容器内に処理用蒸気を供給する蒸気供給手段と、 液を含む流体の生成手段と、
前記蒸気供給手段と流体生成手段とを接続する管路と、 前記管路の途中に配設されて前記液を含む流体を加熱して実質的に蒸発させる第１の加熱ユニットと、 前記管路の途中に配設されて前記蒸発した流体を所定の温度まで昇温する第２の加熱ユニットと、を具備することを特徴とする。この場合、前記第１の加熱ユニットにおいて、前記液を含む流体を前記液の沸点以上に加熱可能に形成する方が好ましい（請求項８）。
【００１１】
また、請求項９記載の蒸気処理装置は、請求項６記載の蒸気発生装置を包含するもので、 請求項７又は８記載の蒸気処理装置において、 前記第１の加熱ユニットによって蒸発した流体の温度を検出する第１の温度検出手段と、 前記第２の加熱ユニットによって昇温された蒸気の温度を検出する第２の温度検出手段と、 前記第１の温度検出手段によって検出された温度に基づいて前記第１の加熱ユニットの加熱温度を制御すると共に、前記第２の温温度検出手段によって検出された温度に基づいて前記第２の加熱ユニットの加熱温度を制御する制御手段と、を更に具備することを特徴とする。
【００１２】
また、請求項１０記載の発明は、請求項１記載の蒸気発生方法及び請求項４記載の蒸気発生装置を実行させるもので、コンピュータに制御プログラムを実行させるソフトウエアが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、 上記制御プログラムは、実行時に、液を含む流体を実質的に蒸発させる気化工程と、蒸発した流体を所定の温度まで昇温する昇温工程とが実行されるように、コンピュータが蒸気発生装置を制御するものである、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項１，２，４，５，１０記載の発明によれば、第１の加熱ユニットによる気化工程により、液を含む流体を加熱して実質的に蒸発させた後、第２の加熱ユニットによる昇温工程により、蒸発した流体を所定の温度まで昇温することができる。この際、第１の温度検出手段が第１の加熱ユニットによって蒸発した流体の温度を検出し、その検出温度を制御手段に伝達し、制御手段からの制御信号に基づいて第１の加熱ユニットの加熱温度を制御すると共に、第２の温度検出手段が第２の加熱ユニットによって昇温された蒸気の温度を検出し、その検出信号を制御手段に伝達し、制御手段からの制御信号に基づいて第２の加熱ユニットの加熱温度を制御することができる（請求項３，６）。
【００１４】
請求項７，８記載の発明によれば、流体生成手段によって生成されて管路内に流れる液を含む流体を、第１の加熱ユニットの気化工程により、加熱して実質的に蒸発した後、第２の加熱ユニットの昇温工程により、蒸発した流体を所定の処理温度まで昇温し、処理温度まで昇温された蒸気を蒸気供給手段によって処理容器内に供給することができる。この際、第１の温度検出手段が第１の加熱ユニットによって蒸発した流体の温度を検出し、その検出温度を制御手段に伝達し、制御手段からの制御信号に基づいて第１の加熱ユニットの加熱温度を制御すると共に、第２の温度検出手段が第２の加熱ユニットによって昇温された蒸気の温度を検出し、その検出信号を制御手段に伝達し、制御手段からの制御信号に基づいて第２の加熱ユニットの加熱温度を制御することができる（請求項９）。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、上記のように構成されているので、以下のような優れた効果が得られる。
【００１６】
（１）請求項１，２，４，５，１０記載の発明によれば、液を含む流体を実質的に加熱して蒸発させた後、蒸発した流体を所定の温度まで昇温することができるので、蒸気生成時間の短縮が図れると共に、液分を含まない処理温度に適した温度の蒸気を安定かつ効率良く生成することができる。
【００１７】
（２）請求項３，６記載の発明によれば、第１の加熱ユニットによって蒸発した流体の温度を検出すると共に、第２の加熱ユニットによって昇温された蒸気の温度を検出し、その検出温度に基づいて第１の加熱ユニットの加熱温度を制御すると共に、第２の加熱ユニットの加熱温度を制御するので、前記（１）に加えて、更に蒸気を安定かつ効率良く生成することができ、また、装置の信頼性の向上が図れる。
【００１８】
（３）請求項７，８記載の発明によれば、流体生成手段によって生成されて管路内に流れる液を含む流体を加熱して実質的に蒸発した後、蒸発された流体を所定の処理温度まで昇温し、蒸気供給手段によって処理容器内に供給することができるので、蒸気生成時間の短縮が図れると共に、液分を含まない処理温度に適した温度の蒸気を安定かつ効率良く生成することができる。したがって、蒸気による処理効率の向上が図れる。
【００１９】
（４）請求項９記載の発明によれば、第１の加熱ユニットによって蒸発した流体の温度を検出すると共に、第２の加熱ユニットによって昇温された蒸気の温度を検出し、その検出温度に基づいて第１の加熱ユニットの加熱温度を制御すると共に、第２の加熱ユニットの加熱温度を制御するので、前記（３）に加えて、更に蒸気を安定かつ効率良く生成することができると共に、処理効率の向上が図れ、かつ、装置の信頼性の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に、この発明の最良の実施形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。ここでは、この発明に係る蒸気処理装置を半導体ウエハの洗浄・乾燥処理システムに適用した場合について説明する。
【００２１】
図１は、前記洗浄・乾燥処理システムの全体を示す概略構成図、図２は、この発明に係る上記処理装置の要部を示す概略断面図である。
【００２２】
上記洗浄・乾燥処理システムは、被処理体である半導体ウエハＷ（以下にウエハＷという）を収容する処理容器１と、この処理容器１内のウエハＷに向かって乾燥用蒸気を供給（噴射）する蒸気供給手段である蒸気供給ノズル２と、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）とＮ2ガスの混合流体の蒸気を生成するこの発明に係る蒸気発生装置１０と、ＩＰＡとＮ2ガスの混合流体すなわちＮ2ガス中に霧状のＩＰＡを混合した混合流体を生成する混合流体生成手段である２流体ノズル３と、ＩＰＡ供給源に接続するＩＰＡ液を貯留するタンク４（以下にＩＰＡタンク４という）と、Ｎ2ガス供給源５と、前記蒸気供給ノズル２，蒸気発生装置１０，２流体ノズル３，ＩＰＡタンク４及びＮ2ガス供給源５を接続する蒸気供給管路２１，混合流体供給管路２２，Ｎ2ガス供給管路２３及びＩＰＡ供給管路２４等の配管と、で主に構成されている。
【００２３】
前記蒸気発生装置１０は、図２に示すように、２流体ノズル３の吐出口３ｃに混合流体供給管路２２を介して接続され、２流体ノズル３によって生成されたＩＰＡとＮ2ガスの混合流体を蒸発する第１の加熱ユニット１１（以下に気化ユニット１１という）と、気化ユニット１１によって蒸発した流体を所定の処理温度（例えば１５０〜２００℃）まで昇温する第２の加熱ユニット１２（以下に昇温ユニット１２という）を具備している。
【００２４】
また、蒸気発生装置１０は、気化ユニット１１によって蒸発した混合流体の温度を検出する後述する第１の温度検出手段３１ｂ（以下に蒸発温度検出手段３１ｂという）と、昇温ユニット１２で昇温された蒸気の温度を検出する後述する第２の温度検出手段３２ｃ（以下に昇温温度検出手段３２ｃという）と、蒸発温度検出手段３１ｂが検出した温度に基づいて気化ユニット１１を構成する加熱手段の加熱温度すなわち後述するハロゲンランプ１３の電流を制御すると共に、昇温温度検出手段３２ｃが検出した温度に基づいて昇温ユニット１２を構成する加熱手段の加熱温度すなわち後述するハロゲンランプ１３の電流を制御する制御手段４０（以下にＣＰＵ４０という）と、を具備している。
【００２５】
この場合、気化ユニット１１は２個の蒸気発生器１５を具備し、昇温ユニット１２は３個の蒸気発生器１５を具備している。なお、気化ユニット１１と昇温ユニット１２における蒸気発生器１５の数はこれに限定されるものではない。
【００２６】
蒸気発生器１５は、加熱源に光エネルギを用いており、この光エネルギを熱エネルギに変換して間接的に混合流体に熱を伝える構造となっている。すなわち、蒸気発生器１５は、図３に示すように、内壁面に断熱材１６を固定した密閉筒状の例えばステンレス製の容器本体１７と、この容器本体１７の中心軸部に架設される加熱手段であるハロゲンランプ１３と、このハロゲンランプ１３との間に隙間をおいてハロゲンランプ１３を包囲すると共に隣接同士が互いに接触する螺旋状をなすスパイラル管１４とで主に構成されている。なお、スパイラル管１４の一端は容器本体１７の一端側の側壁を貫通して流体の流入口１４ａを形成し、他端は容器本体１７の他端側の側壁を貫通して流体の流出口１４ｂを形成している。また、スパイラル管１４は、ステンレス製のパイプ部材にて形成されており、その表面には輻射光吸収用の黒色塗料１８が塗装されている（図４（ｂ）参照）。このようにスパイラル管１４の表面に輻射光吸収用の黒色塗料１８を塗装することにより、ハロゲンランプ１３から照射された光が黒色塗料１８に吸収されて熱エネルギに変換されてスパイラル管１４を介して間接的にスパイラル管１４内を流れる流体に均一かつ効率良く伝熱することができる。
【００２７】
なお、容器本体１７の一端側の側壁には、Ｎ2ガス供給口１７ａが設けられており、後述するＮ2ガス供給源５Ａから供給されるＮ2ガスを容器本体１７内に供給することにより、容器本体１７内をＮ2ガスでパージすると共に、外部雰囲気例えばＩＰＡ雰囲気が容器本体１７内に侵入するのを防止することができ、蒸気発生器１５の安全性の向上が図られている。
【００２８】
上記のように構成される蒸気発生器１５によれば、流入口１４ａから流出口１４ｂに流れるＮ2ガス中に霧状のＩＰＡを混合した混合流体を、ハロゲンランプ１３から照射された光エネルギを吸収する黒色塗料１８とスパイラル管１４を介して間接的に加熱し、気化ユニット１１においては混合流体を蒸発し、昇温ユニット１２においては蒸発された混合流体を所定の処理温度に加熱することができる。
【００２９】
なお、気化ユニット１１を構成する２個の蒸気発生器１５のうち一次側に配置される蒸気発生器１５の流入口１４ａは混合流体供給管路２２を介して２流体ノズル３に接続され、流出口１４ｂは、第１の接続管路１９ａを介して二次側に配置される蒸気発生器１５の流入口１４ａに接続されている。
【００３０】
また、気化ユニットの二次側に配置される蒸気発生器１５の流出口１４ｂと昇温ユニット１２の一次側に配置される蒸気発生器１５の流入口１４ａは第２の接続管路１９ｂを介して接続され、昇温ユニット１２の一次側の蒸気発生器１５の流出口１４ｂと中間部に配置される蒸気発生器１５の流出口１４ｂは第３の接続管路１９ｃを介して接続され、中間部の蒸気発生器１５の流出口１４ｂと昇温ユニット１２の二次側に配置される蒸気発生器１５の流入口１４ａは第４の接続管路１９ｄを介して接続されている。
【００３１】
このように構成される蒸気発生装置１０において、第２の接続管路１９ｂには気化ユニット１１における蒸気発生器１５により蒸発した流体の温度を検出する蒸発温度検出手段である蒸発温度センサ３１ｂが介設されている。
【００３２】
また、昇温ユニット１２の二次側に配置される蒸気発生器１５の流出口１４ｂに接続される蒸気供給管路２１の蒸気発生器１５側には、蒸気発生器１５により昇温された蒸気の温度を検出する昇温温度検出手段である昇温温度センサ３２ｃが介設されている。
【００３３】
なお、第１の接続管路１９ａ，第３の接続管路１９ｃ及び第４の接続管路１９ｄには、それぞれモニタ用の温度センサ３１ａ，３２ａ及び３２ｂが介設されている。
【００３４】
前記蒸発温度センサ３１ｂと昇温温度センサ３２ｃは、ＣＰＵ４０に電気的に接続されており、検出された温度情報がＣＰＵ４０に伝達され、ＣＰＵ４０からの制御信号に基づいて各蒸気発生器１５のハロゲンランプ１３に接続する電力調整器５０Ａ，５０Ｂが作動することにより、気化工程及び昇温工程の温度が制御されるようになっている。すなわち、蒸発温度センサ３１ｂによって検出された気化ユニット１１における温度情報は、ＣＰＵ４０から電流調整器５０Ａに伝達されて気化ユニット１１のハロゲンランプ１３が制御される。また、昇温温度センサ３２ｃによって検出された昇温ユニット１２における温度情報は、ＣＰＵ４０から電流調整器５０Ｂに伝達されて昇温ユニット１２のハロゲンランプ１３が制御される。この場合、気化ユニット１１における蒸気発生器１５のハロゲンランプ１３は、蒸気媒体であるＩＰＡの沸点（８２．４℃）よりやや高い温度例えばＩＰＡの沸点より＋２０℃以下、好ましくは＋１０℃以下に設定されている。また、昇温ユニット１２における蒸気発生器１５のハロゲンランプ１３は、蒸発した蒸気を処理温度（１５０〜２００℃）に昇温するように設定されている。なお、モニタ用温度センサ３１ａ，３２ａ，３２ｂによって検出された温度情報はＣＰＶ４０に伝達され、ＣＰＵ４０からの制御信号に基づいて図示しないモニタ等に表示されることにより、蒸気発生装置１０における蒸気の状態が監視できるようになっている。
【００３５】
上記ＣＰＵ４０には、コンピュータに制御プログラムを実行させるソフトウエアが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記憶媒体（記録媒体）が備えられており、制御プログラムに基づいて、実行時に、液を含む流体を実質的に蒸発させる気化工程と、蒸発した流体を所定の温度まで昇温する昇温工程とが実行されるように、コンピュータが蒸気発生装置１０を制御するように形成されている。
【００３６】
なお、蒸気供給管路２１にはヒータ付きのメタルフィルタ２５が介設されており、このメタルフィルタ２５によって処理に供される蒸気中の不純物が除去されるようになっている。
【００３７】
一方、２流体ノズル３は、液状のＩＰＡをＮ2ガスの流速で霧状にして蒸気発生装置１０に供給するように構成されている。この２流体ノズル３におけるＮ2ガス供給口３ａは、Ｎ2ガス供給管路２３を介してＮ2ガス供給源５に接続されている。この場合、Ｎ2ガス供給管路２３には、Ｎ2ガス供給源５側から順に減圧弁６，開閉弁Ｖ1，マスフローコントローラＭＦ及びフィルタＦ1が介設されている。また、Ｎ2ガス供給管路２３と混合流体供給管路２２とは分岐管路２６を介して接続されており、この分岐管路２６には２流体ノズル３と並列する開閉弁Ｖ2が介設されている。
【００３８】
このように、Ｎ2ガス供給管路２３と混合流体供給管路２２とを分岐管路２６を介して接続すると共に、分岐管路２６に２流体ノズル３と並列する開閉弁Ｖ2を介設することにより、ＩＰＡ乾燥処理時には、開閉弁Ｖ2を閉じて２流体ノズル３からＩＰＡとＮ2ガスの混合流体を流し、Ｎ2ガスにより乾燥処理時には、２流体ノズル３からＮ2ガスのみを流すと共に、開閉弁Ｖ2を開いて分岐管路２６からもＮ2ガスを流すことによってＮ2ガスを大量に流すことができる。したがって、Ｎ2ガスによる乾燥処理を効率良く行うことができる。
【００３９】
また、２流体ノズル３におけるＩＰＡ供給口３ｂは、ＩＰＡ供給管路２４を介してＩＰＡタンク４の底部に設けられた吐出口４ａに接続されている。この場合、吐出口４ａは２個設けられており、一方の吐出口４ａに接続されるＩＰＡ供給管路２４に対して、他方の吐出口４ａに接続されるＩＰＡ供給分岐管路２４ＡがＩＰＡ供給管路２４の途中に接続されている。そして、このＩＰＡ供給分岐管路２４ＡとＩＰＡ供給管路２４にそれぞれ互いに並列に往復駆動式のＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢが介設されている。なお、ＩＰＡ供給分岐管路２４ＡとＩＰＡ供給管路２４におけるＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢの二次側（吐出側）にはそれぞれ逆止弁Ｖｃが介設されており、ＩＰＡ供給管路２４におけるＩＰＡ供給分岐管路２４Ａとの接続部の二次側には圧力スイッチＰＳＷとフィルタＦ３が介設されている。両ＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢ及び圧力スイッチＰＳＷは、ＣＰＵ４０に電気的に接続されており、ＣＰＵ４０からの制御信号に基づいて互いに位相差をもって作動するように構成されている。このように両ＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢに位相差をもたせて作動させることにより、ＩＰＡの供給時の脈動を抑制すると共に、ＩＰＡの供給量を正確にすることができる。この際、圧力スイッチＰＳＷによってＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢの圧力をモニタすることで流量が確認される。
【００４０】
なお、ＩＰＡタンク４の上端と、ＩＰＡタンク４の底部に設けられたドレイン口４ｂに接続するタンクドレイン管路２７にＩＰＡ量測定用の管路２８が接続されている。この測定用管路２８には、上方から順に、ＩＰＡタンク４内のＩＰＡの上限量を検出する上限センサＳａ，ＩＰＡの適量を検出する適量センサＳｂ，ＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢの動作をチェックするチェックセンサＳｃ及び下限量を検出する下限センサＳｄが介設されている。これらセンサＳａ〜ＳｄはＣＰＵ４０に電気的に接続されており、センサＳａ〜Ｓｄによって検出された信号がＣＰＵ４０に伝達され、ＣＰＵ４０からの制御信号に基づいてＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢの作動・停止やＩＰＡ供給源８とＩＰＡタンク４とを接続する供給管路９に介設された開閉弁Ｖ0の開閉等が行われるようになっている。なおこの場合、チェックセンサＳｃには、ＩＰＡの吐出開始から規定の通過点までの時間を吐出流量から計算し、確認するシーケンスが組み込まれている。
【００４１】
また、ＩＰＡタンク４の上端には、オーバーフロー管路６０が接続されており、このオーバーフロー管路６０の途中に、Ｎ2ガス供給管路２３のＮ2ガス供給源５側から分岐されたＮ2ガス分岐供給管路２３Ａが接続されている。なお、Ｎ2ガス分岐供給管路２３Ａには、Ｎ2ガス供給源５側から順に減圧弁６Ａ，手動式の開閉弁Ｖａ，オリフィス７Ａ及びフィルタＦ２が介設されると共に、オーバーフロー管路６０の接続部の手前側（一次側）にはオリフィス２９ａが介設されている。
【００４２】
このように構成することにより、オーバーフロー管路６０を介してＩＰＡタンク４内に常時Ｎ2ガスを供給（パージ）することができるので、ＩＰＡタンク４からＩＰＡを吐出する時にオーバーフロー管路６０から汚染された気体がＩＰＡタンク４内に侵入するのを防止することができる。また、オーバーフロー管路６０の途中にＮ2ガスをパージすることで、以下のような問題を解決することができる。すなわち、ＩＰＡタンク４に直接Ｎ2ガスをパージすると、ＩＰＡタンク４内のＩＰＡの液面のガス空間のＩＰＡ雰囲気の濃度を下げて、ＩＰＡが揮発し易くなり、無駄が発生するが、オーバーフロー管路６０の途中にＮ2ガスをパージすることで、かかる問題を解決することができる。
【００４３】
また、ＩＰＡ供給管路２４における２流体ノズル３のＩＰＡ供給口３ｂ側付近には開閉弁Ｖ3が介設されている。この場合、ＩＰＡ供給管路２４における開閉弁Ｖ3と２流体ノズル３との間には、Ｎ2ガス供給管路２３から分岐された第２のＮ2ガス分岐管路２３Ｂが接続されている。この第２のＮ2ガス分岐管路２３Ｂには、２流体ノズル３側から順に開閉弁Ｖ4とオリフィス２９ｂが介設されている。
【００４４】
このように、ＩＰＡ供給管路２４における開閉弁Ｖ3と２流体ノズル３との間に、Ｎ2ガス供給管路２３から分岐された第２のＮ2ガス分岐管路２３Ｂを接続することにより、ＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢによるＩＰＡの供給が終了した後、２流体ノズル３までのＩＰＡ供給管路２４中に残留するＩＰＡをＮ2ガスで２流体ノズル３に送り、ＩＰＡ供給管路２４中にＩＰＡが残らないようにすることができる。したがって、Ｎ2ガスによる乾燥処理時にＩＰＡが供給される虞がなくなる。
【００４５】
なお、ＩＰＡ供給管路２４における開閉弁Ｖ3の一次側付近には、開閉弁Ｖ5を介設したＩＰＡドレイン管路８０が接続されている。この場合、開閉弁Ｖ5に代えて安全弁をＩＰＡドレイン管路８０に介設してもよい。
【００４６】
また、前記蒸気発生装置１０，２流体ノズル３，ＩＰＡタンク４，ＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢ及びこれらの配管類は、外気から遮断されたクリーンルーム７０内に配設されており、クリーンルーム７０内には、Ｎ2ガス供給源５Ａに接続するＮ2ガス供給管路２３Ｃを介して清浄化されたＮ2ガスが供給されるように構成されている（図１参照）。Ｎ2ガス供給管路２３Ｃには、Ｎ2ガス供給源５Ａ側から順に減圧弁６Ｂ，手動式の開閉弁Ｖｂ及びオリフィス７Ｂが介設されている。
【００４７】
なお、前記開閉弁Ｖ0，Ｖ1〜Ｖ5，マスフローコントローラＭＦ等の機器類はＣＰＵ４０に伝達に電気的に接続されており、ＣＰＵ４０に伝達からの制御信号に基づいて作動するように構成されている。
【００４８】
次に、蒸気処理装置の動作態様について説明する。まず、開閉弁Ｖ1を開いてＮ2ガス供給源５からＮ2ガスをＮ2ガス供給管路２３内に充填する。この状態で、開閉弁Ｖ0を開いてＩＰＡ供給源８からＩＰＡをＩＰＡタンク４内に供給してＩＰＡを貯留する。
【００４９】
次に、処理容器１内にウエハＷを投入して、リンス処理を行った後、蒸気発生装置１０のハロゲンランプ１３を通電すると共に、開閉弁Ｖ2を開いて、２流体ノズル３を流れる約１００リットルのＮ2ガスと分岐管路２６を流れる大量例えば２００リットルのＮ2ガスを、気化ユニット１１及び昇温ユニット１２の蒸気発生器１５を構成するスパイラル管１４内を流しつつハロゲンランプ１３からの光エネルギによって加熱し、加熱されたホットＮ2ガスを処理容器１内に供給して処理容器１内をＮ2雰囲気に置換する。その後、開閉弁Ｖ2を閉じて２流体ノズル３のみから約１００リットルのＮ2ガスを供給する。
【００５０】
次に、ＩＰＡ供給管路２４に介設された開閉弁Ｖ3を開くと共に、ＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢを駆動して２流体ノズル３にＩＰＡを供給する。この際、チェックセンサＳｃによってＩＰＡが適量供給されているかが監視される。このようにしてＩＰＡが供給されると、２流体ノズル３によって液状のＩＰＡがＮ2ガスに混合されて混合流体が生成され、混合流体供給管路２２を介して蒸気発生装置１０の気化ユニット１１に供給され、気化ユニット１１の蒸気発生器１５によってＩＰＡの沸点（８２．４℃）より高く、昇温温度より低い温度例えば８３℃で混合流体が蒸発される。蒸発された混合流体は、ついで昇温ユニット１２の蒸気発生器１５に供給され、同様に、昇温ユニット１２の蒸気発生器１５によって処理温度例えば２００℃まで昇温される。この際、蒸発温度センサ３１ｂと昇温温度センサ３２ｃによって気化ユニット１１の蒸発温度が検出されると共に、蒸発した流体の温度が検出され、その検出情報がＣＰＵ４０に伝達され、ＣＰＵ４０からの制御信号によって電流調整器５０Ａ，５０Ｂが制御されることによって、蒸発温度及び昇温温度が適正温度に維持される。
【００５１】
そして、蒸気発生装置１０によって生成された蒸気は、蒸気供給管路２１を介して蒸気供給ノズル２から処理容器１内のウエハＷに向かって供給され、ウエハＷのＩＰＡ乾燥が行われる。
【００５２】
ＩＰＡ乾燥を行った後、ＩＰＡ供給ポンプＰＡ，ＰＢの駆動を停止し、その後、開閉弁Ｖ3を閉じる。次に、第２のＮ2ガス供給分岐管路２３Ｂに介設された開閉弁Ｖ4を開くと共に、ＩＰＡドレイン管路８０に介設された開閉弁Ｖ5を開き、ＩＰＡ供給管路２４における２流体ノズル３と開閉弁Ｖ3との間に残留するＩＰＡをＮ2ガスによって押し出す。これにより、次の乾燥工程の始動時にＩＰＡが処理容器１内に供給されるのを確実に防止することができる。
【００５３】
次に、開閉弁Ｖ2を再び開いてＮ2ガスを分岐管路２６及び２流体ノズル３の双方から大流量（約３００リットル）流して、Ｎ2ガスによってウエハＷに付着するＩＰＡを除去する。
【００５４】
Ｎ2ガスによる乾燥を行った後、蒸気発生装置１０のハロゲンランプ１３の電源を切ると共に、開閉弁Ｖ1を閉じて処理を終了する。
【００５５】
なお、前記実施形態では、この発明に係る蒸気発生装置及び蒸気処理装置が、ＩＰＡとＮ2ガスの混合流体の蒸気によるウエハＷの乾燥装置に適用される場合について説明したが、この発明は、ウエハＷ以外の被処理体例えばＬＣＤガラス基板の乾燥装置に適用することができる。また、ＩＰＡとＮ2ガスの混合流体以外の液を含む混合流体の蒸気発生装置や蒸気処理装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】この発明に係る蒸気発生装置を適用した洗浄・乾燥処理システムの概略構成図である。
【図２】この発明に係る蒸気発生装置を示す概略断面図である。
【図３】前記蒸気発生装置の要部を示す断面図（ａ）及び（ａ）のＩ−Ｉ線に沿う断面図（ｂ）である。
【図４】この発明における蒸気発生器の要部を示す断面図（ａ）及び（ａ）のII部を示す拡大断面図（ｂ）である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 処理容器
２ 蒸気供給ノズル
３ ２流体ノズル（混合流体生成手段）
４ ＩＰＡタンク
５ Ｎ2ガス供給源
１０ 蒸気発生装置
１１ 気化ユニット（第１の加熱ユニット）
１２ 昇温ユニット（第２の加熱ユニット）
１５ 蒸気発生器
２１ 蒸気供給管路
２２ 混合流体供給管路
２３ Ｎ2ガス供給管路
２４ ＩＰＡ供給管路
３１ｂ 蒸発温度センサ（第１の温度検出手段）
３２ｃ 昇温温度センサ（第２の温度検出手段）
４０ ＣＰＵ（制御手段）
５０Ａ，５０Ｂ 電流調整器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液を含む流体を実質的に蒸発させる気化工程と、
蒸発した流体を所定の温度まで昇温する昇温工程と、を有することを特徴とする蒸気発生方法。
【請求項２】
請求項１記載の蒸気発生方法において、
前記気化工程において、前記液を含む流体を前記液の沸点以上に加熱することを特徴とする蒸気発生方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の蒸気発生方法において、
前記気化工程によって蒸発した流体の温度を検出し、その検出温度に基づいて気化工程の加熱温度を制御すると共に、前記昇温工程によって昇温された蒸気の温度を検出し、その検出温度に基づいて昇温工程の加熱温度を制御する、ことを特徴とする蒸気発生方法。
【請求項４】
液を含む流体を加熱して実質的に蒸発させる第１の加熱ユニットと、
蒸発した流体を所定の温度まで加熱して昇温する第２の加熱ユニットと、を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４記載の蒸気発生装置において、
前記第１の加熱ユニットにおいて、前記液を含む流体を前記液の沸点以上に加熱可能に形成してなることを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項６】
請求項４又は５記載の蒸気発生装置において、
前記第１の加熱ユニットによって蒸発した流体の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記第２の加熱ユニットによって昇温された蒸気の温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段によって検出された温度に基づいて前記第１の加熱ユニットの加熱温度を制御すると共に、前記第２の温度検出手段によって検出された温度に基づいて前記第２の加熱ユニットの加熱温度を制御する制御手段と、を更に具備することを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項７】
処理容器内に処理用蒸気を供給する蒸気供給手段と、
液を含む流体の生成手段と、
前記蒸気供給手段と流体生成手段とを接続する管路と、
前記管路の途中に配設されて前記液を含む流体を加熱して実質的に蒸発させる第１の加熱ユニットと、
前記管路の途中に配設されて前記蒸発した流体を所定の温度まで加熱して昇温する第２の加熱ユニットと、を具備することを特徴とする蒸気処理装置。
【請求項８】
請求項７記載の蒸気処理装置において、
前記第１の加熱ユニットにおいて、前記液を含む流体を前記液の沸点以上に加熱可能に形成してなることを特徴とする蒸気処理装置。
【請求項９】
請求項７又は８記載の蒸気処理装置において、
前記第１の加熱ユニットによって蒸発した流体の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記第２の加熱ユニットによって昇温された蒸気の温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段によって検出された温度に基づいて前記第１の加熱ユニットの加熱温度を制御すると共に、前記第２の温度検出手段によって検出された温度に基づいて前記第２の加熱ユニットの加熱温度を制御する制御手段と、を更に具備することを特徴とする蒸気処理装置。
【請求項１０】
コンピュータに制御プログラムを実行させるソフトウエアが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
上記制御プログラムは、実行時に、液を含む流体を実質的に蒸発させる気化工程と、蒸発した流体を所定の温度まで昇温する昇温工程とが実行されるように、コンピュータが蒸気発生装置を制御するものである、ことを特徴とする蒸気発生用記録媒体。
【請求項１】
液を含む流体を実質的に蒸発させる気化工程と、
蒸発した流体を所定の温度まで昇温する昇温工程と、を有することを特徴とする蒸気発生方法。
【請求項２】
請求項１記載の蒸気発生方法において、
前記気化工程において、前記液を含む流体を前記液の沸点以上に加熱することを特徴とする蒸気発生方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の蒸気発生方法において、
前記気化工程によって蒸発した流体の温度を検出し、その検出温度に基づいて気化工程の加熱温度を制御すると共に、前記昇温工程によって昇温された蒸気の温度を検出し、その検出温度に基づいて昇温工程の加熱温度を制御する、ことを特徴とする蒸気発生方法。
【請求項４】
液を含む流体を加熱して実質的に蒸発させる第１の加熱ユニットと、
蒸発した流体を所定の温度まで加熱して昇温する第２の加熱ユニットと、を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４記載の蒸気発生装置において、
前記第１の加熱ユニットにおいて、前記液を含む流体を前記液の沸点以上に加熱可能に形成してなることを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項６】
請求項４又は５記載の蒸気発生装置において、
前記第１の加熱ユニットによって蒸発した流体の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記第２の加熱ユニットによって昇温された蒸気の温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段によって検出された温度に基づいて前記第１の加熱ユニットの加熱温度を制御すると共に、前記第２の温度検出手段によって検出された温度に基づいて前記第２の加熱ユニットの加熱温度を制御する制御手段と、を更に具備することを特徴とする蒸気発生装置。
【請求項７】
処理容器内に処理用蒸気を供給する蒸気供給手段と、
液を含む流体の生成手段と、
前記蒸気供給手段と流体生成手段とを接続する管路と、
前記管路の途中に配設されて前記液を含む流体を加熱して実質的に蒸発させる第１の加熱ユニットと、
前記管路の途中に配設されて前記蒸発した流体を所定の温度まで加熱して昇温する第２の加熱ユニットと、を具備することを特徴とする蒸気処理装置。
【請求項８】
請求項７記載の蒸気処理装置において、
前記第１の加熱ユニットにおいて、前記液を含む流体を前記液の沸点以上に加熱可能に形成してなることを特徴とする蒸気処理装置。
【請求項９】
請求項７又は８記載の蒸気処理装置において、
前記第１の加熱ユニットによって蒸発した流体の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記第２の加熱ユニットによって昇温された蒸気の温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記第１の温度検出手段によって検出された温度に基づいて前記第１の加熱ユニットの加熱温度を制御すると共に、前記第２の温度検出手段によって検出された温度に基づいて前記第２の加熱ユニットの加熱温度を制御する制御手段と、を更に具備することを特徴とする蒸気処理装置。
【請求項１０】
コンピュータに制御プログラムを実行させるソフトウエアが記憶されたコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
上記制御プログラムは、実行時に、液を含む流体を実質的に蒸発させる気化工程と、蒸発した流体を所定の温度まで昇温する昇温工程とが実行されるように、コンピュータが蒸気発生装置を制御するものである、ことを特徴とする蒸気発生用記録媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００７−１７０９７（Ｐ２００７−１７０９７Ａ）
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１９９８９８（Ｐ２００５−１９９８９８）
【出願日】平成１７年７月８日（２００５．７．８）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１月２５日（２００７．１．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月８日（２００５．７．８）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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