(57)【要約】【課題】  所定温度より低い温度の工場冷却水が供給される場合に、省電力で高効率、かつ低コストで小型、さらに負荷変動や工場冷却水の変動に対し極めて安定な温度制御が可能な冷却または熱回収を行う熱交換方法を提供できる。【解決手段】  第１の媒体と第２の媒体との間で熱交換を行って第１の媒体の温度を制御する熱交換器の熱交換方法において、熱交換器の出口側における前記第１の媒体の温度と、該熱交換器の入口側における前記第１の媒体の温度と前記第２の媒体の温度を検出する。前記第１の媒体の目標温度と、前記検出工程で検出した前記熱交換器の入口側における第１の媒体の温度と前記第２の媒体の温度に基づいて、前記第２の媒体の流量を調整して、前記熱交換器の出口側における第１の媒体の温度を制御する。【選択図】  図１
2006031113.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の媒体と第２の媒体との間で熱交換を行って第１の媒体の温度を制御する熱交換器の熱交換方法であって、
前記熱交換器の出口側における前記第１の媒体の温度と、該熱交換器の入口側における前記第１の媒体の温度と前記第２の媒体の温度を検出する検出工程と、
前記第１の媒体の目標温度と、前記検出工程で検出した前記熱交換器の入口側における第１の媒体の温度と前記第２の媒体の温度に基づいて、前記第２の媒体の流量を調整して、前記熱交換器の出口側における第１の媒体の温度を制御する制御工程と
を備えることを特徴とする熱交換方法。
【請求項２】
前記制御工程は、
前記目標温度と、前記検出工程で検出した前記熱交換器の入口側における前記第１の媒体の温度に基づいて、目標熱量を算出する目標熱量算出工程と、
前記目標熱量算出工程で算出した目標熱量と、前記熱交換器の熱交換ゲインより、前記熱交換器における平均温度を算出する平均温度算出工程と、
前記平均温度算出工程で算出した平均温度と、前記目標温度と、前記検出工程で検出した前記熱交換器の入口側における前記第１の媒体の温度と第２の媒体の温度に基づいて、前記熱交換器における前記目標熱量の熱交換に必要な前記第２の媒体の流量を算出する流量算出工程とを備え、
前記制御工程は、前記流量算出工程で算出した前記第２の媒体の流量を示す流量信号を、前記第１の媒体の温度制御信号に加算することで前記第２の媒体の流量を調整して、前記第１の媒体の温度を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換方法。
【請求項３】
前記制御工程は、
前記目標温度と、前記検出工程で検出した前記熱交換器の入口側における前記第１の媒体の温度に基づいて、目標熱量を算出する目標熱量算出工程と、
前記目標温度と、前記検出工程で検出した前記熱交換器の入口側における第２の媒体の温度に基づいて、第１の温度差を算出する第１温度差算出工程と、
前記目標熱量と、前記第２の媒体の流量を設定して、前記検出工程で検出した前記熱交換器の入口側における前記第１の媒体と前記第２の媒体の温度に基づいて、第２の温度差を算出する第２温度差算出工程と、
前記第１の温度差と前記第２の温度差より、前記熱交換器における対数平均温度差または平均温度を算出する温度算出工程と、
前記対数平均温度差または平均温度と前記熱交換器の熱交換ゲインより、前記熱交換器における熱交換量を算出する熱交換量算出工程と、
前記熱交換量が前記目標熱量と等しいかもしくはほぼ等しくなる前記第２の媒体の流量を選定する選定工程とを備え、
前記制御工程は、前記選定工程で選定した前記第２の媒体の流量を示す流量信号を、前記第１の媒体の温度制御信号に加算することで前記第２の媒体の流量を調整して、前記第１の媒体の温度を制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の熱交換方法。
【請求項４】
前記制御工程は、前記第１の媒体の温度制御信号と、前記流量信号を加算し、更に、前記第２の媒体の流量センサによる検出流量信号を減算することで前記第２の媒体の流量を調整して、前記第１の媒体の温度を制御する
ことを特徴とする請求項２または３に記載の熱交換方法。
【請求項５】
前記第２の媒体の流量に応じて、前記熱交換器の熱交換ゲインを補正する
ことを特徴とする請求項３及び４に記載の熱交換方法。
【請求項６】
前記対数平均温度差信号または前記平均温度信号により、温度制御ゲイン補正を行う
ことを特徴とする請求項５に記載の熱交換方法。
【請求項７】
前記制御工程は、比例制御または積分制御または比例／積分制御または比例／積分／微分制御である
ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の熱交換方法。
【請求項８】
第１の媒体と第２の媒体との間で熱交換を行う熱交換装置であって、
前記第１の媒体と前記第２の媒体との間で熱交換を行う熱交換手段と、
前記熱交換手段の出口側における前記第１の媒体の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記熱交換手段の入口側における前記第１の媒体の温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記熱交換手段の出口側における前記第１の媒体の目標温度値を算出する目標温度算出手段と、
前記熱交換手段の入口側における前記第２の媒体の温度を検出する第３の温度検出手段と、
前記第２の媒体の流量を制御する流量制御手段と、
前記目標温度算出手段と前記第２の温度検出手段と前記第３の温度検出手段からの信号に基づいて、前記第２の媒体の流量を算出する流量演算手段と、
前記流量演算手段からの信号に基づいて、前記流量制御手段によって前記第２の媒体の流量を制御することで、前記第１の媒体の温度制御を行う温度制御手段と
を備えることを特徴とする熱交換装置。
【請求項９】
第１の媒体と第２の媒体との間で熱交換を行う熱交換装置であって、
前記第１の媒体と前記第２の媒体との間で熱交換を行う熱交換手段と、
前記第１の媒体の目標温度値を算出する目標温度算出手段と、
前記熱交換手段の入口側における前記第２の媒体の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記第２の媒体の流量を制御する流量制御手段と、
前記目標温度算出手段と前記第１の温度検出手段からの信号に基づいて、前記第２の媒体の流量を算出する流量演算手段と、
前記流量演算手段からの信号に基づいて、前記流量制御手段によって前記第２の媒体の流量を制御することで、前記第１の媒体の温度制御を行う温度制御手段と
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１０】
第１の媒体と第２の媒体との間で熱交換を行う熱交換装置であって、
前記第１の媒体と前記第２の媒体との間で熱交換を行う熱交換手段と、
前記第１の媒体の目標温度値を算出する目標温度算出手段と、
前記熱交換手段の入口側における前記第１の媒体の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記第２の媒体の流量を制御する流量制御手段と、
前記目標温度算出手段と前記第１の温度検出手段からの信号に基づいて、前記第２の媒体の流量を算出する流量演算手段と、
前記流量演算手段からの信号に基づいて、前記流量制御手段によって前記第２の媒体の流量を制御することで、前記第１の媒体の温度制御を行う温度制御手段と
を備えることを特徴とする露光装置。
【請求項１１】
前記熱交換手段の出口側における前記第１の媒体の温度を検出する第２の温度検出手段を更に備え、
前記流量演算手段は、前記目標温度算出手段と前記第１の温度検出手段と前記第２の温度検出手段からの信号に基づいて、前記第２の媒体の流量を算出する
ことを特徴とする請求項９また１０に記載の露光装置。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の熱交換装置を有する露光装置。
【請求項１３】
デバイスの製造方法であって、
請求項１２に記載の露光装置を用いて、感光材が塗布された基板にパターンを転写する工程と、
前記基板を現像する工程と、
を含むことを特徴とするデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の媒体と第２の媒体との間で熱交換を行って第１の媒体の温度を制御する熱交換器の熱交換方法及び熱交換装置、露光装置、デバイスの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のＩＣやＬＳＩ等の半導体集積回路は、高い生産性が要求され、これに伴い半導体露光装置の消費電力は増加する傾向にある。その一方で、回路パターンは益々微細化され、露光装置内の環境をより安定に維持する必要性が生じている。特に、消費電力の増加に伴い効率が良くかつ極めて高い温度安定性を有する冷却または熱回収装置が必要とされている。
【０００３】
冷却または熱回収装置としては、圧縮機、凝縮器、蒸発器により構成される冷凍サイクルを利用した装置が知られている（例えば、特許文献１）。この構成による冷却装置は、露光装置内の負荷熱を循環冷媒により回収し、その回収した熱を、工場から供給される比較的温度の高い工場冷却水に移動させて冷却及び熱回収を行うものである。
【０００４】
一般に、負荷変動に対しては、圧縮機の回転数をインバータにより制御し、また必要に応じて冷凍サイクルによる熱回収の後、循環冷媒を電気ヒータ等により再加熱して温度安定性を向上させている。
【０００５】
旧式の半導体製造工場では、工場冷却水は２０℃〜３０℃と比較的高い温度である場合が多かったが、近年の超微細化、高生産性の工場では、工場冷却水は１０℃〜１８℃前後と、低い温度である場合が多くなっている。
【特許文献１】特開２００２−４８３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、先に示した従来技術は、近年の半導体製造工場のように低い温度の工場冷却水が供給される場合にも圧縮機や再加熱用電気ヒータを用いているため、電力が増大し効率の悪い冷却装置であると言う問題があった。また、温度安定性向上のためインバータ制御や電気ヒータ制御を行うため、構成部品が増加しコストが高くかつ装置が大型化していると言う問題があった。
【０００７】
さらに急激な負荷変動や工場冷却水の温度変動に対し十分な温度安定性が得られず、場合によっては微細な回路パターンの露光に対し影響を与えると言う問題があった。
【０００８】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、所定温度より低い温度の工場冷却水が供給される場合に、省電力で高効率、かつ低コストで小型、さらに負荷変動や工場冷却水の変動に対し極めて安定な温度制御が可能な冷却または熱回収を行う熱交換方法及び熱交換装置、露光装置、デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するための本発明による熱交換方法は以下の構成を備える。即ち、
第１の媒体と第２の媒体との間で熱交換を行って第１の媒体の温度を制御する熱交換器の熱交換方法であって、
前記熱交換器の出口側における前記第１の媒体の温度と、該熱交換器の入口側における前記第１の媒体の温度と前記第２の媒体の温度を検出する検出工程と、
前記第１の媒体の目標温度と、前記検出工程で検出した前記熱交換器の入口側における第１の媒体の温度と前記第２の媒体の温度に基づいて、前記第２の媒体の流量を調整して、前記熱交換器の出口側における第１の媒体の温度を制御する制御工程と
を備える。
【００１０】
また、好ましくは、前記制御工程は、
前記目標温度と、前記検出工程で検出した前記熱交換器の入口側における前記第１の媒体の温度に基づいて、目標熱量を算出する目標熱量算出工程と、
前記目標熱量算出工程で算出した目標熱量と、前記熱交換器の熱交換ゲインより、前記熱交換器における平均温度を算出する平均温度算出工程と、
前記平均温度算出工程で算出した平均温度と、前記目標温度と、前記検出工程で検出した前記熱交換器の入口側における前記第１の媒体の温度と第２の媒体の温度に基づいて、前記熱交換器における前記目標熱量の熱交換に必要な前記第２の媒体の流量を算出する流量算出工程とを備え、
前記制御工程は、前記流量算出工程で算出した前記第２の媒体の流量を示す流量信号を、前記第１の媒体の温度制御信号に加算することで前記第２の媒体の流量を調整して、前記第１の媒体の温度を制御する。
【００１１】
また、好ましくは、前記制御工程は、
前記目標温度と、前記検出工程で検出した前記熱交換器の入口側における前記第１の媒体の温度に基づいて、目標熱量を算出する目標熱量算出工程と、
前記目標温度と、前記検出工程で検出した前記熱交換器の入口側における第２の媒体の温度に基づいて、第１の温度差を算出する第１温度差算出工程と、
前記目標熱量と、前記第２の媒体の流量を設定して、前記検出工程で検出した前記熱交換器の入口側における前記第１の媒体と前記第２の媒体の温度に基づいて、第２の温度差を算出する第２温度差算出工程と、
前記第１の温度差と前記第２の温度差より、前記熱交換器における対数平均温度差または平均温度を算出する温度算出工程と、
前記対数平均温度差または平均温度と前記熱交換器の熱交換ゲインより、前記熱交換器における熱交換量を算出する熱交換量算出工程と、
前記熱交換量が前記目標熱量と等しいかもしくはほぼ等しくなる前記第２の媒体の流量を選定する選定工程とを備え、
前記制御工程は、前記選定工程で選定した前記第２の媒体の流量を示す流量信号を、前記第１の媒体の温度制御信号に加算することで前記第２の媒体の流量を調整して、前記第１の媒体の温度を制御する。
【００１２】
また、好ましくは、前記制御工程は、前記第１の媒体の温度制御信号と、前記流量信号を加算し、更に、前記第２の媒体の流量センサによる検出流量信号を減算することで前記第２の媒体の流量を調整して、前記第１の媒体の温度を制御する。
【００１３】
また、好ましくは、前記第２の媒体の流量に応じて、前記熱交換器の熱交換ゲインを補正する。
【００１４】
また、好ましくは、前記対数平均温度差信号または前記平均温度信号により、温度制御ゲイン補正を行う。
【００１５】
また、好ましくは、前記制御工程は、比例制御または積分制御または比例／積分制御または比例／積分／微分制御である。
【００１６】
上記の目的を達成するための本発明による熱交換装置は以下の構成を備える。即ち、
第１の媒体と第２の媒体との間で熱交換を行う熱交換装置であって、
前記第１の媒体と前記第２の媒体との間で熱交換を行う熱交換手段と、
前記熱交換手段の出口側における前記第１の媒体の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記熱交換手段の入口側における前記第１の媒体の温度を検出する第２の温度検出手段と、
前記熱交換手段の出口側における前記第１の媒体の目標温度値を算出する目標温度算出手段と、
前記熱交換手段の入口側における前記第２の媒体の温度を検出する第３の温度検出手段と、
前記第２の媒体の流量を制御する流量制御手段と、
前記目標温度算出手段と前記第２の温度検出手段と前記第３の温度検出手段からの信号に基づいて、前記第２の媒体の流量を算出する流量演算手段と、
前記流量演算手段からの信号に基づいて、前記第１の媒体の温度制御を行う温度制御手段と
を備える。
【００１７】
上記の目的を達成するための本発明による熱交換装置は以下の構成を備える。即ち、
第１の媒体と第２の媒体との間で熱交換を行う熱交換装置であって、
前記第１の媒体と前記第２の媒体との間で熱交換を行う熱交換手段と、
前記第１の媒体の目標温度値を算出する目標温度算出手段と、
前記熱交換手段の入口側における前記第２の媒体の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記第２の媒体の流量を制御する流量制御手段と、
前記目標温度算出手段と前記第１の温度検出手段からの信号に基づいて、前記第２の媒体の流量を算出する流量演算手段と、
前記流量演算手段からの信号に基づいて、前記流量制御手段によって前記第２の媒体の流量を制御することで、前記第１の媒体の温度制御を行う温度制御手段と
を備える。
【００１８】
上記の目的を達成するための本発明による熱交換装置は以下の構成を備える。即ち、
第１の媒体と第２の媒体との間で熱交換を行う熱交換装置であって、
前記第１の媒体と前記第２の媒体との間で熱交換を行う熱交換手段と、
前記第１の媒体の目標温度値を算出する目標温度算出手段と、
前記熱交換手段の入口側における前記第１の媒体の温度を検出する第１の温度検出手段と、
前記第２の媒体の流量を制御する流量制御手段と、
前記目標温度算出手段と前記第１の温度検出手段からの信号に基づいて、前記第２の媒体の流量を算出する流量演算手段と、
前記流量演算手段からの信号に基づいて、前記流量制御手段によって前記第２の媒体の流量を制御することで、前記第１の媒体の温度制御を行う温度制御手段と
を備える。
【００１９】
また、好ましくは、前記熱交換手段の出口側における前記第１の媒体の温度を検出する第２の温度検出手段を更に備え、
前記流量演算手段は、前記目標温度算出手段と前記第１の温度検出手段と前記第２の温度検出手段からの信号に基づいて、前記第２の媒体の流量を算出する。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、所定温度より低い温度の工場冷却水が供給される場合に、省電力で高効率、かつ低コストで小型、さらに負荷変動や工場冷却水の変動に対し極めて安定な温度制御が可能な冷却または熱回収を行う熱交換方法及び熱交換装置、露光装置、デバイスの製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
（実施形態１）
まず、本発明の熱交換装置及び方法を適用可能な露光装置の構成について、図１を用いて説明する。
【００２３】
図１は一般的な露光装置の構成図である。
【００２４】
露光光源（不図示）より出射された露光光は、照明光学系１００により、レチクルステージ１２０に設置されたレチクル１１０を照射する。レチクル１１０を透過した光は、投影光学系１３０を透過して、ウエハステージ１４０に載置されたウエハ１５０に到達し、レチクル１１０上に描かれた微細なパターンをウエハ１５０上の各ショットに焼き付ける。露光光源にはＫｒＦレーザ光源や、更なる微細化のために波長の短いＡｒＦレーザ光源が用いられることが多い。
【００２５】
ステッパーと称される露光装置では、レチクルステージ１２０は静止し、ウエハステージ１４０は露光中は静止し、露光終了すると次のショットの露光のためにステップ駆動される。一方、スキャニングステッパーと称される露光装置では、レチクルステージ１２０とウエハステージ１４０は同期して逆方向に走査し、同期走査中に露光が行われ、露光終了すると次のショットの露光のためにウエハステージ１４０がステップ駆動される。
【００２６】
スキャニングステッパーでは、より生産性を向上させるため、レチクルステージ１２０及びウエハステージ１４０の各ステージは、より大きい加速度により加速され、より速い速度で同期走査露光される。一般に、縮小露光が行われ、レチクル１１０対ウエハ１５０の露光縮小率が４：１であるとすると、レチクルステージ１２０とウエハステージ１４０の加速度及び速度の比率は、同様に４：１となり、レチクルステージ１２０の方がウエハステージ１４０より加速度、速度ともに４倍高速となる。
【００２７】
生産性向上のため、各ステージの加速度及び加速度は益々増加し、ウエハステージ１４０の加速度は１Ｇ〜１．５Ｇ、速度は３００ｍｍ／ｓ〜５００ｍｍ／ｓ程度まで引き上げられている。
【００２８】
このように、レチクルステージ１２０及びウエハステージ１４０の各ステージは、生産性向上のために極めて高速に駆動され、かつ微細化露光のため極めて精密に位置または速度が制御されなければならない。
【００２９】
一般に、ステージは、エアーまたは磁力等により浮上された上でローレンツ力の原理を用いたリニアモータや、場合によっては平面モータ等のアクチュエータにより同期走査またはステップ駆動が行われることが多い。この場合、水平方向の摩擦力は極めて小さいため、同期走査またはステップ駆動の際に必要なアクチュエータの発生推力は、ステージの加速度と質量に比例する。
【００３０】
例えば、リニアモータの発生推力は駆動電流に比例し、リニアモータにおける発熱は、モータ巻き線抵抗値と駆動電流の２乗の積に等しい。従って、リニアモータにおける発熱は、発生推力、即ち、ステージの加速度に対し２乗に比例して増大する。つまり、加速度が２倍になるとリニアモータにおける発熱は４倍となる。
【００３１】
レチクルステージ１２０及びウエハステージ１４０の各ステージの位置をナノメーターオーダで精密に制御するため、一般にレーザ干渉計によりステージの位置が常に監視され、フィードバック制御されている。しかしながら、ステージ駆動による大きな発熱が発生すると、その熱量によりレーザ干渉計の光路が擾乱され、その結果、光路中の空気の屈折率が揺らいでステージの位置計測に大きな誤差が発生してしまう。そのため、ナノメーターオーダでステージを制御するには、干渉計光路の温度の揺らぎは０．０１℃以下である必要がある。
【００３２】
従って、生産性が高くかつ超微細化露光を行うためには、大きな発熱をより正確に冷却して熱回収を行う冷却装置が必要となっている。
【００３３】
レチクルステージ１２０及びウエハステージ１４０の各ステージは、露光中は極めて大きな熱を発生するが、ウエハ１５０やレチクル１１０を交換する際は停止するため、発熱は殆どゼロとなる。つまり、冷却装置にとって、負荷変動の幅が非常に大きく、かつ急激に変動することになる。
【００３４】
また、ステージ以外にも、露光装置内には、精密計測系が多数あり、超微細化露光を行うためには、より正確に冷却して熱回収を行う冷却装置が必要となっている。
【００３５】
一方、旧式の半導体製造工場では、工場冷却水は２０℃〜３０℃と比較的高い温度である場合が多かったが、近年の超微細化、高生産性の工場では、工場冷却水は１０℃〜１８℃前後と、旧式の半導体製造工場で使用する工場冷却水よりも低い温度である場合が多くなり、圧縮機やインバータを用いた冷凍サイクルによる冷却装置は不要となる場合が多くなっている。
【００３６】
但し、工場冷却水の温度は低いが、その温度変動は１〜２℃ある場合もあり、かつ変動レートも急激であることもあり得る。
【００３７】
また、半導体製造工場では、省エネルギー化や製造ラインのスペース効率改善等、微細化以外でも多くの改善項目を挙げて取り組んでいる。
【００３８】
従って、低い温度の工場冷却水が供給される場合に省電力で高効率、かつ低コストで小型、さらに負荷変動や工場冷却水の変動に対し極めて安定な温度制御が可能な冷却または熱回収を行う露光装置における冷却装置が要求されている。
【００３９】
次に、実施形態１の露光装置における冷却装置について、図２を用いて説明する。
【００４０】
図２は本発明の実施形態１の露光装置における冷却装置の構成図である。
【００４１】
破線部１０は、第１の媒体における回路全体を示し、破線部３０は第２の媒体における回路全体を示し、破線部５０は各種制御部全体を示している。１２は第１の媒体の回路を示し、２２は露光装置内における負荷を示し、図１の露光装置内のステージや各種精密計測系に相当する。第１の媒体は、負荷２２を通過することにより負荷熱を回収するよう構成され、熱交換器４０を通して熱を第２の媒体の回路３２に移動させる。
【００４２】
第１の媒体の回路１２において、熱交換器４０の出口４３側の回路には、第１の温度センサ１６が取り付けられている。また、熱交換器４０の入口４１側の回路には、第２の温度センサ１４が取り付けられている。第１の媒体は、循環系を構成するため、ポンプ２０が構成される。ポンプ２０は、熱交換器４０の入口４１側、出口４３側のどちらに取り付けられてもよい。また、必要に応じてタンク１８が取り付けられる。タンク１８も熱交換器４０の入口４１側、出口４３側のどちらに取り付けられてもよい。
【００４３】
また、第１の媒体の循環流量を計測するための流量センサ２４は、必要に応じて取り付けてもよい。通常は、循環流量が所定値になるように第１の媒体の回路１２の圧損及びポンプ２０の回転数を調整するため、取り付ける必要はない。また、取り付ける際にも、特に場所の限定はない。
【００４４】
第１の媒体は、流体であればよく、液体または気体でもよい。液体としては純水やブライン等、冷媒として一般的に用いられているものが適用可能である。尚、気体を用いる場合はポンプ２０はファンとなる。
【００４５】
第２の媒体は、工場から供給される工場冷却水３９であり、一般的には、水、または純水であることが多い。近年の超微細化、高生産性の工場では、工場冷却水は１０℃〜１８℃前後であることが多い。工場冷却水は、制御弁３４により主回路３１と分岐回路３７に分岐される。主回路３１には、第３の温度センサ３６と流量センサ３８が取り付けられている。主回路３１は、さらに熱交換器４０の入口４５に接続され、出口４７は分岐回路３７と合流した後、工場設備に接続される。
【００４６】
１４、１６、３６の各温度センサは、例えば、熱電対や白金抵抗体のようなセンサで、要求される温度精度に応じて使い分けられる。制御弁３４は、比例制御が可能なものが好ましく、比例３方弁や、図３に示す２つの比例２方弁（または比例電磁弁）３３、３５により構成されてもよい。２つの比例２方弁（または比例電磁弁）３３、３５を使用する場合は、プッシュプル駆動をする必要があるため、後述する制御部は、６０ｂのようにプッシュ信号とプル信号の２つの信号が発生するよう構成する。
【００４７】
２４、３８の各流量センサは、カルマン渦式センサ、電磁式センサ、羽車式センサ等、どのようなタイプのセンサでも良い。尚、第１の媒体が気体の場合は、流量センサ２４は、マスフローセンサ等が用いられる。
【００４８】
熱交換器４０は、シェルアンドチューブ式熱交換器やブレージング式熱交換器等が用いられる。尚、第１の媒体が気体の場合は、クーリングコイル等が用いられる。実施形態１では、第１の媒体の入出力と第２の媒体の入出力は、対向するように接続されている。一般に、熱交換器は対向流による熱交換が最も効率が良いため多用されるが、第１の媒体と第２の媒体の入出力が並行する並行流も構成することは可能である。
【００４９】
各種制御部５０において、目標温度５２と第１の温度センサ１６からの温度フィードバック信号を加減算器５４に入力し、その偏差信号を温度制御部５６に入力する。温度制御部５６は、後述するように比例／積分／微分制御等による制御演算が成される。温度制御部５６からの温度制御信号は、加減算器５８にて流量演算部６２からの流量信号と加算される。また、必要に応じて流量センサ３８からの流量フィードバック信号を加減算器５８に入力し、流量制御系を構成する。
【００５０】
流量制御部６０は、流量制御を行う場合は、比例／積分／微分制御等による制御演算を実行する。一方、流量制御を行わない場合は、流量センサ３８からの流量フィードバック信号を加減算器５８に入力せず、必要に応じて比例ゲイン演算またはフィルタリングを行い、制御弁３４に流量制御信号を印加する。
【００５１】
制御弁３４は、印加された流量制御信号に応じて主回路３１と分岐回路３７の流路を調整することにより、主回路３１に流れる流量を制御する。制御された主回路３１の第２の媒体は、熱交換器４０を通して第１の媒体から熱回収を行い、分岐回路３７と合流した後、工場設備に熱を移動させる。
【００５２】
熱交換器４０は、第２の媒体の主回路３１の流量により、第１の媒体の熱回収量を調整することができ、上記構成により第１の媒体の温度が目標温度５２と等しくなるように温度制御を行うことが可能となる。
【００５３】
この際、先に述べたように、負荷２２は急激でかつ大きな負荷変動を伴うため、熱交換器４０の入口４１における第１の媒体の温度は急激かつ大きく変動する。上記露光装置のステージを駆動する際には、数ｋＷの発熱が発生するため、第１の媒体の循環流量を数十Ｌ／ｍｉｎ．としても数℃前後の温度変動が発生してしまう。
【００５４】
このような急激かつ大きな温度変動に対して、第１の温度センサ１６によるフィードバック制御のみで対処しようとすると、フィードバック制御のデメリットである応答遅れにより、第１の媒体の熱回収を正確に行うことができず、数℃前後の大きな温度変動が生じてしまう。
【００５５】
また、工場冷却水３９の温度も１〜２℃程度変動することがあるため、同様にして、第１の温度センサ１６によるフィードバック制御のみで対処しようとすると、フィードバック制御のデメリットである応答遅れにより、第１の媒体の熱回収を正確に行うことができず、１℃前後の大きな温度変動が生じてしまう。
【００５６】
これら負荷２２の変動や工場冷却水３９の温度変動に対し、その温度変動を第２の温度センサ１４及び第３の温度センサ３６により検出して流量演算部６２において第１の媒体の温度を目標温度とするために必要な第２の媒体の流量を算出し、制御弁３４を調整することにより、各種の温度変動の影響を抑制する。
【００５７】
ここで、実施形態１の流量演算部６２の動作について、図４及び図５を用いて説明する。
【００５８】
図４は本発明の実施形態１の熱交換器の温度特性の一例を示す図である。また、図５は本発明の実施形態１の流量演算部の演算フロー図である。
【００５９】
まず、図４について説明する。図４は対向流における第１の媒体と第２の媒体の温度特性を示し、熱交換器４０の第１の媒体の入口４１における温度をＴ11とする。横軸は、熱交換器４０の通過位置を示し、出口４３では第２の媒体により熱回収された結果、温度はＴ12となる。一方、第２の媒体の入口４５における温度はＴ21で、熱交換器４０の出口４７では第１の媒体の熱回収をした結果、温度はＴ22となる。
【００６０】
ここで、熱交換器４０において、第１の媒体から回収された熱量φ1と第２の媒体が回収した熱量φ2は等しい。従って、下式が成り立つ。
【００６１】
φ1＝F1＊ρ1＊ｃp1＊（Ｔ11−Ｔ12）                （１）
φ2＝Ｆ2＊ρ2＊ｃp2＊（Ｔ22−Ｔ21）                （２）
φ1＝φ2                                          （３）
熱量［Ｗ］：φ1、φ2
流量［ｍ3／ｓ］：F1、Ｆ2
密度［ｋｇ／ｍ3］：ρ1、ρ2
比熱［ｋＪ／ｋｇ℃］：ｃp1、ｃp2
尚、添え字１、２は、それぞれ第１の媒体、第２の媒体を示し、Ｗ＝Ｊ／ｓである。
【００６２】
熱交換器４０の第１の媒体の入口側における第２の媒体との温度差Δθ1、及び第１の媒体の出口側における第２の媒体との温度差Δθ2は、下式で表される。
【００６３】
Δθ1＝Ｔ11−Ｔ22                                              （４）
Δθ2＝Ｔ12−Ｔ21                                               （５）
一般に、熱交換器４０における熱交換量Ｑ［Ｗ］は、下式で表される。
【００６４】
Ｑ＝ＫＡΔＴm                                                 （６）
熱通過率［Ｗ／ｍ2℃］：Ｋ
伝熱面積［ｍ2］：Ａ
対数平均温度差［℃］：ΔＴm
ΔＴm＝（Δθ2−Δθ1）／ｌｎ（Δθ2／Δθ1）        （７）
尚、Ｋは熱交換器４０の熱通過率、Ａは熱交換器４０の伝熱面積で、それぞれ熱交換器４０の固有の値である。
【００６５】
ここで、Δθ2＝Δθ1の場合、（７）式は不定となる。その特異点では、対数平均温度差の代わりに、下式の算術平均温度Ｔaveを用いる。
【００６６】
Ｔave＝（Δθ2＋Δθ1）／２                        （８）
ここで、上記対数平均温度差と算術平均温度の特性を図６に示す。
【００６７】
横軸はΔθ2−Δθ1、縦軸が対数平均温度差と算術平均温度である。
【００６８】
横軸のゼロ点が上記対数平均温度差の特異点である。温度差が小さいところでは、対数平均温度差と算術平均温度差はほぼ等しいことが分かる。また、温度差が大きくなると徐々に両者の値に差が表れ、対数平均温度差に対し算術平均温度は高い傾向を示す。これより、Δθ2−Δθ1が小さい場合、もしくは、対数平均温度差に対する算術平均温度の誤差が無視できる場合は、熱交換器４０における熱交換量は、下式で表すことができる。
【００６９】
Ｑ＝ＫＡＴave                                                （９）
また、第１の媒体と第２の媒体間の熱回収量は、熱交換器４０における熱交換量と等しいため、下式が成り立つ。
【００７０】
φ1＝φ2  ＝ＫＡＴave                                              （１０）
次に、図５に従って流量演算部６２における演算について説明する。
【００７１】
ステップＳ１では、目標温度５２からの目標温度Ｔ1refと第２の温度センサ１４からの温度Ｔ11より、目標熱量φrefを算出する。
【００７２】
φref＝F1＊ρ1＊ｃp1＊（Ｔ1ref−Ｔ11）                    （１１）
Ｇ1＝ρ1＊ｃp1                                        （１２）
Ｇ2＝ρ2＊ｃp2                                        （１３）
尚、F1は、流量センサ２４を取り付けた場合は、流量センサ２４からの値を元に計算してもよいし、予め規定流量値に調整されている場合は、その規定流量値を代入して計算してもよい。
【００７３】
ステップＳ２では、（１１）式による目標熱量φrefと（１０）式による熱交換器４０における熱交換量より、平均温度Ｔaveを算出する。
【００７４】
Ｔave＝φref／Ｇ3                                                  （１４）
Ｇ3＝ＫＡ                                          （１５）
ステップＳ３では、目標温度Ｔ1ref、第３の温度センサ３６からの温度Ｔ21、第２の温度センサ１４からの温度Ｔ11より各種温度を算出する。
【００７５】
Δθ2＝Ｔ1ref−Ｔ21                                      （１６）
Δθ1＝２Ｔave−Δθ2                                    （１７）
Ｔ22＝Ｔ11−Δθ1                                      （１８）
ステップＳ４では、算出した各値、及び（２）式、（３）式、（１３）式より第２の媒体の目標流量Ｆ2refを算出する。
【００７６】
Ｆ2ref＝φref／(Ｔ22−Ｔ21)／Ｇ2                           （１９）
従って、本発明によれば、負荷２２の変動による第１の媒体の温度変動を第２の温度センサ１４により検出し、工場冷却水３９の温度変動による第２の媒体の温度変動を第３の温度センサ３６により検出し、流量演算部６２において熱交換器４０における平均温度を算出する。加えて、第１の媒体を所定温度とするために必要な第２の媒体の流量を算出して制御弁３４を調整し、熱交換器４０により第１の媒体の熱回収を行い、さらに第１の温度センサ１６と温度制御部５６により第１の媒体の温度制御を行う。
【００７７】
そのため、急激な負荷変動や工場冷却水の温度変動に対しても速やかに、かつ適切な熱回収を行うことが可能となり、安定な温度制御を行うことができる。
【００７８】
実施形態１によれば、従来技術で使用していた圧縮機やインバータ等の電力機器、凝縮器や蒸発器及び膨脹弁等の機械部品が不要となる。また、所定温度より低い温度の工場冷却水が供給される場合において、省電力で高効率、かつ低コストで小型、さらに負荷変動や工場冷却水の変動に対し安定な温度制御が可能な冷却または熱回収を行う冷却装置を構成することが可能となる。
【００７９】
尚、本発明は、熱交換器４０におけるΔθ2−Δθ1が小さい場合、もしくは、対数平均温度差に対する算術平均温度の誤差が無視できる場合に用いることが望ましい。
【００８０】
ここで、制御弁３４が、比例３方弁で構成される場合の特性の一例について、図７に示す。
【００８１】
図７において、横軸は流量制御部６０からの操作量で、縦軸が第２の媒体の流量である。一般に、３方弁の入出力特性は、非線型性が強く、温度制御系の流量調整弁に用いると制御系が不安定となり易い。制御弁３４の非線型性の改善として、先に説明したように、図３に示す２つの比例２方弁（または比例電磁弁）３３、３５を用いても良い。
【００８２】
また、図２の流量センサ３８と流量制御部６０により流量のフィードバック制御を行っても良い。先に述べたように、流量制御を行う場合の流量制御部６０の演算は、比例／積分／微分制御等により構成される。
【００８３】
以上説明したように、実施形態１によれば、温度制御部５６及び流量演算部６２からの目標流量に対し、流量センサ３８と流量制御部６０により第２の媒体の流量が制御され、より正確な熱回収が行われ、ひいてはより安定した第１の媒体の温度制御が可能となる。
【００８４】
（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２について、説明する。
【００８５】
実施形態２では、実施形態１の図２の冷却装置の構成図において、流量演算部６２の演算方法が異なる。これを、図８に基づいて説明する。
【００８６】
図８は本発明の実施形態２の流量演算部の演算フロー図である。
【００８７】
ステップＳ１では、目標温度５２からの目標温度Ｔ1refと第２の温度センサ１４からの温度Ｔ11より目標熱量φrefを算出する。（（１１）式〜（１３）式参照。）
F1は、流量センサ２４を取り付けた場合は流量センサ２４からの値を元に計算してもよいし、予め規定流量値に調整されている場合は、その規定流量値を代入して計算してもよい。
【００８８】
ステップＳ２では、目標温度Ｔ1refと第３の温度センサ３６からの温度Ｔ21より、第１の温度差Δθ2を算出する。
【００８９】
Δθ2＝Ｔ1ref−Ｔ21                                  （２０）
ステップＳ３では、第２の媒体の流量Ｆ2setを設定／変更する。
【００９０】
ステップＳ４では、ステップＳ１で算出した目標熱量φrefと第２の媒体の流量Ｆ2setと温度Ｔ21より、第２の媒体の出力における温度Ｔ22を算出する。
【００９１】
Ｔ22＝φref／Ｆ2set／Ｇ2＋Ｔ21                        （２１）
次に、温度Ｔ11と温度Ｔ22より第２の温度差Δθ1算出する。
【００９２】
Δθ1＝Ｔ11−Ｔ22                                    （２２）
次に、第１の温度差Δθ1及び第２の温度差Δθ2より、（７）式による対数平均温度差ΔＴm、または（８）式による平均温度Ｔaveを算出する。
【００９３】
次に、ステップＳ５では、対数平均温度差ΔＴmを用いる場合は（６）式より、平均温度Ｔaveを用いる場合は（９）式より、熱交換器４０における熱交換量Ｑを算出する。
【００９４】
次に、ステップＳ６では、ステップＳ１で算出した目標熱量φrefとステップＳ５で算出した熱交換量Ｑを比較し、最小値判定等により両者が等しいか、またはほぼ等しくなったことを確認した場合にステップＳ７に移行する。そうでない場合は、ステップＳ３に戻り、第２の媒体の流量変更を行って、再度、ステップＳ３〜ステップＳ６の演算を繰り返す。
【００９５】
ステップＳ７では、ステップＳ６で決定された第２の媒体の流量を第２の媒体に対する目標流量Ｆ2refとして設定する。
【００９６】
尚、ステップＳ４における対数平均温度差は、Δθ2＝Δθ1の点では特異点となり解が不定となってしまう。その特異点では、平均温度値を代入して計算する必要があるが、それ以外の点では熱交換器４０の特性を正確に表しているため、より精度良く第２の媒体の流量を算出して安定な温度制御を実現することが可能である。
【００９７】
一方、平均温度を用いる場合は、熱交換器４０におけるΔθ2−Δθ1が小さい場合、もしくは、対数平均温度差に対して平均温度の誤差が無視できる場合に用いることが望ましい。
【００９８】
従って、実施形態２によれば、負荷２２の変動による第１の媒体の温度変動を第２の温度センサ１４により検出し、工場冷却水３９の温度変動による第２の媒体の温度変動を第３の温度センサ３６により検出し、流量演算部６２において熱交換器４０における対数平均温度差または平均温度を算出する。加えて、第１の媒体を所定温度とするために必要な第２の媒体の流量を算出して制御弁３４を調整し、熱交換器４０により第１の媒体の熱回収を行い、さらに第１の温度センサ１６と温度制御部５６により第１の媒体の温度制御が行われる。
【００９９】
そのため、急激な負荷変動や工場冷却水の温度変動に対しても速やかに、かつ適切な熱回収を行うことが可能となり、極めて安定な温度制御を行うことができる。
【０１００】
実施形態２によれば、従来技術で使用していた圧縮機やインバータ等の電力機器、凝縮器や蒸発器及び膨脹弁等の機械部品が不要となる。また、所定温度より低い温度の工場冷却水が供給される場合において、省電力で高効率、かつ低コストで小型、さらに負荷変動や工場冷却水の変動に対し極めて安定な温度制御が可能な冷却または熱回収を行う冷却装置を構成することが可能となる。
【０１０１】
尚、実施形態１と同様に、制御弁３４の非線型性の改善として、図３に示す２つの比例２方弁（または比例電磁弁）３３、３５を用いても良い。
【０１０２】
また、図２の流量センサ３８と流量制御部６０により流量のフィードバック制御を行っても良い。先に述べたように、流量制御を行う場合の流量制御部６０の演算は、比例／積分／微分制御等により構成される。
【０１０３】
従って、実施形態２によれば、温度制御部５６及び流量演算部６２ａからの目標流量に対し、流量センサ３８と流量制御部６０により第２の媒体の流量が制御され、より正確な熱回収が行われ、ひいてはより安定した第１の媒体の温度制御が可能となる。
【０１０４】
図９は実施形態２にさらに新たな機能を付加した冷却装置の構成図である。
【０１０５】
尚、図２と同様の機能を有するものは同一の番号としている。ここでは、新たな機能を有する温度制御部５６ａ、流量制御部６０ａ、流量演算部６２ｂについて説明を行う。
【０１０６】
これらの温度制御部５６ａ、流量制御部６０ａ、流量演算部６２ｂの詳細構成例について、図１０に示す。
【０１０７】
流量演算部６２ｂは、目標流量計算部９０、Ｋ値補正部９２、ΔＴ補正部９４により構成される。目標流量計算部９０は、先に説明した図８の演算フローにより目標流量を算出する。
【０１０８】
ここで、図１１により熱交換器４０の熱通過率Ｋの特性を説明する。
【０１０９】
図１１において、横軸は熱交換器４０における第２の媒体の流量、縦軸は熱通過率Ｋを示す。一般に、熱交換器４０の熱通過率は流量に対して一定ではなく、図１１に示すような流量依存性を有する。この特性は、熱交換器４０の特性としてデータを取得してもよいし、熱交換器メーカより特性式等を入手してもよい。流量を低下させると熱通過率Ｋは低下する場合が多い。熱通過率Ｋが低下すると、（９）式で与えられる熱交換器４０における熱交換量も低下してしまうため、第２の媒体の目標流量の算出において誤差が発生してしまう。
【０１１０】
図１０に戻り説明を続けると、Ｋ値補正部９２は、上記のような第２の媒体の流量に対する熱通過率Ｋの補正テーブルまたは特性式を有する。即ち、目標流量計算部９０から入力される第２の媒体の流量に対し、熱通過率Ｋを補正して目標流量計算部９０に出力する。
【０１１１】
先に説明した図８の演算フローでは、Ｋ値補正部９２により第２の媒体の設定流量Ｆ2setに応じてＫ値を補正し、ステップＳ５における熱交換量Ｑを算出する際に（１５）式によるＧ3を変更して演算を行うよう構成される。
【０１１２】
これにより、第２の媒体の流量に依存する熱交換器４０の熱通過率の影響を抑制し、常に正確な熱交換を行うために必要な第２の媒体の流量を算出することができ、より安定な温度制御が可能な冷却または熱回収を行う冷却装置を構成することが可能となる。
【０１１３】
また、Ｋ値補正部９２は、温度制御部５６ａにおけるゲイン補正部７８に対しゲイン補正信号を出力する。熱交換器４０における熱交換量Ｑは、（６）式または（９）式で表される。ここで、第１の温度センサ１６により温度をフィードバックして温度制御部５６ａによりフィードバック制御を行う場合、熱交換器４０の熱通過率Ｋは制御ループにおけループゲインの一要素となっている。
【０１１４】
先に説明したように、熱通過率Ｋは第２の媒体の流量により変化するため、結果として、温度制御系のループゲインも変化してしまう。ループゲインの変化により温度制御系は著しく応答が遅くなったり、場合によっては発振してしまったり、極めて大きな温度変動を伴うことがある。Ｋ値補正部９２は、ゲイン補正部７８にＫ値の変動分を出力し、ゲイン補正部７８ではＫ値の変動分によらず温度制御系のループゲインが常に所定値となるようループゲインを補正する。
【０１１５】
更に、ΔＴ補正部９４は、温度制御部５６ａにおけるゲイン補正部７８に対しΔＴ補正信号を出力する。熱交換器４０における熱交換量Ｑは、（６）式または（９）式で表され、対数平均温度差ΔＴmまたは平均温度Ｔaveは、熱交換器４０におけるゲインとなり、結果として温度制御ループにおけループゲインの一要素となっている。
【０１１６】
対数平均温度差ΔＴmまたは平均温度Ｔaveは、負荷２２の変動や工場冷却水３９の温度変動及び設定された第２の媒体の流量により変化する。ΔＴ補正部９４は、目標流量計算部９０からの対数平均温度差ΔＴmまたは平均温度Ｔaveより、基準値として予め定めたΔＴmまたはＴaveからの変動分を算出してゲイン補正部７８に出力し、ゲイン補正部７８ではΔＴの変動分によらず温度制御系のループゲインが常に所定値となるようループゲインを補正する。
【０１１７】
尚、温度制御部５６ａにおける比例部７０、積分部７２、微分部７４、加算部７６は、先に説明した比例／積分／微分制御等を行う制御演算部である。
【０１１８】
また、流量制御部６０ａは、ゲイン補正部８７を有するよう構成されてもよい。図７で説明したように、制御弁３４は非線型性を有する場合が多く、ゲイン補正部８７にて流量センサ３８からの流量フィードバック信号に基づき制御弁３４の非線形性を補正するようゲイン補正を行う。制御弁３４の非線型性は予めその特性を測定するか、もしくは、メーカより特性式を入手して、それらの特性に基づいてゲインを補正するよう構成されてもよい。
【０１１９】
尚、流量制御部６０ａにおける比例部８０、積分部８２、微分部８４、加算部８６は、先に説明した比例／積分／微分制御等を行う制御演算部である。
【０１２０】
従って、実施形態２によれば、第２の媒体の流量に依存した熱交換器４０の特性変化をＫ値補正部９２とΔＴ補正部９４と温度制御部におけるゲイン補正部７８により補正することができる。これにより、第２の媒体の流量によらず常に負荷変動や工場冷却水の変動に対し極めて安定な温度制御が可能な冷却または熱回収を行う冷却装置を構成することが可能となる。
【０１２１】
（実施形態３）
次に、本発明による実施形態３について説明する。
【０１２２】
実施形態３では、実施形態１の図２の冷却装置の構成図において、流量演算部６２の演算方法が異なる。これを図１２に基づいて説明する。
【０１２３】
図１２は本発明の実施形態３の流量演算部の演算フロー図である。
【０１２４】
ステップＳ１では、目標温度５２からの目標温度Ｔ1refと第２の温度センサ１４からの温度Ｔ11より目標熱量φrefを算出する。（（１１）式〜（１３）式参照。）
Ｆ1は、流量センサ２４を取り付けた場合は、流量センサ２４からの値を元に計算してもよいし、予め規定流量値に調整されている場合は、その規定流量値を代入して計算してもよい。
【０１２５】
ステップＳ２では、第２の温度センサ１４からの温度Ｔ11と第３の温度センサ３６からの温度Ｔ21より熱交換器４０の第２の媒体の流量と熱交換量の関係を表す参照テーブルまたは特性式を用いて目標熱量φrefに等しいか、またはほぼ等しくなる第２の媒体の流量を算出する。
【０１２６】
ここで、図１３を用いて上記参照テーブルまたは特性式についての説明を行う。
【０１２７】
図１３は、温度Ｔ11を一定温度、温度Ｔ21をパラメータとしてＴａ、Ｔｂ、Ｔｃ（Ｔａ＜Ｔｂ＜Ｔｃ）としたときの第２の媒体の流量に対する熱交換器４０の熱交換量（冷却能力）を示している。
【０１２８】
但し、Ｔ21＜Ｔ11であり、第２の媒体により第１の媒体の冷却を行うものとする。この場合、第２の媒体の温度が低いほど、冷却能力は高く、より少ない流量により熱交換を行うことが可能となる。従って、温度Ｔ11の各温度に対して図１３のような温度Ｔ21による第２の媒体の流量に対する熱交換量の特性を示す参照テーブル、もしくは特性式を有することにより、図１２のステップＳ２におい目標熱量φrefに等しいか、またはほぼ等しくなる第２の媒体の流量を算出することができる。
【０１２９】
尚、上記参照テーブルまたは特性式は予めその特性を測定するか、もしくは、メーカより特性式を入手するか、もしくは理論計算値に基づいて作成してもよい。
【０１３０】
図１２のステップＳ３では、ステップＳ２で算出された第２の媒体の流量を第２の媒体に対する目標流量Ｆ2refとして設定する。
【０１３１】
従って、実施形態３によれば、負荷変動等による第１の媒体の温度変動を第２の温度センサ１４により検出し、第２の媒体の温度変動を第３の温度センサ３６により検出し、参照テーブルまたは特性式より第１の媒体を所定温度とするために必要な第２の媒体の流量を算出して制御弁３４を調整し、熱交換器４０により第１の媒体の熱回収を行い、さらに第１の温度センサ１４と温度制御部５６により第１の媒体の温度制御を行う。
【０１３２】
これにより、急激な負荷変動や工場冷却水の温度変動に対しても速やかに、かつ適切な熱回収が行われ、安定な温度制御を行うことが可能となる。従って、所定温度より低い温度の工場冷却水が供給される場合において、省電力で高効率、かつ低コストで小型、さらに負荷変動や工場冷却水の変動に対し安定な温度制御が可能な冷却または熱回収を行う冷却装置を構成することが可能となる。
【０１３３】
以上説明したように、本発明によれば、急激な負荷変動や工場冷却水の温度変動に対しても速やかに、かつ適切な熱回収が行われ、安定な温度制御を行うことが可能となる。したがって、低い温度の工場冷却水が供給される場合において、省電力で高効率、かつ低コストで小型、さらに負荷変動や工場冷却水の変動に対し安定な温度制御が可能な冷却または熱回収を行う冷却装置を構成することが可能となる。
【０１３４】
また、本発明によれば、温度制御部及び流量演算部からの目標流量に対し、流量センサと流量制御弁により第２の媒体の流量が制御され、より正確な熱回収が行われ、ひいてはより安定した第１の媒体の温度制御が可能となる。
【０１３５】
また、本発明によれば、第２の媒体の流量に依存した熱交換器の特性変化を熱交換ゲイン補正部及び温度制御ゲイン補正部により補正することができ、第２の媒体の流量によらず常に負荷変動や工場冷却水の変動に対し極めて安定な温度制御が可能な冷却または熱回収を行う冷却装置を構成することが可能となる。
【０１３６】
尚、本発明は、圧縮機等を用いない冷却装置に限定されることなく、熱交換器を有する冷却装置または加熱または加温装置において広く適用することができる。
【０１３７】
即ち、熱交換器の出口側における第１の媒体の温度を検出する第１の温度センサと、第１の媒体の温度目標値を生成する目標温度と、熱交換器への入口側における第１の媒体の温度を検出する第２の温度センサと第２の媒体の温度を検出する第３の温度センサを構成する。そして、第１乃至第３の温度センサの各温度センサから得られる信号に基づいて、流量演算部において常に目標温度とするために必要な第２の媒体の流量を算出して、その算出した流量に基づいて、制御弁等により流量を調整（制御）するように構成することにより、急激な負荷変動や熱交換器に入力される第２の媒体の温度変動に対しても速やかに、かつ適切な熱回収を行うことが可能となり、極めて安定な温度制御を行うことができる。
【０１３８】
また、負荷変動が小さく、第１の媒体の熱交換器への入口側温度変動が小さい場合は、第２の温度センサを構成しなくてもよく、予め決められた第１の媒体の温度に基づき第２の媒体の温度を検出する温度センサと目標温度より第１の媒体を所定温度とするために必要な第２の媒体の流量を算出するよう構成してもよい。更に、第２の媒体の温度変動が小さい場合は、第３の温度センサを構成しなくてもよく、予め決められた第２の媒体の温度に基づき第１の媒体の温度を検出する第２の温度センサと目標温度より第１の媒体を所定温度とするために必要な第２の媒体の流量を算出するよう構成してもよい。
【０１３９】
［露光装置の応用例］
次に上記の露光装置を利用した半導体デバイスの製造プロセスを説明する。
【０１４０】
図１４は半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す。
【０１４１】
ステップ１０１（回路設計）では半導体デバイスの回路設計を行なう。ステップ１０２（マスク作製）では設計した回路パターンに基づいてマスクを作製する。一方、ステップ１０３（ウエハ製造）ではシリコン等の材料を用いてウエハを製造する。
【０１４２】
ステップ１０４（ウエハプロセス）は前工程と呼ばれ、上記のマスクとウエハを用いて、リソグラフィ技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ１０５（組み立て）は後工程と呼ばれ、ステップ１０４によって作製されたウエハを用いて半導体チップ化する工程であり、アッセンブリ工程（ダイシング、ボンディング）、パッケージング工程（チップ封入）等の組立て工程を含む。ステップ１０６（検査）では、ステップ１０５で作製された半導体デバイスの動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体デバイスが完成し、これを出荷（ステップ１０７）する。
【０１４３】
図１５は上記ウエハプロセスの詳細なフローを示す。
【０１４４】
ステップ１１１（酸化）では、ウエハの表面を酸化させる。ステップ１１２（ＣＶＤ）では、ウエハ表面に絶縁膜を成膜する。ステップ１１３（電極形成）では、ウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ１１４（イオン打込み）では、ウエハにイオンを打ち込む。ステップ１５（レジスト処理）では、ウエハに感光剤を塗布する。
【０１４５】
ステップ１６（露光）では、上記の露光装置によって回路パターンをウエハに転写する。ステップ１７（現像）では、露光したウエハを現像する。ステップ１８（エッチング）では、現像したレジスト像以外の部分を削り取る。ステップ１９（レジスト剥離）では、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらのステップを繰り返し行なうことによって、ウエハ上に多重に回路パターンを形成する。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】一般的な露光装置の構成図である。
【図２】本発明の実施形態１の露光装置における冷却装置の構成図である。
【図３】本発明の実施形態１の制御弁の構成の一例を示す図である。
【図４】本発明の実施形態１の熱交換器の温度特性の一例を示す図である。
【図５】本発明の実施形態１の流量演算部の演算フロー図である。
【図６】本発明の実施形態１の熱交換器の温度特性の一例を図である。
【図７】本発明の実施形態１の制御弁の流量特性の一例を示す図である。
【図８】本発明の実施形態２の流量演算部の演算フロー図である。
【図９】本発明の実施形態２の露光装置における冷却装置の構成図である。
【図１０】本発明の実施形態２の流量演算部、温度制御部、流量制御部の一例を示す図である。
【図１１】本発明の実施形態２の熱交換器の熱通過率特性の一例を示す図である。
【図１２】本発明の実施形態３の流量演算部の演算フロー図である。
【図１３】本発明の実施形態３の熱交換器の熱交換特性の一例を示す図である。
【図１４】半導体デバイスの全体的な製造プロセスのフローを示す図である。
【図１５】図１４におけるウエハプロセスの詳細なフローを示す図である。
【符号の説明】
【０１４７】
１０  第１の媒体の回路全体
１２  回路
１４、１６  温度センサ
１８  タンク
２０  ポンプ
２２  負荷
３０  第２の媒体の回路全体
３１  主回路
３２  回路
３４  制御弁
３６  温度センサ
３８  流量センサ
３９  工場冷却水
４０  熱交換器
４１、４５  入口
４３  ４７  出口
５０  各種制御部
５２  目標温度
５４、５８  加減算器
５６  温度制御部
６０  流量制御部
６２  流量演算部
【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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【図７】
2006031113.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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