(57)【要約】【課題】大型化することなく、半導体薬液の熱交換作用に必要な電磁誘導電力の発生量を増加することができる。【解決手段】現像液が流通する螺旋形状の発熱管１１と、この発熱管の両端部同士を電気的に短絡させる短絡部材１２と、発熱管及び短絡部材を包囲するように配置し、高周波電力に応じて発熱管に対して電磁誘導電力を発生させる加熱コイル１３とを有し、短絡部材は、発熱管の電磁誘導電力に応じて短絡電流を発生し、この短絡電流に応じて発熱管を加熱し、発熱管は、短絡電流の加熱作用に応じて、同管内を流通する現像液の温度を目標温度になるように、現像液を加熱するヒータユニット５Ａであって、発熱管と加熱コイルとを磁気的に結合する強磁性部材１５を備え、強磁性部材は、加熱コイルの両端部１３Ａ及び発熱管の両端部１１Ａ，１１Ｂから突出するように、螺旋状部１１Ｃで構成する挿通孔１１Ｄ内に内挿配置するようにした。【選択図】図１
2008171779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その略中央部を螺旋状に捩回して構成すると共に、その管内を半導体薬液が流通する導電性材料の発熱管と、この発熱管の両端部同士を電気的に短絡させる非磁性材料の短絡部材と、前記発熱管及び前記短絡部材を包囲するように配置し、高周波電力に応じて前記発熱管に対して電磁誘導電力を発生させる加熱コイルとを有し、前記短絡部材は、前記発熱管の電磁誘導電力に応じて短絡電流を発生し、この短絡電流に応じて前記発熱管を加熱すると共に、前記発熱管は、前記短絡電流の加熱作用に応じて、同管内を流通する前記半導体薬液の温度を目標温度になるように、前記半導体薬液を加熱する半導体薬液加熱装置であって、
前記発熱管と前記加熱コイルとを磁気的に結合する強磁性部材を備え、
前記強磁性部材は、
前記加熱コイルの長手方向に対して前記加熱コイルの両端部から突出し、さらに前記発熱管の長手方向に対して前記発熱管の両端部から突出するように、前記発熱管で構成する挿通孔に内挿配置し、前記高周波電力に応じて発生する前記発熱管の磁束及び漏れ磁束を収束することを特徴とする半導体薬液加熱装置。
【請求項２】
前記強磁性部材は、
前記短絡部材で保持されるように、前記挿通孔内に内挿配置したことを特徴とする請求項１記載の半導体薬液加熱装置。
【請求項３】
前記加熱コイルは、
ｒＬＣ直列共振回路で構成し、前記高周波電力に応じて前記電磁誘導電力を発生することを特徴とする請求項１又は２記載の半導体薬液加熱装置。
【請求項４】
前記加熱コイルの外周面を包囲するように強磁性材料の磁気遮蔽部材を配置して構成することを特徴とする請求項１、２又は３記載の半導体薬液加熱装置。
【請求項５】
前記高周波電力は、可聴周波数を超えた周波数領域を使用することを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の半導体薬液加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体基板や液晶基板等の製造過程で使用される、例えば現像液等の半導体薬液を熱交換作用で目標温度まで加熱する半導体薬液加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような半導体薬液加熱装置としては、加熱装置及び冷却装置を使用して、恒温液槽及び処理液槽間で半導体薬液を循環させることで、半導体薬液の温度を調整するサーキュレータ方式の半導体薬液加熱装置が広く普及している（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１の半導体薬液加熱装置は、処理液槽から供給する半導体薬液を恒温液が収容された恒温液槽を経由して前記処理液槽に戻す処理液循環処理を実行すると共に、前記恒温液槽に収容される恒温液の温度制御に応じて前記半導体薬液の温度を調整する半導体薬液加熱装置であって、前記恒温液槽内に配設され、前記恒温液を加熱する加熱装置と、前記恒温液槽外に設けられ、前記恒温液を所定の温度になるように冷却制御する冷却装置と、前記冷却装置及び前記恒温液槽間で恒温液を循環させるための恒温液循環装置と、前記恒温液循環経路中に配設され、前記恒温液の循環の有無を切り替えるバルブと、前記循環される半導体薬液の温度を検出する温度検出装置と、前記温度検出装置の検出液温に応じて前記バルブ及び前記加熱装置を制御し、前記恒温液循環及び恒温液加熱を切替制御する切替制御装置とを備えたものである。
【０００４】
特許文献１の半導体薬液加熱装置によれば、半導体薬液の温度に応じて恒温液の循環又は恒温液槽の恒温液の加熱を切替選択し、恒温液槽及び処理液槽間で循環される半導体薬液を間接的に温度制御するようにしたので、半導体薬液を応答性よく高精度に温度制御することができるものである。
【０００５】
しかしながら、特許文献１のサーキュレータ方式の半導体薬液加熱装置によれば、加熱装置では電力密度が高く１℃単位で半導体薬液の加熱調整を行なうことができないため、冷却装置で加熱装置の加熱調整制御温度領域まで半導体薬液の温度を一旦下げた後、加熱装置で半導体薬液を加熱して目標温度の半導体薬液を得るようにした、すなわち加熱装置及び冷却装置を使用して恒温液槽及び処理液槽間で半導体薬液を循環して目標温度の半導体薬液を得るようにしたが、循環作用で温度を調整するようにしているために応答性が鈍く、例えば１℃単位での温度調整が必要な現像液の場合は高速かつ高精度な温度調整が要求されるため、例えば半導体薬液の温度を１秒以内で±０．１℃以下の誤差範囲で１℃上昇させるような高速かつ高精度な温度調整は極めて難しい。
【０００６】
また、特許文献１のサーキュレータ方式の半導体薬液加熱装置によれば、冷却装置及び恒温液循環装置等の特別な装置を設置する必要があるため、限られたスペースから同装置の設置スペースを確保しなければならず、しかも、例えば半導体薬液を現像液にした場合、この現像液を恒温化（１８℃）にするためには約５０ＫＷを超える電力を必要とし、これら冷却装置の消費電力に加えて、恒温液循環装置の消費電力を確保する必要があるため、設置スペースの確保及び電力消費量の増大によって設備コストの増大に繋がる。
【０００７】
また、特許文献１のサーキュレータ方式の半導体薬液加熱装置によれば、例えば半導体薬液を、高精度回路露光用の現像液とした場合、循環作用で現像液自体が酸化し、後工程で使用する露光装置に必要な温度律則「アレニウス法則」による安定した化学反応が得られず、露光安定性を確保することができない。
【０００８】
そこで、本出願人は、上記事態に対処すべく、従来のサーキュレータ方式の半導体薬液加熱装置に比較して、装置全体の小型化及び消費電力量の削減を図ることで設備コストの大幅削減を実現しながら、半導体薬液に対する高速かつ高精度な安定した温度調整を実現すると共に、例えば半導体薬液を現像液にした場合、後工程に必要な露光装置の露光安定性に寄与する半導体薬液加熱装置を考案している。
【０００９】
では、本出願人が考案した半導体薬液加熱装置に関わる現像液加熱システムについて説明する。図５は現像液加熱システム内部の概略構成を示すブロック図である。
【００１０】
図５に示す現像液加熱システム１は、半導体基板や液晶基板等の原板を配置した処理槽２と、この処理槽２に配置した原板に塗布するためのテトラ・メチル・アンモニウム・ハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）等の現像液を収容した現像液タンク３と、この現像液タンク３から第１導通管４Ａを通じて現像液を供給して同現像液を加熱し、この加熱した現像液を、第２導通管４Ｂを通じて処理槽２に排出するヒータユニット５と、現像液の目標温度を設定する温度調節ユニット６と、ヒータユニット５の流出口（端部）１１Ｂ近傍に配置し、この流出口１１Ｂから排出する現像液の現在温度を検出する温度センサ７と、この温度センサ７にて検出した現像液の現在温度と温度調節ユニット６にて設定した目標温度とを比較し、この比較結果に基づいて、ヒータユニット５に対して現像液の目標温度までの加熱量に相当する電圧パルスを出力するＰＬＣユニット８と、このＰＬＣユニット８の電圧パルスに基づいて、ヒータユニット５に対して現像液の目標温度までの加熱量に相当する高周波電力を出力するドライバユニット９とを有している。
【００１１】
温度調節ユニット６は、後工程で使用する露光装置に必要な温度律則「アレニウス法則」による安定した化学反応を得るための目標温度を設定するものである。
【００１２】
図６はヒータユニット５内部の略断面構造を示す説明図である。
【００１３】
図６に示すヒータユニット５は、第１導通管４Ａ及び第２導通管４Ｂ間を連結し、現像液タンク３からの現像液を流通する、導電性材料の発熱管１１と、この発熱管１１の流入口（端部）１１Ａ及び流出口（端部）１１Ｂ近傍同士を電気的に短絡させる非磁性材料の短絡部材１２と、発熱管１１及び短絡部材１２を包囲するように配置し、高周波電力に応じて発熱管１１に対して電磁誘導電力を発生する加熱コイル１３と、加熱コイル１３を収容する磁気遮蔽カバー１４とを有し、加熱コイル１３は、高周波電力に応じて一次側磁束を発生し、この一次側磁束で発熱管１１に二次側磁束を発生し、これら一次側磁束及び二次側磁束に応じて発熱管１１に電磁誘導電力を発生し、短絡部材１２は、発熱管１１の電磁誘導電力に応じて短絡電流を発生し、この短絡電流に応じて発熱管１１を加熱し、発熱管１１は、短絡電流の加熱作用に応じて、同管内を流通する現像液の温度を目標温度になるように、この現像液を加熱するものである。
【００１４】
また、発熱管１１は、螺旋状に巻回した流通路である螺旋状部１１Ｃで構成し、その一端を流入口１１Ａとして第１導通管４Ａに連結し、その他端を流出口１１Ｂとして第２導通管４Ｂに連結して構成するものである。尚、螺旋状部１１Ｃのターン間隔は約１ｍｍとするものである。
【００１５】
また、発熱管１１は、例えばハステロイ、ステンレス、インコネル、チタン等の導電性材料で構成し、発熱管１１に流通する現像液がＴＭＡＨの場合、例えば強アルカリ耐性材料等の腐食耐性を備えたハステロイＣ２２で構成することが望ましい。
【００１６】
また、加熱コイル１３は、表皮効果抑制のためリッツ線板状電線等のコイルで構成するものである。さらに、磁気遮蔽カバー１４は、アルミニウム等の磁気遮蔽材料で構成するものである。
【００１７】
図７は現像液加熱システム１に関わるヒータユニット５、ＰＬＣユニット８及びドライバユニット９内部の構成を電気的見地から示す説明図である。
【００１８】
図７に示すＰＬＣユニット８は、温度センサ７にて検出した現像液の現在温度と温度調節ユニット６にて設定した目標温度とを比較する温度比較部２１と、この温度比較部２１の比較結果に基づいて目標温度までの加熱量に相当する電圧パルスを生成する電圧パルス生成部２２と、この電圧パルス生成部２２にて生成した電圧パルスをドライバユニット９に供給する電圧パルス出力部２３とを有している。
【００１９】
また、ドライバユニット９は、商用電源３１から交流電力を整流する整流回路３２と、この整流回路３２にて整流した電力を平滑化する平滑コンデンサ３３と、この平滑コンデンサ３３で平滑化した電力を直流電力としてドライバユニット９全体に供給する補助電源３４と、ヒータユニット５内部の加熱コイル１３に供給する高周波電力を生成する高周波電力生成部３５と、高周波電力生成部３５を駆動制御する駆動制御部３６とを有し、駆動制御部３６は、ＰＬＣユニット８内部の電圧パルス出力部２３からの目標温度までの加熱量に相当する電圧パルスを検出すると、この電圧パルスに対応した高周波電力を生成するように、高周波電力生成部３５を駆動制御するものである。
【００２０】
高周波電力生成部３５は、２個のＩＧＢＴ素子で構成する第１素子群３７Ａと、２個のＩＧＢＴ素子で構成する第２素子群３７Ｂとで構成するフルブリッジ回路で構成し、駆動制御部３６の駆動制御に応じて各素子群３７Ａ及び３７ＢをＯＮ・ＯＦＦ駆動し、これら各素子群３７Ａ、３７Ｂの駆動内容に応じて目標温度までの加熱量に相当する高周波電力を生成し、この高周波電力をヒータユニット５内部の加熱コイル１３に供給するものである。尚、第１素子群３７Ａ及び第２素子群３７Ｂは同時にＯＮ駆動しないものである。
【００２１】
また、第１素子群３７Ａ及び第２素子群３７Ｂは、ＩＧＢＴ素子で構成するようにしたが、例えばパワートランジスタやパワーＭＯＳＦＥＴ等で構成するようにしても良い。また、高周波電力生成部３５は、フルブリッジ回路で構成するようにしたが、一石式インバータで構成するようにしても良い。
【００２２】
ヒータユニット５は、加熱コイル１３に相当するｒＬＣ直列共振回路４１（一次側コイル４１Ａ及びコンデンサ４１Ｂ）と、発熱管１１に相当する二次側コイル４２と、短絡部材１２に相当する抵抗４３とで構成し、ｒＬＣ直列共振回路４１は、ドライバユニット９内部の高周波電力生成部３５からの高周波電力に応じて一次側磁束を発生し、この一次側磁束で二次側コイル４２（発熱管１１）に二次側磁束を発生し、これら一次側磁束及び二次側磁束で発熱管１１に電磁誘導電力を発生し、抵抗４３（短絡部材１２）では、電磁誘導電力に応じて短絡電流を発生し、この短絡電流に応じて二次側コイル４２（発熱管１１）を加熱するものである。その結果、発熱管１１は、短絡電流の加熱作用に応じて、同管内を流通する現像液の温度を目標温度になるように、現像液を加熱するものである。
【００２３】
尚、加熱コイル１３に相当するｒＬＣ直列共振回路４１の一次側コイル４１Ａ及び、発熱管１１に相当する二次側コイル４２間はトランス結合であるものの、一般的な密結合ではなく、疎結合である。なぜならば、加熱コイル１３及び発熱管１１間を密結合とすると、発熱管１１の加熱時に発熱管１１自体が伸縮変化して同密結合を崩すことになるからである。従って、発熱管１１自体の伸縮変化に対応すべく、発熱管１１及び加熱コイル１３間のトランス結合は疎結合ということになる。
【００２４】
次に現像液加熱システム１の動作について説明する。
【００２５】
まず、温度センサ７は、ヒータユニット５の流出口１１Ｂから排出された現像液の現在温度を検出し、この現在温度をＰＬＣユニット８に通知する。
【００２６】
また、ＰＬＣユニット８内部の温度比較部２１では、温度センサ７にて現像液の現在温度を検出すると、この現在温度と、温度調節ユニット６で設定した現像液の目標温度とを比較する。
【００２７】
ＰＬＣユニット８内部の電圧パルス生成部２２は、温度比較部２１の比較結果に基づいて、目標温度までの加熱量に相当する電圧パルスを生成し、電圧パルス出力部２３を通じて同電圧パルスをドライバユニット９に出力する。
【００２８】
ドライバユニット９内部の駆動制御部３６は、ＰＬＣユニット８からの電圧パルスに基づいて、目標温度までの加熱量に相当する駆動制御信号を高周波電力生成部３５に供給する。
【００２９】
高周波電力生成部３５は、駆動制御信号に応じて第１素子群３７Ａ及び第２素子群３７Ｂを駆動制御し、この駆動内容に応じて、目標温度までの加熱量に相当する高周波電力を生成し、この高周波電力をヒータユニット５内部のｒＬＣ直列共振回路４１（加熱コイル１３）に供給する。
【００３０】
ｒＬＣ直列共振回路４１（加熱コイル１３）は、高周波電力に応じて一次側磁束を発生し、この一次側磁束で発熱管１１（二次側コイル４２）に二次側磁束を発生し、これら一次側磁束及び二次側磁束で発熱管１１（二次側コイル４２）に電磁誘導電力を発生させる。
【００３１】
短絡部材１２は、発熱管１１の電磁誘導電力に応じて短絡電流を発生し、この短絡電流に応じて発熱管１１を加熱する。その結果、発熱管１１は、短絡電流の加熱作用に応じて同管内を流通する現像液を加熱することになる。
【００３２】
このように現像液加熱システム１のヒータユニット５によれば、現像液の現在温度を検出し、この検出した現在温度及び目標温度に基づき、目標温度までの加熱量に相当する高周波電力を生成し、この高周波電力に応じて発熱管１１を流通する現像液を加熱するフィードバック制御を継続することで、高速かつ高精度に発熱管１１の流出口１１Ｂから目標温度の現像液を排出し、この目標温度の現像液を、第２導通管４Ｂを通じて処理槽２内のターゲットに塗布することになる。その結果、後工程の露光装置では、目標温度の現像液であることから、この現像液自体が酸化することなく、温度律則「アレニウス法則」による安定した化学反応を得ることができるため、高精度ファインパターンを形成できるような露光安定性を確保することができる。
【００３３】
また、ヒータユニット５によれば、加熱コイル１３が高周波電力に応じて一次側磁束を発生し、この一次側磁束で発熱管１１に二次側磁束を発生し、これら一次側磁束及び二次側磁束で発熱管１１に電磁誘導電力を発生し、この電磁誘導電力に応じて短絡部材１２に短絡電流を発生し、この短絡電流の加熱作用に応じて発熱管１１を加熱し、その結果、同管内を流通する半導体薬液の温度を目標温度になるように、現像液を加熱するようにしたので、発熱管１１自体で均一なジュール熱交換作用を行なうことで均一な昇温効果を確保すると共に、発熱管１１及び短絡部材１２のどの部分でも同一の電力密度になるため、その電力密度を従来のサーキュレータ方式の半導体薬液加熱装置に比較して１／３未満程度に抑えることで現像液の変質や改質を抑制することができ、その結果、高速かつ高精度の安定した温度調整を確保することができる。
【００３４】
さらに、現像液加熱システム１によれば、従来のサーキュレータ方式の半導体薬液加熱装置のような冷却装置や恒温液循環装置等の特別な装置が必要ないため、システム全体の小型化及び消費電力量の大幅削減を図り、その結果、設備コストの大幅削減を実現することができる。
【００３５】
さらに、現像液加熱システム１によれば、循環作用を要することなく、現像液を高速かつ高精度な安定した温度調整を確保することで、現像液自体が酸化することなく、後段の露光装置に必要な温度律則「アレニウス法則」による安定した化学反応を得ることができるため、高精度ファインパターンを形成できるような露光安定性を確保することができる。
【００３６】
さらに、現像液加熱システム１によれば、発熱管１１が、その略中央部を螺旋状に捩回して構成するようにしたので、同発熱管１１内を螺旋状に現像液が流通することで、同管内壁面に衝突して乱流効果及びミキシング効果を発揮することで、より一層の均一な昇温効果を確保することができる。
【００３７】
さらに、現像液加熱システム１によれば、発熱管１１の流出口１１Ｂ近傍で現像液の現在温度を検出し、この検出した現在温度及び目標温度に基づき、目標温度までの加熱量に相当する高周波電力を生成し、この高周波電力に応じて発熱管１１を流通する現像液を加熱するフィードバック制御を継続し、高速かつ高精度にヒータユニット５の流出口１１Ｂから目標温度の現像液を排出するようにしたので、従来のサーキュレータ方式のシステムに比較して、システム全体の小型化及び消費電力の削減を図ることで設備コストの大幅削減を実現し、更には発熱管１１自体で均一なジュール熱交換作用を行なうことで均一な昇温効果を確保すると共に、発熱管１１及び短絡部材１２のどの部分でも同一の電力密度になるため、その電力密度を従来のサーキュレータ方式の半導体薬液加熱装置に比較して１／３未満程度に抑えることで現像液の変質や改質を抑制することができ、その結果、高速かつ高精度の安定した温度調整を確保することができる。
【特許文献１】実公平６−１２３９４号公報（請求項１及び図１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３８】
しかしながら、本出願人が考案した現像液加熱システム１のヒータユニット５によれば、熱交換作用に必要な電磁誘導電力の発生量を増加させるために、発熱管１１に相当する二次側コイル４２の両端短絡時の一次側コイル４１Ａから見た等価インダクタンス、すなわち二次側コイル４２の自己インダクタンスを増加する必要があるため、長岡係数モデルの自己インダクタンス算出方法を考えると、二次側コイル４２のターン数を増やすことで自己インダクタンスを増やすこともできるが、二次側コイル４２が発熱管１１で構成しているため、発熱管１１の螺旋状部１１Ｃのターン数を増やすと、発熱管１１自体が大型化し、その結果、ヒータユニット５全体が大型化してしまうことになる。
【００３９】
また、二次側コイル４２（Ｌ２）を発熱管１１で構成していることから、発熱管１１の螺旋状部１１Ｃのターン間隔（空隙）は、図６に示すように、約１ｍｍ程度であるが、この空隙で図８に示すようにターン毎に二次側漏れ磁束φ３が発生し、発熱管１１の二次側磁束を同一方向に集中することができないため、発熱管１１の自己インダクタンスを保持できず、その結果、電磁誘導電力の発生量が減少してしまうことになる。
【００４０】
本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、大型化することなく、二次側コイルである発熱管の自己インダクタンスを増加することができ、その結果、電磁誘導電力の発生量を増やすことができる半導体薬液加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４１】
上記目的を達成するために本発明の半導体薬液加熱装置は、その略中央部を螺旋状に捩回して構成し、半導体薬液が流通する導電性材料の発熱管と、この発熱管の両端部同士を電気的に短絡させる非磁性材料の短絡部材と、前記発熱管及び前記短絡部材を包囲するように配置し、高周波電力に応じて前記発熱管に対して電磁誘導電力を発生させる加熱コイルとを有し、前記短絡部材は、前記発熱管の電磁誘導電力に応じて短絡電流を発生し、この短絡電流に応じて前記発熱管を加熱すると共に、前記発熱管は、前記短絡電流の加熱作用に応じて、同管内を流通する前記半導体薬液の温度を目標温度になるように、前記半導体薬液を加熱する半導体薬液加熱装置であって、前記発熱管と前記加熱コイルとを磁気的に結合する強磁性部材を備え、前記強磁性部材は、前記加熱コイルの長手方向に対して前記加熱コイルの両端部から突出し、さらに前記発熱管の長手方向に対して前記発熱管の両端部から突出するように、前記発熱管で構成する挿通孔に内挿配置し、前記高周波電力に応じて発生する前記発熱管の磁束及び漏れ磁束を収束するようにした。
【００４２】
従って、本発明の半導体薬液加熱装置によれば、前記発熱管と前記加熱コイルとを磁気的に結合する強磁性部材を備え、前記強磁性部材は、前記加熱コイルの長手方向に対して前記加熱コイルの両端部から突出し、さらに前記発熱管の長手方向に対して前記発熱管の両端部から突出するように、前記発熱管で構成する挿通孔に内挿配置し、前記高周波電力に応じて発生する前記発熱管の磁束及び漏れ磁束を収束するようにしたので、二次側コイルとして機能する発熱管のターン数を増やさなくても、発熱管の自己インダクタンスが増加し、その結果、大型化することなく、電磁誘導電力の発生量を増やすことができる。
【００４３】
また、本発明の半導体薬液加熱装置は、前記強磁性部材が、前記短絡部材で保持されるように、前記挿通孔内に内挿配置するようにしても良い。
【００４４】
従って、本発明の半導体薬液加熱装置によれば、強磁性部材が、前記短絡部材で保持されるように、前記挿通孔内に内挿配置するようにしたので、前記挿通孔内に強磁性部材を保持する保持部材を新たに設けなくても、短絡部材を使用して挿通孔内に強磁性部材を保持することができる。
【００４５】
また、本発明の半導体薬液加熱装置は、前記加熱コイルが、ｒＬＣ直列共振回路で構成し、前記高周波電力に応じて前記電磁誘導電力を発生するようにしても良い。
【００４６】
従って、本発明の半導体薬液加熱装置によれば、ｒＬＣ直列共振回路で加熱コイルを構成し、高周波電力に応じて電磁誘導電力を発生するようにしたので、簡単な回路構成で、インバータスイッチングノイズを発生することなく、高周波電力の動作周波数を変えることで電磁誘導電力の発生量を変更することができる。
【００４７】
また、本発明の半導体薬液加熱装置は、前記加熱コイルの外周面を包囲するように強磁性材料の磁気遮蔽部材を配置して構成するようにしても良い。
【００４８】
従って、本発明の半導体薬液加熱装置によれば、前記加熱コイルの外周面を包囲するように強磁性材料の磁気遮蔽部材を配置して構成するようにしたので、例えば加熱コイルで発生する外部への磁束漏れを防止することができる。
【００４９】
また、本発明の半導体薬液加熱装置は、前記高周波電力が可聴周波数を超えた周波数領域を使用するようにしても良い。
【００５０】
従って、本発明の半導体薬液加熱装置によれば、高周波電力が可聴周波数を超えた周波数領域を使用するようにしたので、騒音防止は勿論のこと、発熱管を流通する半導体薬液を、例えば現像液とした場合、その現像液の分子レベルに振動を与えることで現像液のクラスタを均一にすることになるため、半導体表面上に塗布する現像液の表面張力が弱まり、更には、その現像液が半導体表面のトレンチ溝の深部まで浸入させることができる。
【発明の効果】
【００５１】
上記のように構成された本発明の半導体薬液加熱装置によれば、前記発熱管と前記加熱コイルとを磁気的に結合する強磁性部材を備え、前記強磁性部材は、前記加熱コイルの長手方向に対して前記加熱コイルの両端部から突出し、さらに前記発熱管の長手方向に対して前記発熱管の両端部から突出するように、前記発熱管で構成する挿通孔に内挿配置し、前記高周波電力に応じて発生する前記発熱管の磁束及び漏れ磁束を収束するようにしたので、二次側コイルとして機能する発熱管のターン数を増やさなくても、発熱管の自己インダクタンスが増加し、その結果、大型化することなく、電磁誘導電力の発生量を増やすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５２】
以下、図面に基づいて本発明の半導体薬液加熱装置に関わる実施の形態を示す現像液加熱システムについて説明する。図１は本実施の形態に関わるヒータユニット５Ａ内部の略断面構造を示す説明図である。尚、図５に示す現像液加熱システム１と重複する構成については同一符号を付すことで、その重複する構成及び動作の説明については省略する。
【００５３】
図１に示すヒータユニット５Ａと図６に示すヒータユニット５とが異なるところは、発熱管１１と加熱コイル１３とを磁気的に結合する強磁性部材１５を備え、強磁性部材１５は、加熱コイル１３の長手方向に対して加熱コイル１３の両端部１３Ａから突出し、さらに発熱管１１の長手方向に対して発熱管１１の両端部１１Ａ，１１Ｂから突出するように、発熱管１１の螺旋状部１１Ｃで構成する挿通孔１１Ｄに内挿配置し、ドライバユニット９からの高周波電力に応じて発生する発熱管１１の二次側磁束及び二次側漏れ磁束を収束すると共に、高周波電力に応じて発生する加熱コイル１３の一次側磁束及び発熱管１１の二次側磁束を収束する点にある。
【００５４】
尚、強磁性部材１５の寸法Ｌ１、加熱コイル１３の両端部１３Ａ間の寸法Ｌ２及び発熱管１１の両端部１１Ａ，１１Ｂ間の寸法Ｌ３とした場合、寸法Ｌ３＜寸法Ｌ２＜寸法Ｌ１の条件が成立する寸法とし、強磁性部材１５は、加熱コイル１３の両端部１３Ａから突出し、さらに発熱管１１の両端部１１Ａ，１１Ｂから突出するように、発熱管１１の螺旋状部１１Ｃで構成する挿通孔１１Ｄに内挿配置するものである。
【００５５】
また、強磁性部材１５は、発熱管１１の両端部１１Ａ，１１Ｂ同士を電気的に接続する短絡部材１２に保持されるように、挿通孔１１Ｄ内に固定配置されるものである。
【００５６】
強磁性部材１５は、発熱管１１で発生する二次側磁束及び、発熱管１１の螺旋状部１１Ｃのターン毎に発生する二次側漏れ磁束を収束することで発熱管１１の自己インダクタンスを増やすことができるものである。
【００５７】
図３は発熱管１１の自己インダクタンスと高周波電力の動作周波数との特性を端的に示す説明図である。
【００５８】
加熱コイル１３の一次側コイルと発熱管１１の二次側コイルの空間距離を近づけ、一次側コイルのターン数を二次側コイルの５倍程度にし、二次側コイル短絡時に関わる発熱管１１の自己インダクタンスと高周波電力の動作周波数との特性を検証した結果、強磁性部材１５を螺旋状部１１Ｃの挿通孔１１Ｄ内に内挿配置した場合の特性Ａと、図６に示す強磁性部材１５を配置しない（空芯）場合の特性Ｂとを比較すると、特性Ａでは、特性Ｂに比較して約５倍の自己インダクタンスを得ることができる。尚、発熱管１１の自己インダクタンスを一定限度以上にすることは、直列共振回路方式での二次側コイル短絡によるジュール熱の加熱作用では重要な要素であることは言うまでもない。
【００５９】
その結果、図３に示す通り、発熱管１１の螺旋状部１１Ｃの挿通孔１１Ｄ内に強磁性部材１５を挿通配置した場合、強磁性部材１５を配置しない（空芯）場合に比較して、発熱管１１の自己インダクタンスを増加することができる。
【００６０】
尚、請求項記載の半導体薬液加熱装置はヒータユニット５Ａ、発熱管は発熱管１１、短絡部材は短絡部材１２、加熱コイルは加熱コイル１３、強磁性部材は強磁性部材１５、挿通孔は挿通孔１１Ｄ、ｒＬＣ直列共振回路はｒＬＣ直列共振回路４１に相当するものである。
【００６１】
次に本実施の形態に関わるヒータユニット５Ａの動作につき、図１、図２、図５及び図７を交えて説明する。
【００６２】
まず、図５に示す温度センサ７は、ヒータユニット５Ａの流出口１１Ｂから排出された現像液の現在温度を検出し、この現在温度をＰＬＣユニット８に通知する。
【００６３】
また、図７に示すＰＬＣユニット８内部の温度比較部２１では、温度センサ７にて現像液の現在温度を検出すると、この現在温度と、温度調節ユニット６で設定した現像液の目標温度とを比較する。
【００６４】
ＰＬＣユニット８内部の電圧パルス生成部２２は、温度比較部２１の比較結果に基づき、目標温度までの加熱量に相当する電圧パルスを生成し、電圧パルス出力部２３を通じて同電圧パルスをドライバユニット９に出力する。
【００６５】
ドライバユニット９内部の駆動制御部３６は、ＰＬＣユニット８からの電圧パルスに基づき、目標温度までの加熱量に相当する駆動制御信号を高周波電力生成部３５に供給する。
【００６６】
高周波電力生成部３５は、駆動制御信号に応じて第１素子群３７Ａ及び第２素子群３７Ｂを駆動制御し、この駆動内容に応じて、目標温度までの加熱量に相当する高周波電力を生成し、この高周波電力をヒータユニット５Ａ内部のｒＬＣ直列共振回路４１（加熱コイル１３）に供給する。尚、高周波電力は、２０ｋＨｚ以上の動作周波数を使用するものである。
【００６７】
ｒＬＣ直列共振回路４１（加熱コイル１３）は、図２に示すように、高周波電力に応じて一次側磁束を発生すると、この一次側磁束に応じて、発熱管１１（二次側コイル４２）に二次側磁束を発生させる。
【００６８】
強磁性部材１５は、発熱管１１の螺旋状部１１Ｃのターン毎に発生する二次側漏れ磁束を二次側磁束に収束すると共に、この収束した二次側磁束と、加熱コイル１３の一次側磁束とを収束することになる。
【００６９】
その結果、強磁性部材１５は、発熱管１１の二次側磁束及び二次側漏れ磁束を収束することで発熱管１１の自己インダクタンスが増加することになる。
【００７０】
さらに短絡部材１２は、発熱管１１の自己インダクタンスの増加に応じて、これら自己インダクタンスに対応した電磁誘導電力の発生量に相当する短絡電流を発生し、この短絡電流に応じて発熱管１１を加熱する。その結果、発熱管１１は、短絡電流の加熱作用に応じて同管内を流通する現像液を加熱することになる。
【００７１】
従って、本実施の形態によれば、発熱管１１と加熱コイル１３とを磁気的に結合する強磁性部材１５を備え、強磁性部材１５は、加熱コイル１３の長手方向に対して加熱コイル１３の両端部１３Ａから突出し、さらに発熱管１１の長手方向に対して発熱管１１の両端部１１Ａ，１１Ｂから突出するように、発熱管１１の螺旋状部１１Ｃで構成する挿通孔１１Ｄに内挿配置し、ドライバユニット９からの高周波電力に応じて発生する発熱管１１の二次側磁束及び二次側漏れ磁束を収束するようにしたので、二次側コイルとして機能する発熱管１１の螺旋状部１１Ｃのターン数を増やさなくても、発熱管１１の自己インダクタンスが増加することができ、その結果、電磁誘導電力の発生量を増やすことができるため、システム全体の小型化に大きく寄与することができる。
【００７２】
また、本実施の形態によれば、強磁性部材１５が、短絡部材１２で保持されるように、挿通孔１１Ｄ内に内挿配置するようにしたので、挿通孔１１Ｄ内に強磁性部材１５を保持する保持部材を新たに設けなくても、短絡部材１２を使用して挿通孔１１Ｄ内に強磁性部材１５を固定することができる。
【００７３】
また、本実施の形態によれば、ｒＬＣ直列共振回路４１で加熱コイル１３を構成し、高周波電力に応じて発熱管１１の電磁誘導電力を発生させるようにしたので、簡単な回路構成で、インバータスイッチングノイズを発生することなく、高周波電力の動作周波数を変えることで電磁誘導電力の発生量を変更することができる。
【００７４】
また、本実施の形態によれば、加熱コイル１３の外周面を包囲するように、磁気遮蔽カバー１４を導電性材料で構成するようにしたので、加熱コイル１３で発生する外部への磁束漏れを確実に防止することができる。
【００７５】
また、本実施の形態によれば、高周波電力の動作周波数を、可聴周波数領域を超えた２０ｋＨｚ以上の周波数領域を使用するようにしたので、騒音防止は勿論のこと、この高周波電力に応じて発熱管１１を流通する現像液の分子レベルに振動を与えることで現像液のクラスタを均一にすることになるため、半導体表面上に塗布する現像液の表面張力が弱まり、更には、その現像液が半導体表面のトレンチ溝の深部まで浸入させることができる。
【００７６】
尚、上記実施の形態においては、発熱管１１の螺旋状部１１Ｃの挿通孔１１Ｄ内に強磁性部材１５を配置する構成にしたが、この構成に加えて加熱コイル１３のターン数を増やせば発熱管１１の自己インダクタンスを増やすことができ、その結果、電磁誘導電力の発生量を増やすことができる。
【００７７】
また、上記実施の形態においては、磁気遮蔽カバー１４を、例えばアルミニウム等の導電性材料で構成するようにしたが、磁気遮蔽カバー１４をフェライトコア等の強磁性材料で構成するようにしても良く、導電性材料で構成した場合、加熱コイル１３及び磁気遮蔽カバー１４間に所定距離の空隙を必要とするが、強磁性材料で構成した場合、所定距離の空隙を要することなく、加熱コイル１３及び磁気遮蔽カバー１４間を隣接することができ、しかも、磁気遮蔽カバー１４の強磁性材料で加熱コイル１３に発生する一次側漏れ磁束を一次側磁束に収束することになるため、その結果、図３に示す特性Ｃのように発熱管１１の自己インダクタンスをも増加することができる。
【００７８】
尚、上記実施の形態においては、半導体薬液として現像液を加熱するヒータユニット５Ａを例に挙げて説明したが、例えば半導体薬液を電磁誘導電力で冷却するシステムについても適応可能であることはいうまでもない。
【００７９】
また、上記実施の形態においては、発熱管１１の螺旋状部１１Ｃの挿通孔１１Ｄ内に強磁性部材１５を配置する構成にしたが、図４に示すように強磁性部材１５の両端部１５Ａを加熱コイル１３側に近づけるようにしても良く、この場合、強磁性部材１５の両端部１５Ａが加熱コイル１３に近いため、加熱コイル１３に発生する一次側漏れ磁束を一次側磁束に収束することになるため、発熱管１１の自己インダクタンスを増やすことができ、その結果、電磁誘導電力の発生量を増やすことができる。
【００８０】
また、上記実施の形態においては、ＰＬＣユニット８にて現像液の現在温度と目標温度とを比較し、この比較結果に基づいて、ヒータユニット５に対して現像液の目標温度までの加熱量に相当する電圧パルスを出力し、ドライバユニット９は電圧パルスに基づいて、現像液の目標温度までの加熱量に相当する高周波電力を出力するようにしたが、例えばＰＬＣユニット８にて電圧パルスではなく、ヒータユニット５に対して現像液の目標温度までの加熱量に相当する電流（４−２０ｍＡ／０−１０ｍＡ）を出力し、ドライバユニット９が電流に基づき、現像液の目標温度までの加熱量に相当する高周波電力を出力するようにしても同様の効果が得られることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の半導体薬液加熱装置によれば、発熱管と加熱コイルとを磁気的に結合する強磁性部材を備え、前記強磁性部材は、前記加熱コイルの長手方向に対して前記加熱コイルの両端部から突出し、さらに前記発熱管の長手方向に対して前記発熱管の両端部から突出するように、前記発熱管で構成する挿通孔に内挿配置し、前記高周波電力に応じて発生する前記発熱管の磁束及び漏れ磁束を収束するようにしたので、二次側コイルとして機能する発熱管のターン数を増やさなくても、発熱管の自己インダクタンスが増加することになるため、その結果、大型化することなく、電磁誘導電力の発生量を増やすことができるため、半導体薬液として、例えば現像液を加熱する現像液加熱システムのヒータユニットに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の半導体薬液加熱装置に関わる実施の形態を示す現像液加熱システム内部の要部であるヒータユニット内部の略断面構造を示す説明図である。
【図２】本実施の形態に関わるヒータユニット内部の磁束の状態を端的に示す説明図である。
【図３】本実施の形態に関わるヒータユニット内部の発熱管の自己インダクタンス及び高周波電力の動作周波数との特性を端的に示す説明図である。
【図４】他の実施の形態に関わるヒータユニット内部の略断面構造を示す説明図である。
【図５】本出願人が考案した従来技術の半導体薬液加熱装置に関わる実施の形態を示す現像液加熱システム内部の概略構成を示すブロック図である。
【図６】本出願人が考案した従来技術に関わるヒータユニット内部の略断面構造を示す説明図である。
【図７】本出願人が考案した従来技術に関わるＰＬＣユニット、ドライバユニット及びヒータユニット内部の構成を電気的見地から示す説明図である。
【図８】本出願人が考案した従来技術に関わるヒータユニット内部の磁束の状態を端的に示す説明図である。
【符号の説明】
【００８３】
５Ａ  ヒータユニット（半導体薬液加熱装置）
１１  発熱管
１１Ａ  端部
１１Ｂ  端部
１２  短絡部材
１３  加熱コイル
１３Ａ  両端部
４１  ｒＬＣ直列共振回路
【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】
2008171779.tif 000008
【図７】
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【図８】
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