(57)【要約】【課題】残留パーティクル成分を微細化する熱交換装置を提供することにある。【解決手段】純水が流通する螺旋状の発熱管２１と、発熱管の両端部同士を電気的に短絡させる短絡部材２２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２３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、短絡電流に応じて発熱管を温度調整すると共に、発熱管は、短絡電流の温度調整作用に応じて、同管内を流通する純水の温度を目標温度になるように、純水を温度調整する熱交換装置８Ａであって、純水が流通する発熱管の流入口２１Ａをアース部２５に接地することで、発熱管を流通する純水に関わる残留パーティクルの帯電電荷を放電し、残留パーティクルを微細化するようにした。【選択図】図１
2008226720.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その管内を半導体又は液晶の製造工程で使用される、薬液又は薬品ガス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温度調整すると共に、前記発熱管は、前記短絡電流の温度調整作用に応じて、同管内を流通する前記薬液又は薬品ガスの温度を目標温度になるように、前記薬液又は薬品ガスを温度調整する熱交換装置であって、
前記薬液又は薬品ガスが流通する前記発熱管の端部を接地することで、前記発熱管を流通する薬液に関わる残留パーティクル成分又は薬品ガスに関わるクラスタ集合体の帯電電荷を放電して、前記残留パーティクル成分又はクラスタ集合体を微細化することを特徴とする熱交換装置。
【請求項２】
前記薬液又は薬品ガスが流通する前記発熱管の入口付近を、前記発熱管の端部として接地することを特徴とする請求項１記載の熱交換装置。
【請求項３】
前記発熱管は、
その管内を流通する薬液又は薬品ガスを乱流する乱流発生部材で構成し、この乱流発生部材による薬液又は薬品ガスの乱流作用に応じて、前記発熱管の管内を流通する薬液に関わる残留パーティクル成分又は薬品ガスに関わるクラスタ集合体の帯電電荷を放電して、前記残留パーティクル成分又は前記クラスタ集合体を微細化することを特徴とする請求項１又は２記載の熱交換装置。
【請求項４】
前記乱流発生部材は、
その略中央部を螺旋状に捩回して構成し、この乱流発生部材で構成する挿通孔内に、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内挿配置したことを特徴とする請求項３記載の熱交換装置。
【請求項５】
前記加熱コイルへの高周波電力に応じて発生する電磁誘導電力及び超音波振動の作用に応じて、前記発熱管の管内を流通する薬液に関わる残留パーティクル成分又は薬品ガスに関わるクラスタ集合体を微細化することを特徴とする請求項１，２、３又は４記載の熱交換装置。
【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、例えば超純水等の薬液又は薬品ガスを熱交換作用で目標温度まで温度調整する熱交換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような熱交換装置としては、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薬液を循環させることで、薬液の温度を調整するサーキュレータ方式の熱交換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の熱交換装置は、処理液槽から供給する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薬液の温度を調整する熱交換装置であって、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の熱交換装置によれば、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薬液を間接的に温度制御するようにしたので、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熱交換装置によれば、加熱装置では電力密度が高く１℃単位で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薬液の温度を一旦下げた後、加熱装置で薬液を加熱して目標温度の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薬液を循環して目標温度の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超純水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熱交換装置によれば、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、例えば薬液を超純水にした場合、この超純水を恒温化（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】
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熱交換装置に比較して、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、薬液や薬品ガス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熱交換装置を考案している。
【０００８】
では、本出願人が考案した熱交換装置に関わる半導体洗浄システムについて説明する。図５は半導体洗浄システム内部の概略構成を示すブロック図である。
【０００９】
図５に示す半導体洗浄システム１は、半導体基板や液晶基板等のターゲットを内部に配置し、そのターゲット表面を超純水で洗浄する洗浄装置２と、この洗浄装置２に配置したターゲットを洗浄するための超純水を製造する純水製造装置３と、この純水製造装置３からの超純水の気体成分を分離除去する脱気膜４と、この脱気膜４にて気体成分を分離除去した超純水のイオン成分を酢酸エステルやポリアミド系ポリマー粒子等の逆浸透膜５Ａで分離除去する逆浸透膜装置５と、この逆浸透膜５Ａでイオン成分を分離除去した超純水を、第１導通管６を通じて供給し、この超純水を目標温度に温度調整し、この温度調整した超純水を、第２導通管７を通じて洗浄装置２に供給する熱交換装置８と、超純水の目標温度を設定する温度調節ユニット９と、熱交換装置８の流出口近傍に配置し、この流出口から排出する超純水の現在温度を検出する温度センサ１０と、この温度センサ１０にて検出した超純水の現在温度と温度調節ユニット９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、熱交換装置８に対して超純水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１１と、このＰＬＣユニット１１の電圧パルスに基づいて、熱交換装置８に対して超純水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１２とを有している。
【００１０】
図６は熱交換装置８内部の略断面構造を示す説明図である。
【００１１】
図６に示す熱交換装置８は、テフロン（登録商標）製の第１導通管６及び第２導通管７夫々と連結し、逆浸透膜５Ａでイオン成分を分離除去した超純水を流通する、導電性材料の発熱管２１と、この発熱管２１の流入口（端部）２１Ａ及び流出口（端部）２１Ｂ近傍同士を電気的に短絡させる非磁性材料の短絡部材２２と、発熱管２１及び短絡部材２２を包囲するように配置し、高周波電力に応じて発熱管２１に対して電磁誘導電力を発生する加熱コイル２３と、加熱コイル２３を収容する磁気遮蔽カバー２４とを有し、加熱コイル２３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２１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２１に電磁誘導電力を発生し、短絡部材２２は、発熱管２１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２１を温度調整し、発熱管２１は、短絡電流の温度調整作用に応じて、同管内を流通する超純水の温度を目標温度になるように、この超純水を温度調整するものである。
【００１２】
また、発熱管２１は、螺旋状に捩回した流通路である螺旋状部２１Ｃで構成し、その一端を流入口２１Ａとして第１導通管６に連結し、その他端を流出口２１Ｂとして第２導通管７に連結して構成するものである。
【００１３】
また、発熱管２１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するものである。
【００１４】
また、加熱コイル２３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２４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。
【００１５】
また、逆浸透膜装置５では、超純水のイオン成分を逆浸透膜５Ａで分離除去した後、図示せぬＵＦフィルタで超純水を濾過するものである。
【００１６】
図７は半導体洗浄システム１に関わる熱交換装置８、ＰＬＣユニット１１及びドライバユニット１２内部の概略構成を電気的見地から示す説明図である。
【００１７】
図７に示すＰＬＣユニット１１は、温度センサ１０にて検出した超純水の現在温度と温度調節ユニット９にて設定した目標温度とを比較する温度比較部１１Ａと、この温度比較部１１Ａ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１１Ｂと、この電圧パルス生成部１１Ｂにて生成した電圧パルスをドライバユニット１２に供給する電圧パルス出力部１１Ｃとを有している。
【００１８】
また、ドライバユニット１２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１２全体に供給する補助電源３４と、熱交換装置８内部の加熱コイル２３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１１内部の電圧パルス出力部１１Ｃ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。
【００１９】
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３５Ａと、２個のＩＧＢＴ素子で構成する第２素子群３５Ｂ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３５Ａ，３５Ｂ及びをＯＮ・ＯＦＦ駆動し、これら各素子群３５Ａ，３５Ｂ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、この高周波電力を熱交換装置８内部の加熱コイル２３に供給するものである。尚、第１素子群３５Ａ及び第２素子群３５Ｂは同時にＯＮ駆動しないものである。
【００２０】
また、第１素子群３５Ａ及び第２素子群３５Ｂ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。
【００２１】
熱交換装置８は、加熱コイル２３に相当するｒＬＣ直列共振回路（一次側コイル４１Ａ及びコンデンサ４１Ｂ）４１と、発熱管２１に相当する二次側コイル４２と、短絡部材２２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１２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２１）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２１に電磁誘導電力を発生し、抵抗４３（短絡部材２２）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２１）を加熱するものである。その結果、発熱管２１は、短絡電流の温度調整作用に応じて、同管内を流通する超純水の温度を目標温度になるように、この超純水を温度調整するものである。
【００２２】
尚、加熱コイル２３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２１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２３及び発熱管２１間を密結合とすると、発熱管２１の加熱時に発熱管２１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２１自体の伸縮変化に対応すべく、発熱管２１及び加熱コイル２３間のトランス結合は疎結合ということになる。
【００２３】
次に本出願人が考案した半導体洗浄システム１の動作について説明する。
【００２４】
まず、温度センサ１０は、熱交換装置８の流出口２１Ｂから排出された超純水の現在温度を検出し、この現在温度をＰＬＣユニット１１に通知する。
【００２５】
また、ＰＬＣユニット１１内部の温度比較部１１Ａでは、温度センサ１０にて超純水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９で設定した超純水の目標温度とを比較する。
【００２６】
ＰＬＣユニット１１内部の電圧パルス生成部１１Ｂは、温度比較部１１Ａ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１１Ｃを通じて同電圧パルスをドライバユニット１２に出力する。
【００２７】
ドライバユニット１２内部の駆動制御部１６は、ＰＬＣユニット１１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１２に供給する。
【００２８】
高周波電力生成部１２は、駆動制御信号に応じて第１素子群３５Ａ及び第２素子群３５Ｂ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、この高周波電力を熱交換装置８内部のｒＬＣ直列共振回路４１（加熱コイル２３）に供給する。
【００２９】
ｒＬＣ直列共振回路４１（加熱コイル２３）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２１（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２１（二次側コイル４２）に電磁誘導電力を発生させる。
【００３０】
短絡部材２２は、発熱管２１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２１を温度調整する。その結果、発熱管２１は、短絡電流の温度調整作用に応じて同管内を流通する超純水を温度調整することになる。
【００３１】
このように半導体洗浄システム１の熱交換装置８によれば、超純水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２１を流通する超純水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２１の流出口２１Ａから第２導通管７を通じて、目標温度の超純水を洗浄装置２内に供給し、洗浄装置２は、目標温度の超純水でターゲット表面を洗浄することになる。
【００３２】
また、熱交換装置８によれば、加熱コイル２３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２１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２１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２２に短絡電流を発生し、この短絡電流の温度調整作用に応じて発熱管２１を加熱し、その結果、同管内を流通する超純水の温度を目標温度になるように、超純水を加熱するようにしたので、発熱管２１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２１及び短絡部材２２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熱交換装置に比較して１／３未満程度に抑えることで超純水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。
【００３３】
さらに、半導体洗浄システム１によれば、従来のサーキュレータ方式の熱交換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。
【００３４】
さらに、半導体洗浄システム１によれば、発熱管２１の流出口２１Ｂ近傍で超純水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２１を流通する超純水を加熱するフィードバック制御を継続し、高速かつ高精度に熱交換装置８の流出口２１Ｂから目標温度の超純水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２１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２１及び短絡部材２２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熱交換装置に比較して１／３未満程度に抑えることで超純水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。
【００３５】
尚、本出願人が考案した半導体洗浄システム１によれば、純水製造装置３からの超純水を脱気膜４、逆浸透膜５Ａ及びＵＦフィルタで濾過した後、この濾過した超純水を第１導通管６に流入するようにしたが、逆浸透膜５Ａで超純水からイオン成分を分離除去する際、逆浸透膜５Ａに対する超純水の水圧が極めて強いため、その逆浸透膜５Ａの材質成分、例えば酢酸エステルや高分子ポリマー粒子が剥離して発生する。
【００３６】
また、超純水が流通する第１導通管６の管内では、その全長が数百ｍの長距離に及ぶため、その第１導通管６の材質成分、例えばフッ素ポリマー粒子が発生する。また、超純水も、不純物を極度に除去した純水であるものの、そもそもシリカ粒子（ＳｉＯ2）が混在している。
【００３７】
従って、純水製造装置３から脱気膜４、逆浸透膜５Ａ、ＵＦフィルタ及び第１導通管６を通じて熱交換装置８内部の発熱管２１の流入口２１Ａに到達するまでには、例えば逆浸透膜５Ａの酢酸エステルや高分子ポリマー粒子、第１導通管６のフッ素粒子や超純水に混在するシリカ粒子等のコロイド粒子が、その管内を流通する超純水に含まれることになる。
【００３８】
また、超純水が流通する第１導通管６は、管内壁面が多孔質で、しかも、その全長が数百ｍの長距離にも及び、しかも超純水には、そもそも溶存酸素分子を含んでいることから、脱気膜４、逆浸透膜５Ａ及びＵＦフィルタを通じて超純水を濾過したとしても、その管内を流通する超純水には、溶存酸素分子やカルマン渦等で気泡が生じる。
【００３９】
また、第１導通管６は、約１０9Ωｃｍ程度の電気絶縁物であるのに対し、第１導通管６を流通する超純水は約１８×１０6Ωｃｍ以上の電気抵抗率であるため、第１導通管６及び超純水間の摩擦帯電は第１導通管６内を流通する超純水の流速レベルが高くなるに連れて帯電レベルも高くなって、例えば数ｋＶ〜数十ｋＶにも及び、図８に示すように、第１導通管６の管内周面には「−」の電荷、超純水には「＋」の電荷が夫々帯電し、これら第１導通管６及び超純水間の接触面では電荷が集中する摩擦帯電現象が発生する。
【００４０】
さらに、「＋」の電荷を帯電した超純水は、第１導通管６の管内を、約３００ｍにも及ぶ長距離で流通することになるため、その帯電電圧が上昇することが予想される。
【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】
【００４１】
しかしながら、本出願人が考案した半導体洗浄システム１の熱交換装置８によれば、第１導通管６を通じて超純水を発熱管２１の流入口２１Ａに供給し、目標温度までの加熱量に相当する高周波電力に応じて発熱管２１を流通する超純水を加熱し、その流出口２１Ｂから目標温度の超純水を排出するようにしたが、酢酸エステル、高分子ポリマー粒子、フッ素粒子やシリカ粒子等のコロイド粒子の発生、超純水の溶存酸素分子やカルマン渦等による気泡の発生、超純水及び第１導通管６間の摩擦帯電現象の発生によって、超純水の溶存酸素分子やカルマン渦等で発生した気泡がコロイド粒子を巻き込み、さらに、図９に示すように、連続的に発生する摩擦帯電電荷でコロイド粒子１０２同士や、コロイド粒子１０２と気泡１０１とが吸着し合い、帯電電荷が上昇するに連れて、その気泡１０１及びコロイド粒子１０２の集合体で構成する残留パーティクル成分のサイズが大きくなる。その結果、この大型の残留パーティクル成分を含む超純水で洗浄装置２内のターゲット表面を洗浄した場合、例えばターゲット面のＰＮＰチャネル幅を約４５ｎｍとした場合、超純水洗浄後、約１／３（約１５ｎｍ）を超えるサイズの残留パーティクル成分がターゲット面に残ると、例えば半導体マスク形成工程（露光工程、レジスト塗布、剥離工程、洗浄工程）や半導体ウエハ回路形成工程において歩留まりや、残留パーティクル成分のマスクやウエハへの物理吸着（ファン・デル・ワース吸着）による露光欠陥やレジスト膜形成欠陥等が発生して品質低下の要因に繋がる虞がある。
【００４２】
また、このような事態は純水等の薬液だけではなく、薬品ガスを使用した場合でも同様であり、薬品ガスが第１導通管６を流通すると、薬品ガス及び第１導通管６間の摩擦帯電現象の発生によって、薬品ガスのクラスタ同士、クラスタ及びコロイド粒子が吸着し合い、帯電電荷が上昇するに連れてクラスタ及びコロイド粒子の集合体で構成するクラスタ集合体のサイズが大きくなり、その大型のクラスタ集合体が半導体マスク形成工程や半導体ウエハ回路形成工程において様々な悪影響を及ぼす虞がある。
【００４３】
また、この半導体洗浄システム１の熱交換装置８によれば、上述した通り、超純水及び第１導通管６間の摩擦帯電現象の発生によって超純水の帯電電荷が上昇するため、帯電した超純水がターゲット面で放電し、半導体マスク形成工程においては微細な画像ダメージ、半導体ウエハ回路形成工程においては、ターゲット面の回路の絶縁劣化や形成素子ダメージ等、半導体マスク形成工程や半導体ウエハ回路形成工程に悪影響を及ぼす虞がある。
【００４４】
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、薬液に関わる残留パーティクル成分又は薬品ガスに関わるクラスタ集合体を微細化することで、半導体マスク形成工程や半導体ウエハ回路形成工程における残留パーティクル成分又はクラスタ集合体を要因とした品質低下を確実に防止すると共に、薬品及び薬品ガスの帯電による悪影響を確実に軽減することができる熱交換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００４５】
上記目的を達成するために本発明の熱交換装置は、その管内を半導体又は液晶の製造工程で使用される、薬液又は薬品ガス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温度調整すると共に、前記発熱管は、前記短絡電流の温度調整作用に応じて、同管内を流通する前記薬液又は薬品ガスの温度を目標温度になるように、前記薬液又は薬品ガスを温度調整する熱交換装置であって、前記薬液又は薬品ガスが流通する前記発熱管の端部を接地することで、前記発熱管を流通する薬液に関わる残留パーティクル成分又は薬品ガスに関わるクラスタ集合体の帯電電荷を放電して、前記残留パーティクル成分又は前記クラスタ集合体を微細化するようにした。
【００４６】
従って、本発明の熱交換装置によれば、前記薬液が流通する前記発熱管の端部を接地することで、前記発熱管を流通する薬液に関わる残留パーティクル成分の帯電電荷を放電して、前記残留パーティクル成分を微細化するようにしたので、発熱管及び薬液間の摩擦帯電電荷を放電して、残留パーティクル成分の大型化の要因となるコロイド粒子及び気泡間の帯電電荷を減らすことで、コロイド粒子及び気泡間の電荷吸着を減らして残留パーティクル成分を微細化し、その結果、半導体マスク形成工程や半導体ウエハ回路形成工程における残留パーティクル成分を要因とした品質低下を確実に防止することができると共に、薬液の帯電による悪影響を確実に軽減することができる。
【００４７】
また、同様に本発明の熱交換装置によれば、前記薬品ガスが流通する前記発熱管の端部を接地することで、前記発熱管を流通する薬品ガスに関わるクラスタ集合体の帯電電荷を放電して、前記クラスタ集合体を微細化するようにしたので、発熱管及び薬品ガス間の摩擦帯電電荷を放電して、クラスタ集合体の大型化の要因となる薬品ガスのクラスタ同士、クラスタ及びコロイド粒子間の帯電電荷を減らすことで、クラスタ同士、クラスタ及びコロイド粒子間の電荷吸着を減らしてクラスタ集合体を微細化し、その結果、半導体マスク形成工程や半導体ウエハ回路形成工程におけるクラスタ集合体を要因とした品質低下を確実に防止することができると共に、薬品ガスの帯電による悪影響を確実に軽減することができる。
【００４８】
また、本発明の熱交換装置は、前記薬液又は薬品ガスが流通する前記発熱管の入口付近を、前記発熱管の端部として接地するようにしても良い。
【００４９】
従って、本発明の熱交換装置によれば、前記薬液が流通する発熱管の入口付近を、発熱管の端部として接地するようにしたので、発熱管及び薬液間の摩擦帯電電荷を放電して、残留パーティクル成分の大型化の要因となるコロイド粒子及び気泡間の帯電電荷を減らすことで、残留パーティクル成分を微細化することができると共に、薬液の帯電による悪影響を確実に軽減することができる。
【００５０】
また、同様に、本発明の熱交換装置によれば、前記薬品ガスが流通する発熱管の入口付近を、発熱管の端部として接地するようにしたので、発熱管及び薬品ガス間の摩擦帯電電荷を放電して、クラスタ集合体の大型化の要因となる薬品ガスのクラスタ同士、クラスタ及びコロイド粒子間の帯電電荷を減らすことで、クラスタ集合体を微細化することができると共に、薬品ガスの帯電による悪影響を確実に軽減することができる。
【００５１】
また、本発明の熱交換装置は、前記発熱管が、その管内を流通する薬液又は薬品ガスを乱流する乱流発生部材で構成し、この乱流発生部材による薬液又は薬品ガスの乱流作用に応じて、前記発熱管の管内を流通する薬液に関わる残留パーティクル成分又は薬品ガスのクラスタ集合体の帯電電荷を放電して、前記残留パーティクル成分又はクラスタ集合体を微細化するようにしても良い。
【００５２】
従って、本発明の熱交換装置によれば、発熱管が、その管内を流通する薬液を乱流する乱流発生部材で構成し、この乱流発生部材による薬液の乱流作用に応じて、前記発熱管の管内を流通する薬液に関わる残留パーティクル成分の帯電電荷を放電して、前記残留パーティクル成分を微細化するようにしたので、乱流発生部材で薬液の乱流作用で残留パーティクル成分が管内壁面に衝突することで、残留パーティクル成分の帯電電荷が放電して、残留パーティクル成分を微細化することができると共に、薬液の帯電による悪影響を確実に軽減することができる。
【００５３】
また、同様に、本発明の熱交換装置によれば、発熱管が、その管内を流通する薬品ガスを乱流する乱流発生部材で構成し、この乱流発生部材による薬品ガスの乱流作用に応じて、前記発熱管の管内を流通する薬品ガスに関わるクラスタ集合体の帯電電荷を放電して、前記クラスタ集合体を微細化するようにしたので、乱流発生部材で薬品ガスの乱流作用でクラスタ集合体が管内壁面に衝突することで、クラスタ集合体の帯電電荷が放電して、クラスタ集合体を微細化することができると共に、薬品ガスの帯電による悪影響を確実に軽減することができる。
【００５４】
また、本発明の熱交換装置は、前記乱流発生部材が、その略中央部を螺旋状に捩回して構成し、この乱流発生部材で構成する挿通孔内に、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内挿配置するようにしても良い。
【００５５】
従って、本発明の熱交換装置によれば、前記乱流発生部材が、その略中央部を螺旋状に捩回して構成し、この乱流発生部材で構成する挿通孔内に、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内挿配置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、強磁性部材が残留パーティクル成分に対するローレンツ力の作用を大きくし、ツェータ電位の磁気的消滅で、残留パーティクル成分の均一微細化効果を著しく向上させることができる。
【００５６】
また、同様に本発明の熱交換装置によれば、前記乱流発生部材が、その略中央部を螺旋状に捩回して構成し、この乱流発生部材で構成する挿通孔内に、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内挿配置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、強磁性部材がクラスタ集合体に対するローレンツ力の作用を大きくし、ツェータ電位の磁気的消滅で、クラスタ集合体の均一微細化効果を著しく向上させることができる。
【００５７】
また、本発明の熱交換装置は、前記加熱コイルへの高周波電力に応じて発生する電磁誘導電力及び超音波振動の作用に応じて、前記発熱管の管内を流通する薬液に関わる残留パーティクル成分又は薬品ガスに関わるクラスタ集合体を微細化するようにしても良い。
【００５８】
従って、本発明の熱交換装置によれば、前記加熱コイルへの高周波電力に応じて発生する電磁誘導電力及び超音波振動の作用に応じて、前記発熱管の管内を流通する薬液に関わる残留パーティクル成分を微細化するようにしたので、電磁誘導電力作用及び超音波振動作用に応じて残留パーティクル成分の粉砕化効果及び微細均一化効果を向上させることができる。
【００５９】
また、同様に本発明の熱交換装置によれば、前記加熱コイルへの高周波電力に応じて発生する電磁誘導電力及び超音波振動の作用に応じて、前記発熱管の管内を流通する薬品ガスに関わるクラスタ集合体を微細化するようにしたので、電磁誘導電力作用及び超音波振動作用に応じてクラスタ集合体の粉砕化効果及び微細均一化効果を向上させることができる。
【発明の効果】
【００６０】
上記のように構成された本発明の熱交換装置によれば、前記薬液が流通する前記発熱管の端部を接地することで、前記発熱管を流通する薬液に関わる残留パーティクル成分の帯電電荷を放電して、前記残留パーティクル成分を微細化するようにしたので、発熱管及び薬液間の摩擦帯電電荷を放電して、残留パーティクル成分の大型化の要因となるコロイド粒子及び気泡間の帯電電荷を減らすことで、コロイド粒子及び気泡間の電荷吸着を減らして残留パーティクル成分を微細化し、その結果、半導体マスク形成工程や半導体ウエハ回路形成工程における残留パーティクル成分を要因とした品質低下を確実に防止することができると共に、薬液の帯電による悪影響を確実に軽減することができる。
【００６１】
また、同様に本発明の熱交換装置によれば、前記薬品ガスが流通する前記発熱管の端部を接地することで、前記発熱管を流通する薬品ガスに関わるクラスタ集合体の帯電電荷を放電して、前記クラスタ集合体を微細化するようにしたので、発熱管及び薬品ガス間の摩擦帯電電荷を放電して、クラスタ集合体の大型化の要因となる薬品ガスのクラスタ同士、クラスタ及びコロイド粒子間の帯電電荷を減らすことで、クラスタ同士、クラスタ及びコロイド粒子間の電荷吸着を減らしてクラスタ集合体を微細化し、その結果、半導体マスク形成工程や半導体ウエハ回路形成工程におけるクラスタ集合体を要因とした品質低下を確実に防止することができると共に、薬品ガスの帯電による悪影響を確実に軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
以下、図面に基づいて本発明の熱交換装置に関わる実施の形態を示す半導体洗浄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熱交換装置内部の略断面構造を示す説明図である。尚、図５に示す半導体洗浄システム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。
【００６３】
図１に示す熱交換装置８Ａと図６に示す熱交換装置８とが異なるところは、発熱管２１の流入口２１Ａ付近をアース部２５に接地し、発熱管２１を流通する超純水に関わる残留パーティクル成分の摩擦帯電電荷を放電し、残留パーティクル成分の大型化の要因となるコロイド粒子及び気泡間の帯電電荷を減らすことで、コロイド粒子及び気泡間の帯電吸着を減らして残留パーティクル成分の微細化を図ると共に、超純水の帯電による悪影響を確実に軽減する点にある。
【００６４】
また、熱交換装置８Ａは、発熱管２１と加熱コイル２３とを磁気的に結合する強磁性部材２６を備え、発熱管２１の螺旋状部２１Ｃで構成する挿通孔２１Ｄ内に内挿配置し、ドライバユニット１２からの高周波電力に応じて発生する発熱管２１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電磁誘導電力及び超音波振動の作用に応じて、発熱管２１の管内を流通する超純水に関わる残留パーティクル成分を微細化するようにしている。
【００６５】
また、発熱管２１の螺旋状部２１Ｃは、第１導通管６から流入する超純水を管内壁面に衝突させることで乱流作用を発揮し、その乱流作用で残留パーティクル成分を粉砕すると共に、残留パーティクル成分の「＋」の帯電電荷が管内壁面の「−」の帯電電荷に衝突して放電することで超純水の除電効果を図りながら残留パーティクル成分を微細化し、さらには電磁誘導電力及び超音波振動の作用に応じて、その残留パーティクル成分を粉砕化及び微細均一化を図ることができるものである。また、螺旋状部２１Ｃの超純水の乱流作用に応じて、均一な昇温効果を確保することができるものである。
【００６６】
尚、請求項記載の熱交換装置は熱交換装置８Ａ、発熱管は発熱管２１、短絡部材は短絡部材２２、加熱コイルは加熱コイル２３、強磁性部材は強磁性部材２６、挿通孔は挿通孔２１Ｄ、接地はアース部２５、乱流発生部材は発熱管２１の螺旋状部２１Ｃに相当するものである。
【００６７】
次に本実施の形態に関わる熱交換装置８Ａの動作につき、図１、図５及び図７を交えて説明する。
【００６８】
純水製造装置３は、脱気膜４を通じて超純水の気体成分を分離除去し、この気体成分を分離除去した超純水のイオン成分を、逆浸透膜５Ａを通じて分離除去し、このイオン成分を分離除去した超純水をＵＦフィルタで濾過し、これら脱気膜４、逆浸透膜５Ａ及びＵＦフィルタで濾過した超純水を第１導通管６に流入する。
【００６９】
この際、第１導通管６内に流入した超純水には、図２に示すように、超純水の溶存酸素分子やカルマン渦等で発生した気泡１０１に、超純水の水圧によって逆浸透膜５Ａで剥離した高分子ポリマー粒子、第１導通管６のフッ素粒子、超純水に混在するシリカ粒子等を含むコロイド粒子１０２が巻き込まれ、さらに第１導通管６の管内壁面及び超純水間で摩擦帯電電荷が発生し、この摩擦帯電電荷でコロイド粒子１０２及び気泡１０１間の帯電電荷が吸着し合い、その帯電電荷が上昇するに連れて、その気泡１０１及びコロイド粒子１０２の集合体で構成する残留パーティクル成分のサイズが大型化することになる。
【００７０】
図５に示す温度センサ１０は、熱交換装置８Ａの流出口２１Ｂから排出された超純水の現在温度を検出し、この現在温度をＰＬＣユニット１１に通知する。
【００７１】
また、図７に示すＰＬＣユニット１１内部の温度比較部１１Ａでは、温度センサ１０にて超純水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９で設定した超純水の目標温度とを比較する。
【００７２】
ＰＬＣユニット１１内部の電圧パルス生成部１１Ｂは、温度比較部１１Ａ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１１Ｃを通じて同電圧パルスをドライバユニット１２に出力する。
【００７３】
ドライバユニット１２内部の駆動制御部３６は、ＰＬＣユニット１１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。
【００７４】
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３５Ａ及び第２素子群３５Ｂ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、この高周波電力を熱交換装置８Ａ内部のｒＬＣ直列共振回路４１（加熱コイル２３）に供給する。尚、高周波電力は、２０ｋＨｚ以上の動作周波数、例えば５２ｋＨｚ前後の動作周波数を使用するものである。
【００７５】
ｒＬＣ直列共振回路４１（加熱コイル２３）は、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２１（二次側コイル４２）に二次側磁束を発生させる。
【００７６】
強磁性部材２６は、発熱管２１の螺旋状部２１Ｃ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２３の一次側磁束とを収束することになる。
【００７７】
その結果、強磁性部材２６は、発熱管２１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２１の自己インダクタンスが増加することになる。
【００７８】
さらに短絡部材２２は、発熱管２１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２１を温度調整する。その結果、発熱管２１は、短絡電流の温度調整作用に応じて同管内を流通する超純水を温度調整することになる。
【００７９】
熱交換装置８Ａの発熱管２１は、第１導通管６から残留パーティクル成分を含む超純水を流入すると、発熱管２１の流入口２１Ａ付近をアース部２５に接地しているため、「＋」電荷を帯電した超純水が放電して、残留パーティクル成分の大型化の要因となるコロイド粒子１０２及び気泡１０１間の帯電電荷を減らすことで、残留パーティクル成分を微細化することができると共に、超純水の帯電を除電することで超純水の帯電に伴う悪影響を確実に軽減することができる。
【００８０】
さらに、発熱管２１は、残留パーティクル成分を含む超純水が螺旋状部２１Ｃの管内を流通すると、図３に示すように、超純水の乱流作用に応じて、「＋」電荷を帯電した超純水が「−」電荷を帯電した管内壁面に衝突して放電することになるため、コロイド粒子１０２及び気泡１０１間の帯電電荷を減らすことで残留パーティクル成分を微細化することができる。
【００８１】
さらに、熱交換装置８Ａは、ドライバユニット１２からの５２ｋＨｚ前後の高周波電力に応じて加熱コイル２３に電磁誘導電力を発生するため、その高周波電力の電磁誘導電力作用及び超音波振動作用に応じて超純水に含まれる残留パーティクル成分を粉砕化して、洗浄装置２内のターゲット面上のＰＮＰチャネル幅、例えば４５ｎｍの約１／３未満のサイズまで残留パーティクル成分を微細化することになるため、その超純水でターゲット面を洗浄したとしても、半導体マスク形成工程や半導体ウエハ回路形成工程における残留パーティクル成分の悪影響を確実に防止することができる。
【００８２】
その結果、熱交換装置８Ａは、第１導通管６からの残留パーティクル成分を含む超純水を発熱管２１の管内で目標温度まで超純水を温度調整し、この温度調整した超純水に含む残留パーティクル成分を微細化して第２導通管７を通じて洗浄装置２に供給し、洗浄装置２では、第２導通管７を通じて目標温度の超純水をターゲット面に噴射し、そのターゲット面を洗浄することができる。
【００８３】
図４は発熱管２１の流入口２１Ａ側と流出口２１Ｂ側との超純水に含まれる残留パーティクル成分のサイズを比較した説明図である。Ａ分からＢ分まで熱交換装置８ＡをＯＮ状態、Ｂ分からＣ分まで熱交換装置８ＡをＯＦＦ状態、Ｃ分からＤ分まで熱交換装置８ＡをＯＮ状態、Ｄ分からＥ分まで熱交換装置８ＡをＯＦＦ状態とし、第１導通管６を通じて発熱管６に流入した残留パーティクル成分を含む超純水の流入口２１Ａ側と、残留パーティクル成分を含む超純水を排出する流出口２１Ｂ側との超純水に含まれる残留パーティクル成分の大きさを比較したものである。
【００８４】
図４の例では、発熱管２１の螺旋状部２１Ｃ、アース部２５への接地及び、螺旋状部２１Ｃで構成する挿通孔２１Ｄ内に挿入配置した強磁性部材２６を備えた本実施の形態の熱交換装置８Ａを使用した場合のデータに相当し、例えばＡ分、Ｂ分、Ｃ分、Ｄ分、Ｅ分に着目すると、流出口２１Ｂ側の残留パーティクル成分の大きさが、流入口２１Ａ側の残留パーティクル成分の大きさに比較して極めて微細化されていることが判明している。
【００８５】
尚、図４の例では、螺旋状部２１Ｃ、アース部２５及び強磁性部材２６を備えた熱交換装置８Ａを例に挙げて説明したが、例えば螺旋状部２１Ｃ及びアース部２５を備えた熱交換装置（強磁性部材２６なしの熱交換装置）を使用した場合でも、同様に流入口２１Ａ側の残留パーティクル成分に比較して流出口２１Ｂ側の残留パーティクル成分が微細化していることが判明している。
【００８６】
また、同様に、発熱管２１を螺旋状部２１Ｃではなく直管とし、アース部２５を備えた熱交換装置（強磁性部材２６なしの熱交換装置）を使用した場合でも、流入口２１Ａ側の残留パーティクル成分に比較して流出口２１Ｂ側の残留パーティクル成分が微細化していることも判明している。
【００８７】
すなわち、本実施の形態によれば、超純水が流通する発熱管２１の流入口２１Ａ付近をアース部２５に接地することで、発熱管２１を流通する超純水に関わる残留パーティクル成分の帯電電荷を放電して、残留パーティクル成分を微細化するようにしたので、発熱管２１及び超純水間の摩擦帯電電荷を放電して、残留パーティクル成分の大型化の要因となるコロイド粒子及び気泡間の帯電電荷を減らすことで、コロイド粒子及び気泡間の帯電吸着を減らして残留パーティクル成分を微細化し、その結果、半導体マスク形成工程や半導体ウエハ回路形成工程における残留パーティクル成分を要因とした品質低下を確実に防止することができると共に、超純水の帯電による悪影響を確実に軽減することができる。
【００８８】
また、本実施の形態によれば、発熱管２１が、その管内を流通する超純水を乱流する螺旋状部２１Ｃで構成し、この螺旋状部２１Ｃによる超純水の乱流作用に応じて、螺旋状部２１Ｃの管内を流通する超純水に関わる残留パーティクル成分の帯電電荷を放電して、その帯電電荷をほぼ０程度にし、残留パーティクル成分を微細化するようにしたので、螺旋状部２１Ｃで超純水の乱流作用で「＋」電荷の残留パーティクル成分が「−」電荷の管内壁面に衝突することで、残留パーティクル成分の帯電電荷を放電して残留パーティクル成分を微細化することができると共に、超純水の帯電による悪影響を確実に軽減することができる。
【００８９】
また、本実施の形態によれば、螺旋状部２１Ｃで構成する挿通孔２１Ｄ内に、発熱管２１と加熱コイル２３とを磁気的に結合する強磁性部材２６を内挿配置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２１のターン数を増やさなくても、発熱管２１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、強磁性部材２６が残留パーティクル成分に対するローレンツ力の作用を大きくし、しかも、ツェータ電位の磁気的消滅で、残留パーティクル成分の均一微細化効果を著しく向上させることができる。
【００９０】
また、本実施の形態によれば、加熱コイル２３への５２ｋＨｚ前後の高周波電力に応じて発生する電磁誘導電力及び超音波振動の作用に応じて、発熱管２１の管内を流通する超純水に関わる残留パーティクル成分を微細化するようにしたので、電磁誘導電力作用及び超音波振動作用に応じて残留パーティクル成分の粉砕化効果及び微細均一化効果を向上させることができる。
【００９１】
尚、上記実施の形態においては、乱流発生部材として発熱管２１を捩回して螺旋状部２１Ｃで構成するようにしたが、スタティックミクサ等の乱流発生部材で構成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。
【００９２】
また、上記実施の形態においては、薬液として超純水を使用し、この超純水を、第２導通管７を通じて洗浄装置２内部に配置したターゲット面に噴射し、このターゲット面を洗浄する半導体洗浄システム１を例に挙げて説明したが、例えば薬液として現像液を使用し、この現像液をターゲット面に塗布する現像液加熱システム等の半導体製造システムであっても、同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００９３】
また、上記実施の形態においては、ＰＬＣユニット１１にて超純水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、熱交換装置８Ａに対して超純水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１２は電圧パルスに基づいて、超純水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１１にて電圧パルスではなく、熱交換装置８Ａに対して超純水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１２が電流に基づき、超純水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。
【００９４】
また、上記実施の形態においては、薬液として超純水を使用した半導体洗浄システム１について説明したが、例えば薬液ではなく薬品ガスを使用したシステムにおいても適用可能であり、この場合、薬品ガスが流通する発熱管の端部を接地して、発熱管を流通する薬品ガスに関わるクラスタ集合体の帯電電荷を放電し、クラスタ集合体を微細化するようにしたので、発熱管及び薬品ガス間の摩擦帯電電荷を放電して、クラスタ集合体の大型化の要因となる薬品ガスのクラスタ同士、クラスタ及びコロイド粒子間の帯電電荷を減らすことで、クラスタ同士、クラスタ及びコロイド粒子間の電荷吸着を減らしてクラスタ集合体を微細化し、その結果、半導体マスク形成工程や半導体ウエハ回路形成工程におけるクラスタ集合体を要因とした品質低下を確実に防止することができると共に、薬品ガスの帯電による悪影響を確実に軽減することができる。
【００９５】
また、その発熱管が、その管内を流通する薬品ガスを乱流する乱流発生部材で構成し、この乱流発生部材による薬品ガスの乱流作用に応じて、前記発熱管の管内を流通する薬品ガスに関わるクラスタ集合体の帯電電荷を放電して、前記クラスタ集合体を微細化するようにした場合、乱流発生部材で薬品ガスの乱流作用でクラスタ集合体が管内壁面に衝突することで、クラスタ集合体の帯電電荷が放電して、クラスタ集合体を微細化することができると共に、薬品ガスの帯電による悪影響を確実に軽減することができる。
【００９６】
また、その乱流発生部材が、その略中央部を螺旋状に捩回して構成し、この乱流発生部材で構成する挿通孔内に、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内挿配置するようにした場合、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、強磁性部材がクラスタ集合体に対するローレンツ力の作用を大きくし、ツェータ電位の磁気的消滅で、クラスタ集合体の均一微細化効果を著しく向上させることができる。
【００９７】
さらに、加熱コイルへの高周波電力に応じて発生する電磁誘導電力及び超音波振動の作用に応じて、前記発熱管の管内を流通する薬品ガスに関わるクラスタ集合体を微細化するようにした場合、電磁誘導電力作用及び超音波振動作用に応じてクラスタ集合体の粉砕化効果及び微細均一化効果を向上させることができる。
【００９８】
つまり、薬液ではなく、薬品ガスに本願発明の熱交換装置を適用した場合、薬品ガスのクラスタに対して直接的にローレンツ力が作用するため、クラスタ同士、クラスタ及びコロイド粒子間の凝集が生じにくく、クラスタを微細均一化する効果を備え、しかも、クラスタ集合体はローレンツ力の作用で加速した状態で乱流発生部材である発熱管の管内壁面に衝突する結果、乱流効果を一層促進するためにクラスタが微細均一化されながら熱交換されていくので、一般的な熱交換器では気体分子に直接作用して熱交換で加熱温度の安定性を図ることは困難であるが、本願発明の熱交換装置では、例えば約１００ｓｃｃｍからの微小流量領域でも±１℃程度の安定した加熱が可能になる。
【００９９】
また、上記実施の形態においては、半導体製造工程を例に挙げて説明したが、液晶基板の製造工程であっても、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】
【０１００】
本発明の熱交換装置によれば、薬液が流通する発熱管の端部を接地することで、発熱管を流通する薬液に関わる残留パーティクルの大型化の要因となるコロイド粒子及び気泡間の帯電電荷を放電して、コロイド粒子及び気泡間の電荷吸着を減らして残留パーティクル成分のサイズを微細化することができる、例えば超純水等の薬液を目標温度に温度調整し、その温度調整した超純水を半導体のターゲット面に噴射して洗浄する半導体洗浄システムに有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の熱交換装置に関わる実施の形態を示す半導体洗浄システム内部の要部である熱交換装置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熱交換装置の残留パーティクル成分の変化を端的に示す説明図である。
【図３】本実施の形態に関わる熱交換装置内部の発熱管内部の乱流作用を端的に示す説明図である。
【図４】本実施の形態に関わる熱交換装置の流入口及び流出口の残留パーティクル成分のサイズ変化を端的に示す説明図である。
【図５】本出願人が考案した従来技術の熱交換装置に関わる実施の形態を示す半導体洗浄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熱交換装置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熱交換装置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半導体洗浄システムの第１導通管内部の摩擦帯電電荷を端的に示す説明図である。
【図９】本出願人が考案した従来技術に関わる半導体洗浄システムの残留パーティクル成分の変化を端的に示す説明図である。
【符号の説明】
【０１０２】
８Ａ  熱交換装置
２１  発熱管
２１Ａ  流入口（入口）
２１Ｃ  螺旋状部（乱流発生部材）
２１Ｄ  挿通孔
２２  短絡部材
２３  加熱コイル
２５  アース部（接地）
２６  強磁性部材
【図１】
2008226720.tif 000003
【図２】
2008226720.tif 000004
【図３】
2008226720.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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