CN215176154U - 半导体制造用化学药液的温度控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种半导体制造用化学药液的温度控制装置。本实用新型的半导体制造用化学药液的温度控制装置安装于化学药液循环供应管以控制化学药液的温度，其包括：第1散热设备部(100)，其在内部形成有冷却水流路；多个热电模块(200)，其分别与所述第1散热设备部的两侧面接触地设置；及第2散热设备部(300)，中间隔着所述第1散热设备部(100)分别与所述多个热电模块(200)接触地设置，并设有沿着其内部流动化学药液的多个化学药液流路管(310)。根据本实用新型，能够提高从第2散热设备部向化学药液的热传送效率，而能够便利有效地进行化学药液的温度控制。

Description

半导体制造用化学药液的温度控制装置

技术领域

本实用新型涉及一种半导体制造用化学药液的温度控制装置，其应用改良过的传送结构以能够进一步有效地将从热发生源发生的热传送至化学药液。

背景技术

一般而言，执行半导体工艺及LCD(Liquid Crystal Display)工艺的基板处理装置是利用各种化学药液执行基板的工艺。

例如，基板处理装置进行基板的蚀刻工艺、洗涤工艺等，上述的基板的工艺中使用氢氟酸、磺酸、硝酸、磷酸等酸性溶液或氢氧化钾、氢氧化钠、铵等碱性溶液或其中一个或其混合液等各种种类的化学药液。

利用上述的各种种类的化学药液产生化学反应而去除或洗涤基板上的不必要的物质。在处理基板的工艺中向基板喷射的化学药液的温度成为工艺的主要因素。因此，为了基板工艺的均匀性和有效性，必须在蚀刻或洗涤工艺中维持化学药液的既定温度且稳定地供应化学药液。

作为用于控制化学药液的温度的化学药液温度控制装置的一个示例，现有技术中公开了如图1所示的结构。

观察图1表示的结构，外管的构成中冷却水向一侧流入，向另一侧排出，并且，在外管的内侧配置了用于流动化学药液(Chemical Liquid)的化学药液管的双层管方式的模块。但，上述的方式也存在如下缺点：为了控制化学药液的温度，需要加热器、冷却装置等体积较大的装置，并且，不易引导化学药液的迅速的温度变化。

为了解决上述缺点，提供了图2的(a)和(b)中表示的其他结构的装置。

观察图2的(a)和(b)表示的结构，形成有用于流动化学药液的化学药液套管10；化学药液套管10两侧的碳化硅(SiC)板20；碳化硅外侧的铝板30；铝板外侧的热电模块40及最外廓的形成有冷却水流路的散热设备部50。

通过上述的结构向热电模块40->铝板30->高纯度碳化硅(SiC) 板20->化学药液传送热。热电模块是将n,p类型(type)的热电半导体从电性方面以串联，从热性方面以并联地连接，通过改变电流供应方向而将在n,p类型(type)半导体形成的热迅速地变换为高温或低温。并且，碳化硅(SiC)的特性上耐热性优秀、具有较高的热导率，因此，碳化硅(SiC)板20具有能够将热电模块发生的热最大限度地无热损失地、高效地向化学药液传送的优点。

但，因化学药液和周边结构物之间的化学反应而发生不纯物时，半导体制造工艺中发生大量的不良错误，碳化硅(SiC)板20是目前未验证耐化学性的状态，因此，如果适用碳化硅(SiC)板20，因发生不纯物而有工艺不良的示例。在控制化学药液的温度时，如果适用耐化学性未得到验证的碳化硅(SiC)板隐藏着很大的危险要素，并且，在生产产品中可能发生很大的差错。

并且，化学药液套管10可由具有较高的使用(化学药液流动允许)温度与化学药液的直接性的接触的耐化学性得到验证的PFA (Perfluoroalkoxy)材质形成，但，在材料的特性上具有较低的传热效率，尤其，如果是直管形状，在内部形成层流(Laminar Flow)形态的流动，因此，不易引导提高热交换效率。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

本实用新型为了解决上述的问题，目的为提供一种省却以往使用的碳化硅(SiC)板，而采用能够提高向化学药液的热传送效率的结构，从而，能够有效地进行化学药液的温度控制的半导体制造用化学药液的温度控制装置。

(二)技术方案

根据本实用新型的一实施例，提供一种半导体制造用化学药液的温度控制装置，其安装于化学药液循环供应管以控制化学药液的温度，包括：第1散热设备部，其在内部形成有冷却水流路；多个热电模块，其分别与所述第1散热设备部的两侧面接触地设置；及第2散热设备部，其中间隔着所述第1散热设备部分别与所述多个热电模块接触地设置，并设有沿着其内部流动化学药液(chemical liquid)的多个化学药液流路管。

所述第2散热设备部包括：一个化学药液流入管及化学药液排出管，其分别流入及排出化学药液；第1及第2散热设备模块，其分别设置在所述第1散热设备部的一侧及另一侧,并且，在内部分别设有分别与所述一个化学药液流入管及化学药液排出管连通的多个化学药液流路管；第1及第2分流管模块，其形成有内部流动空间，分别设置在所述第1及第2散热设备模块的一侧,用于容纳通过多个化学药液流路管流入或排出的化学药液，并且，分别与所述一个化学药液流入管及化学药液排出管连通；及第3分流管模块，其形成有内部流动空间，在所述第1及第2散热设备模块的另一侧形成，使得形成于所述第1及第2散热设备模块的多个化学药液流路管相互连通。

所述多个化学药液流路管由PFA材质形成，所述第1及第2散热设备部由铝合金材质形成,所述第1至第3分流管模块由PTFE材质形成。

所述第2散热设备部还包括：乱流发生模块，其向所述多个化学药液流路管的端部内侧插入，而使得化学药液流路管内部的化学药液流动发生乱流。

所述化学药液流路管由直管形态形成，所述乱流发生模块包括：乱流发生模块主体；及多个乱流引导流路，其设置在所述乱流发生模块主体，对于所述化学药液流路管的纵向中心轴倾斜形成，引导化学药液向所述化学药液流路管内面流动而借助于与所述内面的冲突发生乱流。

所述化学药液流路管由直管形态形成，所述乱流发生模块包括：乱流发生模块主体；及多个乱流引导流路，其设置在所述乱流发生模块主体，并且，越向所述化学药液流路管内侧越逐渐地增加流路截面积，从而，引导化学药液向化学药液流路管内面流动，而借助于与内面的冲突发生乱流。

所述乱流发生模块由PFA或PTFE材质形成。

在所述多个化学药液流路管的内面沿着圆周方向交替地反复地形成有突出部和凹陷部，并且，沿着其纵向连续地形成。

在所述多个化学药液流路管的内侧沿着其纵向连续地形成有用于将该流路以多个区域进行分割的多个分隔杆。

(三)有益效果

根据本实用新型的半导体制造用化学药液的温度控制装置，在第 2散热设备部内的化学药液流路非由单一流路形成，而由具有既定以下的直径的多个化学药液流路管，从而，实际上能够提高从第2散热设备部向化学药液的热传送效率，而能够便利有效地进行化学药液的温度控制。

并且，第2散热设备部以第1及第2散热设备模块适用，从而，化学药液在第1散热设备部周边流动的期间接受多个线路热，而进一步提高热交换效率。

并且，化学药液流路管端部插入乱流发生模块，并将化学药液流路管内部结构不同地变更使用，从而，使得从第2散热设备部传送的热更均匀地向化学药液传送，而提高热交换效率。

附图说明

图1及图2的(a)和(b)为表示根据以往技术的用于化学药液的温度控制的化学药液温度控制装置的附图；

图3为根据本实用新型的实施例的半导体制造用化学药液的温度控制装置的剖视图；

图4为图3的正截面图；

图5为图3的侧截面图；

图6的(a)和(b)为表示直管内部的层流(Larminar Flow)状态的附图；

图7为表示在本实用新型的实施例的半导体制造用化学药液的温度控制装置中向化学药液流路管端部插入乱流发生模块的状态的截面图；

图8的(a)和(b)为表示图7的乱流发生模块的一例的剖视图和正面图；

图9为在本实用新型的实施例的半导体制造用化学药液的温度控制装置安装乱流发生模块的状态的附图；

图10的(a)和(b)为表示乱流发生模块的另一例的剖视图和正面图；

图11的(a)至(c)为表示本实用新型的实施例的半导体制造用化学药液的温度控制装置的化学药液流路管的不同的形态的附图。

附图标记说明

100：第1散热设备部 200：热电模块

300：第2散热设备部 310：化学药液流路管

320：化学药液流入管 330：化学药液排出管

340：第1散热设备模块 350：第2散热设备模块

361：第1分流管模块 362：第2分流管模块

363：第3分流管模块 380、390：乱流发生模块

具体实施方式

以下，参照附图更详细说明本实用新型的实施例。但，本实用新型并非限定于以下公开的实施例，而以相互不同的各种形态实施，本实施例只是为了完整地公开本实用新型，并向本实用新型的技术领域的普通技术人员完整地告知实用新型的范畴而提供。在附图中相同的符号指称相同的要素。

根据本实用新型的优选的实施例的半导体制造用化学药液的温度控制装置是设置在半导体的蚀刻(Wet Etch)、洗涤(Clean)等各种工艺中化学药液流动的区间，从而，在化学药液的加热及冷却时既定地控制温度，其采用能够提高向沿着内部流动的化学药液的热传送效率的结构，而能够有效地进行化学药液的温度控制。

以下，参照实施例详细说明本实用新型。

如图3至图5所示，根据本实用新型的实施例的半导体制造用化学药液的温度控制装置是安装在化学药液循环供应管370而控制化学药液的温度，包括：第1散热设备部100、热电模块200及第2散热设备部300。

首先，第1散热设备部100大致形成四角管形态，在内侧形成有冷却水流路110，以便沿着其内部流动工艺冷却水(PCW，Processing Cooling Water)或其他冷却水。在此，在因热电模块200的驱动使得与第1散热设备部100接触的热电模块200的一侧面形成高温时，冷却水能够迅速地将高温形成部位(放热侧面)冷却，并既定地维持放热侧面的温度，而从实际上防止热电模块200的冷却/发热效率的降低，提高耐久性。如上述地，为了使得工艺冷却水的低温的热有效地向以高温发热的热电模块200的一侧面传送，第1散热设备部100和第2散热设备部300(详细地，第1及第2散热设备模块340、350) 由具有既定以上的热传导率的铝合金材质形成。

热电模块200形成多个，而分别与第1散热设备部100的两侧面接触，并通过发热控制而加热或冷却化学药液。更详细地，在与第2 散热设备部300接触的热电模块200的接触面形成高温或低温，而能够控制化学药液的温度。热电模块200在第1散热设备部100的两侧面整体均匀地形成有多个。

如图4及图5所示，第2散热设备部300在中间隔着第1散热设备部100而分别与多个热电模块200接触地形成，并且，形成有沿着内部流动化学药液(chemical liquid)的多个化学药液流路管310。

并且，从热电模块200发生的热顺次地向第2散热设备部300-> 化学药液流路管310->化学药液传送而使得化学药液的温度变换，本实用新型在第2散热设备部300内非以单一流路形成化学药液流路，而是以具有既定以下的直径的多个流路(化学药液流路管)形成，由此，实际提高从第2散热设备部300向化学药液的热传送效率，而容易有效地进行化学药液的温度控制。更详细地，如果像以往地在第2 散热设备部300内形成单一化学药液流路时，从单一化学药液流路的流动方向来看，以截面积为基准，越向内侧热传送效率越减少。但，本实用新型未形成单一流路，而在第2散热设备部300形成多个化学药液流路，并使得多个化学药液流路的流路截面积形成既定大小以下，以使第2散热设备部的热最大限度地有效地向化学药液传送。

本实用新型的实施例中，第2散热设备部300包括：一个化学药液流入管320、一个化学药液排出管330、第1及第2散热设备模块 340、350、第1至第3分流管模块361、362、363。

化学药液流入管320与化学药液循环供应管370连接,连接的一个化学药液流入管320形成向多个化学药液流路管310内流动化学药液的流路。并且，化学药液排出管330与化学药液循环供应管370连接，连接的一个化学药液排出管330形成从多个化学药液流路管310 排出的化学药液向化学药液循环供应管内流动的流路。

第1散热设备模块340和第2散热设备模块350分别配置在第1 散热设备部100的一侧及另一侧，并且，在内部分别设有多个化学药液流路管310，以使分别与一个化学药液流入管320、化学药液排出管330连通。

本实用新型的第2散热设备部300由第1及第2散热设备模块 340、350分离而形成，化学药液流动第1散热设备部100周边的期间持续性地接收热，而进一步提高热交换效率。

如上述地，从热电模块200的发生热向第1及第2散热设备模块 340、350传送后，经过化学药液流路管310向化学药液传送，并且，为了提高第1及第2散热设备模块340、350与化学药液流路管310 之间的热传送效率，优选地，化学药液流路管310的外面与第1及第 2散热设备模块340、350紧贴。

不言而喻，可在第1及第2散热设备模块340、350形成多个贯通孔后将化学药液流路管310紧贴地强制压入，但，在压入过程中可能发生破损，因此，是不可取的。

本实用新型的实施例中，如图4所示，第1散热设备模块340由上部散热设备模块片342和下部散热设备模块片343构成，可在各个模块片形成如半圆形状的插入槽341，并在某一个模块片的插入槽 341安置化学药液流路管310后，将剩余模块片通过焊接或螺丝结合等结合完成。

第1及第2分流管模块361、362形成有内部流动空间,分别设置在第1及第2散热设备模块340、350的一侧，能够容纳通过多个化学药液流路管310流入或排出的化学药液，并分别与一个化学药液流入管320及化学药液排出管330连通。

即，在第1分流管模块361的一侧插入一个化学药液流入管320 端部并维持气密，同样地，在另一侧插入多个化学药液流路管310并维持气密。从而，通过化学药液流入管320向第1分流管模块361内部进入的化学药液，向各个化学药液流路管310内部分散而流动。更详细地，化学药液是以具有既定以上的流动压的状态经过化学药液循环供应管370及化学药液流入管320并向第1分流管模块361内部流动，由此，第1分流管模块361内部空间维持以化学药液充满的状态，而借助于第1分流管模块内部压，使得化学药液最大限度地均匀地向多个化学药液流路管310分散流动。

在第2分流管模块362的一侧插入一个化学药液排出管330端部并维持气密，相同地，在另一侧插入多个化学药液流路管310并维持气密。由此，向第1及第2散热设备模块340、350内部流动之后通过多个化学药液流路管310向第2分流管模块362内部进入的化学药液之后通过一个化学药液排出管330排出。

如图5所示，第3分流管模块363形成有内部流动空间，其在第 1及第2散热设备模块340、350的另一侧形成而使得形成于第1及第2散热设备模块340、350的多个化学药液流路管相互连通。

即，在第3分流管模块363的一侧贯通插入在第1及第2散热设备模块340、350形成的多个化学药液流路管310端部并维持气密。从而，通过化学药液流入管320流入的化学药液沿着第1分流管模块 361、第1散热设备模块340的化学药液流路管310、第3分流管模块363、第2散热设备模块350的化学药液流路管310及第2分流管模块362流动后通过化学药液排出管330排出。化学药液如上述地循环移动的过程中受到热电模块200的发生热，被加热或冷却后温度发生变换，并向下一个工艺线供应。

本实用新型的实施例中，多个化学药液流路管310可由PFA (Perfluoroalkoxy)材质形成，第1至第3分流管模块361、362、363 由PTFE(Polytetrafluoroethylene)材质形成。

如上述地，化学药液流路管310、第1至第3分流管模块361、 362、363是实际与化学药液直接接触的部分，由验证耐化学性的 PFA,PTFE材质形成，从而，能够最大限度地防止与化学药液直接的接触引起的化学反应而生成不纯物。

如上述地，为了防止生成微细不纯物，与化学药液直接接触的结构适用PFA、PTFE材质，但，PFA、PTFE材质相对地导热率较低，因此，自身存在热传导效率降低的问题。

但，如上述地，本实用新型在第2散热设备部300未形成单一流路的化学药液流路，而形成具有既定以下的直径的多个化学药液流路管310，从而，实际上提高了从第2散热设备部300向化学药液的热传送效率，而消除了使用上述的材质带来的缺点。

本实用新型除了上述的提高热传送效率的结构之外，还提供能够提高在第2散热设备部300与化学药液流路管310内部流动的化学药液之间的热传送效率的附加的结构。

更详细地，如图7至图10的(a)和(b)所示，第2散热设备部300还可包括：乱流发生模块380、390，其分别向多个化学药液流路管310的端部内侧插入，而使化学药液流路管310内部的化学药液流动发生乱流。

本实用新型的实施例中，化学药液流路管310由提供直线流路的直管形态形成,一般而言，如图6的(a)和(b)所示，沿着直管内部流动的流体形成层流(Laminar Flow)，此时，在第2散热设备部 300与化学药液流路管310内部流动的化学药液之间的热传送效率相比能够生成乱流的情况减少。

本实用新型如图7所示通过乱流发生模块380能够引导在化学药液流路管310内发生乱流(Turbulent Flow)，从而，能够向化学药液流路管310内部的化学药液均匀地传送第2散热设备部的热，而进一步提高热交换效率。

作为一例，如图7至图9所示，乱流发生模块380包括：乱流发生模块主体381；多个乱流引导流路382，其设置在乱流发生模块主体381，对于化学药液流路管310的纵向中心轴倾斜形成，引导化学药液向化学药液流路管310内面流动而借助于与所述内面的冲突发生乱流。

作为另一例，如图10的(a)和(b)所示，乱流发生模块390 包括：乱流发生模块主体391；多个乱流引导流路392，其在乱流发生模块主体391形成有多个，并且，越向化学药液流路管310内侧越逐渐地增加流路截面积，以使化学药液向化学药液流路管310内面流动，从而，引导借助于与内面的冲突的乱流发生。

前者和后者全部都是多个乱流引导流路382、392贯通乱流发生模块主体381、391的一端与另一端之间而形成。

除此之外，乱流引导流路可适用能够发生乱流的各种结构，虽未在附图中图示，可适用流路至少弯曲一次的曲线形态,此时也相同地，化学药液向化学药液流路管310的内面向其内侧流入。

在此，乱流发生模块380、390可向化学药液流路管310内强制压入地安装，并且，如图9所示，在向第1散热设备模块340内部的化学药液流入口侧、向第2散热设备模块350内部的化学药液流入口侧分别形成。乱流发生模块380、390也是与化学药液直接接触的构成，因此，因与上述的情况相同的理由，优选地，由流路PFA或PTFE 材质形成。

本实用新型除了乱流发生模块之外，还提供能够提高在第2散热设备部300与化学药液流路管310内部流动的化学药液之间的热传送效的另一个附加结构。

作为一例，如图11的(a)所示，化学药液流路管310成型时在多个化学药液流路管的内面沿着圆周方向交替反复地形成有突出部 311和凹陷部312，并沿着其纵向连续地形成。从而，借助于突出部 311和凹陷部312而增加化学药液流路管310与其内部的化学药液之间的热交换面积，由此，能够提高第2散热设备部300与化学药液之间的热交换效率。

作为另一例，如图11的(b)、图11的(c)所示，在成型化学药液流路管310时，在多个化学药液流路管310的内侧沿着其纵向连续地形成有用于将该流路分隔为多个区域的多个分隔杆313。相同地，借助于分隔杆313而使得化学药液流路管310与其内部的化学药液之间的热交换面积增加，由此，能够提高第2散热设备部300与化学药液之间的热交换效率。

更详细地，虽未在附图中表示，在图11的(a)至(c)中表示的化学药液流路管310结构上适用(插入)上述的乱流发生模块380、 390时，能够更加提高在化学药液流路管310内的乱流发生程度，而进一步提高热传送效率，尤其，通过分隔杆313将流路截面积分隔为多个时，具有能够更加极大化在各个被分隔的流路上的乱流发生程度。

本实用新型参照附图和上述的优选实施例进行了说明，但，本实用新型并非限定于此，而通过后述的权利要求书被限定。因此，本实用新型的技术领域的普通技术人员在不脱离后述的权利要求书的技术思想的范围内不同地变形和修改本实用新型。

Claims (9)

1.一种半导体制造用化学药液的温度控制装置，其安装于化学药液循环供应管以控制化学药液的温度，其特征在于，包括：

第1散热设备部，其在内部形成有冷却水流路；

多个热电模块，其分别与所述第1散热设备部的两侧面接触地设置；及

第2散热设备部，其中间隔着所述第1散热设备部分别与所述多个热电模块接触地设置，并设有沿着其内部流动化学药液的多个化学药液流路管。

2.根据权利要求1所述的半导体制造用化学药液的温度控制装置，其特征在于，

所述第2散热设备部包括：

一个化学药液流入管及化学药液排出管，其分别流入及排出化学药液；

第1及第2散热设备模块，其分别设置在所述第1散热设备部的一侧及另一侧，并且，在内部分别设有分别与所述一个化学药液流入管及化学药液排出管连通的多个化学药液流路管；

第1及第2分流管模块，其形成有内部流动空间，分别设置在所述第1及第2散热设备模块的一侧，用于容纳通过多个化学药液流路管流入或排出的化学药液，并且，分别与所述一个化学药液流入管及化学药液排出管连通；及

第3分流管模块，其形成有内部流动空间，在所述第1及第2散热设备模块的另一侧形成，使得形成于所述第1及第2散热设备模块的多个化学药液流路管相互连通。

3.根据权利要求2所述的半导体制造用化学药液的温度控制装置，其特征在于，

所述多个化学药液流路管由PFA材质形成，所述第1及第2散热设备部由铝合金材质形成,所述第1至第3分流管模块由PTFE材质形成。

4.根据权利要求2所述的半导体制造用化学药液的温度控制装置，其特征在于，

所述第2散热设备部还包括：

乱流发生模块，其向所述多个化学药液流路管的端部内侧插入，而使得化学药液流路管内部的化学药液流动发生乱流。

5.根据权利要求4所述的半导体制造用化学药液的温度控制装置，其特征在于，

所述化学药液流路管由直管形态形成，

所述乱流发生模块包括：

乱流发生模块主体；及

多个乱流引导流路，其设置在所述乱流发生模块主体，对于所述化学药液流路管的纵向中心轴倾斜形成，引导化学药液向化学药液流路管内面流动而借助于与所述内面的冲突发生乱流。

6.根据权利要求4所述的半导体制造用化学药液的温度控制装置，其特征在于，

所述化学药液流路管由直管形态形成，

所述乱流发生模块包括：

乱流发生模块主体；及

多个乱流引导流路，其设置在所述乱流发生模块主体，并且，越向所述化学药液流路管内侧越逐渐地增加流路截面积，从而，引导化学药液向化学药液流路管内面流动，而借助于与内面的冲突发生乱流。

7.根据权利要求4所述的半导体制造用化学药液的温度控制装置，其特征在于，

所述乱流发生模块由PFA或PTFE材质形成。

8.根据权利要求1所述的半导体制造用化学药液的温度控制装置，其特征在于，

在所述多个化学药液流路管的内面沿着圆周方向交替地反复地形成有突出部和凹陷部，并且，沿着其纵向连续地形成。

9.根据权利要求8所述的半导体制造用化学药液的温度控制装置，其特征在于，

在所述多个化学药液流路管的内侧沿着其纵向连续地形成有用于将该流路以多个区域进行分割的多个分隔杆。

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