JP2000124184A - 薬液用冷却水恒温装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、装置を大型化することなく、温度
変化の少ない薬液用冷却水を供給できる薬液用冷却水恒
温装置を提供すること。 【解決手段】 薬液処理槽１１０と、この薬液処理槽内
の薬液を冷却するための熱交換器１２０と、この熱交換
器に薬液用冷却水を供給するための管部１７０ａ、１７
０ｂと、この薬液用冷却水を一定の温度に保持させるた
めの薬液用冷却水専用の冷却部１９０と、この冷却部に
冷媒を供給するための第１の冷媒搬送部２１０ｂと、こ
の冷却部から冷媒を供給される第２の冷媒搬送部２１０
ａと、を有する薬液用冷却水恒温装置１００であって、
この第１の冷媒搬送部には、上記冷却部の温度を上げる
ための加熱用冷媒搬送部２１１ｂと、この冷却部の温度
を下げるための冷却用冷媒搬送部２１２ｂとが備えられ
ていることを特徴とする薬液用冷却水恒温装置１００。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薬液を一定温度に
保持させるための薬液用冷却水恒温装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば半導体製造装置において
は、各種の薬液を用いている。この薬液は、例えば処理
槽に収容され、図６に示すように一定温度に保たれるよ
うになっている。すなわち、薬液恒温装置１０は、薬液
が収容されている処理槽１１を有している。この処理槽
１１内の薬液は、ポンプＰを介して熱交換器１２に導か
れるようになっている。この熱交換器１２には、この薬
液だけでなく工場用冷却水供給部１３から工場用冷却水
も導かれるようになっている。具体的には、工場用力供
給棟内に設けられた工場全体に冷却水を供給するための
工場用冷却水供給部１３から工場用冷却水が工場用冷却
水往き管１３ａにより熱交換器１２内に導かれる。この
ように熱交換器１２内に導かれた工場用冷却水は、薬液
との間で熱交換が行われ、薬液を冷却することになる。
この冷却された薬液は、フィルタ１４を介して処理槽１
１に戻されることになる。また、熱交換器１２内に導か
れた工場用冷却水は、熱交換で薬液の熱を奪った後、工
場用冷却水戻り管１３ｂを通って工場用力供給棟の工場
用冷却水供給部１３へ戻される。この戻された工場用冷
却水は、再び冷却されて、熱交換器１２へ供給されるこ
とになる。このように薬液恒温装置１０は、工場用冷却
水を利用して薬液を冷却していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
薬液恒温装置１０では、その熱交換器１２に用いる冷却
水として、工場用冷却水を用いていた。このため、薬液
恒温装置１０が設置されている半導体製造現場棟と工場
用冷却水供給部１３が設置されている工場用力供給棟が
離れて配置されている場合は、どうしても工場用冷却水
往き管１３ａ及び工場用冷却水戻り管１３ｂを工場の敷
地内で、かつ屋外に長く配置する必要があった。このよ
うに屋外に工場用冷却水往き管１３ａ及び工場用冷却水
戻り管１３ｂを配置した場合は、天候等の外気の温度の
影響を受け、外気温によって工場用冷却水の温度も変動
することになる。例えば、図７（１）に示すように、工
場用冷却水温度は、冬又は夏の外気温の変化により影響
を受け、変動する。そして、この工場用冷却水温度の変
動は、図７（２）に示すように、熱交換器１２で冷却さ
れる薬液にも温度変化となって表れることになる。この
ような薬液の温度変化は、エッチングによって単位時間
当たりに溶解する半導体ウエハの遮光膜、レジスト膜等
の厚さであるエッチングレートの不安定を招き、半導体
ウエハの不良にもつながるという問題があった。また、
この温度変化が季節毎ではなく一日の昼間又は夜間の違
いで生じるという問題もあった。

【０００４】このような問題を解決するために、図８
（１）に示すように、熱交換器１２の容量を大きくした
り、図８（２）に示すように、熱交換器１２を直列に配
置するという方法もあるが、これでは、薬液恒温装置１
０の大型化を招き、設置に大きなスペースが必要となる
という問題があった。

【０００５】本発明は、以上の点に鑑み、装置を大型化
することなく、温度変化の少ない薬液用冷却水を供給で
きる薬液用冷却水恒温装置を提供することを目的として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明によ
れば、薬液処理槽と、この薬液処理槽内の薬液を冷却す
るための熱交換器と、この熱交換器に薬液用冷却水を供
給するための管部と、この薬液用冷却水を一定の温度に
保持させるための薬液用冷却水専用の冷却部と、この冷
却部に冷媒を供給するための第１の冷媒搬送部と、この
冷却部から冷媒を供給される第２の冷媒搬送部と、を有
する薬液用冷却水恒温装置であって、この第１の冷媒搬
送部には、上記冷却部の温度を上げるための加熱用冷媒
搬送部と、この冷却部の温度を下げるための冷却用冷媒
搬送部とが備えられていることを特徴とする薬液用冷却
水恒温装置により、達成される。

【０００７】上記構成によれば、上記薬液用冷却水恒温
装置には、上記薬液処理槽内の薬液を冷却するための薬
液用冷却水を供給するための管部と、この薬液用冷却水
を一定の温度に保持させるための薬液用冷却水専用の冷
却部とが備えられ、且つ、この冷却部に冷媒を供給する
ための第１の冷媒搬送部には、この冷却部の温度を上げ
るための加熱用冷媒搬送部と、この冷却部の温度を下げ
るための冷却用冷媒搬送部とが備えられているため、外
気温の影響を受けることなく、安定した温度の冷却水を
供給することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を図１乃至図８を参照しながら、詳細に説明する。尚、
以下に述べる実施形態は、本発明の好適な具体例である
から、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、
本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定
する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもの
ではない。

【０００９】図１は、本発明の薬液用冷却水恒温装置の
第１の実施の形態にかかる半導体ウエハの薬液用冷却水
恒温装置１００を示した図である。図において、半導体
ウエハ製造現場には、この半導体ウエハの薬液用冷却水
恒温装置１００の薬液処理槽である半導体ウエハ薬液処
理槽１１０が設けられている。この半導体ウエハ薬液処
理槽１１０に収容されている薬液は、例えば、ふっ酸や
通常、ＮＨ４ＯＨで希釈されているバッファードふっ酸
等のエッチング液であり、この薬液は、エッチング処理
により生じる反応熱により、その温度が上昇することに
なる。そのため、この薬液は、ポンプＰにより、薬液用
往き管１５０ａを通って熱交換器１２０に導かれるよう
になっている。この熱交換器１２０では、薬液は後述す
るように冷却等され、その後、薬液用戻り管１５０ｂに
導かれることになる。この薬液は、フィルタ１４０によ
って濾過等された後、半導体ウエハの薬液処理槽１１０
に戻されることになる。

【００１０】一方、上述の熱交換器１２０には、図１に
示すように、例えば、水等の薬液用冷却水を供給するた
めの管部である冷却水往き管１７０ａと冷却水戻り管１
７０ｂとが接続されている。また、これら冷却水往き管
１７０ａと冷却水戻り管１７０ｂには、この薬液用冷却
水を一定の温度に保持させるための空冷式チラー１６０
が接続されている。この空冷式チラー１６０は、半導体
ウエハ製造現場に近い場所に配置されている。この空冷
式チラー１６０の内部を表したのが図２である。図２に
示すように、空冷式チラー１６０の内部には、薬液用冷
却水を導く冷却水戻り管１７０ｂが取り込まれている。
この取り込まれている冷却水戻り管１７０ｂは、空冷式
チラー１６０の内部に設けられている冷却水用水槽１８
０に接続され、冷却水はこの冷却水用水槽１８０に戻さ
れる構造となっている。このような空冷式チラー１８０
に取り込まれた冷却水戻り管１７０ｂには、上記冷却水
用水槽１８０に接続される前に、薬液用冷却水専用の冷
却部である冷却器１９０が取り付けられている。

【００１１】この冷却器１９０は、冷媒である例えばフ
ロンガス、アンモニア、二酸化炭素等を使用して、冷却
水戻り管１７０ｂ内の薬液用冷却水から吸熱又は、薬液
用冷却水に放熱等して、この薬液用冷却水の温度が一定
に保持されるようになっている。このように冷却器１９
０で一定の温度に保持された薬液用冷却水は、上述のよ
うに冷却用水槽１８０に収容され、その後、図２に示す
ように、圧送ポンプ２００で、冷却水往き管１７０ａに
導かれ、図１に示すように、熱交換器１２０内に達する
ことになる。この熱交換器１２０では、上述の薬液用往
き管１５０ａによって導かれた薬液と、上記冷却水往き
管１７０ａによって導かれた一定温度に保持されている
薬液用冷却水との間で熱交換が行われることになる。す
なわち、薬液の温度が薬液用冷却水の温度より高けれ
ば、薬液用冷却水の吸熱によって、薬液の温度が下がる
ことになる。また、薬液の温度が薬液用冷却水の温度よ
り低ければ、薬液用冷却水の放熱によって、薬液の温度
が上がることになる。

【００１２】このように熱交換器１２０で、吸熱又は放
熱した薬液用冷却水は、上述のように、冷却水戻り管１
５０ｂで空冷式チラー１６０に導かれ、上述の冷却器１
９０によって、一定の温度で保持され、冷却水用水槽１
８０に収容されることになる。この冷却器１９０には、
上述のように冷媒である例えばフロンガス等が循環する
ようになっている。すなわち、図２に示すように、第２
の冷媒搬送部である往きフロンライン２１０ａによっ
て、冷却器１９０から導かれたフロンガスは、フロンガ
スを貯蔵するための室であるアキュームレータ２２０に
貯蔵されることになる。このアキュームレータ２２０に
貯蔵されたフロンガスは、往きフロンライン２１０ａに
よって、圧縮機２３０に導かれることになる。この圧縮
機２３０には、モータが設けられており、このモータを
使ってフロンガスを圧縮することになる。このとき、フ
ロンガスは、例えば８０度Ｃ程度の高温の高圧ガスとな
る。このように圧縮機２３０によって、高圧ガスとなっ
たフロンガスは、第１冷媒搬送部である戻りフロンライ
ン２１０ｂによって導かれることになる。この戻りフロ
ンライン２１０ｂは、図２に示すように、分岐部を介し
て加熱時用戻りフロンライン２１１ｂと冷却時用戻りフ
ロンライン２１２ｂとに分岐することになる。

【００１３】また、図示しない温度調節部である温度調
節機が、例えば冷却水戻り管１７０ｂに備付けられてお
り、この温度調節機において、冷却水戻り管１７０ｂの
薬液用冷却水の温度を計るようになっている。そして、
この計測結果を予め与えられている例えば温度テーブル
に当てはめ、冷却水戻り管１７０ｂの薬液用冷却水の温
度が、所定の温度より高いか低いかを判断することにな
る。このとき、冷却水戻り管１７０ｂの薬液用冷却水の
温度の計測結果が、所定の温度より高い場合は、冷却用
冷媒用弁である冷却弁２５０を開にし、加熱用冷媒用弁
である加熱弁２４０を閉にすることになる。逆に、冷却
水戻り管１７０ｂの薬液用冷却水の温度の計測結果が、
所定の温度より低い場合は、加熱弁２４０を開にし、冷
却弁２５０を閉にすることになる。したがって、温度調
節機によって、加熱弁２４０が開となり、冷却弁２５０
が閉となった場合は、上述の高温の高圧フロンガスが、
圧縮機２３０から戻りフロンライン２１０ｂを通り、分
岐部を経て加熱時用戻りフロンライン２１１ｂに導かれ
る。そして、加熱時用戻りフロンライン２１１ｂに導か
れた高圧フロンガスは、高温の状態で、開状態となって
いる加熱弁２４０を通り、冷却器１９０に達し、冷却水
戻り管１７０ｂの薬液用冷却水の温度を上昇させること
になる。

【００１４】一方、上記温度調節機によって、冷却弁２
５０が開となり、加熱弁２４０が閉となった場合は、上
述の高温の高圧フロンガスが、圧縮機２３０から戻りフ
ロンライン２１０ｂを通り、分岐部を経て冷却時用戻り
フロンライン２１２ｂに導かれることになる。この冷却
時用戻りフロンライン２１２ｂには、図２に示すように
放熱器であるコンデンサとファンが設けられている。こ
のコンデンサ部分に上記の高温の高圧フロンガスが達す
ると、ファン等によって放熱させられ、高圧フロンガス
の温度が例えば４０度Ｃ程度まで下がり、気体から液体
に変わることになる。この液体状態のフロンガスは、冷
却弁２５０を通過し、膨張弁２６０で膨張されて、冷却
器１７０に導かれる。このとき、液体状態のフロンガス
は、再び、気体に変わり、この際、回りから気化熱を奪
って、冷却作用を発揮することになる。すなわち、この
冷却作用が冷却器１９０内で生じ、これにより、冷却水
戻り管１７０ｂの薬液用冷却水の温度が下がることにな
る。このように、空冷式チラー１６０は、温度調節機と
加熱弁２４０、冷却弁２５０の開閉とによって、冷却水
戻り管１７０ｂの薬液用冷却水の温度の温度を一定に保
持するようになっている。

【００１５】また、このような空冷式チラー１６０を製
造現場の近くに設置する本実施の形態にかかる半導体ウ
エハの薬液用冷却水恒温装置１００においては、図３
（１）に示すように、空冷式チラー１６０によって一定
温度に保持されている薬液用冷却水は、工場用冷却水に
比べ、外気温の影響を受けることなく、冬も夏も一定の
温度となっている。このため、この薬液用冷却水によっ
て熱交換される薬液も、図３（２）に示すように、外気
温の影響を受けず、年間を通じて一定の温度に保持され
ることになる。ゆえに、本実施の形態にかかる半導体ウ
エハの薬液用冷却水恒温装置１００によれば、装置１０
０を大型化することなく、温度変化の少ない薬液用冷却
水を供給できる。また、空冷式チラー１６０から供給す
る薬液用冷却水の温度を低くすることで、上記温度調節
機の能力を高めることができる。さらに、空冷式チラー
１６０との間で循環する薬液用冷却水にすると、工場用
冷却水を用いる場合よりも、冷却水を少なくすることが
でき、コストダウンが可能となる。そして、図３（１）
のように薬液用冷却水を低く設定することにより、熱交
換器１２０の容量を大きくしたり、熱交換器の直列配列
を行うことなく、放熱等の熱交換を効果的に行うことが
でき、熱交換器１２０の能力を十二分に引き出すことが
可能となる。

【００１６】また、本実施の形態においては、空冷式チ
ラー１６０を大型化することにより、図１に示すよう
に、他の設備、例えば他の半導体ウエハ製造現場等にも
薬液用冷却水を供給することができる。具体的には、冷
却水往き管１７０ａ及び冷却水戻り管１７０ｂに他の設
備に向かう分岐管を設けることになる。このように１つ
の大型の空冷式チラー１６０で複数の設備又は複数のポ
ジションに薬液用冷却水等の冷却水をを供給することが
できるため、設備毎に空冷式チラー１６０を設ける必要
がなく、省スペース化が可能となる。

【００１７】図４は、本発明の薬液用冷却水恒温装置の
第２の実施の形態にかかる半導体ウエハの薬液用冷却水
恒温装置３００を示す図である。以下、本実施の形態の
うち、上述の第１の実施の形態と異なる部分を中心に説
明する。そして、第１の実施の形態と同様の部分は、同
一の符号を付す等して説明を省略する。本実施の形態の
半導体ウエハの薬液用冷却水恒温装置３００において
は、上述の第１の実施の形態と異なり、冷却水往き管１
７０ａと冷却水戻り管１７０ｂに、それぞれ他の冷却装
置である工場用冷却水供給源３６０から薬液用冷却水を
供給するための分岐管である工場用冷却水往き管３７０
ａと工場用冷却水戻り管３７０ｂが分岐部を介し接続さ
れている。また、冷却水往き管１７０ａ、冷却水戻り管
１７０ｂ、工場用冷却水往き管３７０ａ及び工場用冷却
水戻り管３７０ｂには、それぞれ非常用弁であるバルブ
３８０、３８０、３８０、３８０が図４に示すように設
けられている。このように構成されている本実施の形態
の薬液用冷却水恒温装置３００は、以下のように動作す
る。

【００１８】図５に示すように、本実施の形態の薬液用
冷却水恒温装置３００は、空冷式チラー１６０が正常に
運用している場合は、冷却水往き管１７０ａ、冷却水戻
り管１７０ｂに設けられているバルブ３８０、３８０
が、開の状態となる。また、このとき、工場用冷却水供
給源３６０に接続されている工場用冷却水往き管３７０
ａと工場用冷却水戻り管３７０ｂに設けられているバル
ブ３８０、３８０は、閉状態となる。したがって、製造
現場と空冷式チラー１６０との間は、図５の矢印Ｘで示
すように薬液用冷却水が循環することになる。しかし、
この薬液用冷却水を供給する空冷式チラー１６０に故障
等のトラブルが発生した場合は、この冷却水往き管１７
０ａ、冷却水戻り管１７０ｂに設けられているバルブ３
８０、３８０が、閉の状態となる。また、このとき、工
場用冷却水供給源３６０に接続されている工場用冷却水
往き管３７０ａと工場用冷却水戻り管３７０ｂに設けら
れているバルブ３８０、３８０は、開状態となる。した
がって、製造現場と工場用冷却水供給源３６０との間
は、図５の矢印Ｙで示すように薬液用冷却水が循環する
ことになる。このように本実施の形態の薬液用冷却水恒
温装置３００によれば、空冷式チラー１６０が故障等し
た際にも、バルブ３８０、３８０、３８０、３８０の操
作により、薬液用冷却水を工場用冷却水供給源３６０か
ら速やかに、製造現場に供給することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、装
置を大型化することなく、温度変化の少ない薬液用冷却
水を供給できる薬液用冷却水恒温装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薬液用冷却水恒温装置の第１の実施の
形態にかかる半導体ウエハの薬液用冷却水恒温装置を示
した図である。

【図２】図１の空冷式チラーの内部を表した図である。

【図３】（１）空冷式チラーによって一定温度に保持さ
れている薬液用冷却水の温度変化を示す図である。 （２）（１）の薬液用冷却水で熱交換される薬液の温度
変化を示す図である。

【図４】本発明の薬液用冷却水恒温装置の第２の実施の
形態にかかる半導体ウエハの薬液用冷却水恒温装置を示
した図である。

【図５】図４の薬液用冷却水の循環状態を示す図であ
る。

【図６】従来の薬液恒温装置を表す図である。

【図７】（１）工場用冷却水の温度変化を示す図であ
る。 （２）従来の薬液の温度変化を示す図である。

【図８】（１）熱交換器の容量を大きくした状態を示す
図である。 （２）熱交換器を直列に配置した状態を示す図である。

【符号の説明】

１００・・・半導体ウエハの薬液用冷却恒温装置、１１
０・・・半導体ウエハの薬液処理槽、Ｐ・・・ポンプ、
１２０・・・熱交換器、１４０・・・フィルタ、１５０
ａ・・・薬液用往き管、１５０ｂ・・・薬液用戻り管、
１６０・・・空冷式チラー、１７０ａ・・・冷却水往き
管、１７０ｂ・・・冷却水戻り管、１８０・・・冷却水
用水槽、１９０・・・冷却器、２００・・・圧送ポン
プ、２１０ａ・・・往きフロンライン、２１０ｂ・・・
戻りフロンライン、２２０・・・アキュームレータ、２
３０・・・圧縮機、２４０・・・加熱弁、２５０・・・
冷却弁、２６０・・・膨張弁、３６０・・・工場用冷却
水供給源

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 薬液処理槽と、この薬液処理槽内の薬液
   を冷却するための熱交換器と、 この熱交換器に薬液用冷却水を供給するための管部と、 この薬液用冷却水を一定の温度に保持させるための薬液
   用冷却水専用の冷却部と、 この冷却部に冷媒を供給するための第１の冷媒搬送部
   と、 この冷却部から冷媒を供給される第２の冷媒搬送部と、
   を有する薬液用冷却水恒温装置であって、 この第１の冷媒搬送部には、上記冷却部の温度を上げる
   ための加熱用冷媒搬送部と、この冷却部の温度を下げる
   ための冷却用冷媒搬送部とが備えられていることを特徴
   とする薬液用冷却水恒温装置。
2. 【請求項２】 上記第１の冷媒搬送部には、加熱用冷媒
   用弁と冷却用冷媒用弁とが設けられるとともに、上記管
   部の薬液用冷却水の温度を測定し、この測定結果に基づ
   き、これら加熱用冷媒用弁及び冷却用冷媒用弁を開閉す
   る温度調節部が備えられていることを特徴とする請求項
   １に記載の薬液用冷却水恒温装置。
3. 【請求項３】 上記熱交換器と上記冷却部との間の上記
   管部には、上記冷却水がこの冷却部に流入及び流出しな
   いようにするための非常用弁が設けられ、かつ、この管
   部のうち、この熱交換器とこの非常用弁との間には、他
   の冷却装置から薬液用冷却水を供給するための分岐管が
   設けられていることを特徴とする請求項１に記載の薬液
   用冷却水恒温装置。