JP2014011313A - 流路部材およびこれを用いた熱交換器ならびに半導体製造装置 - Google Patents
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【解決手段】 本発明の流路部材101〜104は、蓋体部1と側壁部2と底板部3と備え、蓋体部1と側壁部2と底板部3とで構成され、外周部10bと中央部10aとがつながってなり内部に流体11が流れる流路10を有し、側壁部2は流路10側に凹凸5を有するとともに、凹凸5における最大の差5aを、流路部材101〜104の外周部10bより中央部10aの方を大きくしたことから、流路部材101〜104の中央部10aにおいて、流体11との熱交換効率を高くすることができる。そして、これを用いた熱交換器201ならびに半導体製造装置301によれば、半導体シリコンウエハ29の加工精度の低下を抑制することができる。
【選択図】 図1
Description
が単層の場合の流路の内側壁の凹凸の状態を示し、(c)(d)は側壁部が複層の場合の流路の内側壁の凹凸の状態を示している。
、流路部材102は側壁部2が複層の場合である。また、流路部材103,104は図2において
、流路部材103は側壁部2が単層の場合であり、流路部材104は側壁部2が複層の場合である。
差が最大の値のことを意味する。ここで、流体11が流れる方向に直交するように流路10を断面視したとき、流路10の内径寸法が同等であっても、中央部10aの内側壁4の凹凸5の最大の差5aが外周部10bの内側壁4の凹凸5の最大の差5aより大きいことは、乱流の発生が大きいばかりでなく、流体11と接触する内側壁4の表面積が広いことにもなり、流路部材101〜104の中央部10aでの熱交換効率を高くすることができる。
内側壁4の凹凸5により発生する流体11の乱流が、外周部10bから中央部10aに向かって大きくなるため、流路部材105の熱交換効率は中央部10aが最も高く、外周部10bに向か
って低くなる。流路部材を用いて熱交換する熱交換対象物は、中央部における発熱が多く、そのような熱交換対象物を流路部材の中央部に配置するため、本実施形態の流路部材105を用いることで、特に高温となる中央部の温度を下げることができることから、中央部
と外周部との温度勾配が緩やかになり、温度をより均一化することができる。
が、流路10の形状や、また、側壁2が単層、複層は問わない。さらに、流路10の内側壁4の凹凸5の最大の差5aが、外周部側10bから中央部側10aに向かって大きいとは、連続的に変化する場合や、段階的に変化することのいずれの場合であってもよい。
央部10aに流路の折り返し部8を有するスパイラル状の流路10を有している。なお、流路10は外周部10bと中央部10aとがつながっており、かつ、流路10の内側壁4に凹凸5を有するとともに、凹凸5における最大の差5aが、外周部10bより中央部10aの方が大きい(図示せず)。
aの折り返し部8から往路に沿って排出口7まで復路が形成されているため、折り返し部8で流体11と流路部材106との熱交換がピークに達した後、復路においては、隣り合う往
路の流体11との熱交換も行なうため、隣り合う流路10同士および流路10間の隔壁にあたる側壁部2の温度のバラツキが小さくなり、流路部材106の流路10間の温度差を、より小さ
くできる。
排出口7とを近接して配置したことから、供給口6と排出口7とに繋ぐ配管を一箇所にまとめることができる。それにより装置の構造の簡略化ができメンテナンスも容易になる。
の内側壁4には、凹凸5を有することから、側壁部2となる個々の板状体に予め流路10となる貫通孔を作製し、その後、複数の板状体を積層した積層体に蓋体部1および底板部3を接合することにより、凹凸5の最大の差を容易に変更して形成することができる。
ムまたはこれらの合金からなる板状体を用いれば、プレス成型により、流路10となる貫通孔を形成し、積層する個々の板状体の貫通孔の大きさを変化させることにより、本実施形態の流路10の内側壁4に凹凸5を形成できる。
のスパイラル状であり、これまで説明したスパイラル状の流路10の曲率が徐々に変化する円形の流路部材101,102および106に比べ作製が容易となる。
状の貫通孔を形成するポンチの種類がひとつでよく、このポンチで加工した貫通孔を繋ぎ合わせることにより四角形などの多角形のスパイラル状の流路10となる貫通孔を形成でき、流路部材101,102および106の流路10のような曲率の異なる多数の円弧状のポンチを数
種類揃える必要もない。
給口6と排出口7とを外周部10bに近接して備え、それぞれ対照的な方向に半円状に延伸し半円の折り返しを繰り返し、中央部10aで左右の流路10がつながり折り返し部8となるものである。
して側壁部2を形成したとき、側壁部2となるセラミックグリーンシートの流路10と隣接する流路10間のセラミックグリーンシートの端は固定されずフリーな状態となるものの、約半周分を一方の側壁部2で固定されて繋がっているため、製造工程上でのセラミックグリーンシートの取り扱いが容易となる。つまり、図1に示すスパイラル状の流路部材101
の側壁部2をセラミックグリーンシートで作製すると、中央部から端までは一つの螺旋になり中央部が固定されていないため取り扱い時に垂れ下がるという問題があるが、上記の流路部材107となる側壁部2では、半円に細分化されている分、取り扱い上の問題の発生
を軽減できる。
の外周部10bまで蛇行を繰り返す蛇行状である。
繰り返すが、外周部10bの四方向が対照的に配置された放射状で、それぞれの蛇行流路は一筆書き状につながり、折り返し部8は中央部10aにあり、供給口6と排出口7とは外周部10bに近接して配置されている。
(1)セラミック焼結体からなる板状体に、流路10となる貫通孔を形成し側壁部2を作製し、次にこの板状体、蓋体部1、底板部3を重ね合わせる方法。
(2)側壁部2となるセラミックグリーンシートからなる板状体を複数積層後、流路10となる貫通孔を形成し、蓋体部1、底板部3を重ね合わせて焼成する方法。
(3)セラミックグリーンシートの板状体に、流路10となる貫通孔を形成し側壁部2を作製し、この板状体、蓋体部1、底板部3を重ね合わせて焼成する方法。
コストを抑え量産するにはプレス加工やレーザ加工が適している。
り矩形状の凹凸の貫通孔17aを有する成形体17を形成できる。なお、レーザ加工装置19のレーザ発振方式はCO2やYAGレーザでよい。
流路10はスパイラル状であって、流体11は、流路部材101,102の底板部3の下方の外周部側の供給口6に接続されたパイプ22から流路10に入り、中央部側の底板部3に設けられた排出口7に供給口6と同様に接続されたパイプ22を通って排出される。
部側での熱交換効率が高く、流路10全体での圧力損失が高まることを抑制できるため、熱交換器の小型化が可能で、さらに、流体11を送出するポンプなどを含め熱交換装置の小型化も可能となる。
部1の上方に金属部材25を接合した熱交換器201を用いてなる半導体製造装置301である。
これらを支持する支持部材24とからなる。静電チャック23によって把持された半導体シリコンウエハ29は、プラズマ処理により高温となるが、外周部は熱伝導性の高い窒化珪素などからなる支持部材24が近接しているため、熱交換器201との熱交換に加えて支持部材24
からの吸熱があり、半導体シリコンウエハ29が高温となることを抑制している。
中央部における熱交換効率を高くしてあることから、半導体シリコンウエハ29の全体の温度が上昇することを制御される。それにより、寸法精度の高い加工が可能となる。
。
ト塗布装置、CVD装置等やエッチング処理装置として用いることができる。
1:蓋体部
2:側壁部
3:底板部
4:内側壁
5:凹凸、5a:最大の差
6:供給口
7:排出口
8:折り返し部
10:流路、10a:中央部、10b:外周部
11:流体
16:セラミックグリーンシート
17:成形体、17a:成形体
18:プレス成型装置、18a:ポンチ
19:レーザ加工装置
201:熱交換器
301:半導体製造装置
Claims (6)
- 蓋体部と側壁部と底板部と備え、前記蓋体部と前記側壁部と前記底板部とで構成され、外周部と中央部とがつながってなり内部を流体が流れる流路を有し、前記側壁部は前記流路側に凹凸を有するとともに、該凹凸における最大の差が、前記流路部材の外周部より中央部の方が大きいことを特徴とする流路部材。
- 前記凹凸における最大の差が、前記流路部材の外周部から中央部に向かって大きいことを特徴とする請求項1に記載の流路部材。
- 前記流路が、スパイラル状であって、前記流体の供給口と排出口とを前記流路部材の外周部側に有するとともに、中央部側に前記流路の折り返し部を有することを特徴とする請求項1乃至請求項2に記載の流路部材。
- 前記側壁部はセラミックスからなり、複数の板状体が積層された積層体からなることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の流路部材。
- 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の流路部材を用いてなることを特徴とする熱交換器。
- 請求項5に記載の熱交換器を備えることを特徴とする半導体製造装置。
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