JP3724763B2 - 半導体処理液用冷却加熱装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、腐食性薬液等の半導体処理液を冷却または加熱して該半導体処理液を温度制御する半導体処理液用冷却加熱装置に関し、特に半導体処理液の冷却加熱を効率的に行う半導体処理液冷却加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、半導体処理液用冷却加熱装置は、熱交換基板に半導体処理液を接触させ、この熱交換基板を介して半導体処理液を冷却または加熱している。すなわち、耐食性を有するフッ素樹脂からなる側部壁体とこの側部壁体を介して対向配置される熱交換基板によって冷却加熱室を形成し、この冷却加熱室に流入する半導体処理液が熱交換基板に接触することによって該半導体処理液が冷却または加熱される。
【０００３】
この熱交換基板としては、例えば半導体処理液面側をアモルファスカーボン層で被覆したグラファイト基材で構成したものがある（特願平８−３２０５９号）。すなわち、この熱交換基板は、加工性の容易なグラファイト基板を用い、このグラファイト基板表面に熱処理を施すことにより、アモルファスカーボン層を形成したもので、これによれば、ピンホールが少なく緻密で、良好な鏡面を得ることができ、薬液やその蒸気を通過させないという高信頼性を有し、Ｏリングを用いた気密シールを容易にするとともに、極めて耐薬品性が高く、パーティクルを生じないという利点がある。また、熱交換基板が金属でないことから、化学薬品等により湿式洗浄の他、気相洗浄法によって、高純度化処理が可能であり、装置構成前に極めて高度の不純物除去を行うことができ、冷却加熱時における半導体処理液に与える影響を少なくしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の半導体処理液用冷却加熱装置が熱交換基板として用いるアモルファスカーボンは、別名ガラス状カーボンと呼ばれるように、硬いが脆く、この熱交換基板を補強する補強板を熱交換基板にさらに重ねる必要があり、従来は、熱伝導率の高いアルミニュームまたはアルミ合金等の金属材を補強板として用いていた。
【０００５】
しかし、熱交換基板としてのアモルファスカーボンの熱膨張率は、アルミニュームまたはアルミ合金等の金属材の熱膨張率と著しく異なるため、互いに接着固定して取扱い時の強度を改善することができず、冷却加熱時の温度変化で割れや剥がれを生じるおそれがある。このため、熱交換基板と補強板との間には固着を避けて熱伝導率の良好なグリースを介在させているが、熱抵抗が小さくないので、これによる伝熱性能の低下は避けられない。また、アモルファスカーボンやグラファイト基材は、アルミニュームまたはアルミ合金等の金属材に比べて熱伝導率が低いという難点があるので、伝熱性能の損失を最小限に抑えるには、熱交換基板をできるだけ薄くすることが望ましいが、機械的強度が弱くなるという問題があった。そのため、熱交換基板の機械的弱点を補う補強板が必要となるが、従来の補強板は、アルミニュームの展伸材が用いられ、軽量、高熱伝導性を確保することができるものの、剛性の点で問題があり、補強の目的として不十分であった。
【０００６】
すなわち、補強板材質の縦弾性率が低いと補強板としての剛性が小さく、シールリングの外周に設けられた締め付けネジのトルクを高めていくと、シールリングの内側の板面が外側に向かって凸状に湾曲し、ひいては補強されるべき熱交換基板を破損する危険があるとともに、シール部での接触面圧の低下を招いてシール性が低下するという問題点があった。
【０００７】
さらに、冷却加熱体であるサーモモジュールを補強板の外側に取り付ける際、補強板が湾曲することにより、サーモモジュールと補強板との間の接触圧にむらが生じ、サーモモジュールの機械的破損や熱接触抵抗の増大を招き、結果として装置全体の性能や信頼性の低下を招くという問題点もあった。
【０００８】
一方、一般にシール材として用いられるエラストマーは、成分物質を溶出して半導体処理液を汚染する恐れがあることから、シール材としてのエラストマーの使用は避け、フッ素樹脂をシール材として用いたいが、フッ素樹脂そのものは、エラストマーのような弾力性がなく、また塑性変形もし易い。このため、半導体処理液との接触部分をフッ素樹脂とすべく断面がコの字型のフッ素樹脂とこのコの字に包まれる部分をエラストマーとする複合シール材が用いられている。
【０００９】
しかしながら、シールリングを構成するフッ素樹脂と側部壁体を構成するフッ素樹脂とは、冷却または加熱の温度サイクルや長期間の使用によりコールドフローと呼ばれる塑性変形が生じ、この塑性変形による寸法減少によってシール部での接触面圧が経時的に低下し、結果的にシール性が低下するという問題点があった。
【００１０】
さらに、従来の半導体処理液冷却加熱装置では、冷却加熱性能の向上の要求があるにもかかわらず、１つの冷却加熱室に対して対応配置された熱交換基板を介して冷却加熱を行うことから、冷却加熱性能に限界があるという問題点もあった。
【００１１】
そこで、本発明は、かかる問題点を除去し、冷却加熱に伴う温度サイクルの繰り返しや経時的変化に伴う塑性変形が生じても冷却加熱室の高いシール性を維持し、高伝熱性能及び軽量化を達成し、さらに冷却加熱性能を容易に倍増することができる半導体処理液用冷却加熱装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１の発明は、フッ素樹脂からなる側部壁体と該側部壁体を介して対向配置される第１及び第２の熱交換基板とで冷却加熱室を形成し、該冷却加熱室は、シールリングを介して気密にシールされ、前記第１及び第２の熱交換基板を補強する第１及び第２の補強板を該第１及び第２の熱交換基板の外側に重ねて取り付け、第１の補強板、第１の熱交換基板、側部壁体、第２の熱交換基板及び第２の補強板を貫通する複数の締め付けネジによって前記冷却加熱室のシーリングを確実にし、入口孔を介して前記冷却加熱室に流入した半導体処理液を前記熱交換基板に接触させて冷却または加熱を行い、この冷却または加熱された半導体処理液を出口孔を介して流出させる半導体処理液用冷却加熱装置において、前記側部壁体、前記第１及び第２の熱交換基板、前記第１及び第２の補強板のうち、少なくとも前記側部壁体は、一体形成によって複数の冷却加熱室を形成し、前記複数の冷却加熱室毎に、前記締め付けネジ及び前記シールシングを含むシーリング構成を設け、各冷却加熱室は、１以上の仕切板によって複数の冷却加熱小部屋を形成するとともに、各冷却加熱小部屋は、前記側部壁体及び前記仕切板に設けられた所定の流通孔によって前記半導体処理液が前記入口孔から前記出口孔に至るまでの間を直列に流通接続されることを特徴とする。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、前記第１及び第２の熱交換基板は、少なくとも半導体処理液に接触する処理液接触面側をアモルファスカーボン層で被覆したグラファイト基材であることを特徴とする。
【００１４】
第３の発明は、第１の発明において、前記第１及び第２の熱交換基板は、アモルファスカーボン材であることを特徴とする。
【００１５】
第４の発明は、第２または第３の発明において、前記第１及び第２の補強板は、急冷凝固アルミ合金粉末を原料とする粉末鍛造法によって成形焼結されたアルミ合金材であることを特徴とする。
【００１６】
第５の発明は、第１から第４の発明において、前記シールリングは、接液表面がフッ素樹脂で形成され、各締め付けネジに対して複数枚の皿バネを重ね合わせて併用し、前記複数枚の皿バネのうち隣接する皿バネの少なくとも１箇所以上を逆向きに重ね合わせたことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態である半導体処理液冷却加熱装置の平面図を示し、図２はその正面図を示し、図３は、その右側面図を示す図である。
【００１９】
図１から図３に示す半導体処理液冷却加熱装置は、中央部分が円筒状にくり貫かれた２つの冷却加熱室１０，１１を形成し、フッ素樹脂で構成された側部壁体１、この側部壁体１が形成する冷却加熱室１０，１１の両端面を覆うように対向配置され、少なくとも両端面に接する表面がアモルファスカーボンで被覆されたグラファイト基材からなる熱交換基板２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂ、急冷凝固アルミ合金粉末を原料とする粉末鍛造法によって成形焼結されたアルミ合金材で構成され、熱交換基板２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂの外側に重畳されて熱交換基板２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂを補強する補強板３ａ，３ｂ，１３ａ，１３ｂを有する。
【００２０】
配管８は、図示しない処理容器からの半導体処理液を冷却加熱室１０に流入させ、配管７は、冷却加熱室１０からの半導体処理液を図示しない処理容器に流出させる。また、後述するように、冷却加熱室１０，１１は、１以上の仕切板によって複数の冷却加熱小部屋を形成し、冷却加熱室１０は、冷却加熱室１１との間を複数の流通孔を介して半導体処理液を直列に、かつ蛇行させて流通させている。
【００２１】
一体形成された側部壁体１が形成する冷却加熱室１０，１１の周囲で側部壁体１と熱交換基板２ａ，２ｂ１２ａ，１２ｂとの間には、それぞれ４つの環状のシール部９ａ，９ｂ，１９ａ，１９ｂが形成される。
【００２２】
さらに、シール部９ａ，９ｂ，１９ａ，１９ｂの外周には、それぞれ補強板３ａ，１３ａ、熱交換基板２ａ，１２ａ、側部壁体１、熱交換基板２ｂ，１２ｂ、補強板３ｂ，１３ｂを順次貫通する２４本のネジ４を有する。各ネジ４は、先端部分、すなわち補強板３ｂ，１３ｂ側にナット５が取り付けられて、ネジの頭とナット５との間の厚みを任意に調整することができ、ネジ４の頭と補強板３ａ，１３ａとの間に複数の皿バネ６が貫装され、この皿バネ６の押圧力とともに、補強板３ａ，１３ａ、熱交換基板２ａ，１２ａ、側部壁体１、熱交換基板２ｂ，１２ｂ、及び補強板３ｂ，１３ｂからなる２つのサンドウィッチ構造を圧接し、シール部９ａ，９ｂ，１９ａ，１９ｂのシールを確実にする。
【００２３】
なお、補強板３ａ，３ｂ，１３ａ，１３ｂの外側には、図示しない４つのサーモモジュールがそれぞれ取り付けられ、補強板３ａ，３ｂ，１３ａ，１３ｂ及び熱交換基板２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂを介して冷却加熱室１０，１１に対する熱の供給あるいは熱の吸収が行われ、複数の孔ｓ１，ｓ２がサーモモジュールの取り付けに利用される。また、サーモモジュールのさらに外側には、図示しない放熱ブロックが取り付けられ、この放熱ブロックには冷却水が供給されることにより、サーモモジュールからの放熱が効率的に行われる。
【００２４】
次に、図４に示す側部壁体１の平面図及び図５に示す側部壁体１のＡ−Ａ線断面図を参照して、側部壁体１の詳細構成について説明する。
【００２５】
冷却加熱室１０，１１は、それぞれ３つの仕切板２１〜２３及び３１〜３３によって、さらにそれぞれ４つの冷却加熱小部屋３０ａ〜３０ｄ及び３０ｅ〜３０ｈに区切られ、合計８つの冷却加熱小部屋３０ａ〜３０ｈが形成される。側部壁体１の一端面と冷却加熱室１０との間は、円筒状にくり貫かれた流入孔２４と流出孔２５とが形成され、流入孔２４は、配管８から小部屋３０ａへの半導体処理液の流入を許容し、流出孔２５は、冷却加熱小部屋３０ｄから配管７への半導体処理液の流出を許容する。仕切板２２は、側部壁体１の一端面側に流入孔２４及び流出孔２５とほぼ同一の流通孔２２ａを有し、仕切板３１，３３は、側部壁体１の一端面に対向する面側に流入孔２４及び流出孔２５とほぼ同一の流通孔３１ａ，３３ａを有する。さらに、冷却加熱小部屋３０ａと３０ｅとの間、冷却加熱小部屋３０ｂと３０ｆとの間、冷却加熱小部屋３０ｃと３０ｇとの間、及び冷却加熱小部屋３０ｄと３０ｈとの間は、それぞれ流入孔２４及び流出孔２５とほぼ同一の流通孔２６〜２９が形成され、半導体処理液が流通できるように連通されている。
【００２６】
この結果、図６に示すように、配管８から流入した半導体処理液は、まず流入孔２４を介して冷却加熱小部屋３０ａに流入し、流通孔２６→冷却加熱小部屋３０ｅ→流通孔３１ａ→冷却加熱小部屋３０ｆ→流通孔２７→冷却加熱小部屋３０ｂ→流通孔２２ａ→冷却加熱小部屋３０ｃ→流通孔２８→冷却加熱小部屋３０ｇ→流通孔３３ａ→冷却加熱小部屋３０ｈ→流通孔２９→冷却加熱小部屋３０ｄの順で流入し、最後に流出孔２５を介して配管７から流出される。
【００２７】
このようにして、冷却加熱小部屋３０ａ〜３０ｈは、流入孔２４から流出孔２５までの間に配置される流通孔２２ａ，３１ａ，３３ａ，２６〜２９によって直列でかつ蛇行する流路を形成し、半導体処理液は、この流路にしたがって全ての冷却加熱小部屋３０ａ〜３０ｈを直列に蛇行しながら流動する。
【００２８】
これにより、冷却加熱小部屋３０ａ〜３０ｈに流入した半導体処理液は、冷却加熱室１０，１１の上下端面に接触配置される熱交換基板２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂと効率的に接触し、半導体処理液の冷却あるいは加熱が効率的になされる。
【００２９】
ここで、従来の半導体処理液冷却加熱装置は、１つの冷却加熱室１０のみで半導体処理液の冷却加熱を行っていたが、本発明の実施の形態では２つの冷却加熱室１０，１１を有するため、約２倍の冷却加熱性能を有することになる。なお、半導体処理液の冷却加熱は、上述したように熱交換基板との接触伝熱によって行われるが、この伝熱性能は、半導体処理液の流速によっても著しく左右される。すなわち、半導体処理液の流速が小さくなると伝熱性能は低下するので、制限される流速が低下してしまうような設計は避けなければならない。例えば、複数の冷却加熱室同士が並列になるような流路を形成すると、それぞれの冷却加熱室に対しては並列の流路によって分割された流量の半導体処理液が流入することになるので、たとえ２つの冷却加熱室を設けたとしても、流速の低下による伝熱性能の低下を免れることはできない。このため、本発明の実施の形態では、隣接する冷却加熱小部屋３０ａ〜３０ｈ間を側部壁体１内に設けられた流通孔２６〜２９で連通させることによって直列の流路を形成しており、各冷却加熱室の流速は１つの冷却加熱室とした場合の流速と同じ流速となり、全体の冷却加熱性能は、倍増する。このような冷却加熱室を、３つ、４つというように、さらに直列接続させることにより、増加した冷却加熱室分に対応して冷却加熱性能が増大することは容易に理解することができる。
【００３０】
なお、側部壁体１における流通孔２６，２９は、流入孔２４、流出孔２５の形成時に同時にドリル加工によって形成され、流通孔２７，２８もドリル加工によって形成されるが、この流通孔２７，２８の形成とともに、不必要な孔３５，３６が形成される。したがって、孔３５，３６は、メクラ栓３７，３８によって半導体処理液の流出を防いでいる。この場合、単にメクラ栓３７，３８によって孔３５，３６を塞ぐのではなく、このメクラ栓３７，３８を冷却加熱室１０内への温度センサ取り付け口として利用することができる。ただし、側部壁体１の形成方法によっては、孔３５，３６を生成しないで済むので、その場合はこの限りでない。
【００３１】
次に、シール部９は、冷却加熱室１０，１１の円形端面よりやや大きい環状形状をなし、側部壁体１における熱交換基板２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂの接触面側に配置される。側部壁体１には、予め環状のシール部９ａ，９ｂ１９ａ，１９ｂが装着されるように４つの環状の溝が形成される。
【００３２】
図５のＢは、シール部９ｂの拡大断面図を示し、シール部９ｂは、その断面がコの字状をなすフッ素樹脂４１と、このコの字状に包まれた断面が角形のエラストマー４０とが複合されたものである。コの字状のフッ素樹脂４１は、熱交換基板２ｂ側及び側部壁体１に形成された溝の低面側に、それぞれ２つの同心円状の突起４２を有し、これによってシールを確実にしている。また、これらの突起４２間を結合するコの字状のフッ素樹脂部分は、冷却加熱室１０の中心部に向けられており、半導体処理液のシールリングとの接触はフッ素樹脂のみとなり、エラストマーとは接触しないことになる。したがって、エラストマー４０の成分物質が、冷却加熱室１０内の半導体処理液に溶出することもなく、これによる汚染もない。
【００３３】
ここで、側部壁体１には、上述したネジ４を貫通させる貫通孔３９を有し、このネジ４とナット５との間の厚み調整と皿バネ６の押圧とによってシール部９ａ，９ｂ，１９ａ，１９ｂのシールを確実にしている。
【００３４】
すなわち、図示しないサーモモジュールによる冷却あるいは加熱による温度サイクルあるいは長期間の使用によって、シール部９ａ，９ｂ，１９ａ，１９ｂを構成するフッ素樹脂及び側部壁体１を構成するフッ素樹脂は、いわゆるコールドフローを生じ、圧接方向の寸法減少が生じ、シール部９ａ，９ｂ，１９ａ，１９ｂでの接触面圧を低下させるが、皿バネ６の伸縮と押圧とによって寸法減少分を吸収し、これによってシール部９ａ，９ｂ，１９ａ，１９ｂでのシール性の低下を防止する。
【００３５】
皿バネ６の押圧は、皿バネ６の枚数あるいは重ね方を適宜選択することによって簡単に調整することができる。例えば、皿バネ６全体の押圧力を高めるには、皿バネ６の向きを同一に多く配置することにより達成することができ、皿バネ６の伸縮を増大して寸法減少分を多く吸収するには、皿バネ６の向きを逆向きに多く配置すればよい。図７（ａ）及び（ｂ）には、８個の皿バネを用いた場合の皿バネ配置例が示され、図７（ａ）は、皿バネを１箇所のみ逆向きに配置し、図７（ｂ）は、皿バネを３箇所逆向きに配置している。皿バネを１箇所のみ逆向きに配置した場合の方が、皿バネを３箇所逆向きに配置した場合に比べて大きな押圧力を得ることができる。また、皿バネを３箇所逆向きに配置した場合の方が、皿バネを１箇所のみ逆向きに配置した場合に比べて、伸縮許容を大きく取ることができる。
【００３６】
このようにして押圧力及び伸縮許容を任意に調整することができることは、シール性の安定確保の他に、板厚寸法の制約や材質状の問題で機械的強度に難点のある、アモルファスカーボン層で被覆したグラファイト基材や、アモルファスカーボン材を用いた熱交換基板２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂを使用するときに、その機械的強度を損なうことのないように、設計に応じて安全かつ安定な熱交換基板あるいは補強板の取り付け、圧接を行うことを可能にする。
【００３７】
一方、補強板３ａ，３ｂは、急冷凝固アルミ合金粉末を原料とする粉末鍛造法によって成形焼結されたアルミ合金材であるが、このアルミ合金材は、一般に多用されるアルミニュームの展伸材や鋳造材の長所である軽量、高熱伝導性を失わずに、短所である低い縦弾性率を３０〜６０％も大幅に高めることができる。これにより、補強板３ａ，３ｂは、板厚を増大しなくても十分な縦弾性率を有し、シールリングの外周に設けられたネジによる押圧力を増大しても熱交換基板２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂを破損することがない。また、補強板３ａ，３ｂ，１３ａ，１３ｂの板厚を増大しなくてもよいので、補強板３ａ，３ｂ，１３ａ，１３ｂの熱容量を最小限にでき、加熱冷却の応答速度を損なうこともなく、小型軽量化を実現することができる。
【００３８】
なお、上述した熱交換基板２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂの形成に際しては、アルカリ金属・重金属含有率が５ｐｐｍ以下の高純度のグラファイト基板を所望の形状に加工したのち、表面を弗化水素ガスと反応させ、金属元素等の不純物（汚染物）を弗化物として気化させることにより、高純度化し、樹脂等を塗布した後、所望の温度に加熱した反応装置内に設置し、熱処理により樹脂中のカーボンをアモルファス化し、アモルファスカーボン層を形成する。このように樹脂膜を形成した状態で熱処理するようにすれば、基板表面の凹凸に樹脂が含浸せしめられ平滑となった状態でアモルファス化がなされ、より平滑な表面状態を得ることができる。
【００３９】
このようにして形成された熱交換基板２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂを用いた装置では、熱交換基板２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂと接触して液中に不純物を混入させるようなことも、パーティクルを生じることもなく、長期間にわたって良好に半導体処理液の温度制御を行うことが可能である。なお、この装置では、半導体処理液として多用される弗酸、硝酸、リン酸、硫酸、塩酸等の多くの酸に対しても十分な耐性を発揮する。
【００４０】
この熱交換基板２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂは、表面が鏡面に近い状態となっているため、気密性が極めて良好なシールができ、液漏れが皆無となる。
【００４１】
さらに、基材として用いるグラファイトには、できる限り気孔の少ない高密度なものが望ましく、特に、表面を緻密化処理したものを用いれば、加工性が良好で、鏡面加工も容易であり、アモルファスカーボン層は、５乃至１０μｍ程度の膜厚でかつ、表面反応によって形成されるため、この鏡面を良好に維持することができ、温度変化等に起因する剥離のおそれもない。
【００４２】
なお、上述した熱交換基板は、グラファイト基板表面に、樹脂を塗布し、熱処理によるトリートメントを施し、アモルファスカーボン層を形成したが、熱処理によりグラファイト基板そのものをアモルファス化し、アモルファスカーボン層を形成してもよいし、気相成長によりグラファイト基板表面に、アモルファスカーボン層を形成してもよい。
【００４３】
さらに、グラファイト基板表面にアモルファスカーボン層を形成することに換えて、基材をアモルファスカーボンで形成してもよい。例えば、熱交換基板２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂを板厚１ｍｍ乃至３ｍｍのアモルファスカーボンで構成してもよい。
【００４４】
なお、上述したネジ４は、ネジ４の頭とナット５との間の厚みをネジ４の回転によって任意に調整することができるが、ナット５自体を補強板３ｂに固着するようにしてもよいし、ロッドと止めピン等によって皿バネ６の装着スペースを考慮した厚みに最初から固定されるようにしてもよい。要は、皿バネ６の押圧力が適切に加わり、かつ皿バネ６の伸縮許容が適切であればよい。
【００４５】
また、上述した仕切板は、各冷却加熱室に３つ設け、各冷却加熱室を４つの冷却加熱小部屋に区分けしたが、これに限らず、さらに多くの仕切板を設けてさらに多い冷却加熱小部屋を形成してもよいし、逆に少ない仕切板として少ない冷却加熱小部屋を形成してもよい。ただし、各冷却加熱小部屋間を連通させる流通孔は形成された各冷却加熱小部屋に対応して形成する必要がある。
【００４６】
さらに、仕切板あるいはこれによって形成される冷却加熱小部屋の形成は、できる限り、蛇行させる必要があるが、各冷却加熱小部屋の形状及びこれによって形成される流路は任意に設定することができる。ただし、各冷却小部屋間の流通する半導体処理液は、直列に流入するようにしなければならない。
【００４７】
また、上述した実施の形態では、側部壁体１のみを一体形成とし、熱交換基板２ａ，２ｂ及び補強板３ａ，３ｂを冷却加熱室１０に、熱交換基板１２ａ，１２ｂ及び補強板１３ａ，１３ｂを冷却加熱室１１にそれぞれ対応させたものとしたが、これに限らず、熱交換基板２ａと１２ａ及び熱交換基板２ｂと１２ｂをもそれぞれ一体形成してもよいし、補強板３ａ，１３ａ及び補強板３ｂと１３ｂをもそれぞれ一体形成してもよい。ここで、熱交換基板２ａと１２ａ、熱交換基板２ｂと１２ｂ、補強板３ａと１３ａ、補強板３ｂと１３ｂをそれぞれ一体形成しない場合には、単一の冷却加熱室の構成に用いる熱交換基板及び補強板との部品の共通化を図ることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、第１の発明では、側部壁体、第１及び第２の熱交換基板、第１及び第２の補強板のうち、少なくとも前記側部壁体は、一体形成によって複数の冷却加熱室を形成し、複数の冷却加熱室毎に、締め付けネジ及びシールリングを含むシーリング構成を設け、各冷却加熱室は、１以上の仕切板によって複数の冷却加熱小部屋を形成するとともに、各冷却加熱小部屋は、前記側部壁体及び前記仕切板に設けられた所定の流通孔によって前記半導体処理液が前記入口孔から前記出口孔に至るまでの間を直列に流通接続されるようにしているので、簡単な構成により小型軽量を維持したまま、冷却加熱性能を増大することができるという利点を有する。
【００４９】
第２または第３の発明では、第１の発明において、第１及び第２の熱交換基板を、少なくとも半導体処理液に接触する処理液接触面側をアモルファスカーボン層で被覆したグラファイト基材とし、または、アモルファスカーボン材としているので、加工性が良好で製造が極めて良好であり、また研磨加工も容易にであるため、平滑な平面を容易に得ることができとともに、精緻な表面を得ることができるため、気体の通過がなく極めて耐薬品性が高いので、気密性の高いシーリングを実現することができる利点を有する。
【００５０】
第４の発明では、第２または第３の発明において、第１及び第２の補強板は、急冷凝固アルミ合金粉末を原料とする粉末鍛造法によって成形焼結されたアルミ合金材であるので、一般に多用されるアルミニュームの展伸材や鋳造材の長所である軽量、高熱伝導性を失わず、短所である低い縦弾性率を３０〜６０％も大幅に高めることができ、この結果、板厚を増大させずに補強板の剛性を高めることができるので、補強板の熱容量を最小限にでき、冷却加熱の応答速度を損なうことなく、装置全体の小型・軽量化を図ることができるという利点を有する。
【００５１】
また、このアルミ合金材は、剛性が高いので、シールリングの外周における締め付けネジの締め付けによってシールリングの内側の板面が外側に向かって凸状に湾曲することがなくなり、熱交換基板を破損する危険性を少なくし、シール部での接触面圧を低下させずにシール性を保持することができる利点を有する。
【００５２】
さらに、補強板が湾曲しないことは、その外側に取り付けられるサーモモジュールとの接触圧を平坦にし、接触圧にむらが生じることによる機械的破損や熱接触抵抗の増大等に起因する装置全体の性能や信頼性の低下を防止することができるという利点を有する。
【００５３】
第５の発明では、第１から第４の発明において、前記シールリングは、接液表面がフッ素樹脂で形成され、各締め付けネジに対して複数枚の皿バネを重ね合わせて併用し、前記複数枚の皿バネのうち隣接する皿バネの少なくとも１箇所以上を逆向きに重ね合わせているので、シールリングを構成するフッ素樹脂や側部壁体を構成するフッ素樹脂が温度サイクルや長期間の使用によりコールドフローを生じ、これによる締め付け方向の寸法減少が生じても、皿バネの伸縮許容により、寸法減少を吸収し、シール部における接触面の圧力低下を防止して安定したシールを提供することができるという利点を有する。
【００５４】
また、皿バネによる押圧力は、皿バネの枚数及び配置方向の適宜選択により調整することができるため、機械的強度が強くないアモルファスカーボン層で被覆されたグラファイト基材やアモルファスカーボン材を用いた熱交換基板を使用しても、この機械的強度を損なうことがないよう、設計に応じて安全かつ安定な取り付けや圧接を行うことができるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態である半導体処理液冷却加熱装置の平面図を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態である半導体処理液冷却加熱装置の正面図を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態である半導体処理液冷却加熱装置の右側面図を示す図である。
【図４】側部壁体の平面図である。
【図５】側部壁体のＡ−Ａ線断面図である。
【図６】側部壁体の斜視図及び半導体処理液の流れを示す図である。
【図７】シール部の拡大断面図である。
【符号の説明】
１…側部壁体 ２ａ，２ｂ，１２ａ，１２ｂ…熱交換基板
３ａ，３ｂ，１３ａ，１３ｂ…補強板 ４…ネジ ５…ナット ６…皿バネ
７，８…配管 ９ａ，９ｂ，１９ａ，１９ｂ…シール部
１０，１１…冷却加熱室 ２１〜２３，３１〜３３…仕切板
２２ａ，２６〜２９，３１ａ，３３ａ…流通孔
３０ａ〜３０ｈ…冷却加熱小部屋 ２４…流入孔 ２５…流出孔
３９…貫通孔

Claims (5)

1. フッ素樹脂からなる側部壁体と該側部壁体を介して対向配置される第１及び第２の熱交換基板とで冷却加熱室を形成し、該冷却加熱室は、シールリングを介して気密にシールされ、前記第１及び第２の熱交換基板を補強する第１及び第２の補強板を該第１及び第２の熱交換基板の外側に重ねて取り付け、第１の補強板、第１の熱交換基板、側部壁体、第２の熱交換基板及び第２の補強板を貫通する複数の締め付けネジによって前記冷却加熱室のシーリングを確実にし、入口孔を介して前記冷却加熱室に流入した半導体処理液を前記熱交換基板に接触させて冷却または加熱を行い、この冷却または加熱された半導体処理液を出口孔を介して流出させる半導体処理液用冷却加熱装置において、
   前記側部壁体、前記第１及び第２の熱交換基板、前記第１及び第２の補強板のうち、少なくとも前記側部壁体は、一体形成によって複数の冷却加熱室を形成し、
   前記複数の冷却加熱室毎に、前記締め付けネジ及び前記シールリングを含むシーリング構成を設け、
   各冷却加熱室は、１以上の仕切板によって複数の冷却加熱小部屋を形成するとともに、各冷却加熱小部屋は、前記側部壁体及び前記仕切板に設けられた所定の流通孔によって前記半導体処理液が前記入口孔から前記出口孔に至るまでの間を直列に流通接続されることを特徴とする半導体処理液用冷却加熱装置。
2. 前記第１及び第２の熱交換基板は、少なくとも半導体処理液に接触する処理液接触面側をアモルファスカーボン層で被覆したグラファイト基材であることを特徴とする請求項１記載の半導体処理液用冷却加熱装置。
3. 前記第１及び第２の熱交換基板は、アモルファスカーボン材であることを特徴とする請求項１記載の半導体処理液用冷却加熱装置。
4. 前記第１及び第２の補強板は、急冷凝固アルミ合金粉末を原料とする粉末鍛造法によって成形焼結されたアルミ合金材であることを特徴とする請求項２または３記載の半導体処理液用冷却加熱装置。
5. 前記シールリングは、接液表面がフッ素樹脂で形成され、
   前記各締め付けネジに対して複数枚の皿バネを重ね合わせて併用し、前記複数枚の皿バネのうち隣接する皿バネの少なくとも１箇所以上を逆向きに重ね合わせたことを特徴とする請求項１〜４のうちのいずれか１項記載の半導体処理液用冷却加熱装置。

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