JP5951979B2 - 流体温度調整装置 - Google Patents

Description

本発明は、流体の温度を調整する流体温度調整装置に関する。

半導体製造等においては、加熱した液体を用いて半導体ウエハー等を洗浄する工程がある。液体を加熱する装置として、例えば、特許文献１には、流路溝を形成した本体ブロックと、前記本体ブロックの表面に設置されて被温調流体の通過する流路を形成する伝熱板と、前記伝熱板を介在して前記流路を通過する被温調流体を加熱するヒータと、前記伝熱板を介在して前記流路を通過する被温調流体を加熱および冷却する熱電モジュールとを具備して成ることを特徴とする流体温調装置が記載されている。

特開２００８−２０２８１６号公報

特許文献１の流体温調装置は、複数のヒータを備えた２枚の伝熱板を流路の両側に配置して、流路を通過する被温調流体を加熱する。この流体温調装置が有する複数のヒータに電力を供給するにあたり、２系統の電力供給系統を用いて、それぞれの伝熱板が有する複数のヒータに対して電力を供給すると、１系統が断線又は故障してしまうと、装置の稼働が停止してしまう。

本発明は、ペルチェモジュール及び複数のヒータに電力を供給して流体を加熱するものにおいて、ヒータに不具合が発生した場合に、装置を停止せず稼働し続けることを目的とする。

本発明は、流体が通過する流体通路と、直列に接続された複数のヒータが、前記流体通路の一方の側部側と他方の側部側とに配置される第１ヒータ群と、両方の前記側部側にそれぞれ設けられて当接するペルチェモジュールと、直列に接続された複数のヒータが、前記他方の側部側と前記一方の側部側とに、かつ前記第１ヒータ群が有するそれぞれのヒータとは異なる位置に配置される第２ヒータ群と、を含むことを特徴とする流体温度調整装置である。

本発明において、前記第１ヒータ群は、直列に接続された複数のヒータが、前記流体通路の一方の側部側と他方の側部側とに交互に配置され、前記第２ヒータ群は、直列に接続された複数のヒータが、前記他方の側部側と前記一方の側部側とに交互に、かつ前記第１ヒータ群が有するそれぞれのヒータとは異なる位置に配置されることが好ましい。

本発明において、前記第１ヒータ群が有するヒータの数及び前記第２ヒータ群が有するヒータの数は、それぞれ偶数であることが好ましい。

本発明において、前記第１ヒータ群が有する複数のヒータを接続する第１の配線及び前記第２ヒータ群が有する複数のヒータを接続する第２の配線は、前記流体通路を有する本体部と、前記本体部、前記第１ヒータ群及び前記第２ヒータ群を格納する筐体との間に支持されることが好ましい。

本発明において、前記一方の側部側に配置されて、複数のヒータを支持する第１伝熱板と、前記他方の側部側に配置されて、複数のヒータを支持する第２伝熱板と、を含むことが好ましい。

本発明において、前記第１伝熱板及び前記第２伝熱板は、それぞれ前記流体と接触する接液部材を有しており、前記接液部材の位置において、複数の前記ヒータは等間隔で配列されることが好ましい。

本発明において、複数の前記ヒータは、前記第１伝熱板及び前記第２伝熱板の厚さ方向における中心よりも前記流体通路側に配置されることが好ましい。

本発明は、ペルチェモジュール及び複数のヒータに電力を供給して流体を加熱するものにおいて、ヒータに不具合が発生した場合に、装置を停止せず稼働し続けることができる。

図１は、本実施形態に係る流体温度調整装置を有する半導体ウエハー処理装置の一例を示す模式図である。 図２は、本実施形態に係る流体温度調整装置の図である。 図３は、本実施形態に係る流体温度調整装置が有する第１伝熱板及び第２伝熱板を示す図である。 図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。 図５は、本実施形態に係るヒータの図である。 図６は、流体温度調整装置が有する複数のヒータの配線を示す図である。 図７は、流体温度調整装置が有する複数のヒータの配線を示す図である。 図８は、配線された複数のヒータの斜視図である。 図９は、流体温度調整装置が有する複数のヒータの配線を示す図である。 図１０は、本実施形態に係る冷却加熱装置を筐体内に格納した状態を示す図である。

本発明を実施するための形態（以下、実施形態という）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の省略、置換又は変更を行うことができる。以下においては、半導体ウエハー処理装置において、半導体ウエハーを洗浄する流体を加熱する例を説明するが、本実施形態はこれに限定されるものではない。

＜半導体ウエハー処理装置＞
図１は、本実施形態に係る流体温度調整装置を有する半導体ウエハー処理装置の一例を示す模式図である。図１に示す半導体ウエハー処理装置１００は、半導体デバイスの製造工程において、シリコン等の半導体ウエハーＷを、加熱した純水等の流体Ｌで洗浄する装置である。半導体ウエハー処理装置１００は、流体温度調整装置２０を有する流体温度制御装置１と、制御装置２と、液槽３と、配管４Ａ〜４Ｇと、ポンプ５と、弁６Ａ〜６Ｃと、洗浄部７とを含む。

＜流体温度制御装置＞
流体温度制御装置１は、流体温度制御部１０と、流体温度調整装置２０とを含む。流体温度制御装置１は、半導体ウエハーＷを洗浄するための流体Ｌを加熱又は冷却して、その温度を調整する装置である。本実施形態において、流体Ｌは純水等の液体であるが、流体Ｌは液体に限定されるものではなく、気体であってもよい。流体Ｌの種類は問わず、純水以外であってもよい。

流体温度制御部１０は、処理部１１と、ヒータ駆動部１２と、ペルチェ駆動部１３とを含む。処理部１１は、例えば、マイクロコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）の演算装置とメモリ等の記憶装置とを有している。ヒータ駆動部１２及びペルチェ駆動部１３は、例えば、スイッチング素子を含むドライバ回路である。

処理部１１は、例えば、制御装置２から又はオペレーターのマニュアル操作により入力される操作量に基づいて、ヒータ駆動部１２とペルチェ駆動部１３との少なくとも一方の動作を制御する。処理部１１は、演算装置が記憶装置に記憶されたコンピュータプログラムの命令を実行することにより、これらの制御を実現する。ヒータ駆動部１２とペルチェ駆動部１３との少なくとも一方は、処理部１１から送信された指令値に基づき、流体温度調整装置２０が有するヒータ２２とペルチェモジュール２３との少なくとも一方を駆動する。上述した操作量とは、流体温度調整装置２０と流体Ｌとの間で交換される熱エネルギーの量に相当する指標である。操作量は、例えば、制御装置２が、流体Ｌの目標温度に基づいて求める。

流体温度調整装置２０は、流体Ｌが通過する流体通路２１と、流体通路２１を通過する流体Ｌを加熱する複数のヒータ２２と、流体通路２１を通過する流体Ｌを加熱又は冷却するペルチェ素子のモジュールであるペルチェモジュール２３とを含む。ペルチェモジュール２３は、複数のペルチェ素子を有する。本実施形態において、ペルチェモジュール２３は、流体Ｌを冷却及び加熱することができる。このように、本実施形態において、流体温度調整装置２０は、ヒータ２２とペルチェモジュール２３とによって流体Ｌの加熱又は冷却する装置である。

図１に示すように、ヒータ２２は、流体通路２１側に設けられた伝熱部材としての伝熱板２４の内部に取り付けられている。ペルチェモジュール２３は、伝熱板２４の表面に取り付けられており、伝熱板２４よりも流体通路２１から離れた位置に配置される。すなわち、流体温度調整装置２０は、流体通路２１から近い順に、ヒータ２２、ペルチェモジュール２３が配置される。説明の便宜上、流体温度調整装置２０が有する伝熱板２４は１個であるが、後述するように流体温度調整装置２０は、一対の伝熱板２４が流体通路２１の両側に配置されている。

流体通路２１の流体入口２１Ｉから流入した流体Ｌは、流体通路２１を通過する過程でヒータ２２及びペルチェモジュール２３によって加熱され、昇温する。また、流体通路２１を通過する流体Ｌは、ペルチェモジュール２３によって冷却される。ペルチェモジュール２３は、流体Ｌの冷却及び加熱の両方に用いられる。ヒータ２２は、流体Ｌの加熱のみに用いられる。

ヒータ２２とペルチェモジュール２３との少なくとも一方によって温度が調整された流体Ｌは、流体出口２１Ｅから流出する。流体出口２１Ｅの下流（流体Ｌの流れ方向下流）には、温度が調整された後の流体Ｌの温度を計測するための出口温度センサ３１が設けられる。また、伝熱板２４には、伝熱板２４の温度を計測するための伝熱板温度センサ３２が設けられる。

図１に示す半導体ウエハー処理装置１００は、一枚の半導体ウエハーＷを洗浄する洗浄部７を複数備えた、枚葉洗浄装置と呼ばれる種類の装置である。半導体ウエハー処理装置１００は、半導体ウエハーＷの洗浄時に流体温度制御装置１が流体Ｌを昇温させる。このため、流体温度制御装置１には、流体Ｌを必要な温度まで迅速に昇温させる機能が要求される。流体温度制御装置１は、ペルチェモジュール２３とヒータ２２との両方を用いて流体Ｌを加熱することができるので、流体Ｌを迅速に昇温させることができる。その結果、流体温度制御装置１で流体Ｌを昇温させる半導体ウエハー処理装置１００は、処理速度を向上させ、半導体ウエハーＷの開始から洗浄終了まで時間を短縮することができる。

流体温度制御装置１は、ペルチェモジュール２３とヒータ２２との両方を用いて流体Ｌを加熱又は冷却するが、ヒータ２２は比較的安価であるとともに、コンパクトにすることができる。このため、冷却能力に比べて大きな加熱能力を要求される場合、ペルチェモジュール２３のみで構成するよりも一部をヒータ２２で構成した方が流体温度制御装置１を小型かつ安価に実現できる。ヒータ２２とペルチェモジュール２３との加熱能力が比較的近い場合は、伝熱板２４を有効に共用でき、流体冷却制御装置１を小型かつ安価に構成できる。さらに、ペルチェモジュール２３は、加熱量又は冷却量を高精度に制御できるので、ヒータ２２のみで構成した場合に比べて温度の安定性を向上させることができる。また、操作量が小さい領域でペルチェモジュール２３を主体として操作量を割り振ることで、流体Ｌの温度の安定性をさらに向上させることができる。

＜制御装置＞
制御装置２は、半導体ウエハー処理装置１００全体の動作を制御するための装置である。制御装置２は、例えば、マイクロコンピュータであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）の演算装置とメモリ等の記憶装置とを有している。制御装置２は、例えば、記憶装置に記憶されたコンピュータプログラムの命令を演算装置が実行することにより、流体温度調整装置２０の操作量を求め、流体温度制御装置１の処理部１１に送信する。操作量は、例えば、半導体ウエハーＷの洗浄に対して適切な流体Ｌの温度（目標温度）と、流体温度調整装置２０によって温度が調整された後の流体Ｌの温度との偏差に基づいて決定される。制御装置２が操作量を求める場合、例えば、制御装置２は、流体Ｌの目標温度と、流体温度調整装置２０の流体出口２１Ｅの下流に設けられた出口温度センサ３１から取得した流体Ｌの温度との偏差を求め、これが０になるように操作量を求める。

この他、制御装置２は、半導体ウエハー処理装置１００が有するポンプ５及び弁６Ａ〜６Ｃの動作を制御する。また、制御装置２は、液槽３に設けられた液槽温度センサ３３から取得した、液槽３に貯められている流体Ｌの温度に基づき、液槽３内の流体Ｌの温度を制御する。

＜液槽、配管、ポンプ、弁及び洗浄部＞
液槽３は、半導体ウエハーを洗浄するための流体Ｌを貯める装置である。液槽３と流体温度調整装置２０の流体入口２１Ｉとは配管４Ａで接続されている。配管４Ａは、液槽３内の流体Ｌを流体温度調整装置２０に送る。流体温度調整装置２０の流体出口２１Ｅには配管４Ｂが接続されている。配管４Ｂの途中には、ポンプ５が設けられている。ポンプ５の吐出口側の配管４Ｂは、配管４Ｃに接続されている。配管４Ｃは、一方が液槽３に接続されるとともに、他方は複数の配管４Ｄに分岐している。それぞれの配管４Ｄには弁６Ａが設けられている。

それぞれの配管４Ｄの出口側で、洗浄対象の半導体ウエハーＷが洗浄される。この部分が洗浄部７である。半導体ウエハーＷを洗浄した後の流体Ｌは、配管４Ｅを通って配管４Ｆに集められる。配管４Ｆは、一端側が液槽３に接続されている。最も液槽３に近い洗浄部７よりも配管４Ｆの液槽３側には、弁６Ｂが設けられる。また、配管４Ｆの他端側は、配管４Ｇに接続されている。配管４Ｇには、弁６Ｃが設けられている。

半導体ウエハーＷを洗浄しないとき、制御装置２は、すべての弁６Ａを閉じて流体Ｌがそれぞれの洗浄部７へ供給されないようにした状態で、ポンプ５を駆動する。このとき、制御装置２は、液槽３に貯められている流体Ｌの温度が所定の温度になるように流体温度制御装置１を制御する。このようにすることで、流体温度制御装置１と液槽３との間で流体Ｌが循環し、液槽３内の流体Ｌの温度が所定の温度に調整される。

半導体ウエハーＷを洗浄する場合、制御装置２はポンプ５を駆動するとともに、半導体ウエハーＷを洗浄する洗浄部７の弁６Ａを開く。このとき、制御装置２は、流体Ｌの温度が半導体ウエハーＷの洗浄に適した温度になるように流体温度制御装置１を制御する。このようにすることで、流体温度制御装置１から、半導体ウエハーＷの洗浄に適した温度に調整された流体Ｌが洗浄対象の半導体ウエハーＷに供給される。

洗浄後の流体Ｌは、まだ使用が可能である場合には、配管４Ｆ及び弁６Ｂを通って濾過された後、液槽３に戻される。洗浄後の流体Ｌに含まれる不純物等の量が増加してきた場合、制御装置２は、弁６Ｂを閉じ、弁６Ｃを開くことにより、流体Ｌを半導体ウエハー処理装置１００の外部に排出する。次に、流体温度調整装置２０についてより詳細に説明する。

＜流体温度調整装置＞
図２は、本実施形態に係る流体温度調整装置の図である。図３は、本実施形態に係る流体温度調整装置が有する第１伝熱板及び第２伝熱板を示す図である。図４は、図３のＡ−Ａ断面図である。図５は、本実施形態に係るヒータの図である。流体温度調整装置２０は、内部に流体通路２１を有する本体部（本体ブロック）２０Ｂの一方の側部２０ＢＳａと他方の側部２０ＢＳｂとに、第１伝熱板２４Ａと第２伝熱板２４Ｂとが取り付けられている。すなわち、第１伝熱板２４Ａと第２伝熱板２４Ｂとは、流体通路２１の一方の側部側（本体部２０Ｂの一方の側部２０ＢＳａ側に相当）と他方の側部側（本体部２０Ｂの他方の側部２０ＢＳｂ側に相当）に配置される。このように、流体通路２１の両側に、一対の伝熱板、すなわち第１伝熱板２４Ａと第２伝熱板２４Ｂとが配置されている。本実施形態において、第１伝熱板２４Ａと第２伝熱板２４Ｂとは、それぞれ１個であるが、これらの数はそれぞれ複数であってもよい。

本体部２０Ｂは、流体Ｌに接触した場合に不純物を発生させにくく、酸又はアルカリ等によって冒されにくい材料で製造される。このような材料としては、例えば、フッ素樹脂がある。本実施形態において、本体部２０Ｂは、フッ素樹脂で作られている。流体通路２１は、本体部２０Ｂの内部に形成されるので、流体通路２１を流れる流体Ｌは、フッ素樹脂と接触することになる。上述したように、フッ素樹脂は、不純物を発生させにくいので、不純物を極力排除したい半導体製造プロセスに流体温度調整装置２０を適用する場合には特に好適である。

本実施形態においては、図２に示すように、ペルチェモジュール２３の外側に、ペルチェモジュール２３が有するペルチェ素子の基準温度を与えるための放熱装置２５が設けられる。放熱装置２５は、流体Ｌの加熱冷却時にペルチェモジュール２３の熱を吸熱又は排熱する。図２に示すように、流体通路２１の両側に、第１伝熱板２４Ａと第２伝熱板２４Ｂとが配置されるとともに、それぞれ２個ずつのペルチェモジュール２３及び放熱装置２５が配置される。すなわち、流体温度調整装置２０は、ペルチェモジュール２３及び放熱装置２５をそれぞれ４個有している。

次に、流体通路２１について説明する。図２に示すように、流体通路２１は、分岐通路２１Ｍと、複数の熱交換部２１ＥＸと、回収通路２１Ｃとを含む。本体部２０Ｂの外部から内部に導入された分岐通路２１Ｍは、本体部２０Ｂの内部で分岐して、複数（本実施形態では４個）の熱交換部２１ＥＸに接続される。また、それぞれの熱交換部２１ＥＸは、本体部２０Ｂの内部で回収通路２１Ｃに接続されている。回収通路２１Ｃは、本体部２０Ｂの内部から外部に引き出される。

本体部２０Ｂの一方の側部２０ＢＳａ側に配置された２個の熱交換部２１ＥＸは、第１伝熱板２４Ａと対向し、本体部２０Ｂの他方の側部２０ＢＳｂ側に配置された２個の熱交換部２１ＥＸは、第２伝熱板２４Ｂと対向する。図３、図４に示すように、第１伝熱板２４Ａ及び第２伝熱板２４Ｂは、それぞれの熱交換部２１ＥＸと対向する部分に、流体Ｌと接触する接液部材２９を有している。本実施形態において、接液部材２９は、第１伝熱板２４Ａ又は第２伝熱板２４Ｂに接着されている。本実施形態において、接液部材２９は円板であるが、これに限定されるものではない。接液部材２９は、例えば、耐食性が高く不純物の発生が少ないアモルファスカーボンで製造される。

流体通路２１の流体入口２１Ｉから分岐通路２１Ｍに流入した流体Ｌは、分岐通路２１Ｍからそれぞれの熱交換部２１ＥＸに導入される。熱交換部２１ＥＸ内の流体Ｌは、第１伝熱板２４Ａ及び第２伝熱板２４Ｂとの間で熱交換する。熱交換部２１ＥＸで温度が上昇又は下降した流体Ｌは、回収通路２１Ｃに流入した後、流体通路２１の流体出口２１Ｅから本体部２０Ｂの外部へ流出する。このようにして、流体温度調整装置２０は、流体Ｌを加熱又は冷却する。

次に、第１伝熱板２４Ａ、第２伝熱板２４Ｂ及びヒータ２２について説明する。図２〜図４に示すように、第１伝熱板２４Ａと第２伝熱板２４Ｂとは、それぞれ複数（本実施形態では６個）のヒータ２２を有している。ヒータ２２の数は本実施形態の例に限定されるものではない。複数のヒータ２２は、一列に配置されている。このような構造により、本実施形態において、流体温度調整装置２０は、流体通路２１の一方の側部側と他方の側部側とに、それぞれ複数のヒータ２２が一列かつ同数ずつ配置されている。ヒータ２２の数は同数ずつである必要はなく、流体通路２１の両方の側部側においてヒータ２２の出力が同等になれば、両者におけるヒータ２２の数は異なっていてもよい。図３に示すように、第１伝熱板２４Ａ及び第２伝熱板２４Ｂは、平面視が長方形の板である。必要に応じて、第１伝熱板２４Ａ及び第２伝熱板２４Ｂの最も大きい２個の面を主面、主面に直交する長辺側の２個の面を側面、主面に直交する短辺側の２個の面を端面という。主面同士、側面同士及び端面同士はいずれも対向し、かつ平行である。

第１伝熱板２４Ａ及び第２伝熱板２４Ｂは、一方の側面から他方の側面に向かって端面と平行に貫通する６個の貫通孔２４Ｈを有している。それぞれの貫通孔２４Ｈに棒状のヒータ２２が差し込まれており、これらは、主面からねじ込まれたイモねじＮで、第１伝熱板２４Ａと第２伝熱板２４Ｂとに固定される。イモねじＮは、ヒータ２２の非発熱部を固定する。第１伝熱板２４Ａ及び第２伝熱板２４Ｂは、熱伝導性の高い材料、例えば金属で製造される。

第１伝熱板２４Ａと第２伝熱板２４Ｂとは、いずれも同数（本実施形態では６個）のヒータ２２を有している。このため、第１伝熱板２４Ａと第２伝熱板２４Ｂとの温度が同等になるので、伝熱板温度センサ３２を両方に取り付ける必要はない。このため、伝熱板温度センサ３２は、第１伝熱板２４Ａ又は第２伝熱板２４Ｂのいずれか一方に取り付ければ、片方のヒータ２２が断線した場合でも、第１伝熱板２４Ａの温度と第２伝熱板２４Ｂの温度とを等価に測定することができる。その結果、伝熱板温度センサ３２の数を低減することができるので、流体温度調整装置２０のコストダウンを図ることができる。本実施形態においては、第１伝熱板２４Ａに伝熱板温度センサ３２が取り付けられる。

第１伝熱板２４Ａ及び第２伝熱板２４Ｂは、流体通路２１の熱交換部２１ＥＸに対応して、それぞれ２個の接液部材２９を有している。流体温度調整装置２０は、１個の熱交換部２１ＥＸに対して３個のヒータ２２で加熱する。このため、第１伝熱板２４Ａ及び第２伝熱板２４Ｂの主面側から見た場合に、１個の接液部材２９と３個のヒータ２２とが重なるように配置される。

本実施形態では、接液部材２９の位置において、複数（本実施形態では３個）のヒータ２２は等間隔で配列されることが好ましい。すなわち、接液部材２９の位置において隣接するヒータ２２同士の間隔Ｐは等しいことが好ましい。このようにすることで、１個の熱交換部２１ＥＸ内における加熱量のばらつきを低減することができる。また、図４に示すように、複数（本実施形態では６個）のヒータ２２は、第１伝熱板２４Ａ及び第２伝熱板２４Ｂの厚さ方向（主面と直交する方向）における中心ＣＬよりも流体通路、すなわち熱交換部２１ＥＸ側に配置される。第１伝熱板２４Ａ及び第２伝熱板２４Ｂの厚さをｔとすると、接液部材２９が取り付けられている側からヒータ２２の中心までの距離ｔｉは、接液部材２９が取り付けられていない側からの距離ｔ−ｔｉよりも小さくなる。このようにすることで、複数のヒータ２２を熱交換部２１ＥＸに接近して配置することができるので、流体温度調整装置２０は、接液部材からヒータ２２までの距離が短く、効率よく加熱することができる。また、流体温度調整装置２０は、接液部材とは反対側の伝熱板の厚みを十分確保できるため、接液部材とは反対側のヒータ２２の熱を効率よく接液部材へ伝熱することができる。このように、流体温度調整装置２０は、熱交換部２１ＥＸ内の流体Ｌを効率よく加熱することができる。

接液部材２９の位置に複数のヒータ２２を配置する場合、図５に示すように、すべてのヒータ２２の発熱領域２２Ｈ内に接液部材２９が入るようにすることが好ましい。このようにすることで、１個の熱交換部２１ＥＸ内における加熱量のばらつきを低減することができる。また、流体通路２１の一方の側部側と他方の側部側とにおいて、ヒータ配列方向における隣接するヒータ２２同士の間隔は、等間隔であることが好ましい。このようにすれば、第１伝熱板２４Ａ及び第２伝熱板２４Ｂの温度分布をより小さくすることができるので、加熱量のばらつきを抑制することができる。次に、複数のヒータ２２の配線について説明する。

図６、図７は、流体温度調整装置が有する複数のヒータの配線を示す図である。図８は、配線された複数のヒータの斜視図である。図９は、流体温度調整装置が有する複数のヒータの配線を示す図である。流体温度調整装置２０は、流体通路２１の両側にそれぞれ複数のヒータ２２が一列に配置されている。本体部２０Ｂの一方の側部２０ＢＳａ側に配置されたヒータ２２を第１ヒータ、本体部２０Ｂの他方の側部２０ＢＳｂ側に配置されたヒータ２２を第２ヒータとした場合に、複数の第１ヒータ２２を直列に接続するとともに、複数の第２ヒータ２２を直列に接続したとする。この場合、配線の断線又はヒータ２２の不具合が発生すると、複数の第１ヒータ２２又は複数の第２ヒータ２２がすべて発熱しなくなる。すると、複数の第１ヒータ２２又は複数の第２ヒータ２２のいずれか一方でしか流体Ｌを加熱することができない。その結果、本体部２０Ｂの一方の側部２０ＢＳａ側と他方の側部２０ＢＳｂ側とで、流体通路２１の熱交換部２１ＥＸにおける加熱が一様にならず、温度分布が大きくなる。その結果、片側の伝熱板２４のみの過熱防止用温度検知部では、安全に流体Ｌの温度調節を実現できないおそれがあった。

本実施形態において、流体温度調整装置２０は、複数のヒータ２２が第１の配線２６Ａによって電気的に直列に接続された第１ヒータ群２７Ａと、第１ヒータ群２７Ａに属する複数のヒータ２２とは異なる複数のヒータ２２が第２の配線２６Ｂによって電気的に直列に接続された第２ヒータ群２７Ｂとを含む。必要に応じて、第１ヒータ群２７Ａに属するヒータ２２を２２Ａで、第２ヒータ群２７Ｂに属するヒータ２２を２２Ｂで表す。第１ヒータ群２７Ａは、電気的に直列に接続された複数のヒータ２２Ａが、図２に示す流体通路２１の一方の側部側（本体部２０Ｂの一方の側部２０ＢＳａ側に相当）と他方の側部側（本体部２０Ｂの一方の側部２０ＢＳａ側に相当）とに交互に配置される。第２ヒータ群２７Ｂは、電気的に直列に接続された複数のヒータ２２Ｂが、他方の側部側と一方の側部側とに交互に、かつ第１ヒータ群２７Ａが有するそれぞれのヒータ２２Ａとは異なる位置に配置される。

第１伝熱板２４Ａに属する複数のヒータ２２を第１ヒータ、第２伝熱板２４Ｂに属する複数のヒータ２２を第２ヒータとすると、第１の配線２６Ａは、第１ヒータと第２ヒータとを交互に、かつ第１ヒータ及び第２ヒータの配列方向に向かっては第１ヒータ及び第２ヒータを１個置きに直列接続する。また、第２の配線２６Ｂは、第１の配線２６Ａが接続していない第１ヒータと第２ヒータとを交互に、かつ第１ヒータ及び第２ヒータの配列方向に向かっては第１ヒータ及び第２ヒータを１個置きに直列接続する。

このように、流体温度調整装置２０は、第１ヒータ群２７Ａに属する複数のヒータ２２Ａは、第１伝熱板２４Ａに属する複数のヒータ２２（又は第２伝熱板２４Ｂに属する複数のヒータ２２）が配列される方向（ヒータ配列方向）に向かってジグザグ状に配置される。同様に、流体温度調整装置２０は、第２ヒータ群２７Ｂに属する複数のヒータ２２Ｂは、ヒータ配列方向に向かってジグザグ状に配置される（図６から図８参照）。

第１伝熱板２４Ａ及び第２伝熱板２４Ｂに属する複数のヒータ２２を、第１の配線２６Ａと第２の配線２６Ｂとを用いて第１ヒータ群２７Ａと第２ヒータ群２７Ｂとに分けて直列に接続する。そして、第１ヒータ群２７Ａに属するヒータ２２Ａと第２のヒータ群２７Ｂの属するヒータ２２Ｂとは、第１伝熱板２４Ａと第２伝熱板２４Ｂとに同数ずつ、それぞれ偶数個が配置される。また、第１伝熱板２４Ａはヒータ２２Ａとヒータ２２Ｂとがヒータ配列方向に向かって交互に配列され、第２伝熱板２４Ｂはヒータ２２Ｂとヒータ２２Ａとがヒータ配列方向に向かって交互に配列される。このようにすることで、流体通路２１の一方の側部側と他方の側部側とにおける第１ヒータ群２７Ａが有するヒータ２２Ａの数と第２ヒータ群２７Ｂが有するヒータ２２Ｂの数とを同数とすることができる。

図９に示す例は、第１ヒータ群２７Ａは、電気的に直列に接続された複数のヒータ２２Ａが、図２に示す流体通路２１の一方の側部側（本体部２０Ｂの一方の側部２０ＢＳａ側に相当）と他方の側部側（本体部２０Ｂの一方の側部２０ＢＳａ側に相当）とに配置される。第２ヒータ群２７Ｂは、電気的に直列に接続された複数のヒータ２２Ｂが、他方の側部側と一方の側部側とに、かつ第１ヒータ群２７Ａが有するそれぞれのヒータ２２Ａとは異なる位置に配置される。

図８に示す例では、流体通路２１の一方の側部側において、第１ヒータ群２７Ａの属するヒータ２２Ａと第２ヒータ群２７Ｂに属するヒータ２２Ｂとが交互に配置される。同様に、流体通路２１の他方の側部側においてもヒータ２２Ａとヒータ２２Ｂとが交互に配置される。流体通路２１の両方の側部側に配置された第１ヒータ群２７Ａの複数のヒータ２２Ａは第１の配線２６Ａにより、流体通路２１の両方の側部側に配置された第２ヒータ群２７Ｂの複数のヒータ２２Ｂは第２の配線２６Ｂにより、直列に接続される。

第１ヒータ群２７Ａが有する複数のヒータ２２Ａを電気的に直列接続した第１の配線２６Ａは、第１ヒータ駆動部１２Ａに接続される。第２ヒータ群２７Ｂが有する複数のヒータ２２Ｂを電気的に直列接続した第２の配線２６Ｂは、第２ヒータ駆動部１２Ｂに接続される。第１ヒータ駆動部１２Ａと第２ヒータ駆動部１２Ｂとが、ヒータ駆動部１２である。第１ヒータ駆動部１２Ａは第１ヒータ群２７Ａが有する複数のヒータ２２Ａを駆動し、第２ヒータ駆動部１２Ｂは第２ヒータ群２７Ｂが有する複数のヒータ２２Ｂを駆動する。このように、流体温度調整装置２０は、２系統で複数のヒータ２２に電力が供給されて、これらが駆動される。

上述したような構造により、ヒータ２２の１系統が断線し、加熱能力が半減した場合でも、他の１系統のヒータ２２及びペルチェモジュール２３の加熱能力により、使用条件（流体Ｌの種類又は流速等）によっては伝熱板２４が過熱するおそれがある。本実施形態は、１系統以上のヒータ２２が断線した場合でも、２個の伝熱板２４の温度がほぼ同程度になるため、温度検知は片側のみでよい。したがって、伝熱板２４の過熱を抑制するための温度検知部が片側にのみ設けられている場合でも、安全に流体Ｌの温度調節を継続することができる。また、半導体の製造においては、ヒータ２２等が故障した場合でも、できる限り流体Ｌの温度調節を継続することが必要であるが、本実施形態では、１系統以上のヒータ２２が断線した場合においても、片側のみの過熱防止用温度検知部で安全に流体Ｌの温度調節を実現できる。

また、第１ヒータ群２７Ａ又は第２ヒータ群２７Ｂの一方が加熱できなくなった場合、加熱能力は半分になるが、加熱できる方によって流体Ｌを加熱することができる。このため、流体温度調整装置２０は運転を継続することができるので、信頼性が向上する。このように、流体温度調整装置２０は、装置の停止が許されない半導体ウエハー処理装置１００（図１参照）に好適である。

図１０は、本実施形態に係る冷却加熱装置を筐体内に格納した状態を示す図である。図６から図８に示す流体温度調整装置２０は、筐体２０Ｃ内に格納される。すなわち、流体温度調整装置２０の本体部２０Ｂ、第１ヒータ群２７Ａ及び第２ヒータ群２７Ｂは、筐体２０Ｃ内に格納される。筐体２０Ｃは、開口部を有する格納部２０Ｃａと、前記開口部に取り付けられる蓋２０Ｃｂとを有している。格納部２０Ｃａ内に流体温度調整装置２０が格納された後、蓋２０Ｃｂが閉じられる。

第１の配線２６Ａ及び第２の配線２６Ｂは、配線支持部材４１によって、本体部２０Ｂと筐体２０Ｃ、より具体的には蓋２０Ｃｂとの間に支持される。配線支持部材４１は、平面視が長方形形状の板状の基部４２と、基部４２の一方の面に取り付けられる複数の配線貫通部４３とを含む。配線貫通部４３は、環状の部材であり、基部４２に対してねじ４４で固定される。基部４２は、格納部２０Ｃａの内側に設けられた支持体４０Ａ、４０Ｂに取り付けられる。第１の配線２６Ａ及び第２の配線２６Ｂは、配線貫通部４３に挿通される。このような構造により、第１の配線２６Ａ及び第２の配線２６Ｂは、筐体２０Ｃ（より具体的には蓋２０Ｃｂ）と流体温度調整装置２０の本体部２０Ｂとから離れた位置に保持される。

本実施形態は、電気的に絶縁されたヒータ駆動用電力線とペルチェ駆動用電力線とを筐体２０Ｃ内に配線する必要がある。通常、ヒータ２２は交流駆動であり、ペルチェ素子は直流駆動であるので、両者の配線経路を分離する必要がある。また、本実施形態においては、２系統のヒータ配線が両側の伝熱板２４、２４に埋設されたヒータ２２を交互に接続する必要があり、配線が複雑になる。これらの配線が、輸送、ポンプの振動又は熱膨張等により筐体２０Ｃ（例えば蓋２０Ｃｂ）と擦れると、配線の被覆の耐久性低下を招くおそれがある。これを抑制するため、配線と蓋２０Ｃｂとの距離を十分に大きくすると、筐体２０Ｃが大きくなる。配線を配線支持部４１に確実に締結することにより、蓋２０Ｃｂと配線との距離が小さくても、両者の干渉を確実に回避することができるので、筐体２０Ｃを小型化することができる。

１ 流体温度制御装置
２ 制御装置
３ 液槽
４Ａ〜４Ｆ 配管
５ ポンプ
６Ａ〜６Ｃ 弁
７ 洗浄部
１０ 流体温度制御部
１１ 処理部
１２ ヒータ駆動部
１２Ａ 第１ヒータ駆動部
１２Ｂ 第２ヒータ駆動部
１３ ペルチェ駆動部
２０ 流体温度調整装置
２０Ｂ 本体部
２０Ｃ 筐体
２１ 流体通路
２１Ｃ 回収通路
２１Ｅ 流体出口
２１ＥＸ 熱交換部
２１Ｉ 流体入口
２１Ｍ 分岐通路
２２、２２Ａ、２２Ｂ ヒータ
２２Ｈ 発熱領域
２３ ペルチェモジュール
２４ 伝熱板
２４Ａ 第１伝熱板
２４Ｂ 第２伝熱板
２４Ｈ 貫通孔
２５ 放熱装置
２６Ａ 第１の配線
２６Ｂ 第２の配線
２７Ａ 第１ヒータ群
２７Ｂ 第２ヒータ群
２９ 接液部材
３２ 伝熱板温度センサ
４０Ａ、４０Ｂ 支持体
４１ 配線支持部材
４２ 基部
４３ 配線貫通部
１００ 半導体ウエハー処理装置

Claims (6)

1. 流体が通過する流体通路と、
   直列に接続された複数のヒータが、前記流体通路の一方の側部側と他方の側部側とに配置される第１ヒータ群と、
   両方の前記側部側にそれぞれ設けられて当接するペルチェモジュールと、
   直列に接続された複数のヒータが、前記他方の側部側と前記一方の側部側とに、かつ前記第１ヒータ群が有するそれぞれのヒータとは異なる位置に配置される第２ヒータ群と、
   を含み、
   前記第１ヒータ群は、直列に接続された複数のヒータが、前記流体通路の一方の側部側と他方の側部側とに交互に配置され、
   前記第２ヒータ群は、直列に接続された複数のヒータが、前記他方の側部側と前記一方の側部側とに交互に、かつ前記第１ヒータ群が有するそれぞれのヒータとは異なる位置に配置され、
   前記第１ヒータ群が有する複数のヒータを接続する第１の配線は、前記第１ヒータ群の複数のヒータと前記第２ヒータ群の複数のヒータとのうち前記流体通路の一方の側部側に配置されるヒータである第１ヒータと、他方の側部側に配置されるヒータである第２ヒータとを交互に、かつ前記第１ヒータ及び前記第２ヒータの配列方向に向かっては前記第１ヒータ及び前記第２ヒータを１個置きに直列接続し、
   前記第２ヒータ群が有する複数のヒータを接続する第２の配線は、前記第１の配線が接続していない前記第１ヒータと前記第２ヒータとを交互に、かつ前記第１ヒータ及び前記第２ヒータの配列方向に向かっては前記第１ヒータ及び前記第２ヒータを１個置きに直列接続することを特徴とする流体温度調整装置。
2. 前記第１ヒータ群が有するヒータの数及び前記第２ヒータ群が有するヒータの数は、それぞれ偶数である請求項１に記載の流体温度調整装置。
3. 前記第１の配線及び前記第２の配線は、前記流体通路を有する本体部と、前記本体部、前記第１ヒータ群及び前記第２ヒータ群を格納する筐体との間に支持される請求項１又は２に記載の流体温度調整装置。
4. 前記一方の側部側に配置されて、複数のヒータを支持する第１伝熱板と、
   前記他方の側部側に配置されて、複数のヒータを支持する第２伝熱板と、
   を含む請求項１から３のいずれか１項に記載の流体温度調整装置。
5. 前記第１伝熱板及び前記第２伝熱板は、それぞれ前記流体と接触する接液部材を有しており、
   前記接液部材の位置において、複数の前記ヒータは等間隔で配列される請求項１から４のいずれか１項に記載の流体温度調整装置。
6. 複数の前記ヒータは、前記第１伝熱板及び前記第２伝熱板の厚さ方向における中心よりも前記流体通路側に配置される請求項１から５のいずれか１項に記載の流体温度調整装置。

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