JPH04110577A - 製氷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、半導体ウェハ等の固体の表面に噴射して洗
浄するときの砥粒、研磨材として用いられる極微細な氷
粒子を製造する製氷装置に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は従来の製氷装置の一例を示す概略断面図であり
、図中（１）は冷媒により冷却し得る外套冷却容器、（
２）はこの外套冷却容器（１）の上部に取り付けたスプ
レーノズル、（３）はこのスプレーノズル（２）に接続
し被凍結液としての超純水を貯留する貯留タンク、（４
）は外套冷却容器（１）に氷供給管（５）を介して取り
付けた噴射ノズル、（６）はこの噴射ノズル（４）に接
続した第１の高圧ガス供給管、（７）は一端がスプレー
ノズル（２）に接続し他端を貯留タンク（３）に接続し
た第２の高圧ガス供給管、〈８）は先端部を外套冷却容
器（１）に接続し外套冷却容器（１）の側壁外套内に窒
素等の冷媒を供給する冷媒供給管である。

次に、動作について説明する。貯留タンク（３）内の超
純水は貯留タンク（３）内のガス圧によって水供給管（
９）を通してスプレーノズル（２）に供給するとともに
、第２の高圧ガス供給管（７）を介して窒素ガス等のガ
スをスプレーノズル（２）に供給し、そこでガスと超純
水とを混合し、外套冷却容器（１）内に噴射する。この
際、外套冷却容器（１）は冷媒供給管（８）からの冷媒
で冷却されているために、噴霧微小液滴は氷結し、数十
〜数百μｍ径の微粒凍結物を生成する。

この微粒凍結物は外套冷却容器（１）の漏斗状の底部に
溜め、水供給管〈５）を介して洗浄ハウジング（図示せ
ず）内に配設した噴射ノズル（４）に導く。そして、微
粒凍結物は第１の高圧ガス供給管（６）を介して導いた
高圧ガスとともに半導体ウェハ等の被洗浄固体（図示せ
ず）の表面に向けて噴射する。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の製氷装置は、以上のように構成されているので、
スプレーノズル（２）から噴霧される微小液滴は、一定
の限界以上の圧力で噴霧しなければ均一かつ微細な粒子
にならない。この微細かつ均一な液滴を得るために必要
な噴霧圧力は、最低でも１．５　ｋｇ／ｃ＠２Ｇ以上で
あって、液滴の速度が速く外套冷却容器（１）内で冷媒
と熱交換させ液滴を凍結させる場合、十分な冷却効果を
得るには、外套冷却容器（１）の内壁とスプレーノズル
（２）との距離を大きくして液滴と冷媒との熱交換時間
を増やして凍結させるか、あるいは冷媒供給管（８）か
らの冷媒の量を増加させることが必要となり、外套冷却
容器（１）を大型化し、或は冷媒の使用量を増大させざ
るを得ないといった問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、微粒凍結物を発生させる外套冷却容器を小
型化し、液滴を凍結させるための冷媒の使用量を減らす
ことのできる製氷装置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る製氷装置は、被凍結液を貯留する貯留タ
ンクと、この貯留タンクと液滴供給管を介して接続した
外套冷却容器と、前記貯留タンクに取り付けた前記被凍
結液から微細な液滴を発生させる超音波発振子とを備え
、前記液滴は該容器内で冷却され微粒凍結物を生成する
構成のものである。

〔作　用〕

この発明における製氷装置は、微細な液滴を超音波発振
子により発生させることにより、微細な液滴が非常にゆ
っくりと冷却された外套冷却容器内を通過するために、
液滴と冷媒との熱交換時間が増大し、微粒凍結物を容易
に得ることができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図はこの発明の一実施例を示すもので、第３図と同
一または相当する機器は同一符号を付し、その説明は省
略する。

図において、（２０）は貯留タンクク３）の下部に設け
た超音波発振子、（２１）は貯留タンク（３）と外套冷
却容器（１）とを接続する液滴供給管、　（２２）は液
滴供給管（２１）に取付けたバルブ、（２３）は液滴供
給管（２１）にその一端を取付けたドレイン管、（２４
）は液滴供給管（２１）の一部を被覆したヒータ、（２
５）は高圧ガスを減圧する減圧弁である。

次に、動作について説明する。

貯留タンク（３）に取り付けた超音波発振子（２０）を
用いて１〜１０Ｍ１（ｚの周波数で振動を与えると、貯
留タンク（３）内の液表面では微細な液滴が発生し、貯
留タンク（３）の上部空間部を充満する。この極微細な
液滴は、噴射ノズル（４）に第１の高圧ガス供給管（６
）から高圧ガスを高速度で導入すると、噴射ノズル（４
）にはエジェクター作用により負圧を発生し、この負圧
により外套冷却容器＜１）内に吸引される。この際、外
套冷却容ａ（１）内および噴射ノズル（４）は冷媒供給
管（８）からの冷媒であらかじめ冷却しであるため、極
微細な液滴は氷結し、微粒凍結物を生成する。この微粒
凍結物は引き続き噴射ノズル（４）を通して、半導体ウ
ェハ等の被洗浄固体の表面に向けて噴射する。

このとき、外套冷却容器〈１）の外套からの外部冷却だ
けでは凍結が行われない場合には、冷媒を冷媒供給管（
８）から外部冷却容器（１）内に直接導入するか、また
は減圧弁（２５）を調節して貯留タンク（３）内に導入
する微圧のガス量を加減し、外套冷却容器＜１）内に進
入する液滴量の調整を行えばよい。

ここで、微細な液滴を外套冷却容器（１）に導入する際
、液滴供給管（２１）が伝熱により冷却されこの供給管
（２１〉の内壁が凍結して供給管（２１）を閉塞するお
それがあるが、これは適宜ヒータ（２４）を使用するこ
とにより防止し得る。また、ヒータにより加熱されて生
ずる水滴はドレイン管（２３）から排出すればよい。

なお、上記実施例では外套冷却容器（１）内に液滴を導
入する製氷装置について説明したが、第２図に示すよう
に、外套冷却容器（１）内に内部容器（２６）を設け、
この内部容器（２６）に液滴を導入するようにしてもよ
い。この場合には、外套冷却容器（１）と内部容器（２
６）との空間部にも冷媒を導入して冷却し、内部容器（
２６）内に微粒凍結物を形成させる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明の製氷装置によれば、従
来の液滴の発生をスプレーノズルによるものから超音波
発振子によるものに変えたなめに、外套冷却容器内を通
過する液滴の速度を従来の装置と比較して例えば１／１
０〜１１００に減少させることができ、液滴は、外套冷
却容器内滞留時開を永くとることが出来、冷媒との熱交
換時間の増大は液滴の通過距離の短縮即ち、装置の小型
化の効果を生ずる。また、熱交換時間を長くとることに
より適度の冷却としながら過剰の冷却を避は得て、冷媒
の供給量を低減することができる効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による製氷装置を示す概略
断面図、第２図はこの発明の他の実施例を示す概略断面
図、第３図は従来の製氷装置の一例を示す概略断面図で
ある。 図において、（１）は外套冷却容器、（３）は貯留タン
ク、（４）は噴射ノズル、（２０）は超音波発振子、（
２１ンは液滴供給管、（２６）は内部容器。 なお、各図中、同一符号は同−又は相当する機器を示す
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被凍結液貯留用の貯留タンク、冷媒により冷却し得る外
   套冷却容器、該貯留タンクと該外套冷却容器とを接続す
   る液滴供給管、前記貯留タンクに取付けた液滴発生用超
   音波発振子より構成したことを特徴とする製氷装置。