JPH09313926A - 半導体処理液の熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体処理液の熱交換器において、耐薬品性
のを向上させるとともに、熱伝導率も改良する。 【構成】 熱交換板を介して半導体処理液を冷却又は加
熱する熱交換器において、熱交換板の少なくとも処理液
接触面側を、ダイヤモンドライクカーボン又はダイヤモ
ンドで薄膜形成したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体処理液（例えば
エッチング液）を冷却又は加熱するための熱交換器に関
する。

【０００２】

【従来の技術】半導体処理液の熱交換器は、熱交換板を
介して処理液を冷却又は加熱するように構成されてい
る。従来は上記熱交換板として処理液接触面にフッ素系
樹脂等の被覆を施したステンレス鋼製の板を使用してい
るが、上記被覆には微細な孔が存在し、かつ樹脂自体が
気体を透過させる性質をもつため、わずかではあるが上
記被覆を介して処理液及びそのガスが浸透していた。

【０００３】さらに、熱交換板の処理液接触面側を炭化
珪素セラミックスで 形成した例があるが、熱伝導率が
不十分であるとともに、特にフッ酸を使用したときに不
純物が溶解しやすかった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】その結果、以下のよう
な不都合を生じていた。すなわち、ステンレス鋼に到達
した処理液及びそのガスが該ステンレス鋼と反応して新
たにガスを発生し、この反応によるガスが被覆を押し上
げることによって形成される空間が熱交換の効率を低下
させていた。また反応ガスの量が多い場合には該ガスの
圧力増大によって上記被覆に亀裂を生じ、このため処理
液がステンレス鋼に直接接触して該ステンレス鋼の金属
イオンが処理液中に融出するという問題を生じていた。

【０００５】さらに、炭化珪素セラミックスの場合にあ
っても、特にフッ酸を使用したときに、炭化珪素セラミ
ックスから不純物が溶出し、フッ酸の成分に悪影響を与
えると共に、皮膜としての機能を果たさなくなる虞れが
あった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、かかる
従来技術の欠点に鑑みなされたもので、熱交換板の少な
くとも処理液接触面側をダイヤモンドライクカーボンあ
るいはダイヤモンドで形成することにより、本目的を達
成する。

【０００７】

【作 用】本発明にかかる熱交換器の構造によれば、被
覆がダイヤモンドライクカーボンあるいはダイヤモンド
である為、被覆に微細な孔が生じることがなく、耐フッ
酸性が強く、処理液がステンレス鋼等の伝熱体に到達す
ることがない。

【０００８】

【実施例】以下に本発明を図面に示された実施例に従っ
て詳細に説明する。図面は、本発明に係る熱交換器の一
実施例を概念的に示している。この熱交換器は、後述す
る熱交換板１、１を耐処理液性の樹脂例えばフッ素樹脂
で形成された側部壁耐２を介して対向配置し、これによ
って熱交換室３を形成している。そして上記各熱交換板
１、１の背面に各々サーモモジュール４、４を配設し、
これらのサーモモジュール４、４に各々水冷式の放熱器
５、５を付設している。

【０００９】上記熱交換板１、１は、グラファイト、
銅、アルミニウム等の熱伝導率の大きな物質からなる板
１ａ上にダイヤモンドライクカーボンからなる薄板１ｂ
（例えば厚さ５０〜１００マイクロメートル）を、メタ
ンガスを低温で励起、イオン化させた後蒸着させて得た
物であり、該薄板１ｂが互いに対向する態様で配設して
ある。

【００１０】上記サーモモジュール４、４は、半導体熱
電素子によって電子的に冷却又は加熱を行うものであ
り、その印加電圧の極性を変えることにより、冷却作用
と加熱作用とが切換る。前記放熱器５、５は、上記サー
モモジュールが発生する熱を放熱するものであり、各々
パイプ６、６を介して導入される冷却水によって冷却さ
れる。

【００１１】いま、パイプ７を介して半導体処理液を上
記熱交換室３内に導入すると、上記熱交換板１、１が上
記サーモモジュール４、４によって各々冷却されている
ので、導入された処理液は熱交換室３内で冷却されたの
ちパイプ８介して図示していないエッチング槽に戻され
る。

【００１２】ところで、上記薄板１ｂ、１ｂの材料であ
るダイヤモンドライクカーボンは優れた耐薬品性をもつ
ことから、代表的なエッチング液に対し全く反応せず、
またダイヤモンドの特性からして処理液及びそのガスを
透過させることがない。

【００１３】それ故、この実施例の熱交換器によれば、
従来の熱交換器の問題点、つまり熱交換板から処理液に
金属イオンが溶出するという問題点を解消することがで
きる。また、万一薄板１ｂ、１ｂが微量だけ処理液に溶
出したとしても、ダイヤモンドライクカーボンの成分が
極めて純粋なカーボンであることから、それらが半導体
にとって有害なイオンとなることがなく、この点におい
ても従来の熱交換器に比して有利である。

【００１４】さらに、炭化珪素セラミックスを使用した
従来の熱交換器と比較する。

【００１５】

【表１】 このようにダイヤモンドライクカーボンは、熱伝導率、
耐フッ酸性、不純物の量、グラファイト定着性のいずれ
の項目においても炭化珪素セラミックスより優れてお
り、総合評価においてもすぐれている。特に、耐フッ酸
性においては大きな差があり、有意差を示している。

【００１６】なお、従来は、金属板に、フッ素系樹脂等
の薄板を接着剤を用いて貼り合わせていたが、接着剤に
よって熱伝導率が悪くなったり、塗り斑等によって接合
部に気泡が残り、温度変化があった場合等の剥離の原因
になっていた。しかし、上記実施例では、グラファイト
板１ａ上にダイヤモンド薄膜を蒸着することによって形
成しているため、密着性がよく、熱伝導率の低下や剥離
の原因になることがない。

【００１７】上記実施例では、ダイヤモンドライクカー
ボンを蒸着させたが、これに代えてダイヤモンドを薄膜
形成してもよいことはもちろんである。

【００１８】これらの形成は、気相炭素化によって行
う。気相炭素化では、原料はガス状の炭化水素がほとん
どであり、その熱分解によって生じたものも炭素原子数
個以下であって、それが空間あるいは基板上を動いて安
定な位置をみつけ、固相（炭素材）になると考えられて
いる。

【００１９】炭化水素ガスあるいは液体炭化水素を霧滴
状にして高濃度で高温域に導入し、急激に熱分解を起こ
させる事によって、球状粒子のカーボンブラックが作ら
れる。熱分解条件の選択によって、１５〜８００ナノメ
ートルまでの粒子サイズはもちろん、粒子の凝集状態ま
で制御されている。炭化水素ガスの濃度を低くし、基板
上に分解生成物を蒸着させることによって、熱分解炭素
がつくられる。熱分解生成物の濃度を低くし、基板温度
を十分高くする（例えば２２００度Ｃ）ことによって、
六角網面が基板にほぼ平行に配向した炭素材とすること
ができる。ガス濃度と蒸着温度の選択によって、配向の
全くない等方性の熱分解炭素もつくることができる。こ
のような炭素材の組織制御が可能なのは、熱分解生成物
の基板上での移動度が高いことに基づく。

【００２０】さらに、蒸着直前のガス状熱分解生成物を
超音波などを用いて活性化し、低温の基板上に蒸着させ
ることによってダイヤモンド薄膜が得られる。蒸着条件
によって結晶性の高い純粋のダイヤモンド、黒鉛との混
合物等までつくることができる。

【００２１】また、実施例では、処理液を冷却又は加熱
する手段として、サーモモジュールを使用しているが、
他の冷却、加熱手段をこれに代えて適用することも当然
可能である。

【００２２】

【効果】以上述べたように本発明にかかる熱交換板が処
理液及びそのガスと反応するという従来の問題点を解消
することができる。さらに、フッ酸に対しても極めて強
く、幅広く安全に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る熱交換器の一実施例を概念的に
示したものである。

【符号の説明】

１ 熱交換板 １ａ 金属板 １ｂ 薄板 ３ 熱交換板 ４ サーモモジュール

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱交換板を介して半導体処理液を冷却又
   は加熱する熱交換器において、熱交換板の少なくとも処
   理液接触面側をダイヤモンドライクカーボンで薄膜形成
   したことを特徴とする半導体処理液の熱交換器。
2. 【請求項２】 熱交換板を介して半導体処理液を冷却又
   は加熱する熱交換器において、熱交換板の少なくとも処
   理液接触面側をダイヤモンドで薄膜形成したことを特徴
   とする半導体処理液の熱交換器。