TWI395266B - 藥液用溫度調整裝置 - Google Patents

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TWI395266B
TWI395266B TW097111052A TW97111052A TWI395266B TW I395266 B TWI395266 B TW I395266B TW 097111052 A TW097111052 A TW 097111052A TW 97111052 A TW97111052 A TW 97111052A TW I395266 B TWI395266 B TW I395266B
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Description

藥液用溫度調整裝置
本發明為：半導體相關製造裝置等中所使用的藥液用溫度調節裝置，更詳細地說，是使半導體處理用的腐蝕性藥液接觸於緊密固定著溫度模組的導熱板後，執行該藥液的冷卻或加熱的藥液用溫度調整裝置。
在半導體相關的製造裝置等中，藉由使半導體處理用所使用的腐蝕性藥液接觸於緊密固定有溫度模組的導熱板，來執行溫度控制的藥液用溫度調整裝置已為大眾所知悉，譬如日本特開平11-67717號公報所揭示的內容。在該藥液用溫度調整裝置中，與上述藥液接觸的構件是由具有絕佳耐藥性的氟樹脂所構造。
採用該專利文獻中所使用的參考圖號來說明該專利文獻所記載之藥液用溫度調整裝置的構造，在氟樹脂所形成之流路區塊(1)的表背兩面形成有藥液的流路(10)，密封著該流路(10)周圍與導熱板(2a、2b)之間的密封部(9)，是由形成ㄈ字型剖面的氟樹脂(21)、與被挾持於該氟樹脂(21)內之矩形剖面的彈性體(20)所形成，該密封部(9)是嵌入環狀的溝內，而該環狀的溝是形成於上述流路區塊(1)之表背兩面的上述流路(10)的周圍。
在該構造中，並須密封以下的2個位置：構成上述密 封部(9)的上述氟樹脂(21)與上述導熱板(2a、2b)之間；及該氟樹脂(21)與上述流路區塊(1)之環狀溝的溝底之間。因此，論及分別在：上述氟樹脂(21)的導熱板(2a、2b)側、及該相反側的上述環狀之溝的溝底側形成的複數個同心圓狀突起(22)之類的手段，一旦未同時密封上述2個位置時，是具有藥液漏出之結構上的危險性。如此一來，使得上述密封部(9)的構造複雜化，不僅使該熱交換器的製造成本提高，還具有導致採用該熱交換器之藥液用溫度調整裝置形成高價的問題。
不僅如此，在利用其他的氟樹脂(21)嵌入上述環狀溝內而構成上述流路區塊(1)之密封部(9)的場合中，該流路區塊(1)與密封部(9)的氟樹脂(21)，將隨著流動於上述流路(10)內之藥液的反覆冷卻或加熱，受到上述氟樹脂的熱變形而產生些微的塑性變形，使得該氟樹脂(21)在上述環狀溝內形成晃動，藉此，將使形成於該氟樹脂(21)的上述突起(22)產生摩耗，如此一來，恐有無法確保該密封部(9)的密封性之虞。
本發明的技術性課題在於：使流路區塊之藥液流路周圍的密封面構造簡易化並改善密封性，且藉由減少密封位置，簡化藥液用溫度調整裝置的構造並使製造成本低廉化。
為了解決上述技術性課題，根據本發明所提供的藥液用溫度調整裝置的特徵為具有：流路區塊，該流路區塊為耐藥性樹脂製，且在表背兩面具有可供藥液流動的溝狀流路；和導熱板，該導熱板是在該流路區塊的表背兩面分別配設成面向上述流路；及溫度模組，該溫度模組是配設於該導熱板的外面，並隔著該導熱板對流動於上述流路的藥液執行冷卻或加熱，在形成於上述流路區塊之表背兩面的密封面，圍繞上述流路周圍的至少1條密封用突起部，是藉由該流路區塊的一部份而與該流路區塊形成一體，上述導熱板是在壓接於該密封用突起部的狀態下，固定於該流路區塊。
在本發明中最好是：在上述流路區塊的外表面，使深度抵達上述密封用突起部之背後的凹溝形成捲繞於該流路區塊，且在該凹溝內嵌合固定著密封用輔助構件，該密封用輔助構件是用來對上述密封用突起部作用加壓壓力，且由耐熱、耐藥性的橡膠彈性材所形成。
根據本發明的具體性構造態樣，上述流路區塊是形成四角形，上述外表面具有4個平坦的表面部，此外，上述密封用突起部形成四角框狀，並具有分別與上述4個表面部平行延伸的4個直線狀密封邊，該4個密封邊從上述各表面部起的距離彼此相等，且形成於上述4個表面部之上述凹溝的深度也彼此形成相等。
在配設於上述流路區塊之表背兩面的導熱板的外面， 用來促進上述溫度模組散熱的散熱板亦可分別配設成緊密貼著於該溫度模組。
在本發明的最佳構造態樣中，上述導熱板是形成較上述流路區塊更大，而該流路區塊兩側的2個導熱板之間，是藉由橫越該流路區塊外側的連結螺絲所相互連結，且藉由該連結螺絲使上述2個導熱板相互拉近，而使上述流路區塊挾持於上述導熱板之間形成固定。
在該場合中，在配設於上述流路區塊之表背兩面的導熱板的外面，用來促進上述溫度模組散熱的散熱板是分別配設成緊密貼著於該溫度模組，亦可藉由鎖緊螺絲將該散熱板固定於上述導熱板，使上述溫度模組挾持於上述散熱板與導熱板之間而形成固定。
根據上述本發明的藥液用溫度調整裝置，藉由使用來密封流路區塊與導熱板之間的密封用突起部與該流路區塊形成一體，相較於另外形成該密封用突起部的傳統裝置，可在簡化上述流路區塊中密封面周圍之密封部的構造並改善密封性的同時，減少密封位置，如此一來，可使藥液用溫度調整裝置的構造變的簡單並使製造成本低廉化。
此外，藉由在上述流路區塊的外表面形成可到達上述密封用突起部之背後位置的凹溝，並在該凹溝內嵌合固定著由耐熱、耐藥性橡膠彈性材所形成的密封用補助構件，可隨著流動於上述熱交換器之流路的上述藥液的冷卻或加熱，抑制該流路區塊之密封部的塑性變形，如此一來，可更進一步提高該密封部的密封性。
以下，根據圖面詳細地說明用來實施本發明之藥液用溫度調整裝置的最佳形態。
第1圖，是顯示在省略用來結合各構件之機構的狀態下，本發明之藥液用溫度調整裝置的整體基本性構造的分解圖。該溫度調整裝置1是半導體相關製造裝置等中，用於半導體處理液等之腐蝕性藥液的溫度控制的裝置，具有：流路區塊6，該流路區塊6為耐藥性樹脂(氟樹脂)製，且形成在表背兩面具有可供上述藥液流動之溝狀流路6a、6b的矩形塊狀；和矩形的導熱板8a、8b，該矩形的導熱板8a、8b是在該流路區塊6的表背兩面，分別安裝成面向上述流路6a、6b；和溫度模組10，該溫度模組10是配設於該導熱板8a、8b的外面，並透過該導熱板8a、8b對流動於上述流路的藥液執行冷卻或加熱；及矩形的散熱板14，矩形的散熱板14是隔著該溫度模組10而配設於上述導熱板8a、8b的外面，用來促進來自於該溫度模組10的散熱，且是藉由以適當的手段將上述的各構件結合成一體所構成。上述溫度模組10，是由複數個帕爾帖(peltier)元件所構成。
上述流路區塊6與導熱板8a、8b及溫度模組10之間，可由第3圖及第6圖清楚得知，構成夾介於上述流路區塊6與導熱板8a、8b之間的薄片構件16及熱交換器4，並藉由將上述散熱板14配設於該熱交換器4的兩側而形 成上述溫度調整裝置1。
上述流路區塊6；和導熱板8a、8b；和溫度模組10；及散熱板14間相互結合的方法很多，譬如，可考慮：利用拉桿使位於溫度調整裝置1兩端的2個散熱板14間相互連結，並利用該拉桿將上述2個散熱板14相互拉近，而使上述流路區塊6；導熱板8a、8b及溫度模組10挾持於上述散熱板14之間而固定的方式，而以上述拉桿將整個裝置全體結合。
但是在該實施例中，如第2圖、第3圖及第6圖所示，是採用以下的方法：位於上述流路區塊6兩側的2個導熱板8a、8b之間，是在該流路區塊6挾持於其間的的狀態下，利用複數個連結螺絲18相互地連結，而由該流路區塊6與導熱板8a、8b形成上述熱交換器4，並隔著上述溫度模組10分別以鎖緊螺絲19，將上述散熱板14固定於該熱交換器4的各導熱板8a、8b。
因此，根據第2圖-第7圖所示的實施例，針對上述溫度調整裝置1的構造作更詳細的說明。構成該溫度調整裝置1的上述熱交換器4，如第2圖-第6圖所示，隔著與該流路區塊6相同的氟樹脂所形成且薄形的上述薄片構件16，分別將上述導熱板8a、8b安裝於上述流路區塊6的表背兩面。該導熱板8a、8b是形成：長寬均大於上述流路區塊6的尺寸，在其中一個第1導熱板8a的周邊，形成有可供上述連結螺絲18插入的複數個螺絲貫穿孔18a，在另一個第2導熱板8b的周邊，形成有可供上述連 結螺絲18鎖緊的複數個螺絲孔18b。接著，該2個導熱板8a、8b之間，是利用延伸成橫越上述流路區塊6及薄片構件16外側的上述連結螺絲18而相互連結，並鎖入上述的連結螺絲18而使2個導熱板8a、8b相互拉近，而使上述流路區塊6及薄片構件16挾持於該導熱板8a、8b間而固定。
亦可與上述第1導熱板8a相同，在上述第2導熱板8b設置螺絲貫穿孔18a來取代上述螺絲孔18b，藉由將貫穿上述第1導熱板8a與第2導熱板8b之螺絲貫穿孔18a的上述連結螺絲18，旋鎖於配置在該第2導熱板8b外側的螺帽後鎖入，而使上述兩導熱板8a、8b相互連結。
此外，在上述導熱板8a、8b本身的表面具有耐藥性的場合中，可省略上述薄片構件16。
上述導熱板8a、8b可採用譬如：石墨基板；碳化矽基板；玻璃狀碳基板；或者在石墨基板的藥液接觸面側設有非晶質碳層、或碳化矽層的複合基板等。或者，亦可由鋁板形成上述導熱板8a、8b，並由鋁板與上述基板中的其中一個組合而成。在組合鋁板與上述基板的場合中，雖然基板是在鋁板的內側配置成堆疊狀態，但是上述鋁板與基板亦可結合成一個，或保持各自獨立狀態。此外，在上述組合鋁板與上述基板的場合中，該基板最好是形成與上述流路區塊6相同的尺寸，並在大於該基板的鋁板形成：上述螺絲貫穿孔18a與螺絲孔18b、及後述的螺絲孔19b。
此外，上述薄片構件16，亦可藉由黏著或熱熔著的方式，在上述導熱板8a、8b的藥液接觸面側形成一體化，在上述構件形成一體化的場合中，由於可提高該導熱板8a、8b對上述藥液的耐藥性，可藉由該導熱板8a、8b本身的腐蝕，防止重金屬離子等有害雜質溶解至流動於上述熱交換器4之流路區塊6的流路6a、6b的藥液。
另外，上述流路區塊6，是由具有絕佳耐藥性的氟樹脂，更具體地說是由鐵氟龍(PFA)、或者聚四氟乙烯(PTFE)形成四角形，並具有由4個平坦的表面部11a、與經倒角的4個角落部11b所形成的外表面11。從第4圖及第5圖可清楚地得知，在該流路區塊6的表背兩面分別形成上述流路6a、6b，而該流路6a、6b是延伸成迂迴於中央分隔壁7a、7b的淺溝形。此外，在該流路區塊6之外表面11的1個表面部11a，分別液密地連接有上述藥液之導入側及導出側的管20A、20B。接著，在導入側的管20A的連接部分形成有分流室6c，該分流室6c是用來使該管20A所導入的藥液分流至上述流路6a、6b後供給，在導出側的管20B的連接部分形成有合流室6d，該合流室6d是用來使流入上述各流路6a、6b的藥液合流後，從該管20B導出。
不僅如此，在上述流路區塊6的表背兩面分別形成密封面13，該密封面13是形成圍繞上述流路6a、6b周圍的四角框狀，在該密封面13一體形成有密封用突起部6e，該密封用突起部6e是形成隆起狀，並用來確保安裝上 述該導熱板8a、8b時的密封性。該密封用突起部6e，與上述的密封面13相同，形成圍繞著上述流路6a、6b周圍的四角框狀，並由：平行於上述4個表面部11a而延伸成直線狀的4個密封邊6ea、及形成弧狀的4個角落邊6eb所形成，上述4個密封邊6ea從上述各表面部11a起的距離彼此相等。
為了使上述密封用突起部6e於密封時所形成的潰壞儘可能在該密封用突起部6e整體中形成一致，因此上述密封用突起部6e的各角落邊6eb最好是形成四等分圓的圓弧形。
此外，在上述流路區塊6的外表面11，深度抵達上述密封用突起部6e背後的凹溝6f，是捲繞該流路區塊6地形成在靠近該流路區塊6之表背兩面側的位置，且在該凹溝6f內嵌合固定著由耐熱、耐藥性橡膠彈性材所形成的密封用補助構件24，並由該補助構件24從其背後側對上述密封用突起部6e賦予加壓壓力。接著，由上述凹溝6f、密封用補助構件24及上述密封用突起部6e形成密封部22。上述凹溝6f的深度，最好是在上述4個表面部11a上彼此相等。
上述密封用突起部6e的剖面形狀，可以是圓弧狀、矩形、唇狀、或者是其他的形狀。此外，雖然在圖示的範例中僅設有1條密封用突起部6e，但亦可視需要設成複數條。
藉由在壓接於上述密封用突起部6e的狀態下將上述 導熱板8a、8b固定於上述流路區塊6，可使該流路區塊6的密封面13與上述導熱板8a、8b之間確保良好的密封性。不僅如此，由於上述凹溝6f內嵌合固定著由橡膠彈性體所形成的上述密封用補助構件24，並藉由該密封用補助構件24從上述密封用突起部6e的背後賦予加壓壓力，故即使隨著流動於上述流路區塊6之流路6a、6b的藥液的反覆冷卻或加熱，而使該流路區塊6產生些微的熱變形，也能藉由該密封用補助構件24將上述密封用突起部6e的熱變形抑制到最小限度，如此一來，形成可抑制該密封用突起部6e的塑性變形並更進一步提高密封性。
此外，安裝於上述熱交換器4之2個導熱板8a、8b外面的上述散熱板14，譬如在冷卻上述藥液的場合中，是藉由透過冷卻管12將冷卻水導入內部的流路來促進上述溫度模組10的散熱。該散熱板14，可從第2圖、第6圖及第7圖清楚得知，具有與上述導熱板8a、8b大致相同的尺寸，且在該散熱板14的周邊，形成有可供複數個鎖緊螺絲19插入的複數個螺絲貫穿孔19a。
另外，在上述導熱板8a、8b的周邊，可供上述鎖緊螺絲19鎖緊的複數個螺絲孔19b是形成在：可供上述連結螺絲18插入的螺絲貫穿孔18a之間的位置，藉由將上述鎖緊螺絲19旋鎖於上述螺絲孔19b後鎖入，可使上述散熱板14隔著上述溫度模組10而固定於該導熱板8a、8b。此時的上述散熱板14，是藉由緊密貼著於上述溫度模組10的外面，而將該溫度模組10押附於上述導熱板 8a、8b，藉此使該溫度模組10挾持於上述導熱板8a、8b與散熱板14之間形成固定。但是，上述溫度模組10亦可採用螺絲固定等的適宜方法來安裝於上述導熱板8a、8b。
然而，亦可在上述導熱板8a、8b設置與上述散熱板14相同的螺絲貫穿孔19來取代上述螺絲孔19b，藉由使貫穿上述散熱板14與導熱板8a、8b之螺絲貫穿孔19a的上述鎖緊螺絲19，旋鎖於配置在該導熱板8a、8b外面的螺帽後鎖入，而使上述導熱板8a、8b與散熱板14相互地連結。
此外，在將散熱板14安裝於上述導熱板8a、8b的場合中，當然是形成上述連結螺絲18的螺絲頭不會造成妨礙的構造。
1‧‧‧藥液用溫度調整裝置
4‧‧‧熱交換器
6‧‧‧流路區塊
6a、6b‧‧‧流路
6c‧‧‧分流室
6d‧‧‧合流室
6e‧‧‧密封用突起部
6ea‧‧‧密封邊
6eb‧‧‧角落邊
6f‧‧‧凹溝
7a、7b‧‧‧分隔壁
8a‧‧‧第一導熱板
8b‧‧‧第二導熱板
10‧‧‧溫度模組
11‧‧‧外表面
11a‧‧‧表面部
11b‧‧‧角落部
12‧‧‧冷卻管
13‧‧‧密封面
14‧‧‧散熱板
16‧‧‧薄片構件
18‧‧‧螺絲
18a‧‧‧螺絲貫穿孔
18b‧‧‧螺絲孔
19‧‧‧鎖緊螺絲
19a‧‧‧螺絲貫穿孔
19b‧‧‧螺絲孔
20A‧‧‧導入側的管
20B‧‧‧導出側的管
22‧‧‧密封部
24‧‧‧密封用補助構件
第1圖：是顯示在省略用來結合各構件之機構的狀態下，本發明之藥液用溫度調整裝置的整體基本性構造的分解立體圖。
第2圖：是顯示包含用來結合各構件之機構的上述藥液用溫度調整裝置的具體構造的分解立體圖。
第3圖：為構成上述藥液用溫度調整裝置之局部的熱交換器的分解立體圖。
第4圖：是顯示在橫越分流室與合流室的位置形 成剖面之第3圖的熱交換器的放大剖面圖。
第5圖：是顯示在橫越流路及分隔壁的位置形成剖面之第3圖的熱交換器的放大剖面圖。
第6圖：是顯示第2圖的藥液用溫度調整裝置，在僅組裝熱交換器且散熱板呈分離狀態下的立體圖。
第7圖：是顯示第2圖之藥液用溫度調整裝置於組裝狀態下的分解立體圖。
1‧‧‧藥液用溫度調整裝置
4‧‧‧熱交換器
6‧‧‧流路區塊
6a‧‧‧流路
6c‧‧‧分流室
6d‧‧‧合流室
6e‧‧‧密封用突起部
7a‧‧‧分隔壁
8a‧‧‧第一導熱板
8b‧‧‧第二導熱板
10‧‧‧溫度模組
12‧‧‧冷卻管
14‧‧‧散熱板
16‧‧‧薄片構件
20A‧‧‧導入側的管
20B‧‧‧導出側的管
24‧‧‧密封用補助構件

Claims (5)

  1. 一種藥液用溫度調整裝置，其特徵為：具有：流路區塊，該流路區塊為耐藥性樹脂製，且在表背兩面具有可供藥液流動的溝狀流路；和導熱板，該導熱板是在該流路區塊的表背兩面分別配設成面向上述流路；及溫度模組，該溫度模組是配設於該導熱板的外面，並隔著該導熱板對流動於上述流路的藥液執行冷卻或加熱，在形成於上述流路區塊之表背兩面的密封面，圍繞上述流路周圍的至少1條密封用突起部，是藉由該流路區塊的一部份而與該流路區塊形成一體，上述導熱板是在壓接於該密封用突起部的狀態下，固定於該流路區塊，在上述流路區塊的外表面，深度抵達上述密封用突起部之背後的凹溝形成捲繞於該流路區塊，且在該凹溝內嵌合固定著密封用輔助構件，該密封用輔助構件是用來對上述密封用突起部作用加壓壓力，且由耐熱、耐藥性的橡膠彈性材所形成。
  2. 如申請專利範圍第1項所記載的藥液用溫度調整裝置，其中上述流路區塊是形成四角形，上述外表面具有4個平坦的表面部，此外，上述密封用突起部形成四角框狀，並具有分別與上述4個表面部平行延伸的4個直線狀密封邊，該4個密封邊從上述各表面部起的距離彼此相等，且形成於上述4個表面部之上述凹溝的深度也彼此形成相 等。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所記載的藥液用溫度調整裝置，其中在配設於上述流路區塊之表背兩面的導熱板的外面，用來促進上述溫度模組散熱的散熱板是分別配設成緊密貼著於該溫度模組。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所記載的藥液用溫度調整裝置，其中上述導熱板是形成較上述流路區塊更大，該流路區塊兩側的2個導熱板之間，是藉由橫越該流路區塊外側的連結螺絲所相互連結，且藉由該連結螺絲使上述2個導熱板相互拉近，而使上述流路區塊挾持於上述導熱板之間形成固定。
  5. 如申請專利範圍第4項所記載的藥液用溫度調整裝置，其中在配設於上述流路區塊之表背兩面的導熱板的外面，用來促進上述溫度模組散熱的散熱板是分別配設成緊密貼著於該溫度模組，並藉由鎖緊螺絲將該散熱板固定於上述導熱板，使上述溫度模組挾持於上述散熱板與導熱板之間而形成固定。
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