热交换装置的制作方法

专利名称：热交换装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过热交换作用将例如在半导体基板、液晶基板等的制造 过程中使用的超纯水等药液或药品气体调节到目标温度的热交换装置。
背景技术：
以往，作为这种热交换装置，广泛普及有专利文献1公开的这种循环 式热交换装置，其使用加热装置和冷却装置在恒温液槽和处理液槽之间使 药液循环而调节药液温度。专利文献l:(日本)实公平6 - 12394号公报专利文献1的热交换装置进行使从处理液槽供给的药液经由收纳有恒 温液的恒温液槽返回到所述处理液槽的处理液循环处理，并且根据收纳在 所述恒温液槽的恒温液的温度控制来调节药液的温度，其中，包括加热 装置，其配置在所述恒温液槽内，加热所述恒温液；冷却装置，其设置在 所述恒温液槽外，进行冷却控制，以使所述恒温液成为告见定温度；恒温液 循环装置，其用于使恒温液在所述冷却装置和所述恒温液槽之间循环；阀， 其配置在所述恒温液循环路径中，对所述恒温液是否循环进行切换；温度 检测装置，其检测所述循环的药液的温度；切换控制装置，其根据所述温 度检测装置的检测液温来控制所述阀和所述加热装置并切换控制所述恒温 液,盾J不牙口恒温液力口热。根据专利文献1的热交换装置，由于根据药液的温度来切换选择进行 恒温液的循环或是加热恒温液槽的恒温液，间接地控制在恒温液槽与处理 液槽之间循环的药液的温度，故而能够响应性良好且高精度地对药液进行 温度控制。但是，根据专利文献1的循环式热交换装置，由于加热装置的电力密 度高不能够以1'C为单位对药液进行加热调节，故而虽然由冷却装置一旦将 药液的温度下降到加热装置的加热调节控制温度区域后，利用加热装置加 热药液而得到目标温度的药液、即使用加热装置和冷却装置使药液在恒温液槽和处理液槽之间循环而得到目标温度的药液，但由于是利用循环作用来调节温度，所以响应性迟钝，例如在需要以rc为单位进行温度调节的超 纯水的情况下，要求高速且高精度的温度调节，因此，很难例如使药液的 温度在i秒以内以土o.rc以下的误差范围上升rc这样高速且高精度地进 行温度调节。根据专利文献i的循环式热交换装置，由于需要设置冷却装置和恒温 液循环装置等特别的装置，故而必须由有限的空间来确保该装置的设置空间，并且例如将药液设为超纯水时，为了使该超纯水恒温化(18°C )就需要约超过50KW的电力，除了这些冷却装置的耗电力之外还需要确保恒温 液循环装置的耗电力，因此，由于要确保设置空间及耗电量的增大而导致 设备成本增加。于是本申请人为了应对上述情况，提出有如下的热交换装置，即，与 以往的循环式热交换装置相比，通过使装置整体小型化并减少耗电量来实 现设备成本的大幅度削减，并且实现对药液、药品气体高速且高精度地进 行稳定的温度调节。下面，对涉及到本申请人提出的热交换装置的半导体洁净系统进行说明。图5是表示半导体洁净系统内部的示意结构的方框图。图5所示的半导体洁净系统1包括洗净装置2，其内部配置有将半导 体基板、液晶基板等目标对象，用超纯水将该目标对象表面洗净；纯水制 造装置3,其制造用于将配置于所述洗净装置2内的目标对象洗净的超纯水； 除气膜4，其将来自纯水制造装置3的超纯水中的气体成分分离并除去；逆 浸透膜装置5，其利用醋酸酯、聚酰胺类聚合物粒子等的逆浸透膜5A将由 除气膜4分离除去了气体成分后的超纯水的离子成分分离并除去；热交换 装置8,其通过第一导通管6供给由逆浸透膜5A分离除去了离子成分后的 超纯水，并将该超纯水的温度调节到目标温度，将该温度调节后的超纯水 通过第二导通管7供给洗净装置2;温度调节单元9，其设定超纯水的目标 温度；温度传感器10，其配置在热交换装置8的流出口附近，检测从该流 出口排出的超纯水的当前温度；PLC单元ll，其将由温度传感器IO检测的 超纯水的当前温度与由温度调节单元9设定的目标温度进行比较，基于该 比较结果向热交换装置8输出与超纯水达到目标温度的加热量相当的电压 脉沖；驱动单元12,其基于PLC单元11的电压脉沖向热交换装置8输出与超纯水达到目标温度的加热量相当的高频电力。图6是表示热交换装置8内部的大致剖面结构的说明图。图6所示的热交换装置8具有导电性材料的发热管21,其分别与特 氟隆(注册商标)制造的第一导通管6和第二导通管7连接，流通由逆浸 透膜5A分离除去了离子成分后的超纯水；非磁性材料的短路部件22，其 使发热管21的流入口 (端部)21A和流出口 (端部)21B附近彼此电气短 路；加热线圈23,其包围发热管21和短路部件22而配置，根据高频电力 使发热管21产生电磁感应电力；；兹屏蔽罩24,其收纳加热线圈23，加热 线圈23根据高频电力产生一次侧磁通，由该一次侧磁通在发热管21上产 生二次侧磁通，根据这些一次侧》兹通和二次侧不兹通在发热管21上产生电石兹 感应电力，短路部件22根据发热管21的电石兹感应电力产生短路电流，根 据该短路电流来调节发热管21的温度，发热管21根据短路电流的温度调 节作用调节在该管内流通的超纯水的温度，以使超纯水的温度成为目标温度。发热管21由螺旋状地扭转的流通路即螺旋状部21C构成，将其一端作 为流入口 21A而与第一导通管6连接，将其另一端作为流出口 21B而与第 二导通管7连接。发热管21例如由哈斯特洛依耐蚀高镍合金、不锈钢、镍铬铁合金、钛 等导电性材料构成。为了抑制集肤效应，加热线圏23由绞合线板状电线等线圏构成。磁屏 蔽罩24由铝等磁屏蔽材料构成。逆浸透膜装置5在由逆浸透膜5A将超纯水的离子成分分离除去之后， 利用未图示的UF过滤器对超纯水进行过滤。图7是从电学方面表示关于半导体洁净系统1的热交换装置8、 PLC 单元11和驱动单元12内部的示意结构的说明图。图7所示的PLC单元11包括温度比较部11A,其将由温度传感器 10检测到的超纯水的当前温度与由温度调节单元9设定的目标温度进行比 较；电压脉沖生成部IIB，其基于温度比较部11A的比较结果而生成与达 到目标温度的加热量相当的电压脉沖；电压脉冲输出部11C,其将该电压脉 沖生成部11B生成的电压脉沖向驱动单元12供给。驱动单元12包括整流电路32,其对来自商用电源31的交流电进行整流；平滑电容33,其将由整流电路32整流后的电力平滑化；辅助电源 34，其将由该平滑电容33平滑化后的电力作为直流电而向驱动单元12整 体供给；高频电力生成部35,其生成向热交换装置8内部的加热线圏23供 给的高频电力；驱动控制部36，其控制驱动高频电力生成部35,当检测到 来自PLC单元11内部的电压脉沖输出部IIC的与达到目标温度的加热量相 当的电压脉冲时，驱动控制部36控制驱动高频电力生成部35以生成与该 电压脉冲对应的高频电力。高频电力生成部35由全桥式电路构成，包括由两个IGBT元件构成的 第一元件组35A和由两个IGBT元件构成的第二元件组35B，根据驱动控制 部36的驱动控制而驱动各元件组35A、 35B导通-断开，#>据这些各元件 组35A、 35B的驱动内容而生成与达到目标温度的加热量相当的高频电力， 将该高频电力供给热交换装置8内部的加热线圈23。另外，不同时将第一 元件组35A和第二元件组35B导通驱动。另外，第一元件组35A和第二元件组35B由IGBT元件构成，但例如 也可以由功率晶体管、功率MOSFET等构成。高频电力生成部35是由全桥 式电^各构成的，^f旦也可以由单开关式转换器(single switch inverter )构成。热交换装置8包括相当于加热线圈23的rLC串联谐振电路( 一次侧 线圈41A和电容41B) 41、相当于发热管21的二次侧线圈42、相当于短路 部件22的电阻43， rLC串联谐振电路41根据来自驱动单元12内部的高频 电力生成部35的高频电力而产生一次侧石兹通，由该一次侧》兹通而在二次侧 线圈42 (发热管21 )产生二次侧》兹通，由这些一次侧石兹通和二次侧石兹通而 在发热管21产生电,兹感应电力，电阻43 (短路部件22)根据电^兹感应电 力而产生短路电流，由该短路电流来加热二次侧线圈42 (发热管21)。结 果，发热管21根据短路电流的温度调节作用，对在该管内流通的超纯水进 行温度调节，以使超纯水的温度成为目标温度。相当于加热线圈23的rLC串联谐振电路41的一次侧线圈41A与相当 于发热管21的二次侧线圈42之间虽然是变压器结合，但不是一般的紧密 结合，而是稀疏结合。其原因在于若将加热线圈23与发热管21之间紧密 结合的话，则在发热管21加热时发热管21自身伸缩变化而破坏该紧密结 合的缘故。因此，为了应对发热管21自身的伸缩变化而将发热管21与加 热线圈23之间的变压器结合变成稀疏结合。下面说明本申请人考虑的半导体洁净系统1的动作。首先温度传感器IO检测从热交换装置8的流出口 21B排出的超纯水的 当前温度，并将该当前温度通知PLC单元11。当温度传感器IO检测出超纯水的当前温度，则由PLC单元11内部的 温度比较部11A来比较该当前温度与温度调节单元9设定的超纯水的目标 温度。果而生成与达到目标温度的加热量相当的电压脉沖，并通过电压脉沖输出 部IIC将该电压脉冲向驱动单元12输出。驱动单元12内部的驱动控制部16根据来自PLC单元11的电压脉沖将 与达到目标温度的加热量相当的驱动控制信号向高频电力生成部12供给。高频电力生成部12根据驱动控制信号来控制驱动第一元件群35A和第 二元件群35B，根据该驱动内容来生成与达到目标温度的加热量相当的高频 电力，将该高频电力向热交换装置8内部的rLC串联谐振电路41 (加热线 圈23 )供给。rLC串联谐振电路41 (加热线圈23 )根据高频电力而产生一次侧磁通， 由该一次侧石兹通在发热管21 (二次侧线圈42)产生二次侧》兹通，由这些一 次侧;兹通和二次侧石兹通在发热管21 (二次侧线圈42)产生电石兹感应电力。短路部件22根据发热管21的电磁感应电力产生短路电流，由该短路 电流来对发热管21进行温度调节。其结果是发热管21根据短路电流的温 度调节作用而将在该管内流通的超纯水进行温度调节。通过半导体洁净系统1的热交换装置8，检测超纯水的当前温度，基于 该检测到的当前温度和目标温度生成与达到目标温度的加热量相当的高频 电力，根据该高频电力使加热在发热管21中流通的超纯水的反馈控制继续， 由此从加热管21的流出口 21A通过第二导通管7高速且高精度地将目标温 度的超纯水向洗净装置2内供给，洗净装置2利用目标温度的超纯水来洗 净对象目标的表面。根据热交换装置8，加热线圈23根据高频电力而产生一次侧磁通，由 该一次侧磁通在发热管21产生二次侧磁通，由这些一次侧磁通和二次侧磁 通而在发热管21产生电磁感应电力，根据该电磁感应电力而在短^各部件22 产生短路电流，根据该短路电流的温度调节作用加热发热管21,结果，由于是将在该管内流通的超纯水加热以使其温度成为目标温度，故通过由发发热管21和短路部件22的任何部分电力密度都相同，因此，与现有的循 环式热交换装置相比通过将其电力密度抑制到小于1 /3左右，能够抑制超 纯水的变质或改质，结果，能够确保高速且高精度的稳定的温度调节。根据半导体洁净系统1,由于不需要现有循环式热交换装置那样的冷却 装置和恒温液循环装置等特别的装置，故而能够谋求系统整体的小型化、 大幅度削减耗电量，结果，能够实现设备成本的大幅度削减。根据半导体洁净系统1，由于在发热管21的流出口 21B附近检测超純 水的当前温度，基于该检测到的当前温度和目标温度而生成与达到目标温 度的加热量相当的高频电力，根据该高频电力来加热在发热管21中流通的 超纯水，继续该反馈控制并从热交换装置8的流出口 21B高速且高精度地 将目标温度的超纯水排出，所以与现有循环式的系统相比，通过谋求系统 整体的小型化和削减耗电而实现设备成本的大幅度削减，通过发热管21自 身进行的均匀的焦耳热交换作用而能确保均勻的升温效果，并且由于在发 热管21和短路部件22的任何部分都是相同的电力密度，因此与现有循环 式的热交换装置相比，通过将其电力密度抑制到不到1/3左右而可抑制超 纯水的变质或改质，结果，能够确保高速且高精度的稳定的温度调节。另外，根据本申请人研发的半导体洁净系统1,在将来自纯水制造装置 3的超纯水由除气膜4、逆浸透膜5A以及UF过滤器过滤之后，使该过滤 后的超纯水流入第一导通管6，但由于在由逆浸透膜5A从超纯水中将离子 成分分离除去时，超纯水对逆浸透膜5A的水压非常强，该逆浸透膜5A的 材质成分例如醋酸酯或高分子聚合物粒子剥离产生。在超纯水流通的第一导通管6的管内，由于其全长达到数百m的距离， 所以该第一导通管6的材质成分例如氟聚合物粒子产生。尽管超纯水还是 将杂质极度除去了的纯水，但毕竟还是混有二氧化硅粒子(Si02)。因此，从纯水制造装置3通过除气膜4、逆浸透膜5A、 UF过滤器以及 第一导通管6到达热交换装置8内部的发热管21的流入口 21A，在其管内 流通的超纯水中含有例如逆浸透膜5A的醋酸酯或高分子聚合物粒子、第一 导通管6的氟粒子或混入在超纯水中的二氧化硅粒子等胶态粒子。由于超纯水流通的第一导通管6的管内壁面是多孔质且其全长达到数百m的距离，而且超纯水中毕竟包含有溶解氧分子，所以即使通过除气膜4、逆浸透膜5A以及UF过滤器对超纯水进行了过滤，在其管内流通的超 纯水中还是由溶解氧分子、卡曼涡旋等而产生气泡。第一导通管6是约1(^Qcm左右的电绝缘物，而在第一导通管6中流 通的超纯水有约18 x io6Qcm以上的电阻率，因此在第一导通管6与超纯 水之间的摩擦带电就随着在第一导通管6内流通的超纯水的流速水平的提 高而带电水平也变高，例如达到数kV 数十kV,如图8所示，分别在第一 导通管6管内的内周面带有"-"电荷、在超纯水带有"+"电荷，在这些 第 一 导通管6和超纯水之间的接触面上产生电荷集中的摩擦带电现象。由于带有"+"电荷的超纯水在第一导通管6的管内流通长达约300m 的距离，所以预想其带电电压上升。但根据本申请人研发的半导体洁净系统1的热交换装置8,虽然通过第 一导通管6将超纯水供给发热管21的流入口 21A，根据与达到目标温度的 加热量相当的高频电力来加热发热管21中流通的超纯水，从其流出口 21B 将目标温度的超纯水排出，但由于醋酸酯、高分子聚合物粒子、氟粒子或 二氧化硅粒子等胶态粒子的产生、由超纯水的溶解氧分子、卡曼涡旋等引 起的气泡的产生以及超纯水与第一导通管6之间摩擦带电现象的产生，使 得由超纯水的溶解氧分子、卡曼涡旋等产生的气泡巻入胶态粒子，另外， 如图9所示，由连续产生的摩擦带电电荷而使胶态粒子102彼此或胶态粒 子102与气泡101相互吸附，随着带电电荷的上升，由气泡101和胶态粒 子102的集合体构成的残留颗粒成分的尺寸变大。结果，是当使用含有该 大型残留颗粒成分的超纯水将洗净装置2内的目标对象表面洗净时，在例 如将目标对象面的PNP通道宽度设定为约45nm时，在超纯水洁净后若有 超过约1/3 (约15nm)尺寸的残留颗粒成分残留在目标对象面上，则例如 在半导体掩膜形成工序(曝光工序、抗蚀剂涂敷、剥离工序、洁净工序) 和半导体晶片电路形成工序中，有可能成为合格品率降低、由残留颗粒成分对掩膜或向晶片的物理吸附(范德瓦耳斯力吸附)而产生的曝光缺陷、 抗蚀剂膜形成缺陷等质量降低的主要原因。这种情况不仅是纯水等药液，在使用药品气体的情况下也是同样的， 若药品气体在第一导通管6中流通，则由药品气体与第一导通管6之间的 摩擦带电现象的产生而使药品气体的聚团彼此、或聚团与胶态粒手相互吸附，随着带电电荷的上升，由聚团和胶态粒子的集合体构成的聚集体的尺 寸增大，该大型的聚集体有可能在半导体掩膜形成工序、半导体晶片电路 形成工序中带来各种不良影响。另外，根据该半导体洁净系统1的热交换装置8，如上所述，由于在超 纯水与第一导通管6之间产生摩擦带电现象而使超纯水的带电电荷上升， 带电的超纯水在目标对象面放电，在半导体掩模形成工序中会产生细微的 图像损伤、在半导体晶片电路形成工序中会造成目标对象面的电路的绝缘 恶化、形成元件损伤等，对半导体掩模形成工序、半导体晶片电路形成工 序带来不良影响。发明内容本发明是鉴于上述问题点而作出的，其目的在于提供一种热交换装置， 通过将药液的残留颗粒成分或药品气体的聚集体微细化而可靠地防止在半 导体掩膜形成工序、半导体晶片电路形成工序中以残留颗粒成分或聚集体 为主要原因的质量降低，并且能够可靠地减轻由药品和药品气体的带电而 引起的不良影响。为了实现上述目的，本发明的热交换装置具有导电性材料的发热管， 在其管内流通半导体或液晶的制造工序中使用的药液或药品气体；非磁性 材料的短路部件，其使所述发热管的两端部彼此电气短路；加热线圈，其 包围所述发热管和所述短路部件而配置，根据高频电力而使所述发热管产 生电磁感应电力，所述短路部件根据所述发热管的电》兹感应电力产生短路 电流，并根据该短路电流来调节所述发热管的温度，并且所述发热管根据 所述短路电流的温度调节作用来对在所述发热管内流通的所述药液或药品 气体进行温度调节，以使所述药液或药品气体的温度成为目标温度，其中， 通过将所述药液或药品气体流通的所述发热管的端部接地，将在所述发热 管中流通的药液的残留颗粒成分或药品气体的聚集体的带电电荷放电，将 所述残留颗粒成分或聚集体微细化。本发明的热交换装置也可以将所述药液或药品气体流通的所述发热管 的入口附近作为所述发热管的端部而接地。本发明的热交换装置也可以将所述发热管由使管内流通的药液或药品 气体紊流的紊流产生部件构成，根据该紊流产生部件所引起的药i和药品气体的紊流作用而使在所述发热管的管内流通的药液的残留颗粒成分或药 品气体的聚集体的带电电荷放电，将所述残留颗粒成分或聚集体微细化。本发明的热交换装置也可以使所述紊流产生部件将其大致中央部螺旋 状地扭转而构成，在由所述紊流产生部件构成的插通孔内内插配置有将所 述发热管和所述加热线圈磁耦合的强磁性部件。本发明的热交换装置也可以根据对所述加热线圈施加的高频电力而产 生的电磁感应电力和超声波振动的作用来将在所述发热管的管内流通的药 液的残留颗粒成分或药品气体的聚集体进行微细化。根据如上构成的本发明的热交换装置，通过将所述药液流通的所述发 热管的端部接地而使在所述发热管中流通的药液的残留颗粒成分的带电电 荷放电，将所述残留颗粒成分微细化，因此，使发热管与药液之间的摩擦 带电电荷放电，减少了成为残留颗粒成分大型化的主要原因的胶态粒子与 气泡之间的带电电荷，从而减少了胶态粒子与气泡之间的电荷吸附而将残 留颗粒成分微细化，结果，能够可靠地防止在半导体掩膜形成工序和半导 体晶片电路形成工序中以残留颗粒成分为主要原因的质量降低，并且能够 可靠地减轻由药液的带电导致的不良影响。同样地根据本发明的热交换装置，通过将所述药品气体流通的所述发 热管的端部接地而使在所述发热管中流通的药品气体的聚集体的带电电荷 放电，将所述聚集体微细化，因此，使发热管与药品气体之间的摩擦带电 电荷放电，减少了成为聚集体大型化的主要原因的药品气体的聚团彼此的 带电电荷、聚团与胶态粒子之间的带电电荷，从而减少了聚团彼此、聚团 与胶态粒子之间的电荷吸附而将聚集体微细化，结果，能够可靠地防止在 半导体掩膜形成工序和半导体晶片电路形成工序中以聚集体为主要原因的 质量降低，并且能够可靠地减轻由药品气体的带电导致的不良影响。


图1是表示作为本发明热交换装置的实施方式的、半导体洁净系统内部的主要部分即热交换装置内部的大致剖面结构的说明图；图2是明确地表示本实施方式的热交换装置的残留颗粒成分变化的说明图； 」图3是明确地表示本实施方式的热交换装置内部的发热管内部紊流作用的说明图；图4是明确地表示本实施方式的热交换装置的流入口和流出口的残留 颗粒成分的尺寸变化的说明图；图5是表示作为本申请人研发的现有技术热交换装置的实施方式的、 半导体洁净系统内部的概略结构的方块图；图6是表示本申请人研发的现有技术热交换装置内部的大致剖面结构 的说明图；图7是从电气方面表示本申请人研发的现有技术PLC单元、驱动单元 和热交换装置内部的结构的说明图；图8是明确地表示本申请人研发的现有技术半导体洁净系统的第一导 通管内部的摩擦带电电荷的说明图；图9是明确地表示本申请人研发的现有技术半导体洁净系统的残留颗 粒成分变化的说明图。 附图标记说明8A热交换装置 21发热管 21A流入口 (入口 )21C螺旋状部(紊流产生部件) 21D插通孔 22短路部件23加热线圈25地线部(接地) 26强^兹性部件具体实施方式
以下根据附图对表示本发明热交换装置的实施方式的半导体洁净系统 进行说明。图1是表示本实施方式的热交换装置内部的大致剖面结构的说 明图。另外，对于与图5所示的半导体洁净系统1重复的结构标注相同的 符号并省略其重复的结构和动作的说明。图1所示的热交换装置8A与图6所示的热交换装置8的不同之处在于 将发热管21的流入口 21A附近与地线部25接地，将在发热管21中流通的 超纯水的残留颗粒成分的摩擦带电电荷放电，通过减少成为残留颗粒成分 大型化主要原因的胶态粒子与气泡之间的带电电荷而减少胶态粒子与气泡 之间的电荷吸附、实现残留颗粒成分的微细化，并且能够可靠地降低由超 纯水的带电导致的不良影响。热交换装置8A具备将发热管21与加热线圈23磁耦合的 务磁性部件 26，其内插配置在由发热管21的螺旋状部21C构成的插通孔21D中，将根据驱动单元12的高频电力产生的发热管21的二次侧i兹通和二次侧漏》兹通 收敛，并且根据由高频电力产生的电磁感应电力和超声波振动作用将在发 热管21的管内流通的超纯水的残留颗粒成分进行微细化。发热管21的螺旋状部21C使从第 一 导通管6流入的超纯水向,内壁面 沖撞而发挥紊流作用，利用该紊流作用将残留颗粒成分粉碎，并且通过使 用残留颗粒成分的"+"的带电电荷向管内壁面的"-，，的带电电荷冲撞放 电而一边谋求超纯水的除电效果一边将残留颗粒成分微细化，进而根据电 磁感应电力和超声波振动的作用可将其残留颗粒成分粉碎化及微细均匀 化。另外，能够根据螺旋状部21C对超纯水的紊流作用来确保均匀的升温 效果。发明内容所述的热交换装置相当于热交换装置8A、发热管相当于发热 管21、短路部件相当于短路部件22、加热线圈相当于加热线圈23、强磁性 部件相当于强石兹性部件26、插通孔相当于插通孔21D、接地相当于地线部 25、紊流产生部件相当于发热管21的螺旋状部21C。下面利用图1、图5和图7来说明本实施方式的热交换装置8A的动作。纯水制造装置3通过除气膜4而将超纯水的气体成分分离除去，将该 分离除去了气体成分后的超纯水的离子成分通过逆浸透膜5A分离除去，将 分离除去了离子成分后的超纯水由UF过滤器过滤，使被这些除气膜4、逆 浸透膜5A、 UF过滤器过滤的超纯水流入第一导通管6。这时，如图2所示，向第一导通管6流入的超纯水中，在由超纯水的 溶解氧分子、卡曼涡旋等产生的气泡101中在超纯水的水压作用下而巻入 胶态粒子102,该胶态粒子102包含由逆浸透膜5A剥离的高分子聚合物粒 于、第一导通管6的氟粒子、混入在超纯水中的二氧化硅粒子等，另外， 在第一导通管6的管内壁面与超纯水之间产生摩擦带电电荷，由该摩擦带 电电荷而使胶态粒子102与气泡101之间的带电电荷相互吸附，随着该带 电电荷的上升，由该气泡101和胶态粒子102的集合体所构成的残留颗粒 成分的尺寸大型化。图5所示的温度传感器IO检测从热交换装置8A的流出口 21B排出的 超纯水的当前温度，并将该当前温度通知给PLC单元11。当温度传感器10检测出超纯水的当前温度，则图7所示的PLC单元 11内部的温度比较部11A对该当前温度与温度调节单元9设定的超纯水的目标温度进4于比專交。PLC单元11内部的电压脉冲生成部IIB基于温度比较部IIA的比较结果，生成与达到目标温度的加热量相当的电压脉沖，并通过电压脉沖输出部IIC将该电压脉冲向驱动单元12输出。驱动单元12内部的驱动控制部36基于来自PLC单元11的电压脉沖将 与达到目标温度的加热量相当的驱动控制信号供给高频电力生成部35。高频电力生成部35根据驱动控制信号来控制驱动第 一元件群35A和第 二元件群35B，根据该驱动内容生成与达到目标温度的加热量相当的高频电 力，将该高频电力供给热交换装置8A内部的rLC串联谐振电路41 (加热 线圏23)。另外，高频电力使用20kHz以上的动作频率例如52kHz左右的 动作频率。rLC串联谐振电路41 (加热线圈23 )根据高频电力而产生一次侧石兹通， 根据该一次侧磁通在发热管21 (二次侧线圈42)产生二次侧磁通。强磁性部件26将发热管21的螺旋状部21C每圈所产生的二次侧漏磁 通收敛成二次侧石兹通，并且将该收敛的二次侧^兹通和加热线圈23的一次侧 磁通进行收敛。结果，强磁性部件26通过收敛发热管21的二次侧磁通和二次侧漏磁 通而增加发热管21自身的电感。短路部件22根据发热管21自身电感的增加而产生与这些自身电感对 应的与电磁感应电力发生量相当的短路电流，根据该短路电流对发热管21 进行温度调节。结果，发热管21根据短路电流的温度调节作用而对在该管 内流通的超纯水进行温度调节。若热交换装置8A的发热管21从第一导通管6流入含残留颗粒成分的 超纯水，则由于将发热管21的流入口 21A附近与地线部25接地，带有"+，， 电荷的超纯水被放电，减少成为残留颗粒成分大型化主要原因的胶态粒子 102与气泡101之间的带电电荷，由此，能够将残留颗粒成分微细化，并且 可通过对超纯水的带电进行除电来可靠降低由超纯水的带电导致的不良影 响。发热管21若使流通含残留颗粒成分的超纯水在螺旋状部21C的管内流 通，则如图3所示，根据超纯水的紊流作用而使带有"+"电荷的超纯水向 带有"-"电荷的管内壁面冲撞而放电，因此，通过减少胶态粒子102与气泡101之间的带电电荷而能够将残留颗粒成分微细化。热交换装置8A根据驱动单元12的52kHz左右的高频电力而使加热线 圈23产生电i兹感应电力，因此根据该高频电力的电》兹感应电力作用和超声 波振动作用而将超纯水中含有的残留颗粒成分粉碎化，由于将残留颗粒成 分微细化到洗净装置2内的目标对象面上的PNP通道宽度例如45nm的不 到约l/3的尺寸，即使用该超纯水来洗净目标对象面，也能够可靠地防止 在半导体掩膜形成工序、半导体晶片电路形成工序中残留颗粒成分的不良 影响。结果，热交换装置8A在发热管21的管内将来自第一导通管6的含有 残留颗粒成分的超纯水温度调节到目标温度，将该温度调节后的超纯水所 含有的残留颗粒成分微细化并通过第二导通管7供给洗净装置2,洗净装置 2通过第二导通管7将目标温度的超纯水向目标对象面喷射，可该目标对象 面洁净。图4是对发热管21的流入口 21A侧和流出口 21B侧的超纯水所含有 的残留颗粒成分尺寸进行比较的说明图。从A分钟到B分钟将热交换装置 8A设定为接通状态、从B分钟到C分钟将热交换装置8A设定为断开状态、 从C分钟到D分钟将热交换装置8A设定为接通状态、从D分钟到E分钟 将热交换装置8A设定为断开状态，将通过第一导通管6向发热管6流入的 含有残留颗粒成分的超纯水的流入口 21A侧和将含有残留颗粒成分的超纯 水排出的流出口 21B侧的超纯水所含有的残留颗粒成分大小进行比较。在图4的例中，相当于使用具备发热管21的螺旋状部21C、与地线部 25的接地、向由螺旋状部21C构成的插通孔21D内插入配置的强磁性部件 26的本实施方式的热交换装置8A时的数据，例如着眼于A分钟、B分钟、 C分钟、D分钟、E分钟，可知流出口 21B侧的残留颗粒成分的大小与流入 口 21A侧的残留颗粒成分的大小相比，极;微细化。在图4的例中以具备螺旋状部21C、地线部25以及强i兹性部件26的 热交换装置8A为例进行了说明，但在使用例如具备螺旋状部21C和地线部 25的热交换装置(没有强磁性部件26的热交换装置)的情况下，同样地， 可知流出口 21B侧的残留颗粒成分与流入口 21A侧的残留颗粒成分相比， 极微细化。同样地，即使将发热管21设定成直管而不是螺旋状部21C，使用具备地线部25的热交换装置(没有强磁性部件26的热交换装置)的情况下， 可知流出口 2IB侧的残留颗粒成分与流入口 21A侧的残留颗粒成分相比， 极微细化。即根据本实施方式，通过将超纯水流通的发热管21的流入口 21A附近 与地线部25接地而使在发热管21中流通的超纯水的残留颗粒成分的带电 电荷被放电，将残留颗粒成分微细化，由此，通过使发热管21与超纯水之 间的摩擦带电电荷放电而减少成为残留颗粒成分大型化主要原因的胶态粒 子与气泡之间的带电电荷，减少胶态粒子与气泡之间的带电吸附而将残留 颗粒成分微细化，结果，能够可靠地防止在半导体掩膜形成工序、半导体 晶片电路形成工序中以残留颗粒成分为主要原因的质量降低，并且能够可 靠地减轻由超纯水的带电导致的不良影响。根据本实施方式，发热管21由使在其管内流通的超纯水紊流的螺旋状 部21C构成，根据该螺旋状部21C产生的超纯水的紊流作用而使在螺旋状 部21C的管内流通的超纯水的残留颗粒成分的带电电荷放电，使该带电电 荷大致为0,将残留颗粒成分微细化，因此，通过在螺旋状部21C利用超纯 水的紊流作用使"+"电荷的残留颗粒成分向"-"电荷的管内壁面沖撞而 使残留颗粒成分的带电电荷放电，可将残留颗粒成分微细化，并且能够可 靠地降低由超纯水的带电导致的不良影响。根据本实施方式，由于将发热管21和加热线圈23磁耦合的强磁性部 件26内插配置在由螺旋状部21C构成的插通孔21D内，即使作为二次侧线 圈起作用的发热管21的圈数不增加，发热管21自身的电感也增加，其结 果，不进行大型化就能够增加电磁感应电力的发生量，强磁性部件26能够 增大对残留颗粒成分的洛伦兹力的作用，并且能由齐纳电位(、乂工一夕電 位)的消磁来显著提高残留颗粒成分的均匀微细化效果。根据本实施方式，由于根据对加热线圈23施加的52kHz左右的高频电 力产生的电磁感应电力和超声波振动的作用来将发热管21的管内流通的超 纯水的残留颗粒成分进行微细化，故而能够根据电磁感应电力作用和超声 波振动作用提高残留颗粒成分的粉碎化效果和微细均匀化效果。在上述实施方式中，作为紊流产生部件是将发热管21扭转而由螺旋状 部21C构成的，但显然即使由静态搅拌器等紊流产生部件构成也荒得到同 样的效果。上述实施方式中，举例说明了作为药液使用超纯水、将该超纯水通过 第二导通管7向配置在洗净装置2内部的目标对象面喷射而将该目标对象 面洗净的半导体洁净系统1，但当然即使例如作为药液使用显影液、将该显 影液向目标对象面涂敷的显影液加热系统等半导体制造系统也能够得到同 样的效果。在上述实施方式中，由PLC单元ll比较超纯水的当前温度与目标温度， 基于该比较结果向热交换装置8A输出与使超纯水达到目标温度的加热量 相当的电压脉沖，驱动单元12根据电压脉沖输出与使超纯水达到目标温度 的加热量相当的高频电力，但显然即使例如由PLC单元11向热交换装置 8A输出与使超纯水达到目标温度的加热量相当的电流(4 20mA / 0 10mA)、而不是输出电压脉沖，驱动单元12基于电流输出与使超纯水达 到目标温度的加热量相当的高频电力也能得到同样的效果。在上述实施方式中说明了作为药液使用超纯水的半导体洁净系统1,但 即使例如不使用药液而是使用药品气体的系统中也能够适用，此时，将药 品气体流通的发热管的端部接地，使在发热管中流通的药品气体的聚集体 的带电电荷放电，将聚集体进行微细化，因此使发热管与药品气体之间的 摩擦带电电荷放电，减少了成为聚集体大型化主要原因的药品气体的聚团或聚团与胶态粒子之间的电荷吸附，将聚集体微细化，结果，能够可靠地 防止在半导体掩膜形成工序、半导体晶片电路形成工序中以聚集体为主要 原因的质量降低，并且能够可靠地降低药品气体的带电导致的不良影响。上述实施方式中以半导体制造工序为例进行了说明，但显然即使是液 晶基板的制造工序也能得到同样的效果。产业上的可利用性根据本发明的热交换装置，通过将药液流通的发热管的端部接地而使成为在发热管中流通的药液的残留颗粒成分大型化主要原因的胶态粒子与气泡之间的带电电荷放电，减少胶态粒子与气泡之间的电荷吸附而能将残留颗粒成分的尺寸微细化，因此，对于例如将超纯水等药液温度调节到目标温度并将该温度调节后的超纯水向半导体的目标对象面喷射来进行洗净 的半导体洁净系统是有用的。
权利要求
1、一种热交换装置，具有导电性材料的发热管，在其管内流通半导体或液晶的制造工序中使用的药液或药品气体；非磁性材料的短路部件，其使所述发热管的两端部彼此电气短路；加热线圈，其包围所述发热管和所述短路部件而配置，根据高频电力而使所述发热管产生电磁感应电力，所述短路部件根据所述发热管的电磁感应电力产生短路电流，根据该短路电流来调节所述发热管的温度，并且所述发热管根据所述短路电流的温度调节作用，对在所述发热管内流通的所述药液或药品气体进行温度调节，以使所述药液或药品气体的温度成为目标温度，其特征在于，通过将所述药液或药品气体流通的所述发热管的端部接地，将在所述发热管中流通的药液的残留颗粒成分或药品气体的聚集体的带电电荷放电，将所述残留颗粒成分或聚集体微细化。
2、 如权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，将所述药液或药品
3、 如权利要求1所述的热交换装置，其特征在于，所述发热管由使管内流通的药液或药品气体紊流的紊流产生部件构成,根据所述紊流产生部件对药液和药品气体的紊流作用，将在所述发热 管的管内流通的药液的残留颗粒成分或药品气体的聚集体的带电电荷放 电，将所述残留颗粒成分或所述聚集体微细化。
4、 如权利要求3所述的热交换装置，其特征在于， 所述紊流产生部件将其大致中央部螺旋状地扭转而构成， 在由所述紊流产生部件构成的插通孔内，内插配置有将所述发热管和所述加热线圈石兹耦合的强石兹性部件。
5、 如权利要求l、 2、 3或4所述的热交换装置，其特征在于，根据由 向所述加热线圈施加的高频电力而产生的电磁感应电力和超声波振动的作 用，将在所述发热管的管内流通的药液的残留颗粒成分或药品气体的聚集 体微细化。
全文摘要
本发明提供一种将残留颗粒成分微细化的热交换装置。本发明的热交换装置(8A)具有纯水流通的螺旋状发热管(21)；使发热管的两端部彼此电气短路的短路部件(22)；包围发热管和短路部件而配置，并且根据高频电力使发热管产生电磁感应电力的加热线圈(23)，短路部件根据发热管的电磁感应电力而产生短路电流，根据短路电流来调节发热管的温度，发热管根据短路电流的温度调节作用对在该管内流通的纯水温度进行温度调节，以使纯水成为目标温度，其中，通过将纯水流通的发热管的流入口(21A)与地线部(25)接地而使发热管中流通的纯水的残留颗粒的带电电荷放电，将残留颗粒微细化。
文档编号B08B3/10GK101266922SQ200810085350
公开日2008年9月17日 申请日期2008年3月14日 优先权日2007年3月14日
发明者中尾顺次 申请人:欧姆龙株式会社