特許 7130388 液体加熱装置及び洗浄システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-26

(45)【発行日】2022-09-05

(54)【発明の名称】液体加熱装置及び洗浄システム

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20220829BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 648G

H01L21/304 648K

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018035652

(22)【出願日】2018-02-28

(65)【公開番号】P2019153617

(43)【公開日】2019-09-12

【審査請求日】2021-02-01

(73)【特許権者】

【識別番号】590000835

【氏名又は名称】株式会社ＫＥＬＫ

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】三村 和弘

【審査官】小池 英敏

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－０６７６３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１５７８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２０８４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０５７９０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－０９６０５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６

Ｈ０１Ｌ ２１／０２７

Ｂ０８Ｂ ３／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

対象に供給される第１液体が流れる分岐流路と接続される循環流路と、
前記循環流路に配置され、前記循環流路を流れる前記第１液体を加熱する加熱装置と、
前記対象に対する前記第１液体の供給が停止されている状態で、前記循環流路を流れる前記第１液体を冷却する冷却装置と、を備え、
前記冷却装置は前記循環流路と独立して配置され、前記加熱装置が加熱中に前記冷却装置から第２液体を前記循環流路に供給し、前記第１液体を冷却する、
液体加熱装置。

【請求項2】

前記循環流路は、タンクを含み、
前記冷却装置は、供給源から前記タンクに供給される第２液体の流量を調整する第１バルブ装置を含む、
請求項１に記載の液体加熱装置。

【請求項3】

前記タンクから排出される前記第１液体の流量を調整する第２バルブ装置を備える、
請求項２に記載の液体加熱装置。

【請求項4】

前記タンクの上部に設けられ前記タンクに収容されている前記第１液体の少なくとも一部が流出する排出口を備える、
請求項２に記載の液体加熱装置。

【請求項5】

前記冷却装置は、前記加熱装置が作動している状態で、前記第１液体を冷却する、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の液体加熱装置。

【請求項6】

前記加熱装置は、ランプヒータを含む、
請求項５に記載の液体加熱装置。

【請求項7】

前記第１液体は、純水である、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の液体加熱装置。

【請求項8】

請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の液体加熱装置を備え、
前記対象は、洗浄装置を含み、前記液体加熱装置から供給された前記第１液体で洗浄対象を洗浄する、
洗浄システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体加熱装置及び洗浄システムに関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスは、半導体ウエハを洗浄する洗浄処理、半導体ウエハにフォトレジストを塗布する塗布処理、フォトレジストが塗布された半導体ウエハを露光する露光処理、及び露光後の半導体ウエハをエッチングするエッチング処理のような複数の処理を経て製造される。

【0003】

半導体ウエハの洗浄処理において、半導体ウエハは、加熱された純水で洗浄される。純水は、加熱装置によって加熱された後、半導体ウエハを洗浄する洗浄装置に供給される。加熱された純水のうち半導体ウエハの洗浄に使用されなかった純水は加熱装置に戻される場合がある。洗浄に使用されなかった純水が加熱装置を含む循環流路において循環することにより、エネルギー消費量の低減を図ることができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１０－０６７６３６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

加熱装置を停止後に再起動させると、目標温度まで温度上昇させるのに時間を要し、不要なエネルギーを消費してしまう。そのため、洗浄装置から液体が要求されなくても、循環流路において液体を循環させながら加熱装置の作動を維持することが好ましい。一方、加熱装置が作動している状態で循環流路において純水を循環し続けると、純水の温度が過度に高くなってしまう可能性がある。

【0006】

本発明の態様は、加熱装置を含む循環流路を流れる液体を適正な温度に維持することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の態様に従えば、対象に供給される第１液体が流れる分岐流路と接続される循環流路と、前記循環流路に配置され、前記循環流路を流れる前記第１液体を加熱する加熱装置と、前記対象に対する前記第１液体の供給が停止されている状態で、前記循環流路を流れる前記第１液体を冷却する冷却装置と、を備える液体加熱装置が提供される。

【発明の効果】

【0008】

本発明の態様によれば、加熱装置を含む循環流路を流れる液体を適正な温度に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、実施形態に係る洗浄システムを模式的に示す図である。

【図2】図２は、実施形態に係る洗浄システムを模式的に示す図である。

【図3】図３は、実施形態に係る洗浄システムの動作を示す図である。

【図4】図４は、実施形態に係る洗浄システムを模式的に示す図である。

【図5】図５は、液体の温度と加熱装置の操作量との関係を示す図である。

【図6】図６は、液体の温度と加熱装置の操作量との関係を示す図である。

【図7】図７は、実施形態に係る洗浄システムを模式的に示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明はこれに限定されない。以下で説明する実施形態の構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

【0011】

［洗浄システム］
図１は、本実施形態に係る洗浄システムＣＳを模式的に示す図である。図１において、洗浄システムＣＳは、洗浄用の液体ＬＱ１（第１液体）を加熱する液体加熱装置１００と、液体加熱装置１００で加熱された液体ＬＱ１が供給される洗浄装置３０とを備える。洗浄装置３０は、液体加熱装置１００からの液体ＬＱ１が供給される対象である。洗浄装置３０は、液体加熱装置１００から供給された液体ＬＱ１で洗浄対象を洗浄する。本実施形態において、洗浄対象は、半導体ウエハである。液体ＬＱ１は、純水である。

【0012】

液体加熱装置１００は、タンク１を含む循環流路１０と、循環流路１０に配置されるポンプ５と、循環流路１０を流れる液体ＬＱ１を加熱する加熱装置２と、タンク１に接続される供給流路７と、タンク１に接続される排出流路９と、供給流路７に配置される第１バルブ装置３と、排出流路９に配置される第２バルブ装置４と、液体加熱装置１００を制御する制御装置２０とを備える。

【0013】

また、液体加熱装置１００は、加熱装置２で加熱された液体ＬＱ１の温度を示す出口温度を検出する温度センサ６と、タンク１に収容される液体ＬＱ１の量を検出する液面センサ８とを備える。

【0014】

循環流路１０は、分岐流路３１と接続される分岐部ＤＰを有する。分岐流路３１は、分岐部ＤＰにおいて循環流路１０から分岐する。洗浄装置３０に供給される液体ＬＱ１は、分岐部ＤＰにおいて循環流路１０から分岐して、分岐流路３１を流れる。

【0015】

循環流路１０は、タンク１と、タンク１と加熱装置２の入口とを接続する流路１０Ａと、加熱装置２の出口と分岐部ＤＰとを接続する流路１０Ｂと、分岐部ＤＰとタンク１とを接続する流路１０Ｃとを含む。

【0016】

ポンプ５は、流路１０Ａに配置される。ポンプ５の作動により、液体ＬＱ１は、循環流路１０を流れる。タンク１に収容されている液体ＬＱ１は、流路１０Ａを介して加熱装置２に供給され、加熱装置２によって加熱された後、流路１０Ｂを流れる。流路１０Ｂを流れた液体ＬＱ１は、流路１０Ｃを介してタンク１に戻される。

【0017】

液面センサ８は、タンク１に設けられる。液面センサ８は、タンク１に収容されている液体ＬＱ１の表面の高さを検出して、タンク１に収容されている液体ＬＱ１の量を検出する。

【0018】

温度センサ６は、流路１０Ｂに配置される。温度センサ６は、加熱装置２で加熱された後の液体ＬＱ１の温度を示す出口温度を検出する。温度センサ６は、加熱装置２の出口の近傍における流路１０Ｂに配置される。

【0019】

加熱装置２は、循環流路１０に配置される。加熱装置２は、ハロゲンランプのようなランプヒータを含む。ランプヒータは、輻射熱で液体ＬＱ１を加熱する。ランプヒータは、液体ＬＱ１の汚染を抑制して、液体ＬＱ１を加熱することができる。

【0020】

加熱装置２は、ノイズの発生が少ないサイクル制御によって制御される。加熱装置２を起動するとき、加熱装置２に突入電流が入力されることを抑制するために、ソフトスタートが実施される。ソフトスタートとは、ランプヒータに与える電圧を一定の変化率で増加させることによって、ランプヒータの温度を徐々に上昇させる起動方法をいう。ソフトスタートにより、ランプヒータの温度が徐々に上昇し、ランプヒータに対する突入電流の入力が抑制される。

【0021】

加熱装置２は、液体ＬＱ１を目標温度に加熱する。目標温度は、例えば８０［℃］である。加熱装置２は、流路１０Ａから供給された液体ＬＱ１を加熱して、流路１０Ｂに送る。加熱装置２によって加熱され、流路１０Ｂを流れる液体ＬＱ１は、流路１０Ｃ及び分岐流路３１の少なくとも一方に供給される。

【0022】

供給流路７は、タンク１と接続される。タンク１は、供給流路７を介して液体ＬＱ２（第２液体）の供給源と接続される。供給源は、洗浄システムＣＳが設置される工場の設備として工場に設けられる。供給源は、規定温度の液体ＬＱ２を送出する。規定温度は、目標温度よりも低い。規定温度は、例えば２３［℃］である。供給源から送出された液体ＬＱ２は、供給流路７を介してタンク１に供給される。液体ＬＱ２は、純水である。

【0023】

第１バルブ装置３は、供給流路７に配置される。第１バルブ装置３は、供給源からタンク１に供給される液体ＬＱ２の流量を調整する。第１バルブ装置３は、循環流路１０を流れる液体ＬＱ１を冷却する冷却装置として機能する。

【0024】

第１バルブ装置３は、供給源から供給された液体ＬＱ２をタンク１に送ることによって、循環流路１０を流れる液体ＬＱ１を冷却する。加熱装置２で加熱された液体ＬＱ１は、流路１０Ｂ及び流路１０Ｃを介してタンク１に供給される。供給源から送出された液体ＬＱ２の温度は、加熱装置２で加熱された液体ＬＱ１の温度よりも低い。そのため、第１バルブ装置３は、供給源から送出された液体ＬＱ２をタンク１に送ることによって、タンク１の液体ＬＱ１を冷却することができる。

【0025】

また、第１バルブ装置３は、タンク１に供給される液体ＬＱ２の流量を調整することによって、循環流路１０を流れる液体ＬＱ１の温度を調整することができる。また、第１バルブ装置３は、供給源からタンク１に対する液体ＬＱ２の供給を停止することができる。

【0026】

第１バルブ装置３は、ノーマルポートと、絞りポートと、クローズポートとを含む。供給流路７と第１バルブ装置３のノーマルポートとが接続されることにより、供給源から送出された液体ＬＱ２は、第１流量でタンク１に供給される。供給流路７と第１バルブ装置３の絞りポートとが接続されることにより、供給源から送出された液体ＬＱ２は、第１流量よりも少ない第２流量でタンク１に供給される。供給流路７と第１バルブ装置３のクローズポートとが接続されることにより、供給源からタンク１に対する液体ＬＱ２の供給が停止される。

【0027】

排出流路９は、タンク１と接続される。タンク１の液体ＬＱ１は、排出流路９を介して排出される。排出流路９を介してタンク１から排出された液体ＬＱ１は、廃棄される。

【0028】

第２バルブ装置４は、排出流路９に配置される。第２バルブ装置４は、タンク１から排出される液体ＬＱ１の流量を調整する。

【0029】

第２バルブ装置４は、ノーマルポートと、絞りポートと、クローズポートとを含む。排出流路９と第２バルブ装置４のノーマルポートとが接続されることにより、タンク１の液体ＬＱ１は、第１流量でタンク１から排出される。排出流路９と第２バルブ装置４の絞りポートとが接続されることにより、タンク１の液体ＬＱ１は、第１流量よりも少ない第２流量でタンク１から排出される。排出流路９と第２バルブ装置４のクローズポートとが接続されることにより、タンク１からの液体ＬＱ１の排出が停止される。

【0030】

流量調整バルブ３２が分岐流路３１に配置される。流量調整バルブ３２は、分岐流路３１を流れる液体ＬＱ１の流量を調整可能な可変流量調整バルブである。流量調整バルブ３２は、分岐流路３１を介して洗浄装置３０に供給される液体ＬＱ１の流量を調整する。流量調整バルブ３２が開くと、洗浄装置３０に液体ＬＱ１が供給される。流量調整バルブ３２が閉じると、洗浄装置３０に対する液体ＬＱ１の供給が停止される。

【0031】

流量調整バルブ３３が流路１０Ｃに配置される。流量調整バルブ３３は、循環流路１０を流れる液体ＬＱ１の流量を調整可能な可変流量調整バルブである。流量調整バルブ３３は、流路１０Ｃを介してタンク１に供給される液体ＬＱ１の流量を調整する。流量調整バルブ３３が開くと、タンク１に液体ＬＱ１が供給され、液体は循環流路１０を循環する。流量調整バルブ３３が閉じると、タンク１に対する液体ＬＱ１の供給が停止される。

【0032】

流量調整バルブ３２の開度及び流量調整バルブ３３の開度に基づいて、循環流路１０を流れる液体ＬＱ１の少なくとも一部が洗浄装置３０に供給される。流量調整バルブ３２が開くと、循環流路１０を流れている液体ＬＱ１の少なくとも一部が分岐部ＤＰにおいて分岐流路３１に分岐して、洗浄装置３０に供給される。

【0033】

また、流量調整バルブ３２の開度及び流量調整バルブ３３の開度に基づいて、分岐部ＤＰから洗浄装置３０に供給される液体ＬＱ１の流量と、分岐部ＤＰからタンク１に供給される液体ＬＱ１の流量とが調整される。

【0034】

流量調整バルブ３２は、洗浄装置３０の要求流量に基づいて、液体ＬＱ１の流量を調整する。要求流量とは、洗浄装置３０が要求する液体ＬＱ１の流量をいう。循環流路１０の分岐部ＤＰにおける液体ＬＱ１の流量が要求流量よりも多い場合、余剰な液体ＬＱ１は、流路１０Ｃを介してタンク１に戻され、循環流路１０を循環する。

【0035】

制御装置２０は、液体加熱装置１００を制御する作動指令を出力する。制御装置２０は、少なくとも第１バルブ装置３及び第２バルブ装置４を制御する作動指令を出力する。第１バルブ装置３及び第２バルブ装置４のそれぞれにソレノイドが接続される。制御装置２０は、ソレノイドに作動指令を出力して、第１バルブ装置３及び第２バルブ装置４のそれぞれを作動させることができる。第１バルブ装置３及び第２バルブ装置４は、制御装置２０から出力された作動指令に基づいて作動する。

【0036】

図１は、供給流路７と第１バルブ装置３のノーマルポートとが接続され、排出流路９と第２バルブ装置４のクローズポートとが接続されている状態を示す。また、流量調整バルブ３２及び流量調整バルブ３２のそれぞれが開き、循環流路１０を流れる液体ＬＱ１の一部が分岐流路３１を流れて洗浄装置３０に供給され、余剰な液体ＬＱ１が流路１０Ｃを介してタンク１に戻されて循環流路１０を循環している状態を示す。

【0037】

洗浄装置３０は、加熱装置２で加熱され、分岐流路３１を介して供給された液体ＬＱ１で半導体ウエハを洗浄する。洗浄に使用された液体ＬＱ１は、廃棄される。

【0038】

［動作］
次に、本実施形態に係る洗浄システムＣＳの動作について説明する。

【0039】

タンク１に液体ＬＱ１が収容されていない状態で液体加熱装置１００を起動させる動作について説明する。図２は、本実施形態に係る洗浄システムＣＳを模式的に示す図である。

【0040】

タンク１に液体ＬＱ１が収容されていない状態で液体加熱装置１００を起動させるとき、制御装置２０は、供給流路７と第１バルブ装置３のノーマルポートとを接続する。これにより、供給源から送出された液体ＬＱ２が供給流路７を介してタンク１に供給される。また、制御装置２０は、供給源から送出された液体ＬＱ２が供給流路７を介してタンク１に供給されているとき、排出流路９と第２バルブ装置４のクローズポートとを接続する。

【0041】

制御装置２０は、液面センサ８の検出データに基づいて、タンク１に収容された液体ＬＱ１が上限値に到達したと判定したとき、供給流路７と第１バルブ装置３のクローズポートとを接続する。これにより、供給源からタンク１に対する液体ＬＱ２の供給が停止する。

【0042】

流量調整バルブ３２が閉じ、流量調整バルブ３３が開いている状態で、制御装置２０は、ポンプ５を起動する。これにより、図２に示すように、洗浄装置３０に対する液体ＬＱ１の供給が停止されている状態で、液体ＬＱ１は循環流路１０を循環する。

【0043】

循環流路１０における液体ＬＱ１の循環が開始された後、制御装置２０は、加熱装置２を起動する。制御装置２０は、温度センサ６の検出データに基づいて、加熱装置２で加熱された液体ＬＱ１の出口温度が目標温度になるように、加熱装置２を制御する。

【0044】

次に、加熱装置２で加熱された液体ＬＱ１を洗浄装置３０に供給する動作について説明する。液体ＬＱ１の出口温度が目標温度になった後、流量調整バルブ３２が開く。これにより、図１に示したように、加熱装置２により加熱され循環流路１０を循環している液体ＬＱ１の少なくとも一部が、分岐流路３１を介して洗浄装置３０に供給される。洗浄装置３０において洗浄に使用された液体は、廃棄される。

【0045】

洗浄装置３０に対する液体ＬＱ１の供給及び洗浄装置３０における液体ＬＱ１の廃棄により、循環流路１０を循環する液体ＬＱ１の量は減少し、タンク１に収容されている液体ＬＱ１の量は減少する。

【0046】

制御装置２０は、液面センサ８の検出データに基づいて、タンク１に収容されている液体ＬＱ１が下限値よりも少ないと判定したとき、供給流路７と第１バルブ装置３のノーマルポートとを接続する。これにより、供給源から送出された液体ＬＱ２が供給流路７を介してタンク１に供給される。供給源からの液体ＬＱ２がタンク１を含む循環流路１０に補充されることにより、タンク１に収容される液体ＬＱ１は増量される。

【0047】

次に、洗浄装置３０に対する液体ＬＱ１の供給が停止されたときの動作について説明する。図３は、本実施形態に係る洗浄システムＣＳの動作を示す図である。図４は、本実施形態に係る洗浄システムＣＳを模式的に示す図である。

【0048】

洗浄装置３０による洗浄処理が実施されないとき、洗浄装置３０の要求流量はゼロになる。洗浄装置３０による洗浄処理が実施されないとき、流量調整バルブ３２が閉じられる。洗浄装置３０は、液体加熱装置１００の制御装置２０に、液体ＬＱ１の供給停止を要求する要求信号を出力する（ステップＳ１）。

【0049】

流量調整バルブ３２が閉じられ、洗浄装置３０に対する液体ＬＱ１の供給が停止されると、液体ＬＱ１は、循環流路１０を循環する。

【0050】

洗浄装置３０に対する液体ＬＱ１の供給が停止された状態においても、加熱装置２の作動は維持される。加熱装置２の作動を一旦停止させてしまうと、加熱装置２を再起動するとき、目標温度まで昇温させるのに時間を要し、不要なエネルギーを消費してしまう。また、加熱装置２を再起動するとき、上述のソフトスタートが必要となる。ソフトスタートが実施されている期間において、ソフトスタートによる外乱が入り、無制御状態となる。そのため、本実施形態においては、洗浄装置３０に対する液体ＬＱ１の供給が停止された状態で、循環流路１０において液体ＬＱ１が循環している状態においても、加熱装置２は停止されず、加熱装置２の作動が維持される。

【0051】

洗浄装置３０に対する液体ＬＱ１の供給が停止された状態で、加熱装置２の作動を維持する場合、制御装置２０は、加熱装置２を最低出力で作動させる（ステップＳ２）。これにより、加熱装置２の温度低下を抑制しつつ、エネルギー消費量を抑制することができる。

【0052】

加熱装置２の作動が維持されている状態で、循環流路１０において液体ＬＱ１が循環し続けると、液体ＬＱ１の温度が過度に高くなってしまう可能性がある。

【0053】

そこで、制御装置２０は、第１バルブ装置３を制御して、洗浄装置３０に対する液体ＬＱ１の供給が停止されている状態で、供給源からの液体ＬＱ２をタンク１に供給して、循環流路１０を流れる液体ＬＱ１を冷却する。

【0054】

図４に示すように、制御装置２０は、第１バルブ装置３を制御して、供給流路７と第１バルブ装置３の絞りポートとを接続する。これにより、規定温度の液体ＬＱ２がタンク１に供給されるため、循環流路１０を流れる液体ＬＱ１の温度が低下する。また、供給源から送出された液体ＬＱ２が第１バルブ装置３を介してタンク１に供給されることにより、加熱装置２が最低出力で作動している状態で、循環流路１０を流れる液体ＬＱ１は冷却される。

【0055】

また、図４に示すように、制御装置２０は、第２バルブ装置４を制御して、排出流路９と第２バルブ装置４の絞りポートとを接続する。これにより、供給流路７を介してタンク１を含む循環流路１０に液体ＬＱ２が供給されても、タンク１から液体ＬＱ１があふれてしまうことが抑制される。本実施形態においては、第１バルブ装置３の絞りポートを介してタンク１に供給される液体ＬＱ２の流量と、第２バルブ装置４の絞りポートを介してタンク１から排出される液体ＬＱ１の流量とは、同じ量である。

【0056】

なお、制御装置２０は、洗浄装置３０に対する液体ＬＱ１の供給が停止された後、供給流路７と第１バルブ装置３のクローズポートとが接続されている状態を維持してもよい。制御装置２０は、洗浄装置３０に対する液体ＬＱ１の供給が停止された後、温度センサ６の検出データに基づいて、循環流路１０を流れる液体ＬＱ１の温度が予め規定されている閾値を超えたと判定したとき、供給流路７と第１バルブ装置３のクローズポートとが接続されている状態から、供給流路７と第１バルブ装置３の絞りポートとが接続されている状態に変化させてもよい。

【0057】

また、制御装置２０は、洗浄装置３０に対する液体ＬＱ１の供給が停止された後、供給流路７と第１バルブ装置３のクローズポートとが接続されている状態及び供給流路７と第１バルブ装置３の絞りポートとが接続されている状態の一方から他方に交互に変化させてもよい。すなわち、制御装置２０は、供給源からの液体ＬＱ２をタンク１に断続的に供給してもよい。

【0058】

［液体の流量］
次に、洗浄装置３０に対する液体ＬＱ１の供給が停止されている状態で、第１バルブ装置３を介してタンク１に供給される液体ＬＱ２の流量Ｑｓについて説明する。

【0059】

循環流路１０を流れる液体ＬＱ１の循環流量をＱｃ［Ｌ／ｍｉｎ］、第１バルブ装置３の絞りポートを通過する液体ＬＱ２の流量及び第２バルブ装置４の絞りポートを通過する液体ＬＱ１の流量をＱｓ［Ｌ／ｍｉｎ］、液体ＬＱ１の目標温度をＳＶ［℃］、供給源から供給される液体ＬＱ２の温度をＴｗ［℃］、加熱装置２の最低出力をＰｍｉｎ［ｋＷ］、循環流路１０における自然放熱量をΔＴ［℃］、熱量換算係数をＫとする。

【0060】

最低出力Ｐｍｉｎは、加熱装置２の性能（スペック）に基づいて定められる値である。自然放熱量ΔＴは、加熱装置２が最低出力Ｐｍｉｎで作動し、目標温度ＳＶの液体ＬＱ１が循環流路１０を流れているときの流路１０Ｂ及び流路１０Ｃにおける自然放熱量である。熱量換算係数Ｋは、液体の固有値である。

【0061】

加熱装置２が最低出力Ｐｍｉｎで作動しているときの加熱装置２の入口における液体ＬＱ１の入口温度Ｔｉｎ＿ｍは、以下の（１）式から導出される。

【0062】

【数1】

【0063】

タンク１において供給源から供給された液体ＬＱ２と加熱装置２で加熱された液体ＬＱ１とが混合される。そのため、液体ＬＱ２が混合された後の液体ＬＱ１の入口温度Ｔｉｎ＿ｍは、以下の（２）式から導出される。

【0064】

【数2】

【0065】

自然放熱量ΔＴが無い最悪条件（ΔＴ＝０）を仮定すると、入口温度Ｔｉｎ＿ｍは、以下の（３）式から導出される。

【0066】

【数3】

【0067】

以上より、供給源からタンク１に供給される必要な液体ＬＱ２の流量Ｑｓは、以下の（４）式から導出される。

【0068】

【数4】

【0069】

（４）式の条件を満足する絞りポートを有する第１バルブ装置３が供給流路７に配置されることにより、加熱装置２の作動を維持した状態で、循環流路１０において液体ＬＱ１を循環させても、循環流路１０を循環する液体ＬＱ１の温度が過度に上昇することが抑制される。

【0070】

［効果］
以上説明したように、本実施形態によれば、洗浄装置３０に対する液体ＬＱ１の供給が停止されたとき、循環流路１０を流れる液体ＬＱ１が冷却される。これにより、加熱装置２の作動を維持した状態で、循環流路１０を循環する液体ＬＱ１の温度が過度に上昇することが抑制される。

【0071】

図５及び図６は、加熱装置２が作動しているときの加熱装置２の入口における液体ＬＱ１の入口温度Ｔｉｎと、加熱装置２の出口における液体ＬＱ１の出口温度ＰＶと、加熱装置２の操作量ＭＶとの関係を示す。

【0072】

図５に示すように、洗浄装置３０に対する液体ＬＱ１の供給が停止されている状態で、加熱装置２による液体ＬＱ１の加熱が継続されると、入口温度Ｔｉｎと出口温度ＰＶとの差が徐々に小さくなる。出口温度ＰＶが目標温度ＳＶに到達したとき、入口温度Ｔｉｎは出口温度ＰＶよりもΔＴ［℃］だけ低い温度で定常状態となる。

【0073】

このとき、加熱装置２の操作量ＭＶｓｓは、加熱装置２の最低出力に対応する操作量ＭＶｍｉｎよりも大きい。ΔＴは循環流路１０の自然放熱量であり、定常状態において、
［自然放熱量］＞［加熱装置２の最低出力］ …（５）
であれば、目標温度ＳＶでバランスさせることができる。

【0074】

ところが、図６に示すように、自然放熱量ΔＴとバランスできる加熱装置２の操作量ＭＶｓｓが加熱装置２の最低出力に対応する操作量ＭＶｍｉｎよりも小さい場合、すなわち、
［自然放熱量］＜［加熱装置２の最低出力］ …（６）
である場合、加熱装置２の加熱能力が、循環流路１０の自然放熱能力よりも勝るので、液体ＬＱ１の温度が目標温度ＳＶを過ぎても冷却しきれずに制御不能となってしまう。

【0075】

また、加熱装置２を停止した場合、上述のように、加熱再開時にはソフトスタートが必要となり、その間はソフトスタートによる外乱が入りかつ無制御状態となってしまう。

【0076】

本実施形態においては、洗浄装置３０に対する液体ＬＱ１の供給が停止され、且つ、加熱装置２が作動している状態で、循環流路１０において液体ＬＱ１を循環させるとき、供給源からの液体ＬＱ２が循環流路１０に投入される。これにより、
［自然放熱量］＋［液体供給による冷却量］＞［加熱装置２の最低出力］ …（７）
を満たす状態が生成される。したがって、制御不能となる状態の発生が抑制される。

【0077】

［他の実施形態］
図７は、他の実施形態に係る洗浄システムＣＳを模式的に示す図である。図７に示す例において、第２バルブ装置４は、ノーマルポート及びクローズポートを有し、絞りポートを有しない。タンク１は、タンク１の上部に設けられた排出口１１を有する。タンク１に収容される液体ＬＱ１の表面の高さが規定高さ以上になると、タンク１に収容されている液体ＬＱ１の少なくとも一部は、排出口１１からタンク１の外部に流出する。

【0078】

循環流路１０を流れる液体ＬＱ１を冷却するとき、供給源からの液体ＬＱ２が第１バルブ装置３を介してタンク１に供給される。供給源から送出された液体ＬＱ２が第１バルブ装置３を介してタンク１に供給されることにより、加熱装置２が最低出力で作動している状態で、循環流路１０を流れる液体ＬＱ１は冷却される。

【0079】

供給源からタンク１に液体ＬＱ２が供給され、タンク１に収容される液体ＬＱ１の量が増えると、タンク１に収容されている液体ＬＱ１の少なくとも一部が排出口１１から排出される。本実施形態においては、第１バルブ装置３の絞りポートを介してタンク１に供給される液体ＬＱ２の流量と、排出口１１を介してタンク１から排出される液体ＬＱ１の流量とは、同じ量である。

【0080】

なお、上述の実施形態においては、洗浄装置３０に対する液体ＬＱ１の供給が停止されている状態で、供給源からの液体ＬＱ２が第１バルブ装置３を介してタンク１に供給されることとした。循環流路１０を流れる液体ＬＱ１の少なくとも一部が洗浄装置３０に供給されている状態で、供給源からの液体ＬＱ２が第１バルブ装置３を介してタンク１に供給されてもよい。例えば、供給流路７と第１バルブ装置３のクローズポートとが接続されている状態で、循環流路１０を流れる液体ＬＱ１の少なくとも一部が洗浄装置３０に供給されているときに、循環流路１０を流れる液体ＬＱ１の温度が上昇したとき、制御装置２０は、温度センサ６の検出データに基づいて、循環流路１０を流れる液体ＬＱ１の温度が低下するように、供給流路７と第１バルブ装置３の絞りポートとを接続してもよい。これにより、第１バルブ装置３は、循環流路１０を流れる液体ＬＱ１の少なくとも一部が洗浄装置３０に供給されている状態で、循環流路１０の液体ＬＱ１を冷却することができる。

【0081】

なお、上述の実施形態においては、冷却装置が第１バルブ装置３を含むこととした。洗浄装置３０に対する液体ＬＱ１の供給が停止されている状態で、循環流路１０を流れる液体ＬＱ１を冷却することができれば、冷却装置は第１バルブ装置３に限定されない。例えば、循環流路１０がパイプ部材によって形成される場合、冷却装置が、パイプ部材の表面に接続されるペルチェ素子でもよい。

【0082】

上述の実施形態において、加熱装置２はランプヒータを含む。ランプヒータは、液体ＬＱ１の汚染を抑制しつつ液体ＬＱ１を効率良く加熱することができる。なお、加熱装置２は、ランプヒータでなくてもよい。

【0083】

上述の実施形態において、液体ＬＱ１は水である。液体が水であることにより、半導体ウエハを洗浄することができる。なお、液体ＬＱ１は水でなくてもよく、半導体製造工程に使用される薬液でもよい。

【0084】

上述の実施形態において、洗浄対象は半導体ウエハでなくてもよく、例えばガラス基板でもよい。

【0085】

上述の実施形態において、液体が供給される対象は洗浄装置でなくてもよく、例えば露光装置でもよい。

【符号の説明】

【0086】

１…タンク、２…加熱装置、３…第１バルブ装置（冷却装置）、４…第２バルブ装置、６…温度センサ、７…供給流路、８…液面センサ、９…排出流路、１０…循環流路、１０Ａ…流路、１０Ｂ…流路、１０Ｃ…流路、１１…排出口、３０…洗浄装置、３１…分岐流路、３２…流量調整バルブ、３３…流量調整バルブ、２０…制御装置、１００…液体加熱装置、ＣＳ…洗浄システム、ＤＰ…分岐部、ＬＱ１…液体（第１液体）、ＬＱ２…液体（第２液体）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】