特許 7584931 温調装置及び温調方法

(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】2024-11-08

(45)【発行日】2024-11-18

(54)【発明の名称】温調装置及び温調方法

(51)【国際特許分類】

   G05D 23/00 20060101AFI20241111BHJP

   H01L 21/306 20060101ALI20241111BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20241111BHJP

【ＦＩ】

G05D23/00 A

H01L21/306 B

H01L21/304 643A

H01L21/304 648G

H01L21/304 648K

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020122270

(22)【出願日】2020-07-16

(65)【公開番号】P2022018866

(43)【公開日】2022-01-27

【審査請求日】2023-06-08

【前置審査】

(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】下山 航平

(72)【発明者】

【氏名】前田 紘志

(72)【発明者】

【氏名】堀越 真人

(72)【発明者】

【氏名】中里 智美

【審査官】松本 泰典

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１５１４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１０６３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１３４３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３３９０３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０５Ｄ ２３／００

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体の温度を調整する第１温調部と、
前記第１温調部から供給された液体の温度を調整する第２温調部と、を備え、
前記第１温調部は、液体の第１流路を有する第１流路モジュールと、前記第１流路の液体の温度を調整するベースモジュールと、を有し、
前記第２温調部は、前記第１流路からの液体が流入する第２流路を有する第２流路モジュールと、前記第２流路の液体の温度を調整するペルチェモジュールと、を有し、
前記ベースモジュールは、前記第１流路モジュールの液体の温度の調整と並行して、前記ペルチェモジュールの温度を調整し、
前記第１流路モジュールは、前記ベースモジュールの表面の第１領域に接触するように配置され、
前記ペルチェモジュールは、前記第１領域に隣接する前記ベースモジュールの表面の第２領域に接触するように配置される、
温調装置。

【請求項2】

前記ペルチェモジュールの吸熱面及び発熱面の一方の面は、前記ベースモジュールの表面の少なくとも一部に接触する、
請求項１に記載の温調装置。

【請求項3】

前記ペルチェモジュールの吸熱面及び発熱面の他方の面は、前記第２流路モジュールの表面の少なくとも一部に接触する、
請求項２に記載の温調装置。

【請求項4】

前記第１領域と前記第２領域とは、第１方向に隣接し、
前記第１流路は、前記第１方向に延伸し、
前記第２流路は、前記第１方向に延伸し、
前記第１流路モジュールと前記第２流路モジュールとは、前記第１方向に配置される、
請求項１に記載の温調装置。

【請求項5】

前記ベースモジュールは、金属製のベース支持部と、前記ベース支持部の内部に配置される冷却部及び加熱部と、を含む、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の温調装置。

【請求項6】

前記第１流路モジュールは、フッ素樹脂を主成分とする合成樹脂製であり前記第１流路を有する第１チューブと、前記第１チューブの周囲に配置される金属製の第１支持部と、を含む、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の温調装置。

【請求項7】

前記第２流路モジュールは、フッ素樹脂を主成分とする合成樹脂製であり前記第２流路を有する第２チューブと、前記第２チューブの周囲に配置される金属製の第２支持部と、を含む、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の温調装置。

【請求項8】

第１流路モジュールの第１流路を流通する液体の温度をベースモジュールで調整することと、
前記第１流路から供給された第２流路モジュールの第２流路を流通する液体の温度をペルチェモジュールで調整することと、
前記第１流路モジュールの液体の温度の調整と並行して、前記ペルチェモジュールの温度を前記ベースモジュールで調整することと、を含み、
前記第１流路モジュールは、前記ベースモジュールの表面の第１領域に接触するように配置され、
前記ペルチェモジュールは、前記第１領域に隣接する前記ベースモジュールの表面の第２領域に接触するように配置される、
温調方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、温調装置及び温調方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイスの製造工程において、温調対象の温度を調整する温調装置が使用される。特許文献１には、半導体ウエハを設定温度にする温度調整システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００１－１３４３２４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

温調装置にペルチェモジュールが使用される場合がある。ペルチェモジュールが調整可能な温度の分解能は、高い。ペルチェモジュールは、温調対象の温度を高精度に調整できる。一方、ペルチェモジュールが調整可能な温度範囲は、狭い。ペルチェモジュールの能力が効率的に発揮される吸熱側と放熱側との温度差は、ほぼ決まっている。そのため、ペルチェモジュールは、広い温度範囲に亘って温調対象の温度を調整することが困難となる。また、ペルチェモジュールの吸熱側と放熱側との温度差が大きくなると、ペルチェモジュールに作用する熱応力が大きくなり、ペルチェモジュールの耐久性が低下する可能性がある。ペルチェモジュールの耐久性が低下すると、ペルチェモジュールは、温調対象の高精度な温度の調整の維持が困難となる。

【0005】

本開示は、広い温度範囲に亘って液体の温度を高精度に調整することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に従えば、液体の温度を調整する第１温調部と、前記第１温調部から供給された液体の温度を調整する第２温調部と、を備え、前記第１温調部は、液体の第１流路を有する第１流路モジュールと、前記第１流路の液体の温度を調整するベースモジュールと、を有し、前記第２温調部は、前記第１流路からの液体が流入する第２流路を有する第２流路モジュールと、前記第２流路の液体の温度を調整するペルチェモジュールと、を有し、前記ベースモジュールは、前記ペルチェモジュールの温度を調整する、温調装置が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本開示によれば、広い温度範囲に亘って液体の温度が高精度に調整される。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【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、実施形態に係る温調装置を示す上方からの斜視図である。

【図3】図３は、実施形態に係る温調装置を示す側面図である。

【図4】図４は、実施形態に係る第１温調部を示す上方からの斜視図である。

【図5】図５は、実施形態に係る第２温調部を示す下方からの斜視図である。

【図6】図６は、実施形態に係るペルチェモジュールを示す斜視図である。

【図7】図７は、実施形態に係る温調装置を示す機能ブロック図である。

【図8】図８は、実施形態に係る温調方法を示すフローチャートである。

【図9】図９は、実施形態に係る温調装置の性能を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本開示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、本開示は実施形態に限定されない。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。

【0010】

実施形態においては、温調装置に３次元直交座標系を設定し、３次元直交座標系を参照しながら各部の位置関係について説明する。所定面内のＸ軸と平行な方向をＸ軸方向とする。所定面内においてＸ軸と直交するＹ軸と平行な方向をＹ軸方向とする。Ｘ軸及びＹ軸のそれぞれと直交するＺ軸と平行な方向をＺ軸方向とする。実施形態において、Ｘ軸方向は、第１方向に相当する。Ｘ軸及びＹ軸を含む平面をＸＹ平面とする。上述の所定面は、ＸＹ平面である。Ｚ軸は、ＸＹ平面と直交する。実施形態において、Ｚ軸方向は、鉛直方向である。ＸＹ平面は、水平面と平行である。

【0011】

［洗浄システム］
図１は、実施形態に係る洗浄システム１００を模式的に示す図である。洗浄システム１００は、洗浄用の液体ＬＱで洗浄対象である基板Ｗを洗浄する。基板Ｗとして、半導体ウエハが例示される。なお、基板Ｗは、例えばガラス基板でもよい。洗浄システム１００は、液体ＬＱの温度を調整する温調装置１を備える。洗浄システム１００は、温調装置１で温度を調整された液体ＬＱで基板Ｗを洗浄する。

【0012】

洗浄システム１００は、温調装置１と、貯留槽２と、基板保持部材３と、ノズル４と、第１接続チューブ５と、ポンプ６と、第２接続チューブ７と、を備える。

【0013】

貯留槽２は、液体ＬＱを収容する。基板保持部材３は、基板Ｗを保持する。ノズル４は、温調装置１で温度を調整された液体ＬＱを基板Ｗに供給する。第１接続チューブ５は、貯留槽２と温調装置１とを接続する。ポンプ６は、第１接続チューブ５に配置される。第２接続チューブ７は、温調装置１とノズル４とを接続する。ポンプ６が駆動することにより、貯留槽２の液体ＬＱの少なくとも一部は、第１接続チューブ５を介して温調装置１に供給される。温調装置１は、第１接続チューブ５を介して貯留槽２から供給された液体ＬＱの温度を調整する。温調装置１で温度を調整された液体ＬＱは、第２接続チューブ７を介してノズル４に供給される。ノズル４は、基板Ｗに液体ＬＱを供給する。基板Ｗに液体ＬＱが供給されることにより、基板Ｗが洗浄される。

【0014】

［温調装置］
図２は、実施形態に係る温調装置１を示す上方からの斜視図である。図３は、実施形態に係る温調装置１を示す側面図である。

【0015】

図２及び図３に示すように、温調装置１は、第１温調部８と、第２温調部９と、第１温度センサ５０と、第２温度センサ６０と、備える。

【0016】

第１温調部８は、第１接続チューブ５から供給された液体ＬＱの温度を調整する。第１温調部８は、所謂、ラフ温調部である。第１温調部８で温度を調整された液体ＬＱは、第２温調部９に供給される。

【0017】

第２温調部９は、第１温調部８から供給された液体ＬＱの温度を調整する。第２温調部９は、所謂、ファイン温調部である。第２温調部９は、第１温調部８よりも液体ＬＱの温度を高精度に調整できる。第２温調部９で温度を調整された液体ＬＱは、第２接続チューブ７を介してノズル４に供給される。

【0018】

＜第１温調部＞
図４は、実施形態に係る第１温調部８を示す上方からの斜視図である。図２、図３、及び図４に示すように、第１温調部８は、液体ＬＱの第１流路１１を有する第１流路モジュール１０と、第１流路１１の液体ＬＱの温度を調整するベースモジュール２０と、を有する。

【0019】

第１流路モジュール１０は、第１流路１１を有する第１チューブ１２と、第１チューブ１２の周囲に配置される第１支持部１３と、を含む。

【0020】

第１チューブ１２は、フッ素樹脂を主成分とする合成樹脂製である。実施形態において、第１チューブ１２は、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ：perfluoroalkoxy alkane）製である。なお、第１チューブ１２は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：polytetrafluoroethylene）製又はポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ：polyvinylidene difluoride）でもよい。第１流路１１は、第１チューブ１２の内部流路である。

【0021】

第１チューブ１２は、第１接続チューブ５に接続される。第１接続チューブ５の内部流路からの液体ＬＱは、第１流路１１に流入する。液体ＬＱは、第１接続チューブ５の内部流路から第１流路１１に供給される。

【0022】

第１支持部１３は、金属製である。第１支持部１３は、ブロック状の金属部材である。実施形態において、第１支持部１３は、銅（Ｃｕ）製である。なお、第１支持部１３は、アルミニウム（Ａｌ）製でもよい。第１支持部１３の外形は、直方体状である。第１支持部１３の表面は、＋Ｘ方向を向く前面１３Ａと、－Ｘ方向を向く後面１３Ｂと、＋Ｙ方向を向く左面１３Ｃと、－Ｙ方向を向く右面１３Ｄと、＋Ｚ方向を向く上面１３Ｅと、－Ｚ方向を向く下面１３Ｆと、を含む。

【0023】

第１支持部１３は、第１チューブ１２が配置される孔１４を有する。孔１４は、第１支持部１３の内部に形成される。孔１４は、第１支持部１３の前面１３Ａと後面１３Ｂとを貫くように形成される。第１チューブ１２は、ストレート状である。孔１４の内面は、第１チューブ１２の外面に接触する。第１流路１１は、Ｘ軸方向（第１方向）に延伸する。

【0024】

ベースモジュール２０は、ベース支持部２１と、ベース支持部２１の内部に配置される冷却部２２及び加熱部２３と、を含む。

【0025】

ベース支持部２１は、金属製である。ベース支持部２１は、プレート状の金属部材である。実施形態において、ベース支持部２１は、銅（Ｃｕ）製である。なお、ベース支持部２１は、アルミニウム（Ａｌ）製でもよい。ベース支持部２１の外形は、直方体状である。ベース支持部２１の表面は、＋Ｘ方向を向く前面２１Ａと、－Ｘ方向を向く後面２１Ｂと、＋Ｙ方向を向く左面２１Ｃと、－Ｙ方向を向く右面２１Ｄと、＋Ｚ方向を向く上面２１Ｅと、－Ｚ方向を向く下面２１Ｆと、を含む。

【0026】

冷却部２２は、第１流路１１の液体ＬＱを冷却する。実施形態において、冷却部２２は、ベース支持部２１の内部に配置される冷媒チューブ２４を含む。ベース支持部２１は、冷媒チューブ２４が配置される孔２５を有する。孔２５は、ベース支持部２１の内部において屈曲するように形成される。孔２５の内面は、冷媒チューブ２４の外面に接触する。冷媒チューブ２４は、複数の屈曲部と、屈曲部に接続される複数のストレート部とを含む。ベースモジュール２０は、冷媒チューブ２４に冷媒を供給する冷媒供給装置２６を含む。冷媒として、水、エチレングリコール、又はフロリナート（商品名）が例示される。冷媒供給装置２６は、冷媒チューブ２４の流入口２４Ａに接続される。流入口２４Ａは、ベース支持部２１の前面２１Ａに配置される。冷媒供給装置２６から送出された冷媒は、流入口２４Ａを介して冷媒チューブ２４の内部流路に流入する。冷媒チューブ２４の内部流路を流通した冷媒は、冷媒チューブ２４の流出口２４Ｂから流出する。流出口２４Ｂは、ベース支持部２１の前面２１Ａに配置される。流出口２４Ｂから流出した冷媒は、冷媒供給装置２６に戻される。

【0027】

加熱部２３は、第１流路１１の液体ＬＱを加熱する。実施形態において、加熱部２３は、ベース支持部２１の内部に配置されるカートリッジヒータ２７を含む。ベース支持部２１は、カートリッジヒータ２７が配置される孔２８を有する。孔２８は、ベース支持部２１の－Ｘ側の端面から＋Ｘ方向に延伸するように形成される。孔２８の内面は、カートリッジヒータ２７の外面に接触する。

【0028】

＜第２温調部＞
図５は、実施形態に係る第２温調部９を示す下方からの斜視図である。図２、図３、及び図５に示すように、第２温調部９は、液体ＬＱの第２流路３１を有する第２流路モジュール３０と、第２流路３１の液体ＬＱの温度を調整するペルチェモジュール４０と、を有する。

【0029】

第２流路モジュール３０は、第２流路３１を有する第２チューブ３２と、第２チューブ３２の周囲に配置される第２支持部３３と、を含む。

【0030】

第２チューブ３２は、フッ素樹脂を主成分とする合成樹脂製である。実施形態において、第２チューブ３２は、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ：perfluoroalkoxy alkane）製である。なお、第２チューブ３２は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：polytetrafluoroethylene）製又はポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ：polyvinylidene difluoride）でもよい。第２流路３１は、第２チューブ３２の内部流路である。

【0031】

第２チューブ３２は、第１チューブ１２に接続される。第１流路１１からの液体ＬＱは、第２流路３１に流入する。液体ＬＱは、第１流路１１から第２流路３１に供給される。

【0032】

第２チューブ３２は、第２接続チューブ７に接続される。第２流路３１からの液体ＬＱは、第２接続チューブ７の内部流路に流入する。液体ＬＱは、第２流路３１から第２接続チューブ７の内部流路に供給される。

【0033】

第２支持部３３は、金属製である。第２支持部３３は、ブロック状の金属部材である。実施形態において、第２支持部３３は、銅（Ｃｕ）製である。なお、第２支持部３３は、アルミニウム（Ａｌ）製でもよい。第２支持部３３の外形は、直方体状である。第２支持部３３の表面は、＋Ｘ方向を向く前面３３Ａと、－Ｘ方向を向く後面３３Ｂと、＋Ｙ方向を向く左面３３Ｃと、－Ｙ方向を向く右面３３Ｄと、＋Ｚ方向を向く上面３３Ｅと、－Ｚ方向を向く下面３３Ｆと、を含む。

【0034】

第２支持部３３は、第２チューブ３２が配置される孔３４を有する。孔３４は、第２支持部３３の内部に形成される。孔３４は、第２支持部３３の前面３３Ａと後面３３Ｂとを貫くように形成される。第２チューブ３２は、ストレート状である。孔３４の内面は、第２チューブ３２の外面に接触する。第２流路３１は、Ｘ軸方向（第１方向）に延伸する。

【0035】

図６は、実施形態に係るペルチェモジュール４０を示す斜視図である。図６に示すように、ペルチェモジュール４０は、第１基板４１及び第２基板４２と、第１電極４３及び第２電極４４と、第１電極４３と第２電極４４との間に配置される熱電素子４５及び熱電素子４６とを備える。

【0036】

第１基板４１及び第２基板４２のそれぞれは、電気絶縁材料により形成される。実施形態において、第１基板４１及び第２基板４２のそれぞれは、セラミック基板である。第１基板４１及び第２基板４２のそれぞれは、酸化物セラミック又は窒化物セラミックによって形成される。酸化物セラミックとして、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）又は酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）が例示される。窒化物セラミックとして、窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が例示される。

【0037】

第１基板４１の表面は、＋Ｚ方向の向く上面４１Ｅと、－Ｚ方向を向く下面４１Ｆと、を含む。第２基板４２の表面は、＋Ｚ方向の向く上面４２Ｅと、－Ｚ方向を向く下面４２Ｆと、を含む。第１基板４１は、第２基板４２よりも－Ｚ側に配置される。第１基板４１の上面４１Ｅと第２基板４２の下面４２Ｆとは、間隙を介して対向する。

【0038】

第１電極４３は、第１基板４１の上面４１Ｅに配置される。第２電極４４は、第２基板４２の下面４２Ｆに配置される。第１電極４３は、第１基板４１の上面４１Ｅと平行なＸＹ平面内において複数配置される。第２電極４４は、第２基板４２の下面４２Ｆと平行なＸＹ平面内において複数配置される。

【0039】

熱電素子４５及び熱電素子４６のそれぞれは、熱電材料により形成される。熱電素子４５は、ｐ型熱電半導体素子である。熱電素子４６は、ｎ型熱電半導体素子である。熱電素子４５及び熱電素子４６のそれぞれは、ＸＹ平面内において複数配置される。Ｘ軸方向において、熱電素子４５と熱電素子４６とは交互に配置される。Ｙ軸方向において、熱電素子４５と熱電素子４６とは交互に配置される。

【0040】

第１電極４３は、隣接する一対の熱電素子４５及び熱電素子４６のそれぞれに接続される。第２電極４４は、隣接する一対の熱電素子４５及び熱電素子４６のそれぞれに接続される。熱電素子４５の下面及び熱電素子４６の下面のそれぞれは、第１電極４３に接続される。熱電素子４５の上面及び熱電素子４６の上面のそれぞれは、第２電極４４に接続される。

【0041】

熱電素子４５及び熱電素子４６が第１電極４３又は第２電極４４を介して電気的に接続されることにより、ｐｎ素子対が構成される。複数のｐｎ素子対が第２電極４４又は第１電極４３を介して直列に接続されることにより、直列回路が構成される。直列回路の一端部の熱電素子４６に第２電極４４を介してリード線４７が接続される。直列回路の他端部の熱電素子４５に第２電極４４を介してリード線４８が接続される。ペルチェモジュール４０は、第１電極４３と第２電極４４との間に電位差を与える電源装置４９を含む。リード線４７及びリード線４８のそれぞれは、電源装置４９に接続される。

【0042】

第１電極４３と第２電極４４との間に電位差が与えられることにより、ペルチェモジュール４０は、ペルチェ効果により吸熱又は発熱する。第１電極４３と第２電極４４との間に電位差が与えられると、熱電素子４５及び熱電素子４６において電荷が移動し、電流が流れる。電荷が移動することにより、熱電素子４５及び熱電素子４６においてにおいて熱が移動する。これにより、ペルチェモジュール４０は、吸熱又は発熱する。

【0043】

第１基板４１の下面４１Ｆは、ペルチェモジュール４０の吸熱面及び発熱面の一方の面として機能する。第２基板４２の上面４２Ｅは、ペルチェモジュール４０の吸熱面及び発熱面の他方の面として機能する。

【0044】

＜第１温調部と第２温調部との関係＞
ペルチェモジュール４０の第１基板４１の下面４１Ｆは、ベースモジュール２０の表面の少なくとも一部に接触する。実施形態において、第１基板４１の下面４１Ｆは、ベース支持部２１の上面２１Ｅに接触する。

【0045】

ペルチェモジュール４０の第２基板４２の上面４２Ｅは、第２流路モジュール３０の表面の少なくとも一部に接触する。実施形態において、第２基板４２の上面４２Ｅは、第２支持部３３の下面３３Ｆに接触する。

【0046】

第１流路モジュール１０は、ベースモジュール２０の表面の少なくとも一部に接触するように配置される。実施形態において、第１支持部１３の下面１３Ｆが、ベース支持部２１の上面２１Ｅの少なくとも一部に接触する。第１流路モジュール１０は、ベースモジュール２０の上面２１Ｅの第１領域８１に接触するように配置される。

【0047】

ペルチェモジュール４０は、ベースモジュール２０の表面の少なくとも一部に接触するように配置される。実施形態において、第１基板４１の下面４１Ｆが、ベース支持部２１の上面２１Ｅの少なくとも一部に接触する。ペルチェモジュール４０は、第１領域８１に隣接するベースモジュール２０の上面２１Ｅの第２領域８２に接触するように配置される。

【0048】

第１流路モジュール１０が配置される第１領域８１とペルチェモジュール４０が配置される第２領域８２とは、Ｘ軸方向（第１方向）に隣接する。第１流路モジュール１０とペルチェモジュール４０とは、Ｘ軸方向（第１方向）に配置される。第１流路モジュール１０と第２流路モジュール３０とは、Ｘ軸方向（第１方向）に配置される。ペルチェモジュール４０は、第１流路モジュール１０よりも＋Ｘ側に配置される。第２流路モジュール３０は、第１流路モジュール１０よりも＋Ｘ側に配置される。

【0049】

第１流路モジュール１０は、ベースモジュール２０よりも＋Ｚ側に配置される。ペルチェモジュール４０は、第１流路モジュール１０よりも＋Ｘ側において、ベースモジュール２０よりも＋Ｚ側に配置される。第２流路モジュール３０は、ペルチェモジュール４０よりも＋Ｚ側に配置される。第１支持部１３の前面１３Ａと第２支持部３３の後面３３Ｂとは、対向する。第１支持部１３の前面１３Ａと第２支持部３３の後面３３Ｂとは、接触してもよいし、離れてもよい。

【0050】

＜第１温度センサ＞
第１温度センサ５０は、第１温調部８により温度を調整された液体ＬＱの温度を検出する。第１温度センサ５０は、第１流路１１の流出口と第２流路３１の流入口との間に配置される。第１温度センサ５０は、所謂、第１温調部８の液体ＬＱの出口温度を検出する。

【0051】

＜第２温度センサ＞
第２温度センサ６０は、第２温調部９により温度を調整された液体ＬＱの温度を検出する。第２温度センサ６０は、第２流路３１の流出口と第２接続チューブ７の内部流路の流入口との間に配置される。第２温度センサ６０は、所謂、第２温調部９の液体ＬＱの出口温度を検出する。

【0052】

＜制御部＞
図７は、実施形態に係る温調装置１を示す機能ブロック図である。温調装置１は、制御部７０を有する。制御部７０は、コンピュータシステムを含む。制御部７０は、第１温調部８及び第２温調部９を制御する。

【0053】

第１温調部８を制御することは、ベースモジュール２０を制御することを含む。ベースモジュール２０を制御することは、冷却部２２及び加熱部２３の少なくとも一方を制御することを含む。

【0054】

第２温調部９を制御することは、ペルチェモジュール４０を制御することを含む。ペルチェモジュール４０を制御することは、電源装置４９を制御することを含む。電源装置４９を制御することは、熱電素子４５及び熱電素子４６を流れる電流の値及び電流の向きを制御することを含む。

【0055】

制御部７０は、第１温度センサ５０の検出データに基づいて、第１温調部８を制御する。制御部７０は、第２温度センサ６０の検出データに基づいて、第２温調部９を制御する。第１温調部８は、第１流路１１を流通する液体ＬＱの温度を調整する。第２温調部９は、第２流路３１を流通する液体ＬＱの温度を調整する。

【0056】

制御部７０は、第１検出データ取得部７１と、第２検出データ取得部７２と、第１温調制御部７３と、第２温調制御部７４と、目標温度設定部７５と、を有する。

【0057】

第１検出データ取得部７１は、第１温度センサ５０の検出データを取得する。第２検出データ取得部７２は、第２温度センサ６０の検出データを取得する。第１温調制御部７３は、第１検出データ取得部７１により取得された第１温度センサ５０の検出データに基づいて、第１温調部８を制御する制御指令を出力する。第２温調制御部７４は、第２検出データ取得部７２により取得された第２温度センサ６０の検出データに基づいて、第２温調部９を制御する制御指令を出力する。目標温度設定部７５は、ノズル４に供給される液体ＬＱの目標温度を設定する。

【0058】

第１温調制御部７３は、第１温度センサ５０の検出データに基づいて、第１温調部８の液体ＬＱの出口温度が目標温度になるように、第１温調部８を制御する。第１温調制御部７３は、液体ＬＱの冷却する場合、冷媒供給装置２６に制御指令を出力して、冷媒供給装置２６から冷媒チューブ２４に供給される冷媒の温度及び流量の少なくとも一方を制御する。第１流路１１を流通する液体ＬＱは、ベースモジュール２０により冷却される。第１温調制御部７３は、液体ＬＱの加熱する場合、カートリッジヒータ２７に制御指令を出力して、カートリッジヒータ２７の温度を制御する。第１流路１１を流通する液体ＬＱは、ベースモジュール２０により加熱される。

【0059】

第２温調制御部７４は、第２温度センサ６０の検出データに基づいて、第２温調部９の液体ＬＱの出口温度が目標温度になるように、第２温調部９を制御する。第２温調制御部７４は、液体ＬＱを冷却する場合、第１基板４１が発熱し第２基板４２が吸熱するように、電源装置４９に制御指令を出力する。電源装置４９は、ペルチェモジュール４０の第１基板４１が発熱し第２基板４２が吸熱するように、第１電極４３と第２電極４４との間に電位差を与えて、熱電素子４５及び熱電素子４６に電流を流す。第２流路３１を流通する液体ＬＱは、ペルチェモジュール４０により冷却される。第２温調制御部７４は、液体ＬＱを加熱する場合、第１基板４１が吸熱し第２基板４２が発熱するように、電源装置４９に制御指令を出力する。電源装置４９は、ペルチェモジュール４０の第１基板４１が吸熱し第２基板４２が発熱するように、第１電極４３と第２電極４４との間に電位差を与えて、熱電素子４５及び熱電素子４６に電流を流す。第２流路３１を流通する液体ＬＱは、ペルチェモジュール４０により加熱される。

【0060】

［温調方法］
図８は、実施形態に係る温調方法を示すフローチャートである。目標温度設定部７５により液体ＬＱの目標温度が設定される（ステップＳ１）。

【0061】

ポンプ６が駆動することにより、貯留槽２の液体ＬＱが第１接続チューブ５の内部流路を介して温調装置１に供給される。第１接続チューブ５の内部流路を流通した液体ＬＱは、第１温調部８の第１流路１１に流入する。第１流路１１を流通した液体ＬＱは、第２温調部９の第２流路３１に流入する。第２流路３１を流通した液体ＬＱは、第２接続チューブ７の内部流路を介してノズル４に供給される。

【0062】

第１温調部８の液体ＬＱの出口温度が第１温度センサ５０により検出される。第１温度センサ５０の検出データは、制御部７０に出力される。第１検出データ取得部７１は、第１温度センサ５０の検出データを取得する（ステップＳ２）。

【0063】

第１温調制御部７３は、第１温度センサ５０の検出データに基づいて、第１温調部８の液体ＬＱの出口温度が目標温度になるように、ベースモジュール２０に制御指令を出力する（ステップＳ３）。

【0064】

ベースモジュール２０に制御指令が出力されることにより、第１流路１１を流通する液体ＬＱの温度がベースモジュール２０で調整される。ベースモジュール２０で温度を調整された液体ＬＱは、第１流路１１から第２温調部９の第２流路３１に供給される。

【0065】

第２温調部９の液体ＬＱの出口温度が第２温度センサ６０により検出される。第２温度センサ６０の検出データは、制御部７０に出力される。第２検出データ取得部７２は、第２温度センサ６０の検出データを取得する（ステップＳ４）。

【0066】

第２温調制御部７４は、第２温度センサ６０の検出データに基づいて、第２温調部９の液体ＬＱの出口温度が目標温度になるように、ペルチェモジュール４０に制御指令を出力する（ステップＳ５）。

【0067】

第１温調制御部７３は、液体ＬＱの温度を調整する処理を終了するか否かを判定する（ステップＳ６）。

【0068】

ステップＳ６において、液体ＬＱの温度を調整する処理を終了しないと判定した場合（ステップＳ６：Ｎｏ）、第１温調制御部７３は、ステップＳ２の処理に戻る。ステップＳ６において、液体ＬＱの温度を調整する処理を終了すると判定した場合（ステップＳ６：Ｙｅｓ）、第１温調制御部７３は、液体ＬＱの温度を調整する処理を終了する。

【0069】

ペルチェモジュール４０に制御指令が出力されることにより、第２流路３１を流通する液体ＬＱの温度がペルチェモジュール４０で調整される。ペルチェモジュール４０で温度を調整された液体ＬＱは、第２接続チューブ７の内部流路を介してノズル４に供給される。ノズル４に供給された液体ＬＱは、基板保持部材３に保持されている基板Ｗに供給される。基板Ｗは、温調装置１により温度を調整された液体ＬＱで洗浄される。

【0070】

液体ＬＱの温度の調整において、第１温調部８のベースモジュール２０は、ペルチェモジュール４０の温度を調整する。ベースモジュール２０は、第１流路モジュール１０の液体ＬＱの温度の調整と並行して、ペルチェモジュール４０の温度を調整する。ペルチェモジュール４０の下面４１Ｆは、ベースモジュール２０の上面２１Ｅに接触する。ベースモジュール２０の温度が調整されることにより、ペルチェモジュール４０の下面４１Ｆの温度が調整される。

【0071】

第１温調制御部７３は、第１流路モジュール１０の液体ＬＱが目標温度になるように、ベースモジュール２０を制御する。すなわち、第１温調制御部７３は、ベースモジュール２０の上面２１Ｅが液体ＬＱの目標温度に近付くように、ベースモジュール２０の冷却部２２及び加熱部２３の少なくとも一方を制御する。これにより、ペルチェモジュール４０の下面４１Ｆの温度と液体ＬＱの目標温度との差が小さくなる。すなわち、ペルチェモジュール４０の下面４１Ｆの温度は、液体ＬＱの目標温度に近付く。

【0072】

第２温調制御部７４は、ペルチェモジュール４０の下面４１Ｆの温度が液体ＬＱの目標温度に近付けられた状態で、第２流路モジュール３０の液体ＬＱが目標温度になるように、ペルチェモジュール４０を制御する。これにより、ペルチェモジュール４０は、第２流路モジュール３０の液体ＬＱの温度を高精度に調整することができる。

【0073】

ペルチェモジュール４０が調整可能な温度範囲は、狭い。ペルチェモジュール４０は、低温度範囲においては液体ＬＱの温度を高精度に調整できるものの、例えば１３０℃を超える高温度範囲においては液体ＬＱの温度を高精度に調整することが困難となる。例えば液体ＬＱの目標温度が１４０℃である場合、ペルチェモジュール４０のみでは、液体ＬＱを目標温度に調整することが困難となる。

【0074】

実施形態においては、ベースモジュール２０により、ペルチェモジュール４０の下面４１Ｆの温度が液体ＬＱの目標温度に近付けられる。これにより、ペルチェモジュール４０は、液体ＬＱの目標温度が１３０℃を超える高温度範囲においても、液体ＬＱの温度を高精度に調整することができる。また、ペルチェモジュール４０に温度の外乱が入力された場合においても、ベースモジュール２０でペルチェモジュール４０の温度が調整されているので、第２温調部９は、液体ＬＱの温度を高精度に調整することができる。

【0075】

［効果］
以上説明したように、実施形態によれば、第１流路モジュール１０の液体ＬＱの温度がベースモジュール２０で調整される。第２流路モジュール３０の液体ＬＱの温度がペルチェモジュール４０で調整される。ベースモジュール２０は、第１流路モジュール１０の液体ＬＱの温度の調整と並行して、ペルチェモジュール４０の温度を調整する。ペルチェモジュール４０は、下面４１Ｆの温度が液体ＬＱの目標温度に近付けられた状態で、第２流路モジュール３０の液体ＬＱの温度を調整する。したがって、温調装置１は、広い温度範囲に亘って液体ＬＱの温度を高精度に調整できる。また、ベースモジュール２０によりペルチェモジュール４０の温度が調整されることより、ペルチェモジュール４０は、ベースモジュール２０に接触する下面４１Ｆと第２流路モジュール３０に接触する上面４２Ｅとの温度差を小さい値に維持された状態で、液体ＬＱの温度を調整することができる。そのため、ペルチェモジュール４０に作用する熱応力は、小さくなる。これにより、ペルチェモジュール４０の耐久性は、ベースモジュール２０によるペルチェモジュール４０の温度の調整がない場合と比較して向上する。

【0076】

図９は、実施形態に係る温調装置１の性能を示す図である。図９に示すように、実施形態に係る温調装置１は、例えば－４０℃以上＋１７０℃以下の広い温度範囲に亘って液体ＬＱの温度を調整できる。また、ペルチェモジュール４０を有する第２温調部９が調整可能な温度の分解能は高く、±０．１℃である。第１温調部８が調整可能な温度の分解能は、±１℃である。ベースモジュール２０により、ペルチェモジュール４０の下面４１Ｆの温度は、－２０℃以上＋１５０℃以下の範囲で調整される。ペルチェモジュール４０の下面４１Ｆと上面４２Ｅとの温度差が２０℃以下に抑えられるので、ペルチェモジュール４０の耐久性の低下が抑制される。また、実施形態に係る温調装置１は、液体ＬＱの加熱及び冷却の両方を実施可能である。図９に示す従来例は、特開２００１－１３４３２４号公報に開示されている温度調整システムの性能を示す。図９に示すように、実施形態に係る温調装置１は、従来例に比べて、広い温度範囲に亘って、液体ＬＱの温度を高精度に調整できることが分かる。

【0077】

ペルチェモジュール４０の下面４１Ｆは、ベースモジュール２０の上面２１Ｅの少なくとも一部に接触する。これにより、ベースモジュール２０の上面２１Ｅとペルチェモジュール４０の下面４１Ｆとの間において熱が円滑に移動する。ベースモジュール２０は、ペルチェモジュール４０の温度を円滑に調整できる。

【0078】

ペルチェモジュール４０の上面４２Ｅは、第２流路モジュール３０の下面３３Ｆの少なくとも一部に接触する。これにより、ペルチェモジュール４０の上面４２Ｅと第２流路モジュール３０の下面３３Ｆとの間において熱が円滑に移動する。ペルチェモジュール４０は、第２流路モジュール３０の液体ＬＱの温度を円滑に調整できる。

【0079】

第１流路モジュール１０は、ベースモジュール２０の上面２１Ｅの第１領域８１に接触するように配置される。ペルチェモジュール４０は、第１領域８１に隣接するベースモジュール２０の上面２１Ｅの第２領域８２に接触するように配置される。これにより、温調装置１の大型化が抑制される。

【0080】

第１領域８１と第２領域８２とは、Ｘ軸方向（第１方向）に隣接する。第１流路１１は、Ｘ軸方向（第１方向）に延伸する。第２流路３１は、Ｘ軸方向（第１方向）に延伸する。第１流路モジュール１０と第２流路モジュール３０とは、Ｘ軸方向（第１方向）に配置される。これにより、第１流路１１と第２流路３１とは、ストレート状になる。したがって、第１流路１１及び第２流路３１を流通する液体ＬＱの圧力損失の増加が抑制される。また、温調装置１の大型化が抑制される。

【0081】

ベースモジュール２０は、金属製のベース支持部２１と、ベース支持部２１の内部に配置される冷却部２２及び加熱部２３と、を含む。冷却部２２及び加熱部２３がベース支持部２１の内部に配置されるので、冷却部２２及び加熱部２３の少なくとも一方により、ベース支持部２１の上面２１Ｅの温度が調整される。ベース支持部２１は、熱伝導率が高い金属製なので、冷却部２２及び加熱部２３の少なくとも一方の熱は、ベース支持部２１の上面２１Ｅに円滑に伝達される。

【0082】

実施形態において、ベース支持部２１は、冷媒チューブ２４が配置される孔２５を有する。孔２５の内面は、冷媒チューブ２４の外面に接触する。すなわち、ベース支持部２１は、所謂、中実材である。これにより、冷媒チューブ２４の冷媒の熱は、金属製のベース支持部２１を介してベース支持部２１の上面２１Ｅに円滑に伝達される。同様に、ベース支持部２１は、カートリッジヒータ２７が配置される孔２８を有する。孔２８の内面は、カートリッジヒータ２７の外面に接触する。これにより、カートリッジヒータ２７の熱は、金属製のベース支持部２１を介してベース支持部２１の上面２１Ｅに円滑に伝達される。

【0083】

第１流路モジュール１０は、フッ素樹脂を主成分とする合成樹脂製であり第１流路１１を有する第１チューブ１２と、第１チューブ１２の周囲に配置される金属製の第１支持部１３と、を含む。第１チューブ１２がフッ素樹脂を主成分とする合成樹脂製なので、第１流路１１を流通する液体ＬＱの汚染が抑制される。また、第１支持部１３は、熱伝導率が高い金属製なので、ベースモジュール２０の熱は、第１流路１１の液体ＬＱに円滑に伝達される。

【0084】

実施形態において、第１支持部１３は、第１チューブ１２が配置される孔１４を有する。孔１４の内面は、第１チューブ１２の外面に接触する。すなわち、第１支持部１３は、所謂、中実材である。これにより、ベースモジュール２０の熱は、金属製の第１支持部１３を介して第１流路１１の液体ＬＱに円滑で伝達される。

【0085】

第２流路モジュール３０は、フッ素樹脂を主成分とする合成樹脂製であり第２流路３１を有する第２チューブ３２と、第２チューブ３２の周囲に配置される金属製の第２支持部３３と、を含む。第２チューブ３２がフッ素樹脂を主成分とする合成樹脂製なので、第２流路３１を流通する液体ＬＱの汚染が抑制される。また、第２支持部３３は、熱伝導率が高い金属製なので、ペルチェモジュール４０の熱は、第２流路３１の液体ＬＱに円滑に伝達される。

【0086】

実施形態において、第２支持部３３は、第２チューブ３２が配置される孔３４を有する。孔３４の内面は、第２チューブ３２の外面に接触する。すなわち、第２支持部３３は、所謂、中実材である。これにより、ペルチェモジュール４０の熱は、金属製の第２支持部３３を介して第２流路３１の液体ＬＱに円滑に伝達される。

【0087】

［その他の実施形態］
上述の実施形態において、孔１４の内面は、第１チューブ１２の外面に接触することとした。すなわち、第１支持部１３は、中実材であることとした。孔１４の内面は、第１チューブ１２の外面から離れていてもよい。すなわち、第１支持部１３は、中空材でもよい。第１支持部１３が中空材である場合、ベースモジュール２０の熱は、孔１４の内面に伝達された後、輻射熱により第１チューブ１２に伝わる。同様に、第２支持部３３は、中空材でもよい。ベース支持部２１は、中空材でもよい。

【0088】

上述の実施形態において、第１温調部８の第１支持部１３とベース支持部２１とは、別々の部材であることとした。第１支持部１３とベース支持部２１とは、一体（単一部材）でもよい。

【0089】

上述の実施形態において、冷却部２２は、冷媒が流通する冷媒チューブ２４を含むこととした。冷却部２２は、第１流路１１を流通する液体ＬＱを冷却でき、ペルチェモジュール４０を冷却できればよく、冷媒チューブ２４に限定されない。

【0090】

上述の実施形態において、加熱部２３は、カートリッジヒータ２７を含むこととした。加熱部２３は、第１流路１１を流通する液体ＬＱを加熱でき、ペルチェモジュール４０を加熱できればよく、カートリッジヒータ２７に限定されない。加熱部２３は、例えば熱媒が流通する熱媒チューブを含んでもよい。

【0091】

上述の実施形態において、第２支持部３３は、金属製であることとした。第２支持部３３は、フッ素樹脂を主成分とする合成樹脂製でもよい。第２支持部３３は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：polytetrafluoroethylene）製でもよい。

【0092】

上述の実施形態において、第１流路１１と第２流路３１とはストレート状に接続されることとした。第１流路１１と第２流路３１との間に曲折部が存在してもよい。

【0093】

上述の実施形態においては、第１温調部８がベース支持部２１を有することとした。ベース支持部２１は、省略されてもよい。冷媒及び熱媒の少なくとも一方が流通する温調用チューブの一部が第１チューブ１２に巻きつけられ、温調用チューブの別の一部がペルチェモジュール４０に接触してもよい。

【0094】

上述の実施形態において、液体ＬＱは、純水でもよいし薬液でもよい。薬液として、硫酸過水（Ｈ_２ＳＯ_４、Ｈ_２Ｏ_２）、アンモニア過水（ＮＨ_４ＯＨ、Ｈ_２Ｏ_２、Ｈ_２Ｏ）、塩酸過水（ＨＣｌ、Ｈ_２Ｏ_２、Ｈ_２Ｏ）、及びその他の有機薬液が例示される。

【0095】

上述の実施形態において、温調装置１が洗浄システム１００に使用されることとした。温調装置１は、例えばエッチング装置に使用されてもよい。温調装置１は、半導体製造装置の少なくとも一部の温度又は半導体デバイスの製造に使用される液体又は気体の温度の調整のために使用される。液体として、ガルデン（登録商標）又はフロリナート（商品名）等のブラインが例示される。

【0096】

上述の実施形態において、温調装置１は、液体ＬＱの温度を調整することとした。温調装置１は、気体の温度を調整してもよい。

【符号の説明】

【0097】

１…温調装置、２…貯留槽、３…基板保持部材、４…ノズル、５…第１接続チューブ、６…ポンプ、７…第２接続チューブ、８…第１温調部、９…第２温調部、１０…第１流路モジュール、１１…第１流路、１２…第１チューブ、１３…第１支持部、１３Ａ…前面、１３Ｂ…後面、１３Ｃ…左面、１３Ｄ…右面、１３Ｅ…上面、１３Ｆ…下面、１４…孔、２０…ベースモジュール、２１…ベース支持部、２１Ａ…前面、２１Ｂ…後面、２１Ｃ…左面、２１Ｄ…右面、２１Ｅ…上面、２１Ｆ…下面、２２…冷却部、２３…加熱部、２４…冷媒チューブ、２４Ａ…流入口、２４Ｂ…流出口、２５…孔、２６…冷媒供給装置、２７…カートリッジヒータ、２８…孔、３０…第２流路モジュール、３１…第２流路、３２…第２チューブ、３３…第２支持部、３３Ａ…前面、３３Ｂ…後面、３３Ｃ…左面、３３Ｄ…右面、３３Ｅ…上面、３３Ｆ…下面、３４…孔、４０…ペルチェモジュール、４１…第１基板、４１Ｅ…上面、４１Ｆ…下面、４２…第２基板、４２Ｅ…上面、４２Ｆ…下面、４３…第１電極、４４…第２電極、４５…熱電素子、４６…熱電素子、４７…リード線、４８…リード線、４９…電源装置、５０…第１温度センサ、６０…第２温度センサ、７０…制御部、７１…第１検出データ取得部、７２…第２検出データ取得部、７３…第１温調制御部、７４…第２温調制御部、７５…目標温度設定部、８１…第１領域、８２…第２領域、１００…洗浄システム、ＬＱ…液体、Ｗ…基板。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】