(57)【要約】【課題】石英ガラス製チャンバー容器内で加熱反応を行なった場合には、加熱反応後の屑、不揮発性の不純物、蒸発温度の高い不純物、加熱反応後捕集容器等に捕集され得なかったような物質等が反応室の内表面に残渣として残存することがある。この残渣をそのままにして反応作業を継続すると、残渣の一部が反応作業に関与して適正な反応作業を阻害することがあるため、この残渣を次ぎの反応作業を行なう前に完全に除去する必要がある。【解決手段】石英ガラス製チャンバー容器内において加熱反応作業を行なった際にチャンバー内面に付着した残渣を除去する方法であって、作業完了後において残渣が付着した状態のチャンバー容器を急冷し、残渣をチャンバー容器の表面から分離し、容器表面から分離した残渣をチャンバー容器から掻き出すこと、の行程からなる石英ガラス製のチャンバーから残渣を除去する残渣除去方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石英ガラス製のチャンバー容器内において加熱反応作業を行なった際に該チャンバー内面に付着した残渣を除去する方法であって、
作業完了後において、残渣が付着した状態のチャンバー容器を急冷すること、
これにより残渣をチャンバー容器の表面から分離すること、
その後、容器表面から分離した残渣をチャンバー容器から掻き出すこと、
の行程からなる石英ガラス製のチャンバーから残渣を除去する残渣除去方法。
【請求項２】
残渣が付着した状態のチャンバー容器を急冷する行程が、チャンバーの作業温度から常温まで約数秒〜数分以内において実行されることを特徴とする請求項１記載の残渣除去方法。
【請求項３】
チャンバーの作業温度を常温まで降下させる時間が好ましくは１０数秒〜数１０秒であることを特徴とする請求項２記載の残渣除去方法。
【請求項４】
残渣をチャンバー容器の表面から分離した後、容器表面から分離した残渣をチャンバー容器から掻き出す行程が、ブラシによるブラッシング作用または布による払拭作用によって行なわれることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の残渣除去方法。
【請求項５】
石英ガラス製のチャンバー容器内において行なう加熱反応作業が、各種の化学反応作業、昇華精製作業、真空乾燥作業、液体蒸留作業であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の残渣除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には石英ガラス製のチャンバー容器内において種々の化学反応作業、昇華精製作業、真空乾燥作業、液体蒸留作業等を行なった際に当該容器の内壁面に付着した残渣をそこから除去する方法に関する。より詳細には、所定の作業によって石英ガラス製のチャンバー容器の内表面に付着した残渣を当該容器内壁面から確実に分離除去するための新規な方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、有機化合物を素材とする発光デバイスとして、有機エレクトロルミネッセンス材料即ち有機ＥＬの開発が非常に活発化している。これは、これまでの発光デバイスとして広く使用されている液晶が非自発光であるのに対し、有機ＥＬが自発光タイプであり、液晶を使用した場合のようなバックライトが不要であるため、デバイスとしての構造が、液晶を使用した場合に比較して、非常に単純化されることに起因しているものと思われる。然しながら、この有機ＥＬ等の化学物質は、もしその中に微量な不純物でも含まれていた場合、それを使用した装置の性能に非常に好ましくない影響を及ぼすことが広く知られている。そのため、これらの化学物質を精製する場合には、極めて高精度な高温減圧下での不純物除去作業、例えば昇華精製作業が要求される。かかる要求を満たす新規な装置として同一出願人は先に、「昇華精製装置」を出願した（特願２００５−３６４２７９）。しかして、この装置においては、上述の高精度な昇華精製作業を高価な石英ガラスで形成したチャンバー容器内において実行している。
【０００３】
今日では石英ガラス製のチャンバー容器は、上述の昇華精製作業の他にも種々の化学反応作業、真空乾燥作業、液体蒸留作業等の反応容器として広く使用されている。石英ガラス製のチャンバーが通常のソーダガラス製のチャンバーに比較して遥かに高価であるにも拘わらず、多くの作業分野で広く採用されているのは、ソーダガラスの軟化点が５００〜６００℃程度であるのに対して、石英ガラスの軟化点が１４００〜１７００℃と高く、そのため高温処理が求められている種々の作業分野に適合していること、また、ソーダガラスは一般に曲げ、引張り、衝撃に弱いのに対して、石英ガラスはソーダガラスに比較して弾性性能が良好であり、そのため組付け取外し作業等に際しての取扱いが容易であること、更に、ソーダガラスの熱膨張係数が１０×１０−６であって急速加熱急速冷却に対して非常に弱いのに対して、石英ガラスの熱膨張係数が５〜６×１０−７であり、急速加熱急速冷却に対して非常に安定した性能を有しており、そのため多岐にわたる大きな温度変動を伴う作業にも有用であること、その上、石英ガラスはソーダガラスに比較して耐食性に勝れていること等がその主な理由となっているものと推考される。
【０００４】
このような温度に対する寸法安定性、加工容易性、化学的安定性のために、石英ガラス製のチャンバー容器は下記特許文献をはじめそれ以外の他の装置類にも広く使用されている。
【特許文献１】再公表特許ＷＯ０１／０７０３６４
【特許文献２】特願２００５−３６４２７９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
石英ガラスは上述のように種々の利点を有しているため、断面が円形又は矩形を有する管状体の加熱反応室を形成してその中で種々の安定した反応を行なう際に,当該石英ガラスは非常に勝れた素材として採用されている。そして、これらの加熱反応室内で加熱反応を行なった場合には、しばしば、加熱反応後の屑、例えば昇華精製作業において当該作業後に発生する不揮発性の不純物や、蒸発温度の高い不純物、更には加熱反応後捕集容器等に捕集され得なかったような物質等が該反応室の内面換言すれば石英ガラス製容器の内表面に残渣として残存することがある。そして通常これらの残渣は、石英ガラスの内表面に粘着又は焼損した状態で存在する。もし、これらの残渣をそのままにして次ぎの反応作業を継続すると、これらの残渣の一部が次ぎの反応作業に関与して本来の適正な反応作業を阻害することがある。
【０００６】
そのため、このような残渣が発生したときには、次の作業に先立って、その全てを内表面から完全に除去することが要求される。そこで、これまでは、このような石英ガラス製のチャンバーの内表面に付着した残渣を除去するために、チャンバーが常温状態に戻った後に予め用意した木製のへらによって、石英ガラス製のチャンバー内表面の残渣を掻き落とし、これをチャンバーから取り除いていた。また、木製のへらで掻き落とせない残渣は、金属棒を使用して静かに当該石英ガラス製のチャンバー内表面を擦ることによって残渣をそこから分離していた。またある場合には、チャンバー内表面に焦げ付いて硬く固化して金属棒でも容易に引き剥がせないような残渣の場合には固化した残渣を再度加熱し溶融状態に戻してから上記へらで掻き出す等の煩雑な作業を行なって残渣の除去処理を行なっていた。
【０００７】
このような残渣の除去作業は、後続の反応作業にとって極めて重要でかつ必須の作業であることが分かっているにも拘らず、その作業内容としては実際には非常に時間のかかるものであり、その上、残渣の種類によっては極めて煩雑な行程が要求される作業であり、更に、あまり強力な力でこの作業を実行すると、作業員が怪我をする危険があり、また高価な石英ガラス表面を損傷させるという危険もあり、従って、このような残渣の除去作業は所望の適切な反応行程を実行する上で大きな課題となっていた。本件発明はかかる課題を解消することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本件発明では上記課題を解決するために、石英ガラス製のチャンバー容器内において加熱反応作業を行なった際に該チャンバー内面に付着した残渣を除去する方法であって、作業完了後において、残渣が付着した状態のチャンバー容器を急冷し、これにより残渣をチャンバー容器の表面から分離し、その後、容器表面から分離した残渣をチャンバー容器から掻き出すことの諸行程からなる石英ガラス製のチャンバーから残渣を除去する残渣除去方法を開示する。また、残渣が付着した状態のチャンバー容器を急冷する行程が、チャンバーの作業温度から常温まで約数秒〜数分以内好ましくはチャンバーの作業温度を常温まで降下させる時間が好ましくは１０数秒〜数１０秒にて実行される残渣除去方法を開示する。更には、残渣をチャンバー容器の表面から分離した後、容器表面から分離した残渣をチャンバー容器から掻き出す行程が、ブラシによるブラッシング作用または布による払拭作用によって行なわれる残渣除去方法を開示する。即ち、本発明は上記課題を解決するため、所定の反応作業完了後に石英ガラス製のチャンバー容器及び残渣を同時に急速冷却し、これによって、石英ガラス製チャンバー容器内壁面から残渣を極めて容易に分離除去できる方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００９】
石英ガラス製のチャンバー容器内において加熱反応を行なった場合に、しばしば、当該容器内に加熱反応後の屑、例えば昇華精製作業において当該作業後に発生する不揮発性の不純物や、蒸発温度の高い不純物、更には加熱反応後捕集容器等に捕集され得なかったような物質等が該反応室の内面換言すれば石英ガラス製容器の内表面に粘着又は焼損した状態で残渣として残存することがあったが、本件発明によれば、これらの残渣を極めて簡単な手段によってほぼ完全に容器内から除却することが出来る。そのため、石英ガラス製のチャンバー容器を、これまでと異なり、常に間断なく順次所望の反応作業に際して使用することが出来るという効果を提供することが出来る。また、これまでは、容器内に残渣が残存していると、これらの残渣の一部が次ぎの反応作業に関与して本来の適正な反応作業を阻害することがあるため、当該残渣の除去作業のために本来の反応作業が大きく遅れることがあったが、そのような問題も完全に解消している。
【００１０】
また、容器内に残渣が発生したときには、次の作業に先立って、放冷によってチャンバーを常温状態まで戻した後に、木製のへらで掻き落としたり、木製のへらで落とせない残渣は、金属棒を使用して除去していた。また、チャンバー内表面に焦げ付いて硬く固化して金属棒でも引き剥がせないような残渣の場合にはその固化した残渣を再度加熱し溶融状態に戻してから上記へらで掻き出す等の作業が必要であった。このため、残渣の除去作業は、非常に時間のかかる作業であり、その上、残渣の種類によっては極めて煩雑な行程が要求され、その上、あまり強い力でこの作業を実行すると、作業員が怪我をしたり、石英ガラスを損傷させるという危険もあり、このような残渣の除去作業は大きな課題となっていた。本件発明はかかる課題の全てを簡単な方法により完全に解消したものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本件発明にかかる方法を実行する上で最適な石英ガラス製のチャンバー容器を使用した１例を示す当該チャンバー容器の全体断面図であり、図２は、本件発明の方法を説明するための概略説明図である。図１は特に昇華精製装置として使用されるのに適切な石英ガラス製のチャンバー容器について示しているが、本件発明は単に当該石英ガラス製チャンバー容器の内部を高温低圧状態にして使用する例えば昇華精製作業や成膜作業において発生する残渣の処理に限定されるものではなく、高温高圧状態にして使用する例えば高圧アニール作業等によって石英ガラス製のチャンバー表面へ付着した残渣をそこから除去する場合においても有用に使用されるものであることは理解されたい。
【００１２】
図１に示す石英ガラス製のチャンバー装置１０は、石英ガラスにより形成したチャンバー１２を有しており、このチャンバー内部の空所に作業領域１４が画定されている。この作業領域１４内に、図示していない所定の被加工物即ち被加熱物を配置し、当該作業領域１４を図示していない公知の封止手段によって密封封止した後、作業内容に応じて、当該作業領域１４を例えば公知のポンプ手段を用いて真空状態とし又は加圧状態とし、更に必要に応じて、該石英ガラスチャンバー１２の周囲を覆っているセラミックヒーター等の公知の加熱手段１６を起動してチャンバー内部を加熱することにより所望の作業を行なう。図示の例において、加熱手段１６はチャンバー１２の外表面から所定寸法（例えば５〜１０ｍｍ程度）だけ離間させて配置してあり、石英ガラス製のチャンバー１２と加熱手段１６との間には間隔部分８が形成されている。この間隔部分１８は加熱手段１６とチャンバー１２とが不意に接触することによりチャンバー１２が損傷を受けることを防止する機能を有している。更にまたこの間隔部分１８は後述するように、チャンバー１２を冷却するために冷媒が流動するための通路を画定している。
【００１３】
この加熱手段１６の外側には、所定の間隔２０（例えば１０〜３０ｍｍ）をおいて、望ましくは金属製の保護シールド２２が配置されている。この保護シールド２２は耐熱耐圧性の材料により形成されており、更に該シールド２２の開放端部にはフランジ２４が形成されている。望ましくはこのフランジ２４はシールド２２へ対して一体的に形成されている。このフランジ２４は前記石英ガラスチャンバー１２の外壁面を、例えば弾性０リング２６を介して、封止支持している保持板２８に対して、封止リング３０を介して密封封止されている。この結果、チャンバー１２の外壁と保護シールド２２と保護板２６とは加熱手段１６の内外を連通している密封領域３２を形成している。
【００１４】
この保護シールド即ち外層殻２２には、その外側壁部に通路手段３４を有している。この通路手段３４は密封領域３２へ連通している。通路手段３４は１個でも複数個でもよいが、後述する作業性を考慮すると、単一個よりは複数個備えることが望ましい。この通路手段３４の各々は図示していない開閉自在なバルブ手段を介して、同様に図示していないポンプ手段へそれぞれ連結されている。該ポンプ手段は、作業領域１４内での作業が真空状態での作業の場合には真空ポンプとして、また作業領域１４内での作業が高圧状態での作業の場合には加圧ポンプとして作動し、これによって石英ガラスチャンバー１２の内外の圧力差を調整することにより、当該チャンバーの圧力差による損傷を極力防止するものである。同様に、前記保持板２８には、密封領域３２へ連通している開閉自在なバルブ手段３６が設けてある。このバルブ手段３６は安全弁として機能すると共に、必要なときには所望のガスの供給弁又は排出弁としても機能することが出来る。
【００１５】
更に、前記石英ガラス製のチャンバー１２と加熱手段１６との間に画定されている間隔部分１８には、前記加熱手段１６、密封領域３２及び保護シールド２２を貫通して系外まで伸び、図示していない冷媒供給手段へ連結している管３８が接続されている。この管３８は好ましくは石英ガラス製であることが出来るがこれに限定されるものではない。ここで、冷媒供給手段は、冷水、冷風、又は液体窒素等の冷媒を供給可能な手段により構成されていることが望ましい。この管３８にはバルブ手段４０が取着されている。石英ガラス製のチャンバー装置１０を加熱状態で使用する通常の作業時には該バルブ手段４０は閉鎖されている。
【００１６】
しかして、当該石英ガラス製のチャンバー装置１０の作業領域１４において、所望の加熱処理作業が実行される。このとき、当該チャンバー装置１０の石英ガラス製のチャンバー１２内に画定されている作業領域１４には、処理作業終了後に、しばしば残留物即ちカスが残る。通常、このような残留物は加熱されたチャンバー容器の内表面へ付着した状態又は溶損した状態にて存置する。図２はその状態を概括的に示している。即ち、残留物は石英ガラス製のチャンバーの内表面へ残渣４２として残る。従来は、このような残渣４２は、チャンバー１２の内部が放冷によって常温まで温度が下がった後に、へらを使用して除去していた。然しながら、それらの完全な除却は困難であった。残渣がチャンバー表面へ硬く焼き付いた状態になっていたり、又は該表面へねっとり粘着した状態になっていることが多いからである。
【００１７】
そこで、本件発明においては、石英ガラス製のチャンバー装置１０において、所定の温度（例えば５００℃）における所望の処理作業が完了した後に、加熱手段１６を不作動とし、バルブ手段３６を開放すると同時に、バルブ手段４０を開放して管３８を介して石英ガラス製のチャンバー１２と加熱手段１６との間に画定されている間隔部分８内へ冷水または冷風、更には、必要に応じて液体窒素等の冷媒を供給する。これらの冷媒は、間隔部分１８内へ流入した後、石英ガラス製のチャンバー１２の周辺を急速に冷却しながら、加熱手段１６の端部と保持板２８との間に画定される間隔を介して、更に該加熱手段１６と保護シールド２２との間に画定されている間隔２０を介して、その後前記バルブ手段３６を介してチャンバー装置１０の外部へ流出する。これにより、石英ガラス製のチャンバー１２の内表面温度は常温（例えば２５℃）程度まで急速に冷却される。チャンバー１２がその作業温度（例えば５００℃）から常温（例えば２５℃）まで冷却される時間は、数秒〜数分以内であり、好ましくは１０数秒〜数１０秒である。より具体的には、５秒〜３分以内であり、好ましくは５秒〜３０秒である。
【００１８】
石英ガラスは先に述べたように熱に対して極めて優れた寸法安定性を有しているので、このような急激な温度降下に対しても石英ガラス製のチャンバー１２には殆ど寸法変化は発生しない。これに対して、該石英ガラス製のチャンバー１２の内表面に残存している残渣４２は、通常、石英ガラスと比較し非常に大きい熱収縮率を有している。そのため、これらの残渣４２は、このような極めて急激に冷却されることによって、熱収縮によってその容積を急速に縮小させると同時にその容積を最小容積状態にまで縮減してその状態にて固化する。このため、チャンバーが急激な温度降下によって常温に復帰した段階では、チャンバー内表面へ付着している残渣４２の付着面積部分が急激に減小し、残渣４２の付着力若しくは粘着力が同様に急激に減少する。その結果、目視する限りにおいてその殆ど全ての残渣４２が、図２において符号４４にて示すように、チャンバー内表面から小さい固形物体として浮上することが出願人の実験により確認出来た。
【００１９】
この状態では残渣４４とチャンバー１２の内表面との接触が極めて限定的となっており、更に該残渣４４の殆ど全てが縮小化しかつ固化した状態となっている。このため、該残渣４４は、ほぼ完全に、簡単なブラシ作用または布による払拭作用によって容易にチャンバー表面から除去することが出来たことが、同様に出願人の実験により確認することが出来た。こうして石英ガラス製のチャンバー表面からの残渣の除却を容易にかつ確実に達成することが出来たのである。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
石英ガラスは熱膨張係数が極めて小さく物性的にも比較的安定しているため、加熱反応容器として使用されている。しかして、このような加熱反応室内で加熱反応を行なった場合には、加熱反応後の屑が該反応室の内表面に残渣として残存することがあった。もし、これらの残渣をそのままにして次ぎの反応作業を継続すると、これらの残渣の一部が次ぎの反応作業に関与して本来の適正な反応作業を阻害することがあるため、このような残渣が発生したときには、次の作業に先立って、その全てを内表面から完全に除却することが要求される。しかしながら、このような残渣の除去作業は極めて困難であった。そこで、本件発明は石英ガラスが有する熱膨張係数と残渣自体が有する熱膨張係数との差を利用することによって、所定の加熱反応作業完了後に、石英ガラス製のチャンバー容器及び残渣を同時に急冷し、これによって極めて取りにくかった残渣を石英ガラス表面から容易に分離させることに成功したのである。こうして、本件発明は石英ガラス製の加熱反応容器等の内面に付着した残渣を迅速かつ確実に除却する際に非常に有利に利用可能な新規な技術を開示するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の方法を実行する上で最適な石英ガラス製のチャンバー容器を使用した1例を示す当該チャンバー容器の全体断面図。
【図２】本発明の方法を説明するための概略説明図。
【符号の説明】
【００２２】
１０：石英ガラス製のチャンバー装置    １２：石英ガラスチャンバー
１４：作業領域                        １６：加熱手段
１８：間隔部分                        ２０：間隙
２２：保持シールド                    ２４：フランジ
２６：０リング                        ２８：保持板
３０：封止リング                      ３２：密封領域
３４：通路手段                        ３６：バルブ手段
３８：管                              ４０：バルブ手段
４２：処理前の残渣                    ４４：処理後の残渣
【図１】
2007209921.tif 000003
【図２】
2007209921.tif 000004