(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプヒータ(12)を用いて液体(14)を加熱する流体加熱装置において、
前記ランプヒータ(12)を収容する透光性の内管(10)と、
前記内管(10)の周囲を包囲し、該内管(10)との間に前記流体(14)を収容する透光性の外管(16)と、
前記外管(16)の外周と接触して配設され、該外管(16)を外側から完全に被覆する光吸収部材(18)と、
前記光吸収部材(18)の外周と接触して配設された断熱部材(20)と、
を具備することを特徴とする流体加熱装置。
【請求項２】
前記ランプヒーター(12)は、モリブデン製のシール部材(22)を具備することを特徴とする請求項１記載の流体加熱装置。
【請求項３】
前記内管(10)および外管(16)を完全に密閉する筐体(114)をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の流体加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流体加熱装置に関し、特に、シール部材の温度上昇抑制に有効な流体加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハを洗浄するいわゆるＲＣＡ洗浄工程では、例えば、アンモニア過水を用いて、半導体ウェハを洗浄し、該半導体ウェハに付着した有機物およびパーティクルを除去する処理や塩酸過水を用いて、半導体ウェハを洗浄し、該半導体ウェハに付着した金属イオンを除去する処理が行われる。
【０００３】
上記のように、アンモニア過水や塩酸過水等の薬液を用いて、半導体ウェハを洗浄する場合には、当該洗浄に使用する薬液の温度を例えば８０度近くまで上昇させる必要がある。
【０００４】
上記薬液の温度を調節する手段として、従来から、ランプヒーターを用いて、薬液を加熱し、該薬液の温度を上昇させる技術が知られている。この従来技術は、ランプヒーターを石英ガラス管に収容し、ランプヒーターに電流を流しながら、該石英ガラス管と薬液とを接触させて、該薬液を加熱するものである。
【０００５】
このランプヒーターは、石英ガラス管の内部にフィラメントが挿入された構造を有し、該フィラメントは、モリブデン箔等のシール部材を介して、リード端子に接続される。ここで、フィラメントとリード端子の間に介在するモリブデン箔は、３５０℃付近で酸化し始め、体積が増加するという特性を有する。モリブデン箔が酸化し、その体積が増加すると、フィラメントを収容した石英ガラス管がモリブデンの体積増に耐えられなくなって破損するか、または、モリブデン箔が切れて、リード端子とフィラメントが切断される。
【０００６】
そこで、従来は、ランプヒーターの周辺に、自然空冷のための空気取り入れ口や、強制空冷のための窒素またはエアーパージの導入口を設け、モリブデン箔の温度上昇を抑制していた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のような空冷手段を実施するには、ランプヒーターの周辺に、空冷用の配管や露呈孔を設ける必要がある。さらに、強制空冷を実施するには、エアー源を設置する必要もある。
【０００８】
上記のようなランプヒーター冷却用の設備は、装置を複雑にするとともに、小型化を困難にする原因となる。このため、従来から、冷却用の設備が不要で密閉可能な加熱装置が求められていた。
【０００９】
そこで、本発明は、シール部材の温度上昇抑制に有効な流体加熱装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、ランプヒータ(12)を用いて液体(14)を加熱する流体加熱装置において、前記ランプヒータ(12)を収容する透光性の内管(10)と、前記内管(10)の周囲を包囲し、該内管(10)との間に前記流体(14)を収容する透光性の外管(16)と、前記外管(16)の外周と接触して配設され、該外管(16)を外側から完全に被覆する光吸収部材(18)と、前記光吸収部材(18)の外周と接触して配設された断熱部材(20)とを具備することを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記ランプヒーター（１２）は、
モリブデン製のシール部材（２２）を具備する
ことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、
前記内管（１０）および外管（１６）を完全に密閉する筐体（１４４）をさらに具備する
ことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
（発明の概要）
本発明の特徴は、流体１４を収容する外管１６の外周壁に光吸収部材１８を配設することにある。このような構造により、ランプヒーター１２が発射した光は、光吸収部材１８に吸収され、シール部材２２への反射が防止される。その結果、シール部材２２の温度上昇が抑制される（図１参照）。
【００１５】
（発明の形態）
本発明者は、ランプヒーターのシール部材が加熱される原因を調査したところ、ランプヒーターが発射した光の反射光がシール部材の加熱要因となっていることを発見した。
【００１６】
光の反射防止は、光を吸収する部材を適所に配設することによって達成できる。しかし、光の反射がなくなると、流体の加熱効率が低下するため、流体加熱装置としての能力が低下する。
【００１７】
従って、優れた加熱装置を提供するためには、光の反射を防止するとともに、加熱効率のよい構成が必要である。
【００１８】
本発明は、上記観点から構成された発明であり、光の反射防止と加熱効率の向上の双方を達成する技術を提供する。
【００１９】
図１は、本発明に係る流体加熱装置の構成を示す概念図である。以下、同図に基づいて、本発明の構成を説明する。
【００２０】
流体１４は、本発明に係る流体加熱装置の加熱対象であり、本発明によって加熱された流体１４は、例えば、半導体ウェハの洗浄やレジストパターンの剥離あるいはその他の処理用溶剤として使用される。流体１４の種類は、処理の内容によって決まり、例えば、半導体ウェハの拡散前の洗浄液として使用する場合には、アンモニア過水や塩酸過水が流体１４となり、窒化膜除去液として使用する場合には、リン酸が流体１４となり、レジスト酸剥離液として使用する場合には、硫酸過水が流体１４となり、金メッキ等のメッキ処理に使用する場合には、メッキ液が流体１４となる。
【００２１】
ランプヒーター１２は、本発明に係る流体加熱装置の熱源であり、その内部にフィラメント等の発光線２４を有する。この発光線２４は、モリブデン箔等のシール部材２２を介してリード端子に接続され、該リード端子から供給された電流によって発光および発熱する。この発光線２４が発射した光は、内管１０を透過して、外管１６に収容された流体１４に照射され、流体１４の温度上昇に寄与する。ランプヒーター１２としては、例えば、ハロゲンランプ等の近赤外線を照射するものが使用できる。
【００２２】
内管１０は、透光性の材料で形成され、その内部にランプヒーター１２を収容する。好ましくは、この内管１０を石英ガラスで形成し、流体１４の汚染を防止する。
【００２３】
外管１６は、内管１０の周囲を包囲して配設され、内管１０の外壁との間に流体１４を収容する。この外管１６に収容された流体１４は、内管１０の周囲を取り囲むようにして充填され、ランプヒーター１２が放射状に発射した光を吸収する。
【００２４】
光吸収部材１８は、光を吸収する材料で形成され、外管１６の外周壁と接触して配設される。好ましくは、黒色に近く、光沢が少ない材料で形成する。より好ましくは、耐熱性を有する材料で形成する。例えば、シリカ・アルミナ・シリコンカーバイド等をベースにした耐熱性のコーティング材が使用できる。
【００２５】
この光吸収部材１８は、ランプヒーター１２が発射した光の反射を防止するために設けた構成である。従って、光吸収部材１８は、ランプヒーター１２が発射した光をできるだけ多く吸収させるために、外管１６の外壁全周に配設し、外管１６を完全に被覆する構造とすることが好ましい。
【００２６】
上記のように配設された光吸収部材１８は、ランプヒーター１２が発射した光を吸収し、該光がシール部材２２に向かって反射するのを防止する。その結果、反射光の吸収によるシール部材２２の温度上昇が防止される。
【００２７】
光吸収部材１８を外管１６に接触させるのは、光吸収部材１８が吸収した光のエネルギーを有効に活用するためである。即ち、光吸収部材１８は、ランプヒーター１２が発射した光を吸収すると、光の吸収量に応じて発熱する。そこで、本発明では、光吸収部材１８と外管１６とを接触させて、光吸収部材１８が発生した熱を外管１６を介して流体１４に供給する。
【００２８】
好ましくは、光吸収部材１８が発生した熱の伝達効率を向上させるために、光吸収部材１８と外管１６との密着性を高くする。例えば、黒色の熱収縮チューブを光吸収部材１８として使用し、該熱収縮チューブを外管１６の外壁に密着させれば、好適な被覆状態を得ることができる。
【００２９】
断熱部材２０は、光吸収部材１８の周囲に配設され、該光吸収部材１８が発生した熱を内部に封止する。これにより、光吸収部材１８が発生した熱は、外部に漏れることなく流体１４に供給される。この断熱部材２０も光吸収部材１８に密着して配設することが好ましい。断熱部材２０としては、熱容量の大きいグラファイトや断熱樹脂を使用することができる。好ましくは、ガラス繊維またはセラミックス繊維等の断熱性の高い材料を使用する。
【００３０】
以上説明したように、本発明では、外管１６の周囲に光吸収部材１８が配設されるため、光の反射によるシール部材２２の温度上昇が防止できる。その結果、シール部材２２を冷却するための構成が不要になり、装置の簡易化および小型化が可能になる。さらに、冷却用の構成が不要になれば、該冷却用の部材が腐食するという問題も発生しないため、装置を酸やアルカリガスを含む雰囲気下で使用することができる。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
（実施例の要約）
第１石英ガラス管１０２と第２石英ガラス管とから構成される二重管の外管に黒色コーティング１０６を施し、さらに、その外周をガラス繊維１０８で被覆する（図２参照）。
【００３３】
（好適な実施例）
図２は、本発明の好適な実施例に係る流体加熱装置の構造を示す一部断面図である。以下、同図に基づいて、当該流体加熱装置の構成を説明する。
【００３４】
第１石英ガラス管１０２は、透光性および耐熱性を有する石英ガラスで形成され、その内部にハロゲンランプ１１０を収容し、本流体加熱装置の内管となる。この第１石英ガラス管１０２は、第２石英ガラス管１０４の両側壁を貫通し、該第２石英ガラス管１０４の両端から突出した形状で配設される。
【００３５】
第２石英ガラス管１０４は、第１石英ガラス管１０２と同様に、透光性および耐熱性を有する石英ガラスで形成され、第１石英ガラス管１０２の外周に同心円状に配設される。そして、その内部に薬液１００を収容し、本流体加熱装置の外管となる。この第２石英ガラス管１０４には、外部から薬液１００を導入する流体導入口１４２と、加熱が終了した薬液１００を外部に排出する流体排出口１４０が設けられ、それぞれ筐体１４４から突出した形状で配設される。
【００３６】
第２石英ガラス管１０４の外壁および第１石英ガラス管１０２の端部には、黒色コーティング１０６が施され、さらに、その外周がガラス繊維１０８で覆われる。
【００３７】
ハロゲンランプ１１０は、ガラス管１１５の内部にフィラメント１１４を収容した構造を有し、２個１組として、第１石英ガラス管１０２の内部に着脱自在な状態で配設される。この一対のハロゲンランプ１１０は、第１石英ガラス管１０２の一端側で、第１セラミックベース１１６内を貫通するリード線を介して、一対のリード端子１２０にそれぞれ接続されるとともに、第１石英ガラス管１０２の他端側で、第２セラミックベース１１８内を貫通するリード線を介して、相互に接続される。このハロゲンランプ１１０には、例えば、３ＫＷのものが使用される。
【００３８】
上記構造により、着脱自在なシングルエンドのランプヒーターが第１石英ガラス管１０２に収容された構造となる。
【００３９】
ハロゲンランプ１１０を構成するフィラメント１１４は、シール部材として機能するモリブデン箔を介して、リード線に接続され、ガラス管１１５は、該フィラメント１１４とともに、窒素、アルゴン、クリプトン等の不活性ガスと微量のハロゲンガスとからなる混合ガスを封入する。このガラス管１１５内では、リード端子１２０への電圧印加によって、ハロゲン作用が起こりフィラメント１１４が発光および発熱する。このフィラメント１１４の発光および発熱により、第２石英ガラス管１０４に収容された薬液１００の温度が上昇する。
【００４０】
筐体１４４は、第１石英ガラス管１０２と第２石英ガラス管１０４とからなる二重管をその内部に密閉する。この筐体１４４は、流体排出口１４０および流体導入口１４２を外部に突出させるための開口部と、ハロゲンランプ１１０の配線のための開口部とを有する以外は、完全な密閉構造で形成される。さらに、ハロゲンランプ１１０の配線のための開口部には、ジャバラ１２２が接続され、リード端子１２０に接続された電流供給用のラインは、該ジャバラ１２２の内部を通って、コントローラ１３０に接続される。
【００４１】
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ視図を示す断面図である。同図に示すように、本流体加熱装置では、ハロゲンランプ１１０を中心として、第１石英ガラス管１０２および第２石英ガラス管１０４が同心円状に配設される。そして、第２石英ガラス管１０４の外周壁の全周にわたって、黒色コーティング１０６が施され、さらに、その外側からガラス繊維１０８で被覆される。
【００４２】
図２に示す処理槽１２４は、第２石英ガラス管１０４内で加熱され、流体排出口１４０から排出された薬液１００を収容し、これを洗浄剤として半導体ウェハの洗浄を行う。
【００４３】
ポンプ１２８は、処理槽１２４に収容された薬液１００を引き上げて、第２石英ガラス管１０４に流出する。ポンプ１２８が流出した薬液１００は、流体導入口１４２から第２石英ガラス管１０４の内部に流入し、ハロゲンランプ１１０の輻射熱で加熱された後、流体排出口１４０から排出される。
【００４４】
フィルタ１２６は、第２石英ガラス管１０４内で加熱された薬液１００から汚染物を取り除き、処理槽１２４にクリーンな溶剤を供給する。
【００４５】
温度センサ１３２は、処理槽１２４内に設けられ、薬液１００の温度を検出して、該検出した温度をコントローラ１３０に入力する。
【００４６】
コントローラ１３０は、温度センサ１３２の検出信号に基づいて、ハロゲンランプ１１０のリード端子に印加する電圧値を調節し、薬液１００を所定温度に維持する。
【００４７】
上記のように構成された流体加熱装置を連続稼動させて、モリブデン箔１１２の温度を測定したところ、黒色コーティング１０６を施していない装置よりも、数１０℃程度低い温度となることを確認した。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シール部材の温度上昇抑制に有効な流体加熱装置を提供することができる。
【００４９】
また、本発明では、外管１６の周囲に光吸収部材１８が配設されるため、光の反射によるシール部材２２の温度上昇が防止できる。その結果、シール部材２２を冷却するための構成が不要になり、装置の簡易化および小型化が可能になる。さらに、冷却用の構成が不要になれば、該冷却用の部材が腐食するという問題も発生しないため、装置を酸やアルカリガスを含む雰囲気下で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る流体加熱装置の構成を示す概念図である。
【図２】本発明の好適な実施例に係る流体加熱装置の構造を示す一部断面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ視図を示す断面図である。
【符号の説明】
１０…内管、１２…ランプヒーター、１４…流体、１６…外管、１８…光吸収部材、２０…断熱部材、２２…シール部材、２４…発光線、１００…薬液、１０２…第１石英ガラス管、１０４…第２石英ガラス管、１０６…黒色コーティング、１０８…ガラス繊維、１１０…ハロゲンランプ、１１２…モリブデン箔、１１４…フィラメント、１１５…ガラス管、１１６…第１セラミックベース、１１８…第２セラミックベース、１２０…リード端子、１２２…ジャバラ、１２４…処理槽、１２６…フィルタ、１２８…ポンプ、１３０…コントローラ、１３２…温度センサ、１４０…流体排出口、１４２…流体導入口、１４４…筐体
【図１】
0003847469.tif 000002
【図２】
0003847469.tif 000003
【図３】
0003847469.tif 000004