JP2000111156A - 流体加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】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。 【解決手段】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）。上記の実施例として、例えば、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）。

Description

【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、ランプヒーター（１２）を
用いて流体（１４）を加熱する流体加熱装置において、
前記ランプヒーター（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）を収容する外管（１
６）と、前記外管（１６）の外周壁と接触して配設さ
れ、該外管（１６）を外側から被覆する光吸収部材（１
８）と、前記光吸収部材（１８）の周囲に配設された断
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（１
６）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１
４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１
２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１
６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１
６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１４
４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１０
６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１１
０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１
２２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１０
４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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ランプヒーター（１２）を用いて流体
   （１４）を加熱する流体加熱装置において、 前記ランプヒーター（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）を収容する外管（１６）と、 前記外管（１６）の外周壁と接触して配設され、該外管
   （１６）を外側から被覆する光吸収部材（１８）と、 前記光吸収部材（１８）の周囲に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。
2. 【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。
3. 【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（１４４）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。