JP2018077328A - 赤外線を用いるデバイス、デバイス用透光窓、赤外線遮蔽フィルム、および誤検知防止方法 - Google Patents

Abstract

【課題】デバイスから放射される赤外線による火災検知器の誤作動を防止する。
【解決手段】デバイス１の内の空間３０と外部空間４０を隔てる隔壁２、および赤外線を放射する赤外線源３を備えるデバイス。隔壁には、可視光を透過する透光窓２０が設けられている。透光窓は赤外線遮蔽性を有しており、赤外線源から放射される赤外線のデバイス外への漏出を低減する。例えば、透光性窓材に赤外線反射フィルムを付設することにより、透光窓に赤外線遮蔽性を付与できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、赤外線を用いるデバイスおよび当該デバイス用の透光窓に関する。さらに、本発明はデバイスの透光窓に付設するための赤外線遮蔽フィルム、および当該赤外線遮蔽フィルムを用いて火炎検知器等の誤検知を防止する方法に関する。

工場等の屋内で使用される加工装置や検査装置等のデバイスには、加工、加熱、検査等の種々の目的で赤外線が利用されている。例えば、半導体の製造においては、溝や孔の形成およびダイシング等のレーザ加工、位置検出、マーキング、エッチング液やレジスト剥離液等の薬液の管理、ならびに加熱等に赤外線が利用されている（例えば特許文献１参照）。これらのデバイスには、デバイス内の観察を可能とするために、可視光を透過する透光窓が設けられている。

工場等の屋内には、火災を検知するための検知器が設けられている。火災の検知方法としては、火炎から放射される赤外線を検知する炎検知が最も普及しており、炎から放射される波長４４００ｎｍの赤外線（ＣＯ_２共鳴放射）を検出するものが主流である（例えば特許文献２参照）。

特開２００３−１２２０２９号公報 特開２００３−２２７７５１号公報

赤外線の検出による火災検知器が設けられた屋内で、デバイスの透光窓から赤外線が漏出すると、漏出した赤外線が誤検知の原因となる。このような誤検知を防止するために、デバイスや火災検知器の配置等のレイアウトが制限される場合がある。上記特許文献２に記載されているように、誤検知を防止するための様々な検知方法やアルゴリズムが提案されているが、根本的な解決には至っていない。

上記に鑑み、本発明は、赤外線を使用するデバイスに起因する火災検知器の誤検知を防止する方法、および誤検知を防止可能なデバイスの提供を目的とする。

本発明のデバイスは屋内に設置されるデバイスであり、例えば半導体加工装置である。デバイスは、内部の空間と外部とを隔てる隔壁、および赤外線を放射する赤外線源を備える。隔壁には、可視光を透過する透光窓が設けられている。透光窓は、例えば、外部からデバイス内を視認するための観察窓、またはデバイスへの材料の導入および取り出しを行うための投入口である。

透光窓が赤外線遮蔽性を有することにより、赤外線源から放射される赤外線のデバイス外への漏出を低減し、誤検知を防止できる。デバイス用透光窓は、例えば、波長４４００ｎｍの赤外線の透過率が３０％以下である。

赤外線遮蔽性を有する透光窓は、例えば、透光性窓材と赤外線遮蔽フィルムとを備える。赤外線遮蔽フィルムは、波長４４００ｎｍの赤外線の透過率が３０％以下であることが好ましい。赤外線遮蔽フィルムは、赤外線反射性を有する赤外線反射フィルムであることが好ましい。赤外線反射フィルムは、少なくとも１層の赤外線反射性金属層を含む。

透光性窓材への赤外線遮蔽フィルムの付設は、例えば、透光性窓材と赤外線反射フィルムとを接着剤を介して貼り合わせることにより実施できる。２枚の透光性窓材の間に赤外線遮蔽フィルムを狭持して合わせガラス構造としてもよい。

デバイスの透光窓に赤外線遮蔽性を持たせることにより、デバイス内の赤外線源からの赤外線に起因する火災検知器の誤検知を防止できる。

屋内に設けられたデバイスの一形態の構成概念図である。 透光窓の一形態を示す断面図である。

図１は、本発明のデバイスの一形態を示す構成概念図である。デバイス１は、屋内に設置されており、デバイス内の空間３０とデバイスの外部の空間４０とが隔壁により隔てられており、空間３０で、加工、検査等が実施される。デバイス内の空間３０には、赤外線を放射する赤外線源３が配置されている。隔壁２には、可視光を透過する透光窓２０が設けられており、外部空間４０からデバイス内の様子を視認できるようになっている。透光窓は、例えば、外部からデバイス内を視認するための観察窓である。デバイスへの材料の導入および取り出しを行うための投入口に透光窓が設けられていてもよい。デバイス外の空間４０には、赤外線の検出により火災を検知する検知器４１が設けられている。

デバイス１は、例えば半導体加工装置である。図１では、ローラ３６により処理槽３４内に水平搬送された基板３９上に、スプレーノズル３３からレジスト剥離液をスプレーする工程が図示されている。基板にスプレーされたレジスト剥離液は、処理槽３４の底部からタンク３１に回収される。タンク３１で回収されたレジスト剥離液は、ポンプ３２によりスプレーノズル３３に移送され、再び基板３９上にスプレーされる。

レジスト剥離液を繰り返し使用すると、経時的な劣化が生じる。具体的には、レジスト剥離液中のレジスト濃度が上昇し、レジストの溶解速度が低下する。また、繰り返し使用に伴って、液中の二酸化炭素濃度や水分量も変化する。レジスト剥離液を管理するために、剥離液中のレジスト濃度、二酸化炭素濃度、水分量等が赤外線センサーによりモニタされる。図１に示すデバイス１では、赤外線源３から配管３７内のレジスト剥離液に赤外線を照射し、透過赤外線を検出器５でモニタすることにより、レジスト剥離液中のレジスト、二酸化炭素、水等の濃度管理が行われる。

赤外線源３から放射された赤外線の大半は、配管内のレジスト剥離液で吸収されるか、または検出器５に到達するが、一部の赤外線は、反射、散乱、迷光等により、デバイス内の空間３０を伝搬して、隔壁２に設けられた透光窓２０に到達する。デバイス内の赤外線が透光窓を透過してデバイスの外部に放射されると、その一部が室内に設けられた火災検知器４１に到達する場合がある。

火災検知器４１は、火炎から放射される赤外線を検知する。例えば、火災検知器４１は火炎に特有の波長の赤外線（例えば、ＣＯ_２から共鳴放射される波長４４００ｎｍ付近の赤外線）を、閾値を超える強度で所定時間連続して検出した場合に、火災と判断し、警報を発するとともに、室内に設けられたスプリンクラーを動作させるように構成されている。図１に破線で示すように、赤外線源からの赤外線が透光窓を透過して火災検知器４１に到達すると、火災検知器４１が赤外線源からの赤外線を検出し、火炎からの赤外線であると判断して誤検知が発生する場合がある。

本発明のデバイス１は、透光窓２０が赤外線遮蔽性を有しており、赤外線源３から放射される赤外線のデバイス１の外部への漏出を低減するように構成されている。透光窓は、赤外線源からの赤外線を反射および／または吸収することにより、赤外線を遮蔽する。透光窓２０は、火災検知器４１の検出対象である波長の赤外線の透過率が低いことが好ましく、火災検知器４１の検出対象である波長の赤外線を完全に遮蔽することが理想的である。実用上は、デバイス１から透光窓を介して外部に漏出する赤外線量が、火災検知器４１の検出閾値を超えなければよい。

一般に、波長３０００〜８０００ｎｍ程度の中波長赤外線の検出により、火災の検知が行われる。そのため、透光窓２０は、中波長赤外線に対する遮蔽性が高いことが好ましい。火災検知器４１が波長４４００ｎｍ付近の赤外線を検出対象とする場合、透光窓２０は、波長４４００ｎｍの赤外線の透過率が３０％以下であることが好ましく、２５％以下であることがより好ましく、２０％以下であることがさらに好ましい。

デバイス１の外部空間４０からデバイス内の空間３０を視認するために、透光窓の可視光透過率は、３０％以上が好ましく、５０％以上がより好ましく、６０％以上がさらに好ましい。可視光透過率は、ＪＩＳ Ａ５７５９：２００８（建築窓ガラス用フィルム）に準じて測定される。

透光窓に赤外線遮蔽性を持たせる方法は特に限定されず、窓材自体に赤外線遮蔽性を持たせてもよく、窓材の表面に赤外線遮蔽性を有する素子を付設してもよい。窓材自体に赤外線遮蔽性を持たせる方法としては、窓材のガラスやプラスチック材料に赤外線吸収材料や赤外線反射材料を含める方法が挙げられる。窓材の表面に赤外線遮蔽性を有する素子を付設する方法としては、窓材の表面に赤外線遮蔽性を有する光学薄膜を設ける方法や、窓材の表面に赤外線遮蔽フィルムを付設する方法が挙げられる。

高可視光透過率と中波長赤外線の遮蔽性とを両立する観点から、窓材に赤外線反射性の素子を付設することが好ましい。赤外線反射性の素子としては、少なくとも１層の赤外線反射性金属層を含む赤外線反射層が挙げられる。大面積の窓材や曲面を有する窓材への適用が容易であることから、透光窓２０は、透光性窓材に赤外線遮蔽フィルム（赤外線反射フィルム）を付設したものが好ましい。

図２は、透光窓２０の一形態を示す断面図であり、透光性窓材２１上に、接着剤層２３を介して赤外線遮蔽フィルム２２が貼り合わせられている。透光性窓材２１は可視光透過率が５０％以上であることが好ましく、その材料としてはガラスや透明プラスチックが用いられる。赤外線反射性を有する赤外線遮蔽フィルム２２は、透明フィルム基材２４上に、少なくとも１層の赤外線反射性金属層２６を備える赤外線反射層２５が設けられており、赤外線反射層２５上には必要に応じて透明保護層２９が設けられている。

透明フィルム基材２４の厚みは特に限定されないが、例えば１０〜３００μｍ程度である。透明フィルム基材２４上に赤外線反射層２５が形成される際に、高温での加工が行われる場合があるため、透明フィルム基材を構成する樹脂材料は、耐熱性に優れるものが好ましい。透明フィルム基材を構成する樹脂材料としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、環状ポリオレフィン等が挙げられる。

赤外線反射フィルムの機械的強度を高める等の目的で、透明フィルム基材２４の一方または両方の主面には、ハードコート層等が設けられていてもよい。透明フィルム基材２４と赤外線反射層２５との密着性向上等の目的で、コロナ処理、プラズマ処理、フレーム処理、オゾン処理、プライマー処理、グロー処理、ケン化処理、カップリング剤による処理等の表面改質処理が行われてもよい。

赤外線反射層２５は、可視光を透過し赤外線を反射する。赤外線反射層２５は、少なくとも１層の赤外線反射性金属層２６を含む。赤外線反射性金属としては、銀、金、銅、アルミニウム等が挙げられる。中でも、高い可視光透過率を実現できることから、銀または銅を主成分とする金属または合金が好ましい。赤外線反射性金属層２６の耐久性を向上させるためには、銀または銅を主成分とする合金が好ましい。合金に含まれる金属としては、パラジウム、ニッケル、ビスマス、ゲルマニウム、ガリウム、スズ、チタン、金、銅等が挙げられる。

赤外線反射層２５は、赤外線反射性金属層２６に加えて少なくとも１層の透明スペーサ層を有することにより、赤外線反射性に加えて高い可視光透過性を実現可能である。例えば、図２に示す形態では、赤外線反射性金属層２６の両面に、透明スペーサ層として透明セラミック層２７，２８が設けられている。このように、透明セラミック層と赤外線反射性金属層とを交互積層することにより、透過および反射の波長選択性が高められ、可視光透過性と赤外線反射性を両立できる。

赤外線反射層２５は、透明セラミック層２７／赤外線反射性金属層２６／透明セラミック層２８の３層からなるものでもよく、これら以外の層を含んでいてもよい。例えば、赤外線反射性金属層２６と透明セラミック層２７，２８との密着性の向上や、金属層への耐久性の付与等を目的として、両者の間に他の金属層やセラミック層を設けてもよい。金属層およびセラミック層の交互積層数を増大させることにより、可視光および近赤外線の透過および反射の波長選択性をさらに向上することもできる。

透明セラミック層２７，２８の材料としては、例えば、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｎ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ，Ｔｌ，Ｓｎ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗ等の金属の酸化物、窒化物、酸窒化物、炭化物、水酸化物が挙げられる。中でも、反射および透過の波長選択性を高める観点から、屈折率が１．５以上の金属酸化物が好ましく用いられる。透明セラミック層は非晶質膜であることが好ましい。非晶質膜は、結晶質膜に比べて膜密度が高く、水分やガスの遮断性に優れるため、金属層に対する保護性能が高められる。

図２に示す赤外線反射フィルム２２において、赤外線反射性金属層２６および透明セラミック層２７，２８の厚みは、赤外線反射層２５が、可視光線を透過し、デバイス１の赤外線源３からの赤外線を選択的に反射するように、材料の屈折率等を勘案して適宜に設定される。赤外線反射性金属層２６の厚みは、例えば、５〜５０ｎｍ、好ましくは７〜２５ｎｍ、より好ましくは１０〜２０ｎｍの範囲で調整され得る。透明セラミック層２７，２８の厚みは、例えば、３〜８０ｎｍ、好ましくは３〜５０ｎｍ、より好ましくは３〜３５ｎｍの範囲で調整される。金属層およびセラミック層の成膜方法は特に限定されないが、スパッタ法、真空蒸着法、ＣＶＤ法、電子線蒸着法等のドライプロセスによる成膜が好ましい。

赤外線反射層２５上に透明保護層２９を設けることにより、赤外線反射層の擦傷や劣化を防止できる。また、透明保護層が設けられていることにより、透光性窓材への赤外線反射フィルムの付設作業時の、赤外線反射層の擦傷や剥離等を防止できる。

透明保護層２９は、可視光線透過率が高く、機械的強度および化学的強度に優れるものが好ましく、例えば、フッ素系、アクリル系、ウレタン系、エステル系、エポキシ系等の活性光線硬化性あるいは熱硬化性の材料や、有機成分と無機成分が化学結合した有機・無機ハイブリッド材料等が用いられる。赤外線反射層２５上に透明保護層２９として透明フィルムを貼り合わせてもよい。

赤外線反射フィルム２２の構成は、図２に示す形態に限定されない。例えば、赤外線反射層として、ファブリペロー共振器構造を採用してもよい。ファブリペロー共振器は、一対の金属薄膜間に透明スペーサ層を備え、特定の波長の光を選択的に透過し、他の波長の光を反射あるいは干渉減衰させることにより遮蔽する。ファブリペロー共振器は、透明スペーサ層の光学厚み（屈折率と物理的な厚みの積）を変化させることにより、透過光波長を調整できる。

例えば、２層の赤外線反射性金属層の間に光学厚みが１００〜２００ｎｍ程度の透明スペーサ層が挟持されたファブリペロー共振器は、可視光の波長領域に透過光波長のピークを有するため、可視光透過性と赤外線反射性を有する。

ファブリペロー共振器の赤外線反射性金属層の厚みは、ハーフミラーとして作用するように、金属材料の屈折率等を勘案して適宜に設定され、例えば４〜２５ｎｍ程度に設定される。透明スペーサ層の材料としては、上記の透明セラミック材料や、樹脂材料等が用いられる。樹脂材料としては、フッ素系、アクリル系、ウレタン系、エステル系、エポキシ系、シリコーン系等の樹脂が好ましく用いられる。

透光性窓材に付設して用いられる赤外線遮蔽フィルム（赤外線反射フィルム）は、可視光透過率が５０％以上であることが好ましく、６０％以上であることがより好ましい。赤外線反射フィルムは、火災検知器４１の検出対象である中波長赤外線の透過率が低いことが好ましい。火災検知器４１が波長４４００ｎｍ付近の赤外線を検出対象とする場合、赤外線遮蔽フィルムは、波長４４００ｎｍの赤外線の透過率が３０％以下であることが好ましく、２５％以下であることがより好ましく、２０％以下であることがさらに好ましい。

透光性窓材への赤外線遮蔽フィルムの付設方法は、両者を固定可能であれば特に限定されない。例えば、２枚の透光性窓材の間に赤外線遮蔽フィルムを挟持することにより、合わせガラス構造の透光窓が得られる。図２に示すように、透光性窓材２１に接着剤層２３を介して赤外線遮蔽フィルム２２を貼り合わせてもよい。

透光性窓材に赤外線反射フィルムを貼り合わせる方法は、新設のデバイスだけでなく、既設のデバイスの透光窓にも赤外線遮蔽性を付与できるとの利点を有する。図２では、透光性窓材２１と赤外線遮蔽フィルム２２の透明フィルム基材２４とが接着剤層２３を介して貼り合わせられているが、赤外線反射層２５形成面を透光性窓材に貼り合わせてもよい。透光性窓材２１に赤外線遮蔽フィルム２２が付設された透光窓２０は、赤外線反射フィルム付設面がデバイスの内部空間３０側および外部空間４０側のいずれに配置されてもよい。

赤外線遮蔽フィルムの貼り合わせに用いられる接着剤としては、可視光線透過率が高いものが好ましい。貼り合わせの際に硬化を必要としないことから、粘着剤（感圧接着剤）が好ましい。中でも、アクリル系の粘着剤は、光学的透明性に優れ、適度な濡れ性と凝集性と接着性を示し、耐候性や耐熱性等に優れることから、接着剤層２３の材料として適している。

粘着剤を用いる場合は、貼り合わせ作業が容易であることから、赤外線遮蔽フィルム２２に予め粘着剤層２３を付設しておくことが好ましい。赤外線遮蔽フィルムに付設された粘着剤層の露出面は、赤外線遮蔽フィルムを透光性窓材に貼り合わせるまでの間、露出面の汚染防止等を目的に保護フィルムが仮着されてカバーされることが好ましい。

以上、レジスト剥離液の管理のために赤外線を用いる半導体加工装置の例に基づいて本発明を説明したが、本発明は薬液の管理以外の目的で赤外線を用いるデバイスにも使用可能である。例えば、赤外線レーザによる加工、赤外線による加熱、検査、位置検出等を行うデバイスに本発明は適用可能である。

本発明によれば、赤外線の検出により火災を検知する検知器が設けられた屋内に設置されたデバイスの透光窓に、赤外線遮蔽性を持たせることにより、検知器の誤検知を防止できる。例えば、赤外線反射フィルム等の赤外線遮蔽フィルムを透光性窓材に貼り合わせることにより、透光窓に赤外線遮蔽性を付与できる。すなわち、本発明によれば、デバイスの透光窓に赤外線遮蔽フィルムを付設することにより、検知器の誤検知を防止できる。

１ デバイス
２ 隔壁
３ 赤外線源
２０ 透光窓
２１ 透光性窓材
２２ 赤外線遮蔽フィルム（赤外線反射フィルム）
２３ 接着剤層（粘着剤層）
２４ 透明フィルム基材
２５ 赤外線反射層
２６ 赤外線反射性金属層
２７，２８ 透明セラミック層
２９ 透明保護層
４１ 検知器

Claims (15)

1. 屋内に設置されるデバイスであって、
   デバイスの内の空間と外部とを隔てる隔壁、および赤外線を放射する赤外線源を備え、
   前記隔壁には、可視光を透過する透光窓が設けられており、
   前記透光窓は赤外線遮蔽性を有しており、前記赤外線源から放射される赤外線のデバイス外への漏出を低減する、デバイス。
2. 前記透光窓は、波長４４００ｎｍの赤外線の透過率が３０％以下である、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記透光窓が、外部からデバイス内を視認するための観察窓、またはデバイスへの材料の導入および取り出しを行うための投入口である、請求項１または２に記載のデバイス。
4. 半導体加工装置である、請求項１〜３のいずれか１項に記載のデバイス。
5. 赤外線の検出により火災を検知する検知器が設けられた屋内に設置される、請求項１〜４のいずれか１項に記載のデバイス。
6. 赤外線を用いるデバイス用の透光窓であって、
   可視光を透過し、かつ赤外線遮蔽性を有する、透光窓。
7. 波長４４００ｎｍの赤外線の透過率が３０％以下である、請求項６に記載の透光窓。
8. 透光性窓材と赤外線遮蔽フィルムとを備える、請求項６または７に記載の透光窓。
9. 前記赤外線遮蔽フィルムは、波長４４００ｎｍの赤外線の透過率が３０％以下である、請求項８に記載の透光窓。
10. 前記赤外線遮蔽フィルムが、赤外線反射性を有する、請求項８または９に記載の透光窓。
11. 前記赤外線遮蔽フィルムは、少なくとも１層の赤外線反射性金属層を含む、請求項１０に記載の透光窓。
12. 前記赤外線遮蔽フィルムと前記透光性窓材とが、接着剤を介して貼り合わせられている、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の透光窓。
13. 前記赤外線遮蔽フィルムが、２枚の透光性窓材の間に挟持されている、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の透光窓。
14. 赤外線の検出により火災を検知する検知器が設けられた屋内に設置されたデバイスの透光窓に、赤外線遮蔽フィルムを付設する、検知器の誤検知防止方法。
15. 赤外線の検出により火災を検知する検知器の誤検知を防止するために、デバイスの透光窓に付設して用いられる、赤外線遮蔽フィルム。

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