JP3038980U - 流体加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 メンテナンスが容易で、信頼性の高い流体加
熱装置を提供する。 【解決手段】 本考案の第１の特徴は、外管と、前記外
管内に挿通せしめられた内管と、この内管内に挿通せし
められたハロゲンランプと、前記外管と内管との間にで
きる空間を流路とし、加熱すべき流体を通過させて加熱
するように構成された流体加熱装置において、前記ハロ
ゲンランプは、互いに平行に配列せしめられた２本の石
英管からなる少なくとも１対の石英管対と、前記石英管
対を両端部で一体的に支持する第１および第２の支持部
とを具備し、前記２本の石英管の内一方にはフィラメン
トが収納され、他の一方には、リード線が収納され、前
記第１の支持部側で前記各対のリード線およびフィラメ
ントを電気的に接続するとともに、前記第２の支持部側
から電極リードが導出せしめられたシングルエンド構造
をなし、前記第１の支持部から前記内管内に挿通せしめ
られ、前記内管内に固定されることを特徴とする。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、流体加熱装置に係り、特に、流体加熱装置に用いられるヒータの支 持構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】

半導体装置の微細化および高集積化に伴い、素子パターンの微細化は高まる一 方である。このような、半導体装置の製造における種々の処理工程においてフォ トリソグラフィによるレジストパターンの形成、これをマスクとして用いたエッ チングによるパターン形成などの選択的処理がたびたび用いられる。 フォトリソグラフィによるレジストパターンの形成においては、レジスト塗布 、露光マスクを用いた選択的露光、現像という３つのステップで実行される。そ してこのレジストパターンをマスクとして選択的エッチングがなされ、最後にレ ジストパターンの剥離がなされる。このような工程においては、しばしば硫酸過 水や有機薬液が剥離液として用いられる。

【０００３】 このような半導体ウェハー処理装置において、温度制御は通常、温度制御装置 を用いて行われている（特開平５−２３１７１２号）。このような装置では、処 理槽から処理液をポンプを用いてテフロン配管を介して流体加熱装置に導き、流 体加熱装置で所望の温度に加熱するとともにフィルタを介して処理槽に戻すよう に構成されている。ここで流体加熱装置においては、例えば図７に示すように、 外管１内に内管２を配設し、この内管内に熱源としてのハロゲンランプ３を配設 するとともに、この外管１と内管２との間にできる空間を流路４とし、この流路 ４内に、加熱すべき流体を供給し加熱するように構成されている。１１は流体供 給口、１２は流体排出口である。ここで、ハロゲンランプ３は両端を溶融し、冷 却成形して平坦部を形成した石英管５内に、ハロゲンおよび不活性ガスが封入さ れると共に、サポーター６で支持されたタングステン製のフィラメント７が配設 され、このフィラメント７の両端に接続された電極部８が前記平坦部に封入され て構成されている。このハロゲンランプは、ニクロム線等の電気ヒータに比べ２ 〜３倍の高温で連続使用することができ、輻射光エネルギーを１６〜８１倍程度 にまで向上することができることから、小型で高効率のヒータとして注目されて いる。

【０００４】 このようなハロゲンランプの寿命は、約半年から１年といわれており、寿命に 応じてヒータの取換えを行う必要がある。

【０００５】 しかしながら、上述したような装置では図８に要部図を示すようなダブルエン ド型のハロゲンランプを用いており、内管の両端でハロゲンランプを固定すると ともに、電極リード１０の取り出しを両端から行わなければならないという問題 がある。

【０００６】 また、電極部８が高温になり、モリブデンの酸化が生じ、寿命短縮の原因とな ることもたびたびであった。また、高温で使用可能であるものの、加熱すべき流 体が有機溶剤等の引火性物質である場合には、引火防止あるいは防爆のための手 段が必要となるという問題もあった。

【０００７】

【考案が解決しようとする課題】

このように、ハロゲンランプを用いた従来の流体加熱装置では、メンテナンスが 困難であるという問題があった。また、電極部８が高温になり、モリブデンの酸 化が生じ、寿命短縮の原因となることもたびたびであった。また、半導体装置の 製造工程でしばしば用いられる有機薬液は、所望の温度に加熱して用いられるこ とが多いが、引火温度が低く、燃えたり爆発したりしやすいため、安全性に問題 がある。

【０００８】 さらにまた、フィラメントがきれた場合に、簡単に取り替えることができ、メ ンテナンスを容易にすることは極めて深刻な問題であった。 本考案は前記実情に鑑みてなされたもので、メンテナンスが容易で、信頼性の 高い流体加熱装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

そこで本考案の第１の特徴は、外管と、前記外管内に挿通せしめられた内管と 、この内管内に挿通せしめられたハロゲンランプと、前記外管と内管との間にで きる空間を流路とし、加熱すべき流体を通過させて加熱するように構成された流 体加熱装置において、前記ハロゲンランプは、互いに平行に配列せしめられた２ 本の石英管からなる少なくとも１対の石英管対と、前記石英管対を両端部で一体 的に支持する第１および第２の支持部とを具備し、前記２本の石英管の内一方に はフィラメントが収納され、他の一方には、リード線が収納され、前記第１の支 持部側で前記各対のリード線およびフィラメントを電気的に接続するとともに、 前記第２の支持部側から電極リードが導出せしめられたシングルエンド構造をな し、前記第１の支持部から前記内管内に挿通せしめられ、前記内管内に固定され ることを特徴とする。

【００１０】 また本考案の第２の特徴は、外管と、前記外管内に挿通せしめられた内管と、 この内管内に挿通せしめられたハロゲンランプと、前記外管と内管との間にでき る空間を流路とし、加熱すべき流体を通過させて加熱するように構成された流体 加熱装置において、前記ハロゲンランプは、フィラメントを収納した少なくとも １本の石英管と、この石英管の端部を支持する第１および第２の支持部とを具備 し、第１の支持部側に導出されたフィラント端子は、前記石英管の外側を通って 、前記第２の支持部側のフィラメント端子とともに、前記第２の支持部側から導 出せしめられるように構成されたシングルエンド構造をなし、前記ハロゲンラン プは、前記第１の支持部から前記内管内に挿通せしめられ、前記内管内に固定さ れる。

【００１１】 本考案によれば、内管の一端側からハロゲンランプを挿入し、他端側に設けら れたストッパによって係止されたところで、挿入側を固定し電源に接続すればよ いため、ハロゲンランプの交換が極めて容易である。 また高温となる電極部を外管の外側に配置するようにすれば、放熱性が高まり、 より長寿命化をはかることができる。 また、内管端部に穴を開け、自然対流によって電極部を冷却すれば、ハロゲンラ ンプの長寿命化をはかることができる。

【００１２】 また、不活性ガスを噴射することによって電極部を冷却すれば、ハロゲンラン プの長寿命化をはかることができると共に、この流体加熱装置を有機溶剤の加熱 に用いる場合にも爆発のおそれもなく安全で信頼性の高いものとなる。

【００１３】

【考案の実施の形態】

本考案の第１の実施例の半導体薬液加熱装置は、図１に全体図、図２にこの装 置で用いられるシングルエンド型のハロゲンランプ、図３にランプを抜いた状態 を示すように、ハロゲンランプをシングルエンド型にするとともに、その装着構 造を特徴とするものである。ここで図２(b)は図２(a)のＢ−Ｂ断面図、図２(ｃ) は図２(a)のＡ−Ａ断面図である。すなわち、このハロゲンランプは、２本の石 英管５の一方にフィラメント７を収納するとともに、他の一方にタングステンリ ード１７を収納し、これらの石英管の両端をセラミック製の円盤状体からなる第 １および第２の支持部９ａ，９ｂで支持し、第１の支持部側ではこのフィラメン ト７とタングステンリード１７とを接続する一方、第２の支持部側で電極リード １０を取り出すように構成されている。このシングルエンド型ハロゲンランプは 、内管２内に挿通し、内管２の端部内壁に配設されたストッパＳと第１の支持部 ９ａとの係合により先端部を固定するとともに、他端部を第２の支持部９ｂによ って内管２の端部に挿通せしめられたピンＰで固定し、ハロゲンランプの着脱が 一端側から容易に行えるようにしたことを特徴とする。

【００１４】 すなわちこの装置では、外管１と前記外管１内に配設された内管２と、この内 管２内に挿通せしめられ、端部を前記内管２の端部に固定されたフィラメントを 備えた石英管とタングステンリードを備えた石英管とからなるハロゲンランプ３ と、前記外管と内管との間にできる空間を流路４とし、この流路に加熱すべき流 体として、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を供給し加熱するように構成され ている。そして流路４には図３に示すように、流体供給口１１と流体排出口１２ とが配設され、それぞれ配管に接続されている。

【００１５】 フィラメント７はサポーター６によって石英管５内のほぼ中心部に位置するよ うに支持され、石英管両端に融着せしめられたモリブデン製の電極部８に接続さ れている。なおここでフィラメントもタングステンで形成されているが、タング ステンリードはフィラメントに比べて大径となるように形成されており、温度上 昇も少ないため垂れを生じることもない。

【００１６】 また、内管２は外管１内に挿通せしめられ、両端が突出しており、ハロゲンラ ンプの電極部８は突出部に位置するように構成され、この電極部８に相当する領 域に、周面で相対向するように２つの穴Ｈが形成され、この穴Ｈに窒素ガス供給 ノズル（図示せず）から窒素ガスを噴射し、電極部８の放熱性を高めるようにな っている。 図３は、ハロゲンランプを抜いた状態を示す図であり、第１の支持 部９ａ側にはストッパＳが装着されている。ストッパＳは、石英ガラス製の突起 であり、内管２の内壁に融着せしめられている。

【００１７】 なお、引火性の有機薬液用に用いる場合には流体加熱装置全体を密閉容器にい れ、密閉容器内を窒素ガスで満たすようにすれば安全性が高められる。

【００１８】 この装置によれば、ハロゲンランプ３は極めて容易に装置の一端側から取り出す ことができ、また装着も容易であるためメンテナンスが極めて容易である。また 一端側はストッパＳに係止されているだけであり、自由度をもって支持されてい るため、膨脹率の差等によるランプの破損は大幅に防止される。また、穴Ｈに供 給された窒素ガスはハロゲンランプ３の石英管の外周面に沿って層流を形成しな がら、相対向する穴Ｈにむけて効率よく流れ、滞留を生じることもなく、冷却効 率も高い。従ってＩＰＡのような引火性物質の加熱に使用する場合にも、窒素ガ スを１０〜２０リットル／分程度流しておくことにより、外気温度４０℃程度の ときにもモリブデン製の電極部８の温度を３００〜３５０℃以下に維持すること ができる。したがって、モリブデン製の電極部の酸化を生じることもなく、ハロ ゲンランプは長寿命を維持することができる。

【００１９】 このようにして、本考案の流体加熱装置によれば、ハロゲンランプのメンテナン スが極めて容易となる。

【００２０】 なお、ストッパの形状としては、適宜変更可能であり、材質についても石英ガラ スに限定されることなく、チタンなどの高融点金属でもよい。さらにまた、第２ の支持部側の固定方法についてもピンに限定されることなく、適宜変更可能であ る。

【００２１】 この装置は、半導体ウェハーの洗浄乾燥装置などにおいて、処理薬液を加熱する のに極めて有効であり、前記実施例では有機溶剤としてＩＰＡを用いたがメチル アルコール（ＣＨ３ＯＨ）、アセトン（ＣＨ３ＣＯＣＨ、フロンＲ−１１３（Ｃ Ｃｌ２ＦＣＣｌＦ３、トリクロロエチレンなど、アルキルベンゼンスルホン酸（ ＡＢＳ）、モノエタノールアミン、他の有機溶剤、あるいは硫酸過水、塩酸過水 、リン酸などの無機薬液の加熱にも適用可能である。

【００２２】 さらにまた、前記実施例では、不活性ガスとして窒素ガスを用いたが、窒素に 限定されることなく、アルゴンガスなど他の不活性ガスを用いてもよい。

【００２３】 次に本考案の第２の実施例について説明する。 本考案の第２の実施例の半導体薬液加熱装置は、図４および図５に装置全体図お よびハロゲンランプの説明図を示すように、前記第１の実施例と異なるのはハロ ゲンランプの構造であり、タングステンリードを収納した石英管に代えて、フィ ラメントを収納した石英管の管壁に高融点金属からなるリード線２７を印刷し、 この第１の支持部側をフィラメントに接続すると共に、第２の支持部側から電極 リード１０を取り出すようにしたことを特徴とする。ここで図４(b)は図４(a)の Ｂ−Ｂ断面図、図４（ｃ)は図４(a)のＡ−Ａ断面図である。

【００２４】 他の部分については、前記第１の実施例と同様に形成されており、同様の効果を 奏効するが、第１の実施例に比べ、小型化をはかることができる反面、石英管の 管壁は高温になるためリード２７がやや劣化しやすいという問題もある。従って この場合はリードをチタン、モリブデン等の高融点金属で構成するのが望ましい 。

【００２５】 また、リード線をそのまま内管内に挿通するようにしてもよい。

【００２６】 さらにまた、本考案の第３の実施例として、図６に示すように大径の石英外管５ ａ内に、前記実施例と同様のフィランメント７を備えた石英管５ｂを収納すると ともに、この石英外管５ａと石英管５ｂの間にタングステンリード１７を配設す るようにしてもよい。電気的接続については前記第１および第２の実施例と同様 に構成すればよい。ここで図６(b)は図６(a)のＢ−Ｂ断面図、図６（ｃ)は図６( a)のＡ−Ａ断面図である。

【００２７】

【考案の効果】

以上説明してきたように、本考案によれば、ハロゲンランプを用いた流体加熱 装置においてランプの着脱が一方側から極めて容易に行われ得、メンテナンスが 容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１の実施例の流体加熱装置を示す図

【図２】同装置で用いられるハロゲンランプを示す図

【図３】同装置においてハロゲンランプを外した状態を
示す図

【図４】本考案の第２の実施例の流体加熱装置を示す図

【図５】同装置で用いられるハロゲンランプを示す図

【図６】本考案の第３の実施例の流体加熱装置で用いら
れるハロゲンランプを示す図

【図７】従来例の流体加熱装置を示す図

【図８】従来例の流体加熱装置に用いられるハロゲンラ
ンプを示す図

【符号の説明】

１ 外管 ２ 内管 ３ ハロゲンランプ ４ 流路 ５ 石英管 ５ａ 石英外管 ５ｂ 石英管 ６ サポーター ７ フィラメント ８ 電極部 ９ａ 第１の支持部 ９ｂ 第２の支持部 １０ 電極リード １１ 流体供給口 １２ 流体排出口 １７ タングステンリード ２７ 高融点リード

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 外管と、前記外管内に挿通せしめられた
   内管と、この内管内に挿通せしめられたハロゲンランプ
   と、前記外管と内管との間にできる空間を流路とし、加
   熱すべき流体を通過させて加熱するように構成された流
   体加熱装置において、 前記ハロゲンランプは、互いに平行に配列せしめられた
   ２本の石英管からなる少なくとも１対の石英管対と、前
   記石英管対を両端部で一体的に支持する第１および第２
   の支持部とを具備し、前記２本の石英管の内一方にはフ
   ィラメントが収納され、他の一方には、リード線が収納
   され、前記第１の支持部側で前記各対のリード線および
   フィラメントを電気的に接続するとともに、前記第２の
   支持部側から電極リードが導出せしめられたシングルエ
   ンド構造をなし、前記第１の支持部から前記内管内に挿
   通せしめられるとともに、前記内管の一端に配設せしめ
   られたストッパと前記第１の支持部との係合によって、
   前記内管内に固定されることを特徴とする流体加熱装
   置。
2. 【請求項２】 外管と、前記外管内に挿通せしめられた
   内管と、この内管内に挿通せしめられたハロゲンランプ
   と、前記外管と内管との間にできる空間を流路とし、加
   熱すべき流体を通過させて加熱するように構成された流
   体加熱装置において、 前記ハロゲンランプは、フィラメントを収納した少なく
   とも１本の石英管と、この石英管の端部を支持する第１
   および第２の支持部とを具備し、第１の支持部側に導出
   されたフィラント端子は、前記石英管の外側を通って、
   前記第２の支持部側のフィラメント端子とともに、前記
   第２の支持部側から導出せしめられるように構成された
   シングルエンド構造をなし、前記第１の支持部から前記
   内管内に挿通せしめられて、前記内管内に固定されるこ
   とを特徴とする流体加熱装置。