JP3501887B2 - 流体加熱装置 - Google Patents

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、
これを用いたエッチング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、しばしば有機薬液が
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９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、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。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
１０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】

【発明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】本発明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】上記目的を達成するため
に、本発明では、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、それぞ
れフィラメントを収納し、互いに並行せしめられた２本
の石英管と、前記２本の石英管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、第１の支持部
側で２本の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、前記内管の一端にストッパ
が配設せしめられ、前記ハロゲンランプは、該ハロゲン
ランプの第１の支持部から、前記内管の一端側より当該
内管内に挿通せしめられるとともに、前記第１の支持部
と前記ストッパとの係合によって、固定されることを特
徴とする。

【００１０】望ましくは、前記内管端部は、前記外管か
ら突出せしめられ、前記ハロゲンランプの支持部は前記
外管の外側に配設せしめられるように構成される。

【００１１】 また、望ましくは、前記ハロゲンランプ
は、石英管内にフィラメントを具備し、フィラメント両
端に接続された電極部が前記石英管端部に融着せしめら
れて該石英管両端部で平坦部を構成し、かつ当該電極部
の平坦部が前記内管の前記外管から突出せしめられた部
分に位置するように当該内管に挿通されるとともに、前
記内管は前記電極部の平坦部に相当する領域に穴を具備
したことを特徴とする。

【００１２】さらに望ましくは、前記穴は、前記内管両
端周面に、それぞれ相対向するように２つ形成され、前
記穴を結ぶ線は前記平坦部と平行となるように構成され
ていることを特徴とする。

【００１３】 また、望ましくは、前記ハロゲンランプ
は、石英管内にフィラメントを具備し、フィラメント両
端に接続された電極部が前記石英管端部に融着せしめら
れて該石英管両端部で平坦部を構成し、かつ当該電極部
の平坦部が前記内管の前記外管から突出せしめられた部
分に位置するように当該内管に挿通されるとともに、前
記内管は前記電極部の平坦部に相当する領域に穴を具備
し、前記穴に不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段
を具備したことを特徴とする。

【００１４】さらに望ましくは、前記穴は、前記内管両
端周面に、それぞれ相対向するように２つ形成され、前
記穴を結ぶ線は前記平坦部と平行となるように構成され
ている。

【００１５】

【発明の実施形態】本発明によれば、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。

【００１６】高温となる電極部を外管の外側に配置する
ことにより、放熱性が高まり、より長寿命化をはかるこ
とができる。

【００１７】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。このとき、特に穴を、前記内管両
端周面に、それぞれ相対向するように２つ形成し、前記
穴を結ぶ線は前記平坦部と平行となるように構成するこ
とにより、自然対流が良好に形成されより効率的に冷却
される。

【００１８】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。

【００１９】また、望ましくは穴から外管内に流入せし
められた不活性ガスは平坦部に沿って層流をなすように
流れるため、滞留を生じることなく流出し、電極部を効
率よく冷却することができるため、ハロゲンランプの長
寿命化をはかることが可能となる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ詳細に説明する。本発明実施例の半導体薬液加熱装
置は、図１に全体図、図２にハロゲンランプを示すよう
に、シングルエンド型のハロゲンランプ３の両端をセラ
ミック製の円筒状体からなる第１および第２の支持部９
ａ，９ｂで支持し、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。

【００２１】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端部に固定されたハロゲンラン
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。ここで流路４には流体供給口１１と流体排出口１
２とが配設されそれぞれ配管に接続されている。

【００２２】ここでハロゲンランプ３は、電極リード１
０が一端側から導出せしめられたシングルエンド構造を
なし、図２に示すように、石英管５内にフィラメント７
を収納したものを２本、平行になるように配列し、一端
側からそれぞれ電極リード１０を導出すると共に、外側
をセラミック製の円筒状体からなる第２の支持部９ｂで
支持し、また、他端側で２本のフィランメントを相互接
続するとともに、セラミック製の円筒状体からなる第１
の支持部９ａで一体的に支持している。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電
極部８に接続されて平坦部５Ｆを構成している。

【００２３】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、図３に断面図を示す
ように、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、前記穴を結ぶ線は前
記平坦部と平行になっており、この穴Ｈに窒素ガス供給
ノズル１３Ａ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４は、ハロゲンランプ
を抜いた状態を示す図であり、図５は、このときのスト
ッパＳを示す図である。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。

【００２４】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。

【００２５】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図３に示すようにハロゲンランプ
３の石英管の平坦部５Ｆの平坦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。このようにして、本発明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。

【００２６】なお、ストッパの形状としては図６および
図７に変形例を示すように、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
の固定についてもピンに限定されることなく、図８に示
すようにブッシュＢを用いるなど適宜変更可能である。
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、有機溶剤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（ＣＨ₃ ＯＨ）、アセトン（ＣＨ₃ ＣＯＣ
Ｈ₃ ）、フロンＲ−１１３（ＣＣｌ₂ ＦＣＣｌＦ₃ ）、
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、リン酸などのエッチング液などにも適用可
能である。

【００２７】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。

【００２８】また、前記実施例では不活性ガスを供給す
ることにより強制的に冷却したが、内管端部に穴を開
け、自然対流によって電極部を冷却するようにしてもよ
いよい。このとき、特に穴を、前記内管両端周面に、そ
れぞれ相対向するように２つ形成し、前記穴を結ぶ線は
前記平坦部と平行となるように構成することにより、自
然対流が良好に形成されより効率的に冷却される。

【００２９】さらにまた、前記実施例では平坦部が縦に
並ぶように２本の石英管５が配列されているが、横に並
ぶように配列しても良い。このとき、２つの石英管の平
坦部に間隙を形成し、この間隙から不活性ガスなどの気
体の流れが形成されるようにしてもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
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】本発明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】同装置の要部断面図

【図４】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５】同装置のストッパの部分を示す図

【図６】ストッパの変形例を示す図

【図７】ストッパの変形例を示す図

【図８】第２の支持部側の変形例を示す図

【図９】従来例の流体加熱装置を示す図

【図１０】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 ５Ｆ 平坦部 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 １３Ａ ガス供給ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−98153（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−143564（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−267179（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−231712（ＪＰ，Ａ) 実開 平７−35950（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F24H 1/10 H01L 21/027

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
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、それぞれフィラメントを収納
   し、互いに並行せしめられた２本の石英管と、前記２本
   の石英管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、第１の支持部側で２本のフィラメン
   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、 前記内管の一端にストッパが配設せしめられ、 前記ハロゲンランプは、該ハロゲンランプの第１の支持
   部から、前記内管の一端側より当該内管内に挿通せしめ
   られるとともに、前記第１の支持部と前記ストッパとの
   係合によって、固定されることを特徴とする流体加熱装
   置。
2. 【請求項２】 前記内管端部は、前記外管から突出せし
   められ、前記ハロゲンランプの支持部は前記外管の外側
   に配設せしめられるように構成したことを特徴とする請
   求項１に記載の流体加熱装置。
3. 【請求項３】 前記ハロゲンランプは、石英管内にフィ
   ラメントを具備し、フィラメント両端に接続された電極
   部が前記石英管端部に融着せしめられて該石英管両端部
   で平坦部を構成し、かつ当該電極部の平坦部が前記内管
   の前記外管から突出せしめられた部分に位置するように
   当該内管に挿通されるとともに、前記内管は前記電極部
   の平坦部に相当する領域に穴を具備したことを特徴とす
   る請求項２に記載の流体加熱装置。
4. 【請求項４】 前記穴は、前記内管両端周面に、それぞ
   れ相対向するように２つ形成され、前記穴を結ぶ線は前
   記平坦部と平行となるように構成されていることを特徴
   とする請求項３に記載の流体加熱装置。
5. 【請求項５】 前記ハロゲンランプは、石英管内にフィ
   ラメントを具備し、フィラメント両端に接続された電極
   部が前記石英管端部に融着せしめられて該石英管両端部
   で平坦部を構成し、かつ当該電極部の平坦部が前記内管
   の前記外管から突出せしめられた部分に位置するように
   当該内管に挿通されるとともに、前記内管は前記電極部
   の平坦部に相当する領域に穴を具備し、前記穴に不活性
   ガスを供給する不活性ガス供給手段を具備したことを特
   徴とする請求項２に記載の流体加熱装置。
6. 【請求項６】 前記穴は、前記内管両端周面に、それぞ
   れ相対向するように２つ形成され、前記穴を結ぶ線は前
   記平坦部と平行となるように構成されていることを特徴
   とする請求項５に記載の流体加熱装置。