JP7278204B2 - 気化器 - Google Patents

Description

本願は、気化器に関する。

従来から、有機溶剤を気化させる蒸気発生装置が提案されている（例えば特許文献１）。例えば特許文献１では、蒸気発生装置はタンクとヒータと窒素ガス導入管とＩＰＡ（イソプロピルアルコール）ガス供給配管とを含んでいる。タンクには、液体のＩＰＡが貯留される。タンクの上部には蓋が設けられる。ヒータはタンクを加熱することにより、タンク内に貯留されたＩＰＡを加熱する。これにより、ＩＰＡの気化が促進される。

窒素ガス導入管は蓋を貫通しており、その先端口がタンク内の上部空間において開口する。窒素ガス導入管はその先端口からタンク内の上部空間に窒素ガスを導入する。窒素ガスは、タンク内のＩＰＡ蒸気を搬送するキャリアガスとして機能する。

ＩＰＡガス供給配管も蓋を貫通しており、その先端口がタンク内の上部空間において開口する。ＩＰＡガス供給配管の他端口はＩＰＡ蒸気の供給先に接続される。タンク内のＩＰＡ蒸気は窒素ガスとともに、ＩＰＡガス供給配管の先端口からＩＰＡガス供給配管の内部に流入し、供給先に供給される。

特許第５６２７４８４号公報

ＩＰＡ蒸気は、例えば、半導体デバイス用の基板を乾燥させる乾燥装置に供給される。乾燥装置は、例えば当該基板を純水で洗浄した後に、ＩＰＡ蒸気を利用して、当該基板に付着した純水をＩＰＡに置換する。乾燥装置は当該基板に高温ガスを吹き付けてＩＰＡを気化させて、基板を乾燥する。

ところで、基板の表面に形成されたパターンの微細化はますます進行している。このような基板を純水で洗浄すれば、非常に狭いパターン間に純水が付着する。この純水をＩＰＡに置換させるには、乾燥装置に供給されるＩＰＡ蒸気の濃度は高いことが望ましい。

そこで、本願は、より高い濃度で溶剤の蒸気を生成することができる気化器を提供することを目的とする。

気化器の第１の態様は、溶剤を気化させる気化器であって、前記溶剤を貯留するタンクと、前記タンクを加熱するタンクヒータと、前記タンクの上部空間に設置されており、前記溶剤をミスト状に吐出する溶剤ノズルと、前記タンクの前記上部空間に設置されており、高温ガスを吐出して、前記溶剤ノズルからのミスト状の前記溶剤を前記高温ガスにより気化させるガスノズルと、ガスを加熱する第１ガスヒータと、前記ガスノズルに接続されており、前記第１ガスヒータによって加熱された前記ガスを前記高温ガスとして前記ガスノズルに供給する第１ガス供給配管と、前記タンクの前記上部空間において開口し、前記溶剤の蒸気を乾燥ユニットに供給する蒸気供給配管とを備える。

気化器の第２の態様は、第１の態様にかかる気化器であって、前記溶剤ノズルの吐出口は下側を向いており、前記ガスノズルの吐出口の高さ位置は、前記溶剤ノズルの吐出口の高さ位置よりも低い。

気化器の第３の態様は、第１または第２の態様にかかる気化器であって、平面視において、前記ガスノズルの吐出口は前記溶剤ノズルの吐出口に向いており、前記ガスノズルから吐出された前記高温ガスは、前記溶剤ノズルからのミスト状の前記溶剤を気化させつつ、前記溶剤の蒸気を前記蒸気供給配管の先端口に搬送する。

気化器の第４の態様は、第１から第３のいずれか一つの態様にかかる気化器であって、前記ガスノズルの内部流路のうち吐出口側の流路端部の断面は、前記吐出口に向かうにつれて広くなる。

気化器の第５の態様は、第１から第４のいずれか一つの態様にかかる気化器であって、前記第１ガスヒータによって加熱された前記高温ガスの第１ガス温度は、前記タンク内に貯留された前記溶剤の液体温度よりも高い。

気化器の第６の態様は、第５の態様にかかる気化器であって、前記液体温度は前記溶剤の沸点未満であり、前記第１ガス温度は前記溶剤の沸点よりも高い。

気化器の第７の態様は、第１から第６のいずれか一つの態様にかかる気化器であって、前記タンク内に貯留された前記溶剤をバブリングするバブリング機構をさらに備える。

気化器の第８の態様は、第７の態様にかかる気化器であって、前記バブリング機構は、前記タンク内に貯留された前記溶剤に浸漬する位置に設けられ、当該溶剤中にバブリングガスを供給するバブリング管と、バブリングガスを加熱する第２ガスヒータと、前記第２ガスヒータによって加熱された前記バブリングガスを前記バブリング管に供給する第２ガス供給配管とを含み、前記第２ガスヒータによって加熱された前記バブリングガスの第２ガス温度は、前記タンク内に貯留された前記溶剤の液体温度よりも高い。

気化器の第９の態様は、第８の態様にかかる気化器であって、前記第１ガスヒータによって加熱された前記高温ガスの第１ガス温度は、前記第２ガス温度よりも高い。

気化器の第１０の態様は、第１から第９のいずれか一つの態様にかかる気化器であって、前記タンクと前記溶剤ノズルとを接続する循環配管と、前記循環配管に改装され、前記タンク内に貯留された前記溶剤を前記溶剤ノズルに送液する循環ポンプとをさらに備える。

気化器の第１の態様によれば、溶剤ノズルが溶剤をミスト状に吐出し、ガスノズルが高温ガスにより、ミスト状の溶剤を気化させる。よって、タンクの上部空間における溶剤の蒸気の量を増加させることができる。つまり、より高い濃度で溶剤の蒸気を生成することができる。したがって、気化器はより高い濃度で蒸気を乾燥ユニットに供給できる。

気化器の第２の態様によれば、高温ガスがミスト状の溶剤に当たりやすい。よって、溶剤の蒸気量をさらに増加できる。

気化器の第３の態様によれば、高温ガスがキャリアガスとして機能するので、溶剤の蒸気を外部に供給しやすい。

気化器の第４の態様によれば、高温ガスが広がって流れるので、ミスト状の溶剤が広がっていても、高温ガスが溶剤に接触しやすい。よって、溶剤の蒸気をさらに増加できる。

気化器の第５の態様によれば、タンク内に貯留された溶剤が沸騰する可能性を低減しつつ、高温ガスによってミスト状の溶剤を速やかに気化させることができる。

気化器の第６の態様によれば、タンク内に貯留された溶剤の沸騰を回避しつつ、高温ガスによってミスト状の溶剤をより速やかに気化させることができる。

気化器の第７の態様によれば、タンク内に貯留された溶剤から発生する蒸気の量を増加させることができる。

気化器の第８の態様によれば、タンク内に貯留された溶剤が沸騰する可能性を低減しつつも、当該溶剤から発生する蒸気の量を増加させることができる。

気化器の第９の態様によれば、タンク内に貯留された溶剤が沸騰する可能性を低減しつつ、高温ガスによってミスト状の溶剤をより速やかに気化させることができる。

気化器の第１０の態様によれば、タンク内に貯留された溶剤を利用して溶剤ノズルからミスト状の溶剤を噴出することができる。

乾燥処理装置の構成の一例を概略的に示すブロック図である。 乾燥ユニットの構成の一例を概略的に示す側面図である。 気化器の構成の一例を概略的に示す側面図である。 ガスノズルの構成の一例を概略的に示す断面図である。 溶剤ノズルの吐出口、ガスノズルの吐出口および蒸気供給配管の先端口の位置関係の一例を概略的に示す平面図である。 乾燥ユニットの構成の他の一例を概略的に示す側面図である。

以下、添付される図面を参照しながら実施の形態について説明する。なお、図面は概略的に示されており、説明の便宜のため、適宜、構成の省略、または、構成の簡略化がなされ得る。また、図面にそれぞれ示される構成などの大きさおよび位置の相互関係は必ずしも正確に記載されるものではなく、適宜変更され得るものである。また各図において、構成要素の位置関係を明確にするため、Ｚ軸方向を鉛直方向とし、ＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標系を適宜付している。以下では、Ｚ軸方向の一方側（ここでは鉛直上側）を＋Ｚ側と呼び、Ｚ軸方向の他方側（ここでは鉛直下側）を－Ｚ側とも呼ぶ。Ｘ軸およびＹ軸も同様である。

相対的または絶対的な位置関係を示す表現（例えば「一方向に」「一方向に沿って」「平行」「直交」「中心」「同心」「同軸」など）は、特に断らない限り、その位置関係を厳密に表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる範囲で相対的に角度または距離に関して変位された状態も表すものとする。等しい状態であることを示す表現（例えば「同一」「等しい」「均質」など）は、特に断らない限り、定量的に厳密に等しい状態を表すのみならず、公差もしくは同程度の機能が得られる差が存在する状態も表すものとする。形状を示す表現（例えば、「四角形状」または「円筒形状」など）は、特に断らない限り、幾何学的に厳密にその形状を表すのみならず、同程度の効果が得られる範囲で、例えば凹凸や面取りなどを有する形状も表すものとする。一の構成要素を「備える」「具える」「具備する」「含む」または「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的表現ではない。「Ａ，ＢおよびＣの少なくともいずれか一つ」という表現は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、Ａ，ＢおよびＣのうち任意の２つ、ならびに、Ａ，ＢおよびＣの全てを含む。

また、以下に示される説明では、同様の構成要素には同じ符号を付して図示し、それらの名称と機能とについても同様のものとする。したがって、それらについての詳細な説明を、重複を避けるために省略する場合がある。

＜第１の実施の形態＞
＜乾燥処理装置の概要＞
まず、本実施の形態の気化器を用いた乾燥処理装置の概要について説明し、その後、気化器を説明する。図１は、乾燥処理装置１００の構成の一例を概略的に示すブロック図である。この乾燥処理装置１００は乾燥ユニット２００と流体供給ユニット３００とを含んでいる。乾燥ユニット２００は配管群８０を介して流体供給ユニット３００と接続されている。乾燥ユニット２００は流体供給ユニット３００から供給される流体を用いて基板に対する処理を行う。

図１の例では、流体供給ユニット３００は純水供給ユニット３１０と蒸気供給ユニット（気化器）１とガス供給ユニット３３０とを含んでいる。純水供給ユニット３１０は純水供給配管８１を介して乾燥ユニット２００に接続され、蒸気供給ユニット１は蒸気供給配管８を介して乾燥ユニット２００に接続され、ガス供給ユニット３３０はガス供給配管８３を介して乾燥ユニット２００に接続されている。

純水供給ユニット３１０は純水供給配管８１を介して乾燥ユニット２００に純水を供給する。乾燥ユニット２００は、純水供給ユニット３１０から供給された純水で基板を洗浄することができる。蒸気供給ユニット１は、例えば純水よりも揮発性の高い溶剤の蒸気を、蒸気供給配管８を介して乾燥ユニット２００に供給する。溶剤としては、例えばＩＰＡ（イソプロピルアルコール）などの有機溶剤を採用できる。乾燥ユニット２００は、揮発性の高い有機溶剤を基板に付着させて、基板の表面の純水を当該有機溶剤に置換させる。ガス供給ユニット３３０はガス供給配管８３を介して不活性ガスを乾燥ユニット２００に供給する。不活性ガスとしては、基板と化学反応を起こしにくい気体（例えば、ヘリウムおよびアルゴンのような希ガス、または、窒素ガス）を採用できる。乾燥ユニット２００は、ガス供給ユニット３３０から供給された不活性ガスを基板の表面に向かって吹き付ける。これにより、基板の表面の有機溶剤が気化し、基板を乾燥することができる。

＜乾燥ユニットの概略構成＞
乾燥ユニット２００の構成は特に限定されないものの、その一例について概説する。図２は、乾燥ユニット２００の構成の一例を概略的に示す図である。図２の例では、乾燥ユニット２００は、複数の基板Ｗに対して一括して乾燥処理を行うバッチ式の装置である。

処理対象となる基板Ｗは平板状の形状を有しており、図２の例では、基板Ｗの厚み方向に沿って見て、円形状を有している。基板Ｗは例えば半導体基板である。半導体基板はシリコンの他、ＧａＡｓ（ガリウムヒ素）またはＳｉＣ（シリコンカーバイド）等の半導体基板も含む。

複数の基板ＷはキャリアＣに格納された状態で、不図示の搬送機構によって乾燥ユニット２００内に搬送される。このキャリアＣは、少なくとも＋Ｚ側および－Ｚ側に開口する内部空間を有しており、この内部空間内に複数の基板Ｗが格納される。複数の基板ＷはキャリアＣの内部空間において、起立姿勢をとっており、また基板Ｗの法線方向（厚み方向：ここではＹ軸方向）に沿って並んで格納される。起立姿勢とは、基板Ｗの法線方向（厚み方向）が水平方向に沿う姿勢である。キャリアＣに格納される基板Ｗの枚数は特に限定される必要はないものの、例えば数十枚（例えば５０枚）程度である。

乾燥ユニット２００は乾燥チャンバ２１０と貯留槽２２０と液ノズル２３０と蒸気ノズル２４０とガスノズル２５０と排出部２７０とを含んでいる。

乾燥チャンバ２１０は筐体２１１と蓋２１２とを含んでいる。筐体２１１は、＋Ｚ側に開口する箱状の形状を有している。蓋２１２は開閉可能に筐体２１１の＋Ｚ側の端部に取り付けられている。蓋２１２が閉じることで、乾燥チャンバ２１０の＋Ｚ側の開口部が閉塞する。

乾燥チャンバ２１０の内部には、貯留槽２２０が配置されている。貯留槽２２０は、＋Ｚ側に開口する開口部を有しており、この開口部から貯留槽２２０の内部に純水が供給される。貯留槽２２０は、供給された純水を貯留する。図２の例では、貯留槽２２０は筐体２１１の底部から離れた状態で固定部材２６０を介して筐体２１１に固定されている。

複数の基板ＷはキャリアＣに格納された状態で、不図示の搬送機構によって乾燥チャンバ２１０内に搬送される。具体的には、キャリアＣは蓋２１２が開いたときの筐体２１１の開口部を通過して、貯留槽２２０の内部に搬入され、貯留槽２２０の底部の上に載置される。

液ノズル２３０は純水供給配管８１を介して純水供給ユニット３１０に接続される。純水供給配管８１にはバルブ２３４が改装されている。バルブ２３４が開くことにより、液ノズル２３０は貯留槽２２０の内部に純水を吐出する。これにより、貯留槽２２０には純水が貯留される。貯留槽２２０には、キャリアＣが純水に浸漬できる程度に純水が貯留される。

蒸気ノズル２４０は蒸気供給配管８を介して蒸気供給ユニット１に接続される。蒸気供給配管８にはバルブ２４４が改装されている。バルブ２４４が開くことにより、蒸気ノズル２４０は乾燥チャンバ２１０の内部空間のうち、貯留槽２２０よりも＋Ｚ側の上部空間に対して、有機溶剤の蒸気を供給する。この有機溶媒の蒸気は上部空間で広がり、その一部が貯留槽２２０に貯留された純水の液面で液化して有機溶剤の液膜Ｆを形成する。なお、蒸気供給ユニット１は、有機溶剤の蒸気を搬送するキャリアガスとしての不活性ガスも蒸気供給配管８に供給してもよい。

図２の例では、蒸気供給配管８には、ヒータ２４２が設けられている。ヒータ２４２は、蒸気供給配管８の内部を流れる有機溶剤の蒸気を加熱し、当該蒸気が凝結する可能性を低減する。

排出部２７０は、貯留槽２２０の底部に接続されたバルブ付きの配管２７１および乾燥チャンバ２１０の底部に接続されたバルブ付きの配管２７２を含んでおり、貯留槽２２０内の純水を乾燥チャンバ２１０の外部へ排出することができる。排出部２７０は、貯留槽２２０内の純水の液面に有機溶剤の液膜Ｆが形成された状態で、純水を排出する。これにより、有機溶剤の液膜Ｆは貯留槽２２０において時間の経過とともに下降する。この液膜Ｆが各基板ＷおよびキャリアＣの表面と接触することで、各表面に付着した純水が、蒸発潜熱の小さい有機溶剤に順次に置換される。

ガスノズル２５０はガス供給配管８３を介してガス供給ユニット３３０に接続される。ガス供給配管８３には、バルブ２５４が改装されている。バルブ２５４が開くことにより、ガスノズル２５０は基板ＷおよびキャリアＣに向けて不活性ガスを供給する。図２の例では、ガス供給配管８３には、ヒータ２５２が設けられている。ヒータ２５２は、ガス供給配管８３の内部を流れる不活性ガスを加熱する。これにより、ガスノズル２５０から高温の不活性ガスが吐出される。純水の排出後にガスノズル２５０が高温の不活性ガスを基板ＷおよびキャリアＣに供給することにより、基板ＷおよびキャリアＣを乾燥することができる（乾燥処理）。

＜蒸気供給ユニット（気化器）＞
次に、乾燥ユニット２００に有機溶剤の蒸気を供給する蒸気供給ユニット１について説明する。この蒸気供給ユニット１は液体の有機溶剤を気化させることにより、有機溶剤の蒸気を生成し、その蒸気を乾燥ユニット２００に供給する。よって、蒸気供給ユニット１は気化器であるともいえる。以下では、蒸気供給ユニット１を気化器１とも呼ぶ。

図３は、気化器１の構成の一例を概略的に示す側面図である。気化器１はタンク２とヒータ３と溶剤ノズル４とガスノズル５とヒータ６と液ノズル７と蒸気供給配管８と制御部９とを含んでいる。

タンク２は底板２１と側壁２２と蓋２３とを含んでいる。底板２１は板状の形状を有しており、その厚み方向がＺ軸方向に沿う姿勢で配置される。側壁２２は底板２１の周縁から＋Ｚ側に延在している。蓋２３は側壁２２の＋Ｚ側の端部に取り付けられている。蓋２３は着脱可能に側壁２２に取り付けられてもよい。

液ノズル７はタンク２の内部に設けられている。液ノズル７はその吐出口７ａからタンク２の内部に液体の有機溶剤を吐出する。これにより、タンク２には、有機溶剤が貯留される。図３に例示するように、液ノズル７は配管７１を介して溶剤供給ユニット７３に接続されている。図３の例では、配管７１はタンク２の蓋２３を貫通しており、タンク２の外部に設けられた溶剤供給ユニット７３に接続される。溶剤供給ユニット７３は液体の有機溶剤を配管７１に供給する。配管７１には、バルブ７２が介装されている。バルブ７２は配管７１の内部流路の開閉を切り替える。バルブ７２は制御部９によって制御される。

制御部９がバルブ７２を開くことにより、有機溶剤が配管７１の内部を流れて液ノズル７に供給され、液ノズル７の吐出口７ａからタンク２の内部に吐出される。タンク２内には、貯留された有機溶剤の量を検出するセンサが設けられてもよい。当該センサによる測定結果を示す電気信号は制御部９に出力される。制御部９は当該測定結果に基づいてバルブ７２を閉じることにより、所定量の有機溶剤をタンク２内に貯留することができる。

ヒータ３はタンク２内に貯留された有機溶剤を加熱する。ヒータ３の熱源は特に限定されないものの、例えば、電熱線を採用することが可能である。図３の例では、ヒータ３はタンク２に当接しており、タンク２を加熱することにより、タンク２内に貯留された有機溶剤を加熱する。ヒータ３はタンクを加熱するので、以下では、ヒータ３をタンクヒータ３とも呼ぶ。図３の例では、タンクヒータ３はタンク２の底板２１に取り付けられている。タンクヒータ３は制御部９によって制御される。タンクヒータ３が、タンク２内に貯留された有機溶剤を加熱することにより、当該有機溶剤の気化を促進することができる。よって、タンク２内の上部空間に、より多くの有機溶剤の蒸気を供給することができる。ここでいう上部空間とは、タンク２の内部空間のうち貯留された有機溶剤の液面よりも＋Ｚ側の空間である。

タンクヒータ３はタンク２内に貯留された有機溶剤を、その有機溶剤の沸点を超えない程度に加熱するとよい。これによれば、タンク２内の有機溶剤の沸騰を回避することができる。有機溶剤としてＩＰＡを採用する場合、その沸点は８２．４℃であるので、タンクヒータ３は、タンク２内に貯留された有機溶剤の温度（以下、液体温度と呼ぶ）を例えば７０℃程度に加熱する。

なお、図３の例では、液ノズル７の吐出口７ａは、タンク２内に貯留された有機溶剤の液面よりも＋Ｚ側に位置しているものの、液ノズル７の吐出口７ａが有機溶剤の液面よりも－Ｚ側に位置していてもよい。

溶剤ノズル４はタンク２の内部に設置されており、タンク２内の有機溶剤の液面よりも＋Ｚ側に位置している。溶剤ノズル４は例えば一流体ノズルまたは二流体ノズルであり、タンク２内の上部空間において有機溶剤をミスト状に吐出する。ここでいうミスト状の有機溶剤とは、溶剤ノズル４が吐出する有機溶剤の微小液滴の粒径が例えば１ｍｍ以下であることをいう。微小液滴の粒径は数百μｍ以下または数十μｍ以下であってもよい。溶剤ノズル４はミストノズルまたはスプレーノズルとも呼ばれ得る。

溶剤ノズル４は平面視においてタンク２の中央付近に設けられ得る。また図３の例では、溶剤ノズル４は主として－Ｚ側に向けて有機溶剤をミスト状に吐出する。溶剤ノズル４は、その吐出口４ａから離れるにしたがって広がるように有機溶剤をミスト状に吐出してもよい。例えば、溶剤ノズル４は略等方的に有機溶剤の微小液滴群（ミスト）を吐出してもよく、あるいは、－Ｚ側に向けて円錐状に有機溶剤の微小液滴群を吐出してもよい。

溶剤ノズル４は配管４１の一端に接続されている。図３の例では、配管４１はタンク２の蓋２３をＺ軸方向に貫通する。また、図３の例では、配管４１の他端はタンク２の側壁２２の下部に接続されている。タンク２内に貯留された有機溶剤は配管４１の他端から配管４１の内部を流れ、溶剤ノズル４へ供給される。つまり、図３の例では、配管４１は、タンク２と溶剤ノズル４とを接続する循環配管である。図３の例では、配管４１はタンク２の側壁２２の下部に接続されているものの、タンク２の底板２１に接続されてもよい。

配管４１には、フィルタ４２および循環ポンプ４３が介装されている。循環ポンプ４３は、タンク２内に貯留された有機溶剤を、配管４１を介して溶剤ノズル４に送液する。循環ポンプ４３は制御部９によって制御される。

フィルタ４２は循環ポンプ４３よりも溶剤ノズル４に近い位置に設けられており、配管４１の内部を流れる有機溶剤中の不純物を捕捉する。これにより、溶剤ノズル４に供給される有機溶剤中の不純物の量を低減することができる。

ガスノズル５はタンク２内の上部空間に設置されている。ガスノズル５も溶剤ノズル４と同様に、タンク２内の有機溶剤の液面よりも＋Ｚ側に位置している。ガスノズル５は高温の不活性ガスをタンク２の上部空間に吐出する。より具体的には、ガスノズル５は、溶剤ノズル４から吐出された有機溶剤の微小液滴群に向かって、高温の不活性ガスを吐出する。言い換えれば、ガスノズル５の吐出口５ａが、溶剤ノズル４からの有機溶剤の微小液滴群を向くように、ガスノズル５が設置される。

ガスノズル５はガス供給配管５１の一端に接続されている。図３の例では、ガス供給配管５１はタンク２の側壁２２を貫通しており、ガス供給配管５１の他端がタンク２の外部のガス供給ユニット３３０に接続される。ガス供給ユニット３３０はガス供給配管５１に不活性ガスを供給する。ガス供給配管５１には、ヒータ６およびバルブ５２が介装されている。バルブ５２はガス供給配管５１の内部流路の開閉を切り替える。バルブ５２は制御部９によって制御される。バルブ５２は、ガス供給配管５１の内部を流れる不活性ガスの流量を調整可能なバルブであってもよい。

ヒータ６は、ガス供給配管５１の内部を流れる不活性ガスを加熱する。ヒータ６は不活性ガスを加熱することから、以下では、ヒータ６をガスヒータ６とも呼ぶ。ガスヒータ６の熱源は特に限定されないものの、例えば、電熱線を採用することが可能である。ガスヒータ６は制御部９によって制御される。

バルブ５２が開いた状態でガスヒータ６が不活性ガスを加熱する。これにより、ガスヒータ６によって加熱された高温の不活性ガスがガス供給配管５１の内部を流れてガスノズル５に供給され、ガスノズル５の吐出口５ａからタンク２内の上部空間に吐出される。この高温の不活性ガスは、溶剤ノズル４から吐出された有機溶剤の微小液滴群に向かって流れる。これにより、高温の不活性ガスが、体積の小さい有機溶剤の各微小液滴に接触する。したがって、有機溶剤の微小液滴群は速やかに気化する。

以上のように、タンク２内の上部空間には、タンク２内に貯留された有機溶剤からの蒸気のみならず、溶剤ノズル４によって吐出されたミスト状の有機溶剤からも蒸気が供給される。したがって、タンク２内の上部空間における有機溶剤の蒸気の量を増加させることができる。

ガスヒータ６は、不活性ガスの温度（以下、ガス温度と呼ぶ）がタンク２内の有機溶剤の液体温度（例えば７０℃）よりも高くなるように、不活性ガスを加熱してもよい。より具体的には、ガスノズル５によって吐出された直後のガス温度がタンク２内の有機溶剤の液体温度よりも高くなるように、ガスヒータ６が不活性ガスを加熱する。これによれば、より高温の不活性ガスが有機溶剤の微小液滴群に接触するので、当該微小液滴群をより速やかに気化させることができる。

例えば、ガスヒータ６は不活性ガスのガス温度が有機溶剤の沸点（８２．４℃）よりも高くなるように不活性ガスを加熱してもよい。例えばガスヒータ６は、ガスヒータ６の直後の不活性ガスのガス温度が１００℃～１５０℃となるように不活性ガスを加熱してもよい。これによれば、ガスヒータ６からガスノズル５の吐出口５ａへ流れる間にガス温度が低下しても、ガスノズル５から吐出された不活性ガスのガス温度を有機溶剤の沸点（８２．４℃）よりも高くすることができる。沸点を超える高温の不活性ガスが有機溶剤の微小液滴群に接触すると、当該微小液滴群がさらに速やかに気化する。なお、有機溶剤の微小液滴の体積は小さいので、ほとんど沸騰せずにそのまま気化する。

図３の例では、溶剤ノズル４は吐出口４ａから少なくとも－Ｚ側に有機溶剤をミスト状に吐出するところ、ガスノズル５の吐出口５ａは溶剤ノズル４の吐出口４ａよりも－Ｚ側に位置している。言い換えれば、ガスノズル５の吐出口５ａの高さ位置は、溶剤ノズル４の吐出口４ａの高さ位置よりも低い。より具体的な一例として、ガスノズル５の吐出口５ａの＋Ｚ側の端部（最上端）が溶剤ノズル４の吐出口４ａの－Ｚ側の端部（最下端）に対して、－Ｚ側に位置している。これによれば、ガスノズル５の吐出口５ａからの高温の不活性ガスは溶剤ノズル４からの有機溶剤の微小液滴群に当たりやすい。

また、図３の例では、ガスノズル５の吐出口５ａの中心軸は水平に沿っているので、ガスノズル５は主として水平に向けて不活性ガスを吐出する。ただし、ガスノズル５は、不活性ガスが吐出口５ａから遠ざかるにつれて広がるように、当該不活性ガスを吐出してもよい。図４は、ガスノズル５の構成の一例を概略的に示す断面図である。ガスノズル５の内部流路のうち、吐出口５ａに繋がる流路端部の断面は、吐出口５ａに向かうにつれて広くなっている。このようなガスノズル５はラッパノズルとも呼ばれ得る。不活性ガスはガスノズル５の流路端部において広がりながら吐出口５ａへ向かって流れるので、ガスノズル５は、その吐出口５ａから遠ざかるにつれて広がるように、不活性ガスを吐出する。

これによれば、ガスノズル５から高温の不活性ガスが広がって流れるので、溶剤ノズル４からのミスト状の有機溶剤が広がっていても、高温の不活性ガスが有機溶剤の微小液滴群に当たりやすい。よって、有機溶剤の蒸気の量をさらに増加できる。

図３に例示するように、気化器１には、蒸気供給配管８も設けられている。蒸気供給配管８の先端口８ａはタンク２の上部空間において開口している。ガスノズル５の吐出口５ａから吐出された高温の不活性ガスは、溶剤ノズル４からの有機溶剤の微小液滴群を気化させつつ、その蒸気を蒸気供給配管８の先端口８ａに搬送する。つまり、不活性ガスは有機溶剤の蒸気を搬送するキャリアガスとしても機能する。蒸気供給配管８はタンク２の例えば蓋２３を貫通しており、先端口８ａとは反対側において、乾燥ユニット２００に接続される。具体的には、蒸気供給配管８は乾燥ユニット２００の蒸気ノズル２４０に接続される。これにより、気化器１は蒸気供給配管８を介して有機溶剤の蒸気を乾燥ユニット２００に供給することができる。

蒸気供給配管８の先端口８ａ、溶剤ノズル４の吐出口４ａおよびガスノズル５の吐出口５ａの平面視における位置関係は特に限定されないものの、図３の例では、蒸気供給配管８の先端口８ａは、平面視において、溶剤ノズル４の吐出口４ａに対してガスノズル５の吐出口５ａとは反対側に位置している。図５は、蒸気供給配管８、溶剤ノズル４およびガスノズル５の位置関係の一例を概略的に示す平面図である。図５では、平面視における蒸気供給配管８の先端口８ａ、溶剤ノズル４の吐出口４ａおよびガスノズル５の吐出口５ａの位置関係の一例が概略的に示されている。図４に例示するように、平面視において、蒸気供給配管８の先端口８ａは仮想線Ａ２に対してガスノズル５の吐出口５ａとは反対側に位置していてもよい。仮想線Ａ２は、平面視において、溶剤ノズル４の吐出口４ａの中心とガスノズル５の吐出口５ａの中心とを結ぶ仮想線Ａ１に対して垂直であり、かつ、溶剤ノズル４の吐出口４ａの中心を通る線である。

また、蒸気供給配管８の先端口８ａおよび溶剤ノズル４の吐出口４ａは、平面視において、ガスノズル５の吐出口５ａの吐出領域内に含まれていても構わない。ここでいう吐出領域とは、平面視においてガスノズル５のうち吐出口５ａの両端にそれぞれ繋がる一対の側面をそのまま仮想的に延在して得られる一対の仮想線Ｂ１，Ｂ２によって挟まれた領域である。

これによれば、ガスノズル５の吐出口５ａから吐出された不活性ガスは、溶剤ノズル４からの有機溶剤の微小液滴群を気化させつつ、タンク２内の上部空間の蒸気とともに蒸気供給配管８の先端口８ａ側に向かって流れる。よって、不活性ガスは有機溶剤の蒸気とともに蒸気供給配管８の先端口８ａに流入しやすい。

図５に例示するように、平面視において、ガスノズル５の吐出口５ａの中心軸の延長線上に溶剤ノズル４の吐出口４ａが位置していてもよい。これによれば、溶剤ノズル４からの有機溶剤の複数の微小液滴が分散して吐出されても、ガスノズル５からの高温の不活性ガスが微小液滴群に当たりやすい。よって、溶剤ノズル４からの有機溶剤の微小液滴群が気化しやすい。

制御部９は気化器１の各種構成を制御する。この制御部９は電子回路機器であって、例えばデータ処理装置および記憶媒体を有していてもよい。データ処理装置は例えばＣＰＵ（Central Processor Unit）などの演算処理装置であってもよい。記憶媒体は非一時的な記憶媒体（例えばＲＯＭ（Read Only Memory）またはハードディスク）および一時的な記憶媒体（例えばＲＡＭ（Random Access Memory））を有していてもよい。非一時的な記憶媒体には、例えば制御部９が実行する処理を規定するプログラムが記憶されていてもよい。処理装置がこのプログラムを実行することにより、制御部９が、プログラムに規定された処理を実行することができる。もちろん、制御部９が実行する処理の一部または全部が例えば論路回路などのハードウェア回路によって実行されてもよい。

＜気化器１の動作＞
次に、気化器１の動作の一例を説明する。まず、制御部９がバルブ７２を開く。これにより、液ノズル７から液体の有機溶剤がタンク２内に供給され、タンク２内には所定量の有機溶剤が貯留される。次に制御部９はタンクヒータ３に加熱を行わせる。これにより、タンク２内に貯留された有機溶剤が加熱され、気化が促進される。さらに制御部９はバルブ５２を開きつつ、ガスヒータ６に加熱を行わせる。これにより、ガスノズル５からタンク２内の上部空間に高温の不活性ガスが吐出される。さらに制御部９は循環ポンプ４３を作動させて有機溶剤を溶剤ノズル４へ送液させる。これにより、溶剤ノズル４からタンク２内の上部空間にミスト状の有機溶剤が吐出される。溶剤ノズル４から吐出された有機溶剤の微小液滴群は、ガスノズル５からの高温の不活性ガスによって速やかに気化する。タンク２内の上部空間における有機溶剤の蒸気は不活性ガスとともに、蒸気供給配管８の先端口８ａに流入し、その供給先である乾燥ユニット２００に供給される。

以上のように、本気化器１によれば、タンク２内に貯留された有機溶剤はタンクヒータ３によって加熱される。よって、タンク２内に貯留された有機溶剤の気化を促進できる。しかも、本気化器１によれば、溶剤ノズル４はタンク２の上部空間において有機溶剤をミスト状に吐出し、その有機溶剤の微小液滴群に向かって、ガスノズル５から高温の不活性ガスが吐出される。これにより、溶剤ノズル４からの有機溶剤の微小液滴群を速やかに気化することができる。したがって、タンク２の上部空間には、タンク２内に貯留された有機溶剤のみならず、溶剤ノズル４によって吐出された有機溶剤からも蒸気が供給される。よって、タンク２内の上部空間における有機溶剤の蒸気の量を増加させることができる。つまり、気化器１はより高い濃度で有機溶剤の蒸気を生成することができる。したがって、気化器１はより高い濃度で有機溶剤の蒸気を乾燥ユニット２００に供給することができる。

また、タンクヒータ３が有機溶剤の液体温度をその沸点未満に調整することで、有機溶剤の気化を促進しつつも有機溶剤の沸騰を回避することができる。

一方、ガスヒータ６は、ガスノズル５から吐出された不活性ガスのガス温度が有機溶剤の液体温度よりも高くなるように、不活性ガスを加熱する。これにより、溶剤ノズル４からの有機溶剤の微小液滴群をより速やかに気化させることができる。ガスヒータ６が不活性ガスのガス温度を有機溶剤の沸点よりも高くすることにより、さらに速やかに有機溶剤の微小液滴群を気化させることができる。

また、上述の例では、配管４１は循環配管である。よって、タンク２内に貯留された有機溶剤を利用して溶剤ノズル４から有機溶剤をミスト状に吐出することができる。

＜第２の実施の形態＞
図６は、第２の実施の形態にかかる気化器１Ａの構成の一例を概略的に示す図である。気化器１Ａはバブリング機構１０の有無を除いて、気化器１と同様の構成を有している。バブリング機構１０は、タンク２内に貯留された有機溶剤をバブリングする。より具体的には、バブリング機構１０は、タンク２内に貯留された有機溶剤の内部に複数の気泡を供給する。

図６の例では、バブリング機構１０はバブリング管１１を含んでいる。バブリング管１１はタンク２の内部において－Ｚ側に設けられている。バブリング管１１は、タンク２内に貯留された有機溶剤に浸漬する位置に配置されている。バブリング管１１は例えば水平平面（ＸＹ平面）において延在する配管であり、その外周面において複数の吐出口（不図示）が形成される。バブリング管１１の内部には後述のガス供給配管１２からバブリングガスが供給され、当該バブリングガスが複数の吐出口から有機溶剤中に吐出される。これにより、タンク２内に貯留された有機溶剤中に複数の気泡（バブリングガス）が供給される。バブリングガスは例えば不活性ガスである。

図６に例示するように、バブリング管１１はガス供給配管１２の一端に接続される。ガス供給配管１２はタンク２の例えば側壁２２を貫通してガス供給ユニット３３０に接続される。このガス供給配管１２には、バルブ１３およびヒータ１４が介装されている。バルブ１３はガス供給配管１２の内部流路の開閉を切り替える。バルブ１３は制御部９によって制御される。バルブ１３は、ガス供給配管１２の内部を流れる不活性ガスの流量を調整可能なバルブであってもよい。

ヒータ１４は、ガス供給配管１２の内部を流れるバブリングガスを加熱する。ヒータ１４はバブリングガスを加熱することから、以下では、ヒータ１４をガスヒータ１４とも呼ぶ。ガスヒータ１４の熱源は特に限定されないものの、例えば、電熱線を採用することが可能である。ガスヒータ１４は制御部９によって制御される。

バルブ１３が開いた状態でガスヒータ１４がバブリングガスを加熱する。これにより、ガスヒータ１４によって加熱された高温のバブリングガスはガス供給配管１２の内部を流れてバブリング管１１に供給され、バブリング管１１の複数の吐出口から有機溶剤中に吐出される。タンク２内に貯留された有機溶剤はバブリングガスの気泡からの熱を受けて気化し、当該気泡中に有機溶剤の蒸気が供給される。この気泡は浮力により有機溶剤中を＋Ｚ側に移動して、有機溶剤の液面からタンク２内の上部空間に供給される。

以上のように、気化器１Ａによれば、タンク２内に貯留された有機溶剤は、タンクヒータ３による加熱のみならず、バブリング機構１０からの高温の気泡によっても気化する。したがって、タンク２内の上部空間における有機溶剤の蒸気の量をさらに増加させることができる。ひいては、気化器１Ａはより高い濃度で有機溶剤の蒸気を乾燥ユニット２００に供給することができる。

ガスヒータ１４によって加熱されたバブリングガスのガス温度は、タンク２内の有機溶剤の液体温度よりも高くてもよい。より具体的には、バブリング管１１の各吐出口の直後におけるバブリングガスのガス温度は有機溶剤の液体温度よりも高くてもよい。これによれば、タンク２内に貯留された有機溶剤の気化をさらに促進することができる。

より好ましくは、ガスヒータ１４によって加熱されたバブリングガスのガス温度は、ガスノズル５からの不活性ガスのガス温度よりも低くするとよい。より具体的には、バブリング管１１の各吐出口の直後のバブリングガスのガス温度は、ガスノズル５の吐出口５ａの直後の不活性ガスの温度よりも低くするとよい。なぜなら、バブリング管１１からのバブリングガスは、タンク２内に貯留された有機溶剤中に供給されるのに対して、ガスノズル５からの不活性ガスはタンク２内の上部空間に供給されるからである。

つまり、ガスノズル５からの不活性ガスは、タンク２内に貯留された有機溶剤の沸騰を招きにくいので、その温度をより高くしてもよく、その一方で、バブリング管１１からのバブリングガスは、ガスノズル５からの不活性ガスに比べれば有機溶剤の沸騰を招くので、バブリング管１１からのバブリングガスのガス温度をガスノズル５からの不活性ガスのガス温度よりも低くするのである。これによれば、タンク２内に貯留された有機溶剤が沸騰する可能性を低減しつつも、当該有機溶剤からの蒸気量を増加させることができる。また、ガスノズル５からの不活性ガスのガス温度を高くしているので、溶剤ノズル４からの有機溶剤の微小液滴群をより速やかに気化することもできる。

以上、実施の形態が説明されたが、この気化器１はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。本実施の形態は、その開示の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

例えば気化器１において、配管４１は必ずしも循環配管である必要はない。例えば配管４１の他端は溶剤供給ユニット７３に接続されていてもよい。これによっても、溶剤ノズル４は有機溶剤をミスト状に吐出し、その有機溶剤の微小液滴群にガスノズル５からの高温の不活性ガスが接触する。よって、溶剤ノズル４からの有機溶剤の微小液滴群を速やかに気化することができる。

また、気化器１，１Ａによる溶剤の蒸気の供給先は乾燥ユニット２００に限らず、溶剤の蒸気を必要とする任意の外部装置であってもよい。

１ 気化器
２ タンク
３ タンクヒータ（ヒータ）
４ 溶剤ノズル
５ ガスノズル
６ 第１ガスヒータ（ヒータ）
８ 蒸気供給配管
１０ バブリング機構
１１ バブリング管
１２ 第２ガス供給配管（ガス供給配管）
１４ 第２ガスヒータ（ヒータ）
４１ 循環配管（配管）
５１ 第１ガス供給配管（ガス供給配管）

Claims (10)

1. 溶剤を気化させる気化器であって、
   前記溶剤を貯留するタンクと、
   前記タンクを加熱するタンクヒータと、
   前記タンクの上部空間に設置されており、前記溶剤をミスト状に吐出する溶剤ノズルと、
   前記タンクの前記上部空間に設置されており、高温ガスを吐出して、前記溶剤ノズルからのミスト状の前記溶剤を前記高温ガスにより気化させるガスノズルと、
   ガスを加熱する第１ガスヒータと、
   前記ガスノズルに接続されており、前記第１ガスヒータによって加熱された前記ガスを前記高温ガスとして前記ガスノズルに供給する第１ガス供給配管と、
   前記タンクの前記上部空間において開口し、前記溶剤の蒸気を乾燥ユニットに供給する蒸気供給配管と
   を備える、気化器。
2. 請求項１に記載の気化器であって、
   前記溶剤ノズルの吐出口は下側を向いており、
   前記ガスノズルの吐出口の高さ位置は、前記溶剤ノズルの吐出口の高さ位置よりも低い、気化器。
3. 請求項１または請求項２に記載の気化器であって、
   平面視において、前記ガスノズルの吐出口は前記溶剤ノズルの吐出口に向いており、前記ガスノズルから吐出された前記高温ガスは、前記溶剤ノズルからのミスト状の前記溶剤を気化させつつ、前記溶剤の蒸気を前記蒸気供給配管の先端口に搬送する、気化器。
4. 請求項１から請求項３のいずれか一つに記載の気化器であって、
   前記ガスノズルの内部流路のうち吐出口側の流路端部の断面は、前記吐出口に向かうにつれて広くなる、気化器。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一つに記載の気化器であって、
   前記第１ガスヒータによって加熱された前記高温ガスの第１ガス温度は、前記タンク内に貯留された前記溶剤の液体温度よりも高い、気化器。
6. 請求項５に記載の気化器であって、
   前記液体温度は前記溶剤の沸点未満であり、前記第１ガス温度は前記溶剤の沸点よりも高い、気化器。
7. 請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の気化器であって、
   前記タンク内に貯留された前記溶剤をバブリングするバブリング機構をさらに備える、気化器。
8. 請求項７に記載の気化器であって、
   前記バブリング機構は、
   前記タンク内に貯留された前記溶剤に浸漬する位置に設けられ、当該溶剤中にバブリングガスを供給するバブリング管と、
   バブリングガスを加熱する第２ガスヒータと、
   前記第２ガスヒータによって加熱された前記バブリングガスを前記バブリング管に供給する第２ガス供給配管と
   を含み、
   前記第２ガスヒータによって加熱された前記バブリングガスの第２ガス温度は、前記タンク内に貯留された前記溶剤の液体温度よりも高い、気化器。
9. 請求項８に記載の気化器であって、
   前記第１ガスヒータによって加熱された前記高温ガスの第１ガス温度は、前記第２ガス温度よりも高い、気化器。
10. 請求項１から請求項９のいずれか一つに記載の気化器であって、
    前記タンクと前記溶剤ノズルとを接続する循環配管と、
    前記循環配管に改装され、前記タンク内に貯留された前記溶剤を前記溶剤ノズルに送液する循環ポンプと
    をさらに備える、気化器。

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