JPH0233886A - 可燃性液体加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、可燃性液体加熱装置に関するものであり、特
に、半導体基板などの蒸気洗浄装置、および液体分溜装
置などに好適な可燃性液体加熱装置に関するものである
。

（従来技術） 半導体素子などのように、極度に汚れ防止をはからなけ
ればならないものに対しては、良く知られているように
、各種製造工程においてはもちろん、最終仕上げ工程に
おいても特に入念な洗浄工程が置かれている。

このような場合の一つの洗浄手法としては、各種不純物
やイオンを除去した高純度水によって洗浄した半導体基
板などの被洗浄物を、 （１）アルコールなどの各種可燃性液体の蒸気中に置き
、 （２）前記被洗浄物の表面に可燃性液体を凝縮させて液
滴とし、 （３）前記液滴が被洗浄物の表面をしたたり落ちる際の
洗浄効果を利用することが知られている。

第２図を参照して、前述のような洗浄に用いられる装置
の概要を説明する。

液体容器１２内には、予定量の可燃性液体（例えば、ア
ルコールなど）１１が収納され、前記可燃性液体１１内
にはヒーター用電熱線１３が浸漬されている。

前記ヒーター用電熱線１３は、図からも明らかなように
、ヒーター外管１４内に封止されており、可燃性液体１
１と直接接触しないようにされている。

この場合、液体容器１２、ヒーター外管１４などは、可
燃性液体１１と反応したり、または可燃性液体１１内に
溶は込んだりすることのないような材料で作られること
はもちろんである。

被洗浄物が半導体基板である場合は、前記液体容器１２
、ヒーター外管１４などは石英または硝子で作られるの
が望ましい。

なお、第２図中のシーズドヒーターフィラメント１３Ａ
およびシーズドヒーター外側金属ケース１４Ａは、前述
したヒーター用電熱線１３、ヒーター外管１４の代りに
用いられる加熱手段であり、これについては後で説明す
る。

ヒーター用電熱線１３に適当な電流を供給してこれを加
熱すると、その熱によって可燃性液体１１が加熱され、
その液面上の空間には可燃性液体１１の蒸気が充満する
。

前記蒸気の中に、被洗浄体保持具１６に載置した被洗浄
体１５を入れると、被洗浄体１５の表面には、可燃性液
体１１の蒸気が凝縮し、液滴２５となる。この液滴２５
は図中に矢印で示すように、被洗浄体１５の表面にそっ
て次第に落下し、これによって被洗浄体１５表面の洗浄
が実現される。

可燃性液体１１としては、アルコール（エチルアルコー
ル、イソプロピルアルコールなど）、アセトン、トリク
レンなどの沸点の低いものが用いられることが多い。そ
して、これらの可燃性液体は、一般に発火温度、引火温
度が低く、周囲環境に火災を誘発し易いので、この点に
対する留意が特に必要とされる。

（発明が解決しようとする課題） 第２図の装置において、可燃性液体１１を限られた伝熱
面積と許容時間内に十分に蒸発させ、洗浄の効率を上げ
るためには、ヒーター用電熱線１３の最高温度をなるべ
く高くすることが必要であり、可燃性液体１１の発火温
度以上にまで、ヒーター用電熱線１３を加熱することが
ある。

このような状態で、仮に、何らかの原因で被洗浄体保持
具ｊ具１６がヒーター用電熱線１３の上に落下したりす
ると、ヒーター外管１４が破損するおそれがある。

ヒーター外管１４が破損すると、明らかなように、ヒー
ター用電熱線１３が可燃性液体１１に直接接触すること
になり、可燃性液体１１が発火して火災を起す危険があ
る。

このような危険を防止するには、 （１）ヒーター用電熱線１３自身の最高温度を可燃性液
体１１の発火温度以下に抑えたり、（２）ヒーター外管
１４の機械的強度を十分に高くしておくこと、 などが考えられるか、前記第１の場合には、可燃性液体
１１の蒸発量が少なくなり、その結果、液体が蒸発して
蒸気が十分に充満されるまでに長い時間を要するように
なり、工程スピードが落ちて効率が低下するという欠点
がある。

また第２の場合には、同様の理由による欠点を生ずるば
かりでなく、伝熱抵抗が高くなり、またコスト高を招く
という欠点がある。

ざらに又、前述のような火災発生防止の見地から、第３
の手法として、加熱体を可燃性液体１１の中に浸漬する
ことを止め、液体容器１２の底部外側に加熱装置を配置
することも考えられる。

すなわち、第２図に示したように、液体容器１２の底部
外側にシーズドヒーター外側金属ケース１４Ａの内部に
封止されたシーズドヒーターフィラメント１３Ａを配置
し、液体容器１２の外側から可燃性液体１１を加熱する
構成である。

この場合も、前記第２の手法による場合と同様に、伝熱
抵抗か高くなり、コスト高を招来するという欠点がある
ばかりでなく、熱効率が低下する欠点が生ずる。

さらに、上記のような構成の場合には、ヒーター用電熱
線１３あるいはシーズドヒーターフィラメント１３Ａへ
の電流供給を止めた際に、ヒーター用電熱線１３と金属
ケース１４Ａとの間の隙間、あるいはシーズドヒーター
フィラメント１３Ａとシーズドヒーター外側金属ケース
１４Ａとの間の隙間に負圧が生じ、この隙間に可燃性液
体１１あるいは外部雰囲気に含まれる可燃性液体１１の
蒸気か侵入することがある。

このため、ヒーター用電熱線１３あるいはシーズドヒー
ターフィラメント１３Ａへの７ヒ流供給を再開して、こ
れを再加熱する際に、可燃性液体１１が発火して、ヒー
ター用電熱線１３あるいはシーズドヒーターフィラメン
Ｉ−１３Ａが断線したり、さらに外部へ延焼して火災に
なるなどの事故を生ずる欠点がある。

また、可燃性液体１１は一般的に（金属などに比べて）
熱的に不良導体であり、加熱源であるヒーターにいかに
多くのエネルギーを加えても、加熱源に接触する部分の
温度が上昇するだけで、加熱源から離れた部分の温度は
それほど上昇しない。

したがって、可燃性液体１１の温度を早く上昇させるた
めにヒーターケース１４Ａや外管１４の温度を液体の沸
点以上に上げても、ヒーターケース１４Ａや外管１４に
接した部分のみが沸騰するばかりで、液体の温度はそれ
ほど急速には上昇せず、与えたエネルギーに比較して蒸
気の発生効率は良くなかった。また、ヒータに接した部
分が沸騰すると、その部分から上昇する蒸気の気泡によ
り沸騰した液体が液体容器１２外へ飛散してしまうとい
う問題もあった。

さらに、通常は液体容器１２周辺の可燃性液体１１の蒸
気の濃度は、換気、その外の適宜の手段によって爆発下
限界よりもさらに低く、例えば爆発下限界濃度の５０％
以下に押さえられているが、何らかの原因、例えば、停
電などによる換気の停止によって可燃性液体１１の蒸気
の濃度が上昇し、蒸気の濃度が爆発下限界を超えて危険
な状態になることも考えられる。

このように蒸気の濃度が上昇した場合は、加熱装置への
通電を停止すれば良いが、従来のようにヒーター加熱に
よるものであると、ヒーターへの通電が停止されても、
ヒーター外管１４の熱容量が大きい場合には、該ヒータ
ー外管１４の余熱は依然高く保持されているために可燃
性液体１１は加熱され続け、従って可燃性液体１１は依
然として蒸発し続けてしまう。

さらに、可燃性液体１１を効率良く蒸発させたい場合に
は、その表面のみを選択的に加熱することか考えられる
が、上記した外部加熱ではそのように加熱することは原
理的に極めて困難であった。

本発明は前述の欠点を除去するためになされたものであ
り、その目的は可燃性液体を高い効率で、早く所要の温
度に加熱することができ、しかも発火などの危険性を完
全に防止することのできる可燃性液体加熱装置を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 前記の目的を達成するために、本発明は、マイクロ波加
熱の原理を用い、マイクロ波をＨ１燃性液体に照射する
ことによって該可燃性液体を所定温度（発火温度以下）
に加熱するように構成した点に特徴がある。

（作用） 上記した構成によれば、以下のような作用効果を生じさ
せることができる。

（１）液体容器内１２にヒーター（ヒーター外管１４）
を浸漬させないので、ヒーター外管の破損によって可燃
性液体１１が発火する心配が全くない。

（２）可燃性液体１１自身の分子運動によって発熱が行
われ、可燃性液体１１は表面と内部との区別なく一様に
発熱するので、加えたエネルギーに比例していくらでも
早く加熱することができ、エネルギー効率も向上させる
ことができる。

（３）マイクロ波の発振の停止と同時に発熱が停止する
ので、可燃性液体１１の蒸発量を容易に制御することが
できるようになる。

（４）蒸発させたい部分のみを選択的に設定温度まで加
熱することができるので、蒸気を効率良く発生させるこ
とができるようになる。

（５）急速に温度を上昇させる場合でも、可燃性液体の
表層を選択的に加熱することができるので、液体の沸騰
による飛散等の問題か解決できる。

（実施例） 以下に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例の概略断面図であり、第２図
と同一の符号は、同一または同等部分をあられしている
。

液体容器１２の内部には、予定量の可燃性液体１１か収
納され、液体容器１２の外部には、一端にマイクロ波発
生装置１７が接続された導波管１８が配置されている。

なお、可燃性液体１１は含水率２５％以下の可燃性液体
（イソプロパツール、エタノール、トリクレン、アセト
ン等）、液体容器１２の材質は０、マイクロ波が透過し
易いもの（石英、テフロン、ポリプロピレン、ポリエチ
レン、アルミナ等）であることが望ましい。

前記導波管１８は、前記マイクロ波発生装置１７から出
力されたマイクロ波が液体容器１２の゛内部に収納され
た可燃性液体１１の液面には直接照射されるが、被洗浄
体１５には照射されないように設置されている。

このような構成を有する可燃性液体加熱装置において、
マイクロ波発生装置１７か付勢されてマイクロ波が出力
されると、該マイクロ波は導波管１８を通って可燃性液
体１１に直接照射される。

マイクロ波が照射されると、可燃性液体１１の電気的双
極子かマイクロ波の周波数に従って激しく振動を始めて
前記液体が加熱され、その結果、可燃性液体１１が蒸発
して第２図に関して説明したように、被洗浄体１５の洗
浄が遂行される。

なお、図示していないが、被洗浄体１５の下方に、該被
洗浄体１５を洗浄して水を多く含む液滴２５を溜める受
皿を設置すれば、液体容器１２内の可燃性液体１１は常
に高い純度に保たれ、効率良く被洗浄体１５を洗浄する
ことができるようになる。

上記したマイクロ波による誘電加熱では、マイクロ波が
照射される部分だけを選択的に加熱できるので、液体の
表層を選択的に加熱するようにすれば、液体内に対流が
発生せず、液温が下方から上方に向かって高（なるよう
な温度勾配を容易に形成することかできる。すなわち、
液体の表層を常に最高温度に保つことかできるようにな
る。

したがって、上記したマイクロ波加熱によれば、加えた
エネルギーに比例して蒸気を効率良（発生させることが
でき、エネルギー効率を向上させることができる。

また、液温を急速に上昇させるために大きなエネルギー
を加えても、液体の表層が沸騰するだけなので、その部
分から上昇する気泡による液体の飛散は、従来に比べて
非常に少なくなる。

さらには、この温度上昇はマイクロ波の照射を中止すれ
ば直ちに停止するので、可燃性液体１１の温度管理を正
確かつ簡単に行うことができる。

したがって、可燃性液体１１を、蒸気が十分に発生し、
かつ、その発火点よりは低い温度に制御することは容品
である。

また、本実施例によれば液体容器１２の内部にヒーター
を浸漬する必要がなく、収納する液体の瓜を少なくする
ことができるので、加熱時間を短縮し、エネルギー効率
を向上させることができると共に、ヒーター外管の破損
によって可燃性液体１１が発火する心配も全くなくなる
。

このように、本実施例によれば、可燃性液体１１の蒸発
量を十分に大きく保ちながら、一方では、可燃性液体１
１の発火や火災発生などを完全に防止することができる
。

なお、本実施例においては、導波管１８を液体容器１２
の側部、特に可燃性液体１１の液面にマイクロ波が直接
照射されるように配置するものとして説明したが、本発
明はこれのみに限定されるものではなく、液体容器１２
の下方に設置するようにしても良い。

ただし、第１図に示したように導波管１８を設置すれば
、可燃性液体１１の表面にマイクロ波が直接照射され、
該可燃性液体１１の表層部分のみを選択的に加熱して蒸
発させることができるので、エネルギー効率をさらに向
上させることができる。

なお、いずれの場合も被洗浄体１５にマイクロ波が照射
されないようにする必要がある。

第３図は、本発明のその他の実施例の概略断面図であり
、第２図または第１図と同一の７１号は、同一または同
等部分をあられしている。

本実施例は、前記した実施例のようにマイクロ波を直接
可燃性液体１１に照射するのではなく、液体容器１２を
シールド容器１９内に設置し、該シールド容器内１９に
閉じ込められているマイクロ波を、いわば間接的に照射
するものである。

第４図は、可燃性液体加熱装置に可燃性液体１１の分溜
装置２０を付加した実施例の概略断面図であり、第１図
ないし第３図と同一の符号は、同一または同等部分を表
わしている。

本実施例によれば、被洗浄体１５を洗浄して水を多く含
むようになった液滴２５は液体容器１２内には直接は戻
らず、受皿２１を介して分溜装置２０内に送られる。そ
して、該分溜装置２０では水を多く含んだ可燃性液体を
加熱・分溜して水分のみを取除き、純度が高くなった可
燃性液体のみを再び液体容器１２内に戻す。

なお、分溜装置２０内で行われる加熱・分溜処理は通常
の技術であるため、その説明は省略するか、この場合も
水を多く含む可燃性液体の加熱は、上記同様マイクロ波
加熱によることが望ましい。

本実施例によれば、液体容器１２内の可燃性液体１１の
減少を抑えながら可燃性液体を常に高い純度に保つ事が
できるので、さらに効率良く被洗浄体１５を洗浄するこ
とができるようになる。

（効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、次の
ような効果が達成される。

（１）液体容器内にヒーター（ヒーター外管）を浸漬さ
せないので、ヒーター外管の破損によって可燃性液体が
発火する心配が全くなくなる。

（２）物質自身の分子運動によって発熱が行われ、表面
と内部との区別なく一様に発熱するので、与だエネルギ
ーに比例していくらでも早く加熱することができ、エネ
ルギー効率も向上させることかできる。

（３）急速に温度を上昇させる場合でも、液体の下方に
設定温度以上となる部分を発生させずに液体を加熱する
ことができるで、沸騰によるｌｔｋ体の飛散等の問題を
改善することができる。

（４）マイクロ波の照射を中止すると同時に可燃性液体
の発熱が停止するので、可燃性液体の蒸発量を容易に制
御することができるようになる。

（５）可燃性液体内に発熱体を浸漬する必要がないので
、火災発生の危険を防止すると共に容器内に収納する可
燃性液体の量を少なくできる。従って、エネルギー効率
を上げ、短時間で温度を上昇させることができる。

（６）マイクロ波を、特に可燃性液体の液面に照射すれ
ば、該マイクロ波のエネルギーは可燃性液体の表層にお
いて特に吸収され、表面を選択的に加熱することができ
るので、さらにエネルギー効率を高くすることができる
。

（７）マイクロ多良・加熱による分溜装置を具備すれば
、液体容器内の可燃性液体１１の減少を抑えながら可燃
性液体を常に高い純度に保つ事ができるので、さらに効
率良く被洗浄体を洗浄することができるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略断面図、第２図は
従来の可燃性液体加熱装置の一例を示す概略断面図、第
３図は本発明の他の実施例を示す概略断面図、第４図は
本発明のさらに他の実施例を示す概略断面図である。 １１・・・可燃性液体、１２・・・液体容器、１５・・
・被洗浄体、１６・・・被洗浄体保持具、１７・・・マ
イクロ波発生装置、１８・・・導波管、１９・・・シー
ルド容器、２０・・・分溜装置、２１・・・受皿代理人
弁理士　　平木通人　外１名 第２ 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）マイクロ波発生装置と、 内部に可燃性液体が収納される液体容器と、前記マイク
   ロ波発生装置によって発生したマイクロ波を、前記液体
   容器内に収納される液体に照射する手段とを具備したこ
   とを特徴とする可燃性液体加熱装置。
2. （２）前記照射手段は、液体容器内の液体に直接マイク
   ロ波を照射できる位置に設置された導波管であることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の可燃性液体加熱
   装置。
3. （３）前記液体容器を囲むシールド容器をさらに具備し
   、前記照射手段は該シールド容器内にマイクロ波を照射
   するように設置された導波管であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の可燃性液体加熱装置。