KR102435770B1

KR102435770B1 - 적외선 히터 및 적외선 처리 장치

Info

Publication number: KR102435770B1
Application number: KR1020150167676A
Authority: KR
Inventors: 다케시 고마키; 다이키 긴난; 요시오 곤도
Original assignee: 엔지케이 인슐레이터 엘티디
Priority date: 2014-11-28
Filing date: 2015-11-27
Publication date: 2022-08-23
Also published as: US20160157300A1; CN105657872A; CN105657872B; EP3026980B1; TWI686100B; EP3026980A1; KR20160065034A; US10757760B2; TW201633841A

Abstract

적외선 히터(10)는, 가열되면 적외선을 방사하여 미리결정된 반사 파장 영역의 적외선을 흡수할 수 있는 발열체(40)와, 발열체(40)와는 외부 공간에 개방된 제1 공간(47)으로 이격되어 설치된 필터부(50)를 구비하고 있다. 필터부(50)는, 발열체(40)로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 하나 이상의 투과층(제1 투과층(51))과, 반사 파장 영역의 적외선을 발열체(40)를 향해서 반사하는 반사부(제1 투과층(51))를 구비하고 있다.

Description

적외선 히터 및 적외선 처리 장치{INFRARED HEATER AND INFRARED PROCESSING DEVICE}

본 발명은 적외선 히터 및 적외선 처리 장치에 관한 것이다.

종래, 적외선(파장 영역 0.7~1000 ㎛)을 방사하는 적외선 히터 및 이것을 구비한 장치로서는 다양한 구조로 된 것이 개발되어 있다. 예컨대, 특허문헌 1에는, 워크에 적외선을 조사하는 적외선 히터와, 워크와 적외선 히터 사이에 배치된 적외선 선택 투과 필터를 구비한 장치가 기재되어 있다. 이 장치에서는, 적외선 선택 투과 필터가, 워크에 부여된 시일제에 양호하게 흡수되는 파장 부분을 선택 투과시키고, 다른 파장 부분을 반사한다. 이에 따라, 적외선 선택 투과 필터 자신이 가열되는 일이 없어, 자신의 가열에 의한 분위기 온도의 상승에 기인하는 워크의 열화가 일어나지 않는다고 되어 있다.

특허문헌 1: 일본 특허공개 평9-136055호 공보

그러나, 특허문헌 1에 기재된 장치에서는, 필터에서 반사된 적외선의 에너지는 시일제의 가열에 이용되지 않는 불필요한 에너지가 된다. 그리고, 이 반사된 적외선의 에너지에 의해 노벽(爐壁)이나 노 내부가 고온화되고, 이에 따라 필터의 온도가 상승하는 경우가 있었다. 필터의 온도가 상승하면, 예컨대 필터의 내열성의 관점에서 적외선 히터의 출력이나 연속 사용에 제한이 생기는 경우가 있었다.

본 발명은 이러한 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 사용시의 발열체와 필터부의 온도차를 크게 하는 것을 주된 목적으로 한다.

본 발명은, 상술한 주된 목적을 달성하기 위해서 이하의 수단을 채용했다.

본 발명의 적외선 히터는,

가열되면 적외선을 방사하여 미리결정된 반사 파장 영역의 적외선을 흡수할 수 있는 발열체와,

상기 발열체로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 하나 이상의 투과층과, 상기 반사 파장 영역의 적외선을 상기 발열체를 향해서 반사하는 반사부를 가지고, 상기 발열체와는 외부 공간에 개방된 제1 공간으로 이격되어 설치된 필터부

를 구비한 것이다.

이 적외선 히터에서는, 발열체가 가열되면 적외선이 방사되어, 그 적외선이 하나 이상의 투과층을 포함하는 필터부를 통과하여 예컨대 대상물에 방출된다. 이 때, 반사부는, 미리결정된 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 반사 특성을 갖고 있다. 또한, 발열체는 반사 파장 영역의 적외선을 흡수할 수 있다. 그 때문에, 투과층은 발열체로부터의 적외선을 투과함으로써, 흡수하는 경우와 비교하여 온도가 상승하기 어렵게 된다. 한편, 발열체는 자신이 방사한 적외선의 일부를 흡수하여 자신의 가열에 이용할 수 있기 때문에, 온도가 상승하기 쉽게 된다. 이에 따라, 사용시의 발열체와 필터부(특히 발열체에 가장 가까운 투과층)의 온도차를 크게 할 수 있다. 한편, 발열체와 필터부의 온도차가 커짐으로써, 예컨대 투과층의 온도를 내열 온도 이하로 유지하면서 발열체를 고온으로 할 수 있어, 대상물에 방사되는 적외선의 에너지를 크게 할 수 있다. 또한, 발열체의 온도가 같더라도 본 발명의 적외선 히터에서는 필터부를 보다 저온으로 유지할 수 있다. 또한, 투과층의 온도를 내열 온도 이하로 유지하면서 발열체와 투과층의 거리를 작게 할 수 있어, 결과적으로 발열체와 대상물의 거리를 작게 할 수도 있다. 여기서, 상기 외부 공간은, 진공이라도 좋고, 진공 이외의 분위기라도 좋다.

본 발명의 적외선 히터에 있어서, 상기 투과층은 제1 투과층을 포함하고, 상기 제1 투과층은 상기 반사부의 적어도 일부를 겸하고 있고, 상기 제1 투과층은, 미리결정된 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 반사 특성을 가지면서 또한 상기 발열체로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하여도 좋다.

본 발명의 적외선 히터에 있어서, 상기 발열체와 상기 제1 투과층과의 거리를 거리 D[cm]로 하고, 상기 발열체를 상기 제1 투과층에 대하여 수직 방향으로 상기 제1 투과층에 투영한 영역을 투영 영역으로 하고, 이 투영 영역 전체를 둘러싸는 직사각형 또는 원형의 최소 영역의 면적을 발열체 면적 S[㎠]으로 하고(단, 0 ㎠<S≤400 ㎠), 대표 치수 L[cm]=2×√(S/π)로 했을 때에, 0.08≤D/L≤0.23이라도 좋다. 여기서, D/L 비가 작을수록, 발열체에서 제1 투과층으로의 전열은, 제1 공간 내부의 분위기를 통한 열전도에 불가피하게 의존하게 된다. 그 결과, 제1 공간에서의 열체류가 커져, 제1 투과층의 온도가 상승하기 쉽게 된다. 여기서, D/L 비를 0.08 이상으로 함으로써, 전도열 유속(流束)의 과대화를 방지하여, 사용시의 발열체와 필터부 사이의 전열량을 작게 하여, 필터부(특히 제1 투과층)의 온도 상승을 충분히 억제할 수 있다. 또한, D/L 비의 상승에 따라, 이번에는 제1 공간 내의 전열이 대류에 의존하게 되고, D/L 비가 과도하게 커지면, 제1 공간에서의 대류 손실이 커져, 발열체의 온도가 저하하기 쉽게 된다. 이 경우는, D/L 비를 0.23 이하로 함으로써, 대류 열전달 계수의 상승을 방지하여, 대류 손실에 의한 발열체의 온도 저하를 충분히 억제할 수 있다. 이상에 의해, 0.08≤D/L≤0.23으로 함으로써, 사용시의 발열체의 온도 저하를 억제하면서, 발열체와 필터부(특히 제1 투과층)의 온도차를 보다 크게 할 수 있다. 결과적으로, 발열체로부터의 보다 많은 적외선 에너지가 필터부의 투과분으로 돌아, 대상물에 방사되어, 효율적으로 적외선 처리(예컨대 가열 등)를 할 수 있다. 여기서, 「투영 영역 전체를 둘러싸는 직사각형 또는 원형의 최소 영역의 면적」이란, 투영 영역 전체를 둘러싸는 최소의 직사각형의 영역과 최소의 원형의 영역을 그렸을 때에, 면적이 작은 쪽의 영역의 면적을 의미한다. 또한, 「직사각형」에는, 정방형이나 장방형에 한하지 않고, 평행사변형이나 그 이외의 사각형도 포함한다. 「원형」에는, 진원에 한하지 않고 타원도 포함한다. 또한, 03.08≤D/L≤0.23을 만족한 경우의 상술한 효과를 보다 확실하게 얻기 위해서, 상기 투영 영역의 면적/발열체 면적(S)≥0.5인 것이 바람직하다. 한편, 0.08≤D/L≤0.23으로 하는 양태의 본 발명의 적외선 히터에 있어서, 「제1 공간이 외부 공간에 개방되어 있는」 상태란, 상술한 효과(제1 공간에서의 열체류를 억제하여 제1 투과층의 온도 상승을 억제하는 효과)를 얻을 수 있는 정도 이상으로, 제1 공간과 외부 공간이 분위기의 출입이 자유롭게 연통되어 있는 상태를 의미한다. 또한, 상기 외부 공간은 진공 이외의 분위기면 된다. 상기 외부 공간은 대기 분위기라도 좋다. 즉, 상기 제1 공간은 대기 개방되어 있어도 좋다.

본 발명의 적외선 히터에 있어서, 상기 필터부는, 상기 제1 투과층과는 제2 공간으로 이격되어 배치되어 상기 발열체로부터의 적외선 중 상기 제1 투과층을 투과한 적외선의 적어도 일부를 투과하는 제2 투과층을 갖고 있어도 좋다. 이렇게 하면, 필터부 중 특히 대상물 측의 제2 투과층의 온도 상승을 억제할 수 있다. 이에 따라, 대상물이나 그 주변(예컨대 노체(爐體)나 노 내부의 처리 공간 등)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 한편, 상기 제2 공간은 진공 이외의 분위기로 하여도 좋다. 또한, 상기 제2 투과층은 상기 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 반사 특성을 갖고 있어도 좋다. 또한, 상기 제2 공간은 냉매를 유통할 수 있는 냉매 유로라도 좋다.

본 발명의 적외선 히터에 있어서, 상기 필터부는, 상기 투과층으로서, 제1 투과층과, 이 제1 투과층에서 봤을 때 상기 발열체와는 반대쪽에 상기 제1 투과층과는 제2 공간으로 이격되어 배치된 제2 투과층을 가지며, 상기 제1 투과층은, 상기 반사 파장 영역의 적외선을 투과하고, 상기 제2 투과층은, 상기 반사부의 적어도 일부이며, 상기 반사 파장 영역의 적외선을 반사하면서 또한 상기 발열체로부터의 적외선 중 상기 제1 투과층을 투과한 적외선의 적어도 일부를 투과하여도 좋다. 이 경우에 있어서, 상기 제2 공간은 상기 처리 공간과 직접적으로 연통되어 있지 않아도 된다.

제2 투과층을 구비하는 양태의 본 발명의 적외선 히터에 있어서, 상기 필터부는, 그 필터부의 외부로부터 상기 제2 공간을 구획하는 구획 부재를 가지고, 상기 반사부는, 상기 구획 부재의 적어도 일부이며 상기 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 투과층 측의 반사 부재를 갖고 있어도 좋다. 이렇게 하면, 제2 공간에 도달한 반사 파장 영역의 적외선을, 투과층 측의 반사 부재와 제2 투과층 양쪽에서 반사할 수 있기 때문에, 발열체의 온도를 보다 상승시키기 쉽다. 또한, 투과층 측의 반사 부재는 구획 부재의 적어도 일부이기 때문에, 구획 부재와는 별도로 투과층 측의 반사 부재를 설치하는 경우와 비교하여 적외선 히터의 부품 개수의 증가를 억제할 수 있다.

제2 투과층을 구비하는 양태의 본 발명의 적외선 히터에 있어서, 상기 제2 공간은 냉매를 유통할 수 있는 냉매 유로라도 좋다. 이렇게 하면, 냉매에 의해 필터부의 온도 상승을 억제하여, 사용시의 발열체와 필터부의 온도차를 보다 크게 할 수 있다.

본 발명의 적외선 히터에 있어서, 상기 투과층은 제1 투과층을 포함하고, 상기 제1 투과층은 상기 반사부의 일부를 겸하고 있고, 상기 제1 투과층은, 상기 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 반사 특성을 가지면서 또한 상기 발열체로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 선택 반사 영역과, 상기 반사 파장 영역의 적외선을 투과하는 투과 영역을 가지고, 상기 선택 반사 영역은 상기 투과 영역과 비교하여 상기 발열체의 중앙 부근에 배치되고, 상기 투과 영역은 상기 선택 반사 영역과 비교하여 상기 발열체의 중앙에서 먼 위치에 배치되어 있고, 상기 반사부는, 상기 제1 투과층에서 봤을 때 상기 발열체와는 반대쪽에 배치되어, 상기 투과 영역 중 상기 발열체 측의 표면에 대하여 경사지면서 또한 상기 투과 영역을 투과한 상기 반사 파장 영역의 적외선을 상기 발열체를 향해서 반사하는 반사면을 갖는 투과층 측의 반사 부재를 갖고 있어도 좋다. 즉, 본 발명의 적외선 히터는, 가열되면 적외선을 방사하여, 미리결정된 반사 파장 영역의 적외선을 흡수할 수 있는 발열체와, 상기 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 반사 특성을 가지면서 또한 상기 발열체로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 선택 반사 영역과, 상기 반사 파장 영역의 적외선을 투과하는 투과 영역을 가지고, 상기 선택 반사 영역은 상기 투과 영역과 비교하여 상기 발열체의 중앙 부근에 배치되고, 상기 투과 영역은 상기 선택 반사 영역과 비교하여 상기 발열체의 중앙에서 먼 위치에 배치되어 있는 제1 투과층을 포함하고, 상기 발열체로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 하나 이상의 투과층과, 상기 제1 투과층에서 봤을 때 상기 발열체와는 반대쪽에 배치되고, 상기 투과 영역 중 상기 발열체 측의 표면에 대하여 경사지면서 또한 상기 투과 영역을 투과한 상기 반사 파장 영역의 적외선을 상기 발열체를 향해서 반사하는 반사면을 갖는 투과층 측의 반사 부재를 가지고, 상기 발열체와는 외부 공간에 개방된 제1 공간으로 이격되어 설치된 필터부를 구비한 것이라도 좋다. 이 적외선 히터에서는, 필터부가, 제1 투과층을 포함하는 하나 이상의 투과층과, 투과층 측의 반사 부재를 갖고 있다. 그리고, 발열체가 가열되면 적외선이 방사되고, 그 적외선이 제1 투과층의 선택 반사 영역을 통과하여 예컨대 대상물에 방출된다. 또한, 발열체로부터 방사된 반사 파장 영역의 적외선은, 제1 투과층의 선택 반사 영역에서 반사되거나, 제1 투과층의 투과 영역을 투과한 후 투과층 측의 반사 부재에서 반사되거나 한다. 그리고, 발열체는, 선택 반사 영역이나 투과층 측의 반사 부재에서 반사된 반사 파장 영역의 적외선을 흡수한다. 그 때문에, 반사된 적외선을 흡수함으로써 발열체의 온도가 상승하기 쉽게 된다. 한편, 예컨대 제1 투과층이 투과 영역을 구비하지 않고 전면이 선택 반사 영역인 경우, 반사 파장 영역의 적외선이 발열체 이외의 방향으로 반사되어 외부 공간으로 방출되는 경우가 있다. 특히 제1 투과층 중 발열체의 중앙에서 먼 부분일수록 그와 같은 일이 일어나기 쉽다. 이에 대하여, 본 발명의 적외선 히터에서는, 선택 반사 영역과 비교하여 발열체의 중앙에서 먼 위치에 투과 영역을 배치하고, 또한 제1 투과층에서 봤을 때 발열체와는 반대쪽에 경사진 반사면을 갖는 투과층 측의 반사 부재를 배치하고 있다. 그 때문에, 제1 투과층 중 발열체의 중앙에서 먼 부분을 향해서 방사된 반사 파장 영역의 적외선을, 경사진 반사면에 의해서 발열체를 향해서 반사할 수 있다. 그 결과, 반사 파장 영역의 적외선의 외부 공간으로의 방출을 억제하여 발열체의 온도를 상승하기 쉽게 할 수 있다. 그리고, 발열체의 온도가 상승하기 쉬움으로써, 발열체를 사용시의 온도로 하기 위해서 외부로부터 투입하는 에너지가 적어도 된다. 따라서, 적외선을 방사할 때의 에너지 효율이 향상된다. 여기서, 상기 외부 공간은, 진공이라도 좋고, 진공 이외의 분위기라도 좋다.

한편, 투과층 측의 반사 부재를 갖는 양태의 본 발명의 적외선 히터에서는, 투과층은 발열체로부터의 적외선을 투과하기 때문에, 예컨대 반사 파장 영역의 적외선을 흡수하는 경우와 비교하여 투과층의 온도가 상승하기 어렵다. 한편, 발열체는 상기한 것과 같이 온도가 상승하기 쉽다. 또한, 발열체와 필터부 사이의 제1 공간이 외부 공간에 개방되어 있음으로써, 제1 공간에서의 열체류가 억제되어 필터부의 온도 상승이 억제된다. 이상에 의해, 이 적외선 히터에서는, 사용시의 발열체와 필터부(특히 발열체에 가장 가까운 투과층)의 온도차를 크게 할 수 있다. 발열체와 필터부의 온도차가 커짐으로써, 예컨대 투과층의 온도를 내열 온도 이하로 유지하면서 발열체를 고온으로 할 수 있어, 대상물에 방사되는 적외선의 에너지를 크게 할 수 있다. 또한, 발열체의 온도가 같더라도 본 발명의 적외선 히터에서는 필터부를 보다 저온으로 유지할 수 있고, 필터부의 온도 상승에 의한 대상물이나 그 주변(예컨대 노체나 노 내부의 처리 공간 등)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 여기서, 상술한 반사 파장 영역의 적외선의 외부 공간으로의 방출을 억제하기 위해서 필터부와 발열체 사이에 반사 부재를 배치하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 그 경우는 제1 공간이 외부 공간에 개방됨에 따른 상술한 필터부의 온도 상승 억제 효과를 반사 부재가 방해하는 경우가 있다. 이에 대하여, 본 발명의 적외선 히터에서는, 제1 투과층에서 봤을 때 발열체와는 반대쪽에 투과층 측의 반사 부재를 배치하고 있기 때문에, 투과층 측의 반사 부재가 제1 공간의 개방을 방해하는 일이 없다. 따라서, 발열체와 필터부의 온도차가 커지는 것을 방해하지 않도록 하면서, 적외선을 방사할 때의 에너지 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

본 발명의 적외선 히터에 있어서, 상기 제1 투과층의 상기 투과 영역은, 상기 발열체 쪽에서 봤을 때 상기 선택 반사 영역의 주위를 둘러싸도록 위치하고 있어도 좋다. 이렇게 하면, 반사 파장 영역의 적외선의 외부 공간으로의 방출을 억제한다고 하는 상술한 효과가 높아져, 적외선을 방사할 때의 에너지 효율이 향상된다.

본 발명의 적외선 히터에 있어서, 상기 투과층 측의 반사 부재는, 상기 반사면을 상기 제1 투과층 중 상기 발열체와 대향하는 면에 수직으로 투영했을 때에 상기 반사면이 상기 선택 반사 영역에 겹치지 않게 배치되어 있어도 좋다. 이렇게 하면, 선택 반사 영역을 통과한 적외선을 투과층 측의 반사 부재가 방해하기 어렵기 때문에, 대상물에 적외선을 방사하기 쉽다.

본 발명의 적외선 히터에 있어서, 상기 투과층 측의 반사 부재는, 상기 반사면이 오목면으로 되어 있어도 좋다. 이렇게 하면, 반사면에 의해서 적외선을 발열체에 집중적으로 반사할 수 있어, 반사 파장 영역의 적외선의 외부 공간으로의 방출을 억제한다고 하는 상술한 효과가 향상되기 쉽다.

본 발명의 적외선 히터에 있어서, 상기 하나 이상의 투과층 중 상기 발열체에 가장 가까운 최접근 투과층은, 상기 발열체 측의 표면이 상기 제1 공간에 노출되어 있고, 상기 발열체와 상기 최접근 투과층과의 거리를 거리 D[cm]로 하고, 상기 발열체를 상기 최접근 투과층에 대하여 수직 방향으로 상기 최접근 투과층에 투영한 영역을 투영 영역으로 하고, 이 투영 영역 전체를 둘러싸는 직사각형 또는 원형의 최소 영역의 면적을 발열체 면적 S[㎠]으로 하고(단, 0 ㎠<S≤400 ㎠), 대표 치수 L[cm]=2×√(S/π)로 했을 때에, 0.06≤D/L≤0.23이라도 좋다. 여기서, D/L 비가 작을수록 발열체에서 최접근 투과층으로의 전열은, 제1 공간 내의 분위기를 통한 열전도에 불가피하게 의존하게 된다. 그 결과, 제1 공간에서의 열체류가 커져, 최접근 투과층의 온도가 상승하기 쉽게 된다. 여기서, D/L 비를 0.06 이상으로 함으로써, 전도열 유속의 과대화를 방지하고, 사용시의 발열체와 필터부 사이의 전열량을 작게 하여, 필터부(특히 최접근 투과층)의 온도 상승을 충분히 억제할 수 있다. 또한, D/L 비의 상승에 따라, 이번에는 제1 공간 내의 전열이 대류에 의존하게 되고, D/L 비가 과도하게 커지면, 제1 공간에서의 대류 손실이 커져, 발열체의 온도가 저하하기 쉽게 된다. 이 경우는, D/L 비를 0.23 이하로 함으로써, 대류 열전달 계수의 상승을 방지하여, 대류 손실에 의한 발열체의 온도 저하를 충분히 억제할 수 있다. 이상에 의해, 0.06≤D/L≤0.23으로 함으로써, 사용시의 발열체의 온도 저하를 억제하면서, 발열체와 필터부(특히 최접근 투과층)의 온도차를 보다 크게 할 수 있다. 결과적으로, 발열체로부터의 보다 많은 적외선 에너지가 필터부의 투과분으로 돌아, 대상물에 방사되어, 효율적으로 대상물의 적외선 처리(예컨대 가열 등)를 할 수 있다. 여기서, 「투영 영역 전체를 둘러싸는 직사각형 또는 원형의 최소 영역의 면적」이란, 투영 영역 전체를 둘러싸는 최소의 직사각형의 영역과 최소의 원형의 영역을 그렸을 때에, 면적이 작은 쪽의 영역의 면적을 의미한다. 또한, 「직사각형」에는, 정방형이나 장방형에 한하지 않고, 평행사변형이나 그 이외의 사각형도 포함한다. 「원형」에는, 진원에 한하지 않고 타원도 포함한다. 또한, 0.06≤D/L≤0.23을 만족한 경우의 상술한 효과를 보다 확실하게 얻기 위해서, 상기 투영 영역의 면적/발열체 면적(S)≥0.5인 것이 바람직하다. 한편, 0.06≤D/L≤0.23으로 하는 양태의 본 발명의 적외선 히터에 있어서, 「제1 공간이 외부 공간에 개방되어 있는」 상태란, 상술한 효과(제1 공간에서의 열체류를 억제하여 필터부의 온도 상승을 억제하는 효과)를 얻을 수 있는 정도 이상으로, 제1 공간과 외부 공간이 분위기의 출입 자유롭게 연통되어 있는 상태를 의미한다. 또한, 상기 외부 공간은 진공 이외의 분위기면 된다. 상기 외부 공간은 대기 분위기라도 좋다. 즉, 상기 제1 공간은 대기 개방되어 있어도 좋다. D/L 비는 0.08 이상으로 하여도 좋다.

본 발명의 적외선 히터는, 상기 발열체에서 봤을 때 상기 투과층과는 반대쪽에 배치되어, 상기 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 발열체 측의 반사 부재를 구비하고 있어도 좋다. 이렇게 하면, 발열체에서 봤을 때 투과층과는 반대쪽을 향하는 적외선을 발열체 측의 반사 부재가 투과층 쪽으로 반사함으로써, 발열체 측의 반사 부재가 반사한 적외선으로 발열체를 가열할 수 있다. 그 때문에, 사용시의 발열체와 필터부의 온도차를 보다 크게 할 수 있다. 한편, 발열체 측의 반사 부재는 반사 파장 영역 이외의 적외선도 반사하여도 좋다.

본 발명의 적외선 히터에 있어서, 상기 발열체는, 상기 투과층을 향해서 적외선을 방사할 수 있으면서 또한 상기 반사 파장 영역의 적외선을 흡수할 수 있는 평면을 갖는 면형 발열체라도 좋다. 이렇게 하면, 예컨대 발열체가 선형 발열체인 경우와 비교하여 반사부에서 반사된 적외선을 흡수하기 쉽게 되어, 발열체의 온도가 상승하기 쉽게 된다. 따라서, 사용시의 발열체와 필터부의 온도차를 보다 크게 할 수 있다.

본 발명의 적외선 처리 장치는,

대상물에 적외선을 방사하여 적외선 처리를 하는 적외선 처리 장치로서,

상술한 어느 한 양태의 본 발명의 적외선 히터와,

상기 제1 공간과 직접적으로 연통되어 있지는 않으면서 또한 상기 발열체로부터 방사되어 상기 필터부를 투과한 후의 적외선에 의해 상기 적외선 처리를 하는 공간인 처리 공간을 형성하는 노체

를 구비한 것이다.

이 적외선 처리 장치는, 상술한 어느 한 양태의 적외선 히터를 구비하고 있다. 그 때문에, 상술한 본 발명의 적외선 히터와 동일한 효과, 예컨대 사용시의 발열체와 필터부(특히 투과층)의 온도차를 크게 할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 적외선 처리 장치는, 대상물에 적외선을 방사하여 적외선 처리를 하는 적외선 처리 장치로서, 가열되면 적외선을 방사하는 발열체와, 미리결정된 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 반사 특성을 가지면서 또한 상기 발열체로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 제1 투과층을 갖는 필터부를 구비하고, 상기 발열체가 상기 반사 파장 영역의 적외선을 흡수할 수 있고, 상기 발열체와 상기 제1 투과층 사이의 제1 공간이 외부 공간에 개방되어 있는 적외선 히터와, 상기 제1 공간과 직접적으로 연통되어 있지는 않으면서 또한 상기 발열체로부터 방사되어 상기 필터부를 투과한 후의 적외선에 의해 상기 적외선 처리를 하는 공간인 처리 공간을 형성하는 노체를 구비한 것이라도 좋다.

본 발명의 적외선 처리 장치에 있어서, 상기 발열체 및 상기 제1 공간이 상기 노체 밖에 위치하고 있어도 좋다. 이렇게 하면, 제1 공간이 노체 밖에 위치함으로써 투과층(특히 발열체에 가장 가까운 투과층)의 온도 상승이 보다 억제되기 때문에, 사용시의 발열체와 필터부의 온도차를 보다 크게 할 수 있다. 한편, 상기 적외선 히터가 상기 제2 투과층을 갖는 양태인 경우, 상기 제2 공간도 상기 노체 밖에 위치하고 있어도 좋다. 이렇게 하면, 필터부의 온도 상승이 더욱 억제되기 때문에, 사용시의 발열체와 필터부의 온도차를 더욱 크게 할 수 있다.

또한, 본 발명의 적외선 처리 장치에 있어서, 상기 적외선 히터가 상기 제2 공간을 갖고 있는 경우, 상기 노체가 형성하는 상기 처리 공간은, 상기 제2 공간과 직접적으로는 연통되어 있지 않아도 좋다. 또한, 본 발명의 적외선 처리 장치는, 상기 제2 공간에 냉매를 유통시켜 상기 필터부를 냉각하는 냉각 수단을 구비하고 있어도 좋다. 이렇게 하면, 냉매에 의해 필터부의 온도 상승을 억제하여, 사용시의 발열체와 필터부의 온도차를 보다 크게 할 수 있다.

도 1은 제1 실시형태의 적외선 처리 장치(100)의 종단면도이다.
도 2는 제1 실시형태의 적외선 히터(10)의 확대 단면도이다.
도 3은 제1 실시형태의 발열부(20)의 하면도이다.
도 4는 제1 실시형태의 투영 영역과 발열체 면적(S)의 관계를 도시하는 설명도이다.
도 5는 제2 실시형태의 적외선 처리 장치(100)의 종단면도이다.
도 6은 제2 실시형태의 적외선 히터(10)의 확대 단면도이다.
도 7은 제2 실시형태의 발열부(20)의 하면도이다.
도 8은 제2 실시형태의 투영 영역과 발열체 면적(S)의 관계를 도시하는 설명도이다.
도 9는 제3 실시형태의 적외선 처리 장치(100)의 종단면도이다.
도 10은 제3 실시형태의 적외선 히터(10)의 확대 단면도이다.
도 11은 제3 실시형태의 발열부(20)의 하면도이다.
도 12는 제3 실시형태의 투영 영역과 발열체 면적(S)의 관계를 도시하는 설명도이다.
도 13은 제3 실시형태의 제1 투과층(51)과 투과층 측의 반사 부재(75)의 위치 관계의 개략을 도시하는 사시도이다.
도 14는 제3 실시형태의 제1 투과층(51)에 투영한 반사면(76)의 위치를 도시하는 평면도이다.
도 15는 변형예의 적외선 히터(10a)의 확대 단면도이다.
도 16은 변형예의 적외선 히터(10A)의 확대 단면도이다.
도 17은 변형예의 적외선 히터(10B)의 확대 단면도이다.
도 18은 실험예 1~10에 있어서의 D/L 비와 발열체(40), 제1 투과층(51), 제2 투과층(52), 대상물의 온도와의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 19는 실험예 1B~10B에 있어서의 D/L 비와 발열체(40) 및 제1 투과층(51)의 온도와의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 20은 실험예 1C~18C에 있어서의 D/L 비와 발열체(40), 제1 투과층(51), 대상물의 온도와의 관계를 도시하는 그래프이다.

[제1 실시형태]

이어서, 본 발명의 실시형태에 관해서 도면을 이용하여 설명한다. 도 1은 복수의 적외선 히터(10)를 구비한 적외선 처리 장치(100)의 종단면도이다. 도 2는 적외선 히터(10)의 확대 단면도이다. 도 3은 발열부(20)의 하면도이다. 한편, 본 실시형태에서, 상하 방향, 좌우 방향 및 전후 방향은 도 1~3에 도시한 것과 같게 한다.

적외선 처리 장치(100)는, 반도체 소자(90) 상에 형성된 대상물(도포막(92))에 적외선을 방사하여 적외선 처리(여기서는 도포막(92)의 건조)를 하는 건조로로서 구성되어 있고, 처리 공간(81)을 형성하는 노체(80)와, 벨트 컨베이어(85)와, 복수의 적외선 히터(10)를 구비하고 있다. 노체(80)는, 대략 직방체로 형성된 단열 구조체이며, 내부에 처리 공간(81)을 형성하고 있다. 노체(80)의 천장 부분에는, 복수의 적외선 히터(10)(도 1에서는 6개)가 부착되어 있으며, 이 적외선 히터(10)로부터의 적외선이 처리 공간(81) 내에 방사된다. 벨트 컨베이어(85)는, 노체(80)의 좌우 끝을 관통하여 처리 공간(81)을 관통하는 벨트를 구비하고 있으며, 좌측에서 우측으로 향해 반도체 소자(90)를 반송한다. 반도체 소자(90) 상에 형성된 도포막(92)은, 예컨대 실리콘과 톨루엔을 포함하는 도포막이며, 건조 후에 반도체 소자(90)의 보호막으로 되는 것이다.

도 1, 도 2에 도시하는 것과 같이, 적외선 히터(10)는, 발열부(20)와, 발열부(20)의 아래쪽에 부착된 필터부(50)를 구비하고 있다. 발열부(20)는, 적외선 히터(10)의 상측을 덮는 케이스(22)와, 가열되면 적외선을 방사하는 발열체(40)와, 케이스(22) 내에서 발열체(40)를 지지하는 지지판(30)과, 상하 방향에서 발열체(40) 및 지지판(30)과 케이스(22) 사이에 배치된 발열체 측의 반사 부재(23)를 구비하고 있다.

케이스(22)는, 발열체(40) 등을 수납하는 부재이며, 아래쪽으로 향해서 개구된 대략 직방체의 상자형 부재이다. 케이스(22)는, 내부에 배치된 발열체 측의 반사 부재(23), 지지판(30)을 고정하는 도시하지 않는 고정구를 구비하고 있다. 또한, 케이스(22)는, 적외선 히터(10)를 도시하지 않는 다른 부재에 부착하여 고정하기 위한 도시하지 않는 고정구를 구비하고 있다.

발열체 측의 반사 부재(23)는, 발열체(40)에서 봤을 때 제1 투과층(51)과는 반대쪽(발열체(40)의 상측)에 배치된 판형 부재이다. 발열체 측의 반사 부재(23)는, 발열체(40)로부터 방사되는 적외선을 반사하는 부재로서 구성되어 있으며, 본 실시형태에서는 금속(예컨대 SUS나 알루미늄)으로 형성되어 있다.

지지판(30)은, 발열체(40)가 휘감겨짐으로써 발열체(40)를 지지하는 평판형의 부재이며, 예컨대 운모나 알루미나 세라믹스 등의 절연체로 이루어진다. 지지판(30)은, 도 3에 도시하는 것과 같이, 전방에 복수(본 실시형태에서는 6곳) 형성된 전방 볼록부(31)와, 후방에 복수(본 실시형태에서는 5곳) 형성된 후방 볼록부(32)를 구비하고 있다. 전방 볼록부(31) 및 후방 볼록부(32)는, 하면에서 봤을 때 사다리꼴 형상을 하고 있고, 좌우 방향으로 평행한 면을 갖는 정상 부분과, 정상 부분의 좌우 양측에 배치되어 좌우 방향에서 경사진(예컨대 45°) 사면을 갖고 있다. 복수의 전방 볼록부(31) 및 복수의 후방 볼록부(32)는, 각각 좌우 방향으로 일정 피치로 형성되어 있고, 이에 따라 지지판(30)의 전방 및 후방은 요철형으로 되어 있다. 또한, 전방 볼록부(31)와 후방 볼록부(32)는, 상호 좌우 방향으로 1/2 피치 틀어져 배치되어 있다. 한편, 지지판(30)에는 구멍이 형성되어 있고(도 3에서는 2곳), 발열체(40)로부터의 적외선은 이 구멍을 통과하여 위쪽의 발열체 측의 반사 부재(23)에 도달할 수 있다.

발열체(40)는 리본형의 발열체이며, 소위 면형 발열체로서 구성되어 있다. 발열체(40)는, 예컨대 Ni-Cr 합금 등의 금속으로 이루어진다. 발열체(40)는, 제1 투과층(51) 측의 표면(하면)에 있어서의 반사 파장 영역(후술)의 적외선의 적어도 일부를 흡수할 수 있으며, 흡수율이 70% 이상인 것이 바람직하고, 80% 이상이 보다 바람직하고, 90% 이상인 것이 더욱 바람직하다. 본 실시형태에서는, 발열체(40)는, 파장 2 ㎛~8 ㎛에 있어서의 적외선의 흡수율을 70% 이상으로 했다. 본 실시형태에서는, 발열체(40)는, 세라믹스 용사막으로 표면이 코팅되어 있고, 이에 따라 적외선의 방사율 및 흡수율이 높아진다. 세라믹스 용사막의 재질로서는, 예컨대 알루미나, 크로미아 등을 들 수 있다. 또한, 발열체(40)는, 제1 투과층(51) 측의 표면(발열체(40)의 하면)에 있어서의 적외선의 방사율보다도 제1 투과층(51)과는 반대쪽의 표면(발열체(40)의 상면)에 있어서의 적외선의 방사율이 낮은 것이 바람직하다. 본 실시형태에서는, 발열체(40)의 하면만이 세라믹스 용사막으로 코팅되어 있고, 발열체(40)의 하면보다도 상면 쪽이 적외선의 방사율이 낮게 되어 있다. 발열체(40)의 상면의 적외선의 방사율은 30% 이하인 것이 바람직하다. 한편, 도 2, 도 3에 도시한 것과 같은 지지판(30), 발열체(40)의 형상은 공지이며, 예컨대 일본 특허공개 2006-261095호 공보에 기재되어 있다.

도 3에 도시하는 것과 같이, 발열체(40)는, 좌측 후방의 되꺾임 단부(41)에서부터 우측 후방의 되꺾임 단부(41)에까지 걸쳐서, 지지판(30)의 하면 쪽을 전후 방향으로 복수 회(본 실시형태에서는 12회) 통과하도록, 지지판(30)에 휘감겨져 있다. 보다 구체적으로는, 발열체(40)는, 좌측 후방의 되꺾임 단부(41)에서부터 지지판(30)의 하면 쪽에서 전방 볼록부(31)를 향하여 둘러쳐지고, 전방 볼록부(31)의 좌측의 사면을 따라서 되꺾여 전방 볼록부(31)의 상면 쪽을 통과하고 있다(도 3 우측 위의 확대 부분 참조). 그리고, 전방 볼록부(31)의 상면 쪽을 통과한 발열체(40)는, 전방 볼록부(31)의 우측의 사면을 따라서 되꺾여 지지판(30)의 하면 쪽에서 후방 볼록부(32)를 향하여 둘러쳐지고, 후방 볼록부(32)의 사면을 따라서 되꺾여 후방 볼록부(32)의 상면 쪽을 통과하고, 지지판(30)의 하면 쪽에서 전방 볼록부(31)를 향하여 둘러쳐진다. 이와 같이 하여, 발열체(40)는 지지판(30)의 하면 쪽을 전후 방향으로 통과하면서 전방 볼록부(31)와 후방 볼록부(32)에 교대로 휘감겨, 우측 후방의 되꺾임 단부(41)까지 둘러쳐져 있다. 한편, 상세한 도시는 생략하지만, 발열체(40)는, 되꺾임 단부(41, 41) 부분에서 지지판(30)의 상면 쪽으로 되꺾이고 또 둘러쳐져 있으며, 발열체(40)의 양끝이 케이스(22)에 부착된 도시하지 않는 한 쌍의 입력 단자에 각각 접속되어 있다. 이 한 쌍의 입력 단자를 통해, 발열체(40)에 외부로부터 전력을 공급할 수 있다. 발열체(40)의 하면은, 제1 투과층(51)의 상면과 대향하고 있으며, 어느 면이나 수평 방향(전후좌우 방향)과 대략 평행하게 되도록 배치되어 있다.

여기서, 발열체(40)는, 발열체(40)와 제1 투과층(51)과의 거리를 거리 D[cm]로 하고(도 2 참조), 발열체(40)를 제1 투과층(51)에 대하여 수직 방향으로 제1 투과층(51)에 투영한 영역을 투영 영역으로 하고, 투영 영역 전체를 둘러싸는 직사각형 또는 원형의 최소 영역의 면적을 발열체 면적 S[㎠]으로 하고(단, 0 ㎠<S≤400 ㎠), 대표 치수 L[cm]=2×√(S/π)로 했을 때에, 0.08≤D/L≤0.23인 것이 바람직하고, 0.14≤D/L≤0.19인 것이 보다 바람직하다. 본 실시형태에서는, 제1 투과층(51)은 평판형의 부재이며, 발열체(40)와 제1 투과층(51)은 평행하게 배치되어 있다. 그 때문에, 투영 영역은, 발열체(40)를 아래 방향(발열체(40)의 하면 및 제1 투과층(51)의 상면에 수직인 방향)에서 봤을 때의 발열체(40)의 하면의 영역(도 3에 도시한 발열체(40)의 형상의 영역)과 같다. 그리고, 이 투영 영역을 둘러싸는 직사각형의 최소 영역은, 도 4에 도시하는 장방형의 발열체 영역(E)이 된다. 그리고, 이 장방형의 발열체 영역(E)의 좌우 방향의 길이 X(=발열체(40)의 좌단에서 우단까지의 길이)와 전후 방향의 길이 Y(=발열체(40)의 전후 방향의 길이)와의 곱이, 발열체 면적(S)이 된다. 이와 같이, 발열체 면적(S)은, 앞뒤로 둘러쳐진 발열체(40)의 좌우의 간극 등, 발열체(40)가 존재하지 않는 부분도 포함시킨 면적으로서 정의된다. 또한, 대표 치수(L)는, 발열체 면적(S)과 동일한 면적의 원의 직경과 같다. 한편, 본 실시형태에서는 발열체(40)의 투영 영역을 둘러싸는 최소의 발열체 영역(E)은 직사각형으로 했지만, 예컨대 발열체(40)가 원 형상에 가까운 경우 등 투영 영역을 원형의 영역으로 둘러싼 쪽이 발열체 면적(S)이 작아지는 경우에는, 투영 영역을 둘러싸는 원형의 최소 영역의 면적을 발열체 면적(S)으로 한다. 또한, 0.08≤D/L≤0.23을 만족함에 따른 효과를 보다 확실하게 얻기 위해서, 투영 영역의 면적/발열체 면적(S)≥0.5인 것이 바람직하다. 즉, 도 4에서의 발열체 영역(E) 중 발열체(40)(투영 영역)가 존재하는 영역이 50% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 1 ㎠<S≤400 ㎠라도 좋다. 또한, 특별히 이것에 한정하지 않지만, 거리(D)는 8 mm~30 mm으로 하여도 좋다. D/L 비는 값이 0.06 이상이라도 좋다. D/L 비는 값이 0.20 이하라도 좋다.

한편, 발열부(20)와 필터부(50)는, 도시하지 않는 접속 부재에 의해 접속되어, 서로의 위치 관계가 고정되어 있다. 이에 따라, 발열체(40)와 필터부(50)(제1 투과층(51))는 제1 공간(47)을 통해 이격되어 있다. 또한, 도 2에 도시하는 것과 같이 케이스(22)는 제1 고정판(71)과 위아래로 이격되어 있고, 제1 공간(47)은 케이스(22)와 제1 고정판(71)과의 위아래의 간극을 통해 외부 공간(노체(80)의 외부의 공간)에 개방되어 있다. 발열체(40)와 제1 투과층(51)은 제1 공간(47)에 노출되어 있다. 한편, 본 실시형태에서는 외부 공간은 대기 분위기로 했다.

필터부(50)는, 발열체(40)로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 제1 투과층(51)과, 제1 투과층(51)을 배치하여 고정하는 직사각형의 프레임형 부재인 제1 고정판(71)을 구비하고 있다. 제1 고정판(71)은 노체(80)의 상부에 부착되어 있다.

제1 투과층(51)은, 하면에서 봤을 때 사각형상을 한 판형의 부재이다. 이 제1 투과층(51)은, 적외선의 투과율의 피크인 제1 투과 피크와, 제1 투과 피크보다도 장파장인 제2 투과 피크와, 제1 투과 피크의 파장과 제2 투과 피크의 파장 사이의 미리결정된 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 반사 특성을 갖고 있다. 본 실시형태에서는, 제1 투과층(51)은 간섭 필터(광학 필터)로서 구성되고, 도 2에 도시하는 것과 같이 기판(51a)과, 기판(51a)의 상면을 덮는 상측 코팅층(51b)과, 기판(51a)의 하면을 덮는 하측 코팅층(51c)을 구비하고 있는 것으로 했다. 상측 코팅층(51b)은, 밴드패스층으로서 기능하는 층이며, 제1 투과층(51)의 위쪽으로부터 입사된 빛 중 제1, 제2 투과 피크의 파장 및 그 주변의 파장 영역의 적외선을 아래쪽으로 투과시킨다. 또한, 상측 코팅층(51b)은, 반사 파장 영역의 적외선에 관해서는 위쪽으로 반사한다. 하측 코팅층(51c)은, 반사방지막으로서 기능하는 층이며, 기판(51a)의 하면에서 적외선(특히, 반사 파장 영역 이외의 적외선)이 위쪽으로 반사하는 것을 억제한다. 기판(51a)의 재질로서는 실리콘을 들 수 있다. 상측 코팅층(51b)의 재질로서는, 셀렌화아연, 게르마늄, 황화아연 등을 들 수 있다. 하측 코팅층(51c)의 재질로서는, 게르마늄, 일산화규소, 황화아연 등을 들 수 있다. 한편, 상측 코팅층(51b) 및 하측 코팅층(51c)의 적어도 한쪽이, 복수 종류의 재료를 적층한 다층 구조라도 좋다.

본 실시형태에서는, 제1 투과층(51)의 제1 투과 피크의 파장이 2 ㎛~3 ㎛이고, 제2 투과 피크의 파장이 5 ㎛~8.5 ㎛이며, 반사 파장 영역이 3.5 ㎛~4.5 ㎛인 것으로 했다. 예컨대, 상측 코팅층(51b)으로서 황화아연과 게르마늄을 교대로 복수 층 적층한 것을 이용하고, 하측 코팅층(51c)으로서 황화아연과 게르마늄을 교대로 복수 층 적층한 것을 이용하여, 기판(51a), 상측 코팅층(51b), 하측 코팅층(51c)의 두께를 적절하게 조정함으로써, 그와 같은 필터 특성을 얻을 수 있다. 제1 투과 피크 및 제2 투과 피크의 적외선의 투과율은, 80% 이상이 바람직하고, 90% 이상이 보다 바람직하다. 반사 파장 영역에 있어서의 적외선의 반사율은, 70% 이상이 바람직하고, 80% 이상, 90% 이상이 보다 바람직하다. 또한, 제1 투과층(51)은, 반사 파장 영역 내의 적어도 일부에서의 적외선의 투과율이 10% 이하인 것이 바람직하고, 5% 이하인 것이 보다 바람직하다. 반사 파장 영역 전체에 걸쳐 적외선의 투과율이 10% 이하, 5% 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 특히 이것에 한정하는 것은 아니지만, 제1 투과층(51)은, 파장 2 ㎛~3 ㎛의 파장 영역의 적외선의 투과율이 40% 이상이라도 좋다. 제1 투과층(51)은, 파장 5 ㎛~8.5 ㎛의 파장 영역의 적외선의 투과율이 80% 이상이라도 좋다. 제1 투과층(51)은, 파장 8.5 ㎛~9.5 ㎛의 파장 영역의 적외선의 투과율이 70% 이상이라도 좋다. 제1 투과층(51)은, 파장 9.5 ㎛~13 ㎛의 파장 영역의 적외선의 투과율이 60% 이상이라도 좋다.

한편, 노체(80)의 상면(천장 부분)에는, 적외선 히터(10)와 동일한 수의 복수의 개구가 형성되어 있고, 복수의 적외선 히터(10)는 이 개구를 막도록 노체(80)의 상부에 부착되어 있다. 그 때문에, 제1 투과층(51)의 하면은 처리 공간(81)에 노출되어 있다. 처리 공간(81)과 제1 공간(47)은, 제1 투과층(51) 및 제1 고정판(71)으로 구획되어 있으며, 직접적으로는 연통되지 않는다. 단, 처리 공간(81), 제1 공간(47)은 모두 적외선 처리 장치(100)의 외부 공간에는 연통되어 있기 때문에, 외부 공간을 통해 이들은 상호 연통된다. 또한, 적외선 히터(10)는, 노체(80)의 천장보다도 위쪽으로 튀어나오게 배치되어 있다. 그 때문에, 발열체(40), 제1 공간(47)은 노체(80) 밖에 위치하고 있다.

이렇게 해서 구성된 적외선 처리 장치(100)의 사용예를 이하에 설명한다. 우선, 도시하지 않는 전원을 적외선 히터(10)의 입력 단자에 접속하여, 발열체(40)의 온도가 미리 설정된 온도(여기서는 700℃로 함)가 되도록 발열체(40)에 전력을 공급한다. 통전된 발열체(40)는 가열에 의해 적외선을 방사한다. 또한, 벨트 컨베이어(85)에 의해, 미리 도포막(92)을 상면에 형성한 반도체 소자(90)를 반송한다. 이에 따라, 반도체 소자(90)는 노체(80)의 좌측으로부터 노체(80) 내에 반입되고, 처리 공간(81)을 통과하여 노체(80)의 우측으로부터 반출된다. 그리고, 도포막(92)은, 처리 공간(81)을 통과하는 사이에 적외선 히터(10)로부터의 적외선에 의해서 건조(톨루엔이 증발)되어, 보호막으로 된다.

여기서, 발열체(40)가 가열되면, 주로 발열체(40)의 하면으로부터의 적외선이, 아래쪽의 필터부(50)(제1 투과층(51))를 향하여 방출된다. 이 적외선은, 제1 투과층(51)의 상면에 거의 수직으로 입사된다. 그리고, 이 발열체(40)로부터의 적외선 중 반사 파장 영역 내의 적외선은 필터부(50)(주로 제1 투과층(51))에서 반사되어 위쪽으로 향하고, 발열체(40)에 흡수된다(도 1의 실선 화살표 참조). 이에 따라, 필터부(50)에서 반사된 적외선은 발열체(40)의 가열에 이용된다. 그 때문에, 발열체(40)를 700℃로 가열하기 위해서 외부로부터 투입하는 에너지(전력)가 적어도 된다. 바꿔 말하면, 발열체(40)의 온도가 상승하기 쉽게 된다. 한편, 필터부(50)(제1 투과층(51))는 반사 특성을 갖기 때문에, 예컨대 반사 파장 영역의 적외선을 흡수해 버리는 경우와 비교하여, 필터부(50)의 온도 상승이 억제된다. 또한, 제1 공간(47)이 외부 공간에 개방되어 있음으로써, 제1 공간(47)에서의 열체류가 억제되어 제1 투과층(51)의 온도 상승이 억제된다. 이와 같이, 적외선 히터(10)는, 발열체(40)의 온도가 상승하기 쉽고 또한 필터부(50)의 온도가 상승하기 어렵게 되어 있다. 이에 따라, 사용시의 발열체(40)와 필터부(50)(특히 제1 투과층(51))의 온도차가 커지기 쉽다.

또한, 발열체(40)로부터의 적외선 중 반사 파장 영역 이외의 파장 영역의 적외선은, 필터부(50)(제1 투과층(51))를 통과하여(도 1의 파선 화살표 참조), 처리 공간(81) 내에 방사된다. 그리고, 처리 공간(81) 내에 방사되는 적외선은, 필터부(50)(제1 투과층(51))의 상술한 필터 특성에 의해, 2개의 방사 피크를 가지고, 반사 파장 영역(3.5 ㎛~4.5 ㎛)의 적외선을 거의 포함하지 않는다. 여기서, 톨루엔은, 예컨대 파장 3.3 ㎛, 파장 6.7 ㎛ 등에 적외선의 흡수 피크를 갖는다. 그 때문에, 이 2개의 흡수 피크 부근의 파장의 방사 피크를 갖는 적외선을 적외선 히터(10)가 처리 공간(81) 내에 방사함으로써, 도포막(92)으로부터 효율적으로 톨루엔을 증발시킬 수 있다. 그리고, 톨루엔이 증발함으로써, 반도체 소자(90)의 표면에 실리콘으로 이루어지는 보호막을 형성할 수 있다. 이와 같이, 본 실시형태의 적외선 히터(10)에서는, 적외선 처리(도포막(92)의 건조)를 효율적으로 실시하기 위한 파장 영역의 적외선에 관해서는 필터부(50)를 투과하여 도포막(92)에 방사할 수 있다. 한편, 반사 파장 영역의 적외선은, 톨루엔의 흡수 피크에서 벗어나 있어 증발에 그다지 기여하지 않는 불필요한 파장 영역의 적외선이다. 그 때문에, 적외선 히터(10)는, 반사 파장 영역의 적외선을 처리 공간(81) 내에 방사하지 않고 상기한 것과 같이 필터부(50)가 반사함으로써, 발열체(40)의 가열에 이용하도록 하고 있다. 한편, 제1 투과층(51)의 필터 특성이 같더라도, 발열체(40)의 온도가 다름으로써 처리 공간(81) 내에 방사되는 적외선은 방사 피크 등의 파장 특성이 변화된다. 그 때문에, 발열체(40)의 온도를 변화시킴으로써 처리 공간(81) 내에 방사되는 적외선의 2개의 방사 피크의 파장은 어느 정도 조정할 수 있다. 사용시의 발열체(40)의 온도는, 예컨대 대상물의 흡수 피크의 파장과 처리 공간(81) 내에 방사되는 적외선의 방사 피크이 되도록 가깝게 되도록 대상물에 따라서 적절하게 정할 수 있다.

이상 설명한 본 실시형태의 적외선 히터(10)는, 가열되면 적외선을 방사하여 미리결정된 반사 파장 영역의 적외선을 흡수할 수 있는 발열체(40)와, 발열체(40)와는 외부 공간에 개방된 제1 공간(47)으로 이격되어 설치된 필터부(50)를 구비하고 있다. 필터부(50)는, 발열체(40)로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 하나 이상의 투과층(제1 투과층(51))과, 반사 파장 영역의 적외선을 발열체(40)를 향해서 반사하는 반사부(제1 투과층(51))를 구비하고 있다. 이 적외선 히터(10)에서는, 발열체(40)가 가열되면 적외선이 방사되고, 그 적외선이 하나 이상의 투과층(제1 투과층(51))을 포함하는 필터부(50)를 통과하여 예컨대 대상물(도포막(92))에 방출된다. 이 때, 반사부(제1 투과층(51))는, 미리결정된 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 반사 특성을 갖고 있다. 또한, 발열체(40)는 반사 파장 영역의 적외선을 흡수할 수 있다. 그 때문에, 투과층(제1 투과층(51))은 발열체(40)로부터의 적외선을 투과함으로써, 흡수하는 경우와 비교하여 온도가 상승하기 어렵게 된다. 한편, 발열체(40)는 자신이 방사한 적외선의 일부를 흡수하여 자신의 가열에 이용할 수 있기 때문에, 온도가 상승하기 쉽게 된다. 이에 따라, 사용시의 발열체(40)와 필터부(50)(특히 발열체(40)에 가장 가까운 제1 투과층(51))의 온도차를 크게 할 수 있다. 한편, 발열체(40)와 필터부(50)의 온도차가 커짐으로써, 예컨대 투과층(제1 투과층(51))의 온도를 내열 온도 이하로 유지하면서 발열체(40)를 고온으로 할 수 있어, 대상물(도포막(92))에 방사되는 적외선의 에너지를 크게 할 수 있다. 또한, 발열체(40)의 온도가 같더라도 적외선 히터(10)에서는 필터부(50)를 보다 저온으로 유지할 수 있다. 또한, 투과층(제1 투과층(51))의 온도를 내열 온도 이하로 유지하면서 발열체(40)와 투과층(제1 투과층(51))의 거리를 작게 할 수 있어, 결과적으로 발열체(40)와 대상물(도포막(92))의 거리를 작게 할 수도 있다.

또한, 적외선 히터(10)에 있어서, 투과층은 제1 투과층(51)을 포함하고, 제1 투과층(51)은 반사부의 적어도 일부를 겸하고 있고, 제1 투과층(51)은, 미리결정된 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 반사 특성을 가지면서 또한 발열체(40)로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과한다.

이상 설명한 본 실시형태의 적외선 처리 장치(100)에 의하면, 제1 투과층(51)이 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 반사 특성을 갖고 있고, 발열체(40)가 반사 파장 영역의 적외선을 흡수할 수 있다. 그 때문에, 제1 투과층(51)은 반사 파장 영역의 적외선을 반사함으로써, 흡수하는 경우와 비교하여 온도가 상승하기 어렵게 된다. 한편, 발열체(40)는 자신이 방사한 적외선의 일부를 흡수하여 자신의 가열에 이용할 수 있기 때문에, 온도가 상승하기 쉽게 된다. 이에 따라, 사용시의 발열체(40)와 필터부(50)(특히 제1 투과층(51))의 온도차를 크게 할 수 있다. 한편, 발열체(40)와 필터부(50)의 온도차가 커짐으로써, 예컨대 제1 투과층(51)의 온도를 내열 온도 이하로 유지하면서 발열체(40)를 고온으로 할 수 있어, 처리 공간(81) 내의 대상물(도포막(92))에 방사되는 적외선의 에너지를 크게 할 수 있다. 또한, 발열체(40)의 온도가 같더라도 본 발명의 적외선 처리 장치(100)에서는 필터부(50)를 보다 저온으로 유지할 수 있어, 필터부(50)의 온도 상승에 의한 노체(80)나 처리 공간(81)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 한편, 본 실시형태에서는, 외부 공간이 대기 분위기이기 때문에, 제1 공간(47)이 대기 개방되어 있다. 이와 같이, 외부 공간이 진공 이외의 분위기인 경우, 제1 공간(47)이 외부 공간에 개방되어 있음으로써, 제1 공간(47)에서의 열체류가 억제되어 제1 투과층(51)의 온도 상승이 억제되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 적외선 히터(10)는 0.08≤D/L≤0.23을 만족하고 있다. 여기서, D/L 비가 작을수록, 발열체(40)에서 제1 투과층(51)으로의 전열은, 제1 공간(47) 내의 분위기(대기)를 통한 열전도에 불가피하게 의존하게 된다. 결과, 제1 공간(47)에서의 열체류가 커져, 제1 투과층(51)의 온도가 상승하기 쉽게 된다. 여기서, D/L 비를 0.08 이상으로 함으로써, 전도열 유속의 과대화를 방지하여, 사용시의 발열체(40)와 필터부(50) 사이의 전열량을 작게 하여, 필터부(50)(특히 제1 투과층(51))의 온도 상승을 충분히 억제할 수 있다. 또한, D/L 비의 상승에 따라, 이번에는 제1 공간(47) 내의 전열이 대류에 의존하게 되고, D/L 비가 과도하게 커지면, 제1 공간(47)에서의 대류 손실이 커져, 발열체(40)의 온도가 저하하기 쉽게 된다. 이 경우는, D/L 비를 0.23 이하로 함으로써, 대류 열전달 계수의 상승을 방지하여, 대류 손실에 의한 발열체(40)의 온도 저하를 충분히 억제할 수 있다. 이상에 의해, 0.08≤D/L≤0.23으로 함으로써, 사용시의 발열체(40)의 온도 저하를 억제하면서, 발열체(40)와 필터부(50)(특히 제1 투과층(51))의 온도차를 보다 크게 할 수 있다. 결과적으로, 발열체(40)로부터의 보다 많은 적외선 에너지가 필터부(50)의 투과분으로 돌아, 처리 공간(81) 내에 도입되어, 효율적으로 도포막(92)의 적외선 처리를 할 수 있다.

또한, 적외선 처리 장치(100)에서는, 적외선 히터(10)의 발열체(40) 및 제1 공간(47)이 노체(80) 밖에 위치하고 있다. 이에 따라, 제1 공간(47)이 노체(80) 밖에 위치함으로써 제1 투과층(51)의 온도 상승이 보다 억제되기 때문에, 사용시의 발열체(40)와 필터부(50)의 온도차를 보다 크게 할 수 있다.

더욱이, 적외선 히터(10)는, 발열체(40)에서 봤을 때 제1 투과층(51)과는 반대쪽(발열체(40)의 상측)에 배치되고, 적어도 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 발열체 측의 반사 부재(23)를 구비하고 있다. 그 때문에, 발열체(40)의 위쪽으로 향하는 적외선을 발열체 측의 반사 부재(23)가 제1 투과층(51) 쪽으로 반사함으로써, 발열체 측의 반사 부재(23)가 반사한 적외선으로 발열체(40)를 가열할 수 있다. 그 때문에, 사용시의 발열체(40)와 필터부(50)(특히 제1 투과층(51))의 온도차를 보다 크게 할 수 있다.

그리고 또, 발열체(40)는, 제1 투과층(51)을 향해서 적외선을 방사할 수 있으면서 또한 반사 파장 영역의 적외선을 흡수할 수 있는 평면을 갖는 면형 발열체이다. 그 때문에, 예컨대 발열체(40)가 선형 히터인 경우와 비교하여 제1 투과층(51)에서 반사된 적외선을 흡수하기 쉽게 되어, 발열체(40)의 온도가 상승하기 쉽게 된다. 따라서, 사용시의 발열체(40)와 필터부(50)의 온도차를 보다 크게 할 수 있다.

[제2 실시형태]

이어서, 본 발명의 제2 실시형태에 관해서 도면을 이용하여 설명한다. 도 5는 복수의 적외선 히터(10)를 구비한 적외선 처리 장치(100)의 종단면도이다. 도 6은 적외선 히터(10)의 확대 단면도이다. 도 7은 발열부(20)의 하면도이다. 도 8은 투영 영역과 발열체 면적(S)의 관계를 도시하는 설명도이다. 한편, 본 실시형태에서, 상하 방향, 좌우 방향 및 전후 방향은 도 5~도 7에 도시한 것과 같게 한다. 제2 실시형태에서, 제1 실시형태와 같은 구성 요소에 관해서는 적절하게 설명을 생략한다.

여기서, 필터부(50)가 구비하는 하나 이상의 투과층 중 발열체(40)에 가장 가까운 최접근 투과층인 제1 투과층(51)과 발열체(40)와의 거리를 거리 D[cm]로 하고(도 6 참조), 발열체(40)를 제1 투과층(51)에 대하여 수직 방향으로 제1 투과층(51)에 투영한 영역을 투영 영역으로 하고, 투영 영역 전체를 둘러싸는 직사각형 또는 원형의 최소 영역의 면적을 발열체 면적 S[㎠]으로 하고(단, 0 ㎠<S≤400 ㎠), 대표 치수 L[cm]=2×√(S/π)로 했을 때에, D/L 비의 값이 0.06≤D/L≤0.23인 것이 바람직하다. D/L 비는 값이 0.08 이상이라도 좋고, 값이 0.20 이하라도 좋다. 본 실시형태에서는, 제1 투과층(51)은 평판형의 부재이며, 발열체(40)와 제1 투과층(51)은 평행하게 배치되어 있다. 그 때문에, 투영 영역은, 발열체(40)를 아래 방향(발열체(40)의 하면 및 제1 투과층(51)의 상면에 수직인 방향)에서 봤을 때의 발열체(40)의 하면의 영역(도 7에 도시한 발열체(40) 형상의 영역)과 같다. 그리고, 이 투영 영역을 둘러싸는 직사각형의 최소 영역은, 도 8에 도시하는 장방형의 발열체 영역(E)이 된다. 그리고, 이 장방형의 발열체 영역(E)의 좌우 방향의 길이 X(=발열체(40)의 좌단에서부터 우단까지의 길이)와 전후 방향의 길이 Y(=발열체(40)의 전후 방향의 길이)와의 곱이, 발열체 면적(S)이 된다. 이와 같이, 발열체 면적(S)은, 전후로 둘러쳐진 발열체(40)의 좌우의 간극 등, 발열체(40)가 존재하지 않는 부분도 포함시킨 면적으로서 정의된다. 또한, 대표 치수(L)는, 발열체 면적(S)과 동일한 면적의 원의 직경과 같다. 한편, 본 실시형태에서는 발열체(40)의 투영 영역을 둘러싸는 최소의 발열체 영역(E)은 직사각형으로 했지만, 예컨대 발열체(40)가 원 형상에 가까운 경우 등 투영 영역을 원형의 영역으로 둘러싼 쪽이 발열체 면적(S)이 작아지는 경우에는, 투영 영역을 둘러싸는 원형의 최소 영역을 발열체 영역(E)으로 하고, 이 발열체 영역(E)의 면적을 발열체 면적(S)으로 한다. 즉, 발열체 영역(E)(투영 영역 전체를 둘러싸는 직사각형 또는 원형의 최소 영역)은, 투영 영역 전체를 둘러싸는 직사각형의 최소 영역과 투영 영역 전체를 둘러싸는 원형의 최소 영역 중 작은 쪽의 영역으로 한다. 또한, 0.06≤D/L≤0.23을 만족함에 따른 효과를 보다 확실하게 얻을 수 있기 때문에, 투영 영역의 면적/발열체 면적(S)≥0.5인 것이 바람직하다. 즉, 도 8에서의 발열체 영역(E) 중 발열체(40)(투영 영역)가 존재하는 영역이 50% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 1 ㎠<S≤400 ㎠라도 좋다. 또한, 특별히 이것에 한정하지 않지만, 거리(D)는 8 mm~30 mm로 하여도 좋다.

필터부(50)는, 발열체(40)로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 투과층으로서, 제1 투과층(51)과, 제1 투과층(51)에서 봤을 때 발열체(40)와는 반대쪽(하측)에 제1 투과층(51)과는 제2 공간(63)으로 이격되어 배치된 제2 투과층(52)을 구비하고 있다. 또한, 필터부(50)는, 반사 파장 영역의 적외선을 발열체(40)를 향해서 반사하는 반사부(55)를 구비하고 있다. 반사부(55)는, 제1 투과층(51) 및 제2 투과층(52)을 고정하여 필터부(50)의 외부로부터 제2 공간(63)을 구획하는 구획 부재(58)를 구비하고 있다. 또한, 제2 투과층(52)은 반사부(55)의 일부를 구성하고 있다.

제1 투과층(51)은, 하면에서 봤을 때 사각형상을 한 판형의 부재이다. 이 제1 투과층(51)은, 발열체(40)로부터의 적외선 중, 도포막(92)에 방사하고 싶은 파장 및 반사 파장 영역을 포함하는 미리결정된 파장 영역의 적외선을 투과한다. 본 실시형태에서는, 제1 투과층(51)은 간섭 필터(광학 필터)로서 구성되고, 도 6에 도시하는 것과 같이 기판(51a)과, 기판(51a)의 상면을 덮는 상측 코팅층(51b)과, 기판(51a)의 하면을 덮는 하측 코팅층(51c)을 구비하고 있는 것으로 했다. 상측 코팅층(51b)은, 밴드패스층으로서 기능하는 층이며, 제1 투과층(51) 위쪽으로부터 입사된 빛 중 미리결정된 파장 영역의 적외선을 아래쪽으로 투과시킨다. 하측 코팅층(51c)은, 반사방지막으로서 기능하는 층이며, 기판(51a)의 하면에서 적외선이 위쪽으로 반사하는 것을 억제한다. 기판(51a)의 재질로서는 실리콘을 들 수 있다. 상측 코팅층(51b)의 재질로서는, 셀렌화아연, 게르마늄, 황화아연 등을 들 수 있다. 하측 코팅층(51c)의 재질로서는, 게르마늄, 일산화규소, 황화아연 등을 들 수 있다. 한편, 상측 코팅층(51b) 및 하측 코팅층(51c)의 적어도 한쪽이, 복수 종류의 재료를 적층한 다층 구조라도 좋다.

본 실시형태에서는, 제1 투과층(51)은, 반사 파장 영역을 포함하는 적어도 파장 2 ㎛~8 ㎛의 파장 영역의 적외선을 투과하는 것으로 했다. 또, 반사 파장 영역은 3.5 ㎛~4.5 ㎛로 했다. 제1 투과층(51)이 적외선을 투과하는 파장 영역은, 근적외선의 파장 영역(예컨대, 파장이 0.7 ㎛~3.5 ㎛의 영역)의 대부분을 포함하고 있다. 예컨대, 상측 코팅층(51b)으로서 황화아연과 게르마늄을 교대로 복수 층 적층한 것을 이용하고, 하측 코팅층(51c)으로서 황화아연과 게르마늄을 교대로 복수 층 적층한 것을 이용하여, 기판(51a), 상측 코팅층(51b), 하측 코팅층(51c)의 두께를 적절하게 조정함으로써 그와 같은 필터 특성을 얻을 수 있다. 제1 투과층(51)이 투과하는 적외선의 파장 영역은 1 ㎛~10 ㎛로 하여도 좋다. 제1 투과층(51)이 투과하는 적외선의 파장 영역에 있어서의 투과율은, 70% 이상이 바람직하고, 80% 이상이 보다 바람직하고, 90% 이상이 더욱 바람직하다. 제1 투과층(51)은, 적외선(예컨대, 파장 영역0.7~1000 ㎛)의 흡수율이 낮은 것이 바람직하다. 예컨대, 제1 투과층(51)의 적외선의 흡수율은 30% 이하가 바람직하고, 20% 이하가 보다 바람직하고, 10% 이하가 더욱 바람직하다. 제1 투과층(51)은, 반사 파장 영역의 적외선의 투과율이 70% 이상이 바람직하고, 80% 이상이 보다 바람직하고, 90% 이상이 더욱 바람직하다. 제1 투과층(51)은, 적외선의 반사율이 30% 이하가 바람직하고, 20% 이하가 보다 바람직하고, 10% 이하가 더욱 바람직하다. 또한, 제1 투과층(51)은, 반사 파장 영역의 적외선의 반사율이 30% 이하가 바람직하고, 20% 이하가 보다 바람직하고, 10% 이하가 더욱 바람직하다.

제2 투과층(52)은, 하면에서 봤을 때 사각형상을 한 판형의 부재이다. 제2 투과층(52)은, 제1 투과층(51)과는 제2 공간(63)을 두고서 위아래로 이격되어 배치되어 있다. 제2 투과층(52)의 상면은 제1 투과층(51)의 하면과 대향하고 있고, 제2 투과층(52)은 제1 투과층(51)과 대략 평행하게 배치되어 있다. 이 제2 투과층(52)은, 적외선의 투과율의 피크인 제1 투과 피크와, 제1 투과 피크보다도 장파장인 제2 투과 피크와, 제1 투과 피크의 파장과 제2 투과 피크의 파장 사이의 미리결정된 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 반사 특성을 갖고 있다. 본 실시형태에서는, 제2 투과층(52)은 제1 투과층(51)과 마찬가지로 간섭 필터(광학 필터)로서 구성되어, 도 6에 도시하는 것과 같이 기판(52a)과, 기판(52a)의 상면을 덮는 상측 코팅층(52b)과, 기판(52a)의 하면을 덮는 하측 코팅층(52c)을 구비하고 있는 것으로 했다. 상측 코팅층(52b)은, 밴드패스층으로서 기능하는 층이며, 제2 투과층(52)의 위쪽으로부터 입사된 빛 중 제1, 제2 투과 피크의 파장 및 그 주변의 파장 영역의 적외선을 아래쪽으로 투과시킨다. 또한, 상측 코팅층(52b)은, 반사 파장 영역의 적외선에 관해서는 위쪽으로 반사한다. 하측 코팅층(52c)은, 반사방지막으로서 기능하는 층이며, 기판(52a)의 하면에서 적외선(특히, 반사 파장 영역 이외의 적외선)이 위쪽으로 반사하는 것을 억제한다. 기판(52a), 상측 코팅층(52b), 하측 코팅층(52c)의 재질로서는, 상술한 제1 투과층(51)의 기판(51a), 상측 코팅층(51b), 하측 코팅층(51c)과 같은 재질을 이용할 수 있다. 한편, 상측 코팅층(52b) 및 하측 코팅층(52c)의 적어도 한쪽이, 복수 종류의 재료를 적층한 다층 구조라도 좋다.

본 실시형태에서는, 제2 투과층(52)의 제1 투과 피크의 파장이 2 ㎛~3 ㎛이고, 제2 투과 피크의 파장이 5 ㎛~8.5 ㎛이며, 반사 파장 영역이 상술한 것과 같이 3.5 ㎛~4.5 ㎛인 것으로 했다. 예컨대, 상측 코팅층(52b)으로서 황화아연과 게르마늄을 교대로 복수 층 적층한 것을 이용하고, 하측 코팅층(52c)으로서 황화아연과 게르마늄을 교대로 복수 층 적층한 것을 이용하여, 기판(52a), 상측 코팅층(52b), 하측 코팅층(52c)의 두께를 적절하게 조정함으로써 그와 같은 필터 특성을 얻을 수 있다. 제1 투과 피크 및 제2 투과 피크의 적외선의 투과율은, 80% 이상이 바람직하고, 90% 이상이 보다 바람직하다. 반사 파장 영역에 있어서의 적외선의 반사율은, 70% 이상이 바람직하고, 80% 이상, 90% 이상이 보다 바람직하다. 또한, 제2 투과층(52)은, 반사 파장 영역 내의 적어도 일부에서의 적외선의 투과율이 10% 이하인 것이 바람직하고, 5% 이하인 것이 보다 바람직하다. 반사 파장 영역 전체에 걸쳐 적외선의 투과율이 10% 이하인 것이 보다 바람직하고, 5% 이하인 것이 더욱 바람직하다.

또한, 특별히 이것에 한정하는 것은 아니지만, 제2 투과층(52)은, 파장 2 ㎛~3 ㎛의 파장 영역의 적외선의 투과율이 40% 이상이라도 좋다. 제2 투과층(52)은, 파장 5 ㎛~8.5 ㎛의 파장 영역의 적외선의 투과율이 80% 이상이라도 좋다. 제2 투과층(52)은, 파장 8.5 ㎛~9.5 ㎛의 파장 영역의 적외선의 투과율이 70% 이상이라도 좋다. 제2 투과층(52)은, 파장 9.5 ㎛~13 ㎛의 파장 영역의 적외선의 투과율이 60% 이상이라도 좋다.

구획 부재(58)는, 도 6에 도시하는 것과 같이, 냉각 케이스(60)와, 제1 고정판(71)과, 제2 고정판(72)을 구비하고 있다. 제1 고정판(71), 제2 고정판(72)은, 각각 제1 투과층(51), 제2 투과층(52)을 배치하여 고정하는 직사각형의 프레임형 부재이다. 제2 고정판(72)은, 노체(80)의 상부에 부착되어 있다. 냉각 케이스(60)는, 제1 투과층(51)과 제2 투과층(52) 사이에 배치되어 있다. 냉각 케이스(60)는, 위아래로 개구된 대략 직방체의 상자형의 부재이다. 냉각 케이스(60)의 위아래의 개구는, 제1 투과층(51), 제1 고정판(71), 제2 투과층(52) 및 제2 고정판(72)으로 막혀 있다. 그 때문에, 제2 공간(63)은, 냉각 케이스(60)의 전후좌우의 벽부와, 제1 투과층(51) 및 제2 투과층(52)으로 둘러싸인 공간으로서 형성되어 있다. 또한, 냉각 케이스(60)는, 좌우에 냉매 출입구(61)를 갖고 있다. 좌측의 냉매 출입구(61)는, 외부 공간에 배치된 냉매 공급원(95)(냉각 수단)과 배관으로 접속되어 있다. 냉매 공급원(95)은, 좌측의 냉매 출입구(61)를 통해 제2 공간(63)에 냉매를 유통시킨다. 제2 공간(63)을 통과한 냉매는, 우측의 냉매 출입구(61)를 통과하여 외부로 흐르게 되어 있다. 냉매 공급원(95)이 공급하는 냉매는, 예컨대 공기나 불활성 가스 등의 기체이며, 제1 투과층(51), 제2 투과층(52), 구획 부재(58)에 접촉하여 열을 빼앗음으로써 필터부(50)를 냉각한다. 또, 제2 공간(63)은, 본 실시형태에서는, 우측의 냉매 출입구(61)를 통해 외부 공간과 직접 연통되어 있다. 단, 우측의 냉매 출입구(61)에 배관 등이 접속되고 제2 공간(63)이 외부 공간과 직접적으로는 연통되지 않아도 된다.

이 구획 부재(58)는, 본 실시형태에서는, 발열체(40)로부터 방사되는 적외선을 반사하는 부재로서 구성되어 있고, 본 실시형태에서는 금속(예컨대 SUS나 알루미늄)으로 형성되어 있다. 구획 부재(58)는 본 발명의 투과층 측의 반사 부재에 상당한다. 한편, 냉각 케이스(60)의 내주면, 즉 제2 공간(63)에 노출된 적외선의 반사면은, 발열체(40)의 하면이나 제2 투과층(52)의 상면에 대략 수직으로 했다. 단, 냉각 케이스(60)의 형상은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 냉각 케이스(60)의 내주면이 수직 방향에서 경사(예컨대, 아래쪽일수록 제2 공간(63)이 좁아지는 방향으로 경사)져 있어도 좋다.

한편, 노체(80)의 상면(천장 부분)에는, 적외선 히터(10)와 동일한 수의 복수의 개구가 형성되어 있고, 복수의 적외선 히터(10)는 이 개구를 막도록 노체(80)의 상부에 부착되어 있다. 그 때문에, 제2 투과층(52)의 하면은 처리 공간(81)에 노출되어 있다. 처리 공간(81)과 제1 공간(47)은, 필터부(50)로 구획되고 있고, 직접적으로는 연통되어 있지 않다. 단, 처리 공간(81), 제1 공간(47)은 모두 적외선 처리 장치(100)의 외부 공간에는 연통되어 있기 때문에, 외부 공간을 통해 이들은 상호 연통된다. 마찬가지로, 처리 공간(81)과 제2 공간(63)은, 제2 투과층(52) 및 제2 고정판(72)으로 구획되고 있고, 직접적으로는 연통되어 있지 않다. 단, 처리 공간(81), 제2 공간(63)은 모두 적외선 처리 장치(100)의 외부 공간에는 연통되어 있기 때문에, 외부 공간을 통해 이들은 상호 연통된다. 마찬가지로, 제1 공간(47)과 제2 공간(63)은, 외부 공간을 통해 연통되어 있지만, 직접적으로는 연통되어 있지 않다. 또한, 적외선 히터(10)는, 노체(80)의 천장보다도 위쪽으로 튀어나오게 배치되어 있다. 그 때문에, 발열체(40), 제1 공간(47), 필터부(50)는 노체(80) 밖에 위치하고 있다.

이렇게 해서 구성된 적외선 처리 장치(100)에서는, 발열체(40)가 가열되면, 주로 발열체(40)의 하면으로부터의 적외선이, 아래쪽의 필터부(50)(제1 투과층(51))를 향하여 방출된다. 이 적외선은, 제1 투과층(51)의 상면에 거의 수직으로 입사된다. 그리고, 이 발열체(40)로부터의 적외선 중 반사 파장 영역 내의 적외선은, 제1 투과층(51)을 투과한 후, 반사부(55)에서 반사되어 위쪽으로 향하고, 발열체(40)에 흡수된다(도 5의 실선 화살표 참조). 보다 구체적으로는, 제1 투과층(51)을 투과하여 제2 공간(63) 내에 도달한 반사 파장 영역의 적외선이, 구획 부재(58) 중 제2 공간(63)에 노출되는 부분(구획 부재(58)의 내주면)이나 제2 투과층(52)에서 반사되어 위쪽으로 향하고, 발열체(40)에 흡수된다. 이에 따라, 필터부(50)(주로 반사부(55))에서 반사된 적외선은 발열체(40)의 가열에 이용된다. 그 때문에, 발열체(40)를 700℃로 가열하기 위해서 외부로부터 투입하는 에너지(전력)가 적어도 된다. 바꿔 말하면, 발열체(40)의 온도가 상승하기 쉽게 된다. 한편, 제1 투과층(51)은 반사 파장 영역의 적외선을 투과하고, 반사부(55)(제2 투과층(52) 및 구획 부재(58))는 반사 파장 영역의 적외선을 반사하기 때문에, 이들이 예컨대 반사 파장 영역의 적외선을 흡수해 버리는 경우와 비교하여, 필터부(50)의 온도 상승이 억제된다. 또한, 제1 공간(47)이 외부 공간에 개방되어 있음으로써, 제1 공간(47)에서의 열체류가 억제되어 제1 투과층(51)의 온도 상승이 억제된다. 이와 같이, 적외선 히터(10)는, 발열체(40)의 온도가 상승하기 쉬우면서 또한 필터부(50)의 온도가 상승하기 어렵게 되어 있다. 이에 따라, 사용시의 발열체(40)와 필터부(50)(특히 제1 투과층(51))의 온도차가 커지기 쉽다.

또한, 발열체(40)로부터의 적외선 중 반사 파장 영역 이외의 파장 영역의 적외선은, 필터부(50)(제1 투과층(51) 및 제2 투과층(52))를 통과하여(도 5의 파선 화살표 참조), 처리 공간(81) 내에 방사된다. 그리고, 처리 공간(81) 내에 방사되는 적외선은, 필터부(50)(특히 제2 투과층(52))의 상술한 필터 특성에 의해, 2개의 방사 피크를 가지고, 반사 파장 영역(3.5 ㎛~4.5 ㎛)의 적외선을 거의 포함하지 않는다. 여기서, 톨루엔은, 예컨대 파장 3.3 ㎛, 파장 6.7 ㎛ 등에 적외선의 흡수 피크를 갖는다. 그 때문에, 이 2개의 흡수 피크 부근의 파장의 방사 피크를 갖는 적외선을 적외선 히터(10)가 처리 공간(81) 내에 방사함으로써, 도포막(92)으로부터 효율적으로 톨루엔을 증발시킬 수 있다. 그리고, 톨루엔이 증발함으로써, 반도체 소자(90)의 표면에 실리콘으로 이루어지는 보호막을 형성할 수 있다. 이와 같이, 본 실시형태의 적외선 히터(10)에서는, 적외선 처리(도포막(92)의 건조)를 효율적으로 실시하기 위한 파장 영역의 적외선에 관해서는 필터부(50)를 투과하여 도포막(92)에 방사할 수 있다. 한편, 반사 파장 영역의 적외선은, 톨루엔의 흡수 피크에서 벗어나 있으며 증발에 그다지 기여하지 않는 불필요한 파장 영역의 적외선이다. 그 때문에, 적외선 히터(10)는, 반사 파장 영역의 적외선을 처리 공간(81) 내에 방사하지 않고 상기한 것과 같이 필터부(50)가 반사함으로써 발열체(40)의 가열에 이용하게 하고 있다. 또, 제1 투과층(51) 및 제2 투과층(52)의 필터 특성이 같더라도, 발열체(40)의 온도가 다름으로써 처리 공간(81) 내에 방사되는 적외선은 방사 피크 등의 파장 특성이 변화된다. 그 때문에, 발열체(40)의 온도를 변화시킴으로써 처리 공간(81) 내에 방사되는 적외선의 2개의 방사 피크의 파장은 어느 정도 조정할 수 있다. 사용시의 발열체(40)의 온도는, 예컨대 대상물의 흡수 피크의 파장과 처리 공간(81) 내에 방사되는 적외선의 방사 피크가 되도록이면 가까워지도록 대상물에 따라서 적절하게 정할 수 있다.

이상 설명한 본 실시형태의 적외선 처리 장치(100)에 의하면, 투과층(제1 투과층(51) 및 제2 투과층(52))이 발열체(40)로부터의 적외선을 투과하고, 반사부(55)가 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 반사 특성을 갖고 있고, 발열체(40)가 반사 파장 영역의 적외선을 흡수할 수 있다. 그 때문에, 제1 투과층(51)은 발열체(40)로부터의 적외선을 투과하고, 제2 투과층(52)은 발열체(40)로부터의 적외선을 일부 투과 및 일부 반사함으로써, 흡수하는 경우와 비교하여 온도가 상승하기 어렵게 된다. 한편, 발열체(40)는 자신이 방사한 적외선의 일부를 흡수하여 자신의 가열에 이용할 수 있기 때문에, 온도가 상승하기 쉽게 된다. 이에 따라, 사용시의 발열체(40)와 필터부(50)(특히 발열체(40)에 가장 가깝게 온도 상승하기 쉬운 투과층인 제1 투과층(51))의 온도차를 크게 할 수 있다. 한편, 발열체(40)와 필터부(50)의 온도차가 커짐으로써, 예컨대 제1 투과층(51)의 온도를 내열 온도 이하로 유지하면서 발열체(40)를 고온으로 할 수 있어, 대상물(도포막(92))에 방사되는 적외선의 에너지를 크게 할 수 있다. 또한, 발열체(40)의 온도가 같더라도 본 발명의 적외선 처리 장치(100)에서는 필터부(50)를 보다 저온으로 유지할 수 있다. 또한, 제1 투과층(51)의 온도를 내열 온도 이하로 유지하면서 거리(D)를 작게 할 수 있어, 결과적으로 발열체(40)와 도포막(92)의 거리를 작게 할 수도 있다. 또, 본 실시형태에서는, 외부 공간이 대기 분위기이기 때문에, 제1 공간(47)이 대기 개방되어 있다. 이와 같이, 외부 공간이 진공 이외의 분위기인 경우, 제1 공간(47)이 외부 공간에 개방되어 있음으로써, 제1 공간(47)에서의 열체류가 억제되어 제1 투과층(51)의 온도 상승이 보다 억제되는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 필터부(50)는, 발열체로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 투과층으로서, 제1 투과층(51)과, 제1 투과층(51)에서 봤을 때 발열체(40)와는 반대쪽에 제1 투과층(51)과는 제2 공간(63)으로 이격되어 배치된 제2 투과층(52)을 갖고 있다. 또한, 제1 투과층(51)은 반사 파장 영역의 적외선을 투과한다. 그리고, 제2 투과층(52)은, 반사부(55)의 일부이며, 반사 파장 영역의 적외선을 반사하고 또한 발열체(40)로부터의 적외선 중 제1 투과층(51)을 투과한 적외선의 적어도 일부를 투과한다. 그 때문에, 제2 투과층(52)에 의해서 반사 파장 영역의 적외선을 발열체(40)에 반사할 수 있다. 또, 상술한 것과 같이, 제1 투과층(51)은 반사 파장 영역을 포함하는 파장 영역의 적외선을 투과한다. 한편, 제2 투과층(52)은 반사 파장 영역의 적외선을 반사하면서 다른 파장 영역의 적외선을 투과한다. 여기서, 일반적으로, 폭넓은 파장 영역에 걸쳐 적외선을 투과하는(폭넓은 파장 영역에 걸쳐 적외선의 투과율이 높은) 간섭 필터일수록, 적외선의 흡수율을 낮추기 쉬운 경향이 있다. 예컨대, 제1 투과층(51)과 같이 반사 파장 영역도 포함하는 파장 2 ㎛~8 ㎛의 파장 영역 전체에 걸쳐 적외선을 투과하는 간섭 필터는, 제2 투과층(52)과 같이 파장 2 ㎛~8 ㎛의 파장 영역의 일부(반사 파장 영역)의 적외선을 반사하는(반사 파장 영역의 투과율이 낮은) 간섭 필터와 비교하여, 적외선의 흡수율을 낮추기 쉽다. 그 때문에, 예컨대 제1 투과층(51)이 제2 투과층(52)과 마찬가지로 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 반사 특성을 가지면, 적외선의 흡수율이 높아짐으로써 제1 투과층(51)의 온도가 상승하기 쉽게 되는 경우가 있다. 본 실시형태에서는, 필터부(50)가 복수의 투과층을 갖는 경우에, 발열체(40)에 가장 가까운 제1 투과층(51)에 관해서는 반사 특성을 갖지 않는(폭넓은 파장 영역의 적외선을 투과하는) 간섭 필터로 함으로써, 발열체(40)에 가장 가깝게 온도 상승하기 쉬운 투과층인 제1 투과층(51)의 온도 상승을 보다 억제하고 있다. 그리고, 제2 투과층(52)이 반사 파장 영역의 적외선을 반사함으로써 발열체(40)의 온도를 상승하기 쉽게 하면서, 제2 투과층(52)은 제1 투과층(51)과 비교하여 발열체(40)로부터 떨어진 위치에 있기 때문에, 제2 투과층(52) 자신의 온도는 상승하기 어렵게 하고 있다.

또한, 필터부(50)는, 필터부(50)의 외부로부터 제2 공간(63)을 구획하는 구획 부재(58)를 가지고, 반사부(55)는, 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 투과층 측의 반사 부재(구획 부재(58))를 갖고 있다. 그 때문에, 제2 공간(63)에 도달한 반사 파장 영역의 적외선을, 투과층 측의 반사 부재와 제2 투과층(52) 양쪽에서 반사할 수 있기 때문에, 발열체(40)의 온도를 보다 상승시키기 쉽다. 특히, 본 실시형태에서는, 제2 공간(63)에 노출되는 부재는 제1 투과층(51)을 제외하고 전부 반사부(55)이다. 그 때문에, 제2 공간(63) 내의 반사 파장 영역의 적외선은 제1 투과층(51) 쪽(위쪽) 이외로는 빠져나가기 어렵고, 발열체(40) 쪽으로 보다 향하기 쉽다. 또한, 투과층 측의 반사 부재는 구획 부재(58)이기 때문에, 구획 부재(58)와는 별도로 투과층 측의 반사 부재를 설치하는 경우와 비교하여 적외선 처리 장치(100)의 부품 개수의 증가를 억제할 수 있다.

더욱이, 적외선 히터(10)에 있어서, 제2 공간(63)은, 냉매를 유통할 수 있는 냉매 유로로 되어 있다. 그 때문에, 냉매에 의해 필터부(50)의 온도 상승을 억제하여, 사용시의 발열체(40)와 필터부(50)의 온도차를 보다 크게 할 수 있다. 또한, 필터부(50)를 저온으로 유지함으로써, 노체(80)나 처리 공간(81)의 온도 상승을 억제할 수도 있다.

그리고 또, 적외선 히터(10)에 있어서, 필터부(50)가 구비하는 하나 이상의 투과층 중 발열체(40)에 가장 가까운 최접근 투과층(제1 투과층(51))은, 발열체(40) 측의 표면(상면)이 제1 공간(47)에 노출되어 있다. 그리고, 적외선 히터(10)는 0.06≤D/L≤0.23을 만족하고 있다. 여기서, D/L 비가 작을수록, 발열체(40)에서 최접근 투과층(제1 투과층(51))으로의 전열은, 제1 공간(47) 내의 분위기를 통한 열전도에 불가피하게 의존하게 된다. 결과, 제1 공간(47)에서의 열체류가 커져, 최접근 투과층(제1 투과층(51))의 온도가 상승하기 쉽게 된다. 여기서, D/L 비를 0.06 이상으로 함으로써, 전도열 유속의 과대화를 방지하여, 사용시의 발열체(40)와 필터부(50) 사이의 전열량을 작게 하여, 필터부(50)(특히 제1 투과층(51))의 온도 상승을 충분히 억제할 수 있다. 또한, D/L 비의 상승에 따라, 이번에는 제1 공간(47) 내의 전열이 대류에 의존하게 되고, D/L 비가 과도하게 커지면, 제1 공간(47)에서의 대류손실이 커져, 발열체(40)의 온도가 저하하기 쉽게 된다. 이 경우는, D/L 비를 0.23 이하로 함으로써, 대류 열전달 계수의 상승을 방지하여, 대류 손실에 의한 발열체(40)의 온도 저하를 충분히 억제할 수 있다. 이상에 의해, 0.06≤D/L≤0.23으로 함으로써, 사용시의 발열체(40)의 온도 저하를 억제하면서, 발열체(40)와 필터부(50)(특히 제1 투과층(51))의 온도차를 보다 크게 할 수 있다. 결과적으로, 발열체(40)로부터의 보다 많은 적외선 에너지는, 필터부(50)의 투과분으로 돌아, 대상물(도포막(92))에 방사되어, 효율적으로 도포막(92)의 적외선 처리를 할 수 있다.

그리고 또, 적외선 히터(10)는, 발열체(40)에서 봤을 때 제1 투과층(51)과는 반대쪽에 설치되어 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 발열체 측의 반사 부재(23)를 구비하고 있다. 그 때문에, 발열체(40)에서 봤을 때 제1 투과층(51)과는 반대쪽(위쪽)으로 향하는 적외선을 발열체 측의 반사 부재(23)가 제1 투과층(51) 쪽(아래쪽)으로 반사함으로써, 발열체 측의 반사 부재(23)가 반사한 적외선으로 발열체(40)를 가열할 수 있다. 그 때문에, 사용시의 발열체(40)와 필터부(50)의 온도차를 보다 크게 할 수 있다.

그리고 또, 발열체(40)는, 제1 투과층(51)을 향해서 적외선을 방사할 수 있으면서 또한 반사 파장 영역의 적외선을 흡수할 수 있는 평면을 갖는 면형 발열체이다. 그 때문에, 예컨대 발열체(40)가 선형 발열체인 경우와 비교하여 반사부(55)에서 반사된 적외선을 흡수하기 쉽게 되어, 발열체(40)의 온도가 상승하기 쉽게 된다. 따라서, 사용시의 발열체(40)와 필터부(50)의 온도차를 보다 크게 할 수 있다.

그리고 또, 적외선 처리 장치(100)는, 적외선 히터(10)와, 제1 공간(47)과 직접적으로는 연통되어 있지 않고 또한 발열체(40)로부터 방사되어 필터부(50)를 투과한 후의 적외선에 의해 적외선 처리를 하는 공간인 처리 공간(81)을 형성하는 노체(80)를 구비하고 있다.

그리고 또, 발열체(40) 및 제1 공간(47)이 노체(80) 밖에 위치하고 있다. 이에 따라, 제1 공간(47)이 노체(80) 밖에 위치함으로써 제1 투과층(51)의 온도 상승이 보다 억제되기 때문에, 사용시의 발열체(40)와 필터부(50)의 온도차를 보다 크게 할 수 있다. 또한, 제2 공간(63)도 노체(80) 밖에 위치하고 있기 때문에, 필터부(50)의 온도 상승이 더욱 억제된다. 이에 따라, 사용시의 발열체(40)와 필터부(50)의 온도차를 더욱 크게 할 수 있다.

[제3 실시형태]

이어서, 본 발명의 제3 실시형태에 관해서 도면을 이용하여 설명한다. 도 9는 복수의 적외선 히터(10)를 구비한 적외선 처리 장치(100)의 종단면도이다. 도 10은 적외선 히터(10)의 확대 단면도이다. 도 11은 발열부(20)의 하면도이다. 도 12는 발열체(40)의 투영 영역과 발열체 면적(S)의 관계를 도시하는 설명도이다. 도 13은 제1 투과층(51)(본 발명의 투과층에 상당), 투과층 측의 반사 부재(75)의 위치 관계의 개략을 도시하는 사시도이다. 도 14는 제1 투과층(51)에 투영한 반사면(76)의 위치를 도시하는 평면도이다. 한편, 본 실시형태에서, 상하 방향, 좌우 방향 및 전후 방향은 도 9~11, 도 13, 도 14에 도시한 것과 같게 한다. 제3 실시형태에서, 제1 실시형태와 같은 구성 요소에 관해서는 적절하게 설명을 생략한다.

여기서, 필터부(50)가 구비하는 하나 이상의 투과층 중 발열체(40)에 가장 가까운 최접근 투과층인 제1 투과층(51)과 발열체(40)와의 거리를 거리 D[cm]로 하고(도 10 참조), 발열체(40)를 제1 투과층(51)에 대하여 수직 방향으로 제1 투과층(51)에 투영한 영역을 투영 영역으로 하고, 투영 영역 전체를 둘러싸는 직사각형 또는 원형의 최소 영역인 발열체 영역(E)의 면적을 발열체 면적 S[㎠]으로 하고(단, 0 ㎠<S≤400 ㎠), 대표 치수 L[cm]=2×√(S/π)로 했을 때에, D/L 비의 값이 0.06≤D/L≤0.23인 것이 바람직하고, 0.12≤D/L≤0.2인 것이 보다 바람직하다. 본 실시형태에서는, 제1 투과층(51)은 평판형의 부재이며, 발열체(40)와 제1 투과층(51)은 평행하게 배치되어 있다. 그 때문에, 투영 영역은, 발열체(40)를 아래 방향(발열체(40)의 하면 및 제1 투과층(51)의 상면에 수직인 방향)에서 보았을 때의 발열체(40)의 하면의 영역(도 11에 도시한 발열체(40) 형상의 영역)과 같다. 그리고, 이 투영 영역을 둘러싸는 직사각형의 최소 영역은, 도 12에 도시하는 장방형의 발열체 영역(E)이 된다. 그리고, 이 장방형의 발열체 영역(E)의 면적, 즉 좌우 방향의 길이 X(=발열체(40)의 좌단에서부터 우단까지의 길이)와 전후 방향의 길이 Y(=발열체(40)의 전후 방향의 길이)와의 곱이, 발열체 면적(S)이 된다. 이와 같이, 발열체 면적(S)은, 앞뒤로 둘러쳐진 발열체(40)의 좌우의 간극 등, 발열체(40)가 존재하지 않는 부분도 포함시킨 면적으로서 정의된다. 또한, 대표 치수(L)는, 발열체 면적(S)과 동일한 면적의 원의 직경과 같다. 한편, 본 실시형태에서는 발열체 영역(E)은 직사각형으로 했지만, 예컨대 발열체(40)가 원 형상에 가까운 경우 등 투영 영역을 원형의 영역으로 둘러싼 쪽이 발열체 면적(S)이 작아지는 경우에는, 투영 영역을 둘러싸는 원형의 최소 영역을 발열체 영역(E)으로 하고, 이 발열체 영역(E)의 면적을 발열체 면적(S)으로 한다. 즉, 발열체 영역(E)(투영 영역 전체를 둘러싸는 직사각형 또는 원형의 최소 영역)은, 투영 영역 전체를 둘러싸는 직사각형의 최소 영역과 투영 영역 전체를 둘러싸는 원형의 최소 영역 중 작은 쪽의 영역으로 한다. 또한, 0.06≤D/L 비≤0.23을 만족함에 따른 효과를 보다 확실하게 얻기 위해서, 투영 영역의 면적/발열체 면적(S)≥0.5인 것이 바람직하다. 즉, 도 12에서의 발열체 영역(E) 중 발열체(40)(투영 영역)가 존재하는 영역이 50% 이상인 것이 바람직하다. 또한, 1 ㎠<S≤400 ㎠라도 좋다. 또한, 특히 이것에 한정하지 않지만, 거리(D)는 8 mm~30 mm로 하여도 좋다.

필터부(50)는, 발열체(40)로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 투과층으로서, 제1 투과층(51)을 구비하고 있다. 또한, 필터부(50)는, 제1 투과층(51)을 배치하여 고정하는 직사각형의 프레임형 부재인 제1 고정판(71)과, 제1 투과층(51)에서 봤을 때 발열체(40)와는 반대쪽(제1 투과층(51)의 하측)에 설치된 투과층 측의 반사 부재(75)(제1~제4 투과층 측의 반사 부재(75a~75d))를 구비하고 있다. 제1 고정판(71)은 노체(80)의 상부에 부착되어 있다.

제1 투과층(51)은, 도 13, 도 14에 도시하는 것과 같이, 상면에서 봤을 때 사각형상을 한 판형의 부재이다. 이 제1 투과층(51)은, 상면에서 봤을 때 사각형상의 선택 반사 영역(53)과, 선택 반사 영역(53)의 주위를 둘러싸도록 위치하는 상면에서 봤을 때 프레임 형상의 투과 영역(54)을 구비하고 있다. 선택 반사 영역(53)은, 미리결정된 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 반사 특성을 가지면서 또한 발열체(40)로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 특성을 갖고 있다. 본 실시형태에서는, 선택 반사 영역(53)은, 적외선의 투과율의 피크인 제1 투과 피크와, 제1 투과 피크보다도 장파장인 제2 투과 피크를 가지고, 제1 투과 피크의 파장과 제2 투과 피크의 파장 사이에 반사 파장 영역을 갖고 있다. 본 실시형태에서는, 선택 반사 영역(53)은 간섭 필터(광학 필터)로서 구성되고, 도 10에 도시하는 것과 같이 기판(51a)과, 기판(51a)의 상면을 덮는 상측 코팅층(51b)과, 기판(51a)의 하면을 덮는 하측 코팅층(51c)을 구비하고 있는 것으로 했다. 상측 코팅층(51b)은, 밴드패스층으로서 기능하는 층이며, 선택 반사 영역(53)의 위쪽으로부터 입사된 빛 중 제1, 제2 투과 피크의 파장 및 그 주변의 파장 영역의 적외선을 아래쪽으로 투과시킨다. 또한, 상측 코팅층(51b)은, 반사 파장 영역의 적외선에 관해서는 위쪽으로 반사한다. 하측 코팅층(51c)은, 반사방지막으로서 기능하는 층이며, 기판(51a)의 하면에서 적외선(특히, 반사 파장 영역 이외의 적외선)이 위쪽으로 반사하는 것을 억제한다. 기판(51a)의 재질로서는 실리콘을 들 수 있다. 상측 코팅층(51b)의 재질로서는, 셀렌화아연, 게르마늄, 황화아연 등을 들 수 있다. 하측 코팅층(51c)의 재질로서는, 게르마늄, 일산화규소, 황화아연 등을 들 수 있다. 한편, 상측 코팅층(51b) 및 하측 코팅층(51c)의 적어도 한쪽이, 복수 종류의 재료를 적층한 다층 구조라도 좋다.

본 실시형태에서는, 선택 반사 영역(53)의 제1 투과 피크의 파장이 2 ㎛~3 ㎛이고, 제2 투과 피크의 파장이 5 ㎛~8.5 ㎛이며, 반사 파장 영역이 3.5 ㎛~4.5 ㎛인 것으로 했다. 예컨대, 상측 코팅층(51b)으로서 황화아연과 게르마늄을 교대로 복수 층 적층한 것을 이용하고, 하측 코팅층(51c)으로서 황화아연과 게르마늄을 교대로 복수 층 적층한 것을 이용하여, 기판(51a), 상측 코팅층(51b), 하측 코팅층(51c)의 두께를 적절하게 조정함으로써 그와 같은 필터 특성을 얻을 수 있다. 제1 투과 피크 및 제2 투과 피크의 적외선의 투과율은, 80% 이상이 바람직하고, 90% 이상이 보다 바람직하다. 반사 파장 영역에 있어서의 적외선의 반사율은, 70% 이상이 바람직하고, 80% 이상이 보다 바람직하고, 90% 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 선택 반사 영역(53)은, 반사 파장 영역 내의 적어도 일부에서의 적외선의 투과율이 10% 이하인 것이 바람직하고, 5% 이하인 것이 보다 바람직하다. 선택 반사 영역(53)은, 반사 파장 영역 전체에 걸쳐 적외선의 투과율이 10% 이하가 바람직하고, 5% 이하가 보다 바람직하다.

또한, 특히 이것에 한정하는 것은 아니지만, 선택 반사 영역(53)은, 파장 2 ㎛~3 ㎛의 파장 영역의 적외선의 투과율이 40% 이상이라도 좋다. 선택 반사 영역(53)은, 파장 5 ㎛~8.5 ㎛의 파장 영역의 적외선의 투과율이 80% 이상이라도 좋다. 선택 반사 영역(53)은, 파장 8.5 ㎛~9.5 ㎛의 파장 영역의 적외선의 투과율이 70% 이상이라도 좋다. 선택 반사 영역(53)은, 파장 9.5 ㎛~13 ㎛의 파장 영역의 적외선의 투과율이 60% 이상이라도 좋다.

투과 영역(54)은, 적어도 반사 파장 영역(본 실시형태에서는 3.5 ㎛~4.5 ㎛)의 적외선을 투과하는 특성을 갖고 있다. 본 실시형태에서는, 투과 영역(54)은 선택 반사 영역(53)과 같은 구성을 하고 있고, 도 10에 도시하는 것과 같이 선택 반사 영역(53)과 공통의 기판(51a)과, 기판(51a)의 상면을 덮는 상측 코팅층(51e)과, 기판(51a)의 하면을 덮는 하측 코팅층(51f)을 구비하고 있는 것으로 했다. 또한, 본 실시형태에서는, 투과 영역(54)은, 반사 파장 영역도 포함시켜 파장 2 ㎛~8 ㎛의 적외선의 투과율을 90% 이상으로 했다. 상측 코팅층(51e), 하측 코팅층(51f)의 각각의 재질로서는, 예컨대, 상술한 상측 코팅층(51b), 하측 코팅층(51c)의 각각과 같은 것을 이용할 수 있다. 또한, 예컨대 상측 코팅층(51e), 하측 코팅층(51f)의 각각을 복수 종류의 재료를 적층한 다층 구조로 하고 또한 상측 코팅층(51b), 하측 코팅층(51c)보다도 적층수를 줄이거나, 상측 코팅층(51e), 하측 코팅층(51f)의 두께를 적절하게 조정하거나 함으로써, 상술한 특성의 투과 영역(54)을 얻을 수 있다. 투과 영역(54)은, 반사 파장 영역 내의 적어도 일부에서의 적외선의 투과율이 70% 이상이 바람직하고, 80% 이상이 보다 바람직하고, 90% 이상이 더욱 바람직하다. 투과 영역(54)은, 반사 파장 영역 전체에 걸쳐서 적외선의 투과율이 70% 이상이 바람직하고, 80% 이상이 보다 바람직하고, 90% 이상이 더욱 바람직하다.

한편, 이러한 선택 반사 영역(53)과 투과 영역(54)을 갖는 제1 투과층(51)은, 기판(51a)에 대하여 적절하게 마스크를 이용하면서 상술한 재료를 이용하여 예컨대 증착에 의해 상측 코팅층(51b, 51e), 하측 코팅층(51c, 51f)을 각각 형성함으로써, 일체적으로 형성할 수 있다. 단, 제1 투과층(51)은 선택 반사 영역(53)과 투과 영역(54)을 일체적으로 형성한 것에 한정되지 않는다.

투과층 측의 반사 부재(75)는, 도 13에 도시하는 것과 같이, 제1~제4 투과층 측의 반사 부재(75a~75d)를 갖고 있다. 제1, 제2 투과층 측의 반사 부재(75a, 75b)는, 제1 투과층(51) 아래쪽의 좌우에 배치되고, 길이 방향이 전후 방향을 따르고 있다. 제3, 제4 투과층 측의 반사 부재(75c, 75d)는, 제1 투과층(51) 아래쪽의 전후에 배치되고, 길이 방향이 좌우 방향을 따르도록 배치되어 있다. 제1~제4 투과층 측의 반사 부재(75a~75d)는, 제1 고정판(71)의 하측에 부착되어 있다. 제1~제4 투과층 측의 반사 부재(75a~75d)의 각각은, 발열체(40) 측의 평면인 반사면(76a~76d)을 갖고 있다. 또, 반사면(76a~76d)을 반사면(76)이라고 총칭한다. 반사면(76)은, 발열체(40)로부터 방사되어 투과 영역(54)을 투과한 적어도 반사 파장 영역의 적외선을, 발열체(40)를 향해서 반사한다. 반사면(76a~76d)은 모두 제1 투과층(51)의 투과 영역(54) 중 발열체(40) 측의 표면(상면), 즉 수평면에 대하여 각도(θ)만큼 경사지고, 발열체(40)의 전후좌우의 중앙 쪽을 향하도록 배치되어 있다. 각도(θ)는, 0°를 넘고 90°미만이며, 발열체(40)에 효율적으로 적외선을 반사할 수 있도록, 발열체(40)의 크기, 거리(D), 발열체(40)와 반사면(76)과의 거리나 위치 관계 등에 따라서 적절하게 정할 수 있다. 한편, 각도(θ)가 지나치게 크면 반사면(76)으로부터 처리 공간(81) 내에 반사되는 적외선이 많아지기 쉽고, 각도(θ)가 지나치게 작으면 반사면(76)에서 발열체(40)로 향하지 않고 외부 공간으로 반사되는 적외선이 많아지기 쉽다. 그 때문에, 각도(θ)는 30° 이상 60° 이하로 하여도 좋다. 본 실시형태에서는, 각도(θ)는 45°로 했다. 투과층 측의 반사 부재(75)는, 본 실시형태에서는 금속(예컨대 SUS나 알루미늄)으로 형성되어 있다. 반사면(76)은, 반사 파장 영역 전체에 걸쳐 적외선의 투과율이 70% 이상이 바람직하고, 80% 이상이 보다 바람직하고, 90% 이상이 더욱 바람직하다. 또한, 투과층 측의 반사 부재(75)는, 반사 파장 영역 이외의 적외선에 관해서도 반사하여도 좋다. 예컨대, 투과 영역(54)이 투과하는 파장 2 ㎛~8 ㎛의 적외선의 반사율이 70% 이상, 80% 이상, 90% 이상이라도 좋다.

여기서, 도 14를 이용하여, 선택 반사 영역(53), 투과 영역(54), 발열체 영역(E) 및 제1 투과층(51) 중 발열체(40)에 대향하는 면(상면)에 수직으로 투영한 반사면(76)의 위치 관계에 관해서 설명한다. 한편, 도 14에서는, 발열체 영역(E)을 1점쇄선으로 나타내고, 제1 투과층(51)에 투영한 반사면(76)을 파선으로 나타냈다. 또한, 본 실시형태에서는, 선택 반사 영역(53), 투과 영역(54), 발열체 영역(E)은, 전후좌우의 중심이 대략 일치(중심(C))하고 있는 것으로 했다. 도시하는 것과 같이, 선택 반사 영역(53)은, 투과 영역(54)과 비교하여 발열체(40)의 중앙 부근, 즉 중심(C) 부근에 배치되어 있다. 또한, 선택 반사 영역(53)은, 발열체 영역(E)의 전후좌우의 중심(C)을 포함하고 있다. 투과 영역(54)은 선택 반사 영역(53)과 비교하여 발열체의 중앙에서 먼 위치, 즉 중심(C)에서 먼 위치에 배치되어 있다. 또한, 투과 영역(54)은, 발열체 영역(E)의 전후좌우의 단부를 포함하고, 발열체 영역(E) 중 선택 반사 영역(53)과 중복되지 않는 영역을 전부 포함하고 있다. 투과 영역(54)은, 발열체 영역(E)보다도 외측의 영역도 포함하고 있다. 즉, 투과 영역(54)의 일부는 발열체(40)보다도 전후좌우로 넓어져 있다(도 10도 참조). 반사면(76a~76d)은, 각각 발열체 영역(E)의 좌, 우, 전, 후에 위치하고 있고, 모두 발열체 영역(E) 및 선택 반사 영역(53)과는 겹치지 않게 위치하고 있다. 즉, 반사면(76)(나아가서는 투과층 측의 반사 부재(75))은, 발열체(40)의 바로 아래나 선택 반사 영역(53)의 바로 아래에는 존재하지 않도록 배치되어 있다. 반사면(76a~76d)은 모두 투과 영역(54)에 포함되게(투과 영역(54)으로부터 불거져 나오지 않게) 위치하고 있다.

도 14에 도시하는 투과 영역(54)과 발열체 영역(E)의 중복 부분의 폭(발열체 영역(E)의 중심(C)으로부터 제1 투과층(51)의 상면에서 밖으로 향하는 방향의 크기)(Wa~Wd)은, 작을수록 선택 반사 영역(53)이 크고 도포막(92)에 방사되는 적외선의 에너지가 증대되는 경향이 있다. 한편, 폭(Wa~Wd)은, 클수록 반사면(76)으로부터 발열체(40)에 반사되는 적외선의 에너지가 증대되는 경향이 있다. 그 때문에, 양자를 고려하여 폭(Wa~Wd)을 정하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 폭(Wa, Wb)은, 각각 발열체 영역(E)의 좌우 방향의 길이(X)의 10~20%로 하는 것이 바람직하다. 폭(Wc, Wd)은, 각각 발열체 영역(E)의 전후 방향의 길이(Y)의 10~20%로 하는 것이 바람직하다. 폭(Wa~Wd)은, 상술한 대표 치수(L)의 10~20%로 하여도 좋다. 폭(Wa~Wd)은, 상술한 거리(D)의 90%~110%로 하여도 좋다. 폭(Wa~Wd)은, 10 mm 이상 30 mm 이하로 하여도 좋다. 또한, 투과 영역(54)과 발열체 영역(E)의 중복 부분의 면적은, 예컨대 발열체 영역(E)의 면적(발열체 면적(S))의 30%~65%로 하는 것이 바람직하다.

한편, 노체(80)의 상면(천장 부분)에는, 적외선 히터(10)와 동일한 수의 복수의 개구가 형성되어 있고, 복수의 적외선 히터(10)는 이 개구를 막도록 노체(80)의 상부에 부착되어 있다. 그 때문에, 제1 투과층(51)의 하면이나 투과층 측의 반사 부재(75)는 처리 공간(81)에 노출되어 있다. 처리 공간(81)과 제1 공간(47)은, 제1 투과층(51) 및 제1 고정판(71)으로 구획되어 있고, 직접적으로는 연통되어 있지 않다. 단, 처리 공간(81), 제1 공간(47)은 모두 적외선 처리 장치(100)의 외부 공간에는 연통되어 있기 때문에, 외부 공간을 통해 이들은 상호 연통된다. 또한, 적외선 히터(10)는, 노체(80)의 천장보다도 위쪽으로 튀어나오게 배치되어 있다. 그 때문에, 발열체(40), 제1 공간(47)은 노체(80) 밖에 위치하고 있다.

이렇게 해서 구성된 적외선 처리 장치(100)에서는, 발열체(40)가 가열되면, 주로 발열체(40)의 하면으로부터의 적외선이, 아래쪽의 필터부(50)(제1 투과층(51))를 향하여 방출된다. 발열체(40)로부터 방사된 적외선 중 선택 반사 영역(53)을 향하는 반사 파장 영역의 적외선은, 선택 반사 영역(53)에서 반사되어 위쪽으로 향하여, 발열체(40)에 흡수된다(도 9, 10의 실선 화살표 참조). 또한, 발열체(40)로부터의 적외선 중 투과 영역(54)을 향하는 반사 파장 영역의 적외선은, 투과 영역(54)을 투과한 후 반사면(76)에서 반사되어 발열체(40)에 흡수된다(도 9, 10의 흰 화살표 참조). 그 때문에, 반사된 적외선을 흡수함으로써 발열체(40)의 온도가 상승하기 쉽게 되어, 발열체(40)를 700℃로 하기 위해서 외부로부터 투입하는 에너지(전력)가 적게 끝난다. 따라서, 적외선 히터(10)로부터 적외선을 방사할 때의 에너지 효율이 향상된다. 한편, 예컨대 제1 투과층(51)이 투과 영역(54)을 갖추지 않고 전면이 선택 반사 영역(53)인 경우, 반사 파장 영역의 적외선이 발열체(40) 이외의 방향으로 반사되어 외부 공간으로 방출되는 경우가 있다(도 10의 굵은 파선 참조). 특히 제1 투과층(51) 중 발열체(40)의 중앙에서 먼 부분일수록 그와 같은 일이 일어나기 쉬우며, 이 외부 공간에 방출된 적외선의 에너지는 이용할 수 없다. 이에 대하여, 본 실시형태의 적외선 히터(10)에서는, 선택 반사 영역(53)과 비교하여 발열체(40)의 중앙에서 먼 위치에 투과 영역(54)을 배치하고 또한 제1 투과층(51)에서 봤을 때 발열체(40)와는 반대쪽에 경사진 반사면(76)을 갖는 투과층 측의 반사 부재(75)를 배치하고 있다. 그 때문에, 제1 투과층(51) 중 발열체(40)의 중앙에서 먼 부분을 향해서 방사된 반사 파장 영역의 적외선을, 경사진 반사면(76)에 의해서 발열체(40)를 향해서 반사할 수 있다. 그 결과, 반사 파장 영역의 적외선의 외부 공간으로의 방출을 억제하여 발열체(40)의 온도를 상승하기 쉽게 할 수 있어, 적외선을 방사할 때의 에너지 효율이 향상된다. 또한, 본 실시형태에서는, 반사 파장 영역뿐만 아니라 파장 2 ㎛~8 ㎛의 적외선에 관해서, 투과 영역(54)이 투과하고 반사면(76)이 반사하여 발열체(40)가 흡수할 수 있다. 그 때문에, 발열체(40)에서 투과 영역(54)으로 향하는 파장 2 ㎛~8 ㎛의 적외선의 에너지를 발열체(40)의 온도 상승에 이용할 수 있다.

또, 제1 투과층(51)은 반사 파장 영역의 적외선을 선택 반사 영역(53)에서 반사하고 투과 영역(54)에서 투과하기 때문에, 예컨대 반사 파장 영역의 적외선을 흡수하는 경우와 비교하여 제1 투과층(51)의 온도가 상승하기 어렵다. 한편, 발열체(40)는 상기한 것과 같이 온도가 상승하기 쉽다. 또한, 발열체(40)와 제1 투과층(51) 사이의 제1 공간(47)이 외부 공간에 개방되어 있음으로써, 제1 공간(47)에서의 열체류가 억제되어 제1 투과층(51)의 온도 상승이 억제된다. 이와 같이, 적외선 히터(10)는, 발열체(40)의 온도가 상승하기 쉬우며 또한 제1 투과층(51)의 온도가 상승하기 어렵게 되어 있다. 그 때문에, 적외선 히터(10)에서는, 사용시의 발열체(40)와 제1 투과층(51)의 온도차가 커지기 쉽다. 여기서, 상술한 반사 파장 영역의 적외선의 외부 공간으로의 방출을 억제하기 위해서 제1 투과층(51)과 발열체(40) 사이에 반사 부재를 배치하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, 그 경우는 제1 공간(47)이 외부 공간에 개방되어 있음에 따른 상술한 제1 투과층(51)의 온도 상승 억제 효과(열체류를 억제하는 효과)를 반사 부재가 방해하는 경우가 있다. 이에 대하여, 본 실시형태의 적외선 히터(10)에서는, 발열체(40)와는 반대쪽에 투과층 측의 반사 부재(75)를 배치하고 있기 때문에, 투과층 측의 반사 부재(75)가 제1 공간(47)의 개방을 방해하는 일이 없다. 따라서, 발열체(40)와 제1 투과층(51)의 온도차가 커지는 것을 방해하지 않도록 하면서, 적외선을 방사할 때의 에너지 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 발열체(40)로부터의 적외선 중 선택 반사 영역(53)을 향하는 반사 파장 영역 이외의 파장 영역의 적외선은, 선택 반사 영역(53)을 통과하여(도 9, 10의 가는 파선 화살표 참조), 처리 공간(81) 내에 방사된다. 그리고, 처리 공간(81) 내에 방사되는 적외선은, 필터부(50)(제1 투과층(51))의 상술한 필터 특성에 의해, 2개의 방사 피크를 가지고, 반사 파장 영역(3.5 ㎛~4.5 ㎛)의 적외선을 거의 포함하지 않는다. 여기서, 톨루엔은, 예컨대 파장 3.3 ㎛, 파장 6.7 ㎛ 등에 적외선의 흡수 피크를 갖는다. 그 때문에, 이 2개의 흡수 피크 부근의 파장의 방사 피크를 갖는 적외선을 적외선 히터(10)가 처리 공간(81) 내에 방사함으로써, 도포막(92)으로부터 효율적으로 톨루엔을 증발시킬 수 있다. 그리고, 톨루엔이 증발함으로써, 반도체 소자(90)의 표면에 실리콘으로 이루어지는 보호막을 형성할 수 있다.

이와 같이, 본 실시형태의 적외선 히터(10)에서는, 적외선 처리(도포막(92)의 건조)를 효율적으로 실시하기 위한 파장 영역의 적외선에 관해서는 필터부(50)(선택 반사 영역(53))를 투과하여 도포막(92)에 방사할 수 있다. 한편, 반사 파장 영역의 적외선은, 톨루엔의 흡수 피크로부터 벗어나 있으며 증발에 그다지 기여하지 않는 불필요한 파장 영역의 적외선이다. 그 때문에, 적외선 히터(10)는, 적외선 처리에 그다지 기여하지 않는 반사 파장 영역의 적외선에 관해서는 처리 공간(81) 내에 방사하지 않고 발열체(40)에 반사하여 발열체(40)의 가열에 이용하게 하고 있다. 한편, 선택 반사 영역(53)의 필터 특성이 같더라도, 발열체(40)의 온도가 다름으로써 처리 공간(81) 내에 방사되는 적외선은 방사 피크 등의 파장 특성이 변화된다. 그 때문에, 발열체(40) 사용시의 온도를 변화시킴으로써 처리 공간(81) 내에 방사되는 적외선의 2개의 방사 피크의 파장은 어느 정도 조정할 수 있다. 사용시의 발열체(40)의 온도는, 예컨대 대상물의 흡수 피크의 파장과 처리 공간(81) 내에 방사되는 적외선의 방사 피크가 되도록이면 가깝게 되도록 대상물에 따라서 적절하게 정할 수 있다.

이상 설명한 본 실시형태의 적외선 히터(10)는, 가열되면 적외선을 방사하여 미리결정된 반사 파장 영역의 적외선을 흡수할 수 있는 발열체(40)와, 발열체(40)와는 외부 공간에 개방된 제1 공간(47)으로 이격되어 설치된 필터부(50)를 구비하고 있다. 필터부(50)는, 발열체(40)로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 하나 이상의 투과층(제1 투과층(51))과, 반사 파장 영역의 적외선을 발열체(40)을 향해서 반사하는 반사부(제1 투과층(51) 및 투과층 측의 반사 부재(75))를 구비하고 있다. 이 적외선 히터(10)에서는, 발열체(40)가 가열되면 적외선이 방사되고, 그 적외선이 하나 이상의 투과층(제1 투과층(51))을 포함하는 필터부(50)를 통과하여 예컨대 대상물(도포막(92))에 방출된다. 이 때, 반사부(제1 투과층(51) 및 투과층 측의 반사 부재(75))는, 미리결정된 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 반사 특성을 갖고 있다. 또한, 발열체(40)는 반사 파장 영역의 적외선을 흡수할 수 있다. 그 때문에, 투과층(제1 투과층(51))은 발열체(40)로부터의 적외선을 투과함으로써, 흡수하는 경우와 비교하여 온도가 상승하기 어렵게 된다. 한편, 발열체(40)는 자신이 방사한 적외선의 일부를 흡수하여 자신의 가열에 이용할 수 있기 때문에, 온도가 상승하기 쉽게 된다. 이에 따라, 사용시의 발열체(40)와 필터부(50)(특히 발열체(40)에 가장 가까운 제1 투과층(51))의 온도차를 크게 할 수 있다. 한편, 발열체(40)와 필터부(50)의 온도차가 커짐으로써, 예컨대 투과층(제1 투과층(51))의 온도를 내열 온도 이하로 유지하면서 발열체(40)를 고온으로 할 수 있어, 대상물(도포막(92))에 방사되는 적외선의 에너지를 크게 할 수 있다. 또한, 발열체(40)의 온도가 같더라도 적외선 히터(10)에서는 필터부(50)를 보다 저온으로 유지할 수 있다. 또한, 투과층(제1 투과층(51))의 온도를 내열 온도 이하로 유지하면서 발열체(40)와 투과층(제1 투과층(51))의 거리를 작게 할 수 있어, 결과적으로 발열체(40)와 대상물(도포막(92))의 거리를 작게 할 수도 있다.

또한, 적외선 히터(10)에 있어서, 투과층은 제1 투과층(51)을 포함하고, 제1 투과층(51)은 반사부의 일부를 겸하고 있다. 제1 투과층(51)은, 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 반사 특성을 가지면서 또한 발열체(40)로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 선택 반사 영역(53)과, 반사 파장 영역의 적외선을 투과하는 투과 영역(54)을 갖고 있다. 선택 반사 영역(53)은 투과 영역(54)과 비교하여 발열체(40)의 중앙 부근에 배치되고, 투과 영역(54)은 선택 반사 영역(53)과 비교하여 발열체(40)의 중앙에서 먼 위치에 배치되어 있다. 반사부는, 제1 투과층(51)에서 봤을 때 발열체(40)와는 반대쪽에 배치되고, 투과 영역(54) 중 발열체(40) 측의 표면에 대하여 경사지면서 또한 투과 영역(54)을 투과한 반사 파장 영역의 적외선을 발열체(40)를 향해서 반사하는 반사면(76)을 갖는 투과층 측의 반사 부재(75)를 갖고 있다.

이상 설명한 본 실시형태의 적외선 처리 장치(100)에 의하면, 선택 반사 영역(53)이나 반사면(76)에서 반사된 적외선을 흡수함으로써 발열체(40)의 온도가 상승하기 쉽게 된다. 또한, 제1 투과층(51) 중 발열체(40)의 중앙에서 먼 부분을 향해서 방사된 반사 파장 영역의 적외선을, 경사진 반사면(76)에 의해서 발열체를 향해서 반사할 수 있다. 그 결과, 반사 파장 영역의 적외선의 외부 공간으로의 방출을 억제하여 발열체(40)의 온도를 상승하기 쉽게 할 수 있다. 따라서, 적외선을 방사할 때의 에너지 효율이 향상된다.

또한, 적외선 히터(10)에서는, 필터부(50)(특히 제1 투과층(51))와 발열체(40)의 온도차를 크게 할 수 있다. 발열체(40)와 필터부(50)의 온도차가 커짐으로써, 예컨대 제1 투과층(51)의 온도를 내열 온도 이하로 유지하면서 발열체(40)를 고온으로 할 수 있어, 도포막(92)에 방사되는 적외선의 에너지를 크게 할 수 있다. 또한, 발열체(40)의 온도가 같더라도 적외선 히터(10)에서는 필터부(50)를 보다 저온으로 유지할 수 있어, 필터부의 온도 상승에 의한 도포막(92)이나 그 주변(예컨대 노체(80)나 처리 공간(81) 등)의 온도 상승을 억제할 수 있다. 또한, 투과층 측의 반사 부재(75)는 제1 투과층(51)보다도 아래쪽에 배치되어 있어 제1 공간(47)의 개방을 방해하지 않는다. 따라서, 발열체(40)와 필터부(50)의 온도차가 커지는 것을 방해하지 않게 하면서, 적외선을 방사할 때의 에너지 효율을 보다 향상시킬 수 있다.

또한, 투과 영역(54)은, 발열체(40) 쪽에서 봤을 때 선택 반사 영역(53)의 주위를 둘러싸도록 위치하고 있다. 그 때문에, 반사 파장 영역의 적외선의 외부 공간으로의 방출을 억제한다고 하는 상술한 효과가 높아져, 적외선을 방사할 때의 에너지 효율이 향상된다. 또한, 투과층 측의 반사 부재(75)는, 반사면(76)을 제1 투과층(51) 중 발열체(40)와 대향하는 면에 수직으로 투영했을 때에, 투과 영역(54) 중 좌측, 우측, 전방, 후방 부분의 각각과 반사면(76a~76d)이 중복되도록 배치되어 있다. 또한, 반사면(76)은, 발열체(40) 쪽에서 봤을 때 선택 반사 영역(53)의 주위를 둘러싸도록 위치하고 있다. 그 때문에, 적외선 히터(10)가 예컨대 반사면(76a~76d) 중 1~3개를 갖추지 않는 경우와 비교하여, 반사 파장 영역의 적외선을 발열체를 향해서 반사하는 효과가 높아져, 발열체의 온도가 보다 상승하기 쉽게 된다. 따라서, 적외선을 방사할 때의 에너지 효율이 보다 향상된다.

더욱이, 투과층 측의 반사 부재(75)는, 반사면(76)을 제1 투과층(51) 중 발열체(40)와 대향하는 면에 수직으로 투영했을 때에 반사면(76)이 선택 반사 영역(53)에 중복되지 않도록 배치되어 있다. 그 때문에, 선택 반사 영역(53)을 통과한 적외선을 투과층 측의 반사 부재(75)가 방해하기 어렵기 때문에, 도포막(92)에 적외선을 방사하기 쉽다.

그리고 또, 적외선 히터(10)는, 발열체(40)에서 봤을 때 제1 투과층(51)과는 반대쪽에 배치되어 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 발열체 측의 반사 부재(23)를 구비하고 있다. 그 때문에, 발열체(40)에서 봤을 때 제1 투과층(51)과는 반대쪽(위쪽)으로 향하는 적외선을 발열체 측의 반사 부재(23)가 제1 투과층(51) 쪽(아래쪽)으로 반사함으로써, 발열체 측의 반사 부재(23)가 반사한 적외선으로 발열체(40)를 가열할 수 있다. 그 때문에, 발열체(40)의 온도가 상승하기 쉽게 되어, 적외선을 방사할 때의 에너지 효율이 향상된다.

그리고 또, 적외선 히터(10)에 있어서, 필터부(50)가 구비하는 하나 이상의 투과층 중 발열체(40)에 가장 가까운 최접근 투과층(제1 투과층(51))은, 발열체(40) 측의 표면(상면)이 제1 공간(47)에 노출되어 있다. 그리고, 적외선 히터(10)는 0.06≤D/L≤0.23을 만족하고 있다. 여기서, D/L 비가 작을수록 발열체(40)에서 최접근 투과층(제1 투과층(51))으로의 전열은, 제1 공간(47) 내의 분위기를 통한 열전도에 불가피하게 의존하게 된다. 그 결과, 제1 공간(47)에서의 열체류가 커져, 최접근 투과층(제1 투과층(51))의 온도가 상승하기 쉽게 된다. 여기서, D/L 비를 0.06 이상으로 함으로써, 전도열 유속의 과대화를 방지하여, 사용시의 발열체(40)와 필터부(50) 사이의 전열량을 작게 하여, 필터부(50)(특히 제1 투과층(51))의 온도 상승을 충분히 억제할 수 있다. 또한, D/L 비의 상승에 따라, 이번에는 제1 공간(47) 내의 전열이 대류에 의존하게 되고, D/L 비가 과도하게 커지면, 제1 공간(47)에서의 대류 손실이 커져, 발열체(40)의 온도가 저하하기 쉽게 된다. 이 경우는, D/L 비를 0.23 이하로 함으로써, 대류 열전달 계수의 상승을 방지하여, 대류 손실에 의한 발열체(40)의 온도 저하를 충분히 억제할 수 있다. 이상에 의해, 0.06≤D/L≤0.23으로 함으로써, 사용시의 발열체(40)의 온도 저하를 억제하면서, 발열체(40)와 필터부(50)(특히 제1 투과층(51))의 온도차를 보다 크게 할 수 있다. 결과적으로, 발열체(40)로부터의 보다 많은 적외선 에너지가 필터부(50)의 투과분으로 돌아, 대상물(도포막(92))에 방사되어, 효율적으로 도포막(92)의 적외선 처리를 할 수 있다.

그리고 또, 발열체(40)는, 제1 투과층(51)을 향해서 적외선을 방사할 수 있으면서 또한 반사 파장 영역의 적외선을 흡수할 수 있는 평면을 갖는 면형 발열체이다. 그 때문에, 예컨대 발열체(40)가 선형 발열체인 경우와 비교하여 선택 반사 영역(53)이나 투과층 측의 반사 부재(75)에서 반사된 적외선을 흡수하기 쉽게 되어, 발열체(40)의 온도가 상승하기 쉽게 된다. 따라서, 적외선을 방사할 때의 에너지 효율이 향상된다.

그리고 또, 적외선 처리 장치(100)는, 적외선 히터(10)와, 제1 공간(47)과 직접적으로는 연통되어 있지 않으면서 또한 발열체(40)로부터 방사되어 필터부(50)를 투과한 후의 적외선에 의해 적외선 처리를 하는 공간인 처리 공간(81)을 형성하는 노체(80)를 구비하고 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시형태에 하등 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 범위에 속하는 한 여러 가지 양태로 실시할 수 있음은 물론이다.

예컨대, 상술한 제1 실시형태에서는, 필터부(50)는 제1 투과층(51)을 구비하고 있지만, 발열체(40)로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 하나 이상의 투과층을 필터부(50)가 추가로 구비하여도 좋다. 도 15는 변형예인 적외선 히터(10a)의 확대 단면도이다. 적외선 히터(10a)의 필터부(50)는, 상술한 제1 투과층(51), 제1 고정판(71)에 더하여, 제1 투과층(51)의 아래쪽으로 이격되어 배치되어 제1 투과층(51)을 투과한 적외선의 적어도 일부를 투과하는 제2 투과층(52)과, 제2 투과층(52)을 배치하여 고정하는 직사각형의 프레임형 부재인 제2 고정판(72)과, 제1 투과층(51)과 제2 투과층(52) 사이에 배치된 냉각 케이스(60)를 구비하고 있다. 제2 투과층(52)은 하면에서 봤을 때 사각형상을 한 판형의 부재이다. 제2 투과층(52)의 상면은 제1 투과층(51)의 하면과 대향하고 있고, 제2 투과층(52)은 제1 투과층(51)과 대략 평행하게 배치되어 있다. 제2 투과층(52)은, 제1 투과층(51)과 제2 공간(63)을 두고서 위아래로 이격되어 배치되어 있다. 제2 투과층(52)의 하면은 처리 공간(81)에 노출되어 있다. 제2 투과층(52)은, 발열체(40)로부터의 적외선 중 제1 투과층(51)을 투과한 적외선의 적어도 일부를 투과하는 것이면 된다. 제2 투과층(52)은, 예컨대 제1 투과층(51)과 동일한 재질로 이루어지고, 제1 투과층(51)과 동일한 필터 특성을 갖고 있어도 좋다. 혹은, 제2 투과층(52)은 반사 특성을 갖지 않고 적외선의 투과율이 전체적으로 높더라도 좋다. 제2 고정판(72)은 노체(80)의 상부에 부착되어 있다. 냉각 케이스(60)는, 위아래로 개구된 대략 직방체의 상자형의 부재이다. 냉각 케이스(60)의 위아래의 개구는, 제1 투과층(51), 제1 고정판(71), 제2 투과층(52) 및 제2 고정판(72)으로 막혀 있다. 그 때문에, 제2 공간(63)은, 냉각 케이스(60)의 전후좌우의 벽부와, 제1 투과층(51) 및 제2 투과층(52)으로 둘러싸인 공간으로서 형성되어 있다. 또한, 냉각 케이스(60)는 좌우에 냉매 출입구(61)를 갖고 있다. 좌측의 냉매 출입구(61)는, 외부 공간에 배치된 냉매 공급원(95)(냉각 수단)과 배관으로 접속되어 있다. 냉매 공급원(95)은, 좌측의 냉매 출입구(61)를 통해 제2 공간(63)에 냉매를 유통시킨다. 제2 공간(63)을 통과한 냉매는, 우측의 냉매 출입구(61)를 통과하여 외부로 흐르게 되어 있다. 냉매 공급원(95)이 공급하는 냉매는, 예컨대 공기나 불활성 가스 등의 기체이며, 제1 투과층(51), 제2 투과층(52), 냉각 케이스(60)에 접촉하여 열을 빼앗음으로써 필터부(50)를 냉각한다. 한편, 제2 공간(63)은, 우측의 냉매 출입구(61)를 통해 외부 공간과 직접적으로 연통되어 있어도 좋고, 배관 등이 접속되어 외부 공간과 직접적으로는 연통되지 않아도 좋다. 또한, 제1 공간(47), 제2 공간(63), 처리 공간(81)은 상호 직접적으로는 연통되어 있지 않다. 제2 공간(63)은 냉매를 유통할 수 있는 냉매 유로로 되어 있다.

이렇게 해서 구성된 적외선 히터(10a)를 구비한 적외선 처리 장치에서도, 상술한 제1 실시형태의 적외선 처리 장치(100)와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 또한, 필터부(50)가 제2 투과층(52)을 구비하고, 제1 투과층(51)과 제2 투과층(52) 사이에 제2 공간(63)이 형성되어 있기 때문에, 제2 투과층(52)의 가열이 억제된다. 이에 따라, 적외선 히터(10)의 표면(제2 투과층(52)의 하면)은 비교적 저온으로 유지된다. 더구나, 냉매를 제2 공간(63)에 유통시킴으로써 필터부(50)의 온도 상승을 억제할 수 있어, 적외선 히터(10)의 표면을 보다 저온으로 유지하거나, 발열체(40)와 필터부(50)의 온도차를 보다 크게 하거나 할 수 있다. 필터부(50)를 저온으로 유지함으로써, 노체(80)나 처리 공간(81)의 온도 상승을 억제할 수 있다.

한편, 도 15의 적외선 히터(10a)에 있어서, 냉매 공급원(95)으로부터의 냉매의 공급을 하지 않고, 제2 공간(63)이 외부 공간에 직접적으로 연통되어 있어도 좋다. 제2 공간(63)은 외부 공간에 개방되어 있어도 좋다. 제2 공간(63)에 냉매를 유통시키지 않더라도, 제2 공간(63)이 존재함으로써 적외선 히터(10)의 표면(도 15에서는 제2 투과층(52)의 하면)의 가열을 억제하는 효과는 얻어진다. 이에 따라, 처리 공간(81), 노체(80) 등의 온도를 저온으로 유지할 수도 있다. 한편, 냉매 공급원(95)으로부터의 냉매의 공급을 하지 않는 경우, 적외선 히터(10a)는 냉각 케이스(60)를 구비하지 않아도 좋다. 이 경우도, 제1 투과층(51)과 제2 투과층(52) 사이에 제2 공간(63)이 형성되면 되며, 예컨대 제1 고정판(71)과 제2 고정판(72) 사이에 양자를 이격하면서 지지하는 부재를 배치하여도 좋다.

한편, 도 15에서는 적외선 히터(10a)가 제1 투과층(51)의 아래쪽에 제2 투과층(52)을 구비하는 양태를 예시했지만, 적외선 히터(10a)를 제1 투과층(51)의 위쪽에 다른 투과층(예컨대 반사 파장 영역의 적외선을 투과하는 층)을 구비하는 양태로 하여도 좋다. 이 경우도, 위쪽의 투과층을 투과한 후의 적외선 중 반사 파장 영역의 적외선을 제1 투과층(51)이 반사함으로써 발열체(40)를 가열할 수 있다. 그 때문에, 상술한 제1 실시형태의 적외선 히터(10)와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 한편, 이 양태는, 제1 투과층(51)이 제2 실시형태의 제2 투과층(52)에 상당하고, 위쪽의 투과층이 제2 실시형태의 제1 투과층(51)에 상당한다고 생각할 수도 있다. 또한, 이 양태에서는, 하나 이상의 투과층 중 발열체(40)에 가장 가까운 최접근 투과층은 위쪽의 투과층이 된다. 그 때문에, D/L 비의 도출에 이용하는 거리(D)는, 발열체(40)와 위쪽의 투과층과의 거리가 된다.

상술한 제1 실시형태에서는 제1 투과층(51)은 기판(51a)의 표면에 상측 코팅층(51b) 및 하측 코팅층(51c)을 형성한 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 제1 투과층(51)이 상술한 반사 특성을 적어도 갖고 있으면, 상측 코팅층(51b)과 하측 코팅층(51c)의 적어도 한쪽을 생략하거나 하여도 된다.

상술한 제1 실시형태에서는, 필터부(50)의 제1 투과 피크의 파장이 2 ㎛~3 ㎛이고, 제2 투과 피크의 파장이 5 ㎛~8.5 ㎛이며, 반사 파장 영역이 3.5 ㎛~4.5 ㎛인 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대 제1 투과층(51)의 기판(51a), 상측 코팅층(51b), 하측 코팅층(51c)의 막 두께 등을 적절하게 조정하고, 제1 투과 피크의 파장, 제2 투과 피크의 파장, 반사 파장 영역 중 하나 이상을 상술한 제1 실시형태와는 다르게 하여도 좋다.

발열체(40)는 상술한 제1~제3 실시형태에 한정되지 않는다. 예컨대, 발열체(40)는 하면이 세라믹스 용사막으로 코팅된 것으로 했지만, 하면 및 상면이 코팅되어 있어도 좋고, 세라믹스 용사막을 갖지 않는 것으로 하여도 좋다. 또한, 발열체(40)는 지지판(30)에 휘감겨진 리본형의 면형 발열체로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 발열체(40)가 금속판을 펀칭 가공함으로써 형성된 지그재그의 면형 발열체라도 좋다. 혹은, 발열체(40)가 선형의 발열체라도 좋다. 또한, 발열체(40)는 지지판(30)에 휘감겨져 지지되는 것으로 했지만, 발열체(40)를 관통하는 볼트 등을 통해 발열체(40)가 지지판(30)에 부착되어 있어도 좋다.

상술한 제1~제3 실시형태에서는, 제1 투과층(51)은 하면에서 봤을 때 사각형상을 한 판형의 부재로 했지만, 이것에 한하지 않고 예컨대 원판형의 부재라도 좋다. 제2 투과층(52)에 관해서도 마찬가지이다. 선택 반사 영역(53)이나 투과 영역(54)의 형상에 관해서도 마찬가지이다.

상술한 제1~제3 실시형태에서는, 적외선 히터(10)는 발열체 측의 반사 부재(23)를 구비하는 것으로 했지만, 발열체 측의 반사 부재(23)를 구비하지 않는 대신에 케이스(22)가 적외선을 반사하는 재료로 구성되어 있어도 좋다. 또한, 예컨대 발열체 측의 반사 부재(23)의 하면이 적외선을 반사하는 반사 코팅으로 덮여 있어도 좋다. 또한, 발열체 측의 반사 부재(23)를 구비하지 않으면서 또한 케이스(22)가 적외선을 반사하지 않는 등, 적외선 히터(10)는 발열체(40)의 위쪽에 발열체 측의 반사 부재를 구비하지 않더라도 좋다.

상술한 제1, 제3 실시형태에서는, 적외선 처리 장치(100)에 있어서, 적외선 히터(10)를 노체(80)의 상부에 배치하고, 처리 공간(81)에 제1 투과층(51)이 노출되도록 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 적외선 히터(10)를 노체(80)의 내측에 배치하여도 좋다. 이 경우도, 예컨대 배관이나 구획 부재 등을 이용하여 제1 공간(47)이 처리 공간(81)과 직접적으로는 연통되지 않으면서 또한 외부 공간에는 개방되게 하면 된다.

예컨대, 상술한 제2 실시형태에서는, 적외선 처리 장치(100)는 냉매 공급원(95)을 구비하는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 이 경우, 제2 공간(63)은 밀폐 공간이라도 좋고, 냉매 출입구(61)를 통해 외부 공간과 연통되어 있어도 좋다. 또한, 제2 공간(63)의 분위기는 진공이라도 좋고, 진공 이외의 분위기라도 좋다.

상술한 제2 실시형태에서는, 구획 부재(58) 전체가 적외선을 반사하는 부재이며, 구획 부재(58) 전체가 본 발명의 투과층 측의 반사 부재에 상당했지만, 이것에 한정되지 않는다. 적외선을 반사할 수 있는 부재인 투과층 측의 반사 부재는, 구획 부재(58)의 적어도 일부면 된다. 예컨대, 구획 부재(58) 중 냉각 케이스(60)만이 반사 파장 영역의 적외선을 반사할 수 있어도 좋다. 또한, 투과층 측의 반사 부재는, 적어도 반사 파장 영역의 적외선을 반사하면 된다. 한편, 구획 부재(58)가 적외선을 반사하지 않는 부재라도 좋다. 즉, 반사부(55)는 투과층 측의 반사 부재를 구비하지 않아도 좋다. 이렇게 해서도, 상술한 제2 실시형태에서는 적외선 히터(10)의 반사부(55)가 제2 투과층(52)을 갖기 때문에, 반사 파장 영역의 적외선을 반사하여 발열체(40)의 온도를 상승시킬 수는 있다. 또한, 필터부(50)는 구획 부재(58)를 갖지 않아도 된다. 예컨대, 필터부(50)가 제1 고정판(71)과 제2 고정판(72)을 구비하지만 냉각 케이스(60)를 구비하지 않아도 좋다. 그 대신에, 제1 고정판(71)과 제2 고정판(72) 사이에 양자를 이격하면서 지지하는 부재를 배치하여도 좋다. 구획 부재(58)가 없는 경우, 제2 공간(63)은 외부 공간에 직접적으로 연통되어 있어도 좋고, 외부 공간에 개방되어 있어도 좋다.

상술한 제2 실시형태에서는, 제2 투과층(52)은 발열체(40)와 대략 평행하게 배치되어, 발열체(40)로부터의 적외선을 발열체(40)를 향해서 직접적으로 반사하기 쉽게 되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 반사부(55) 전체적으로 발열체(40)에 적외선을 반사할 수 있으면 된다. 예컨대, 제2 투과층(52)에서 반사한 적외선이 구획 부재(58)에서 반사됨으로써 반사 파장 영역의 적외선이 발열체(40)에 반사되어도 좋다.

상술한 제2 실시형태에서는, 제1 투과층(51)은 반사 파장 영역의 적외선을 투과하지만, 발열체(40)로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하면 되며, 반사 파장 영역의 적외선을 반사하여도 좋다. 예컨대, 제1 투과층(51)이 제2 투과층(52)과 같은 필터 특성이라도 좋다. 단, 상술하는 것과 같이, 제1 투과층(51)의 적외선의 흡수율을 낮게 하여 온도 상승을 보다 억제하기 쉽기 때문에, 제1 투과층(51)이 적외선의 반사 특성을 갖지 않는(폭넓은 파장 영역에 걸쳐 적외선을 투과하는) 것이 바람직하다.

상술한 제2 실시형태에서는, 필터부(50)는 제1 투과층(51) 및 제2 투과층(52)을 구비했지만, 이것에 한하지 않고, 필터부(50)는 하나 이상의 투과층을 갖고 있으면 된다. 예컨대, 제1 투과층(51)이 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 반사 특성을 갖고 있는 경우, 제2 투과층(52)이 없어도 된다. 이 경우, 제1 투과층(51)은 반사부(55)의 적어도 일부를 겸하게 된다. 또한, 투과층 측의 반사 부재(예컨대 구획 부재(58))가 발열체(40)를 향해서 반사 파장 영역의 적외선을 반사할 수 있는 경우는, 제1 투과층(51)이 반사 특성을 갖지 않더라도, 제2 투과층(52)을 생략할 수 있다.

상술한 제2 실시형태에서는, 필터부(50)는 제1 투과층(51) 및 제2 투과층(52)을 구비했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 필터부(50)가 발열체(40)로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과할 수 있는 투과층을 추가로 갖고 있어도 좋다. 예컨대, 필터부(50)는, 제1 투과층(51)보다도 발열체(40) 쪽에 가까운 투과층을 추가로 구비하고 있어도 좋다. 이 경우, 제1 투과층(51)이 아니라 발열체(40)에 가장 가까운 투과층이 최접근 투과층이 된다.

상술한 제2 실시형태에서는, 제1 투과층(51)의 상면이 제1 공간(47)에 노출되어 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 필터부(50)는 발열체(40)와 제1 공간(47)으로 이격되어 설치되어 있으면 된다. 예컨대, 필터부(50)가 제1 투과층(51)과는 별도로 최접근 투과층을 갖는 경우에는, 최접근 투과층의 상면이 제1 공간(47)에 노출되어 있어도 좋다.

상술한 제2 실시형태에서는, 투과층 측의 반사 부재(구획 부재(58))는 금속으로 형성되어 있지만, 제1 투과층(51)을 투과한 반사 파장 영역의 적외선을 반사할 수 있으면 금속에 한정되지 않는다. 예컨대, 구획 부재(58)의 내주면이 적외선을 반사하는 반사 코팅으로 덮여 있어도 좋다. 이 경우, 투과층 측의 반사 부재 전체가 적외선을 반사할 수 있는 재질일 필요는 없다. 발열체 측의 반사 부재(23)에 관해서도 마찬가지로, 적어도 반사 파장 영역의 적외선을 반사할 수 있으면 된다. 예컨대, 발열체 측의 반사 부재(23)의 하면이 반사 코팅으로 덮여 있어도 좋다.

상술한 제2 실시형태에서는 제1 투과층(51)은 기판(51a)의 표면에 상측 코팅층(51b) 및 하측 코팅층(51c)을 형성한 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 제1 투과층(51)이 상술한 필터 특성을 적어도 갖고 있으면, 상측 코팅층(51b)과 하측 코팅층(51c)의 적어도 한쪽을 생략하거나 하여도 좋다. 제2 투과층(52)에 관해서도 마찬가지이다. 한편, 제1 투과층(51)의 필터 특성은, 발열체(40)로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 것이면 된다. 제2 투과층(52)의 필터 특성은, 반사 파장 영역의 적외선을 반사하고 또한 발열체(40)로부터의 적외선 중 제1 투과층(51)을 투과한 적외선의 적어도 일부를 투과하는 것이면 된다.

상술한 제2 실시형태에서는, 제2 투과층(52)의 제1 투과 피크의 파장이 2 ㎛~3 ㎛이고, 제2 투과 피크의 파장이 5 ㎛~8.5 ㎛이며, 반사 파장 영역이 3.5 ㎛~4.5 ㎛인 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대 제2 투과층(52)의 기판(52a), 상측 코팅층(52b), 하측 코팅층(52c)의 막 두께 등을 적절하게 조정하고, 제1 투과 피크의 파장, 제2 투과 피크의 파장, 반사 파장 영역 중 하나 이상을 상술한 제2 실시형태와는 다르게 하여도 좋다. 제1 투과 피크의 파장 및 제2 투과 피크의 파장은, 적외선 처리를 하는 대상물에 방사하고 싶은 파장(대상물의 적외선의 흡수 피크 등)이 되도록이면 근접하게 하는 것이 바람직하다. 또한, 반사 파장 영역은, 적외선 처리에 불필요한 파장 영역으로 하는 것이 바람직하다.

상술한 제2 실시형태에서는, 적외선 처리 장치(100)에 있어서, 적외선 히터(10)를 노체(80)의 상부에 설치하고, 처리 공간(81)에 제2 투과층(52)이 노출되도록 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 적외선 히터(10)를 노체(80)의 내측에 배치하여도 좋다. 이 경우도, 예컨대 배관이나 구획 부재 등을 이용하여 제1 공간(47)이 처리 공간(81)과 직접적으로는 연통되지 않고 또한 외부 공간에는 개방되게 하면 된다. 마찬가지로, 구획 부재(58) 및 제2 투과층(52)이 노체(80)의 내측에 배치되고, 노체(80)의 상면(천장부분)의 개구를 제1 투과층(51)이 막도록 하여도 좋다. 즉, 제1 투과층(51) 및 제1 공간(47)은 노체(80) 밖에 위치하고, 제2 공간(63)은 노체(80) 내측에 위치하고 있어도 좋다.

예컨대, 상술한 제3 실시형태에서는, 필터부(50)는 제1 투과층(51)을 구비하고 있지만, 필터부(50)는 제1 투과층(51)을 포함하는 하나 이상의 투과층을 구비하고 있으면 된다. 예컨대, 발열체(40)로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 하나 이상의 다른 투과층을 필터부(50)가 추가로 구비하여도 좋다. 예컨대, 필터부(50)는, 제1 투과층(51)에 더하여, 제1 투과층(51)보다도 발열체(40)에 가까운 투과층을 구비하고 있어도 좋다. 이 경우, 제1 투과층(51)이 아니라 발열체(40)에 가장 가까운 투과층이 최접근 투과층이 된다. 또한, 제1 투과층(51)보다도 발열체(40)에 가까운 투과층이 존재하는 경우, 이 투과층은, 투과 영역(54)과 마찬가지로 적어도 반사 파장 영역의 적외선을 투과하는 특성을 갖고 있어도 좋고, 반사 파장 영역을 포함하는 적어도 파장 2 ㎛~8 ㎛의 파장 영역의 적외선을 투과하는 특성을 갖고 있어도 좋다. 혹은, 필터부(50)는, 제1 투과층(51)에 더하여, 제1 투과층(51)에서 봤을 때 발열체(40)와는 반대쪽에 위치하는 투과층을 구비하고 있어도 좋다. 예컨대, 투과층 측의 반사 부재(75)에서 봤을 때 제1 투과층(51)과는 반대쪽(도 10에서의 투과층 측의 반사 부재(75)의 하측)에 투과층을 구비하고 있어도 좋다. 이 투과층은, 선택 반사 영역(53)과 같은 특성을 갖고 있어도 좋고, 투과 영역(54)과 같은 특성을 갖고 있어도 좋다.

상술한 제3 실시형태에서는, 제1 투과층(51)의 상면이 제1 공간(47)에 노출되고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 필터부(50)는 발열체(40)와 제1 공간(47)으로 이격되어 설치되어 있으면 된다. 예컨대, 필터부(50)가 제1 투과층(51)과는 별도로 최접근 투과층을 갖는 경우에는, 최접근 투과층의 상면이 제1 공간(47)에 노출되어 있어도 좋다.

상술한 제3 실시형태에서는, 반사면(76)은 평면으로 했지만, 투과 영역(54) 중 발열체(40) 측의 표면에 대하여 경사져 있으면(평행이 아니면), 평면에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 16의 변형예의 적외선 히터(10a)에 도시하는 것과 같이, 반사면(76)은 곡면(오목면)이라도 좋다. 반사면(76)을 곡면으로 하는 경우, 반사면(76)은 예컨대 단면 형상이 파라볼라, 타원의 호, 원호 등의 곡선 형상으로 하여도 좋다. 반사면(76)의 곡면의 초점 위치는, 반사면(76)으로부터 발열체(40)에 효율적으로 적외선을 반사할 수 있게 정하면 된다.

선택 반사 영역(53), 투과 영역(54), 발열체 영역(E) 및 제1 투과층(51)의 상면에 투영한 반사면(76)의 위치 관계나 형상, 발열체(40), 제1 투과층(51), 반사면(76)의 서로의 상하 방향의 거리 등은, 상술한 제3 실시형태에 한정되지 않는다. 이들은, 반사면(76)으로부터 발열체(40)에 효율적으로 적외선을 반사할 수 있도록 예컨대 실험에 의해 적절하게 정할 수 있다. 예컨대, 투과 영역(54)은 선택 반사 영역(53)의 주위를 둘러싸고 있는 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 투과 영역(54)이 선택 반사 영역(53)의 좌우에만 혹은 전후에만 위치하고 있어도 좋다. 제1 투과층(51)에 투영한 반사면(76)은 발열체 영역(E) 및 선택 반사 영역(53)과 겹치지 않는 것으로 했지만, 발열체 영역(E) 및 선택 반사 영역(53)의 적어도 어느 하나와 겹치는 부분이 있어도 좋다. 또한, 발열체(40) 측에서 봤을 때에 반사면(76)의 적어도 일부가 투과 영역(54)보다도 전후좌우의 외측으로 불거져 나와 있어도 좋다. 투과 영역(54)은 발열체 영역(E)과 중복되어 있지 않아도 좋고, 발열체 영역(E)의 내부에 포함되어 있어도 좋다. 선택 반사 영역(53), 투과 영역(54), 발열체 영역(E) 중 하나 이상이, 다른 것과 전후좌우의 중심이 일치하지 않아도 된다. 폭(Wa~Wd)은, 전부 같은 값이라도 좋고, 적어도 하나가 다른 것과 상이한 값이라도 좋다.

상술한 제3 실시형태에서는, 선택 반사 영역(53)은 기판(51a)의 표면에 상측 코팅층(51b) 및 하측 코팅층(51c)을 형성한 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 선택 반사 영역(53)이 상술한 필터 특성을 적어도 갖고 있으면, 상측 코팅층(51b)과 하측 코팅층(51c)의 적어도 한쪽을 생략하거나 하여도 좋다. 투과 영역(54)에 관해서도 마찬가지이다. 또한, 제1 투과층(51)은, 선택 반사 영역(53), 투과 영역(54) 이외의 특성을 갖는 영역을 추가로 구비하고 있어도 좋다.

상술한 제3 실시형태에서는, 필터부(50)의 제1 투과 피크의 파장이 2 ㎛~3 ㎛이고, 제2 투과 피크의 파장이 5 ㎛~8.5 ㎛이며, 반사 파장 영역이 3.5 ㎛~4.5 ㎛인 것으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대 선택 반사 영역(53)의 기판(51a), 상측 코팅층(51b), 하측 코팅층(51c)의 막 두께 등을 적절하게 조정하고, 제1 투과 피크의 파장, 제2 투과 피크의 파장, 반사 파장 영역 중 하나 이상을 상술한 제3 실시형태와는 다르게 하여도 좋다. 제1 투과 피크의 파장 및 제2 투과 피크의 파장은, 적외선 처리를 하는 대상물에 방사하고 싶은 파장(대상물의 적외선의 흡수 피크 등)에 되도록이면 근접하게 하는 것이 바람직하다. 또한, 반사 파장 영역은, 적외선 처리에 불필요한 파장 영역으로 하는 것이 바람직하다.

상술한 제3 실시형태에서는, 투과층 측의 반사 부재(75)는 금속으로 형성되어 있었지만, 반사면(76)이 적외선을 반사할 수 있으면 된다. 예컨대, 반사면(76)이 적외선을 반사하는 반사 코팅으로 덮여 있어도 좋다. 이 경우, 투과층 측의 반사 부재(75) 전체가 적외선을 반사할 수 있는 재질일 필요는 없다. 발열체 측의 반사 부재(23)에 관해서도 마찬가지로, 하면이 반사 코팅으로 덮여 있어도 좋다.

상술한 제3 실시형태에서는, 적외선 히터(10)는 4개의 투과층 측의 반사 부재(75)를 구비하지만, 이것에 한하지 않고 투과층 측의 반사 부재(75)를 하나 이상 구비하고 있으면 된다. 또한, 본 실시형태에서는, 반사면(76a~76d)의 각도(θ)는 전부 동일한 값으로 했지만, 이것에 한정되지 않는다. 반사면(76a~76d)의 각도(θ)의 적어도 하나가 다른 것과 상이한 값이라도 좋다. 제1~제4 투과층 측의 반사 부재(75a~76d)나 반사면(76a~76d)의 형상도 전부 같을 필요는 없다.

상술한 제3 실시형태에서는, 적외선 히터(10)는 발열체 측의 반사 부재(23)를 구비하는 것으로 했지만, 발열체 측의 반사 부재(23) 대신에 또는 발열체 측의 반사 부재(23)에 더하여, 케이스(22)가 적외선을 반사하는 재료로 구성되어 있어도 좋다. 케이스(22)가 적외선을 반사할 수 있는 경우, 도 17의 변형예의 적외선 히터(10B)에 도시하는 것과 같이, 케이스(22)가 투과 영역(54) 중 발열체(40) 측의 표면에 대하여 경사지고 또한 하면에서 봤을 때 발열체(40)보다도 외측에 적어도 일부가 비어져 나온 반사면(22a)을 갖고 있어도 좋다. 이렇게 하면, 반사면(76)에서 반사한 후에 발열체(40)로 향하지 않는 적외선이 있는 경우에, 그 적외선을 반사면(22a)에서 또 반사하고, 그 후에 케이스(22)의 천장면 또는 발열체 측의 반사 부재(23)에서 또 적외선을 반사하여, 적외선을 발열체(40)에 흡수시킬 수 있다. 한편, 발열체 측의 반사 부재(23)를 구비하지 않고 또한 케이스(22)가 적외선을 반사하지 않는 등, 적외선 히터(10)는 발열체(40)의 위쪽에 발열체 측의 반사 부재를 구비하지 않아도 된다.

상술한 제1~제3 실시형태의 양태나 제1~제3 실시형태의 각각의 변형예의 양태는, 적절하게 다른 실시형태나 그 변형예에 적용하여도 좋고, 상술한 양태의 2 이상을 적절하게 조합하여도 좋다. 적외선 히터는, 발열체로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 하나 이상의 투과층을 구비하고 있으면 된다. 예컨대, 필터부는, 투과층으로서 제1 실시형태의 제1 투과층(51), 제2 실시형태의 제1 투과층(51), 제2 실시형태의 제2 투과층(52) 및 제3 실시형태의 제1 투과층(51) 중 하나 이상의 투과층을 구비하고 있어도 좋다. 또한, 반사부는, 제1 실시형태의 제1 투과층(51), 제2 실시형태의 제2 투과층(52), 제2 실시형태의 투과층 측의 반사 부재(구획 부재(58)), 제3 실시형태의 제1 투과층(51)(특히 선택 반사 영역(53)) 및 제3 실시형태의 투과층 측의 반사 부재(75) 중 하나 이상을 구비하고 있어도 좋다.

실시예

이하에는, 적외선 히터 및 이것을 구비한 적외선 처리 장치를 구체적으로 제작한 예를 실시예로서 설명한다. 실험예 1~10, 1B~10B, 1C~18C가 본 발명의 실시예에 해당한다. 한편, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실험예 1~10]

실험예 1~10에서는, D/L 비를 표 1에 기재하는 것과 같이 여러 가지로 변경하면서, 적외선 히터를 구비한 적외선 처리 장치를 작성했다. 한편, 적외선 히터는, 냉각 케이스(60)를 갖추지 않고 제2 공간(63)이 외부 공간에 개방되어 있는 점 이외에는 적외선 히터(10a)와 같은 구성으로 했다. 제1 투과층(51) 및 제2 투과층(52)은, 모두 상술한 제1 실시형태의 제1 투과층(51)과 동일한 재질 및 필터 특성으로 했다. 또한, 적외선 처리 장치는, 노체(80)에 적외선 히터가 하나만 부착되어 있는 상태로 했다. 발열체(40)는, 도 3, 도 4에 도시한 형상으로 하고, 대표 치수(L)를 135.4 mm로 했다. 발열체(40)는, Ni-Cr 합금제로 하고, 제1 투과층(51) 측의 표면이 알루미나의 세라믹스 용사막으로 코팅되어 있는 것으로 했다. 외부 공간은 대기 분위기로 했다.

[평가 시험]

실험예 1~10의 적외선 처리 장치에 있어서, 처리 공간(81) 내의 적외선 히터의 바로 아래의 위치에 대상물을 배치했다. 그리고, 발열체(40)에 약 300 W의 전력을 통전한 상태에서 온도가 안정되기를 기다린 후, 발열체(40), 제1 투과층(51), 제2 투과층(52), 대상물, 처리 공간(81)의 온도를 측정했다. 실험예 1~10의 거리(D), D/L 비, 측정한 각 온도를, 표 1에 정리하여 기재한다.

도 18은 실험예 1~10에 있어서의 D/L 비와 발열체(40), 제1 투과층(51), 제2 투과층(52), 대상물의 온도와의 관계를 도시하는 그래프이다. 표 1 및 도 18로부터 알 수 있는 것과 같이, 실험예 1~10의 어느 것이나 사용시의 발열체(40)와 필터부(50)(제1 투과층(51) 및 제2 투과층(52))의 온도차를 크게 할 수 있었다. 또한, D/L 비가 클수록 제1 투과층(51)의 온도가 저하하여 발열체(40)와 제1 투과층(51)의 온도차가 커지는 경향이 보였다. D/L 비가 값 0.08 이상인 실험예 2~10에서는, 제1 투과층(51)의 온도 상승을 보다 억제할 수 있어, D/L 비를 값 0.08 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다고 생각된다. 또한, D/L 비가 0.14 이하인 영역에서는 D/L 비가 클수록 제1 투과층(51)의 온도 상승을 억제하는 효과가 급격히 높아져, D/L 비가 값 0.14 이상이면 제1 투과층(51)의 온도 상승을 더욱 억제할 수 있었다. 또한, D/L 비가 클수록 발열체(40)의 온도가 저하하는 경향이 보였다. D/L 비가 값 0.23 이하인 실험예 1~8에서는, 발열체(40)의 온도 저하를 보다 억제할 수 있어, D/L 비를 값 0.23 이하로 하는 것이 보다 바람직하다고 생각된다. 또한, D/L 비가 0.19 이하이면 발열체(40)의 온도가 600℃ 이상으로 유지되고 있어, 발열체(40)의 온도 저하를 더욱 억제할 수 있었다. 이상으로부터, D/L 비는 0.08 이상, 0.14 이상이 바람직하고, 0.23 이하, 0.19 이하가 바람직하다고 생각된다. 또한, 제1 투과층(51)이 저온으로 유지되고 있는 실험예일수록, 제2 투과층(52), 대상물, 처리 공간(81)의 온도도 저온으로 유지되는 경향이 있었다.

[실험예 1B~5B]

실험예 1B~5B에서는, D/L 비를 표 2에 기재하는 것과 같이 여러 가지로 변경하면서, 적외선 히터를 구비한 적외선 처리 장치를 작성했다. 한편, 적외선 히터는, 제2 공간(63)이 좌우의 냉매 출입구(61)를 통해 외부 공간과 직접적으로 연통되어 있는 상태로 한 점 이외에는 제2 실시형태의 적외선 히터(10)와 같은 구성으로 했다. 제1 투과층(51) 및 제2 투과층(52)은 모두 상술한 제2 실시형태의 제1 투과층(51) 및 제2 투과층(52)과 동일한 재질 및 필터 특성으로 했다. 한편, 제1 투과층(51)의 반사 파장 영역의 적외선의 투과율은 80%로 하고, 반사 파장 영역의 적외선의 반사율은 15%로 하고, 반사 파장 영역의 적외선의 흡수율은 5%로 했다. 제1 투과층(51)의 파장 2~8 ㎛의 적외선의 투과율은 80%로 하고, 파장 2~8 ㎛의 적외선의 반사율은 15%로 하고, 파장 2~8 ㎛의 적외선의 흡수율은 5%로 했다. 제2 투과층(52)의 반사 파장 영역의 적외선의 투과율은 10%로 하고, 반사 파장 영역의 적외선의 반사율은 80%로 하고, 반사 파장 영역의 적외선의 흡수율은 10%로 했다. 제2 투과층(52)의 제1 투과 피크는 파장 2.5 ㎛로 하고, 제1 투과 피크의 적외선의 투과율은 80%로 하고, 제1 투과 피크의 적외선의 반사율은 10%로 하고, 제1 투과 피크의 적외선의 흡수율은 10%로 했다. 제2 투과층(52)의 제2 투과 피크는 파장 5.5 ㎛로 하고, 제2 투과 피크의 적외선의 투과율은 80%로 하고, 제2 투과 피크의 적외선의 반사율은 10%로 하고, 제2 투과 피크의 적외선의 흡수율은 10%로 했다. 또한, 적외선 처리 장치는, 냉매 공급원(95)을 구비하지 않는 것으로 하고, 노체(80)에 적외선 히터가 하나만 부착되어 있는 상태로 했다. 발열체(40)는, 도 7, 도 8에 도시한 형상으로 하고, 대표 치수(L)를 135.4 mm로 했다. 발열체(40)는, Ni-Cr 합금제로 하고, 제1 투과층(51) 측의 표면이 알루미나의 세라믹스 용사막으로 코팅되어 있는 것으로 했다. 외부 공간은 대기 분위기로 했다.

[실험예 6B~10B]

실험예 6B~10B에서는, D/L 비를 표 2에 기재하는 것과 같이 여러 가지로 변경하면서, 적외선 히터를 구비한 적외선 처리 장치를 작성했다. 한편, 실험예 6B~10B의 적외선 히터는, 제1 투과층(51) 및 제2 투과층(52)의 필터 특성을, 실험예 1B~5B의 제2 투과층(52)과 같게 했다. 즉, 제1 투과층(51)은, 반사 파장 영역(3.5 ㎛~4.5 ㎛)의 적외선을 반사하는 것으로 했다. 그 이외의 점은 실험예 1B~5B와 같은 구성으로 했다. 또, 실험예 6B~10B의 각각의 D/L 비의 값은 실험예 1B~5B의 각각과 대응시켜 동일한 값으로 했다.

[평가 시험]

실험예 1B~10B의 적외선 처리 장치에 있어서, 발열체(40)에 약 300 W의 전력을 통전한 상태에서 온도가 안정되기를 기다린 후, 발열체(40) 및 제1 투과층(51)의 온도를 측정했다. 실험예 1B~10B의 거리(D), D/L 비, 측정한 각 온도를 표 2에 정리하여 기재한다.

도 19는 실험예 1B~10B에서의 D/L 비와 발열체(40) 및 제1 투과층(51)의 온도와의 관계를 도시하는 그래프이다. 표 2 및 도 19로부터 알 수 있는 것과 같이, D/L 비가 0.06 이상 0.23 이하인 실험예 1B~10B 모두 사용시의 발열체(40)와 필터부(50)(제1 투과층(51))의 온도차를 크게 할 수 있었다. 또한, D/L 비가 클수록 제1 투과층(51)의 온도가 저하하여 발열체(40)와 제1 투과층(51)의 온도차가 커지는 경향이 보였다. D/L 비가 작을수록 발열체(40)의 온도가 저하하기 어려운 경향이 보였다. 또한, 제1 투과층(51)이 반사 파장 영역의 적외선을 투과하는 필터 특성을 갖는 실험예 1B~5B에서는, 제1 투과층(51)이 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 필터 특성을 갖는 실험예 6B~10B와 비교하여, D/L 비가 같더라도 제1 투과층(51)의 온도 상승을 보다 억제할 수 있었다. 이것은, 실험예 1B~5B의 제1 투과층(51)이, 실험예 6B~10B의 제1 투과층(51)과 비교하여 적외선의 흡수율이 낮기 때문이라고 생각된다.

[실험예 1C~9C]

실험예 1C~9C에서는, D/L 비를 표 3에 기재하는 것과 같이 여러 가지로 변경하면서, 적외선 히터를 구비한 적외선 처리 장치를 작성했다. 한편, 적외선 히터는 도 9~도 14에 도시한 적외선 히터(10)와 같은 구성으로 했다. 제1 투과층(51)은, 모두 상술한 제3 실시형태의 선택 반사 영역(53)과 투과 영역(54) 양쪽을 면내에 갖는 것으로 하고, Wa, Wb, Wc, Wd는 모두 20 mm로 했다. 발열체 영역(E)은 좌우 방향의 길이 X=120 mm, 전후 방향의 길이 Y=120 mm의 직사각형으로 했다. 선택 반사 영역(53)의 반사 파장 영역의 적외선의 투과율은 10%로 하고, 반사 파장 영역의 적외선의 반사율은 80%로 하고, 반사 파장 영역의 적외선의 흡수율은 10%로 했다. 선택 반사 영역(53)의 제1 투과 피크는 파장 2.5 ㎛로 하고, 제1 투과 피크의 적외선의 투과율은 80%로 하고, 제1 투과 피크의 적외선의 반사율은 10%로 하고, 제1 투과 피크의 적외선의 흡수율은 10%로 했다. 선택 반사 영역(53)의 제2 투과 피크는 파장 5.5 ㎛로 하고, 제2 투과 피크의 적외선의 투과율은 80%로 하고, 제2 투과 피크의 적외선의 반사율은 10%로 하고, 제2 투과 피크의 적외선의 흡수율은 10%로 했다. 투과 영역(54)의 반사 파장 영역의 적외선의 투과율은 80%로 하고, 반사 파장 영역의 적외선의 반사율은 15%로 하고, 반사 파장 영역의 적외선의 흡수율은 5%로 했다. 투과 영역(54)의 파장 2~8 ㎛의 적외선의 투과율은 80%로 하고, 파장 2~8 ㎛의 적외선의 반사율은 15%로 하고, 파장 2~8 ㎛의 적외선의 흡수율은 5%로 했다. 또한, 적외선 처리 장치는, 노체(80)에 적외선 히터가 하나만 부착되어 있는 상태로 했다. 발열체(40)는, 도 11, 도 12에 도시한 형상으로 하고, 대표 치수(L)를 135.4 mm로 했다. 발열체(40)는, Ni-Cr 합금제로 하고, 제1 투과층(51) 측의 표면이 알루미나의 세라믹스 용사막으로 코팅되어 있는 것으로 했다. 외부 공간은 대기 분위기로 했다.

[실험예 10C~18C]

실험예 10C~18C에서는, D/L 비를 표 3에 기재하는 것과 같이 여러 가지로 변경하면서, 적외선 히터를 구비한 적외선 처리 장치를 작성했다. 한편, 실험예 10C~18C의 적외선 히터는, 제1 투과층(51) 전체가 선택 반사 영역(53)이며, 아울러 투과층 측의 반사 부재(75)(제1~제4 투과층 측의 반사 부재(75a~75d))를 구비하지 않는 점 이외에는, 적외선 히터(10)와 같은 구성으로 했다. 또한, 실험예 10C~18C의 각각의 D/L 비의 값은, 실험예 1C~9C의 각각과 대응시켜 동일한 값으로 했다.

[평가 시험]

실험예 1C~18C의 적외선 처리 장치에 있어서, 처리 공간(81) 내의 적외선 히터의 바로 아래의 위치에 대상물을 배치했다. 그리고, 발열체(40)에 약 300 W의 전력을 통전한 상태에서 온도가 안정되기를 기다린 후, 발열체(40), 제1 투과층(51), 대상물의 온도를 측정했다. 실험예 1C~18C의 거리(D), D/L 비, 측정한 각 온도를, 표 3에 정리하여 기재한다. 한편, 대상물로서는 폴리이미드 필름을 이용했다. 또한, 제1 투과층(51)의 온도의 측정 부위는 전후좌우 방향의 중앙 부분의 온도로 했다.

도 20은 실험예 1C~18C에서의 D/L 비와 발열체(40), 제1 투과층(51), 대상물의 온도와의 관계를 도시하는 그래프이다. 표 3 및 도 20으로부터 알 수 있는 것과 같이, 실험예 1C~18C 모두 사용시의 발열체(40)와 필터부(50)(제1 투과층(51))의 온도차를 크게 할 수 있었다. 또한, D/L 비가 클수록 제1 투과층(51)의 온도가 저하하여 발열체(40)와 제1 투과층(51)의 온도차가 커지는 경향이 보였다. 그러나, 투과 영역(54) 및 투과층 측의 반사 부재(75)를 구비하는 실험예 1C~9C에서는 어느 경우나, 각각 대응하는 실험예 10C~18C와 비교하면, 발열체(40)의 온도, 제1 투과층(51)의 온도, 대상물의 온도가 함께 웃돌고 있었다. 즉, 실험예 1C~9C에서는, 발열체(40)에 외부로부터 투입하는 에너지(통전 전력)가 동등한 경우의 가열 능력(에너지 효율)이 향상되고 있음이 확인되었다. 또한, D/L 비가 값 0.06 이상인 실험예 3C~9C에서는, 제1 투과층(51)의 온도 상승을 보다 억제할 수 있어, D/L 비를 값 0.06 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다고 생각된다. 또한, D/L 비가 0.12 이하인 영역에서는 D/L 비기 클수록 제1 투과층(51)의 온도 상승을 억제하는 효과가 급격히 높아져, D/L 비가 값 0.12 이상이면 제1 투과층(51)의 온도 상승을 더욱 억제할 수 있었다. 또한, D/L 비가 클수록 발열체(40)의 온도가 저하하는 경향이 보였다. D/L 비의 값이 0.23 이하인 실험예 1C~7C에서는, 발열체(40)의 온도 저하를 보다 억제할 수 있어, D/L 비를 값 0.23 이하로 하는 것이 보다 바람직하다고 생각된다. 또한, D/L 비가 0.2 이하이면, 대상물의 온도를 150℃를 넘은 수준으로 상승시킬 수 있어, 보다 높은 가열 효과에 의한 적외선 히터의 운용이 가능하게 된다고 생각된다. 이상으로부터, D/L 비는 0.06 이상이 바람직하고, 0.12 이상이 보다 바람직하다고 생각된다. 또한, D/L 비는 0.23 이하가 바람직하고, 0.2 이하가 보다 바람직하다고 생각된다.

본 출원은, 2014년 11월 28일에 출원된 일본 특허출원 제2014-241192호, 2015년 4월 23일에 출원된 일본 특허출원 제2015-088633호 및 2015년 4월 23일에 출원된 일본 특허출원 제2015-088634호를 우선권 주장의 기초로 하고 있고, 인용에 의해 그 내용 모두가 본 명세서에 포함된다.

본 발명은, 대상물의 가열이나 건조 등의 적외선 처리가 필요한 산업, 예컨대 보호막을 갖는 반도체 소자의 제조 산업 등에 이용할 수 있다.

Claims

가열되면 적외선을 방사하고 미리결정된 반사 파장 영역의 적외선을 흡수할 수 있는 발열체로서, 상기 발열체는 상면부, 우측 측면부 및 좌측 측면부를 갖는 케이스 내에 배치되고, 상기 측면부의 적어도 하나는 상기 상면부로부터 원위단(distal end)까지 제1 거리만큼 연장되어 있는 것인, 상기 발열체와,
필터부로서, 상기 발열체로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 하나 이상의 투과층과, 상기 반사 파장 영역의 적외선을 상기 발열체를 향해서 반사하는 반사부를 가지고, 상기 하나 이상의 투과층은 최접근(closest) 투과층을 가지며, 상기 최접근 투과층은 상기 하나 이상의 투과층 중 상기 발열체의 가장 가까이에 위치하고 또한 상기 상면부로부터 상기 제1 거리보다 큰 제2 거리에 위치하고 있는 투과층이며, 상기 발열체와 상기 최접근 투과층 사이에 제1 공간을 정의하고, 상기 제1 공간은, 상기 최접근 투과층과 상기 측면부 중 적어도 하나의 상기 원위단 사이에 정의되는 적어도 하나의 개구를 통해 외부 공간에 개방되어 있는 것인, 상기 필터부
를 구비한 적외선 히터.
제1항에 있어서, 상기 투과층은, 제1 투과층을 포함하고,
상기 제1 투과층은, 상기 반사부의 적어도 일부를 겸하고 있고,
상기 제1 투과층은, 미리결정된 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 반사 특성을 가지면서 또한 상기 발열체로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 것인 적외선 히터.
제2항에 있어서, 상기 발열체와 상기 제1 투과층과의 거리를 거리 D[cm]로 하고, 상기 발열체를 상기 제1 투과층에 대하여 수직 방향으로 상기 제1 투과층에 투영한 영역을 투영 영역으로 하고, 이 투영 영역 전체를 둘러싸는 직사각형 또는 원형의 최소 영역의 면적을 발열체 면적 S[㎠]으로 하고(단, 0 ㎠<S≤400 ㎠), 대표 치수 L[cm]=2×√(S/π)로 했을 때에, 0.08≤D/L≤0.23인 것인 적외선 히터.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 필터부는, 상기 제1 투과층과는 제2 공간으로 이격되어 설치되어 상기 발열체로부터의 적외선 중 상기 제1 투과층을 투과한 적외선의 적어도 일부를 투과하는 제2 투과층을 갖고 있는 것인 적외선 히터.
제1항에 있어서, 상기 필터부는, 상기 투과층으로서, 제1 투과층과, 이 제1 투과층에서 봤을 때 상기 발열체와는 반대쪽에 상기 제1 투과층과는 제2 공간으로 이격되어 배치된 제2 투과층을 가지고,
상기 제1 투과층은, 상기 반사 파장 영역의 적외선을 투과하고,
상기 제2 투과층은, 상기 반사부의 적어도 일부이며, 상기 반사 파장 영역의 적외선을 반사하면서 또한 상기 발열체로부터의 적외선 중 상기 제1 투과층을 투과한 적외선의 적어도 일부를 투과하는 것인 적외선 히터.
제5항에 있어서, 상기 필터부는, 상기 필터부의 외부로부터 상기 제2 공간을 구획하는 구획 부재를 가지고,
상기 반사부는, 상기 구획 부재의 적어도 일부이며 상기 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 투과층 측의 반사 부재를 갖는 것인 적외선 히터.
제5항 또는 제6항에 있어서,
상기 제2 공간은 냉매를 유통할 수 있는 냉매 유로인 것인 적외선 히터.
가열되면 적외선을 방사하고 미리결정된 반사 파장 영역의 적외선을 흡수할 수 있는 발열체와,
필터부로서, 상기 발열체로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 하나 이상의 투과층과, 상기 반사 파장 영역의 적외선을 상기 발열체를 향해서 반사하는 반사부를 가지며, 상기 발열체와는 외부 공간에 개방된 제1 공간으로 이격되어 설치된 필터부
를 구비하고,
상기 투과층은, 제1 투과층을 포함하고,
상기 제1 투과층은, 상기 반사부의 일부를 겸하고 있고,
상기 제1 투과층은, 상기 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 반사 특성을 가지면서 또한 상기 발열체로부터의 적외선의 적어도 일부를 투과하는 선택 반사 영역과, 상기 반사 파장 영역의 적외선을 투과하는 투과 영역을 가지고, 상기 선택 반사 영역은 상기 투과 영역과 비교하여 상기 발열체의 중앙 부근에 배치되고, 상기 투과 영역은 상기 선택 반사 영역과 비교하여 상기 발열체의 중앙에서 먼 위치에 배치되어 있고,
상기 반사부는, 상기 제1 투과층에서 봤을 때 상기 발열체와는 반대쪽에 배치되고, 상기 투과 영역 중 상기 발열체 측의 표면에 대하여 경사지면서 또한 상기 투과 영역을 투과한 상기 반사 파장 영역의 적외선을 상기 발열체를 향해서 반사하는 반사면을 갖는 투과층 측의 반사 부재를 갖는 것인 적외선 히터.
제8항에 있어서, 상기 제1 투과층의 상기 투과 영역은, 상기 발열체 측에서 봤을 때 상기 선택 반사 영역의 주위를 둘러싸도록 위치하고 있는 것인 적외선 히터.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 투과층 측의 반사 부재는, 상기 반사면을 상기 제1 투과층 중 상기 발열체와 대향하는 면에 수직으로 투영했을 때에 상기 반사면이 상기 선택 반사 영역에 겹치지 않도록 배치되어 있는 것인 적외선 히터.
제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 투과층 측의 반사 부재는, 상기 반사면이 오목면으로 되어 있는 것인 적외선 히터.
제1항, 제2항, 제3항, 제5항, 제6항, 제8항, 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 하나 이상의 투과층 중 상기 발열체에 가장 가까운 최접근 투과층은, 상기 발열체 측의 표면이 상기 제1 공간에 노출되어 있고,
상기 발열체와 상기 최접근 투과층과의 거리를 거리 D[cm]로 하고, 상기 발열체를 상기 최접근 투과층에 대하여 수직 방향으로 상기 최접근 투과층에 투영한 영역을 투영 영역으로 하고, 상기 투영 영역 전체를 둘러싸는 직사각형 또는 원형의 최소 영역의 면적을 발열체 면적 S[㎠]으로 하고(단, 0 ㎠<S≤400 ㎠), 대표 치수 L[cm]=2×√(S/π)로 했을 때에, 0.06≤D/L≤0.23인 것인 적외선 히터.
제1항, 제2항, 제3항, 제5항, 제6항, 제8항, 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발열체에서 봤을 때 상기 투과층과는 반대쪽에 설치되어, 상기 반사 파장 영역의 적외선을 반사하는 발열체 측의 반사 부재
를 구비한 적외선 히터.
제1항, 제2항, 제3항, 제5항, 제6항, 제8항, 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발열체는, 상기 투과층을 향해서 적외선을 방사할 수 있으면서 또한 상기 반사 파장 영역의 적외선을 흡수할 수 있는 평면을 갖는 면형 발열체인 것인 적외선 히터.
대상물에 적외선을 방사하여 적외선 처리를 하는 적외선 처리 장치로서,
제1항, 제2항, 제3항, 제5항, 제6항, 제8항, 제9항 중 어느 한 항에 기재된 적외선 히터와,
상기 제1 공간과 직접적으로는 연통되어 있지 않으면서 또한 상기 발열체로부터 방사되어 상기 필터부를 투과한 후의 적외선에 의해 상기 적외선 처리를 하는 공간인 처리 공간을 형성하는 노체(爐體)
를 구비한 적외선 처리 장치.
제15항에 있어서, 상기 발열체 및 상기 제1 공간이 상기 노체 밖에 위치하고 있는 것인 적외선 처리 장치.