石英ヒーター劣化検出方法
【課題】ヒーター破損による生産性低下への影響を最小限に抑制することができるとともに、コストの削減を実現することができる石英ヒーター劣化検出方法を提供する。
【解決手段】石英インラインヒーター２０１の寿命を破損前に検出することにより、石英インラインヒーター２０１を破損前に交換することを可能とし、さらに石英インラインヒーター２０１の破損前の交換を計画的に実行することを可能として、石英インラインヒーター２０１の寿命による破損をなくす。
【解決手段】石英インラインヒーター２０１の寿命を破損前に検出することにより、石英インラインヒーター２０１を破損前に交換することを可能とし、さらに石英インラインヒーター２０１の破損前の交換を計画的に実行することを可能として、石英インラインヒーター２０１の寿命による破損をなくす。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石英ヒーターの劣化を検出するための石英ヒーター劣化検出機構における石英ヒーター劣化検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣチップ生産において、ウェハの大口径化および多層配線化に伴い、リードタイムの短縮が強く求められている。特にボトルネック設備の計画外生産停止はリードタイムに大きな影響を与えるため、消耗パーツの寿命を事前に検出し、計画的なメンテナンスを行うことが重要である。
【０００３】
例えば、１６０℃で使用する燐酸ウェットエッチング装置の石英インラインヒーターは、コストが高いため定期的な交換が難しく、例えば石英ヒーターが破損した場合に、そのタイミングで交換するというようなメンテナンス体制が一般的であった。
【０００４】
以上のようなメンテナンス体制を取るために石英ヒーターの破損を検出するヒーター破損検出機構について、その従来技術（例えば、特許文献１を参照）を、図面を用いて以下に説明する。
【０００５】
図１は石英ヒーターにおけるヒーター管を二重にすることにより、外壁の破損の段階で石英ヒーターの破損を検出するヒーター破損検出機構を示す概略構成図である。このヒーター破損検出機構は、図１に示すように、両端がそれぞれ封止された内管と外管からなる二重構造の二重管１０１と、二重管１０１の内管内部に設けられた液体加熱用のヒーター１０２と、二重管１０１の内管と外管とによって囲まれた空間を減圧するために外管から取り出された引き出し配管１０３と、二重管１０１の内管と外管とによって囲まれた空間と引き出し配管１０３より排気する減圧ポンプ１０４と、引き出し配管１０３の途中又は二重管１０１の内管と外管とによって囲まれた空間に配置された液体センサ１０５とにより構成される。
【０００６】
以上のように構成されたヒーター破損検出機構においては、石英ヒーターにおける二重管１０１の外管の破損により空間内への液体の流入が液体センサ１０５により検出された結果、アラームが発報し、その発報によりヒーター破損を検出することができる。また石英ヒーターにおける二重管１０１の内管と外管とによって囲まれた空間を減圧していることによって、外管破損後も薬液等を引き込んで、槽内への汚染を防ぐように構成されている。
【特許文献１】特開平７−１０６０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記のような従来のヒーター破損検出機構では、石英ヒーターのヒーター配管を２重にしてヒーター破損を検出するものであり、二重管１０１の外管が破損してからでしかそのトラブルを検出することができない。そのため、ヒーター破損前に計画的に石英ヒーターを交換することができず、ヒーター破損後のメンテナンスが必要になり、例えば二重管１０１の外管が破損した際には計画外の生産停止が発生し、生産計画に大きな影響を与えることになる。
【０００８】
また、二重管１０１の外管が破損することにより、汚染の心配は無いが、外管の破片が槽内に飛散することから、この場合には、槽内のメンテナンスが必要になるという課題が発生する。また、石英ヒーターを二重管にして外管と内管の間を減圧するため、熱効率が悪化するため、例えば燐酸を１６０℃の温度で使用するような設備に用いるには、多くのヒーター数、高いヒーター出力が必要になるという課題もある。これらの課題はともに大きなコストアップにつながる。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、石英ヒーターの破損前に劣化トラブルを検出することができ、ヒーター破損による生産性低下への影響を最小限に抑制することができるとともに、ヒーター破損によるメンテナンスを最小限に抑えることができ、コストの削減を実現することができる石英ヒーター劣化検出方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の石英ヒーター劣化検出方法は、薬液を含む液体に被処理物を浸漬させる処理を行う槽と、前記液体を循環させる循環ラインと、前記循環ラインを循環する前記液体を高温に昇温させる石英ヒーターと、前記石英ヒーターの重量を測定するセンサと、前記石英ヒーターの重量を測定した前記センサから信号を受信するモニタリングシステムとを備えた機構において、前記石英ヒーターの重量をリアルタイムにモニタリングし、前記モニタリングにより得られた前記石英ヒーターの前記重量の変化に基づいて、前記石英ヒーターの内壁の被エッチング量を検知して、前記被エッチング量を基に前記石英ヒーターの劣化度合いを検出することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載の石英ヒーター劣化検出方法は、薬液を含む液体に被処理物を浸漬させる処理を行う槽と、前記液体を循環させる循環ラインと、前記循環ラインを循環する前記液体を高温に昇温させる石英ヒーターと、前記石英ヒーターの前記液体を目標温度に昇温するまでに要する昇温時間を測定するセンサと、前記石英ヒーターの前記昇温時間を測定した前記センサから信号を受信するモニタリングシステムとを備えた機構において、前記石英ヒーターの前記昇温時間をリアルタイムにモニタリングし、前記モニタリングにより得られた前記石英ヒーターの前記昇温時間の変化に基づいて、前記石英ヒーターの内壁の被エッチング量を検知して、前記被エッチング量を基に前記石英ヒーターの劣化度合いを検出することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項３に記載の石英ヒーター劣化検出方法は、薬液を含む液体に被処理物を浸漬させる処理を行う槽と、前記液体を循環させる循環ラインと、前記循環ラインを循環する前記液体を高温に昇温させる石英ヒーターと、前記石英ヒーターとは同一循環ライン内の別の部位に設置した透明石英管と、前記透明石英管に対する外部からの赤外線レーザーを含む照射光による反射光量を測定するセンサと、前記透明石英管からの前記反射光量を測定した前記センサから信号を受信するモニタリングシステムとを備えた機構において、前記透明石英管からの前記反射光量をリアルタイムにモニタリングし、前記モニタリングにより得られた前記透明石英管からの前記反射光量の変化に基づいて、前記透明石英管の内壁の被エッチング量を検知し、前記被エッチング量を基に前記石英ヒーターの劣化度合いを検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明によれば、石英ヒーターの寿命を破損前に検出することにより、石英ヒーターを破損前に交換することができ、さらに石英ヒーターの破損前の交換を計画的に実行することができるため、石英ヒーターの寿命による破損をなくすことができる。
【００１４】
そのため、ヒーター破損による槽内や循環ラインの洗浄等のメンテナンスを最小限に抑えることができ、生産性低下への影響を最小限に抑制することができるとともに、石英ヒーターをその寿命まで最大限に使用することができ、コスト削減につなげることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を示す石英ヒーター劣化検出方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。ここでは、例として燐酸エッチング装置を用いて説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の石英ヒーター劣化検出方法を説明する。
【００１６】
図２は本実施の形態１の石英ヒーター劣化検出方法を行う石英ヒーター劣化検出機構を示す概略構成図である。この石英ヒーター劣化検出機構は、図２に示すように、高温のリン酸などの薬液２００により被処理物を高温薬液処理するための高温薬液槽２０６と、薬液２００の循環経路を形成する循環ライン２０４と、循環ライン２０４内の薬液２００を循環させる循環ポンプ２０３と、循環ライン２０４内を循環する薬液２００から異物を取り除く循環フィルター２０５と、循環ライン２０４内を循環する薬液２００を高温に昇温させる石英インラインヒーター２０１と、石英インラインヒーター２０１の重量を検出する重量センサ２０２と、重量センサ２０２からの信号を受けてモニタリングするモニタリングシステム２０７から構成される。
【００１７】
また、石英インラインヒーター２０１は、図５に示すように、材質を石英とする二重構造のヒーター管（二重管）５０１と、ヒーター管５０１の内壁５０１ａと外壁５０１ｂとの間に配置され加熱手段となる電熱線５０２とから構成される。
【００１８】
以上のように構成された石英ヒーター劣化検出機構において行われる石英ヒーター劣化検出方法について以下に説明する。
この石英ヒーター劣化検出機構においては、高温薬液槽２０６内のリン酸薬液２００は、循環ポンプ２０３により循環ライン２０４内を移動し、石英インラインヒーター２０１で過熱され、循環フィルター２０５で異物を除去された後に高温薬液槽２０６内に戻る。ここで、石英インラインヒーター２０１が劣化するメカニズムは、リン酸薬液２００が接触するヒーター管５０１の内壁５０１ａを徐々にエッチングすることにより、内壁５０１ａにピンホールや亀裂が発生し、ヒーター管５０１の破損に至るというものである。
【００１９】
したがって、ヒーター管５０１の内壁５０１ａの被エッチング量を測定することにより、石英インラインヒーター２０１の劣化を検出することが可能となる。ここでは石英インラインヒーター２０１のヒーター管５０１の内壁５０１ａがエッチングされ、ヒーター管５０１の肉厚が薄くなる現象を重量センサ２０２によって検出する。この重量センサ２０２としては、例えば一般的なロードセルを用いることができる。
【００２０】
重量センサ２０２によって測定された石英インラインヒーター２０１の重量は、モニタリングシステム２０７によってリアルタイムに監視され、石英インラインヒーター２０１の重量が、ヒーター寿命となるヒーター管５０１の内壁５０１ａの被エッチング量に対して相関的に設定された閾値を下方に超える（下回る）と、その状態がアラームとして発報されるため、ヒーター破損の前に石英インラインヒーター２０１の交換作業を行うことが可能となる。
【００２１】
なお、ヒーター内壁のエッチング量と重量との関係は、図６に示すように、ヒーター管５０１において、ヒーター内径をＲ１とし、劣化後のヒーター内径をＲ２とし、ヒーター比重をＳｈとし、ヒーター長をＬとし、ヒーター重量をＭｈ１とし、劣化後のヒーター重量をＭｈ２とした場合、式６０１で表すことができる。
Ｍｈ１−Ｍｈ２＝（Ｒ２２−Ｒ１２）・π・Ｌ・Ｓｈ ・・・６０１
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の石英ヒーター劣化検出方法を説明する。
【００２２】
図３は本実施の形態２の石英ヒーター劣化検出方法を行う石英ヒーター劣化検出機構を示す概略構成図である。この石英ヒーター劣化検出機構は、図３に示すように、高温のリン酸などの薬液３００により被処理物を高温薬液処理するための高温薬液槽３０６と、薬液３００の循環経路を形成する循環ライン３０４と、循環ライン３０４内の薬液３００を循環させる循環ポンプ３０３と、循環ライン３０４内を循環する薬液３００から異物を取り除く循環フィルター３０５と、循環ライン３０４内を循環する薬液３００を高温に昇温させる石英インラインヒーター３０１と、石英インラインヒーター３０１内の薬液３００の温度を測定する温度センサ３０２と、温度センサ３０２からの信号を受けてモニタリングするモニタリングシステム３０７から構成される。
【００２３】
また、石英インラインヒーター３０１は、図５に示すように、材質を石英とする二重構造のヒーター管（二重管）５０１と、ヒーター管５０１の内壁５０１ａと外壁５０１ｂとの間に配置され加熱手段となる電熱線５０２とから構成される。また、温度センサ３０２としては、例えば熱電対などを用いることができる。
【００２４】
以上のように構成された石英ヒーター劣化検出機構において行われる石英ヒーター劣化検出方法について以下に説明する。
この石英ヒーター劣化検出機構においては、石英インラインヒーター３０１のヒーター管５０１の内壁５０１ａがエッチングされ、ヒーター管５０１の肉厚が薄くなるため石英インラインヒーター３０１による薬液３００の温度上昇特性が変化する現象を、温度センサ３０２によって検出する。昇温特性の変化は、例えば一定温度まで到達する時間の変化で表すことができる。
【００２５】
温度センサ３０２によって測定された石英インラインヒーター３０１による薬液３００の温度上昇特性の変化は、モニタリングシステム３０７によってリアルタイムに監視され、石英インラインヒーター３０１による薬液３００の温度上昇特性が、ヒーター寿命となるヒーター管５０１の内壁５０１ａの被エッチング量に対して相関的に設定された閾値を下方に超える（一定温度までの上昇時間が短くなる）と、その状態がアラームとして発報されるため、ヒーター破損の前に石英インラインヒーター３０１の交換作業を行うことが可能となる。
【００２６】
なお、ヒーター内壁のエッチング量と昇温時間との関係は、図６に示すように、ヒーター管５０１において、ヒーター昇温時間をＨ１とし、劣化後のヒーター昇温時間をＨ２とし、ヒーター径をＲとし、ヒーター内径をＲ１とし、劣化後のヒーター内径をＲ２とし、ヒーター比熱をＣｐｈとし、薬液比熱をＣｐｐとし、ヒーター比重をＳｈとし、薬液比重をＳｐとした場合、式６０２で表すことができる。
Ｈ２／Ｈ１
＝｛（Ｒ２−Ｒ２２）・Ｃｐｈ・Ｓｈ＋Ｒ２２・Ｃｐｐ・Ｓｐ｝
／｛（Ｒ２−Ｒ１２）・Ｃｐｈ・Ｓｈ＋Ｒ１２・Ｃｐｐ・Ｓｐ｝
・・・６０２
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の石英ヒーター劣化検出方法を説明する。
【００２７】
図４は本実施の形態３の石英ヒーター劣化検出方法を行う石英ヒーター劣化検出機構を示す概略構成図である。この石英ヒーター劣化検出機構は、図４に示すように、高温のリン酸などの薬液４００により被処理物を高温薬液処理するための高温薬液槽４０６と、薬液４００の循環経路を形成する循環ライン４０４と、循環ライン４０４内の薬液４００を循環させる循環ポンプ４０３と、循環ライン４０４内を循環する薬液４００から異物を取り除く循環フィルター４０５と、循環ライン４０４内を循環する薬液４００を高温に昇温させる石英インラインヒーター４０１と、配管エッチング量測定部４０２と、配管エッチング量測定部４０２からの信号を受けてモニタリングするモニタリングシステム４０７から構成される。
【００２８】
また、石英インラインヒーター４０１は、図５に示すように、材質を石英とする二重構造のヒーター管（二重管）５０１と、ヒーター管５０１の内壁５０１ａと外壁５０１ｂとの間に配置され加熱手段となる電熱線５０２とから構成される。
【００２９】
また、配管エッチング量測定部４０２は、循環ライン４０４の一部としてその途中に設置され材質として透明石英を用いて形成された配管部である透明石英管４０２ａと、透明石英管４０２ａの肉厚を光学センサにより測定できる肉厚測定センサ４０２ｂとで構成される。この肉厚測定センサ４０２ｂに用いられる光学センサとしては、例えば反射型光学センサを使用することができる。
【００３０】
以上のように構成された石英ヒーター劣化検出機構において行われる石英ヒーター劣化検出方法について以下に説明する。
この石英ヒーター劣化検出機構においては、石英インラインヒーター４０１のヒーター管５０１の材質である不透明石英と、配管エッチング量測定部４０２を構成する透明石英管４０２ａの材質である透明石英とのエッチングレートの比は既知であるので、透明石英管４０２ａの内壁のエッチング量を測定することにより、その測定値と相関的に石英インラインヒーター４０１のヒーター管５０１の被エッチング量を検出することができる。
【００３１】
これに基づいて、透明石英管４０２ａのエッチング量は、配管エッチング量測定部４０２の肉厚測定センサ４０２ｂにより検出され、モニタリングシステム４０７によってリアルタイムに監視され、透明石英管４０２ａのエッチング量が、ヒーター寿命となるヒーター管５０１の被エッチング量に対して相関的に設定された閾値を超えると、その状態がアラームとして発報されるため、ヒーター破損の前に石英インラインヒーター４０１の交換作業を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の石英ヒーター劣化検出方法は、ヒーター破損による生産性低下への影響を最小限に抑制することができるとともに、コストの削減を実現することができるもので、液体温度を上昇させて使用する設備に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来のヒーター破損検出機構の構造を示す概略構成図
【図２】本発明の実施の形態１の石英ヒーター劣化検出方法を示す説明図
【図３】本発明の実施の形態２の石英ヒーター劣化検出方法を示す説明図
【図４】本発明の実施の形態３の石英ヒーター劣化検出方法を示す説明図
【図５】本発明の各実施の形態の石英ヒーター劣化検出方法における石英インラインヒーターの構造を示す概略構成図
【図６】本発明の各実施の形態の石英ヒーター劣化検出方法における石英インラインヒーターのエッチング量を検出する場合の検出式の説明図
【符号の説明】
【００３４】
１０１ （石英ヒーター外部の）二重管
１０２ （液体加熱用の）ヒーター
１０３ 引き出し配管
１０４ 減圧ポンプ
１０５ 液体センサ
２０１ 石英インラインヒーター
２０２ 重量センサ
２０３ 循環ポンプ
２０４ 循環ライン
２０５ 循環フィルター
２０６ 高温薬液槽
２０７ モニタリングシステム
３０１ 石英インラインヒーター
３０２ 温度センサ
３０３ 循環ポンプ
３０４ 循環ライン
３０５ 循環フィルター
３０６ 高温薬液槽
３０７ モニタリングシステム
４０１ 石英インラインヒーター
４０２ 配管エッチング量測定部
４０２ａ 透明石英管
４０２ｂ 肉厚測定センサ
４０３ 循環ポンプ
４０４ 循環ライン
４０５ 循環フィルター
４０６ 高温薬液槽
４０７ モニタリングシステム
５０１ （石英インラインヒーターの）ヒーター管
５０１ａ （ヒーター管の）内壁
５０１ｂ （ヒーター管の）外壁
５０２ （石英インラインヒーターの加熱手段となる）電熱線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石英ヒーターの劣化を検出するための石英ヒーター劣化検出機構における石英ヒーター劣化検出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩＣチップ生産において、ウェハの大口径化および多層配線化に伴い、リードタイムの短縮が強く求められている。特にボトルネック設備の計画外生産停止はリードタイムに大きな影響を与えるため、消耗パーツの寿命を事前に検出し、計画的なメンテナンスを行うことが重要である。
【０００３】
例えば、１６０℃で使用する燐酸ウェットエッチング装置の石英インラインヒーターは、コストが高いため定期的な交換が難しく、例えば石英ヒーターが破損した場合に、そのタイミングで交換するというようなメンテナンス体制が一般的であった。
【０００４】
以上のようなメンテナンス体制を取るために石英ヒーターの破損を検出するヒーター破損検出機構について、その従来技術（例えば、特許文献１を参照）を、図面を用いて以下に説明する。
【０００５】
図１は石英ヒーターにおけるヒーター管を二重にすることにより、外壁の破損の段階で石英ヒーターの破損を検出するヒーター破損検出機構を示す概略構成図である。このヒーター破損検出機構は、図１に示すように、両端がそれぞれ封止された内管と外管からなる二重構造の二重管１０１と、二重管１０１の内管内部に設けられた液体加熱用のヒーター１０２と、二重管１０１の内管と外管とによって囲まれた空間を減圧するために外管から取り出された引き出し配管１０３と、二重管１０１の内管と外管とによって囲まれた空間と引き出し配管１０３より排気する減圧ポンプ１０４と、引き出し配管１０３の途中又は二重管１０１の内管と外管とによって囲まれた空間に配置された液体センサ１０５とにより構成される。
【０００６】
以上のように構成されたヒーター破損検出機構においては、石英ヒーターにおける二重管１０１の外管の破損により空間内への液体の流入が液体センサ１０５により検出された結果、アラームが発報し、その発報によりヒーター破損を検出することができる。また石英ヒーターにおける二重管１０１の内管と外管とによって囲まれた空間を減圧していることによって、外管破損後も薬液等を引き込んで、槽内への汚染を防ぐように構成されている。
【特許文献１】特開平７−１０６０５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記のような従来のヒーター破損検出機構では、石英ヒーターのヒーター配管を２重にしてヒーター破損を検出するものであり、二重管１０１の外管が破損してからでしかそのトラブルを検出することができない。そのため、ヒーター破損前に計画的に石英ヒーターを交換することができず、ヒーター破損後のメンテナンスが必要になり、例えば二重管１０１の外管が破損した際には計画外の生産停止が発生し、生産計画に大きな影響を与えることになる。
【０００８】
また、二重管１０１の外管が破損することにより、汚染の心配は無いが、外管の破片が槽内に飛散することから、この場合には、槽内のメンテナンスが必要になるという課題が発生する。また、石英ヒーターを二重管にして外管と内管の間を減圧するため、熱効率が悪化するため、例えば燐酸を１６０℃の温度で使用するような設備に用いるには、多くのヒーター数、高いヒーター出力が必要になるという課題もある。これらの課題はともに大きなコストアップにつながる。
【０００９】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、石英ヒーターの破損前に劣化トラブルを検出することができ、ヒーター破損による生産性低下への影響を最小限に抑制することができるとともに、ヒーター破損によるメンテナンスを最小限に抑えることができ、コストの削減を実現することができる石英ヒーター劣化検出方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の課題を解決するために、本発明の請求項１に記載の石英ヒーター劣化検出方法は、薬液を含む液体に被処理物を浸漬させる処理を行う槽と、前記液体を循環させる循環ラインと、前記循環ラインを循環する前記液体を高温に昇温させる石英ヒーターと、前記石英ヒーターの重量を測定するセンサと、前記石英ヒーターの重量を測定した前記センサから信号を受信するモニタリングシステムとを備えた機構において、前記石英ヒーターの重量をリアルタイムにモニタリングし、前記モニタリングにより得られた前記石英ヒーターの前記重量の変化に基づいて、前記石英ヒーターの内壁の被エッチング量を検知して、前記被エッチング量を基に前記石英ヒーターの劣化度合いを検出することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項２に記載の石英ヒーター劣化検出方法は、薬液を含む液体に被処理物を浸漬させる処理を行う槽と、前記液体を循環させる循環ラインと、前記循環ラインを循環する前記液体を高温に昇温させる石英ヒーターと、前記石英ヒーターの前記液体を目標温度に昇温するまでに要する昇温時間を測定するセンサと、前記石英ヒーターの前記昇温時間を測定した前記センサから信号を受信するモニタリングシステムとを備えた機構において、前記石英ヒーターの前記昇温時間をリアルタイムにモニタリングし、前記モニタリングにより得られた前記石英ヒーターの前記昇温時間の変化に基づいて、前記石英ヒーターの内壁の被エッチング量を検知して、前記被エッチング量を基に前記石英ヒーターの劣化度合いを検出することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項３に記載の石英ヒーター劣化検出方法は、薬液を含む液体に被処理物を浸漬させる処理を行う槽と、前記液体を循環させる循環ラインと、前記循環ラインを循環する前記液体を高温に昇温させる石英ヒーターと、前記石英ヒーターとは同一循環ライン内の別の部位に設置した透明石英管と、前記透明石英管に対する外部からの赤外線レーザーを含む照射光による反射光量を測定するセンサと、前記透明石英管からの前記反射光量を測定した前記センサから信号を受信するモニタリングシステムとを備えた機構において、前記透明石英管からの前記反射光量をリアルタイムにモニタリングし、前記モニタリングにより得られた前記透明石英管からの前記反射光量の変化に基づいて、前記透明石英管の内壁の被エッチング量を検知し、前記被エッチング量を基に前記石英ヒーターの劣化度合いを検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように本発明によれば、石英ヒーターの寿命を破損前に検出することにより、石英ヒーターを破損前に交換することができ、さらに石英ヒーターの破損前の交換を計画的に実行することができるため、石英ヒーターの寿命による破損をなくすことができる。
【００１４】
そのため、ヒーター破損による槽内や循環ラインの洗浄等のメンテナンスを最小限に抑えることができ、生産性低下への影響を最小限に抑制することができるとともに、石英ヒーターをその寿命まで最大限に使用することができ、コスト削減につなげることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態を示す石英ヒーター劣化検出方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。ここでは、例として燐酸エッチング装置を用いて説明する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１の石英ヒーター劣化検出方法を説明する。
【００１６】
図２は本実施の形態１の石英ヒーター劣化検出方法を行う石英ヒーター劣化検出機構を示す概略構成図である。この石英ヒーター劣化検出機構は、図２に示すように、高温のリン酸などの薬液２００により被処理物を高温薬液処理するための高温薬液槽２０６と、薬液２００の循環経路を形成する循環ライン２０４と、循環ライン２０４内の薬液２００を循環させる循環ポンプ２０３と、循環ライン２０４内を循環する薬液２００から異物を取り除く循環フィルター２０５と、循環ライン２０４内を循環する薬液２００を高温に昇温させる石英インラインヒーター２０１と、石英インラインヒーター２０１の重量を検出する重量センサ２０２と、重量センサ２０２からの信号を受けてモニタリングするモニタリングシステム２０７から構成される。
【００１７】
また、石英インラインヒーター２０１は、図５に示すように、材質を石英とする二重構造のヒーター管（二重管）５０１と、ヒーター管５０１の内壁５０１ａと外壁５０１ｂとの間に配置され加熱手段となる電熱線５０２とから構成される。
【００１８】
以上のように構成された石英ヒーター劣化検出機構において行われる石英ヒーター劣化検出方法について以下に説明する。
この石英ヒーター劣化検出機構においては、高温薬液槽２０６内のリン酸薬液２００は、循環ポンプ２０３により循環ライン２０４内を移動し、石英インラインヒーター２０１で過熱され、循環フィルター２０５で異物を除去された後に高温薬液槽２０６内に戻る。ここで、石英インラインヒーター２０１が劣化するメカニズムは、リン酸薬液２００が接触するヒーター管５０１の内壁５０１ａを徐々にエッチングすることにより、内壁５０１ａにピンホールや亀裂が発生し、ヒーター管５０１の破損に至るというものである。
【００１９】
したがって、ヒーター管５０１の内壁５０１ａの被エッチング量を測定することにより、石英インラインヒーター２０１の劣化を検出することが可能となる。ここでは石英インラインヒーター２０１のヒーター管５０１の内壁５０１ａがエッチングされ、ヒーター管５０１の肉厚が薄くなる現象を重量センサ２０２によって検出する。この重量センサ２０２としては、例えば一般的なロードセルを用いることができる。
【００２０】
重量センサ２０２によって測定された石英インラインヒーター２０１の重量は、モニタリングシステム２０７によってリアルタイムに監視され、石英インラインヒーター２０１の重量が、ヒーター寿命となるヒーター管５０１の内壁５０１ａの被エッチング量に対して相関的に設定された閾値を下方に超える（下回る）と、その状態がアラームとして発報されるため、ヒーター破損の前に石英インラインヒーター２０１の交換作業を行うことが可能となる。
【００２１】
なお、ヒーター内壁のエッチング量と重量との関係は、図６に示すように、ヒーター管５０１において、ヒーター内径をＲ１とし、劣化後のヒーター内径をＲ２とし、ヒーター比重をＳｈとし、ヒーター長をＬとし、ヒーター重量をＭｈ１とし、劣化後のヒーター重量をＭｈ２とした場合、式６０１で表すことができる。
Ｍｈ１−Ｍｈ２＝（Ｒ２２−Ｒ１２）・π・Ｌ・Ｓｈ ・・・６０１
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２の石英ヒーター劣化検出方法を説明する。
【００２２】
図３は本実施の形態２の石英ヒーター劣化検出方法を行う石英ヒーター劣化検出機構を示す概略構成図である。この石英ヒーター劣化検出機構は、図３に示すように、高温のリン酸などの薬液３００により被処理物を高温薬液処理するための高温薬液槽３０６と、薬液３００の循環経路を形成する循環ライン３０４と、循環ライン３０４内の薬液３００を循環させる循環ポンプ３０３と、循環ライン３０４内を循環する薬液３００から異物を取り除く循環フィルター３０５と、循環ライン３０４内を循環する薬液３００を高温に昇温させる石英インラインヒーター３０１と、石英インラインヒーター３０１内の薬液３００の温度を測定する温度センサ３０２と、温度センサ３０２からの信号を受けてモニタリングするモニタリングシステム３０７から構成される。
【００２３】
また、石英インラインヒーター３０１は、図５に示すように、材質を石英とする二重構造のヒーター管（二重管）５０１と、ヒーター管５０１の内壁５０１ａと外壁５０１ｂとの間に配置され加熱手段となる電熱線５０２とから構成される。また、温度センサ３０２としては、例えば熱電対などを用いることができる。
【００２４】
以上のように構成された石英ヒーター劣化検出機構において行われる石英ヒーター劣化検出方法について以下に説明する。
この石英ヒーター劣化検出機構においては、石英インラインヒーター３０１のヒーター管５０１の内壁５０１ａがエッチングされ、ヒーター管５０１の肉厚が薄くなるため石英インラインヒーター３０１による薬液３００の温度上昇特性が変化する現象を、温度センサ３０２によって検出する。昇温特性の変化は、例えば一定温度まで到達する時間の変化で表すことができる。
【００２５】
温度センサ３０２によって測定された石英インラインヒーター３０１による薬液３００の温度上昇特性の変化は、モニタリングシステム３０７によってリアルタイムに監視され、石英インラインヒーター３０１による薬液３００の温度上昇特性が、ヒーター寿命となるヒーター管５０１の内壁５０１ａの被エッチング量に対して相関的に設定された閾値を下方に超える（一定温度までの上昇時間が短くなる）と、その状態がアラームとして発報されるため、ヒーター破損の前に石英インラインヒーター３０１の交換作業を行うことが可能となる。
【００２６】
なお、ヒーター内壁のエッチング量と昇温時間との関係は、図６に示すように、ヒーター管５０１において、ヒーター昇温時間をＨ１とし、劣化後のヒーター昇温時間をＨ２とし、ヒーター径をＲとし、ヒーター内径をＲ１とし、劣化後のヒーター内径をＲ２とし、ヒーター比熱をＣｐｈとし、薬液比熱をＣｐｐとし、ヒーター比重をＳｈとし、薬液比重をＳｐとした場合、式６０２で表すことができる。
Ｈ２／Ｈ１
＝｛（Ｒ２−Ｒ２２）・Ｃｐｈ・Ｓｈ＋Ｒ２２・Ｃｐｐ・Ｓｐ｝
／｛（Ｒ２−Ｒ１２）・Ｃｐｈ・Ｓｈ＋Ｒ１２・Ｃｐｐ・Ｓｐ｝
・・・６０２
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３の石英ヒーター劣化検出方法を説明する。
【００２７】
図４は本実施の形態３の石英ヒーター劣化検出方法を行う石英ヒーター劣化検出機構を示す概略構成図である。この石英ヒーター劣化検出機構は、図４に示すように、高温のリン酸などの薬液４００により被処理物を高温薬液処理するための高温薬液槽４０６と、薬液４００の循環経路を形成する循環ライン４０４と、循環ライン４０４内の薬液４００を循環させる循環ポンプ４０３と、循環ライン４０４内を循環する薬液４００から異物を取り除く循環フィルター４０５と、循環ライン４０４内を循環する薬液４００を高温に昇温させる石英インラインヒーター４０１と、配管エッチング量測定部４０２と、配管エッチング量測定部４０２からの信号を受けてモニタリングするモニタリングシステム４０７から構成される。
【００２８】
また、石英インラインヒーター４０１は、図５に示すように、材質を石英とする二重構造のヒーター管（二重管）５０１と、ヒーター管５０１の内壁５０１ａと外壁５０１ｂとの間に配置され加熱手段となる電熱線５０２とから構成される。
【００２９】
また、配管エッチング量測定部４０２は、循環ライン４０４の一部としてその途中に設置され材質として透明石英を用いて形成された配管部である透明石英管４０２ａと、透明石英管４０２ａの肉厚を光学センサにより測定できる肉厚測定センサ４０２ｂとで構成される。この肉厚測定センサ４０２ｂに用いられる光学センサとしては、例えば反射型光学センサを使用することができる。
【００３０】
以上のように構成された石英ヒーター劣化検出機構において行われる石英ヒーター劣化検出方法について以下に説明する。
この石英ヒーター劣化検出機構においては、石英インラインヒーター４０１のヒーター管５０１の材質である不透明石英と、配管エッチング量測定部４０２を構成する透明石英管４０２ａの材質である透明石英とのエッチングレートの比は既知であるので、透明石英管４０２ａの内壁のエッチング量を測定することにより、その測定値と相関的に石英インラインヒーター４０１のヒーター管５０１の被エッチング量を検出することができる。
【００３１】
これに基づいて、透明石英管４０２ａのエッチング量は、配管エッチング量測定部４０２の肉厚測定センサ４０２ｂにより検出され、モニタリングシステム４０７によってリアルタイムに監視され、透明石英管４０２ａのエッチング量が、ヒーター寿命となるヒーター管５０１の被エッチング量に対して相関的に設定された閾値を超えると、その状態がアラームとして発報されるため、ヒーター破損の前に石英インラインヒーター４０１の交換作業を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の石英ヒーター劣化検出方法は、ヒーター破損による生産性低下への影響を最小限に抑制することができるとともに、コストの削減を実現することができるもので、液体温度を上昇させて使用する設備に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】従来のヒーター破損検出機構の構造を示す概略構成図
【図２】本発明の実施の形態１の石英ヒーター劣化検出方法を示す説明図
【図３】本発明の実施の形態２の石英ヒーター劣化検出方法を示す説明図
【図４】本発明の実施の形態３の石英ヒーター劣化検出方法を示す説明図
【図５】本発明の各実施の形態の石英ヒーター劣化検出方法における石英インラインヒーターの構造を示す概略構成図
【図６】本発明の各実施の形態の石英ヒーター劣化検出方法における石英インラインヒーターのエッチング量を検出する場合の検出式の説明図
【符号の説明】
【００３４】
１０１ （石英ヒーター外部の）二重管
１０２ （液体加熱用の）ヒーター
１０３ 引き出し配管
１０４ 減圧ポンプ
１０５ 液体センサ
２０１ 石英インラインヒーター
２０２ 重量センサ
２０３ 循環ポンプ
２０４ 循環ライン
２０５ 循環フィルター
２０６ 高温薬液槽
２０７ モニタリングシステム
３０１ 石英インラインヒーター
３０２ 温度センサ
３０３ 循環ポンプ
３０４ 循環ライン
３０５ 循環フィルター
３０６ 高温薬液槽
３０７ モニタリングシステム
４０１ 石英インラインヒーター
４０２ 配管エッチング量測定部
４０２ａ 透明石英管
４０２ｂ 肉厚測定センサ
４０３ 循環ポンプ
４０４ 循環ライン
４０５ 循環フィルター
４０６ 高温薬液槽
４０７ モニタリングシステム
５０１ （石英インラインヒーターの）ヒーター管
５０１ａ （ヒーター管の）内壁
５０１ｂ （ヒーター管の）外壁
５０２ （石英インラインヒーターの加熱手段となる）電熱線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬液を含む液体に被処理物を浸漬させる処理を行う槽と、
前記液体を循環させる循環ラインと、
前記循環ラインを循環する前記液体を高温に昇温させる石英ヒーターと、
前記石英ヒーターの重量を測定するセンサと、
前記石英ヒーターの重量を測定した前記センサから信号を受信するモニタリングシステムとを備えた機構において、
前記石英ヒーターの重量をリアルタイムにモニタリングし、
前記モニタリングにより得られた前記石英ヒーターの前記重量の変化に基づいて、前記石英ヒーターの内壁の被エッチング量を検知して、
前記被エッチング量を基に前記石英ヒーターの劣化度合いを検出する
ことを特徴とする石英ヒーター劣化検出方法。
【請求項２】
薬液を含む液体に被処理物を浸漬させる処理を行う槽と、
前記液体を循環させる循環ラインと、
前記循環ラインを循環する前記液体を高温に昇温させる石英ヒーターと、
前記石英ヒーターの前記液体を目標温度に昇温するまでに要する昇温時間を測定するセンサと、
前記石英ヒーターの前記昇温時間を測定した前記センサから信号を受信するモニタリングシステムとを備えた機構において、
前記石英ヒーターの前記昇温時間をリアルタイムにモニタリングし、
前記モニタリングにより得られた前記石英ヒーターの前記昇温時間の変化に基づいて、前記石英ヒーターの内壁の被エッチング量を検知して、
前記被エッチング量を基に前記石英ヒーターの劣化度合いを検出する
ことを特徴とする石英ヒーター劣化検出方法。
【請求項３】
薬液を含む液体に被処理物を浸漬させる処理を行う槽と、
前記液体を循環させる循環ラインと、
前記循環ラインを循環する前記液体を高温に昇温させる石英ヒーターと、
前記石英ヒーターとは同一循環ライン内の別の部位に設置した透明石英管と、
前記透明石英管に対する外部からの赤外線レーザーを含む照射光による反射光量を測定するセンサと、
前記透明石英管からの前記反射光量を測定した前記センサから信号を受信するモニタリングシステムとを備えた機構において、
前記透明石英管からの前記反射光量をリアルタイムにモニタリングし、
前記モニタリングにより得られた前記透明石英管からの前記反射光量の変化に基づいて、前記透明石英管の内壁の被エッチング量を検知し、
前記被エッチング量を基に前記石英ヒーターの劣化度合いを検出する
ことを特徴とする石英ヒーター劣化検出方法。
【請求項１】
薬液を含む液体に被処理物を浸漬させる処理を行う槽と、
前記液体を循環させる循環ラインと、
前記循環ラインを循環する前記液体を高温に昇温させる石英ヒーターと、
前記石英ヒーターの重量を測定するセンサと、
前記石英ヒーターの重量を測定した前記センサから信号を受信するモニタリングシステムとを備えた機構において、
前記石英ヒーターの重量をリアルタイムにモニタリングし、
前記モニタリングにより得られた前記石英ヒーターの前記重量の変化に基づいて、前記石英ヒーターの内壁の被エッチング量を検知して、
前記被エッチング量を基に前記石英ヒーターの劣化度合いを検出する
ことを特徴とする石英ヒーター劣化検出方法。
【請求項２】
薬液を含む液体に被処理物を浸漬させる処理を行う槽と、
前記液体を循環させる循環ラインと、
前記循環ラインを循環する前記液体を高温に昇温させる石英ヒーターと、
前記石英ヒーターの前記液体を目標温度に昇温するまでに要する昇温時間を測定するセンサと、
前記石英ヒーターの前記昇温時間を測定した前記センサから信号を受信するモニタリングシステムとを備えた機構において、
前記石英ヒーターの前記昇温時間をリアルタイムにモニタリングし、
前記モニタリングにより得られた前記石英ヒーターの前記昇温時間の変化に基づいて、前記石英ヒーターの内壁の被エッチング量を検知して、
前記被エッチング量を基に前記石英ヒーターの劣化度合いを検出する
ことを特徴とする石英ヒーター劣化検出方法。
【請求項３】
薬液を含む液体に被処理物を浸漬させる処理を行う槽と、
前記液体を循環させる循環ラインと、
前記循環ラインを循環する前記液体を高温に昇温させる石英ヒーターと、
前記石英ヒーターとは同一循環ライン内の別の部位に設置した透明石英管と、
前記透明石英管に対する外部からの赤外線レーザーを含む照射光による反射光量を測定するセンサと、
前記透明石英管からの前記反射光量を測定した前記センサから信号を受信するモニタリングシステムとを備えた機構において、
前記透明石英管からの前記反射光量をリアルタイムにモニタリングし、
前記モニタリングにより得られた前記透明石英管からの前記反射光量の変化に基づいて、前記透明石英管の内壁の被エッチング量を検知し、
前記被エッチング量を基に前記石英ヒーターの劣化度合いを検出する
ことを特徴とする石英ヒーター劣化検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−６６４１７（Ｐ２００８−６６４１７Ａ）
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４０８９２（Ｐ２００６−２４０８９２）
【出願日】平成１８年９月６日（２００６．９．６）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月６日（２００６．９．６）
【出願人】（０００００５８２１）松下電器産業株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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