JP2002164154A - 均熱性に優れたMoSi2製モジュールヒーター - Google Patents
均熱性に優れたMoSi2製モジュールヒーターInfo
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- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
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Abstract
らに改善し、熱損失が小さく均一加熱が可能である半導
体製造装置等の熱処理又は加熱に有用なMoSi 2製モ
ジュールヒーターを提供する。 【解決手段】 炉壁を貫通して取付けられるMoSi2
製棒状ヒーターにおいて、端子部に純度が高く低抵抗の
MoSi2を、発熱部に絶縁性酸化物等を含有する高抵
抗MoSi2を使用し、かつ端子部の径を小さくして端
子部の熱放散を抑制したことを特徴とする均熱性に優れ
たMoSi2製モジュールヒーター。
Description
る均熱性に優れたMoSi2製モジュール(ユニット)
ヒーターに関する。なお、本明細書で使用するMoSi
2製ヒーターは、純MoSi2乃至MoSi2に絶縁性
酸化物等を含有させて電気抵抗を増加させたMoSi2
主成分とするヒーターを含む。
分とするヒーターは、優れた耐酸化特性を有するため、
特に大気又は酸化性雰囲気下で使用する超高温ヒーター
として1950〜1960年頃から市販され、現在まで
幅広い用途で使用されている。このヒーターは主成分と
して、MoSi2を70wt%以上含有している。従
来、ガラス工業やセラミックス焼成等の多くの分野で使
用されているヒーターは発熱部(なお、通常「発熱部」
は、通電時に主として発熱するヒーターの径が細い部分
(端子部以外)を意味する。)が1つのU字形を成す形
状(2シャンク型)をしており、炉の天井や側壁から宙
吊りに取付けられ、その炉の最高使用温度は1700〜
1850°Cに達する。
ス製造時間の短縮化と省エネルギー化に伴い、従来金属
発熱体が使用されていた単結晶育成炉や拡散炉等の半導
体製造装置にMoSi2を主成分とするヒーターが利用
されるようになってきた。MoSi2を主成分とするヒ
ーターは優れた耐熱特性を有し、金属発熱体の約10倍
の表面負荷が可能であり、また急速加熱昇温することが
できる大きな特長を有する。一般に、半導体製造装置に
使用される熱処理炉は炉内の温度分布を厳密に制御する
など、非常に高精度な温度特性が要求される。
3に示すように通常U字形の発熱部の両端に端子部を溶
接したU字形ヒーターが使用されている。図3において
U字形ヒーター11は発熱部12、溶接部13、グリッ
プ(端子)部14、電極部15からなる。しかし、この
端子部は発熱部に比べて温度低下が大きいので、上記の
ような精密な温度制御が必要となる炉では、端子部を減
らすためにU字形の発熱部を多数連接した形状(マルチ
シャンク)のヒーターが使用されている。このような多
数連接したヒーターの形状は、炉の内外を貫通する端子
部の数が減るので該端子部から放熱する熱損失を減少さ
せることができ、炉の温度の均一化に一定の効果があ
る。しかし、より高精度な均熱特性を得るには、このよ
うな単純に端子部を減らしただけでは不十分であり、依
然として炉内の面内温度分布の均一性が十分に保たれな
いという問題があった。
ターの形状及び炉への取付けをさらに改善し、熱損失が
小さく均一加熱が可能である半導体製造装置等の熱処理
又は加熱に有用なMoSi 2製モジュールヒーターを提
供することを目的とする。
めに、本発明者らは鋭意研究を行なった結果、MoSi
2製棒状ヒーターの材質、形状及び配置を工夫すること
により、炉壁断熱材からの熱放散を防止し、正確な温度
コントロールが可能となるヒーターを得ることができる
との知見を得た。本発明はこの知見に基づき、 1.炉壁を貫通して取付けられるMoSi2製棒状ヒー
ターにおいて、端子部に純度が高く低抵抗のMoSi2
を、発熱部に絶縁性酸化物等を含有する高抵抗MoSi
2を使用し、かつ端子部の径を小さくして端子部の熱放
散を抑制したことを特徴とする均熱性に優れたMoSi
2製モジュールヒーター 2.端子部の径が発熱部の径の1.4〜1.9倍である
ことを特徴する上記1記載の均熱性に優れたMoSi2
製モジュールヒーター 3.円筒形の炉内壁に沿ってU字形のヒーターを連接し
た形状を有するMoSi 2製モジュールヒーターにおい
て、炉壁を貫通して取付けられる該ヒーターの隣接する
端子部が逆向きに配置されていることを特徴とする均熱
性に優れたMoSi2製モジュールヒーター。 4.円筒形の炉内壁に沿ってU字形のヒーターを連接し
た形状を有するMoSi 2製モジュールヒーターにおい
て、炉壁を貫通して取付けられる該ヒーターの隣接する
端子部が逆向きに配置されていることを特徴とする上記
1又は2に記載の均熱性に優れたMoSi2製モジュー
ルヒーター 5.円筒形の炉内壁に沿ってU字形のヒーターを連接し
た形状を有するMoSi 2製モジュールヒーターにおい
て、該連接したU字形のヒーターを円筒形の炉内壁に周
回させ、該ヒーターの端子部を2個としたことを特徴と
する均熱性に優れたMoSi2製モジュールヒーター 6.円筒形の炉内壁に沿ってU字形のヒーターを連接し
た形状を有するMoSi 2製モジュールヒーターにおい
て、該連接したU字形のヒーターを円筒形の炉内壁に周
回させ、該ヒーターの端子部を2個としたことを特徴と
する1〜5のそれぞれに記載の均熱性に優れたMoSi
2製モジュールヒーターを提供する。
ーは耐火材炉壁に設けた孔に端子部を貫通させ炉の内壁
に取付けられているが、炉内の温度が不均一となる原因
の一つとして、この端子部を介して貫通孔から熱が放散
し端子部が温度低下することが挙げられる。本発明にお
いては前記棒状ヒーターの端子部に純度が高く低抵抗の
MoSi2を使用し、発熱部に絶縁性酸化物等を含有す
る高抵抗MoSi2を使用する。この低抵抗の端子部の
使用により、該端子部の径をより小さくすることができ
るが、端子部の径が小さいと耐火材炉壁に設けた炉外部
に通ずる貫通孔も同様に小さくすることができる。した
がって、該貫通孔からの熱放散を可能な限り抑制するこ
とができる。
程度(2〜2.25倍)大きいものが使用されていた
が、本発明においては発熱部の径の1.4〜1.9倍に
小さくすることもできる。これによって、さらに熱放散
を効率良く防止できる。また、従来のモジュールヒータ
ーでは、図4に示すように端子部16が並列していた
が、上記のように端子部すなわち炉壁の貫通孔近傍の温
度低下が炉内の熱不均一性の原因の一つと考えられるこ
とから、上記のように端子部16が並列していると、そ
の温度低下は著しい。
てU字形のヒーターを連接した形状を有するMoSi2
製モジュールヒーターの温度低下を極力防止するため
に、図1に示すように炉壁を貫通して取付けられる該ヒ
ーターの隣接する端子部1、2をそれぞれ逆向きに配置
するものである。通常、炉は縦型になっているので、隣
接する端子部は発熱部を吊るすように上側に配置するの
が普通であるが、これによって端子部及び貫通孔に起因
する熱のばらつきを防止し、炉の均熱性をより向上させ
ることができる。
溝18を形成して端子部19を挿通する構造を採用する
場合には、該U形の溝18をできるだけ浅くして、炉壁
断熱材21の削り代20を小さくし、孔の形を可能な限
り小さくすると、均熱化により有利である。
は、図5に示すように半円筒17の炉を使用し、これを
2つ結合して使用していた。これによれば、円筒形の炉
を形成し、その内壁面にヒーターを設置する場合には、
端子部及び貫通孔をそれぞれ4個ずつ形成する必要があ
った。これは、従来のヒーターの製造方法では、円筒形
の炉内壁に沿ったU字形のヒーターは円筒形の半周まで
しか作製できなかったためでもある。上記のように、端
子部すなわち炉壁の貫通孔近傍の温度低下は、炉内の熱
不均一性の原因の一つとなる。そこで本発明においては
これを改善するため、ヒーターの製造方法を改良し、円
筒形の炉内壁の全周3に亘ってU字形のヒーターを連接
させる技術を確立し、該ヒーターの端子部を2個(符号
4、5)とするものである。これによって、温度低下と
なる端子部及び貫通孔の数は従来のものに比べて半分に
することができる。したがって、その分炉の均熱性をよ
り向上させることができる。以上に説明した本発明の端
子部の材質、構造及び取付け配置構造は、いずれも併用
することもできるし、あるいは単独で使用することもで
きる。それは炉のサイズ、炉の使用目的に応じて適宜採
用できるものである。
造及び取付け配置構造を改善することにより、熱損失が
小さく、均一加熱が可能である半導体製造装置等の熱処
理又は加熱に有用なMoSi2製モジュールヒーターを
提供することができるという優れた効果を有する。
を示す説明図である。
周回させ、該ヒーターの端子部を2個とした本発明の一
例を示す説明図である。
のU字形ヒーターの説明図である。
である。
の半円筒形炉材の説明図である。
造の説明図である。
6)
めに、本発明者らは鋭意研究を行なった結果、MoSi
2製棒状ヒーターの材質、形状及び配置を工夫すること
により、炉壁断熱材からの熱放散を防止し、正確な温度
コントロールが可能となるヒーターを得ることができる
との知見を得た。本発明はこの知見に基づき、 1.炉壁を貫通して取付けられるMoSi2製棒状ヒー
ターにおいて、端子部に純度が高く低抵抗のMoSi2
を、発熱部に絶縁性酸化物等を含有する高抵抗MoSi
2を使用し、かつ端子部の径を小さくして端子部の熱放
散を抑制したことを特徴とする均熱性に優れたMoSi
2製モジュールヒーター 2.端子部の径が発熱部の径の1.4〜1.9倍である
ことを特徴する上記1記載の均熱性に優れたMoSi2
製モジュールヒーター 3.円筒形の炉内壁に沿ってU字形のヒーターを連接し
た形状を有するMoSi 2製モジュールヒーターにおい
て、炉壁を貫通して取付けられる該ヒーターの隣接する
端子部が逆向きに配置されていることを特徴とする均熱
性に優れたMoSi2製モジュールヒーター。 4.円筒形の炉内壁に沿ってU字形のヒーターを連接し
た形状を有するMoSi 2製モジュールヒーターにおい
て、炉壁を貫通して取付けられる該ヒーターの隣接する
端子部が逆向きに配置されていることを特徴とする上記
1又は2に記載の均熱性に優れたMoSi2製モジュー
ルヒーターを提供する。
Claims (6)
- 【請求項1】 炉壁を貫通して取付けられるMoSi2
製棒状ヒーターにおいて、端子部に純度が高く低抵抗の
MoSi2を、発熱部に絶縁性酸化物等を含有する高抵
抗MoSi2を使用し、かつ端子部の径を小さくして端
子部の熱放散を抑制したことを特徴とする均熱性に優れ
たMoSi2製モジュールヒーター。 - 【請求項2】 端子部の径が発熱部の径の1.4〜1.
9倍であることを特徴する請求項1記載の均熱性に優れ
たMoSi2製モジュールヒーター。 - 【請求項3】 円筒形の炉内壁に沿ってU字形のヒータ
ーを連接した形状を有するMoSi2製モジュールヒー
ターにおいて、炉壁を貫通して取付けられる該ヒーター
の隣接する端子部が逆向きに配置されていることを特徴
とする均熱性に優れたMoSi2製モジュールヒータ
ー。 - 【請求項4】 円筒形の炉内壁に沿ってU字形のヒータ
ーを連接した形状を有するMoSi2製モジュールヒー
ターにおいて、炉壁を貫通して取付けられる該ヒーター
の隣接する端子部が逆向きに配置されていることを特徴
とする請求項1又は2に記載の均熱性に優れたMoSi
2製モジュールヒーター。 - 【請求項5】 円筒形の炉内壁に沿ってU字形のヒータ
ーを連接した形状を有するMoSi2製モジュールヒー
ターにおいて、該連接したU字形のヒーターを円筒形の
炉内壁に周回させ、該ヒーターの端子部を2個としたこ
とを特徴とする均熱性に優れたMoSi2製モジュール
ヒーター。 - 【請求項6】 円筒形の炉内壁に沿ってU字形のヒータ
ーを連接した形状を有するMoSi2製モジュールヒー
ターにおいて、該連接したU字形のヒーターを円筒形の
炉内壁に周回させ、該ヒーターの端子部を2個としたこ
とを特徴とする請求項1〜5のそれぞれに記載の均熱性
に優れたMoSi2製モジュールヒーター。
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