JP2008103695A - 熱処理炉及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の発熱抵抗体の固定部材よりも更なる耐久性の向上を図る。
【解決手段】被処理体ｗを収容して熱処理するための処理容器３を囲繞する筒状の断熱材４と、該断熱材４の内周面に沿って配置される螺旋状の発熱抵抗体５と、断熱材４の内周面に軸方向に設けられ発熱抵抗体５を所定ピッチで支持する支持体１３と、発熱抵抗体５の外側に軸方向に適宜間隔で配置され断熱材４を径方向に貫通して外部に延出された複数の端子板１４と、発熱抵抗体５の外側に適宜間隔で配置され断熱材４中に固定される複数の固定部材１５とを備え、前記固定部材１５は発熱抵抗体５に端子板１４と同一取付構造で取付けられている。
【選択図】図７

Description

本発明は、熱処理炉及びその製造方法に関する。

半導体装置の製造においては、被処理体である半導体ウエハに酸化、拡散、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などの処理を施すために、各種の熱処理装置が用いられている。そして、その一般的な熱処理装置は、半導体ウエハを収容して熱処理するための処理容器（反応管）と、この処理容器の周囲に設けられた発熱抵抗体と、この発熱抵抗体の周囲に設けられた断熱材とで熱処理炉を構成し、その断熱材の内壁面に発熱抵抗体が支持体を介して配置されている。

前記発熱抵抗体としては、例えばバッチ処理が可能な熱処理装置の場合でいうと、円筒状の断熱材の内壁面に沿って配置される螺旋状のヒータ線が用いられ、炉内を例えば８００〜１０００〓程度に高温に加熱することができる。また、前記断熱材としては、例えばセラミックファイバ等からなる断熱材料を円筒状に焼成してなるものが用いられ、輻射熱および伝導熱として奪われる熱量を減少させて効率のよい加熱を助長することができる。前記支持体としては、例えばセラミック製のものが用いられ、前記ヒータ線を熱膨張および熱収縮可能に所定のピッチで支持するようになっている。

ところで、前記熱処理炉においては、前記ヒータ線が螺旋状に形成されていると共に熱膨張および熱収縮可能なように断熱材との間にクリアランスをとって支持されている。しかし、ヒータ線は高温下で使用されることによりクリープ歪を生じ、その線長は時間とともに徐々に伸びて行く。また、加熱時においても、ヒータ線は熱膨張を起こす。さらに、降温時には、ヒータ線に空気を吹付けて急速冷却を行うタイプのものもある。このように昇降温を繰り返すことによりヒータ線が変形し、隣接するヒータ線とショートして断線が発生する場合がある。

特に、縦型の熱処理炉の場合、昇降温による熱膨張と熱収縮の繰り返しによりヒータ線が支持体内で移動する際に重力により僅かずつヒータ線が下方に移動し、最下ターンに移動分が蓄積していき、ヒータ線の移動の蓄積により巻き径が大きくなり、断熱材の内面まで達して外側に膨張できなくなったヒータ線が上下に変形し、隣接するヒータ線とショートすると断線が発生する。

なお、このような問題を解消するためにヒータ線のクリープや熱膨張等による伸びの一端側への累積を防止するために、発熱抵抗体の外側部に炉の半径方向外方に突出した軸状等の固定部材を溶接で取付け、この固定部材の先端を断熱材中に埋め込んで固定するようにしたものも提案されている（特許文献１参照）。

特開平１０−２３３２７７号公報

しかしながら、前述のように単に発熱抵抗体の外側部に固定部材を溶接で接合しただけのものでは、接合部が高温に晒されるだけでなく、発熱抵抗体の熱膨張収縮に伴い接合部に応力が集中し易く、耐久性の低下（短寿命化）を招くことが考えられる。また、固定部材が棒軸状であるため断熱材から抜け易く保持性に劣り、発熱抵抗体の固定性能を維持することが難しく、耐久性の低下を招くことが考えられる。

本発明は、前記事情を考慮してなされたものであり、従来の発熱抵抗体の固定部材よりも更なる耐久性の向上が図れる熱処理炉及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明のうち、第１の発明は、被処理体を収容して熱処理するための処理容器を囲繞する筒状の断熱材と、該断熱材の内周面に沿って配置される螺旋状の発熱抵抗体と、断熱材の内周面に軸方向に設けられ発熱抵抗体を所定ピッチで支持する支持体と、発熱抵抗体の外側に軸方向に適宜間隔で配置され断熱材を径方向に貫通して外部に延出された複数の端子板と、発熱抵抗体の外側に適宜間隔で配置され断熱材中に固定される複数の固定部材とを備え、前記固定部材は発熱抵抗体に端子板と同一取付構造で取付けられていることを特徴とする。

第２の発明は、被処理体を収容して熱処理するための処理容器を囲繞する筒状の断熱材と、該断熱材の内周面に沿って配置される螺旋状の発熱抵抗体と、断熱材の内周面に軸方向に設けられ発熱抵抗体を所定ピッチで支持する支持体とを備えた熱処理炉の製造方法であって、外側の軸方向に沿って配置された複数の端子板及び該端子板と同一取付構造で配置された固定部材を有する螺旋状の発熱抵抗体と、該発熱抵抗体の内側に位置する基部に発熱抵抗体のピッチ間を通って炉の半径方向外方へ延出する複数の支持片を有する支持体と、該支持体を発熱抵抗体の周方向で所定位置に位置決めして軸方向に整列させる治具と、を準備し、該治具を回転させながら治具上に前記支持体を介して前記発熱抵抗体を装着する工程と、
前記発熱抵抗体の外周に前記端子板、固定部材及支持体の支持片を避けて濾過材を配置し、該濾過材上に前記発熱抵抗体の軸方向に沿って細径の棒材を周方向に適宜間隔で配置する工程と、
前記発熱抵抗体を断熱材料をなす無機質繊維を含む懸濁液中に浸漬させて発熱抵抗体の内側からの吸引により前記濾過材上に前記断熱材料を堆積させる工程と、
前記濾過材を上に堆積した断熱材料を乾燥させ断熱材を形成する工程と、乾燥後に前記断熱材と前記濾過材との間から前記棒材を抜き取り、更に前記断熱材と前記発熱抵抗体との間から前記濾過材を抜き取る工程と、
前記治具を前記支持体から除去する工程と、を含むことを特徴とする。

前記発熱抵抗体は、中間位置において固定部材の取付部分で切断され、その切断された両端部が断熱材の半径方向外方に折り曲げられ、その折り曲げられた両端部が固定部材の両面に溶接で固定され、その折り曲げ部がＲ曲げであることが好ましい。前記固定部材が、端子板と同材質で同一断面形状であり、且つ断熱材中に埋設されていて外部に突出していないことが好ましい。

前記固定部材が水平の板状であることが好ましい。前記固定部材が板状又は棒状であり、その先端部には前記断熱材中に位置する屈曲部を有していることが好ましい。前記固定部材が棒状であり、その先端部には前記断熱材中に位置する拡大部を有していることが好ましい。前記固定部材が前記断熱材を貫通しており、その先端部には前記断熱材の外面に当接するストッパーが設けられていることが好ましい。

本発明によれば、発熱抵抗体の外側に適宜間隔で配置され断熱材中に固定される複数の固定部材を備え、該固定部材は発熱抵抗体に端子板と同一取付構造で取付けられているため、固定部材の接合部の温度上昇及び応力集中を抑制できると共に固定部材が断熱材から抜け難く保持性に優れ、発熱抵抗体を含む熱処理炉の耐久性の向上が図れる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を基に詳述する。図１は本発明の熱処理炉の実施の形態を概略的に示す縦断面図、図２は同熱処理炉の一部を示す斜視図、図３は同熱処理炉の部分的横断面図、図４は同熱処理炉の部分的縦断面図である。

図１において、１は半導体製造装置の一つである縦型の熱処理装置であり、この熱処理装置１は、被処理体である例えば半導体ウエハｗを一度に多数枚収容して酸化、拡散、減圧ＣＶＤ等の熱処理を施すことができる縦型の熱処理炉２を備えている。この熱処理炉２は、ウエハｗを多段に収容して所定の熱処理を行うための処理容器（反応管ともいう）３と、該処理容器３を囲繞する筒状の断熱材４と、該断熱材４の内周面に沿って配置される螺旋状の発熱抵抗体（ヒータ線ともいう）５とを主に備えている。断熱材４と発熱抵抗体５によりヒータ（加熱装置）６が構成されている。なお、後述する熱処理炉２の製造方法においては、特にヒータ６の製造方法について説明している。

前記熱処理装置１は、ヒータ６を設置するためのベースプレート７を備えている。このベースプレート７には処理容器３を下方から上方に挿入するための開口部８が形成されており、この開口部８にはベースプレート７と処理容器３との間の隙間を覆うように図示しない断熱材が設けられている。

前記処理容器３は、プロセスチューブとも称し、石英製で、上端が閉塞され、下端が開口された縦長の円筒状に形成されている。処理容器３の開口端には外向きのフランジ３ａが形成され、該フランジ３ａが図示しないフランジ押えを介して前記ベースプレート７に支持されている。図示例の処理容器３は、下側部に処理ガスや不活性ガス等を処理容器３内に導入する導入ポート（導入口）９及び処理容器２内のガスを排気するための図示しない排気ポート（排気口）が設けられている。導入ポート９にはガス供給源が接続され、排気ポートには例えば１０〜１０^−８Ｔｏｒｒ程度に減圧制御が可能な真空ポンプを備えた排気系が接続されている。

処理容器３の下方には、処理容器３の下端開口部（炉口）を閉塞する上下方向に開閉可能な蓋体１０が図示しない昇降機構により昇降移動可能に設けられている。この蓋体１０の上部には、炉口の保温手段である例えば保温筒１１が載置され、該保温筒１１の上部には例えば直径が３００ｍｍのウエハｗを多数枚例えば１００〜１５０枚程度上下方向に所定の間隔で搭載する保持具である石英製のボート１２が載置されている。蓋体１０には、ボート１２をその軸心回りに回転する回転機構５３が設けられている。ボート１２は、蓋体１０の下降移動により処理容器３内から下方のローディングエリア内に搬出（アンロード）され、ウエハｗの移替え後、蓋体１０の上昇移動により処理容器３内に搬入（ロード）される。

図５は支持体を示す斜視図、図６は発熱抵抗体における端子板の取付構造を部分的に示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、図７は発熱抵抗体における固定部材の取付構造を部分的に示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、図８は端子板及び固定部材を有する発熱抵抗体を概略的に示す側面図である。

前記ヒータ６は、図２〜図８に示すように、前記断熱材４と、該断熱材４の内周に沿って配置される螺旋状の発熱抵抗体５と、前記断熱材４の内周面に軸方向に設けられ前記発熱抵抗体５を所定ピッチで支持する支持体１３と、発熱抵抗体５の外側に軸方向に適宜間隔で配置され断熱材４を径方向に貫通して外部に延出された複数の端子板１４と、発熱抵抗体５の外側に適宜間隔で配置され断熱材４中に固定される複数の固定部材である固定板１５とを備えている。発熱抵抗体５は、例えば鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）およびアルミニウム（Ａｌ）の合金線であるカンタル線からなっている。この発熱抵抗体５の太さは、熱処理炉２の仕様によっても異なるが、例えば直径が３．５ｍｍ程度のものが用いられる。

鉛直方向に配置された螺旋状の発熱抵抗体５は、ゾーン毎に端子板１４を介して断熱材４に固定されていると共に、支持体１３を介して熱膨張および熱収縮可能に支持されているため、この状態のままでは、クリープや熱膨張等による伸びを生じた場合、その伸びが重力によって各ゾーンの下側へ累積する傾向がある。そこで、発熱抵抗体５のクリープや熱膨張等による伸びの重力による各ゾーン下側への累積を防止するために、前記発熱抵抗体５は、適宜ターン毎に又は各ゾーンのターン数を複数に分割する分割点に固定板１５が取付けられ、これら固定板１５および端子板１４により前記断熱材４に固定されている。固定板１５は、例えば図８に示すように、隣り合う端子板１４間のターン上に適宜に取付けられる。

前記発熱抵抗体５は、前記断熱材４の内壁面に沿って、断熱材４と接触しない所定の巻径および所定のピッチで螺旋状に形成されている。この螺旋状の発熱抵抗体５には、前記断熱材４を貫通して外部に延出された電極接続用の端子板１４が断熱材４の軸方向に適宜間隔で設けられており、熱処理炉２内である処理容器３内を上下方向に複数のゾーンに分けて温度制御ができるように構成されている。この端子板１４は発熱抵抗体５と同じ材質からなり、溶断防止と放熱量の抑制の観点から所要断面積の板状に形成されている。

端子板１４を取付けるために、前記発熱抵抗体５は、中間位置において端子板１４の取付部分で切断され、その切断された両端部５ａが断熱材４の半径方向外方に折り曲げられ、その折り曲げられた両端部５ａが端子板１４の両面に溶接で固定されている。特に、溶接接合部への応力集中を緩和するために、前記発熱抵抗体５の切断された両端部５ａの折り曲げ部１６はＲ曲げ加工とされている。

前記固定板１５は、端子板１４と同材質で同一断面形状であり、且つ端子板１４よりも長さが短く形成されており、断熱材中に埋設され（埋め込まれ）、外部に突出していない。固定板１５は発熱抵抗体５に端子板１４と同一取付構造で取付けられている。すなわち、固定板１５を取付けるために、前記発熱抵抗体５は、中間位置において固定板１５の取付部分で切断され、その切断された両端部５ａが断熱材４の半径方向外方に折り曲げられ、その折り曲げられた両端部５ａが固定板１５の両面に溶接で固定され、その折り曲げ部１６がＲ曲げ加工とされている。

前記発熱抵抗体５は、耐熱性および電気絶縁性を有する材料例えばセラミックからなる支持体１３を介して円筒状の断熱材４の内側に所定熱量を確保できる配列ピッチおよび断熱材４の内壁面から所定の隙間ｓを隔てた状態で、熱膨張および熱収縮可能に取付けられている。この支持体１３は、断熱材４の軸方向に複数に分割されており、各支持体１３は、図５にも示すように、発熱抵抗体５の内側に位置される基部１７に発熱抵抗体５の隣り合うピッチ間を通って径方向外方へ延出する複数本の支持片１８を櫛歯状に一体形成してなり、隣り合う支持片１８間の溝１９に挿入して発熱抵抗体５を熱膨張および熱収縮可能（螺旋の半径方向および周方向へ移動可能）に所定のピッチで緩く支持するようになっている。

前記支持体１３は、支持片１８の先端部を断熱材４中に埋設することにより、断熱材４の内側に取付けられている。この場合、支持体１３が断熱材４から抜けないように取付強度の向上を図るために、支持片１８の先端部は適宜長く形成されていると共に先端部には拡大部ないし突起部２０が形成されていることが好ましい。支持体１３は、支持片１８の先端部を断熱材４に埋設させた状態で断熱材４の軸方向に沿って直列に配置されると共に、周方向に所定の間隔例えば３０度の間隔で配置されている。

断熱材４の形状を保持すると共に断熱材４を補強するために、図１に示すように、断熱材４の外周は金属製例えばステンレス製の外皮（アウターシェル）２１で覆われている。また、ヒータ外部への熱影響を抑制するために、外皮２１の外周は水冷ジャケット２２で覆われている。断熱材４の頂部にはこれを覆う上部断熱材２３が設けられ、この上部断熱材２３の上部には外皮２１の頂部（上端部）を覆うステンレス製の天板２４が設けられている。

熱処理後にウエハを急速降温させて処理の迅速化ないしスループットの向上を図るために、ヒータ６にはヒータ６と処理容器３との間の空間２５内の雰囲気を外部に排出する排熱系２６と、前記空間２５内に冷却流体（例えば空気）を導入して強制的に冷却する冷却手段２７とが設けられている。前記排熱系２６は、例えばヒータ６の上部に設けられた排気口２８と、該排気口２８と図示しない工場排気系とを結ぶ図示しない排熱管とから主に構成されている。排熱管には図示しない排気ブロワ及び熱交換器が設けられている。

前記冷却手段２７は、前記断熱材４と外皮２１の間に高さ方向に複数形成された環状流路２９と、各環状流路２９から断熱材４の中心斜め方向へ冷却流体を吹き出して前記空間２５の周方向に旋回流を生じさせるべく断熱材４に設けられた吹出し孔３０とを有している。前記環状流路２９は、断熱材４の外周に帯状又は環状の断熱材３１を貼り付けるか、或いは断熱材４の外周を環状に削ることにより形成されている。

前記外皮２１の外面には、各環状流路２９に冷却流体を分配供給するための共通の１本の図示しない供給ダクトが高さ方向に沿って設けられ、外皮２１には供給ダクト内と各環状流路２９とを連通する連通口が形成されている。供給ダクトにはクリーンルーム内の空気を冷却流体として吸引し、圧送供給する図示しない冷却流体供給源（例えば送風機）が開閉バルブを介して接続されている。

以上のように構成された熱処理炉２によれば、発熱抵抗体５の外側に適宜間隔で配置され断熱材中に固定される複数の固定部材である固定板１５を備え、該固定板１５は発熱抵抗体５に端子板１４と同一取付構造で取付けられているため、固定板１５の接合部の温度上昇及び応力集中を抑制できると共に固定板１５が断熱材４から抜け難く保持性に優れ、発熱抵抗体５を含む熱処理炉２の耐久性の向上が図れる。発熱抵抗体５が適宜ターン毎に固定板１５により前記支持体１３および端子板１４とは別に前記断熱材４に固定されているため、発熱抵抗体５のクリープや熱膨張等による伸びが一端側へ累積する現象を防止することが可能となる。従って、発熱抵抗体５の一端側の巻径が増大して断熱材４の内周面と接触することがなくなるため、発熱抵抗体５の座屈等の変形や破断が発生することがなくなり、発熱抵抗体５の耐久性の向上が図れる。

固定板１５の取付構造においては、端子板１４の取付構造と同様、前記発熱抵抗体５が、中間位置において固定板１５の取付部分で切断され、その切断された両端部５ａが断熱材４の半径方向外方に折り曲げられ、その折り曲げられた両端部５ａが固定板１５の両面に溶接で固定され、その折り曲げ部１６がＲ曲げとされている。また、前記固定板１５は、端子板１４と同材質で同一断面形状であり、且つ断熱材４中に埋設されていて外部に突出していない。前記端子板１４及びその取付構造には実績があり、使用中の割れや過熱は発生しないし、断熱材４での保持性にも優れ、抜けにくい。この端子板１４の取付構造を固定板１５に適用することにより同様の効果を奏することができる。

すなわち、固定板１５が発熱抵抗体５の位置よりも径方向外方に離れた断熱材４の中に保持されているため、放熱効果により固定板１５と発熱抵抗体５との接合部が過熱しにくく、接合部の温度を低く維持でき、接合部ひいては発熱抵抗体５の耐久性の向上が図れる。また、前記固定板１５の両面に溶接接合された発熱抵抗体５の半径方向に折り曲げられた両端部５ａの折り曲げ部１６がＲ曲げとされているため、発熱抵抗体５の熱膨張収縮により前記接合部に加わる応力集中を吸収緩和することができ、これにより亀裂ないし割れを抑制することができ、耐久性の向上が図れる。更に、固定板１５が端子板１４と同一断面形状であるため、断熱材４での保持性に優れ抜けにくく、発熱抵抗体５の固定性能を長期に亘って維持することができ、発熱抵抗体５ひいては熱処理炉２の耐久性の向上（長寿命化）が図れる。

次に、前記熱処理炉２具体的にはヒータ６の製造方法の一例について図９，図１０を用いて説明する。図９は本発明を適用した熱処理炉の製造方法において用いられる治具の構成を説明するための斜視図、図１０は本発明の熱処理炉の製造方法において濾過材上に断熱材を堆積させる工程を説明するための模式図である。

先ず、予め螺旋状に成型されると共に端子板１４および固定板１５が設けられた発熱抵抗体５と、この発熱抵抗体５を支持するための支持体１３と、この支持体１３を支持するためのドラム状の治具３２とを準備する。治具３２は、中空状の支軸３３上に放射状のスポーク３４を介して円環状の基板３５を軸方向に適宜間隔で設け、これら基板３５の外周に外向きに開放した断面Ｕ字状のガイド部材３６を軸方向に基板３５に放射状に設けた溝を用いて掛け渡すと共に周方向に等間隔で配置することにより、ドラム状に形成されている。治具３２のガイド部材３６内に支持体１３が直列に取付けられる。又、支軸３３の周囲には複数の吸引孔３７が設けられている。このように構成された治具３２を回転させながらこの治具３２の上にその一端から螺旋状の発熱抵抗体５を支持体１３の支持片１８間の溝１９に通してして螺旋状に巻き付けて装着する。

次に、前記治具３２における発熱抵抗体５の外側に前記端子板１４、固定板１５および支持体１３の支持片１８を避けた状態でメッシュ状の濾過材３８を配置し、この濾過材３８上に発熱抵抗体５の軸方向に沿う細径の棒材３９を周方向に適宜間隔で配置する。濾過材３８としては、例えば網目の細かいアルミニウム製のメッシュ等が好適である。また、棒材３９としては、例えば直径１〜２ｍｍ程度のステンレス鋼製の丸棒が好適である。濾過材３８を発熱抵抗体５の外周全面に支持片１８、端子板１４及び固定板１５を避けるようにして、かつ軸方向から抜取可能にして所定の厚さで配置し、その濾過材３８上に棒材３９を配置して糸、ゴム輪で固定する。

この治具３２を断熱材料をなす無機質繊維を含む懸濁液４０中に浸漬させ、治具３２の内側から吸引することにより前記濾過材３８上に断熱材料を堆積させる。この場合、治具３２を回転させることにより、断熱材料の懸濁液４０を攪拌することができると共に、濾過材３８上に均一な厚さで断熱材料を堆積させることができる。この懸濁液４０としては、例えばシリカ、アルミナあるいは珪酸アルミナを含む無機質繊維と、水及びバインダからなるスラリー状のものが用いられる。

治具３２の中空状の支軸３３に吸引ポンプ３１を接続することにより、支軸３３の吸引孔４２を介して発熱抵抗体５の内部を減圧すると、懸濁液４０が濾過材３８の表面に吸い寄せられて濾過材３８を透過しない断熱材料である繊維質成分が濾過材３８上に積層される。なお、濾過材３８を透過した水分並びに繊維質成分は吸引ポンプ４１の吐出パイプ４３を介して回収されるが、再度懸濁液槽４４内に循環させるようにしてもよい。

また、この場合、支軸３３を介して治具３２を回転させることにより、懸濁液槽４４内の懸濁液４０を攪拌することができるとともに、濾過材３８上に均一な厚さで断熱材料を堆積させることができる。尚、この回転操作には、軸受４５に填め込まれた一方の支軸３３と連結されたモーター４６を駆動することにより操作してもよい。その際、懸濁液槽４４と支軸３３との間には、例えば、気密性を有するシール材４７を設け、懸濁液槽４４からの液漏れを防ぐようにするとよい。この工程で、所望の層厚の断熱材４が形成され、支持体１３の支持片１８の先端部および端子板１４及び固定板１５が断熱材４中に埋設される。

次に、前記治具３２を懸濁液４０中から引き上げ、濾過材３８上に堆積した断熱材料を自然或いは強制的に乾燥させることにより、円筒状の断熱材４を得る。乾燥後に、断熱材４と濾過材３８との間から棒材３９を軸方向から抜き取り、さらに断熱材４と発熱抵抗体５との間から濾過材３８を抜き取る。棒材３９は細径で断熱材４との接触面積が小さいため容易に抜き取ることができ、また、棒材３９を抜き取ることで断熱材４と濾過材３８との間に多少の隙間が生じるので、濾過材３８を比較的容易に抜き取ることができる。この濾過材３８を抜き取ることにより、断熱材４と発熱抵抗体５との間には隙間ｓ（濾過材３８と棒材３９の厚さに相当）が形成され、この隙間ｓにより発熱抵抗体５の熱膨張による半径方向外方への変位を許容することができる。

支持体１３を支えている治具３２を断熱材４の軸方向から引き抜くことにより、治具３２を支持体１３から除去する。そして、断熱材４の表面処理等を行うことにより、円筒状の断熱材４の内壁面に支持体１３を介して発熱抵抗体５が設置された状態の熱処理炉２すなわちヒータ６が得られる。

このような工程からなる熱処理炉２の製造方法によれば、固定板１５の接合部の温度上昇及び応力集中を抑制できると共に固定板１５が断熱材４から抜け難く保持性に優れ、耐久性の高い発熱抵抗体を有する熱処理炉が得られる。また、発熱抵抗体５が予め螺旋状に形成されており、この発熱抵抗体５の内側に位置する基部１７にその発熱抵抗体５のピッチ間を通って半径方向外方へ延出する複数本の支持片１８を形成してなる支持体１３及びこの支持体１３を発熱抵抗体５の周方向で所定位置に位置決めして軸方向に整列させる治具３２を用い、この治具３２を回転させながらこの治具３２上に前記支持体１３を介して発熱抵抗体５を装着するため、発熱抵抗体５を螺旋状に巻き付ける手間が省ける。しかも、支持体１３の複数本の支持片１８によって発熱抵抗体５の配列ピッチが自動的に設定されることから配列の手間も省けるとともに配列ピッチの精度が向上する。

また、本発明では、発熱抵抗体５の外側に断熱材４を設ける場合には、単に懸濁液４０中に浸漬された発熱抵抗体５の内側からの吸引のみで発熱抵抗体５の外側に濾過材３８を介して断熱材料を堆積させることにより断熱材４を発熱抵抗体５の外側に形成することができるので、型枠の組立や離型作業が不要である。しかも、断熱材４は乾燥するだけでよく、焼成工程が不要であることから、短時間で断熱材４を形成することが可能となる。さらに、成形後、発熱抵抗体５と断熱材４との間に介設された濾過材３８を抜き取る場合には、濾過材３８と断熱材４との間に介設された棒材３９を抜き取ることにより濾過材３８と断熱材４との間に隙間ができること、及び端子板１４の板面が断熱材４の軸方向に配置されていて濾過材３８が端子板１４に引っ掛かり難いことから、濾過材３８を容易に断熱材４から抜き取ることが可能となる。以上により熱処理炉３を製造する場合における作業性の向上及び製造時間の短縮が図れるとともに、発熱抵抗体５の配列ピッチの配置精度の向上が図れる。

図１１〜図１８は固定部材の取付構造の他の例を示す部分的平面図である。これらの図において、前記実施形態と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。図１１，図１２の例では、固定部材として水平の板状例えば平面長方形状の固定板１５が用いられている。図１１の例では、この固定板１５の一端である基端部が発熱抵抗体５に溶接で固定されている。図１２の例では、発熱抵抗体５が、中間位置において固定板１５の取付部分で切断され、その切断された両端部５ａが断熱材４の半径方向外方に折り曲げられ、その折り曲げられた両端部５ａが固定板１５の両側辺に溶接で固定され、その折り曲げ部１６がＲ曲げとされている。

図１３，図１４の例では、板状又は棒状の固定部材１５が用いられ、この固定部材１５の先端部には前記断熱材４中に位置する屈曲部１５ｂを有している。図１３の例では、この固定部材１５の基端部が発熱抵抗体５に溶接で固定されている。図１４の例では、発熱抵抗体５が、中間位置において固定部材１５の取付部分で切断され、その切断された両端部５ａが断熱材４の半径方向外方に折り曲げられ、その折り曲げられた両端部５ａが固定部材１５の両側部に溶接で固定され、その折り曲げ部１６がＲ曲げとされている。

図１５，図１６の例では、棒状の固定部材１５が用いられ、この固定部材１５の先端部には前記断熱材４中に位置する拡大部１５ｃを有している。図１５の例では、固定部材１５の基端部が発熱抵抗体５に溶接で固定されている。図１６の例では、発熱抵抗体５が、中間位置において固定部材１５の取付部分で切断され、その切断された両端部５ａが断熱材４の半径方向外方に折り曲げられ、その折り曲げられた両端部５ａが固定部材１５の両側部に溶接で固定され、その折り曲げ部１６がＲ曲げとされている。

図１７，図１８の例では、棒状の固定部材１５が用いられ、この固定部材１５の先端部が前記断熱材４を貫通して外部に突出しており、その先端部が前記断熱材４の外面に端子板の固定構造と同様例えばストッパーである固定ブロック５０により固定されている。図１７の例では、固定部材１５の基端部が発熱抵抗体５に溶接で固定されている。図１８の例では、発熱抵抗体５が、中間位置において固定部材１５の取付部分で切断され、その切断された両端部５ａが断熱材４の半径方向外方に折り曲げられ、その折り曲げられた両端部５ａが固定部材１５の両側部に溶接で固定され、その折り曲げ部１６がＲ曲げとされている。これらの例によっても、前記実施形態と同様の効果が得られる。

なお、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の設計変更が可能である。例えば、処理容器としては、導入管部及び排気管部を有する耐熱金属例えばステンレス鋼製の円筒状のマニホールドを下端部に接続してなるものであってもよく、また、二重管構造であってもよい。

本発明の熱処理炉の実施の形態を概略的に示す縦断面図である。 同熱処理炉の一部を示す斜視図である。 同熱処理炉の部分的横断面図である。 同熱処理炉の部分的縦断面図である。 支持体を示す斜視図である。 発熱抵抗体における端子部材の取付構造を部分的に示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 発熱抵抗体における固定部材の取付構造を部分的に示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。 端子板及び固定部材を有する発熱抵抗体を概略的に示す側面図である。 本発明を適用した熱処理炉の製造方法において用いられる治具の構成を説明するための斜視図である。 本発明の熱処理炉の製造方法において濾過材状に断熱材を堆積させる工程を説明するための模式図である。 固定部材の取付構造の他の例を示す部分的平面図である。 固定部材の取付構造の他の例を示す部分的平面図である。 固定部材の取付構造の他の例を示す部分的平面図である。 固定部材の取付構造の他の例を示す部分的平面図である。 固定部材の取付構造の他の例を示す部分的平面図である。 固定部材の取付構造の他の例を示す部分的平面図である。 固定部材の取付構造の他の例を示す部分的平面図である。 固定部材の取付構造の他の例を示す部分的平面図である。

符号の説明

ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
２ 熱処理炉
３ 処理容器
４ 断熱材
５ 発熱抵抗体
１３ 支持体
１４ 端子板
１５ 固定部材
３２ 治具
３８ 濾過材
３９ 棒材
４０ 懸濁液
５０ 固定ブロック（ストッパー）

Claims (14)

1. 被処理体を収容して熱処理するための処理容器を囲繞する筒状の断熱材と、該断熱材の内周面に沿って配置される螺旋状の発熱抵抗体と、断熱材の内周面に軸方向に設けられ発熱抵抗体を所定ピッチで支持する支持体と、発熱抵抗体の外側に軸方向に適宜間隔で配置され断熱材を径方向に貫通して外部に延出された複数の端子板と、発熱抵抗体の外側に適宜間隔で配置され断熱材中に固定される複数の固定部材とを備え、前記固定部材は発熱抵抗体に端子板と同一取付構造で取付けられていることを特徴とする熱処理炉。
2. 前記発熱抵抗体は、中間位置において固定部材の取付部分で切断され、その切断された両端部が断熱材の半径方向外方に折り曲げられ、その折り曲げられた両端部が固定部材の両面に溶接で固定され、その折り曲げ部がＲ曲げであることを特徴とする請求項１記載の熱処理炉。
3. 前記固定部材は、端子板と同材質で同一断面形状であり、且つ断熱材中に埋設されていて外部に突出していないことを特徴とする請求項１記載の熱処理炉。
4. 前記固定部材が水平の板状であることを特徴とする請求項１又は２記載の熱処理炉。
5. 前記固定部材が板状又は棒状であり、その先端部には前記断熱材中に位置する屈曲部を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の熱処理炉。
6. 前記固定部材が棒状であり、その先端部には前記断熱材中に位置する拡大部を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の熱処理炉。
7. 前記固定部材が前記断熱材を貫通しており、その先端部には前記断熱材の外面に当接するストッパーが設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の熱処理炉。
8. 被処理体を収容して熱処理するための処理容器を囲繞する筒状の断熱材と、該断熱材の内周面に沿って配置される螺旋状の発熱抵抗体と、断熱材の内周面に軸方向に設けられ発熱抵抗体を所定ピッチで支持する支持体とを備えた熱処理炉の製造方法であって、外側の軸方向に沿って配置された複数の端子板及び該端子板と同一取付構造で配置された固定部材を有する螺旋状の発熱抵抗体と、該発熱抵抗体の内側に位置する基部に発熱抵抗体のピッチ間を通って炉の半径方向外方へ延出する複数の支持片を有する支持体と、該支持体を発熱抵抗体の周方向で所定位置に位置決めして軸方向に整列させる治具と、を準備し、該治具を回転させながら治具上に前記支持体を介して前記発熱抵抗体を装着する工程と、
   前記発熱抵抗体の外周に前記端子板、固定部材及支持体の支持片を避けて濾過材を配置し、該濾過材上に前記発熱抵抗体の軸方向に沿って細径の棒材を周方向に適宜間隔で配置する工程と、
   前記発熱抵抗体を断熱材料をなす無機質繊維を含む懸濁液中に浸漬させて発熱抵抗体の内側からの吸引により前記濾過材上に前記断熱材料を堆積させる工程と、
   前記濾過材を上に堆積した断熱材料を乾燥させ断熱材を形成する工程と、乾燥後に前記断熱材と前記濾過材との間から前記棒材を抜き取り、更に前記断熱材と前記発熱抵抗体との間から前記濾過材を抜き取る工程と、
   前記治具を前記支持体から除去する工程と、を含むことを特徴とする熱処理炉の製造方法。
9. 前記発熱抵抗体は、中間位置において固定部材の取付部分で切断され、その切断された両端部が断熱材の半径方向外方に折り曲げられ、その折り曲げられた両端部が固定部材の両面に溶接で固定され、その折り曲げ部がＲ曲げであることを特徴とする請求項８記載の熱処理炉の製造方法。
10. 前記固定部材は、端子板と同材質で同一断面形状であり、且つ断熱材中に埋設されていて外部に突出していないことを特徴とする請求項８記載の熱処理炉。
11. 前記固定部材が水平の板状であることを特徴とする請求項８又は９記載の熱処理炉の製造方法。
12. 前記固定部材が板状又は棒状であり、その先端部には前記断熱材中に位置する屈曲部を有していることを特徴とする請求項８又は９記載の熱処理炉の製造方法。
13. 前記固定部材が棒状であり、その先端部には前記断熱材中に位置する拡大部を有していることを特徴とする請求項８又は９記載の熱処理炉の製造方法。
14. 前記固定部材が前記断熱材を貫通しており、その先端部には前記断熱材の外面に当接するストッパーが設けられていることを特徴とする請求項８又は９記載の熱処理炉の製造方法。

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