JP2764729B2 - 熱処理装置 - Google Patents

熱処理装置

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JP2764729B2
JP2764729B2 JP63308576A JP30857688A JP2764729B2 JP 2764729 B2 JP2764729 B2 JP 2764729B2 JP 63308576 A JP63308576 A JP 63308576A JP 30857688 A JP30857688 A JP 30857688A JP 2764729 B2 JP2764729 B2 JP 2764729B2
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heating element
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は熱処理装置に関する。
(従来の技術) 半導体の熱処理に使用される熱処理炉は一般的に第6
図に示すように、熱処理を行う反応管(1)の外側に円
筒状の均熱管(2)を設け、この均熱管(2)を取り囲
むが如くコイル状発熱体(3)が発熱体保持具(4)に
支持されて設けられている。そして、上記コイル状発熱
体(3)の、コイルピツチを正確に保つため及び発熱体
の絶縁を保つため第7図(A)に示すような櫛形保持具
や第7図(B)に示す単独型保持具が使用されている。
また上記保持具を改良した保持具が実公昭56−23675号
公報に開示されている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、半導体ウエハの大口径化に伴い、発熱
体コイル径も大きくなり、また、発熱体自身の線径も太
くなっている。このため、はめ合わせブロックの嵌合部
中央で発熱体を保持している構造では、発熱体自身の線
径が大きくなると、同じ大きさのはめ合わせブロックで
は、はめ合わせ嵌合部が少なくなり十分な連結保持が得
られない。そこで、嵌合連結部を十分保つためには、は
め合わせブロック自体の形状を大きくしなければならな
く、全体として熱処理炉が大きくなるという問題があつ
た。また、省スペースを目的の一つにしている縦型炉で
は高さ方向の制限等から、発熱体コイルの一部例えば上
下端部を2重に構成し、省スペースで長い均熱域を得る
ことが行われているが、はめ合わせ嵌合部中央に2つの
保持溝を設けることは、はめ合わせブロックが大きくな
り過ぎると言う問題もあつた。
この発明は上記点を改善するためになされたもので、
コイル状の発熱体の形状を安定に保ち、コイルピッチず
れがなく、発熱体の線径に柔軟に対応でき、複数の発熱
体も保持でき省スペース化が可能な熱処理装置を提供し
ようとするものである。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 本発明は、コイル状の発熱体を適宜間隔で保持する如
く耐熱絶縁材からなる複数個のブロックを直線状に連結
してブロック列を形成し、このブロック列を発熱体の円
周上に複数列設けてこれらブロック列の外周囲を囲繞す
る如く円筒状の断熱材を設けた熱処理装置において、隣
接する上記ブロックの相対向する2面のうちの一面に断
面逆台形状もしくは扇形の凸部を、他の一面に上記凸部
が嵌合する同形状の凹部をそれぞれ形成するとともに、
上記ブロックの相対向する2面のうちの少なくとも一面
における上記凸部と凹部が嵌合する嵌合部と異なる位置
に上記発熱体を保持する一つまたは複数の溝を形成し、
上記ブロック列の両端に位置するブロックの外端面を平
面状に形成したことを特徴とする。
この場合、上記ブロックの相対向する2面において、
円筒状の断熱材に沿ってコイル状に設けられる発熱体の
コイルの径の異なる内外2重の発熱体を軸方向にずらし
て保持するために、上記2面のうちの一面に外側発熱体
保持用の溝を、他の一面に内側発熱体保持用の溝をそれ
ぞれ形成することが好ましい。
(作用) このように構成された本発明の熱処理装置によれば、
隣接するブロックの相対向する2面のうちの一面に断面
逆台形状もしくは扇形の凸部を、他の一面に上記凸部が
嵌合する同形状の凹部をそれぞれ形成するとともに、上
記ブロックの相対向する2面のうちの少なくとも一面に
おける上記凸部と凹部が嵌合する嵌合部と異なる位置に
上記発熱体を保持する一つまたは複数の溝を形成したの
で、隣接するブロックの連結強度を確保しつつコイル状
発熱体を確実に保持することができ、連結部の破損を防
止して耐久性の向上が図れる。しかも、ブロック列の両
端に位置するブロックの外端面が平面状に形成されてい
るため、均熱管や反応管のヒーターへの出し入れをスム
ースに行え、ブロックの破損を大幅に軽減することがで
きる。また、上記ブロックの相対向する2面において、
円筒状の断熱材に沿ってコイル状に設けられる発熱体の
コイルの径の異なる内外2重の発熱体を軸方向にずらし
て保持するために、上記2面のうちの一面に外側発熱体
保持用の溝を、他の一面に内側発熱体保持用の溝をそれ
ぞれ形成することにより、コイルの径の異なる内外2重
の発熱体を軸方向にずらした状態で容易に保持すること
ができる。
(実施例) 以下本発明装置を半導体ウエハを熱処理するバツチ式
熱処理炉に適用した一実施例につき図面を参照して説明
する。
熱処理炉の構成については第6図で説明したように当
業者において周知であるから詳細な説明は省略する。第
2図は熱処理炉の抵抗発熱体ヒーター(10)の構成図を
示し、発熱体(11)例えば抵抗発熱体カンタル線がコイ
ル状に巻装され、このコイル状の発熱体(11)は適宜な
間隔で支持される如く耐熱絶縁材例えばアルミナからな
り複数かつ直線状に連結配列されたはめ合わせブロック
(12)により保持されている。そして、このはめ合わせ
ブロック(12)の外周囲を囲繞する如く円筒状に複数層
から成る断熱材(13)が設けられている。そして断熱材
(13)の外側はステンレス等から成るカバー(14)で覆
われている。また、抵抗発熱体ヒーター(10)の開口部
端は耐熱材からなる炉口板(15)が設けられている。そ
して、発熱体(11)の電源引出し用端子(16)が複数個
(図では1つのみ示されている)設けられている。この
様にして構成された円筒状抵抗発熱体ヒーター(10)の
内側には図示しない例えばSiC等からなる均熱管が挿入
され、またこの均熱管の内側には被熱処理体が収容され
る例えば石英ガラス製の反応管が挿入される。
次に、上記はめ合わせブロック(12)について第1図
及び第2図を参照してさらに具体的に説明する。基本ブ
ロック(121)は第1図(A)に示すように耐熱絶縁材
例えばアルミナ材からなる平行6面体の一面には断面逆
台形状凸部(122)が設けられ、この凸部(122)の反対
側には上記凸部(122)と同型状の逆台形状凹部(123)
が設けられて嵌合部が構成されている。また、上記凸部
(122)及び凹部(123)と同一面内の下部には発熱体
(11)を収容する溝例えば断面半円形状の溝(124)が
それぞれ設けられている。この様なブロック(121)を
2個以上それぞれの上記凸部(122)と隣接するブロッ
ク(121)の凹部(123)とをはめ合うように組合せ連結
することにより第1図(B)に示すように隣接したブロ
ック(121)により半円形状の溝(124)に囲まれた断面
円形状の保持空間(125)が形成される。この保持空間
(125)で発熱体(11)を保持する。このようにブロッ
ク(121)を発熱体(11)のコイル巻数に対応した数量
を連結して一体化し、コイル状の発熱体(11)を保持す
る。このように一体化された連結ブロック列は第2図
(B)に示すように円周上に複数例えば7〜11列設ける
ことにより、長時間1000℃前後の高温度にしても安定し
てコイル状発熱体(11)を保持している。また、この保
持溝により構成される断面円形状の保持空間(125)は
発熱体(11)が膨張あるいは収縮した時に発熱体(11)
コイルが動ける如く発熱体(11)の線径よりも多少大き
めの柔構造に設けられている。このため、発熱体(11)
が膨張、収縮を繰り返している内に、例えば発熱体(1
1)コイルの一巻が他のコイルと別の動きをしようとし
ても、その力は隣のコイルへ分散されコイル形状の変化
は殆ど起こらない。また、コイルのピッチは断面円形状
の保持空間(125)で位置ずけられているのでピッチず
れはなく、従来のように溝からはずれることもない。ま
た、連結されたブロックの両端部は第1図(A)に示す
基本ブロックを真ん中から二つに分けた形状の右端ブロ
ック(126)及び左端ブロック(127)により保持され
る。これら右端ブロック(126)及び左端ブロック(12
7)は右側面(128)及び左側面(129)が平面状で、発
熱体(11)の側のエッジ部分は面どり(130)をほどこ
してあり、同様に基本ブロックも発熱体側のエッジ部分
は面とりがほどこされている。この様に連結されたブロ
ックの両端部は何等突起の無い状態に設けられているた
め均熱管や反応管のヒーターへの出し入れをスムースに
行えブロックが破損する事も大幅に軽減される。
次に他の実施例について第3図及び第4図を参照して
説明する。構造的には第1図の実施例と殆ど同じで、発
熱体(11)の保持溝を2つ上下方向に設け円筒状の断熱
材に沿ってコイル状に設けられる発熱体のコイルの径の
異なる内外2重の発熱体コイルを保持可能としている。
第3図の実施例では第1図の実施例と同様に隣接した半
円形状の溝を2つ設け、ブロックをはめ合わせ連結する
事により断面円形状の2つの保持空間(125a),(125
b),を設けている。この保持空間(125a)で内側の発
熱体(11)コイルを保持し、保持空間(125b)で外側の
発熱体(11)コイルを保持する。第4図はブロック間の
隣接部の一部分を一辺とした保持溝を断面正方形にして
ブロックの内側にそれぞれ段違い状に設け、内側の発熱
体(11)コイルと外側の発熱体(11)コイルとをずらし
て保持する如く断面正方形の保持空間(125c),(125
d)が設けられている。すなわち、第4図の実施例で
は、コイルの径の異なる内外2重の発熱体を軸方向にず
らして保持するために、隣接するブロックの相対向する
2面のうちの一面に外側発熱体保持用の溝(保持空間)
(125d)が、他の一面に内側発熱体保持用の溝(保持空
間)(125c)がそれぞれ形成されている。また、ずらし
の度合は断面正方形の溝位置を隣接部を中心に矢印方向
(X1),(X2)に所定量移動した位置に設けることによ
り調整できる。上記第3図及び第4図の2つの発熱体
(11)コイルの保持空間(125a)と(125b)及び(125
c)と(125d)間はブロックの耐熱絶縁材で遮断され、
上記保持空間(125a),(125b),(125c),(125d)
で位置ずけられているため二重の発熱体コイルを安定に
保持できる。さらに、第5図に示すように嵌合部を上下
両側(140),(141)に設け、嵌合部間に発熱体支持溝
を形成するようにするとさらによい。また、この時上部
嵌合部(140)と下部嵌合部(141)は同型状に限らず、
発熱体の形状及び機能に合わせそれぞれ所望の嵌合部形
状を形成すればよい。
なお、本発明は上記実施例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変形実施が可能であ
る。例えば保持溝により構成される保持空間の形状は円
形や正方形に限らず発熱体の形状や特性等に合わせ例え
ば楕円形、長方形、ひし形等の各種形状に形成してもよ
い。また、はめ合わせ連結部分は断面台形状に限らず例
えば扇形等のはめ合わせ連結できる形状で有れば何れで
もよい。さらに、半導体ウエハの熱処理炉例えば横型炉
や縦型炉に限らず他の高温炉に適用できることは説明す
るまでもないことである。
(発明の効果) 以上のように本発明の熱処理装置によれば、隣接する
ブロックの相対向する2面のうちの一面に断面逆台形状
もしくは扇形の凸部を、他の一面に上記凸部が嵌合する
同形状の凹部をそれぞれ形成するとともに、上記ブロッ
クの相対向する2面のうちの少なくとも一面における上
記凸部と凹部が嵌合する嵌合部と異なる位置に上記発熱
体を保持する一つまたは複数の溝を形成したので、隣接
するブロックの連結強度を確保しつつコイル状発熱体を
確実に保持することができ、連結部の破損を防止して耐
久性の向上が図れる。しかも、ブロック列の両端に位置
するブロックの外端面が平面状に形成されているため、
均熱管や反応管のヒーターへの出し入れをスムースに行
え、ブロックの破損を大幅に軽減することができる。ま
た、上記ブロックの相対向する2面において、円筒状の
断熱材に沿ってコイル状に設けられる発熱体のコイルの
径の異なる内外2重の発熱体を軸方向にずらして保持す
るために、上記2面のうちの一面に外側発熱体保持用の
溝を、他の一面に内側発熱体保持用の溝をそれぞれ形成
することにより、コイルの径の異なる内外2重の発熱体
を軸方向にずらした状態で容易に保持することができ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を説明するためのはめ合わせ
ブロックの構成図、第2図は第1図はめ合わせブロック
を用いた抵抗加熱ヒーターの構成図、第3図乃至第5図
は第1図の他の実施例、第6図及び第7図は従来例を示
す説明図である。 11……発熱体 12……はめ合わせブロック 13……断熱材 121……基本ブロック 122……凸部 123……凹部 124……溝 125,a,b,c,d……保持空間 126……右端ブロック 127……左端ブロック 140……上部嵌合部 141……下部嵌合部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コイル状の発熱体を適宜間隔で保持する如
    く耐熱絶縁材からなる複数個のブロックを直線状に連結
    してブロック列を形成し、このブロック列を発熱体の円
    周上に複数列設けてこれらブロック列の外周囲を囲繞す
    る如く円筒状の断熱材を設けた熱処理装置において、隣
    接する上記ブロックの相対向する2面のうちの一面に断
    面逆台形状もしくは扇形の凸部を、他の一面に上記凸部
    が嵌合する同形状の凹部をそれぞれ形成するとともに、
    上記ブロックの相対向する2面のうちの少なくとも一面
    における上記凸部と凹部が嵌合する嵌合部と異なる位置
    に上記発熱体を保持する一つまたは複数の溝を形成し、
    上記ブロック列の両端に位置するブロックの外端面を平
    面状に形成したことを特徴とする熱処理装置。
  2. 【請求項2】上記ブロックの相対向する2面において、
    円筒状の断熱材に沿ってコイル状に設けられる発熱体の
    コイルの径の異なる内外2重の発熱体を軸方向にずらし
    て保持すべく、上記2面のうちの一面に外側発熱体保持
    用の溝を、他の一面に内側発熱体保持用の溝をそれぞれ
    形成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    熱処理装置。
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