JPH0424487A - 熱処置装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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） コイル状に形成したヒータの周囲を断熱材で被い、この
ヒータの内部には被処理物を内装可能な石英管を挿入し
てなる電気炉において、上記ヒータ開口部と上記石英管
の間に放熱防止ブロックを配設し、上記ヒータの放熱を
防止するものとして特開昭５８−３１２８２号公報があ
る。

また発熱体を内装する中間筐体と、この中間筐体の外側
に外部筐体を設け、上記中間・外部筐体間に冷却用空気
を流通させるものとして実公昭５３４８５８９号公報が
ある。

またカートリッジヒータとこのヒータが設置される架台
間に電気的絶縁ブッシングを設けて、電力供給源から漏
洩電流がヒータケースを通ってアースに流れることを防
止するものとして実公昭６０−３１２５９号公報がある
。

（発明が解決しようとする課題） 前記文献の技術は、ヒータ開口部からの放熱防止を行う
ため上記ヒータ開口部と石英管の間に放熱防止ブロック
を設けて熱処理装置内の均熱シークを長く取っている。

しかしヒータ開口部は加熱された石英管からの輻射熱お
よび上記放熱防止ブロックからの伝導熱により加熱され
る０例えばヒータ内を１０００℃前後に加熱した場合、
上記ヒー夕外壁や、開口部は３００℃以上となり、ヒー
タを収容した熱処理装置全体が高い温度になるため、こ
れらの熱を排出するため一般に冷却ファンやり交換器を
設けなければならず装置全体が大型化するという改善点
を有する。

次の文献の技術は、ヒータ部分に特別の冷却１段を持た
ないため、例えばヒータ内をＩ　０００℃前省に加熱し
た場合ヒータベースや横型管状ヒータタ壁は３００℃前
後の高い温度になるので、　これらσ熱を冷却するため
３本の横型管状ヒータを内側容体で囲繞し、この外側に
ファンで冷却用空気をｄ通させているため熱処理装置が
複雑な構成で大片化するという改善点を有する。

後者文献の技術ではカートリッジヒータと架台の間を絶
縁するため多くの部分に絶縁板や絶縁フッシング等の絶
縁部材を用いなければならず、カートリッジヒータの取
付けが複雑であり、またヒータを小型化しようとすると
上記絶縁部材の取ゼけをヒータケースの高温部分に設け
なければな←なくなり、このため所望の絶縁抵抗が得ら
れず＾洩電流を抑制することができない場合があるとい
う改善点を有する。

この発明は上記点に鑑みなされたもので、加熱部外壁お
よび開口端の熱を小型で簡単な構成で冷却することがで
き、上記の如き漏洩電流を効果的に抑制できる熱処理装
置を提供するものである。

〔発明の構成〕

（ｉｌ１題を解決するための手段） この発明は耐熱断熱部材に沿って発熱部が設けられた発
熱部と、この発熱部の外側しこ設けられた良熱伝導部材
からなる内側カバーと、この内側カバーの外側に設けら
れた冷却手段と、この冷却手段の外側に設けられた良熱
伝導部材からなる外側カバーと、上記内側カバーと外側
カバーを開口部で熱接合する金属性面板とから構成した
ものである。

（作用） この発明は内側カバーと外側カバーの間に冷却手段を設
けているため加熱部外壁の温度を十分低くすることがで
きる。また開口端の面板には、上記冷却手段と接触する
良熱伝導部材からなる内側カバーと外側カバーが熱接続
されているため上記面板の温度を低くすることができる
。また上記冷却手段により耐熱断熱部材の温度を下げる
ことができので上記の絶縁抵抗を高く保ち漏洩ｔｌｉ流
を抑制することができる。

（実施例） 以下本発明に係る熱処理装置の一実施例について図面を
参照して具体的に説明する。

第２図においてコイル状の抵抗発熱線１は例えばＦｅ−
ＣＱ−ＡＱの合金からなり、練直径Ａ＝２ｍｍ、コイル
直径Ｂ：１２１１１１１、コイル間隔Ｃ＝　１０ｍｍに
構成している。

第１図において上記コイル状の発熱線１を内壁面に設け
られた溝部２に嵌合又は埋込み保持する例えば円筒状で
高さ１０００　ｍの耐熱断熱部材３の例えばセラミック
ファイバーとアルミナセメントを混合し熱処理を施こし
たものからなり、発熱線１が通電され発熱膨張しても、
上記コイル状発熱線１と上記耐熱断熱部材３の間に所定
の間隔が残されるような第３図に示す如く空隙部４が全
溝部２の上部に設けられており、以上の如く発熱部が構
成されている。

上記耐熱断熱部材３は、断熱材５例えばアルミナブラン
ケットを介して、良熱伝導部材例えばアルミニウムから
なる内側カバー６によって囲繞されるように構成されて
いる。

上記内側カバー６の外周には冷却部７が設けられ、この
冷却部７は第４図に示す如く例えば冷却水の流通する銅
パイプからなる冷却パイプ８が上記内側カバー６の外壁
面上蛇行状に配設されている。

上記冷却部７を囲繞する如く良熱伝導部材例えばアルミ
ニウムからなる円筒状外側カバー９が設けられている。

上記発熱線１は給電端子部１ｏの端子ネジ１１と溶着さ
れており、この端子ネジ１１は第５図の如く例えばセラ
ミックスがらなり耐熱性と絶縁性を有し同軸で互いに嵌
合可能な構造の碍子１２．１３を２つのナツト１４によ
り補助板１５に挟持固定するようにされている。

この補助板１５は４本のネジ１６によって外側力Ａ−９
に取り付けられている。

上記耐熱断熱部材３の下部開口端には、この耐熱断熱部
材３と時間−の穴部が設けられ例えばステンレススチー
ルからなる面板１７が設けられており、この面板１７と
内側カバー６と外側カッ＜−９を上記面板１７の穴部と
同軸に設けられた環状部材１８゜１９に複数ケ所ネジ２
０．２１で取り付けている。

上記耐熱断熱部材３の上部開口端部には、耐熱断熱性を
有する断熱蓋体２２が設けられ、この断熱蓋体２２を被
って例えばステンレススチールの蓋２３が５例えばステ
ンレススチールの上部リンク２４に取り付けられ、この
上部リング２４には上記外（ｆｕｌｌカバー９の上端部
が取り付けられている。

上記内側カバー６と上記上部リング２４の間しこ【ま、
熱膨張により上記内側カバー６が伸張しても、所定の間
隙が残されるような間隙２５が設けられてり）る。

上記発熱線１は少なくとも３つのゾーンで構成されてお
り、第４図に示す端子部１０Ａと１０８間で第１ゾーン
、端部１０ｃとＩＯＤ間で第２ゾーン、端子部１０Ｅと
ＩＯＦ間で第３ゾーンとしてあり、　図示しない電力供
給源と制御部により上記各ゾーンに印加する電力を適宜
制御し熱処理装置内の均熱範囲が広く取れるような構成
としている。そして第６図に示す如く基台３０の上に上
記面板１７を所定の間隔を設は載置して加熱部２６が配
置され、この加熱部２６には耐熱性材料例えば石英から
なるプロセスチューブ２７が挿入配置され、このプロセ
スチューブ２７に被処理体例えばシリコンウェハ２８が
配置され、このウェハは昇降機構２９で上記プロセスチ
ューブ２７の所定の均熱領域に搬入搬出可能の如く構成
されている。

次に上記実施例の熱処理装置を冷却バイブ８に２０℃の
冷却水を流しながら９００℃に加熱した場合について説
明する。

上！８３ゾーン構成の発熱ｔＩｉＡ１が通電されると、
印加される電力は図示しない制御装置で適宜制御され、
熱処理装置内の所望均熱範囲が９００℃±１°Ｃとされ
る。

この時熱処理装置の各部の温度は、耐熱断熱部材２０が
約９００℃、内側カバー６が約２２５℃、外側カバー９
が約７５℃、面板１７が約１５０℃であった。

加熱部２６の上部に位置する蓋２３の温度は約１００℃
である。上記蓋２３と比へ面板１７の温度が高い理由は
、上記プロセスチューブ２７が高湿に加熱され、このプ
ロセスチューブ２７からの熱輻射により面板１７が加熱
されるためである。この面板１７は上記基台３０に取り
付けるため２００℃以下の温度に保ち、上記基台３０を
介して熱伝導され熱処理装置内の耐熱性の低い部分が不
用に加熱されないようにする必要がある。

上記内側カバー６と外側カバー９の材質をステンレスス
チールに替え、上記と同様の条件で各部の温度は、耐熱
断熱部材３が約９００℃、内側カバー６が約２００℃、
外側カバー９が約５０℃と前者と比較して若干低い温度
になったが面板１７の温度は約２００℃と約５０℃高く
なった。

上記各部の実８１す温度を、熱解析プログラムに入力し
温度分布の計算した結果を第７図（内側カバー６、外側
カバー９の材質をアルミニウムとした場合）、第７図（
内側カバー６、外側カバー９の材質をステンレススチー
ルとした場合）に示す。

第７図と第８図のちがいは熱伝導率がステンレススチー
ルの場合１６Ｗ／ｍＫに対してアルミニウムの場合では
２００Ｗ／ｍＫと太きいため上記面板１７の熱が内側カ
バー６と外側カバー９に伝達されて冷却されるためカバ
ーの材質がアルミニウムの場合上記面板１７の温度が約
５０℃低くなったものである。また上記面板１７をさら
に冷却するために第９図に示す如く面板１７に冷却媒体
例えば冷却水を流通させる冷却部３１を設けるようにし
てもよい。

以上のように外側カバー９１面板１７が冷却されるので
熱処理装置が収容される例えばＣＶＤ装置においては、
熱処理装置の加熱部２６を空冷する必要がなく装置を小
型で簡単に構成することができる。

また上記冷却により、発熱線上と外側カバー９または面
板１７間の絶縁抵抗を高くすることができることについ
て以下説明をする。

上記絶縁抵抗は耐熱断熱部材３の温度によって大きく変
わり、　常温においては数１００メガオームと高い絶縁
抵抗であるが、耐熱断熱部材３が８００〜９００℃の温
度になると数１００キロオームと低い絶縁抵抗になって
しまう。

上記実施例において耐熱断熱部材３の最外周で内側カバ
ー６と接触する部分の温度は約２００℃である。

また耐熱断熱部材３の下端部で面板１７と接触する開口
部３２の温度は約４００℃である。　この時の絶縁抵抗
は２メガオ一ム以上ある。冷却部７の水冷を停止すると
耐熱断熱部材３の温度が上昇し、絶縁抵抗は数１００キ
ロオームと低くなってしまう。

上記絶縁抵抗をさらに高くするためには、上記開口部３
２の温度を下げる必要があり、第９図の如く面板１７に
設けられた冷却部３１に冷却水を流通させてもよい。ま
たは、上記開口部３２に発熱線１の熱輻射が減衰する如
く、耐熱性、遮光性を有する例えばＳｉＣ，１，０３等
からなる環状部材３３を設けてもよい。

以上のようにすることにより、上記開口部３２の温度を
２００℃前後にすることができ、　その結果絶縁抵抗を
１０メガオーム以上にすることができる。

従って上記漏洩電流を効果的に抑制することができる。

また上記実施例に用いた耐熱断熱部材３と発熱線１から
なる発熱部は円筒で一体のものに限らず第１０図の如き
円筒状の発熱部を同軸に接続して用いてもよい。

また第１１図の如く半円筒状の発熱部を円筒状に接続し
て用いてもよい。

また発熱線１は円形のコイル状に限らず楕円形等環状で
あればどの様な形状でもよい。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく１本
発明の要旨の範囲内で種々変形実施が可能である。上記
実施例では熱処理装置の下端側が開放された縦型熱処理
装置に本発明を利用したが、熱処理装置の両側が開放さ
れた横型熱処理装置に本発明を利用してもよい。

本発明の熱処理装置は半導体製造装置、液晶製造装置等
に用いられる、ＣＶＤ装置や酸化拡酸装置等装置やプラ
ズマ装置に利用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、熱処理装置内を高
い温度に設定しても、加熱部の外壁と炉口部に設けられ
た面板を低い温度に保つことができ、熱処理装置が収容
される装置を小型で簡単に構成することができる。

また上記漏洩電流を抑制することができ、アース雑音電
流による他の機器や測定器に対する悪影響を防止できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る熱処理装置の一実施例説明図、第
２図第３図は第１図の部分説明図、第４図は第１図の外
観図、第５図は第１図の給電端子部説明図、第６図は第
１図の設置説明図、第７図、第８図は第１図の熱処理装
置の熱計算結果、第９図は第１図の他の実施例、第１０
、第１１図は第１図の発熱部の他の実施例説明図である
。 １・・・発熱線 ６・・・内側カバー ９・・・外側カバー １７　　面板 ３・・・耐熱断熱部材 ７・・・冷却部 １０・・・給電端子部 ２４・・上部リング

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円筒状の耐熱断熱部材に沿って発熱線が設けられた発熱
   部と、この発熱部の外側に設けられた良熱伝導部材から
   なる内側カバーと、この内側カバーの外側に設けられた
   冷却手段と、この冷却手段の外側に設けられた良熱伝導
   部材からなる外側カバーと、上記内側カバーと外側カバ
   ーを開口端で熱接合する金属性面板とから構成されたこ
   とを特徴とする熱処理装置。