JPH11297627A

JPH11297627A - 熱処理炉のヒータ構造

Info

Publication number: JPH11297627A
Application number: JP9371298A
Authority: JP
Inventors: Eiji Hosaka; 英二保坂
Original assignee: Kokusai Electric Corp
Current assignee: Kokusai Electric Corp
Priority date: 1998-04-06
Filing date: 1998-04-06
Publication date: 1999-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】素線の曲げ加工に起因する上述の様々な問題
点を解決し、ヒータの高出力化、応答特性の改善、熱処
理の均一性、長寿命化を図ることができる熱処理炉のヒ
ータ構造を得る。【解決手段】線状の抵抗発熱体を面上に波状に設けて
ヒータ面を構成するようにした熱処理炉のヒータ構造に
おいて、前記線状の抵抗発熱体を平板状の抵抗発熱体を
波状に切断することにより形成するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体製造装置
等に用いられる熱処理炉のヒータ構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１０は従来の熱処理炉を示す全体斜視
図である。熱処理炉１は、円筒状に形成されたヒータ２
を炉壁である断熱材３で覆った構造をなしている。ヒー
タ２は、細い線状発熱線（以下素線という）４を波形状
に加工し、ヒータ２の全体表面（ヒータ面）に使用され
る長さを増大して、所定の発熱量が得られるように構成
されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このヒータ２を形成す
る素線４は、素線を曲げ加工して得るもので、素線４の
曲げ半径およびその精度には限界があるため、素線間に
隙間が生じ易く、したがって、ヒータ面上の線密度を高
めて高出力を得るには限界がある。また、素線の表面積
が小さいため、放熱性が悪く、ヒータとしての応答特性
が悪くなり温度リカバリー時間が長くなる。一方、素線
を太くし、線密度を高め、また素線の表面積を大きくし
て温度リカバリー時間を短くすると共に高出力を図ろう
とすると、所定の高さのヒータゾーンに収まらなくな
る。また、素線を太く（断面積を大きく）できないこと
から、ヒータの長寿命化を図ることも困難となり、さら
には素線の曲げから生じるストレスにより、寿命が短く
なる。またさらには、曲げ加工は高精度が得られないの
で、ヒータの全体形状寸法、抵抗値、線密度の誤差が大
きくなり、均一な熱処理が行えないという問題点もあ
る。

【０００４】そこで、この発明の目的は、素線の曲げ加
工に起因する上述の様々な問題点を解決し、ヒータの高
出力化、応答特性の改善、熱処理の均一性、長寿命化を
図ることができる熱処理炉のヒータ構造を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、この発明は、線状の抵抗発熱体を面上に波状に設
けてヒータ面を構成するようにした熱処理炉のヒータ構
造において、前記線状の抵抗発熱体を平板状の抵抗発熱
体を波状に切断することにより形成するようにしたもの
である。

【０００６】このような構成によれば、ヒータ面を構成
する線状の抵抗発熱体は、素線を波状に曲げ加工して形
成されるものではなく、平板状の抵抗発熱体を波状に切
断することにより形成されるものであるため、従来のよ
うに素線の曲げ半径の大きさ及び曲げ加工の精度の制限
を受けることなく、素線間に不均一に生じる隙間を減少
でき、したがって、ヒータ面上の線密度を高めて高出力
を得ることができる。また、素線の表面積を大きくする
（薄くする）ことも容易であるため、放熱性を良くする
ことができ、ヒータとしての応答特性を向上させること
ができ、温度リカバリー時間を短くすることができる。
また、素線の断面積を大きくする（表面積を大きくする
ことによる）ことができると共に、従来のような曲げに
よるストレスが加わることもないので、ヒータの長寿命
化を実現できる。さらにまた、高精度な形状加工ができ
るので、ヒータの全体形状寸法、抵抗値、線密度の誤差
が少なくなり、均一な熱処理が行えるようになる。

【０００７】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明の
実施の形態を図面を用いて説明する。図１はこの発明の
実施の形態１における熱処理炉を示す斜視図、図２は板
状素線とその取付方を詳細に示す、正面図（ａ）、及び
側面図（ｂ）である。図１において、熱処理炉１Ａは、
円筒状に形成されたヒータ２Ａを炉壁である断熱材３で
覆った構造をなしている。ヒータ２Ａは、板状の発熱体
を波形状に加工してなる板状素線４Ａを、ヒータ面を構
成する断熱材３表面に並べるよう取り付けて構成され
る。

【０００８】板状素線４Ａは、板状の抵抗発熱体から、
プレス加工による打ち抜きや、レーザ切断機等の切断を
用いることにより形成される。したがって、このような
板状素線４Ａを板状の抵抗発熱体から得る場合は、曲げ
加工する必要がなく、したがって、従来のような、曲げ
加工に伴う種々の問題を解決することができ、ヒータ２
Ａの製作精度を高めることができる。

【０００９】なお、プレス加工による打ち抜きの場合、
打ち抜かれた板状素線４Ａの周縁部にバリが生じ易く、
この部分に電流集中が生じるという別問題が生じるが、
レーザ切断の場合は、成形性が良くてこのような問題も
生じない。

【００１０】図２に示されるように、板状素線４Ａは、
Ｃで示す波状の湾曲部に丸みが形成されて電流集中を防
止するよう工夫されている。すなわち、この湾曲部を図
４に示す板状素線４Ｂのように、矩形状に形成した場合
は、電流は抵抗が小さくなるよう、最短距離を流れよう
とする結果、図４のＩ線で示すように電流が流れ、矩形
状の角部Ｃ１〜Ｃ６に電流集中が生じることとなる。そ
こで、この実施の形態では、板状素線４Ａが矩形状の部
分を有さない形状とすることにより、電流集中部が板状
素線４Ａ内に形成されないようにしている。

【００１１】そして、この実施の形態では、図２に示さ
れるように湾曲部頂点部の適所（波状の１周期半毎）の
位置にピン部４Ａ−１を形成して、このピン部４Ａ−１
を断熱材３に差し込むことで、断熱材３に板状素線４Ａ
を取り付ける。なお、このピン部４Ａ−１はレーザ切断
で板状素線４Ａを切断するときに、このピン部４Ａ−１
をも含めた形状（平面形状）に切断し、切断された後で
ピン部を折り曲げて形成する。

【００１２】なお、断熱材３への板状素線の取付方は、
図３（ａ）に示すように、断熱材３側に板状素線の取付
け用溝３ａを形成して、この取付け用溝３ａに板状素線
４Ｃを係止するようにしても良い。また、図３（ｂ）に
示すように、溝３ｂをＶ型のようにテーパー状にするこ
とで、板状素線４Ｃを組み込みやすくなり、また板状素
線４Ｃの背面部４Ｃ−１を断熱材３から浮かすことがで
き、接触による伝熱ロスを少なくすることができる。こ
の場合、板状素線４Ｃに断熱材３への取付けのためのピ
ン部は不要となる。なお、図１では円筒形のヒータで図
示しているが、平面状にした平行平板の形状としても良
い。この場合、四角形で組む場合６面の平行平板発熱体
による構造になる。四角より多い多面体構造でも同様で
ある。

【００１３】実施の形態２．以下、図５、図６を用いて
実施の形態２について説明する。図５は実施の形態２に
おける板状素線を示す図であり、（ａ）は平面図、
（ｂ）は側面図、（ｃ）は上面図である。また、図６は
図５に示した板状素線の断熱材への取付構造を示す図で
あり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は上面
図である。

【００１４】板状素線４Ｄは、波状の湾曲部がやはり丸
みを有するように形成されるが、その湾曲部の各頂点部
にピン部４Ｄ−１が形成される。このピン部４Ｄ−１の
先端は楔状とされ、その先端部近傍に脱落防止用のピン
穴４Ｄ−１ａが形成されている。ピン穴４Ｄ−１ａに
は、図６（ｃ）に示されるように、ピン部４Ｄ−１を断
熱材３に差し込んだ後、ピン６が挿通される。ピン６は
ピン部４Ｄ−１が断熱材３から抜けるのを防止する。

【００１５】実施の形態３．以下、図７〜図９を用いて
実施の形態３について説明する。図７は実施の形態３に
おける板状素線を断熱材（炉壁）に取り付けた状態を示
す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）
は上面図である。実施の形態３における板状素線４Ｅ
は、これまでの実施の形態に示した取付ピン部が形成さ
れず、断熱材（炉壁）３への取付に別体の固定具７を使
用するようにしたものである。また、これまでの実施の
形態における、板状素線は断熱材（炉壁）の周囲方向に
沿うように取り付けたが、実施の形態３では炉壁の高さ
方向に沿って板状素線を取り付けるようにしたものであ
る。

【００１６】図８は固定具７を示す図であり、（ａ）は
本体部正面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は同平面図、
（ｄ）はピンを示す正面図、（ｅ）は同側面図、
（ｆ），（ｇ）はピンの他の構造例を示す図である。こ
の固定具７は、固定具本体部１７とピン１８とからな
り、固定具本体部１７は、断熱材３への差し込みピン部
１７ａと、板状素線４Ｅの押さえ部１７ｂとを一体とし
て有する。差し込みピン部１７ａの先端は楔状となって
おり、その先端部近傍にピン１８のピン穴１７ｃが形成
されている。これら差し込みピン部１７ａと、押さえ部
１７ｂは円形状断面をなしている。

【００１７】そして、この固定具７による板状素線４Ｅ
の断熱材３壁面への取付は、板状素線４Ｅの波状の隙間
（波状の左右頂点部近傍の２カ所）を通して、差し込み
ピン部１７ａを断熱材３に差し込み、押さえ部１７ｂに
より板状素線４Ｅの波状部４Ｅ−１，４Ｅ−２を押さえ
るようにする。このような構成によれば、板状素線４Ｅ
とそれを断熱材３へ取付固定するための取付部を別体と
して作るため、板状素線４Ｅを形成するときに、実施の
形態１や２に示したような取付ピン部の形成が不要とな
り、したがって、レーザ切断後の取付ピン部の曲げ加工
が不要となって、製造効率を高めることができる。

【００１８】なお、図８に示した固定具７は、その固定
具本体部１７とピン１８の各部断面形状を円形とした
が、四角形状としても良い。図９は、各部断面形状を四
角形状とした場合の固定具７Ａを示している。この場
合、固定具本体部１９の差し込みピン部１９ａと、押さ
え部１９ｂ、及びピン２０の各部断面が四角形状をなし
ている。１９ｃはピン２０のピン穴である。また、図８
の（ｆ），（ｇ）にピン１８ａとして示すように、同図
（ｄ），（ｅ）で示したピン１８を２つつなげた形（コ
の字型）とすることでピンの本数を半分にすることもで
きる。

【００１９】

【発明の効果】以上に詳述したように、この発明は、線
状の抵抗発熱体を面上に波状に設けてヒータ面を構成す
るようにした熱処理炉のヒータ構造において、前記線状
の抵抗発熱体を平板状の抵抗発熱体を波状に切断するこ
とにより形成するようにしたため、従来のように素線の
曲げ半径の大きさ及び曲げ加工の精度の制限を受けるこ
となく、素線間に不均一に生じる隙間を減少でき、した
がって、ヒータ面上の線密度を高めて高出力を得ること
ができる。また、素線の表面積を大きくすることも容易
であるため、放熱性を良くすることができ、ヒータとし
ての応答特性を向上させることができ、温度リカバリー
時間を短くすることができる。また、素線の断面積を大
きくすることができると共に、従来のような曲げによる
ストレスが加わることもないので、ヒータの長寿命化を
実現できる。さらにまた、高精度な形状加工ができるの
で、ヒータの全体形状寸法、抵抗値、線密度の誤差が少
なくなり、均一な熱処理が行えるようになるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１における熱処理炉を示
す斜視図である。

【図２】板状素線とその取付方を示す、正面図（ａ）、
及び側面図（ｂ）である。

【図３】（ａ），（ｂ）は板状素線とその取付方の他の
例を示す側面図である。

【図４】板状素線を矩形状に形成した場合の電流の流れ
を示す図である。

【図５】実施の形態２における板状素線を示す図であ
り、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は上面図
である。

【図６】図５に示した板状素線の断熱材への取付構造を
示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、
（ｃ）は上面図である。

【図７】実施の形態３における板状素線を断熱材（炉
壁）に取り付けた状態を示す図であり、（ａ）は平面
図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は上面図である。

【図８】固定具を示す図であり、（ａ）は本体部正面
図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は同平面図、（ｄ）はピ
ンを示す正面図、（ｅ）は同側面図、（ｆ）はピンの他
の例を示す正面図、（ｇ）はその側面図である。

【図９】固定具の他の形態を示す図であり、（ａ）は本
体部正面図、（ｂ）は同側面図、（ｃ）は同平面図、
（ｄ）はピンを示す正面図、（ｅ）は同側面図である。

【図１０】従来の熱処理炉を示す全体斜視図である。

【符号の説明】

１Ａ熱処理炉２Ａヒータ３断熱材４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ，４Ｅ板状素線４Ａ−１，４Ｄ−１ピン部７，７Ａ固定具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】線状の抵抗発熱体を面上に波状に設けて
ヒータ面を構成するようにした熱処理炉のヒータ構造に
おいて、前記線状の抵抗発熱体を平板状の抵抗発熱体を波状に切
断することにより形成するようにしたことを特徴とする
熱処理炉のヒータ構造。