JPH1167424A - ヒータ支持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】保持用ピースのずれ、外れ、破損等を防止し、
耐久性、安全性及び経済性の向上が図れるヒータ支持装
置を提供する。 【解決手段】被加熱体の周りにコイル状に成形された発
熱線３１が配設され、鉛直方向に多数連設された保持用
ピース３２間に径方向に長い長円の空洞部４１が形成さ
れ、前記発熱線が前記空洞部を挿通し、前記保持用ピー
スを介して支持され、前記発熱線は発熱による温度変化
により膨脹、収縮し、前記空洞部内を前記被加熱体の径
方向に移動する。又、前記保持用ピースはピースホルダ
に水平方向の動きを規制され、該ピースホルダは前記断
熱材により径方向の動きを規制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造装置、特
に縦型炉に使用される半導体製造装置用ヒータに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程の１つに拡散、化学気相
成長工程があり、斯かる工程を行う装置として縦型炉が
ある。

【０００３】該縦型炉は炉内を加熱しつつ反応ガスを供
給してウェーハ等被処理基板表面に各種薄膜を生成する
ものであり、加熱装置としてヒータを具備している。

【０００４】先ず、図１１に於いて従来の半導体製造装
置用ヒータを具備する縦型炉の概略を説明する。

【０００５】該縦型炉１は筒状のヒータ２、該ヒータ２
内部に均熱管３、該均熱管３内部に反応管４が同心多重
に設けられており、該反応管４にはボート５が装入され
る。該ボート５はボートキャップ６を介してエレベータ
キャップ７に載置され、該エレベータキャップ７は図示
しないボートエレベータに設けられ昇降可能である。

【０００６】前記反応管４の上端にはガス導入管８が連
通され、前記反応管４の下端には排気口９が設けられて
いる。前記ガス導入管８の下端はガス供給管１０と接続
され、前記排気口９は排気管１１と接続されている。

【０００７】前記ボート５を前記反応管４より引出した
状態で、所要枚数のウェーハ１２を前記ボート５に装填
し、前記ボートエレベータ（図示せず）により前記ボー
ト５を上昇させ前記反応管４内に装入する。前記ヒータ
２で前記反応管４内を所定の温度に加熱し、前記ガス供
給管１０、ガス導入管８より反応ガスを前記反応管４内
に導入し、前記ウェーハ１２表面に薄膜を生成し、反応
後のガスは前記排気口９、排気管１１を経て排気され
る。

【０００８】次に、図１１〜図１５に於いて前記ヒータ
２について説明する。

【０００９】前記均熱管３の周りを囲む様にコイル状の
発熱線１３が設けられ、該発熱線１３は断面が円形で、
保持用ピース１４により円周を所要等分した位置で支持
されている。

【００１０】該保持用ピース１４はハイアルミナ（アル
ミナ９４．２％含有）製で、鉛直方向に多数個連結され
ている。

【００１１】前記各保持用ピース１４の上面１５には２
個の外側斜め上方に延出する突起部１６，１７が形成さ
れ、該突起部１６の肉厚は前記突起部１７の肉厚より厚
く、前記突起部１６の外側側面が前記上面１５と成す内
角と前記突起部１７の外側側面が前記上面１５と成す内
角とは等しくなっている。前記２個の突起部１６，１７
の間には半円柱形状の上向凹曲面１８が形成され、該上
向凹曲面１８の直径は前記発熱線１３の直径より若干大
きくしてある。又、前記保持用ピース１４の下面には凹
部１９が設けられ、該凹部１９は逆台形状の嵌合部２０
と、該嵌合部２０に連続して形成された下向き半円形の
下向凹曲面２１とで形成され、前記嵌合部２０は前記突
起部１６，１７と嵌合可能となっている。前記突起部１
６，１７と前記嵌合部２０が嵌合することにより、前記
各保持用ピース１４間の鉛直方向及び前記縦型炉１の径
方向の相対変位は規制されると共に前記上向凹曲面１８
と前記下向凹曲面２１とで円形断面の空洞部２２を形成
する様になっている。

【００１２】更に、多数の前記保持用ピース１４が鉛直
方向に連結されることで、鉛直方向に等間隔で多数の前
記空洞部２２が形成され、該空洞部２２内に前記発熱線
１３が挿通され支持される。

【００１３】該発熱線１３の外周囲には２重に断熱材２
３，２４が巻設され、内側の断熱材２３は前記保持用ピ
ース１４の一端部を円周方向から挾持している。更に、
前記断熱材２４の外面は図示しないヒータケースにより
覆われている。

【００１４】前記縦型炉１内で前記ウェーハ１２に成膜
処理中、前記発熱線１３が発熱し膨脹することにより、
前記発熱線１３のコイル直径が拡大し、前記保持用ピー
ス１４には前記縦型炉１の反中心方向に力が作用し、該
保持用ピース１４は前記発熱線１３と共に前記縦型炉１
の反中心方向に移動する。又、前記断熱材２３も前記発
熱線１３の発熱の影響で高温となり膨脹する。

【００１５】成膜処理完了後、前記発熱線１３が発熱を
停止すると、該発熱線１３の温度が降下し、コイルの直
径が収縮することにより前記保持用ピース１４には前記
縦型炉１の中心方向の力が作用し、該保持用ピース１４
は前記発熱線１３と共に前記縦型炉１の中心方向に移動
する。又、前記断熱材２３も前記発熱線１３の温度降下
の影響で温度が降下し収縮する。

【００１６】前記縦型炉１内で前記ウェーハ１２に成膜
処理が施される度に、前記縦型炉１内は昇温、降温を繰
返し、前記発熱線１３、断熱材２３は前述した様に膨
脹、収縮を繰返す。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のヒータ
では各保持用ピース間の円周方向の相対変位は保持用ピ
ースの構造上規制されていないので、炉内の昇温、降温
が繰返されることにより、発熱線、断熱材が膨脹、収縮
を繰返し、保持用ピースが前記断熱材より抜脱し、更に
前記保持用ピース間で円周方向の相対変位が生じて、各
保持用ピース間の連結が外れ、発熱線同士が接触し短絡
事故が発生する虞れがある。

【００１８】又、発熱線の拡大、収縮により発熱線が保
持用ピースと共に縦型炉の径方向に移動し、発熱線が導
電性のある均熱管と接触し、漏電事故が発生する虞れが
ある。

【００１９】更に、搬送時等に外部から衝撃が加わる
と、連結された保持用ピースの縦型炉の中心方向及び反
中心方向の動きが規制されていない為、連結された状態
で保持用ピースが縦型炉の中心方向に移動すると、断熱
材による保持用ピースの支持が外れる。更に、各保持用
ピース間の円周方向の相対変位が構造上規制されていな
い為、各保持用ピース間の連結が円周方向にずれたり外
れることがあった。更に又、各保持用ピース間の連結が
外れた衝撃等により保持用ピース等が破損することもあ
り、部品の取替えや再組立てが必要となり不経済であっ
た。

【００２０】本発明は斯かる実情に鑑み、保持用ピース
のずれ、外れ、破損等を防止し、耐久性、安全性及び経
済性の向上が図れる半導体製造装置用ヒータを提供しよ
うとするものである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、被加熱体の周
りにコイル状に成形された発熱線が配設され、鉛直方向
に多数連設された保持用ピース間に径方向に長い長円の
空洞部が形成され、前記発熱線が前記空洞部を挿通し、
前記保持用ピースを介して支持されたヒータ支持装置に
係り、又、前記保持用ピースの上面と下面の少なくとも
どちらか一方に凹部を設けると共に他方に該凹部に嵌合
可能な突起部を設け、前記凹部、突起部をそれぞれ左右
非対称としたヒータ支持装置に係り、又、前記保持用ピ
ースが鉛直方向に連設されたピースホルダに水平方向の
動きが規制される様支持され、該ピースホルダが前記発
熱線の周りに設けられた周囲断熱材に支持されたヒータ
支持装置に係り、又、前記保持用ピースと前記ピースホ
ルダの少なくともどちらか一方に凹部を設けると共に該
凹部側面に係止溝を形成し、他方に該係止溝に係合可能
な係止凸部を形成し、前記保持用ピースが前記ピースホ
ルダに前記係止溝を介して嵌脱可能としたヒータ支持装
置に係り、又、前記ピースホルダの上端面と下端面の少
なくともどちらか一方に凹部を設け、他方に該凹部に嵌
合可能な凸部を設けたヒータ支持装置に係り、更に又、
前記周囲断熱材、ヒータがヒータコイル受けに立設さ
れ、前記周囲断熱材の上端に設けられた天井断熱材の下
面に下方に突出する段差部を設け、前記ヒータコイル受
け上面に隆起部を設け、前記最上位のピースホルダが前
記最上位の保持用ピースより突出し、前記最下位のピー
スホルダが前記最下位の保持用ピースより突出し、前記
最上位のピースホルダ突出部が前記段差部に係合可能と
し、前記最下位のピースホルダ突出部が前記隆起部に係
合可能としたヒータ支持装置に係り、前記発熱線の発熱
により前記被加熱体を加熱すると共に前記発熱線が温度
変化により膨脹、収縮し、前記空洞部内を前記被加熱体
の径方向に移動する。又、前記保持用ピースは前記ピー
スホルダに水平方向の動きを規制され、該ピースホルダ
は前記段差部及び前記隆起部により中心方向の動きを規
制されると共に前記周囲断熱材により反中心方向及び円
周方向の動きを規制される。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図１０に於いて本発
明の実施の形態を説明する。

【００２３】被加熱体である図示しない均熱管と同心に
コイル状の発熱線３１が設けられ、該発熱線３１は断面
が円形で、連結された保持用ピース３２により円周を所
要等分した位置で支持されている。

【００２４】該保持用ピース３２はハイアルミナ（アル
ミナ９６％含有）製で、鉛直方向に多数個連結されてい
る。

【００２５】前記各保持用ピース３２の上面３３には上
方が左右離反方向に延出する２個の突起部３４，３５が
形成され、前記突起部３４の外側側面が前記上面３３と
成す内角ａは前記突起部３５の外側側面が前記上面３３
と成す内角ｂより小さくなっている。前記２個の突起部
３４，３５の間には断面が半長円形の上向凹曲面３６が
形成されている。又、前記保持用ピース３２の下面には
凹部３７が設けられ、該凹部３７は逆台形状で前記突起
部３４，３５と嵌合可能な嵌合部３８と、該嵌合部３８
に連続して設けられた半長円形の下向凹曲面３９とで形
成されている。又、保持用ピース３２の反中心側の一側
面には鉛直方向に延びる略半円柱形状の係止凸部４０が
形成されている。

【００２６】前記突起部３４，３５と前記嵌合部３８が
嵌合することにより、前記各保持用ピース３２間の鉛直
方向及び縦型炉（図示せず）の径方向の相対変位は規制
され、又、前記上向凹曲面３６と前記下向凹曲面３９と
で縦型炉の径方向に長い長円形状の空洞部４１を形成す
る様になっている。前記保持用ピース３２が鉛直方向に
多数連結されることで、鉛直方向に等間隔で多数の前記
空洞部４１が形成される。

【００２７】前記連結された保持用ピース３２の最上位
置には前記上向凹曲面３６と後述する段差部５４で挾持
された最上位の空洞部４１ａが形成され、最下位置には
前記保持用ピース３２の前記嵌合部３８に前記突起部３
４，３５と前記上向凹曲面３６を有する最下位用保持用
ピース４２が嵌合することにより最下位の空洞部４１ｂ
が形成されている。前記発熱線３１は非発熱時の最も収
縮した状態で前記空洞部４１の中心側に位置し、前記空
洞部４１の前記縦型炉の反中心側に空隙を保つ様、前記
空洞部４１に挿通され支持される。

【００２８】前記保持用ピース３２の前記縦型炉の反中
心側はピースホルダ４３に嵌合されている。該ピースホ
ルダ４３は縦長の直方体に鉛直方向に貫通する凹部４４
を刻設し形成され、水平断面が略コの字状を成し、該凹
部４４の一内側面には半円柱状の係止溝４５が刻設され
ている。

【００２９】前記ピースホルダ４３の上端面４６には前
記凹部４４の縁に沿って凸部４７が形成され、該凸部４
７の外周縁部はテーパ面となっている。又、前記ピース
ホルダ４３の下端面４８には前記凹部４４の縁に沿って
凹部４９が形成され、前記凸部４７は前記凹部４９と契
合可能となっている。而して、前記凸部４７と前記凹部
４９との契合により、前記各ピースホルダ４３間の水平
方向の相対変位が規制される様になっている。

【００３０】前記ピースホルダ４３は継目が前記保持用
ピース３２の継目と一致しない様、鉛直方向に連結さ
れ、前記保持用ピース３２の前記縦型炉の反中心側は前
記凹部４４に嵌合可能であり、前記係止溝４５に前記係
止凸部４０が嵌合することにより、前記保持用ピース３
２の前記ピースホルダ４３に対する前記縦型炉の径方向
及び円周方向の相対変位が規制される様になっている。

【００３１】該ピースホルダ４３の周囲には前記発熱線
３１と同心に円筒形状の周囲断熱材５０，５１が２重に
設けられている。該周囲断熱材５０には円周を所要等分
した各位置に該周囲断熱材５０の上端から下端に亘り鉛
直方向にそれぞれ溝５２が刻設され、該溝５２に前記ピ
ースホルダ４３が反中心方向側及び円周方向側の３側面
を当接させ支持されている。連結された前記ピースホル
ダ４３の最上位置には最上位用ピースホルダ４３ａが連
結され、最下位置には最下位用ピースホルダ４３ｂが連
結され、連結された前記ピースホルダ４３の高さは前記
周囲断熱材５０の高さと同一となっている。更に、前記
周囲断熱材５１の外面は図示しないヒータケースにより
覆われている。

【００３２】連結された前記ピースホルダ４３及び前記
周囲断熱材５０，５１の上端には円盤形状の天井断熱材
５３が水平姿勢で設けられている。該天井断熱材５３の
下面には該天井断熱材５３より一回り小さい円盤形状の
段差部５４が下方に突出し、該段差部５４の外周縁に前
記最上位用ピースホルダ４３ａの中心側側面の上部が当
接する様になっている。該段差部５４は最上位の前記発
熱線３１の上端が略当接する厚さになっている。

【００３３】前記ピースホルダ４３及び前記周囲断熱材
５０，５１は断熱シート５５を介して円環状のヒータコ
イル受け５６に立設され、該ヒータコイル受け５６上面
には内周縁に沿って、前記最下位用ピースホルダ４３ｂ
の中心側側面の下部が当接する隆起部５７が形成されて
いる。該隆起部５７の外周縁は前記段差部５４の外周縁
と同心且同径の円形を成し、前記隆起部５７の上に前記
断熱シート５５を介して前記最下位用保持用ピース４２
が支持されている。又、前記ヒータコイル受け５６の外
周面及び下面にはそれぞれ前記断熱シート５５が貼設さ
れている。

【００３４】而して、前記最上位用ピースホルダ４３ａ
の中心側側面の上部が前記段差部５４の外周縁に当接
し、更に、前記最下位用保持用ピース４２が前記隆起部
５７上に支持される分、前記ピースホルダ４３が下方に
突出し、突出した部分が前記隆起部５７に当接し、前記
ピースホルダ４３の中心方向への動きは規制される。

【００３５】以下作動を説明する。尚、従来と同等のも
のについては説明を省略する。

【００３６】前記縦型炉（図示せず）内でウェーハに成
膜処理が行われている間、前記縦型炉内は前記発熱線３
１により加熱され該発熱線３１自体も高温となる。該発
熱線３１は膨脹し、コイル径が拡大し、前記保持用ピー
ス３２に支持されている部分を含め全周に亘り前記縦型
炉の反中心方向に移動する。前記空洞部４１は前記縦型
炉の反中心側に空隙を残置している為、前記発熱線３１
の前記空洞部４１での反中心方向の移動を許容し前記保
持用ピース３２に力が作用することがなく、又、連結さ
れた前記ピースホルダ４３の反中心方向側側面は前記断
熱材５０により支持されているので、連結された前記ピ
ースホルダ４３が前記縦型炉の反中心方向に移動するこ
とはない。又、前記断熱材５０は前記発熱線３１の発熱
により高温となり膨脹する。

【００３７】成膜処理完了後、前記発熱線３１は発熱を
停止し、該発熱線３１自体の温度が降下する。該発熱線
３１のコイル径は縮小し、全周に亘り前記縦型炉の中心
方向に移動する。前記発熱線３１は最も収縮した状態で
前記空洞部４１の中心側に位置する様予め設定されてい
る為、前記発熱線３１のコイル径の縮小により、連結さ
れた前記保持用ピース３２に中心方向に力が作用するこ
とがなく、又、連結された前記ピースホルダ４３の最上
部及び最下部がそれぞれ前記段差部５４及び前記突起部
５７に当接している為、連結された前記ピースホルダ４
３が前記縦型炉の中心方向に移動することはない。前記
断熱材５０は温度降下につれて収縮するが、前記発熱線
３１のコイル径の縮小により前記ピースホルダ４３の移
動を引起すことはない。

【００３８】尚、上記実施の形態に於いては、前記保持
用ピース３２の上面３３に前記突起部３４，３５が設け
られ、下面に前記凹部３７が形成されているが、前記上
面３３に前記凹部３７が設けられ、下面に前記突起部３
４，３５が設けられていてもよく、又、両面に突起部及
び凹部がそれぞれ嵌合可能に設けられていてもよい。
又、前記ピースホルダ４３の下面に前記凸部４７が設け
られ、上面に前記凹部４９が設けられていてもよく、
又、両面に凸部及び凹部がそれぞれ嵌合可能に設けられ
ていてもよい。更に、前記保持用ピース３２は鉛直方向
に所定の間隔で連結されているが、外側部分に前記発熱
線３１挿通用の切欠部を設ける等該発熱線３１の挿通手
段を考慮し、連結間隔をより長くしてもよく、又、一体
型としてもよい。又、前記ピースホルダ４３の連結間隔
も長くしてもよく、又、一体型としてもよい。更に又、
前記凹部４４は前記保持用ピース３２と前記ピースホル
ダ４３とが嵌合可能で且前記保持用ピース３２の動きが
規制されれば、他の形状でもよく、どちらか一方或は両
方に凹部と凸部がそれぞれ嵌合可能に設けられていても
よく、更に、前記保持用ピース３２とピースホルダ４３
は一体であってもよい。

【００３９】更に上記実施の形態は半導体製造装置に実
施した場合であるが、半導体製造装置以外の炉を有する
装置に実施可能であることは言う迄もない。

【００４０】

【発明の効果】以上述べた如く本発明によれば、発熱線
は保持用ピースに相対移動可能に支持されている為、発
熱線のコイル径の拡大、縮小により連結されている保持
用ピースに力が作用することがなく、又、保持用ピース
はピースホルダに対して、縦型炉の径方向及び円周方向
の相対変位が規制され、更に、連結されているピースホ
ルダの縦型炉の中心方向の動きは天井断熱材の段差部及
びヒータコイル受けの隆起部により規制されている。従
って、発熱線の膨脹、収縮により保持用ピースの連結等
が外れ、部品が破損したり、発熱線同士が接触して短絡
を起したり、又、発熱線が導電性のある他の部品と接触
し、漏電事故が発生するのを防止でき、耐久性、安全性
の向上が図れる。又、搬送時等に保持用ピースの連結等
が外れ、部品が破損することがないので再組立作業を要
することがない。更に、保持用ピースの凹部及び突起部
の形状が左右対称でないので間違って左右逆に組立てる
ことがなく作業性、生産性及び経済性の向上が図れる。
更に又、保持用ピース及びピースホルダをそれぞれ複数
個連結させることで、発熱線の膨脹、収縮により水平方
向の力が保持用ピース及びピースホルダに作用しても連
結部分に力を吸収するだけの逃げを作ることができる
為、保持用ピースの破損や発熱線の折損を防止すること
ができる等種々の優れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態を示す断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】図２のＢ部拡大図である。

【図４】該実施の形態に於ける保持用ピースの正面図で
ある。

【図５】該保持用ピースの平面図である。

【図６】該保持用ピースの側面図である。

【図７】該実施の形態に於けるピースホルダの側面図で
ある。

【図８】該ピースホルダの平面図である。

【図９】図１のＣ部拡大図である。

【図１０】図１のＤ部拡大図である。

【図１１】従来の縦型炉を示す断面図である。

【図１２】図１１のＥ部拡大図である。

【図１３】従来例に於ける保持用ピースの取付け状態を
示す部分詳細図である。

【図１４】従来例に於ける保持用ピースの正面図であ
る。

【図１５】該保持用ピースの平面図である。

【符号の説明】

３１ 発熱線 ３２ 保持用ピース ４１ 空洞部 ４３ ピースホルダ ５０ 周囲断熱材 ５１ 周囲断熱材 ５３ 天井断熱材 ５４ 段差部 ５６ ヒータコイル受け ５７ 隆起部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被加熱体の周りにコイル状に成形された
   発熱線が配設され、鉛直方向に多数連設された保持用ピ
   ース間に径方向に長い長円の空洞部が形成され、前記発
   熱線が前記空洞部を挿通し、前記保持用ピースを介して
   支持されたことを特徴とするヒータ支持装置。
2. 【請求項２】 前記保持用ピースの上面と下面の少なく
   ともどちらか一方に凹部を設けると共に他方に該凹部に
   嵌合可能な突起部を設け、前記凹部、突起部をそれぞれ
   左右非対称とした請求項１のヒータ支持装置。
3. 【請求項３】 前記保持用ピースが鉛直方向に連設され
   たピースホルダに水平方向の動きが規制される様支持さ
   れ、該ピースホルダが前記発熱線の周りに設けられた周
   囲断熱材に支持された請求項１又は請求項２のヒータ支
   持装置。
4. 【請求項４】 前記保持用ピースと前記ピースホルダの
   少なくともどちらか一方に凹部を設けると共に該凹部側
   面に係止溝を形成し、他方に該係止溝に係合可能な係止
   凸部を形成し、前記保持用ピースが前記ピースホルダに
   前記係止溝を介して嵌脱可能とした請求項３のヒータ支
   持装置。
5. 【請求項５】 前記ピースホルダの上端面と下端面の少
   なくともどちらか一方に凹部を設け、他方に該凹部に嵌
   合可能な凸部を設けた請求項３又は請求項４のヒータ支
   持装置。
6. 【請求項６】 前記周囲断熱材、ヒータがヒータコイル
   受けに立設され、前記周囲断熱材の上端に設けられた天
   井断熱材の下面に下方に突出する段差部を設け、前記ヒ
   ータコイル受け上面に隆起部を設け、前記最上位のピー
   スホルダが前記最上位の保持用ピースより突出し、前記
   最下位のピースホルダが前記最下位の保持用ピースより
   突出し、前記最上位のピースホルダ突出部が前記段差部
   に係合可能とし、前記最下位のピースホルダ突出部が前
   記隆起部に係合可能とした請求項３、請求項４、請求項
   ５のヒータ支持装置。