KR101264958B1 - 열처리 장치, 히터 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 분출 구멍의 설계의 자유도가 높아 분출 구멍의 설계에 의해 조정 밸브를 필요로 하지 않고 히터 각 부의 강온 속도를 조정할 수 있고 유로 구조가 단순하여, 시일의 용이화 및 비용의 저감을 꾀할 수 있는 열처리 장치를 제공한다. 열처리 장치(1)는 열처리체(w)를 다단으로 수용하여 소정의 열처리를 행하기 위한 처리 용기(2)와, 상기 처리 용기(2)의 외주를 덮어 피처리체(w)를 가열하는 통 형상의 히터(3)와, 상기 히터(3)와 처리 용기(2) 사이의 공간(24) 내의 분위기를 배출하는 배열계(25)와, 상기 공간(24) 내에 냉각 유체를 분출하여 냉각시키는 냉각 수단(26)을 구비하고 있다. 상기 히터(3)는 통 형상의 단열재(17)와, 이 단열재(17)의 내주에 설치된 발열 저항체(18)와, 단열재(17)의 외주에 설치된 외피(20)를 갖고 있다. 상기 냉각 수단(26)은 상기 단열재(17)와 외피(20)의 사이에 높이 방향으로 단수 혹은 복수 형성된 고리 형상 유로(28)와, 각 고리 형상 유로(28)로부터 단열재(17)의 중심 방향 혹은 중심 경사 방향으로 냉각 유체를 분출하기 위해 단열재(17)에 형성된 분출 구멍(29)을 갖는다.
히터, 처리 용기, 외피, 냉각 유체, 단열재

Description

열처리 장치, 히터 및 그 제조 방법 {HEAT TREATMENT EQUIPMENT, HEATER AND ITS MANUFACTURING METHOD}
본 발명은 히터 내부 온도를 급속 강온하기 위한 냉각 유체의 유로 구조를 개량한 열처리 장치, 히터 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조에 있어서는, 피처리체, 예를 들어 반도체 웨이퍼에 산화, 확산, CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 처리를 실시하기 위해 각종 처리 장치(반도체 제조 장치)가 이용되고 있다. 그리고, 그 하나로서 한번에 다수매의 피처리체의 처리, 예를 들어 열처리가 가능한 일괄식의 열처리 장치, 예를 들어 종형 열처리 장치가 알려져 있다.
이 열처리 장치는, 일반적으로 다수매의 웨이퍼를 유지구인 보트에 소정 간격으로 다단으로 탑재 보유한 상태로 수납하는 처리 용기와, 상기 처리 용기를 덮도록 설치한 통 형상의 히터를 구비하고, 히터에 의해 상기 웨이퍼를 가열하여 소정의 열처리를 실시하게 되어 있다. 상기 히터는 통 형상의 단열재와, 이 단열재의 내주에 설치된 선 형상의 발열 저항체를 갖고 있다.
이러한 열처리 장치에 있어서는, 열처리 후, 웨이퍼를 급속 강온시켜 처리의 신속화 내지 스루풋의 향상을 꾀하기 위해 히터와 처리 용기 사이의 공간 내의 분 위기를 외부로 배출하도록 하는 동시에, 상기 공간 내로 냉각 유체(예를 들어 공기)를 도입하여 강제적으로 냉각하도록 하고 있다. 이 경우, 종래의 열처리 장치의 일례(전자로 한다)로서는, 높이 방향으로 배치한 1개의 공통된 공기 공급 덕트로부터 히터의 외주의 각 높이 위치로 배치한 복수개의 분배용 배관에 냉각 유체를 분배하고, 또한 각 분배용 배관으로부터 단열재의 각 높이 위치에 있어서의 둘레 방향 적당한 간격 위치에 단열재의 중심 방향을 향하여 배치한 분출 구멍(분출 노즐)에 플렉시블 배관을 통하여 냉각 유체를 분배한다는 유로 구조가 취해지고 있다.
또한, 종래의 열처리 장치의 다른 예(후자로 한다)로서는, 인용 문헌1에 기재된 바와 같이 흡기도관으로부터 도입구 밸브를 통하여 냉각 유체가 공급되는 고리 형상의 흡기 매니폴드를 히터의 하부에 설치하고, 이 흡기 매니폴드로부터 히터의 외주 소요 등분한 위치에 높이 방향으로 배치한 복수의 흡기 덕트에 냉각 유체를 분배한다. 다음에 각 흡기 덕트로부터 히터의 측벽을 히터의 중심 방향을 향하여 수평으로 관통하여 형성된 상하 2단의 분출 구멍(흡기 연락 유로)에 냉각 유체를 분배하고 있다.
<특허 문헌1> 일본 특허 공개 제2000-195808호 공보
그러나, 전자의 열처리 장치에 있어서는, 히터 각 부의 강온 속도를 조정하기 위하여 각 분배용 배관에 조정 밸브 내지 조정 댐퍼를 설치할 필요가 있고, 히터 내부를 강제 공냉하기 위한 유로 구조가 복잡하여, 구성 부품이 많아, 비용의 증대 및 시일의 곤란화를 초래하고 있다. 또한, 분출 구멍(분출 노즐)에 분배용 배관으로부터 분기된 플렉시블 배관을 접속하는 구조이기 때문에, 분출 구멍의 위치나 수 등이 제한되어, 분출 구멍의 설계의 자유도가 낮다. 후자의 열처리 장치에 있어서도, 흡기 덕트에 의해 분출 구멍의 위치나 수 등이 제한되어, 분출 구멍의 설계의 자유도가 낮아, 히터 각 부의 강온 속도를 조정하기 위하여 각 분출 구멍으로의 냉각 유체의 공급량을 조정하는 것도 곤란하다.
본 발명은, 상술한 종래의 기술이 갖는 과제를 해소하여 분출 구멍의 설계의 자유도가 높고 조정 밸브를 필요로 하지 않고 분출 구멍의 설계에 의해 히터 각 부의 강온 속도를 조정할 수 있고 유로 구조가 단순하여 시일의 용이화 및 비용의 저감을 꾀할 수 있는 열처리 장치, 히터 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 피처리체를 다단으로 수용하여 소정의 열처리를 행하기 위한 처리 용기와, 상기 처리 용기의 외주를 덮고 피처리체를 가열하는 통 형상의 히터와, 상기 히터와 처리 용기 사이의 공간 내의 분위기를 배출하는 배열계와, 상기 공간 내에 냉각 유체를 분출하여 냉각시키는 냉각 수단을 구비하고, 상기 히터는 통 형상의 단열재와, 이 단열재의 내주에 배치된 발열 저항체와, 단열재의 외주를 덮는 외피를 갖고, 상기 냉각 수단은 단열재와 외피 사이에 형성되어 냉각 유체가 흐르는 고리 형상 유로와, 단열재에 형성되어 고리 형상 유로 내의 냉각 유체를 단열재 내부로 분출하는 분출 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 열처리 장치이다.
본 발명은 단열재와 외피 사이에 고리 형상 유로가 높이 방향으로 복수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치이다.
본 발명은 외피의 외측에 각 고리 형상 유로로 냉각 유체를 공급하는 공통의 공급 덕트가 높이 방향으로 연장 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치이다.
본 발명은 단열재의 외주에 띠 형상의 고리 형상 외부 단열재를 설치함으로써 단열재와 외피 사이에 고리 형상 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치이다.
본 발명은 단열재의 외주에 고리 형상 홈을 형성함으로써 단열재와 외피 사이에 고리 형상 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 열처리 장치이다.
본 발명은 단열재의 분출 구멍은 단열재의 중심 방향 혹은 중심 경사 방향을 향하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치이다.
본 발명은 통 형상의 단열재와, 이 단열재의 내주에 배치된 발열 저항체와, 단열재의 외주를 덮는 외피를 갖고, 단열재와 외피 사이에 냉각 유체가 흐르는 고리 형상 유로가 형성되고, 단열재에 고리 형상 유로 내의 냉각 유체를 단열체 내부로 분출하는 분출 구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 히터이다.
본 발명은 통 형상의 단열재와, 이 단열재의 내주에 배치된 발열 저항체와, 단열재의 외주를 덮는 외피를 갖는 히터의 제조 방법에 있어서, 통 형상의 단열재를 준비하는 공정과, 단열재의 외주에 띠 형상의 고리 형상 외부 단열재를 설치하거나, 단열재의 외주에 고리 형상 홈을 형성하는 공정과, 단열재에 분출 구멍을 형성하는 공정과, 단열재의 외주를 외피로 덮어 단열재와 외피 사이에 냉각 유체가 흐르는 고리 형상 유로를 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 히터의 제조 방법이다.
본 발명은 피처리체를 다단으로 수용하여 소정의 열처리를 행하기 위한 처리 용기와, 상기 처리 용기의 외주를 덮어 피처리체를 가열하는 통 형상의 히터와, 상기 히터와 처리 용기 사이의 공간 내의 분위기를 배출하는 배열계와, 상기 공간 내로 냉각 유체를 분출하여 냉각시키는 냉각 수단을 구비하고, 상기 히터는 통 형상의 단열재와, 이 단열재의 내주에 배치된 발열 저항체와, 단열재의 외주를 덮는 외피를 갖고, 상기 냉각 수단은 단열재와 외피 사이에 형성되어 냉각 유체가 흐르는 고리 형상 유로와, 단열재에 형성되어 고리 형상 유로 내의 냉각 유체를 단열재 내부로 분출하는 분출 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 열처리 장치이다. 또한 본 발명은 단열재와 외피 사이에 고리 형상 유로가 높이 방향으로 복수 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치이다.
또한, 본 발명은 단열재의 분출 구멍은 단열재의 중심 방향 혹은 중심 경사 방향을 향하여 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치이다.
본 발명에 따르면 분출 구멍의 설계의 자유도가 높고 조정 밸브를 필요로 하지 않고 분출 구멍의 설계에 의해 히터 각 부의 강온 속도를 조정할 수 있고 유로 구조가 단순하여, 시일의 용이화 및 비용의 저감을 꾀할 수 있다.
본 발명은, 외피의 외측에 각 고리 형상 유로로 냉각 유체를 공급하는 공통의 공급 덕트가 높이 방향으로 연장 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치이다. 이로 인해, 각 고리 형상 유로로 냉각 유체를 용이하게 공급할 수 있다.
본 발명은, 단열재의 외주에 띠 형상의 고리 형상 외부 단열재를 설치함으로써 단열재와 외피 사이에 고리 형상 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치이다. 또한, 본 발명은 단열재의 외주에 고리 형상 홈을 형성함으로써 단열재와 외피 사이에 고리 형상 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치이다. 이로 인해, 단열재의 외주에 고리 형상 유로를 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명은 통 형상의 단열재와, 이 단열재의 내주에 배치된 발열 저항체와, 단열재의 외주를 덮는 외피를 갖고, 단열재와 외피 사이에 냉각 유체가 흐르는 고리 형상 유로가 형성되고, 단열재에 고리 형상 유로 내의 냉각 유체를 단열체 내부로 분출하는 분출 구멍을 형성한 것을 특징으로 하는 히터이다. 이 때문에 분출 구멍의 설계의 자유도가 높고 조정 밸브를 필요로 하지 않고 분출 구멍의 설계에 의해 히터 각 부의 강온 속도를 조정할 수 있고 유로 구조가 단순하여, 시일의 용이화 및 비용의 저감을 꾀할 수 있다.
본 발명은 통 형상의 단열재와, 이 단열재의 내주에 배치된 발열 저항체와, 단열재의 외주를 덮는 외피를 갖는 히터의 제조 방법에 있어서, 통 형상의 단열재를 준비하는 공정과, 단열재의 외주에 띠 형상의 고리 형상 외부 단열재를 설치하거나, 단열재의 외주에 고리 형상 홈을 형성하는 공정과, 단열재에 분출 구멍을 형성하는 공정과, 단열재의 외주를 외피로 덮어 단열재와 외피 사이에 냉각 유체가 흐르는 고리 형상 유로를 형성하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 히터의 제조 방법이다. 이 때문에 분출 구멍의 설계의 자유도가 높고 조정 밸브를 필요로 하지 않고 분출 구멍의 설계에 의해 히터 각 부의 강온 속도를 조정할 수 있고 유로 구조가 단순하여, 시일의 용이화 및 비용의 저감을 꾀할 수 있는 히터를 용이하게 제조할 수 있다.
도1은 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치를 개략적으로 도시하는 종단면도이다.
도2는 열처리 장치에서의 히터의 사시도이다.
도3은 히터의 단면 사시도이다.
도4는 히터의 횡단면도이다.
도5는 히터의 종단면도이다.
도6은 히터의 강온 성능을 나타내는 그래프이다.
이하에, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태를 첨부 도면에 기인하여 상세하게 서술한다.
도1은 본 발명의 실시 형태에 따른 열처리 장치를 개략적으로 도시하는 종단면도이다. 도1에 도시한 바와 같이 이 열처리 장치(1)는 소위 종형 열처리 장치이며, 피처리체, 예를 들어 반도체 웨이퍼(w)를 다단으로 수용하여 소정의 열처리를, 예로 들어 CVD 처리 등을 행하기 위한 처리 용기(반응관이라고도 한다)(2)와, 이 처리 용기(2)의 외주를 덮어 웨이퍼(w)를 소정의 온도, 예를 들어 300 내지 1200℃ 로 가열하는 가열 제어 가능한 통 형상의 히터(3)를 구비하고 있다. 이들 히터(3) 및 처리 용기(2)가 소위 열처리로를 구성하고 있다.
처리 용기(2)는, 예를 들어 상단부가 폐색되고, 하단부가 개방된 석영제의 원통 형상의 외관(2a)과, 이 외관(2a) 내에 수용되고 상하 양 단부가 개방된 석영제의 원통 형상의 내관(2b)을 갖고 있다. 또한, 처리 용기(2)는 도시예에서는 외관(2a)과 내관(2b)의 이중관 구조로 되어 있으나, 외관뿐인 단관 구조이어도 된다.
처리 용기(2)의 하부에는 처리 용기(2) 내로 처리 가스나 퍼지용의 불활성 가스를 도입하는 가스 도입관부(가스 도입 포트)(4)와, 처리 용기(2) 내를 배기하는 배기관부(배기 포트)(5)를 갖는, 예를 들어 스테인리스제의 고리 형상의 매니폴드(6)가 기밀하게 접속되어 있다. 상기 가스 도입관부(4)에는 가스 공급계의 배관이 접속되고, 상기 배기관부(5)에는 처리 용기(2) 내를 감압 제어 가능한 진공 펌프나 압력 제어 밸브 등을 갖는 배기계의 배관이 접속되어 있다(도시 생략).
상기 매니폴드(6)는 처리 용기(2)를 수납하는 개구부(7)를 갖는 베이스 플레이트(8)에 도시하지 않은 설치 수단을 통하여 설치되어 있다. 매니폴드(6)는 열처리로의 로구(9)를 형성하고, 열처리로의 하방에는 로구(9)를 개폐하는 덮개(10)가 승강 기구(11)에 의해 승강 가능하게 설치되어 있다. 상기 덮개(10)는 매니폴드(6)의 개구단에 접촉하여 로구(9)를 밀폐하게 되어 있다.
이 덮개(10) 상에는 대직경, 예를 들어 직경 300㎜이고 다수매, 예를 들어 75 내지 100매 정도의 웨이퍼(w)를 수평 상태로 상하 방향으로 간격을 두고 다단으로 지지하는, 예를 들어 석영제의 열처리용 보트(단순히 보트라고도 한다)(12)가 로구 단열 수단인 보온통(13)을 개재하여 재치되어 있다. 상기 보트(12)는 승강 기구(11)에 의한 덮개(10)의 상승에 의해 처리 용기(2) 내로 로드(반입)되고, 덮개(10)의 하강에 의해 처리 용기(2) 내로부터 언로드(반출)되도록 되어 있다．
상기 보트(12)는 복수, 예를 들어 3개 또는 4개의 지주(14)와, 이들 지주(14)의 상단 및 하단에 각각 설치된 천장판(15) 및 저판(16)으로 이루어지고, 지주(14)에는 웨이퍼(w)를 직접 또는 링 형상의 지지판을 개재하여 다단으로 탑재(유지)하기 위한 홈부(도시 생략)가 형성되어 있다.
상기 히터(3)는 상기 베이스 플레이트(8) 상에 설치되어 있다. 히터(3)는 도2 내지 도5에 도시하는 바와 같이 통 형상(예를 들어 원통 형상)의 단열재(17)를 갖고 있다. 단열재(17)는 실리카 및 알루미나를 주성분으로 하여 형성되어 있다. 단열재(17)의 두께는, 예를 들어 30 내지 40㎜로 되어 있다. 단열재(17)의 내주에는 선 형상의 발열 저항체(18)가 나선 형상(도3, 도5 참조) 또는 사행 형상으로 배치되어 있다. 발열 저항체(18)는 히터(3)의 높이 방향으로 복수의 존으로 나뉘어 온도 제어가 가능하도록 되어 있다. 또한, 단열재(17)는 발열 저항체(18) 등의 시공성을 고려하여 절반으로 나누어도 된다. 발열 저항체(18)는 단열재(17)의 내주면에 유지 부재(19)를 개재하여 유지되고 있다(도4 참조).
단열재(17)의 형상을 유지하는 동시에 단열재(17)를 보강하기 위해 단열재(17)의 외주는 금속제, 예를 들어 스테인리스제의 외피(아우터 쉘)(20)로 덮여 있다. 또한, 히터 외부에의 열영향을 억제하기 위해 외피(20)의 외주는 수냉 재킷(21)으로 덮여 있다(도4, 도5 참조). 단열재(17)의 꼭대기부에는 이것을 덮는 상부 단열재(22)가 설치되고, 이 상부 단열재(22)의 상부에는 외피(20)의 꼭대기부(상단부)를 덮는 스테인리스제의 천장판(23)이 설치되어 있다.
열처리 후에 웨이퍼를 급속 강온시켜 처리의 신속화 또는 스루풋의 향상을 꾀하기 위해 히터(3)에는 히터(3)와 처리 용기(2) 사이의 공간(24) 내의 분위기를 외부로 배출하는 배열계(25)와, 상기 공간(24) 내로 냉각 유체(예를 들어 공기)를 도입하여 강제적으로 냉각시키는 냉각 수단(26)이 설치되어 있다. 상기 배열계(25)는, 예를 들어 히터(3)의 상부에 형성된 배기구(27)와, 상기 배기구(27)와 도시하지 않은 공장 배기계를 연결하는 도시하지 않은 배열관으로 주로 구성되어 있다. 배열관에는 도시하지 않은 배기 블로워 및 열교환기가 설치되어 있다.
상기 냉각 수단(26)은, 상기 단열재(17)와 외피(20)의 사이에 높이 방향으로 복수 형성된 고리 형상 유로(28)와, 각 고리 형상 유로(28)로부터 단열재의 중심 경사 방향으로 냉각 유체를 분출하여 상기 공간(24)의 둘레 방향으로 선회류를 발생시키도록 단열재(17)에 형성된 분출 구멍(29)을 갖고 있다. 상기 고리 형상 유로(28)는 단열재(17)의 외주에 띠 형상 또는 고리 형상의 외부 단열재(30)를 부착하거나, 혹은 단열재(17)의 외주를 고리 형상으로 깎음으로써 형성되어 있다.
도시예에서는, 소정의 두께(15 내지 20㎜ 정도) 및 소정의 폭(30 내지 50㎜ 정도)을 갖는 고리 형상의 외부 단열재(30)를 복수 형성하고, 이들의 고리 형상 외부 단열재(30)가 원통 형상 단열재(17)의 외주에 높이 방향(축 방향)으로 소정의 간격으로 끼워져, 접착제로 고정되어 있다. 이 원통 형상 단열재(17)의 외측에 고리 형상 외부 단열재(30)를 개재하여 원통 형상의 외피(20)를 끼움으로써, 원통 형 상 단열재(17)의 외주에 고리 형상 유로(28)가 높이 방향으로 복수단 형성된다.
분출 구멍(29)은 고리 형상 단열재(30)에 각 고리 형상 유로(28)에 대해서, 둘레 방향으로 대략 등간격으로 복수, 예를 들어 4 내지 15개, 높이 방향으로 1 내지 2단, 히터 각 부의 설계 강온 속도에 대응하여 형성되어 있다. 분출 구멍(29)은 상기 공간(24)의 주위 방향을 따라 나선 형상으로 선회하는 냉각 유체의 흐름을 형성하기 위하여 평면에서 볼 때에 히터(3)의 중심 방향에 대하여 소정의 각도(θ), 예를 들어 θ=35로 경사져 형성되어 있다. 분출 구멍(29)은, 예를 들어 외피(20)를 장착하기 전에 단열재(17)에 대하여 내측 또는 외측으로부터 드릴 등으로 구멍을 뚫음으로써 형성된다.
히터(3) 내의 공간(24)에는 상부의 배기구(27)로부터의 흡인 배기에 의해 상승 기류가 발생되기 때문에 분출 구멍(29)은 비스듬히 상방을 향하여 형성되어 있을 필요가 없어, 도시예에서는 수평 방향을 향하여 형성되어 있으나, 비스듬히 상방을 향하여 형성되어 있어도 된다. 분출 구멍(29)으로서는 단열재(17)에 분출 노즐을 매립한 것이어도 되고, 또한 그 경우 분출 노즐은 인접하는 발열 저항체(18)의 사이를 관통하도록 선단부가 돌출되어 있어도 된다.
상기 외피(20)의 외면에는 각 고리 형상 유로(28)로 냉각 유체를 분배 공급하기 위한 공통된 1개의 공급 덕트(31)가 높이 방향을 따라 설치되어 있다. 외피(20)에는 공급 덕트(31) 내와 각 고리 형상 유로(28)를 연통하는 연통구(32)가 형성되어 있다. 공급 덕트(31)의 도입구(34)에는 클린룸 내의 공기를 냉각 유체로서 흡인하여, 압송 공급하는 도시하지 않은 냉각 유체 공급원(예를 들어 송풍기)이 개폐 밸브를 통하여 접속되어 있다. 또한, 상기 히터(3)의 저부에는 중앙에 개구부(33a)를 갖는 저판(33)이 설치되고, 이 저판(33)이 베이스 플레이트(8) 상에 볼트 등으로 고정되어 있다.
이상과 같이 열처리 장치(1)는 구성되어 있고, 그 히터(3)의 제조 방법은, 상술한 바와 같이 단열재(17)의 외주에 띠 형상 또는 고리 형상의 외부 단열재(30)를 부착하거나, 혹은 단열재(17)의 외주를 홈 형상으로 깎음으로써 단열재(17)와 외피(20) 사이에 고리 형상 유로(28)를 높이 방향으로 복수 형성하는 공정과, 단열재(17)에 각 고리 형상 유로(28)로부터 단열재(17)의 중심 경사 방향으로 냉각 유체를 분출하여 선회류를 발생시키는 분출 구멍(29)을 형성하는 공정을 적어도 구비하고 있다.
상기 열처리 장치(1)는, 웨이퍼(w)를 다단으로 수용하여 소정의 열처리를 행하기 위한 처리 용기(2)와, 상기 처리 용기(2)의 외주를 덮어 웨이퍼(w)를 가열하는 통 형상의 히터(3)와, 상기 히터(3)와 처리 용기(2) 사이의 공간(24) 내의 분위기를 배출하는 배열계(25)와, 상기 공간(24) 내에 냉각 유체를 분출하여 냉각시키는 냉각 수단(26)을 구비하고 있다. 상기 히터(3)는 통 형상의 단열재(17)와, 단열재(17)의 내주에 배치된 발열 저항체(18)를 갖고, 단열재(17)의 외주는 외피(20)로 덮여 있다. 상기 냉각 수단(26)은 상기 단열재(17)와 외피(20) 사이에 높이 방향으로 복수 형성된 고리 형상 유로(28)와, 각 고리 형상 유로(28)로부터 단열재(17)의 중심 경사 방향으로 냉각 유체를 분출하여 상기 공간(24)의 둘레 방향으로 선회류를 발생시키기 위해 단열재(17)에 형성된 분출 구멍(29)을 갖고 있다. 이로 인해, 분출 구멍(29)의 설계의 자유도가 높고 조정 밸브를 필요로 하지 않고 분출 구멍(29)의 설계에 의해 히터 각 부의 강온 속도를 조정할 수 있고 유로 구조가 단순하여, 시일의 용이화 및 비용의 저감을 꾀할 수 있다.
즉, 단열재(17)와 외피(20) 사이에 둘레 방향을 따른 고리 형상 유로(28)를 높이 방향(축 방향)으로 복수(복수단 또는 다단으로) 설치하고 있기 때문에, 단열재(17)에 각 단의 고리 형상 유로(28)에 대응하여 둘레 방향으로 적당한 개수의 분출 구멍(29)을 형성할 수 있다. 또한 각 단의 고리 형상 유로(28)에 있어서 분출 구멍(29)의 수를 바꾸어 형성할 수 있어, 분출 구멍(29)의 배치나 개수의 설계의 자유도가 높아 분출 구멍(29)의 수나 배치를 변화시킴으로써 히터 각 부의 강온 속도를 설정할 수 있다.
또한, 상기 외피(20)의 외면에는 각 고리 형상 유로(28)에 냉각 유체를 분배 공급하기 위한 공통된 공급 덕트(31)가 높이 방향을 따라 설치되어 있기 때문에 각 고리 형상 유로(28)로 냉각 유체를 용이하게 공급할 수 있는 동시에, 유로 구조의 간소화를 꾀할 수 있다. 상기 고리 형상 유로(28)는 단열재(17)의 외주에 띠 형상 또는 고리 형상의 외부 단열재(30)를 부착하거나, 혹은 단열재(17)의 외주를 홈 형상으로 깎음으로써 형성되어 있기 때문에, 단열재(17)의 외주와 외피(20) 사이에 고리 형상 유로(28)를 용이하게 형성할 수 있다.
상기 히터(3)는 통 형상의 단열재(17)와, 상기 단열재(17)의 내주에 배치된 발열 저항체(18)와, 단열재(17)의 외주에 설치된 외피(20)를 구비하고 있다. 상기 단열재(17)와 외피(20) 사이에 고리 형상 유로(28)가 높이 방향으로 복수 형성되 고, 단열재(17)에 각 고리 형상 유로(28)로부터 단열재(17)의 중심 경사 방향으로 냉각 유체를 분출하여 선회류를 발생시키는 분출 구멍(29)이 형성되어 있다. 이로 인해, 분출 구멍(29)의 설계의 자유도가 높고 조정 밸브를 필요로 하지 않고 분출 구멍의 설계에 의해 히터 각 부의 강온 속도를 조정할 수 있고 유로 구조가 단순하여, 시일의 용이화 및 비용의 저감을 꾀할 수 있다. 또한, 히터의 제조 방법에 의하면, 상기 단열재(17)의 외주에 띠 형상 또는 고리 형상의 외부 단열재(30)를 부착하거나, 혹은 단열재(17)의 외주를 홈 형상으로 깎음으로써 단열재(17)와 외피(20) 사이에 고리 형상 유로(28)를 높이 방향으로 복수 형성하는 공정과, 단열재(17)에 각 고리 형상 유로(28)로부터 단열재(17)의 중심 경사 방향으로 냉각 유체를 분출하여 선회류를 발생시키는 분출 구멍(29)을 형성하는 공정을 구비하고 있다. 이로 인해, 분출 구멍(29)의 설계의 자유도가 높고 조정 밸브를 필요로 하지 않고 분출 구멍(29)의 설계에 의해 히터 각 부의 강온 속도를 조정할 수 있고 유로 구조가 단순하여, 시일의 용이화 및 비용의 저감을 꾀할 수 있는 히터를 용이하게 제조할 수 있다.
본 실시 형태에 관한 열처리 장치의 히터와 종래의 열처리 장치의 히터의 강온 성능에 대하여 동등 조건(히터 내의 내용물은 동등, 송풍기 성능은 동등)으로 비교 시험을 행한 결과, 도6의 그래프로 나타낸 바와 같은 시험 결과(데이터)가 얻어졌다. 이 시험 결과에 의하면, 600℃로부터 200℃로 강온하기 위해 종래의 열처리 장치의 히터에서는 대체로 60분 걸리는 것에 비해, 본 실시 형태의 열처리 장치의 히터에 의하면 대체로 40분으로 단축할 수 있었다.
이상, 본 발명의 실시 형태 또는 실시예를 도면에 의해 상세하게 서술해 왔으나, 본 발명은 상기 실시 형태 또는 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서의 다양한 설계 변경 등이 가능하다. 상기 실시 형태에서는 고리 형상 유로가 높이 방향으로 복수 형성되어 있으나, 고리 형상 유로는 복수가 아니라 단수(단일)이어도 된다. 상기 실시 형태에서는 분출 구멍이 냉각 유체를 단열재의 중심 경사 방향으로 분출하도록 형성되어 있으나, 분출 구멍은 단열재의 중심 방향으로 냉각 유체를 분출하도록 형성되어 있어도 된다.

Claims (10)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 피처리체를 다단으로 수용하여 소정의 열처리를 행하기 위한 처리 용기와,
    상기 처리 용기의 외주를 덮어 피처리체를 가열하는 통 형상의 히터와,
    상기 히터와 처리 용기 사이의 공간 내의 분위기를 배출하는 배열계와,
    상기 공간 내에 냉각 유체를 분출하여 냉각시키는 냉각 수단을 구비하고,
    상기 히터는 통 형상의 단열재와, 이 단열재의 내주에 배치된 발열 저항체와, 단열재의 외주를 덮는 외피를 갖고,
    상기 냉각 수단은, 단열재와 외피 사이에 형성되어 냉각 유체가 흐르는 고리 형상 유로와, 단열재에 형성되어 고리 형상 유로 내의 냉각 유체를 단열재 내부로 분출하는 분출 구멍을 갖고,
    단열재와 외피 사이에 고리 형상 유로가 높이 방향으로 복수 형성되고,
    외피의 외측에, 각 고리 형상 유로로 냉각 유체를 공급하는 공통의 공급 덕트가 높이 방향으로 연장 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  4. 피처리체를 다단으로 수용하여 소정의 열처리를 행하기 위한 처리 용기와,
    상기 처리 용기의 외주를 덮어 피처리체를 가열하는 통 형상의 히터와,
    상기 히터와 처리 용기 사이의 공간 내의 분위기를 배출하는 배열계와,
    상기 공간 내에 냉각 유체를 분출하여 냉각시키는 냉각 수단을 구비하고,
    상기 히터는 통 형상의 단열재와, 이 단열재의 내주에 배치된 발열 저항체와, 단열재의 외주를 덮는 외피를 갖고,
    상기 냉각 수단은, 단열재와 외피 사이에 형성되어 냉각 유체가 흐르는 고리 형상 유로와, 단열재에 형성되어 고리 형상 유로 내의 냉각 유체를 단열재 내부로 분출하는 분출 구멍을 갖고,
    단열재의 외주에 띠 형상의 고리 형상 외부 단열재를 설치함으로써, 단열재와 외피 사이에 고리 형상 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  5. 피처리체를 다단으로 수용하여 소정의 열처리를 행하기 위한 처리 용기와,
    상기 처리 용기의 외주를 덮어 피처리체를 가열하는 통 형상의 히터와,
    상기 히터와 처리 용기 사이의 공간 내의 분위기를 배출하는 배열계와,
    상기 공간 내에 냉각 유체를 분출하여 냉각시키는 냉각 수단을 구비하고,
    상기 히터는 통 형상의 단열재와, 이 단열재의 내주에 배치된 발열 저항체와, 단열재의 외주를 덮는 외피를 갖고,
    상기 냉각 수단은, 단열재와 외피 사이에 형성되어 냉각 유체가 흐르는 고리 형상 유로와, 단열재에 형성되어 고리 형상 유로 내의 냉각 유체를 단열재 내부로 분출하는 분출 구멍을 갖고,
    단열재의 외주에 고리 형상 홈을 형성함으로써 단열재와 외피 사이에 고리 형상 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 열처리 장치.
  6. 삭제
  7. 통 형상의 단열재와, 이 단열재의 내주에 배치된 발열 저항체와, 단열재의 외주를 덮는 외피를 갖고, 단열재와 외피 사이에 냉각 유체가 흐르는 고리 형상 유로가 형성되고, 단열재에 고리 형상 유로 내의 냉각 유체를 단열체 내부로 분출하는 분출 구멍을 형성하고,
    단열재와 외피 사이에 고리 형상 유로가 높이 방향으로 복수 형성되고,
    외피의 외측에, 각 고리 형상 유로로 냉각 유체를 공급하는 공통의 공급 덕트가 높이 방향으로 연장 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 히터.
  8. 통 형상의 단열재와, 이 단열재의 내주에 배치된 발열 저항체와, 단열재의 외주를 덮는 외피를 갖는 히터의 제조 방법에 있어서,
    통 형상의 단열재를 준비하는 공정과,
    단열재의 외주에 띠 형상의 고리 형상 외부 단열재를 설치하거나, 단열재의 외주에 고리 형상 홈을 형성하는 공정과,
    단열재에 분출 구멍을 형성하는 공정과,
    단열재의 외주를 외피로 덮어 단열재와 외피 사이에 냉각 유체가 흐르는 고리 형상 유로를 형성하는 공정과,
    단열재와 외피 사이에 고리 형상 유로가 높이 방향으로 복수 형성하는 공정과,
    외피의 외측에, 각 고리 형상 유로로 냉각 유체를 공급하는 공통의 공급 덕트가 높이 방향으로 연장 설치하는 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 히터의 제조 방법.
  9. 통 형상의 단열재와, 이 단열재의 내주에 배치된 발열 저항체와, 단열재의 외주를 덮는 외피를 갖고, 단열재와 외피 사이에 냉각 유체가 흐르는 고리 형상 유로가 형성되고, 단열재에 고리 형상 유로 내의 냉각 유체를 단열체 내부로 분출하는 분출 구멍을 형성하고,
    단열재의 외주에 띠 형상의 고리 형상 외부 단열재를 설치함으로써, 단열재와 외피 사이에 고리 형상 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 히터.
  10. 통 형상의 단열재와, 이 단열재의 내주에 배치된 발열 저항체와, 단열재의 외주를 덮는 외피를 갖고, 단열재와 외피 사이에 냉각 유체가 흐르는 고리 형상 유로가 형성되고, 단열재에 고리 형상 유로 내의 냉각 유체를 단열체 내부로 분출하는 분출 구멍을 형성하고,
    단열재의 외주에 고리 형상 홈을 형성함으로써 단열재와 외피 사이에 고리 형상 유로가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 히터.
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