TW201431424A - 加熱裝置 - Google Patents

Abstract

本發明的目的為提供一種可防止加熱元件移動的加熱裝置。該加熱裝置包含斷熱件、該斷熱件旁所配置的圓筒狀的支撐體、複數個捲繞呈螺旋狀而形成在該支撐體外周側的加熱元件、防止該加熱元件向該支撐體之軸向移動的移動防止構件。

Description

加熱裝置

本發明之揭露係關於一種加熱裝置。

在半導體製程裝置中，係對為被處理體之半導體晶圓進行成膜處理、蝕刻處理等表面處理。此時，為了保持進行各種處理的溫度，載置被處理體之載置台附近係設置有板式加熱器等加熱裝置。

板式加熱器係具有，例如，板狀的斷熱件、該斷熱件旁所配置的圓筒狀支撐體，以及於該支撐體外周具有既定間隙(餘隙)並捲繞成形為螺旋狀的電阻發熱體(加熱元件)(例如，參考日本特開平9-92657號公報)。

日本特開平9-92657號公報等記載的板式加熱器因為可以有效率地在既定空間中配置加熱元件，因此能夠達到快速升降溫，因此在半導體製程裝置以外，也可進行其他各種用途的使用。

本揭示相關的加熱裝置，係包含斷熱件、該斷熱件旁所配置的圓筒狀支撐體、複數個捲繞呈螺旋狀而形成在該支撐體外周側的加熱元件、防止該加熱元件向該支撐體之軸向移動的移動防止構件。

上述發明內容只是為了說明目的，任何特定方式皆無限制本發明的用意。除了上述說明之樣態、實施例以及特徵外，關於追加性樣態、實施例以及特徵應可參見圖式以及以下之詳細說明而更為明確。

100‧‧‧加熱裝置

110‧‧‧斷熱件

120‧‧‧支撐體

130‧‧‧加熱元件

140‧‧‧移動防止構件

140a‧‧‧端部

140b‧‧‧端部

140c‧‧‧第一端部

140d‧‧‧第二端部

141‧‧‧切取部

L‧‧‧餘隙

圖1A-1C係本實施形態之加熱裝置一範例的概略構成圖。

圖2係用以說明加熱元件之移動的概略圖。

圖3A及圖3B係用以說明加熱元件130之捲繞密度較小的區域B之問題點的概略圖。

圖4係第1實施形態的加熱裝置之概略構成圖的一範例。

圖5A-5D係第2實施形態的加熱裝置之概略構成圖的一範例。

圖6A及圖6B係第3實施形態的加熱裝置之概略構成圖的一範例。

圖7A-7C係第4實施形態的加熱裝置之概略構成圖的一範例。

圖8係升降溫實驗後，加熱裝置之照片的一範例。

以下之詳細說明中，可以參照為說明書一部分之添附圖式。詳細說明、圖式以及申請專利範圍所記載之說明性實施例並非意圖用來限制本發明。在不超脫此處所示之本揭示思想或是範圍的前提下，可使用其他實施例或是進行其他變形。

然而，日本特開平9-92657號公報所記載的板式加熱器中，在升降溫時，因為反覆地熱膨脹及熱收縮，加熱元件會沿著支撐體的軸向產生不規則的移動。因此，加熱元件會沿著支撐體的軸向產生較疏的區域及較密的區域。

加熱元件較疏的區域係因為加熱元件捲繞直徑變小，變得沒有餘隙。在這樣的狀態下，加熱元件收縮時，支撐體便會被壓縮而產生破損。另一方面，加熱元件較密的區域因為加熱元件的密集，會使得發熱時溫度上升的比預定溫度更高，使得加熱元件提早劣化。

針對上述的問題而提供一種可防止加熱元件移動的加熱裝置。

本揭示一態樣相關的加熱裝置係包含斷熱件、該斷熱件旁所配置的圓筒狀支撐體、複數個捲繞呈螺旋狀而形成在該支撐體外周側的加熱元件、防止該加熱元件向該支撐體之軸向移動的移動防止構件。

上述加熱裝置中，該移動防止構件係具有U字形的銷狀構件，該U字形的銷狀構件的2個端部係固定於該斷熱件上，該銷狀構件及該斷熱件所包圍的區域內係設置有該支撐體。

上述加熱裝置中，該移動防止構件係接觸並固定於該支撐體外周側的至少一部分，該移動防止構件係形成於該支撐體軸向上所相鄰的該加熱元件之間。

上述加熱裝置中，該移動防止構件係橫跨該支撐體外周的全部區域而加以形成，由該軸向觀之的外型為圓形。

上述加熱裝置中，該移動防止構件係橫跨該支撐體外周的全部區域而加以形成，由該軸向觀之的外型為矩形。

上述加熱裝置中，該移動防止構件係具有銷狀構件，該銷狀構件係由該支撐體延伸至該支撐體的徑向外側。

上述加熱裝置中，該移動防止構件係具有板狀構件，該板狀構件之一邊端部係固定於該支撐體上，另邊端部係固定於該斷熱件上。

上述加熱裝置中，該移動防止構件係設置為複數個；複數個該移動防止構件係依該加熱元件之既定圈數而加以設置。

上述加熱裝置中，該該移動防止構件係設置為複數個；複數個該移動防止構件係依該支撐體之既定長度而加以設置。

上述加熱裝置中，該支撐體與該加熱元件於該支撐體的徑向距離係設計為0.5mm以上。

因而能夠提供一種可防止加熱元件移動的加熱裝置。

以下，便參照添附圖式說明本揭示的實施形態。

(加熱裝置的構成)

首先，說明本實施形態之加熱裝置的基本構成。圖1A-1C顯示本實施形態之加熱裝置一範例的概略構成圖。具體而言，圖1A係顯示本實施形態之加熱裝置的正面概略圖，圖1B係顯示側面概略圖，圖1C係顯示立體概略圖。

本實施形態的加熱裝置100係包含：例如為板狀的斷熱件110、該斷熱件110旁所配置的圓筒狀支撐體120、複數個捲繞呈螺旋狀而形成在該支撐體外周側的電阻發熱體130(加熱元件)。具有如上述般構成的加熱裝置一般係使用在板式加熱器上。另外，圖1A-1C中，係顯示2個支撐體120及2個加熱元件130。

又，本實施形態之加熱裝置100係具有限制加熱元件130向支撐體120之軸向移動的移動防止構件140。移動防止構件140係配置在支撐體120的軸向上所相鄰的加熱元件130之間的既定位置上。

移動防止構件140係對應支撐體120的軸向長度及加熱元件130的圈數而在支撐體120的軸向上配置成一個或複數個。另外，圖1A-1C中顯示後述第1實施形態的移動防止構件140，然而本揭示並不限於此，移動防止構件140的各種構成例，容後說明。

另外，本說明書中，軸向及徑向在沒有其他明確定義的條件下，係指圓筒狀支撐體120的軸向及徑向。

支撐體120係支撐螺旋狀加熱元件130的中心體而以形成為圓筒狀。支撐體120一般係形成如圖1B所示的中空構造，然而本揭示並不以此為限。

支撐體120的直徑，雖無特別限制，但例如為直徑9mm-直徑50mm。

圖1A-1C的範例中，雖係顯示針對1個加熱裝置配置2個支撐體120，然而，本揭示並不限於此，也可針對1個加熱裝置配置1個或配置3個以上的支撐體120。在配置2個支撐體120的情況下，一般而言，各支撐體在既定的間隔下並列配置。根據此般構成，使加熱裝置對大範圍都能夠均勻地加熱。

支撐體120的材料，一般而言係使用具耐熱性的絕緣體，較佳是使用有氧化鋁、碳化矽、氧化矽等陶瓷材料。

加熱元件130係斷面直徑為例如1-10mm左右的管狀電阻發熱體，並且經複數個捲繞呈螺旋狀而形成在支撐體120外周。加熱元件130捲繞的直徑係取決於支撐體120的直徑等，例如，直徑5mm-直徑60mm。另外，加熱元件130與支撐體120之間也可設置間隙，加熱元件130與支撐體120之間在徑向上的距離(稱為餘隙L)，通常係根據製造時的設計，而設計成0mm-1mm，較佳是設計成0.5mm-1mm。

加熱元件130的材料，並未有特別限定，但可例如為鐵-鉻-鋁系(Fe-Cr-Al系)合金、鎳-鉻系(Ni-Cr系)合金、鉬、鉭、白金等金屬系加熱元件，也可為非金屬系加熱元件。另外，在加熱元件130的端部連接至未圖示的電極，並根據電阻加熱的方式使加熱元件發熱。

(習知加熱裝置的問題)

圖2顯示用以說明加熱元件之移動的概略圖。更具體而言，圖2係顯示反覆升降溫後之加熱裝置100之加熱元件130的配置例。

如圖2所示，反覆升降溫後的加熱裝置100會存在有加熱元件130較密的區域A及較疏的區域B。另外，所謂加熱元件130較密的區域，更具體而言，係指加熱元件130捲繞的密度，會較例如比初期配置的捲繞密度的既定值要大的區域。又，所謂加熱元件130較疏的區域，係指係指加熱元件130捲繞的密度，會較例如比初期配置的捲繞密度的既定值要小的區域。

區域A因為加熱元件130比初期配置的捲繞密度更密集，加熱時可能上升的比設定溫度更高，使得加熱元件130容易劣化。

另一方面，區域B係加熱元件130比初期配置的捲繞密度更稀疏。圖3A及圖3B係用以說明加熱元件130之捲繞密度較小的區域B之問題點的概略圖。具體而言，圖3A係由支撐體120的軸向觀之，升降溫前加熱元件130與支撐體120的概略圖，圖3B係由支撐體120的軸向觀之，反覆升降溫後之加熱元件130與支撐體120的概略圖。另外，為了說明簡便，圖3A及3B中，係省略移動防止構件140及斷熱件110的繪示。

如圖3A所示，升降溫前的加熱元件130與支撐體120之間，係確實地保持上述的餘隙L。然而，如圖3B所示，反覆升降溫後，存在於捲繞密度較小區域B的加熱元件130因為捲繞的直徑變小，因而餘隙L會消失。此狀態下，若加熱元件130繼續熱收縮時，支撐體120因為加熱元件130而被壓縮導致支撐體120被破壞。

為了解決以上的問題，說明防止加熱元件130向支撐體120的軸向移動的加熱裝置100之移動防止構件140的各種實施形態。

(第1實施形態)

圖4係顯示第1實施形態之加熱裝置100的概略圖的一範例。

如圖4所示，第1實施形態中，移動防止構件140係例如形成為略U字形的銷狀構件，2個端部140a、140b係固定於斷熱件110上。

第1實施形態中，支撐體120係配置在移動防止構件140及斷熱件110所包圍的區域內。

支撐體120與移動防止構件140可接觸並固定，也可分離。支撐體從移動防止構件140分離配置時，支撐體120與移動防止構件140的距離係因應加熱元件130的直徑以及前述的餘隙L等而以能防止加熱元件130向支撐體120的軸向移動之程度來加以設計。

第1實施形態的移動防止構件140係沿著支撐體120的軸向而配置1個或複數個。配置複數個移動防止構件140的情況，複數個移動防止構件140較佳係依據既定的間隔來配置。例如，可依支撐體120的軸向既定長度來配置移動防止構件140，也可依據加熱元件130既定的圈數，例如每5-7圈配置移動防止構件140。

第1實施形態的移動防止構件140的斷面形狀並未特別限定，例如，圓形、橢圓形、矩形等皆可。並且，移動防止構件140可為中空。

第1實施形態的移動防止構件140對斷熱件110上之固定，並無特別限制。例如，如圖1B所示，移動防止構件140可貫穿斷熱件110並藉由未圖示的限位件等固定在斷熱件110不存有移動防止構件140側的表面上。

第1實施形態的移動防止構件140係與前述支撐體120同樣地，較佳是使用氧化鋁等具耐熱性的絕緣體，但其他亦可使用與前述加熱元件130同樣的材料。

(第2實施形態)

圖5A-5D係顯示第2實施形態之加熱裝置100的概略圖的一範例。

圖5A-5D所示的第2實施形態中，移動防止構件140係具有接觸並固定於支撐體120外周至少一部分的結構。又，第2實施形態之移動防止構件140一部分係形成於支撐體120的軸向上相鄰的加熱元件130間，透過此移動防止構件140可防止加熱元件130之軸向移動。

圖5A的範例中，移動防止構件140係橫跨支撐體120外周的全部區域而加以形成，由支撐體120的軸向觀之的外型係為圓形的構件。更具體而言，移動防止構件140係圓筒狀構件，其中心部係具有切取為圓形的切取部141，切取部141的外圍係對應支撐體120的外圍而加以固定。

又，圖5B的移動防止構件140係僅於支撐體120的周圍方向一部分形成圖5A的移動防止構件。如圖5B的範例，移動防止構件140亦可形成在 支撐體120外周的一部分，例如，由支撐體120的軸向觀之，移動防止構件140存在的區域可為支撐體120外圍的一半。

圖5C的範例中，移動防止構件140係與圖5A之範例同樣地橫跨支撐體120外周的全部區域而加以形成，由支撐體120的軸向觀之的外型係為矩形的構件。具體而言，圖5C之移動防止構件係板狀構件，其係具有中心部切取為圓形的切取部141，切取部141的外圍係卡合支撐體120的外圍而加以固定。

又，圖5D的移動防止構件140係僅於支撐體120的周圍方向一部分形成圖5C的移動防止構件。如圖5D的範例，移動防止構件140可形成在支撐體120之周圍方向的一部分，例如圖5D所示，可以在支撐體120周圍方向的一半來加以形成。

第2實施形態的移動防止構件140的大小係對應加熱元件130的直徑與前述餘隙L等，並以能防止加熱元件130之支撐體120的軸向移動之程度來加以設計。

第2實施形態的移動防止構件140與前述支撐體120同樣地，較佳是使用氧化鋁等具耐熱性的絕緣體。另外，第2實施形態的移動防止構件140亦可與支撐體120一體成形，或者藉由將預先分別成形之支撐體120與移動防止構件140接合，來將移動防止構件140固定在支撐體120上。

第2實施形態的移動防止構件140係沿著支撐體120的軸向而配置1個或複數個。配置複數個移動防止構件140的情況，複數個移動防止構件140較佳係以既定的間隔來配置。例如，可依據支撐體120的軸向既定長度來配置移動防止構件140，也可依據加熱元件130既定的圈數來配置移動防止構件140。

(第3實施形態)

圖6A及圖6B係顯示第3實施形態之加熱裝置100的概略圖的一範例。

如圖6A所示，第3實施形態的移動防止構件140係由支撐體120延伸至支撐體120的徑向外側的銷狀構件。

又，如圖6B所示，第3實施形態的移動防止構件140可沿著支撐體120的周圍方向而形成2個或更多個。沿著支撐體120的周圍方向形成2個移動防止構件140的情況，2個移動防止構件140較佳係形成在由支撐體120 的軸向觀之的相反側。在此情形，2個移動防止構件140可一體成形。在此情形，在支撐體120係形成有從一表面朝另一表面延伸的貫通孔，移動防止構件140係通過此貫通孔而延伸至支撐體120的徑向外側。

第3實施形態的移動防止構件140的斷面形狀並未特別限定，例如，圓形、橢圓形、矩形等皆可。又，移動防止構件140可為中空。

第3實施形態的移動防止構件140的長度係對應加熱元件130的直徑與前述餘隙L等，並以能防止加熱元件130之支撐體120的軸向移動之程度來加以設計。

第3實施形態的移動防止構件140係與前述支撐體120同樣地，較佳是使用氧化鋁等具耐熱性的絕緣體，但其他亦可使用與前述加熱元件130同樣的材料。

第3實施形態的移動防止構件140係沿著支撐體120的軸向而配置一個或複數個。配置複數個移動防止構件140的情況，複數個移動防止構件140較佳係以既定的間隔來配置。例如，可依支撐體120軸向的既定長度來配置移動防止構件140，也可依據加熱元件130的既定圈數來配置移動防止構件140。

(第4實施形態)

圖7A係顯示第4實施形態之加熱裝置100的概略構成圖的一範例，圖7B係顯示由圖7A之支撐體120的軸向觀之的概略圖。又，圖7C係顯示第4實施形態之加熱裝置100由支撐體120的軸向觀之的其他範例的概略圖。

如圖7A所示，第4實施形態的移動防止構件140可為板狀構件，其第1端部140c係固定於支撐體120上，第2端部140d係固定於斷熱件110上。

第4實施形態的移動防止構件140，只要能以第一端部140c固定在支撐體120上，則第1端部140c的形狀不限。例如圖7B所示，移動防止構件140可以接觸於支撐體120外周的狀態來加以固定，如圖7C所示，亦可以固定在支撐體120外周的至少一部分之方式來形成第1端部140c。

又，第4實施形態的移動防止構件140之第2端部140d係固定在斷熱件110上。例如，移動防止構件140的一部分可埋入並固定於斷熱件110上，亦可以其他形態加以固定。

第4實施形態的移動防止構件140係與前述支撐體120同樣地，較佳是使用氧化鋁等具耐熱性的絕緣體。

第4實施形態的移動防止構件140係沿著支撐體120的軸向而配置1個或複數個。配置複數個移動防止構件140的情況，複數個移動防止構件140較佳係以既定的間隔來配置。例如，可依支撐體120的軸向知既定長度來配置移動防止構件140，也可依據加熱元件130的既定圈數來配置移動防止構件140。

(實施例)

就確認具有移動防止構件140之加熱裝置100的效果之實施例來加以說明。

首先，在斷熱件110旁配置直徑10mm的支撐體120，在支撐體120外周側上，將加熱元件130複數個捲繞呈螺旋狀。加熱元件係使用直徑3mm的鐵-鉻-鋁系的加熱元件。又，加熱元件130的捲繞條件係加熱元件的捲繞內徑為直徑14mm(即，餘隙L為2mm)。又，將圖4所示的第1實施形態的加熱元件依加熱元件的圈數5-7圈加以設置，來製作實施例1之加熱裝置100。

又，比較例的加熱裝置除了配置直徑13mm的支撐體120，將餘隙L為0.5mm，未設置移動防止構件外，係製作與實施例1的加熱裝置100同樣的加熱裝置。

使用實施例1與比較例1的加熱裝置，重複1500次從300℃到1050℃的升降溫來進行升降溫實驗。

圖8係顯示升降溫實驗後加熱裝置照片的一範例。實施例之加熱裝置即便在升降溫實驗後，可得知加熱元件沿著支撐體的軸向具有幾乎相同的間隔。另一方面，比較例之加熱裝置之加熱元件會沿著支撐體的軸向移動，加熱元件會形成較密的區域A及較疏的區域B。又，加熱元件在較疏的區域B中，會有發生支撐體破損的地方。

藉由本實施例及比較例，可確認具有移動防止構件的本實施型態之加熱裝置即便在反覆加熱器升降溫的情形中，仍能夠防止加熱元件的移動。

以上，本實施形態的加熱裝置由於具有板狀的斷熱件、該斷熱件旁所配置的圓筒狀支撐體、複數個捲繞呈螺旋狀而形成在該支撐體外周側的加 熱元件以及防止該加熱元件之該支撐體軸向移動的移動防止構件，故即便在反覆升降溫的情形中，仍可防止加熱元件之支撐體的軸向移動。

依上述內容，本揭示之各種實施例係基於說明之目的而記載，又，應可理解可在不超脫本揭示之範圍以及思想下來進行各種變形。從而，此處所揭示之各種實施例並非用以限制以下各申請專利範圍所指定之本質性範圍以及思想。

本揭示係以2012年10月24日所提出之日本申請案特願2012-234684號為基礎案而主張優先權，並將其揭示之全部內容皆援引於此。

100‧‧‧加熱裝置

110‧‧‧斷熱件

120‧‧‧支撐體

130‧‧‧加熱元件

140‧‧‧移動防止構件

Claims (10)

1. 一種加熱裝置，係包含：斷熱件；該斷熱件旁所配置的一圓筒狀支撐體；複數個捲繞呈螺旋狀而形成在該支撐體外周側的加熱元件；以及防止該加熱元件向該支撐體之軸向移動的移動防止構件。
2. 如申請專利範圍第1項之加熱裝置，其中該移動防止構件係具有U字形的銷狀構件，該U字形的銷狀構件的兩個端部係固定於該斷熱件上，該銷狀構件及該斷熱件所包圍的區域內係設置有該支撐體。
3. 如申請專利範圍第1項之加熱裝置，其中該移動防止構件係接觸並固定於該支撐體外周側的至少一部分，該移動防止構件係形成於該支撐體軸向上所相鄰的該加熱元件之間。
4. 如申請專利範圍第3項之加熱裝置，其中該移動防止構件係橫跨該支撐體外周的全部區域而加以形成，由該軸向觀之的外型為圓形。
5. 如申請專利範圍第3項之加熱裝置，其中該移動防止構件係橫跨該支撐體外周的全部區域而加以形成，由該軸向觀之的外型為矩形。
6. 如申請專利範圍第1項之加熱裝置，其中該移動防止構件係具有銷狀構件，該銷狀構件係由該支撐體延伸至該支撐體的徑向外側。
7. 如申請專利範圍第1項之加熱裝置，其中該移動防止構件係具有板狀構件，該板狀構件之一邊端部係固定於該支撐體上，另邊端部係固定於該斷熱件上。
8. 如申請專利範圍第1項之加熱裝置，其中該移動防止構件係設置為複數個； 複數個該移動防止構件係依該加熱元件之既定圈數而加以設置。
9. 如申請專利範圍第1項之加熱裝置，其中該該移動防止構件係設置為複數個；複數個該移動防止構件係依該支撐體之既定長度而加以設置。
10. 如申請專利範圍第1項之加熱裝置，其中該支撐體與該加熱元件於該支撐體的徑向距離係設計為0.5mm以上。