TWI435021B - Piping and handling systems with heating devices - Google Patents
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Description
本發明是關於一種具有加熱裝置之配管及處理系統，更詳細地說，是關於一種使半導體製程中所使用之氣體或使用完畢之排出氣體流通的具有加熱裝置之配管及處理系統。
在半導體製程中，蝕刻、成膜等技術中所使用之氣體藉由除害裝置來處理，使之無害化再將之廢棄是應盡義務。在此情況下，排出氣體從蝕刻裝置等流動經過配管運送至除害裝置。
此時，排出氣體之反應生成物附著於配管內壁，妨礙了排出氣體之流通。為了防止此種情況，使配管內部升溫至既定溫度以上，排出氣體之反應生成物便不會附著於配管內壁上。
其中一種方法如第1圖所示，於配管1之外側表面捲上帶狀加熱器2，從配管1之外部對配管1內部加熱。
另一種方法如第2圖所示，使用L字形構造之配管3，利用配管3之彎曲部3a將加熱器4插入配管3內，對配管3內部加熱。
然而，根據使用帶狀加熱器2之方法，由於從配管1外部加熱且因加熱部為樹脂所製成而無法得到高溫，無法對配管1內部充分加熱的問題於是產生。
為了稍稍解決此問題，在整個配管1的部分以密度高之間距在各處捲上帶狀加熱器，不過，帶狀加熱器2之重疊捲曲受到嚴格禁止，必須注意到，要在帶狀加熱器2不相互重疊之狀態下，沿著配管1表面捲起帶狀加熱器2，所以，現場製程之工作效能較差。
又，在對配管3內插入加熱器4之方法中，需要具有L字形構造所代表之彎曲部3a的配管3，所以，配管3之構造變得複雜，也因此限制了設置場所，結果產生了無法對配管3內部整個區域充分加熱的問題。
本發明是鑑於上述習知例之問題點而產生之發明，提供一種具有加熱裝置之配管及處理系統，其加熱器設置部之構造為簡單構造，而且，可以良好之效率對配管內部加熱或可提高加熱器之設置作業之效能。
根據本發明之其中一觀點，提供一種具有加熱裝置之配管，其特徵在於：具有管狀元件及設置於上述管狀元件內側之加熱裝置，上述加熱裝置具備包含發熱體、覆蓋該發熱體周圍之第一管及包圍該第一管且與該第一管之間形成密閉空間之第二管的加熱器部及檢出上述密閉空間之壓力變動的壓力變動檢出部。
根據本發明，將加熱裝置設置於配管內側，所以，可在配管內有效率地進行加熱。再者，若使用帶狀加熱器，既不需要將之捲在整個配管上，也不需要具備L字形構造之配管的加熱器設置部，所以，可使加熱器設置部成為簡單機構。
再者，在加熱裝置中以二重之第一管及第二管覆蓋發熱體周圍，並且在第一管及第二管之間設置密閉空間，並具有藉由壓力變動檢出部檢出該密閉空間之壓力變動的構造。在密閉空間中之氣體藉由發熱體加熱而使溫度產生變化，並且，壓力變化與溫度成正比。另一方面，當外側之第二管破裂時，壓力變動檢出部檢出之壓力變化不與溫度成正比。於是，藉由監視密閉空間之壓力，可檢測出外側之第二管是否破裂。藉此，即使在外側之第二管破裂時，可在內側之第一管正常期間快速更換新的加熱裝置，所以，可大幅提高具有加熱裝置之配管之安全性。
再者，上述加熱裝置宜具有熱擴散部，該熱擴散部具備配置於上述第二管周圍之複數片風扇。藉由整配置於第二管周圍之複數片風扇之高度並使其先端接近或接觸配管(管狀元件)內壁，可在組裝時將加熱器部輕易設置於配管之內部中央。並且，風扇安裝於加熱器部周圍，所以，以放熱元件構成風扇可以良好之效率將熱大範圍地釋放至加熱器周圍。
又，上述複數片風扇宜在上述第二管周圍以相互間隔之狀態配置成一圈。
又，上述加熱器部宜以上述發熱體、覆蓋該發熱體周圍之絕緣物、覆蓋該絕緣物之上述第一管及上述第二管所構成，其中一端以上述第一管及上述第二管封止，另一端至少為作為引線導入部之卡匣型態，藉此，可輕易安裝至其他配管上。
又，具有上述加熱裝置之配管宜在兩端具備凸緣，可透過該凸緣安裝至其他配管，藉此，可在需要之位置簡單設置具有加熱裝置之配管，所以，可提高加熱器之設置作業之效能。
根據本發明之另一觀點，提供一種處理系統，包含具有加熱裝置之配管以及連接至具備上述加熱裝置之配管的處理裝置，其特徵在於：上述處理裝置為加熱處理爐，在該加熱處理爐內設置有被處理基板，通過具有上述加熱裝置之配管對上述熱處理爐導入處理氣體，使用該處理氣體對該被處理基板加熱並對該被處理基板進行處理。
根據本發明之另一觀點，在導入處理氣體、使用該處理氣體且對被處理基板加熱並對被處理基板進行處理的加熱處理爐之上游，設置具有加熱裝置之配管。因此，藉由具有加熱裝置之配管從外部導入加熱處理爐內之輸送氣體或處理氣體得到充分升溫，所以，可抑制加熱處理爐之處理氣體導入口附近之爐內溫度之下降，於是，可擴大加熱處理爐內之均熱帶。
如上所述，根據本發明，加熱器設置部之構造為簡單構造，並且，可以良好之效率對配管內部加熱，或者，提高加熱器之設置作業之效能。
另外，在加熱裝置中以二重之第一管(內側)及第二管(外側)覆蓋發熱體周圍，並且，在第一管及第二管之間設置密閉空間，藉由壓力變動檢出部檢出該密閉空間之壓力變動，藉由此種構造，可大幅提高具有加熱裝置之配管之安全性。
又，根據另一觀點，在使用處理氣體加熱並進行處理之加熱處理爐(處理裝置)之上游設置具有加熱裝置之配管，所以，可擴大加熱處理爐內之可處理區域。
本發明之發明團隊在特願2008-123003號中，提出一種具有加熱裝置之配管，其作為配管之加熱裝置，加熱器設置部之構造為簡單構造，並且，可以良好之效率對配管內部加熱或提高加熱器之設置作業之效能，配管內部具有加熱裝置，並且可將其配管直接連接至其他配管。
在該具有加熱裝置之配管中，在保護加熱器之構造體之材料方面，針對在配管內流動且含有氯化物、氟化物等之氣體，採用具有耐腐蝕性之材料。不過，隨著氣體之不同，保護長期使用之加熱器之護套元件等構造體逐漸腐蝕且內部之加熱器露出的可能性也令人擔心，所以宜有安全性更高之構造。
從此種觀點來看，本發明之發明團隊致力於探討與進行實驗，終於可提出安全性更高之構造。
換言之，根據由波以耳-查爾斯定律導出之下列(1)式
P=(P0
/T0
)．T (1)
(不過P為溫度T(K)中之壓力(Kg/cm2
)，P0
為T0
=296K中之壓力(設定為1Kg/cm2
)。)
計算出表1，從如表1所示之溫度與壓力之間的關係可知，
根據密閉空間之壓力變化與溫度成正比的這個發現，採用以兩條管線保護加熱器並在兩條管線之間設置密閉空間的構造。
另外，藉由監視兩條管線之間的密閉空間的壓力，當其壓力未顯示出與表1所示之溫度對應的變化時，可檢測出在兩條管線之中之外側管破裂。藉此，即使當外側管破裂時，也能在內側管正常期間更換新的加熱裝置，所以，可大幅提高安全性。
以下一邊參照圖面，一邊說明本發明之實施型態。
(第1實施型態)
(具有加熱器(加熱裝置)之配管的構造的說明)
第3圖表示本發明第1實施型態之具有加熱器之配管的構造。第3圖左側的圖為從側面透視具有加熱器之配管的圖，右側的圖為從右側觀看左側圖中之具有加熱器之配管的圖。
第4圖(a)及(b)表示本發明第1實施型態之具有加熱器之配管中之加熱裝置之構造。第4圖(a)為沿著第3圖之I-I線的剖面圖，第4圖(b)為沿著第4圖(a)之II-II線的剖面圖。
第5圖為剖面圖，表示本發明第1實施型態之具有加熱器之配管中之加熱裝置之其他構造。
第6圖(a)~(c)表示從複數個單元拔出其中一單元的圖，該單元構成具備上述加熱器之配管上所具備之加熱裝置之熱擴散部。第6圖(b)為其中一單元的側面圖，第6圖(a)為從左側觀看第6圖(b)之其中一單元的圖，第6圖(c)為從右側觀看第6圖(b)之其中一單元觀看的圖。
(整體之構造)
如第3圖所示，具有加熱器之配管101由長度約450mm、直徑約48mm之配管(管狀元件)12、設置於配管12兩端之凸緣(配管相互連接部)11及設置於配管12內部之加熱裝置13所構成。
此外，與加熱裝置13之設置位置對應的部分的配管12的直徑若能確保氣體流道之剖面積，如第3圖所示，可與配管12兩端之直徑相同，不過，若需要確保更大的氣體流道之剖面積，如第12(a)圖所示，可與加熱裝置13之設置位置對應且使其部分之配管12之直徑大於兩端之配管12之直徑。
在加熱裝置13上，用於電力供給及溫度測定之引線部55之導入側彎曲成90度，成為貫通配管12之管壁的形狀。其為可設置於在配管布局中佔大多數之直線部分的形狀，也是可對整個配管101加熱的形狀。又，引線部55延長加熱器本體部分之護套元件24，在保護其完全避開流通氣體的狀態下，拉出至配管12之外。
如在後述之(具有加熱器之配管之安裝方法之說明)之項目中將會詳細說明，具有加熱器之配管101可整個配管透過凸緣11安裝至其他配管。配管12之兩端之凸緣11與其他配管之凸緣相向，在所接觸的面上存在一中心環，並具有用來封止之軸封面11a。
(加熱裝置之構造)
加熱裝置13如第3圖所示，具有加熱器部51、熱擴散部52b及壓力變動檢出部54。藉由壓力變動檢出部54，可檢測出加熱器部51之護套元件24是否破裂。
(加熱器部之構造)
加熱器部51如第4圖(a)及(b)所示，為圓柱狀。其包含由瑞典KANTHAL電熱線、鎳鉻合金線等其他發熱線所組成之中心部之發熱體21、覆蓋發熱體21周圍之氧化鎂等絕緣物22、覆蓋其周圍之圓筒狀二重管23,24。二重管由發熱體21那側之第一護套元件(第一管)23、包圍第一護套元件23且與第一護套元件23之間形成密閉空間之圓筒狀第二護套元件(第二管)24所構成。此外，在第4圖(a)中，在第一管23與第二管24之間所形成之密閉空間25中，第一管23與第二管24之間隔在每一處約略相同，不過，如第5圖所示，在加熱器部51之長邊方向之其中一端擴大其間隔，藉此，可在其中一部分設置較寬的空間。
再者，加熱器部51如第3圖及第4圖(a)所示，具備引線部55，其由對發熱體21供給電力之一對引線14及用來進行溫度測定之熱電對15所構成。
此種加熱器可發熱至攝氏500度以上，具有可輕易在排氣溫度為攝氏100度至400度之間之狀態下加熱的特徵。此外，針對上述之加熱器，帶狀加熱器本身為樹脂製外皮(絕緣體)，所以，發熱溫度之上限約為攝氏120度，當於配管之外側設置帶狀加熱器後，僅可將配管之內部升溫至攝氏60至70度左右。在這樣的溫度下，無法充分防止氣體生成物附著至配管內壁。
(熱擴散部之構造)
熱擴散部52b如第3圖所示，由複數個相同構造之單元52a所構成。
其中一個單元52a如第6圖(a)~(c)所示，由圓筒狀之筒狀元件26以及8片以放射狀設置於筒狀元件26之單側端部的風扇27所構成。8片風扇27構成一個風扇群。構成風扇群之各片風扇27之其中一端環繞筒狀元件26之端部之周圍一圈，並以等間隔安裝於該端部，另一端則從該端部擴張至傾斜方向。相鄰之風扇27在不妨礙氣體之流通的狀態下，空出間隙而設置。風扇27之寬面朝向筒狀元件26之中心軸之方向，或者，其上下相對於中心軸之方向而稍微傾斜。在本實施型態中，其中一單元52a之風扇先端靠近配管12之內壁，理想上可調整其高度而使其互相接觸。
在本實施型態中，筒狀元件26與8片風扇27為一體成型。筒狀元件26與8片風扇27之一體構造以如下之方式製作。準備適當長度之筒狀元件，沿著筒狀元件之端面之圓周以等間隔之方式設定切出8處凹口的地方。從各處沿著筒狀元件之長邊方向切出既定長度之凹口後，沿著該凹口將筒狀元件從內側向外側打開。
此熱擴散部52b之單元52a對於半導體製程中所使用之各種氣體具有優良之耐腐蝕性，並且，使用作為放熱材料及熱傳導材料之不鏽鋼等來製作。單元52a將筒狀元件26插入加熱器部51來使用。藉此，加熱器部51的熱可以良好之效率傳導至複數片風扇27上，並且，可以良好之效率從風扇27放熱至周圍。
整個熱擴散部52b之構造為複數個單元52a透過筒狀元件26依次插入加熱器部51的構造。換言之，複數個風扇群沿著加熱器部51之長邊方向以既定之間隔來配置。又，各風扇27之寬面朝向加熱器部51之長邊方向，或者，其上下相對於加熱器部51之長邊方向產生稍微之傾斜而配置。在第3圖中，相對於從左側流向右側之氣體流，風扇27之上部傾斜至氣體流之下游那方。換言之，複數片風扇27之寬面與氣體流相向，並且，圍繞加熱器部51之周圍一圈並以相互間隔之方式設置。
複數個風扇群之相互配置可使各風扇群之風扇27之間的間隙如第3圖所示，沿著加熱器部51之長邊方向在相鄰之風扇群之間到達相同位置而配置，或者，相互錯開而配置。
此外，構成熱擴散部52b之其中一單元52a的筒狀元件26與8片風扇27可以其他方法來製作。另外，關於熱擴散部52b之風扇27之配置，可使風扇27之寬面左右相對於加熱器部51之長邊方向而傾斜來製作，或者，將各種傾斜之狀況混合在一起來製作。
當將上述加熱裝置13設置於配管12內時，加熱器部51之長邊方向與將加熱裝置13設置於配管12內時之氣體流之方向一致。又，由於在加熱器部51之周圍設置風扇27，所以，加熱器部51沿著配管12之中心軸方向並配置於配管12之接近中心之部位。於是，導入此配管101內之氣體沿著加熱器部51之長邊方向流動，一部分在熱擴散部52b之風扇27之間流通，一部分因風扇27遮蔽而形成亂流。亦即，被來自風扇27的熱升溫的周圍氣體因流通氣體而受到攪拌，或者，升溫之後的流通氣體本身產生攪拌，所以，可使從配管101內之中央部位到周邊部之溫度分佈更加地均勻。再者，此現象在各單元中依序進行，所以，整個擴散部之溫度均勻性增大。
(壓力變動檢出部之構造)
壓力變動檢出部54位於加熱器部51之引線部55導入配管12外之二重管23,24之側面，設置為向配管12之外側拉出的部分。壓力變動檢出部54由壓力感測器構成，如第4圖(a)所示，透過連接部空間25a連接至由第一管23與第二管24所形成之密閉空間25。
此壓力變動檢出部54上連接有未圖示出之壓力測定/警報裝置，用來測定密閉空間25之壓力。當壓力相對於溫度變化未顯示出表1之關係時，可切斷加熱器之電源或發警報，又或者可一起進行這些動作。
在此構造中，密閉空間25中之氣體受到發熱體21加熱而導致溫度產生變化，再者，如表1所示，壓力變化與溫度成正比。另一方面，當外側之第二管24破裂時，壓力變動檢出部54所檢測出之壓力變化不和溫度成正比。於是，藉由監視密閉空間25之壓力，可檢測出外側之第二管24是否破裂。
(效果)
如上所述，根據本發明第1實施型態之具有加熱器之配管101，將加熱裝置13設置於配管12之內部，所以，可以良好之效率對配管12內部加熱。又，若使用帶狀加熱器，則不需要將之捲在整個配管上，亦不需要具有L字形構造之配管的加熱器設置部，所以，可使加熱器設置部為簡單機構。
又，可將加熱器部51設置到配管12之中央部位來，所以，可從配管12之中央部位到周邊部減少加熱不均勻之現象。再者，熱擴散部52b之筒狀元件26由熱傳導材料所構成，風扇27由放熱材料所構成，並且，安裝於加熱器部51之周圍，所以，可將熱以良好之效率傳導至加熱器部51之周圍，並且大範圍釋放出去，進而可極力減少配管12內部之溫度差。
再者，藉由監視密閉空間25之壓力，當在配管12內流通之氣體使外側之第二管24產生腐蝕現象而導致破裂時，可快速檢測出來，所以，可在內側之第一管23為正常期間更換新的加熱裝置。藉此，可大幅提高具有加熱裝置之配管101之安全性。
(具有加熱器之配管之變形例)
第11圖(a)及第12圖(a),(b)為剖面圖，表示第1實施型態之變形例之具有加熱器之配管的構造。在圖中，與第3圖相同之符號來表示元件為與第3圖相同之元件。
在第11圖(a)之具有加熱器之配管101a中，使用第4圖(a)所示之加熱器部51，熱擴散部52c之風扇27a設置於筒狀元件26a上，風扇27a之寬面朝向氣體流動之方向，這些特點與第3圖相同，不過，熱擴散部52c之風扇27a之上部朝向氣體流之上游那側傾斜，這一點與第3圖不同。
在第12圖(a)之具有加熱器之配管101b中，加熱裝置13與第3圖相同，不過，與加熱裝置13之設置位置對應之部分之配管12a之直徑比兩端之配管12a之直徑大，這一點與第3圖不同。此構造適用於需要確保比氣體流道之剖面積大的情況。
在第12圖(b)之具有加熱器之配管101c中，使用第4圖(a)所示之加熱器部51，熱擴散部52c之風扇27a設置於筒狀元件26a上，風扇27a之寬面朝向氣體流動之方向，這點與第3圖相同，不過，熱擴散部52c之風扇27a之上部朝向氣體流之上游那側傾斜，這一點與第3圖不同。又，與加熱裝置13之設置位置對應之部分之配管12a之直徑比兩端之配管12a之直徑大，這一點與第3圖不同。
此外，在熱擴散部52c中，上述筒狀元件26a及風扇27a之材料如同第1實施型態之筒狀元件26及風扇27，最好使用不鏽鋼。
同樣地，藉由這些構造，被來自風扇27,27a的熱升溫的周圍氣體因流通氣體而受到攪拌，或者，升溫之後的流通氣體本身產生攪拌，所以，可使從配管101a~101c內之中央部位到周邊部之溫度分佈更加地均勻。再者，此現象在各單元中依序進行，所以，從配管12,12a內之中央部位到周邊部之溫度均勻性增大。
再者，配管101a~101c具有第4圖(a)所示之加熱器部51，所以，藉由監視設置於加熱器部51上之密閉空間25之壓力，當在配管12內流通之氣體使外側之第二管24產生腐蝕現象而導致破裂時，可快速檢測出來。因此，即使在外側之第二管24破裂時，也可在內側之第一管23為正常期間更換新的加熱裝置。藉此，可大幅提高具有加熱裝置之配管101a~101c之安全性。
(具有加熱器之配管之安裝方法之說明)
接著，一邊參照第3圖、第7圖、第8圖(a),(b)及第9圖(a),(b)，一邊說明上述具有加熱器之配管101安裝至排氣配管之安裝方法。
第7圖為立體圖，表示本發明第1實施型態之具有加熱器之配管安裝至排氣配管之安裝方法(其一)。第8圖(a)及(b)表示本發明第1實施型態之具有加熱器之配管安裝至排氣配管之安裝方法(其二)。第8圖(a)為立體圖，第8圖(b)為沿著第8圖(a)之III-III線的剖面圖。第9圖(a)為模式圖，表示將本實施型態之具有加熱器之配管設置於連接蝕刻裝置之真空泵106和除害裝置107之排氣配管之一部分的範例。第9圖(b)為所設置之具有加熱器之配管的剖面圖。在第7圖及第8圖中，具有加熱器之配管使用第3圖所示之配管101，在第9圖中，具有加熱器之配管使用第12圖(a)所示之配管101b。
首先，如第7圖所示，準備具有加熱器之配管101、排氣配管102及103。此外，在具有加熱器之配管101中，省略引線部拉出至配管101外之構造。
排氣配管102連接至用來排出有害氣體之蝕刻裝置之真空泵106，排氣配管103連接至用來使有害氣體無害化之處理裝置107。
排氣配管102及103相隔與具有加熱器之配管101之長度相當之間隔而相向。排氣配管102具有配管31及設置於配管31之端部的凸緣32。另一方面，另一排氣配管103具有配管33及設置於配管33之端部的凸緣34。又，在凸緣32,34上與具有加熱器之配管101之中心環軸封面11a對應之位置上，一樣分別具有中心環軸封面32a,34a。此外，在排氣配管102上，也形成如同中心環軸封面34a之中心環軸封面32a，不過，在圖面上被凸緣32遮蔽，無法看見。
接著，準備中心環35,36，分別設置於配管102及103之各中心環軸封面32a,34a上。然後，使具有加熱器之配管101之兩端之凸緣11、配管102及103之各凸緣32,34呈相向之位置，已經設置於中心環軸封面32a,34a上之中心環35,36分別以設置於各凸緣11之中心環軸封面11a之狀態來接觸。第8圖(a)表示出此時之狀態。此外，在中心環軸封面11a,32a,34a上，形成可使中心環35,36不動而收納之的凹溝，不過，在第8圖(a)中省略圖示。
接著，如表示排氣配管103與具有加熱器之配管101之凸緣34,11之接觸部的第8圖(b)代表性地顯示，藉由夾具37及未圖示出之螺絲，鎖緊排氣配管102與具有加熱器之配管101之凸緣32,11，使其接觸更為強固，並且，同樣也鎖緊排氣配管103與具有加熱器之配管101之凸緣34,11，使其接觸更為強固。藉此，中心環35,36可針對外部保持配管101,102,103內部之氣密性。
此外，在上述之說明中，已連接了一個在排氣配管102與103之間具有加熱器之配管101，不過，若從排氣配管，亦即，蝕刻裝置等真空泵106排氣口到除害裝置107之配管很長，為了使配管內溫度保持在適當溫度以上，宜設置複數個具有加熱器之配管101。
例如，可進行第9圖(a)所示之設置。亦即，首先將具備第1個加熱器之配管101b設置於最上游亦即真空泵106之排氣口，然後，在第1個配管101b之加熱器效果消失之部分設置具有第2個加熱器之配管101b。若以這種方式來進行，就不會所有配管都需要加熱器，若為長度4m之配管，需要1個加熱器，若為更長之配管，2個至3個就可以具有極力防止氣體反應生成物附著於排氣配管內的效果。第9圖(b)為具有第9圖(a)之加熱器的配管的剖面圖。在第9圖(a)及第9圖(b)中，符號105代表如同排氣配管102,103之排氣配管，至於其他符號，以與第3圖、第7圖及第8圖相同之符號來表示者，代表與第3圖、第7圖及第8圖相同之元件。
如上所述，根據本發明第1實施型態之具有加熱器之配管101，具有加熱器之配管101可透過凸緣11安裝於配管101以及排氣配管102,103上，所以，可將具有加熱器之配管101簡單地設置於需要之位置，藉此，可提高加熱器之設置作業之效能。此點在第12圖(a)所示之具有加熱器之配管101b中亦相同。
(第2實施型態)
(具有加熱器(加熱裝置)之配管之構造之說明)
在第2實施型態之具有加熱器(加熱裝置)之配管中，與第1實施型態不同的點為加熱裝置，特別是熱擴散部之構造。
第10圖為立體圖，表示本發明第2實施型態之具有加熱器之配管中之加熱裝置16。此外，在第10圖中，以與第3圖相同之符號表示者，為與第3圖相同之元件。
以下將詳細說明加熱裝置16，特別是熱擴散部53a之構造。
(加熱裝置之構造)
加熱裝置16由加熱器部51、熱擴散部53a及第3圖及第4圖所示之壓力變動檢出部54所構成。在第10圖中，僅表示出加熱器部51與熱擴散部53a。
加熱器部51為卡匣型態，具有與第4圖(a)及(b)相同之構造。亦即，其為由發熱體21、覆蓋發熱體21周圍之絕緣物22、覆蓋以上兩者之二重管23,24所構成的約略棒狀物。二重管23,24由發熱體21那側之第一護套元件(第一管)23以及包圍第一護套元件23且與第一護套元件23之間形成密閉空間25之圓筒狀第二護套元件(第二管)24所構成。加熱器部51之先端被二重管覆蓋。另一端彎曲成90度，作為引線及熱電對(引線部55)之導入部。
導入部之二重管23,24及引線部55連接至第10圖之加熱器部51附近之圓形面而設置，如第3圖及第4圖所示，其為二重管23,24將引線部55導引至配管12之外的構造。壓力變動檢出部54位於將引線部55導引至配管12之外的二重管23,24的側面，設置為在配管12之外側拉出的部分。
熱擴散部53a由8片安裝於加熱器部51之表面的細長板狀風扇40所構成。風扇40如第10圖所示，在加熱器部51之表面周圍，以寬面與加熱器部51之長邊方向平行且等間隔之方式配置成放射狀。此外，在第10圖，與加熱器部51之長邊方向平行，不過，為了提高放熱效果，可採用傾斜而捲起的型態。又，此熱擴散部53a沿著長邊方向一體製作，不過，如第11圖(b)、第12圖(d)所示，可分割成複數個。若考慮製作性，宜採用分割型態。又，至於風扇40之高度，宜為設置於第3圖所示之配管(管狀元件)12內時之各風扇40之先端靠近或接觸配管12內壁的高度。
熱擴散部53a之風扇40如同第1實施型態，對於在半導體製程中所使用之各種氣體具有良好之耐腐蝕性，並且，也使用放熱材料及熱傳導材料如不鏽鋼。
當將此加熱裝置16設置於第3圖所示之配管12內時，加熱器部51沿著配管12之中心軸方向，設置於配管12之接近中心部位，並且，加熱器部51之長邊方向與氣體流之方向一致。導入具有加熱器之配管內的氣體沿著加熱器部51之長邊方向流動，在風扇40之間流通。在此熱擴散部53a之風扇40之間，形成熱擴散室。
(效果)
根據第2實施型態之具有加熱器之配管，8片風扇40設置於加熱器部51之表面周圍，寬面與加熱器部51之長邊方向平行，並隔開間隔而設置。
於是，可在不妨礙氣體之流通的情況下，輕易將加熱裝置16設置於配管12之內部。又因為如此，可以良好之效率對配管12內部加熱。再者，與使用帶狀加熱器時一樣，不需要在整個配管上捲上加熱器，也不需要具有L字形構造之配管的加熱器設置部，所以，可使加熱器設置部為簡單機構。
其他構造具有與第1實施型態之具有加熱器之配管相同的構造，所以，具有與第1實施型態之具有加熱器之配管相同的效果。
(具有加熱器之配管之變形例)
第11圖(b)、第12圖(c)及第12圖(d)為剖面圖，表示第2實施型態之變形例之具有加熱器之配管。在圖中，以與第10圖相同之符號表示者，為與第10圖相同之元件。
在第11圖(b)之具有加熱器之配管104a之加熱裝置16a中，熱擴散部53b之風扇40a設置於第4圖(a)所示之加熱器部51之表面，風扇40a之寬面配置成與氣體流之方向平行，此點與第10圖相同，不過，熱擴散部53b之風扇40a沿著氣體流分離成複數個，以相互間隔之方式來配置，此點與第10圖不同。
在第12圖(c)之具有加熱器之配管104b中，加熱裝置16與第10圖相同，不過，與加熱裝置16之設置位置對應的部分的配管12a之直徑大於兩端之配管12a之直徑，此點不同。
又，在第12圖(d)之具有加熱器之配管104c之加熱裝置16a中，熱擴散部53b之風扇40a設置於第4圖(a)所示之加熱器部51之表面，風扇40a之寬面配置成與氣體流之方向平行，此點與第10圖相同，不過，熱擴散部53b之風扇40a沿著氣體流分離成複數個，以相互間隔之方式配置，此點與第10圖不同。又，與加熱裝置16a之設置位置對應的部分的配管12a之直徑大於兩端之配管12a之直徑，此點與第10圖不同。
此外，在熱擴散部53b中，上述風扇40a之材料最好如同第2實施型態之風扇40，使用不鏽鋼。又，可在具有加熱器部51之長度的1個筒狀元件上設置所有的風扇40a，亦可將比加熱器部之長度短的筒狀元件以及由繞一圈筒狀元件而設置之複數個風扇40a所組成的風扇群作為一組，形成一個單元，依序將複數個單元插入加熱器部而設置。
藉由這些構造，因來自風扇40,40a的熱而升溫的周圍氣體因流通氣體而受到攪拌，或者，升溫之後的流通氣體本身產生攪拌，所以，可使從配管104a~104c內之中央部位到周邊部之溫度分佈更加地均勻。再者，此現象在各單元中依序進行，所以，配管12,12a內之中央部到周邊部之溫度均勻性增大。
再者，配管104a~104c具有第4圖(a)所示之加熱器部51，所以，藉由監視密閉空間25之壓力，可輕易檢測出在配管12內流通之氣體是否引起腐蝕現象而導致外側之第二管24破裂。因此，即使在外側之第二管24破裂時，可在內側之第一管23正常期間快速更換新的加熱裝置。藉此，所以，可大幅提高具有加熱裝置之配管104a~104c之安全性。
(其他實施型態)
以上已經藉由實施型態詳細說明過本發明，但本發明之範圍不受在上述實施型態中所具體表示出之範例的限制，在不脫離本發明之要旨的範圍內的上述實施型態之變更皆包含在本發明之範圍內。
例如，在上述實施型態中，在加熱器部51上安裝風扇24,24a,40,40a，但亦可不安裝。
又，熱擴散部之筒狀元件26,26a及風扇27,27a,40,40a之材料使用不鏽鋼，但本發明不受此限制。只要對在半導體製程中所使用之氣體具有耐蝕性之金屬材料即可。金屬材料具有耐蝕性，而且特別是在放熱及熱傳導方面優良的材料則更好。
又，上述熱擴散部之風扇27,27a,40,40a之表面呈平滑狀態，不過，亦可形成凹凸以增加表面積並提高放熱性。
又，設置沿著加熱器部51之長邊方向隔開既定之間隔有規則性地配置的複數個風扇群，並且風扇群之風扇27繞著加熱器部51之周圍一圈並隔開間隔而設置，不過，亦可在加熱器部51之周圍隨機性地配置風扇27。此變形例亦可適用於第11圖(a)及第12圖(b)之加熱裝置13a。
又，本發明之具有加熱器之配管適用於排氣配管之一部分，不過，亦可取代處理爐而單獨使用。
又，在第9圖中，敘述了在具有加熱器之配管101b之上游連接真空泵106的範例以及在具有加熱器之配管之下游連接除害裝置107的範例，不過，如第13圖(a)所示，亦可在於半導體基板上使用雜質擴散等氣體進行熱處理的加熱處理爐108之上游連接具有加熱器之配管101b。此外，在第13圖(a)中，61為爐心管，62為加熱器部，104為配管。藉此，具有加熱裝置之配管101b從外部導入加熱處理爐108內之傳輸氣體、處理氣體得以充分升溫，所以，可抑制加熱處理爐108之處理氣體導入口附近之爐內溫度之下降，因此，可擴大加熱處理爐108內之均熱帶。
此外，在加熱處理爐108之上游連接具有加熱器之配管101b的情況下，如第13圖(b)所示，從外部導入加熱處理爐108內之傳輸氣體、處理氣體之溫度下降，所以，藉由該影響，此下降變得比加熱處理爐108之處理氣體導入口附近之爐內溫度之下降還多。因此，加熱處理爐108內之均熱帶變窄。
1．．．配管
2．．．帶狀加熱器
3．．．配管
3a．．．彎曲部
4．．．加熱器
11,32,34．．．凸緣
11a,32a,34a．．．中心環軸封面
12,12a．．．配管(管狀元件)
13,13a,16,16a．．．加熱裝置
14．．．引線
15．．．熱電對(溫度測量裝置)
21．．．發熱體
22．．．絕緣物
23．．．第一護套元件(第一管)
24．．．第二護套元件(第二管)
25,25b．．．密閉空間
25a．．．連接部空間
26,26a．．．筒狀元件
27,27a,40,40a．．．風扇
31,33,104．．．配管
35,36．．．中心環
37．．．夾具
40,40a．．．風扇
51,62．．．加熱器部
52a．．．熱擴散部單元
52b,52c,53a,53b．．．熱擴散部
54．．．壓力變動檢出部(壓力感測器)
55．．．用於電力供給及溫度測定之引線部
61．．．爐心管
101,101a~101c,104a~104c．．．具有加熱器之配管
102,103,105．．．排氣配管
106．．．蝕刻裝置之真空泵
107．．．除害裝置
108．．．加熱處理爐
第1圖為側面圖，表示具有習知例之加熱器的配管之構
造。
第2圖為側面圖，表示具有另一習知例之加熱器的配管之構造。
第3圖為模式圖，表示本發明第1實施型態之具有加熱器之配管的構造。
第4圖(a)及(b)表示本發明第1實施型態之具有加熱器之配管中之加熱裝置之構造。(a)為沿著第3圖之I-I線的剖面圖，(b)為沿著(a)之II-II線的剖面圖。
第5圖為剖面圖，表示本發明第1實施型態之具有加熱器之配管中之加熱裝置之其他構造。
第6圖(a)~(c)表示本發明第1實施型態之具有加熱器之配管之熱擴散部單元之構造，(b)為側面圖，(a)為從左側觀看(b)之熱擴散部單元的圖，(c)為從右側觀看(b)之熱擴散部單元的圖。
第7圖為立體圖，表示本發明第1實施型態之具有加熱器之配管安裝至排氣配管之安裝方法(其一)。
第8圖(a)及(b)表示本發明第1實施型態之具有加熱器之配管安裝至另一配管之安裝方法(其二)。(a)為立體圖，(b)為沿著(a)之III-III線的剖面圖。
第9圖(a)為模式圖，表示將本發明第1實施型態之具有加熱器之配管設置於連接蝕刻裝置和除害裝置之氣體配管之一部分的構造，(b)為具有加熱器之配管的剖面圖。
第10圖本發明第2實施型態之具有加熱器之配管中之加熱裝置的立體圖。
第11圖(a)及(b)為剖面圖，表示本發明實施型態之變形例之具有加熱器之配管的構造。
第12圖(a)~(d)為剖面圖，表示本發明實施型態之變形例之具有加熱器之配管的構造。
第13圖(a)為模式圖，表示將本發明第3實施型態之具有加熱器之配管設置於加熱處理爐之上游的處理系統的構造，(b)為表示比較例的模式圖。
11．．．凸緣
11a．．．中心環軸封面
12．．．配管(管狀元件)
13．．．加熱裝置
14．．．引線
15．．．熱電對(溫度測量裝置)
24．．．第二護套元件(第二管)
26．．．筒狀元件
27．．．風扇
51．．．加熱器部
52a．．．熱擴散部單元
52b．．．熱擴散部
54．．．壓力變動檢出部(壓力感測器)
55．．．用於電力供給及溫度測定之引線部
101．．．具有加熱器之配管
Claims (7)
- 一種具有加熱裝置之配管，其特徵在於具有：管狀元件；及設置於上述管狀元件內側之加熱裝置；上述加熱裝置具備：加熱器部，包含發熱體、覆蓋該發熱體周圍之第一管及包圍該第一管且與該第一管之間形成密閉空間之第二管，其中該管狀元件與該第二管間流通有處理氣體；及壓力變動檢出部，當該處理氣體腐蝕該第二管時，檢出上述密閉空間之壓力變動。
- 如申請專利範圍第1項之具有加熱裝置之配管，其中，上述加熱裝置具有熱擴散部，該熱擴散部具備配置於上述第二管周圍之複數片風扇。
- 如申請專利範圍第2項之具有加熱裝置之配管，其中，上述複數片風扇在上述第二管周圍以相互間隔之狀態配置成一圈。
- 如申請專利範圍第1至3項中任一項之具有加熱裝置之配管，其中，上述加熱器部以上述發熱體、覆蓋該發熱體周圍之絕緣物、覆蓋該絕緣物之上述第一管及上述第二管所構成，其中一端以上述第一管及上述第二管封止，另一端至少為作為引線導入部之卡匣型態。
- 如申請專利範圍第1項之具有加熱裝置之配管，其中，具有上述加熱裝置之配管在兩端具備凸緣，可透過該凸緣安裝至其他配管。
- 一種處理系統，具有如申請專利範圍第5項之具有加熱裝置之配管以及連接至具備上述加熱裝置之配管的處理裝置，其特徵在於：上述處理裝置為加熱處理爐，在該加熱處理爐內設置有被處理基板，通過具有上述加熱裝置之配管對上述熱處理爐導入處理氣體，使用該處理氣體對該被處理基板加熱並對該被處理基板進行處理。
- 如申請專利範圍第1項之具有加熱裝置之配管，其中上述壓力變動檢出部由壓力感測器所構成。
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