TWI779227B - 線圈型加熱結構 - Google Patents

Abstract

一種線圈型加熱結構，其包括複數個具有間隔且以軸向排列之線圈型加熱元件及複數個定位件，複數個線圈型加熱元件分別以複數個定位件安裝定位於一垂直式加熱爐內之一周圍絕熱體之內壁上，且線圈型加熱元件呈片狀，並以複數個山峰部與山谷部交互相連的方式形成為蛇行狀，線圈型加熱元件之截面係呈波浪狀，其具有交互相連之至少一波峰部及至少一波谷部，藉以讓線圈型加熱元件增加抵抗高溫變形之能力，以延長使用壽命。

Description

線圈型加熱結構

本發明係有關於一種線圈型加熱結構，尤指一種安裝運用於半導體製造設備上之垂直式加熱爐中，而可增加抵抗高溫變形之能力以延長產品使用壽命者。

在半導體製程的擴散程序及化學氣相沉積(CVD)程序中，垂直式加熱爐主要是利用熔爐內的線圈型加熱結構加熱反應氣體，藉以在諸如晶圓之類的基板上形成一薄膜。其中，線圈型加熱結構主要包括複數個線圈型加熱元件及複數個定位件，線圈型加熱元件係以複數個山峰部與山谷部分別在上下端交互相連的方式形成為蛇行狀，而複數個線圈型加熱元件分別以複數個定位件安裝固定於熔爐內之周圍絕熱體之內壁上。

但是在高溫狀態下，容易因軟化而產生扭曲變形之現象，而使得部份定位件鬆脫，或是因變形量太大而撞擊被加熱物，例如：收容並處理基板之處理室，導致短路之現象、降低加熱效率，或是讓線圈型加熱結構之預期使用壽命縮短。

惟，對於一般在約800℃以下高溫之加熱狀態下，尚能讓線圈型加熱元件維持一定之可容許變形空間，但是在加熱至約800℃以上之高溫時，由於線圈型加熱元件之結構主要是呈板片狀，在抵抗變形之能力上 明顯不足，仍然無法有效降低整體扭曲變形程度。有鑑於此，為了提供一種有別於習用技術之結構，並改善上述之缺點，發明人積多年的經驗及不斷的研發改進，遂有本發明之產生。

本發明之一目的在提供一種線圈型加熱結構，俾能解決習用線圈型加熱元件在高溫狀態下，無法有效降低整體扭曲變形程度之問題，而能利用截面呈波浪狀之結構，以增加抵抗高溫變形之能力，而可延長產品使用壽命，以降低維修更換成本。

為達上述之目的，本發明所設之線圈型加熱結構係包括複數個具有間隔且以軸向排列之線圈型加熱元件及複數個定位件，複數個線圈型加熱元件以複數個定位件安裝定位於一垂直式加熱爐內之一周圍絕熱體之內壁上，且線圈型加熱元件係呈長條形片狀，線圈型加熱元件上具有複數個間隔併列之長形缺口，藉以讓線圈型加熱元件形成複數個山峰部與山谷部交互相連的蛇行狀；其主要之技術特點在於：線圈型加熱元件之截面係呈波浪狀，其具有交互相連之至少二個波峰部及至少一波谷部。

實施時，線圈型加熱元件之截面係呈W字形。

實施時，定位件包括一跨接段及分別由跨接段之兩端垂直延伸且相互平行之第一支腳及第二支腳，定位件之跨接段跨越波峰部，第一支腳及第二支腳分別插入並固定於周圍絕熱體之內壁上。

實施時，定位件之跨接段係呈外凸形，跨接段之第一支腳及第二支腳係以斜方向分別穿過相鄰之二個缺口，並分別插入並固定於周圍絕熱體之內壁上。

為進一步了解本發明，以下舉較佳之實施例，配合圖式、圖 號，將本發明之具體構成內容及其所達成的功效詳細說明如下。

1‧‧‧線圈型加熱結構

2‧‧‧線圈型加熱元件

20‧‧‧缺口

21‧‧‧山峰部

22‧‧‧山谷部

23‧‧‧第一端

24‧‧‧第二端

25‧‧‧波谷部

26,26’‧‧‧波峰部

3‧‧‧定位件

31‧‧‧跨接段

32‧‧‧第一支腳

33‧‧‧第二支腳

9‧‧‧周圍絕熱體

91‧‧‧溝狀收容部

第1圖係為本發明安裝於垂直式加熱爐內之立體剖面圖。

第2圖係為本發明之線圈型加熱元件之立體外觀示意圖。

第3圖係為第2圖a部份之局部放大圖。

第4、5圖係為本發明之第一實施例之使用狀態示意圖。

第6、7圖係為本發明之第二實施例之使用狀態示意圖。

請參閱第1圖所示，本創作線圈型加熱結構1主要包括複數個具有間隔且以軸向排列之線圈型加熱元件2，複數個線圈型加熱元件2分別以複數個定位件3安裝定位於一垂直式加熱爐內之一周圍絕熱體9之內壁上。上述垂直式加熱爐可用以諸如擴散及化學氣相沉積(CVD)之類的半導體製造程序，且垂直式加熱爐可經由上述程序，加熱熔爐內部之反應氣體，以使諸如晶圓之類的基板表面上形成一薄膜。而該周圍絕熱體9係呈圓管狀，其內壁上設有複數個軸向排列且具有間隔之溝狀收容部91，溝狀收容部91係由周圍絕熱體9之內壁周緣徑向凹陷而成，且溝狀收容部91之兩側壁相對於溝狀收容部91之底面分別呈鈍角傾斜，藉以讓溝狀收容部91之開口寬度大於底面之開口寬度，以分別容納各個線圈型加熱元件2。

第2~5圖係為本創作線圈型加熱結構1之第一實施例，係包括複數個線圈型加熱元件2及複數個定位件3。其中，任一個線圈型加熱元件2係以高阻抗之長條形板片加工而成，並在成型複數個間隔併列的長形缺口 20之後，讓蛇行狀之線圈型加熱元件2具有複數個交互地相連之山峰部21與山谷部22；線圈型加熱元件2彎曲呈圓環形，其二個自由端分別彎折以形成二個相互平行之一第一端23及一第二端24，第一端23及第二端24分別貫穿周圍絕熱體9之管壁，並連接一供電部，以於通電之後使線圈型加熱元件2產生高溫。

線圈型加熱元件2之截面係呈W字形，其具有交互相連之一波谷部25及二個波峰部(26,26’)，波谷部25位於線圈型加熱元件2之中間位置，而二個波峰部(26,26’)分別位於波谷部25之兩側；線圈型加熱元件2彎曲成圓環形之後，波谷部25之開口及二個波峰部(26,26’)同時朝向周圍絕熱體9之內壁。實施時，波谷部25之開口及二個波峰部(26,26’)亦可同時遠離周圍絕熱體9之內壁；線圈型加熱元件2之截面亦可為連續彎曲之波浪狀，並具有交互相連之至少二個波峰部(26,26’)及至少一波谷部25。

而定位件3係為連續彎折之固定釘，包括一跨接段31及分別由跨接段31之兩端垂直延伸且相互平行之一第一支腳32及一第二支腳33，複數個定位件3之複數個跨接段31分別跨越複數個線圈型加熱元件2之複數個波峰部(26,26’)之後，複數個定位件3之複數個第一支腳31及複數個第二支腳32分別插入周圍絕熱體9之內壁上，將複數個線圈型加熱元件2分別固定於周圍絕熱體9內壁的複數個溝狀收容部91內。

第6、7圖係為本創作線圈型加熱結構1之第二實施例，其與第一實施例不同之處在於：定位件3之跨接段31係呈外凸形，且跨接段31之第一支腳32及第二支腳33係以斜方向分別穿過相鄰之二個缺口20，並分別插入固定於周圍絕熱體9之內壁上，同樣可以讓複數個線圈型加熱元件2分別 固定於周圍絕熱體9的複數個溝狀收容部91內。

綜上所述，依上文所揭示之內容，本發明確可達到預期之目的，藉由線圈型加熱元件之截面係為連續彎曲之波浪形狀結構，可以避免單一大面積板面之情形產生，在高溫狀態下時，能增加抵抗扭曲變形之能力，進而在整體之熱膨脹/收縮過程中，能有效避免因為較大變形而讓定位件鬆脫、撞擊被加熱物或是降低加熱效率之問題產生，而得以確保預定之加熱效率、延長產品使用壽命，並降低維修更換成本，極具產業上利用之價值，爰依法提出發明專利申請。

本創作雖為實現上述目的而揭露了較佳的具體實施例，惟其並非用以限制本創作之構造特徵，任何該技術領域之通常知識者應知，在本創作的技術精神下，任何輕易思及之變化或修飾皆是可能的，且皆為本創作之申請專利範圍所涵蓋。

1‧‧‧線圈型加熱結構

2‧‧‧線圈型加熱元件

3‧‧‧定位件

9‧‧‧周圍絕熱體

91‧‧‧溝狀收容部

Claims (10)

1. 一種線圈型加熱結構，係包括複數個具有間隔且以軸向排列之線圈型加熱元件及複數個定位件，該複數個線圈型加熱元件係以該複數個定位件安裝定位於一垂直式加熱爐內之一周圍絕熱體之一內壁上，且該線圈型加熱元件係為長條形片狀彎曲呈一圓環形，該圓環形具有一中心垂直軸，其中一虛擬水平環線將該線圈型加熱元件區分為一上圓環形部以及一下圓環形部，該線圈型加熱元件上具有複數個上長形缺口以及複數個下長形缺口，該複數個上長形缺口與該複數個下長形缺口係相互交錯且間隔併列，該複數個上長形缺口之每一者係自該上圓環形部之一上緣延伸至該下圓環形部介於該虛擬水平環線與該下圓環形部之一下緣之間，該複數個下長形缺口之每一者係自該下圓環形部之該下緣延伸至該上圓環形部介於該虛擬水平環線與該上圓環形部之該上緣之間，藉以讓該線圈型加熱元件之該上圓環形部形成複數個山峰部以及該線圈型加熱元件之該下圓環形部形成複數個山谷部，該複數個山峰部之每一者係介於相鄰的兩個該上長形缺口之間，該複數個山谷部之每一者係介於相鄰的兩個該下長形缺口之間，使該複數個山峰部與該複數個山谷部交互相連呈蛇行狀；其改良在於：介於任兩相鄰之該上長形缺口與該下長形缺口之間之該線圈型加熱元件之一縱向截面係呈波浪狀，該縱向截面係與該中心垂直軸共平面，其中該縱向截面具有交互相連之至少二個波峰部及至少一波谷部，該至少二個波峰部包括至少一上波峰部以及至少一下波峰部，該至少一波谷部係位於靠近該虛擬水平環線，該至少一上波峰部以及該至少一下 波峰部係分別位於該至少一波谷部之上下兩側，藉此使該線圈型加熱元件之該縱向截面呈W字形。
2. 如申請專利範圍第1項所述之線圈型加熱結構，其中該定位件包括一跨接段及分別由該跨接段之兩端延伸且相互平行之一第一支腳及一第二支腳，該第一支腳及該第二支腳係分別垂直於該跨接段，且分別穿過兩相鄰之該上長形缺口與該下長形缺口向該周圍絕熱體之該內壁延伸，且分別插入並固定於該周圍絕熱體之該內壁上，該跨接段係跨越於該至少二個波峰部之其中之一，使被該跨接段所跨越之該線圈型加熱元件介於該跨接段與該周圍絕熱體之該內壁之間。
3. 如申請專利範圍第1項所述之線圈型加熱結構，其中該定位件包括一跨接段及分別由該跨接段之兩端延伸且相互平行之一第一支腳及一第二支腳，且分別穿過兩相鄰之該上長形缺口與該下長形缺口向該周圍絕熱體之該內壁延伸，且分別插入並固定於該周圍絕熱體之該內壁上，該跨接段係跨越於該至少一上波峰部、該至少一波谷部以及該至少一下波峰部之間，使被該跨接段所跨越之該線圈型加熱元件介於該跨接段與該周圍絕熱體之該內壁之間。
4. 如申請專利範圍第3項所述之線圈型加熱結構，其中該跨接段係呈外凸形。
5. 如申請專利範圍第4項所述之線圈型加熱結構，其中該至少一波谷部之一開口以及該至少兩波峰部係同時朝向該周圍絕熱體之該內壁。
6. 如申請專利範圍第1項所述之線圈型加熱結構，其中該複數個定位件包括複數個上定位件以及複數個下定位件，該上定位件包括一上跨接段及分別由該上跨接段之兩端延伸且相互平行且之一第一支腳及一第二支 腳，該第一支腳及該第二支腳係分別垂直於該上跨接段，該下定位件包括一下跨接段及分別由該下跨接段之兩端延伸且相互平行之一第三支腳及一第四支腳，該第三支腳及該第四支腳係分別垂直於該下跨接段，其中該第二支腳及該第三支腳係分別穿過同一個該上長形缺口靠近該至少一上波峰部之一端以及靠近該至少一下波峰部之一端，並向該周圍絕熱體之該內壁延伸，該第一支腳及該第四支腳係分別穿過與該第二支腳所穿過之該上長形缺口分別相鄰之兩個該下長形缺口，並向該周圍絕熱體之該內壁延伸，且該第一支腳、該第二支腳、該第三支腳及該第四支腳係分別插入並固定於該周圍絕熱體之該內壁上，其中該上跨接段以及該下跨接段係分別跨越於該至少一上波峰部以及該至少一下波峰部，使被該上跨接段以及該下跨接段所跨越之該線圈型加熱元件分別介於該上跨接段與該周圍絕熱體之該內壁之間以及介於該下跨接段與該周圍絕熱體之該內壁之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述之線圈型加熱結構，其中該複數個定位件包括複數個上定位件以及複數個下定位件，該上定位件包括一上跨接段及分別由該上跨接段之兩端延伸且相互平行且之一第一支腳及一第二支腳，該第一支腳及該第二支腳係分別垂直於該上跨接段，該下定位件包括一下跨接段及分別由該下跨接段之兩端延伸且相互平行之一第三支腳及一第四支腳，該第三支腳及該第四支腳係分別垂直於該下跨接段，其中該第二支腳及該第三支腳係分別穿過同一個該下長形缺口靠近該至少一上波峰部之一端以及靠近該至少一下波峰部之一端，並向該周圍絕熱體之該內壁延伸，該第一支腳及該第四支腳係分別穿過與該第二支腳所穿過之該下長形缺口分別相鄰之兩個該上長形缺口，並向該周圍絕熱體 之該內壁延伸，且該第一支腳、該第二支腳、該第三支腳及該第四支腳係分別插入並固定於該周圍絕熱體之該內壁上，其中該上跨接段以及該下跨接段係分別跨越於該至少一上波峰部以及該至少一下波峰部，使被該上跨接段以及該下跨接段所跨越之該線圈型加熱元件分別介於該上跨接段與該周圍絕熱體之該內壁之間以及介於該下跨接段與該周圍絕熱體之該內壁之間。
8. 如申請專利範圍第1項、第2項、第6項以及第7項中任一項所述之線圈型加熱結構，其中該至少一波谷部之一開口以及該至少兩波峰部係同時朝向該周圍絕熱體之該內壁。
9. 如申請專利範圍第1項至第4項、第6項以及第7項中任一項所述之線圈型加熱結構，其中該至少一波谷部之一開口以及該至少兩波峰部係同時遠離該周圍絕熱體之該內壁。
10. 如申請專利範圍第1項所述之線圈型加熱結構，其中該定位件包括一跨接段及分別由該跨接段之兩端垂直延伸且相互平行之一第一支腳及一第二支腳，該跨接段係呈外凸形。

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