JPH07183238A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】熱反応炉の加熱装置において、発熱体素線を貫
通支持するピースの蓄熱量を低減すると共に、ピースに
よる発熱体素線の発熱面の遮蔽面積を極力小さくして熱
放射量の増大をはかることができる構造のピースを用い
て加熱効率の向上をはかる。 【構成】発熱体素線の支持体であるピースの形状を、被
加熱物の方向に対し先細りの形状（台形状、三角形状、
逆Ｔ形状等）となし、発熱体素線が素線支持体の孔の内
壁面によって遮蔽される面積を少なくして被加熱物方向
に対する熱放射面積の増大をはかると共に、素線支持体
の質量を小さくして蓄熱量を低減する構造の素線支持体
を設ける。 【効果】半導体製造工程における各種の熱反応炉の加熱
効率を著しく向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造プロセスに
おいて用いられる薄膜の製造装置、不純物拡散炉あるい
は酸化炉等の各種の熱反応炉を所定の温度に加熱するの
に好適な構造の加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の半導体製造プロセスにおいて用い
られている不純物拡散炉や熱酸化膜等を形成する酸化炉
の加熱装置は、例えば、図５に示す構造のものが一般的
に用いられている。図において、螺旋状に多段の円環状
に巻かれた発熱体（ヒータ）素線３を支える素線支持体
（ピース）５は、図６（図５のＢ部拡大図）に示すよう
に、ヒータ素線３を貫通支持するピース５は、所定の幅
ａ、奥行きｄ、高さＬの直方体形状のものが用いられて
いた。このため、高温、例えば１０００℃以上で使用す
る加熱装置の場合には、ヒータ素線３が熱のために軟化
し垂れるおそれがあるので、ピース５の数またはヒータ
素線３の支持列を増やすことにより、ヒータ素線の垂れ
を防止する方法が採られていた。しかし、高温に耐えら
れるようにピース５の数またはピース５の支持列を増や
すと、ピース５の増加した数だけ加熱容量が増大すると
共に、ヒータ素線３の発熱面がピース５の素線通し穴６
の内壁にかくれる面積が増大し、その部分の発熱体の熱
放射量が低減することになり加熱効率が低下するという
問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したごとく、半導
体の製造工程における従来の不純物拡散炉あるいは熱酸
化膜を形成する酸化反応炉等に用いられている加熱装置
は、発熱体であるヒータ素線を貫通支持するピース（素
線支持体）の形状が、ヒータ素線の長手方向に対し所定
の幅を持つ直方体であるため、ヒータ素線を支持するピ
ースの数またはピース列、あるいはヒータ素線の螺旋状
の巻き数が多くなればなるほど、ピースの数の増加によ
る蓄熱量の増大と、ヒータ素線の発熱面が、貫通支持す
るピースの孔の内壁面により遮蔽される面積が増加する
ため、その分だけヒータ素線の熱放射量が低減し、加熱
効率が低下するという発熱ロスの問題があった。

【０００４】本発明の目的は、上記従来技術における問
題点を解消し、ヒータ素線を支持するピースの蓄熱量を
低減すると共に、ピースによるヒータ素線の発熱面の遮
蔽面積を極力小さくして熱放射量の減少（発熱ロス）を
抑制することができる構造のピースを用いた加熱効率の
良好な縦型反応炉の加熱装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
するために、半導体の製造工程において用いられる各種
薄膜の製造装置、不純物拡散炉あるいは酸化膜を形成す
る酸化炉等の熱反応炉を加熱する加熱装置（発熱体構
造）において、ニクロム、カンタル等の発熱体素線を支
持するピース（素線支持体）の形状を、被加熱物に対向
する側のピース面（幅ｄ×高さＬ）を先細状に小さくし
て、発熱体素線のピースの貫通孔の内壁により遮蔽され
る面積を、ピースの機械的強度上許される範囲内で最小
限に小さくし、発熱体素線から被加熱物に対して放射さ
れる熱放射量の損失を小さくすると共に、ピースの質量
を可能な限り軽くなる形状にして、その蓄熱量を最小限
に抑えるものである。本発明の熱反応炉の加熱装置にお
ける発熱体素線を支持するピースの具体的形状として、
例えば図１および図２に示すように、素線支持体（ピー
ス）４の形状を、被加熱物の方向に対し先細りの台形状
となし、発熱体素線３を支持するピース４の素線通し孔
の内壁により遮蔽される発熱体の面積を可能な限り少な
くすることにより、発熱体素線３から被加熱物への熱放
射面積をできるだけ広げるようにすると共に、ピース４
自体の質量を小さくして加熱効率の向上をはかるもので
ある。すなわち、図２に示すピース４の台形の断面形状
のように、被加熱物の方向に対し、面積をａからａ′に
縮小した台形状とすることにより、ａ−ａ′＝ｂ＋ｃに
相当する分だけ発熱体素線３の熱放射面積を従来よりも
増加させることができ、それだけ被加熱物に対する熱放
射量の向上をはかることができる。例えば、螺旋状に６
０ターン巻かれた発熱体素線３の１ターンに、２０個の
ピース４を通して発熱体素線３を支持する加熱装置の場
合に、ピース４のａ＝１として、ａ′＝ｂ＝ｃ＝１／３
の形状の図２に示す本発明のピース４を用いた場合に、
従来のピース５（図６参照）に比べ熱容量は約２／３と
なり、従来は２０×６０＝１２００個分を加熱する熱容
量が必要であったものが、１２００×２／３＝８００個
分を加熱する熱容量であればよく、差引き４００個分を
加熱する熱容量を低減することができる。さらに、ピー
ス４の被加熱物側の電熱体素線３の露出面積が従来のピ
ース５（図６参照）を用いた場合よりも広くなるので、
その分だけ熱放射量が増大したことになり加熱効率が向
上する。

【０００６】また、本発明の発熱体素線３を貫通支持す
るピース４の形状として、図３または図４に示すよう
に、三角形状もしくは逆Ｔ字形状の断面形状としてもよ
く、上記図２に示す台形状のピース４と同等の加熱効率
向上の効果がある。しかし、高温で発熱体素線３を貫通
支持する関係上、ピース４の耐熱性ならびに機械的強度
が十分であるように考慮して設計すべきである。本発明
の熱反応炉の加熱装置に用いる発熱体素線を支持するピ
ース構造体は、被加熱物に対向する側を細くして発熱体
素線の露出面積を広げて熱放射量を上げると共に、ピー
スの質量を直方体の従来のピースよりも小さくすること
ができるのでピースの蓄熱量を低減することができ、特
に高温加熱用のヒータにおいて、発熱体素線の巻き数の
増加、あるいはピース列が多くなればなるほど熱放射量
ならびに加熱効率を向上させることができる優れた効果
を有するものである。

【０００７】

【実施例】以下に本発明の実施例を挙げ、図面を引用し
てさらに詳細に説明する。なお、ここでは主に縦型反応
炉に用いられる加熱装置を例に挙げて説明するが、横型
反応炉等の加熱装置においても本発明を適用できること
は言うまでもない。図１は、本発明の加熱装置における
発熱体素線の支持部の構成を拡大して示した斜視図であ
り、図２は、図１のＡ矢視図である。図において、ピー
ス４は、被加熱物と対向する方向に幅がａからａ′に先
細り状に縮小するほぼ台形状の形をしており、ピース４
の被加熱物方向の距離である奥行きｄおよび上下方向の
距離である高さＬは、発熱体素線３の材質、線径などの
仕様、あるいは加熱装置の温度、昇温時間等の仕様によ
って任意に設定される。したがって、従来の幅がａ、奥
行きｄ、高さＬの形状をした従来のピース５（図６参
照）に比べて、本実施例の熱反応炉の加熱装置に用いる
ピース４は、ほぼａ−ａ′＝ｂ＋ｃに相当する分だけ、
発熱体素線３の熱放射面積を実質的に増加させることが
でき、また従来のピース５の質量に比べ、本実施例のピ
ース４の質量もａ−ａ′＝ｂ＋ｃに相当する分だけ小さ
くすることができ、したがってピース４の蓄熱量もその
分だけ低減できるので加熱効率を大幅に向上させること
が可能となる。特に、１０００℃以上の高温に加熱する
熱反応炉の加熱装置においては、発熱体素線の巻き数が
多くなり、また発熱体素線の垂れを防止することからピ
ース列も多くなるので、本実施例のピース構造体を用い
ることにより加熱効率を一段と改善することができる。
以上本発明の実施例では、図１および図２に示す台形状
のピースについて説明したが、図３に示すほぼ三角形状
のピース４であってもよく、また図４に示す逆Ｔ字状の
ピース４であっても上記台形状のピース４とほぼ同等の
効果を有するものである。しかしこの場合、加熱温度あ
るいは加熱炉の仕様によって、ピースが十分に機械的強
度、耐熱性に耐え得る形状ならびに構造にする必要があ
ることは言うまでもない。以上の実施例では発熱体素線
をピースに設けた孔に通して支持する構造のピースを例
に挙げたが、必ずしも発熱体素線を穴に通す必要はな
く、ピースの上面にＵ字状の溝を設け、この溝に発熱体
素線を嵌め込む形状のピースであっても、被加熱物方向
に先細りの形状とすることにより、上記実施例と同様の
効果を得ることができる。

【０００８】

【発明の効果】以上詳細に説明したごとく、本発明の発
熱体素線を支持する素線支持体（ピース）を用いた熱反
応炉の加熱装置は、発熱体素線が素線支持体によって遮
蔽される面積を最小限にして被加熱物方向に対する熱放
射量の増大をはかることができると共に、上記素線支持
体の質量を小さくして蓄熱量を低減することができるの
で各種の反応炉の加熱効率を著しく向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で例示した素線支持体（ピー
ス）と発熱体素線の構成を示す斜視図。

【図２】図１のＡ矢視図で、台形状のピース構造を示す
模式図。

【図３】本発明の実施例で例示した三角形状のピース構
造を示す模式図。

【図４】本発明の実施例で例示した逆Ｔ字形状のピース
構造を示す模式図。

【図５】従来の熱反応炉の加熱装置の構成の一例を示す
模式図。

【図６】図５のＢ部拡大図で、従来の素線支持体と発熱
体素線の構成を示す斜視図。

【符号の説明】

１…ヒータケース ２…断熱層 ３…発熱体（ヒータ）素線 ４、５…素線支持体（ピース） ６…素線通し孔

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】発熱体素線と、該発熱体素線を複数の素線
   支持体の孔に貫通支持して加熱炉の炉壁部に固定する熱
   反応炉の加熱装置において、上記素線支持体の形状を被
   加熱物の方向に対し先細りの形として、発熱体素線が素
   線支持体の孔の内壁面によって遮蔽される面積を少なく
   し上記被加熱物方向に対する熱放射面積を増大させると
   共に、上記素線支持体の質量を小さくして蓄熱量を低減
   する構造の素線支持体を設けてなることを特徴とする熱
   反応炉の加熱装置。
2. 【請求項２】請求項１において、発熱体素線は被加熱物
   と平行方向に螺旋状に多段に巻かれた熱反応炉に用いら
   れる加熱装置であって、素線支持体の形状を、被加熱物
   の方向に対して先細りの台形状、三角形状もしくは逆Ｔ
   形状とすることを特徴とする熱反応炉の加熱装置。