JP2008258280A - 加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】熱膨張による発熱体の破断を確実に防止することができる加熱装置を提供。
【解決手段】ＣＶＤ装置に用いられるヒータユニットは、上下方向に延在する円筒形状に形成された断熱壁体３３と、断熱壁体３３の内壁に沿って配置された発熱体４２を備える。発熱体４２は矩形の平板の板厚が上下方向に湾曲されて波形に形成され、円形リング形状に丸められた環状部４３を有する。環状部には一対の捻れ部４４、４４が断熱壁体３３の半径方向で断熱壁体３３の外側に向けて捻じ曲げられ、両捻れ部４４、４４には一対の給電部４５、４６が環状部４３と反対側の端部に屈曲されている。両給電部４５、４６は断熱壁体３３を貫通する。
【選択図】図３

Description

本発明は、加熱装置に関する。
本発明は、次のような熱処理（thermal treatment ）に使用される熱処理装置（furnace ）に利用して有効なものに関する。
例えば、半導体集積回路装置（以下、ＩＣという。）が作り込まれる半導体ウエハ（以下、ウエハという。）に絶縁膜や金属製膜および半導体膜を堆積（デポジション）させるＣＶＤ装置、酸化膜形成装置、拡散装置、イオン打ち込み後のキャリア活性化や平坦化のためのリフロー装置やアニール装置が、挙げられる。

ＩＣの製造方法において、ウエハに窒化シリコン（Ｓｉ₃ Ｎ₄ ）等のＣＶＤ膜をデポジションするのにバッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置が広く使用されている。
一般に、バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置（以下、ＣＶＤ装置という。）は、ウエハが搬入される処理室を形成するインナチューブおよびこのインナチューブを取り囲むアウタチューブから構成されて縦形に設置されたプロセスチューブと、被処理基板である複数枚のウエハを保持してインナチューブの処理室に搬入するボートと、インナチューブ内に原料ガスを導入するガス導入管と、プロセスチューブ内を排気する排気管と、プロセスチューブ外に設けられてプロセスチューブ内を加熱するヒータユニットとを備えている。
そして、複数枚のウエハがボートによって垂直方向に整列されて保持された状態でインナチューブ内に下端の炉口から搬入（ボートローディング）された後に、インナチューブ内に原料ガスがガス導入管から導入されるとともに、ヒータユニットによってプロセスチューブ内が加熱される。これにより、ウエハにＣＶＤ膜がデポジションされる。

従来のこの種のＣＶＤ装置において、加熱装置であるヒータユニットは、アルミナやシリカ等の断熱材が使用されてプロセスチューブを全体的に被覆する長い円筒形状に形成された断熱壁体と、鉄−クロム−アルミニウム（Ｆｅ−Ｃｒ−Ａｌ）合金やモリブデンシリサイド（ＭｏＳｉ₂ ）が使用されて長大に形成された発熱体と、断熱壁体を被覆するケースとを備えており、発熱体が断熱壁体の内周に設けられて構成されている。

このようなヒータユニットにおいて、例えば３０℃／分以上の急速加熱を実施する場合には、発熱有効面積を大きくするために、波形の平板形状に形成された発熱体が使用されている。例えば、特許文献１参照。
特開２００４−３９９６７号公報

しかしながら、波形の平板形状の発熱体においては、隣り合う波形状部相互間の隙間の寸法がきわめて狭小であることにより、発熱体が熱膨張した際に、その隙間が膨張成分を吸収することができないために、一部分が半径方向に押し出されてしまい、その結果、発熱体が破断する懸念がある。

本発明の目的は、熱膨張による発熱体の破断を確実に防止することができる加熱装置を提供することにある。

前記した課題を解決するための手段のうち代表的なものは、次の通りである。
（１）基板処理装置に用いられる加熱装置であって、
上下方向に延在する円筒形状に形成される断熱壁体と、
該断熱壁体の内壁に沿って配置され、上下方向の厚みに比べて半径方向の厚みを大きく形成された環状部と、該環状部の端部に前記断熱壁体の半径方向であって前記断熱壁体の外側に向けて捻じ曲げられた一対の捻れ部と、該一対の捻れ部の前記環状部と反対側の端部に前記断熱壁体を貫通するように設けられた一対の給電部とを有する発熱体と、
を備える加熱装置。
（２）前記一対の捻れ部が、互いに上下方向にずらされて形成されている前記（１）の加熱装置。
（３）前記環状部は、 山部と谷部とが交互に繰り返す波形形状に形成されており、 先端部に突出部を有する保持部材が前記山部の下に挿入されることにより、前記発熱体が吊り下げられており、
前記断熱壁体は該断熱壁体の内周面に発熱体を収納するための取付溝を有し、
該取付溝を形成する一対の側壁のうち上側の側壁と前記突出部とが少なくとも前記環状部のうち上下方向の厚みより距離が小さくなるように近接されている前記（１）の加熱装置。
（４）前記発熱体の表面には、アルミナ保護被膜が形成されている前記（１）の加熱装置。
（５）前記一対の給電部間から前記環状部の内周面上の位置を越えて前記環状部の内側にまで達するような隔壁部と、前記一対の給電部を保持するための一対の保持溝とが設けられている絶縁体であって、
前記一対の保持溝は、それぞれの切欠き深さを異ならせて前記絶縁体の最上部または最下部に至るまで切欠くように形成されている前記（１）の加熱装置。
（６）前記一対の給電部間から前記環状部の内周面上の位置を越えて前記環状部の内側にまで達するような隔壁部と、前記一対の給電部を保持するための一対の保持溝が設けられている絶縁体であって、
前記一対の保持溝は、少なくとも一方の保持溝が前記絶縁体の最上部に至るまで切欠くように形成されて、他方の保持溝が前記絶縁体の最下部に至るまで切欠くように形成されている前記（１）の加熱装置。
（７）前記捻れ部は少なくとも山部ないし谷部の夾角よりも鋭角に形成されている前記（１）の加熱装置。
（８）前記（１）（２）（３）〜（７）の加熱装置を有し、
該加熱装置により加熱され、被処理基板を処理する処理室と、
前記処理室にガスを導入するガス導入管と、
前記処理室を排気する排気管と、
を備える基板処理装置。
（９）前記（８）の基板処理装置を用いて処理する半導体装置の製造方法であって、
前記加熱装置が被処理基板を加熱するステップと、
前記処理室内にガス導入管からガスを供給しつつ前記排気管から排気し前記被処理基板を処理するステップと、
を有する半導体装置の製造方法。

前記（１）によれば、発熱体の断面積を大きくすることが可能になることにより、機械的曲げ応力が強くなるだけでなく、例えば、発熱体の劣化を防ぐアルミナ保護被膜を形成するアルミニウムの単位断面積当たりの含有量が大きくなり、発熱体自体の寿命を延ばすことができる。
さらに、 捻れ部を設けることにより、 スペースを取ることなく速やかに方向転換することができる。また、熱逃げが多い給電部間近傍に発熱体を他の環状部よりも多く敷詰めることができるので、環状部よりも発熱量を多くすることができ、熱逃げ分を補完することができる。
なお、捻れ部は発熱体自体が近接することになるが、一方の給電部と他方の給電部との間の電圧差のように電圧差が大きくないため、短絡や溶着することなく運用することができる。
これにより、加熱装置を使用した基板処理装置の稼働率を向上させることができるとともに、ランニングコストを抑制することができる。
前記（２）によれば、一対の捩れ部が上下方向にずさられていることにより、熱逃げが多い給電部間近傍の上下方向における発熱量をより均等化することができるので、より均熱化させることができる。
前記（３）によれば、環状部の谷部を自由端とすることができるため、熱膨張時に環状部が内側に突出したり塑性変形したりするのを防止することができる。
前記（４）によれば、アルミナ保護被膜を形成することにより、短絡や溶着の発生を防止することができる。
前記（５）（６）によれば、発熱体の熱による暴れを防止することができるので、発熱体を絶縁しつつ安全に保持することができる。

以下、本発明の一実施の形態を図面に即して説明する。

本実施の形態において、本発明に係る加熱装置は、ＣＶＤ装置（バッチ式縦形ホットウオール形減圧ＣＶＤ装置）に設置されたヒータユニットに使用されている。

本実施の形態に係るＣＶＤ装置は、図１に示されているように、垂直に配されて固定的に支持された縦形のプロセスチューブ１１を備えており、プロセスチューブ１１はアウタチューブ１２とインナチューブ１３とから構成されている。
アウタチューブ１２は石英（ＳｉＯ₂ ）が使用されて円筒形状に一体成形されており、インナチューブ１３は石英（ＳｉＯ₂ ）もしくは炭化シリコン（ＳｉＣ）が使用されて円筒形状に一体成形されている。
アウタチューブ１２は内径がインナチューブ１３の外径よりも大きく上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１３にその外側を取り囲むように同心円に被せられている。
インナチューブ１３は上下両端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１３の筒中空部はボート２２によって垂直方向に整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室１４を形成している。インナチューブ１３の下端開口はウエハを出し入れするための炉口１５を構成している。

アウタチューブ１２とインナチューブ１３との間の下端部は、円形リング形状に形成されたマニホールド１６によって気密封止されており、マニホールド１６はインナチューブ１３およびアウタチューブ１２についての交換等のためにインナチューブ１３およびアウタチューブ１２にそれぞれ着脱自在に取り付けられている。
マニホールド１６がＣＶＤ装置のヒータベース１９に支持されることにより、プロセスチューブ１１は垂直に据え付けられた状態になっている。

マニホールド１６の側壁の上部には排気管１７が接続されており、排気管１７は排気装置（図示せず）に接続されている。排気装置は排気管１７を介して処理室１４を所定の真空度に排気する。
排気管１７はアウタチューブ１２とインナチューブ１３との間に形成された隙間に連通している。アウタチューブ１２とインナチューブ１３との隙間は排気路１８を構成している。排気路１８の横断面形状は一定幅の円形リング形状であり、排気路１８の全体形状は垂直方向に長い円筒形状の中空体である。
排気管１７がマニホールド１６に接続しているため、排気管１７は排気路１８の最下端部に配置した状態になっている。

マニホールド１６には下端開口を閉塞するシールキャップ２０が、垂直方向下側から当接するようになっている。
シールキャップ２０はアウタチューブ１２の外径と略等しい円盤形状に形成している。シールキャップ２０はプロセスチューブ１１の外部に設備されたボートエレベータ２１（一部のみが図示されている。）によって垂直方向に昇降される。

シールキャップ２０の中心線上には、被処理基板としてのウエハ１を保持するためのボート２２が垂直に立脚されて支持されている。
ボート２２は複数枚のウエハ１を水平かつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持する。

シールキャップ２０にはガス導入管２３がインナチューブ１３の炉口１５に連通するように接続されており、ガス導入管２３には原料ガス供給装置およびキャリアガス供給装置（いずれも図示せず）に接続されている。
ガス導入管２３から炉口１５に導入されたガスは、インナチューブ１３の処理室１４内を流通して排気路１８を通って排気管１７から排気される。

アウタチューブ１２の外部にはプロセスチューブ１１の内部を加熱する加熱装置としてのヒータユニット３０が設備されている。ヒータユニット３０はアウタチューブ１２の周囲を包囲するように同心円に設備されている。
ヒータユニット３０はケース３１を備えており、ケース３１はステンレス鋼（ＳＵＳ）が使用されて上端閉塞で下端開口の円筒形状に形成されている。ケース３１の内径および全長はアウタチューブ１２の外径および全長よりも大きく設定されている。
ケース３１の内部には断熱壁体３３がアウタチューブ１２と同心円に設置されている。断熱壁体３３はアウタチューブ１２の外径よりも大きい円筒形状に形成されている。

断熱壁体３３は天井壁部３４と側壁部３５とを備えている。天井壁部３４はケース３１の内径より小さい外径を有する円盤形状に形成されている。側壁部３５はアウタチューブ１２の外径よりも大きい内径およびケース３１の内径よりも小さい外径を有する円筒形状に形成されている。
天井壁部３４は側壁部３５の上端開口を閉塞するように被せられており、天井壁部３４の上端面はケース３１の天井壁の下面に接するように設けられている。
なお、天井壁部３４およびケース３１の天井壁を貫通する排気口を設け、断熱壁体３３とアウタチューブ１２との間の雰囲気を強制空冷させるよう構成してもよい。
側壁部３５の外径がケース３１の内径よりも小さく設定されていることにより、側壁部３５とケース３１との間には空冷空間としての隙間３２が形成されている。
なお、隙間３２と断熱壁体３３とアウタチューブ１２との間の空間を貫通させるように断熱壁体３３の側壁部３５に貫通孔を設け、断熱壁体３３とアウタチューブ１２との間の雰囲気を強制空冷させるよう構成してもよい。
そして、断熱壁体３３の側壁部３５は断熱ブロック３６が複数個、垂直方向に積み重ねられることで一つの筒体として構築されている。

図１および図２に示されているように、断熱ブロック３６は短尺の円筒形状であるドーナツ形状の本体３７を備えている。本体３７は繊維状または球状のアルミナやシリカ等の絶縁材（insulating material ）としても機能する断熱材が使用されて、バキュームフォーム法の成形型によって一体成形されている。
なお、断熱ブロック３６および本体３７は円筒形状の円周方向に複数個に分割、例えば円筒形状を所定の角度にて複数個に分割した状態で成形し、その後、円筒形状に組み立てるようにしてもよい。
本体３７の下端部は結合雄部（凸部）３８を備えており、結合雄部３８は本体３７の内周の一部を円形リング形状に切り欠かれることにより形成されている。本体３７の上端部は結合雌部（凹部）３９が備えており、結合雌部３９は本体３７の外周の一部を円形リング形状に切り欠かれることにより形成されている。

本体３７の上端内周側には、内側方向に突き出た突出部３７ａが形成されている。
隣り合う上下の断熱ブロック３６の突出部３７ａの間には、発熱体を取り付けるための取付溝（凹部）４０が設けられている。取付溝４０は側壁部３５の内周面を一定深さ一定高さの円形リング状に切り欠かれることにより形成されている。取付溝４０はそれぞれの断熱ブロック３６に対し一つずつ形成されており、一つの閉じた円形状となっている。
図３に示されているように、取付溝４０の内周面には発熱体４２を位置決め保持するための保持部材としてのハンガ４１が複数個、周方向に略等間隔に取り付けられている。
ハンガ４１は発熱体４２と同材質が使用されて丸棒形状に形成され、先端部に上向きに突起した突起部４１ａを有する。
ハンガ４１の後端部が取付溝４０の内周面から断熱ブロック３６の外周面に突き出された後に、ハンガ４１の後端部に裏当て板４１Ａが締結されることにより、ハンガ４１は断熱ブロック３６に固定される。
図３（ｃ）に示されているように、取付溝４０の上側と側壁と突起部４１ａとが少なくとも発熱体４２の上下方向の厚み（Ｚ）より距離（Ｙ）が小さくなるように近接されている。

発熱体４２はＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ合金やＭＯＳｉ₂ およびＳｉＣ等の抵抗発熱材料が使用されて、長い矩形の平板に形成されている。発熱体４２の表面には、発熱体４２の劣化を防止するためのアルミナ保護被膜（図示せず）が形成されている。
図３に示されているように、発熱体４２は取付溝４０の内周面に沿って配置された環状部４３を備えている。環状部４３は長い矩形の平板が丸められて狭小の切欠部を有する円形リング形状に形成されている。
環状部４３は上下方向（断熱壁体の側壁部３５に平行方向）の厚みに比べて半径方向の厚みを大きく形成されている。
環状部４３は上下方向に交互に湾曲されることにより、山部４３ａと谷部４３ｂとが交互に繰り返す波形状に形成されている。
環状部４３が形成する円形リング形状の外径は、断熱ブロック３６の取付溝４０の内径（内周面の直径）よりも若干だけ小径である。

環状部４３の切欠部すなわち両端部には一対の捻れ部４４、４４がそれぞれ形成されており、両捻れ部４４、４４は断熱壁体３３の半径方向であって断熱壁体３３の外側に向けて捻じ曲げられている。両捻れ部４４、４４は互いに上下方向にずらされている。
図４に示されているように、捻れ部４４は山部４３ａおよび谷部４３ｂの夾角よりも鋭角に捻じ曲げられている。
給電部における発熱量および放熱量の低下を抑制するために、一対の捻れ部４４、４４の間隔は小さく設定されている。
好ましくは、一対の捻れ部４４、４４は環状部４３に対し、それぞれ直角に至るまで捻じれていると、給電部での発熱量の低下をより一層抑制することができる。さらに、捻れ部４４は捻じれにより、その部分の表面積を多くすることができるため、発熱量を多くすることができる。
一対の捻れ部４４、４４が円形リング形状の円周方向から半径方向外向きの直角にそれぞれ捻じ曲げられる箇所は、環状部４３の山部４３ａとの最上部付近および谷部４３ｂの最下部付近となっている。

図１に示されているように、発熱体４２は断熱ブロック３６の取付溝４０毎に設けられている。その上下段には隣り合う他の発熱体４２が隔離されて設けられている。
図３（ａ）（ｂ）に示されているように、取付溝４０内において、環状部４３の各山部４３ａの頂点の真下に各ハンガ４１が配置されており、発熱体４２はこれらハンガ４１によって吊り下げられている。

図２および図３に示されているように、発熱体４２の環状部４３の両捻れ部４４、４４には一対の給電部４５、４６が、円形リング形状の円周方向と直角であって半径方向外向きにそれぞれ連接されて形成されている。
なお、給電部と捻れ部とは発熱体と同材質であって、一体化されていることにより、例えば、溶接部からの溶断を防止することができる。
一対の給電部４５、４６の先端部には一対の接続部４７、４８が互いに逆方向となるように、給電部４５、４６と直角にそれぞれ屈曲されて形成されている。

一対の給電部４５、４６の位置に対応する円筒形状の断熱ブロック３６には、一対の挿通溝４９、５０がそれぞれ形成されている。両挿通溝４９、５０は取付溝４０側から円筒形状の径方向に本体３７の外周側にかけて達するように形成される。
両給電部４５、４６は両挿通溝４９、５０にそれぞれ挿通されている。
本体３７の外周面における両挿通溝４９、５０の部分には、絶縁体としての外側碍子５２が設けられている。外側碍子５２はアルミナやシリカ等の耐熱性を有する絶縁材としてのセラミックが使用されて、焼結法等の適当な製法により、形成されている。
図５（ａ）に示されているように、外側碍子５２は、略正方形で断熱ブロック３６の外周面の曲面に対応するように若干の曲面Ｒ１を持つ平盤形状に一体成形されている。
外側碍子５２の上部には、一対の給電部を挿通するための挿通部としての一対の保持溝５３、５４がそれぞれ形成されている。両保持溝５３、５４には両挿通溝４９、５０に挿通された両給電部４５、４６がそれぞれ挿通されて保持されている。
好ましくは、図５（ａ）に示されているように、保持溝５３、５４は外側碍子５２の最上部に至るまで切欠くように形成するとよい。一対の給電部を設置した後に、外側碍子５２を取付けたり、交換することが可能となるからである。
図５（ａ）に示されているように、保持溝５３の深さと保持溝５４の深さとは、両捻れ部４４、４４の上下のずれに対応して相異されている。
外側碍子５２の両保持溝５３、５４は、発熱体４２の給電部４５、４６を保持することにより、発熱体４２の暴れを抑えることができる。
ここで、発熱体４２の暴れとは、発熱体４２に給電することにより発熱体４２が熱膨張を起こしたり、給電を止めることにより熱収縮を起こしたりして、本来配置されている位置からずれたり、移動したり、捻じれたりするように動く現象のことをいう。

取付溝４０の内周面における両挿通溝４９、５０に対応する部位には、絶縁体としての内側碍子５５が当接されて固定されている。内側碍子５５はアルミナやシリカ等の耐熱性を有する絶縁材としてのセラミックが使用されて、焼結法等の適当な製法により、形成されている。
図５（ｂ）に示されているように、内側碍子５５は略正方形で断熱ブロック３６の取付溝４０の内周面の曲面に対応するような若干の曲面Ｒ２を持つ平盤形状に一体成形されている。
内側碍子５５の上部には、一対の給電部を挿通するための挿通部としての一対の保持溝５６、５７がそれぞれ形成されている。両保持溝５６、５７には両挿通溝４９、５０に挿通された両給電部４５、４６がそれぞれ挿通されて保持されている。
好ましくは、図５（ｂ）に示されているように、保持溝５６、５７は内側碍子５５の最上部に至るまで切欠くように形成するとよい。一対の給電部４５、４６を設置した後に内側碍子５５を取付けたり、交換することが可能となるからである。
図５（ｂ）に示されているように、保持溝５６の深さと保持溝５７の深さとは、両捻れ部４４、４４の上下のずれに対応して相異されている。
内側碍子５５の両保持溝５６、５７は、発熱体４２の給電部４５、４６を保持することにより発熱体４２の暴れを抑えることができる。
内側碍子５５の内側端面における両保持溝５６、５７の間には、発熱体４２の一対の給電部４５、４６を隔てる隔壁部５８が設けられている。隔壁部５８は取付溝４０の内周面に当接し固定した際に、少なくとも発熱体４２の内周面上の位置まで設けられる厚さｔになっている。

図２および図３に示されているように、上段側の発熱体４２の一方の接続部（以下、プラス側接続部という。）４７には給電端子６１が溶接されており、他方の接続部（以下、マイナス側接続部という。）４８には渡り線６２の上端部が溶接されている。渡り線６２の下端部は下段側の発熱体４２のプラス側接続部４７に接続されている。
したがって、下段側の発熱体４２のプラス側接続部４７は上段側の発熱体４２のマイナス側接続部４８の真下付近に位置しており、その分だけ下段側の発熱体４２の環状部４３の捻れ部４４、４４は上段側の発熱体４２の環状部４３の捻れ部４４、４４よりも周方向にずれた状態になっている。

図２および図６に示されているように、ヒータユニット３０のケース３１の外周面における給電端子６１の設置場所に対応する位置には、両接続部４７、４８や渡り線６２を被覆する端子ケース６３が被せ付けられており、端子ケース６３の内部にはガラスウール等の断熱材６４が充填されている。端子ケース６３には複数個の給電端子６１が絶縁碍子６５を介して挿入されている。

次に、前記構成に係るＣＶＤ装置によるＩＣ等の半導体装置の製造方法における成膜工程を簡単に説明する。

図１に示されているように、複数枚のウエハ１がボート２２に装填（ウエハチャージ）されると、複数枚のウエハ１を保持したボート２２は、ボートエレベータ２１によって持ち上げられて処理室１４に搬入（ボートローディング）される。
この状態で、シールキャップ２０はマニホールド１６の下端開口をシールした状態となる。

プロセスチューブ１１の内部が所定の圧力（真空度）となるように、プロセスチューブ１１内が排気管１７を介して真空装置によって排気される。
また、プロセスチューブ１１の内部が所定の温度となるように、ヒータユニット３０は加熱する。この際、処理室１４内が所定の温度分布となるように、ヒータユニット３０の発熱体４２への通電具合が温度センサ２４が検出した温度情報に基づきフィードバック制御される。
続いて、ボート２２が回転機構２５によって回転されることにより、ウエハ１が回転される。

次いで、所定の流量に制御された原料ガスが、処理室１４内へガス導入管２３を通じて導入される。
導入された原料ガスは処理室１４内を上昇し、インナーチューブ１３の上端開口から排気路１８に流出して排気管１７から排気される。
原料ガスは処理室１４内を通過する際にウエハ１の表面と接触する。この際に、熱ＣＶＤ反応によってウエハ１の表面上に薄膜が堆積（デポジション）される。

予め設定された処理時間が経過すると、不活性ガス供給源（図示せず）から不活性ガスが供給され、処理室１４内が不活性ガスに置換されるとともに、処理室１４内の圧力が常圧に復帰される。

その後、ボートエレベータ２１によりシールキャップ２０が下降されて、マニホールド１６の下端が開口されるとともに、処理済ウエハ１がボート２２に保持された状態で、マニホールド１６の下端からプロセスチューブ１１の外部に搬出（ボートアンローディング）される。
その後、処理済ウエハ１はボート２２から取り出される（ウエハディスチャージ）。

ところで、ヒータユニット３０の発熱体４２は温度が上昇すると、熱膨張によって伸びる。また、発熱体４２は長期間使用されることによっても伸びる傾向がある。
上下方向に比べて半径方向の厚みが小さい、すなわち、板厚方向が半径方向となる波形平板形状の発熱体においては、隣り合う波形状部相互間の隙間の寸法がきわめて狭小であることにより、発熱体が熱膨張した際に、その隙間が膨張成分を吸収することができないために、一部分が半径方向に押し出されてしまい、その結果、発熱体が破断する懸念がある。
しかし、本実施の形態に係る発熱体４２においては、環状部４３が上下方向に比べて半径方向の厚みが大きくなるようにし、かつ、上下方向に交互に湾曲されて波形状に形成されていることにより、発熱体４２の熱膨張を吸収することができるので、一部分が半径方向に押し出される現象を防止することができる。
すなわち、上下方向に交互に湾曲されて形成された谷部４３ｂのサイズを大きくすることができ、その分、発熱体４２の熱膨張を吸収することになるために、環状部４３の一部分が熱膨張によって半径方向に押し出されてしまう現象が発生するのを防止することができる。しかも、谷部４３ｂが自由端になっているため、熱膨張をより一層確実に吸収することができる。
つまり、本実施の形態に係る発熱体４２においては、発熱体４２の熱膨張による発熱体４２の破断を確実に防止することができる。

前記実施の形態によれば、次の効果が得られる。

（１）発熱体の環状部を上下方向に比べて半径方向の厚みが大きくなるようにし、かつ、上下方向に交互に湾曲させて波形状に形成することにより、発熱体の熱膨張を吸収することができるので、発熱体の熱膨張による発熱体の破断を確実に防止することができる。

（２）発熱体の環状部を上下方向に比べて半径方向の厚みが大きくなるようにし、かつ、上下方向に交互に湾曲させて波形状に形成することにより、発熱体の断面積を大きくすることができるため、機械的曲げ応力を増強することができるとともに、発熱体の劣化を防ぐアルミナ保護被膜を形成するアルミニウムの単位断面積当たりの含有量が大きくすることができる。その結果、発熱体の寿命を延ばすことができる。

（３）断熱壁体の取付溝内において、環状部の各山部の頂点の真下に各ハンガを配置し、これらハンガによって発熱体を吊り下げることにより、環状部の谷部を自由端とすることができるため、熱膨張時に発熱体が内側に突出したり塑性変形したりするのを防止することができる。

（４）発熱体の環状部の両端部に一対の捻れ部を半径方向であって外側に向けて捻じ曲げて形成することにより、スペースを取ることなく速やかに方向転換することができるので、一対の給電部の間隔を小さく抑制することができる。

（５）捻れ部を環状部の山部ないし谷部の夾角よりも鋭角に形成することにより、一対の給電部の間隔をより一層小さく抑制することができる。

（６）熱逃げが多い給電部間近傍に捻れ部を設けることにより、発熱体を他の環状部よりも多く敷詰めることができるので、 環状部よりも発熱量を多くすることができ、 熱逃げ分を補うことができる。

（７）捻れ部においては発熱体自体が近接することになるが、一方の給電部と他方の給電部との間の電圧差のように電圧差が大きくないため、発熱体の短絡や溶着を防止することができる。

（８）一対の捩れ部を上下方向にずらして設けることにより、熱逃げが多い給電部間近傍の上下方向に発熱量をより均等にすることができので、発熱体の発熱を均熱化させることができる。

（９）発熱体の表面にアルミナ保護被膜を形成することにより、短絡や溶着の発生をより一層確実に防止することができる。

（10）捻れ部が形成された給電部を外側碍子および内側碍子によって保持することにより、発熱体の暴れを抑えることができるので、発熱体を確実に絶縁しつつ安全に保持することができる。

（11）発熱体の環状部を上下方向の厚みに比べて半径方向の厚みを大きくすることにより、輻射領域を上下方向により一層大きくすることができる。

（12）以上により、加熱装置を使用したＣＶＤ装置の稼働率を向上させることができるとともに、ＣＶＤ装置を使用したＩＣ製造方法の実施時のランニングコストを抑制することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々に変更が可能であることはいうまでもない。

例えば、アルミナ保護被膜や外側碍子および内側碍子は省略してもよい。

例えば、放熱量の多いヒータユニットの最上下部のみ、本発明の発熱体構造を用い、その他の領域は上下方向に比べて半径方向の厚みが小さい従来例の波形平板形状の発熱体として組み合わせて用いてもよい。
そうすることにより、ヒータユニットの最下部において上下方向に輻射領域を大きくすることができ、放熱分を補いつつも前述のような効果を奏することができる。特に、ヒータユニットの最下部は放熱量が多く、発熱体の溶着断線等の問題が起こり易いために、最下部のみ本発明の発熱体構造を用いることにより、前述のような優れた効果を奏することができる。
なお、ヒータユニットの最上部、最下部という表現を用いたが、発熱体は多数段の領域を１つのゾーンとし、上下方向に多段に複数ゾーンにより制御されることが一般的であり、当該最上部、最下部とは最上部のゾーン、最下部のゾーンも含まれることとする。

本発明は、ＣＶＤ装置のヒータユニットに適用するに限らず、酸化膜形成装置や拡散装置およびアニール装置のヒータユニット等の加熱装置全般に適用することができる。

本発明の一実施の形態であるヒータユニットを備えたＣＶＤ装置を示す正面断面図である。 本発明の一実施の形態であるヒータユニットの主要部を示す平面断面図である。 発熱体の主要部を示しており、（ａ）は内側から見た展開図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線に沿う平面断面図、（ｃ）は（ａ）のｃ−ｃ線に沿う側面断面図である。 捻れ部を示す斜視図である。 （ａ）は外側碍子を示す斜視図、（ｂ）は内側碍子を示す斜視図である。 ヒータユニットの斜視図である。

符号の説明

１…ウエハ（基板）、１１…プロセスチューブ、１２…アウタチューブ、１３…インナチューブ、１４…処理室、１５…炉口、１６…マニホールド、１７…排気管、１８…排気路、１９…ヒータベース、
２０…シールキャップ、２１…ボートエレベータ、２２…ボート、２３…ガス導入管、２４…温度センサ、２５…回転機構、
３０…ヒータユニット（加熱装置）、３１…ケース、３２…隙間、３３…断熱壁体（絶縁構造体）、３４…天井壁部、３５…側壁部、３６…断熱ブロック、３７…本体、３７ａ…突出部、３８…結合雄部（凸部）、３９…結合雌部（凹部）、
４０…取付溝（凹部）、４１…ハンガ（保持部材）、
４２…発熱体、４３…環状部、４３ａ…山部、４３ｂ…谷部、４４…捻れ部、４５、４６…給電部、４７、４８…接続部、
４９、５０…挿通溝、５２…外側碍子（絶縁構造体）、５３、５４…保持溝、５５…内側碍子（絶縁構造体）、５６、５７…保持溝、５８…隔壁部、
６１…給電端子、６２…渡り線、６３…端子ケース、６４…断熱材、６５…絶縁碍子。

Claims (2)

1. 基板処理装置に用いられる加熱装置であって、
   上下方向に延在する円筒形状に形成される断熱壁体と、
   該断熱壁体の内壁に沿って配置され、上下方向の厚みに比べて半径方向の厚みを大きく形成された環状部と、該環状部の端部に前記断熱壁体の半径方向であって前記断熱壁体の外側に向けて捻じ曲げられた一対の捻れ部と、該一対の捻れ部の前記環状部と反対側の端部に前記断熱壁体を貫通するように設けられた一対の給電部とを有する発熱体と、
   を備える加熱装置。
2. 前記一対の捻れ部が、互いに上下方向にずらされて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱装置。

Images