(57)【要約】      （修正有）【課題】低コストでヒーターの寿命を延ばすことができる半導体製造装置を提供する。【解決手段】反応炉は半導体基板を処理する。ヒーターは反応炉の周りに配置されて反応炉を加熱する。ヒーターは、螺旋状の抵抗発熱体３と、抵抗発熱体３に電力を供給する電極４と、抵抗発熱体を囲む断熱材５とを有する。電極４は、断熱材５の内側において抵抗発熱体３に固定され、断熱材５の側面に設けられた開口を通って断熱材５の外側に引き出され、断熱材５に固定されていない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板を処理する反応炉と、
前記反応炉の周りに配置されて前記反応炉を加熱するヒーターとを備え、
前記ヒーターは、螺旋状の抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体に電力を供給する電極と、前記抵抗発熱体を囲む断熱材とを有し、
前記電極は、前記断熱材の内側において前記抵抗発熱体に固定され、前記断熱材の側面に設けられた開口を通って前記断熱材の外側に引き出され、前記断熱材に固定されていないことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
前記抵抗発熱体が熱膨張した際に、前記電極と前記抵抗発熱体の固定部がヒーター外周方向に変位することを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置。
【請求項３】
前記抵抗発熱体は、前記固定部において一部が前記断熱材の前記ヒーター外周方向に膨らんだ膨らみ部を有することを特徴とする請求項２に記載の半導体製造装置。
【請求項４】
前記膨らみ部は、互いの外周面が接する２つの対称な円弧部を有することを特徴とする請求項３に記載の半導体製造装置。
【請求項５】
前記断熱材の外側において前記断熱材の外側面と前記電極の延伸部との間に設けられ、前記電極をヒーター外周方向に押すバネを更に備えることを特徴とする請求項２に記載の半導体製造装置。
【請求項６】
前記電極は前記固定部においてＵ字型又はＶ字型であり、前記Ｕ字型又はＶ字型の２つ先端にそれぞれ前記抵抗発熱体の端部が固定されていることを特徴とする請求項２に記載の半導体製造装置。
【請求項７】
半導体基板を処理する反応炉と、
前記反応炉の周りに配置されて前記反応炉を加熱するヒーターとを備え、
前記ヒーターは、螺旋状の抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体に電力を供給する電極と、前記抵抗発熱体を囲む断熱材とを有し、
前記電極は、前記断熱材の内側において前記抵抗発熱体に接続される接続部を有し、
前記接続部は、前記抵抗発熱体を固定せずに挟んで保持し、
前記抵抗発熱体は、熱膨張した際に前記接続部内において前記接続部に対して円周方向に変位することを特徴とする半導体製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗加熱型ヒーターを用いた半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体基板を処理する反応炉を加熱する手段として抵抗加熱型ヒーターが用いられている（例えば、特許文献１参照）。ヒーターは、螺旋状の抵抗発熱体と、抵抗発熱体に電力を供給する電極と、抵抗発熱体を囲む断熱材とを有する。従来のヒーターでは、電極は断熱材に固定されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２０２８６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発熱時における抵抗発熱体の熱膨張によって、電極との固定部付近で抵抗発熱体に応力が集中する。抵抗発熱体がヒーター外周方向に変形した場合には抵抗発熱体にクラックは発生しない。一方、抵抗発熱体が曲率半径の小さいヒーター中心方向にこぶ状に変形した場合には抵抗発熱体にクラックが発生する。一度発生したクラックは更に昇降温動作を繰り返すことにより成長し、抵抗発熱体が断線に至る。抵抗加熱型ヒーターの故障原因の多くは抵抗発熱体が電極付近で断線することであり、これが長寿命化を妨げていた。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は低コストでヒーターの寿命を延ばすことができる半導体製造装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る半導体製造装置は、半導体基板を処理する反応炉と、前記反応炉の周りに配置されて前記反応炉を加熱するヒーターとを備え、前記ヒーターは、螺旋状の抵抗発熱体と、前記抵抗発熱体に電力を供給する電極と、前記抵抗発熱体を囲む断熱材とを有し、前記電極は、前記断熱材の内側において前記抵抗発熱体に固定され、前記断熱材の側面に設けられた開口を通って前記断熱材の外側に引き出され、前記断熱材に固定されていないことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では電極が断熱材に固定されていない。このため、抵抗発熱体が熱膨張した際に、電極と抵抗発熱体の固定部がヒーター外周方向に変位する。このように抵抗発熱体が熱膨張を阻害しない方向に変形して応力を緩和することで、抵抗発熱体がヒーター中心方向へこぶ状に折れ曲がって断線するのを防止できる。よって、低コストでヒーターの寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る半導体製造装置を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る半導体製造装置のヒーターを示す斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る半導体製造装置の主要部を示す横断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る半導体製造装置の主要部を示す横断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に係る半導体製造装置の主要部を示す横断面図である。
【図６】本発明の実施の形態４に係る半導体製造装置の主要部を示す横断面図である。
【図７】本発明の実施の形態５に係る半導体製造装置の主要部を示す横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施の形態に係る半導体製造装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。
【００１０】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る半導体製造装置を示す縦断面図である。反応炉１は、その内部空間においてボートに搭載された複数の半導体基板（図示なし）を加熱処理する円筒形状の縦型拡散炉等である。ヒーター２は、反応炉１の周りに配置され、反応炉１内を１０００℃以上の高温に加熱する円筒形状の抵抗加熱型ヒーターである。ヒーター２は、螺旋状に巻かれた１本の抵抗発熱体３と、抵抗発熱体３に電力を供給する複数の電極４と、抵抗発熱体３を囲む円筒形状の断熱材５とを有する。抵抗発熱体３は、例えばＦｅ−Ｃｒ−Ａｌ−Ｃｏの成分を持った棒状の合金である。反応炉１は固定フランジ６上に固定された石英フランジ１５上に設置されている。筐体７はヒーター２を囲うように設けられている。そして、断熱材５が筐体７の底部上側に固定され、固定フランジ６が筐体７の底部下側に固定されている。固定フランジ６の下に反応炉１を密閉するための開閉式のキャップ１６が設けられている。なお、断熱材５には、隣接する抵抗発熱体３の間に抵抗発熱体３同士の接触を防止するための絶縁材１７と温度測定用の熱電対１８などが設けられている。また、石英フランジ１５には、反応炉１内にガスを導入するガス導入管１９と排気する排気管２０などが設けられている。
【００１１】
図２は、本発明の実施の形態１に係る半導体製造装置のヒーターを示す斜視図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る半導体製造装置の主要部を示す横断面図である。複数の電極４は、断熱材５の内側において抵抗発熱体３に固定され、断熱材５の側面に設けられた複数の開口８を通って断熱材５の外側に引き出される。電極４と抵抗発熱体３の固定部９は開口８に対向する位置に配置されている。
【００１２】
複数の電極４は断熱材５に固定されていない。このため、抵抗発熱体３が熱膨張した際に、固定部９が、ヒーター２の中心から外周へ向かうヒーター外周方向に変位する。このように抵抗発熱体３が熱膨張を阻害しない方向に変形して応力を緩和することで、抵抗発熱体３がヒーター中心方向へこぶ状に折れ曲がって断線するのを防止できる。よって、低コストでヒーターの寿命を延ばすことができる。
【００１３】
また、抵抗発熱体３は、固定部９において一部がヒーター外周方向の断熱材５側に膨らんだ膨らみ部１０を有する。これにより、固定部９がヒーター外周方向に変位し易くなる。さらに、固定部９付近で曲率半径が大きくなるため、抵抗発熱体３に掛る応力を緩和し、クラックの発生を抑制することができる。
【００１４】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２に係る半導体製造装置の主要部を示す横断面図である。実施の形態１との相違点として、膨らみ部１０は、互いの外周面が接する２つの対称な円弧部１１，１２を有する。これにより、固定部９がヒーター外周方向に更に変位しやすくなるため、抵抗発熱体３がヒーター中心方向へこぶ状に折れ曲がって断線するのを防止できる。よって、低コストでヒーターの寿命を延ばすことができる。
【００１５】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３に係る半導体製造装置の主要部を示す横断面図である。実施の形態１等と同様に電極４は断熱材５に固定されていない。さらに、断熱材５の外側において断熱材５の外側面と電極４の延伸部との間にバネ１３が設けられている。このバネ１３は電極４をヒーター外周方向に押す。これにより、抵抗発熱体３の熱膨張時に固定部９がヒーター外周方向に更に変位しやすくなる。従って、熱膨張した抵抗発熱体３は主に円周方向に変形し、ヒーター中心方向へこぶ状に折れ曲がって断線するのを防止できる。よって、低コストでヒーターの寿命を延ばすことができる。
【００１６】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４に係る半導体製造装置の主要部を示す横断面図である。電極４は固定部９においてＵ字型又はＶ字型であり、Ｕ字型又はＶ字型の２つの先端にそれぞれ抵抗発熱体３の端部が固定されている。これにより、抵抗発熱体３が熱膨張した際に、抵抗発熱体３の円周方向での熱膨張を阻害しない方向に電極４が変形することで、応力を緩和してクラックの発生を抑制できる。また、実施の形態１等と同様に電極４が断熱材５に固定されていないため、電極４と抵抗発熱体３の固定部９がヒーター外周方向に変位する。従って、熱膨張した抵抗発熱体３は主に円周方向に変形し、ヒーター中心方向へこぶ状に折れ曲がって断線するのを防止できる。よって、低コストでヒーターの寿命を延ばすことができる。
【００１７】
実施の形態５．
図７は、本発明の実施の形態５に係る半導体製造装置の主要部を示す横断面図である。電極４は、断熱材５の内側において抵抗発熱体３に接続される接続部１４を有する。接続部１４は、抵抗発熱体３を溶接などで固定せずに挟んで保持することで導通している。電極４は断熱材５に固定されている。
【００１８】
抵抗発熱体３は、熱膨張した際に電極４の接続部１４内において接続部１４に対して円周方向に変位する。これにより、応力を緩和してクラックの発生を抑制でき、抵抗発熱体３がヒーター中心方向へこぶ状に折れ曲がって断線するのを防止できる。よって、低コストでヒーターの寿命を延ばすことができる。
【符号の説明】
【００１９】
１  反応炉、２  ヒーター、３  抵抗発熱体、４  電極、５  断熱材、９  固定部、１０  膨らみ部、１１，１２  円弧部、１３  バネ、１４  接続部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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