(57)【要約】【課題】急速昇降温を可能にすると共に耐久性の向上を図る。【解決手段】被処理体ｗを収容して熱処理するための処理容器３と、該処理容器３の周囲を覆うように設けられ被処理体ｗを加熱する円筒状のヒータ５とを備えた熱処理炉２において、上記ヒータ５は、円筒状の断熱材１６と、該断熱材１６の内周面に沿って配置された発熱抵抗体１８とを具備し、上記発熱抵抗体１８は帯状のものを波形に曲げ加工してなり、上記断熱材１６には上記発熱抵抗体１８を適宜間隔でヒータの径方向に移動可能に保持するピン部材２０を配設している。【選択図】図２
2008263170.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体を収容して熱処理するための処理容器と、該処理容器の周囲を覆うように設けられ被処理体を加熱する円筒状のヒータとを備えた熱処理炉において、上記ヒータは、円筒状の断熱材と、該断熱材の内周面に沿って配置された発熱抵抗体とを具備し、上記発熱抵抗体は帯状のものを波形に曲げ加工してなり、上記断熱材には上記発熱抵抗体を適宜間隔でヒータの径方向に移動可能に保持するピン部材を配設したことを特徴とする熱処理炉。
【請求項２】
上記ピン部材は、発熱抵抗体の内面が谷形になった部分を支持すべくコ字状に形成され、その両脚部が断熱材を内側から外側に貫通し、外側で折り曲げられて断熱材の外周面に係止されていることを特徴とする請求項１記載の熱処理炉。
【請求項３】
上記断熱材の内周面には上記発熱抵抗体の全部または一部を収容する周方向に連続した溝部が上下方向に適宜間隔で複数形成されていることを特徴とする請求項１記載の熱処理炉。
【請求項４】
上記断熱材には、上下に隣接する発熱抵抗体の間において内外に貫通する強制空冷用空気吹出し孔が周方向に適宜間隔で複数形成されていることを特徴とする請求項１記載の熱処理炉。
【請求項５】
上記断熱材は縦に二分割されており、上記発熱抵抗体も断熱材に対応して分割されていると共に、その上下に隣接する発熱抵抗体を直列に接続すべく端部同士が接続板を介して接続され、該接続板が上記断熱材の分割面部に配置されていることを特徴とする請求項１記載の熱処理炉。
【請求項６】
上記接続板が上記断熱材の分割面部にピン等の固定部材で固定されていることを特徴とする請求項５記載の熱処理炉。
【請求項７】
上記接続板には上記断熱材の外周面に掛止される掛止部が設けられていることを特徴とする請求項５記載の熱処理炉。
【請求項８】
上記接続板には上記断熱材の中に入り込んで固定される固定片が形成されていることを特徴とする請求項５記載の熱処理炉。
【請求項９】
上記断熱材には、断熱材の内周面より波形に凹凸となった上記発熱抵抗体の適宜箇所の凸部を下方に倒れないように保持するための倒れ防止ピンが設けられていることを特徴とする請求項１記載の熱処理炉。
【請求項１０】
上記断熱材には、断熱材の内周面より波形に凹凸となった上記発熱抵抗体の適宜箇所の凸部の下部を下方に倒れないように支持するための倒れ防止板が設けられていることを特徴とする請求項１記載の熱処理炉。
【請求項１１】
下部が炉口として開放され被処理体を収容して熱処理するための縦長の処理容器の周囲に上記被処理体を加熱する円筒状のヒータを設けてなる熱処理炉と、上記炉口を閉塞する蓋体と、該蓋体上に被処理体を多段に保持する保持具を載置し、該蓋体を昇降させて蓋体の開閉と上記処理容器内への保持具の搬入搬出を行う昇降機構と備えた縦型熱処理装置において、上記ヒータは、円筒状の断熱材と、該断熱材の内周面に配置された発熱抵抗体とを具備し、上記発熱抵抗体は帯状のものを波形に曲げ加工してなり、上記断熱材には上記発熱抵抗体を適宜間隔でヒータの径方向に移動可能に保持するピン部材を配設したことを特徴とする縦型熱処理装置。
【請求項１２】
上記ピン部材は、発熱抵抗体の内面が谷形になった部分を支持すべくコ字状に形成され、その両脚部が断熱材を内側から外側に貫通し、外側で折り曲げられて断熱材の外周面に係止されていることを特徴とする請求項１０記載の縦型熱処理装置。
【請求項１３】
上記断熱材の内周面には上記発熱抵抗体の全部または一部を収容する周方向に連続した溝部が上下方向に適宜間隔で複数形成されていることを特徴とする請求項１０記載の縦型熱処理装置。
【請求項１４】
上記断熱材には、上下に隣接する発熱抵抗体の間において内外に貫通する強制空冷用空気吹出し孔が周方向に適宜間隔で複数形成されていることを特徴とする請求項１０記載の縦型熱処理装置。
【請求項１５】
上記断熱材は縦に二分割されており、上記発熱抵抗体も断熱材に対応して分割されていると共に、その上下に隣接する発熱抵抗体を直列に接続すべく端部同士が接続板を介して接続され、該接続板が上記断熱材の分割面部に配置されていることを特徴とする請求項１０記載の縦型熱処理装置。
【請求項１６】
上記接続板が上記断熱材の分割面部にピン等の固定部材で固定されていることを特徴とする請求項１４記載の縦型熱処理装置。
【請求項１７】
上記接続板には上記断熱材の外周面に掛止される掛止部が設けられていることを特徴とする請求項１４記載の縦型熱処理装置。
【請求項１８】
上記接続板には上記断熱材の中に入り込んで固定される固定片が形成されていることを特徴とする請求項１４記載の縦型熱処理装置。
【請求項１９】
上記断熱材には、断熱材の内周面より波形に凹凸となった上記発熱抵抗体の適宜箇所の凸部を下方に倒れないように保持するための倒れ防止ピンが設けられていることを特徴とする請求項１４記載の縦型熱処理装置。
【請求項２０】
上記断熱材には、断熱材の内周面より波形に凹凸となった上記発熱抵抗体の適宜箇所の凸部の下部を下方に倒れないように支持するための倒れ防止板が設けられていることを特徴とする請求項１４記載の縦型熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理炉及び該熱処理炉を備えた縦型熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造においては、被処理体である半導体ウエハに酸化、拡散、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などの処理を施すために、各種の熱処理装置が用いられている。そして、その一般的な熱処理装置は、半導体ウエハを収容して熱処理するための処理容器（反応管）と、この処理容器の周囲を覆うように設けられ処理容器内のウエハを加熱するヒータ（加熱装置）とから主に構成される熱処理炉を備えている。上記ヒータは、円筒状の断熱材と、この断熱材の内周面に支持体を介して設けられた発熱抵抗体とから主に構成されている。
【０００３】
上記発熱抵抗体としては、例えばバッチ処理が可能な熱処理装置の場合でいうと、円筒状の断熱材の内壁面に沿って配置される螺旋状のヒータエレメント（ヒータ線、発熱抵抗体ともいう）が用いられ、炉内を例えば８００〜１０００℃程度に高温に加熱することができる。また、上記断熱材としては、例えばセラミックファイバ等からなる断熱材料を円筒状に焼成してなるものが用いられ、輻射熱および伝導熱として奪われる熱量を減少させて効率のよい加熱を助長することができる。上記支持体としては、例えばセラミック製のものが用いられ、上記ヒータエレメントを熱膨張および熱収縮可能に所定のピッチで支持するようになっている。
【０００４】
ところで、上記熱処理炉においては、上記ヒータエレメントが螺旋状に形成されていると共に熱膨張および熱収縮可能なように断熱材との間にクリアランスをとって支持されている。しかし、ヒータエレメントは高温下で使用されることによりクリープ歪を生じ、その線長は時間とともに徐々に伸びて行く。また、加熱時においても、ヒータエレメントは熱膨張を起こす。さらに、降温時には、ヒータエレメントに空気を吹付けて急速冷却を行うタイプのものもある。このように昇降温を繰り返すことによりヒータエレメントが変形し、隣接するヒータエレメントとショートして断線が発生する場合がある。
【０００５】
特に、縦型の熱処理炉の場合、昇降温による熱膨張と熱収縮の繰り返しによりヒータエレメントが支持体内で移動する際に重力により僅かずつヒータエレメントが下方に移動し、最下ターンに移動分が蓄積していき、ヒータエレメントの移動の蓄積により巻き径が大きくなり、断熱材の内周面まで達して外側に膨張できなくなったヒータエレメントが上下に変形し、隣接するヒータエレメントとショートすると断線が発生する。
【０００６】
なお、このような問題を解消するためにヒータエレメントのクリープや熱膨張等による伸びの一端側への累積を防止するために、ヒータエレメントの外側部に炉の半径方向外方に突出した軸状等の固定部材を溶接で取付け、この固定部材の先端を断熱材中に埋め込んで固定するようにしたものも提案されている（特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２３３２７７号公報
【特許文献２】特開２００５−１９７０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述のように単にヒータエレメントの外側部に固定部材を溶接で接合しただけのものでは、接合部が高温に晒されるだけでなく、発熱抵抗体の熱膨張収縮に伴い接合部に応力が集中し易く、耐久性の低下（短寿命化）を招くことが考えられると共に、固定部材が棒軸状であると、断熱材から抜け易く十分な保持力を確保することが難しい。
【０００９】
ウエハの急速昇降温処理をしたい場合、急速昇温時にヒータエレメントに大きなパワーを掛ける必要があるが、今までの一般的なヒータエレメントでは負荷が大きすぎて断線し易いため、大きなパワーを掛けることができず、急速昇降温処理に限界があった。なお、この問題を解消するには断線しにくい高価なヒータエレメントを用いる必要があり、コストの増大を招く問題がある。
【００１０】
一方、ヒータエレメントの負荷を低減させ、長寿命化（耐久性の向上）を図るには、投入パワーに対してのヒータエレメント表面積（エレメント表面積）の割合を増やすことが効果的である。ヒータエレメント表面積を増やすと、ヒータ表面温度が低下してヒータエレメントの負荷が低減されるからである。いわゆるスパイルタイプ（螺旋型）のヒータエレメントにあっては、所定の空間に効率的にエレメントを配置できるため、負荷低減のデザインとして用いられている。しかしながら、このスパイラルタイプのヒータエレメントを用いたヒータないし熱処理炉においては、例えば図１４に示すように、ヒータエレメント１８を固定するために断熱材１６の中にヒータエレメント１８を埋め込んだ構造になっているため、炉心の加熱対象物に対して断熱材１６を介しての加熱となり、急速に昇温させることが困難である。降温の際にも断熱材１６を介してのヒータエレメント１８の冷却となり、また断熱材１６の熱容量増もあり、急速降温も難しい。更に、ヒータエレメント１８の膨張分のクリアランスが確保されていないため、ヒータエレメント自体が膨張時にストレスを受けてしまい、耐久性の低下を招いている。
【００１１】
また、ヒータエレメントとしては、帯状の発熱抵抗部材を波形に成形してなるものが知られており（特許文献２）、これもスパイラルタイプのものと同様に表面積を増やすことが可能であるが、円筒状の断熱材内に設置する構造において同様の問題を有している。
【００１２】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、急速昇降温が可能で且つ耐久性の向上及びコストの低減が図れる熱処理炉及び縦型熱処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明のうち、第１の発明は、被処理体を収容して熱処理するための処理容器と、該処理容器の周囲を覆うように設けられ被処理体を加熱する円筒状のヒータとを備えた熱処理炉において、上記ヒータは、円筒状の断熱材と、該断熱材の内周面に沿って配置された発熱抵抗体とを具備し、上記発熱抵抗体は帯状のものを波形に曲げ加工してなり、上記断熱材には上記発熱抵抗体を適宜間隔でヒータの径方向に移動可能に保持するピン部材を配設したことを特徴とする。
【００１４】
第２の発明は、下部が炉口として開放され被処理体を収容して熱処理するための縦長の処理容器の周囲に上記被処理体を加熱する円筒状のヒータを設けてなる熱処理炉と、上記炉口を閉塞する蓋体と、該蓋体上に被処理体を多段に保持する保持具を載置し、該蓋体を昇降させて蓋体の開閉と上記処理容器内への保持具の搬入搬出を行う昇降機構と備えた縦型熱処理装置において、上記ヒータは、円筒状の断熱材と、該断熱材の内周面に配置された発熱抵抗体とを具備し、上記発熱抵抗体は帯状のものを波形に曲げ加工してなり、上記断熱材には上記発熱抵抗体を適宜間隔でヒータの径方向に移動可能に保持するピン部材を配設したことを特徴とする。
【００１５】
上記ピン部材は、発熱抵抗体の内面が谷形になった部分を支持すべくコ字状に形成され、その両脚部が断熱材を内側から外側に貫通し、外側で折り曲げられて断熱材の外周面に係止されていることが好ましい。
【００１６】
上記断熱材の内周面には上記発熱抵抗体の全部または一部を収容する周方向に連続した溝部が上下方向に適宜間隔で複数形成されていることが好ましい。
【００１７】
上記断熱材には、上下に隣接する発熱抵抗体の間において内外に貫通する強制空冷用空気吹出し孔が周方向に適宜間隔で複数形成されているが好ましい。
【００１８】
上記断熱材は縦に二分割されており、上記発熱抵抗体も断熱材に対応して分割されていると共に、その上下に隣接する発熱抵抗体を直列に接続すべく端部同士が接続板を介して接続され、該接続板が上記断熱材の分割面部に配置されていることが好ましい。
【００１９】
上記接続板が上記断熱材の分割面部にピン等の固定部材で固定されていることが好ましい。
【００２０】
上記接続板には上記断熱材の外周面に掛止される掛止部が設けられていることが好ましい。
【００２１】
上記接続板には上記断熱材の中に入り込んで固定される固定片が形成されていることが好ましい。
【００２２】
上記断熱材には、断熱材の内周面より波形に凹凸となった上記発熱抵抗体の適宜箇所の凸部を下方に倒れないように保持するための倒れ防止ピンが設けられていることが好ましい。
【００２３】
上記断熱材には、断熱材の内周面より波形に凹凸となった上記発熱抵抗体の適宜箇所の凸部の下部を下方に倒れないように支持するための倒れ防止板が設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、帯状のものを波形に加工した発熱抵抗体を断熱材の内周面に沿って露出した状態で設置しているため、急速昇降温が可能であると共に耐久性の向上及びコストの低減が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を基に詳述する。図１は本発明の実施の形態である縦型熱処理装置を概略的に示す縦断面図、図２は図１のＡ部拡大横断面図、図３はＡ部拡大縦断面図、図４はヒータエレメントの平面図、図５はヒータエレメントの側面図である。
【００２６】
図１において、１は半導体製造装置の一つである縦型の熱処理装置であり、この熱処理装置１は、被処理体例えば半導体ウエハｗを一度に多数枚収容して酸化、拡散、減圧ＣＶＤ等の熱処理を施すことができる縦型の熱処理炉２を備えている。この熱処理炉２は、ウエハｗを収容して熱処理するための処理容器（反応管ともいう）３と、該処理容器３の周囲を覆うように設けられウエハｗを加熱する円筒状のヒータ（加熱装置）５とを備えている。
【００２７】
上記熱処理装置１は、ヒータ５を設置するためのベースプレート６を備えている。このベースプレート６には処理容器３を下方から上方に挿入するための開口部７が形成されており、この開口部７にはベースプレート６と処理容器３との間の隙間を覆うように図示しない断熱材が設けられている。
【００２８】
上記処理容器３は、石英製で、上端が閉塞され、下端が炉口３ａとして開口された縦長の円筒状に形成されている。処理容器３の開口端には外向きのフランジ３ｂが形成され、該フランジ３ｂが図示しないフランジ押えを介して上記ベースプレート６に支持されている。図示例の処理容器３は、下側部に処理ガスや不活性ガス等を処理容器３内に導入する導入ポート（導入口）８及び処理容器３内のガスを排気するための図示しない排気ポート（排気口）が設けられている。導入ポート８にはガス供給源が接続され、排気ポートには例えば１０〜１０−８Ｔｏｒｒ程度に減圧制御が可能な真空ポンプを備えた排気系が接続されている。
【００２９】
処理容器３の下方には、処理容器３の下端開口部（炉口）３ａを閉塞する上下方向に開閉可能な蓋体１０が図示しない昇降機構により昇降移動可能に設けられている。この蓋体１０の上部には、炉口の保温手段である例えば保温筒１１が載置され、該保温筒１１の上部には例えば直径が３００ｍｍのウエハｗを多数枚例えば１００〜１５０枚程度上下方向に所定の間隔で搭載する保持具である石英製のボート１２が載置されている。蓋体１０には、ボート１２をその軸心回りに回転する回転機構１３が設けられている。ボート１２は、蓋体１０の下降移動により処理容器３内から下方のローディングエリア１５内に搬出（アンロード）され、ウエハｗの移替え後、蓋体１０の上昇移動により処理容器３内に搬入（ロード）される。
【００３０】
上記ヒータ５は、図２〜図５にも示すように、円筒状の断熱材１６と、該断熱材１６の内周面に軸方向（図示例では上下方向）に多段に形成された溝状の棚部１７と、各棚部１７に沿って配置されたヒータエレメント（ヒータ線、発熱抵抗体）１８とを具備している。断熱材は、例えばシリカ、アルミナあるいは珪酸アルミナを含む無機質繊維からなっている。断熱材は、縦に二分割されていることがヒータエレメントの組付上及びヒータの組立上好ましい。
【００３１】
ヒータエレメント１８は、帯状の発熱抵抗体を波形に成形（折り曲げ加工）して成る。このコルゲートタイプ（波形）のヒータエレメント１８は、例えば鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）およびアルミニウム（Ａｌ）の合金（いわゆるカンタル材）からなっている。このヒータエレメント１８は、例えば肉厚が１〜２ｍｍ程度、幅が１４〜１８ｍｍ程度、波形部分の振幅が１１〜１５ｍｍ程度、波形部分のピッチｐが２８〜３２ｍｍ程度とされている。また、ヒータエレメント１８の波形部分の頂角θは９０度程度とされ、各頂点部（凸部または山部ともいう）１８ａはＲ曲げ加工が施されていることが断熱材１６の棚部１７上におけるヒータエレメント１８の周方向のある程度の移動を許容し得ると共に屈曲部の強度の向上が図れる点で好ましい。
【００３２】
上記断熱材１６には上記ヒータエレメント１８を適宜間隔で径方向に移動可能に且つ棚部１７から脱落ないし脱出しないように保持するピン部材２０が配設されている。上記円筒状の断熱材１６の内周面にはこれと同心の環状の溝部２１が軸方向に所定ピッチで多段に形成され、隣り合う上部の溝部２１と下部の溝部２１との間に周方向に連続した環状の上記棚部１７が形成されている。上記溝部２１におけるヒータエレメント１８の上部と下部、及び溝部２１の奥壁２１ａとヒータエレメント１８との間にはヒータエレメント１８の熱膨張収縮及び径方向の移動を許容し得る十分な隙間が設けられており、またこれらの隙間により強制空冷時の冷却空気がヒータエレメント１８の背面に回り込み、ヒータエレメント１８を効果的に冷却できるようになっている。
【００３３】
上記ピン部材２０は、ヒータエレメント１８の内周面の谷部１８ｂを基部２０ａで支持すべく側面コ字状に形成され、その両脚部２０ｂが断熱材１６を内側から外側に貫通し、該両脚部２０ｂの端部２０ｃが互いに離反する方向に折り曲げられて断熱材１６の外周面に係止されていることが好ましい。ピン部材２０はヒータエレメント１８と同材質であることが好ましい。また、ヒータエレメント１８は、図３に示すように径方向の外側略半分が溝部２１内に収容されており、径方向の内側略半分が溝部２１外に露出していることが好ましい。
【００３４】
上記ヒータエレメント１８は、従来のヒータエレメントのように上下方向に螺旋状に連続しているのではなく、図２ないし図３に示すように各段の棚部１７上に配置され、各段で終結している。このため、ヒータエレメント１８が自重で下方に移動して蓄積（集積）するようなことはない。また、ヒータエレメント１８は、図５に示すように隣り合う上段と下段との間で渡し込まれ（接続され）、複数段（図示例では７段）ごとに直列に接続されていると共に複数段ごとの各グループの最下段の始端１８ｅと最上段の終端１８ｒとに電極接続用の端子板２２がそれぞれ接続されている。これにより、ヒータ５は熱処理炉２内を上下方向に複数のゾーンに分けて温度制御ができるように構成されている。
【００３５】
ヒータエレメント１８は、断熱材１６の棚部１７ないし溝部２１に沿って環状に配置されていても良いが、二分割された断熱材１６に対応して図４に示すように半割り状（円弧状）に形成されることが組付上好ましい。ヒータエレメント１８の接続（結線）パターンとしては、例えば図４ないし図５に示すものが考えられる。この接続パターンにおいては、各段のヒータエレメント１８の両端１８、１８ｆ、１８ｇ…１８ｒが径方向外方に突出するように折り曲げられており、一段目（最下段）始端（右端）１８ｅと、最上段の終端（左端）１８ｒに端子板２２、２２がそれぞれ接合されている。そして、上下に隣接する発熱抵抗体１８を直列に接続すべく端部同士例えば一段目の終端１８ｆと二段目の始端１８ｇとが接続板２３を介して接続され、二段目の終端１８ｈと三段目の始端１８ｉとが接続板２３を介して接続されるという具合に順に接続されている。
【００３６】
ヒータエレメントの端部と接続板２３は溶接で接合されている。上記端子板２２は断熱材１６を径方向に貫通するように設けられている。上記接続板２３は、ヒータエレメント１８の端部との溶接部が高温に晒されるのを防止するために断熱材１６中に埋設されていることが好ましい。なお、ヒータエレメント１８の接続パターンとしては上記以外のものも適用可能である。上記端子板２２及び接続板２３はヒータエレメント１８と同じ材質からなり、溶断防止と放熱量の抑制の観点から所要断面積の板状に形成されていることが好ましい。
【００３７】
断熱材１６の形状を保持すると共に断熱材１６を補強するために、図１に示すように、断熱材１６の外周面は金属製例えばステンレス製の外皮（アウターシェル）２８で覆われている。また、ヒータ外部への熱影響を抑制するために、外皮２８の外周面は水冷ジャケット３０で覆われている。断熱材１６の頂部にはこれを覆う上部断熱材３１が設けられ、この上部断熱材３１の上部には外皮２８の頂部（上端部）を覆うステンレス製の天板３２が設けられている。
【００３８】
熱処理後にウエハを急速降温させて処理の迅速化ないしスループットの向上を図るために、ヒータ５にはヒータ５と処理容器３との間の空間３３内の雰囲気を外部に排出する排熱系３５と、上記空間３３内に常温（２０〜３０℃）の空気を導入して強制的に冷却する強制空冷手段３６とが設けられている。上記排熱系３５は、例えばヒータ５の上部に設けられた排気口３７と、該排気口３７と図示しない工場排気系とを結ぶ図示しない排熱管とから主に構成されている。排熱管には図示しない排気ブロワ及び熱交換器が設けられている。
【００３９】
上記強制空冷手段３６は、上記断熱材１６と外皮２８の間に高さ方向に複数形成された環状流路３８と、各環状流路３８から断熱材１６の中心斜め方向へ空気を吹き出して上記空間３３の周方向に旋回流を生じさせるべく断熱材１６に設けられた強制空冷用空気吹出し孔４０とを有している。上記環状流路３８は、断熱材１６の外周面に帯状又は環状の断熱材４１を貼り付けるか、或いは断熱材１６の外周面を環状に削ることにより形成されている。上記空気吹出し孔４０は、図６（ａ）、（ｂ）に示すように断熱材１６における上下に隣接するヒータエレメント１８の間である棚部１７にこれを径方向の内外に貫通するように形成されていることが好ましい。このように空気吹出し孔４０を棚部１７に設けることにより、ヒータエレメントに邪魔されることなく空気を上記空間３３に噴出することができる。
【００４０】
上記外皮２８の外周面には、各環状流路３８に冷却流体を分配供給するための共通の１本の図示しない供給ダクトが高さ方向に沿って設けられ、外皮２８には供給ダクト内と各環状流路３８とを連通する連通口が形成されている。供給ダクトにはクリーンルーム内の空気を冷却流体として吸引し、圧送供給する図示しない冷却流体供給源（例えば送風機）が開閉バルブを介して接続されている。
【００４１】
以上のように構成された熱処理炉２ないし縦型熱処理装置１によれば、ウエハｗを収容して熱処理するための処理容器３と、該処理容器３の周囲を覆うように設けられウエハｗを加熱する円筒状のヒータ５とを備え、上記ヒータ５は、円筒状の断熱材１６と、該断熱材１６の内周面に軸方向に多段に形成された溝状の棚部１７と、各棚部１７に沿って配置されたヒータエレメント１８とを具備し、上記ヒータエレメント１８は帯状のものを波形に成形してなり、上記断熱材１６には上記ヒータエレメント１８を適宜間隔でヒータ５の径方向に移動可能に且つ棚部１７から脱落しないように保持するピン部材２０を配設しているため、断熱材１６の内周面の各段の棚部１７にコルゲートタイプのヒータエレメント５を露出した状態で設置することができ、急速昇降温が可能であると共に耐久性の向上及びコストの低減が図れる。コルゲートタイプのヒータエレメント１８を用いることにより、エレメント表面積の割合を効果的に増やしてヒータ表面温度の低下によるヒータエレメントの負荷の低減が図れ、破断を抑制することができるため、ヒータエレメント１８に大パワーを投入して急速昇温させることできる。また、断線が抑制されるため、耐久性の向上・長寿命化が図れると共に、ヒータエレメント１８として安価なカンタル材を用いることが可能となり、コストの低減が図れる。
【００４２】
上記断熱材１６における上下に隣接するヒータエレメント１８の間である棚部１７には、該棚部１７を内外に貫通する強制空冷用空気吹出し孔４０が形成されているため、ヒータエレメントに邪魔されることなく空気を容易に吹き出すことができる。上記断熱材１６は、縦に二分割されており、上記ヒータエレメント１８も断熱材に対応して分割されているため、ヒータエレメントを断熱材に容易に組付けることができ、組立性の向上が図れる。
【００４３】
図７は発熱抵抗体の端部の接続板を断熱材に固定する構造の一例を示す図で、（ａ）は要部拡大斜視図、（ｂ）は固定状態の断面図である。ヒータエレメント１８の折り返し部分（Ｕターン部）である上記接続板２３の変形を抑制ないし防止するために、接続板２３が上記断熱材１６の端部（分割面部）にピン等の固定部材（図示例ではコ字状のピン）４５で固定されていると共に、上記接続板２３には上記断熱材１６の外周面に掛止される掛止部４６が設けられている。
【００４４】
図８は発熱抵抗体の端部の接続板を断熱材に固定する構造の他の例を示す断面図である。断熱材１６の端部には接続板２３が固定部材４５で固定されると共に、その接続板２３を覆うように補助断熱材４７が設けられている。補助断熱材４７は、断熱材１６の端部（分割面部）間に介在ないし充填される。固定部材４５としては、ピン以外にパイプ、丸棒、角棒等であってもよい。
【００４５】
図９は発熱抵抗体の端部の接続板を断熱材に固定する構造の他の例を示す断面図である。接続板２３には断熱材１６又は補助断熱材４７の中に入り込んで固定される固定片４８が形成されている。この固定片４８は、例えば接続板２３の先端部を直角に折り曲げることにより形成されている。断熱材１６の端部には接続板２３を覆うように補助断熱材４７が設けられている。固定片４８は断熱材１６側に入り込んでいる方が好ましいが（図９（ｂ）参照）、補助断熱材４７側に入り込んでいてもよい（図９（ａ）参照）。
【００４６】
図１０は発熱抵抗体の凸部を倒れ防止ピンで保持する構造を示す図で、（ａ）は部分的斜視図、（ｂ）は倒れ防止ピンの概略的斜視図である。断熱材１６には、断熱材１６の内周面より波形に凹凸となったヒータエレメント１８の適宜箇所の凸部１８ａを下方に倒れないように保持するための倒れ防止ピン４９が設けられている。この倒れ防止ピン４９は、鋼線等の線材を折り曲げ加工することにより形成されている。一本の線材を二つに折り曲げ、これを更にコ字状に折り曲げ、先端の折り曲げ部を押し広げてループ状ないし略三角形の拡大部４９ａとしてある。この倒れ防止ピン４９のコ字状部分４９ｂの内側にヒータエレメント１８の凸部１８ａを受け入れ、下の拡大部４９ａが断熱材１６側近傍例えば溝部２１又は棚部１７の上部に位置される。倒れ防止ピン４９の上の両端４９ｃ、４９ｃは、断熱材１６を貫通して外周面側に突出され、これら両端４９ｃ、４９ｃを左右に折り曲げることにより掛止部として断熱材１６の外周面に掛止される。
【００４７】
このような取付け方法により倒れ防止ピン４９は、断熱材１６のヒータエレメント１８の周方向に適宜間隔で且つ断熱材１６の軸方向に複数列例えば片方の断熱材に３列配置される。上記倒れ防止ピン４９によれば、ヒータエレメント１８の倒れや垂れ下がりを防止することができ、これにより断熱材１６の溝部２１の深さないし棚部（庇）１７の突出量を減少することが可能となり、溝部２１ないし棚部１７をなくすことも可能となる。
【００４８】
図１１は倒れ防止ピンの他の例を示す斜視図である。倒れ防止ピン４９としては、一本の線材をコ字状に折り曲げたもの（図１１（ａ）参照）、或いは一本の線材を二つに折り曲げ、これをコ字状に折り曲げたものであってもよい（図１１（ｂ）参照）。なお、両端４９、４９ｃは掛止部として折り曲げられる。
【００４９】
図１２は発熱抵抗体の凸部を倒れ防止板で保持する構造を示す図で、（ａ）は部分的斜視図、（ｂ）は倒れ防止板の概略的斜視図である。断熱材１６には、断熱材１６の内周面より波形に凹凸となったヒータエレメント１８の適宜箇所の凸部１８ａの下部を下方に倒れないように支持するための倒れ防止板５０が設けられている。この倒れ防止板５０は、例えばセラミック製の長方形の板からなり、その長手方向の一端にはこれを断熱材に突き刺して固定するための先鋭部５０ａが形成されていることが好ましい。この倒れ防止板５０がヒータエレメント１８の凸部１８ａの下部を水平に支持することにより、ヒータエレメント１８の倒れや垂れ下がりを防止することができ、これにより上記実施形態と同様、溝部２１ないし棚部１７をなくすことも可能となる。
【００５０】
図１３は断熱材の他の例を示す斜視図である。ヒータ５の断熱材１６としては、熱膨張収縮による内部応力により内周面に亀裂を生じる場合があるので、これを防止するために図１２に示すように、内周面に軸方向に沿った切れ込み（スリット）４２が形成されていることが好ましい。また、ヒータの組立性を考慮して、断熱材１６は、各棚部１７の下面位置で上下に分割されていることが好ましい。すなわち、断熱材１６は上下方向に多段に分割された分割ブロック１６ａからなっており、一段目の分割ブロック１６ａの棚部１７にヒータエレメントを設置したら、二段目の分割ブロック１６ａを積み上げて該二段目の分割ブロック１６ａの棚部１７にヒータエレメント１８を設置するという具合にヒータエレメント１８を各段の棚部１７に容易に設置することができ、組立性の向上が図れる。この場合、上下に隣接する分割ブロック１６ａには互いに係合する位置決め用の凹部４３ａと凸部４３ｂが対向面に周方向に沿って形成されていることが好ましい。
【００５１】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の設計変更が可能である。例えば、処理容器としては、導入管部及び排気管部を有する耐熱金属例えばステンレス鋼製の円筒状のマニホールドを下端部に接続してなるものであってもよく、また、二重管構造であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態である縦型熱処理装置を概略的に示す縦断面図である。
【図２】図１のＡ部拡大横断面図である。
【図３】図１のＡ部拡大縦断面図である。
【図４】ヒータエレメントの平面図である。
【図５】ヒータエレメントの側面図である。
【図６】断熱材の一例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】発熱抵抗体の端部の接続板を断熱材に固定する構造の一例を示す図で、（ａ）は要部拡大斜視図、（ｂ）は固定状態の断面図である。
【図８】発熱抵抗体の端部の接続板を断熱材に固定する構造の他の例を示す断面図である。
【図９】発熱抵抗体の端部の接続板を断熱材に固定する構造の他の例を示す断面図である。
【図１０】発熱抵抗体の凸部を倒れ防止ピンで保持する構造を示す図で、（ａ）は部分的斜視図、（ｂ）は倒れ防止ピンの概略的斜視図である。
【図１１】倒れ防止ピンの他の例を示す斜視図である。
【図１２】発熱抵抗体の凸部を倒れ防止板で保持する構造を示す図で、（ａ）は部分的斜視図、（ｂ）は倒れ防止板の概略的斜視図である。
【図１３】断熱材の他の例を示す部分的斜視図である。
【図１４】従来のヒータの一例を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は内周面の図である。
【符号の説明】
【００５３】
ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
１  縦型熱処理装置
２  熱処理炉
３  処理容器
３ａ  炉口
１６  断熱材
１７  棚部
１８  ヒータエレメント（発熱抵抗体）
２０  ピン部材
２０ｂ  脚部
２３  接続板
４０  強制空冷用空気吹出し孔
４５  固定部材
４６  掛止部
４７  補助断熱材
４８  固定片
４９  倒れ防止ピン
５０  倒れ防止板
【図１】
2008263170.tif 000003
【図２】
2008263170.tif 000004
【図３】
2008263170.tif 000005
【図４】
2008263170.tif 000006
【図５】
2008263170.tif 000007
【図６】
2008263170.tif 000008
【図７】
2008263170.tif 000009
【図８】
2008263170.tif 000010
【図９】
2008263170.tif 000011
【図１０】
2008263170.tif 000012
【図１１】
2008263170.tif 000013
【図１２】
2008263170.tif 000014
【図１３】
2008263170.tif 000015
【図１４】
2008263170.tif 000016