专利名称：线材接触防止构件和加热器装置的维护方法
技术领域：
本发明涉及一种被设在用于对半导体晶圆等被加热体进行热处理的加热装置中的加热器装置的维护方法以及用于防止加热器装置的加热器线材接触的线材接触防止构件。
背景技术：
通常，为了形成半导体集成电路，对由硅基板等构成的半导体晶圆反复实施成膜处理、氧化处理、扩散处理、退火处理、蚀刻处理等。另外，进行这样的处理时，在一次对多张半导体晶圆进行处理的情况下，使用所谓的批量式的热处理装置。该热处理装置在例如日本特开平09-246261号公报、日本特开2000-182979号公报等中被公开。具体而言，呈多层地被支承在晶圆舟皿中的多张半导体晶圆被收容并被密闭在例如石英制的纵长的处理容器内。另外，能够利用气体供给部件向该处理容器内供给所需要的处理气体，并且，能够利用排气部件将该处理容器内的气氛气体排出。另外，用于对上述半导体晶圆进行加热的加热器装置以包围该处理容器的方式设在该处理容器的外周侧。该加热器装置通过将加热器线材例如螺旋状卷绕在例如圆筒体状的绝热层的内周面侧而形成。该螺旋状的加热器线材的间距(间隔)被设定为例如IOmm 30mm左右。另外，上述处理容器内的半导体晶圆一边被上述加热器装置加热成规定的温度一边被实施成膜处理、氧化处理、退火处理等热处理。然而，在被应用于上述那样的热处理装置的加热器装置中，被用于该加热器装置的加热器线材不能避免由反复使用引起的经年变化而产生永久伸长。该永久伸长与伴随加热冷却而产生的热伸缩不同，是指加热器线材自身产生劣化而伸长的现象。然而，产生这样的永久伸长时，会在被卷绕成上述螺旋状的加热器线材自身上产生变形。在此情况下，加热器线材弯曲变形而与相邻配置的加热器线材接触时，存在这种问题或者接触部的接触电阻导致过度地产生热而接触部熔接，或者在最坏的情况下产生电火花等而断线。
发明内容
本发明着眼于上面那样的问题点，是为了有效地解决该问题点而发明的。本发明的目的在于提供一种能够防止加热器线材彼此接触的线材接触防止构件和加热器装置的维护方法。为了达成上述目的，本发明的第1发明是一种绝缘性的线材接触防止构件，其特征在于，该线材接触防止构件被设在加热器装置中，该加热器装置具有螺旋状卷绕而配置在需要加热的被加热体的外周的加热器线材，该线材接触防止构件以与上述加热器线材的间隔由于上述加热器线材的变形而比配置上述加热器线材时的间隔变窄的位置相对应的方式配置在上述加热器线材之间。本发明的第2发明是一种绝缘性的线材接触防止构件，其特征在于，该线材接触防止构件被设在加热器装置中，该加热器装置具有呈波形状弯曲或者反复U形转弯地弯曲而配置在需要加热的被加热体的外周的加热器线材，该线材接触防止构件以与上述加热器线材的间隔由于上述加热器线材的变形而比配置上述加热器线材时的间隔变窄的位置相对应的方式配置在上述加热器线材之间。这样，因为将上述线材接触防止构件以与加热器线材的间隔由于上述加热器线材的变形而比配置上述加热器线材时的间隔变窄的位置相对应的方式配置在上述加热器线材之间，所以能够防止加热器线材彼此接触，也能够阻止加热器线材彼此熔接、断线。本发明的第3发明是一种加热器装置的维护方法，该加热器装置具有螺旋状卷绕而配置在需要加热的被加热体的外周的加热器线材，其特征在于，其包括发现上述加热器线材的间隔由于上述加热器线材的变形而比配置上述加热器线材时的间隔变窄的位置的工序、与上述间隔变窄的位置相对应地在上述加热器线材之间设置技术方案1至技术方案 8中的任意一项所述的线材接触防止构件的工序。本发明的第4发明是一种加热器装置的维护方法，该加热器装置具有呈波形状弯曲或者反复U形转弯地弯曲而配置在需要加热的被加热体的外周的加热器线材，其特征在于，该加热器装置的维护方法包括发现上述加热器线材的间隔由于上述加热器线材的变形而比配置上述加热器线材时的间隔变窄的位置的工序、与上述间隔变窄的位置相对应地在上述加热器线材之间设置技术方案1至技术方案8中的任意一项所述的线材接触防止构件的工序。采用本发明的线材接触防止构件和加热器装置的维护方法，能够发挥下面那样的优异的作用效果。因为将上述线材接触防止构件以与加热器线材的间隔由于上述加热器线材的变形而比配置上述加热器线材时的间隔变窄的位置相对应的方式配置在上述加热器线材之间，所以能够防止加热器线材彼此接触，也能够阻止加热器线材彼此熔接、断线。
图1是表示具有应用本发明的线材接触防止构件的加热器装置的热处理装置的一个例子的概略结构图。图2是表示加热器装置的剖视图。图3是表示加热器装置的一部分的放大剖视图。图4是表示本发明的线材接触防止构件的一个例子的立体图。图5是表示产生了间隔因加热器线材变形而变窄的位置的加热器装置的剖视图。图6是表示在加热器线材的间隔变窄的位置配置有线材接触防止构件的例子的放大剖视图。图7的A是表示未将线材接触防止构件配置在加热器线材之间时的状态的附图代用照片。图7的B是表示将线材接触防止构件配置在加热器线材之间而进行安装时的状态的附图代用照片。图8的A是表示线材接触防止构件的变形实施例的图。图8的B是表示将图8的A所示的线材接触防止构件配置在加热器线材的间隔变窄的位置的例子的放大剖视图。图9是表示加热器线材的排列形状的变形实施例的图。
具体实施例方式下面，按照添附附图详细说明本实施例的线材接触防止构件和加热器装置的维护方法的一实施例。图1是表示具有应用本发明的线材接触防止构件的加热器装置的热处理装置的一个例子的概略结构图、图2是表示加热器装置的剖视图、图3是表示加热器装置的一部分的放大剖视图、图4是表示本发明的线材接触防止构件的一个例子的立体图。在此， 以将半导体晶圆作为被加热体为例的情况进行说明。首先，说明热处理装置。如图1所示，该立式热处理装置2包括长度方向被配置成铅垂方向的圆筒状的处理容器4。该处理容器4主要由外筒6和内筒8构成，呈双重管结构，其中，该外筒6由耐热性材料、例如石英构成，该内筒8由例如石英构成，被同心地配置在该外筒6的内侧。上述外筒6以及内筒8的下端部被由不锈钢等构成的歧管10保持，该歧管10被固定在底板12上。另外，夹着0形密封圈等密封构件16能够气密密封地在上述歧管10的下端部的开口部安装有由例如不锈钢等构成的圆盘状的帽部14。利用例如磁性流体密封件18以气密的状态在上述帽部14的大致中心部贯穿有能够旋转的旋转轴20。该旋转轴20的下端与旋转机构22连接，在该旋转轴20的上端固定有由例如不锈钢构成的工作台M。另外，在上述工作台M上设置有由石英构成的保温筒沈，例如石英制的晶圆舟皿 28作为支承件被载置在该保温筒沈上。多张、例如50 150张作为被加热体的半导体晶圆W以规定的间隔、例如IOmm左右间隔的间距收容在该晶圆舟皿观中。该晶圆舟皿观、保温筒沈、工作台M以及帽部14构成为成一体地被升降机构、即例如舟皿升降机30加载到处理容器4内、自处理容器4卸载。在上述歧管10的下部设有用于向处理容器4内导入需要的气体的气体导入部件 32。该气体导入部件32包括以气密地贯通上述歧管10的方式设置的气体喷嘴34。在图示例中只记载有一个该气体喷嘴34，但实际上按照所使用的气体种类可以设多个气体喷嘴34。另外，自该气体喷嘴34 —边进行流量控制一边将需要的气体导入到处理容器4内。 另外，在歧管10的上部设有气体出口 36，该气体出口 36与排气系统38连接。具体而言，上述排气系统38包括与上述气体出口 36连接的排气通路40。另外，压力调整阀42以及真空泵44依次被设在该排气通路40的途中，能够一边对上述处理容器4内的气氛气体进行压力调整一边进行排气。另外，还公知一种不设上述歧管10而整体由石英形成的处理容器。另外，用于加热上述晶圆W的加热器装置48以包围上述晶圆W的外周、即处理容器4的外周侧的方式设在上述晶圆W的外周、即处理容器4的外周侧。具体而言，该加热器装置48包括有顶部的绝热层50，该绝热层50以将上述圆筒体状的处理容器4的外侧包围的方式形成为圆筒体状。该绝热层50由例如导热性低且柔软的无定形的二氧化硅与氧化铝的混合物形成，其厚度为2cm 4cm左右。该绝热层50的内表面以规定的距离与上述处理容器4的外表面分开。另外，由例如不锈钢构成的保护罩51以覆盖该绝热层50的整个外周面的方式安装在该绝热层50的外周面上。
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另外，在该绝热层50的内周侧以卷绕成螺旋状的方式配置有加热器线材52。在此，上述加热器线材52被卷绕而设在绝热层50的整个侧面上，从而能够覆盖处理容器4的整个高度方向。换言之，形成为在加热器线材52的外周侧设有绝热层50的结构。被卷绕成该螺旋状的加热器线材52的间距为例如IOmm 30mm左右，另外，加热器线材52的直径为Imm 14mm左右。因而，在上下方向上相邻的加热器线材52彼此间的距离 Ll (参照图2)被设定为例如5mm 16mm左右。该加热器线材52由材料以例如铁、铬、铝等为主要原料的电阻加热器形成。作为这样的加热器线材52，能够使用例如康塔尔(Kanthal)加热器(注册商标)。另外，作为加热器线材52，也能够使用其他的碳线材加热器等。在此，上述加热器线材52在高度方向上被分割成多个、例如从第1区域到第4区域这四个区域，能够根据针对各区域设在绝热层50上的热电偶(未图示)检测到的温度， 针对各区域独立地分别进行温度控制。另外，被分割的区域数量不限于上述数值。在此情况下，在用于应对直径为300mm的晶圆的热处理装置的情况下，上述加热器装置的直径为600mm左右。另外，上述第1区域 第4区域中的每个区域的加热器线材 52的长度被设定为例如十几m 几十m左右的长度。另外，如图2所示，在上述圆筒体状的绝热层50的内周面上沿着该绝热层50的周向以规定的间隔均等地设有沿着上下方向延伸的多个线材保持框架M。也如图3所示，该线材保持框架M被形成为凹凸状的梳齿，在其凹部56内收容上述各加热器线材52而防止加热器线材52的位置偏移。相邻的线材保持框架M的间隔 L2(参照图2、被设定为例如IOcm 15cm左右。该线材保持框架M由绝缘性材料的陶瓷材料形成。这样，使用上述那样构成的热处理装置2对半导体晶圆W反复进行热处理时，加热器线材52发生经年变化而在加热器线材52上产生永久伸长，结果，加热器线材52变形而产生间隔比配置线材时的间隔变窄的位置。在维护加热器装置时，如图4所示那样的本发明的线材接触防止构件60被设置在该加热器线材52彼此的间隔变窄的位置。该线材接触防止构件60由绝缘性的材料形成为板状构件62。该板状构件62被形成为长方形状，其顶端64被成形为锐角状，该顶端64被设计成易于插入上述柔软的绝热层50。该板状构件62的厚度被设定在0. 5mm 5mm范围内，在此被设定为例如1. 5mm,宽度Hl被设定在5mm 30mm范围内，在此被设定为例如10mm，长度H2被设定在20mm 50mm范围内，在此被设定为例如40mm。另外，该板状构件62的构成材料坚硬且具有绝缘性以及耐热性即可，能够使用例如陶瓷材料。作为该陶瓷材料，能够使用例如氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)等。接着，说明如上面那样构成的热处理装置所使用的加热器装置的维护方法。首先， 说明半导体晶圆W的热处理，利用舟皿升降机30使载置了未处理的多张晶圆W的晶圆舟皿 28从处理容器4的下方上升而将晶圆舟皿观收容到处理容器4内，利用帽部14密闭容器的下端开口部。然后，利用排气系统38将处理容器4内抽真空到规定的压力，同时，通过增加对加热器装置48的加热器线材52的通电量而加热到用于对晶圆W进行热处理的规定的处理温度，并维持该压力和该处理温度。然后，从位于处理容器4的下方的气体导入部件32 的气体喷嘴34将被控制了流量的处理气体导入到该处理容器4内，一边使该气体在内筒8内上升一边在晶圆间流动，并进行热处理。在该内筒8内流动的气体在处理容器4的顶部折返而在内筒8与外筒6之间的间隙中流下，如上述那样被排气系统38排出到系统外。作为在此进行的热处理，如上述那样对应于成膜处理、氧化处理、扩散处理、退火处理等，并使用与其处理技术方案相对应的处理气体。另外，处理温度也按照处理技术方案而变化，以例如300°C 800°C左右的高温进行热处理。这样，对半导体晶圆W反复进行上述那样的热处理时，如上述那样加热器线材52 发生经年变化而在加热器线材52上产生永久伸长，结果，加热器线材52变形而产生间隔比配置线材时的间隔变窄的位置。在此情况下，加热器线材52例如在每1次热处理(IRUN) 伸长约0. 00085%的长度。这样的加热器线材52的间隔比配置时(制造时)的间隔变窄的位置在定期地、或者不定期地进行维护作业时等被操作者通过目视发现。图5表示产生了间隔因加热器线材变形而变窄的位置的加热器装置的剖视图、图6是表示在加热器线材的间隔变窄的位置配置了线材接触防止构件的例子的放大剖视图。在图6中，由于一部分的加热器线材52如箭头71所示那样变形，因此在此处产生了加热器线材52之间的间隔变窄的位置70。如上述那样，如果在维护时发现间隔比配置加热器线材52时的间隔变窄的位置70，则操作者将在图4中说明的线材接触防止构件60设置在上述加热器线材52彼此的间隔变窄的位置70。在进行该设置时，通过如图6中的箭头72所示那样将由顶端64呈锐角状的板状构件62构成的线材接触防止构件60的上述顶端64刺入柔软的绝热层50而使该线材接触防止构件60介于上述间隔变窄的位置70处的加热器线材52之间。在图5中，通过在加热器线材52的间隔变窄的所有位置70配置线材接触防止构件60而使线材接触防止构件60 介于加热器线材52之间。这样，因为使线材接触防止构件60介于加热器线材彼此的间隙变窄的位置，所以能够防止加热器线材52彼此接触。因而，也能够阻止加热器线材彼此熔接、断线，从而能够延长加热器线材的寿命。这样的维护作业例如在1年期间进行1次到数次。这样，采用本发明，因为以与加热器线材52的间隔由于上述加热器线材52的变形而比配置上述加热器线材52时的间隔变窄的位置70相对应的方式在上述加热器线材52 之间配置上述线材接触防止构件60，所以能够防止加热器线材52彼此接触，也能够阻止加热器线材52彼此熔接、断线。<线材接触防止构件的实际的安装状态>接着，参照图7的A以及图7的B对未配置上述那样的线材接触防止构件60时的状态以及实际上配置该线材接触防止构件60而进行安装时的状态进行说明。图7的A是表示未将线材接触防止构件60配置在加热器线材之间时的状态的附图代用照片。图7的 B是表示将线材接触防止构件配置在加热器线材之间而进行安装时的状态附图代用照片。如图7的A所示，即使由于加热器装置的反复使用而在加热器线材上产生永久伸长、在加热器线材上产生变形乃至弯曲而加热器线材之间的间隔变窄也放任不管时，相邻的加热器线材彼此接触，在此处产生电火花等，加热器线材熔断。而如图7的B所示，在加热器线材上产生变形乃至弯曲而加热器线材之间的间隔变窄的情况下，在该位置设置绝缘性的本发明的线材接触防止构件时，对于此后的使用也能够防止产生加热器线材之间的接触以及熔断。维护实际的热处理装置的加热器装置时，在设置上述线材接触防止构件60而进行安装时，虽然加热器线材的通常的平均寿命为约22个月左右，但是在应用了该线材接触防止构件60的情况下，能够将加热器线材的平均寿命延长到约42个月。另外，在上面说明的实施例中，线材接触防止构件60通过将其顶端刺入绝热层50 而被支承，但不限于此，也可以使该线材接触防止构件60通过被夹持在间隔变窄的加热器线材52之间而被支承。图8的A是表示线材接触防止构件的变形实施例的图。优选如图 8的A所示的线材接触防止构件60的变形实施例那样，通过在板状构件62的两端分别设置防脱突起76，从而构成为该线材接触防止构件60不会从加热器线材52上脱落。图8的 B是表示将图8的A所示的线材接触防止构件配置在加热器线材的间隔变窄的位置的例子的放大剖视图。另外，在上面说明的实施例中，以加热器装置48的加热器线材52被卷绕成螺旋状的情况为例进行了说明，但不限于此，加热器线材52也可以是任何形状的排列形状。图9 是表示加热器线材52的排列形状的变形实施例的图。在此，加热器线材52不是呈螺旋状， 而是呈波形状弯曲、或者反复U形转弯地弯曲而折返的形状。对于这样的形状的加热器线材52也能够应用本发明的线材接触防止构件60。另外，在上面说明的实施例中，以热处理装置是由内筒8与外筒6构成的双重管结构的处理容器4为例进行了说明，但不限于此，也能够将本发明应用于单管结构的处理容器4。另外，在上面说明的实施例中，以在热处理装置2中设置的加热器装置48为例进行了说明，但不限于此，也可以应用于将需要加热的被加热体收容到容器内、并在该容器的外周配置加热器装置48的例如干燥机、电炉等。在这样的干燥机中，当然能够干燥例如被清洗了的半导体晶圆，也能够干燥除此之外的石英零件等零部件。另外，在电炉中，能够制造例如玻璃、陶器等。另外，在上述实施例中说明的加热器线材52是以横截面是圆形的情况为例进行了说明，但加热器线材52的横截面形状没有特别限定，也能够将本发明应用于例如横截面形状为矩形的板状的加热器线材。另外，作为上面说明的被加热体主要是以由硅基板构成的半导体晶圆为例进行了说明，但不限于此，在该半导体晶圆中包括硅基板、GaAs, SiC、GaN等化合物半导体基板，并且，不限于上述的基板，也能够将本发明应用于液晶显示装置所使用的玻璃基板、陶瓷基板寸。本发明基于在2010年8月10日提出的日本专利特愿2010-179592号。因此，主张该专利的优先权。在此援引上述日本申请的全部内容作为参照文献。
权利要求
1.一种线材接触防止构件，具有绝缘性，其特征在于，该线材接触防止构件被设在加热器装置中，该加热器装置具有螺旋状卷绕而配置在需要加热的被加热体的外周的加热器线材，该线材接触防止构件以与上述加热器线材的间隔由于上述加热器线材的变形而比配置上述加热器线材时的间隔变窄的位置相对应的方式配置在上述加热器线材之间。
2.一种线材接触防止构件，具有绝缘性，其特征在于，该线材接触防止构件被设在加热器装置中，该加热器装置具有呈波形状弯曲或者反复 U形转弯地弯曲而配置在需要加热的被加热体的外周的加热器线材，该线材接触防止构件以与上述加热器线材的间隔由于上述加热器线材的变形而比配置上述加热器线材时的间隔变窄的位置相对应的方式配置在上述加热器线材之间。
3.根据权利要求1所述的线材接触防止构件，其特征在于，上述线材接触防止构件由陶瓷材料构成。
4.根据权利要求1所述的线材接触防止构件，其特征在于，在上述加热器线材的外周侧设有绝热层。
5.根据权利要求1所述的线材接触防止构件，其特征在于，上述线材接触防止构件通过被夹持在上述加热器线材之间而被支承。
6.根据权利要求1所述的线材接触防止构件，其特征在于，上述线材接触防止构件通过将其顶端刺入上述绝热层而被支承。
7.根据权利要求1所述的线材接触防止构件，其特征在于，上述加热器装置被配置在收容有上述被加热体的立式的处理容器的外周。
8.根据权利要求1所述的线材接触防止构件，其特征在于，上述加热器装置被配置在收容有上述被加热体的容器的外周。
9.一种加热器装置的维护方法，该加热器装置具有螺旋状卷绕而配置在需要加热的被加热体的外周的加热器线材，其特征在于，该加热器装置的维护方法包括发现上述加热器线材的间隔由于上述加热器线材的变形而比配置上述加热器线材时的间隔变窄的位置的工序、与上述间隔变窄的位置相对应地在上述加热器线材之间设置权利要求1所述的线材接触防止构件的工序。
10.一种加热器装置的维护方法，该加热器装置具有呈波形状弯曲或者反复U形转弯地弯曲而配置在需要加热的被加热体的外周的加热器线材，其特征在于，该加热器装置的维护方法包括发现上述加热器线材的间隔由于上述加热器线材的变形而比配置上述加热器线材时的间隔变窄的位置的工序、与上述间隔变窄的位置相对应地在上述加热器线材之间设置权利要求1所记载的线材接触防止构件的工序。
全文摘要
本发明提供一种线材接触防止构件和加热器装置的维护方法。该线材接触防止构件具有绝缘性，其特征在于，该线材接触防止构件被设在加热器装置(48)中，该加热器装置(48)具有螺旋状卷绕而配置在需要加热的被加热体(W)的外周的加热器线材(52)，该线材接触防止构件以与上述加热器线材的间隔由于上述加热器线材的变形而比配置上述加热器线材时的间隔变窄的位置(70)相对应的方式配置在上述加热器线材之间。由此，防止设在加热器装置(48)中的加热器线材彼此接触，从而阻止加热器线材产生熔断等。
文档编号H05B3/06GK102378415SQ20111022874
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月10日 优先权日2010年8月10日
发明者大竹进矢 申请人:东京毅力科创株式会社