KR100274312B1 - 카본 히터 - Google Patents

Abstract

지름이 5∼15μm인 카본 파이버를 복수개 묶은 카본 파이버 묶음을 복수개 사용하여 와이어형상이나 테입형상과 같이 세로방향으로 긴 형상으로 꼬아 넣고, 그 함유불순물량을 회분으로 10ppm 이하로 한 히터부재(11, 111, 121...161, 212, 222, 315, 325...345, 411, 515, 612)를 구비한 것을 특징으로 하는 카본 히터.

Description

카본 히터

본 발명은 카본 히터에 관한 것으로, 특히 반도체 제조장치에 사용하는데에 매우 적합한 카본 히터에 관한 것이다.

반도체의 제조공정으로서는, 예컨대 실리콘 웨이퍼에 여러가지 가열처리가 행하여진다. 이와 같이 어떠한 가열을 동반하는 반도체의 제조공정으로서는, 엄밀한 온도관리가 요청된다. 또한, 가열처리분위기를 깨끗히 유지하는 것도 중요하다.

이 때문에, 균열성 및 승온·강온성에 뛰어나며, 오염물질을 방출하지않는 고성능의 반도체 제조장치용 히터의 개발 및 제품화가 절실하게 요망되고 있다.

일본국 특개평 7-161725호공보는, 웨이퍼 가열장치에 있어서 수지를 이용하여 고화시켜 일체화한 흑연1탄소섬유복합재(이하 C/C 이라 칭함)를 히터부재에 이용한 전극구조를 개시하고 있다.

또한, 종래부터 상기 장치에 있어서 평판형상 소용돌이형의 SiC 히터부재 또는 용접처리를 한 복잡형상의 Mo-Si 히터부재등이 이용되어 왔다.

그렇지만, 상기 C/C 히터부재에 있어서는, 그 구조상 얇은 막이라도 2차원에서 각각의 길이를 충분히 채용할 수 있는 형상이면, 지극히 높은 기계적강도를 갖지만, 예를 들면 1차원의 길이, 요컨대 폭이 5 mm 이하의 세로길이형상으로 한 경우에는, 충분한 기계적강도를 얻을 수 없고, 또한, 반도체 제조장치용의 히터로서 이용한 경우에는 길이 방향의 양끝단을 단자에 고정하면, C/C의 열팽창에 따라, 특히 이 단자고정부 근방에 있어서, 열적부하가 생겨 파손하기 쉽다는 문제가 있었다.

따라서, 상기 폭을 넓게하면, 저항치가 작아지고, 소정의 발열을 하기위해서는, 전류치를 대폭적으로 올려야 하며, 또한, 열용량이 커지고 급속가열이 곤란하게 된다.

또한, 상기 특개평7-161725호공보의 도 3과 같이 대략 소용돌이 형상같은 복잡형상을 얻기위해서는, 균열구조로 하기위한 슬릿가공이 어렵고, 또한 상술과 같이 고저항으로 하기위해서는, 동부재의 폭을 좁게 해야 하지만, 이러한 가공이 어렵고, 비용의 증대를 초래하며, 또는 비용에 맞는 가공을 행하면, 균열성이 결코 충분하지 않다.

또한, 상기 SiC 히터부재나 Mo-Si 히터부재에 있어서는 승화에 따르는 열화를 억제하기위해서 전기부하밀도를 약 20 W/cm²정도밖에 할 수 없고, 그 결과, 승온속도의 단축화에 한계가 있었다. 또한, 이들의 히터부재에 있어서도, 굴곡부를 요하는 복잡형상에 있어서는 충분한 내열강도를 얻을 수 없었다.

또한, 종래, 반도체 열처리장치용 히터로서는, 금속히터가 이용되어지는 적도 있었다. 그러나, 금속히터는 금속오염이 생기기 쉽고, 또한, 품질이 불안정해지기 쉬운 문제가 있었다.

반도체의 열처리효율을 향상하기 위해서는, 급속승강온도가 가능한 히터가 필요해진다. 그러나, 금속히터는 열용량이 크기 때문에, 승강온도특성의 향상에는 한계가 있었다.

또한, 일반적으로, 금속히터는 단열재등의 부대설비나 금속히터자체의 열용량이 크기때문에, 급속승강온도가 어렵다는 난점도 있었다.

따라서, 열용량이 작고, 비산화성분위기에서의 내고온성이 뛰어난 카본재가 히터로서 이용되게 되었다.

그렇지만, 통상의 전극재등을 이용하는 카본재는, 유연성의 면에서 문제가 있어 형상설계에 난점이 있었다.

또한, 일반적으로, 카본 와이어를 발열체로서 이용하는 카본 히터로서는, 산화방지를 위해, 비산화성분위기로 유지한 용기내에 카본 와이어를 배치한다. 그리고, 카본 와이어는 발열시에 대단히 고온이 되기 때문에, 카본 와이어 여러줄을 묶은 것을 단자선으로서 이용하고 있다.

종래, 카본 와이어는, 카본페이스트에 의한 함침+소성에 의해서 고정되어 있었다. 또한, 비교적 가는 카본 와이어의 경우에는, 나사고정에 의하여 고정하는 것도 있었다.

그렇지만, 카본페이스트를 이용하는 고정법으로서는, 카본페이스트 소성체가 박리하여, 먼지발생의 원인이 되는 경우가 있었다.

한편, 나사식의 고정법으로서는, 카본 와이어 묶음의 와이어 줄수가 많은 경우에 나사고정 작업이 번거롭다. 또한, 굵은 카본 와이어인 경우에는, 확실히 고정되지 않는 것도 있었다.

또한, 카본 와이어를 발열체로서 이용하는 히터로서는, 카본 히터 묶음으로 이루어지는 단자선과 금속제의 단자선을 접속하기위한 단자장치도 필요해진다.

그렇지만, 양쪽의 단자선을 확실하게 또한 용이하게 접속할 수 있는 단자장치는 아직 제공되어 있지 않다.

또한, 일반적으로, 카본발열체의 주변분위기를 비산화성분위기로 유지하기위해서는, 카본발열체를 봉하는 기술이 중요하다.

그러나, 카본발열체를 2장의 석영유리판으로 끼우고, 바깥둘레를 용접하는 종래의 봉하는 방식에서는, 부분적인 가열에 의해 접촉면에 비뚤어짐이나 변형이 생겨, 용접고정부에 응력이 집중하여 석영유리판이 파손할 우려가 컸다.

본 발명은, 균열성 및 유연성에 뛰어나며, 급승강온도가 가능하고 저비용으로 제조할 수 있는 카본 히터를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 카본 히터는, 지름이 5∼15μm 인 카본 파이버를 여러줄 묶은 카본 파이버묶음을 여러 줄 이용하여 와이어형상이나 테입형상같은 세로길이형상으로 꼬아 넣고, 그 함유불순물량을 회분(灰分)으로 1Oppm 이하로 한 히터부재를 구비한다.

상기 히터부재는, 1개 또는 여러 라인을 병렬로 석영 유리제의 밀봉형부재내에 봉입할 수가 있다.

상기 히터부재의 1000℃에서의 저항치는, 바람직하게는 1∼20Ω/m·줄 이다.

상기 밀봉형부재는, 2중관형상, 직관형상, 고리형상중에서 선택한 형상이고, 여러개 조합시켜 소정형상의 히팅존을 형성할 수가 있다.

상기 석영 유리제의 밀봉형부재내에 형성되는 공간에는, 질소, 수소 또는 불활성가스를 유입할 수가 있다.

상기 석영 유리제의 밀봉형부재내에 형성되는 공간을 20 torr 이하의 진공으로 할 수 있다.

상기 히터부재가 판형상의 석영 유리지지체내에 밀봉되어 있고, 상기 히터부재의 주변부 이외의 석영 유리지지체가 실질적으로 일체로 된 구성으로 할 수 있다.

상기 석영 유리지지체가 복수매의 석영유리판의 각각의 접합면 전체를 융착에 의해 일체화한 것이며, 적어도 한 장의 석영유리판의 접합면에 배선용홈을 형성하고, 거기에 상기 히터부재를 배치한 구성으로 할 수 있다.

상기 석영 유리지지체가 2장의 석영유리판을 융착한 것이며, 적어도 1장의 석영유리판의 접합면에 소정깊이의 배선용홈이 형성되어 있고, 상기 깊이만큼을 포함하지 않은 각각의 석영유리판의 두께가 대략 동일한 구성으로 할 수 있다.

상기 석영 유리지지체는 두께가 다른 2장의 석영유리판을 융착한 것이며, 적어도 1장의 석영유리판의 접합면에 소정깊이의 배선용홈이 형성되어 있고, 상기 깊이만큼을 포함하지 않은 한쪽의 석영유리판의 두께를 다른쪽의 두께의 1/2이하로 할 수 있다.

상기 배선용홈은, 그 길이 방향에 수직인 단면형상의 적어도 아래 쪽에 만곡형상을 가지며, 또한 정밀연마 처리되어 있는 것이 바람직하다.

상기 배선용홈부를 감압 또는 비산화성가스분위기로 접합할 수 있다.

상기 배선용홈은, 그 길이 방향에 수직한 단면형상이 전체적으로「凸」자 형상으로 형성할 수 있다.

제 1 석영유리판에 배선용홈를 형성하고, 제 2 석영유리판에 배선용홈과 쌍이 되는 좁은폭의 삽입용홈 또는 관통슬릿을 형성하여, 제 1, 제 2 석영유리판을 홈끼리 마주 보도록 접합하고, 제 2 석영유리판의 표면을 연마 또는 연삭하여 삽입용홈 또는 관통슬릿의 바닥부를 제거함으로써 이를 삽입용창문으로서 노출시키고, 거기에서 제 1 석영유리판의 배선용홈내에 카본발열체를 밀어넣어, 연마면 또는 감삭면에 제 3 석영유리판을 맞추며, 그 후에 3장의 석영유리판을 융착시켜 홈이외의 부분전면을 실질적으로 일체화시킴으로써, 상기 배선용홈을, 그 길이 방향으로 수직한 단면형상이 전체적으로「凸」자형상으로 할 수 있다. 또한, 제 1 석영유리판에 볼록형상의 홈을 형성하고, 제 3 석영유리판을 융착하더라도 같은 구조를 얻을 수 있다.

석영 유리지지체는, 불투명 석영 유리층을 구비하고 있어도 좋다.

복수매의 석영유리판중 1장을 불투명 석영유리판으로 할 수 있다.

상기 히터부재와, 적어도 한쪽면이 경면인 카본제 반사판은, 판형상의 석영 유리지지체에 봉입되어 있고, 상기 히터부재와 상기 카본제 반사판의 주변부 이외의 석영 유리지지체가 실질적으로 일체화된 구성으로 할 수 있다.

3장의 석영유리판을 이용하고, 어느 하나의 석영유리판의 2개의 접합면에 형성한 배선용홈와 반사판설정부에, 각각 히터부재와 적어도 한 면이 경면인 카본제반사판을 배치하여, 각 석영유리판의 접합부를 융착에 의해 일체화할 수가 있다.

전체적으로 판형상인 석영 유리지지체에, 적어도 한 면이 경면인 카본제 반사판이 봉입되어 있고, 카본제 반사판의 주변부 이외의 석영 유리지지체가 실질적으로 일체화되어 있는 반사판을 상기 석영 유리지지체에 인접배치할 수가 있다.

판형상의 석영 유리지지체의 적어도 하나의 바깥표면에, 단면반원형상 또는 사다리꼴 형상의 볼록부가 형성되어 있고, 이 외의 표면이 정밀연마 처리된 구성으로 할 수 있다.

상기 밀폐형부재가 배선용홈을 갖는 석영 유리제의 설정부재 및 석영 유리제의 뚜껑부재로 이루어져, 상기 배선용홈에 상기 히터부재를 배치할 수가 있다.

상기의 설정부재 및 뚜껑부재중 어느 한쪽 또는 상대쪽의 바깥둘레부에 방염제(防炎堤)를 형성하고, 이 방염제 이외의 대향면이 0.2∼1.0 mm의 간격을 두고 배치되어, 양쪽 부재를 석영 유리의 패딩법에 의해서, 일체화할 수가 있다.

상기 히터부재의 양끝단에 카본 터미널을 배치하고, 카본 터미널에 전극을 접속하여, 이 전극의 카본 터미널측의 부분에 석영 유리파이프를 씌운 구성으로 할 수 있다.

히터부재가 봉입된 공간내에 비산화성가스를 도입하여 전극에 씌운 석영 유리파이프로부터 가스를 배출할 수가 있다.

상기 카본 터미널의 불순물 농도에 회분으로 10ppm 이하로 하는 것이 바람직하다.

배선용홈에 알루미나가루를 배치하여, 알루미나가루의 소결체에 의해서 발열체를 지지할 수가 있다.

상기 알루미나가루의 철불순물 농도가 5 ppm 이하인 것이 바람직하다.

상기 히터부재 또는 히터부재의 단자부가, 히터부재를 형성하는 히터면에 대하여 실질적으로 수직으로 인출되는 구성으로 할 수 있다.

히터부재의 양끝단을 히터면의 반대측으로 돌출하고, 돌출한 히터부재를 석영 유리지지판에 접촉하는 석영 유리통내에 배열된 복수의 혹은 적어도 끝단부가 복수로 분할된 와이어형상 카본에 의해 고정하여, 상기 석영 유리통에 석영유리관을 씌워 상기 밀폐형부재를 밀봉할 수가 있다.

상기 와이어형상 카본의 다른 끝단측을, 중공부가 형성되어 그 안쪽에 코어부재를 갖는 제 2 와이어형상 카본접속부재에, 이 코어부재에서의 누름력에 의해 접속하고, 분할코어를 이용하는 금속선 접속부재에 의해 금속제의 내접선을 접속하여, 양접속부재를 이 중간에 위치하는 단자부 본체에 의해서 접속할 수가 있다.

상기 분할코어의 외측으로 테이퍼면을 형성하여, 단자부 본체에 테이퍼면과 걸어맞춤하는 테이퍼부를 형성하고, 분할코어에 형성한 지지부에서 금속제의 내접선을 끼워, 이것을 억압하면서 단자부 본체에 접속할 수가 있다.

상기 밀폐형부재내에서 히터부재를 선대칭으로 배치하고, 그 대칭축상에 가스도입·배출구를 형성하여, 용기의 용접시에 가스도입·배출구에서 비산화성가스를 도입하고, 용기의 밀봉시에 가스도입·배출구에서 배기를 행하는 구성으로 할 수 있다.

카본 와이어로 이루어지는 히터부재와 와이어형상 카본을 석영 유리통내에 배열된 복수의 또는 적어도 끝단부가 복수로 분할된 와이어형상 카본에 의해 고정하여, 상기 와이어형상 카본과 전원측의 금속제의 내접선을 제 2 단자장치로 접속하는 구성으로 하고, 제 2 단자장치가, 복수의 또는 끝단부가 여러개로 분할된 와이어형상 카본을 접속하기 위한 제 2 와이어형상 카본 접속부재를 구비하며, 분할코어를 이용하여 금속제의 내접선을 접속하는 구성의 금속선접속부재를 구비하고, 제 2 와이어형상 카본 접속부재와 금속선접속부재를 접속하기 위한 단자부 본체를 구비하여, 양접속부재를 단자부 본체의 일끝단측과 다른 끝단측에 접속하는 구성으로 할수 있다.

상기 히터부재가 복수의 또는 적어도 끝단부가 복수로 분할된 와이어형상 카본이 내부에 배열된 석영 유리통 및 제 2 단자장치가 석영유리관내에 봉입된 구성으로 할 수 있다.

상기 석영유리관의 안쪽에 배치된 금속제의 내접선과 전원측의 외접선을 Mo 박(箔)을 통해 접속하여, Mo 박을 석영 유리제의 핀치시일부에서 밀봉한 구성의 제 3 단자장치를 갖도록 하여도 좋다.

히터부재의 양끝단에 단자부재를 접속하여 히터면의 반대측으로 뚫고나와, 단자부재에 석영유리관을 씌워 석영 유리부재를 밀봉한 구성으로 할 수 있다.

상기 석영유리관의 자유단측에 단자부 본체를 배치하여, 단자부재와 단자부본체를 복수 라인의 또는 적어도 끝단부가 복수로 분할가능한 와이어형상 카본으로 접속한 구성으로 할 수 있다.

상기 밀폐형부재내에서 히터부재를 선대칭으로 배치하여, 그 대칭축상에 가스도입·배출구를 형성하고, 용기의 용접시에 가스도입·배출구에서 비산화성가스를 도입하여, 용기의 밀봉시에 가스도입·배출구에서 배기를 하는 구성으로 할 수 있다.

상기 밀폐형부재가, 전체적으로 평판반원형상으로 중심부에 절결부분를 가지는 분할형으로 되어 있고, 이것을 2개 조합시켜 원형평판히터를 형성하여, 그 중심부에 치구(治具)를 관통할 수 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

상기 단자부재가 상기 히터부재와 상기 복수 라인의 와이어형상 카본을 접속하는 것이며, 그 일끝단측에 히터부재 접속부를 형성하여 히터부재를 접속하고, 복수의 또는 끝단부가 복수로 분할된 와이어형상 카본을 일괄해서 접속하기 위한 제 1 와이어형상 카본 접속부재를 설치하여, 단자부재의 다른 끝단측에 제 1 와이어형상 카본 접속부재를 접속하는 구성으로 하고, 제 1 와이어형상 카본접속부재를 중공으로 형성하여 그 안쪽에 코어부재를 배치하여, 상기 복수의 와이어형상 카본을 코어부재로 억압하여 접속하는 것이 바람직하다.

상기 단자부재와 제 1 와이어형상 카본 접속부재의 상대쪽의 접속단측에 각기 암나사부를 형성하고, 중간부재에 각 암나사부에 해당하는 수나사부를 형성하여, 중간부재를 통해 양쪽 부재를 접속하는 것이 바람직하다.

상기 와이어형상 카본의 다른 끝단측을, 중공부가 형성되어 그 안쪽에 코어부재를 갖는 제 2 와이어형상 카본 접속부재에, 이 코어부재의 억압에 의해서 접속하고, 분할코어를 이용하는 금속선 접속부재에 의해 금속제의 내접선을 접속하여, 양쪽 접속부재를 이 중간에 위치하는 단자부 본체에 의해서 접속하는 것이 바람직하다.

상기 분할코어의 외측에 테이퍼면을 형성하여, 단자부 본체에 테이퍼면과 걸어맞춤하는 테이퍼부를 형성하고, 분할코어에 형성한 지지부에서 금속제의 내접선을 끼워, 이것을 억압하면서 단자부 본체에 접속하는 것이 바람직하다.

상기 금속제의 내접선을 Mo제 금속봉으로 하는 것이 바람직하다.

상기 와이어형상 카본 접속부재와 단자부 본체 및 단자부 본체와 금속선 접속부재를, 각각 나사식으로 접속하는 것이 바람직하다.

카본 와이어로 이루어지는 히터부재와 와이어형상 카본을 제 1 단자장치로 접속하고, 상기 와이어형상 카본과 전원측의 금속제의 내접선을 제 2 단자장치로 접속하는 구성으로 하여, 제 1 단자장치가, 단자부재를 구비하며, 그 일끝단측에 형성한 히터부재 접속부에 히터부재를 접속하게 되어 있고, 복수의 또는 끝단부가 복수로 분할된 와이어형상 카본을 접속하기 위한 제 1 와이어형상 카본 접속부재를 구비하여, 단자부재의 다른 끝단측에 제 1 와이어형상 카본 접속부재를 접속하게 되어 있으며, 제 1 와이어형상 카본 접속부재를 중공으로 형성하여 그 안쪽에 코어부재를 배치하여, 분할한 와이어형상 카본을 코어부재로 억압하여 접속하는 구성으로 되어 있고, 제 2 단자장치가, 복수의 또는 끝단부가 복수로 분할된 와이어형상 카본을 접속하기 위한 제 2 와이어형상 카본 접속부재를 구비하여, 분할 코어를 이용하여 금속제의 내접선을 접속하는 구성의 금속선 접속부재를 구비하며, 제 2 와이어형상 카본 접속부재와 금속선 접속부재를 접속하기 위한 단자부 본체를 구비하고, 양쪽 접속부재를 단자부 본체의 일끝단측과 다른 끝단측에 접속하는 구성으로 할 수 있다.

상기 히터부재와 상기 제 1 및 제 2 단자장치가 석영유리관내에 봉입되고, 석영유리관의 안쪽에 배치된 금속제의 내접선과 전원측의 외접선을 Mo 박을 통해 접속하여, Mo 박을 석영 유리제의 핀치시일부에서 봉한 구성의 제 3 단자장치를 구비하고 있어도 좋다.

상기 히터부재를 봉입한 밀폐형부재는, 석영 유리제 또는 알루미나제 평판형상 용기로 형성할 수 있다.

상기 히터부재를 복수의 단자부재 및 와이어 지지용 지그에 의해서 상기 평판형상 용기내에 비접촉으로 지지되어 봉입한 구성으로 할 수 있다.

상기 단자부재의 길이 방향에, 볼트 삽입용의 대략 원통형의 구멍부가 형성되어 있고, 또한 적어도 이 구멍부를 관통하는 대략 원통형상 가로구멍이 형성되어 있고, 이 가로구멍에 상기 히터부재를 삽입하고, 이 구멍부에 적어도 가로구멍의 하단에 도달하는 길이를 갖는 볼트를 회전삽입하는 구조로 할 수 있다.

상기 볼트 삽입용의 대략 원통형 구멍부의 지름을 상기 대략 원통형 가로구멍의 지름보다 크게하여, 이 가로구멍에 삽입된 상기 히터부재가, 상기 볼트에 의해서 가압되어, 이 구멍부에 도달하도록 편평하게 변형된 구성으로 하는 것이 바람직하다.

상기 볼트와 상기 히터부재의 사이에, 팽창흑연시트를 개재시키는 것이 바람직하다.

상기 와이어 지지용 지그가 투광성 알루미나 단일체 또는, 고순도 카본 및 투광성 알루미나의 조립부재로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 조립부재의 히터부재에 접하는 부분이, 고순도 카본재료로 이루어지고, 상기 조립부재의 평판형상용기에 배치접속하는 부분이, 투광성 알루미나재료로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기 히터부재의 아래쪽에 카본제 반사판을 배치할 수가 있다.

상기 평판형상용기의 발열면에, 단면반원형상 또는 사다리꼴 형상의 볼록부가 형성되어 있고, 이 표면에 정밀연마 처리를 실시할 수 있다.

상기 히터부재를 봉입한 밀폐형부재는, 만곡형이어도 좋다.

상기 판형상의 석영 유리지지체에 상기 히터부재를 봉입하여, 히터부재의 주변부 이외의 석영 유리지지체를 실질적으로 일체화한 판형상의 카본 히터를, 소정형상의 단면을 갖는 카본제 하형과, 이 하형과 쌍을 이루는 카본제 상형과의 사이에서 억압하여, 판형상의 카본 히터를 소정형상으로 만곡시킬 수 있다.

상기 카본제 상형·하형이 반원형의 단면형상을 갖고 있고, 실질적으로 반원통형의 카본 히터로 할 수 있다.

상기 판형상의 석영 유리지지체에 적어도 일면이 경면인 카본제반사판을, 상기 히터부재와는 독립하여 봉입할 수가 있다.

제 1 그룹 발명의 요약을 이하에 서술한다.

제 1 그룹 발명은, 균열성 및 유연성에 뛰어나며, 저비용으로 제조할 수 있는 특히 반도체 제조장치용으로서 유효한 카본 히터를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

제 1 그룹 발명의 카본 히터는, 지름이 5∼15μm 인 카본 파이버를 여러줄 묶은 카본 파이버묶음을 복수 라인 이용하여 와이어형상이나 테입형상같은 세로길이형상으로 꼬아서 넣고, 그 함유불순물량을 회분으로 1Oppm 이하로 한 히터부재를 구비하고 있다.

이에 따라, 히터부재로서의 고온시의 인장강도가 확보되고, 또한 카본 파이버의 밀착성이 그 길이 방향에서 균일하게 되며, 따라서 길이 방향에서의 발열불균일이 저감된다.

여기서, 여러줄 묶음 카본 파이버의 각각의 지름을 5∼15μm으로 한 것은, 5μm 미만으로서는 개개의 파이버가 약하여, 이것을 묶어 소정의 세로길이형상으로 꼬아넣은 히터부재로 하는 것이 곤란하여 진다. 또한, 파이버가 가늘기 때문에, 소정의 저항치를 얻기위한 파이버개수가 많아지고 실용적이지 않다. 또한, 15μm를 넘는 경우에는, 유연성이 나쁘고 여러줄 묶은 카본 파이버묶음을 꼬아넣는 것은 곤란할 뿐만아니라, 카본 파이버가 절단되어, 강도가 현저히 저하하는 등 불량이 생기기 때문이다.

또한, 카본 히터의 불순물을 회분으로 10ppm 이하로 제한한 것은, 불순물이 1Oppm을 넘으면, 미량의 산소라도 산화되기 쉽고, 이 때문에 이상발열을 일으키기 쉽기 때문이다.

실제로 불순물이 회분으로 10 ppm을 넘는 경우에는, 800℃의 대기중에서 10분간 사용하면 이상발열을 일으키고, 질소중에 1OOppm의 산소가 존재하는 분위기에 있어서는 800℃에서 10시간 사용하면 이상발열을 일으키는 것이 확인되어 있다.

한편, 불순물이 회분으로 1Oppm 이하인 경우에는, 질소중에 1OOppm의 산소가 존재하는 분위기에 있어서 800℃에서 50시간 이상 사용하더라도 이상발열을 일으키지 않는 것, 및, 800℃의 대기중에 있어서는 10분미만이면 이상발열을 일으키지 않는 것이 확인되어 있다.

불순물은 회분으로 3 ppm 이하인 것이 보다 바람직하다. 이 경우에는, 특히 이상발열을 억제하는 효과가 커지고, 보다 장기 수명화를 이룰 수 있다.

상기 히터부재는, 상기 5∼15μm의 카본 파이버를 100∼800 줄을 묶고, 이 묶음을 3개이상, 바람직하게는 6∼12줄 묶어 와이어형상이나 테입형상같은 세로길이형상으로 꼬아서 넣는 것이 바람직하다.

카본 파이버를 묶은 개수가 100개미만으로서는 소정의 강도와 저항치를 얻기위해서 6∼12묶음으로는 모자라게 되고, 꼬아 넣는 것이 곤란하다. 또한, 개수가 적기 때문에 부분적인 파단에 대하여 꼬은 것이 풀려, 형상을 유지하는 것이 곤란해 진다. 또한, 상기 개수가 800개를 넘으면, 소정의 저항치를 얻기위해서 묶는 개수가 적어져, 꼬아 넣기에 의한 와이어형상의 유지가 곤란하여진다.

또한, 상기 히터부재는, 1000℃에서의 저항치를 1∼20Ω/m·줄로 하는 것이 바람직하다. 그 이유는, 일반적인 반도체 제조용 가열장치에 있어서, 종래부터의 트랜스용량에 매칭시킬 필요가 있기 때문이다.

즉, 저항치가 20Ω/m·줄을 넘는 경우에는, 저항이 크기때문에 히터길이를 길게 잡을 수 없고, 단자사이에서 열이 빼앗겨 온도 불균일이 생기기 쉬워진다.

한편, 저항치가 1Ω/m·줄미만의 경우에는, 반대로 저항이 낮기때문에 히터길이를 필요이상으로 길게 잡아야 하고, 카본와이어나 카본 테입같은 가는 길이의 히터부재의 조직 불균일이나 분위기의 불균일에 의해 온도의 격차가 생길 우려가 커진다.

한편, 상기 히터부재의 1000℃에서의 전기저항치는, 상기 특성을 보다 높은 신뢰성으로 얻기위해서는, 2∼10Ω/m·줄로 하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 카본 파이버묶음을 꼬아 넣음으로써, 단면형상이 거의 원형인 히터부재의 지름을, 그 길이방향에서 일정하게 할 수가 있고, 그 결과, 발열량을 길이 방향으로 안정화시킬 수 있다. 또한, 이 꼬아넣기에 의해서, 후술하는 히터부재표면에서의 카본 파이버에 의한 보풀이 일어나는 상태를 형성하는 것을 가능하게 한다. 또한 이 히터부재는, 발열됨으로써, 그 자체가 열팽창을 일으켜, 예컨대 2줄의 단자 사이에 뻗어진 히터부재는, 만약 꼬아넣기가 없는 것이었다고 하면, 흘러내림이 생기고, 발열 불균일을 일으키지만, 꼬아넣어져 있음으로써, 이러한 문제가 생기는 일은 없다.

제 1 그룹 발명에 있어서, 카본 히터재료가 되는 카본 파이버는 종래의 C/C와는 달리, 수지로 고화하여 일체화하지 않은 것이 바람직하다. 이것은 카본 파이버가 갖는 유연성이 손상되고, 또한 수지의 열수축에 따라, 해당 파이버의 절단등이 생기기 때문이다.

상기 히터부재를 1개 또는 복수 라인을 병렬로 배치하여, 석영 유리제 또는 투광성 알루미나제의 밀봉형부재에 봉입하고, 예컨대 반도체 제조장치용의 카본 히터를 구성하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 히터부재를 산화성분위기, 고온분위기등의 여러가지의 조건에서의 사용이 가능해지게 된다.

특히, 석영 유리제로 함으로써, 보다 높은 고순도화를 달성할 수 있고, 반도체 제조장치용으로서 유효한 것으로 할 수가 있다.

한편, 히터부재를 복수 라인 병렬로 배치한다고 하는 것은, 히터부재의 전체길이에 걸쳐 2줄이상이, 인접하여 대략 평행하게 배치되는 것을 의미한다. 이에 따라, 카본 히터 전체에서의 전기저항치를 용이하게 조정할 수가 있음과 동시에, 복수 라인의 히터부재가 인접하고 있다, 즉, 길이 방향의 다수의 개소에서 접촉한 상태가 형성됨으로써, 아무리 1개의 히터부재가 소정의 부분에서 부분적인 절단등의 문제가 생긴 경우라도, 그 근방에서, 상기 접촉하는 부분이 존재하는 것이므로 상기 불량에 따른 발열 불균일을 방지할 수가 있다.

또한, 여기서 말하는 밀봉형부재란, 상기 히터부재를 석영 유리제 또는, 투광성 알루미나제 재료로 물리적으로 밀봉하는 부재를 의미하는 것은, 물론이지만, 후술하는 바와 같이, 동 부재내에, 질소, 또는 불활성가스를 유입·유출하는 구조를 부가하여, 그 결과, 상기 히터부재가, 외기(공기)와 접하는 것을 방지한 실질적으로 밀봉된 부재도 의미하는 것이다.

상기 용기의 형상은, 2중관형상, 직관형상, 고리형상등으로부터 선택할 수 있다. 이러한 형상의 여러개의 석영 유리 또는 투광성 알루미나용기를 조합하여 소정형상의 히팅존을 형성함으로써, 그 형상에 일치한 피처리물을 균일하게 가열할 수가 있다.

또한, 상기 용기내에 질소 또는 불활성가스를 유입하거나, 용기내를 20 torr 이하의 진공으로 하는 것이 바람직하다. 이에 의하여, 상기 카본 히터의 열화를 방지하여, 장기 수명화 및 균열성의 장시간의 지속을 가능하게 하기 때문이다.

다음에 제 2 그룹 발명의 요약을 서술한다.

제 2 그룹 발명의 목적의 하나는 발열 불균일이 적고, 예컨대 반도체(웨이퍼)등의 피가열체를 균일하게 열처리할 수가 있고, 장시간의 고온강도를 유지할 수 있으며, 수명을 장기간 유지할 수 있는 카본 히터를 제공하는 것이다.

제 2 그룹 발명의 다른 목적은, 카본 파이버를 여러줄을 묶은 카본 파이버묶음을 여러줄 이용하여 와이어형상이나 테입형상같은 세로길이형상으로 꼬은 히터부재를 지지하는 밀봉형부재를 구성하는 석영 유리지지체로의 응력집중이 생기지 않는 형태로, 봉입을 확실히 실시할 수 있고, 더구나, 상기 히터부재를 지지하는 석영 유리지지체의 두께를 자유롭게 설정할 수 있는 카본 히터를 제공하는 것이다.

제 2 그룹 발명의 카본 히터는, 상기 히터부재가 판형상의 석영 유리지지체내에 밀봉되어 있고, 상기 히터부재의 주변부 이외의 석영 유리지지체가 실질적으로 일체화된 구성으로 되어 있다.

여기서, 실질적으로 일체화된 구성이란, 후술하는 바와 같이 복수매의 석영유리판의 접합면을 융착시켜 본 발명의 카본 히터를 접합제를 사용하지 않고 제조한 경우에, 카본 히터 내부의 히터부재를 배치한 홈이나 단자부등의 공간이, 외부(대기나 가열로내의 분위기)와 융착부에서 절연되도록 카본 히터 주변부가 융착되어 있으며, 또한 내부의 석영유리 접합면이 전체면에 걸쳐서 융착되어 있는 상태를 나타낸다. 단지 융착의 효과에 지장이 없는 정도에서 미융착부가 접촉면적에 대하여 30%이하 정도라면 존재하여도 좋다. 또한 이 30%이하 정도로 한 것은, 히터부재로부터의 방사광이 불균일하게 되는 것을 방지하기 위해서이다.

이에 따라, 상기 히터부재를 지지하는 석영 유리지지체로의 응력집중이 생기지 않은 형태에서 밀착을 확실하게 실시할 수 있고, 또한 두께가 5 mm 이하의 저강도의 석영유리판을 이용한 경우라도, 감압환경하에서 석영 유리에 파손이 생기는 일이 없다.

제 2 그룹 발명의 카본 히터는 상기 석영 유리지지체가 복수매의 석영유리판 각각의 접합면 전체를 융착에 의해 일체화한 것이며, 적어도 한 장의 석영유리판의 접합면에 배선용홈을 형성하고, 거기에 상기 히터부재를 배치하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 적어도 한 장의 석영유리판의 접합면에 배선용홈을 형성하고, 이 배선용 홈에 지름이 5∼15μm 인 카본 파이버를 여러줄 묶은 카본 파이버묶음을 여러줄 이용하여 와이어형상이나 테입형상같은 세로길이형상으로 꼬아, 그 함유불순물량을 회분으로 1Oppm 이하로 한 히터부재를 배치하는 구성으로 함으로써, 이 카본 재질의 히터부재가, 와이어형상이나 테입형상의 히터부재의 표면에서 보풀이 일어난 다수의 직경이 5∼15μm의 카본 파이버에 의해서, 석영 유리제의 밀봉형부재와 접촉하는 구조가 되기 때문에, 히터부재에 통전을 하여 고온으로 발열시킨 상태로 하여도, 카본과 석영 유리의 반응이 진행하고, 그 결과, 카본 재질의 히터부재가 열화하는 것을 방지할 수가 있다. (히터부재의 표면에 보풀이 일어난 카본 파이버는, 석영 유리제의 밀봉형부재와 접촉하기 때문에, 접촉한 부분으로부터 규화(珪化)가 진행하지만, 이 지름이 지극히 미세하고, 부피가 작은 것으로부터, 이 규화반응이 히터부재 전체로 진행하는 것을 억제하는 것으로 추측된다.) 요컨대, 이것은 발열 불균일이 생기는 것을 방지하고, 또한 수명의 장기화를 꾀할 수 있는 것을 의미한다.

한편, 이 히터부재는, 발열량을 조정 혹은 품질을 안정화하기위해서, 1줄 또는 2줄 혹은 그 이상의 개수를 병렬로 배치하는 것도 가능하다. 그 경우, 배선용홈의 바닥부에, 이 개수에 해당하는 2단홈을 더 설치하는 것이 바람직하다.

제 2 그룹 발명의 카본 히터는, 상기 히터부재가 판형상의 석영 유리지지체내에 밀봉되어 있고, 상기 히터부재의 주변부 이외의 석영 유리지지체가 실질적으로 일체화되어 있는 카본 히터로서 상기 석영 유리지지체가 2장의 석영유리판을 융착한 것이며, 적어도 1장의 석영유리판의 접합면에 소정깊이의 배선용홈이 형성되어 있고, 상기 깊이만큼을 포함하지 않은 각각의 석영유리판의 두께가 대략 동일하게 되는 구성으로 되어 있다. 이에 따라, 와이어 상하의 석영 유리의 열용량이 같이 되어 상하방향에 대하여, 균등하게 방열할 수가 있다.

또한, 제 2 그룹 발명의 다른 카본 히터는, 상기 히터부재가 판형상의 석영 유리지지체내에 밀봉되어 있고, 상기 히터부재의 주변부 이외의 석영 유리지지체가 실질적으로 일체화되어 있는 카본 히터로서 상기 석영 유리지지체가, 두께가 다른 2장의 석영유리판을 융착한 것이며, 적어도 1장의 석영유리판의 접합면에 소정깊이의 배선용홈이 형성되어 있고, 상기 깊이부분을 포함하지 않은 한쪽의 석영유리판의 두께가 다른 쪽 두께의 1/2이하가 되는 구성으로 되어 있다. 이에 따라서, 한쪽 에 대해서의 방열을 크게 하고, 다른쪽에 대하여, 열용량이 작기 때문에, 방열을 작게 할 수가 있는 상기 2개의 형태의 카본 히터는, 이것을 배치하는 장소에 의해서, 어느 것인가를 적합하게 선택할 수가 있다.

또한, 제 2 그룹 발명의 카본 히터는 상기 배선용홈이, 그 길이 방향으로 수직인 단면형상의 적어도 아래쪽에 만곡형상을 갖고, 또한, 정밀연마 처리되어 있는 것이 보다 바람직하다. 물론, 횡단면 전체를 만곡형상으로 하여도 좋다.

이에 따라, 복수매의 석영유리판을 융착시켜 일체화할 때에, 배선용홈의 횡단면형상이 열변형하여 카본 와이어와 면접촉하는 것을 강력하게 방지할 수가 있어, 석영 유리와 카본의 반응에 따른 카본 와이어의 열화를 방지할 수가 있다.

이것은, 상기 만곡형상에 의해서, 홈부에 만곡형상의 곡율을 가짐으로써, 응력을 분산할 수가 있고, 홈부의 변형이 억제되는 것에 기인한다.

또한, 동 열변형에 따른 석영 유리지지체의 내부비뚤어짐의 축적을 억제할 수가 있고, 이 깨짐 등의 불량을 방지할 수가 있다. 더욱이, 이 면접촉에 따른 카본 와이어로부터의 발열량의 흡수에 의한, 해당 카본 히터로서의 발열 불균일을 방지할 수가 있다.

한편, 상기 배선용홈을 예컨대 산수소 버너에 의해서 소정시간 구움으로써 정밀연마 처리하는 것은, 석영유리판에 배선용홈을 기계가공에 의해서 형성한 상태의 다소의 요철이 다수 존재하는 통상의 상태로서는, 해당 카본 히터를 발열시켜 배선용홈이 가열된 경우에 상기 요철중, 특히 볼록부에 있어서, 극부가열상태가 되어, 군데군데 연마 처리가 이루어진 것 같은 구조가 되어버리며, 해당 카본 히터에 의한 가열 불균일이 생겨 버리는 것으로부터, 이것을 방지하는 것을 의도하고 있다.

제 2 그룹 발명의 카본 히터는 상기 배선용홈부가 감압 또는 비산화성 가스분위기로 접합되는 것이 바람직하다. 이것은, 카본 와이어의 제조시에 놓을 수 있는 산화열화를 방지하기 때문이다.

제 2 그룹 발명의 다른 카본 히터는 상기 히터부재가 판형상의 석영 유리지지체내에 밀봉되어 있고, 상기 히터부재의 주변부 이외의 석영 유리지지체가 실질적으로 일체화되어 있는 카본 히터로서 상기 배선용홈이, 그 길이 방향으로 수직인 단면형상이 전체적으로「凸」자형상인 구성으로 되어 있다.

한편, 여기에서, 「凸」자형상이란, 가로길이의 장방형의 윗변 거의 중앙부 위쪽에, 이 윗변보다도 한변의 길이가 짧은 정방형 혹은 이 윗변보다도 윗변이 짧은 세로길이가 장방형을 결합한 듯한 형상을 의미한다.

이에 따라, 카본 와이어를 배선용홈에 배치할 때에, 동 와이어가 윗쪽으로 부상하는 것을 방지할 수 있고, 작업성을 양호하게 할 수 있다. 또한, 홈주위에, 특히 홈의 위쪽주변(상판)의 휘어짐에 의한 열변형을 완화할 수 있게 된다.

또한, 제 2 그룹 발명의 카본 히터는, 제 1 석영유리판에 배선용홈을 형성하여, 제 2 석영유리판에 배선용홈과 쌍을 이루는 좁은폭의 삽입용홈 또는 관통 슬릿을 형성하고, 제 1, 제 2 석영유리판을 홈끼리 마주 보도록 접합하여, 제 2 석영유리판의 표면을 연마 또는 연삭하여 삽입용홈 또는 관통 슬릿의 바닥부를 제거함으로써, 이를 삽입용창문으로서 노출시켜, 거기에서 제 1 석영유리판의 배선용홈내로 카본발열체를 밀어넣고, 연마면 또는 연삭면에 제 3 석영유리판을 맞추며, 그 후에 3장의 석영유리판을 융착시켜 홈 이외의 부분 전면을 실질적으로 일체화시킴으로써, 상기 배선용홈을 그 길이 방향으로 수직인 단면형상이 전체적으로「凸」자형상으로 하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 작업성의 양호화 및 상기 열변형의 완화를 보다 확실하게 할 수 있다.

제 2 그룹 발명의 다른 카본 히터는, 상기 히터부재가 판형상의 석영 유리지지체내에 밀봉되어 있고, 상기 히터부재의 주변부 이외의 석영 유리지지체가 실질적으로 일체화되어 있는 카본 히터로서, 석영 유리지지체가, 불투명 석영 유리층을 갖는다.

또한, 복수매의 석영유리판중의 1장이 불투명 석영유리판이라도 좋다.

이에 따라, 카본 히터에서 가열하지 않는 쪽으로의 방열을 상기 불투명 석영 유리층에 의하여 방지할 수가 있다.

제 2 그룹 발명의 다른 카본 히터는, 상기 히터부재와 적어도 한 면이 경면인 카본제 반사판이, 판형상의 석영 유리지지체에 봉입되어 있고, 상기 히터부재와 상기 카본제 반사판의 주변부 이외의 석영 유리지지체가 실질적으로 일체화된 구성으로 되어 있다.

이 때, 3장의 석영유리판을 이용하는 경우에는, 석영유리판의 2개의 접합면에 설치한 배선용홈과 반사판 설정부에, 각각 히터부재와 적어도 한 면이 경면인 카본제 반사판을 배치하고, 석영유리판의 접합부를 융착에 의해 일체화하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 반사판방향으로의 방열을 억제하고, 한방향의 면으로 방열을 많이 할 수가 있다. 또한 반사판의 존재에 의해 방열되는 열이 균일하게 축열분산되고, 히터면내의 온도분포를 균일하게 할 수 있다.

특히 카본을 선택한 이유는, 카본재가 순화처리가 용이하고, 그 고순도화된 카본재를 이용하는 것에 따라 불순물의 확산에 의한 히터부재 및 피처리물로의 금속오염을 방지할 수가 있다.

또한, 제 2 그룹 발명의 카본 히터는, 상기 히터부재가 판형상의 석영 유리지지체내에 밀봉되어 있고, 상기 히터부재의 주변부 이외의 석영 유리지지체가 실질적으로 일체화되어 있는 카본 히터로서, 전체적으로 판형상의 석영 유리지지체에, 적어도 한 면이 경면인 카본제 반사판이 봉입되어 있고, 카본제 반사판의 주변부 이외의 석영 유리지지체가 실질적으로 일체화되어 있는 반사판을 상기 석영 유리지지체에 인접배치하는 구성으로 되어 있다.

이에 따라, 반사판이 복사(輻射)를 차단하고, 반사시킴으로써 가열시키고 싶지 않은 부분을 보호하는 것을 용이하게 달성할 수 있다.

제 2 그룹 발명의 카본 히터에 있어서는, 상술의 어느쪽의 형태에 있어서도, 판형상의 석영 유리지지체의 적어도 하나의 바깥표면에, 단면반원형상 또는 사다리꼴 형상의 볼록부가 형성되어 있고, 이 외의 표면이 정밀연마 처리되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라 본 발명의 히터부재와 같은 선형상 발열체에 의한 히터면 윗쪽으로의 발열을, 빛의 산란에 의해서 균일화시키는 프리즘효과를 얻을 수 있다.

통상, 동일한 효과를 얻기위해서, 히터면을 샌드 블러스트 처리하는 방법이 채용되지만, 이 경우에는, 표면이 모래알 형상으로 되고 있고, 이 표면부터의 방열이 억제되어, 석영 유리 자신에게 열을 축적하므로 에너지효율이 저하하여 버린다. 이 의미에 의해 상기 정밀연마 처리되어 있는 것은, 중요한 사항이다.

또한, 제 2 그룹 발명의 카본 히터에 있어서는, 히터부재의 단자부는, 히터부재를 형성하는 히터면에 대하여 실질적으로는 수직으로 인출하는 것이 바람직하다. 단자부를 히터면과 수직하게 인출함으로써, 석영 유리지지체의 융착면을 크게할 수 있고, 강도면에서 유리해진다.

또한, 상기 단자부는, 카본 터미널로서 구성할 수가 있다. 카본 터미널을 설치함으로써, 카본 터미널을 카본발열체보다 저온, 약간의 산소와 접촉한 경우에도, 산화를 방지할 수 있다. 물론, 카본 터미널 주변에 비산화성가스를 도입하면, 산화방지를 보다 철저하게 할 수 있다.

카본 터미널은, 전원측의 금속전극과, 히터부재와의 직접적인 접촉을 없애는 의미로도 도움이 된다.

금속전극의 적어도 카본 터미널측의 부분에는, 석영 유리파이프를 씌우는 것이 바람직하다. 그리고, 금속전극이나 단자의 노출부는, 열처리장치의 가열로밖에 배치한다. 이와 같이 금속전극의 가열로내 부분을 석영 유리로 덮음으로써, 금속전극으로부터의 Fe나 Al등의 불순물 오염을 저감할 수가 있다.

제 2 그룹 발명의 다른 카본 히터는, 상기 히터부재를 1개 또는 복수 라인을 병렬로 석영 유리제의 밀봉형부재내에 봉입한 카본 히터로서, 상기 밀폐형부재가, 만곡형인 구성으로 되어있다.

이에 따라, 발열 불균형이 적고, 장시간의 고온강도를 유지할 수 있고, 수명을 연장할 수 있으며, 또한 예컨대, 반도체(웨이퍼)등의 피가열체를 배열한 로드를 균일하게 열처리할 수 있는 예컨대 원통의 2분할형상인 만곡형 카본 히터를 제공할 수가 있다.

상기 만곡형의 카본 히터에 있어서는, 상기 판형상의 석영 유리지지체에 상기 히터부재를 봉입하고, 히터부재의 주변부 이 외의 석영 유리지지체를 실질적으로 일체화한 판형상의 카본 히터를, 소정형상의 단면을 갖는 카본제 하형과, 그것과 쌍을 이루는 카본제 상형과의 사이에서 가압하여, 판형상의 카본 히터를 소정형상으로 만곡시켜 놓는 것이 바람직하다.

이에 따라, 상기 히터부재가 석영 유리지지체로 밀봉되어 있고, 상기 히터부재의 주변부 이외의 석영 유리지지체가 실질적으로 일체화한 만곡형 카본 히터를 얻을 수 있고, 이에 따라, 상기 히터부재를 지지하는 석영 유리지지체로의 응력집중이 생기지 않은 형태로 밀봉을 확실하게 실시할 수 있고, 또한 두께가 5 mm 이하의 저강도의 석영유리판을 이용한 경우라도, 감압환경하에서 석영 유리에 파손이 생기는 일이 없다.

상기 카본제 상형·하형이 반원형의 단면형상을 갖고 있고, 실질적으로 반원통형의 카본 히터로 하는 것이 바람직하며, 또한 상기 판형상의 석영 유리지지체에서 적어도 일면이 경면인 카본제 반사판을, 상기 히터부재와는 독립해서 봉입하는 것이 보다 바람직하다. 이것은 비가열부를 보호하기 위해서이고, 복사를 막을 수 있기 때문이다.

다음에, 제 3 그룹 발명의 요약을 설명한다.

전술의 제 1 그룹 발명은, 카본 파이버를 꼬아넣은 유연한 카본 와이어를 이용하여 카본 히터를 구성하는 것이다. 이와 같이, 카본 와이어를 이용함으로써, 히터의 형상에 자유도가 생기고, 설계면이나 취급상의 이점을 누릴 수 있다.

제 3 그룹 발명은, 이러한 이점을 가지는 카본 와이어형상의 히터부재를 이용하여, 수명을 대폭 연장할 수 있고, 또한 급속승강온도가 가능한 예컨대 반도체제조장치용의 카본 히터를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

제 3 그룹 발명의 카본 히터는, 지름이 5∼15μm 인 카본 파이버를 여러줄 묶은 카본 파이버묶음을 복수 라인 이용하여 와이어형상이나 테입형상같은 세로길이형상으로 꼬아넣어, 그 함유불순물량을 회분으로 1Oppm 이하로 한 히터부재를 1개 또는 복수 라인을 병렬로 석영 유리제의 밀봉형부재내에 봉입한 카본 히터로서, 상기 밀폐형부재가 배선용홈을 갖는 석영 유리제의 설정부재 및 석영 유리제의 뚜껑부재로 이루어져, 상기 배선용홈에 상기 히터부재를 배치한 구성으로 이루어지고 있다.

이 구조에 의해서 발열 불균형이 적고, 요컨대 피가열체인 반도체(웨이퍼)를 균일하게 열처리할 수가 있고, 또한 장시간의 고온강도를 유지할 수 있으며, 수명을 연장할 수 있다.

상기한 복수 라인의 카본 파이버를 묶은 카본 파이버묶음을 복수 라인 이용하여 와이어형상으로 꼬아넣은 발열체의 표면을 지름 5∼15μm의 카본 파이버에서도 보풀이 일어나는 구조로 함으로써, 석영과 카본의 실질적 접촉면적이 극단적으로 적어지고, 그 결과 1350℃정도라도 꽤 장시간 사용할 수 있는 것이 확인되어 있다.

제 3 그룹 발명의 카본 히터는, 상기 설정부재 및 뚜껑부재중 어느 하나 또는 상대쪽의 바깥둘레부에 방염제를 형성하고, 이 방염제 이 외의 대향면이 0.2∼1O mm의 간격으로 배치되어, 양쪽 부재를 석영 유리의 패딩법에 의해서, 일체화하고 있는 것이 바람직하다.

또, 석영 유리제의 설정부재 및 뚜껑부재를 씌우는데 있어서는, 양쪽 부재를 소정의 간격으로 대략 평행하게 떨어진 상태로 석영 유리의 패딩용착법에 의해서 빈틈이 없도록 고정하는 것이 바람직하다. 이것은, 양쪽 부재를, 예컨대 대략 전역에서 접촉시킨 상태로 바깥둘레부를 용착 또는패딩용착하면, 이 때의 바깥둘레부가열에 따라, 양쪽 부재 또는 어느 한 쪽의 부재에 균열이나 클랙이 생기는 데에 비해, 상기 고정을 하게 되면, 이러한 문제가 생기는 일없이 견고하게 씌울 수 있다. 이것은, 가공시의 부분가열에 의한 열응력의 집중 및 설정부재 및 뚜껑부재의 온도차에 의한 휨 발생을 완화한 것에 따른다고 생각할 수 있다.

또한, 상기 바람직한 형태에 의하여 방염제가 존재함으로써, 가열원인 산수소버너의 화염이 양쪽 부재 사이에 들어가, 내부의 카본 히터를 산화하는 것을 강력하게 방지할 수가 있다. 또한, 설정부재 및 뚜껑부재의 간격을 전역에 걸쳐 균일하게 할 수 있고, 더욱이 설정부재 및 뚜껑부재의 바깥둘레부에 SiO₂미세분말에 의한 백색으로 뿌옇게 되는 현상이 발생하는 것을 방지하여, 본 카본 히터의 균열성을 향상시킬 수 있다.

한편, 이 방염제의 상대부재와 접하는 면은, 전면에 있어서 가열·용착되어 있는 것이 중요하다. 용착되지 않고 단지 면접촉하고 있는 부분이 존재하면 상기와 같은 균열이나 클랙이 용착시에 생겨 버리기 때문이다.

이 상기 방염제는, 소정형상의 양쪽 부재를 형성할 때에 일체적으로 설치하여도 좋고, 각각의 바깥둘레부에 뒤에서 용접하여 설치하더라도 좋다.

그리고 양쪽 부재의 대향면은 0.2∼10 mm의 간격으로 배치되는 것이 바람직하다. 이것은 0.2 mm 미만에서는 양쪽 부재의 균열이나 균열을 충분히 방지할 수 없고, 또한 1 mm을 넘는 경우에는, 용착용화염이 들어가기 쉽게 카본 히터가 산화될 우려가 커지기 때문이다.

또한, 제 3 그룹 발명의 카본 히터에 있어서는, 상기 히터부재의 양끝단에 카본 터미널을 배치하고, 카본 터미널에 전극을 접속하여, 이 전극의 카본 터미널측의 부분에 석영 유리파이프를 씌운 구성으로 하는 것이 바람직하다.

카본 터미널을 설치함으로써, 카본 터미널을 히터부재보다 저온, 약간의 산소가 들어가더라도, 산화방지할 수가 있다. 특히, 카본 터미널의 주변에서 비산화성가스를 도입하면, 산화방지를 보다 철저히 할 수 있다.

또한, 상기 히터부재와 금속전극이 직접 접촉하고 있으면, 금속오염에 의해 히터부재의 수명이 현저하게 저하된다. 카본 터미널을 개재시키는 것은, 히터부재와 금속전극과의 접촉을 없애는 의미로도 도움이 된다．

금속전극의 적어도 카본 터미널측의 부분에는, 석영 유리파이프를 씌우는 것이 바람직하다. 그리고, 금속전극이나 단자의 노출부는, 가열로밖에 배치한다. 이와 같이, 금속전극의 가열로내 부분을 석영 유리로 덮음으로써, 금속전극부터의 Fe나 Al등의 불순물오염을 저감할 수가 있다.

이 카본 터미널의 불순물 농도는, 회분으로 1Oppm 이하인 것이 바람직하다. 이에 따라 히터부재의 열화를 억제하여 수명을 길게 할 수 있기 때문이다.

히터내에 질소나 아르곤가스등의 비산화성가스를 도입하는 것이 바람직하다. 이와 같이 비산화성가스를 도입함으로써, 히터부재의 산화를 방지할 수가 있다.

카본 터미널에 접속하는 금속전극도 고온이 되면 불순물을 발생할 가능성이 있지만, 금속전극을 수용하는 석영 유리파이프로부터 비산화성가스를 배출하면, 불순물의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 상기 금속전극으로서는 몰리브덴(Mo)을 이용하는 것이 바람직하다. 이것은 Mo의 열팽창계수가 카본재의 그것과 근사하여, 카본 터미널과의 양호한 접합이 고온시에도 유지되기 때문이다.

히터부재로서는, 제 1 그룹 발명에서 서술한 히터부재를 이용하는 것이 바람직하다.

설정부재와 뚜껑부재를 평판형상으로 하는 것이 가능하다.

또한, 제 3 그룹 발명의 카본 히터에 있어서는, 카본제의 히터부재와 석영 유리제의 설정부재와의 반응을 보다 확실하게 억제하기 위해서는, 배선용홈에 알루미나가루를 배치하고, 알루미나가루의 소결체에 의해서 발열체를 지지하는 것이 바람직하다.

이에 따라 카본 히터의 사용최고온도를 보다 확실하게 1350℃ 정도까지 올릴 수 있다.

상기 알루미나가루의 소결체는, 설정홈부에 알루미나가루 및 상기 히터부재를 설치한 후에 1300℃ 정도의 열처리를 함으로써 형성된다.

또한, 알루미나가루의 철불순물 농도는, 철오염에 의해서 카본질의 히터부재의 라이프가 저하하지 않도록, 5 ppm 이하로 억제하는 것이 바람직하다.

또, 제 3 그룹 발명의 카본 히터는, 반도체의 산화, 확산, CVD 등의 열처리장치 뿐만아니라, 세정장치등에 있어서도 어떠한 가열을 동반하는 제조장치이면, 모든 것에 적응가능하다.

다음에, 제 4 그룹 발명의 요약을 서술한다.

제 4 그룹 발명은, 전술과 같은 이점을 가지는 카본 와이어형상의 히터부재를 이용하여, 내용수명을 대폭 향상할 수 있고, 또한 급속승강온도가 가능한 예컨대 반도체 열처리장치용의 카본 히터를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

또한, 제 4 그룹 발명은, 상기 히터부재와 와이어형상 카본으로 이루어지는 단자선과, 와이어형상 카본으로 이루어지는 단자선과 금속제의 단자선을 확실하고 용이하게 접속할 수 있는 심플한 구조의 카본 히터를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

제 4 그룹 발명의 카본 히터는, 상기 히터부재가 판형상의 석영 유리지지체내에 밀봉되어 있고, 상기 히터부재의 주변부 이외의 석영 유리지지체가 실질적으로 일체화되어 있는 카본 히터로서, 상기 히터부재 또는 히터부재의 단자부가 히터부재를 형성하는 히터면에 대하여 실질적으로 수직으로 인출되는 구성으로 되어있다.

이러한 구성에 의하면, 예컨대 반도체 열처리장치의 아래쪽에서 피처리물인 반도체 웨이퍼 복수매를 보트를 통해 출납하는 종형열처리장치 또는 반도체 웨이퍼 1장을 유지부재를 통해 출납하는 매엽식처리장치에 용이하게 배치할 수 있으며, 또한 면내 균열성이 뛰어나, 수명이 긴 히터가 된다.

상기의 히터부재의 바람직한 형태는, 제 1 그룹 발명에서 서술한 그대로이다.

상기 제 4 그룹 발명의 카본 히터의 1개의 형태는, 상기 히터부재 자체가 히터부재를 형성하는 히터면에 대하여 실질적으로 수직으로 인출되는 구조인 것이지만(이하, 이것을 제4-1 그룹 발명으로서 상술함), 이 경우에는, 히터부재의 양끝단을 히터면의 반대측에서 돌출시켜, 돌출한 히터부재를 석영 유리지지판에 접촉하는 석영 유리통내에 배열된 복수의 또는 적어도 끝단부가 복수로 분할된 와이어형상카본에 의해 고정하고, 상기 석영 유리통에 석영유리관을 씌워 상기 밀폐형부재를 밀봉한 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 히터부재를 상기 와이어형상 카본으로 이루어지는 단자선에 견고하고 확실하게 접선할 수 있다. 또한 와이어가 동종의 복수 라인의 와이어에 접하여 접촉저항을 낮추기 때문에, 스파크등의 불량을 방지할 수가 있다.

또한, 이러한 구성에 의하면, 후술하는 바와 같은 히터부재의 끝단부를 상기 석영 유리제 밀폐형부재내에서 단자부재를 배치하고, 단자선에 접속하는 방법에 비하여, 동 밀폐형부재내에 히터부재 이 외의 이물이 존재하지 않은 만큼만, 히터면 윗쪽으로의 발열 불균일이 보다 저감되는 경향이 있다.

제 4-1 그룹 발명의 카본 히터에 있어서는, 단자선이 되는 상기 와이어형상 카본의 다른 끝단측을, 중공부가 형성되어 그 안쪽에 코어부재를 갖는 제 2 와이어형상 카본 접속부재에, 이 코어부재에서의 가압에 의해서 접속하고, 분할코어를 이용하는 금속선 접속부재에 의해 금속제의 내접선을 접속하여, 양쪽 접속부재를 이 중간에 위치하는 단자부 본체에 의해서 접속하는 것이 보다 바람직하다.

특히, 상기 코어부재에서의 가압을 이용한 복수의 와이어형상 카본 접속방법에 의해서, 접촉저항을 억제하여 스파크발생을 방지할 수가 있다. 또한 상기 분할코어를 이용한 내접선의 접속방법에 의하여 넓은 면에서 금속제 내접선과 카본 단자부재를 접촉시킬 수 있어 스파크 발생을 방지할 수가 있다.

상기 분할 코어를 이용하는 금속선 접속부재에서의 내접선을 접속하는 방법으로서는, 특히, 상기 분할코어의 외측에 테이퍼면을 형성하고, 단자부 본체에 테이퍼면과 걸어맞춤하는 테이퍼부를 형성하여, 분할코어에 형성한 지지부에서 금속제의 내접선을 끼우고, 이것을 누르면서 단자부 본체에 접속하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 접촉저항을 낮추어 스파크 발생을 방지할 수가 있다.

또한, 상기 밀폐형부재내에서 히터부재를 선대칭으로 배치하고, 그 대칭축상에 가스도입·배출구를 형성하며, 용기의 용접시에 가스도입·배출구에서 비산화성가스를 도입하여, 용기의 밀봉시에 가스도입·배출구에서 배기를 하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이로써, 히터내부에서 균일하게 비산화가스를 도입하는 것이 가능하게 되고, 카본의 산화방지와 히터면 내부 온도분포를 균일하게 할 수 있다.

상기의 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 제 4-1 그룹 발명의 카본 히터에 있어서는, 카본 와이어로 이루어지는 히터부재와 와이어형상 카본을 석영 유리통내에 배열된 복수의 또는 적어도 끝단부가 복수로 분할된 와이어형상 카본에 의해 고정하고, 상기 와이어형상 카본과 전원측의 금속제의 내접선을 제 2 단자장치로 접속하는 구성으로 하여, 제 2 단자장치가, 복수의 또는 끝단부가 복수로 분할된 와이어형상 카본을 접속하기 위한 제 2 와이어형상 카본 접속부재를 구비하고, 분할코어를 이용하여 금속제의 내접선을 접속하는 구성의 금속선 접속부재를 구비하며, 제 2 와이어형상 카본 접속부재와 금속선 접속부재를 접속하기 위한 단자부 본체를 구비하여, 양쪽 접속부재를 단자부 본체의 일끝단측과 다른 끝단측에 접속하는 구성으로 되어 있는 것이, 보다 바람직한 것은 분명하다.

그리고, 이러한 구성이며 또한, 상기 히터부재가 복수의 또는 적어도 끝단부가 복수로 분할된 와이어형상 카본이 내부에 배열된 석영 유리통 및 제 2 단자장치를 석영유리관내에 봉입하는 구성에 의해서, 석영 유리밀폐형부재에 배치되는 히터부재로부터 복수의 와이어형상 카본으로 이루어지는 단자선, 제 2 와이어형상 카본접속부재·단자부 본체·금속선 접속부재 및 금속제의 내접선을 접속하는 일련의 전기적 접속계를 전부, 외기로부터 차단할 수가 있고, 그 결과, 상기 일련의 전기적 접속계를 구성하는 부재의 모든 산화를 방지할 수 있으며, 수명이 길고 또한 안정된 균열성을 확보한 카본 히터로 할 수 있다.

그리고, 제 4-1 그룹 발명의 카본 히터를 최적의 것으로 하기위해서는, 또한 상기 석영유리관의 안쪽에 배치된 금속제의 내접선과 전원측의 외접선을 Mo 박을 통해 접속하여, Mo 박을 석영 유리제의 핀치시일부에서 밀봉한 구성으로 하는 것이 중요해진다.

이에 반하여, 내접선을 그대로 캡밖으로 내어 핀치한 경우에는, Mo와 석영의 열팽창계수차에 의해서 석영 유리제의 핀치실에 균열등이 발생하고, 밀폐성이 저해되어 버리는 불량이 생긴다. 이러한 불량을 해소하기위해서, Mo의 박체를 개재시켜, 석영 유리로 핀치하여 밀봉하는 것이다.

상기 제 4 그룹 발명의 카본 히터에 있어서는, 석영 유리용기를, 중심부에 개구를 갖는 평판 도너츠형상으로 할 수가 있고, 또한, 전체적으로, 평판반원형상으로 중심부에 절결부분를 갖는 분할형으로 하여 이것을 조합하여 도너츠형상 평판히터를 형성할 수도 있다. 이것은, 도너츠형상의 중심부 개구에 피처리물을 지탱하기위한 축을 삽입하는 구조로 하기 위해서이다.

또한, 석영 유리용기내에서 발열체를 선대칭으로 배치하여, 그 대칭축상에 가스도입·배출구를 형성하고, 가스도입·배출구에서 비산화성가스를 도입하면서 용기를 용접에 의해 조립하며, 또한, 가스도입·배출구에서 배기하면서 용기내를 상온으로 감압 밀봉하는 것이 바람직하다.

석영 유리용기내를 상온에서 0.2기압 이하의 감압비산화성가스분위기로 하여 밀봉하는 것이 바람직하다.

제 4 그룹 발명의 카본 히터의 하나의 형태는, 상기 히터부재의 단자부가 히터부재를 형성하는 히터면에 대하여 수직으로 인출되는 구성이지만(이하, 이것을 제 4-2 그룹 발명으로서 상술한다), 이 경우에는, 히터부재의 양끝단에 단자부재를 접속하여 히터면의 반대측으로 돌출시키고, 단자부재에 석영유리관을 씌워 석영 유리부재를 밀봉한 구성으로 하는 것이 바람직하다.

제 4-2 그룹 발명의 카본 히터는 상기 형태에 상기 석영유리관의 자유단측에 단자부 본체를 더 배치하고, 단자부재와 단자부 본체를 복수 라인의 또는 적어도 끝단부가 복수로 분할가능한 와이어형상 카본으로 접속한 구성으로 하는 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 단자선부에서의 저항을 낮추어, 이 부분의 발열을 억제할 수 있다. 또한 열전도가 작기 때문에 열전도에 의해 하부 봉형상 단자로의 열전달을 억제할 수 있다.

또한, 상기 밀폐형부재내에서 히터부재를 선대칭으로 배치하여, 그 대칭축상에 가스도입·배출구를 형성하고, 용기의 용접시에 가스도입·배출구에서 비산화성가스를 도입하여, 용기의 밀봉시에 가스도입·배출구에서 배기하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 히터내부에서 균일하게 비산화성가스를 도입하는 것이 가능하게 되고, 카본의 산화방지와 히터면 내부 온도분포를 균일하게 할 수 있다.

또한, 제 4-2 그룹 발명의 카본 히터에 있어서는, 상기 단자부재가 상기 히터부재와 상기 복수 라인의 와이어형상 카본을 접속하는 것이며, 그 일끝단측에 히터부재 접속부를 형성하여 히터부재를 접속하고, 복수의 또는 끝단부가 복수로 분할된 와이어형상 카본을 일괄해서 접속하기위한 제 1 와이어형상 카본 접속부재를 설치하며, 단자부재의 다른 끝단측에 제 1 와이어형상 카본 접속부재를 접속하는 구성으로 하고, 제 1 와이어형상 카본 접속부재를 중공으로 형성하고 그 안쪽에 코어부재를 배치하여, 상기 복수의 와이어형상 카본을 코어부재로 눌러 접속하는 구성으로 하는 것이 바람직하고, 또한 상기 단자부재와 제 1 와이어형상 카본 접속부재의 상대쪽 접속단측에 각기 암나사부를 형성하고, 중간부재에 각 암나사부에 해당하는 수나사부를 형성하여, 중간부재를 통해 양쪽 부재를 접속하는 구성으로 하는 것이 보다 바람직하다.

그리고, 보다 바람직한 형태로서는, 상기 와이어형상 카본의 다른 끝단측을, 중공부가 형성되어 그 안쪽에 코어부재를 갖는 제 2 와이어형상 카본 접속부재에, 이 코어부재로의 가압에 의해서 접속하고, 분할 코어를 이용하는 금속선 접속부재에 의해 금속제의 내접선을 접속하며, 양쪽 접속부재를 이 중간에 위치하는 단자부본체에 의해서 접속하고, 단자부 본체에 테이퍼면과 걸어맞춤하는 테이퍼부를 형성하여, 분할 코어에 형성한 지지부에서 금속제의 내접선을 끼워, 이것을 누르면서 단자부 본체에 접속하는 상기 금속제의 내접선을 Mo 제 금속봉으로 하는 구성, 상기 와이어형상 카본 접속부재와 단자부 본체 및, 단자부 본체와 금속선 접속부재를, 각각 나사식으로 접속하는 구성이 있다.

또한, 제 4-2 그룹 발명의 카본 히터는, 카본 와이어로 이루어지는 히터부재와 와이어형상 카본을 제 1 단자장치로 접속하고, 상기 와이어형상 카본과 전원측의 금속제의 내접선을 제 2 단자장치로 접속하는 구성으로 하여, 제 1 단자장치가, 단자부재를 구비하고, 그 일끝단측에 형성한 히터부재 접속부에 히터부재를 접속하게 되어 있고, 복수의 또는 끝단부가 복수로 분할된 와이어형상 카본을 접속하기위한 제 1 와이어형상 카본 접속부재를 구비하며, 단자부재의 다른 끝단측에 제 1 와이어형상 카본 접속부재를 접속하게 되어 있고, 제 1 와이어형상 카본 접속부재를 접속하게 되어 있으며, 제 1 와이어형상 카본 접속부재를 중공으로 형성하여 그 안쪽에 코어부재를 배치하며, 분할한 와이어형상 카본을 코어부재로 눌러 접속하는 구성으로 되어 있고, 제 2 단자장치가 복수의 또는 끝단부가 복수로 분할된 와이어형상 카본을 접속하기 위한 제 2 와이어형상 카본 접속부재를 구비하여, 분할 코어를 이용하여 금속제의 내접선을 접속하는 구성의 금속선접속부재를 구비하며, 제 2 와이어형상 카본 접속부재와 금속선 접속부재를 접속하기 위한 단자부 본체를 구비하여, 양쪽 접속부재를 단자부 본체의 일끝단측과 다른 끝단측에 접속하는 구성으로 되어 있는 것이 바람직하고, 가장 좋은 예로서는, 또한, 상기 히터부재와 상기 제 1 및 제 2 단자장치가 석영유리관내에 봉입되고, 석영유리관의 안쪽에 배치된 금속제의 내접선과 전원측의 외접선을 Mo 박을 통해 접속하여, Mo 박을 석영 유리제의 핀치시일부에서 밀봉한 구성의 제 3 단자장치를 갖는 구성으로 한 것이다.

한편, 상기 제 4-2 그룹 발명의 카본 히터는, 상술한 제 4-1 그룹 발명의 카본 히터와, 제 1 와이어형상 카본 접속부재가 존재한다는 점에서 다른 것이며, 그 밖의 구성에 있어서는, 실질적으로 동일한 작용효과가 성립한다．

다음에 제 5 그룹 발명의 요약을 말한다.

제 5 그룹 발명은, 균열성 및 유연성에 뛰어나며, 저비용으로 제조할 수 있는 예컨대 반도체 제조장치용의 카본 히터를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

또한, 다른 목적은, 발열 불균일을 보다 저감하고, 또한 수명을 향상시킨 카본 히터를 제공하는 것에 있다.

제 5 그룹 발명의 카본 히터는, 지름이 5∼15μm 인 카본 파이버를 여러줄 묶은 카본 파이버묶음을 복수 라인 이용하여 와이어형상이나 테입형상같은 세로길이형상으로 꼬아넣고, 그 함유불순물량을 회분으로 10ppm 이하로 한 히터부재를 1개 또는 복수 라인을 병렬로 석영 유리제의 밀봉형부재내에 봉입한 카본 히터로서 상기 히터부재를 봉입한 밀폐형부재가, 석영 유리제 또는 알루미나제 평판형상용기인 구성으로 되어 있다.

특히, 상기 히터부재를 복수의 단자부재 및 와이어 지지용 지그에 의해서 상기 평판형상용기내에 비접촉으로 지지되어 봉입한 구성으로 하는 것이 바람직하다.

이것은, 상기 카본질의 히터부재와 석영 유리질의 평판형상용기의 고온하에서의 반응에 따른 히터부재의 열화를 강력하게 방지하기 때문이다.

또한, 상기 단자부재의 길이방향으로, 볼트삽입용의 대략 원통형상의 구멍부가 형성되어 있고, 또한 적어도 이 구멍부를 관통하는 대략 원통형상 가로구멍이 형성되어 있으며, 이 가로구멍에 상기 히터부재를 넣고, 해당 구멍부에 적어도 이 가로구멍의 하단에 도달하는 길이를 가진 볼트를 회전삽입하는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 가늘고 긴형상의 히터부재를 부착이 용이하고 확실하게 유지할 수 있다.

또한, 이 구조에 있어서, 상기 볼트삽입용의 대략 원통형상 구멍부의 지름을 상기 대략 원통형상 가로구멍의 폭보다 크게하여, 이 가로구멍으로 넣어진 상기 히터부재가, 상기 볼트에 의해서 가압되어 해당 구멍부에 도달하도록 평편하게 변형되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 가늘고 긴형상의 히터부재를 상기 봉형상 단자부재에 견고하게 또한 전기적 손실이 없는 접속으로 할 수 있다. 또, 상기 구조에 있어서, 상기 볼트와 상기 히터부재 사이에 팽창흑연시트를 개재시키는 것이 보다 바람직하다. 이로써 상기 볼트 조임시에 히터부재를 형성하는 카본 파이버의 절단을 강력하게 막을 수 있다.

상기 와이어 지지용 지그는, 투광성 알루미나 단일체 또는, 고순도 카본 및 투광성 알루미나의 조립부재에 의해 형성하는 것이 바람직하고, 더욱 상기 조립부재에 있어서는, 히터부재에 접하는 부분을 고순도 카본재료로 하고, 또한 상기 조립부재를 평판형상용기에 배치하여 접속하는 부분을 투광성 알루미나재료로 하는 것이 보다 바람직하다. 투광성 알루미나에 의하면, 고온 카본재와의 비반응성 및 전기적 절연성이 높은 레벨로 달성된다. 특히 후자의 조립부재에 의하면, 상기 발열체가 급격한 온도변화가 있더라도, 와이어 지지용 지그에 균열이나 파손이 생기는 일없이, 부품수명이 확대된다.

보다 바람직하게는, 상기 히터부재의 아래쪽에 카본제 반사판을 배치한 구성을 부가한 것으로 한다.

특히, 상면을 경면 가공한 반사판을 설치함으로써, 해당 카본 히터의 아래쪽으로의 열방출을 저감하여, 해당 카본 히터 윗쪽의 균열성 및 승온속도의 대폭적인 상승을 꾀할 수 있다.

또한, 상기 히터부재, 봉형상 단자부재 및 와이어 지지용 지그를 밀폐형의 석영 유리제 용기 또는 투광성 알루미나제 용기에 봉입함으로써, 특히 반도체 제조장치용으로서의 유효한 카본 히터를 구성할 수가 있다.

이 때, 상기 용기에 적당한 가지관을 부착하여, 가지관으로부터 질소, 수소 또는 불활성가스를 유입하거나, 용기내를 20torr 이하의 진공으로 하는 것이 바람직하다. 이로써, 상기 히터부재의 열화를 방지하여, 장기 수명화 및 균열성의 장시간 지속이 가능하게 되기 때문이다.

또한, 제 5 그룹 발명의 카본 히터는, 상기 평판형상 용기의 발열면에, 단면반원형상 또는 사다리꼴 형상의 볼록부가 형성되어 있고, 이 표면이 정밀연마 처리되어 있는 구성으로 하는 것이 바람직하고, 이에 따라 카본 와이어와 같은 선형상 발열체에 의한 히터면 윗쪽으로의 발열을, 빛의 산란에 의해서 균일화시킨다는 프리즘효과를 얻을 수 있다.

통상, 동일한 효과를 얻기위해서, 히터면을 샌드 블러스트처리하는 방법이 채용되지만, 이 경우에는, 표면이 모래알형상으로 되어 있어, 이 표면에서의 방열이 억제되고, 석영 유리자체에 열을 축적해버리므로 에너지효율이 저하하여 버린다. 이 의미에서, 상기 정밀연마 처리되어 있는 것은, 중요한 사항이다.

또한, 카본 히터의 히터면은, 피처리물보다도 큰직경으로 할 수 있다. 카본재는, 열용량이 작기 때문에, 이와 같이 히터면을 큰직경으로 함으로써 승온속도를 더 크게 할 수 있고, 피처리물로의 균열성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 제 2 그룹 발명의 카본 히터의 일실시예를 나타내는 평면도.

도 2는 도 1의 카본 히터의 X-X선 단면도.

도 3은 도 1의 카본 히터를 융착처리하기 전의 조립 상태를 나타내는 단면도.

도 4는 도 1의 카본 히터의 융착처리방법을 나타내는 단면도.

도 5는 도 1의 카본 히터의 사용상태를 나타내는 측면도.

도 6은 도 7의 카본 히터를 융착처리하기 전의 조립 상태를 나타내는 단면도.

도 7은 제 2 그룹 발명의 카본 히터의 다른 실시예를 나타내는 단면도.

도 8은 도 9의 카본 히터를 융착처리하기 전의 조립 상태를 나타내는 단면도.

도 9는 제 2 그룹 발명의 카본 히터의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도.

도 10은 제 2 그룹 발명의 카본 히터의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도.

도 11은 도 12의 카본 히터의 조립 도면.

도 12는 제 2 그룹 발명의 카본 히터의 또 다른 실시예를 나타내는 단면도.

도 13은 도 12의 카본 히터의 평면도.

도 14는 도 15의 카본 히터용 반사판의 조립도.

도 15는 제 2 그룹 발명의 카본 히터용 반사판의 일실시예를 나타내는 단면도.

도 16은 제 2 그룹 발명의 카본 히터용 반사판의 다른 실시예를 나타내는 단면도.

도 17은 제 2 그룹 발명의 카본 히터용 반사판이 인접배치된 카본 히터의 실시예를 나타내는 단면도.

도 18은 제 2 그룹 발명의 카본 히터의 또 다른 실시예에 있어서의 융착처리전의 상태를 나타내는 단면도.

도 19는 도 18의 카본 히터의 융착처리후의 상태를 나타내는 단면도.

도 20은 제 2 그룹 발명의 카본 히터의 또 다른 실시예에 있어서의 융착처리전의 상태를 나타내는 단면도.

도 21은 제 2 그룹 발명의 카본 히터의 또 다른 실시예에 있어서의 융착처리전의 상태를 나타내는 단면도.

도 22는 제 2 그룹 발명의 카본 히터의 또 다른 실시예를 나타내는 도면으로, (a)가 평면도, (b)가 단면반원형상 볼록부를 갖는 경우의 X-X단면도, (b)가 단면사다리꼴형상 볼록부를 갖는 경우의 X-X단면도.

도 23은 제 2 그룹 발명의 카본 히터의 또 다른 실시예를 나타내는 도면으로, (a)가 평면도, (b)가 단면반원형상 볼록부를 갖는 경우의 Y-Y단면도, (b)가 단면사다리꼴형상 볼록부를 갖는 경우의 Y-Y단면도.

도 24는 제 2 그룹 발명의 카본 히터의 또 다른 실시예를 나타내는 도면으로, (a)가 평면도, (b)가 단면반원형상 볼록부를 갖는 경우의 Z-Z단면도, (b)가 단면사다리꼴형상 볼록부를 갖는 경우의 Z-Z단면도.

도 25는 제 2 그룹 발명의 카본 히터의 제조방법의 일예를 나타내는 공정도.

도 26은 제 2 그룹 발명의 카본 히터(또는 카본 히터용반사판) 제조방법의 다른 예를 나타내는 공정도.

도 27은 도 26의 제조방법으로 제조한 카본 히터(또는 카본 히터용반사판)의 일예를 나타내는 사시도.

도 28은 도 27의 카본 히터(또는 카본 히터용반사판)의 사용상태를 나타내는 사시도.

도 29는 제 1 그룹 발명의 카본 히터의 제 1 실시예를 나타내는 사시도.

도 30은 제 1 그룹 발명의 카본 히터의 제 2 실시예를 나타내는 사시도.

도 31은 도 30의 카본전극부근을 나타내는 단면도.

도 32는 제 1 그룹 발명의 카본 히터의 제 3 실시예를 나타내는 사시도.

도 33은 제 1 그룹 발명의 카본 히터의 제 4 실시예를 나타내는 사시도.

도 34는 도 33의 카본 히터의 일부를 나타내는 평면도.

도 35는 도 33의 카본 히터의 변형예를 나타내는 평면도.

도 36은 도 33의 카본 히터의 별도의 변형예를 나타내는 평면도.

도 37은 제 1 그룹 발명의 카본 히터의 제 5 실시예를 나타내는 사시도.

도 38(a),(b)는 도 37의 카본 히터의 일부를 나타내는 사시도, (b),(d)는 그 측면도.

도 39는 도 38의 카본 히터의 변형예를 나타내는 사시도.

도 40은 제 1 그룹 발명의 다른 실시예를 나타내고 있고, (a)가 횡단면도, (b)가 종단면도.

도 41(a)와 (b)는 각각 제 5 그룹의 발명을 반도체 열처리장치에 이용한 제 1 실시예와 제 2 실시예를 나타내는 개략도.

도 42는 도 41의 카본 히터를 나타내는 평면도.

도 43은 도 41의 카본 히터의 단면도.

도 44는 도 41의 카본제의 봉 형상단자부재의 조립도.

도 45(a)는 도 41의 와이어 지지용 지그를 나타내는 사시도, (b)는 그 변형예를 나타내는 단면도.

도 46은 제 5 그룹 발명의 카본 히터의 별도의 실시예에 있어서의 주요부의 개략을 나타내는 단면도.

도 47은 도 46의 단자부재의 일예를 나타내는 사시도.

도 48은 도 46의 단자부재의 일예를 나타내는 정면도.

도 49는 도 46의 단자부재의 일예를 나타내는 평면도.

도 50은 도 46의 부가단자의 구체예를 나타내는 정면도.

도 51은 도 46의 부가단자의 구체예를 나타내는 평면도.

도 52는 도 46의 누름부재의 구체예를 나타내는 정면도.

도 53은 도 46의 누름부재의 구체예를 나타내는 평면도.

도 54는 도 46의 누름부재의 구체예를 나타내는 평면도.

도 55는 도 46의 누름부재의 구체예를 나타내는 평면도.

도 56은 도 46의 부가단자의 구체예를 나타내는 정면도.

도 57은 도 46의 부가단자의 구체예를 나타내는 평면도.

도 58은 도 46의 너트의 구체예를 나타내는 정면도.

도 59는 도 46의 너트의 구체예를 나타내는 평면도.

도 60(a)는 제 5 그룹 발명의 실시예에 있어서, 단자부재의 가로방향의 구멍에 와이어의 발열체를 넣고, 축방향의 구멍에는 누름부재가 들어가 있지 않은 상태를 나타내며, (b)는 그 후, 누름부재를 단자부재의 축방향의 구멍에 충분히 밀어 넣은 상태를 나타내는 도면.

도 61은 제 5 그룹 발명의 카본 히터 1개의 배치예를 나타내는 설명도.

도 62는 제 6 그룹 발명의 반도체 열처리장치용의 카본 히터의 실시예를 나타내는 사시도.

도 63은 도 62의 카본 히터의 일부분을 확대하여 나타내는 사시도.

도 64는 제 6 그룹 본 발명의 반도체 열처리장치의 카본 히터의 다른 실시예를 나타내는 사시도.

도 65는 도 64의 실시예에 있어서의 카본제 스프링워셔를 나타내는 도면.

도 66은 제 6 그룹 발명의 실시예에 있어서 카본제 피스를 이용한 상태를 나타내는 사시도.

도 67은 제 6 그룹 발명의 반도체 열처리장치용의 카본 히터의 별도의 실시예를 나타내는 사시도.

도 68은 도 67의 카본 히터에 이용하는 투과성 알루미나핀을 나타내는 사시도.

도 69는 제 6 그룹 발명의 반도체 열처리장치용의 카본 히터의 또 다른 실시예를 나타내는 사시도.

도 70은 제 3 그룹 발명의 카본 히터를 도시한 개략도.

도 71은 제 3 그룹 발명의 카본 히터의 설정부재를 나타내는 평면도.

도 72는 도 71의 설정부재의 단면도.

도 73은 제 3 그룹 발명의 실시예에 있어서의 히터부재의 설정 방법을 나타내는 단면도.

도 74는 제 3 그룹 발명의 실시예에 있어서의 카본 터미널을 나타내는 평면도.

도 75는 제 3 그룹 발명의 실시예에 있어서의 카본 터미널을 나타내는 단면도.

도 76은 제 3 그룹 발명의 카본 히터의 실시예에 있어서의 바깥둘레부 부근을 나타내는 단면도.

도 77은 제 3 그룹 발명의 카본 히터의 실시예에 있어서의 바깥둘레부 부근의 별도의 형태를 나타내는 단면도.

도 78은 제 4 그룹 발명에 의한 카본 히터의 사용상태를 나타내는 사시도.

도 79는 제 4 그룹 발명의 카본 히터 단일체를 나타내는 사시도.

도 80은 제 4-2 그룹 발명의 카본 히터의 상세를 나타내는 평면도.

도 81은 제 4-2 그룹 발명의 카본 히터의 일부분을 생략한 측면도.

도 82는 제 4-2 그룹 발명의 카본 히터의 바깥둘레부를 나타내는 부분단면도.

도 83은 제 4-2 그룹 발명의 카본 히터의 바깥둘레부를 나타내는 부분단면도.

도 84는 제 4-2 그룹 발명의 단자장치를 적용한 카본 히터를 나타내는 사시도.

도 85는 도 84의 카본 히터의 평면도.

도 86은 제 4-2 그룹 발명에 의한 제 1 단자장치의 실시예를 나타내는 부분단면도.

도 87은 도 86의 단자장치의 단자부재를 나타내는 측면도.

도 88은 도 87의 단자부재 A-A단면도.

도 89는 도 86의 단자장치에 이용하는 나사를 나타내는 측면도.

도 90은 도 89의 나사를 나타내는 평면도.

도 91은 도 86의 단자장치의 조립도.

도 92는 제 4-2 그룹 발명에 의한 제 2 단자장치를 나타내는 단면도.

도 93은 도 92의 단자장치의 분할코어부재를 나타내는 사시도.

도 94는 제 4-2 그룹 발명에 의한 제 1∼제 3 단자장치와 그것을 적용한 카본 히터의 일부를 도시한 개략도.

도 95는 제 4-1 그룹 발명의 별도의 실시예를 나타내는 단면도.

도 96은 제 1 그룹 발명에 있어서의 히터부재의 일예를 나타내며, 카본 파이버묶음 3줄을 꼬은 상태를 나타내는 도면.

도 97은 제 4-1 그룹 발명에 의한 반도체 열처리장치용의 카본 히터의 사용상태를 나타내는 사시도.

도 98은 도 97의 카본 히터의 상세를 나타내는 평면도.

도 99는 도 97의 카본 히터를 개략적으로 나타내는 측면도.

도 100은 도 99의 부호 100의 부분 확대단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10, 140, 150, 410, 510 : 카본 히터

11, 111, 121, 131, 141, 151, 161, 411, 515, 612 : 히터부재

12, 22 : 지지체 13, 531 : 히터면

13a, 13b : 볼록부 14 : 배선용홈

15 : 반사판 19, 429, 513. 603 : 석영유리관

41 : 하형 42 : 상형

112, 122, 142, 144, 154 : 전극 113, 123, 124, 163 : 지지부재

133 : 돌기부 134 : 부착부재

135 : 전원 146 : 유리체 직관

149 : 히터유니트 156 : 고리형상관

162 : 전극부 412 : 설정부재

413 : 홈 414 : 뚜껑부재

415 : 알루미나가루 416 : 카본 터미널

434 : 방염제 511, 512 : 용기

516 : 설정홈부 518 : 가스도입·배출구

521, 611, 640 : 단자부재(단자장치)

522, 613 : 카본 523, 642 : 단자부 본체

647 : 분할코어 649 : 중공부

656 : 핀치시일부

(제 1 그룹의 발명)

이하, 도 29∼도 40 및 도 96을 참조하여 제 1 그룹의 발명이 가장 적합한 실시예를 설명한다.

도 96는, 제 1 그룹의 발명에 의한 카본 히터의 제 1 실시예를 나타내는 입체도이다.(동 도면은, 꼬아넣은 상태를 가장 간략하게 기재할 수 있도록, 카본 파이버묶음을 3줄 이용한 경우를 나타낸 것이다.)

이 실시예로서는, 히터부재(111)는 지름 7μm의 카본 파이버를 330줄 묶은 카본 파이버묶음을 3줄 이용하여, 와이어형상으로 꼬아넣은 것이다. 카본와이어의 지름은, 약 1.2mm 이다.

이 카본 파이버를 와이어형상으로 꼬아넣은 히터부재는, 꼬아넣기 스팬(길이 방향에서, 1개의 와이어묶음이 다른 2개와 규칙적으로 얽혀서, 원래의 위치로 되돌아가기까지의 거리를 말한다)이 5∼7 mm 이다.

따라서, 아무리 1줄 1줄의 카본 파이버가 도중에 절단되었다고해도, 이 절단의 영향은, 상기 꼬아넣기 스팬의 5∼7 mm의 길이에만 제한되게 되어, 히터부재의 전체길이에 영향을 미치게 하는 일이 없고, 결과적으로, 히터부재의 길이 방향에서의 전기저항치의 불균형, 나아가서는, 발열 불균일을 생기는 것을 효과적으로 잘 제어한다.

또한, 상기 히터부재에 의하면, 카본 파이버묶음을 3줄 꼬아넣을 때에, 330×3줄의 카본 파이버중, 상당수의 것이, 군데군데 절단됨으로써, 전체적으로 본 경우, 3∼6 mm의 다수의 보풀이 일어나는 현상(115)이 표면에 형성된 상태가 된다.

도 29는, 제 1 그룹의 발명에 의한 카본 히터의 제 2 실시예를 나타내는 사시도이다.

이 실시예에서는, 히터부재(111)는 카본 와이어로 형성되어 있다. 카본와이어는, 지름 7μm의 카본 파이버를 300줄 묶은 카본 파이버묶음을 9개이용하여, 와이어형상으로 꼬아넣은 것이다. 카본와이어의 지름은 예컨대 2 mm 정도이다. 또한, 상기 꼬아넣기 스팬은, 약 3 mm이고, 카본 파이버에 의해 보풀 일어나기는, 각각 0.5∼2.5 mm 정도이다.

히터부재(111)의 양끝단에는, 카본전극(112)이 접속되어 있다. 히터부재(111)는 복수의 알루미나제 지지부재(113)에 지지되어, 동일평면내에서 몇번이나 굴곡하고 있다. 이 실시예로서는, 히팅(균일가열)존은 면형상이 된다.

히터부재(111)의 함유불순물량은, 회분으로 10 ppm 이하 이다. 또한, 히터부재(111)의 1000℃에서의 저항치는 1∼10Ω/m·줄이다.

도 30는, 카본 히터의 제 3 실시예를 나타내는 사시도이다. 도 31은, 도 30의 카본 히터에 있어서의 카본전극(122)부근의 모양을 나타내는 단면도이다.

이 실시예에서는, 히터부재(121)는 카본 테입으로 형성되어 있다. 카본 테입은 복수 라인의 카본 파이버를 묶은 카본 파이버묶음을 복수 라인이용하여, 테입형상으로 꼬아넣은 것이다. 카본 테입의 폭은 예컨대 10 mm 정도이고, 두께는 예컨대 1 mm 정도이다. 이 경우도, 카본 파이버에 의한 보풀 일어나기는, 상기 카본 와이어로 한 경우와 동등하다.

4줄의 히터부재(121)는, 지지부재(123,124)를 통해 직렬로 연결되고, 그 양끝단에는 카본전극(122)이 배치되어 있다. 지지부재(123,124)는 2장의 평판이고, 히터부재(121)를 끼워 고정한다. 아래쪽(토대측)의 지지부재(124)는 석영제이고, 위쪽의 지지부재(123)는 카본제이다. 이 실시예라도 히팅존은 면형상이다.

히터부재(121)의 함유불순물량은, 회분으로 10 ppm 이하 이다. 또한, 히터부재(121)의 1000℃에서의 저항치는 1∼20Ω/m·줄이다.

도 32는, 특히 반도체 제조장치용으로서 유효한 카본 히터의 제 4 실시예를 나타내는 사시도이다.

이 실시예에서는, 히터부재(131)는, 석영유리제 2중관(136)내에 나선형상으로 배치되어 있다.

히터부재는 산화소모를 억제하고, 석영 유리가 불투명해지거나 물렁해지는 것을 방지하기 위해서, 불순물 농도가 회분으로 10 ppm 이하로 되어 있다.

석영유리 2중관(136)은 내원통, 외원통, 상하판으로 이루어지는 밀폐구조로 되어 있고, 내부에 질소가스를 도입하거나 또는 20 torr 이하의 진공상태로 할 수 있다.

히터부재(131)는, 내원통에 설치한 알루미나제의 작은 돌기부(133)로 지지되어 있다. 이 돌기부(133)는 선형상이어도 좋다. 히터부재(131)는, 돌기가 아니고 홈으로 지지하는 것도 가능하다.

한편, 상기 알루미나제의 작은 돌기부는, 고순도의 투광성 알루미나로 하는 것이 바람직하고, 또한 투광성 알루미나에 있어서도, 급속승온의 정도를 높이고자 하면, 열충격 때문에, 상기 돌기부에 균열이나 파손이 생길 우려가 있기 때문에, 상기 돌기부를 고순도 카본 및 투광성 알루미나의 조립부재로 하는 것이 바람직하다. 그 경우, 히터부재와 접하는 부분은 고순도 카본으로 한다. 또한, 투광성 알루미나를 대신하여 석영 유리로 하여도 상관없다.

이 실시예로서는, 3개의 히터부재(131)가 내원통 주위에 나선형상으로 감겨 있고, 3가지의 히팅존이 연속으로 형성되어 있다. 이와 같이 2개 이상의 히팅존을 형성함으로써, 가열영역의 온도 밸런스를 잡는 것이 용이하여 진다. 존폭과 존의 개수는, 임의로 정할 수 있다. 존의 개수는, 경제적인 관점에서는, 3∼5개가 유리하다.

히터부재(131)는 금속제의 부착부재(134)를 통해 바깥원통을 관통하고 있고, 흑연전극(132)을 지나서, 전원(135)에 접속되어 있다.

도 33은, 특히 반도체 제조장치용으로서 유효한 카본 히터의 제 5 실시예를 나타내는 사시도이다.

카본 히터(140)는, 다수의 히터유니트(149)로 형성되어 있다.

각 히터유니트(149)는, 밀봉형의 석영 유리제 직관에 상술한 카본와이어로 이루어지는 히터부재(141)를 배치한 구성으로 되어 있다. 다수의 히터유니트(149)가 통형상에 배치되고, 전체로서 통형상의 카본 히터(140)가 형성되어 있다.

카본 히터(140)는, 통형상의 히팅존을 갖고 있다. 웨이퍼의 가열처리에는 이러한 원통형이 좋지만, 피가열물에 따라서는, 혹은, 가열조건 인정의 관점에서, 상자형으로 할 수도 있다.

카본 히터(140)를 이용하여 가열로체를 구성하는 경우에는, 가열로체 상하의 온도 밸런스를 양호하게 하기위해서, 카본 히터(140)를 여러개(예컨대 3∼5존)를 사용할 수가 있다. 그 때, 형상이나 구성이 다른 카본 히터를 이용하여도 좋다.

한편, 상기 예는, 카본 히터의 일부가 되는 카본 히터유니트를 관형상체로 한 경우에 관해서 기재하였지만, 이에 한정되지 않고, 카본 히터유니트를, 히터부재의 주변부 이외의 석영 유리부재가 실질적으로 일체화된 봉형상체로 할 수 있다.

도 34에는, 카본 히터(140)의 일부가 되는 히터유니트(149)의 일예가 표시되어 있다.

히터유니트(149)는, 석영 유리제 직관(146)의 양끝단을 석영 플랜지(162)와 금속 플랜지(161)로 밀봉한 구성으로 되어 있다. 양 플랜지(161,162)를 관통하여 금속전극(144)이 설정되고 있고, 그 안쪽에는 탄소전극(142)이 접속되어 있다. 2개의 탄소전극(142)의 사이에는, 히터부재(141)가 뻗어 있다.

석영 유리제 직관(146)의 양끝 끝단부근에는, N₂도입 및 진공흡인에 이용하는 출입구(147,148)가 형성되어 있다.

또, 금속전극(144)은 카본제 전극이더라도 좋지만, 진공상태를 유지하기위해서는 금속제인 것이 바람직하다.

도 35와 도 36에는, 카본 히터(140)의 일부가 되는 히터유니트(149)의 변형예가 표시되어 있다.

도 35의 히터유니트(149)로서는, 석영 유리제 직관(146)의 측면부터의 돌출부에 금속전극(144)과 탄소전극(142)이 삽입되어 있다.

도 36의 히터유니트(149)로서는, 석영 유리제 직관의 단면에 와이어 지지돌기(143)가 형성되어 있고, 히터부재(141)는 지지돌기(143)를 지나서 다른 끝단으로 향하는 구성으로 되어 있다. 이 때문에, 히터길이를 최대로 할 수 있고, 가열로내의 균열성 향상에 도움을 줄 수 있다.

도 37(a),(b)은, 특히 반도체 제조장치용으로서 유효한 카본 히터의 제 6 실시예를 게시하고 있다.

카본 히터(150)는, 다수의 대략 고리형상 히터유니트(159)로 형성되어 있다.

각 히터유니트(159)는, 밀폐형의 투광성 알루미나제의 고리형상관(156)에 카본 와이어제의 히터부재(151)를 배치한 구성으로 되어 있다. 다수의 대략 고리형상 히터유니트(150)가 통형상으로 포개여지고, 전체로서 통형상의 히터(150)가 형성되어 있다.

히터유니트(159)의 예가 도 38(a),(b) 및 (b),(d)에 표시되어 있다.

도 38(a),(b)의 히터유니트(159)는, 고리의 양끝단이 동일면상에 배치되어 있다. 한편, 도 38(b),(d)의 히터유니트(159)는, 고리의 양끝단이 상하로 포개여져 있다.

히터유니트(159)는, 투광성 알루미나제 고리형상관(156)의 양끝단을 플랜지(163)로 밀봉한 구성으로 되어 있다. 플랜지(163)는 투광성 알루미나와 금속을 맞붙인 구조로 되어 있다. 플랜지(163)에는 금속전극(154)이 관통하고 있고, 그 안쪽에는 탄소전극(142)이 접속되어 있다. 2개의 탄소전극의 사이에는, 히터부재(151)가 접속되어 있다.

도 37(a)의 카본 히터(150)로서는, 전극(154)의 위치가 세로방향으로 모여 있고, 전극단자위치에 위상이 생긴다. 한편, 도 37(b)의 카본 히터(150)에서는, 도시한 바와 같이 전극(154)의 위치를 자유롭게 설정할 수 있다.

히터유니트(159)가 포개진 개수는 임의로 조정가능하다. 또한, 각 히터유니트를 파워컨트롤 하는 것으로, 보다 한층 더 균열성을 향상하는 것이 가능해진다.

도 39에 나타내는 히터유니트(159)에서는, 투광성 알루미나제 고리형상관(156)의 양끝단이 접촉되어 있고, 전극(154)은 관의 단면중앙부에서 방사방향으로 돌출되어 있다. 이 타입의 히터유니트(159)로서는, 히터길이를 최대로 할 수 있고, 가열로체의 균열성을 향상할 수 있다.

도 37∼39에서는 나타나 있지 않지만, 투광성 알루미나제 고리형상관(156)에 있어서도 양끝단부에 배관계통을 설치하여, 관내에 질소가스를 도입하거나, 관내를 진공으로 할 수 있다.

한편, 도 37∼39의 예는, 카본 히터의 일부가 되는 카본 히터유니트를 대략 고리형상 또는 고리형상의 관체로 한 경우에 관해서 기재하였는데, 이에 한정되지 않고, 어느것이나 히터부재의 주변부 이상의 석영 유리부재가 실질적으로 일체화된 봉 형상체로 할 수 있다.

다음은, 도 40의 실시예를 설명한다.

히터부재(161)는, 스파이럴형상으로 지지되고 단열재용기(166)속에 봉입되어 있다. 히터부재(161)의 양끝단에는, 전극이 설치된다.

히터부재(161)의 전극부는, 카본재로 이루어진다. 지지전극부(162)는, 금속제 또는 카본제의 어느 것이든 좋지만, 불순물오염을 막기위해서, 바람직하게는 히터와 접촉하는 첨단부는 고순도 카본제로 한다.

와이어 지지부재(163)는, 예를들면 알루미나나 석영 유리같은 비도전성물질로 구성된다.

히터부재가 들어가 있는 단열재 용기(166)와 가열로 심관(167)의 공간은, 밀폐형이며, 내부에 질소를 도입하거나, 진공상태로 할 수 있고, 진공도는 예컨대 20 또는 10 torr 이하로 설정할 수 있다.

히터유니트를 여러개 사용하여, 긴원통형의 히터시스템으로 할 수 있다.

이와 같이 히터유니트를 포갬으로써, 중앙부의 온도분포의 균일성을 향상할 수 있다. 예컨대, 단일 유니트에서는, 1000℃에서 중앙히터유니트의 온도차가 50℃ 이상인데 비하여, 히터유니트를 3중으로 한 경우에는, 5℃ 이하가 되는 것을 확인할 수 있었다.

카본 히터로서, 복수 라인의 카본 파이버를 묶은 카본 파이버묶음을 복수 라인 이용하여 꼬아넣은 히터부재는, C/C의 것과 비교한 경우, 열용량을 작게 할 수 있게 되므로, 급속급냉의 수율이 현격하게 향상되었다. 또한, 상기 히터부재를 이용하는 것으로, 카본 파이버만인 경우에 비해 발열 불균일이 삭감되었다.

또한, 종래의 SiC 히터로서는, 전기부하밀도를 10 W/cm²까지밖에 올릴 수 없는데 비하여, 상기 카본와이어를 이용한 경우에는 전기부하밀도를 30 W/cm²까지 올릴는 수 있어, 그 결과, 약 3배의 고속승온이 가능해졌다.

또한, 각 히터유니트를 파워컨트롤 하는 것으로 더한층의 균열성을 향상하는 것이 가능해진다.

제 1 그룹 발명의 특히 반도체 제조장치용으로서 유효한 카본 히터는, 균열성 및 유연성에 뛰어 나고, 저비용으로 제조할 수 있다.

또, 제 1 그룹의 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않는다. 도시한 카본 히터의 형상은, 어디까지나 예시적인 것이고, 여러가지 변형이 가능하다. 도 30의 제3 실시예로서는, 와이어형상의 히터부재를 대신하여, 테입형상의 히터부재를 이용할 수도 있다. 본 발명의 카본 히터는, 반도체 제조 열처리용 매엽식 열처리가열로외에 종형로나 횡형로에 적용가능하다.

(제 2 그룹의 발명)

이하, 도 1∼도 28를 참조하여 제 2 그룹의 발명이 적합한 실시예를 설명한다. 우선, 도 1∼도 5를 참조하여 제 2 그룹 발명의 제 1 실시예를 설명한다.

이 카본 히터(10)는 전체적으로 사각형 평판형상의 히터이고, 석영 유리지지체(12)에 히터부재(11)가 봉입된 구조로 되어 있다. 그리고, 석영 유리지지체(12)는, 도 2에 표시되어 있는 바와 같이 히터부재(11)의 주변부 이외에서 실질적으로 일체화되어 있다.

히터부재(11)에서는, 복수 라인의 카본 파이버를 묶은 카본 파이버묶음을 복수라인 이용하여 와이어형상으로 꼬아넣은 것을 이용한다.

히터부재(11)는, 석영 유리지지체(12)의 거의 중심면상에서 지그재그형상으로 배치되어 있다. 배선형태는, 소용돌이형상이나 그 외의 형상이라도 좋다.

히터부재의 구체예로서는, 지름 7μm의 카본 파이버를 약 330줄 묶은 카본 파이버묶음을 9개(합계 2970개)이용하여, 지름 약 2 mm의 와이어형상으로 꼬아넣은 것이다. 또한, 상기 꼬아넣기 스팬은, 3 mm이고, 카본 파이버에 의한 표면의 보풀 일어나기는, 각각 0.5∼2.5 mm 정도이다. 이러한 히터부재를 2, 3개 혹은 그 이상 이용할 수 있다. 여러 줄 이용하면, 발열특성에 관계하는 품질을 안정시킬 수 있다.

석영 유리지지체(12)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 와이어가 중심에 위치하는 두께의 2장의 석영유리판(12a,12b)을 융착하여 일체화한 것이다. 한쪽의 석영유리판(12b)의 접합면에는, 히터부재(11)를 수용하기 위한 배선용홈(14)이 단면사각형 형상으로 형성되어 있다. 배선용홈(14)을 포함하지 않은 석영유리판(12a,12b)의 두께 t₁, t₂는 동일하며, 히터부재(11)는 지지체(12)의 중심에 위치한다.

히터부재(11)의 단자선은, 예컨대 지름 3 mm의 구멍(21)으로부터 히터면(13)과 수직하게 인출되어져 있다.

도 4는 융착처리의 방식을 보이고 있다. 카본제 하부재(27)의 위에 석영유리판(12a,12b)을 배치하여, 그 위에 카본제 상부재(28)를 실고 또한 그 위에 카본재로 이루어지는 추(29)를 실어 열처리 가열로내에 세팅한다.

하부재(27)의 상면과, 상부재(28)의 하면에는, 경면가공이 실시되어 있다. 또한, 이것들의 카본부재는 모두, 불순물 5 ppm 이하의 순화품(純化品)이다.

또, 본 카본 히터과 같이, 히터부재의 주변부 이외의 석영 유리지지체가 실질적으로 일체화된 구성을 채용하기 위해서는, 특히 상기 카본부재의 균질성과 석영 유리지지체와 접하는 부분의 표면거침정도가 중요하다. 이 표면거침정도와 균질성을 적절한 것으로 하기 위해서는, 상기 카본부재로서 개구율을 15% 이하로 하고 또한 1.8∼2.0 g/cm³의 부피밀도특성을 갖는 것을 이용하여 이것을 버프연마 내지 경면연마한 표면거침정도의 상태로 하는 것이 중요하다. 이에 따라 카본부재에 의한 석영 유리지지체 전면으로의 균일한 가압이 가능해지며, 또한 석영 유리와 카본의 열팽창계수의 차이에 다른 제조시의 석영 유리속으로의 열변형의 잔류를 방지하는 것이 가능해진다.

가열로내를 1 torr 이하의 진공으로 유지하여, 1200∼1600℃에서 0.5∼5시간 열처리하여, 2장의 석영유리판(12a,12b)의 접합면을 융착한다. 이 열처리는, 온도가 낮을 때는 길게, 높을 때는 짧게 하여, 상황에 따라 변경해서 행한다. 히터부재(11)의 분위기, 즉 배선용홈내의 분위기가, 감압 또는 비산화성분위기가 되도록 접합한다.

냉각에 있어서는, 석영 유리의 굴곡점인 1100℃ 부근에서의 냉각을 온화하게 행한다. 1100℃ 부근에서의 냉각속도는, 예컨대 50∼150℃/시간정도로 설정한다.

이러한, 열처리에 의해서, 석영 유리지지체(12), 즉 2장의 석영유리판(12a, 12b)의 접합면 전체를 융착하여 일체화할 수가 있다. 즉, 석영 유리지지체는, 히터부재(11)의 주변부 이외에서 실질적으로 일체화된다.

또, 상기 융착처리는, 열처리 가열로내에서 가열하는 방법, 요컨대, 외부에서의 가열수단을 채용하고 있지만, 이뿐만 아니라, 소정 가열로내에서 석영유리판을 카본부재에 의해서 끼우고, 석영유리판중의 카본 와이어를 통전발열시켜, 석영유리판을 융착하는 방법이나, 또는, 예컨대 카본부재 대신에 AlN 등의 부재에 의해서 끼워, 고주파유도가열에 의해서 석영유리판중의 히터부재를 발열시키는 방법을 채용할 수도 있다.

이러한 내부에서의 가열수단이면 석영유리판의 바깥둘레로부터가 아니라, 중심측에서 융착이 진행하기 때문에, 석영유리판 사이에 존재하는 가스를 융착시에 내부에 넣어, 거품을 잔존시키는 것이 매우 적어진다.

도 5는 카본 히터의 사용상황의 일예를 보이고 있다. 히터부재(11)의 끝단부가, 히터부재(11)로부터 히터면(13)에 대하여 거의 수직하게 끌어 내여지고, 카본단자(61)를 통해 Mo 단자선(62)에 접속되어 있다. 이들은 유리관내에 배치되어 있다. 그리고, Mo 단자선(62)은, Mo 박(63)을 통해 2줄의 Mo 외접선(64)에 접속되어 있다. Mo 박(63)은 핀치시일되어 있다.

다음에, 도 6∼도 7를 참조하여, 제 2 실시예의 카본 히터를 설명한다. 이 이후의 실시예에 있어서는, 제 1 실시예와 다른점을 중심으로 설명한다.

도 7의 카본 히터(10)에서는, 석영 유리지지체(12)의 두께 방향에서 보아 히터면(13)에 가까운쪽에 히터부재(11)가 배치되어 있다.

이 카본 히터(10)는, 도 6에 나타내는 바와 같이,두께가 다른 2장의 석영유리판(12c,12d)을 이용하여 형성된다. 예컨대, 한쪽의 석영유리판(12c)의 두께 t₁는, 다른 쪽(12d)의 두께 t₂의 1/2이하로 설정할 수가 있다. 카본발열체(11)를 수용하는 홈(14)은, 두꺼운쪽의 석영유리판(12d)에 형성된다. 단지, 석영유리판의 두께와는, 배선용홈의 부분을 포함하지 않은 두께이다.

상부의 석영유리판(12c)은 예컨대 100×100×3, 하부의 석영유리(12d)는 예컨대 100×100×7의 치수로 형성할 수 있다.

다음에, 도 8∼10도를 참조하여, 제 3 실시예의 카본 히터를 설명한다.

이 카본 히터(10)는, 다수의 미세폐기공을 갖는 불투명(또는 발포)석영 유리층(12e)을 갖고 있다.

불투명석영 유리층(12e)은 히터면의 반대측에 배치되고, 히터하부에 복사열이 전달하는 것을 방지한다.

도 8에 나타내는 바와 같이,히터부재(11)를 배선한 석영유리판(12d)의 상하에, 얇은 석영유리판(12c)과 불투명 석영유리층(12e)을 배치하여, 전술한 융착처리를 실시한다. 이에 따라, 도 9에 나타내는 바와 같이, 불투명석영 유리층(12e)을 포함하여, 히터부재(11)의 주변 이외는 일체화된 석영 유리지지체(12)를 얻을 수 있다.

도 10은, 도 9의 카본 히터(10)의 변형예이다. 이 카본 히터(10)로서는, 불투명석영 유리층(12e)이, 석영 유리지지체(12)의 전체 두께의 약1/2을 차지하고 있다. 또한, 히터부재(11)는, 불투명석영 유리층(12e)과 투명석영 유리층 사이에 걸쳐 배치되어 있다.

이와 같이, 불투명 석영 유리층(12e)을 두텁게 함으로써, 히터 아래쪽으로의 복사열 전달방지작용을 크게할 수 있다.

다음에, 도 11∼도 13를 참조하여, 제 4 실시예를 설명한다.

이 카본 히터(10)는, 카본 파이버로 이루어지는 히터부재(11)와, 적어도 한 면이 경면인 카본제 반사판(15)을 판형상의 석영 유리지지체(12)에 봉입한 구성으로 되어 있다. 그리고, 석영 유리지지체(12)는, 히터부재(11)와 카본제 반사판(15)의 주변부 이외에서 실질적으로 일체화되어 있다.

석영 유리상판(12c), 석영 유리중판(12d), 히터부재(11), 카본반사판(15) 및 석영 유리층(12e)을 도 11에 나타낸 것과 같이 조립하여, 전술한 융착처리를 함으로써, 석영 유리지지체(12)(12c,12d,12e)를 일체화시킨다.

석영 유리하판(12d)은 카본 반사판용 스폿 페이싱(16)이 설치되어 있는데, 스폿 페이싱확인은 열팽창 차이를 흡수하기위해서 반사판보다 조금 크게 형성되어 있다.

이와 같이, 카본발열체의 아래쪽으로 카본제 반사판을 설치함으로써, 히터아래쪽으로의 복사열의 전달방지작용을 크게 할 수 있고, 또한 히터 윗쪽으로의 열복사를 보다 양호한 것으로 할 수 있다.

다음에, 도 14∼도 16를 참조하여, 제 5 실시예를 설명한다.

이 실시예는 카본 히터용 반사판(20)이고, 전술의 반사판을 구비한 카본 히터(10)(도 11∼도 13)로부터, 반사판의 부분을 단독으로 집어낸 것에 해당한다.

즉, 카본 히터용 반사판(20)은, 적어도 한 면이 경면의 카본제 반사판(15)을, 판형상의 석영 유리지지체(22)에 봉입한 구성으로 되어 있다. 그리고, 석영 유리지지체(22)는, 반사판(15)의 주변부 이외에서 실질적으로 일체화되어 있다.

석영 유리상판(22a)과, 한 면이 경면인 카본제 반사판(15)과, 반사판용 설정홈을 갖는 석영 유리하판(22b)을, 도 14에 나타내는 배치로 조립하여, 상기 융착처리를 함으로써, 석영 유리지지체(22)(22a,22b)를 일체화시킨다.

이 카본 히터용반사판(20)을 밀봉하여 막은 석영 유리지지체(22)는, 도 17에 나타낸 바와 같이, 예컨대 도 7의 카본 히터의 하면에 거듭 배치함으로써, 본 발명의 카본 히터의 하나의 형태로 할 수가 있다.

석영 유리하판(22b)의 반사판용 설정 스폿 페이싱은, 열팽창 차이를 흡수하기위해서 반사판보다 크며, 도 15에 나타낸 바와 같이 그것을 위한 공간이 형성된다.

카본제 반사판(15)은 열팽창 흑연시트, 캡튼 소성체시트, 유리형상 카본시트등으로 형성하고, 두께는 20∼2000μm으로 한다.

또, 상기 시트는, 카본 히터를 보다 컴팩트화하기 위해, 또한 저열용량화를 꾀하기 위해서, 20∼200μm인 엷은 두께의 구조로 하는 것이 바람직하지만, 이러한 것을 보다 간단하게 저비용으로 얻기위해서는, 캡튼시트를 소성하는 것으로 제조하는 캡튼 소성시트가 가장 바람직하다.

한편, 상기 카본제 반사판에 관한 설명은, 본 발명에서 기재하는 카본제 반사판과 공통으로 하는 것이다.

이 카본 히터용 반사판(20)은 깨끗하고 내열성에 뛰어 나며, 저열용량이기 때문에, 히터의 아래쪽이나 외측에 배치하는 열반사판으로서 호적이다.

도 16은, 도 15의 카본 히터용반사판(20)의 변형예이다. 이 카본 히터용반사판(20)에서는, 석영 유리지지체(22)내에 2장의 카본제 반사판(15a,15b)이 밀봉되어 있다. 이와 같이 작은 면적을 갖는 카본제 반사판을 복수매 나열하여 구성함으로써, 동 카본재의 열팽창에 따르는 균열발생을 보다 효과적으로 억제할 수 있게 된다. 한편, 도 16에서는, 2장의 카본제 반사판을 1부만을 중복시킨 구조로 하고있지만, 상기 2장의 카본제 반사판을 전체를 중복시킨 구조로 하여도 좋다. 이 경우에는, 보다 효과적인 단열성를 얻을 수 있다.

도 18과 19의 실시예로서는, 카본 파이버로 이루어지는 히터부재(11)가 배선용홈(14)내에 2줄(3줄이상도 가능)나란히 배치되어 있다. 배선용홈(14)의 바닥부에는, 히터부재의 개수에 맞추어 2줄의 보조홈(14c)이 형성되어 있다. 이에 따라, 히터부재를 예컨대 3개소의 선접촉으로 지지할 수가 있고, 면접촉에 따르는 발열 불균일등의 불량을 해소할 수가 있고, 에너지효율을 향상할 수 있다.

도 20과 21의 실시예로서는, 배선용홈의 횡단면의 바닥부(14d) 및 전체(14d, 14e)가 단면만곡형상으로 되어 있다. 이에 따라, 복수매의 석영유리판을 융착일체화할 때에, 배선용홈의 횡단면형상이 열변형하여 히터부재와 면접촉하는 것을 강력하게 방지할 수가 있고, 석영 유리와 카본의 반응에 따른 히터부재의 열화를 방지할 수가 있다. 또한, 동 열변형에 따른 석영 유리지지체의 내부에 휘어짐이 축적되는 것을 억제할 수가 있고, 금이 가는 등의 불량을 방지할 수 있다. 또한, 이 면접촉에 따른 히터부재부터의 발열량의 흡수에 의한, 해당 히터부재로서의 발열 불균일을 방지할 수가 있다.

도 22∼24의 실시예로서는, 히터면(바깥표면)에 단면반원형상 또는 사다리꼴 형상의 볼록부(13a) 또는 (13b)가 형성되어 있다. 도 22는, 히터면 윗쪽에서 보아, 스트라입프형상이고, 또한 도 23은 동심원형상으로 볼록부가 형성된 것이며, 도 24는 격자형상으로 다수의 볼록부가 형성된 것이다. 이것들의 볼록부(13a) 및 (13b)의 표면은, 산수소버너에서의 가열에 의해 정밀연마 처리되어 있다.

이러한 구성을 채용함으로써, 상기 히터부재와 같은 선형상 발열체에 의한 히터면 윗쪽으로의 면형상 발열을, 빛의 산란에 의해서 균일화시킨다는 프리즘효과를 얻을 수 있다.

통상, 동일한 효과를 얻기위해서, 히터면을 샌드 블러스트처리하는 방법이 채용되는데, 이 경우에는, 표면이 모래알 형상이 되어 있고, 이 표면에서의 방열이 억제되어, 석영 유리자체에 열을 축적하게 되어 에너지효율이 저하하여 버린다. 이런 의미에서, 상기 정밀연마 처리되어 있는 것은, 중요한 사항이다.

또한, 동 구성에 의해서, 먼지의 발생을 방지할 수가 있다.

볼록부(13a) 또는 (13b)의 반경 또는 바닥부 길이는, 어느것이나 0.5∼5 mm이 바람직하다. 0.5 mm 미만으로서는, 미세한 가공을 위해 제조비용이 막대하게 된다. 또한, 충분한 정밀연마 처리가 이루어질 수 없다. 또한, 충분한 프리즘효과도 얻어지지 않는다. 반대로 5 mm을 넘으면, 발열 불균일이 생길 우려가 있다.

또한, 2개의 볼록부의 간격은, 0.2∼1 mm에 설정할 수 있다.

다음에, 도 25(a)→(d)를 참조하여, 다른 카본 히터의 제조방법의 일예를 설명한다.

우선, 도 25(a)와 같이, 배선용홈(14a)(홈폭:2∼4 mm)을 형성하여 이 홈부를 산수소버너에 의해, 소정시간 굽는 것으로 정밀연마 처리한 제 1 석영유리판(32a)과, 이 홈(14a)과 대응하고 있는 삽입용홈(14b)(홈폭:14a의 폭보다 작게 1.5∼2.5 mm)을 형성한 제 2 석영유리판(32b)을, 홈(14a,14b)끼리가 대향(연통)하도록 접합한다. 이 접합은, 2장의 석영유리판(32a,32b)을 일체화시키는 융착이어도 좋고, 다음 연마 또는 연삭공정도에 견딜 수 있을 정도의 고정부착이어도 좋다. 또, 삽입용홈(14b)은, 배선용홈의 일종이라고 볼 수도 있다.

그리고, 도 25(b)와같이, 제 2 석영유리판(32b)의 표층(32d)을 연마 또는 연삭에 의해서 삭제하여, 삽입용홈(14b)을 노출시킨다. 이에 따라, 삽입용홈(14b)은, 히터부재(11)를 삽입하기위한 삽입창문이 된다. 그 삽입창문으로부터, 히터부재(11)를 넣어, 내측의 배선용홈(14a)까지 밀어넣는다.

홈의 단면형상이「凸」자 형상이기 때문에, 히터부재(11)를 삽입한 후에, 히터부재(11)가 홈으로부터 솟아올라 튀어나가는 것을 확실히 방지할 수 있다. 또한, 이에 따라, 석영유리판의 융착을 접합면 전반에 걸쳐 균일하고 또한 확실히 할 수 있다.

배선후에, 석영유리판표면(33)의 먼지를 제거하여, 도 25(b)와 같이, 제 2 석영유리판(32b)의 연마면(33)위에 제 3 석영유리판(32c)을 실어, 융착처리를 한다.

융착처리에 의해, 3장의 석영유리판의 접합면이 용접되어, 도 25(d)에 나타내는 바와 같이,홈(14)(14a,14b) 이외의 부분이 실질적으로 일체화된다.

이 실시예로서는, 융착전의 배선용홈(14a,14b)이 전체적으로 볼록형태가 되어있다. 융착후에는 볼록형태는 변형하여 다소 찌그러진 형상이 된다.

이와 같이 융착전의 배선용홈을「凸」자 형상으로 함으로써, 홈주위부의 자중에 의한 휘어짐 때문에 생긴 열변형을 완화할 수 있다. 이 자중에 의한 휘어짐은, 특히 홈의 위쪽 주변에서 커지기 때문에, 홈을「凸」자 형상으로 함으로써, 잔류하는 열변형을 적게 할 수 있는 것이다. 그러므로, 본 실시예로서는, 사용중의 열이력에 의해서 상판에 생기는 균열이나 균열의 발생확률을 대폭 저감할 수 있다.

도 25에 있어서의 각부 치수의 일예를 들면, L이 0.5∼1.5 mm, M이 2 mm정도, N이 3 mm 정도이다.

또한, 히터부재로서는, 그 지름이 2 mm 정도의 것을 평행하게 1∼3줄 배선할 수가 있다. 카본 히터의 전체의 두께는, 예컨대 5∼10 mm로 할 수 있다.

다음에, 도 26를 참조하여, 원호형상 단면을 갖는 카본 히터 또는 카본 히터용 반사판의 제조방법을 설명한다.

이 제조방법은, 전술한 카본 히터(10)를 소정형상으로 만곡시키는 방법이다.

평판형상 카본 히터(10)를, 볼록형태반원단면을 갖는 카본제 하형(41)과, 이것과 대응한 오목형반원단면을 갖는 카본제 상형(42)의 사이에 삽입한다. 상형(42)은, 카본하중으로서 기능한다. 물론, 상형(42)과 별체의 카본하중을 이용하여도 좋다.

상,하형(41,42)의 측부에는, 어긋남방지용 카본 틀(43)이 배치된다. 어긋남방지용 틀(43)은, 상형(42)이 바로 아래로 이동하도록 가이드한다.

이와 같이 세팅한 것을, 열처리 가열로내에 삽입하여, 1500∼1600℃로 1∼5시간 가열함으로써, 두께 5∼15 mm 정도의 평판형상의 카본 히터(10)를 단면원호형상으로 변형시킬 수 있다.

단면원호형상의 예로서는, 1/3원호나 1/2원호가 있고, 도 27의 카본 히터(40)는 단면반원형상(1/2원호)이다.

도 28에 기재의 카본 히터는, 도 19의 카본 히터(40)를 2개 조합시킨 원통히터이고, 거의 원통형상의 히터면을 형성하고 있다. 단자선에는, 석영유리관(19)이 씌워져 있다.

한편, 카본 히터용 반사판도, 유연한 변형을 하는 시트형상의 카본제 반사판의 것을 이용하면 카본 히터와 마찬가지로 원호형상으로 변형할 수 있다. 도 26에서는, 괄호붙은 부호로 그것을 나타내었다.

이러한, 원호형상으로 변형시킨 카본제 반사판은, 상기와 동일하게 변형시킨 카본 히터에, 인접배치하여 일체적으로 사용할 수가 있다.

예 2-1

이하의 순서로, 도 7의 카본 히터를 제조하였다.

100×100×3t의 상부 석영유리판을 준비하여, 융착면에 경면마무리를 실시하였다. 또한, 핏칭방지를 위해 C0.2의 모떼기를 하였다.

또한, 100×100×7t의 하부 석영유리판을 준비하여, 깊이 4 mm, 폭 2 mm의 배선용홈을 가공한 후, 이 홈부를 산수소버너에 의한 정밀연마 처리를 하였다. 또한, 융착면을 경면가공하여, C0.2의 모떼기를 하였다.

상기 경면마무리 대신에, 화염에 의한 정밀연마를 하여도 좋다.

도 4와 같이 하여, 열처리 가열로내에서, 카본 파이버로 이루어지는 히터부재를 하부 석영유리판의 배선용홈에 배치하여, 그 위에 상부 석영유리판을 실어, 이들을 유리형상 카본경면판의 위에 세트하였다. 그 위에, 10 kg의 카본 블록추를 얹어 두었다.

또, 이들 카본부재는 모두, 불순물 5 ppm 이하의 순화품을 이용하였다. 카본재가 미순화로 있으면, 석영 유리표면이 잘못 투과될 우려가 있어, 석영 유리에 불순물이 붙어서 반도체 제조장치 가열로내에서 확산할 가능성이 있는 때문이다.

그리고, 가열로내를 1 torr 이하로 감압하여, 1450℃에서 실시하였다. 냉각에 있어서는, 석영 유리의 왜곡점인 1100℃ 부근에서는 온화하게 냉각을 하였다. 즉, 1450∼1000℃에서의 냉각속도는 100℃/시간으로 설정하였다. 그 이외의 온도영역에서의 냉각속도는, 특별히 제어하지 않았다.

이상의 융착처리에 의해서, 상하부 석영유리판의 접점부분은 완전히 융착되어, 외관상은 일체의 석영 유리내부에 상기 히터부재가 배선된 구조가 되었다.

상기 히터부재는, 하중에 의해 다소 압박되어 있었다.

석영유리판에 설치한 배선용홈도, 융착시에 변형하여 압박되고, 홈과, 홈깊이가 같이 작아졌다. 그리고, 홈부의 틈은 외관상 거의 확인되지 않고, 발열체가 석영 유리지지체내에 들어간 상태가 되고 있었다.

물론, 틈이 어느정도 존재하더라도, 문제는 없다.

그리고, 이 카본 히터를 이용하여, 도 5와 같이 단자부 카본 와이어를 석영 유리파이프내를 통해서 전원에 접속하여, 승온시험을 하였다.

그 결과, 히터온도로 1350℃까지 문제없이 가열할 수가 있었다.

또한, 실온∼1200℃의 사이에서 승강온도를 되풀이 하였지만, 균열발생등의 문제는 없었다.

제 2 그룹 발명의 카본 히터에 있어서는, 석영 유리지지체가 융착에 의해서 일체화되어 있기 때문에, 응력집중이 생기지 않고, 수명이 길게 된다.

더구나, 히터부재를 지지하는 석영 유리지지체가 히터부재의 주변 이외로 일체화되어 있기 때문에, 석영 유리지지체를 엷게 하여 열용량을 작게 할 수 있다. 그러므로, 급속승강온도에 대응할 수 있다.

제 2 그룹 발명의 카본 히터용 반사판은, 깨끗하고 내열성이 우수하기 때문에, 히터의 아래쪽이나 외측에 배치하는 열반사판으로서 호적이다. 또한, 전술의 이유에 의해 두께감소화·저열용량화할 수 있기 때문에, 특히 반도체 열처리장치의 히터용으로서 호적이다.

제 2 그룹 발명의 카본 히터 및 이의 반사판 제조방법에 의하면, 전술한 것 같은 효과를 갖는 고품질의 카본 히터 및 반사판을 저비용으로 효율성 있게 제조할 수가 있다.

또, 제 2 그룹의 발명은 전술의 실시예에 한정되지 않는다. 예컨대, 카본 히터나 반사판의 형상은, 사각형에 한정되지 않고 원형이나 다른 여러가지 형상을 채용할 수 있다. 또한, 카본발열체는 2단이상으로 배치할 수 있게 된다.

(제3 그룹의 발명)

이하, 도 70∼도 77을 참조하여 제 3 그룹의 발명이 호적인 실시예를 설명한다.

도 70은, 제 3 그룹 발명의 반도체 제조장치용 카본 히터를 나타낸 개략도이다.

카본 히터(410)는 전체적으로 평판형상으로 형성되어, 예컨대 매엽식반도체 제조장치용히터로서 이용할 수 있다.

카본 히터(410)는, 석영 유리제의 설정부재(412)의 설정홈부(413)에, 발열체로서 카본 파이버로 이루어지는 히터부재(411)를 배치하여, 석영 유리제의 뚜껑부재(414)를 씌운 구성으로 되어 있다. 따라서, 히터부재(411)는, 석영 유리에 끼워지는 모양이 된다.

히터부재(411)의 구체예로서는, 지름7μm의 카본 파이버를 400개 묶은 카본 파이버묶음을 9개 이용하여, 지름 약 2 mm의 와이어형상으로 꼬아넣은 것이 있다. 또한, 상기 꼬아넣기 스팬은, 약 3.2 mm이고, 카본 파이버에 의한 보풀일어나기는 각각 1.0∼3.0 mm 정도이다.

히터부재(411)의 배선형태는 임의라도 좋다. 도시한 예에서는 지그재그형상이지만, 소용돌이형상이나 그외의 형상이라도 좋다. 또한, 복수의 존에 분할하는 것도 가능하다. 그 경우에는, 단자는 여러개 필요하게 된다.

도 71, 도 72에도 나타내는 바와 같이, 설정부재(412)는, 전체적으로 사각형의 석영유리판이다. 설정부재(412)에는, 히터부재(411)의 설정홈부가 되는 지그재그형태의 홈(413)이 형성되어 있다. 홈(413)의 양끝단에는, 넓은 폭의 터미널설정부(421)가 설치된다. 카본 터미널설정부(421)로부터는, 금속전극통과홈(422)이 외부까지 뻗어 있다.

설정부재(412)에는, 비산화성가스를 도입하기위한 가스도입홈(423)도 형성되어 있다.

금속전극통과홈(422)과 가스도입홈(423)에는, 각각 금속전극용 석영유리관(428)과 가스도입용 석영유리관(429)이 접속되어 있다. 석영유리관(428,429)은 설정부재(412)에 용접되어, 용접후에, 균열발생을 막기위한 어닐처리가 되어 있다.

이들 석영유리관(428,429)은, 보강막대(431)에 의해서 보강할 수가 있다.

홈(413)은, 예컨대, 판형상의 설정부재(412)를 다이아몬드 드릴을 이용한 기계가공에 의해서 형성하고, 가공표면을 평활화하여 형성한다. 절삭가공표면에는 무수한 치핑이 존재하지만, 이것은 열충격에 의한 균열발생의 원인이 되기때문에, 경면연마 또는 정밀연마 처리에서의 평활화를 한다. 특히 상술과 같이 발열불균일을 방지하기위해서는, 산수소버너에서의 가열에 의한 정밀연마 처리를 하는 것이 알맞다. 단지, 후술하는 바와 같이, 홈내에 알루미나가루(415)를 충전하는 경우에는, 상기 평활화는 반드시 필요하지는 않다.

여기서 경면이란, 표면거침정도 Rmax(최대높이 JIS B 0601-1982에 근거한다.)가 1μm 이하인 면을 말한다.

홈(413) 표면의 표면거침정도 Rmax가 1μm보다 큰 경우에는, 히터부재와의 국부적인 접촉이 생겨, 그 영역에서 반응성이 높아져 히터부재의 수명이 줄어든다. 즉, 석영 유리와 카본이 SiO₂+3C → SiC+2CO 나 SiO₂+2C+SiC+CO2 의 반응을 일으켜, 히터부재(411)가 데미지를 받게 된다. 예컨대, 1200℃, 300시간에서 규화에 의한 10% 저항증가가 확인되었다.

홈(413) 내에는 1개 또는 복수 라인의 히터부재(411)를 배치할 수가 있지만, 홈(413)의 깊이는 이들 굵기보다도 깊게 하는 것이 바람직하다. 또한, 히터부재(411)와 뚜껑부재(414)가 접촉하지 않도록 하는 것도 중요하다.

도 76,77에 나타내는 바와 같이, 설정부재(412)와 뚜껑부재(414)는, 산수소버너를 이용한 용접(427)에 의해서 밀봉고정되어 있다. 설정부재(412)와 뚜껑부재(414)의 대향면은 L의 거리를 두고 대향하고 있다. 거리 L은, 0.2∼1 mm 이다.

거리 L을 짧게(0.2 mm 부근) 하는 경우에는, 설정부재(412)와 뚜껑부재(414)의 대향면을 경면가공하는 것이 바람직하다. 이것은, 정밀연마로 면처짐이 발생할 때, 대향면이 접하게 되고, 파손을 초래할 가능성이 있기 때문이다. 거리 L이 0.2 mm 미만에서는, 파손의 가능성이 커진다.

거리 L을 길게 하여(1 mm 부근) 설정하는 경우에는, 면접촉의 우려가 없기 때문에 경면가공을 할 필요는 없다. 거리 L이 1 mm 를 넘는 경우에는, 용접용 화염이 들어가, 발열체(411)가 산화될 우려가 크다.

설정부재(412)와 뚜껑부재(414)의 주위에는, 경사부가 형성되어 있다. 이에 따라, 설정부재(412)와 뚜껑부재(414)의 용접강도가 비약적으로 향상할 수 있다. 경사부를형성하지 않고서 직각 코너만을 용접하면, 변용접이 되어 충분한 용접강도를 얻을 수 없다.

예컨대, 설정부재(412)와 뚜껑부재(414)의 두께가 6 mm인 경우에는, 경사부의 모떼기를 C5로 한다. 일반적으로는, C의 폭 : y는, y≤t-1 mm(t는 두께)에 의해서 설정되는 것이 바람직하다. 이것은 설정부재(412)와 뚜껑부재(414)의 상단 및 하단을 1 mm 정도 남김으로써, 이들 치핑를 방지하기 때문이다. 또한, 용접은 경사부 뿐만아니라, 부호(427)로 도시한 바와 같이 1 mm 정도 패딩 용접하는 것이 바람직하고, 그 경우에는 더욱 강도를 향상시킬 수 있다.

또, 설정부재(412)와 뚜껑부재(414)의 간격을 두는 것은, 용접시 국부적인 온도차에 의한 파손을 방지하는 것에도 도움이 된다.

설정부재(412)와 뚜껑부재(414)의 간격을 설치하여, 이들을 용접하기 위해서는, 도 77의 경우에는, 두께가 0.2∼1 mm의 스페이서를 개재시키고, 설정부재(412)와 뚜껑부재(414)의 바깥둘레부를 3∼4점 패딩용접하여, 스페이서를 제거한 후에, 바깥둘레부 전역을 패딩 용접하면 좋다. 또한, 도 76과 같이 뚜껑부재(414)의 바깥둘레측 전역에 미리 높이 0.2∼1 mm에서 폭 0.1∼9 mm 정도의 방염제(434)를 뚜껑부재(414)에 일체로 성형 또는 용접에 의해 형성해 두고, 이 설정부재(412)와 뚜껑부재(414)를 포갠 뒤, 소정의 석영 유리막대를 경사부에 맞추어 대고 산수소버너로 가열함으로써 방염제부를 용착시키며, 또한 패딩부(427)를 형성하여 용접할 수가 있다.

특히 후자의 방법에 의하면 (1)버너가열에 의한 히터부재의 산화를 강력하게 방지할 수가 있으며, (2)설정부재와 뚜껑부재의 간격치수를 보다 균일화할 수가 있고, 또한 (3)설정부재와 뚜껑부재의 바깥둘레부에 SiO₂미세분말에 의한 백색으로 뿌옇게 되는 것을 방지할 수 있고, 본 카본 히터의 균열성을 향상시킬 수 있다.

한편, 방염제(434)는, 뚜껑부재(414)에 0.2∼1 mm의 높이로 설치하여도 좋고, 또한, 설정부재(412) 및 뚜껑부재(414)의 어느 것이든, 합계 높이가 0.2∼1 mm 가 되도록 설치하여도 좋다.

도 73에 나타내는 바와 같이, 설정부(413)에 알루미나가루(415)를 충전하여, 그 알루미나가루(415)로 히터부재(411)를 지지하면 유리하다. 알루미나가루(415)는, 설정부(413)에 알루미나가루(415) 및 히터부재(411)를 배치한 후에, 1300℃ 정도의 열처리를 하여 소결시킨다.

이에 따라 카본 히터의 사용최고온도를 보다 확실히 1350℃ 정도까지 인상할 수 있다.

알루미나 분말은, 예컨대, 다음 수단의 순서로 배치한다. 석영유리관(428,429 )을 용접하여 열처리한 후에, 설정부재(412)의 홈(413)에 알루미나 분말을 순수한 물로 푼 페이스트를 따라 넣고, 히터부재(411)를 설정한 후에, 히터부재의 상부에도 알루미나 페이스트를 따라 넣는다. 그리고, 200℃, 3시간 건조기로 수분을 제거한다.

카본 터미널 설정부(421)에는 카본 터미널(416)이 배치되어 있고, 거기에 히터부재(411)의 양끝단이 각각 접속되어 있다.

도 74,도 75에 나타내는 바와 같이,히터부재(411)는 카본 터미널(416)의 구멍에 꼽혀 나사(425)에 의해서 고정되어 있다.

또한, 카본 터미널(416)에는, Mo 제의 금속전극(417)도 접속되어 있다. 금속전극(417)의 앞끝단에는 나사(426)가 형성되어 카본 터미널(416)의 나사 구멍에 나사고정되어 있다.

금속전극(417)은 석영유리관(428)을 통하여 외측으로 인출되어지고, 전극(432)에 접속되어 있다.

그리고, 전술한 바와 같이 설정부재(412)와 뚜껑부재(414)를 용접하여 밀봉고정한 후에, 석영 유리의 휘어짐을 1150℃의 열처리에 의해서 해소한다. 이 열처리에 의해서 건조된 알루미나분말은 가소성상태가 되지만, 이것을 또한 1300℃의 열처리를 실시함으로써 소결체로 할 수가 있다. 설정부재(412)와 뚜껑부재(414)의 사이에는, 0.2∼1.0 mm의 빈틈이 형성되어 있다.

가스도입관(429)에는 플렉시블튜브(433)가 접속되어, 거기에서 질소가스등의 비산화성가스가 뿜어넣어진다(화살표 G). 뿜어넣어진 가스는, 가스도입통로(423)를 지나, 카본 터미널주변부에 흐른다. 그리고, 금속전극용 석영관(428)을 통하여 배출된다.

또한, 히터부재(411)에도 가스를 공급하도록 되지만, 그 때는, 온도 불균일이 생기기 쉬워지기 때문에 주의가 필요하다.

예 3-1

알루미나가루를 이용하지 않고서 도 70에 나타내는 형태의 카본 히터를 작성하였다.

이 카본 히터에 질소가스를 도입하면서 가열시험을 한 바, 카본 와이어히터부의 온도가 850℃로 51V 10.6A 이었다. 100시간 사용하더라도 저항변화는 없고, 안정한 가열을 할 수 있었다. 더욱, 카본 히터의 온도를 1300℃로 하여도 2000시간 이상 문제없이 사용가능하였다.

예 3-2

알루미나가루를 이용하여 카본 와이어를 지지한 점 이 외는 예 3-1와 같이 하여, 카본 히터를 작성하였다.

질소가스를 도입하면서 가열시험을 하여, 1350℃의 히터온도(알루미나가루 표면온도)로 200시간 연속 사용하였지만, 저항증가등의 불량은 없었다. 그 후, 더욱 온도를 상승시킨 바, 알루미나 가루표면이 1550℃로 히터부재가 단선하였다.

제 3 그룹 발명의 특히 반도체 제조장치용으로서 유효한 카본 히터는, 종래의 히터에 비해서 수명이 대폭 길며, 또한 급속승강온도가 가능하다.

또, 제 3 그룹의 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않는다. 예컨대, 히터의 전체적 형상은 사각형 평판에 한정하지 않고, 원형판이나 원통형상이라도 좋다. 또한, 설정부재 뿐만아니라, 뚜껑부재에도 홈을 형성할 수가 있다.

(제 4-1 그룹의 발명)

이하, 도 95,도 97∼100을 참조하여 제 4-1 그룹 발명의 가장 적합한 실시예를 설명한다.

도 97은 제 4-1 그룹의 발명에 의한 특히 반도체 열처리장치용으로서 유효한 카본 히터의 사용상태를 나타내는 사시도이다. 또한, 도 98은 카본 히터의 상세를 나타내는 평면도, 도 99는 일부분을 생략한 측면도, 또한 도 95는 도 99의 일부분의 확대도이다.

제 4-1 그룹 발명의 카본 히터(610)로서는, 복수 라인의 카본 파이버를 묶은 카본 파이버묶음을 복수 라인 꼬아넣어 와이어형상으로 한 히터부재(612)를 사용한다.

히터부재(612)로서 이용하는 카본 와이어의 구체예로서는, 예컨대, 지름7μm인 카본 파이버를 300줄 묶은 카본 파이버묶음을 9개이용하여, 지름약 2 mm인 와이어형상으로 꼬아넣은 것이 있다. 또한, 상기 꼬아넣기 스팬은 약 3 mm이고, 카본 파이버에 의한 표면의 보풀 일어나기는 각각 0.5∼2.5 mm 정도이다.

히터부재(612)는, 석영 유리지지체(12)의 거의 중심면상에서 동심원형상으로 지그재그로 배치되어 있다. 배선형태는, 소용돌이형상이나 그외 다른 형상이라도 좋다.

히터부재(612)의 단자선은, 예컨대 지름 3 mm의 구멍(21)으로부터 히터면(13)과 수직하게 인출되어 있다.

배선용홈은, 「凸」자 형상으로 형성되어 있다.

열처리에 의해서, 석영 유리지지체(602), 즉 2장의 석영유리판의 접합면 전체를 융착하고 일체화되어 있다. 즉, 석영 유리지지체는, 히터부재(612)의 주변부 이외에서 실질적으로 일체화되어 있다.

이 실시예의 단자부 제작방법을 설명한다.

1) N₂을 흘리면서 큰직경(예컨대 지름 19 mm)의 석영 투명파이프(603)를 평판형상 석영용기에 용접한다. 깨어짐 방지를 위해 적절한 어닐처리(예컨대 1150℃, 1hr에서 제냉)를 한다.

2) 작은 지름(예컨대 지름9 mm)의 석영파이프(661)내에 끈을 이용하여 복수의 와이어형상 카본을 잡아 당겨 넣는다. 그리고, 이 석영파이프를 석영용기의 설정구멍에 삽입한다. 또, 와이어는 지름이 작은 석영파이프(661)속에 빡빡하게 배치된다.

3) 각부재를 도 95와 같이 배치하여, 접속부재(640)를 조립한다. 그 때, 칼라회전용 카본재(662)의 작용으로, 카본 와이어의 절단을 방지할 수 있다.

4) 미리 용접에 의해 접합되어 있던 불투명파이프(603a)의 하부에, 투명파이프를 용접한다. 그 때, 가지관(664)으로부터 N₂가스를 도입하여 히터부재의 산화를 막는다.

5) N₂를 도입하면서 하부투명파이프의 아래쪽에 봉지단자를 부착한다.

6) 가지관(664)으로부터 진공흡입하여, 히터내부를 감압한다. 그 후, 가지관(664)의 연결부분(664a)을 화염으로 뭉쳐 밀봉하여, 가지관(664)을 제거한다.

히터부재(612)의 끝단부는, 히터부재로부터 히터면에 대하여 거의 수직하게 인출되어지고, 카본단자를 통해 Mo 단자선(641)에 접속되어 있다. 이들은 유리관내에 배치되어 있다. 그리고, Mo 단자선(641)은, Mo 박(655)을 통해 2줄의 Mo 외접선(653)에 접속되어 있다. Mo 박(655)은 핀치시일되어 있다.

또, 제 4-1 그룹 발명의 카본 히터는, 상기 단자부 및 석영 유리지지체(융착방법) 이외의 구조는, 후술하는 제 4-2 그룹 발명의 카본 히터와 같은 구성으로 할 수 있다.

이러한 구성으로 함으로써, 본 카본 히터의 윗쪽에 약 100 mm 이격되어 배치한 반도체 웨이퍼면상에서의 온도불균일을 ±0.5℃ 이하로 유지할 수 있다. 또한, 컴팩트화가 가능하고, 제조가 용이하여 비용적으로도 메리트가 크다.

석영투명 유리파이프(603)의 도중에 배치한 불투명 석영 유리파이프(603a)는, 히터부에서 전해지는 석영 투명 유리파이프(603)의 내부의 열복사(熱幅射) 및 이것 자체에 의한 열전도를 차단하는 효과가 있다. 이에 따라, Mo 로드(641,653)의 산화를 방지할 수 있고, 또한 석영 핀치부(656)의 파손을 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 이 실험예로서는, 코어(635)와 원통 코어(648) 사이에 칼라회전용 카본재(662)를 개재시키고 있기때문에, 코어에 의해서 와이어형상 카본을 누를 때에, 코어가 회전하여 카본 와이어가 절단되는 불량을 해소할 수가 있다.

(제 4-2 그룹의 발명)

이하, 도 78∼도 83을 참조하여 제 4-2 그룹 발명의 가장 적합한 실시예를 설명한다.

도 78은 제 4-2 그룹의 발명에 의한 특히 반도체 열처리장치용으로서 유효한 카본 히터의 사용상태를 나타내는 사시도, 도 79는 카본 히터단일체를 나타내는 사시도이다. 또한, 도 80은 도 79의 카본 히터의 상세를 나타내는 평면도, 도 81은 일부분을 생략한 측면도이다.

제 4-2 그룹 발명의 카본 히터(510)로서는, 복수 라인의 카본 파이버를 묶은 카본 파이버묶음을 여러줄 꼬아넣어 와이어형상으로 한 히터부재(515)를 사용한다. 발열체(515)의 단면은, 원형에 한하지 않고 편평한 형상이라도 좋다.

히터부재(515)의 구체예로서는, 예컨대, 지름 7μm의 카본 파이버를 300줄 묶은 카본 파이버묶음을 9개 이용하여, 지름약 2 mm의 와이어형상으로 꼬아넣은 것이 있다. 또한, 상기 꼬아넣기 스팬은, 약 3 mm이고, 카본 파이버에 의한 표면의 보풀일어나기는, 각각 0.5∼2.5 mm 정도이다.

이러한 히터부재(515)를 이용함으로써, 전류부하밀도를 종래의 Mo-Si선에 비교해서 1.5배 정도로 향상되며, 급속가열이 가능해진다.

히터부재(515)는 석영 유리평판용기의 하부 용기(511)의 설정홈부(516)내에 배치되어, 거기에 상부 용기(512)가 씌워진다. 히터부재(515)는, 석영 유리평판용기의 하부 용기(511)와 상부 용기(512)의 사이에 끼워지는 모양으로, 용기내에 봉하여 넣어진다.

상부 용기(512)의 상면이 히터면(512)이 되지만, 이 실시예로서는 히터면(512)은 반원형상의 평면이다.

설정홈부(516)는 도 80의 평면으로 좌우대칭으로 배치되어 있고, 그 대칭선상에 가스를 이끌기 위한 가스통로(517)와 가스도입·배출구(518)가 형성되어 있다.

히터부재(515)의 배선형태, 즉 설정홈부(516)의 형상은 임의로도 좋다. 도시의 예에서는 지그재그형상이지만, 소용돌이형상이나 그외 다른 형상이라도 좋다.

석영 유리용기(511,512)는, 반원형상으로 중심부에 반원형의 절결부분를 가지는 분할형으로 되어 있다. 그러므로, 도 78에 나타내는 바와 같이, 2개 조합시키면 원형히터(520)를 형성할 수 있다.

설정홈부(516)의 양끝단부에는 봉형상 단자삽입부(519)가 형성되어 있고, 봉형상단자(521)가 히터면(531)과 수직하게 배치되어 있다. 봉형상단자(521)에는, 발열체(515)의 끝단부가 접속되어 있다. 상부 용기(512)의 대응위치에도, 봉형상단자용의 홈이 형성되어 있다.

봉형상 단자삽입부(519)에는 석영유리관(513)이 접속되어 있다. 석영유리관(513)은, 하부 용기(511)의 하면에 히터면(531)과 수직하게 밀봉고정되어 있다.

석영유리관(513)의 일부에 불투명 석영을 사용할 수가 있다. 이 경우, 히터측으로부터의 빛에 의한 열전달 및 열전도를 억제할 수 있다. 그리고, 그것보다 하부에 배치하는 부재의 온도상승을 억제하여, 해당 부재를 보호함과 동시에 열낭비를 방지할 수가 있다.

석영유리관(513)의 내부에 있어 단자부 본체(523)와 봉형상단자(521)는, 복수의 와이어형상 카본으로 이루어지는 단자선(522)에 의해서 접속되어 있다. 단자부 본체(523)로부터는 Mo 제의 내접선(524)이 아래쪽으로 인출되어 있다. 이와 같이, 도전선으로서 복수의 와이어형상 카본으로 이루어지는 단자선(522)을 사용함으로써, 저항을 낮추어 발열을 억제할 수 있다.

석영유리관(513)의 아래끝단부에는, 석영 유리제의 캡(526)이 접속되어 있다. 내접선(524)은 캡(526)을 지나 아래쪽으로 인출되어 있다.

인출된 내접선(524)의 아래끝단부는 Mo 제의 박체(528)의 상부에 접속되어 있다. 박체(528)의 하부에는 Mo 제의 외접선(529)이 접속되어 있다. 외접선(529)은, 도 81에서는 2극이지만 1극인 경우도 있다. Mo 제의 박체(528)는 석영 봉지단자(527)에 의해서 밀봉되어 있다. 이 석영 봉지단자(527)는, 석영제의 캡(526)의 앞끝단부를 가열연화시켜 핀치하여(끼워 넣어) 밀봉하고 있다.

그런데, 내접선(524)을 그대로 캡밖으로 내어 핀치한 경우에는, Mo와 석영의 열팽창계수차에 의해서 석영 봉지단자(527)에 균열등이 발생하여, 밀봉성이 저해되어 버리는 문제가 생긴다. 이러한 문제를 해소하기 위해서, 박체(528)를 개재시켜, 석영 봉지단자(527)로 핀치하여 밀봉하는 것이다.

도 82, 도 83에 나타내는 바와 같이, 상부 용기(512)와 하부 용기(511)의 대향면은 L의 거리를 두고 대향하고 있다. 거리 L은, 0.2∼1 mm 이다.

거리 L을 짧게(0.2 mm 부근) 하는 경우에는, 상,하부 용기(511,512)의 대향면을 경면가공하는 것이 바람직하다. 이것은, 정밀연마로 면처짐이 발생할 때에, 대향면이 접하게 되어, 파손을 초래할 가능성이 있기 때문이다. 거리 L이 0.2mm 미만으로서는, 파손의 가능성이 커진다.

거리 L을 길게 (1 mm 부근) 하는 경우에는, 면접촉의 우려가 없기 때문에 경면가공할 필요는 없다. 거리 L이 1 mm을 넘는 경우에는, 용접용 화염이 들어가, 발열체(515)가 산화될 우려가 커진다.

상,하부 용기(511,512)의 주위에는, 경사부가 형성되어 있다. 이에 따라, 상하 용기(511,512)의 용접강도를 비약적으로 향상할 수 있다. 경사부를 형성하지 않고서 직각코너만을 용접하면, 변용접이 되어 충분한 용접강도를 얻을 수 없다.

예컨대, 상하 용기(511,512)의 두께가 6 mm인 경우에는, 경사부의 모떼기를 C5로 한다. 일반적으로는, C의 폭 y는, y≤t-1 mm(t은 두께)에 의해서 설정되는 것이 바람직하다. 이것은 상하 용기(511,512)의 상단 및 하단을 1 mm 정도 남김으로써, 이들의 치핑를 방지하기 때문이다. 또한, 용접은 개선부뿐만 아니라, 부호 532로 나타낸 바와 같이 1 mm 정도 패딩용접하는 것이 바람직하고, 그 경우에는 더욱 강도를 향상할 수 있다.

또, 상하 용기(511,512)의 간격을 두는 것은, 용접시 국부적인 온도차에 의한 파손을 방지하는 것에도 도움이 된다.

상하 용기(511,512)의 간격을 설치하여, 이들을 용접하기위해서는, 도 83의 경우에는, 두께가 0.2∼1 mm의 스페이서를 개재시켜, 상하 용기(511,512)의 바깥둘레부를 3∼4점 패딩용접하여, 스페이서를 제거한 후에, 바깥둘레부 전역을 패딩용접하면 된다. 또한, 도 82와 같이, 상부 용기(512)의 바깥둘레측 전역에 미리 높이 0.2∼1 mm이고 0.1∼9 mm 정도의 방염제(534)를 상부 용기(512)에 일체 성형 또는 용접에 의해 형성해두고, 이 상부 용기(512)와 하부 용기(511)를 포갠 뒤, 소정의 석영 유리막대를 경사부에 맞추어 대면서 산수소버너로 가열함으로써, 방염제부를 용착시켜, 더욱 패딩부(532)를 형성하여 용접할 수가 있다.

특히 후자의 방법에 의하면 (1)버너가열에 의한 히터부재의 산화를 강력하게 방지할 수가 있으며, (2)상하부 용기의 간격치수를 보다 균일화할 수가 있고, 또한 (3)상하부 용기의 바깥둘레부에 SiO₂미세분말에 의해 백색으로 뿌옇게 되는 것을 방지할 수 있고, 본 카본 히터의 균열성을 향상시킬 수 있다.

한편, 방염제(534)는, 하부 용기(511)에 0.2∼1 mm의 높이로 설치하더라도 좋고, 또한, 상부 용기(512) 및 하부 용기(511)의 어느 것이든 합계 높이가 0.2∼1 mm 가 되도록 설치하여도 좋다.

상하부 용기(511,512)의 용접은, 가스도입·배출구(518)에 접속한 가스도입용파이프(514)로부터, 질소가스를 도입하면서 한다. 질소가스를 도입하여 질소가스를 주위에서 유출시켜, 용접용의 산수소화염을 되돌리도록 하여, 설정홈부(516)에 배치한 발열체(515)의 산화를 방지한다. 가스통로(517)는, 이러한 질소가스의 작용에 알맞도록 배치해야 한다. 또한, 질소가스의 도입은, 석영 유리파이프중의 단자나 단자선의 와이어형상 카본의 산화방지에도 도움이 된다 ．

용접후에 하는 어닐공정에서도, 질소가스를 도입하면서 작업을 진행시킨다.

그 후에, 역시 질소를 도입하면서, 와이어형상 카본(522)을 석영유리관(513)에 세트하여, 밀봉용 단자(523)를 부착한다.

단자부 본체설정후의 어닐공정도 질소가스를 도입하면서 행한다.

도입가스로서는, 헬륨, 아르곤, 네온등의 비산화성가스를 이용할 수 있지만, 경제성 면에서는 질소가 타당하다.

석영 유리용기의 조립이 끝나면, 용기내의 배기를 행하여 용기내를 소정의 압력으로 설정한다. 이에 따라, 전술의 석영유리관(513)내에도, 소정의 감압상태가 된다.

일반적으로, 카본재는, 산화되기 쉽게 질소등의 비산화성가스를 용기내에 충전하거나 또는 용기내를 진공으로 할 필요가 있다. 그러나, 진공상태로서는, 카본재와 석영 유리와의 반응이 촉진되기 때문에, 본 발명에서는 용기내에 비산화성가스를 충전하는 방법을 채용한다.

질소가스를 도입하면서 히터를 가열하는 방법으로는, 질소가스라인의 설치등에 의해 열처리장치의 구조가 복잡하게 되기 때문에, 본 발명의 바람직한 형태로서는 용기내부를 밀폐형으로 하여 약간의 질소가스를 내부에 봉입한다. 봉입압력은, 아래와 같이 정한다.

예컨대, 1000℃에서 사용하여, 열처리 가열로내의 압력이 진공과 상압의 양쪽에서 사용하는 경우는, 히터내부의 압력은, 0∼1 atm의 중간을 잡아 0.5 atm 정도로 설정한다. 1000℃에서 0.5 atm으로 하기위해서는, 실온 20℃에서는 0.5 atm×293 K/1273 K×760 Torr/atm = 87 Torr이 되고, 실온에서 87 Torr가 되도록 히터내부를 감압하고 나서 밀봉한다. 히터내부는, 예컨대 0.1기압정도로 설정한다.

즉, 질소가스를 도입하면서 조립하여 작업을 하여, 조립하여 종료후에 가스도입관(514)으로부터 질소가스를 뽑아, 용기내부를 소정의 압력으로 조정한다.

용기내를 감압하는 것은, 석영 유리용기의 수명의 관점에서도 유리하다. 컴퓨터 시뮬레이션의 결과, 히터용의 석영 유리용기로서는, 외부로부터의 압력보다 내부로부터의 압력에 대하여 파손하기 쉽다는 결과가 얻어지고 있다. 질소가스를 상온으로 1기압으로 봉입하면, 히터 가열시에는 내부의 질소가 팽창하여, 석영 유리용기의 내부에서 압력이 작용하게 된다.

마지막으로 가스도입관(514)은, 하부 용기(511)의 하면에 가까운 위치에서 화염에 의해 밀봉하여 제거한다. 이 때문에, 가스도입관(514)과 석영유리관(513)은, 폐쇄작업을 할수 있을 정도의 간격을 두고 배치한다.

또, 본 발명의 특히 반도체 처리장치용으로서의 유효한 카본 히터는 상술같은 열처리장치 뿐만아니라, 반도체를 고온가열로 세정을 하는 세정장치등에도 적용할 수가 있다.

예 4-2-1

두께 8.O mm인 석영유리판에 홈가공 및 외경가공을 실시한 후, 가공표면에 산수소화염으로 정밀연마 처리를 하여 외경 240 mm인 반원형, 석영 유리제 하부 용기를 얻었다. 또한 두께 8.O mm인 석영유리판을 이용하여 하부 용기에 해당하는 상부 용기를 형성하였다.

하부 용기에는 가스도입용의 석영유리관과 단자용의 석영유리관을 하부 용기에 용접하였다. 전자의 외경은 6.5 mm, 후자의 외경은 25.4 mm 이었다.

하부 용기의 홈 및 단자용 유리관내에 히터부재와 단자를 배치하여 상부 용기를 씌워, 가스도입용 유리관으로부터 질소가스를 도입하면서, 상하부 용기의 바깥둘레를 용접하였다. 또, 경사부는 C5 로 하고, 용접패딩은 1 mm 로 하였다. 이후의 공정도, 원칙적으로 질소가스를 도입하면서 행하였다.

히터부재의 다른 끝단의 단자부 본체를 석영유리관의 개방단에 배치하여 밀봉하였다. 그리고, 어닐처리를 하였다.

마지막으로 가스도입용의 석영유리관으로부터 질소가스를 배기하고, 용기내압력을 180 Torr로 설정하여, 가스도입용관을 밀봉 제거하였다.

이상의 순서로 제작한 단면 T 자형의 카본 히터를 이용하여, 가열시험을 행하였다.

발열체에 전류를 흘려, 히터온도가 방사온도계로 1100℃가 된 시점에서 히터내압력을 측정한 바, 약 1기압이었다. 또한, 복수 라인의 카본 와이어묶음부의 온도는, 105℃ 이었다.

실온에서 히터온도가 1100℃가 될 때까지 필요한 시간은, 약 10초였다.

히터온도 1100℃에서 1000시간 계속 사용하였지만, 이상은 나타나지 않았다.

또한, 히터온도 1300℃의 가열도 문제없이 할 수 있었다.

이하, 도 84∼도 94를 참조하여 제 4-2 그룹 발명의 보다 바람직한 실시예를 설명한다.

도 84는, 본 발명의 카본 히터용 단자장치를 적용한 카본 히터를 나타내는 사시도이다. 도 85는, 그 평면도이다.

카본 히터(601)는, 반 도너츠형의 석영 유리제 용기(602)를 갖고, 그 하부에 석영유리관(603)이 수직하게 접속되어 있다.

석영 유리제 용기(602)는 용기본체와 뚜껑부재로부터 구성되어, 용기본체에는 히터부재(612)를 배치하기 위한 홈(604)이 형성되어 있다. 홈(604)의 양끝단에는, 단자장치를 배치하기 위한 단자용홈부(606)가 설치되어 있다. 또한, 용기(602)내를 비산화성분위기로 하기위한 가스도입·배출구(608)와 가스통로(607)도 형성되어 있다.

카본 히터(601)를 2개 조합하여 원형의 히터면을 형성하여, 반도체의 열처리가열로용 히터로서 이용할 수 있다.

단자용홈부(606) 및 석영유리관(603)내에는, 본 발명의 단자장치가 배치된다.

본 발명의 단자장치에는, 히터부재(612)와 복수의 와이어형상 카본 단자선(613)을 접속하기 위한 제 1 단자장치(610) 및 (600), 복수의 와이어형상 카본단자선(613)과 금속제 단자선(641)을 접속하기 위한 제 2 단자장치(640), 석영유리관(603)의 내측의 금속 단자선(내접선)(641)과 전원측의 금속제 단자선(외접선)(653)을 접속하기 위한 제 3 단자장치(650)의 3종류가 있다.

우선, 도 86∼도 91을 참조하여, 제 1 단자장치에 관해서 설명한다.

이 단자장치(620)는, 중간부재(634)를 이용하여 단자부재(611)와 단자선 접속부재(616)를 접속하는 구성으로 되어 있다.

봉형상 단자부재(611)의 외형은, 전체적으로 원주봉형상이다. 봉형상단자부재(611)의 일끝단측에는, 히터부재(612)를 삽입하기 위한 관통구멍(614)이 단면과 평행하게 형성되어 있다. 이 관통구멍(614)에 통하도록, 나사구멍(623)이 형성되어 있다. 관통구멍(614)과 나사구멍(623)은, 도 88에 나타내는 바와 같이,관통구멍(614)의 중앙에서 T 자형으로 교차하고 있다.

관통구멍(614)에 히터부재(612)를 삽입하여, 나사구멍(623)에 고정용나사(619)를 밀어 넣어 발열체(612)를 고정한다. 이와 같이하면, 확실하게 꽉 고정할 수 있고, 스파크를 발생시키지 않고서 봉형상단자부재(611)로부터 발열체(612)에 전력을 공급할 수가 있다.

봉형상단자부재(611)의 다른 끝단측에는, 단자선 가이드부재(616)를 접속하기위한 큰직경의 막힌 나사구멍(615)이 형성되어 있다. 막힌 나사구멍은 축선상에 배치된다. 단자선 가이드부재(616)는, 중간부재(633)를 사이에 세워, 단자부재(611)에 연결된다.

중간부재(633)는, 바깥둘레에 수나사부(634)를 갖는 원통형상의 부재이다.

단자선 접속부재(616)는, 전체적으로 원통형상으로 형성된다. 그 관통구멍은, 아래끝단부 부근에서 원추형으로 좁게 되어 있다. 그 반대측의 접속단측의 안둘레에는, 중간부재(633)의 수나사부(634)에 대응하는 암나사부(622)가 형성되어 있다.

단자선 접속부재(616)의 관통구멍내에는 코어부재(635)가 삽입된다. 코어부재(635)는 플레인인 원통형상이고, 단자선측의 끝단부는 원추형으로 돌출되어 있다.

코어부재(635)는, 그 일부분만이 단자선 접속부재(616)의 관통구멍내에 삽입되도록 할 수도 있다. 그것을 위하여는, 예컨대, 중간부재(633)에 홈부를 형성하면 된다.

와이어형상 카본으로 이루어지는 단자선(613)은, 단자선 접속부재(616)와 코어부재(635)의 사이에 끼워져 분배된 상태로 가압고정된다. 코어부재(635)의 외측에 얕은 홈을 복수 라인형성하여, 분할한 와이어를 안내하도록 하여도 좋다.

조립에 있어서는, 도 86에 나타내는 바와 같이,복수의 와이어형상 카본단자선(613)을 복수의 와이어(613a)에 적당히 분배하여 코어부재(635)로 가볍게 눌러, 어긋나지 않도록 하여 코어부재(635)의 나사끼움을 한다.

이와 같이 복수의 와이어형상 카본단자선(613)을 배치한 접속부재(618)와 코어부재(631)의 세트를, 중간부재(633)를 통해 단자부재(611)에 나사를 조여넣음으로써, 상기 홈형상 영역에 배치된 단자선(613a)를 단자부재(611)에 강하게 접속할 수가 있다. 따라서, 양호한 도통(導通)이 보증된다.

또한, 유연성이 있는 카본 와이어를, 열팽창이나 열변형에 대하여, 카본 히터내에서 비정상적인 응력을 발생시키지 않고서 접속하는 것이 가능해진다.

상기 와이어형상 카본단자선(613)은, 히터부재(612)와 같은 재질인 것이 좋다. 또한, 재질이 다른 경우에는, 복수 라인의 와이어형상 카본의 단자선(613)의 단위길이당 저항치를, 히터부재(612)의 그것보다 작게 하여, 단자선의 발열을 충분히 억제하도록 한다.

와이어형상 카본단자선(613)과 히터부재(612)의 온도는, 대강 저항치비율이 된다. 예컨대, 히터부재(612)의 저항치가 10Ω/m·줄이고, 단자선(613)이 1Ω/m·줄인 경우에는, 히터부재(612)의 온도가 1000℃이면 단자선은 약 100℃이 된다.

와이어형상 카본단자선(613)과 히터부재(612)가 같은 재질인 경우에는, 단자선의 와이어개수를 히터개수의 5배이상으로 한다. 가령, 히터 1개에 대하여 단자선의 와이어개수를 4개로 하면 통상의 반도체 처리공정에서와 같이 히터온도가 1100℃가 되었을 경우에, 단자선온도는 약 275℃가 된다. 275℃는, 바이톤 등의 진공시일재가 열화하는 온도이다. 이에 비해, 와이어개수를 5개로 하면, 단자선온도가 약 220℃가 되고, 내열온도 230℃ 이하로 할 수 있다.

이와 같이, 전력을 전달하는 상기 와이어형상 카본단자선(613)의 온도를 내림으로써, 전력낭비를 방지할 수 있다. 또한, 와이어형상 카본자체가 카본 파이버로부터 구성되어 있기 때문에, 히터로부터의 열전도를 억제할 수 있다. 예컨대, 통상의 특수탄소재료의 열전도율이 100 W/mK 인데 대하여, 와이어형상 카본으로서는 1 W/mK 이하 이다.

다음에, 도 92와 도 93을 참조하여, 제 2 단자장치에 관해서 설명한다.

이 단자장치(640)는, 와이어형상 카본으로 이루어지는 단자선(613)과 금속제의 단자선(641)을, 상기 와이어형상 카본접속부재(643)와, 단자부 본체(642)와, 금속선 접속부재(645)를 이용하여 접속하는 구성으로 되어 있다.

상기 와이어형상 카본접속부재(643)는, 전술한 제 1 단자장치에 있어서의 단자선 접속부재(616)와 대체적으로 같은 형상이고, 그 작용도 같다.

단자부 본체(642)는 전체적으로 원통형상의 부재이고, 그 일끝단측에는 와이어묶음 가이드수단(643)을 접속하기위한 접속부(644)가 설치되어 있다. 다른 끝단측에는 금속선 접속부재(645)를 접속하기 위한 접속부(646)가 설치되어 있다.

접속부(644)는, 암나사부를 갖는 큰직경의 나사구멍이다.

접속부(646)에는, 코어부재(647)를 수용하기 위한 테이퍼부(구멍)(642b)가 형성되어 있다. 이 테이퍼구멍과 상기 큰직경 나사구멍은 관통하고 있다. 또한, 접속부(646)의 바깥둘레에는, 수나사부가 형성되어 있다.

금속선 접속부재(645)는 컵형상부재로서 구성되어, 단자부 본체(642)의 접속부(46)에 씌워 나사를 조이도록 되어 있다.

도 93에 나타내는 바와 같이, 코어부재(647)는 2개의 분할형으로 되어 있고, 합치면 원추사다리꼴 형상이 된다. 바깥둘레의 테이퍼면은, 단자부 본체(642)의 테이퍼부(642b)에 대응하고 있다. 각 분할형의 대향면에는, 금속선을 유지하기 위한 홈형상유지부(647a)가 설치되어 있다.

단자부 본체(642)의 접속부(644)와 복수의 와이어형상 카본접속부재(643)의 바닥부(와이어묶음(613)의 반대측)은, 바깥둘레에 나사부를 갖는 원통 코어(648)를 통해 접속된다.

도 92에 나타내는 바와 같이, 금속선(641)을 유지한 상태의 단자부 본체(642)의 접속부(646)에, 금속선 접속부재(645)를 나사를 조여넣음으로써, 금속선(641)을 확실히 단자부 본체(642)에 접속할 수가 있고 스파크발생을 방지할 수 있다. 이것은, 분할 코어(647)와 단자부 본체(642)의 테이퍼구멍과의 테이퍼 걸어맞춤작용에 의한다.

금속제 단자선(641)으로서는, Mo(몰리브덴)제 금속봉(641)을 이용하는 것이 바람직하지만, 텅스텐도 사용가능하다.

Mo는, 탄소재료와 지극히 가까운 열팽창계수를 갖기 때문에, 탄소제 단자본체의 열이력에 의해 균열등의 깨어짐을 방지할 수 있다.

또한, Mo는, 융점이 약 2100℃로 고온이기 때문에, 금속불순물의 발생을 억제할 수 있다. 그러므로, Mo제 금속봉은, 석영제의 밀봉단자의 내접선(히터측의 단자선)으로서 아주 적합하다.

단자부 본체(642)와 코어부재(647)는 탄소재로 형성하는 것이 바람직하다. 탄소재는, 순화하기 쉽고, 3000℃의 고온까지 견딜 수 있기 때문에 알맞다. 또한, 코어부재(647)는 몰리브덴 로드를 지지하기 때문에, 균열방지를 위해, 몰리브덴과 근사치를 갖는 열팽창계수를 갖는 탄소재가 적합하다. 또, Mo와 탄소재의 열팽창계수는, 어느것이나 4.2∼4.8×10^-6/℃이다.

마지막으로, 도 94를 참조하여, 제 3 단자장치의 실시예를 설명한다. 도 94는, 카본 히터의 일부와 제 1∼제 3 단자장치를 개략적으로 나타내고 있다.

제 1 단자장치와 제 2 단자장치는, 유리관(603)내에서 복수의 와이어형상 카본 단자선(613)에 의해서 접속되어 있다. 이와 같이 도전선으로서 복수의 와이어형상 카본단자선(613)을 이용함으로써, 저항을 낮추어 발열을 억제할 수 있다. 또한, 와이어형상 카본은 열전도도 지극히 작은 이점을 갖고 있다.

유리관(603)내에는, 질소 혹은 아르곤가스를 채우는 것이 바람직하다. 이에 따라, 관내에 배치한 단자장치의 고온시 내산화성을 향상할 수 있다.

제 3 단자장치(650)는, 석영유리관(603)의 안쪽에 배치된 내접선(641)과 전원측의 외접선(653)을 접속하기 위한 것이다.

이 실시예에서는, 내접선(641)은 몰리브덴봉(641)이다. 몰리브덴봉(641)의 일끝단은 제 2 단자장치(640)에 접속되고, 다른 끝단은 몰리브덴박(655)에 접속되어 있다. 몰리브덴봉(641)은, 히터부재(612)와는 간접적으로 접속된다. 석영유리관(603)의 아래끝단부에는, 석영 유리제의 캡이 접속되어 있고, 몰리브덴봉(641)은 갭을 통하여 인출되어 있다.

몰리브덴박(655)의 바닥부측에서는, 2개의 외접선(653)이 외측으로 인출되어 있다. 외접선(653)은 1극이라도 좋다.

그리고, 몰리브덴박(655) 전체가 감싸지도록 핀치시일부(656)가 형성되어 있다. 핀치시일부(656)는, 몰리브덴박(655)을, 유리관(3)의 내부 및 대기로부터 차단하고 있다. 핀치시일부(656)는, 석영 유리제이다.

핀치시일부(656)는, 예컨대 석영제의 캡의 앞끝단부를 가열연화시켜 핀치하여 (끼워 넣고) 밀봉함으로써 형성할 수 있다.

이상과같이, 카본 파이버묶음을 꼬아넣은 히터부재(612)는, 내접선(641)에 직접 접속하지 않고, 간접적으로 접속된다. 요컨대, 발열체를 열적으로 멀리하여 배치하는 것이 중요하다.

외접선(653)으로서는, 지름 1.4 mm∼2.0 mm의 몰리브덴 로드 2개를 이용할 수 있다.

내접선(641)으로서는, 지름 1.4 mm∼2.0 mm의 몰리브덴 로드를 사용할 수 있다.

석영파이프(603)로서는, 외형 15 mm 이상의 파이프를 사용할 수 있다.

몰리브덴박(655)으로서는, 폭이 8 mm 이상으로, 두께가 0.2 mm∼0.5 mm의 것을 사용할 수 있다.

예 4-2-2

예 4-2-2는 제 1 단자장치에 관한 것이다.

질소분위기속에서 순화한 단자부재를 2개 배치하여, 그 사이에 순화한 히터부재 2개를 1 m의 사이사이를 막아 고정하였다. 이 때의 저항치는 5Ω 이었다. 다음에, 코어부재와 단자선 접속부재를 이용하여 단자부재에 18개의 히터부재를 고정하여, 도 86의 단자장치를 제작하였다. 그리고, 이 히터부재로부터 히터에 전력을 공급하였다.

10분후에 히터의 온도가 1100℃가 되고, 저항치는 2.5Ω가 되었다. 또한, 이 때의 카본 와이어 18개의 온도를 측정한 바 105℃ 이었다.

이 상태로 1000시간 사용하였지만, 저항의 변화는 확인되지 않았다.

사용한 카본 와이어, 단자부재, 및 다른 탄소부재는, 회분으로 5 ppm 이하로 순화한 것이다.

이에 대하여, 미순화품을 사용한 바, 16시간에서 단선되었다. 단선후의 카본 와이어 히터부를 EPMA으로 관찰한 바, 철에 의한 열화가 확인되었다.

이와 같이, 히터부재 및 그 밖의 탄소부재는, 배분으로 5 ppm 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 순화한 탄소재의 철농도는, 0.1 ppm 이하로 하는 것이 좋다.

예 4-2-3

예 4-2-3는 제 2 단자장치에 관한 것이다.

지름 2 mm의 Mo제 금속봉을 이용하여, 도 92의 단자장치를 제작하였다. 석영 유리제 용기에 카본 와이어히터를 배치하고 용기내를 질소분위기로 유지하여, 예4-2-2의 단자장치, 및 예 4-2-3의 단자장치를 접속하였다.

히터부재의 길이는 1 m이고, 2개의 배선으로 하였다. 히터의 저항치는, 실온으로서는 5Ω이고, 1100℃의 가열시에 2.5Ω 이었다. 히터가 1100℃일 때, 와이어형상 카본단자선(18개)의 온도는, 105℃이었다. 또한, Mo제 금속단자부는, 55℃이었다.

이 카본 히터를 1000시간 사용한 결과, 단자본체에 균열등의 손상은 발생하지 않고, 그 밖의 문제도 생기지 않았다.

또, 예 4-2-3에 있어서의 단자장치의 탄소부재도, 예 4-2-2와 같이 순화처리한 것을 이용하였다.

예 4-2-4

예 4-2-4는 제 3 단자장치에 관한 것이다.

지름 1.4 mm의 외접선을 2개 외경이 15 mm의 석영파이프, 또한 폭 8 mm의 Mo 박을 사용하여, 도 94에 나타내는 제 3 단자장치를 제작하였다. 이 단자장치에 30A의 전류를 흘린 바 밀봉부에 균열등의 파손이 생기지 않는 것이 확인되었다.

제 4-2 그룹 발명의 제 1 카본 히터용 단자장치에 의하면, 히터부재와 복수의 와이어형상 카본으로 이루어지는 단자선을 확실히 또한 용이하게 접속할 수가 있다. 또한, 이 단자장치는 심플한 구조를 가지며, 수명도 충분하다.

제 4-2 그룹 발명의 제 2 카본 히터용 단자장치에 의하면, 복수의 와이어형상 카본으로 이루어지는 단자선과 금속제의 단자선을 확실히 또한 용이하게 접속할 수가 있다. 또한, 이 단자장치는 심플한 구조를 갖고, 수명도 충분하다.

제 4-2 그룹 발명의 제 3 카본 히터용 단자장치에 의하면, 30A 정도의 대전류로 사용하더라도 긴 수명을 유지할 수 있다.

또, 제 4-2 그룹 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않는다. 예컨대, 각 부재의 암나사와 수나사의 관계나 요철의 관계를 반대로 하는 것은 자유롭게 할 수 있다. 그와 같은 설계변경은, 본 명세서의 기재에 따라 당업자가 용이하게 할 수 있는 것이기 때문에, 여기서는 상술하지 않는다.

(제 5 그룹의 발명)

이하, 도 41∼도 61를 참조하여 제 5 그룹 발명의 적합한 실시예를 설명한다.

도 41의 (a) 및 (b)는 제 5 그룹의 발명을 반도체 제조장치에 이용한 제 1 실시예와 제 2 실시예를 나타내는 개략도이다.

반도체 제조장치(210)는 원통형의 가열로 내통관(211)을 구비하여, 그 외측에 히터(212)가 감겨져 있다. 도 41의 (a)에 나타내는 제 1 실시예로서는, 히터(212)는 세로방향으로 왕복하도록 감겨져 있지만, 도 41의 (b)에 나타내는 제 2 실시예로서는, 히터(212)는 나선형상으로 감겨 있다.

제 1 실시예의 히터(212)는 배선이 용이하고, 히터단선시 교환을 용이하게 할 수 있다.

또한, 제 2 실시예의 히터(212)는, 복수의 존으로 분할하여 별개로 제어하면, 가열로내 상하의 온도분포를 균일하게 제어하기 쉽게 된다.

히터(212)로서는, 회분이 3 ppm 이하의 고순도 카본와이어가 적합한다. 이러한 고순도 카본와이어를 이용하는 것에 따라, 불순물오염을 방지할 수 있고, 또한, 열전도가 작고 열용량도 적기 때문에 급속승강온도가 가능해진다. 그러나, 금속제의 히터를 이용하는 것으로도 가능하다.

가열로 내통관(211)의 안쪽하부에는, 복수 라인의 카본 파이버를 겸한 카본 파이버묶음을 복수 라인 이용하여 와이어형상의 가늘고 긴형상으로 꼬아넣은 히터부재(222)로 하는 평판용기형상의 카본 히터(220)가 배치되어 있다. 또, 히터부재(222)로서는, 가늘고 긴형상이라면, 테입형상같은 것이라도 사용할 수 있다. 또한, 상기 히터부재의 구체예로서는 지름 3μm인 카본 파이버를 330개 묶은 카본파이버 묶음을 9개 이용하여, 지름약 2 mm인 와이어형상으로 꼬아넣은 것이다.

이러한 히터부재로서 이용함으로써, 예컨대 종래의 Mo-Si제의 발열체를 이용한 경우에 비하여, 승온속도를 50% 정도 향상할 수가 있다.

도 42와 도 43은 카본 히터(220)를 나타내는 평면도 및 단면도이다.

카본 히터(220)는, 석영 유리제용기(221)내에서, 고순도 카본제 봉형상단자부재(223) 및 투광성 알루미나 단일체로 이루어지는 와이어 지지용 지그(224)에 의해 상기 히터부재(222)를 지지한 구성으로 되어 있다.

석영 유리제 용기(221)는 투명석영으로 구성할 수 있고, 용기본체(247)와 베이스(248)로 이루어진다. 용기본체(247)와 베이스(248)는, 갈은 유리에 의해서 접합된다.

용기본체(247)의 바깥표면노출부, 특히 발열면이 되는 상면은 단면반원형상 또는 사다리꼴 형상의 볼록부가 전체로서 스트라이프형상으로, 또는 동심원형상으로, 또는 격자형상으로 형성되어 있고, 이밖에 표면이 정밀연마 처리되어 있는 것이 바람직하다. 이에 따라 본 발명의 히터부재와 같은 선형상 발열체에 의한 히터면 윗쪽으로의 발열을, 빛의 산란에 의해서 균일화시킨다는 프리즘효과를 얻을 수 있다.

통상, 동일한 효과를 얻기위해서, 히터면을 샌드 블러스트처리하는 방법이 채용되지만, 이 경우에는, 표면이 모래알 형상이 되어 있고, 이 표면부터의 방열이 억제되어, 석영 유리 자체에 열을 축적하게 되어 에너지효율이 저하하여 버린다. 이런 의미로, 상기 정밀연마 처리되어 있는 것은, 중요한 사항이다.

또한, 석영 유리제 용기는, 다수의 미소폐기공이 내재하는 불투명석영으로 구성할 수 있다.

베이스(248)에는, 석영 유리제의 가지관(233)이 접속되어 있다. 히터부재인 카본의 산화를 방지하기 위해서, 이 가지관(233)으로부터 불활성가스나 질소가스등을 도입할 수 있다. 또한, 용기내의 배기를 행하여, 예컨대 10 torr 이하의 진공으로 하는 경우에도 가지관(233)을 이용할 수 있다.

베이스(248)의 상면에는, 후술하는 와이어 지지부재(224)를 설정하는 다수의 삽입구멍과, 봉형상단자부재(223)를 통과시키기 위한 2개의 관통구멍이 형성되어 있다.

베이스(248)는, 카본 히터(220)의 아래 쪽으로 열이 방출되는 것을 방지하기위해서, 불투명석영 유리로 구성된다. 베이스 상면 또는 윗쪽에는, 유리형상 카본으로 이루어지는 카본제 반사판(225)이 배치된다. 이와 같이, 히터부재(222)의 아래쪽으로 반사판(225)을 놓음으로써, 아래 쪽으로의 열방사를 저감할 수가 있다. 반사판(225)의 표면에는 중심선 평균거침정도 Ra에서 0.1μm 이하의 경면가공이 실시되어 있다.

상술한 바와 같이, 제 5 그룹의 발명으로서는, 카본 파이버를 묶은 카본 파이버묶음을 복수 라인 이용하여 와이어형상의 가늘고 긴형상으로 꼬아넣은 히터부재(222)를 히터로서 사용하여, 이것을 복수의 와이어 지지용 지그(224)에 의해서 굴곡시켜, 반도체 웨이퍼와 같은 대략 원판형상체를 그 면내부 온도분포가 균일하게 되도록 가열하고자 하는 것이다.

그렇게 위해서는, 이 히터부재(222)를 얼마나 균일한 인장 상태로 하는가가 중요한 포인트가 된다.

제 5 그룹의 발명으로서는, 도 42에 나타내는 바와 같이, 우선 히터부재(222)를, 모든 와이어 지지용 지그(224)의 관통구멍으로 통과시키고, 또한, 양끝단을 각각 봉형상의 단자부재(223)의 가로구멍(237)에 끼워 통과시킨 후, 한쪽의 봉 형상단자부재(223)에 볼트형상의 누름부재(228)로 히터부재(222)를 가압유지하고, 다른 한쪽의 히터부재(222)를 적절한 힘으로 잡아 당기면서, 마찬가지로 볼트형상의 누름부재(228)로 가압유지시키는 것이다.

상기 히터부재(222)로서는, 회분 10 ppm 이하의 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 불순물오염을 방지할 수 있고, 또한, 열전도가 작고 열용량도 적기때문에 급속한 승강온도가 가능해진다.

상기 히터부재(222)는, 와이어 지지용 지그(224)에 가이드되어, 용기(221)의 면과 평행한 면상에서 복수의 굴곡부를 갖고 지그재그로 배치된다. 히터부재(222)의 양끝단에는, 봉형상 단자부재(223)가 배치되어 있고, 이것을 통해 전력이 공급된다.

도 44는, 단자부재(223)의 조립도이다. 단자부재(223)는, 단자본체(223a)와, 누름부재(228)와, 캡(229)으로 구성된다. 단자부재(223)는, 노출부의 적어도 일부, 바람직하게는 노출부 전체가 SiC 코팅된다. 이와 같이 SiC 코팅을 하면, 대기중에서도 사용가능해진다.

단자본체(223a)는 카본제이고, 전체적으로 볼트형으로 형성되어 있다. 단자본체(223a)의 축방향의 중간부근에는, 축과 직교하는 관통한 가로구멍(237)이 설치되어 있다. 단자본체(223a)의 육각형상 머리부로부터 관통한 가로구멍(237)에 걸쳐, 누름부재를 수용하기 위한 축방향구멍(236)이 형성되어 있다. 축방향구멍(236)의 내벽에는 나사가 형성되어 있다. 단자본체(223a)의 다리부에도 나사가 형성되어 있다. 도 44에서는, 단자본체(223)의 머리부는 육각으로 되어 있지만, 스패너등의 공구로 회전되는 형상이면 다른 형상이라도 좋다.

누름부재(228)는, 단자본체(223)의 축방향구멍(236)에 해당하는 나사형으로 형성되어 있다. 그 머리부에는, 마이너스 드라이버용의 홈(235)이 설치되어 있다. 누름부재(228)는 단자본체(223)의 축방향구멍(236)에 나사를 조여넣고, 관통구멍(203)에 삽입된 히터부재(222)를 누른다. 이와 같이, 누름부재(228)를 이용하고 히터부재(222)를 단자본체(223a)에 튼튼히 밀착시킴으로써, 히터부재(222)의 이탈과 스파크발생을 방지할 수 있다.

캡(229)은, 단자본체(223a)의 다리부의 나사에 해당하는 너트형으로 형성되어 있다.

단자본체(223a) 및 캡(229)과 석영 유리표면과의 접촉부에 팽창흑연시트(도시하지 않음)를 끼움으로써, 히터내부로의 공기누설이나 먼지발생을 방지할 수 있다.

도 45의 (a)는, 도 42∼도 43의 와이어 지지용 지그(224)를 나타내는 사시도이고, (b)는, 와이어 지지용 지그의 변형예를 나타내는 단면도이다.

와이어 지지용 지그(224)는, 얇은 두께를 갖는 원통형상이고, 히터부재(222)를 통과시키기 위한 구멍(224a)이 형성되어 있다. 와이어 지지용 지그(224)의 근원부는, 석영 유리용기(221)의 설정 구멍내에 매립된다.

와이어 지지용 지그(224)로 히터부재(222)를 지지함으로써, 히터부재(222)가 석영 유리용기에 닿지 않도록 유지한다．이와 같이하면, 와이어의 규화를 막고, 고유저항의 변화를 방지할 수 있다.

와이어 지지용 지그(224)를 얇은 두께의 원통형상 요컨대 파이프형상으로 하면, 윗쪽으로의 열방사를 크게 함과 동시에, 열용량을 작게 할 수 있다. 열용량이 작으면, 열응답이 빨라져서, 열충격에 강하게 된다.

와이어 지지용 지그(224)는, 투광성의 투명알루미나로 형성할 수가 있다. 이 경우, 투명부로부터의 열의 복사가 많아지기 때문에, 피처리물의 온도균열성을 향상할 수 있다.

와이어 지지용 지그(224)에 필요하게 되는 특성은, 예컨대, 1300℃ 정도의 고온하에서의 카본발열체(222)와의 비반응성이고, 또한 비도전성이다. 이 양조건을 만족하는 것이 투광성알루미나이고, 이것이면 단일체로 형성할 수가 있다. 단지, 투광성알루미나에 있어서도, 급속승온의 정도를 높이고자 하면, 열충격 때문에, 와이어 지지용 지그에 균열이나 파손이 생길 우려가 있다. 이것을 해결하는 구조로서, 고순도 카본 및 투광성알루미나의 조립부재로 이루어진다. 특히, 상기 조립부재의 히터부재에 접하는 부분이, 고순도 카본재료로 이루어져, 상기 조립부재의, 평판형상용기(221)에 배치접속하는 부분이, 투광성알루미나재료로 이루어지는 구성이 가장 적합한 것이 된다.

도 45의 (b)의 와이어 지지용 지그(241)는, 카본부(242)와 알루미나파이프(243)를 접속한 구성으로 되어 있다. 카본부(242)에는, 카본와이어의 발열체(222)를 관통시키기 위한 구멍(244)이 형성되어 있다.

도 46∼60은, 도 42∼44의 실시예에 변경을 가한 실시예를 나타내고 있다. 도 46은 히터유니트(220)의 주요부를 나타내는 단면도이다. 봉형상단자부재나, 이것과의 히터부재와의 접속구조는, 도 42∼44의 실시예와, 도 46∼60의 실시예로, 실질적으로 공통하고 있다. 이하에, 특징이 되는 구성에 관해서 설명한다.

히터부재(222)는, 복수 라인의 카본 파이버를 묶은 카본 파이버묶음을 복수 라인이용하여 와이어형상으로 꼬아넣은 것이다. 이 히터부재(222)로서는, 가늘고 긴형상이면, 테입형상같은 것이라도 사용할 수 있다. 히터부재(222)는, 어떤 두께(약 2 mm)를 갖는 꼬아넣기 식의 것이 바람직하다. 비틀어진 와이어는, 풀리기 쉽고, 온도가 불균일하며, 균열성에 뒤떨어지는 경향이 있다. 그러면, 전기저항에 변동이 생겨, 웨이퍼에 대한 균열성이 저하한다.

상기 히터부재(222)로서는, 회분 3 ppm 이하의 카본와이어를 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우, 불순물오염을 방지할 수 있고, 또한, 열전도가 작고 열용량도 적기때문에 급속한 승강온도가 가능해진다.

히터부재(222)의 양끝단에는, 카본제 단자부재(223)가 배치되어 있고, 단자부재(223)를 통해 전력이 공급된다.

도 46∼48에 나타내어 있는 바와 같이, 단자부재(223)는, 중간부에 플랜지(223a)를 갖는다. 그 플랜지(223a)의 한쪽에는 수나사(223b)가 형성되어 있고, 다른쪽에는 축방향의 구멍(223c)과 가로방향의 구멍(223d)이 형성되어 있다. 와이어의 히터부재(222)를 단자부재(223)의 가로방향의 구멍(223d)에 삽입한 후, 카본제의 볼트형상 누름부재(228)를 단자부재(223)의 축방향의 구멍(223c)에 나사를 조여넣고, 와이어(223)를 단자부재(223)에 고정한다.

알루미나 애자의 링(263)이 와이어의 히터부재(222)로부터 아래쪽으로 떨어져 있고, 단자부재(223)의 플랜지(223a)에 접하여 배치되어 있다. 이에 따라, 유리형상 카본으로 이루어지는 카본제 반사판(225)과 카본제 단자부재(223)의 전기적 절연을 도모하고 있다.

베이스(248)의 위쪽에 전술의 단자부재(223)의 플랜지(223a)가 설정되고, 베이스(248)의 아래쪽에 탄소와 탄소섬유의 복합재(C/C)로 만들어진 스프링·워셔(265)가 설정되어 있다. 너트(266)를 단자본체(223)의 수나사(223b)로 조여넣음으로써, 단자부재(223)는 베이스(248)에 고정된다.

부가단자(267)는 그 축방향의 구멍(267b)에 형성한 암나사가 단자부재(223)의 수나사(223b)에 나사결합되어 고정되어 있다.

카본제 부가단자(267)에는, 볼트형상의 누름부재(268)가 나사조임되어 있다. 부가단자(267)는, 노출부의 적어도 일부, 바람직하게는 노출부 전체가 SiC로 코팅된다. 이와 같이 SiC 코팅을 하면, 대기중에서도 사용가능해진다.

부가단자(267)의 축방향의 중간부근에는, 축과 직교하는 관통한 구멍(267a)이 설치되어 있다. 부가단자(267)의 일끝단부에서 구멍(267a)에 걸쳐, 누름부재(268)를 수용하기 위한 축방향의 구멍(267b)이 형성되어 있다. 축방향의 구멍(267b)의 내벽에는 나사가 형성되어 있다. 부가단자(267)의 다른 끝단부에도 나사가 형성되어 있다.

누름부재(268)는, 부가단자(267)의 축방향구멍(267b)에 해당한 나사형으로 형성되어 있다. 누름부재(268)는 부가단자(267)의 축방향구멍(267b)에 나사가 조여지고, 구멍(267a)에 삽입된 와이어형상 카본으로 이루어지는 단자선(270)을 누른다. 이와 같이, 누름부재(268)를 이용하여 와이어형상 카본으로 이루어지는 단자선(270)을 부가단자(267)에 튼튼히 밀착시킴으로써, 와이어형상카본으로 이루어지는 단자선(270)의 누락과 스파크발생을 방지할 수 있다.

와이어형상 카본으로 이루어지는 단자선(270)은, 복수 라인의 카본 파이버를 묶은 카본 파이버묶음을 복수 라인(예컨대 20개) 꼬아넣은 것이다.

와이어형상 카본으로 이루어지는 단자선(270)의 다른 끝단은, 또 다른 부가단자(272)에 고정되어 있다. 이 부가단자(272)의 상단에는 축방향의 구멍(272a)이 형성되어 있고, 거기에 암나사가 형성되어 있다. 그 구멍(272a)의 밑바닥을 관통하도록 가로방향의 구멍(272b)이 부가단자(272)에 형성되어 있다. 와이어형상 카본으로 이루어지는 단자선(270)의 끝단부를 그 가로방향의 구멍(272b)에 삽입하고 나서, 멈춤나사(273)를 부가단자(272)의 축방향의 구멍(272a)에 나사를 조여 넣고, 와이어형상 카본으로 이루어지는 단자선(270)을 부가단자(272)에 고정한다.

부가단자(272)의 아래끝단부에는, 수나사부(272c)가 형성되어 있다. 거기에 너트(274)를 나사조임하고, 금속배선(275)의 일끝단이 부가단자(272)에 고정된다. 이 금속배선(275)의 다른 끝단은, 전원(도시하지 않음)에 접속되어 있다.

통상은, 상술의 너트(266)에 금속배선(275)을 접속하지만, 이 경우에는, 카본제 단자본체(223)의 발열에 따라, 금속배선이 산화되어 열화하지만, 특히 상기 와이어형상 카본으로 이루어지는 단자선을 설치한 구조에 의해서, 이러한 문제가 해소된다.

도 48∼49는, 도 46의 단자부재(23)의 구체예를 나타내고 있다.

도 50∼51은, 도 46의 부가단자(67)의 구체예를 나타내고 있다.

도 52∼53은, 도 46의 누름부재(28)의 구체예를 나타내고 있다.

도 54∼55는, 도 46의 누름부재(68)의 구체예를 나타내고 있다.

도 56∼57은, 도 46의 부가단자(72)의 구체예를 나타내고 있다.

도 58∼59는, 도 46의 너트(74)의 구체예를 나타내고 있다.

와이어 지지용 지그(224)에는, 얇은두께의 원통형상이고 히터부재(222)를 통과시키기 위한 구멍이 뚫어져 있다. 와이어 지지용 지그(224)의 근원부는, 석영 유리용기(221)의 설정구멍내에 매립된다.

와이어 지지용 지그(224)로 히터부재를 지지함으로써, 히터부재(222)가 석영 유리용기에 닿지 않도록 유지한다．이와 같이하면, 카본제의 히터부재의 규화를 보다 확실히 막고, 고유저항의 변화를 방지할 수 있다.

와이어 지지용 지그(224)를 얇은두께의 원통형상 요컨대 파이프형상으로 함으로써, 윗쪽으로의 열방사를 크게 함과 동시에, 열용량을 작게 할 수 있다. 열용량이 작으면, 열응답이 빨라지고, 열충격에 강하게 된다.

와이어 지지용 지그(224)는, 투광성의 투명알루미나로 형성할 수가 있다. 이 경우, 투명부에서의 열의 복사가 많아지기 때문에, 피처리물의 온도균열성을 향상할 수 있다.

제 5 그룹의 발명에 있어서는, 봉형상단자부재(223)의 길이 방향에, 볼트형상 누름부재(228) 삽입용의 대략 원통형상의 구멍(223c)이 형성되어 있고, 또한, 적어도 이 구멍(223c)을 관통하는 대략 원형상 가로구멍(223d)이 형성되어 있고, 가로구멍(223d)에 히터부재를 꼽고, 구멍에 적어도 가로구멍(223d)의 하부에 도달하는 길이를 갖는 볼트형상 누름부재(228)를 회전삽입하는 구조로 하고 있지만, 그 때, 도 60의 (a)에 나타내는 바와 같이, 볼트형상 누름부재(228) 삽입용의 대략 원통형상 구멍(223c)의 지름을 대략 가로구멍(223d)의 지름보다 크게하여, 도 60의 (b)에 나타내는 바와 같이, 가로구멍(223d)에 꼽힌 히터부재가, 볼트형상 누름부재(228)에 의해서 가압되어, 가로구멍(223d)의 밑바닥에 도달하도록 편평하게 변형되어 있는 것이 바람직하다.

도 60과 같이, 히터부재(222)를 직접 볼트형상 누름부재(228)에서 편평하게 변형시켜 유지하고자 하면, 볼트형상 누름부재(228)를 회전삽입하고 있을 때에, 히터부재(222)를 구성하는 카본 파이버를 적지 않게 절단하여 버리므로, 그 결과 유지강도가 저하될 우려가 있지만, 볼트형상 누름부재(228)와 히터부재(222)와의 사이에 팽창흑연시트(도시하지 않음)을 개재시키는 구성으로 함으로써, 이러한 불량을 방지할 수가 있다.

또, 제 5 그룹 발명의 카본 히터는 상술의 형태뿐만아니라 예컨대 도 61에 나타내는 바와 같은 반도체 웨이퍼의 아래쪽으로 이를 배치하여 가열처리를 한다, 소위 콜드월식 반도체 제조장치에 적용할 수 있다.

또한, 제 5 그룹의 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않는다. 예컨대, 카본 히터는 원통형에 한하지 않고, 육각형이나 사각형 등이어도 좋다. 또한, 카본 히터에 있어서의 히터부재의 배치는, 소용돌이형상이나 그 외의 다른 형상이라도 좋다.

제 5 그룹의 발명에 있어서는, 특히 반도체 제조장치용으로서 유효한 카본 히터를 복수 라인의 카본 파이버를 묶은 카본 파이버묶음을 복수 라인 이용하여 와이어형상의 가늘고 긴형상으로 꼬아넣은 히터부재를 복수의 봉형상단자부재 및 와이어 지지용 지그에 의해서 평판형상용기내에 비접촉으로 지지되어 봉입한 구성으로 함으로써, 발열체의 발열불균일을 저감할 수가 있고, 균열성이 향상한다. 또한, 급속하게 온도를 올리거나 내릴 수 있다.

또한, 본 카본 히터를 간단한 구조로 할 수 있어, 저비용화가 도모되고, 또한 그 상세한 구조·재질의 선택에 의해서, 본 카본 히터 특유의 제반문제를 해결할 수가 있어, 동 유니트의 수명을 향상할 수가 있다.

(제 6 그룹의 발명)

제 6 그룹의 발명은, 균열성 및 유연성에 뛰어나고, 급승강온도가 가능하며, 저비용으로 제조할 수 있는 예컨대 반도체 제조장치용의 카본 히터를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

제 6 그룹 발명의 카본 히터는, 양끝단에 알루미나제의 와이어지지부를 배치하여, 카본 파이버를 묶은 카본 파이버묶음을 복수 라인 이용하여 와이어형상으로 꼬아넣은 카본 와이어를 히터체로서 사용하여, 이 카본 와이어를 양 와이어지지부의 사이에서 왕복시켜 당겨 걸쳐지고, 전체적으로 통형상의 가열공간을 형성한 것을 특징으로 한다.

와이어지지부를 알루미나제로 한 것은, 상술한 히터부재가 고온(예컨대 1300 ℃ 이하)로 석영 유리나 금속과 접촉하면 반응하여 강도열화를 일으키기 때문이다. 알루미나제의 지지부재이더라도, 히터부재의 열화를 방지하기 때문에, 고순도의 알루미나재료를 사용하는 것이 바람직하다.

특히, 철불순물을 저농도로 하는 것이 중요하다. 즉, 알루미나제 와이어지지부의 철불순물 농도는, 100 ppm 이하가 바람직하다. 철불순물의 보다 바람직한 농도는, 10 ppm 이하이다.

와이어지지부에 다수의 소구멍을 설치하여, 소구멍을 통해서 히터부재를 안내하는 구성으로 할 수 있다.

와이어지지부는 링형, 말굽형, 타원형같은 평판으로 구성할 수가 있다.

히터부재의 바람직한 형태는, 제 1 그룹의 발명에 관해서 말한 바와 같다.

제 6 그룹 발명의 카본 히터는, 반도체 제조용 종형가열로의 카본 히터로서 이용할 수 있다.

이하, 도 62∼도 69를 참조하여 제 6 그룹의 발명에 적합한 실시예를 설명한다.

도 62는, 제 6 그룹 발명의 특히 반도체 열처리장치용으로서 유효한 카본 히터의 실시예를 나타내는 사시도이다. 도 63은, 도 62의 카본 히터의 일부분을 확대하여 나타내는 사시도이다.

카본 히터(310)는, 꼬대기부와 바닥부에 배치된 와이어지지부재(311)와, 그 와이어지지부(311)를 연결하는 8개의 세로테두리부재(313)와, 세로테두리부재(313)를 서로 연결하는 가로테두리부재(314)를 프레임으로 하고있다. 꼭대기부와 바닥부의 와이어지지부(311)의 사이에는, 히터체로서의 히터부재(315)가 소정간격으로 평행하게 당겨져 걸쳐져 있다.

이 실시예에서는, 히터부재(315)는, 양 와이어지지부(311)의 사이에 원통형상으로 배치된다. 그리고, 본 카본 히터(310)의 안쪽에는, 원통형상의 가열공간(316)이 형성된다.

지지부재(311)는 알루미나제이고, 링형의 평판형상으로 되어 있다. 지지부재(311)의 안둘레에 따른 부분에는, 관통구멍(312)이 소정간격을 두고 일렬로 설치된다. 히터부재(315)는, 이 관통구멍(312)을 지나 방향전환되어, 양쪽 지지부재(311)의 사이에서 왕복하여 뻗어 걸쳐져 있다.

지지부재(311)의 형상은 링형에 한정하지 않고, 말굽형, 타원형, 다각형등의 형상이여도 좋다. 지지부재(311)는 복수조각으로 분할할 수도 있다. 또한, 관통구멍(312)은 일렬뿐만아니라, 지그재그 형태로 배치할 수도 있다.

세로테두리부재(313)와 가로테두리부재(314)는, 석영 유리, 탄소, 금속등에 의해서 형성할 수가 있다.

테두리부재(313,314)는, 원칙적으로는 알루미나제가 좋지만, 알루미나는 성형이 어렵고 비싸기 때문에, 전술한 재료로 형성한다. 그 중에서는, 석영 유리가 최선이라고 생각된다.

히터부재(315)는, 저항조정 때문에, 도중에서 전극부를 복수 라인 집어내어 분할회로로 하는 것이 좋다.

히터부재(315)는, 복수의 카본 파이버를 묶은 카본 파이버 묶음을 복수 라인이용하여 와이어형상으로 꼬아넣은 것이다.

히터부재(315)의 함유불순물량은, 회분으로 10 ppm이하, 보다 바람직하게는 5 ppm 이하로 하는 것이 바람직하다. 함유불순물이 10 ppm을 넘으면, 이상발열을 일으키기 쉽게 된다.

카본 파이버로 이루어지는 히터부재는 이상발열을 일으키기 쉽기 때문에, 산화분위기하에서의 사용에는 알맞지 않다. 이 때문에, 본 카본 히터(310)는, 석영 유리용기나 금속 돔내에서 사용하는 것이 바람직하다. 그러므로, 본 카본 히터(310)는 두께를 얇게 하여, 조밀한 구성으로 하는 것이 바람직하다.

히터부재는, 바람직하게는 1000℃의 저항치로 1∼20Ω/m·줄로 설정한다. 그 이유는, 일반적인 반도체용 가열장치에 있어서, 종래로부터의 트랜스용량에 매칭시킬 필요가 있기 때문이다.

히터부재를 원주방향으로 감는 배선방식에서는, 와이어를 지지하기 위한 애자의 구조가 복잡하게 되어 버린다. 이것 때문에, 전술한 실시예로서는 왕복시켜 배선하는 방식을 채용하고 있다.

도 62에 나타내는 카본 히터(310)를 상하로 2개이상 겹쳐 쌓아 세로길이의 가열공간을 구성하면, 전력 파워를 제어하여 온도제어를 섬세하게 행할 수 있다.

또한, 히터부재(315)와 석영 유리제의 테두리부재(313,314)와의 사이에, 유리형상 카본제 반사판을 배치할 수도 있다. 이러한 반사판을 설치함으로써, 히터부재의 열효율을 높임과 동시에, 테두리부재(313,314)부근의 열이 방출됨으로써 일어나는 온도의 격차를 억제하는 것이 가능하다.

도 66과 같이, 히터부재(315), 지지부재(311) 사이에, 카본제 피스(317)를 배치하면 유리하다. 카본제 피스(317)를 배치함으로써, 히터부재(315)와 지지부재(311)의 접점부분을 저감하고, 열충격이 지지부재(311)로 미치는 것을 방지할 수 있다.

도 64는, 제 6 그룹 발명의 다른 실시예를 나타내고 있다.

이 실시예로서는, 히터부재(325)를 지지하는 지지부재(321)가, 통형상용기(329)에 부착되고 있다.

지지부재(321)는 복수의 조각으로 분할되어 있고, 전체로서 링형상으로 배치된다. 지지부재(321)를 분할하지 않고서, 통형상용기(329)를 세로방향으로 2분할하여도 좋다.

통형상용기(329)는 2중관형상으로 되어 있지만, 도면에서는 내관은 생략되어 있다. 또한, 상하의 뚜껑과 배출계통도 생략되어 있다.

배관계통를 이용하여 용기내에 비산화성가스를 도입하거나, 용기내를 예컨대 200 torr 이하로 감압할 수가 있다.

통형상용기(329)는, 상부와 하부에 고리형상의 설정부를 가지며, 거기에 지지부재(321)를 유지하는 구성으로 되어 있다. 설정부와 지지부재(321)의 사이에는, 도 65에 나타내는 카본제 스프링 워셔(328)가 여러개 배치되어, 지지부재(321)를 고정하고 있다.

도 67은, 제 6 그룹 발명의 별도의 실시예를 나타내고 있다.

이 카본 히터(330)의 전체적구성은, 도 64의 실시예와 같다.

본 실시예로서는, 와이어지지부(331)의 작은 구멍(332)이 약간 크게 형성되어, 그 속에 투광성 알루미나핀(351)을 삽입하는 구성으로 되어 있다.

투광성 알루미나핀(351)은, 적어도 와이어형상의 히터부재(335)가 통과하는 내벽(352)이 투광성 알루미나로부터 구성되어 있다. 핀(351)의 높이는, 와이어지지부(331)의 두께가 동등 또는 그 이상으로 되어 있다. 핀(351)은, 도 68(a)∼(b)에 나타낸 바와 같이 여러가지 형상으로 할 수 있다.

핀(351)을 이용함으로써, 석영제 와이어지지부(331)와 히터부재(35)와의 고온때의 반응을 방지할 수가 있다.

핀(351)의 머리부에는, 도 68(a)에 나타내는 카본제 링형상부재(353)를 배치할 수가 있다. 카본제 링형상부재(353)는, 급속승강온도시에 있어서의 핀(351)의 깨어짐을 방지한다.

도 68(b)에 나타내는 카본제 링형상부재(355)는, 링에 절결부분(356)이 형성되어 있다. 이 절결부분(356)은, 와이어가 통과할 수 있는 폭을 갖는다. 링형상부재(355)가 열화한 경우에는, 절결부분(356)를 이용하여 링형상부재(355)만을 교환할 수가 있다. 또한, 절결부분(356)은 내열충격성의 향상에도 도움이 된다.

도 67의 아래쪽의 지지부(331)의 바깥쪽끝단의 작은 구멍(332a)은, 절결부(332b)를 갖고 있다. 절결부(332b)는, 히터부재(335)가 통과할 수 있는 폭을 갖고 있다. 이와 같이 지지부(331)에 절결부(332b)를 설치한 경우에는, 모든 핀(351)을 와이어(335)에 통과시킨 후에, 하나하나의 핀(351)을 순서대로 지지부(331)의 작은 구멍(332)에 세트할 수가 있기 때문에, 유니트의 조립을 간략화할 수 있다.

도 69는, 또 다른 실시예를 나타내고 있다.

이 카본 히터(340)로서는, 통형상용기(349)의 외측에 와이어지지부(341)가 배치되어, 용기(349)의 외측으로 히터부재(345)가 당겨져 걸쳐져 있다.

이 실시예로서는, 용기내의 가열공간(346)에 히터부재(345)가 없기 때문에, 보다 깨끗한 분위기에서의 가열이 가능하다.

제 6 그룹 발명의 특히 반도체 열처리장치용으로서 유효한 히터유니트는, 균열성 및 유연성에 뛰어나며, 급승강온도가 가능하며, 형상설계를 자유롭게 할 수 있다.

또, 제 6 그룹의 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않는다. 예컨대, 지지부재에 구멍이 아니라 홈이나 돌기를 형성하고, 와이어를 안내하는 것도 가능하다.

이상에서와 같이, 본 발명의 카본 히터는, 균열성 및 유연성에 뛰어나며, 급승강온도가 가능하고 저비용으로 제조할 수 있으며, 특히 반도체 제조장치용으로서 유효하다.

또한 발열 불균일이 적고, 예컨대 반도체(웨이퍼)등의 피가열체를 균일하게 열처리할 수가 있고, 장시간의 고온강도를 유지할 수 있으며, 수명을 장기간 유지할 수 있다.

또한, 카본 파이버를 여러줄 묶은 카본 파이버묶음을 여러줄 이용하여 와이어형상이나 테입형상같은 세로길이형상으로 꼬은 히터부재를 지지하는 밀봉형부재를 구성하는 석영 유리지지체로의 응력집중이 생기지 않는 형태로, 봉입을 확실히 실시할 수 있고, 더구나, 상기 히터부재를 지지하는 석영 유리지지체의 두께를 자유롭게 설정할 수 있는 효과가 있다.

Claims (47)

1. 지름이 5∼15μm 인 카본 파이버를 여러줄 묶은 카본 파이버 묶음을 복수개 이용하여 와이어형상이나 테입형상 같은 세로길이형상으로 꼬아넣고, 그 함유불순물량을 회분으로 10ppm 이하로 한 히터부재(11, 111, 121...161, 212, 222, 315, 325...345, 411, 515, 612)를 구비하는 카본 히터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 히터부재(11, 111, 121...161, 212, 222, 315, 325...345, 411, 515, 612)를 1개 또는 복수개를 병렬로 석영 유리제의 밀봉형부재(12, 136, 146, 156, 221, 412, 414, 511, 512, 602) 내에 봉입한 카본 히터.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 밀봉형부재(136, 146, 156)가 2중관형상(136), 직관형상(146), 고리형상(156)중에서 선택한 형상이고, 여러개 조합시켜 소정형상의 히팅존을 형성하는 카본 히터.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 석영 유리제의 밀봉형부재(136, 146, 156, 221, 412, 414, 511, 512, 602)안에 형성되는 공간에 질소, 수소 또는 불활성가스를 유입하는 카본 히터.
5. 제 2 항에 있어서, 상기 석영 유리제의 밀봉형부재(136, 146, 156, 221, 412, 414, 511, 512, 602)안에 형성되는 공간을 20torr 이하의 진공으로 하는 카본 히터.
6. 제 2 항에 있어서, 상기 히터부재(11)가 판형상의 석영유리지지체(12)안에 밀봉되어 있고, 상기 히터부재(11)의 주변부 이외의 석영유리지지체(12)가 실질적으로 일체화 되어 있는 카본 히터.
7. 제 6 항에 있어서, 상기 석영유리지지체(12)가 복수매의 석영유리판(12a∼12h, 32a∼32e)의 각각의 접합면 전체를 융착에 의해 일체화한 것이며, 적어도 한 장의 석영유리판의 접합면에 배선용홈(14)을 형성하여, 거기에 상기 히터부재(11)를 배치한 카본 히터.
8. 제 6 항에 있어서, 상기 석영유리지지체(12)가 2매의 석영유리판(12a, 12b)을 융착한 것이고, 적어도 1매의 석영유리판의 접합면에 소정깊이의 배선용홈이 형성되어 있고, 상기 깊이를 포함하지 않은 각각의 석영유리판의 두께가 대략 동일한 카본 히터.
9. 제 6 항에 있어서, 상기 석영 유리지지체(12)가 두께가 다른 2매의 석영유리판(12a, 12b)을 융착한 것이며, 적어도 1매의 석영유리판의 접합면에 소정깊이의 배선용홈이 형성되어 있고, 상기 깊이를 포함하지 않은 한쪽 석영유리판(12a)의 두께가 다른쪽(12b) 두께의 1/2이하로 되어 있는 카본 히터.
10. 제 6 항에 있어서, 상기 배선용홈(14)이, 그 길이 방향으로 수직인 단면형상의 적어도 아래방향쪽(14d)에 만곡형상을 갖고, 또한, 정밀연마 처리되어 있는 카본 히터.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 배선용홈(14) 내부가 감압 또는 비산화성 가스분위기로 접합되는 카본 히터.
12. 제 6 항에 있어서, 상기 배선용홈(10)이, 그 길이 방향에 수직인 단면형상이 전체적으로 볼록형상으로 되어 있는 카본 히터.
13. 제 12 항에 있어서, 제 1 석영유리판(32a)에 배선용홈(14a)을 형성하고, 제 2 석영유리판(32b)에 배선용홈(14a)과 쌍을 이루는 좁은 폭의 삽입용홈(14b) 또는 관통슬릿을 형성하고, 제 1 및 제 2 석영유리판(32a, 32b)을 홈끼리(14a, 14b) 대향하도록 접합하고, 제 2 석영유리판(32b)의 표면을 연마 또는 연삭하여 삽입용홈(14b) 또는 관통슬릿의 바닥부를 삭제함으로써 이것을 삽입용창으로서 노출시키고, 거기에서 제 1 석영유리판(32a)의 배선용홈(14a)안에 카본발열체(11)를 밀어넣고, 연마면 또는 연삭면(33)에 제 3 석영유리판(32c)을 합치며, 그 후에 3매의 석영유리판(32a∼32c)을 융착시켜 배선용홈(14) 이외의 부분 전면을 실질적으로 일체화시킴으로써, 상기 배선용홈(14)을, 그 길이 방향으로 수직인 단면형상이 전체적으로 볼록형상을 하고 있는 카본 히터.
14. 제 6 항에 있어서, 석영 유리지지체(12)가, 불투명 석영 유리층(12e)을 갖는 카본 히터.
15. 제 7 항에 있어서, 복수매의 석영유리판(12c∼12e)중의 1매(12e)가 불투명 석영유리판(12e)인 카본 히터.
16. 제 6 항에 있어서, 상기 히터부재(11)와, 적어도 한 면이 경면의 카본제 반사판(15)이, 판형상의 석영 유리지지체(12)에 봉입되어 있고, 상기 히터부재(11)와 상기 카본제 반사판(15)의 주변부 이외의 석영 유리지지체(12)가 실질적으로 일체화되어 있는 카본 히터.
17. 제 16 항에 있어서, 3매의 석영유리판(12c∼12e)을 이용하고, 어느 하나의 석영유리판(12c∼12e)의 2개의 접합면에 설치한 배선용홈(14)과 반사판 스폿 페이싱(16)에, 각각 히터부재(11)와 적어도 한 면이 경면인 카본제 반사판(15)을 배치하고, 각 석영유리판(12c∼12e)의 접합부를 융착에 의해 일체화한 카본 히터.
18. 제 6 항에 있어서, 전체적으로 판형상의 석영 유리지지체(22)에, 적어도 한 면이 경면인 카본제 반사판(15)이 봉입되어 있고, 카본제 반사판(15)의 주변부 이외의 석영 유리지지체(22)가 실질적으로 일체화되어 있는 반사판을 상기 석영 유리지지체에 인접배치하는 카본 히터.
19. 제 2, 6, 7 항 또는 제 16 항의 어느 한 항에 있어서, 판형상의 석영유리지지체(12, 136, 146, 156, 221, 412, 414, 511, 512, 602)의 적어도 하나의 바깥표면에, 단면반원형상 또는 사다리꼴 형상의 볼록부(13a, 13b)가 형성되어 있고, 이 표면이 정밀연마 처리되어 있는 카본 히터.
20. 제 2 항에 있어서, 상기 밀폐형부재가 배선용홈(413)을 갖는 석영 유리제의 설정부재(412) 및 석영 유리제의 뚜껑부재(414)로 이루어지며, 상기 배선용홈에 상기 히터부재를 배치하는 카본 히터.
21. 제 20 항에 있어서, 상기의 설정부재(412) 및 뚜껑부재(414)중 어느 하나 또는 상대쪽의 바깥둘레부에 방염제(434)를 형성하고, 이 방염제 이외의 대향면이 0.2∼1.0 mm의 간격으로 배치되고, 양 부재를 석영 유리의 패딩법에 의해서, 일체화하고 있는 카본 히터.
22. 제 21 항에 있어서, 상기 히터부재(411)의 양끝단에 카본 터미널(416)을 배치하고, 카본 터미널(416)에 금속전극(417)을 접속하고, 이 금속전극(417)의 카본 터미널측의 부분에 석영 유리파이프(418)를 씌운 카본 히터.
23. 제 22 항에 있어서, 히터부재가 봉입된 공간내에 비산화성가스를 도입하고, 전극(417)에 씌운 석영 유리파이프(418)로부터 가스를 배출하는 카본 히터.
24. 제 20 항에 있어서, 배선용홈(413)에 알루미나가루(415)를 배치하고, 알루미나가루(415)의 소결체에 의해서 발열체(411)를 지지하는 카본 히터.
25. 제 6 항에 있어서, 상기 히터부재(11, 515, 612) 또는 히터부재의 단자부가, 히터부재(11)를 형성하는 히터면(13, 531)에 대하여 실질적으로 수직으로 인출되는 카본 히터.
26. 제 25 항에 있어서, 히터부재(515)의 양끝단을 히터면(531)의 반대쪽으로 돌출시키고, 돌출한 히터부재를 석영 유리지지판에 접촉하는 석영 유리통내에 배열된 복수의 또는 적어도 끝단부가 복수로 분할된 와이어형상 카본에 의해 고정하고, 상기 석영 유리통에 석영유리관을 씌워 상기 밀폐형부재를 밀봉한 카본 히터.
27. 제 26 항에 있어서, 상기 와이어형상카본(613)의 다른 끝단측을, 중공부(649)가 형성되어 그 안쪽에 코어부재(635)를 갖는 제 2 와이어형상 카본접속부재에, 이 코어부재(635)에서의 누름력에 의해서 접속하고, 분할코어(647)를 이용하는 금속선 접속부재(645)에 의해 금속제의 내접선(641)을 접속하고, 양쪽 접속부재를 이 중간에 위치하는 단자부 본체(642)에 의해서 접속한 카본 히터.
28. 제 27 항에 있어서, 상기 분할코어(647)의 외측에 테이퍼면(647b)을 형성하고, 단자부 본체(642)에 테이퍼면(647b)과 걸어맞춤하는 테이퍼부(642b)를 형성하고, 분할코어에 형성한 지지부(647a)로 금속제의 내접선(641)을 끼워 넣어, 이것을 누르면서 단자부 본체(642)에 접속하는 카본 히터.
29. 제 28 항에 있어서, 상기 밀폐형부재내에서 히터부재(515)를 선대칭으로 배치하고, 그 대칭축상에 가스도입·배출구(518)를 형성하고, 용기(511, 512)의 용접시에 가스도입·배출구(518)로부터 비산화성가스를 도입하고, 용기(511, 512)의 밀봉시에 가스도입·배출구(518)로부터 배기를 하는 구성으로 한 카본 히터.
30. 제 25 항에 있어서, 카본 와이어로 이루어지는 히터부재(11, 612)와 와이어형상 카본(613)을 석영 유리통내에 배열된 복수의 또는 적어도 끝단부가 복수로 분할된 와이어형상 카본에 의해 고정하고, 상기 와이어형상카본(613)으로 전원측의 금속제의 내접선(641)을 제 2 단자장치(640)로 접속하는 구성으로 하고, 제 2 단자장치(640)가，복수의 또는 끝단부가 복수로 분할된 와이어형상 카본(613)을 접속하기 위한 제 2 와이어형상 카본접속부재(643)를 구비하고, 분할 코어(647)를 이용하여 금속제의 내접선(641)을 접속하는 구성의 금속선접속부재(645)를 구비하고, 제 2 와이어형상 카본접속부재(643)로 금속선접속부재(645)를 접속하기 위한 단자부 본체(642)를 구비하고, 양쪽 접속부재(643, 645)를 단자부 본체(642)의 일끝단측과 다른 끝단측에 접속하는 구성으로 되어 있는 카본 히터.
31. 제 30 항에 있어서, 상기 히터부재(612)가 복수의 또는 적어도 끝단부가 복수로 분할된 와이어형상 카본이 내부에 배열된 석영 유리통 및 제 2 단자장치(611, 640)가 석영유리관(603)안에 봉입되어 있는 카본 히터.
32. 제 31 항에 있어서, 상기 석영유리관(603)의 안쪽에 배치된 금속제의 내접선(641)과 전원측의 외접선(653)을 Mo박(655)을 통해 접속하고, Mo박(655)을 석영 유리제의 핀치시일부(656)로 밀봉한 구성의 제 3 단자장치를 갖는 카본 히터.
33. 제 25 항에 있어서, 히터부재(515)의 양끝단에 단자부재(521)를 접속하여 히터면(531)의 반대쪽으로 돌출시켜, 단자부재(521)에 석영유리관(513)을 씌워 용기(511, 512)를 밀봉한 카본 히터.
34. 제 33 항에 있어서, 상기 석영유리관(513)의 자유단측에 단자부 본체(523)를 배치하고, 단자부재(521)와 단자부 본체(523)를 복수 라인의 또는 적어도 끝단부가 복수로 분할가능한 와이어형상카본(522)으로 접속한 카본 히터.
35. 제 34 항에 있어서, 상기 밀폐형부재내에서 히터부재(515)를 선대칭으로 배치하고, 그 대칭축상에 가스도입·배출구(518)를 형성하고, 용기(511, 512)의 용접시에 가스도입·배출구(518)로부터 비산화성가스를 도입하고, 용기(511, 512)의 밀봉시에 가스도입·배출구(518)로부터 배기를 행하는 구성으로 한 카본 히터.
36. 제 33 항에 있어서, 카본 와이어로 이루어지는 히터부재(612)와 와이어형상 카본(613)을 제 1 단자장치(611)로 접속하고, 상기 와이어형상 카본(613)과 전원측의 금속제의 내접선(641)을 제 2 단자장치(640)로 접속하는 구성으로 하고, 제 1 단자장치(611)가, 단자부재(611)를 구비하고, 그 일끝단측에 형성한 히터부재접속부(614)에 히터부재(612)를 접속하도록 되어 있으며, 복수의 또는 끝단부가 복수로 분할된 와이어형상 카본(613)을 접속하기 위한 제 1 와이어형상 카본접속부재(616)를 구비하고, 단자부재(611)의 다른 끝단측에 제 1 와이어형상 카본접속부재(616)를 접속하도록 되어 있고, 제 1 와이어형상 카본접속부재(616)를 중공으로 형성하여 그 안쪽에 코어부재(635)를 배치하고, 분할한 와이어형상 카본(613a)을 코어부재(635)로 눌러 접속하는 구성으로 되어 있고, 제 2 단자장치(640)가, 복수의 또는 끝단부가 복수로 분할된 와이어형상 카본(613)을 접속하기 위한 제 2 와이어형상 카본접속부재(643)를 구비하고, 분할 코어(647)를 이용하여 금속제의 내접선(641)을 접속하는 구성의 금속선접속부재(645)를 구비하고, 제 2 와이어형상 카본접속부재(643)와 금속선접속부재(645)를 접속하기 위한 단자부 본체(642)를 구비하고, 양접속부재(643, 645)를 단자부 본체(642)의 일끝단측과 다른 끝단측에 접속하는 구성으로 되어 있는 카본 히터.
37. 제 36 항에 있어서, 상기 히터부재(612)와 상기 제 1 및 제 2 단자장치(611, 640)가 석영유리관(603)안에 봉입되고, 석영유리관(603)의 안쪽에 배치된 금속제의 내접선(641)과 전원측의 외접선(653)을 Mo박(655)을 통해 접속하고, Mo박(655)을 석영 유리제의 핀치시일부(656)로 밀봉한 구성의 제 3 단자장치를 갖는 카본 히터.
38. 제 2 항에 있어서, 상기 히터부재를 봉입한 밀폐형부재가, 석영 유리제 또는 알루미나제 평판형상용기인 카본 히터.
39. 제 38 항에 있어서, 상기 히터부재(222)를 복수의 단자부재 및 와이어 지지용 지그(224)에 의해서 상기 평판형상용기(221)안에 비접촉으로 지지되어 봉입한 카본 히터.
40. 제 39 항에 있어서, 상기 단자부재의 길이 방향에, 볼트삽입용의 대략원통형상의 구멍부가 형성되어 있고, 또한 적어도 이 구멍부를 관통하는 대략 원통형상 가로구멍이 형성되어 있고, 이 가로구멍에 상기 히터부재를 끼워 넣고, 해당 구멍부에 적어도 해당 가로구멍의 하단에 도달하는 길이를 갖는 볼트를 회전삽입하는 구조로 한 카본 히터.
41. 제 39 항에 있어서, 상기 와이어 지지용 지그(224)가 투광성 알루미나 단일체 또는, 고순도 카본 및 투광성 알루미나의 조립부재로 이루어지는 카본 히터.
42. 제 41 항에 있어서, 상기 조립부재의, 히터부재에 접하는 부분이, 고순도 카본재료로 이루어지고, 상기 조립부재의, 평판형상용기(221)에 배치접속하는 부분이, 투광성 알루미나재료로 이루어지는 카본 히터.
43. 제 32 항 또는 제 37 항에 있어서, 상기 평판형상용기의 발열면에, 단면반원형상 또는 사다리꼴 형상의 볼록부(13a, 13b)가 형성되어 있고, 이 표면이 정밀연마 처리되어 있는 카본 히터.
44. 제 2 항에 있어서, 상기 히터부재를 봉입한 밀폐형부재가, 만곡형인 카본 히터.
45. 제 44 항에 있어서, 상기 판형상의 석영 유리지지체(12)에 상기 히터부재(11)를 봉입하고, 히터부재(11)의 주변부 이외의 석영 유리지지체(12)를 실질적으로 일체화한 판형상의 카본 히터를, 소정형상의 단면을 갖는 카본제 하형(41)과, 그것과 쌍을 이루는 카본제 상형(42)과의 사이에서 눌러, 판형상의 카본 히터를 소정형상으로 만곡시킨 카본 히터.
46. 제 45 항에 있어서, 상기 카본제 상형 및 하형(41, 42)이 반원형의 단면형상을 갖고 있고, 실질적으로 반원통형의 카본 히터로 하는 카본 히터.
47. 제 45 항에 있어서, 상기 판형상의 석영 유리지지체(12)에 적어도 한면이 경면인 카본제 반사판을, 상기 히터부재(11)와 독립하여 봉입한 카본 히터.