TWI392843B - 熱處理爐及直立式熱處理裝置 - Google Patents

Description

熱處理爐及直立式熱處理裝置

本發明係關於一種熱處理爐及一種包含該熱處理爐之直立式熱處理裝置。本申請案係基於並主張2007年3月20日提出申請的先前日本專利申請案第2007-72477號及2008年2月5日提出申請的日本專利申請案第2008-25113號之優先權益，該等申請案之全部內容以引用方式併入本文中。

在製造一半導體器件時，使用各種熱處理裝置來使一半導體晶圓(其係一待處理物件)經受若干製程，例如，氧化製程、擴散製程及CVD(化學氣相沈積)製程。一普通熱處理裝置包含一熱處理爐，其由以下裝置構成：一處理容器(反應管)，其能夠容納半導體晶圓並對該等半導體晶圓進行熱處理；及一加熱器(加熱器件)，其經設置以覆蓋該處理容器之一圓周以用於對該處理容器中之晶圓進行加熱。該加熱器具有一圓筒形熱絕緣構件及一加熱電阻器，其藉由一支撐構件設置在該熱絕緣構件之內圓周表面上。

在一能夠執行分批製程之熱處理裝置中，例如，存在一用作加熱電阻器的沿該圓筒形熱絕緣構件之內壁表面佈置之螺旋形加熱元件(亦稱作"加熱導線"及"加熱電阻器")。加熱元件可將該爐內部加熱至高溫，例如，約800℃至1000℃。可將藉由將熱絕緣材料(例如，陶瓷纖維)燒製成一圓筒形狀而形成之構件用作熱絕緣構件。熱絕緣構件可減少以輻射熱及傳導熱形式損失之熱量以增強加熱效率。 例如，可將一陶瓷構件用作支撐構件。該陶瓷支撐構件可以預定間距支撐加熱元件，同時允許加熱元件之熱膨脹及熱收縮。

在上述熱爐中，為使加熱元件可熱膨脹及熱收縮，以螺旋方式形成之加熱元件經支撐以便在加熱元件與熱絕緣構件之間界定一間隙。然而，因加熱元件係在高溫下使用，因此該加熱元件遭受潛變應變且其長度會隨時間而緩慢增加。另外，該加熱元件在加熱操作期間中會熱膨脹。另一方面，存在一藉由將空氣吹入加熱元件以降低溫度而快速冷卻該加熱元件之裝置。由於溫度反覆地升高及下降，該加熱元件可能發生變形。變形可在變形的加熱元件之毗鄰部分之間產生短路，而此可招致斷開。

特別是在一直立式熱處理爐中，加熱元件因溫度升高及下降所致之反覆熱膨脹及熱收縮而在支撐構件中移動，且加熱元件因地心引力而略向下移動。然後，移動量累積於加熱元件之一最低圈處。即，由於加熱元件移動之累積，故最低圈之捲繞直徑增加。當增加之捲繞直徑之加熱元件抵達熱絕緣構件之內表面且不可能再向外側膨脹時，加熱元件則會在向上及向下方向上變形。因此，在加熱元件的一部分與毗鄰於該部分的另一部分之間存在發生短路之可能性，從而導致某一斷開。

為解決此等問題，已提出如下結構。即，為防止在長形加熱元件之一側發生因潛變及熱性膨脹或類似情形所致之此一累積，藉由銲接將一桿樣形狀之固定構件附接至加熱 元件之一外側部分，且該固定構件之末端經隱埋而固定於一熱絕緣構件中，以使該固定構件在該爐之徑向方向上向外伸出(見專利文獻1)。

[專利文獻1]JP10-233277A

[專利文獻2]JP2005-197074A

然而，在其中固定構件僅藉由銲接連接至加熱元件之外側部分之上述結構中，所連接部分曝露於高溫。另外，可考量當加熱電阻器熱膨脹或熱收縮時，應力往往會集中於所連接部分上，此引起加熱元件之耐久性劣化(壽命減小)。此外，由於固定構件具有一棒樣形狀，因此固定構件可較易地自熱絕緣構件脫落，藉此固定構件難以保證充足之固持力。

此外，當需要快速增加或降低一晶圓之溫度時，在快速溫度增加操作期間必須向一加熱元件施加大功率。然而，一習用普通加熱元件不可能耐受大負載，且可易於被斷開。出於此緣由，實際上不可能施加此一大功率，且因此快速溫度增加/降低操作受到限制。儘管使用一耐斷開之加熱元件可克服該困難，但此因此一加熱元件昂貴而招致成本增加。

同時，為藉由減小施加至加熱元件之負載而延長加熱元件之壽命(以改良耐久性)，增加加熱元件之表面積(元件表面積)相對於所供應功率之比率係有效的。此乃因當加熱元件表面積增加時，加熱元件之表面溫度降低，以由此減小加熱元件之負載。由於所謂螺旋式加熱元件可高效地佈 置於一所需空間中，因此可使用此一設計來減少負載。然而，如圖14中所示，例如，使用一螺旋式加熱元件的加熱器或熱處理爐傳統上採用一其中將一加熱元件18隱埋於一熱絕緣構件16中以便將加熱元件18固定在其中之結構。因此，一欲在一反應器核心中加熱之物件係經由熱絕緣構件16來加熱，使得該物件之溫度難以快速增加。該物件之溫度亦難以快速降低，此乃因除熱絕緣構件16所致之熱容量增加效應之外，加熱元件18還經由熱絕緣構件16來冷卻。此外，由於不存在允許加熱元件18膨脹之間隙，因此當加熱元件18膨脹時其自身會承受應力。因此，該加熱元件之耐久性可能不充足。

已知一加熱元件係藉由將一帶狀加熱電阻構件形成為一波形而製造的(專利文獻2)。類似於螺旋式加熱元件，儘管此類型加熱元件可具有一增加之表面積，但就其在一圓筒形絕緣構件中安裝方面而言卻有相同之缺點。

已在上述情形下製作出本發明。本發明之目標係提供能夠快速增加及降低溫度的一種熱處理爐及一種直立式熱處理裝置，同時達成耐久性改良及成本減小。

本發明係一種熱處理爐，其包括：一處理容器，其用於容納一待處理物件及對該待處理物件執行一熱製程；及一圓筒形加熱器，其圍繞該處理容器之外圓周設置以用於加熱該待處理物件；其中該加熱器包含一圓筒形熱絕緣構件，及沿該熱絕緣構件之一內圓周表面佈置之加熱電阻 器，該等加熱電阻器之每一者皆由一被彎曲成一具有波峰部分及波谷部分之波形之帶狀構件而形成，且銷構件以其間相距合適間隔佈置於該熱絕緣構件中，該等銷構件固持該加熱電阻器以使該加熱電阻器可在該加熱器之一徑向方向上移動。

本發明係該熱處理爐，其中該等銷構件之每一者形成為一具有一對用於支撐該加熱電阻器之波谷部分之支腳部分之U形，該等個別支腳部分自內側通過該熱絕緣構件至外側通過該熱絕緣構件，且該等個別支腳部分彎曲於該外側上以鎖定於該熱絕緣構件之一外圓周表面上。

本發明係該熱處理爐，其中複數個圓周連續凹槽區段以其間相距合適間隔垂直地形成於該熱絕緣構件之內圓周表面中，且該等加熱電阻器之整體或一部分收容於該等凹槽區段中。

本發明係該熱處理爐，其中複數個強制式冷卻空氣吹風孔以其間相距合適間隔而以圓周方式形成於該熱絕緣構件中以在該等垂直毗鄰之加熱電阻器之間的一位置處自內側至外側地通過該熱絕緣構件。

本發明係該熱處理爐，其中該熱絕緣構件被分割成一右半部分及一左半部分，在該等部分之間具有縱向延伸分割表面，該等加熱電阻器之每一者亦被分割成對應於該熱絕緣構件之一右半部分及一左半部分，一個加熱電阻器與垂直毗鄰於其之另一加熱電阻器藉由連接板而在端部相互連接，且該等連接板皆設置在該熱絕緣構件之分割表面部分 上。

本發明係該熱處理爐，其中該等連接板之每一者係藉助一由銷形成之固定構件而固定於該分割表面部分上。

本發明係該熱處理爐，其中該等連接板之每一者具有一欲鎖定於該熱絕緣構件之一外圓周表面上之鎖定部分。

本發明係該熱處理爐，其中該等連接板之每一者具有一被押入該熱絕緣構件中而固定於其中之固定件。

本發明係該熱處理爐，其中該等連接板之每一者具有一固持該加熱電阻器之波峰部分之防落下銷。

本發明係該熱處理表面，其中該熱絕緣構件具有一支撐該加熱電阻器之波峰部分之一下部以防止其落下之防落下板。

本發明係一直立式熱處理裝置，其包括：一熱處理爐，其包含：一長形處理容器，其用於容納一待處理物件及對該待處理物件執行一熱製程，其中打開該處理容器之一下端以界定一爐開口；及一圓筒形加熱器，其圍繞該處理容器之一外圓周設置以用於加熱該待處理物件；蓋構件，其用於閉合該爐開口；一固持件，其置於該蓋構件上，該固持件以疊層狀方式固持複數個待處理物件；及一提升機構，其可提升及降下該蓋構件以打開及閉合該蓋構件，且將該固持件裝載至該處理容器及自該處理容器卸載該固持件；其中該加熱器包含一圓筒形熱絕緣構件及沿該熱絕緣構件之一內圓周表面佈置之加熱電阻器，該等加熱電阻器之每一者皆係由一被彎曲成一具有波峰部分及波谷部分之 波形之帶狀構件所形成，且銷構件以其間相距合適間隔佈置於該熱絕緣構件中，該等銷構件固持該加熱電阻器以使該加熱電阻器可在該加熱器之一徑向方向上移動。

本發明係該直立式熱處理裝置，其中將該等銷構件之每一者形成為一具有一對用於支撐該加熱電阻器之波谷部分)之支腳部分之U形，該等個別支腳部分係由內側至外側地通過該熱絕緣構件，且該等個別支腳部分彎曲於該外側上以鎖定於該熱絕緣構件之一外圓周表面上。

本發明係該直立式熱處理裝置，其中複數個圓周連續凹槽區段係以其間相距合適間隔而垂直形成於該熱絕緣構件之該內圓周表面中，且該等加熱電阻器之整體或一部分係被收容於該等凹槽區段中。

本發明係該直立式熱處理裝置，其中複數個強制式冷卻空氣吹風孔係以其間相距合適間隔而以圓周方式形成於該熱絕緣構件中以在該等垂直毗鄰之加熱電阻器間之一位置處自內側至外側地通過該熱絕緣構件。

本發明係該直立式熱處理裝置，其中該熱絕緣構件被分割成一右半部分及一左半部分，在該等部分之間具有縱向延伸分割表面，該等加熱電阻器之每一者亦分割成對應於該熱絕緣構件之一右半部分及一左半部分，一個加熱電阻器與垂直毗鄰於其之另一加熱電阻器係藉由連接板而在端部相互連接，且該等連接板係設置於該熱絕緣構件之該分割表面部分上。

本發明係該直立式熱處理裝置，其中該等連接板之每一 者係藉助一由銷形成之固定構件而固定於該分割表面部分上。

本發明係該直立式熱處理裝置，其中該等連接板之每一者具有一欲鎖定於該熱絕緣構件之一外圓周表面上之鎖定部分。

本發明係該直立式熱處理裝置，其中該等連接板之每一者具有一被押入該熱絕緣構件中而固定於其中之固定件。

本發明係該直立式熱處理裝置，其中該等連接板之每一者具有一固持該加熱電阻器之波峰部分之防落下銷。

本發明係該直立式熱處理裝置，其中該熱絕緣構件具有一支撐該加熱電阻器之波峰部分之一下部以防止其落下之防落下板。

根據本發明，該加熱電阻器(其係藉由使一帶狀加熱電阻器形成一波形的方式製造而成)係以一曝露方式沿該熱絕緣構件之內圓周表面設置。因此，可快速地增加及降低溫度，且可達成耐久性改良及成本減小。

將參照附圖詳細闡釋實施本發明之最佳模式。圖l係一示意性顯示本發明之一直立式熱處理裝置之實施例之縱向剖視圖。圖2係一圖1中之一部分A之放大剖視圖。圖3係一部分A之放大縱視圖。圖4係一加熱元件之平面圖。圖5係一加熱元件之側視圖。

圖1顯示一直立式熱處理裝置1，其係一類半導體製造裝置。熱處理裝置1包含一直立式熱處理爐2，其可同時容納 若干待處理物件(例如，半導體晶圓w)且可對該等待處理物件執行一熱製程，例如，一氧化製程、一擴散製程及一經減小壓力之CVD製程。熱處理爐2包含：一處理容器3(亦被稱為"反應管")，其用於容納晶圓w及對晶圓w執行一熱製程；及一圓筒形加熱器5(加熱器件)，其圍繞處理容器3之一外圓周設置以用於加熱晶圓w。

熱處理裝置1亦包含一基板6，基板6上安裝有加熱器5。基板6具有一開口7，處理容器3穿過該開口自下向上***。開口7配備有一熱絕緣構件(未示出)，其堵塞基板6與處理容器3之間的一間隙。

處理容器3由石英製成且具有長形圓筒形狀。處理容器3之一上端閉合，而打開處理容器3之一下端以界定一爐開口3a。環繞處理容器3之打開端形成一向外凸緣3b。基板6藉由一凸緣壓緊構件(未示出)來支撐凸緣3b。在所圖解說明之處理容器3之一下部中配備有：一引入埠(入口)8，其用於將一製程氣體及/或惰性氣體引入至處理容器3中；及一排放埠(出口，未示出)，其用於排放處理容器3中之氣體。一氣體供應源連接至引入埠8。連接至該排放埠的係一具有真空幫浦之排氣系統，該真空幫浦能夠控制處理容器3中之壓力而減小至(例如)10 Torr至10^-8 Torr。

在處理容器3下方，設置有一用於閉合處理容器3之下端開口(爐開口)3a之蓋構件10。蓋構件10可藉由一提升機構10A來垂直移動。蓋構件10之一上部上設置有用於爐開口之熱保持組件(例如，一熱保持管11)。熱保持管11之一上 部上設置有一作為一固持件之石英船12，其能夠以晶圓之間之預定垂直間隔來固持若干(例如，約100至150個)直徑例如為300 mm之晶圓w。蓋構件10與一旋轉機構13相連接，旋轉機構13使船12以其軸為中心旋轉。船12係藉由蓋構件10之向下移動而自處理容器3卸載至一下裝載區15。在置換晶圓w後，藉由蓋構件10之向上移動而將船12裝載至處理容器3中。

如圖2至5中所示，加熱器5包含：一圓筒形熱絕緣構件16；複數個凹槽樣棚架區段17，其以一疊層狀方式軸向(在圖式中為垂直)形成於熱絕緣構件16之一內圓周表面上；及加熱元件(加熱導線、加熱電阻器)18，其沿個別棚架區段17設置。該熱絕緣構件係由含有例如氧化矽、氧化鋁或矽酸鋁之無機纖維製成。鑒於加熱元件之安裝及加熱器之裝配，較佳之情形係將熱絕緣構件分割成一右半部分及一左半部分，該等部分之間具有縱向延伸分割表面16a。

加熱元件18係由一經形成(彎曲)而具有一波形之帶狀構件18A製成。波紋(波形)式加熱元件18係由含有例如鐵(Fe)、鉻(Cr)及鋁(Al)之合金(所謂康達材料)製成。加熱元件18厚度約為1 mm至2 mm，其寬度約為14 mm至18 mm。波形之幅值約為11 mm至15 mm，且其間距p約為28至32 mm。加熱元件18之波形之頂角θ約為90度。頂點部分(亦稱作"伸出部分"或"波峰部分")18a經受一R彎曲製程。此允許加熱元件18在熱絕緣構件16之棚架區段17上進行某一圓 周移動，且增強彎曲部分之強度。

銷構件以其間相距合適間隔佈置於熱絕緣構件16中。銷構件20固持加熱元件18以使加熱元件18可徑向移動，而同時防止加熱元件18自棚架區段17掉落或脫離。在圓筒形熱絕緣構件16之一內圓周表面中具有複數個凹槽區段21，該等凹槽區段以其間相距預定軸向間距形成為與熱絕緣構件16同心，以便於在上凹槽區段21與毗鄰於該上凹槽區段之下凹槽區段21之間形成圓周連續環形棚架區段17。在凹槽區段21中之加熱元件18之上方及下方形成有空隙，且在凹槽區段21之後壁21a與加熱元件18之間形成有另一空隙。此等空隙足以允許加熱元件18之熱膨脹、熱收縮及徑向移動。另外，由於此等空隙，在強制空氣冷卻操作期間所供應之冷卻空氣可到達並通過加熱元件18之後側，藉此可有效地冷卻加熱元件18。

銷構件20包含：一近端部分20a，其用於將波谷部分18b支撐於加熱元件18之一內圓周表面之側上；及一對支腳部分20b，其自內側到外側通過熱絕緣材料16。銷構件20經形成而在側視圖中具有一大致U形。該對支腳部分20b之端部分20c在相反方向上彎曲以便鎖定於熱絕緣構件16之一外圓周表面上。銷構件20較佳由與加熱元件18材料相同之材料製成。如圖3中所示，較佳之情形係加熱元件18容納於每一凹槽區段21中，以使加熱元件18之徑向外側半部分收容於凹槽區段21中，而其徑向內側半部分曝露在凹槽區段21之外側。

如圖2及3中所示，不同於一以連續方式螺旋且垂直延伸之習用加熱元件，設置於作為一台階之每一棚架區段17上之加熱元件18端接於每一台階處。因此，可防止加熱元件18因其自身重量向下移動而堆積起來。此外，如圖5中所示，加熱元件18結合(連接)於毗鄰之上方台階與下方台階之間，且在該等台階中每隔複數個台階(圖式中為7個台階)串聯連接。此外，對於包含該複數個台階之每一群組，欲連接至電極之端接板22連接至最低台階之一開始端18e及最高台階之一死端18r。因此，加熱器5在熱處理爐2中被垂直分割成複數個區域，藉此可獨立地控制每一區域之溫度。

儘管加熱元件18可沿熱絕緣構件16之棚架區段17或凹槽區段21環形地定位，但如圖4中所示，為易於組裝加熱元件18，較佳係將加熱元件18形成一等分形狀(半圓形狀)以對應於沿分割表面16a分割成兩半之熱絕緣構件16。舉例而言，圖4及5顯示加熱元件18之可能連接(導線連接)圖案。在此連接圖案中，加熱元件18在個別台階處之相對端18e、18f、18g...及18r係彎曲成沿徑向向外伸出，且端接板22及22分別接合至第一台階(最低台階)之開始端(右端)18e及最高台階之死端(左端)18r。另外，為串聯連接彼此垂直毗鄰之加熱電阻器18，毗鄰加熱電阻器18之端係藉由連接板23而依序相互連接。即，第一台階之死端18f與第二台階之開始端18g係藉由連接板23相互連接，且第二台階之死端18h與第三台階之開始端18i係藉由另一連接板 23相互連接。連接板23係定位於熱絕緣構件16之分割表面16a上。

加熱元件18之端與連接板23係藉由銲接而相互連接。端接板22經定位係沿徑向通過絕緣構件16。為防止連接板23與加熱元件18之端間的一銲接部分經受高溫，較佳係將連接板23隱埋於熱絕緣構件16中。除上述連接圖案外，亦可存在加熱元件18之其他連接圖案。鑒於防止端接板22與連接板23融合及限制自其熱釋放，端接板22及連接板23較佳係由與加熱元件18材料相同之材料製成，且使端接板22及連接板23形成以具有一帶有預定截面積之板樣形狀。

為維持熱絕緣構件16之形狀及加固熱絕緣構件16，如圖1中所示，熱絕緣構件16之一外圓周表面較佳覆蓋有一由金屬(例如，不銹鋼)製成之外殼28。此外，外殼28之一外圓周表面覆蓋有一水冷卻套30以防止熱自加熱器5洩漏至外側。熱絕緣構件16之頂部覆蓋有一上熱絕緣構件31，且一覆蓋外殼28之頂部(上端部)之不銹鋼頂板32係設置於上熱絕緣構件31之上部上。

為在一熱製程之後使晶圓之溫度快速下降以加速製程或改善通量，加熱器5配備有：一熱排放系統35，其係用於向外排放空氣於加熱器5與處理容器3間之空間33中；及一強制空氣冷卻單元36，其係藉由將一常溫(20℃至30℃)之空氣引入空間33中而強制冷卻處理容器3。熱排放系統35主要由以下各物所構成：出口37，其形成於加熱器5之一上部中；及一熱排放管(未示出)，其用於連接出口37及一 工廠空氣排放系統(未示出)。該熱排放管具有一空氣排放鼓風機及一換熱器(未示出)。

強制空氣冷卻單元36具有：複數個環形路徑38，其在一高度方向上形成於熱絕緣構件16與外殼28之間；及複數個強制式冷卻空氣吹風孔40，其形成於熱絕緣構件16中，空氣經由該等孔在一相對於熱絕緣構件16中心呈傾斜方向上自個別環形路徑38吹入空間33中以在空間33中沿其一圓周方向產生漩渦。環形路徑38各可藉由將一帶狀或環形熱絕緣構件41附接至熱絕緣構件16之外圓周表面，或藉由將熱絕緣構件16之外圓周表面切割成環形形成。如圖6(a)及6(b)中所示，空氣吹風孔40較佳係形成於熱絕緣構件16中，以自內側至外側地徑向通過設置於垂直毗鄰加熱元件18間之棚架區段17。由於空氣吹風孔40係形成於棚架區段17中，因此可將空氣吹入空間33中而不會對加熱元件18形成干擾。

一單個共用供應管道(未示出，其用於將一冷卻流體分配至個別環形路徑38中)沿外殼28之一高度方向佈置於其外圓周表面上。外殼28具有使該供應管道與個別環形路徑38連通之連通孔。一冷卻流體供應源(例如，通風機，未示出)藉由一開關閥連接至供應管道，該供應源將空氣作為一冷卻流體吸入一清潔室並壓力喂送該冷卻流體。

如上所構造之熱處理爐2或直立式熱處理裝置1包含：處理容器3，其用於容納晶圓w及對晶圓w執行一熱製程；及圓筒形加熱器5，其圍繞處理容器3之圓周設置以用於加熱 晶圓w。加熱器5具有：圓筒形熱絕緣構件16；凹槽樣棚架區段17，其以疊層狀方式軸向形成於熱絕緣構件16之內圓周表面上及加熱元件18，其沿個別棚架區段17設置。藉由將一帶狀加熱元件形成為一波紋形狀來製造加熱元件18。銷構件20以其間相距合適間隔佈置於熱絕緣構件16中，銷構件20固持加熱元件18以使加熱元件18可在加熱器5之徑向方向上移動，同時防止加熱元件18自棚架區段17上掉落。因此，可將波紋式加熱元件18以一曝露方式設置於棚架區段17之每一者上，該等棚架區段形成於熱絕緣構件16之內圓周表面上。因此，可快速增加及降低處理容器3中之溫度，以及可達成耐久性改良及成本減小。在使用波紋式加熱元件18之情形下，可有效增加元件表面積之比率。因此，可相對減小加熱元件上之一負載(其係由加熱器表面之溫度減小所致)，以由此抑制加熱元件之破損。因此，可給加熱元件18施加大功率以快速增加溫度。此外，由於可抑制斷開，因此可獲得耐久性改良，亦即，獲得一較長之使用壽命。此外，可使用價格便宜的康達導線來形成加熱元件18，且因此可達成成本減小。

在熱絕緣構件16中形成強制式冷卻空氣吹風孔40以自內側至外側地通過設置於垂直毗鄰之加熱元件18之間的棚架區段17。因此，可輕易地自其吹入空氣而不會對加熱元件18形成干擾。熱絕緣構件16沿縱向延伸分割表面16a分割成兩部分，且加熱元件18之每一者亦對應於熱絕緣構件來分割。因此，可容易地將加熱元件與熱絕緣構件組裝在一 起，亦即，可改良其裝配。

圖7係一顯示用於在加熱電阻器之端上將連接板固定至熱絕緣構件之結構之實例之視圖。圖7(a)係該結構之主要部分放大透視圖，且圖7(b)係該固定狀態之剖視圖。為抑制或防止連接板23(加熱元件18在此彎曲(U形回轉))之變形，藉助一例如銷之固定構件45(圖解說明為一U形銷))，將連接板23固定至熱絕緣構件16之端(分割表面)16a上。另外，連接板23配備有一鎖定部分46以鎖定於熱絕緣構件16之外圓周表面上。

圖8(a)及8(b)係顯示用於在加熱電阻器之端上將連接板固定至熱絕緣構件之結構之另一實例之剖視圖。連接板23係藉助固定構件45而固定至熱絕緣構件16之端上。另外，一輔助熱絕緣構件47經設置以覆蓋連接板23。輔助熱絕緣構件47設置於熱絕緣構件16之端(分割表面)之間的一空間中，或者填充至該空間中。除銷以外，固定構件45還可係一管、一圓形棒或一方形棒等。

圖9(a)及9(b)係顯示用於在加熱電阻器之端上將連接板固定至熱絕緣構件之結構之再一實例之剖視圖。連接板23具有一固定件48，該固定件被押入熱絕緣構件16或輔助熱絕緣構件47中以固定在其中。例如，固定件48係藉由將連接板23之末端彎曲成一直角而形成。輔助熱絕緣構件47設置於熱絕緣構件16之端上以覆蓋連接板23。固定件48可押入至輔助熱絕緣構件47中(見圖9(a))。然而，將固定件48押入至熱絕緣構件16中更佳(見圖9(b))。

圖10係一顯示一用於藉由一防落下銷固持加熱電阻器之伸出部分之結構之視圖。圖10(a)係該結構之局部透視圖，且圖10(b)係該防落下銷之示意性透視圖。熱絕緣構件16配備有一防落下銷49，其將加熱元件18帶有波紋的合適伸出部分18a固持在熱絕緣構件16之內圓周表面內側以防止其落下。防落下銷49係藉由彎曲一導線桿(例如，鋼桿)而形成。將一個導線桿彎取成兩個部分，且將經彎曲之導線桿進一步彎曲成一U形以提供U形部分。放大一末端彎曲部分以形成一環形或一大致三角形之放大部分49a。加熱元件18之伸出部分18a收容於防落下銷49之U形部分49b之內側中，而下放大部分49a定位於熱絕緣構件16附近，例如，定位在凹槽區段21或棚架區段17上方。防落下銷49之上相對端部分49c及49c穿透熱絕緣構件16以自其外圓周表面伸出。藉由在左右方向上彎曲相對端部分49c及49c以形成鎖定部分，可將防落下銷49鎖定在熱絕緣構件16之外圓周表面上。

藉由以上附接方式，防落下銷49係以其間相距合適間隔而在熱絕緣構件16之加熱元件18之圓周方向上設置，且在熱絕緣構件16軸向方向上在其半部分上設置成複數個(例如，三個)列。由於防落下銷49，可防止加熱元件18之落下及/或下垂，藉此可減小熱絕緣構件16之凹槽區段21之深度或其棚架區段(遮簷)17之伸出量。此外，可消除凹槽區段21及棚架區段17。

圖11一顯示防落下銷之另一實例之透視圖。防落下銷49 可藉由以下方式形成：將一個導線桿彎曲成U形(見圖11(a))或將一個導線桿彎曲成兩個部分且再將經彎曲導線桿彎曲成一U形(見圖11(b))。相對端部分49c及49c經彎曲以形成鎖定部分。

圖12係一顯示一用於藉由一防落下板固持加熱電阻器之伸出部分之結構之視圖。圖12(a)係該結構之局部透視圖，且圖12(b)係防落下板之示意性透視圖。熱絕緣構件16配備有一防落下板50，其將加熱元件18帶有波紋的合適伸出部分18a之下部支撐於熱絕緣構件16之內圓周表面內側以防止其落下。較佳地，防落下板50由陶瓷矩形板製成，且一尖頭部分50a(其可被擠推到熱絕緣構件中以固定在其中)形成於防落下板50的一個縱向端上。由於防落下板水平地支撐加熱構件18之伸出部分18a之下部，因此可防止加熱元件18之翻轉及/或下垂。因此，相似於上述實施例，可消除凹槽區段21及棚架區段17。

圖13係一顯示該熱絕緣構件另一實例之透視圖。由於熱膨脹及熱收縮所致之內部應力，存在加熱器5之熱絕緣構件16之內圓周表面遭受某些破裂之可能性。如圖13中所示，為避免此破裂，較佳之情形係在內圓周表面中軸向形成一狹縫42。此外，為順利地組裝加熱器，較佳在個別棚架區段17之下表面處垂直分割熱絕緣構件16。即，熱絕緣構件16較佳由複數個經垂直分割之塊16a構成。此結構便於加熱元件18在個別棚架區段17上之設置。也就是說，首先將一加熱元件18設置在第一分割塊16a之棚架區段17 上，然後在其上鋪設第二分割塊16a，並將一加熱元件18設置在第二分割塊16a之棚架區段17上，以此類推。因此，可獲得裝配改良。在此情況下，較佳之情形係在彼此垂直毗鄰的分割塊16a之相對表面中沿圓周形成一凹陷43a及一伸出部分43b(此二者可相互嚙合以進行定位)。

已參照圖式詳細闡述了本發明之實施例。然而，本發明並不限於上述相應實施例，且可在不背離本發明之範圍之情形下做各種修改及改變。例如，連接至處理容器之下端者可係一由抗熱金屬(例如，不銹鋼)製成之圓筒形歧管，其具有一入口管部分及一出口管部分。另外，該處理容器可係一雙管結構。

1‧‧‧直立式熱處理裝置

2‧‧‧直立式熱處理爐

3‧‧‧處理容器

3a‧‧‧爐開口

3b‧‧‧向外凸緣

5‧‧‧圓筒形加熱器

6‧‧‧基板

7‧‧‧基板開口

8‧‧‧引入埠

10‧‧‧蓋構件

10A‧‧‧提升機構

11‧‧‧熱保持管

12‧‧‧石英船

13‧‧‧旋轉機構

15‧‧‧下裝載區

16‧‧‧圓筒形熱絕緣構件

16a‧‧‧分割表面

17‧‧‧凹槽樣棚架區段

18‧‧‧加熱元件

18A‧‧‧帶狀構件

18a‧‧‧頂點部分

18b‧‧‧波谷部分

18e,f,g...r‧‧‧端

20‧‧‧銷構件

20a‧‧‧近端部分

20b‧‧‧支腳部分

20c‧‧‧端部

21‧‧‧凹槽區段

21a‧‧‧後壁

22‧‧‧端接板

23‧‧‧連接板

28‧‧‧外殼

30‧‧‧水冷卻套

31‧‧‧上熱絕緣構件

32‧‧‧不銹鋼頂板

33‧‧‧空間

35‧‧‧熱排放系統

36‧‧‧強制空氣冷卻單元

37‧‧‧出口

38‧‧‧環形路徑

40‧‧‧強制式冷卻空氣吹風孔

41‧‧‧帶狀或環形熱絕緣構件

42‧‧‧狹縫

43a‧‧‧凹陷

43b‧‧‧伸出部分

45‧‧‧固定構件

46‧‧‧鎖定部分

47‧‧‧輔助熱絕緣構件

48‧‧‧固定件

49‧‧‧防落下銷

49a‧‧‧放大部分

49b‧‧‧U形部分

49c‧‧‧相對端部分

50‧‧‧防落下板

50a‧‧‧尖頭部分

圖1係一縱向剖視圖，其示意性顯示本發明之一直立式熱處理裝置之一實施例；圖2係圖1中一部分A之一放大剖視圖；圖3係圖1中之部分A之一放大縱向剖視圖；圖4係一加熱元件之平面圖；圖5係加熱元件之一側視圖；圖6(a)係一顯示一熱絕緣構件之實例之平面圖，且圖6(b)係一沿圖6(a)中之線B-B截取之剖視圖；；圖7(a)係一主要部分放大透視圖，其顯示一用於在一加熱電阻器之一端上將一連接板固定至一熱絕緣構件上之結構之實例，且圖7(b)係該固定狀態之剖視圖；圖8(a)，(b)係一剖視圖，其顯示用於在加熱電阻器之端 上將連接板固定至熱絕緣構件之結構之另一實例；圖9(a)及9(b)係剖視圖，其各自顯示用於在加熱電阻器之端上將連接板固定至熱絕緣構件之結構之再一實例；圖10(a)係一局部透視圖，其顯示一用於藉由一防落下銷固持加熱電阻器之伸出部分之結構，且圖10(b)係防落下銷之一示意性透視圖；圖11(a)及11(b)係透視圖，其各自顯示防落下銷之另一實例；圖12(a)係一局部透視圖，其顯示一用於藉由一防落下板固持加熱電阻器之伸出部分之結構，且圖12(b)係防落下板之一示意性透視圖；圖13係一顯示熱絕緣構件之另一實例之局部透視圖；及圖14(a)係一顯示一習用加熱器一實例之剖視圖，且圖14(b)係加熱器之內圓周表面之一視圖。

1‧‧‧直立式熱處理裝置

2‧‧‧直立式熱處理爐

3‧‧‧處理容器

3a‧‧‧爐開口

3b‧‧‧向外凸緣

5‧‧‧圓筒形加熱器

6‧‧‧基板

7‧‧‧基板開口

8‧‧‧引入埠

10‧‧‧蓋構件

10A‧‧‧提升機構

11‧‧‧熱保持管

12‧‧‧石英船

13‧‧‧旋轉機構

15‧‧‧下裝載區

16‧‧‧圓筒形熱絕緣構件

17‧‧‧凹槽樣棚架區段

18‧‧‧加熱元件

28‧‧‧外殼

30‧‧‧水冷卻套

31‧‧‧上熱絕緣構件

32‧‧‧不銹鋼頂板

33‧‧‧空間

35‧‧‧熱排放系統

36‧‧‧強制空氣冷卻單元

37‧‧‧出口

38‧‧‧環形路徑

40‧‧‧強制式冷卻空氣吹風孔

41‧‧‧帶狀或環形熱絕緣構件

Claims (20)

1. 一種熱處理爐，其包括：一處理容器，其用於容納一待處理物件及對該待處理物件執行一熱製程；及一圓筒形加熱器，其圍繞該處理容器之一外周設置以用於加熱該待處理物件；其中該加熱器包含一圓筒形熱絕緣構件，及沿該熱絕緣構件之一內周面佈置之加熱電阻器，該等加熱電阻器之每一者係由一被彎曲成一具有波峰部分及波谷部分之波狀的帶狀構件所形成，及銷構件係以其間相距合適間隔而佈置於該熱絕緣構件中，該等銷構件固持該加熱電阻器以使該加熱電阻器可在該加熱器之一徑向方向上移動。
2. 如請求項1之熱處理爐，其中該等銷構件之每一者係形成一具有一對用於支撐該加熱電阻器之該波谷部分之支腳部分之U形，該等個別支腳部分自內側至外側地通過該熱絕緣構件，及該等個別支腳部分於該外側上彎曲而被鎖定於該熱絕緣構件之一外周面上。
3. 如請求項1之熱處理爐，其中複數個周向連續凹槽區段以其間相距合適間隔而垂直地形成於該熱絕緣構件之該內周面中，且該等加熱電阻器之整體或一部分被收容於該等凹槽區 段中。
4. 如請求項1之熱處理爐，其中複數個強制式冷卻空氣吹風孔以其間相距合適間隔而於周向形成於該熱絕緣構件中以在該等垂直地毗鄰之加熱電阻器之間的一位置處自內側至外側地通過該熱絕緣構件。
5. 如請求項1之熱處理爐，其中該熱絕緣構件被分割成一右半部分及一左半部分，在該等部分之間具有縱向延伸之分割表面，該等加熱電阻器之每一者亦分割成對應於該熱絕緣構件之一右半部分及一左半部分，一個加熱電阻器與垂直地毗鄰於其之其他加熱電阻器係藉由連接板而在端部相互連接，及該等連接板係設置於該熱絕緣構件之該等分割表面部分上。
6. 如請求項5之熱處理爐，其中該等連接板之每一者皆係藉助一由銷所形成之固定構件而固定於該分割表面部分上。
7. 如請求項5之熱處理爐，其中該等連接板之每一者具有一可鎖定於該熱絕緣構件之一外周面上之鎖定部分。
8. 如請求項5之熱處理爐，其中該等連接板之每一者具有一被押入該熱絕緣構件中而固定在其中之固定件。
9. 如請求項1之熱處理爐，其中該等熱絕緣構件之每一者具有一固持該加熱電阻器之該波峰部分之防落下銷。
10. 如請求項1之熱處理爐，其中該熱絕緣構件具有一支撐該加熱電阻器之該波峰部分之一下部以防止其落下之防落下板。
11. 一種直立式熱處理裝置，其包括：一熱處理爐，其包含：一長形處理容器，其用於容納一待處理物件及對該待處理物件執行一熱製程，其中該處理容器之一下端被打開以界定一爐開口；及一圓筒形加熱器，其圍繞該處理容器之一外周設置以用於加熱該待處理物件；一蓋構件，其用於閉合該爐開口；一固持件，其設置於該蓋構件上，該固持件以一疊層狀方式固持複數個待處理物件；及一提升機構，其提升及降下該蓋構件以打開及閉合該蓋構件，且將該固持件裝載至該處理容器及自該處理容器卸載該固持件；其中該加熱器包含一圓筒形熱絕緣構件，及沿該熱絕緣構件之一內周面佈置之加熱電阻器，該等加熱電阻器之每一者皆係由一被彎曲成一具有波峰部分及波谷部分之波形之帶狀構件形成，且銷構件以其間相距合適間隔而佈置於該熱絕緣構件中，該等銷構件固持該加熱電阻器以使該加熱電阻器可 在該加熱器之一徑向方向上移動。
12. 如請求項11之直立式熱處理裝置，其中該等銷構件之每一者係形成一具有一對用於支撐該加熱電阻器之該波谷部分之支腳部分之U形，該等個別支腳部分自內側至外側地通過該熱絕緣構件，及該等個別支腳部分係於該外側上彎曲而被鎖定於該熱絕緣構件之一外周面上。
13. 如請求項11之直立式熱處理裝置，其中複數個周向連續凹槽區段以其間相距合適間隔而垂直地形成於該熱絕緣構件之該內周面中，且該等加熱電阻器之整體或一部分被收容於該等凹槽區段中。
14. 如請求項11之直立式熱處理裝置，其中複數個強制式冷卻空氣吹風孔以其間相距合適間隔而於周向形成於該熱絕緣構件中以在該等垂直毗鄰之加熱電阻器之間的一位置處自內側至外側地通過該熱絕緣構件。
15. 如請求項11之直立式熱處理裝置，其中該熱絕緣構件被分割成一右半部分及一左半部分，在該等部分之間具有縱向延伸分割表面，該等加熱電阻器之每一者亦分割成對應於該熱絕緣構件之一右半部分及一左半部分，一個加熱電阻器與垂直地毗鄰其之其他加熱電阻器係 藉由連接板而在端部相互連接，及該等連接板係設置於該熱絕緣構件之該等分割表面部分上。
16. 如請求項15之直立式熱處理裝置，其中該等連接板之每一者係藉助一由銷所形成之固定構件而固定於該分割表面部分上。
17. 如請求項15之直立式熱處理裝置，其中該等連接板之每一者具有一可鎖定於該熱絕緣構件之一外周面上之鎖定部分。
18. 如請求項15之直立式熱處理裝置，其中該等連接板之每一者具有一被押入該熱絕緣構件中而固定在其中之固定件。
19. 如請求項11之直立式熱處理裝置，其中該等熱絕緣構件之每一者具有一固持該加熱電阻器之該波峰部分之防落下銷。
20. 如請求項11之直立式熱處理裝置，其中該熱絕緣構件具有一支撐該加熱電阻器之該波峰部分之一下部以防止其落下之防落下板。