拡散炉
【課題】長期使用に伴う性能劣化を抑制する拡散炉を提供すること。
【解決手段】拡散炉は、円筒状の断熱筒２１と、断熱筒２１の内周面に螺旋状に配置される電熱線２２とを備え、断熱筒２１の径外方向に移動可能な移動式セパレーター２３Ｂに電熱線２２を固定する。制御回路部３１は、電流値に基づいて電熱線２２の劣化状態を検出すると、モーター２４１を制御して移動式セパレーターを断熱筒２１の径外方向に移動させる処理をする。このため、電熱線２２の一部が垂れ下がった場合でも、電熱線２２を径外方向に移動することで、電熱線２２の接触による断線を防止できる。
【解決手段】拡散炉は、円筒状の断熱筒２１と、断熱筒２１の内周面に螺旋状に配置される電熱線２２とを備え、断熱筒２１の径外方向に移動可能な移動式セパレーター２３Ｂに電熱線２２を固定する。制御回路部３１は、電流値に基づいて電熱線２２の劣化状態を検出すると、モーター２４１を制御して移動式セパレーターを断熱筒２１の径外方向に移動させる処理をする。このため、電熱線２２の一部が垂れ下がった場合でも、電熱線２２を径外方向に移動することで、電熱線２２の接触による断線を防止できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉内の被処理物を熱処理する拡散炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば半導体素子を含む集積回路を形成する半導体ウエハー等の被処理物を熱処理する拡散炉が知られている。このような拡散炉は、その内部の処理室に格納した被処理物を加熱することによって、例えばアニール処理、薄膜などの成膜処理、及び不純物の拡散を行なう拡散処理等の各種処理を実施する装置である。
【０００３】
そして、このような拡散炉は、一般に、円筒状内壁を有する処理室と、この処理室の内壁周面に配置されるヒーター（電熱線）とを備えて構成され、電熱線を発熱させて、被処理物が格納された処理室を目的の温度まで昇温させる。ところで、このような拡散炉に用いられる電熱線は、長期使用に伴って経年変化などによる劣化が生じる。そして、劣化した電熱線は、発熱量の低下や断線などの不具合を生じ、これらの不具合によって処理室の温度を好適に目的の高温にすることができなくなるという問題が生じる。このような問題に対して、従来より、電熱線の劣化や拡散炉の性能低下を防止する構成が提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の炉は、炉壁断熱材と、炉壁断熱材の内周に沿って配置されるヒーター発熱部と、これらの炉壁断熱材およびヒーター発熱部の間に配置されるスペーサーを備えている。この炉では、スペーサーが高温耐酸化性および耐熱性に優れた絶縁材料により形成され、このスペーサーにより炉壁断熱材とヒーター発熱部との間を離間させることでヒーターの寿命を延ばす構成が採られている。また、この炉では、Ｕ字形ピンや固定ピンなどの固定部材によりヒーター発熱部が炉壁断熱材の所定位置に位置決め固定される構成が採られている。
【０００５】
また、特許文献２に記載のヒーターは、コイル状のヒーター素線を収めた円筒状のヒーターシェルと、ヒーターシェルを覆う水冷冷却ユニットとを備えている。ヒーターシェルの円筒部には９０°ずつ４方向にスパイクサーモカップル取り付け穴が設けられ、水冷冷却ユニットは、側壁を約９０°幅に切り開いた切欠が設けられている。そして、このヒーターでは、定期的にヒーターシェルを９０°ずつずらしてローテーションさせて、水冷冷却ユニットに覆われる部分のヒーター素線を冷却することで、ヒーター素線の劣化による垂れを緩和させる構成が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３１３１５３号公報
【特許文献２】特開平６−３１０４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に記載の発明では、固定用のＵ字系ピンや固定ピンにより、炉内壁の断熱材にヒーター発熱部が固定されている。このような従来の構成では、例えば、炉を横置きにして、ヒーター発熱部が略水平方向に沿って並列するように配置されると、上側に配置されるヒーター素線の中央部分が垂れ下がり、下方に配置されるヒーター素線と接触する場合がある。このようなヒーター発熱部同士の接触が発生すると、ヒーター発熱部の温度が過剰に上昇し、断線してしまうという問題がある。
また、特許文献２に記載のような炉では、ヒーターシェル内の水冷冷却ユニットに覆われている部位が冷却され、水冷冷却ユニットに覆われていない範囲に比べて低温となる。このため、ヒーター内の温度を均一にすることができず、被処理物の熱処理効率が低下してしまうという問題がある。また、通常、製造工場などにおいて使用される拡散炉は常に一定温度となるように管理されているため、長期使用によるヒーター素線の劣化による伸長は回避できない。このようなヒーター素線の劣化による伸長が発生した場合、鉛直上方側に配置されるヒーター素線が下方側に垂れ下がり、上記特許文献１と同様、ヒーター素線同士が接触し、断線してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記のような問題に鑑みて、長期使用に伴う性能劣化を抑制する拡散炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の拡散炉は、断熱材により形成される円筒状の断熱筒と、この断熱筒の内周面に沿って、所定間隔で互いに隣接して配置される電熱線と、を備えた拡散炉であって、前記断熱筒の内周面に沿って、所定方向に移動可能に設けられ、前記電熱線を保持するための移動保持部と、前記移動保持部を、互いに隣接する前記電熱線が離隔する所定の方向に移動させる移動手段と、前記電熱線の劣化状態を検出する電熱線状態検出手段と、前記電熱線の劣化状態に応じて、前記移動手段を制御して前記移動保持部を移動させる移動制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の拡散炉によれば、断熱筒の内周面の所定位置に電熱線を保持するための移動保持部が移動手段により所定方向に移動可能に設けられている。そして、電熱線の劣化状態に応じて、移動制御手段は移動手段を制御し、移動保持部を移動させる。
ここで、拡散炉では、炉内を効率的に昇温させ、かつ均一な温度分布とするために、電熱線を等間隔で複数並列させて配置することが好ましく、例えば円筒状の断熱筒内周面に螺旋状やｓｉｎ波状に配置される。このような構成では、電熱線の経年劣化により電熱線が伸長すると、隣り合う電熱線同士が接触したり、電熱線が底面に接触したりし、電熱線の寿命低下を引き起こす。これに対して、本発明では、電熱線状態検出手段により電熱線が劣化していると検出されると、移動制御手段は、移動手段を制御して移動保持部を移動させ、電熱線の配置位置をずらす。これにより、電熱線同士の接触や、電熱線と他の部材との接触を防止でき、電熱線同士の接触による断線や、熱処理効率の低下などを防止でき、拡散炉の長寿命化を図ることができる。なお、電熱線を移動させる方向としては、電熱線の配置により適宜設定することが可能であり、例えば鉛直方向に対して電熱線が並列して配置される場合、鉛直方向に対して１つおきに配設される移動保持部を移動させる。これにより、鉛直上側に配置される電熱線が伸長して撓んだとしても、鉛直下側に配置される電熱線とは断熱筒の径方向に沿ってずれた位置に撓むことになり、電熱線同士の接触が防止される。また、ｓｉｎ波状に配置される電熱線では、ｓｉｎ波の折り返し部に移動保持部を設け、電熱線を引っ張るように移動させてもよく、この場合、電熱線が撓まないように引っ張ることで、他の電熱線との接触や、炉底面などの他の部分への電熱線の接触を防止することができる。
【００１１】
本発明の拡散炉では、前記電熱線状態検出手段は、前記電熱線に供給する電流量を検出する電流検出器であり、前記移動制御手段は、前記電流検出器により検出される電流量に基づいて前記移動手段を制御し、前記移動保持部を移動させることが好ましい。
【００１２】
この発明によれば、電熱線状態検出手段は、電熱線に供給する電流量を検出する電流検出器であり、移動制御手段は、この電流検出器で検出した電流量に基づいて、移動保持部を移動させる。すなわち、電熱線は経年変化により劣化が進行すると、電熱線の物性の変化などにより、抵抗値が低下し、同じ電圧をかけた場合でも、徐々に電流値が増大する。すなわち、電流値を検出することで、電熱線の劣化状態を判別することが可能であり、電流値が所定閾値以上となった場合、電熱線が劣化して伸長している可能性が大きいと判別することができる。したがって、移動制御手段は、電流検出器により検出される電流値に基づいて、移動手段を移動させることで、電熱線の劣化タイミングに合わせて電熱線を移動させることができる。
また、拡散炉では、炉内温度を一定に維持するために、電熱線に供給する電力量を制御することが一般的である。このような拡散炉では、電熱線が劣化して発熱量が低下すると、炉内温度を維持するために、電熱線への電流を増大させて発熱量を上げる処理を実施する。このような拡散炉において、本発明では、移動制御手段は電熱線の電流増加を検出することで、電熱線の劣化を検出し、移動手段を制御して電熱線を移動させることができる。また、この場合、拡散炉の温度を一定に維持するための電流検出回路をそのまま利用することができるため、別途電流検出手段を設ける必要がなく、構成の簡略化を図ることができる。
【００１３】
本発明の拡散炉では、前記断熱筒は、円筒軸方向が鉛直方向となるように配置され、前記電熱線は、前記断熱筒の内周面に沿って螺旋状に配置され、前記移動手段は、前記移動保持部を前記断熱筒の径方向に沿って移動させることが好ましい。
【００１４】
この発明では、断熱筒の軸方向が鉛直方向となるように配置され、その内周面に螺旋状に電熱線が配置される。そして、移動手段は、移動保持部を断熱筒の径方向に移動させることで、電熱線の配置位置を径方向に移動させる。
このような構成では、電熱線が円筒内周面に鉛直方向に沿って螺旋状に配置されるため、鉛直方向に沿って電熱線の一部が並列配置されることになる。そして、本発明では、移動制御手段は、鉛直上側に配置される電熱線と鉛直下側に配置される電熱線とを、断熱材中心軸からの距離が異なるように配置位置をずらすように移動手段を制御する。これにより、鉛直上側に配置される電熱線が垂れ下がった場合でも、鉛直下側に配置される電熱線に接触せず、電熱線同士の接触が防止される。また、移動手段により電熱線を径外方向に引っ張ることで、電熱線が撓んだ場合でも、その撓みを伸ばすことができ、電熱線同士の接触をより確実に防止することができる。
【００１５】
本発明の拡散炉では、前記断熱筒の内周面に前記電熱線を固定する固定保持部を備え、前記固定保持部および前記移動保持部は、前記断熱筒の軸方向に沿って交互に配設されることを特徴とする。
上記のように断熱筒の内部に螺旋状の電熱線が配置される構成では、断熱筒を軸方向から見た平面視において、上方に位置する電熱線と下方に位置する電熱線とが異なる位置に設けられていればよい。したがって、例えば上方に位置する電熱線を径内方向に、下方に位置する電熱線を径外方向に移動させてもよいが、この場合、移動手段を複数段に並列する電熱線の各部に対してそれぞれ移動手段を設ける必要があり、コスト面や処理面で問題となる。これに対して、本発明では、軸方向に沿って、固定保持部と移動保持部とを交互に配置するため、移動保持部に対応する位置にのみ移動手段を設ければよく、部品点数の削減を図れる。
【００１６】
本発明の拡散炉は、前記断熱筒の内周面に前記電熱線を固定する固定保持部を備え、螺旋ｎ段目に配置される電熱線は、複数の固定保持部により保持され、螺旋ｎ＋１断面に配置される電熱線は、複数の移動保持部により保持され、前記移動保持部および前記固定保持部は、前記断熱筒を円筒軸方向から見た断面視において、前記断熱筒の内周方向に沿って交互に均等配置されることが好ましい。
【００１７】
この発明では、螺旋ｎ＋１段、すなわち上段に位置する電熱線を移動保持部により固定し、螺旋ｎ段目、すなわち下段に位置する電熱線を固定保持部におより固定し、これらの移動保持部および固定保持部が断熱筒の円筒軸方向から見た断面視において、断熱筒の内周面に沿って均等配置される。ここで、連続する固定保持部間の電熱線、または連続する移動保持部間の電熱線では、その中点近傍の撓み量が最大となり、上下段に沿って隣接する電熱線に接触する可能性が高くなる。これに対して、この発明によれば、撓み量が最大となる電熱線の中点近傍の直下に下段の電熱線を固定する電熱線保持部または移動保持部が設けられるため、これらの電熱線保持部や移動保持部の上端面で垂れ下がった電熱線を受けることができる。これにより、電熱線同士の接触をより確実に防止することができる。
【００１８】
本発明の拡散炉は、前記電熱線は、前記断熱筒の内周面の周方向に沿って、前記断熱筒の両端部間を往復するｓｉｎ波状に配設され、前記断熱筒の両端側のうち、いずれか一方の端部側で、前記電熱線の折り返し部を固定する固定保持部が設けられ、前記移動保持部は、前記固定保持部により固定されない他方の端部側で、前記電熱線の折り返し部を保持し、前記移動手段は、前記移動保持部を、前記断熱筒の軸方向に沿って移動させることが好ましい。
【００１９】
この発明では、電熱線は、断熱筒の内周面に沿って、内周方向に波状に配置される。このような拡散炉でも、電熱線が劣化すると、隣り合う電熱線同士が近接して接触したり、垂れ下がった電熱線が拡散炉の底部に接触したりするおそれがある。これに対して、本発明では、ｓｉｎ波状に配置される電熱線の波折り返り部に移動保持部を設け、電熱線が劣化した場合に、移動保持部を断熱筒の軸方向に沿って移動させる。このような構成では、電熱線が劣化により伸長した場合でも、移動保持部の移動により電熱線を引っ張り、電熱線の伸びや撓みを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る拡散炉の断面構造を示す断面図である。
【図２】第一実施形態に係る拡散炉の筒状ヒーターの断面構造を示す断面図である。
【図３】第一実施形態に係る拡散炉の筒状ヒーターの概念構造を示す概念図である。
【図４】第一実施形態に係る半導体製造装置の筒状ヒーターの一部を断面にした斜視構造を示す斜視図である。
【図５】電流検出回路３１１により検出される電流値の変化を示す図である。
【図６】第一実施形態に係る拡散炉の制御フローチャートである。
【図７】第二実施形態に係る半導体製造装置の筒状ヒーターの一部を断面にした斜視構造を示す斜視図である。
【図８】第三実施形態に係る半導体製造装置の筒状ヒーターの一部を断面にした斜視構造を示す斜視図である。
【図９】第四実施形態に係る半導体製造装置の筒状ヒーターの一部を断面にした斜視構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第一実施形態］
〔拡散炉の構成〕
以下、本発明に係る第一実施形態の拡散炉について、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る拡散炉１の断面構造を示す断面図である。
図１において、半導体製造装置において被処理物である半導体基板上シリコン薄膜を形成するＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置としての拡散炉１（以降、拡散炉１と称す）を例示する。なお、このような拡散炉１としては、ＣＶＤ装置に限られず、炉内に配置された被処理物を熱処理する装置として、いかなる用途に用いてもよく、例えば、アニール処理、熱分解処理などの各種熱処理を実施する装置として使用することができる。
そして、この拡散炉１は、筐体１０と、筐体１０の内部に配置される筒状ヒーター１１と、その筒状ヒーター１１の内部に設けた筒状ヒーター１１と同心円筒形状の内管１２と、炉内温度を制御する制御回路部３１（図３参照）と、を有している。そして、内管１２の内部には、複数の被処理基板（ワーク）Ｗを搭載したボート１３が配置されるようになっている。
【００２２】
筐体１０は、拡散炉１の外装を構成する部材であり、保守などに用いられる図示しない扉を有している。そして、この扉を開けると筐体１０内部に配設されている筒状ヒーター１１の外側面１１Ａ等を筐体１０の外側から見ることができるようになっている。
【００２３】
筐体１０の内側面には、ヒーター支持部１０Ａが延出形成され、そのヒーター支持部１０Ａの中心位置には、内管１２の外径と略同じ大きさの穴１０Ｂが貫通形成されている。そして、ヒーター支持部１０Ａは、筐体１０の天板１０Ｃとの間において、筒状ヒーター１１などを配設可能に設けられていて、ヒーター支持部１０Ａの上面は、略水平に構成されている。
【００２４】
ヒーター支持部１０Ａの上面には、筒状ヒーター１１の底面と略同じ大きさの環状のヒーター基台１４が固設されている。ヒーター基台１４の上面には、筒状ヒーター１１の底面が支持固定されている。また、筒状ヒーター１１の上面には、筒状ヒーター１１の上面開口部を覆う断熱材１４Ａが固定されている。
【００２５】
前記ヒーター支持部１０Ａに貫通形成された穴１０Ｂの内周面には、環状の炉口フランジ１５が嵌合固着されている。
炉口フランジ１５の上部は、ヒーター支持部１０Ａの上面よりも上方に延出されるとともに、内管１２の径と略同じ大きさの環状に形成されている。そして、炉口フランジ１５の上部には、内管１２の底部が気密固定されている。また、炉口フランジ１５の内径は、内管１２の内径と略同じ大きさに形成されている。
【００２６】
内管１２の内部（処理室１２Ａ）には、ボート１３が挿抜可能に配設されている。ボート１３は、そのフレーム１３Ａによって支持された天板１３Ｂと底板１３Ｃの間に複数のワークＷを搭載するようになっている。
【００２７】
ボート１３は、シールキャップ１６に断熱キャップ１７を介して載置固定されている。断熱キャップ１７の上面は、ボート１３の底板１３Ｃを着脱可能に載置固定するようになっている。断熱キャップ１７の下面は、シールキャップ１６に固着されている。
【００２８】
シールキャップ１６は、炉口フランジ１５の下部を下方から蓋状に覆うことができる大きさに形成されていて、図示しない昇降装置によって上下動されることで炉口フランジ１５の下部に対して接離可能に構成されている。シールキャップ１６の上面周辺部は、炉口フランジ１５の下部と接触するようになっていて、炉口フランジ１５の下面と接触すると炉口フランジ１５との間を気密するようになっている。すなわち、内管１２の内部（処理室１２Ａ）は、炉口フランジ１５にシールキャップ１６が接触すると外部から気密封止されるようになっている。
【００２９】
つまり、ボート１３は、シールキャップ１６が最も下動したときに断熱キャップ１７の上面に載置固定されて、シールキャップ１６の上動により内管１２に挿入されるとともに処理室１２Ａに気密封止されるようになっている。また、ボート１３は、処理室１２Ａに気密封止された状態から、シールキャップ１６の下動により内管１２から離脱されて、シールキャップ１６が最も下動したときに断熱キャップ１７の上面から取り外すことができるようになっている。
【００３０】
処理室１２Ａには、内管１２の外部からのガス導入管１８及び排気管１９が連通されている。ガス導入管１８は、炉口フランジ１５の外部から処理室１２Ａの上部まで連通されている。排気管１９は、処理室１２Ａから炉口フランジ１５の外部に連通されている。
【００３１】
上記構成により、拡散炉１は、ボート１３に搭載された各ワークＷを処理室１２Ａに密封して筒状ヒーター１１により加熱処理する。また、拡散炉１は、密封された処理室１２Ａにガス導入管１８からガスを導入するとともに、処理室１２Ａのガスを排気管１９から排出できるようになっている。
【００３２】
筒状ヒーター１１は、図２ないし図４に示すように、断熱材からなる円筒形状の断熱筒２１と、断熱筒２１の内周面に沿って螺旋状に配置される１本の電熱線２２と、電熱線２２を保持するセパレーター２３と、移動手段を構成するセパレーター駆動機構２４と、炉内温度検出用の温度センサー２５と、を備えている。
【００３３】
断熱筒２１は、例えばアルミナファイバーやセラミックファイバーなどを積層形成した円筒状のブロックである。この断熱筒２１は、内周面に電熱線２２を固定する複数の固定式セパレーター２３Ａ（本発明の固定保持部）が設けられている。また、断熱筒２１は、後述する移動式セパレーター２３Ｂ（本発明の移動保持部）に対応して、セパレーター駆動機構２４が収納される設置孔２１１が形成されている。
【００３４】
電熱線２２は、制御回路部３１に接続され、制御回路部３１から供給される電力により発熱して、筒状ヒーター１１の内部の処理室１２Ａを所定の温度まで過熱する。なお、本実施形態では、１本の電熱線２２により炉内を加熱する構成を示すが、これに限定されず、例えば２本以上の電熱線２２が設けられる構成などとしてもよい。
電熱線２２としては、拡散炉１の使用目的に応じて適切な電熱線を用いればよく、例えばカンタル線、アルミナ線、ニクロム線などを用いることができる。また、電熱線２２は、使用する線種により、最大発熱温度が設定されているが、例えば半導体製造装置に用いられる拡散炉では、常時炉内温度を一定に保つ必要があり、このような場合、最大発熱温度で駆動を続けると電熱線２２の劣化速度が速くなり、拡散炉の寿命が短くなる。したがって、拡散炉１では、電熱線２２毎に設定される最大発熱温度に対して、十分低い温度で駆動させることが好ましい。例えば、カンタル線は、最大発熱温度が約１５００度であるが、７００〜９００度までの温度範囲で使用することが好ましく、アルミナ線は、最大発熱温度が約２０００度であるが、１１００度〜１２００度で使用することが好ましい。
また、電熱線２２の線径においても、特に限定されず、拡散炉１の使用目的に応じて適切に設定することができ、例えば半導体製造装置のＣＶＤ装置として用いられる本実施形態の拡散炉１では、５ｍｍに設定されている。
【００３５】
セパレーター２３は、固定保持部としての固定式セパレーター２３Ａと、移動保持部としての移動式セパレーター２３Ｂとを含んで構成されている。
これらのセパレーター２３は、図４に示すように、断熱筒２１の内周面に螺旋状に配置される電熱線２２の螺旋方向に沿って、当角度間隔で配置されている。この時、上段に位置する電熱線２２を保持するセパレーター２３と、下段に位置する電熱線２２を保持するセパレーター２３とは、断熱筒２１の円筒軸方向、すなわち鉛直方向に沿って直列に配列される。さらに、鉛直方向に沿って、固定式セパレーター２３Ａと移動式セパレーター２３Ｂとが交互に直列配列され、セパレーター群２３Ｃを構成する。
例えば、電熱線２２の螺旋方向に沿って、約３０度間隔でセパレーター２３が配列される場合、螺旋方向に沿って、約３０度間隔で固定式セパレーター２３Ａが連続して１２個配置され、その後、螺旋方向に沿って、約３０度間隔で移動式セパレーター２３Ｂが連続して１２個配置され、その後、再び固定式セパレーター２３Ａが配置される。このような構成とすることで、断熱筒２１を円筒軸方向から見た断面視において、鉛直方向に沿って直列配列されるセパレーター群２３Ｃが３０度間隔で配置され、かつ各セパレーター群２３Ｃにおいて、固定式セパレーター２３Ａと移動式セパレーター２３Ｂとが交互に配置される構成となる。
【００３６】
固定式セパレーター２３Ａは、上述したように、断熱筒２１の内側面に固定配置されている。また、固定式セパレーター２３Ａは、断熱筒２１の周方向に略沿う固定孔２３１を備えている。この固定孔２３１には、図４に示すように電熱線２２が挿通されるとともに、挿通された電熱線２２が固定される。この固定としては、例えば固定孔２３１の孔径を電熱線２２の線径より僅かに小さく形成し、電熱線２２の挿入時に圧接することにより固定する固定方法を用いてもよく、例えば電熱線２２を固定式セパレーター２３Ａに固定する固定部材を別途用いてもよい。
【００３７】
移動式セパレーター２３Ｂは、断熱筒２１の径方向に沿って移動可能に設けられている。具体的には、移動式セパレーター２３Ｂは、断熱筒２１の内側面に形成される設置孔２１１内に出没可能に設けられる。この移動式セパレーター２３Ｂにも、固定式セパレーター２３Ａと同様に、固定孔２３１が形成され、電熱線２２が固定されている。
また、移動式セパレーター２３Ｂは、設置孔２１１に挿通されるラック部２３Ｂ１を備えており、ラック部２３Ｂ１には、ラック２３Ｂ２が形成されている。
【００３８】
セパレーター駆動機構２４は、上述のように、断熱筒２１に形成される設置孔２１１内に設置されている。このセパレーター駆動機構２４は、モーター２４１と、モーター２４１により回転されるモーター軸２４２とを備えている。モーター２４１は、制御回路部３１に接続され、制御回路部３１から出力される駆動信号により駆動される。モーター軸２４２は、外周面に雄ねじ状のスクリューが形成され、移動式セパレーター２３Ｂのラック部２３Ｂ１に形成されるラック２３Ｂ２に噛合している。そして、制御回路部３１からモーター２４１に駆動信号が出力されモーター２４１が駆動されると、モーター軸２４２が回転し、モーター軸２４２から移動式セパレーター２３Ｂに駆動力が伝達されることで移動式セパレーター２３Ｂが断熱筒２１の径方向に沿って進退移動する。
【００３９】
温度センサー２５は、棒状に形成されていて、先端部に温度を測定するための熱電対が設けられている。そして、温度センサー２５は、筒状ヒーター１１の外部から筒状ヒーター１１の内部へ貫通支持され、先端部を内管１２の近傍に配置させて、内管１２の近傍の温度を測定できるようになっている。そして、この温度センサー２５は、制御回路部３１に接続され、検出した温度に応じた電気信号を適宜制御回路部３１に出力する。
【００４０】
制御回路部３１は、拡散炉１全体の動作を制御する部分であり、電流検出器としての電流検出回路３１１、温度制御回路３１２、および移動制御手段である移動制御回路３１３を備えて構成されている。
【００４１】
電流検出回路３１１は、電熱線２２に出力される交流電流の電流値を検出する。図５は、電流検出回路３１１により検出される電流値の変化を示す図である。
【００４２】
温度制御回路３１２は、温度センサー２５から入力される電気信号（検出信号）に基づいて、炉内温度を認識し、この炉内温度が所定温度低下した場合に、電熱線２２に入力する交流電流を増大させる。
拡散炉１を常時運転する場合、経過時間に応じて電熱線２２が劣化し、例えば電熱線２２の物性変化などの要因により電熱線２２の発熱効率が低下する。図５のＡは、電熱線の劣化により炉内温度が予め設定された所定温度を下回るタイミングを示す点である。このように、炉内温度が所定温度を下回ると、拡散炉１の内部においてＣＶＤ処理を適切に実施することができなくなるため、温度制御回路３１２は、図５に示すように、タイミングＡで電熱線２２への電流供給量を増大させ、炉内温度を一定温度範囲内に維持させる。
【００４３】
移動制御回路３１３は、温度制御回路３１２において、電流供給量が増大された場合に、モーター２４１に駆動信号を出力し、移動式セパレーター２３Ｂを径外方向に移動させる。すなわち、上述したように、温度制御回路３１２において、電熱線２２に供給する電流量が増大するタイミングは、電熱線２２の劣化により温度が低下するタイミングＡであり、この時、電熱線２２が劣化により、伸長している可能性が大きい。移動制御回路３１３は、このタイミングＡにおいて、モーター２４１を駆動させて、移動式セパレーター２３Ｂを径外方向に移動させる。これにより、固定式セパレーター２３により上段側に配置される電熱線２２が劣化によりさらに垂れ下がったとしても、移動式セパレーター２３により保持される下段側に配置される電熱線２２は径外方向に移動されており、電熱線２２同士の接触が防止される。また、移動式セパレーター２３Ｂに保持される電熱線２２が垂れ下がったとしても、鉛直下側に、下段側に配置される固定式セパレーター２３Ａに保持される電熱線２２がないため、電熱線２２同士の接触が防止される。また、移動式セパレーター２３Ｂが径外方向に移動することで、移動式セパレーター２３Ｂ間で保持される電熱線の一部が伸長していた場合でも、線方向に引っ張れられることとなり、撓み量が小さくなる。
【００４４】
〔拡散炉の動作〕
次に、上述したような拡散炉１の動作について説明する。
本実施形態の拡散炉１は、半導体にＣＶＤ処理を実施するＣＶＤ装置としての拡散炉１であり、このような拡散炉１は、製造ラインが駆動している状態で常時運転されている。このような拡散炉１では、上記したように、経時変化に伴って電熱線２２が劣化し、セパレーター２３間における電熱線２２の配置の状態が変化する。例えば、新品の電熱線２２では、歪みや撓みがなく、断熱筒２１の内周面に沿って螺旋配置される際に、上下段に並列する電熱線２２が略平行となるように配置される。一方、電熱線２２が劣化すると、伸長により歪みや撓みが生じ、セパレーター２３に固定される一部を除き、下方に湾曲して垂れ下がる状態となる。
このような劣化による電熱線２２の伸長が生じると、隣接する電熱線２２同士が接触し、温度が接触点に集中して断線したり、発熱ムラを生じる虞があり、電熱線２２の交換作業を頻繁に実施する必要が生じる。本発明では、以下の図６に示すような処理により、電熱線２２の接触を防止する。図６は、拡散炉の動作を制御する制御装置の拡散炉制御動作を示すフローチャートである。
【００４５】
拡散炉１は、上記のように、炉内温度が一定となるように常時駆動されるものであり、制御回路部３１は、温度制御回路３１２の制御により、炉内温度を一定に保つ処理を実施する。すなわち、上記のように電熱線２２が劣化すると、物性変化などの要因で電熱線２２の単位電流量当たりの発熱量が低下する。したがって、制御回路部３１は、拡散炉１の内部の温度を一様に一定温度に維持するために、温度センサー２５から入力される検出信号に基づいて、炉内温度を検出する。そして、温度制御回路３１２は、炉内温度が所定の許容温度以下となった場合に、電熱線２２への電流量を徐々に増大させる処理を実施する。この時、制御回路部３１の温度制御回路３１２は、常時電熱線２２に入力する電流値を監視（計測）する（ステップＳＴ１１）。
【００４６】
この後、移動制御回路３１３は、計測された電流値に基づいて、電熱線２２の伸長量を算出する（ステップＳＴ１２）。この電熱線２２の伸長量の算出では、予め電流値に対する電熱線２２の伸長量を計測してテーブルデータ化して図示しない記憶回路に記憶しておき、このテーブルデータと検出された電流値とを比較して伸長量を求める処理を実施してもよい。
【００４７】
次に、移動制御回路３１３は、電熱線２２の伸長量が所定閾値以上か否かを判断する（ステップＳＴ１３）。このステップＳＴ１３において、伸長量が閾値より小さいと判断された場合、移動制御回路３１３は特に処理を実施せず、温度制御回路３１２による炉内温度の維持動作を継続し、ステップＳＴ１１の電流検出回路３１１による電流値計測処理を継続する。
【００４８】
一方、ステップＳＴ１３において、電流値が所定閾値よりも大きい判断された場合、上述のように、電熱線２２の劣化が進行している可能性が大きく、この場合、移動制御回路３１３は、まず、伸長量に対する移動式セパレーター２３Ｂの移動量を計算する（ステップＳＴ１４）。この移動式セパレーター２３Ｂの計算においても、伸長量に対する移動式セパレーター２３Ｂの移動量を予めテーブルデータとして記憶手段に記憶しておき、このテーブルデータから伸長量に対する移動量を読み出す処理を実施してもよい。なお、この移動量としては、本実施形態では、電熱線２２の線径が５ｍｍに設定されているため、少なくとも５ｍｍ以上の移動量を算出され、電熱線２２の伸長量がより大きくなれば、電熱線２２同士の接触可能性も大きくなるため、より多くの移動量が算出される。
【００４９】
この後、移動制御回路３１３は、移動式セパレーター２３Ｂを径外方向に移動可能であるか否かを判断する（ステップＳＴ１５）。ここで、例えばすでに移動式セパレーター２３Ｂが移動可能限界量まで移動され、移動不可能であると判断された場合、移動制御回路３１３は特に処理を実施せず、温度制御回路３１２による炉内温度の維持動作を継続し、ステップＳＴ１１の電流検出回路３１１による電流値計測処理を継続する。この場合、制御回路部３１は、例えば図示しない画像表示手段や音声出力装置などにより、電熱線２２の交換を促す警告情報を報知する処理を実施してもよい。
【００５０】
また、ステップＳＴ１５において、移動式セパレーター３１がステップＳＴ１４で算出される移動量だけ移動可能であると判断した場合、移動量に応じた駆動信号をモーター２４１に出力し、移動式セパレーター２３Ｂを断熱筒２１の径外方向に移動させる処理を実施する（ステップＳＴ１６）。
【００５１】
〔第一実施形態の作用効果〕
上述したように、上記第一実施形態の拡散炉１では、円筒状の断熱筒２１と、断熱筒２１の内周面に螺旋状に配置される電熱線２２とを備え、断熱筒２１の径外方向に移動可能な移動式セパレーター２３Ｂに電熱線２２を固定する。そして、制御回路部３１の移動制御回路３１３は、電流検出回路３１１から入力される電流値に基づいて電熱線２２の劣化状態を検出すると、モーター２４１を制御して移動式セパレーターを断熱筒２１の径外方向に移動させる処理をする。
このため、拡散炉１の長期使用に伴う電熱線２２の劣化により電熱線２２の一部が垂れ下がり、互いに隣り合う電熱線２２同士が近接した場合でも、上段に位置する電熱線２２および下段に位置する電熱線２２のうちいずれか一方が、径外方向に引っ張られて移動することで、電熱線２２同士の接触を防止することができ、電熱線２２の接触による断線を防止できる。したがって、電熱線２２の交換頻度が少なくなり、拡散炉１の長寿命化を図ることができる。また、電熱線２２に伴うメンテナンス頻度が少なくなるため、メンテナンスに伴う拡散炉１の駆動停止の頻度も下がり、半導体などの被処理物の生産性を高めることができる。
【００５２】
また、制御回路部３１は、電流検出回路３１１により電熱線２２に供給される電流量を検出し、移動制御回路３１３は、検出された電流値が所定閾値以上である場合に移動式セパレーター２３Ｂを移動させる。
すなわち、拡散炉１では、温度制御回路３１２は、炉内温度を一定に維持するために、電熱線が劣化して発熱量が低下すると、炉内温度を維持するために、電熱線２２への電流を増大させて発熱量を上げる処理を実施する。したがって、電流検出回路３１１により、電熱線２２に入力される電流値を検出することで、電熱線２２の劣化状態を判断することができ、電流値増大のタイミングＡでモーター２４１に駆動信号を出力して、電熱線２２を移動させることができる。また、電熱線２２が劣化していない状態では、電熱線２２が移動されないため、断熱筒２１の円筒軸から等距離となるように電熱線２２の螺旋を形成することができ、炉内温度を一様に均等分布させることができる。
さらに、拡散炉１の温度を一定に維持するために、従来用いられる電流検出回路３１１および温度制御回路３１２をそのまま利用することができるため、別途電熱線２２の劣化状態を検出するセンサーなどを用いる必要がなく、構成の簡略化を図ることができる。
【００５３】
また、電流値から電熱線２２の伸び量を計算するので、実際に電熱線２２の長さを計測しなくとも、電流値による演算により求めることができ、構成を簡単にすることができる。
【００５４】
また、電熱線２２は、螺旋状に配置され、移動式セパレーター２３Ｂは、電熱線２２の劣化時に、径外方向に移動される。
このため、電熱線２２の劣化時において、例えば上下段に並列配置される電熱線２２において、下段に位置する電熱線２２が径外方向に移動されることで、上段に位置する電熱線２２の螺旋径寸法よりも、下段に位置する電熱線２２の螺旋径寸法が大きくなる。したがって、上段に位置する電熱線２２が劣化による伸長で延長した側に垂れ下がった場合でも、上段の電熱線２２の鉛直下側に下段の電熱線２２が配置されておらず、電熱線２２同士の接触が防止される。また、電熱線２２を径外方向に引っ張ることで、隣り合う移動式セパレーター２３Ｂ間の距離が大きくなり、電熱線２２を線方向に引っ張ることができるため、移動式セパレーター２３Ｂ間に配置される電熱線２２の撓み量を減少させることができる。
【００５５】
また、固定式セパレーター２３Ａと移動式セパレーター２３Ｂとが、鉛直方向に沿って交互に配置されている。
このため、例えば上下段に並列配置される電熱線２２において、上段の電熱線２２と下段の電熱線２２との螺旋径寸法をそれぞれ異なる寸法にすることができ、上記のように電熱線２２同士の接触を防止することができる。また、固定式セパレーター２３Ａは、断熱筒２１に固定されているため、移動式セパレーター２３Ｂに対応する位置のみセパレーター駆動機構２４を設ければよい。したがって、全てのセパレーター２３に対してセパレーター駆動機構２４を設ける必要がないため、部品点数の増大を抑えることができ、コスト増大を抑えることができる。
【００５６】
また、移動制御回路３１３は、電流検出回路３１１により検出される電流値に基づいて、電熱線２２の伸長量、および伸長量に対する移動式セパレーター２３Ｂの移動量を算出し、この移動量だけ移動式セパレーター２３Ｂを移動させる。
すなわち、上下段に並列配置される電熱線２２において、上段の電熱線２２の垂れ下がりによる電熱線２２同士の接触を防止するためには、上段もしくは下段に配置される電熱線２２をその線径分だけ移動させればよいが、さらに電熱線２２の劣化が進行してさらに電熱線２２が他方向に撓む場合が考えられる。このような場合、電熱線２２の線径分だけの移動では、電熱線２２同士が接触してしまうおそれがある。また、電熱線２２の劣化が最初に検出された状態で、移動式セパレーター２３Ｂを移動可能な限界量移動させる場合、移動式セパレーター２３Ｂが径外方向に移動しすぎるため、炉内温度に温度ムラが生じたり、温度低下を招くおそれがある。これに対して、本実施形態では、伸長量が大きくなれば、それに応じて移動式セパレーター２３Ｂの移動量を大きくする。これにより、電熱線２２同士をより遠ざけることができ、より確実に電熱線２２同士の接触を防止することができ、炉内の温度ムラの発生や温度低下も抑えることができる。
【００５７】
［第二実施形態］
次に本発明に係る第二実施形態の拡散炉について説明する。なお、以下の各実施形態において、前記第一実施形態の拡散炉１と同一の構成については同符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。
図７は、本実施形態に係る拡散炉の筒状ヒーターの一部を断面にした斜視構造を示す斜視図である。
【００５８】
上記第一実施形態の筒状ヒーター１１は、断熱筒２１の内周面に沿って、螺旋状に電熱線２２を配置する構成を例示したが、第二実施形態の筒状ヒーター１１Ｂは、電熱線２２の配置構成、およびセパレーター２３の設置位置が、上記筒状ヒーター１１と異なる。
すなわち、第二実施形態の筒状ヒーター１１Ｂでは、図７に示すように、断熱筒２１の内周面に、周方向に沿ってｓｉｎ波状に電熱線２２が配置される。すなわち、電熱線２２は、断熱筒２１の筒底面に近接する下端側から、断熱筒２１の上端側に亘って、直線状に電熱線２２が配置され、断熱筒２１の上端側で周方向に沿って折り返され、断熱筒２１の上端側から下端側に亘って再び直線状に電熱線２２が配置される。以上のように、電熱線２２は、断熱筒２１の上端側および下端側で折り返し部２２１を形成しつつ、鉛直方向に沿う直線部を周方向に並列配置することで、ｓｉｎ波状の電熱線２２が形成される。
【００５９】
そして、このような筒状ヒーター１１Ｂでは、電熱線２２の折り返し部２２１にセパレーター２３が配置され、電熱線２２を固定する。
ここで、断熱筒２１の下端側に位置する折り返し部２２１には、固定式セパレーター２３Ａが配置され、上端側の折り返し部２２１には、移動式セパレーター２３Ｂが配置される。
【００６０】
また、断熱筒２１の移動式セパレーター２３Ｂに対応する内周面には設置孔２１１が形成され、移動式セパレーター２３Ｂは、この設置孔２１１に挿通され、円筒軸方向に沿って移動可能に保持されている。第二実施形態では、移動式セパレーター２３Ｂは、図示は省略するが、設置孔２１１に挿通されるラック部に円筒軸方向と平行にラックが形成されている。また、設置孔２１１には、第一実施形態と同様に、モーター２４１、およびラックに係合するモーター軸２４２を備えるセパレーター駆動機構２４が設置されるが、モーター軸２４２は、円筒軸方向に沿って配置されている。これにより、モーター２４１によりモーター軸２４２が回転すると、移動式セパレーター２３Ｂは、円筒軸方向に沿って移動する。
【００６１】
なお、筒状ヒーター１１Ｂのその他の構成は、前記第一実施形態と同じである。すなわち、筒状ヒーター１１Ｂにおいても、筒状ヒーター１１と同様に、制御回路部３１が設けられ、温度制御回路３１２による制御により炉内温度が一定となるように維持される。そして、制御回路部３１の移動制御回路３１３は、電流検出回路３１１により検出される電流値が所定閾値以上となった場合に、モーター２４１を駆動させ、移動式セパレーター２３Ｂを鉛直下側に向かって移動させる。
【００６２】
〔第二実施形態の作用効果〕
上記第二実施形態の筒状ヒーター１１Ｂにおいても、前記第一実施形態の筒状ヒーター１１と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、筒状ヒーター１１Ｂは、円筒状の断熱筒２１と、断熱筒２１の内周面にｓｉｎ波状に配置される電熱線２２とを備え、断熱筒２１の円筒軸方向に移動可能な移動式セパレーター２３Ｂに電熱線２２を固定する。そして、制御回路部３１の移動制御回路３１３は、電流検出回路３１１から入力される電流値に基づいて電熱線２２の劣化状態を検出すると、モーター２４１を制御して移動式セパレーターを断熱筒２１の鉛直上側方向に移動させる処理をする。
筒状ヒーター１１Ｂの長期使用に伴う電熱線２２の劣化により電熱線２２が伸長し、下端側の折り返し部２２１を挟んで電熱線２２が垂れ下がって、底面に接触したり、周方向に沿って撓み、隣接する電熱線に接触したりする場合がある。特に、断熱筒２１の下端側では底面からの跳ね返り熱の影響により、この撓み量の影響も大きくなる。これに対して、筒状ヒーター１１Ｂでは、電熱線２２の劣化時に、移動式セパレーター２３Ｂが上方に移動することで、電熱線２２の直線部分を引き伸ばし、撓み量を減少させることができる。これにより、電熱線２２が底面に接触したり、隣接する電熱線２２同士が接触したりし、炉内温度の異常や、断線を防止することができる。
【００６３】
[第三実施形態]
次に本発明に係る第三実施形態の拡散炉について、図面に基づいて説明する。図８は、第三実施形態の拡散炉の筒状ヒーターの一部を断面にした斜視構造を示す斜視図である。
上述した第一実施形態の筒状ヒーター１１では、鉛直方向に沿って、固定式セパレーター２３Ａと、移動式セパレーター２３Ｂとが、交互に配置されるセパレーター郡２３Ｃが形成される例を示した。これに対して、第三実施形態の筒状ヒーター１１Ｃでは、図８に示すように、固定式セパレーター２３Ａが設けられる位置と、移動式セパレーター２３Ｂが設けられる位置とがずれて構成される。すなわち、断熱筒２１を円筒軸方向から見た断面視において、螺旋２ｎ段目（偶数段目）に配置される電熱線２２に固定される複数の固定式セパレーター２３Ａ間の中点に、螺旋２ｎ−１段目（奇数段目）に配置される電熱線２２に固定される移動式セパレーター２３Ｂが配置される。
なお、セパレーター２３の配置位置以外の構成は、前記第一実施形態と同様の構成であり、ここでの説明を省略する。
【００６４】
〔第三実施形態の作用効果〕
上記のような第三実施形態では、上記第一実施形態の作用効果に加え、次の効果が得られる。
すなわち、電熱線２２は、劣化により鉛直下側に垂れ下がる場合、セパレーター２３間の中点近傍が最も撓み量が多くなり、隣接する上下段に沿って隣接する電熱線２２と接触する可能性が大きくなる。これに対して、筒状ヒーター１１Ｃでは、上段のセパレーター２３間の中点の鉛直下側に、下段のセパレーター２３が配置されているため、劣化により垂れ下がった電熱線２２が、下段のセパレーター２３の上端面に当接し、鉛直下側への垂れ下がりを防止する。これにより、電熱線２２同士の接触をより確実に防止することができる。
【００６５】
[第四実施形態]
次に、第四実施形態の拡散炉について、図面に基づいて説明する。図９は、第四実施形態に係る拡散炉の筒状ヒーター１１Ｄの一部を断面にした斜視構造を示す斜視図である。
第四実施形態の筒状ヒーター１１Ｄは、第三実施形態の筒状ヒーター１１Ｃを変形したものである。すなわち、第三実施形態では、螺旋２ｎ段目の電熱線２２を固定式セパレーター２３Ａに固定し、螺旋２ｎ＋１段目の電熱線２２を移動式セパレーター２３Ｂに固定したが、第四実施形態の拡散炉１では、螺旋各段の電熱線２２に対して、螺旋方向に沿って固定式セパレーター２３Ａと移動式セパレーター２３Ｂとが交互に配置される。
この時、螺旋偶数段目に配置される電熱線２２に着目すると、鉛直方向に沿って、固定式セパレーター２３Ａと移動式セパレーター２３Ｂとが交互に配設される２ｎセパレーター群２３Ｄが形成される。同様に、螺旋奇数段目に配置される電熱線２２に着目すると、鉛直方向に沿って、固定式セパレーター２３Ａと移動式セパレーター２３Ｂとが交互に配設される２ｎ−１セパレーター群２３Ｅが形成される。そして、断熱筒２１を円筒軸方向から見た断面視において、断熱筒２１の周方向に沿って、２ｎセパレーター群２３Ｄおよび２ｎ−１セパレーター群２３Ｅが交互に均等配置されている。
【００６６】
このような構成では、上記第三実施形態と同様に、電熱線２２の劣化時に最も撓み量が大きくなる、セパレーター２３間を下段に配置されるセパレーター２３の上端面で受けることができるため、電熱線２２同士の接触をより確実に防止することができる。
また、固定式セパレーター２３Ａおよび移動式セパレーター２３Ｂは、螺旋方向に沿って交互に配置され、かつ、２ｎセパレーター群２３Ｄおよび２ｎ−１セパレーター群２３Ｅにおいても、鉛直方向に沿って交互に配置されている。このため、移動式セパレーター２３Ｂを断熱筒２１の径外方向に移動させた場合でも、断熱筒２１内の温度ムラを抑えることができ、熱処理の効率低下を抑えることができる。
【００６７】
〔他の実施形態〕
なお、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
例えば、移動制御回路３１３は、電流検出回路３１１により検出される電流量に基づいて、電熱線２２の伸長量を求め、さらにその伸長量に応じた移動式セパレーター２３Ｂの移動量を求める処理を実施したが、これに限定されない。例えば、電熱線２２の劣化を検出した時点で、移動式セパレーター２３Ｂを移動限界量だけ移動させる構成としてもよく、電熱線２２の線径だけ移動式セパレーター２３Ｂを移動させる構成としてもよい。
【００６８】
また、上記実施の形態において、電熱線状態検出手段として、電流検出器である電流検出回路３１１を用いる例を示したが、これに限定されない。例えば、電熱線２２の伸長量を計測する歪ゲージを設け、移動制御回路３１３は、歪ゲージにより計測される伸長量が所定量以上となった場合に、移動式セパレーター２３Ｂを、伸長量に応じて移動させる構成としてもよい。この場合、正確な電熱線２２の伸長量が計測されるため、電熱線２２同士の接触の前に、移動式セパレーター２３Ｂを移動させることができる。
さらに、電熱線検出手段としては、さらに温度センサー２５を用いて電熱線２２の劣化状態を検出する構成などとしてもよい。
【００６９】
また、第二実施形態において、筒状ヒーター１１Ｂを円筒軸方向が鉛直方向に配置される例を示したが、これに限定されず、例えば円筒軸方向が水平となるように配置される構成としてもよい。この場合、第一実施形態と同様に、移動式セパレーター２３Ｂを移動させることで、鉛直上段に配置される電熱線２２が垂れ下がり、鉛直下側に配置される電熱線２２との接触を防ぐことができる。さらに、この場合、例えば周方向に沿って奇数番目の電熱線２２の直線部に複数の固定式セパレーター２３Ａを配置し、偶数番目の電熱線２２の直線部に複数の移動式セパレーター２３Ｂを配置する構成などとしてもよい。
【００７０】
また、第一、第三、および第四実施形態において、移動式セパレーター２３Ｂを断熱筒２１の径外方向に移動させる構成を示したが、例えば、モーター軸２４２により移動式セパレーター２３Ｂを押し出すなどして、径内方向に移動させる構成としてもよい。
さらに、第一、第三、および第四実施形態において、固定式セパレーター２３Ａを用いる例を示したが、これらの固定式セパレーター２３Ａを径内方向に移動可能な第二移動式セパレーターとしてもよい。このような構成では、第二移動式セパレーターを径内方向に移動させ、移動式セパレーター２３Ｂを径外方向に移動させることで、上下段に沿って隣接する電熱線２２を、引き離すことで、より確実に電熱線２２同士の接触を防止することができる。
【００７１】
そして、上記第一ないし第四実施形態において、制御回路部３１は、温度制御回路３１２により、炉内温度が一定をなるように電熱線２２に入力する電流値を制御する構成としたが、これに限らない。例えば、炉内温度を一定に維持する機能がないものに対しても、電熱線２２に入力される電流値を電流検出回路３１１により検出することで電熱線２２の劣化状態を判断することができる。すなわち、電熱線２２は、長期使用により劣化が進むと、電熱線２２自身の物性変化により電気抵抗が低下する。これにより、電熱線２２に一定の電圧を加え続けた場合、電熱線に流れる電流が大きくなる。したがって、電流検出回路３１１により電流値を検出することで、電熱線２２の劣化状態を検出することができ、上記実施の形態と同様に、電熱線２２の劣化状態に応じて移動式セパレーター２３Ｂを移動させることができる。
【００７２】
また、移動手段として、モーター２４１およびモーター軸２４２により、移動式セパレーター２３Ｂを移動させる構成としたが、これに限定されず、例えば、油圧式ピストンにより移動式セパレーター２３を移動させる構成など、いかなる構成としてもよい。
【００７３】
さらに、移動制御回路３１３は、底面側に位置する移動式セパレーター２３Ｂの移動量を断熱筒２１の上端側に位置する移動式セパレーター２３Ｂよりも大きく移動させる制御をしてもよい。すなわち、上記実施形態のような縦型拡散炉１では、断熱筒２１の下端側は、底面からの跳ね返り熱により、温度が高くなる傾向がある。このような場合、断熱筒２１の下端側に配置される電熱線２２の劣化がより早く進行し、伸長量も増大することが考えられる。したがって、上記のように拡散炉１の底面に近い断熱筒２１の下端側に位置する移動式セパレーター２３Ｂの移動量を大きくすることで、より確実に電熱線２２の接触による断線を防止することができる。
【００７４】
さらには、各移動式セパレーター２３Ｂの近傍に歪ゲージを配置し、移動制御回路３１３は、電熱線２２の伸長量が大きい部分に対して、移動式セパレーター２３Ｂの移動量を大きくする構成としてもよい。このように、各移動式セパレーター２３Ｂに対してそれぞれ個別に移動量を設定することで、より確実に電熱線２２の接触を防止することができる。
【００７５】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。
【符号の説明】
【００７６】
１…拡散炉、１０…筐体、１１…筒状ヒーター、２１…断熱筒、２２…電熱線、２３…セパレーター、２４…セパレーター駆動機構、３１…制御回路部、２４１…モーター、２４２…モーター軸。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炉内の被処理物を熱処理する拡散炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば半導体素子を含む集積回路を形成する半導体ウエハー等の被処理物を熱処理する拡散炉が知られている。このような拡散炉は、その内部の処理室に格納した被処理物を加熱することによって、例えばアニール処理、薄膜などの成膜処理、及び不純物の拡散を行なう拡散処理等の各種処理を実施する装置である。
【０００３】
そして、このような拡散炉は、一般に、円筒状内壁を有する処理室と、この処理室の内壁周面に配置されるヒーター（電熱線）とを備えて構成され、電熱線を発熱させて、被処理物が格納された処理室を目的の温度まで昇温させる。ところで、このような拡散炉に用いられる電熱線は、長期使用に伴って経年変化などによる劣化が生じる。そして、劣化した電熱線は、発熱量の低下や断線などの不具合を生じ、これらの不具合によって処理室の温度を好適に目的の高温にすることができなくなるという問題が生じる。このような問題に対して、従来より、電熱線の劣化や拡散炉の性能低下を防止する構成が提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００４】
特許文献１に記載の炉は、炉壁断熱材と、炉壁断熱材の内周に沿って配置されるヒーター発熱部と、これらの炉壁断熱材およびヒーター発熱部の間に配置されるスペーサーを備えている。この炉では、スペーサーが高温耐酸化性および耐熱性に優れた絶縁材料により形成され、このスペーサーにより炉壁断熱材とヒーター発熱部との間を離間させることでヒーターの寿命を延ばす構成が採られている。また、この炉では、Ｕ字形ピンや固定ピンなどの固定部材によりヒーター発熱部が炉壁断熱材の所定位置に位置決め固定される構成が採られている。
【０００５】
また、特許文献２に記載のヒーターは、コイル状のヒーター素線を収めた円筒状のヒーターシェルと、ヒーターシェルを覆う水冷冷却ユニットとを備えている。ヒーターシェルの円筒部には９０°ずつ４方向にスパイクサーモカップル取り付け穴が設けられ、水冷冷却ユニットは、側壁を約９０°幅に切り開いた切欠が設けられている。そして、このヒーターでは、定期的にヒーターシェルを９０°ずつずらしてローテーションさせて、水冷冷却ユニットに覆われる部分のヒーター素線を冷却することで、ヒーター素線の劣化による垂れを緩和させる構成が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３１３１５３号公報
【特許文献２】特開平６−３１０４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、特許文献１に記載の発明では、固定用のＵ字系ピンや固定ピンにより、炉内壁の断熱材にヒーター発熱部が固定されている。このような従来の構成では、例えば、炉を横置きにして、ヒーター発熱部が略水平方向に沿って並列するように配置されると、上側に配置されるヒーター素線の中央部分が垂れ下がり、下方に配置されるヒーター素線と接触する場合がある。このようなヒーター発熱部同士の接触が発生すると、ヒーター発熱部の温度が過剰に上昇し、断線してしまうという問題がある。
また、特許文献２に記載のような炉では、ヒーターシェル内の水冷冷却ユニットに覆われている部位が冷却され、水冷冷却ユニットに覆われていない範囲に比べて低温となる。このため、ヒーター内の温度を均一にすることができず、被処理物の熱処理効率が低下してしまうという問題がある。また、通常、製造工場などにおいて使用される拡散炉は常に一定温度となるように管理されているため、長期使用によるヒーター素線の劣化による伸長は回避できない。このようなヒーター素線の劣化による伸長が発生した場合、鉛直上方側に配置されるヒーター素線が下方側に垂れ下がり、上記特許文献１と同様、ヒーター素線同士が接触し、断線してしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は、上記のような問題に鑑みて、長期使用に伴う性能劣化を抑制する拡散炉を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の拡散炉は、断熱材により形成される円筒状の断熱筒と、この断熱筒の内周面に沿って、所定間隔で互いに隣接して配置される電熱線と、を備えた拡散炉であって、前記断熱筒の内周面に沿って、所定方向に移動可能に設けられ、前記電熱線を保持するための移動保持部と、前記移動保持部を、互いに隣接する前記電熱線が離隔する所定の方向に移動させる移動手段と、前記電熱線の劣化状態を検出する電熱線状態検出手段と、前記電熱線の劣化状態に応じて、前記移動手段を制御して前記移動保持部を移動させる移動制御手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の拡散炉によれば、断熱筒の内周面の所定位置に電熱線を保持するための移動保持部が移動手段により所定方向に移動可能に設けられている。そして、電熱線の劣化状態に応じて、移動制御手段は移動手段を制御し、移動保持部を移動させる。
ここで、拡散炉では、炉内を効率的に昇温させ、かつ均一な温度分布とするために、電熱線を等間隔で複数並列させて配置することが好ましく、例えば円筒状の断熱筒内周面に螺旋状やｓｉｎ波状に配置される。このような構成では、電熱線の経年劣化により電熱線が伸長すると、隣り合う電熱線同士が接触したり、電熱線が底面に接触したりし、電熱線の寿命低下を引き起こす。これに対して、本発明では、電熱線状態検出手段により電熱線が劣化していると検出されると、移動制御手段は、移動手段を制御して移動保持部を移動させ、電熱線の配置位置をずらす。これにより、電熱線同士の接触や、電熱線と他の部材との接触を防止でき、電熱線同士の接触による断線や、熱処理効率の低下などを防止でき、拡散炉の長寿命化を図ることができる。なお、電熱線を移動させる方向としては、電熱線の配置により適宜設定することが可能であり、例えば鉛直方向に対して電熱線が並列して配置される場合、鉛直方向に対して１つおきに配設される移動保持部を移動させる。これにより、鉛直上側に配置される電熱線が伸長して撓んだとしても、鉛直下側に配置される電熱線とは断熱筒の径方向に沿ってずれた位置に撓むことになり、電熱線同士の接触が防止される。また、ｓｉｎ波状に配置される電熱線では、ｓｉｎ波の折り返し部に移動保持部を設け、電熱線を引っ張るように移動させてもよく、この場合、電熱線が撓まないように引っ張ることで、他の電熱線との接触や、炉底面などの他の部分への電熱線の接触を防止することができる。
【００１１】
本発明の拡散炉では、前記電熱線状態検出手段は、前記電熱線に供給する電流量を検出する電流検出器であり、前記移動制御手段は、前記電流検出器により検出される電流量に基づいて前記移動手段を制御し、前記移動保持部を移動させることが好ましい。
【００１２】
この発明によれば、電熱線状態検出手段は、電熱線に供給する電流量を検出する電流検出器であり、移動制御手段は、この電流検出器で検出した電流量に基づいて、移動保持部を移動させる。すなわち、電熱線は経年変化により劣化が進行すると、電熱線の物性の変化などにより、抵抗値が低下し、同じ電圧をかけた場合でも、徐々に電流値が増大する。すなわち、電流値を検出することで、電熱線の劣化状態を判別することが可能であり、電流値が所定閾値以上となった場合、電熱線が劣化して伸長している可能性が大きいと判別することができる。したがって、移動制御手段は、電流検出器により検出される電流値に基づいて、移動手段を移動させることで、電熱線の劣化タイミングに合わせて電熱線を移動させることができる。
また、拡散炉では、炉内温度を一定に維持するために、電熱線に供給する電力量を制御することが一般的である。このような拡散炉では、電熱線が劣化して発熱量が低下すると、炉内温度を維持するために、電熱線への電流を増大させて発熱量を上げる処理を実施する。このような拡散炉において、本発明では、移動制御手段は電熱線の電流増加を検出することで、電熱線の劣化を検出し、移動手段を制御して電熱線を移動させることができる。また、この場合、拡散炉の温度を一定に維持するための電流検出回路をそのまま利用することができるため、別途電流検出手段を設ける必要がなく、構成の簡略化を図ることができる。
【００１３】
本発明の拡散炉では、前記断熱筒は、円筒軸方向が鉛直方向となるように配置され、前記電熱線は、前記断熱筒の内周面に沿って螺旋状に配置され、前記移動手段は、前記移動保持部を前記断熱筒の径方向に沿って移動させることが好ましい。
【００１４】
この発明では、断熱筒の軸方向が鉛直方向となるように配置され、その内周面に螺旋状に電熱線が配置される。そして、移動手段は、移動保持部を断熱筒の径方向に移動させることで、電熱線の配置位置を径方向に移動させる。
このような構成では、電熱線が円筒内周面に鉛直方向に沿って螺旋状に配置されるため、鉛直方向に沿って電熱線の一部が並列配置されることになる。そして、本発明では、移動制御手段は、鉛直上側に配置される電熱線と鉛直下側に配置される電熱線とを、断熱材中心軸からの距離が異なるように配置位置をずらすように移動手段を制御する。これにより、鉛直上側に配置される電熱線が垂れ下がった場合でも、鉛直下側に配置される電熱線に接触せず、電熱線同士の接触が防止される。また、移動手段により電熱線を径外方向に引っ張ることで、電熱線が撓んだ場合でも、その撓みを伸ばすことができ、電熱線同士の接触をより確実に防止することができる。
【００１５】
本発明の拡散炉では、前記断熱筒の内周面に前記電熱線を固定する固定保持部を備え、前記固定保持部および前記移動保持部は、前記断熱筒の軸方向に沿って交互に配設されることを特徴とする。
上記のように断熱筒の内部に螺旋状の電熱線が配置される構成では、断熱筒を軸方向から見た平面視において、上方に位置する電熱線と下方に位置する電熱線とが異なる位置に設けられていればよい。したがって、例えば上方に位置する電熱線を径内方向に、下方に位置する電熱線を径外方向に移動させてもよいが、この場合、移動手段を複数段に並列する電熱線の各部に対してそれぞれ移動手段を設ける必要があり、コスト面や処理面で問題となる。これに対して、本発明では、軸方向に沿って、固定保持部と移動保持部とを交互に配置するため、移動保持部に対応する位置にのみ移動手段を設ければよく、部品点数の削減を図れる。
【００１６】
本発明の拡散炉は、前記断熱筒の内周面に前記電熱線を固定する固定保持部を備え、螺旋ｎ段目に配置される電熱線は、複数の固定保持部により保持され、螺旋ｎ＋１断面に配置される電熱線は、複数の移動保持部により保持され、前記移動保持部および前記固定保持部は、前記断熱筒を円筒軸方向から見た断面視において、前記断熱筒の内周方向に沿って交互に均等配置されることが好ましい。
【００１７】
この発明では、螺旋ｎ＋１段、すなわち上段に位置する電熱線を移動保持部により固定し、螺旋ｎ段目、すなわち下段に位置する電熱線を固定保持部におより固定し、これらの移動保持部および固定保持部が断熱筒の円筒軸方向から見た断面視において、断熱筒の内周面に沿って均等配置される。ここで、連続する固定保持部間の電熱線、または連続する移動保持部間の電熱線では、その中点近傍の撓み量が最大となり、上下段に沿って隣接する電熱線に接触する可能性が高くなる。これに対して、この発明によれば、撓み量が最大となる電熱線の中点近傍の直下に下段の電熱線を固定する電熱線保持部または移動保持部が設けられるため、これらの電熱線保持部や移動保持部の上端面で垂れ下がった電熱線を受けることができる。これにより、電熱線同士の接触をより確実に防止することができる。
【００１８】
本発明の拡散炉は、前記電熱線は、前記断熱筒の内周面の周方向に沿って、前記断熱筒の両端部間を往復するｓｉｎ波状に配設され、前記断熱筒の両端側のうち、いずれか一方の端部側で、前記電熱線の折り返し部を固定する固定保持部が設けられ、前記移動保持部は、前記固定保持部により固定されない他方の端部側で、前記電熱線の折り返し部を保持し、前記移動手段は、前記移動保持部を、前記断熱筒の軸方向に沿って移動させることが好ましい。
【００１９】
この発明では、電熱線は、断熱筒の内周面に沿って、内周方向に波状に配置される。このような拡散炉でも、電熱線が劣化すると、隣り合う電熱線同士が近接して接触したり、垂れ下がった電熱線が拡散炉の底部に接触したりするおそれがある。これに対して、本発明では、ｓｉｎ波状に配置される電熱線の波折り返り部に移動保持部を設け、電熱線が劣化した場合に、移動保持部を断熱筒の軸方向に沿って移動させる。このような構成では、電熱線が劣化により伸長した場合でも、移動保持部の移動により電熱線を引っ張り、電熱線の伸びや撓みを解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第一実施形態に係る拡散炉の断面構造を示す断面図である。
【図２】第一実施形態に係る拡散炉の筒状ヒーターの断面構造を示す断面図である。
【図３】第一実施形態に係る拡散炉の筒状ヒーターの概念構造を示す概念図である。
【図４】第一実施形態に係る半導体製造装置の筒状ヒーターの一部を断面にした斜視構造を示す斜視図である。
【図５】電流検出回路３１１により検出される電流値の変化を示す図である。
【図６】第一実施形態に係る拡散炉の制御フローチャートである。
【図７】第二実施形態に係る半導体製造装置の筒状ヒーターの一部を断面にした斜視構造を示す斜視図である。
【図８】第三実施形態に係る半導体製造装置の筒状ヒーターの一部を断面にした斜視構造を示す斜視図である。
【図９】第四実施形態に係る半導体製造装置の筒状ヒーターの一部を断面にした斜視構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第一実施形態］
〔拡散炉の構成〕
以下、本発明に係る第一実施形態の拡散炉について、図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態に係る拡散炉１の断面構造を示す断面図である。
図１において、半導体製造装置において被処理物である半導体基板上シリコン薄膜を形成するＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置としての拡散炉１（以降、拡散炉１と称す）を例示する。なお、このような拡散炉１としては、ＣＶＤ装置に限られず、炉内に配置された被処理物を熱処理する装置として、いかなる用途に用いてもよく、例えば、アニール処理、熱分解処理などの各種熱処理を実施する装置として使用することができる。
そして、この拡散炉１は、筐体１０と、筐体１０の内部に配置される筒状ヒーター１１と、その筒状ヒーター１１の内部に設けた筒状ヒーター１１と同心円筒形状の内管１２と、炉内温度を制御する制御回路部３１（図３参照）と、を有している。そして、内管１２の内部には、複数の被処理基板（ワーク）Ｗを搭載したボート１３が配置されるようになっている。
【００２２】
筐体１０は、拡散炉１の外装を構成する部材であり、保守などに用いられる図示しない扉を有している。そして、この扉を開けると筐体１０内部に配設されている筒状ヒーター１１の外側面１１Ａ等を筐体１０の外側から見ることができるようになっている。
【００２３】
筐体１０の内側面には、ヒーター支持部１０Ａが延出形成され、そのヒーター支持部１０Ａの中心位置には、内管１２の外径と略同じ大きさの穴１０Ｂが貫通形成されている。そして、ヒーター支持部１０Ａは、筐体１０の天板１０Ｃとの間において、筒状ヒーター１１などを配設可能に設けられていて、ヒーター支持部１０Ａの上面は、略水平に構成されている。
【００２４】
ヒーター支持部１０Ａの上面には、筒状ヒーター１１の底面と略同じ大きさの環状のヒーター基台１４が固設されている。ヒーター基台１４の上面には、筒状ヒーター１１の底面が支持固定されている。また、筒状ヒーター１１の上面には、筒状ヒーター１１の上面開口部を覆う断熱材１４Ａが固定されている。
【００２５】
前記ヒーター支持部１０Ａに貫通形成された穴１０Ｂの内周面には、環状の炉口フランジ１５が嵌合固着されている。
炉口フランジ１５の上部は、ヒーター支持部１０Ａの上面よりも上方に延出されるとともに、内管１２の径と略同じ大きさの環状に形成されている。そして、炉口フランジ１５の上部には、内管１２の底部が気密固定されている。また、炉口フランジ１５の内径は、内管１２の内径と略同じ大きさに形成されている。
【００２６】
内管１２の内部（処理室１２Ａ）には、ボート１３が挿抜可能に配設されている。ボート１３は、そのフレーム１３Ａによって支持された天板１３Ｂと底板１３Ｃの間に複数のワークＷを搭載するようになっている。
【００２７】
ボート１３は、シールキャップ１６に断熱キャップ１７を介して載置固定されている。断熱キャップ１７の上面は、ボート１３の底板１３Ｃを着脱可能に載置固定するようになっている。断熱キャップ１７の下面は、シールキャップ１６に固着されている。
【００２８】
シールキャップ１６は、炉口フランジ１５の下部を下方から蓋状に覆うことができる大きさに形成されていて、図示しない昇降装置によって上下動されることで炉口フランジ１５の下部に対して接離可能に構成されている。シールキャップ１６の上面周辺部は、炉口フランジ１５の下部と接触するようになっていて、炉口フランジ１５の下面と接触すると炉口フランジ１５との間を気密するようになっている。すなわち、内管１２の内部（処理室１２Ａ）は、炉口フランジ１５にシールキャップ１６が接触すると外部から気密封止されるようになっている。
【００２９】
つまり、ボート１３は、シールキャップ１６が最も下動したときに断熱キャップ１７の上面に載置固定されて、シールキャップ１６の上動により内管１２に挿入されるとともに処理室１２Ａに気密封止されるようになっている。また、ボート１３は、処理室１２Ａに気密封止された状態から、シールキャップ１６の下動により内管１２から離脱されて、シールキャップ１６が最も下動したときに断熱キャップ１７の上面から取り外すことができるようになっている。
【００３０】
処理室１２Ａには、内管１２の外部からのガス導入管１８及び排気管１９が連通されている。ガス導入管１８は、炉口フランジ１５の外部から処理室１２Ａの上部まで連通されている。排気管１９は、処理室１２Ａから炉口フランジ１５の外部に連通されている。
【００３１】
上記構成により、拡散炉１は、ボート１３に搭載された各ワークＷを処理室１２Ａに密封して筒状ヒーター１１により加熱処理する。また、拡散炉１は、密封された処理室１２Ａにガス導入管１８からガスを導入するとともに、処理室１２Ａのガスを排気管１９から排出できるようになっている。
【００３２】
筒状ヒーター１１は、図２ないし図４に示すように、断熱材からなる円筒形状の断熱筒２１と、断熱筒２１の内周面に沿って螺旋状に配置される１本の電熱線２２と、電熱線２２を保持するセパレーター２３と、移動手段を構成するセパレーター駆動機構２４と、炉内温度検出用の温度センサー２５と、を備えている。
【００３３】
断熱筒２１は、例えばアルミナファイバーやセラミックファイバーなどを積層形成した円筒状のブロックである。この断熱筒２１は、内周面に電熱線２２を固定する複数の固定式セパレーター２３Ａ（本発明の固定保持部）が設けられている。また、断熱筒２１は、後述する移動式セパレーター２３Ｂ（本発明の移動保持部）に対応して、セパレーター駆動機構２４が収納される設置孔２１１が形成されている。
【００３４】
電熱線２２は、制御回路部３１に接続され、制御回路部３１から供給される電力により発熱して、筒状ヒーター１１の内部の処理室１２Ａを所定の温度まで過熱する。なお、本実施形態では、１本の電熱線２２により炉内を加熱する構成を示すが、これに限定されず、例えば２本以上の電熱線２２が設けられる構成などとしてもよい。
電熱線２２としては、拡散炉１の使用目的に応じて適切な電熱線を用いればよく、例えばカンタル線、アルミナ線、ニクロム線などを用いることができる。また、電熱線２２は、使用する線種により、最大発熱温度が設定されているが、例えば半導体製造装置に用いられる拡散炉では、常時炉内温度を一定に保つ必要があり、このような場合、最大発熱温度で駆動を続けると電熱線２２の劣化速度が速くなり、拡散炉の寿命が短くなる。したがって、拡散炉１では、電熱線２２毎に設定される最大発熱温度に対して、十分低い温度で駆動させることが好ましい。例えば、カンタル線は、最大発熱温度が約１５００度であるが、７００〜９００度までの温度範囲で使用することが好ましく、アルミナ線は、最大発熱温度が約２０００度であるが、１１００度〜１２００度で使用することが好ましい。
また、電熱線２２の線径においても、特に限定されず、拡散炉１の使用目的に応じて適切に設定することができ、例えば半導体製造装置のＣＶＤ装置として用いられる本実施形態の拡散炉１では、５ｍｍに設定されている。
【００３５】
セパレーター２３は、固定保持部としての固定式セパレーター２３Ａと、移動保持部としての移動式セパレーター２３Ｂとを含んで構成されている。
これらのセパレーター２３は、図４に示すように、断熱筒２１の内周面に螺旋状に配置される電熱線２２の螺旋方向に沿って、当角度間隔で配置されている。この時、上段に位置する電熱線２２を保持するセパレーター２３と、下段に位置する電熱線２２を保持するセパレーター２３とは、断熱筒２１の円筒軸方向、すなわち鉛直方向に沿って直列に配列される。さらに、鉛直方向に沿って、固定式セパレーター２３Ａと移動式セパレーター２３Ｂとが交互に直列配列され、セパレーター群２３Ｃを構成する。
例えば、電熱線２２の螺旋方向に沿って、約３０度間隔でセパレーター２３が配列される場合、螺旋方向に沿って、約３０度間隔で固定式セパレーター２３Ａが連続して１２個配置され、その後、螺旋方向に沿って、約３０度間隔で移動式セパレーター２３Ｂが連続して１２個配置され、その後、再び固定式セパレーター２３Ａが配置される。このような構成とすることで、断熱筒２１を円筒軸方向から見た断面視において、鉛直方向に沿って直列配列されるセパレーター群２３Ｃが３０度間隔で配置され、かつ各セパレーター群２３Ｃにおいて、固定式セパレーター２３Ａと移動式セパレーター２３Ｂとが交互に配置される構成となる。
【００３６】
固定式セパレーター２３Ａは、上述したように、断熱筒２１の内側面に固定配置されている。また、固定式セパレーター２３Ａは、断熱筒２１の周方向に略沿う固定孔２３１を備えている。この固定孔２３１には、図４に示すように電熱線２２が挿通されるとともに、挿通された電熱線２２が固定される。この固定としては、例えば固定孔２３１の孔径を電熱線２２の線径より僅かに小さく形成し、電熱線２２の挿入時に圧接することにより固定する固定方法を用いてもよく、例えば電熱線２２を固定式セパレーター２３Ａに固定する固定部材を別途用いてもよい。
【００３７】
移動式セパレーター２３Ｂは、断熱筒２１の径方向に沿って移動可能に設けられている。具体的には、移動式セパレーター２３Ｂは、断熱筒２１の内側面に形成される設置孔２１１内に出没可能に設けられる。この移動式セパレーター２３Ｂにも、固定式セパレーター２３Ａと同様に、固定孔２３１が形成され、電熱線２２が固定されている。
また、移動式セパレーター２３Ｂは、設置孔２１１に挿通されるラック部２３Ｂ１を備えており、ラック部２３Ｂ１には、ラック２３Ｂ２が形成されている。
【００３８】
セパレーター駆動機構２４は、上述のように、断熱筒２１に形成される設置孔２１１内に設置されている。このセパレーター駆動機構２４は、モーター２４１と、モーター２４１により回転されるモーター軸２４２とを備えている。モーター２４１は、制御回路部３１に接続され、制御回路部３１から出力される駆動信号により駆動される。モーター軸２４２は、外周面に雄ねじ状のスクリューが形成され、移動式セパレーター２３Ｂのラック部２３Ｂ１に形成されるラック２３Ｂ２に噛合している。そして、制御回路部３１からモーター２４１に駆動信号が出力されモーター２４１が駆動されると、モーター軸２４２が回転し、モーター軸２４２から移動式セパレーター２３Ｂに駆動力が伝達されることで移動式セパレーター２３Ｂが断熱筒２１の径方向に沿って進退移動する。
【００３９】
温度センサー２５は、棒状に形成されていて、先端部に温度を測定するための熱電対が設けられている。そして、温度センサー２５は、筒状ヒーター１１の外部から筒状ヒーター１１の内部へ貫通支持され、先端部を内管１２の近傍に配置させて、内管１２の近傍の温度を測定できるようになっている。そして、この温度センサー２５は、制御回路部３１に接続され、検出した温度に応じた電気信号を適宜制御回路部３１に出力する。
【００４０】
制御回路部３１は、拡散炉１全体の動作を制御する部分であり、電流検出器としての電流検出回路３１１、温度制御回路３１２、および移動制御手段である移動制御回路３１３を備えて構成されている。
【００４１】
電流検出回路３１１は、電熱線２２に出力される交流電流の電流値を検出する。図５は、電流検出回路３１１により検出される電流値の変化を示す図である。
【００４２】
温度制御回路３１２は、温度センサー２５から入力される電気信号（検出信号）に基づいて、炉内温度を認識し、この炉内温度が所定温度低下した場合に、電熱線２２に入力する交流電流を増大させる。
拡散炉１を常時運転する場合、経過時間に応じて電熱線２２が劣化し、例えば電熱線２２の物性変化などの要因により電熱線２２の発熱効率が低下する。図５のＡは、電熱線の劣化により炉内温度が予め設定された所定温度を下回るタイミングを示す点である。このように、炉内温度が所定温度を下回ると、拡散炉１の内部においてＣＶＤ処理を適切に実施することができなくなるため、温度制御回路３１２は、図５に示すように、タイミングＡで電熱線２２への電流供給量を増大させ、炉内温度を一定温度範囲内に維持させる。
【００４３】
移動制御回路３１３は、温度制御回路３１２において、電流供給量が増大された場合に、モーター２４１に駆動信号を出力し、移動式セパレーター２３Ｂを径外方向に移動させる。すなわち、上述したように、温度制御回路３１２において、電熱線２２に供給する電流量が増大するタイミングは、電熱線２２の劣化により温度が低下するタイミングＡであり、この時、電熱線２２が劣化により、伸長している可能性が大きい。移動制御回路３１３は、このタイミングＡにおいて、モーター２４１を駆動させて、移動式セパレーター２３Ｂを径外方向に移動させる。これにより、固定式セパレーター２３により上段側に配置される電熱線２２が劣化によりさらに垂れ下がったとしても、移動式セパレーター２３により保持される下段側に配置される電熱線２２は径外方向に移動されており、電熱線２２同士の接触が防止される。また、移動式セパレーター２３Ｂに保持される電熱線２２が垂れ下がったとしても、鉛直下側に、下段側に配置される固定式セパレーター２３Ａに保持される電熱線２２がないため、電熱線２２同士の接触が防止される。また、移動式セパレーター２３Ｂが径外方向に移動することで、移動式セパレーター２３Ｂ間で保持される電熱線の一部が伸長していた場合でも、線方向に引っ張れられることとなり、撓み量が小さくなる。
【００４４】
〔拡散炉の動作〕
次に、上述したような拡散炉１の動作について説明する。
本実施形態の拡散炉１は、半導体にＣＶＤ処理を実施するＣＶＤ装置としての拡散炉１であり、このような拡散炉１は、製造ラインが駆動している状態で常時運転されている。このような拡散炉１では、上記したように、経時変化に伴って電熱線２２が劣化し、セパレーター２３間における電熱線２２の配置の状態が変化する。例えば、新品の電熱線２２では、歪みや撓みがなく、断熱筒２１の内周面に沿って螺旋配置される際に、上下段に並列する電熱線２２が略平行となるように配置される。一方、電熱線２２が劣化すると、伸長により歪みや撓みが生じ、セパレーター２３に固定される一部を除き、下方に湾曲して垂れ下がる状態となる。
このような劣化による電熱線２２の伸長が生じると、隣接する電熱線２２同士が接触し、温度が接触点に集中して断線したり、発熱ムラを生じる虞があり、電熱線２２の交換作業を頻繁に実施する必要が生じる。本発明では、以下の図６に示すような処理により、電熱線２２の接触を防止する。図６は、拡散炉の動作を制御する制御装置の拡散炉制御動作を示すフローチャートである。
【００４５】
拡散炉１は、上記のように、炉内温度が一定となるように常時駆動されるものであり、制御回路部３１は、温度制御回路３１２の制御により、炉内温度を一定に保つ処理を実施する。すなわち、上記のように電熱線２２が劣化すると、物性変化などの要因で電熱線２２の単位電流量当たりの発熱量が低下する。したがって、制御回路部３１は、拡散炉１の内部の温度を一様に一定温度に維持するために、温度センサー２５から入力される検出信号に基づいて、炉内温度を検出する。そして、温度制御回路３１２は、炉内温度が所定の許容温度以下となった場合に、電熱線２２への電流量を徐々に増大させる処理を実施する。この時、制御回路部３１の温度制御回路３１２は、常時電熱線２２に入力する電流値を監視（計測）する（ステップＳＴ１１）。
【００４６】
この後、移動制御回路３１３は、計測された電流値に基づいて、電熱線２２の伸長量を算出する（ステップＳＴ１２）。この電熱線２２の伸長量の算出では、予め電流値に対する電熱線２２の伸長量を計測してテーブルデータ化して図示しない記憶回路に記憶しておき、このテーブルデータと検出された電流値とを比較して伸長量を求める処理を実施してもよい。
【００４７】
次に、移動制御回路３１３は、電熱線２２の伸長量が所定閾値以上か否かを判断する（ステップＳＴ１３）。このステップＳＴ１３において、伸長量が閾値より小さいと判断された場合、移動制御回路３１３は特に処理を実施せず、温度制御回路３１２による炉内温度の維持動作を継続し、ステップＳＴ１１の電流検出回路３１１による電流値計測処理を継続する。
【００４８】
一方、ステップＳＴ１３において、電流値が所定閾値よりも大きい判断された場合、上述のように、電熱線２２の劣化が進行している可能性が大きく、この場合、移動制御回路３１３は、まず、伸長量に対する移動式セパレーター２３Ｂの移動量を計算する（ステップＳＴ１４）。この移動式セパレーター２３Ｂの計算においても、伸長量に対する移動式セパレーター２３Ｂの移動量を予めテーブルデータとして記憶手段に記憶しておき、このテーブルデータから伸長量に対する移動量を読み出す処理を実施してもよい。なお、この移動量としては、本実施形態では、電熱線２２の線径が５ｍｍに設定されているため、少なくとも５ｍｍ以上の移動量を算出され、電熱線２２の伸長量がより大きくなれば、電熱線２２同士の接触可能性も大きくなるため、より多くの移動量が算出される。
【００４９】
この後、移動制御回路３１３は、移動式セパレーター２３Ｂを径外方向に移動可能であるか否かを判断する（ステップＳＴ１５）。ここで、例えばすでに移動式セパレーター２３Ｂが移動可能限界量まで移動され、移動不可能であると判断された場合、移動制御回路３１３は特に処理を実施せず、温度制御回路３１２による炉内温度の維持動作を継続し、ステップＳＴ１１の電流検出回路３１１による電流値計測処理を継続する。この場合、制御回路部３１は、例えば図示しない画像表示手段や音声出力装置などにより、電熱線２２の交換を促す警告情報を報知する処理を実施してもよい。
【００５０】
また、ステップＳＴ１５において、移動式セパレーター３１がステップＳＴ１４で算出される移動量だけ移動可能であると判断した場合、移動量に応じた駆動信号をモーター２４１に出力し、移動式セパレーター２３Ｂを断熱筒２１の径外方向に移動させる処理を実施する（ステップＳＴ１６）。
【００５１】
〔第一実施形態の作用効果〕
上述したように、上記第一実施形態の拡散炉１では、円筒状の断熱筒２１と、断熱筒２１の内周面に螺旋状に配置される電熱線２２とを備え、断熱筒２１の径外方向に移動可能な移動式セパレーター２３Ｂに電熱線２２を固定する。そして、制御回路部３１の移動制御回路３１３は、電流検出回路３１１から入力される電流値に基づいて電熱線２２の劣化状態を検出すると、モーター２４１を制御して移動式セパレーターを断熱筒２１の径外方向に移動させる処理をする。
このため、拡散炉１の長期使用に伴う電熱線２２の劣化により電熱線２２の一部が垂れ下がり、互いに隣り合う電熱線２２同士が近接した場合でも、上段に位置する電熱線２２および下段に位置する電熱線２２のうちいずれか一方が、径外方向に引っ張られて移動することで、電熱線２２同士の接触を防止することができ、電熱線２２の接触による断線を防止できる。したがって、電熱線２２の交換頻度が少なくなり、拡散炉１の長寿命化を図ることができる。また、電熱線２２に伴うメンテナンス頻度が少なくなるため、メンテナンスに伴う拡散炉１の駆動停止の頻度も下がり、半導体などの被処理物の生産性を高めることができる。
【００５２】
また、制御回路部３１は、電流検出回路３１１により電熱線２２に供給される電流量を検出し、移動制御回路３１３は、検出された電流値が所定閾値以上である場合に移動式セパレーター２３Ｂを移動させる。
すなわち、拡散炉１では、温度制御回路３１２は、炉内温度を一定に維持するために、電熱線が劣化して発熱量が低下すると、炉内温度を維持するために、電熱線２２への電流を増大させて発熱量を上げる処理を実施する。したがって、電流検出回路３１１により、電熱線２２に入力される電流値を検出することで、電熱線２２の劣化状態を判断することができ、電流値増大のタイミングＡでモーター２４１に駆動信号を出力して、電熱線２２を移動させることができる。また、電熱線２２が劣化していない状態では、電熱線２２が移動されないため、断熱筒２１の円筒軸から等距離となるように電熱線２２の螺旋を形成することができ、炉内温度を一様に均等分布させることができる。
さらに、拡散炉１の温度を一定に維持するために、従来用いられる電流検出回路３１１および温度制御回路３１２をそのまま利用することができるため、別途電熱線２２の劣化状態を検出するセンサーなどを用いる必要がなく、構成の簡略化を図ることができる。
【００５３】
また、電流値から電熱線２２の伸び量を計算するので、実際に電熱線２２の長さを計測しなくとも、電流値による演算により求めることができ、構成を簡単にすることができる。
【００５４】
また、電熱線２２は、螺旋状に配置され、移動式セパレーター２３Ｂは、電熱線２２の劣化時に、径外方向に移動される。
このため、電熱線２２の劣化時において、例えば上下段に並列配置される電熱線２２において、下段に位置する電熱線２２が径外方向に移動されることで、上段に位置する電熱線２２の螺旋径寸法よりも、下段に位置する電熱線２２の螺旋径寸法が大きくなる。したがって、上段に位置する電熱線２２が劣化による伸長で延長した側に垂れ下がった場合でも、上段の電熱線２２の鉛直下側に下段の電熱線２２が配置されておらず、電熱線２２同士の接触が防止される。また、電熱線２２を径外方向に引っ張ることで、隣り合う移動式セパレーター２３Ｂ間の距離が大きくなり、電熱線２２を線方向に引っ張ることができるため、移動式セパレーター２３Ｂ間に配置される電熱線２２の撓み量を減少させることができる。
【００５５】
また、固定式セパレーター２３Ａと移動式セパレーター２３Ｂとが、鉛直方向に沿って交互に配置されている。
このため、例えば上下段に並列配置される電熱線２２において、上段の電熱線２２と下段の電熱線２２との螺旋径寸法をそれぞれ異なる寸法にすることができ、上記のように電熱線２２同士の接触を防止することができる。また、固定式セパレーター２３Ａは、断熱筒２１に固定されているため、移動式セパレーター２３Ｂに対応する位置のみセパレーター駆動機構２４を設ければよい。したがって、全てのセパレーター２３に対してセパレーター駆動機構２４を設ける必要がないため、部品点数の増大を抑えることができ、コスト増大を抑えることができる。
【００５６】
また、移動制御回路３１３は、電流検出回路３１１により検出される電流値に基づいて、電熱線２２の伸長量、および伸長量に対する移動式セパレーター２３Ｂの移動量を算出し、この移動量だけ移動式セパレーター２３Ｂを移動させる。
すなわち、上下段に並列配置される電熱線２２において、上段の電熱線２２の垂れ下がりによる電熱線２２同士の接触を防止するためには、上段もしくは下段に配置される電熱線２２をその線径分だけ移動させればよいが、さらに電熱線２２の劣化が進行してさらに電熱線２２が他方向に撓む場合が考えられる。このような場合、電熱線２２の線径分だけの移動では、電熱線２２同士が接触してしまうおそれがある。また、電熱線２２の劣化が最初に検出された状態で、移動式セパレーター２３Ｂを移動可能な限界量移動させる場合、移動式セパレーター２３Ｂが径外方向に移動しすぎるため、炉内温度に温度ムラが生じたり、温度低下を招くおそれがある。これに対して、本実施形態では、伸長量が大きくなれば、それに応じて移動式セパレーター２３Ｂの移動量を大きくする。これにより、電熱線２２同士をより遠ざけることができ、より確実に電熱線２２同士の接触を防止することができ、炉内の温度ムラの発生や温度低下も抑えることができる。
【００５７】
［第二実施形態］
次に本発明に係る第二実施形態の拡散炉について説明する。なお、以下の各実施形態において、前記第一実施形態の拡散炉１と同一の構成については同符号を付し、その説明を簡略もしくは省略する。
図７は、本実施形態に係る拡散炉の筒状ヒーターの一部を断面にした斜視構造を示す斜視図である。
【００５８】
上記第一実施形態の筒状ヒーター１１は、断熱筒２１の内周面に沿って、螺旋状に電熱線２２を配置する構成を例示したが、第二実施形態の筒状ヒーター１１Ｂは、電熱線２２の配置構成、およびセパレーター２３の設置位置が、上記筒状ヒーター１１と異なる。
すなわち、第二実施形態の筒状ヒーター１１Ｂでは、図７に示すように、断熱筒２１の内周面に、周方向に沿ってｓｉｎ波状に電熱線２２が配置される。すなわち、電熱線２２は、断熱筒２１の筒底面に近接する下端側から、断熱筒２１の上端側に亘って、直線状に電熱線２２が配置され、断熱筒２１の上端側で周方向に沿って折り返され、断熱筒２１の上端側から下端側に亘って再び直線状に電熱線２２が配置される。以上のように、電熱線２２は、断熱筒２１の上端側および下端側で折り返し部２２１を形成しつつ、鉛直方向に沿う直線部を周方向に並列配置することで、ｓｉｎ波状の電熱線２２が形成される。
【００５９】
そして、このような筒状ヒーター１１Ｂでは、電熱線２２の折り返し部２２１にセパレーター２３が配置され、電熱線２２を固定する。
ここで、断熱筒２１の下端側に位置する折り返し部２２１には、固定式セパレーター２３Ａが配置され、上端側の折り返し部２２１には、移動式セパレーター２３Ｂが配置される。
【００６０】
また、断熱筒２１の移動式セパレーター２３Ｂに対応する内周面には設置孔２１１が形成され、移動式セパレーター２３Ｂは、この設置孔２１１に挿通され、円筒軸方向に沿って移動可能に保持されている。第二実施形態では、移動式セパレーター２３Ｂは、図示は省略するが、設置孔２１１に挿通されるラック部に円筒軸方向と平行にラックが形成されている。また、設置孔２１１には、第一実施形態と同様に、モーター２４１、およびラックに係合するモーター軸２４２を備えるセパレーター駆動機構２４が設置されるが、モーター軸２４２は、円筒軸方向に沿って配置されている。これにより、モーター２４１によりモーター軸２４２が回転すると、移動式セパレーター２３Ｂは、円筒軸方向に沿って移動する。
【００６１】
なお、筒状ヒーター１１Ｂのその他の構成は、前記第一実施形態と同じである。すなわち、筒状ヒーター１１Ｂにおいても、筒状ヒーター１１と同様に、制御回路部３１が設けられ、温度制御回路３１２による制御により炉内温度が一定となるように維持される。そして、制御回路部３１の移動制御回路３１３は、電流検出回路３１１により検出される電流値が所定閾値以上となった場合に、モーター２４１を駆動させ、移動式セパレーター２３Ｂを鉛直下側に向かって移動させる。
【００６２】
〔第二実施形態の作用効果〕
上記第二実施形態の筒状ヒーター１１Ｂにおいても、前記第一実施形態の筒状ヒーター１１と同様の作用効果を奏することができる。すなわち、筒状ヒーター１１Ｂは、円筒状の断熱筒２１と、断熱筒２１の内周面にｓｉｎ波状に配置される電熱線２２とを備え、断熱筒２１の円筒軸方向に移動可能な移動式セパレーター２３Ｂに電熱線２２を固定する。そして、制御回路部３１の移動制御回路３１３は、電流検出回路３１１から入力される電流値に基づいて電熱線２２の劣化状態を検出すると、モーター２４１を制御して移動式セパレーターを断熱筒２１の鉛直上側方向に移動させる処理をする。
筒状ヒーター１１Ｂの長期使用に伴う電熱線２２の劣化により電熱線２２が伸長し、下端側の折り返し部２２１を挟んで電熱線２２が垂れ下がって、底面に接触したり、周方向に沿って撓み、隣接する電熱線に接触したりする場合がある。特に、断熱筒２１の下端側では底面からの跳ね返り熱の影響により、この撓み量の影響も大きくなる。これに対して、筒状ヒーター１１Ｂでは、電熱線２２の劣化時に、移動式セパレーター２３Ｂが上方に移動することで、電熱線２２の直線部分を引き伸ばし、撓み量を減少させることができる。これにより、電熱線２２が底面に接触したり、隣接する電熱線２２同士が接触したりし、炉内温度の異常や、断線を防止することができる。
【００６３】
[第三実施形態]
次に本発明に係る第三実施形態の拡散炉について、図面に基づいて説明する。図８は、第三実施形態の拡散炉の筒状ヒーターの一部を断面にした斜視構造を示す斜視図である。
上述した第一実施形態の筒状ヒーター１１では、鉛直方向に沿って、固定式セパレーター２３Ａと、移動式セパレーター２３Ｂとが、交互に配置されるセパレーター郡２３Ｃが形成される例を示した。これに対して、第三実施形態の筒状ヒーター１１Ｃでは、図８に示すように、固定式セパレーター２３Ａが設けられる位置と、移動式セパレーター２３Ｂが設けられる位置とがずれて構成される。すなわち、断熱筒２１を円筒軸方向から見た断面視において、螺旋２ｎ段目（偶数段目）に配置される電熱線２２に固定される複数の固定式セパレーター２３Ａ間の中点に、螺旋２ｎ−１段目（奇数段目）に配置される電熱線２２に固定される移動式セパレーター２３Ｂが配置される。
なお、セパレーター２３の配置位置以外の構成は、前記第一実施形態と同様の構成であり、ここでの説明を省略する。
【００６４】
〔第三実施形態の作用効果〕
上記のような第三実施形態では、上記第一実施形態の作用効果に加え、次の効果が得られる。
すなわち、電熱線２２は、劣化により鉛直下側に垂れ下がる場合、セパレーター２３間の中点近傍が最も撓み量が多くなり、隣接する上下段に沿って隣接する電熱線２２と接触する可能性が大きくなる。これに対して、筒状ヒーター１１Ｃでは、上段のセパレーター２３間の中点の鉛直下側に、下段のセパレーター２３が配置されているため、劣化により垂れ下がった電熱線２２が、下段のセパレーター２３の上端面に当接し、鉛直下側への垂れ下がりを防止する。これにより、電熱線２２同士の接触をより確実に防止することができる。
【００６５】
[第四実施形態]
次に、第四実施形態の拡散炉について、図面に基づいて説明する。図９は、第四実施形態に係る拡散炉の筒状ヒーター１１Ｄの一部を断面にした斜視構造を示す斜視図である。
第四実施形態の筒状ヒーター１１Ｄは、第三実施形態の筒状ヒーター１１Ｃを変形したものである。すなわち、第三実施形態では、螺旋２ｎ段目の電熱線２２を固定式セパレーター２３Ａに固定し、螺旋２ｎ＋１段目の電熱線２２を移動式セパレーター２３Ｂに固定したが、第四実施形態の拡散炉１では、螺旋各段の電熱線２２に対して、螺旋方向に沿って固定式セパレーター２３Ａと移動式セパレーター２３Ｂとが交互に配置される。
この時、螺旋偶数段目に配置される電熱線２２に着目すると、鉛直方向に沿って、固定式セパレーター２３Ａと移動式セパレーター２３Ｂとが交互に配設される２ｎセパレーター群２３Ｄが形成される。同様に、螺旋奇数段目に配置される電熱線２２に着目すると、鉛直方向に沿って、固定式セパレーター２３Ａと移動式セパレーター２３Ｂとが交互に配設される２ｎ−１セパレーター群２３Ｅが形成される。そして、断熱筒２１を円筒軸方向から見た断面視において、断熱筒２１の周方向に沿って、２ｎセパレーター群２３Ｄおよび２ｎ−１セパレーター群２３Ｅが交互に均等配置されている。
【００６６】
このような構成では、上記第三実施形態と同様に、電熱線２２の劣化時に最も撓み量が大きくなる、セパレーター２３間を下段に配置されるセパレーター２３の上端面で受けることができるため、電熱線２２同士の接触をより確実に防止することができる。
また、固定式セパレーター２３Ａおよび移動式セパレーター２３Ｂは、螺旋方向に沿って交互に配置され、かつ、２ｎセパレーター群２３Ｄおよび２ｎ−１セパレーター群２３Ｅにおいても、鉛直方向に沿って交互に配置されている。このため、移動式セパレーター２３Ｂを断熱筒２１の径外方向に移動させた場合でも、断熱筒２１内の温度ムラを抑えることができ、熱処理の効率低下を抑えることができる。
【００６７】
〔他の実施形態〕
なお、本発明は前述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良などは本発明に含まれるものである。
例えば、移動制御回路３１３は、電流検出回路３１１により検出される電流量に基づいて、電熱線２２の伸長量を求め、さらにその伸長量に応じた移動式セパレーター２３Ｂの移動量を求める処理を実施したが、これに限定されない。例えば、電熱線２２の劣化を検出した時点で、移動式セパレーター２３Ｂを移動限界量だけ移動させる構成としてもよく、電熱線２２の線径だけ移動式セパレーター２３Ｂを移動させる構成としてもよい。
【００６８】
また、上記実施の形態において、電熱線状態検出手段として、電流検出器である電流検出回路３１１を用いる例を示したが、これに限定されない。例えば、電熱線２２の伸長量を計測する歪ゲージを設け、移動制御回路３１３は、歪ゲージにより計測される伸長量が所定量以上となった場合に、移動式セパレーター２３Ｂを、伸長量に応じて移動させる構成としてもよい。この場合、正確な電熱線２２の伸長量が計測されるため、電熱線２２同士の接触の前に、移動式セパレーター２３Ｂを移動させることができる。
さらに、電熱線検出手段としては、さらに温度センサー２５を用いて電熱線２２の劣化状態を検出する構成などとしてもよい。
【００６９】
また、第二実施形態において、筒状ヒーター１１Ｂを円筒軸方向が鉛直方向に配置される例を示したが、これに限定されず、例えば円筒軸方向が水平となるように配置される構成としてもよい。この場合、第一実施形態と同様に、移動式セパレーター２３Ｂを移動させることで、鉛直上段に配置される電熱線２２が垂れ下がり、鉛直下側に配置される電熱線２２との接触を防ぐことができる。さらに、この場合、例えば周方向に沿って奇数番目の電熱線２２の直線部に複数の固定式セパレーター２３Ａを配置し、偶数番目の電熱線２２の直線部に複数の移動式セパレーター２３Ｂを配置する構成などとしてもよい。
【００７０】
また、第一、第三、および第四実施形態において、移動式セパレーター２３Ｂを断熱筒２１の径外方向に移動させる構成を示したが、例えば、モーター軸２４２により移動式セパレーター２３Ｂを押し出すなどして、径内方向に移動させる構成としてもよい。
さらに、第一、第三、および第四実施形態において、固定式セパレーター２３Ａを用いる例を示したが、これらの固定式セパレーター２３Ａを径内方向に移動可能な第二移動式セパレーターとしてもよい。このような構成では、第二移動式セパレーターを径内方向に移動させ、移動式セパレーター２３Ｂを径外方向に移動させることで、上下段に沿って隣接する電熱線２２を、引き離すことで、より確実に電熱線２２同士の接触を防止することができる。
【００７１】
そして、上記第一ないし第四実施形態において、制御回路部３１は、温度制御回路３１２により、炉内温度が一定をなるように電熱線２２に入力する電流値を制御する構成としたが、これに限らない。例えば、炉内温度を一定に維持する機能がないものに対しても、電熱線２２に入力される電流値を電流検出回路３１１により検出することで電熱線２２の劣化状態を判断することができる。すなわち、電熱線２２は、長期使用により劣化が進むと、電熱線２２自身の物性変化により電気抵抗が低下する。これにより、電熱線２２に一定の電圧を加え続けた場合、電熱線に流れる電流が大きくなる。したがって、電流検出回路３１１により電流値を検出することで、電熱線２２の劣化状態を検出することができ、上記実施の形態と同様に、電熱線２２の劣化状態に応じて移動式セパレーター２３Ｂを移動させることができる。
【００７２】
また、移動手段として、モーター２４１およびモーター軸２４２により、移動式セパレーター２３Ｂを移動させる構成としたが、これに限定されず、例えば、油圧式ピストンにより移動式セパレーター２３を移動させる構成など、いかなる構成としてもよい。
【００７３】
さらに、移動制御回路３１３は、底面側に位置する移動式セパレーター２３Ｂの移動量を断熱筒２１の上端側に位置する移動式セパレーター２３Ｂよりも大きく移動させる制御をしてもよい。すなわち、上記実施形態のような縦型拡散炉１では、断熱筒２１の下端側は、底面からの跳ね返り熱により、温度が高くなる傾向がある。このような場合、断熱筒２１の下端側に配置される電熱線２２の劣化がより早く進行し、伸長量も増大することが考えられる。したがって、上記のように拡散炉１の底面に近い断熱筒２１の下端側に位置する移動式セパレーター２３Ｂの移動量を大きくすることで、より確実に電熱線２２の接触による断線を防止することができる。
【００７４】
さらには、各移動式セパレーター２３Ｂの近傍に歪ゲージを配置し、移動制御回路３１３は、電熱線２２の伸長量が大きい部分に対して、移動式セパレーター２３Ｂの移動量を大きくする構成としてもよい。このように、各移動式セパレーター２３Ｂに対してそれぞれ個別に移動量を設定することで、より確実に電熱線２２の接触を防止することができる。
【００７５】
その他、本発明の実施の際の具体的な構造および手順は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などに適宜変更できる。
【符号の説明】
【００７６】
１…拡散炉、１０…筐体、１１…筒状ヒーター、２１…断熱筒、２２…電熱線、２３…セパレーター、２４…セパレーター駆動機構、３１…制御回路部、２４１…モーター、２４２…モーター軸。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱材により形成される円筒状の断熱筒と、この断熱筒の内周面に沿って、所定間隔で互いに隣接して配置される電熱線と、を備えた拡散炉であって、
前記断熱筒の内周面に沿って、所定方向に移動可能に設けられ、前記電熱線を保持するための移動保持部と、
前記移動保持部を、互いに隣接する前記電熱線が離隔する所定の方向に移動させる移動手段と、
前記電熱線の劣化状態を検出する電熱線状態検出手段と、
前記電熱線の劣化状態に応じて、前記移動手段を制御して前記移動保持部を移動させる移動制御手段と、
を備えることを特徴とする拡散炉。
【請求項２】
請求項１に記載の拡散炉において、
前記電熱線状態検出手段は、前記電熱線に供給する電流量を検出する電流検出器であり、
前記移動制御手段は、前記電流検出器により検出される電流量に基づいて前記移動手段を制御し、前記移動保持部を移動させる
ことを特徴とする拡散炉。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の拡散炉において、
前記断熱筒は、円筒軸方向が鉛直方向となるように配置され、
前記電熱線は、前記断熱筒の内周面に沿って螺旋状に配置され、
前記移動手段は、前記移動保持部を前記断熱筒の径方向に沿って移動させる
ことを特徴とする拡散炉。
【請求項４】
請求項３に記載の拡散炉において、
前記断熱筒の内周面に前記電熱線を固定する固定保持部を備え、
前記固定保持部および前記移動保持部は、前記断熱筒の軸方向に沿って交互に配設される
ことを特徴とする拡散炉。
【請求項５】
請求項３に記載の拡散炉において、
前記断熱筒の内周面に前記電熱線を固定する固定保持部を備え、
螺旋ｎ段目に配置される電熱線は、複数の固定保持部により保持され、
螺旋ｎ＋１断面に配置される電熱線は、複数の移動保持部により保持され、
前記移動保持部および前記固定保持部は、前記断熱筒を円筒軸方向から見た断面視において、前記断熱筒の内周方向に沿って交互に均等配置される
ことを特徴とする拡散炉。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の拡散炉において、
前記電熱線は、前記断熱筒の内周面の周方向に沿って、前記断熱筒の両端部間を往復するｓｉｎ波状に配設され、
前記断熱筒の両端側のうち、いずれか一方の端部側で、前記電熱線の折り返し部を固定する固定保持部が設けられ、
前記移動保持部は、前記固定保持部により固定されない他方の端部側で、前記電熱線の折り返し部を保持し、
前記移動手段は、前記移動保持部を、前記断熱筒の軸方向に沿って移動させる
ことを特徴とする拡散炉。
【請求項１】
断熱材により形成される円筒状の断熱筒と、この断熱筒の内周面に沿って、所定間隔で互いに隣接して配置される電熱線と、を備えた拡散炉であって、
前記断熱筒の内周面に沿って、所定方向に移動可能に設けられ、前記電熱線を保持するための移動保持部と、
前記移動保持部を、互いに隣接する前記電熱線が離隔する所定の方向に移動させる移動手段と、
前記電熱線の劣化状態を検出する電熱線状態検出手段と、
前記電熱線の劣化状態に応じて、前記移動手段を制御して前記移動保持部を移動させる移動制御手段と、
を備えることを特徴とする拡散炉。
【請求項２】
請求項１に記載の拡散炉において、
前記電熱線状態検出手段は、前記電熱線に供給する電流量を検出する電流検出器であり、
前記移動制御手段は、前記電流検出器により検出される電流量に基づいて前記移動手段を制御し、前記移動保持部を移動させる
ことを特徴とする拡散炉。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の拡散炉において、
前記断熱筒は、円筒軸方向が鉛直方向となるように配置され、
前記電熱線は、前記断熱筒の内周面に沿って螺旋状に配置され、
前記移動手段は、前記移動保持部を前記断熱筒の径方向に沿って移動させる
ことを特徴とする拡散炉。
【請求項４】
請求項３に記載の拡散炉において、
前記断熱筒の内周面に前記電熱線を固定する固定保持部を備え、
前記固定保持部および前記移動保持部は、前記断熱筒の軸方向に沿って交互に配設される
ことを特徴とする拡散炉。
【請求項５】
請求項３に記載の拡散炉において、
前記断熱筒の内周面に前記電熱線を固定する固定保持部を備え、
螺旋ｎ段目に配置される電熱線は、複数の固定保持部により保持され、
螺旋ｎ＋１断面に配置される電熱線は、複数の移動保持部により保持され、
前記移動保持部および前記固定保持部は、前記断熱筒を円筒軸方向から見た断面視において、前記断熱筒の内周方向に沿って交互に均等配置される
ことを特徴とする拡散炉。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の拡散炉において、
前記電熱線は、前記断熱筒の内周面の周方向に沿って、前記断熱筒の両端部間を往復するｓｉｎ波状に配設され、
前記断熱筒の両端側のうち、いずれか一方の端部側で、前記電熱線の折り返し部を固定する固定保持部が設けられ、
前記移動保持部は、前記固定保持部により固定されない他方の端部側で、前記電熱線の折り返し部を保持し、
前記移動手段は、前記移動保持部を、前記断熱筒の軸方向に沿って移動させる
ことを特徴とする拡散炉。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２３５６５（Ｐ２０１１−２３５６５Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６７５３７（Ｐ２００９−１６７５３７）
【出願日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１６日（２００９．７．１６）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]