JP4510046B2 - Carbon wire enclosed heater - Google Patents
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Description
本発明はカーボンワイヤー封入ヒータに関し、より詳細には、半導体プロセスにおいて好適に用いることのできる、発熱特性が良好なカーボンワイヤー封入ヒータに関する。 The present invention relates to a carbon wire encapsulated heater, and more particularly to a carbon wire encapsulated heater that can be suitably used in a semiconductor process and has good heat generation characteristics.
半導体製造プロセスでは、酸化、拡散あるいはCVD処理等の各種熱処理工程において夫々の熱処理雰囲気中における厳密な温度管理が求められている。また、前記熱処理工程での加熱手段は、不純物金属等の半導体性能を劣化させる物質の発生源とならないことも必須の要件とされ、このことより、従来から、例えば、タングステン等からなる発熱体の外側を石英ガラス管で覆ったヒータが多く用いられている。 In a semiconductor manufacturing process, strict temperature control in each heat treatment atmosphere is required in various heat treatment steps such as oxidation, diffusion, or CVD treatment. In addition, it is an essential requirement that the heating means in the heat treatment step does not become a source of a substance that degrades semiconductor performance such as impurity metals. From this, conventionally, for example, a heating element made of tungsten or the like is used. Many heaters whose outer sides are covered with a quartz glass tube are used.
ところで、前記ヒータは、例えば、半導体製造プロセス分野等において使用した場合、タングステン等からなる発熱体を覆っている石英ガラス管が万一破損すると、雰囲気あるいは洗浄液、研磨液等を金属汚染することとなり、ひいてはウエハが汚染するという問題があった。また、前記石英ガラス管が破損しなくとも、前記発熱体から前記石英ガラス管を介して、金属汚染するという問題があった。 By the way, for example, when the heater is used in the field of semiconductor manufacturing processes, etc., if the quartz glass tube covering the heating element made of tungsten or the like is damaged, the atmosphere or cleaning liquid, polishing liquid, etc. will be contaminated with metal. As a result, there is a problem that the wafer is contaminated. Further, even if the quartz glass tube is not damaged, there is a problem that metal is contaminated from the heating element through the quartz glass tube.
本発明者等は、不純物金属汚染防止の観点から、特に、金属質発熱体に比べて、半導体製造用ヒータとして好適に使用することができるカーボンワイヤー封入ヒータを提案した(特許文献1)。
このカーボンワイヤー(発熱体)は、極細いカーボン繊維を束ねたカーボンファイバー束を複数束編み上げて作製したものであり、従来の金属発熱体に比べて、熱容量が小さく昇降温特性に優れ、また非酸化性雰囲気中では高温耐久性にも優れている。また、細いカーボン繊維の繊維束を複数本編んで作製されたものであるため、むくのカーボン材からなる発熱体に比べフレキシビリティに富み、半導体製造用ヒータとして種々の構造、形状に容易に加工できるという利点を有している。
This carbon wire (heating element) is made by knitting a plurality of carbon fiber bundles made by bundling ultra-thin carbon fibers. Compared to conventional metal heating elements, this carbon wire has a smaller heat capacity and superior temperature rise / fall characteristics. Excellent resistance to high temperature in oxidizing atmosphere. In addition, because it is made by knitting a plurality of thin carbon fiber bundles, it is more flexible than a heating element made of a solid carbon material and can be easily processed into various structures and shapes as a heater for semiconductor manufacturing. Has the advantage.
ところで、最近、特に半導体製造工業分野においては、半導体回路の大容量集積化のためウエハの大口径化傾向になり、加えてコスト削減のため歩留まり向上要求が強くなり、これらの要求に対応するため、従来より、更に一層厳密な温度調節管理が要求されるようになっている。そのため、処理炉等を所望の状態に加熱できる、発熱ムラの少ないヒータの出現が望まれている。 By the way, recently, particularly in the field of semiconductor manufacturing industry, due to the large capacity integration of semiconductor circuits, the diameter of wafers has been increasing, and in addition, the demand for yield improvement has been strengthened to reduce costs, in order to meet these demands. Conventionally, more strict temperature control management is required. Therefore, the appearance of a heater that can heat a processing furnace or the like to a desired state and has little heat generation unevenness is desired.
このカーボンワイヤー封入ヒータは、前記したように不純物金属汚染防止の観点からは非常に優れたものであるが、ヒータ使用時において、カーボンワイヤーを封入したエレメントパイプ(石英ガラス管)内面に黒点の発生が認められた。
特に、直線状の発熱部を有し、その両端に屈曲部を介して端子部を有する、側面形状がコ字状のカーボンワイヤー封入ヒータにおいて、この黒点の発生が顕著に認められた。
このような、カーボンワイヤーを封入したエレメントパイプ(石英ガラス管)内面における黒点の発生は、ヒータからの輻射熱を遮断、遮蔽するため、発熱ムラの原因になり、好ましいものではない。
As described above, this carbon wire encapsulated heater is very excellent from the viewpoint of preventing impurity metal contamination, but when using the heater, black spots are generated on the inner surface of the element pipe (quartz glass tube) encapsulating the carbon wire. Was recognized.
In particular, the occurrence of black spots was noticeably observed in a carbon wire encapsulated heater having a straight heat generating portion and having terminal portions at both ends via bent portions and having a U-shaped side surface.
The generation of black spots on the inner surface of the element pipe (quartz glass tube) enclosing the carbon wire is not preferable because it causes heat generation unevenness because it blocks and shields the radiant heat from the heater.
そこで、本願発明者らは、黒点の発生原因について鋭意研究した結果、エレメントパイプ(石英ガラス管)に封入されるカーボンワイヤーの吸着水分量が影響していること、またエレメントパイプ(石英ガラス管)内径が影響していることを知見し、本発明を完成するに到った。 Accordingly, the inventors of the present invention have conducted extensive research on the cause of black spots, and as a result, the amount of adsorbed moisture of the carbon wire enclosed in the element pipe (quartz glass tube) has an influence, and the element pipe (quartz glass tube). The inventors have found that the inner diameter has an influence, and have completed the present invention.
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、黒点の発生が抑制され、発熱ムラの少ない、発熱特性が良好なカーボンワイヤー封入ヒータを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above technical problem, and an object of the present invention is to provide a carbon wire encapsulated heater in which the generation of black spots is suppressed, heat generation unevenness is small, and heat generation characteristics are good.
上記目的を解決するためになされた本発明にかかるカーボンワイヤー封入ヒータは、カーボンファイバーを複数本用いて編みこんだカーボンワイヤーを、石英ガラス部材内に封入したカーボンワイヤー封入ヒータにおいて、前記カーボンワイヤーの吸着水分量が2×10-3g/cm3以下であり、かつ前記石英ガラス部材が管状であり、前記カーボンワイヤーの直径と石英ガラス管の内径との比率が1:2〜5であることを特徴としている。 The carbon wire encapsulated heater according to the present invention made to solve the above object is a carbon wire encapsulated heater in which a carbon wire woven using a plurality of carbon fibers is encapsulated in a quartz glass member. The amount of moisture adsorbed is 2 × 10 −3 g / cm 3 or less, the quartz glass member is tubular, and the ratio of the diameter of the carbon wire to the inner diameter of the quartz glass tube is 1: 2-5. It is characterized by.
石英ガラス部材内に封入したカーボンワイヤーは、比較的多量の水分を吸着している。そのため、下記の反応式に示すように、昇温時にこの吸着水分とカーボンワイヤーとが反応し、一方冷却されるとその反応分子が黒点としてエレメントパイプ(石英ガラス管)内面に付着する。
反応式 C + H2O ⇔ CO +H2
したがって、前記反応を抑制するため、石英ガラス部材内に封入するカーボンワイヤーの吸着水分量を2×10-3g/cm3以下とした。
The carbon wire sealed in the quartz glass member adsorbs a relatively large amount of moisture. Therefore, as shown in the following reaction formula, this adsorbed moisture reacts with the carbon wire when the temperature is raised, and when cooled, the reaction molecules adhere to the inner surface of the element pipe (quartz glass tube) as a black spot.
Scheme C + H 2 O ⇔ CO + H 2
Therefore, in order to suppress the reaction, the amount of adsorbed moisture of the carbon wire enclosed in the quartz glass member is set to 2 × 10 −3 g / cm 3 or less.
このように、本発明にかかるカーボンワイヤー封入ヒータにあっては、吸着水分量が2×10-3g/cm3 以下のカーボンワイヤーが用いられるため、黒点の発生は抑制され、発熱ムラの少ない、良好な発熱特性を得ることができる。 As described above, in the carbon wire encapsulated heater according to the present invention, since the carbon wire having an adsorbed moisture amount of 2 × 10 −3 g / cm 3 or less is used, generation of black spots is suppressed and heat generation unevenness is small. Good heat generation characteristics can be obtained.
また、前記石英ガラス部材が管状であり、前記カーボンワイヤーの直径と石英ガラス管の内径との比率が1:2〜5であることを特徴としている。 Further, the quartz glass member is tubular, and the ratio of the diameter of the carbon wire to the inner diameter of the quartz glass tube is 1: 2 to 5.
カーボンワイヤーの直径を1としたときの、石英ガラス管の内径の比率が2未満の場合、カーボンワイヤーと石英ガラス管の内面とが接触する可能性が高く、また接触していない部分においてもカーボンワイヤーから石英ガラス管の内面までの距離が非常に近い。
そのため、前記黒点分子が発生した場合、石英ガラス管の内部に分散せず、最短距離にある石英ガラス管の内面に黒点が集中的に形成される。
その結果、カーボンワイヤー封入ヒータの外観から黒点が確認でき、また、かかる部分において発熱ムラが生じるため、好ましくない。
When the ratio of the inner diameter of the quartz glass tube is less than 2 when the diameter of the carbon wire is 1, the possibility that the carbon wire and the inner surface of the quartz glass tube are in contact with each other is high. The distance from the wire to the inner surface of the quartz glass tube is very close.
Therefore, when the black spot molecules are generated, the black spots are concentrated on the inner surface of the quartz glass tube at the shortest distance without being dispersed inside the quartz glass tube.
As a result, a black spot can be confirmed from the appearance of the carbon wire encapsulated heater, and uneven heat generation occurs in such a portion, which is not preferable.
一方、カーボンワイヤーの直径を1としたときの、石英ガラス管の内径の比率が5を超える場合には、石英ガラス管の熱容量が大きくなり、昇降温時の熱応答性が低下するため、好ましくない。 On the other hand, when the ratio of the inner diameter of the quartz glass tube is more than 5 when the diameter of the carbon wire is 1, it is preferable because the heat capacity of the quartz glass tube increases and the thermal responsiveness at the time of raising and lowering the temperature decreases. Absent.
また、前記カーボンワイヤー封入ヒータが、直線状の発熱部を有し、その両端に屈曲部を介して端子部を有するコの字状カーボンワイヤー封入ヒータであって、前記カーボンワイヤーが、前記石英ガラス管の中心部から偏心して配置されていることが望ましい。
前記したように、吸着水分量が2×10-3g/cm3以下のカーボンワイヤーを用いる場合には、カーボンワイヤーが石英ガラス管の中心部から偏心配置されていても黒点の発生は抑制され、発熱ムラの少ない発熱特性の良好なカーボンワイヤー封入ヒータを得ることができる。
また、カーボンワイヤーの直径を1とした場合の石英ガラス管の内径の比率が2〜5ある場合には、カーボンワイヤーが石英ガラス管の中心部から偏心配置されていても黒点の発生は抑制され、発熱ムラの少ない発熱特性の良好なカーボンワイヤー封入ヒータを得ることができる。
Further, the carbon wire encapsulated heater is a U-shaped carbon wire encapsulated heater having a linear heat generating portion and terminal portions via bent portions at both ends thereof, wherein the carbon wire is the quartz glass. It is desirable to be arranged eccentrically from the center of the tube.
As described above, when a carbon wire having an adsorbed moisture amount of 2 × 10 −3 g / cm 3 or less is used, the occurrence of black spots is suppressed even if the carbon wire is eccentrically arranged from the center of the quartz glass tube. Thus, it is possible to obtain a carbon wire encapsulated heater with excellent heat generation characteristics with little heat generation unevenness.
Further, when the ratio of the inner diameter of the quartz glass tube is 2 to 5 when the diameter of the carbon wire is 1, the generation of black spots is suppressed even if the carbon wire is eccentrically arranged from the center of the quartz glass tube. Thus, it is possible to obtain a carbon wire encapsulated heater with excellent heat generation characteristics with little heat generation unevenness.
上述したように、本発明にかかるカーボンワイヤー封入ヒータによれば、黒点の発生が抑制され、発熱特性が良好なカーボンワイヤー封入ヒータを得ることができる。 As described above, according to the carbon wire encapsulated heater according to the present invention, it is possible to obtain a carbon wire encapsulated heater in which the generation of black spots is suppressed and the heat generation characteristics are good.
本発明にかかる一実施形態について、図1乃至図3に基づいて説明する。なお、図1は、直線状の発熱部を有しその両端に屈曲部を介して端子部を有する側面形状がコの字状カーボンワイヤー封入ヒータの概略断面図であり、図2はカーボンワイヤーの概略図であり、図3はカーボンワイヤー封入ヒータの直線状の発熱部の概略断面図である。 An embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a carbon wire encapsulated heater having a U-shaped side surface having a linear heat generating portion and terminal portions via bent portions at both ends, and FIG. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a linear heat generating portion of a carbon wire encapsulated heater.
このカーボンワイヤー封入ヒータ1は、図1に示すように直線状の発熱部2と、前記発熱部2の両端に設けられた端子部3とからなり、側面コの字状の形状をなしている。
前記発熱部2は、カーボンファイバー束からなる発熱体としてのカ−ボンワイヤー4を収容した石英ガラス管20からなり、直線状部21を備えている。この石英ガラス管20は、前記直線状部21と、その両端において屈曲し端子部3に連結する屈曲部22と、端子部3の一部を構成する大径部23とを有している。
なお、前記石英ガラス管20の内径Cは、図3(a)に示すように、後述するカーボンワイヤーの直径Dを1とした場合、その比率が2〜5になるように形成されている。なお、カーボンワイヤー4が多少変化し、楕円形状になる場合があるが、この場合には、前記楕円の短径を1とし、上記比率になるように石英ガラス管20の内径Cを決定する。
As shown in FIG. 1, the carbon wire encapsulated heater 1 includes a linear
The
As shown in FIG. 3A, the inner diameter C of the
また、前記端子部3は接続線31を1本有するものであり、1つのヒータ1に対して、図1に示すように端子部3が2個必要となる。これら端子部3は構造が同じため、一の端子部3について説明する。
この端子部3は、端子部3を構成する前記石英ガラス管20の大径部23と、前記大径部23の内部に収容された直管32と、前記直管32に圧縮収納された複数のワイヤーカーボン材33と、前記石英ガラス管20の端部を封止する封止ガラス管34と、封止ガラス管34に設けられたタングステン(W)からなる接続線31とを備えている。
Moreover, the said
The
前記カーボンワイヤー4は、直管32に圧縮収納された複数のワイヤーカーボン材33に圧縮状態で挟み込ませた構造によって接続され、このワイヤーカーボン材33に接続線31が接続している。
The
次に、図2に基づいてカーボンワイヤー4について説明する。
このカーボンワイヤー4は、極細いカーボン単繊維を束ねたカーボンファイバー束を、編紐形状、あるいは組紐形状に複数束編み上げて作製したものであり、従来の金属製やSiC製の発熱体に比べて、熱容量が小さく昇降温特性に優れ、また非酸化性雰囲気中では高温耐久性にも優れている。
Next, the
This
また、細いカーボン単繊維の繊維束を複数本編んで作製されたものであるため、ムクのカーボン材からなる発熱体に比べフレキシビリティに富み、形状変形順応性や加工性に優れている。
具体的には、前記カーボンワイヤー4として、直径5乃至15μmのカーボンファイバー、例えば、直径7μmのカーボンファイバーを約3000乃至3500本程度束ねたファイバー束を10束程度用いて直径約2mmの編紐、あるいは組紐形状に編み込んだ等のカーボンワイヤーが用いられる。
In addition, since it is made by knitting a plurality of thin carbon single fiber bundles, it is more flexible than a heating element made of Muku's carbon material, and has excellent shape deformation adaptability and workability.
Specifically, as the
また、カーボンワイヤー4として、吸着水分量が2×10-3g/cm3以下のカーボンワイヤーが用いられる。
このように、カーボンワイヤー4は吸着水分量が少ないため、昇温時に、吸着水分とカーボンワイヤーとの反応が抑制される。その結果、石英ガラス管20の内面に対する反応分子(黒点)の付着が抑制される。
なお、昇温時に、2×10-3g/cm3以下の吸着水分とカーボンワイヤーとの反応がたとえ生じても、この場合は、黒点とはならず、ヒータの発熱特性に影響を及ぼさない程度の薄黒膜が石英ガラス管20の内面に付着するに過ぎない。
As the
Thus, since the
Even if a reaction between adsorbed moisture of 2 × 10 −3 g / cm 3 or less and the carbon wire occurs at the time of temperature rise, in this case, it does not become a black spot and does not affect the heat generation characteristics of the heater. A thin film of a certain degree only adheres to the inner surface of the
前記カーボンワイヤーの編み込みスパンは2乃至5mm程度である。なお、前記編紐あるいは組紐形状のカーボンワイヤー4は、表面にカーボンファイバーの毛羽立ち4aを有することが好ましく、この毛羽立ちとは、カーボンファイバー(単繊維)が切断されたものの一部が、カーボンワイヤーの外周面から突出したものである。
なお、このカーボンファイバーによる表面の毛羽立ちは0.5乃至2.5mm程度であることが好ましい。
The carbon wire braid span is about 2 to 5 mm. The braided or braided
The surface fluff due to the carbon fiber is preferably about 0.5 to 2.5 mm.
また、発熱性状の均質性、耐久安定性等の観点及びダスト発生回避上の観点から、前記カーボンファイバーは、高純度であることが好ましく、カーボンファイバー中に含まれる不純物量が灰分重量として10ppm以下であることが好ましい。
より好ましくは、カーボンファイバー中に含まれる不純物量が灰分重量として3ppm以下である。
In addition, from the viewpoint of exothermic homogeneity, durability stability and the like, and from the viewpoint of avoiding dust generation, the carbon fiber is preferably highly pure, and the amount of impurities contained in the carbon fiber is 10 ppm or less as ash weight. It is preferable that
More preferably, the amount of impurities contained in the carbon fiber is 3 ppm or less as ash weight.
そして、前記カーボンワイヤー4を、石英ガラス管20の内部において、前記毛羽立ち4aのみが石英ガラス管の内壁と接触し、カーボンワイヤー4の本体は実質的に接触しないように挿入することが好ましい。そのようにすることによって、石英ガラス(SiO2)とカーボンワイヤーの炭素(C)との高温下における反応が極力抑えられ、石英ガラスの劣化、カーボンワイヤーの耐久性の低下が抑制される。
And it is preferable to insert the
しかしながら、図1に示すように、前記カーボンワイヤー封入ヒータ1が直線状の発熱部2を有し、その両端に屈曲部を介して端子部3を有する、側面形状がコの字状のヒータであるため、前記カーボンワイヤー4は石英ガラス20の中心部から偏心配置される。
即ち、図3(a)に示すように、カーボンワイヤー4が前記石英ガラス管20内で偏心配置され、カーボンワイヤー4と石英ガラス管20の内面とが接触する。
However, as shown in FIG. 1, the carbon wire encapsulated heater 1 has a linear
That is, as shown in FIG. 3A, the
このとき、前記石英ガラス管20の内径Cは、図3(a)に示すように、カーボンワイヤー4の直径Dを1とした場合、その比率が2〜5になるように形成されている。
このようにカーボンワイヤー4の直径Dを1とした場合、石英ガラス管20の内径Cの比率が2〜5になるように形成されているため、カーボンワイヤー4と石英ガラス管4の内面との接触部分Aの面積を少なくすることができる。
一方、図3(b)に示すように、カーボンワイヤー4の直径Dを1とした場合、その比率が2未満の場合、カーボンワイヤー4と石英ガラス管20の内面との接触部分Bの面積が大きくなり好ましくない。
At this time, the inner diameter C of the
Thus, when the diameter D of the
On the other hand, as shown in FIG. 3B, when the diameter D of the
また、石英ガラス管20の内径Cの比率を2〜5になるように形成されているため、接触していない部分においてもカーボンワイヤー4から対向する石英ガラス管20の内面までの距離dが長い。
そのため、前記黒点(反応分子)が発生したとしても、石英ガラス管20内部に分散し、薄黒膜として石英ガラス管20の内部に形成される。
このように、石英ガラス管20の特定な部分に黒点として集中的に形成されることがないため、発熱ムラは生じない。
Further, since the ratio of the inner diameter C of the
Therefore, even if the black spots (reactive molecules) are generated, they are dispersed inside the
In this way, since it is not formed intensively as a black spot in a specific portion of the
一方、カーボンワイヤー4の直径Dを1としたときの、石英ガラス管の内径Cの比率が5を超える場合には、石英ガラス管20の熱容量が大きくなり、昇降温時の熱応答性が低下するため、好ましくない。
また、石英ガラス管20内への黒点は、冷却され易い部分に発生し易い。
したがって、カーボンワイヤー4の直径Dに対し、石英ガラス管20の内径Cが大きくなりすぎる(カーボンワイヤー4の直径Dを1としたときの、石英ガラス管の内径Cの比率が5を超える)と、図3(a)中の距離dが大きくなり、特に、冷却されやすい部分aに黒点が発生しやすくなる。
On the other hand, when the ratio of the inner diameter C of the quartz glass tube exceeds 5 when the diameter D of the
Further, black spots in the
Therefore, the inner diameter C of the
以上のことを勘案すると、カーボンワイヤー4の直径Dを1とした場合、石英ガラス管20の内径Cの比率が2〜5になるように形成されているのが好ましい。
Considering the above, when the diameter D of the
このように構成されたカーボンワイヤー封入ヒータ1にあっては、吸着水分量が2×10-3g/cm3 以下のカーボンワイヤー4が用いられているため、カーボンワイヤー4に電力を供給し、昇降温を繰り返しても、黒点の発生は抑制され、発熱ムラが少ない良好な発熱特性を保つことができる。
また、同様に、石英ガラス管20の内径Cが、カーボンワイヤー4の直径Dの2〜5倍である場合にも、黒点の発生は抑制され、発熱ムラが少ない良好な発熱特性を保つことができる。
In the carbon wire encapsulated heater 1 configured as described above, since the
Similarly, when the inner diameter C of the
吸着水分量の異なったカーボンワイヤーを使用して、図1に示すコ字状のカーボンワイヤー封入ヒータ(直線状部の長さ:700mm)を製作し、下記条件の下で昇温試験をおこなって黒点の発生状況を確認した。なお、ヒータ製作時の石英ガラス管20内部の圧力は、ヒータ温度1200℃で1torrにて行なった。
昇温条件
昇温雰囲気:大気解放系
エレメント温度:1350℃
動作時間:240h
その結果を、表1に示す。
Using carbon wires with different amounts of adsorbed moisture, a U-shaped carbon wire encapsulated heater (straight portion length: 700 mm) shown in Fig. 1 is manufactured, and a temperature rise test is performed under the following conditions. We confirmed the occurrence of sunspots. The pressure inside the
Temperature rising conditions Temperature rising atmosphere: Air release system Element temperature: 1350 ° C
Operating time: 240h
The results are shown in Table 1.
このように、吸着水分量の小さいカーボンワイヤーを使用したカーボンワイヤー封入ヒータについては、黒点の発生は認められなかった。 Thus, no black spot was observed in the carbon wire encapsulated heater using the carbon wire having a small amount of adsorbed moisture.
また、内径の異なった石英ガラス管を4種類使用して、図1に示すコ字状のカーボンワイヤー封入ヒータ(直線状部:800mm)を製作し、下記条件の下で昇温試験をおこなって黒点の発生状況を確認した。なお、ヒータ製作時の石英ガラス管20内部の圧力は、ヒータ温度1200℃で1torrにて行なった。水分吸着量が1×10-4g/cm3以下のカーボンワイヤーを用いた。
昇温条件
昇温雰囲気:大気解放系
エレメント温度:1400℃
動作時間:1h
その結果を、表2に示す。
Also, using four types of quartz glass tubes with different inner diameters, the U-shaped carbon wire encapsulated heater (straight portion: 800 mm) shown in FIG. 1 was manufactured, and a temperature rise test was conducted under the following conditions. We confirmed the occurrence of sunspots. The pressure inside the
Temperature rising conditions Temperature rising atmosphere: Air release system Element temperature: 1400 ° C
Operating time: 1h
The results are shown in Table 2.
このように、カーボンワイヤーの直径を1とし、石英ガラス管の内径の比率が2〜5である場合には、黒点の発生が抑制されることが認められた。なお、比較例3にあっては熱容量が大きく、熱応答性に劣るものであった。 Thus, when the diameter of the carbon wire was 1 and the ratio of the inner diameter of the quartz glass tube was 2 to 5, it was recognized that the generation of black spots was suppressed. In Comparative Example 3, the heat capacity was large and the thermal response was inferior.
また、内径3mmと10mmの石英ガラス管を使用して、図1に示すコ字状のカーボンワイヤー封入ヒータを製作し、下記条件の下で昇温試験をおこなって黒点の発生状況を確認した。なお、ヒータ製作時の石英ガラス管20内部の圧力は、ヒータ温度1200℃で1torrにて行なった。水分吸着量が1×10-4g/cm3以下のカーボンワイヤーを用いた。
昇温条件
昇温雰囲気:ヒーターパイプの外側に断熱用パイプをセットして昇温
エレメント温度:1600℃
動作時間:1h
その結果を、表3に示す。
Further, using a quartz glass tube having an inner diameter of 3 mm and 10 mm, a U-shaped carbon wire encapsulated heater shown in FIG. 1 was manufactured, and a temperature rise test was performed under the following conditions to confirm the occurrence of black spots. The pressure inside the
Temperature rise conditions Temperature rise atmosphere: Heat insulation pipe is set outside the heater pipe and the temperature rises Element temperature: 1600 ° C
Operating time: 1h
The results are shown in Table 3.
*2は直線状部(発熱部)の石英ガラス管に薄黒膜が発生したことを意味する。
*3は端子部の大径管部の石英ガラス管に黒点が発生したことを意味する。
* 2 means that a thin black film was generated in the quartz glass tube of the linear part (heating part).
* 3 means that a black spot was generated in the quartz glass tube in the large-diameter tube portion of the terminal portion.
比較例4にあっては、黒点だけでなく白点(Si)まで発生した。石英ガラス管の内径を大きくすることによって、黒点および白点(Si)の抑制効果があることが認められた。 In Comparative Example 4, not only black spots but also white spots (Si) occurred. It was confirmed that there is an effect of suppressing black spots and white spots (Si) by increasing the inner diameter of the quartz glass tube.
1 カーボンワイヤー封入ヒータ
2 発熱部
3 端子部
4 カーボンワイヤー
20 石英ガラス管
21 直線状部
22 屈曲部
23 大径部
31 接続線
32 直管
33 ワイヤーカーボン材
34 封止ガラス管
A 接触部分
B 接触部分
C 石英ガラス内径
D カーボンワイヤー直径
d 石英ガラス管内面までの距離
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Carbon wire
Claims (2)
前記カーボンワイヤーの吸着水分量が2×10-3g/cm3以下であり、
かつ前記石英ガラス部材が管状であり、前記カーボンワイヤーの直径と石英ガラス管の内径との比率が1:2〜5であることを特徴とするカーボンワイヤー封入ヒータ。 In a carbon wire encapsulated heater in which a carbon wire woven using a plurality of carbon fibers is encapsulated in a quartz glass member,
The adsorbed moisture content of the carbon wire is 2 × 10 −3 g / cm 3 or less,
The quartz glass member is tubular, and the ratio of the diameter of the carbon wire to the inner diameter of the quartz glass tube is 1: 2-5.
前記カーボンワイヤーが、前記石英ガラス管の中心部から偏心して配置されていることを特徴とする請求項1に記載されたカーボンワイヤー封入ヒータ。 The carbon wire encapsulated heater is a U-shaped carbon wire encapsulated heater having a linear heat generating portion and having terminal portions at both ends via bent portions,
The carbon wire encapsulated heater according to claim 1, wherein the carbon wire is arranged eccentrically from a central portion of the quartz glass tube.
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