CN102191473B - 立式热处理装置及其冷却方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供立式热处理装置及其冷却方法。其一边将炉主体和处理容器之间的空间内高精度地保持为微负压一边对该空间内进行强制冷却。立式热处理装置包括具有加热元件的炉主体和用于收容被处理体而对其实施热处理的、配置在炉主体内的处理容器。在炉主体上连接有空气供给管路和空气排气管路，在空气供给管路上配置有空气供给鼓风机和空气供给管路侧阀机构，在空气排气管路上配置有空气排气鼓风机和空气排气管路侧阀机构。利用压力检测系统检测空间内的压力，由控制部基于来自压力检测系统的检测信号控制空气供给鼓风机、空气供给管路侧阀机构、空气排气鼓风机以及空气排气管路侧阀机构，从而将空间内保持为微负压。
Description
技术领域
本发明涉及立式热处理装置及其冷却方法，特别是涉及能够高精度地对炉主体和处理容器之间的空间进行冷却的立式热处理装置及其冷却方法。
背景技术
在半导体装置的制造中，为了对作为被处理体的半导体晶圆实施氧化、扩散、CVD(Chemical Vapor Deposition)等处理，使用各种立式热处理装置。而且，该通常的立式热处理装置具有热处理炉，该热处理炉具有处理容器和炉主体，该处理容器用于收容半导体晶圆而对半导体晶圆实施热处理，该炉主体以覆盖该处理容器的周围的方式设置，该炉主体用于加热处理容器内的晶圆。上述炉主体具有圆筒状的绝热件和借助支承体设置在该绝热件的内周面上的发热电阻体。
作为上述发热电阻体，在例如能够进行批处理的热处理装置的情况下，使用沿着圆筒状的绝热件的内壁面配置的螺旋状的加热元件(也称为加热丝、发热电阻体)，能够将炉内加热到例如500～1000℃左右的高温。而且，作为上述绝热件，使用例如由陶瓷纤维等构成的绝热材料烧制成圆筒状而成的构件，能够减少作为辐射热以及导热而被夺取的热量，从而有助于高效率的加热。作为上述支承体，使用例如陶瓷制的构件，以能够使上述加热元件热膨胀以及热收缩的方式以规定的间距支承上述加热元件。
可是，在上述立式热处理装置中，开发有下述方法，即，在以高温加热晶圆之后，将炉主体和处理容器之间的空间急速地冷却，一边维持对晶圆进行的热处理的精度一边谋求热处理作业的效率化。
在这样地对立式热处理装置实行急速冷却方法的情况下，通常还认为，当炉主体和处理容器之间的空间内的压力成为正压时，自炉主体向外部喷出热风，损坏炉主体自身以及炉主体的周缘设备。另一方面，通常还认为，当该空间内的压力成为强负压时，炉主体的绝热件产生破损，外部气体卷入到炉主体内而使处理容器内的温度分布变得不均匀，局部性地破坏发热电阻体。
因而，在对立式热处理装置实行急速冷却方法的情况下，需要将炉主体和处理容器之间的空间内的压力保持为微负压。但是，实际情况是，目前为止仍未开发有能够将该炉主体和处理容器之间的空间内的压力高精度且可靠地保持为微负压的方法。
专利文献1：日本特开2002-305189号公报
专利文献2：日本特开2008-205426号公报
专利文献3：日本特开2009-081415号公报
发明内容
本发明是考虑到上述那样的点而做成的，其目的在于提供能够将炉主体和处理容器之间的空间内的压力高精度地调整成微负压而进行急速冷却的立式热处理装置及其冷却方法。
本发明是一种立式热处理装置，其特征在于，该立式热处理装置包括：炉主体，在该炉主体的内周面上设有加热部；处理容器，其配置在炉主体内，在该处理容器和炉主体之间形成有空间，在该处理容器内部收纳多个被处理体；多个空气吹出孔，它们设在炉主体上；空气供给管路，其与炉主体相连接，该空气供给管路用于借助多个空气吹出孔向空间内供给冷却用空气；空气排气管路，其与炉主体相连接，该空气排气管路用于自空间内排出冷却用空气；鼓风机，其配置在空气供给管路和空气排气管路中的至少一方上；空气供给管路侧阀机构以及空气排气管路侧阀机构，该空气供给管路侧阀机构设在空气供给管路上，该空气排气管路侧阀机构设在空气排气管路上；压力检测系统，其用于检测炉主体和处理容器之间的空间内的压力；控制部，该控制部基于来自压力检测系统的检测信号控制鼓风机、空气供给管路侧阀机构以及空气排气管路侧阀机构中的至少一方而使空间内的压力成为微负压，在该立式热处理装置中，压力检测系统设置在炉主体和处理容器之间的空间中的、与空气吹出孔的设置区域相对应的空间区域。
本发明是一种立式热处理装置，其特征在于，控制部使空间内成为0Pa～-85Pa的微负压。
本发明是一种立式热处理装置，其特征在于，控制部使空间内成为-20Pa～-30Pa的微负压。
本发明是一种立式热处理装置，其特征在于，空气供给管路和空气排气管路互相连结而构成封闭系统空气供给/排气管路，在该封闭系统空气管路上设有空气供给以及空气排气用的鼓风机。
本发明是一种立式热处理装置，其特征在于，分别独立地设置空气供给管路和空气排气管路而构成开放系统空气供给/排气管路，在该空气供给管路上设有空气供给鼓风机，在该空气排气管路上设有空气排气鼓风机。
本发明是一种立式热处理装置，其特征在于，控制部基于来自压力检测系统的检测信号控制鼓风机的转速而使空间内成为微负压。
本发明是一种立式热处理装置，其特征在于，控制部基于来自压力检测系统的检测信号调整空气供给管路侧阀机构的阀开度、或者调整空气排气管路侧阀机构的阀开度，从而使空间内成为微负压。
本发明是一种立式热处理装置，其特征在于，压力检测系统具有以贯穿炉主体的方式设置的压力检测管和设在压力检测管的出口处的压力传感器。
本发明是一种立式热处理装置的冷却方法，该立式热处理装置包括：炉主体，在该炉主体的内周面上设有加热部；处理容器，其配置在炉主体内，在该处理容器和炉主体之间形成有空间，在该处理容器内部收纳多个被处理体；多个空气吹出孔，它们设在炉主体上；空气供给管路，其与炉主体相连接，该空气供给管路用于借助多个空气吹出孔向空间内供给冷却用空气；空气排气管路，其与炉主体相连接，该空气排气管路用于自空间内排出冷却用空气；鼓风机，其配置在空气供给管路和空气排气管路中的至少一方上；空气供给管路侧阀机构以及空气排气管路侧阀机构，该空气供给管路侧阀机构设在空气供给管路上，该空气排气管路侧阀机构设在空气排气管路上；压力检测系统，其用于检测炉主体和处理容器之间的空间内的压力；控制部，该控制部基于来自压力检测系统的检测信号控制鼓风机、空气供给管路侧阀机构以及空气排气管路侧阀机构中的至少一方而使空间内的压力成为微负压，在该立式热处理装置中，压力检测系统设置在炉主体和处理容器之间的空间中的、与空气吹出孔的设置区域相对应的空间区域，该立式热处理装置的冷却方法的特征在于，该立式热处理装置的冷却方法包括以下冷却工序：第一冷却工序，在该第一冷却工序中，利用控制部使鼓风机工作，利用空气供给管路向炉主体和处理容器之间的空间供给冷却用空气，并且利用空气排气管路自空间排出冷却用空气；第二冷却工序，在该第二冷却工序中，在由于空间内的温度降低而使空间内的压力低于第一冷却工序时的压力的情况下，控制部基于来自压力检测系统的检测信号控制鼓风机、空气供给管路侧阀机构以及空气排气管路侧阀机构中的至少一方，从而向空间内供给比第一冷却工序时供给的空气量多的空气量。
本发明是一种立式热处理装置的冷却方法，其特征在于，控制部使空间内成为0Pa～-85Pa的微负压。
本发明是一种立式热处理装置的冷却方法，其特征在于，控制部使空间内成为-20Pa～-30Pa的微负压。
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本发明是一种立式热处理装置的冷却方法，其特征在于，控制部基于来自压力检测系统的检测信号控制鼓风机的转速而使空间内成为微负压。
本发明是一种立式热处理装置的冷却方法，其特征在于，控制部基于来自压力检测系统的检测信号调整空气供给管路侧阀机构的阀开度、或者调整空气排气管路侧阀机构的阀开度，从而使空间内成为微负压。
本发明是一种立式热处理装置的冷却方法，其特征在于，压力检测系统具有以贯穿炉主体的方式设置的压力检测管和设在压力检测管的出口处的压力传感器。
如上所述地采用本发明，能够利用压力检测系统直接检测炉主体和处理容器之间的空间内的压力，从而一边将空间内的压力保持为微负压一边对空间内进行强制冷却。因此，不会使空间内成为正压而使热风向炉主体外喷出，也不会使空间内成为过度负压而使炉主体外方的空气卷入到炉主体内。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的实施方式的立式热处理装置的纵剖视图。
图2是表示立式热处理装置的空气供给管路以及空气排气管路的图。
图3是表示立式热处理装置的空气供给管路以及空气排气管路的变形例的图。
图4是表示立式热处理装置的冷却方法的图。
具体实施方式
第一实施方式
以下参照附图说明本发明的第一实施方式。在此，图1是示意性地表示本发明的立式热处理装置的纵剖视图，图2是表示立式热处理装置的空气供给管路以及空气排气管路的图，图3是表示立式热处理装置的空气供给管路以及空气排气管路的变形例的图。
在图1中，立式的热处理装置1具有立式的热处理炉2，该热处理炉2能够一次收容多张被处理体、例如半导体晶圆w而对晶圆w实施氧化、扩散、减压CVD等热处理。在该热处理炉2具有炉主体5和处理容器3，该炉主体5的内周面上设有发热电阻体(加热部)，该处理容器3配置在炉主体5内，在该处理容器3和炉主体5之间形成有空间33，该处理容器3用于收容晶圆w而对晶圆w实施热处理。
而且，炉主体5被底板6支承，在该底板6上形成有供处理容器3自下方插入到上方的开口部7。而且，在底板6的开口部7上，以覆盖底板6和处理容器3之间的间隙的方式设有未图示的绝热件。
处理容器3由石英制成，该处理容器3为上端封闭、下端开口为炉口3a的纵长的圆筒状形状。在处理容器3的下端形成有朝向外侧的凸缘3b，凸缘3b借助未图示的凸缘压板支承在上述底板6上。而且，在处理容器3的下侧部设有导入件(导入口)8以及未图示的排气件(排气口)，该导入件8用于将处理气体、非活性气体等导入到处理容器3内，该排气件用于将处理容器3内的气体排出。在导入件8上连接有气体供给源(未图示)，在排气件上连接有排气系统(未图示)，该排气系统具有能够减压控制到例如133×10Pa～133×10-8Pa左右的真空泵。
在处理容器3的下方设有用于闭塞处理容器3的炉口3a的盖体10，该盖体10以能够利用未图示的升降机构升降的方式设置。在该盖体10的上部载置有作为炉口的保温部件的保温筒11，在该保温筒11的上部载置有作为保持工具的石英制的舟皿(boat)12，该舟皿12用于以在上下方向上隔开规定间隔地装载多张例如100～150张左右的直径为300nm的晶圆w。在盖体10上设有用于使舟皿12绕其轴心旋转的旋转机构13。利用盖体10的下降移动将舟皿12自处理容器3内搬出(卸载)到下方的装载区域(loading area)15内，在更换晶圆w之后，利用盖体10的上升移动将舟皿12搬入(装载)到处理容器3内。
上述炉主体5具有绝热件16、支承部17和加热元件(加热丝、发热电阻体)18，该绝热件16为圆筒状，该支承部17为槽状，其在该绝热件16的内周面上沿轴向(图示例中为上下方向)形成为多层，该加热元件18沿着各支承部17配置。绝热件16例如由包含二氧化硅(silica)、氧化铝或者硅酸铝的无机质纤维构成。绝热件16在纵向上被分开为两部分，因此，能够容易地进行加热元件的组装及加热器的组装。
加热元件18是通过将带状的发热电阻体成形(弯折加工)为波形(corrugate)而构成的。该波形(corrugate)的加热元件18由例如铁(Fe)、铬(Cr)以及铝(Al)的合金(所谓坎塔尔铁铬铝系高电阻合金(Kanthal)材料)构成的。该加热元件18做成例如厚度为1～2mm左右、宽度为14～18mm左右、波形部分的振幅为11～15mm左右、波形部分的间距p(pitch)为28～32mm左右。而且，为了能够容许绝热件16的支承部17上的加热元件18在周向上进行某种程度的移动，并且谋求提高弯曲部的强度，优选使加热元件18的波形部分的顶角θ为90度左右，在各顶点部(也称为凸部或者山部)18a上实施弯曲加工(即加工成带有一定曲率的弯曲)。
在上述绝热件16上配设有销构件20，该销构件20用于以使上述加热元件18能够以适当间隔在径向上移动且不会自支承部17脱落乃至脱出的方式保持该加热元件18。在上述圆筒状的绝热件16的内周面上沿轴向以规定的间距形成有多层与该绝热件16同心的环状的槽部21，并且在相邻的上部的槽部21和下部的槽部21之间形成有在周向上连续的环状的上述支承部17。在上述槽部21中的加热元件18的上部和下部、以及槽部21的内壁和加热元件18之间设有能够容许加热元件18热膨胀收缩以及加热元件18沿径向移动的充分的间隙，而且，利用上述间隙使强制空冷时的冷却空气绕回到加热元件18的背面，能够有效地冷却加热元件18。
各加热元件18之间被连接板接合，位于端部侧的加热元件18借助以沿径向贯穿绝热件16的方式设置的端子板22a、22b与外部的电源相连接。
为了保持炉主体5的绝热件16的形状并加强绝热件16，如图1所示，利用金属制、例如不锈钢制的外皮(外鞘)28覆盖绝热件16的外表面。而且，为了抑制炉主体5给外部带来的热影响，利用冷却套30覆盖外皮28的外周面。绝热件16的顶部上设有用于覆盖绝热件16的上部绝热件31，在该上部绝热件31的上部设有用于覆盖外皮28的顶部(上端部)的不锈钢制的顶板32。
而且，如图1和图2所示，为了在热处理后将晶圆急速降温而谋求处理的迅速化乃至提高处理率(throughput)，在炉主体5上设有排热系统35和强制空冷部件36，该排热系统35用于将炉主体5和处理容器3之间的空间33内的气氛排出到外部，该强制空冷部件36用于向上述空间33内导入常温(20～30℃)的空气而对空间33内进行强制性的冷却。上述排热系统35例如由设在炉主体5的上部的排气口37构成，在该排气口37上连接有用于将空间33内的空气排出的空气排气管路62。
另外，强制空冷部件36具有环状流路38和多个强制空冷用空气吹出孔40，该环状流路38在上述炉主体5的绝热件16和外皮28之间在高度方向上形成有多个，该多个强制空冷用空气吹出孔40设置在绝热件16上，以自各环状流路38向偏离绝热件16中心的方向吹出空气，从而在上述空间33的周向上产生旋转气流。上述环状流路38是通过在绝热件16的外周面上粘贴带状或者环状的绝热件41、或者将绝热件16的外周面切削为环状而形成的。上述多个空气吹出孔40是在绝热件16中的作为上下相邻的加热元件18之间的支承部17上以贯穿支承部17的径向内外的方式形成的。这样，通过在支承部17上设置空气吹出孔40，能够不受加热元件18阻挡地向上述空间33喷出空气。
在此，例示了作为加热元件18而使用带状的发热电阻体、将该发热电阻体成形为波形而收纳到支承部17内的例子，但是作为加热元件18并不限定于这样的结构的加热元件，能够使用其他各种结构的加热元件。而且，例示了利用自强制空冷用空气吹出孔40吹出的空气在空间33内产生旋转气流的例子，但是利用自强制空冷用空气吹出孔40吹出的空气时并不是必须产生旋转气流。
在上述外皮28的外周面上沿高度方向上设有用于向各环状流路38分配供给冷却流体的共用的一根供给管道(duct)49，在外皮28上形成有用于将供给管道49内和各环状流路38连接起来的连通口。在供给管道49上连接有空气供给管路52，该空气供给管路52将无尘室内的空气作为冷却用空气(20～30℃)吸引，并供给该冷却用空气。
另外，如上所述，在绝热件16中的作为上下相邻的加热元件18之间的支承部17上形成有将该支承部17内外贯穿的强制空冷用空气吹出孔40，因此，能够不受加热元件阻挡地容易地吹出空气。而且，绝热件16在纵向上被分开为两部分，而且上述加热元件18也与绝热件相对应地被分开。由此，能够将加热元件18容易地组装在绝热件16上，谋求提高组装性。
而且，如图1和图2所示，在炉主体5上设置有贯穿炉主体5的绝热件16、外皮28和冷却套30的压力检测系统50。压力检测系统50具有贯穿绝热件16、外皮28和冷却套30而延伸的压力检测管50a和设在压力检测管50a的出口的压力传感器50b，该压力检测系统50用于检测炉主体5和处理容器3之间的空间33内的压力。
当利用这样的压力检测系统50的压力传感器50b来检测炉主体5和处理容器3之间的空间33内的压力时，来自压力检测系统50的压力传感器50b检测信号被送往控制部51。
而且，在炉主体5和处理容器3之间的空间33内还配置有用于检测该空间33内的温度的温度传感器51A，基于来自该温度传感器51A的检测信号利用控制部51对立式热处理装置进行热处理控制。
而且，如图1和图2所示，空气供给管路52和空气排气管路62分别独立而构成开放系统空气供给/排气管路。其中，在空气供给管路52上设有空气供给鼓风机53，该空气供给鼓风机53具有变换器(inverter)驱动部53a。
而且，在空气供给鼓风机53的入口侧设有风门(damper)56，在空气供给鼓风机53的出口侧配置有孔阀54以及蝶形阀55。上述空气供给鼓风机53的入口侧的风门56和空气供给鼓风机53的出口侧的孔阀54以及蝶形阀55均能够自由调整开闭，风门56、孔阀54以及蝶形阀55构成空气供给管路侧阀机构54A。
而且，在空气排气管路62上设有空气排气鼓风机63，该空气排气鼓风机63具有变换器驱动部63a。
另外，在空气排气鼓风机63的入口侧设有蝶形阀66以及孔阀67，在空气排气鼓风机63的出口侧配置有孔阀64、蝶形阀65。上述空气排气鼓风机63的入口侧的蝶形阀66以及孔阀67、空气排气鼓风机63的出口侧的孔阀64以及蝶形阀65均能够自由调整开闭，且空气排气鼓风机63的入口侧的蝶形阀66以及孔阀67、空气排气鼓风机63的出口侧的孔阀64以及蝶形阀65构成空气排气管路侧阀机构64A。
另外，上述多个强制空冷用空气吹出孔40设置在自供给管道49的上端至下端的供给管道49的整个长度范围内，因此，该多个空气吹出孔40的设置区域40A与供给管道49的全长一致。
而且，压力检测系统50设在与空气吹出孔40的设置区域40A相对应的空间区域33A内。通过这样将压力检测系统50设在与空气吹出孔40的设置区域40A相对应的空间区域33A内，能够直接检测受到自空气吹出孔40吹出的空气的影响的空间区域33A内的压力。
接着，说明由这样的结构构成的立式热处理装置的作用。
首先，在舟皿12内装载晶圆w，将装载有晶圆w的舟皿12载置在盖体10的保温筒11上。之后，利用盖体10的上升移动，将舟皿12搬入到处理容器3内。
接着，控制部51控制电源而使加热元件18工作，对炉主体5和处理容器3之间的空间33进行加热，对处理容器3内的装载在舟皿12上的晶圆w实施必要的热处理。
在此期间，基于来自温度传感器的检测信号，利用控制部51以适当的温度对晶圆w实施高精度的热处理。
当对晶圆w实施的热处理结束时，为了谋求热处理作业的效率化，对炉主体5和处理容器3之间的空间33内进行强制性地冷却。
接着，说明空间33内的强制冷却方法。
首先，利用控制部51使空气供给鼓风机53和空气排气鼓风机63工作。此时，无尘室内的冷却用空气(20～30℃)被导入到空气供给管路52内，接着，冷却用空气自空气供给鼓风机53送往供给管道49。
之后，供给管道49内的冷却用空气进入形成于炉主体5的绝热件16外方的各环状流路38内，接着，环状流路38内的冷却用空气自以贯穿绝热件16的方式设置的空气吹出孔40吹出到炉主体5和处理容器3之间的空间33内，对该空间33内进行强制性地冷却(第一冷却工序)。
空间33内的加热空气经由空气排气管路62被换热器69冷却之后，被空气排气鼓风机63排出到外部。
在此期间，控制部51驱动控制空气供给鼓风机53的变换器驱动部53a以及空气排气鼓风机63的变换器驱动部63a，并且，驱动控制空气供给管路侧阀机构54A和空气排气管路侧阀机构64A，将空间33内维持成微负压(相对于炉主体5的外部的环境(大气压力)为0Pa～-85Pa，优选为-20Pa～-30Pa)的范围A(参照图4)。
这样，将空间33内保持成相对于炉主体5的外部的环境(大气压力)为0Pa～-85Pa，优选为-20Pa～-30Pa的微负压的范围A内，能够防止空间33内成为正压而自炉主体5向外部喷出热风，而且，能够防止空间33内成为强负压而使外部气体卷入到炉主体5内而导致处理容器3中的温度分布不均匀。
当利用第一冷却工序对炉主体5和处理容器3之间的空间33内进行强制性的冷却时，空间33内的温度降低，从而使空间33内的压力比第一冷却工序中的压力低。
在此期间，利用压力检测系统50直接检测空间33内的压力，在空间33内的压力比第一冷却工序中的压力大幅降低的情况下，控制部51基于来自压力检测系统50的检测信号，采用大于第一冷却工序中的设定压力的设定压力来控制空气供给鼓风机53的变换器驱动部53a以及空气排气鼓风机63的变换器驱动部63a，并且驱动控制空气供给管路侧阀机构54A和空气排气管路侧阀机构64A。在该情况下，自空气供给管路52向空间33内供给比第一冷却工序时供给的冷却空气多的量的冷却用空气，能够使空间33内的压力再次回到第一冷却工序的压力(第二冷却工序)。即，在没有采用这样的第二冷却工序的情况下，导致持续发生如图4的虚线所示那样的压力的降低，但是通过采用第2冷却工序，能够如图4的实线所示，使空间33内的压力再次回到第一冷却工序的水准。
利用该第二冷却工序，能够不会随着空间33内的压力的降低而向炉主体5内卷入外部气体，而且能够向空间33内供给较多的冷却用空气，能够迅速且可靠地对空间33内进行强制冷却。
接着，进一步详细说明第一冷却工序及第二冷却工序的作用。
在第一冷却工序中，如上所述，环状流路38内的冷却用空气自以贯穿绝热件16的方式设置的空气吹出孔40吹到炉主体5和处理容器3之间的空间33内，从而对该空间33内进行强制性地冷却。在该情况下，吹出到空间33内的冷却用空气将炉主体5的加热元件18以及处理容器3冷却，从而该冷却用空气一下子膨胀而使体积增加，使压力上升(参照图4)。如上所述，压力检测系统50设置在炉主体5和处理容器3之间的空间33内，利用该压力检测系统50直接检测空间33内的压力，因此，与例如在远离空间33的空气供给管路52或者空气排气管路62上设置压力传感器的情况相比，能够不受到干扰的影响地迅速且可靠地检测空间33内的压力上升。然后，控制部51基于来自压力检测系统50的检测信号适当地进行控制，使得空间33内成为上述微负压。
即，也可以考虑利用设置在空气供给管路52或者空气排气管路62上的压力传感器来检测空间33内的压力，但是，当在空气供给管路52上设置压力传感器时，需要将施加于冷却用空气的推压的影响考虑为干扰，当在空气排气管路62上设置压力传感器时，需要将施加于冷却用空气的拉压(拉出压力)的影响考虑为干扰。
相对于此，采用本发明，由于在炉主体5和处理容器3之间的空间33设置压力检测系统50，因此，能够不会受到干扰的影响地直接性地迅速且可靠地检测空间33的压力上升，能够利用控制部51适当地进行控制，使得空间33内成为微负压。
之后，当对炉主体5和处理容器3之间的空间33进行强制性地冷却时，空间33内的温度降低而使空间33内的压力也降低(第二冷却工序)(参照图4)。
在该情况下，也是利用设置在空间33中的压力检测系统50来直接检测空间33内的压力，因此，能够迅速且可靠地检测空间33内的压力降低。此时，控制部51基于来自压力检测系统50的检测信号而自空气供给管路52向空间33内供给比第一冷却工序时供给的冷却用空气的量多的冷却用空气，能够使空间33内的压力再次回到第一冷却工序的压力。
这样，在第二冷却工序时，供给比第一冷却工序时供给的冷却用空气的量多的冷却用空气，使空间33内的压力上升，从而不会使第二冷却工序时的冷却速度过低。
另外，在上述实施方式中，例示了控制部51基于来自压力检测系统50的检测信息而驱动控制空气供给鼓风机53的变换器驱动部53a、空气排气鼓风机63的变换器驱动部63a、空气供给管路侧阀机构54A以及空气排气管路侧阀机构64A的例子，但是，控制部51也可以驱动控制空气供给鼓风机53的变换器驱动部53a、空气排气鼓风机63的变换器驱动部63a、空气供给管路侧阀机构54A以及空气排气管路侧阀机构64A中的任一方，或者也可以组合这些而进行控制，而且，也可以仅驱动控制空气供给管路侧阀机构54A的任一个构件54、55、56，或者也可以仅驱动控制空气排气管路侧阀机构64A的任一个构件64、65、66、67。
第二实施方式
接着，利用图1以及图3说明本发明的第二实施方式。
如图1和图3所示，空气供给管路52和空气排气管路62互相连结而构成封闭系统空气供给/排气管路。即，空气排气管路62互相连结，在连结部上设有供气供给以及空气排气用的鼓风机73，该空气供给鼓风机73具有变换器驱动部73a。
另外，在鼓风机73的入口侧设有蝶形阀76以及孔阀77，在鼓风机73的出口侧配置有孔阀74以及蝶形阀75。上述鼓风机73的入口侧的蝶形阀76以及孔阀77、以及鼓风机73的出口侧的孔阀74以及蝶形阀75均能够自由调整开闭，且空气供给管路52侧的孔阀74以及蝶形阀75构成空气供给管路侧阀机构74A。
另外，空气排气管路62侧的蝶形阀76以及孔阀77构成空气排气管路侧阀机构76A。
接着，说明由这样的结构构成的立式热处理装置的作用。
首先，在舟皿12内装载晶圆w，将装载有晶圆w的舟皿12载置在盖体10的保温筒11上。之后，利用盖体10的上升移动，将舟皿12搬入到处理容器3内。
接着，控制部51控制电源而使加热元件18工作，对炉主体5和处理容器3之间的空间33进行加热，对处理容器3内的装载在舟皿12上的晶圆w实施必要的热处理。
在此期间，基于来自该温度传感器的检测信号，利用控制部51以适当的温度对晶圆w实施高精度的热处理。
当对晶圆w实施的热处理结束时，为了谋求热处理作业的效率化，对炉主体5和处理容器3之间的空间33内进行强制性地冷却。
接着，说明空间33内的强制冷却方法。
首先，利用控制部51使空气供给以及空气排气用鼓风机73工作。此时，空气供给管路52内的冷却用空气被送往供给管道49。
之后，供给管道49内的冷却用空气进入形成于炉主体5的绝热件16的外方的各环状流路38内，接着，环状流路38内的冷却用空气自以贯穿绝热件16的方式设置的空气吹出孔40吹出到炉主体5和处理容器3之间的空间33内，对该空间33内进行强制性地冷却(第一冷却工序)。
空间33内的加热空气经由空气排气管路62被换热器79冷却之后，回到鼓风机73中。
在此期间，控制部51驱动控制鼓风机73的变换器驱动部73a，并且，驱动控制空气供给管路侧阀机构74A和空气排气管路侧阀机构76A，将空间33内维持成微负压(相对于炉主体5的外部的环境(大气压力)为0Pa～-85Pa，优选为-20Pa～-30Pa)的范围A(参照图4)。
这样，将空间33内保持成相对于炉主体5的外部的环境(大气压力)为0Pa～-85Pa，优选为-20Pa～-30Pa的微负压的范围A内，能够防止空间33内成为正压而自炉主体5向外部喷出热风，而且，能够防止空间33内成为强负压而使外部气体卷入到炉主体5内而导致处理容器3中的温度分布不均匀。
当利用第一冷却工序对炉主体5和处理容器3之间的空间33内进行强制性的冷却时，空间33内的温度降低，从而使空间33内的压力比第一冷却工序中的压力低。
在此期间，利用压力检测系统50直接检测空间33内的压力，在空间33内的压力比第一冷却工序中的压力大幅降低的情况下，控制部51基于来自压力检测系统50的检测信号，采用大于第一冷却工序中的设定压力的设定压力来控制鼓风机73的变换器驱动部73a，并且驱动控制空气供给管路侧阀机构74A和空气排气管路侧阀机构76A。在该情况下，自空气供给管路52向空间33内供给比第一冷却工序时供给的冷却空气的量多的冷却空气，能够使空间33内的压力再次回到第一冷却工序的压力(第二冷却工序)。即，在没有采用这样的第二冷却工序的情况下，导致持续发生如图4的虚线所示那样的压力的降低，但是通过采用第2冷却工序，能够如图4的实线所示，使空间33内的压力再次回到第一冷却工序的水准。
利用该第二冷却工序，能够不会随着空间33内的压力的降低而向炉主体5内卷入外部气体，而且能够向空间33内供给较多的冷却用空气，能够迅速且可靠地对空间33内进行强制冷却。
接着，进一步详细说明第一冷却工序及第二冷却工序的作用。
在第一冷却工序中，如上所述，环状流路38内的冷却用空气自以贯穿绝热件16的方式设置的空气吹出孔40吹到炉主体5和处理容器3之间的空间33内，从而对该空间33内进行强制性地冷却。在该情况下，吹出到空间33内的冷却用空气将炉主体5的加热元件18以及处理容器3冷却，从而该冷却用空气一下子膨胀而使体积增加，使压力上升(参照图4)。如上所述，压力检测系统50设置在炉主体5和处理容器3之间的空间33，利用该压力检测系统50直接检测空间33内的压力，因此，与例如在远离空间33的空气供给管路52或者空气排气管路62上设置压力传感器的情况相比，能够不受到干扰的影响地迅速且可靠地检测空间33内的压力上升。然后，控制部51基于来自压力检测系统50的检测信号适当地进行控制，使得空间33内成为上述微负压。
即，也可以考虑利用设在空气供给管路52或者空气排气管路62上的压力传感器来检测空间33内的压力，但是，当在空气供给管路52上设置压力传感器时，需要将施加于冷却用空气的推压的影响考虑为干扰，当在空气排气管路62上设置压力传感器时，需要将施加于冷却用空气的拉压的影响考虑为干扰。
相对于此，采用本发明，由于在炉主体5和处理容器3之间的空间33设置压力检测系统50，因此，能够不会受到干扰的影响地直接性地迅速且可靠地检测空间33的压力上升，能够利用控制部51适当地进行控制，使得空间33内成为微负压。
当对炉主体5和处理容器3之间的空间33进行强制性地冷却时，空间33内的温度降低而使空间33内的压力也降低(第二冷却工序)(参照图4)。
在该情况下，也是利用设置在空间33上的压力检测系统50来直接检测空间33内的压力，因此，能够迅速且可靠地检测空间33内的压力降低。此时，控制部51基于来自压力检测系统50的检测信号而自空气供给管路52向空间33内供给比第一冷却工序时供给的冷却用空气的量多的冷却用空气，能够使空间33内的压力再次回到第一冷却工序的压力。
这样，在第二冷却工序时，供给比第一冷却工序时供给的冷却用空气的量多的冷却用空气，使空间33内的压力上升，从而不会使第二冷却工序时的冷却速度过低。
另外，在上述实施方式中，例示了控制部51基于来自压力检测系统50的检测信息而驱动控制空气供给以及空气排气用的鼓风机73的变换器驱动部73a、空气供给管路侧阀机构74A以及空气排气管路侧阀机构76A的例子，但是，控制部51也可以驱动控制空气供给以及空气排气用的鼓风机73的变换器驱动部73a、空气供给管路侧阀机构74A以及空气排气管路侧阀机构76A中的任一方，或者也可以将这些组合而控制，而且，也可以仅驱动控制空气供给管路侧阀机构74A的任一个构件74、75，或者也可以仅驱动控制空气排气管路侧阀机构76A的任一个构件76、77。
另外，本发明并不限定于上述各实施方式，能够在本发明的要旨的范围内进行各种各样的设计变更，例如，作为处理容器可以是将具有导入管部以及排气管部的由耐热金属例如不锈钢制成的圆筒状的连通器(manifold)连接在下端部而成的构件，而且，处理容器也可以是双重管构造。
本专利申请享受2010年3月10日提出的日本申请即日本特愿2010-053154的优先权。上述在先申请中公开的所有内容通过引用的方式构成本说明书的一部分。
Claims (16)
1.一种立式热处理装置，其特征在于，
该立式热处理装置包括：
炉主体，在该炉主体的内周面上设有加热部；
处理容器，其配置在炉主体内，在该处理容器和炉主体之间形成有空间，在该处理容器内部收纳多个被处理体；
多个空气吹出孔，它们沿纵向并排设在炉主体上；
空气供给管路，其与炉主体相连接，该空气供给管路用于借助多个空气吹出孔向空间内供给冷却用空气；
空气排气管路，其与炉主体相连接，该空气排气管路用于自空间内排出冷却用空气；
鼓风机，其配置在空气供给管路和空气排气管路中的至少一方上；
空气供给管路侧阀机构以及空气排气管路侧阀机构，该空气供给管路侧阀机构设在空气供给管路上，该空气排气管路侧阀机构设在空气排气管路上，
压力检测系统，其用于检测炉主体和处理容器之间的空间内的压力，
控制部，该控制部基于来自压力检测系统的检测信号控制鼓风机、空气供给管路侧阀机构以及空气排气管路侧阀机构中的至少一方而使空间内的压力成为微负压，
在该立式热处理装置中，利用多个空气吹出孔形成在炉主体上沿纵向延伸的空气吹出孔的设置区域，压力检测系统设置在炉主体和处理容器之间的空间中的、与形成为在炉主体上沿纵向延伸的空气吹出孔的设置区域相对应的空间区域。
2.根据权利要求1所述的立式热处理装置，其特征在于，
控制部使空间内成为0Pa～-85Pa的微负压。
3.根据权利要求2所述的立式热处理装置，其特征在于，
控制部使空间内成为-20Pa～-30Pa的微负压。
4.根据权利要求1所述的立式热处理装置，其特征在于，
空气供给管路和空气排气管路互相连结而构成封闭系统空气供给/排气管路，
在该封闭系统空气管路上设有空气供给以及空气排气用的鼓风机。
5.根据权利要求1所述的立式热处理装置，其特征在于，
分别独立地设置空气供给管路和空气排气管路而构成开放系统空气供给/排气管路，
在该空气供给管路上设有空气供给鼓风机，在该空气排气管路上设有空气排气鼓风机。
6.根据权利要求1所述的立式热处理装置，其特征在于，
控制部基于来自压力检测系统的检测信号控制鼓风机的转速而使空间内成为微负压。
7.根据权利要求1所述的立式热处理装置，其特征在于，
控制部基于来自压力检测系统的检测信号调整空气供给管路侧阀机构的阀开度、或者调整空气排气管路侧阀机构的阀开度，从而使空间内成为微负压。
8.根据权利要求1所述的立式热处理装置，其特征在于，
压力检测系统具有以贯穿炉主体的方式设置的压力检测管和设在压力检测管的出口处的压力传感器。
9.一种立式热处理装置的冷却方法，
该立式热处理装置包括：
炉主体，在该炉主体的内周面上设有加热部；
处理容器，其配置在炉主体内，在该处理容器和炉主体之间形成有空间，在该处理容器内部收纳多个被处理体；
多个空气吹出孔，它们沿纵向并排设在炉主体上；
空气供给管路，其与炉主体相连接，该空气供给管路用于借助多个空气吹出孔向空间内供给冷却用空气；
空气排气管路，其与炉主体相连接，该空气排气管路用于自空间内排出冷却用空气；
鼓风机，其配置在空气供给管路和空气排气管路中的至少一方上；
空气供给管路侧阀机构以及空气排气管路侧阀机构，该空气供给管路侧阀机构设在空气供给管路上，该空气排气管路侧阀机构设在空气排气管路上，
压力检测系统，其用于检测炉主体和处理容器之间的空间内的压力，
控制部，该控制部基于来自压力检测系统的检测信号控制鼓风机、空气供给管路侧阀机构以及空气排气管路侧阀机构中的至少一方而使空间内的压力成为微负压，
在该立式热处理装置中，利用多个空气吹出孔形成在炉主体上沿纵向延伸的空气吹出孔的设置区域，压力检测系统设置在炉主体和处理容器之间的空间中的、与形成为在炉主体上沿纵向延伸的空气吹出孔的设置区域相对应的空间区域，
该立式热处理装置的冷却方法的特征在于，
该立式热处理装置的冷却方法包括以下冷却工序：
第一冷却工序，在该第一冷却工序中，利用控制部使鼓风机工作，利用空气供给管路向炉主体和处理容器之间的空间供给冷却用空气，并且利用空气排气管路自空间排出冷却用空气；
第二冷却工序，在该第二冷却工序中，在由于空间内的温度降低而使空间内的压力低于第一冷却工序时的压力的情况下，控制部基于来自压力检测系统的检测信号控制鼓风机、空气供给管路侧阀机构以及空气排气管路侧阀机构中的至少一方，从而向空间内供给比第一冷却工序时供给的空气量多的空气量。
10.根据权利要求9所述的立式热处理装置的冷却方法，其特征在于，
控制部使空间内成为0Pa～-85Pa的微负压。
11.根据权利要求9所述的立式热处理装置的冷却方法，其特征在于，
控制部使空间内成为-20Pa～-30Pa的微负压。
12.根据权利要求9所述的立式热处理装置的冷却方法，其特征在于，
空气供给管路和空气排气管路互相连结而构成封闭系统空气供给/排气管路，
在该封闭系统空气管路上设有空气供给以及空气排气用的鼓风机。
13.根据权利要求9所述的立式热处理装置的冷却方法，其特征在于，
分别独立地设置空气供给管路和空气排气管路而构成开放系统空气供给/排气管路，
在该空气供给管路上设有空气供给鼓风机，在该空气排气管路上设有空气排气鼓风机。
14.根据权利要求9所述的立式热处理装置的冷却方法，其特征在于，
控制部基于来自压力检测系统的检测信号控制鼓风机的转速而使空间内成为微负压。
15.根据权利要求9所述的立式热处理装置的冷却方法，其特征在于，
控制部基于来自压力检测系统的检测信号调整空气供给管路侧阀机构的阀开度、或者调整空气排气管路侧阀机构的阀开度，从而使空间内成为微负压。
16.根据权利要求9所述的立式热处理装置的冷却方法，其特征在于，
压力检测系统具有以贯穿炉主体的方式设置的压力检测管和设在压力检测管的出口处的压力传感器。
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| JP2010053154 | 2010-03-10 | ||
| JP2010-053154 | 2010-03-10 |
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