CN110444489B - 热处理装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够提高处理容器内的温度稳定性的技术。本发明的一个方式的热处理装置包括竖长的处理容器和以包围上述处理容器的方式设置的加热装置，上述加热装置包括：具有顶面且下端开口的圆筒体形状的第一隔热部件；沿周向设置于上述第一隔热部件的内周侧的发热件；和第二隔热部件，其沿上述第一隔热部件的周向配置于与上述发热件相邻的位置。

Description

热处理装置
技术领域
本发明涉及一种热处理装置。
背景技术
已知对多个基片一并进行热处理的批次式的竖式热处理装置。在竖式热处理装置中，在收纳基片的竖长的处理容器的外周侧以包围处理容器的方式设置有用于加热基片的加热装置。加热装置在例如圆筒体状的隔热层的内周侧将加热导线束卷绕为螺旋状而形成(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-39006号公报
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明提供一种能够提高处理容器内的温度稳定性的技术。
用于解决技术问题的技术手段
本发明的一个方式的热处理装置包括竖长的处理容器和以包围上述处理容器的方式设置的加热装置，上述加热装置包括：具有顶面且下端开口的圆筒体形状的第一隔热部件；沿周向设置于上述第一隔热部件的内周侧的发热件；和第二隔热部件，其沿上述第一隔热部件的周向配置于与上述发热件相邻的位置。
发明效果
依照本发明，能够提高处理容器内的温度稳定性。
附图说明
图1是表示热处理装置的结构例的截面图。
图2是表示加热装置的结构例的截面图。
图3是表示加热装置的结构例的立体图。
图4是表示加热装置的另一结构例的截面图。
图5是表示加热装置的又一结构例的截面图。
附图标记说明
1 热处理装置
4 处理容器
48 加热装置
50 第一隔热部件
52 发热件
54 第二隔热部件。
具体实施方式
以下，参照所附的附图，对本发明的不作限定的、例示的实施方式进行说明。在所附的所有附图中，对相同或对应的部件或零件，标注相同或对应的参照附图标记，省略重复的说明。
(热处理装置)
对本发明的一实施方式的热处理装置进行说明。本发明的一实施方式的热处理装置是对多个基片一并进行热处理的批次式的竖式热处理装置。图1是表示热处理装置的结构例的截面图。图2是表示加热装置的结构例的截面图。图3是表示加热装置的结构例的立体图，是从下方观察图1的加热装置时的图。
如图1所示，热处理装置1具有长边方向垂直的竖长的处理容器4。处理容器4由双重管结构构成，该双重管结构包括具有顶部的外筒6和同心地配置于外筒6的内侧的圆筒体状的内筒8。
外筒6和内筒8由石英等耐热性材料形成。外筒6和内筒8由例如不锈钢制的歧管10保持着下端。歧管10固定于基板(base plate)12。此外，也可以为不设置歧管10，而由例如石英形成整个处理容器4的构成。
由例如不锈钢形成的圆盘状的管底14经由O形环等的密封部件16可气密密封地安装于歧管10的下端的开口。在管底14的大致中心部，利用例如磁性流体密封18以气密状态插通有可旋转的旋转轴20。旋转轴20的下端与旋转机构22连接，上端固定有由例如不锈钢形成的载置台24。
在载置台24上设有例如石英制的保温筒26。在保温筒26上载置有例如石英制的晶片舟皿28。
在晶片舟皿28中，以规定的间隔(例如10mm的间距)收纳有多个(例如50～150个)的半导体晶片(以下称为“晶片W”。)。晶片舟皿28、保温筒26、载置台24和管底14由例如作为舟皿升降机的升降机构30一体地装载、卸载于处理容器4。
在歧管10的下部设置有用于对处理容器4内导入处理气体的气体导入机构32。气体导入机构32具有以气密地贯通歧管10的方式设置的气体喷嘴34。此外，在图1中，表示设置有一个气体导入机构32的情况，但是也可以根据使用的气体的种类的数量等来设置多个气体导入机构32。从气体喷嘴34向处理容器4导入的气体由流量控制机构(未图示)控制其流量。
在歧管10的上部设置有气体出口36。气体出口36与排气系统38连结。排气系统38包括与气体出口36连接的排气通路40和设置于排气通路40的途中的压力调节阀42及真空泵44。利用排气系统38，能够一边调节处理容器4内的压力，一边进行排气。
在处理容器4的外周侧以包围处理容器4的方式设置有用于加热晶片W的加热装置48。加热装置48包括第一隔热部件50、保护罩51、发热件52和第二隔热部件54。
第一隔热部件50具有顶面，形成为下端开口的圆筒体状。第一隔热部件50的下端支承于基板12。第一隔热部件50由例如热传导性低、比较柔软的无定形的二氧化硅(silica)和氧化铝(alumina)的混合物形成。第一隔热部件50以其内周与处理容器4的外表面隔开规定的距离的方式配置。
保护罩51以覆盖第一隔热部件50的外周的整面的方式安装。保护罩51由例如不锈钢形成。
发热件52卷绕为螺旋状地配置于第一隔热部件50的内周侧。发热件52与电源连接，通过供给电力而发热，对晶片舟皿28所保持的晶片W进行加热。发热件52例如如图3所示，是由在第一隔热部件50的内周侧以规定的卷绕直径和规定的排列间距卷绕为螺旋状地配置的、截面形状为矩形的薄板部件形成的加热导线束。薄板部件被加工为例如波形，并由销固定于第一隔热部件50。但是，发热件52可以为由例如截面形状为圆形的线形材料形成的加热导线束。另外，关于发热件52，也可以代替由销进行的固定，而在第一隔热部件50的内周侧以螺旋状形成槽部，将其嵌入槽部来固定。另外，也可以为发热件52在上下方向被分割成多个区域。在发热件52在上下方向被分割为多个区域的情况下，在每个区域控制发热件52的发热量，能够调节处理容器4的上下方向的温度。
第二隔热部件54沿周向设置于在上下方向相邻的发热件52之间。第二隔热部件54设置于例如第一隔热部件50的下部(开口侧)。第二隔热部件54从第一隔热部件50的内壁延伸至处理容器4侧而形成为檐状，例如以比发热件52突出到处理容器4侧的方式形成。利用第二隔热部件54，在其与处理容器4的外壁之间形成有微小的间隙。另外，第二隔热部件54例如如图3所示以分割为多个的方式形成，从处理容器4的长边方向观察时，分割为多个的第二隔热部件54各自的形状是圆弧形。但是，也可以为第二隔热部件54不被分割为多个而形成为一体。另外，第二隔热部件54例如如图2所示，在处理容器4的长边方向的截面形状为矩形。第二隔热部件54的构成材料具有绝缘性和耐热性即可，例如可以为陶瓷材料。作为陶瓷材料，可以使用例如氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)。
依照本发明的一实施方式的热处理装置，在上下方向相邻的发热件52之间沿周向设置有第二隔热部件54，因此能够抑制发热件52发热而产生的上下方向的温度差所导致的自然对流。因此，处理容器内的温度稳定性提高。另外，能够抑制向第一隔热部件50的开口散热，因此第一隔热部件50的下部的温度降低减小，能够降低为了将处理容器4内维持在规定的温度而供给到发热件52的电力。
尤其是，在发热件52在上下方向被分割为多个，独立控制对各发热件52供给的电力的情况下，对第一隔热部件50的开口的散热较大时，增大对靠近开口的发热件52供给的电力，由此上下方向的温度均匀性变得良好。但是，当增大对靠近开口的发热件52供给的电力时，存在这样的问题：该发热件52附近的温度高于比该发热件52靠上方的发热件52附近的温度，在处理容器4与第一隔热部件50之间的空间产生上升气流(自然对流)。在本发明的一实施方式的热处理装置中，在上下方向相邻的发热件52之间沿周向设置有第二隔热部件54，因此能够抑制在处理容器4与第一隔热部件50之间的空间产生的自然对流。
另外，依照本发明的一实施方式的热处理装置，第二隔热部件54比发热件52突出到处理容器4侧。由此，能够特别提高自然对流的抑制效果和散热的抑制效果。
另外，依照本发明的一实施方式的热处理装置，第二隔热部件54以分割为多个的方式形成。由此，在将发热件52配置于第一隔热部件50的内周侧后能够容易地安装第二隔热部件54，能够降低制造成本。另外，除了新设的加热装置之外，在已设的加热装置也能够容易地安装第二隔热部件54。
此外，在上述的实施方式中，说明了加热装置48具有在处理容器4的长边方向的截面形状为矩形的第二隔热部件54的情况，但是不下限于此。例如，如图4所示，也可以为加热装置48具有第二隔热部件54A，该第二隔热部件54A在处理容器4的长边方向的截面形状为处理容器4侧为锐角的三角形。截面形状为三角形，由此能够降低材料的使用量，因此制造成本变低。另外，例如如图5所示，也可以为加热装置48具有第二隔热部件54B，该第二隔热部件54B在处理容器4的长边方向的截面形状为矩形并且对它的处理容器4侧的角进行了圆角加工(R加工)。对第二隔热部件54B的处理容器4侧的角进行了圆角加工，因此即使与处理容器4的外表面接触也能够抑制处理容器4发生破损。此外，图4是表示加热装置的另一结构例的截面图，图5是表示加热装置的又一结构例的截面图。
(实施例)
对为了确认本发明的一实施方式的热处理装置1的效果而实施的实施例进行说明。
在实施例中，利用热处理装置1来控制对发热件52的供给电力，以使得各区域的晶片温度成为500℃，其中该热处理装置1具有被分割为能够独立控制的7个区域的发热件52和与最下部的区域的发热件52对应地设置的第二隔热部件54。另外，为了进行比较，利用具有被分割为能够独立控制的7个区域的发热件52而不具有第二隔热部件54的热处理装置，来控制对发热件52的供给电力，以使得各区域的晶片温度成为500℃。而且，在各热处理装置中，测量了各区域的晶片温度稳定为500℃时对发热件52的供给电力。
在实施例中，按从上部向下部去的顺序，对各区域的发热件52的供给电力为额定电力的1.24％、0.71％、0.70％、0.82％、1.11％、1.70％、6.63％。对此，在比较例中，按从上部向下部去的顺序，对各区域的发热件52的供给电力为额定电力的1.26％、0.68％、0.70％、0.78％、1.02％、1.65％、7.68％。
根据上述的结果可知，在与最下部的区域的发热件52对应的位置设置第二隔热部件54，由此对最下部的区域的发热件52的供给电力减少大约13％(从定格电力的7.68％至6.63％)。
本发明的实施方式的所有的方面均是例示，不应认为是限制。上述的实施方式在不脱离所附的权利要求的范围及其主旨的情况下，可以以各种方式省略、置换、改变。
在上述的实施方式中，说明了发热件52卷绕为螺旋状地配置于第一隔热部件50的内周侧的情况，但是不限于此。发热件52在第一隔热部件50的内周侧沿周向设置即可，例如可以为上下地弯曲为波纹状，并遍及第一隔热部件50的内周侧整周地配置。在该情况下，第二隔热部件54配置在比发热件52的上侧的弯曲部靠上方和比发热件52的下侧的弯曲部靠下方的至少任一处。
在上述的实施方式中，列举处理容器为具有内管和外管的双重管结构的情况为例进行了说明，但是不限于此，例如，处理容器也可以为单重管结构。
在上述的实施方式中，列举从处理容器的下端位置将处理气体供给到处理容器内的情况为例进行了说明，但是不限于此，例如也可以为沿晶片舟皿的长边方向配置气体喷嘴，以侧流(side flow)方式供给处理气体的结构。
在上述的实施方式中，列举由热处理装置进行处理的基片为半导体晶片的情况为例进行了说明，但是不限于此。例如基片可以为平板显示器(FPD：Flat Panel Display)用的大型基片、EL元件或者太阳能电池用的基片。

Claims (6)

1.一种热处理装置，其特征在于，包括：
竖长的处理容器；和
以包围所述处理容器的方式设置的加热装置，
所述加热装置包括：
具有顶面且下端开口的圆筒体形状的第一隔热部件；
沿周向设置于所述第一隔热部件的内周侧的发热件；和
第二隔热部件，其沿所述第一隔热部件的周向配置于与所述发热件相邻的位置，形成为檐状，
所述第二隔热部件以分割为多个的方式形成，从所述处理容器的长边方向观察时，以分割为多个的方式形成的所述第二隔热部件各自的形状为圆弧形，或者所述第二隔热部件不被分割为多个而形成为一体，
所述发热件在所述处理容器的长边方向被分割为多个区域，所述第二隔热部件在所述第一隔热部件的开口侧与最下部的区域的发热件对应地设置，由此，所述热处理装置构成为控制对所述发热件的供给电力，与不具有所述第二隔热部件的热处理装置相比，以降低为了将所述处理容器内维持在规定的温度而供给到所述最下部的区域的发热件的电力的方式控制对所述发热件的供给电力。
2.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：
所述发热件以卷绕为螺旋状的方式设置，
所述第二隔热部件配置于相邻的所述发热件之间。
3.如权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：
所述第二隔热部件比所述发热件突出到所述处理容器侧。
4.如权利要求1至3中任一项所述的热处理装置，其特征在于：
所述第二隔热部件在所述处理容器的长边方向的截面形状为矩形。
5.如权利要求1至3中任一项所述的热处理装置，其特征在于：
所述第二隔热部件在所述处理容器的长边方向的截面形状为矩形，
所述第二隔热部件的所述处理容器侧的角进行了圆角加工。
6.如权利要求1至3中任一项所述的热处理装置，其特征在于：
所述第二隔热部件在所述处理容器的长边方向的截面形状为三角形。
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