CN117316809A - 热处理装置和热处理装置的温度调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种热处理装置和热处理装置的温度调节方法，其能够高效地调节处理容器的温度，从而能够提高作为基片处理整体的吞吐量。一种热处理装置，其包括：处理容器，其具有能够处理基片的内部空间；和调温炉，其配置于所述处理容器的周围，从所述处理容器的外侧对所述基片进行加热。此外，热处理装置1包括内部调温单元，其相对于所述处理容器能够相对移动，且在与开放所述内部空间的开口相对地配置的状态下，向所述内部空间供给用于调节所述处理容器的温度的调温用气体。

Description

热处理装置和热处理装置的温度调节方法
技术领域
本公开涉及热处理装置和热处理装置的温度调节方法。
背景技术
在专利文献1中公开了一种基片处理装置(热处理装置)，其通过将多个基片收纳在处理容器内，一边对各基片进行加热，一边供给处理气体，来进行成膜等基片处理。
这种热处理装置为了调节处理容器的温度，利用设置于处理容器外部的加热器单元(调温炉)的加热器来从外侧对处理容器进行加热，或者通过向调温炉内的空间供给空气来从外侧对处理容器进行冷却。热处理装置具有根据工艺条件的要求，例如在80℃～800℃的范围调节处理容器的温度的情况。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-142237号公报。
发明内容
发明要解决的问题
本公开提供一种能够高效地调节处理容器的温度的技术。
用于解决问题的技术手段
根据本公开的一方式，提供一种热处理装置，包括：处理容器，其具有能够处理基片的内部空间；调温炉，其配置于所述处理容器的周围，从所述处理容器的外侧对收纳于所述内部空间的基片进行加热；和内部调温单元，其相对于所述处理容器能够相对移动，且在与开放所述内部空间的开口相对地配置的状态下，向所述内部空间供给用于调节所述处理容器的温度的调温用气体。
发明效果
根据一方式，能够高效地调节处理容器的温度。
附图说明
图1是表示在一实施方式的热处理装置中配置有多个基片的结构的概略说明图。
图2是表示在热处理装置中配置有内部调温单元的结构的概略说明图。
图3是表示热处理装置的温度调节方法的流程图。
图4是表示在不使用内部调温单元的情况和使用内部调温单元的情况下的处理容器的温度变化的图。
图5的(A)是表示第一变形例的热处理装置的概略说明图。图5的(B)是表示第二变形例的热处理装置的概略说明图。
图6的(A)是表示第三变形例的热处理装置的概略说明图。图6的(B)是表示第四变形例的热处理装置的概略说明图。
图7的(A)是表示第五变形例的内部调温单元的概略说明图。图7的(B)是表示第六变形例的内部调温单元的概略说明图。图7的(C)是表示第七变形例的内部调温单元的概略说明图。
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本公开的方式进行说明。在各图中，存在对相同的结构部分赋予相同的符号，省略重复说明的情况。
如图1所示，一实施方式的热处理装置1构成为在铅垂方向(上下方向)并排地配置多个基片W并对各基片W进行成膜等基片处理的立式处理装置。基片W例如可举出硅晶片或化合物半导体晶片等半导体基片、或者玻璃基片。
热处理装置1具有收纳多个基片W的处理容器10和配置于处理容器10的周围的调温炉50。此外，热处理装置1包括控制该热处理装置1的各结构的动作的控制部90。
处理容器10形成为在铅垂方向延伸的筒状。在处理容器10的内部形成有能够在铅垂方向并排地配置多个基片W的内部空间P。处理容器10例如构成为包括：上端(顶部)和下端开放的圆筒状的内筒11；和配置于该内筒11的外侧，具有顶部而下端开放的圆筒状的外筒12。内筒11和外筒12由石英等耐热性材料形成，呈相互同轴配置的两重构造。另外，处理容器10不限于两重构造，可以是单筒构造，或者也可以是由三个以上的筒构成的多重构造。
内筒11具有比各基片W的直径大的直径，并且具有能够收纳各基片W的(例如，各基片W的配置高度以上的)轴向长度。在内筒11的内部形成有向所收纳的各基片W喷出气体来进行基片处理的处理空间P1。在内筒11的上端设置有与处理空间P1连通，使气体向内筒11与外筒12之间的流通空间P2流出的开口15。
此外，在内筒11的规定的周向位置，沿着铅垂方向形成有收纳气体喷嘴31的收纳部13。作为一例，收纳部13设置在使内筒11的侧壁的一部分向径向外侧突出的凸部14的内侧。另外，可以在内筒11的周壁的规定位置(例如，隔着中心轴的收纳部13的另一侧)形成有在铅垂方向较长的未图示的开口。
外筒12具有比内筒11大的直径，以非接触的方式覆盖内筒11，构成处理容器10的外形。内筒11与外筒12之间的流通空间P2形成于内筒11的上方和侧方，使向上方移动的气体流通到铅垂方向下侧。处理容器10的内部空间P由处理空间P1和流通空间P2构成。
处理容器10的下端支承于由不锈钢形成的圆筒状的歧管17。例如，歧管17在上端具有歧管侧凸缘17f。歧管侧凸缘17f对形成在外筒12的下端的外筒侧凸缘12f进行固定和支承。在外筒侧凸缘12f与歧管侧凸缘17f之间设置有气密地密封外筒12和歧管17的密封部件19。
此外，歧管17在上部侧的内壁具有环状的支承部20。支承部20向径向内侧突出，对内筒11的下端进行固定和支承。在歧管17的下端开口17o以能够脱离的方式安装盖体21。
盖体21成为将保持各基片W的晶舟16配置在处理容器10内的基片配置单元22的一部分。盖体21例如由不锈钢形成，呈圆板状。盖体21在将各基片W配置于处理空间P1的状态下，经由设置于歧管17的下端的密封部件18气密地封闭歧管17的下端开口17o。
在盖体21的中心部，隔着磁性流体密封部23贯通有将晶舟16以可旋转的方式支承的旋转轴24。旋转轴24的下部支承于由晶舟升降机等构成的升降机构25的臂25A。热处理装置1通过使升降机构25的臂25A升降，使盖体21与晶舟16一体地上下移动，能够使晶舟16相对于处理容器10内插入和脱离。
在旋转轴24的上端设置有旋转板26。保持各基片W的晶舟16隔着隔热单元27支承于该旋转板26上。晶舟16作为能够沿着铅垂方向每隔规定间隔保持基片W的搁架而构成。在利用晶舟16保持各基片W的状态下，各基片W的表面相互沿水平方向延伸。
气体供给部30经由歧管17插入到处理容器10的内部。气体供给部30将处理气体、吹扫气体、清洁气体等气体导入到内筒11的处理空间P1。例如，气体供给部30具有导入处理气体、吹扫气体、清洁气体等的气体喷嘴31。另外，在图1中虽然仅图示了一个气体喷嘴31，但气体供给部30可以包括多个气体喷嘴31。例如，多个气体喷嘴31可以按处理气体、吹扫气体、清洁气体的每个种类而设置。
气体喷嘴31是石英制的喷射器管，设置为在内筒11内沿着铅垂方向延伸，并且在下端弯曲成L字状以贯通歧管17的内外。此外，气体喷嘴31固定和支承于歧管17。气体喷嘴31沿着铅垂方向按规定间隔具有多个气体孔31h，经由各气体孔31h在水平方向喷出气体。各气体孔31h的间隔例如设定为与支承于晶舟16的各基片W的间隔相同。此外，各气体孔31h的铅垂方向的位置设定为位于在铅垂方向上相邻的基片W彼此的中间。由此，各气体孔31h能够使气体顺畅地在各基片W间的间隙流通。
气体供给部30在处理容器10的外部一边控制流量，一边向处理容器10内的气体喷嘴31供给处理气体、吹扫气体、清洁气体等。处理气体可以根据在基片W成膜的膜种类而选择适当的处理气体。作为一例，在形成氧化硅膜的情况下，作为处理气体，例如可以利用二氯甲硅烷(DCS)气体等含硅气体和臭氧(O3)气体等氧化气体。吹扫气体例如可以利用氮气(N2)气体、氩气(Ar)气体。
气体排气部40将处理容器10内的气体排出到外部。由气体供给部30供给的气体从内筒11的处理空间P1移动到流通空间P2之后，经由气体出口41排出。气体出口41是歧管17的上部的侧壁，且形成于支承部20的上方。在气体出口41连接有气体排气部40的排气路径42。气体排气部40从排气路径42的上游朝向下游依次具有压力调节阀43、真空泵44。气体排气部40通过利用真空泵44吸引处理容器10内的气体，同时利用压力调节阀43调节排出的气体的流量，来调节处理容器10内的压力。
此外，在处理容器10的内部(例如，内筒11内的处理空间P1)设置有检测处理容器10内的温度的温度传感器80。温度传感器80在铅垂方向的不同位置具有多个(在本实施方式中为五个)测温元件81～85。多个测温元件81～85可以应用热电偶、测温电阻体等。温度传感器80将多个测温元件81～85的每一个所检测出的温度分别发送到控制部90。
另一方面，调温炉50形成为覆盖处理容器10整体的筒状，对收纳于处理容器10的各基片W进行加热和冷却。具体而言，调温炉50包括：具有顶部的圆筒状的壳体51；以及设置于壳体51的内侧的加热器52。
壳体51形成得比处理容器10大，其中心轴设置在与处理容器10的中心轴大致相同的位置。例如，壳体51安装于固定有外筒侧凸缘12f的底板54的上表面。壳体51通过相对于处理容器10的外周面隔开间隔地设置，在处理容器10的外周面与该壳体51的内周面之间形成调温空间53。调温空间53设置为在处理容器10的侧方和上方连续。
壳体51包括具有顶部并覆盖处理容器10整体的隔热部51a和在隔热部51a的外周侧对隔热部51a进行加强的加强部51b。即，壳体51的侧壁为隔热部51a与加强部51b的层叠构造。隔热部51a例如以二氧化硅、氧化铝等为主要成分形成，抑制该隔热部51a内的热传递。加强部51b由不锈钢等金属形成。此外，为了抑制调温炉50对外部的热影响，加强部51b的外周侧被未图示的水冷套覆盖。
调温炉50的加热器52可以应用对处理容器10内的多个基片W进行加热的适当结构。例如，作为加热器52，可以使用辐射红外线来对处理容器10进行加热的红外线加热器。在这种情况下，加热器52形成为线状，经由保持部(未图示)以螺旋状、环状、圆弧状、刀柄形状或蛇行的方式保持于隔热部51a的内周面。
此外，调温炉50为了在基片处理时或基片处理后对处理容器10进行冷却，具有使冷却气体在调温空间53中流通的外部流通部60。另外，虽然在调温空间53中流通的冷却气体在本实施方式中为空气，但没有特别限制，例如，可以应用非活性气体等。具体而言，外部流通部60具有设置于调温炉50的外部的外部供给路径61和流量调节器62、设置于加强部51b的供给流路63、以及设置于隔热部51a的供给孔64。
外部供给路径61与未图示的鼓风机连接，鼓风机向调温炉50供给空气。此外，在外部供给路径61，为了调节流入调温空间53的空气的温度，可以设置有温度调节部(热交换器、散热器等)。外部供给路径61在中途位置分支为多个分支路径61a。多个分支路径61a以在铅垂方向上并排的方式设置，与壳体51的加强部51b连接。各分支路径61a使从鼓风机供给的空气沿着铅垂方向分流。
流量调节器62按多个分支路径61a中的每一个而设置，调节在各分支路径61a流通的空气的流量。多个流量调节器62能够在控制部90的控制下相互独立地改变空气的流量。另外，流量调节器62也可以是通过用户的手动等来调节空气的流量的结构，而与控制部90无关。
供给流路63沿着加强部51b的轴向(铅垂方向)形成于多处。多个供给流路63在平面剖视时，各自在圆筒状的加强部51b内沿周向环状地延伸。
各供给孔64沿着隔热部51a的轴向(铅垂方向)和周向形成为矩阵状。沿轴向排列的各供给孔64配置于与沿轴向排列的各供给流路63相同的轴向位置，沿着水平方向与各供给流路63连通。各供给孔64以贯通隔热部51a的方式形成，将导入到各供给流路63的空气朝向调温空间53喷出。
此外，外部流通部60在壳体51的顶部具有排出供给到调温空间53内的空气的排气孔65。排气孔65与设置于壳体51的外部的外部排气路径66连接。外部排气路径66朝向适当的废弃部排出调温空间53的空气。或者，外部流通部60也可以是通过将外部排气路径66与外部供给路径61连接，使在调温空间53中使用的空气循环的结构。
热处理装置1的控制部90可以应用具有处理器91、存储器92、未图示的输入输出接口等的计算机。处理器91由CPU(中央处理单元)、GPU(图形处理单元)、ASIC(专用集成电路)、FPGA(现场可编程门阵列)、多个分立半导体构成的电路等中的一个或多个组合而成。存储器92适当组合易失性存储器、非易失性存储器(例如，压缩盘、DVD(数字多功能盘)、硬盘、闪存等)而成。
存储器92存储有使热处理装置1动作的程序、基片处理的工艺条件等的处理方案。处理器91通过读出、执行存储器92的程序，控制热处理装置1的各结构。另外，控制部90可以由经由网络进行信息通信的主计算机或多个客户端计算机构成。
这里，热处理装置1在基片处理中，通过驱动调温炉50的加热器52，能够使各基片W在短时间内升温。另一方面，热处理装置1在降低处理容器10的温度的情况下，利用外部流通部60使空气流通，因此要花费较长的时间进行降温。热处理装置1对处理容器10的降温花费时间，因此，作为基片处理整体，吞吐量恶化。特别是近年来，热处理装置1要求在较宽的温度范围(例如，80℃～800℃等)下进行基片处理、或基片处理的准备、后处理等，并且要求迅速地调节到目标温度。
因此，如图2所示，本实施方式的热处理装置1具有对处理容器10的内部空间P进行冷却的内部调温单元70。内部调温单元70是在具有晶舟16的基片配置单元22从处理容器10脱离的状态下，安装于该处理容器10的装置。
内部调温单元70具有：相对部件71，其与歧管17的下端开口17o相对配置；调温用气体供给管72，其固定于相对部件71；以及外部供给部73，其与调温用气体供给管72连接。此外，内部调温单元70包括使相对部件71和调温用气体供给管72相对于处理容器10一体地相对移动的单元动作部79。
内部调温单元70所供给的调温用气体没有特别限定，例如可以举出空气、非活性气体(CO2、N2、Ar等)。在本实施方式中，使用空气作为调温用气体，外部供给部73例如采用收集并压送室内的空气的机构。另外，内部调温单元70可以包括在向处理容器10的内部空间P导入空气之前的期间，调节空气的温度的温度调节部(热交换器、散热器等)。
内部调温单元70的相对部件71与基片配置单元22的盖体21同样地，构成为相对于歧管17的下端开口17o可拆装。相对部件71通过单元动作部79，移动到将歧管17的下端开口17o封闭的调温位置TS，和为了使基片配置单元22移动到歧管17的下端开口17o而从下端开口17o离开的退避位置(未图示)。相对部件71例如由不锈钢形成，呈圆板状。相对部件71也能够经由密封部件18气密地封闭歧管17的下端开口17o。
调温用气体供给管72例如由硬质的金属管形成，安装于相对部件71的中心部。调温用气体供给管72形成为直径比气体喷嘴31大，在内侧具有能够使大流量的空气流通的流路72a。调温用气体供给管72在相对部件71的上侧呈直线状突出。在调温用气体供给管72的上端(突出端)设置有与流路72a连通，能够向处理空间P1喷出空气的喷出口72b。另外，调温用气体供给管72也可以设置在从相对部件71的中心(处理容器10的轴心)偏离的位置。
调温用气体供给管72在相对部件71的下侧弯曲成大致L字状，与外部供给部73连接。外部供给部73包括与调温用气体供给管72连接的流通路径74。流通路径74的至少一部分由具有挠性的管构成，使得能够进行由单元动作部79实现的相对部件71和调温用气体供给管72的移动。此外，在流通路径74上，从空气的流通方向的上游朝向下游依次设置有供给泵75、开闭阀76和流量调节器77。
供给泵75在控制部90的控制下动作，朝向流通路径74的下游侧压送空气。开闭阀76通过在控制部90的控制下对流通路径74的流路进行开闭，切换向处理容器10内的空气的供给和供给停止。流量调节器77在控制部90的控制下动作，调节向处理容器10内供给的空气的流量。
虽然内部调温单元70(流量调节器77)向处理容器10内供给的空气的流量也取决于处理容器10的大小等，但例如优选在100SLM～2000SLM的范围内。与此相对，在基片处理时，经由气体喷嘴31向处理容器10内供给的处理气体、吹扫气体的流量例如为10SLM左右。因此，内部调温单元70向内部空间P供给的空气的供给量充分大于气体喷嘴31供给的处理气体、吹扫气体的供给量。由此，热处理装置1能够高效地降低处理容器10内的温度。例如，相对于处理气体、吹扫气体的供给量，空气的供给量设定在5倍～200倍的范围即可。若该比例不足5倍，则存在处理容器10的温度难以降低的可能性，若该比例超过200倍，则存在无法从处理容器10顺畅地排出空气的可能性。
此外，内部调温单元70的单元动作部79支承相对部件71和调温用气体供给管72的适当的地方，使这些部件一体地移动。单元动作部79具有未图示的马达等驱动源和未图示的驱动传递机构，随着驱动源的驱动力，使相对部件71和调温用气体供给管72在调温位置TS与退避位置之间移动。
本实施方式的热处理装置1基本上如以上那样构成，以下参照图3对其动作(热处理装置1的温度调节方法)进行说明。
热处理装置1的控制部90在基片处理的准备中，首先使基片配置单元22移动，将保持有各基片W的晶舟16送入处理容器10内(步骤S1)。随着该送入，通过使盖体21关闭歧管17的下端开口17o，处理容器10的内部空间P被密闭。
之后，热处理装置1对各基片W实施基片处理。例如，在成膜处理的情况下，热处理装置1控制调温炉50的加热器52，使其上升至设定温度，进行将处理容器10内的各基片W加热至成膜所需的温度的热处理(步骤S2)。此外，在基片处理中，热处理装置1控制气体供给部30的动作，一边经由气体喷嘴31向处理容器10内供给处理气体，一边利用气体排气部40对处理容器10内的处理气体进行排气。由此，热处理装置1在处理容器10内的压力被维持在设定压力的状态下充满处理气体，在被加热的各基片W的表面生成膜。此外，热处理装置1通过在基片处理中改变各基片W的温度、处理气体的种类，能够进行多个膜的层叠或膜的氧化、氮化等处理。
在基片处理后，控制部90使基片配置单元22移动，将晶舟16从处理容器10内送出(步骤S3)。由此，成为处理容器10(歧管17)的下端开口17o开放的状态。此时，处理容器10内的温度随着调温炉50的加热器52的驱动停止，降低到比基片处理时的温度低。然而，处理容器10内的温度的降低缓慢地进行。
在晶舟16的退避后，控制部90为了实施降温处理，控制单元动作部79使内部调温单元70移动，使相对部件71和调温用气体供给管72配置于调温位置TS(步骤S4)。通过随着该配置而使相对部件71关闭歧管17的下端开口17o，处理容器10的内部空间P被密闭。
之后，作为降温处理，控制部90控制外部供给部73，通过调温用气体供给管72从处理容器10的外部向处理容器10的内部空间P供给作为调温用气体的空气(步骤S5)。此时，外部供给部73将大流量(例如，1000SLM)的空气连续地供给到处理容器10内。如图2所示，由外部供给部73供给的空气从调温用气体供给管72的喷出口72b流入处理空间P1，一边冷却内筒11一边向上方移动通过处理空间P1。该空气通过内筒11的开口15，转移到上方的流通空间P2，在侧方(外筒12的外周侧)的流通空间P2中向下方移动。此外，空气一边对内筒11和外筒12进行冷却一边移动，从歧管17的气体出口41流出到排气路径42。
此外，气体排气部40经由排气路径42将冷却了内筒11和外筒12的空气排出。此时，气体排气部40通过与向内部空间P供给的空气的供给量配合地控制压力调节阀43和真空泵44的动作，能够稳定地排出处理容器10的气体。
此外，控制部90在降温处理中，与内部调温单元70对处理容器10内的冷却并行地，利用设置于调温炉50的外部流通部60对处理容器10的外侧进行冷却。此时，控制部90从鼓风机经由外部供给路径61供给作为冷却气体的空气，利用各流量调节器62调节空气的流量，使空气从各供给孔64流入调温空间53。由此，处理容器10还被在外侧流通的空气冷却，冷却效率进一步提高。另外，对处理容器10的外部进行冷却(外部流通部60的动作)的时机不限于步骤S5，例如也可以从步骤S3的晶舟16的送出时开始。或者，在热处理时存在降温步骤的情况下，也可以从步骤S2不断地持续供给空气。
返回图3，在向内部空间P供给空气的降温处理的实施过程中，控制部90判断处理容器10内的温度是否达到预先设定的设定温度(步骤S6)。内部空间P的温度可以利用由温度传感器80检测出的检测信息。然后，控制部90在处理容器10内的温度达到设定温度之前继续降温处理，在处理容器10内的温度达到设定温度的情况下(步骤S6：是)，转移到步骤S7。
在步骤S7中，控制部90实施停止降温处理的处理。此时，控制部90停止外部供给部73进行的空气的供给，并且停止调温炉50的外部流通部60进行的空气的供给。
之后，随着降温处理的结束，控制部90控制单元动作部79，使相对部件71和调温用气体供给管72从歧管17的下端开口17o脱离(步骤S8)。由此，热处理装置1成为能够将保持有接下来要处理的各基片W的晶舟16送入到处理容器10内的状态。
接下来，参照图4说明从内部调温单元70向处理容器10内供给空气而产生的效果。另外，图4的上侧图表示在不向处理容器10内供给空气的情况下的通过时间和处理容器10的温度变化。此外，图4的下侧图表示在向处理容器10内供给空气的情况下的通过时间和处理容器10的温度变化。然而，在不向处理容器10内供给空气的情况以及供给空气的情况这两种情况下，都进行使空气在调温炉50的调温空间53流通的控制，从外部冷却处理容器10。
从图4可知，内筒11的温度和外筒12的温度从开始降温处理的时刻t0起双方都降低。这里，在不向处理容器10内供给空气的情况下，利用供给到调温空间53的空气从处理容器10的外侧(外筒12)进行冷却。因此，在上侧图中，内筒11的温度(参照图4中的实线)与外筒12的温度(图4中的双点划线)相比，降低速度慢，缓慢地降低。
外筒12的温度在时刻tout达到降温处理的设定温度(例如，80℃)。另一方面，内筒11的温度在比时刻tout大幅滞后的时刻tin达到降温处理的设定温度。即，在不向处理容器10内供给空气的情况下，内筒11的温度与外筒12的温度的偏差大，其结果，作为处理容器10整体的降温变慢。
与此相对，本实施方式的热处理装置1通过利用内部调温单元70向处理容器10内供给空气，能够直接将处理容器10内冷却。而且，热处理装置1通过向外部流通部60的调温空间53供给空气，也能够冷却处理容器10的外侧。
其结果是，成为内筒11的温度达到设定温度的时刻tin相对于外筒12的温度达到设定温度的时刻tout充分接近的状态。换言之，热处理装置1能够使内筒11的温度和外筒12的温度大致一致地进行冷却。因此，热处理装置1能够利用内部调温单元70在短时间内对处理容器10的温度进行调温，能够大幅提高基片处理整体的吞吐量。此外，热处理装置1通过促进内筒11的温度与外筒12的温度的均匀化，能够使处理容器10整体的温度高精度地与目标的温度一致。
另外，本公开的热处理装置1和热处理方法不限于上述实施方式，能够采用各种变形例。例如，热处理装置1也可以构成为，在降温处理中，利用内部调温单元70向处理容器10内供给空气，另一方面，不利用外部流通部60向调温空间53供给空气。
此外，例如，内部调温单元70只要能够向内部空间P供给调温用气体，则对其结构没有特别限定。作为与上述实施方式不同的结构例，内部调温单元70可以是具有多个调温用气体供给管72的结构。在这种情况下，能够采用以环绕内筒11的内周面附近的方式配置各调温用气体供给管72的结构。此外，调温用气体供给管72不限于朝向铅垂方向(沿着内筒11的轴心)喷出调温用气体的结构，也可以向相对于铅垂方向倾斜的方向或旋风状地喷出调温用气体。
此外，热处理装置1不限于在处理容器10的降温中使用内部调温单元70，也可以在处理容器10的升温中应用内部调温单元70。例如，内部调温单元70通过一边利用调温炉50的加热器52进行加热，一边向处理容器10内供给高温的调温用气体，辅助处理容器10的升温。由此，能够使处理容器10在短时间内升温。
以下，参照图5～图7对其他变形例的热处理装置1和热处理方法进行若干说明。
图5的(A)所示的第一变形例的热处理装置1A在不使歧管17的下端与内部调温单元70的相对部件71接触的情况下进行降温处理这点上与上述热处理装置1不同。即，热处理装置1A将降温处理中的调温位置TS’设定在从歧管17的下端朝向下方隔开间隔的位置。单元动作部79使相对部件71和调温用气体供给管72在该调温位置TS’与退避位置之间移动。
配置于调温位置TS’的相对部件71在与歧管17的下端之间形成间隙C。在降温处理时，经由间隙C排出从调温用气体供给管72供给的空气的一部分。即，从调温用气体供给管72的喷出口72b喷出的空气在处理空间P1的中心朝向上方移动，通过流通空间P2从气体排气部40排出。于是，在气体排气部40的排气赶不上空气的供给量的情况下，空气在内筒11的内壁附近朝向下方移动，经由间隙C排出到外部。
由此，热处理装置1A能够抑制由于在降温处理中处理容器10的压力升高而导致的冷却效率的降低，能够更高效地进行降温处理。另外，在降温处理中将供给到处理容器10内的空气排出到外部的结构不限于上述结构，可以采用各种结构。例如，通过在相对部件71预先形成一个以上的孔，经由该孔也能够将空气排出到外部。或者，内部调温单元70可以是不具有相对部件71，仅使调温用气体供给管72移动，从下端开口17o插入内部空间P的结构。
此外，图5的(B)所示的第二变形例的热处理装置1B构成为，在相对部件71与调温用气体供给管72分开地设置有排气管78(排气部)。热处理装置1B通过这样应用排气管78，也能够与间隙C同样地使供给到处理容器10内的空气顺畅地排出到外部。此外，能够将在处理容器10内温度上升的空气通过排气管78和未图示的排气路径引导到适当的废弃部。
图6的(A)所示的第三变形例的热处理装置1C在除了在降温处理中从调温用气体供给管72向处理容器10内供给空气之外，还利用气体供给部30供给调温用气体(空气、非活性气体)这点上与上述热处理装置1不同。例如，热处理装置1C与气体喷嘴31分开地设置有喷出调温用气体的副调温用气体供给管32。副调温用气体供给管32在处理容器10内在铅垂方向的延伸部分具有多个喷出口32h，并且从延伸部分弯曲的部分固定于歧管17。
由此，热处理装置1C在降温处理中，能够从调温用气体供给管72和副调温用气体供给管32双方供给空气，能够更高效地冷却处理容器10内。另外，在图6的(A)中，虽然构成为与气体喷嘴31分开地具有副调温用气体供给管32，但热处理装置1C也可以使用气体喷嘴31供给调温用气体。
图6的(B)所示的第四变形例的热处理装置1D在具有望远镜型的内部供给管100这点上与上述热处理装置1不同。该内部供给管100在移动时呈较短的状态，另一方面，在降温处理时成为在处理空间P1中沿铅垂方向较长地延伸的状态。此外，内部供给管100从设置于侧面的多个喷出口100h喷出空气。由此，内部供给管100能够对内筒11直接吹送空气，能够有效地降低内筒11的残热。因此，热处理装置1D能够使处理容器10内的温度顺畅地降低。
图7的(A)所示的第五变形例的内部调温单元70A在内筒11的内周面附近具有使调温用气体沿铅垂方向上侧喷出的调温用气体供给管101。具体而言，调温用气体供给管101在比相对部件71靠上方(内部空间P)具有在同一水平面上以C字状环绕的喷出管101a。此外，在该喷出管101a沿着周向设置有多个与内部的流路连通的喷出口101h。由此，调温用气体供给管101能够从多个喷出口101h沿着内筒11的内周面附近(与内筒11的轴心平行地)良好地喷出调温用气体，能够更顺畅地降低内筒11的残热。
图7的(B)所示的第六变形例的内部调温单元70B在内筒11的内周面附近设置有使调温用气体向铅垂方向上侧喷出的多个(两个)调温用气体供给管102。各调温气体供给管102具有在同一水平面上以圆弧状环绕的喷出管102a，在各喷出管102a的各自的上表面具有多个喷出口102h。在这种情况下，内部调温单元70B也能够从多个喷出口102h沿着内筒11的内周面附近(与内筒11的轴心平行地)喷出调温气体，能够顺畅地降低处理容器10内的温度。
图7的(C)所示的第七变形例的内部调温单元70C采用在相对部件71的上方具有喷淋头103a的调温用气体供给管103。在喷淋头103a的上表面设置有朝向铅垂方向上侧喷出调温用气体的多个喷出口103h。这样构成的调温用气体供给管103能够相对于内筒11内的大致整体均等地喷出调温气体，能够期待处理容器10内的均匀的温度降低。
以下记载在以上实施方式中说明的本公开的技术思想和效果。
本公开的第一方式的热处理装置(1、1A～1D)包括：处理容器10，其具有能够处理基片W的内部空间P；调温炉50，其配置于处理容器10的周围，从处理容器10的外侧对收纳于内部空间P的基片W进行加热；和内部调温单元70，其相对于处理容器10能够相对移动，且在与开放内部空间P的开口(下端开口17o)相对配置的状态下，向内部空间P供给用于调节处理容器10的温度的调温用气体。
根据上述内容，热处理装置1、1A～1D能够通过内部调温单元70高效地调节处理容器10的温度。例如，即使在使处理容器10从通过调温炉50将处理容器10加热到高温的状态转移到低温的情况下，也能够使处理容器10的温度在短时间内降温。由此，热处理装置1、1A～1D能够大幅提高作为基片处理整体的吞吐量。
此外，内部调温单元70包括：相对部件71，其能够与开口(下端开口17o)相对；和调温用气体供给管72，其固定于相对部件71，与该相对部件71一体地移动，向内部空间P喷出调温用气体。由此，内部调温单元70能够从开口朝向内部空间P顺畅地供给大流量的调温用气体。
此外，调温用气体供给管72具有沿着处理容器10的轴心(与轴心平行地)喷出调温用气体的喷出口72b。由此，内部调温单元70能够向内部空间P的中心喷出调温用气体，能够使调温用气体遍布处理容器10的整体，促进温度分布的均匀化。
此外，内部调温单元70随着相对移动而使相对部件71配置在封闭开口(下端开口17o)的位置，在封闭了该开口的状态下喷出调温用气体。由此，热处理装置1、1B～1D能够有效地利用供给到处理容器10内的调温用气体，高效地对处理容器10进行调温。
此外，内部调温单元70随着相对移动而使相对部件71配置在与开口(下端开口17o)隔开间隔的位置，在与该开口之间形成有间隙C的状态下喷出调温用气体。由此，热处理装置1A能够将处理容器10的调温用气体从间隙C排出，因此能够供给大流量的调温用气体，以在更短时间内调节处理容器10的温度。
此外，内部调温单元70在相对部件71具有能够排出内部空间P的气体的排气部(排气管78)。由此，热处理装置1B能够从排气部排出处理容器10的调温用气体，能够通过排气部良好地废弃调温用气体。
此外，具有向内部空间P供给对基片W进行处理的处理气体的气体喷嘴31，内部调温单元70向内部空间P供给比处理气体的供给量多的供给量的调温用气体。由此，热处理装置1、1A～1D能够在更短时间内对处理容器进行调温。
此外，包括：歧管17，其在处理容器10的下端支承该处理容器10，并且在下端具有开口(下端开口17o)；和基片配置单元22，其具有保持多个基片W的晶舟16，相对于歧管17相对移动以使晶舟16从开口进入内部空间P，在调节处理容器10的温度时，使基片配置单元22从处理容器10退避，以使内部调温单元70与开口相对配置。这样，热处理装置1、1A～1D通过在热处理后将基片配置单元22与内部调温单元70调换，能够使成为高温的处理容器的温度迅速地降低。
此外，具有副调温用气体供给管，其由歧管17支承，与内部调温单元70分开地向内部空间P供给调温用气体。由此，热处理装置1C能够进一步迅速地对处理容器10进行调温。
此外，具有控制调温炉50和内部调温单元70的动作的控制部90，控制部90在停止了调温炉50对基片W的加热之后，进行从内部调温单元70向内部空间P供给调温用气体以使处理容器10的温度降低的降温处理。由此，热处理装置1、1A～1D能够在热处理之后顺畅地开始降温处理。
此外，调温炉50在与处理容器10之间形成有调温空间53，并且具有使冷却气体在调温空间53流通的外部流通部60，控制部90在降温处理中，进行内部调温单元70向内部空间P的调温用气体的供给和外部流通部60向调温空间的冷却气体的流通。由此，热处理装置1、1A～1D从内侧和外侧双方冷却处理容器10，能够更进一步高效地使处理容器10降温。
此外，本公开的第二方式是热处理装置1、1A～1D的温度调节方法，该热处理装置包括具有能够处理基片W的内部空间P的处理容器10，该方法具有：工序A，利用配置于处理容器10的周围的调温炉50，从处理容器10的外侧对收纳于内部空间P的基片W进行加热；工序B，使内部调温单元70相对于处理容器10相对移动，以使该内部调温单元70与开放内部空间P的开口(下端开口17o)相对配置；以及工序C，在内部调温单元70与开口相对配置的状态下，向内部空间P供给用于调节处理容器10的温度的调温用气体。由此，温度调节方法通过能够高效地调节处理容器10的温度，能够提高作为基片处理整体的吞吐量。
本次公开的实施方式的热处理装置1、1A～1D以及热处理装置在所有方面都是例示性的而不是限制性的。在不脱离所附技术方案及其主旨的情况下，可以以各种方式对实施方式进行变形和改良。上述多个实施方式所记载的事项在不矛盾的范围内也可以采取其他结构，并且，在不矛盾的范围内可以进行组合。
符号说明
1、1A～1D热处理装置
10 处理容器
17o 下端开口
50 调温炉
70 内部调温单元
P 内部空间
W 基片

Claims (12)

1.一种热处理装置，其特征在于，包括：
处理容器，其具有能够处理基片的内部空间；
调温炉，其配置于所述处理容器的周围，从所述处理容器的外侧对收纳于所述内部空间的基片进行加热；和
内部调温单元，其相对于所述处理容器能够相对移动，且在与开放所述内部空间的开口相对地配置的状态下，向所述内部空间供给用于调节所述处理容器的温度的调温用气体。
2.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征在于：
所述内部调温单元包括：
能够与所述开口相对的相对部件；和
调温用气体供给管，其固定于所述相对部件，与该相对部件一体地移动，向所述内部空间喷出所述调温用气体。
3.根据权利要求2所述的热处理装置，其特征在于：
所述调温用气体供给管具有沿着所述处理容器的轴心喷出所述调温用气体的喷出口。
4.根据权利要求2所述的热处理装置，其特征在于：
所述内部调温单元随着相对移动而使所述相对部件配置在封闭所述开口的位置，在封闭了该开口的状态下喷出所述调温用气体。
5.根据权利要求2所述的热处理装置，其特征在于：
所述内部调温单元随着相对移动而使所述相对部件配置在与所述开口隔开间隔的位置，在与该开口之间形成有间隙的状态下喷出所述调温用气体。
6.根据权利要求2所述的热处理装置，其特征在于：
所述内部调温单元在所述相对部件具有能够排出所述内部空间的气体的排气部。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的热处理装置，其特征在于：
具有向所述内部空间供给对所述基片进行处理的处理气体的气体喷嘴，
所述内部调温单元向所述内部空间供给比所述处理气体的供给量多的供给量的所述调温用气体。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的热处理装置，其特征在于，包括：
歧管，其在所述处理容器的下端支承该处理容器，并且在所述歧管的下端具有所述开口；和
基片配置单元，其具有保持多个所述基片的晶舟，相对于所述歧管相对移动以使所述晶舟从所述开口进入所述内部空间，
在调节所述处理容器的温度时，使所述基片配置单元从所述处理容器退避，以使所述内部调温单元与所述开口相对配置。
9.根据权利要求8所述的热处理装置，其特征在于：
具有副调温用气体供给管，其由所述歧管支承，与所述内部调温单元分开地向所述内部空间供给所述调温用气体。
10.根据权利要求1～6中任一项所述的热处理装置，其特征在于：
具有控制所述调温炉和所述内部调温单元的动作的控制部，
所述控制部在停止了所述调温炉进行的所述基片的加热之后，进行从所述内部调温单元向所述内部空间供给所述调温用气体来使所述处理容器的温度降低的降温处理。
11.根据权利要求10所述的热处理装置，其特征在于：
所述调温炉在与所述处理容器之间形成有调温空间，并且具有使冷却气体在所述调温空间中流通的外部流通部，
所述控制部在所述降温处理中，进行所述内部调温单元向所述内部空间的所述调温用气体的供给和所述外部流通部向所述调温空间的所述冷却气体的流通。
12.一种热处理装置的温度调节方法，所述热处理装置包括处理容器，该处理容器具有能够处理基片的内部空间，所述温度调节方法的特征在于，具有：
工序A，利用配置于所述处理容器的周围的调温炉，从所述处理容器的外侧对收纳于所述内部空间的所述基片进行加热；
工序B，使内部调温单元相对于所述处理容器相对移动，以使该内部调温单元与开放所述内部空间的开口相对配置；和
工序C，在所述内部调温单元与所述开口相对配置的状态下，向所述内部空间供给用于调节所述处理容器的温度的调温用气体。
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