JPH01291095A

JPH01291095A - 熱処理装置

Info

Publication number: JPH01291095A
Application number: JP11805388A
Authority: JP
Inventors: Toshio Takahashi; 利男高橋
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-05-17
Filing date: 1988-05-17
Publication date: 1989-11-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、半導体ウェハ等に対して熱処理を行う熱処理
装置に関する。

（従来の技術）従来熱処理を行う熱処理装置としては、例えば第８図に
示すような半導体ウェハに対して熱処理を行う縦形拡散
炉がある。以下、熱処理装置の一例として縦形拡散炉に
ついて説明する。この縦形拡散炉は下端側が開口されて
垂直に配置された炉体２ａと、この炉体２ａの内部に設
けられたヒータ２２と、このヒータ２２から放射される
熱を外側壁面で受け、側壁面の全面から均一に放熱する
管状体の均熱管２１と、この均熱管２１の熱により内部
で半導体ウェハに対する熱処理を行う反応管２３と、炉
体２ａの下端側から反応管２３内に挿入されるとともに
炉体２ａの炉口の熱遮蔽を行うボートテーブルＴと、こ
のボートテーブルＴをアームＡを介して上下方向に移動
させる駆動軸Ｓとにより構成されている。なお、ボート
テーブルＴはモータＭにより回転可能になっている。

しかして、半導体ウェハＷを載置したボートＢがボート
テーブルＴに載せられ、駆動軸Ｓにより反応管２３内に
挿入されて、図示の状態に設定されると、ヒータ２２に
より半導体ウェハＷの加熱が開始される。そして、反応
管２３の上方から処理ガスが導入され、所定の温度プロ
セスを経て半導体ウェハＷの熱処理が行われる。その後
、駆動軸ＳによりボートテーブルＴが下降され、自然放
熱により半導体ウェハＷが所定温度まで冷却された後、
半導体ウェハＷを載置したボートＢがボートテーブルＴ
から降ろされるようになっている。

（発明が解決しようとする課題）しかしながら、上述した熱処理装置においては、炉体２
ａ内で１０００℃以上の高温で熱処理が行われた後、ボ
ートテーブルＴ、ボートＢおよび半導体ウェハＷの熱が
外気中に自然放熱され、所定温度に達するまで、待機状
態を維持することが余儀なくされた。そのため、次の半
導体ウェハＷに対する熱処理を続いて行うことができず
、またこれら半導体ウェハＷ等をヒータ２２により改め
て加熱しなければならないため、熱の排出が多くなると
ともに、冷却及び加熱に所要の時間を必要とし、生産性
の向上が阻まれていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とする所は、熱の有効な利用により、熱処理の効率及び
処理能力の向上を図ることができるようにした熱処理装
置を提供することを目的とする。

［発明の構成］（ｗＩ題を解決するための手段）上述した課題を解決するために、本発明は、被熱処理体
を加熱して熱処理を施す熱処理手段と、熱処理が終了し
た後に、前記熱処理手段から放出される熱を回収する熱
回収手段と、この熱回収手段が回収した熱によって前記
熱処理手段を予熱する予熱手段とを備えたことを特徴と
する。

（作用）本発明における熱処理装置においては、熱処理手段が単
数であるときには、熱処理が終了した後に放出される熱
を熱回収手段で回収し、再度当該熱処理手段を作動する
に際して、予熱手段が前記回収された熱によって当該熱
処理手段を予熱し、熱効率の改善が計られる。

また熱処理手段が複数あるときには、熱処理が終了した
熱処理手段から、熱を熱回収手段を用いて回収し、この
熱で予熱手段は、当該熱処理手段とは異なる、作動を開
始する熱処理手段を予熱する。従って、熱の有効利用が
行われるとともに・熱処理開始時の加熱時間が短縮され
、熱処理能力の向上が図られる。

（実施例）以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明す
る。

第１図は本発明に係る半導体熱処理装置の構成図、第２
図は第１図の熱処理装置を構成する縦形炉の断面図であ
る。

第１図゛中、炉体２ａ、２ｂ、２ｃは同一構成である。

これらの炉体２ａ、２ｂ、２ｃは前述した第８図に示す
炉体と基本的な構成は同様であり、これと対応する部分
については同一の符号を付して説明を省略する。

しかしながら、第２図に示す炉体２ａ、２ｂ。

２Ｃは、第８図に示す炉体と比較してヒータ２２が収容
される環状の空間が広く構成されており、炉体２ａ　、
２ｂ　、２０の上側面にはそれぞれこの環状の空間の上
方と連通ずる排気バイブ３ｅ、３ｆ、３ａの一端が接続
されるとともに、炉体２ａ。

２ｂ、２ｃの下側面にはそれぞれこの環状の空間の下方
と連通ずる吸気バイブ４ｅ、４ｆ、４ａの一端が接続さ
れている。

そして、第１図に示すように、排気バイブ３ｅ。

３ｆ、３ｇの途中には排気バルブ３ａ、３ｂ、３Ｃが介
装され、排気バイブ３ｅ　、３ｆ　、３ａの他端は集合
されて排気用ブロア５の入口に接続されており、この排
気用ブロア５の出口は排気バルブ６を介装した排気バイ
ブロａを介して保温、蓄熱及び熱交換作用を有する熱交
換器１のラジェータ１ａに接続されている。

一方、吸気バイブ４ｅ、４ｆ、ｌ＋の途中には吸気バル
ブ４ａ、４ｂ、４Ｇが介装され、吸気バイブ４ｅ、４ｆ
、４ｇの他端は集合されて吸気用ブロア７の入口に接続
されており、この吸気用ゾロア７の出口は吸気バルブ８
を介装した吸気バイブ８ａを介して前記熱交換器１の蓄
熱容器１ｂ、に接続されている。また、熱交換器１の蓄
熱容器゛Ｉｂには吸排気バルブ４を介装した吸排気バイ
ブ４ｋが接続されている。なお、上述した各バルブは常
閉型のものである。また、各吸気および排気バイブ、お
よび蓄熱容器等には図示しない安全弁が設けられている
とともに、各吸気及び排気パイプは図示しない保温材に
より覆われている。

また、第３図は第１図の熱処理装置を構成する熱交換器
１の詳細を示す断面図である。即ち、熱交換器１は断熱
材により構成された中空体からなり、その内部には気密
性を保持するように構成された蓄熱容器１ｂが格納され
ている。そして、この蓄熱容器１ｂの側面には多数のフ
ィン１２が突設されており、これにより、蓄熱容器１ｂ
の周囲の空間にラジェータ１ａが形成される。

また、このラジェータ１ａの下方には前記排気パイプＧ
ａｆ熱交換器１の下側面で連通ずるように接続されてい
る。また、ラジェータ１ａ内にはラジェータ１ａ内の気
体の温度を一定に保ち、あるいは加熱を行うヒータ１１
が設けられている。

一方、前記蓄熱容器１ｂの上部には、前記吸気パイプ８
ａが接続されており、この吸気パイプ８ａは熱交換器１
の一側壁を貫通して外部に延出されている。また、前記
蓄熱容器１ｂの下部には、前記吸排気パイプ４ｋが接続
されており、この吸排気バイア４には熱交換器１の他側
壁を貫通して外部に延出されている。

次に、上述のように構成した半導体熱処理装置の作用に
ついて説明する。

例えば、炉体２ａにおける半導体ウェハＷの熱処理が所
定の温度プロセスを経て終了すると、排気バルブ３ａ及
び６が開かれ、排気用ブロア５が作動される。これによ
り、炉体２ａ内の高温の空気が排気バイブ３ｅ、５ａを
介して熱交換器１のラジェータ１ａに送風され、蓄熱容
器１ｂが加熱される。この場合、熱交換器１の図示しな
い排気手段を用いて外部に排気が排出される。このよう
にして、この熱交換器１の蓄熱容器１ｂ内の空気が温め
られ、一定時間の経過後、排気用ブロア５が停止される
とともに、排気バルブ３ａ及び６が閉じられる。そして
、送風されてきた高温空気だけでは蓄熱容器１ｂ内の空
気が所要の温度に達しないときは、ヒータ１１によりラ
ジェータ１ａを介して蓄熱容器１ｂ内の空気が所要の温
度まで加熱される。また、蓄熱容器１ｂ内の空気はヒー
タ１１により所要の温度に保温される。

そして、例えば、炉体２Ｃで次の熱処理を行うため、吸
気バルブ４Ｃ１８及び吸排気バルブ４が開かれ、前記熱
交換器１の蓄熱容器１ｂ内の温められた空気が吸気用ブ
ロア７にて吸気パイプ８ａ及び４９を介して送風される
。この場合、吸排気パイプ４ｋを介して蓄熱容器１ｂ内
に外気が導入される。このようにして、蓄熱容器１ｂ内
の高温空気が炉体２Ｃに送られ、この高温空気により炉
体２Ｃの予熱が行われ、一定時間の経過後吸気用ブロア
７が停止されるとともに、吸気バルブ４ａ１８及び吸排
気バルブ４が閉じられる。

このため、炉体２Ｃの熱処理における加熱の立上がり時
間が短縮される。また、例えば、炉体２ａにおいて熱処
理が終了した後、次の熱処理は、別の炉体２Ｃを使用し
て行われるので、炉体２ａの熱処理後、ボートテーブル
Ｔ上の半導体ウェハＷが所定温度まで降下するのを待た
ずに、次の半導体ウェハＷの熱処理をすることができ、
即ち、持ち時間なしに半導体ウェハＷの熱処理を行うこ
とができる。

なお、熱交換器１は、複数の炉体２ａ、２ｂ。

２Ｃへ高温空気を送るものではあるが、ある炉体の反応
管２３内の熱処理後のガスが僅かながらも蓄熱容器１ｂ
等を介して、他の炉体の反応管２３内の熱処理前のガス
に僅かながらも混入し、このガスの純度を低下させる虞
れがある。このため、蓄熱容器１ｂ内へ吸排気バルブ４
を介装した吸排気パイプ４ｋを介して浄化等の処理が施
された清浄な空気が供給されるようになっている。

また、第４図は本発明の熱処理装置の変更実施例を示す
構成図である。この図に示す熱処理装置は、第２図に示
す加熱炉５組と第３図に示す熱交換器２組を備えており
、これらの配置については第６図の斜視図に示されてい
る。

即ち、５個の炉体２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅからの
排気は排気用ブロア５，５により排気バシブ６．６等を
介して熱交換器１，１に送られ、熱交換器１，１内で温
められた空気は吸気ブロア７．７により吸気バルブ８．
８等を介して炉体２ａ、　２ｂ、２Ｃ，２ｄ又は２ｅの
いずれかに供給されるようになっている。そして、半導
体ウェハＷを配置したボートＢのボートテーブルＴへの
設置、熱処理、ボートテーブル下からの離脱、及び各パ
ルプの開閉等はすべて自動制御により行われる。これに
より、半導体ウェハＷの生産効率の向上を図ることがで
きるとともに、排熱の再利用を効果的に行うことができ
る。

更に、第５図は本発明の熱処理装置の他の変更実施例を
示す構成図である。この図に示す熱処理装置は第２図に
示す加熱炉４組と第３図に示す熱交換器１組とを備えて
おり、これらの配置については第７図の斜視図に示され
ている。

即ち、４個の炉体２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄからの排気は
排気ブロア５により排気バルブ６等を介して熱交換器１
に送られ、熱交換器１内で温められた空気は吸気ブロア
７により吸気パルプ８等を介していずれかの炉体２ａ、
２ｂ、２ｃ又は２ｄに供給されるようになっている。そ
して、第７図に示すように、この熱処理装置においては
、熱交換器が中央に配設され、その左右に炉体２ａ、２
ｂ、２ｃ、２ｄが直線状に配設されているので、熱処理
装置がコンパクトになり、空間の有効利用を図ることが
できる。

［発明の効果］以上説明してきたように、本発明によれば、その構成を
熱処理を行う熱処理手段の熱処理終了時の排熱を回収し
、この回収した熱によって熱処理手段の熱処理開始時の
予熱を行うようにしたため、熱処理手段の熱処理におけ
る加熱の立上がり時間を短縮できるとともに、熱の効果
的な再利用を図ることができる。このため、熱処理手段
の稼動率を向上して、生産性の向上に寄与することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の熱処理装置の一実施例を示す構成図、
第２図は第１図の熱処理装置を構成する縦形炉の断面図
、第３図は第１図の熱処理装置を構成する熱交換器の断
面図、第４図は本発明の熱処理装置の変更実施例を示す
構成図、第５図は本発明の熱処理装置の他の変更実施例
を示す構成図。第６図は第４図の熱処理装置における炉体及び熱交換器
の配置を示す斜視図、第７図は第５図の熱処理装置にお
ける炉体及び熱交換器の配置を示す斜視図、第８図は従
来の熱処理装置を構成する縦形炉の断面図である。１・・・熱交換器２ａ　、　２ｂ　、　２ｃｍｆｆ１体５・・・排気用ブロア７・・・吸気用ブロア

Claims

【特許請求の範囲】　被熱処理体を加熱して熱処理を施す熱処理手段と、熱処理が終了した後に、前記熱処理手段から放出される
熱を回収する熱回収手段とこの熱回収手段が回収した熱によつて前記熱処理手段を
予熱する予熱手段とを有することを特徴とする熱処理装置。