KR101360069B1 - 종형 열처리 장치 및 그의 냉각 방법 - Google Patents

종형 열처리 장치 및 그의 냉각 방법 Download PDF

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Abstract

(과제) 로(furnace) 본체와 처리 용기와의 사이의 공간 내를 정밀도 좋게 미음압(slightly negative pressure)으로 유지하면서, 이 공간 내를 강제 냉각한다.
(해결 수단) 종형 열처리 장치(1)는, 히터 엘리먼트(18)를 갖는 로 본체(5)와, 로 본체(5) 내에 배치되고, 피(被)처리체(w)를 수용하여 열처리하기 위한 처리 용기(3)를 구비하고 있다. 로 본체(5)에 공기 공급 라인(52)과 공기 배기 라인(62)이 접속되고, 공기 공급 라인(52)에 공기 공급 블로워(53) 및 공기 공급 라인측 밸브 기구(54A)가 배치되고, 공기 배기 라인(62)에 공기 배기 블로워(63) 및 공기 배기 라인측 밸브 기구(64A)가 배치되어 있다. 압력 검지 시스템(50)에 의해 공간(33) 내의 압력이 검지되고, 압력 검지 시스템(50)으로부터의 검지 신호에 기초하여 제어부(51)에 의해 공기 공급 블로워(53), 공기 공급 라인측 밸브 기구(54A), 공기 배기 블로워(63) 및 공기 배기 라인측 밸브 기구(64A)가 제어되어 공간(33) 내가 미음압으로 유지된다.

Description

종형 열처리 장치 및 그의 냉각 방법{VERTICAL HEAT TREATMENT APPARATUS AND METHOD FOR COOLING THE APPARATUS}
본 발명은, 종형 열처리 장치 및 그의 냉각 방법에 관한 것으로, 특히 로(furnace) 본체와 처리 용기와의 사이의 공간을 정밀도 좋게 냉각할 수 있는 종형 열처리 장치 및 그의 냉각 방법에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조에 있어서는, 피(被)처리체인 반도체 웨이퍼에 산화, 확산, CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 처리를 시행하기 위해, 각종의 종형 열처리 장치가 이용되고 있다. 그리고, 그 일반적인 종형 열처리 장치는, 반도체 웨이퍼를 수용하여 열처리하기 위한 처리 용기와, 이 처리 용기의 주위를 덮도록 설치되어 처리 용기 내의 웨이퍼를 가열하는 로 본체를 포함하는 열처리로(heat treatment furnace)를 구비하고 있다. 상기 로 본체는, 원통 형상의 단열재와, 이 단열재의 내주면에 지지체를 개재하여 설치된 발열 저항체를 갖는다.
상기 발열 저항체로서는, 예를 들면 배치(batch) 처리가 가능한 열처리 장치의 경우로 말하면, 원통 형상의 단열재의 내벽면을 따라서 배치되는 나선상의 히터 엘리먼트(heater element; 히터선, 발열 저항체라고도 함)가 이용되어, 로 내를, 예를 들면 500∼1000℃ 정도로 고온으로 가열할 수 있다. 또한, 상기 단열재로서는, 예를 들면 세라믹 파이버(ceramic fiber) 등으로 이루어지는 단열 재료를 원통 형상으로 소성하여 이루어지는 것이 이용되어, 복사열 및 전도열로서 빼앗기는 열량을 감소시켜 효율이 좋은 가열을 조장할 수 있다. 상기 지지체로서는, 예를 들면 세라믹제의 것이 이용되어, 상기 히터 엘리먼트를 열팽창 및 열수축 가능하게 소정의 피치(pitch)로 지지하도록 되어 있다.
그런데, 전술한 종형 열처리 장치에 있어서는, 웨이퍼를 고온으로 가열한 후, 로 본체와 처리 용기와의 사이의 공간을 급속히 냉각하여, 웨이퍼에 대한 열처리의 정밀도를 유지하면서 열처리 작업의 효율화를 도모하는 방법이 개발되어 있다.
이와 같이 종형 열처리 장치에 대하여 급속 냉각 방법을 실행하는 경우, 로 본체와 처리 용기와의 사이의 공간 내의 압력이 양압(positive pressure)이 되면, 로 본체로부터 외부로 열풍이 분출하여, 로 본체 자체 및 로 본체의 주연(peripheral) 기기가 파손되는 경우도 생각할 수 있다. 한편, 이 공간 내의 압력이 강음압(highly negative pressure)이 되면, 로 본체의 단열재의 파손이 발생하거나, 로 본체 내로 외기를 끌어들여 처리 용기 내에 있어서 온도의 분포가 불균일해져, 국부적으로 발열 저항체가 파손되는 경우도 생각할 수 있다.
그래서 종형 열처리 장치에 대하여 급속 냉각 방법을 실행하는 경우, 로 본체와 처리 용기와의 사이의 공간 내의 압력을 미음압(slightly negative pressure)으로 유지하는 것이 필요해졌다. 그러나 종래부터 이 로 본체와 처리 용기와의 사이의 공간 내의 압력을 정밀도 좋고, 또한 확실하게 미음압으로 유지하는 방법은 아직 개발되어 있지 않은 것이 실정이다.
일본공개특허공보 2002-305189호 일본공개특허공보 2008-205426호 일본공개특허공보 2009-81415호
본 발명은 이러한 점을 고려하여 이루어진 것으로, 로 본체와 처리 용기와의 사이의 공간 내의 압력을 미음압으로 정밀도 좋게 조정하여 급속 냉각을 행할 수 있는 종형 열처리 장치 및 그의 냉각 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 내주면에 가열부가 설치된 로 본체와, 로 본체 내에 배치되어 로 본체와의 사이에 공간을 형성함과 함께, 내부에 복수의 피처리체를 수납하는 처리 용기와, 로 본체에 형성된 복수의 공기 취출 구멍과, 로 본체에 접속되어 복수의 공기 취출 구멍을 개재하여 공간 내에 냉각용 공기를 공급하는 공기 공급 라인과, 로 본체에 접속되어 공간 내로부터 냉각용 공기를 배기하는 공기 배기 라인과, 공기 공급 라인 및 공기 배기 라인의 적어도 한쪽에 설치된 블로워(blower)와, 공기 공급 라인 및 공기 배기 라인에 각각 설치된 공기 공급 라인측 밸브 기구 및 공기 배기 라인측 밸브 기구와, 로 본체와 처리 용기와의 사이의 공간 내의 압력을 검지하는 압력 검지 시스템과, 압력 검지 시스템으로부터의 검지 신호에 기초하여, 블로워, 공기 공급 라인측 밸브 기구 및 공기 배기 라인측 밸브 기구 중 적어도 한쪽을 제어하여 공간 내의 압력을 미음압으로 하는 제어부를 구비하고, 압력 검지 시스템은, 로 본체와 처리 용기와의 사이의 공간 중, 공기 취출 구멍의 설치 영역에 대응하는 공간 영역에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치이다.
본 발명은, 제어부는 공간 내를 0Pa∼－85Pa의 미음압으로 하는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치이다.
본 발명은, 제어부는 공간 내를 －20Pa∼－30Pa의 미음압으로 하는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치이다.
본 발명은, 공기 공급 라인과 공기 배기 라인은 서로 연결되어 클로우즈계 공기 공급/배기 라인을 구성하고, 당해 클로우즈계 공기 라인에 공기 공급 및 공기 배기용의 블로워가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치이다.
본 발명은, 공기 공급 라인과 공기 배기 라인은 각각 독립하여 설치되어 오픈계 공기 공급/배기 라인을 구성하고, 공기 공급 라인에 공기 공급 블로워가 설치되고, 공기 배기 라인에 공기 배기 블로워가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치이다.
본 발명은, 제어부는 압력 검지 시스템으로부터의 검지 신호에 기초하여, 블로워의 회전수를 제어해서 공간 내를 미음압으로 하는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치이다.
본 발명은, 제어부는 압력 검지 시스템으로부터의 검지 신호에 기초하여, 공기 공급 라인측 밸브 기구의 밸브 개도(opening degree)를 조정하거나, 또는 공기 배기 라인측 밸브 기구의 밸브 개도를 조정해 공간 내를 미음압으로 하는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치이다.
본 발명은, 압력 검지 시스템은 로 본체를 관통하여 설치된 압력 검지관과, 압력 검지관의 출구에 설치된 압력 센서를 갖는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치이다.
본 발명은, 내주면에 가열부가 설치된 로 본체와, 로 본체 내에 배치되어 로 본체와의 사이에 공간을 형성함과 함께, 내부에 복수의 피처리체를 수납하는 처리 용기와, 로 본체에 형성된 복수의 공기 취출 구멍과, 로 본체에 접속되어 복수의 공기 취출 구멍을 개재하여 공간 내에 냉각용 공기를 공급하는 공기 공급 라인과, 로 본체에 접속되고 공간 내로부터 냉각용 공기를 배기하는 공기 배기 라인과, 공기 공급 라인 및 공기 배기 라인의 적어도 한쪽에 설치된 블로워와, 공기 공급 라인 및 공기 배기 라인에 각각 설치된 공기 공급 라인측 밸브 기구 및 공기 배기 라인측 밸브 기구와, 로 본체와 처리 용기와의 사이의 공간 내의 압력을 검지하는 압력 검지 시스템과, 압력 검지 시스템으로부터의 검지 신호에 기초하여 블로워, 공기 공급 라인측 밸브 기구 및 공기 배기 라인측 밸브 기구 중 적어도 한쪽을 제어하여 공간 내의 압력을 미음압으로 하는 제어부를 구비하고, 압력 검지 시스템은, 로 본체와 처리 용기와의 사이의 공간 중, 공기 취출 구멍의 설치 영역에 대응하는 공간 영역에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치의 냉각 방법에 있어서, 제어부에 의해 블로워가 작동하고, 공기 공급 라인에 의해 로 본체와 처리 용기와의 사이의 공간에 냉각용 공기를 공급함과 함께, 공간으로부터 공기 배기 라인에 의해 냉각용 공기를 배기하는 제1 냉각 공정과, 제어부에 의해 압력 검지 시스템으로부터의 검지 신호에 기초하여, 공간 내의 온도 저하에 의해 제1 냉각 공정 시에 비해 압력이 저하된 경우, 블로워, 공기 공급 라인측 밸브 기구 및 공기 배기 라인측 밸브 기구 중 적어도 한쪽이 제어되어, 제1 냉각 공정 시의 공기량보다 큰 공기량을 공간 내에 공급하는 제2 냉각 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치의 냉각 방법이다.
본 발명은, 제어부는 공간 내를 0Pa∼－85Pa의 미음압으로 하는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치의 냉각 방법이다.
본 발명은, 제어부는 공간 내를 －20Pa∼－30Pa의 미음압으로 하는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치의 냉각 방법이다.
본 발명은, 공기 공급 라인과 공기 배기 라인은 서로 연결되어 클로우즈계 공기 공급/배기 라인을 구성하고, 당해 클로우즈계 공기 라인에 공기 공급 및 공기 배기용의 블로워가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치의 냉각 방법이다.
본 발명은, 공기 공급 라인과 공기 배기 라인은 각각 독립하여 설치되어 오픈계 공기 공급/배기 라인을 구성하고, 공기 공급 라인에 공기 공급 블로워가 설치되고, 공기 배기 라인에 공기 배기 블로워가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치의 냉각 방법이다.
본 발명은, 제어부는 압력 검지 시스템으로부터의 검지 신호에 기초하여, 블로워의 회전수를 제어해서 공간 내를 미음압으로 하는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치의 냉각 방법이다.
본 발명은, 제어부는 압력 검지 시스템으로부터의 검지 신호에 기초하여, 공기 공급 라인측 밸브 기구의 밸브 개도를 조정하거나, 또는 공기 배기 라인측 밸브 기구의 밸브 개도를 조정하여 공간 내를 미음압으로 하는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치의 냉각 방법이다.
본 발명은, 압력 검지 시스템은 로 본체를 관통하여 설치된 압력 검지관과, 압력 검지관의 출구에 설치된 압력 센서를 갖는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치의 냉각 방법이다.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 로 본체와 처리 용기와의 사이의 공간 내의 압력을 압력 검지 시스템에 의해 직접적으로 검지하여 공간 내의 압력을 미음압으로 유지하면서 공간 내를 강제 냉각할 수 있다. 이 때문에, 공간 내를 양압으로 하여 열풍이 로 본체 외방으로 분출하는 일는 없고, 또한 공간 내를 과도하게 음압으로 하여 로 본체 외방의 공기가 로 본체 내로 휩쓸려 들어오는 일도 없다.
도 1은 본 발명의 실시 형태인 종형 열처리 장치를 개략적으로 나타내는 종단면도이다.
도 2는 종형 열처리 장치의 공기 공급 라인 및 공기 배기 라인을 나타내는 도면이다.
도 3은 종형 열처리 장치의 공기 공급 라인 및 공기 배기 라인의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 4는 종형 열처리 장치의 냉각 방법을 나타내는 도면이다.
(발명을 실시하기 위한 형태)
제1 실시 형태
이하에, 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시 형태에 대해서 설명한다. 여기에서 도 1은 본 발명에 의한 종형 열처리 장치를 개략적으로 나타내는 종단면도이고, 도 2는 종형 열처리 장치의 공기 공급 라인 및 공기 배기 라인을 나타내는 도면이고, 도 3은 종형 열처리 장치의 공기 공급 라인 및 공기 배기 라인의 변형예를 나타내는 도면이다.
도 1에 있어서, 종형의 열처리 장치(1)는, 피처리체, 예를 들면 반도체 웨이퍼(w)를 한번에 다수매 수용하여 산화, 확산, 감압 CVD 등의 열처리를 시행할수 있는 종형의 열처리로(2)를 구비하고 있다. 이 열처리로(2)는, 내주면에 발열 저항체(가열부)가 설치된 로 본체(5)와, 로 본체(5) 내에 배치되어 로 본체(5)와의 사이에 공간(33)을 형성함과 함께, 웨이퍼(w)를 수용하여 열처리하기 위한 처리 용기(3)를 구비하고 있다.
또한 로 본체(5)는 베이스 플레이트(base plate; 6)에 의해 지지되고, 이 베이스 플레이트(6)에는 처리 용기(3)를 하방으로부터 상방으로 삽입하기 위한 개구부(7)가 형성되어 있다. 또한 베이스 플레이트(6)의 개구부(7)에는 베이스 플레이트(6)와 처리 용기(3)와의 사이의 극간(gap)을 덮도록 도시하지 않는 단열재가 설치되어 있다.
처리 용기(3)는, 석영제로 이루어지며, 상단이 폐색되고, 하단이 로구(furnace opening; 3a)로서 개구된 세로로 긴 원통 형상을 갖는다. 처리 용기(3)의 하단에는 바깥쪽을 향하는 플랜지(3b)가 형성되고, 플랜지(3b)는 도시하지 않은 플랜지 누름을 개재하여 상기 베이스 플레이트(6)에 지지되어 있다. 또한 처리 용기(3)에는, 하측부에 처리 가스나 불활성 가스 등을 처리 용기(3) 내에 도입하는 도입 포트(도입구)(8) 및 처리 용기(3) 내의 가스를 배기하기 위한 도시하지 않은 배기 포트(배기구)가 형성되어 있다. 도입 포트(8)에는 가스 공급원(도시하지 않음)이 접속되고, 배기 포트에는, 예를 들면 133×10Pa∼133×10－8Pa 정도로 감압 제어가 가능한 진공 펌프를 구비한 배기계(도시하지 않음)가 접속되어 있다.
처리 용기(3)의 하방에는, 처리 용기(3)의 로구(3a)를 폐색하는 덮개체(10)가 도시하지 않은 승강 기구에 의해 승강 이동 가능하게 설치되어 있다. 이 덮개체(10)의 상부에는 로구의 보온 수단인 보온통(11)이 올려 놓여지고, 당해 보온통(11)의 상부에는 직경이 300㎜의 웨이퍼(w)를 다수매, 예를 들면 100∼150매 정도 상하 방향으로 소정의 간격으로 탑재하는 보지구(retainer)인 석영제의 보트(12)가 올려 놓여져 있다. 덮개체(10)에는, 보트(12)를 그의 축심(axis) 주변으로 회전시키는 회전 기구(13)가 설치되어 있다. 보트(12)는, 덮개체(10)의 하강 이동에 의해 처리 용기(3) 내로부터 하방의 로딩 에어리어(loading area; 15)내에 반출(unload)되고, 웨이퍼(w)의 이체(replacement) 후, 덮개체(10)의 상승 이동에 의해 처리 용기(3) 내에 반입(load)된다.
상기 로 본체(5)는, 원통 형상의 단열재(16)와 당해 단열재(16)의 내주면에 축방향(도시예에서는 상하 방향)으로 다단으로 형성된 홈 형상의 선반부(17)와, 각 선반부(17)를 따라서 배치된 히터 엘리먼트(히터선, 발열 저항체)(18)를 갖는다. 단열재(16)는, 예를 들면 실리카, 알루미나 혹은 규산 알루미나를 포함하는 무기질 섬유로 이루어져 있다. 단열재(16)는 세로로 2분할되어 있어, 이 때문에 히터 엘리먼트의 장착 및 히터의 조립을 용이하게 행할 수 있다.
히터 엘리먼트(18)는, 띠 형상의 발열 저항체를 콜게이트(corrugate) 타입(파형)으로 성형(절곡 가공)하여 구성되어 있다. 이 콜게이트 타입(파형)의 히터 엘리먼트(18)는, 예를 들면 철(Fe), 크롬(Cr) 및 알루미늄(Al)의 합금(소위 칸탈재(Kanthal alloy))으로 이루어져 있다. 이 히터 엘리먼트(18)는, 예를 들면 살두께(thickness)가 1∼2㎜ 정도, 폭이 14∼18㎜ 정도, 파형 부분의 진폭이 11∼15㎜ 정도, 파형 부분의 피치(p)가 28∼32㎜ 정도로 되어 있다. 또한, 히터 엘리먼트(18)의 파형 부분의 정각(apex angle; θ)은 90도 정도로 되고, 각 정점부(볼록부 또는 산부(山部)라고도 함)는 R 굽힘(R-bending) 가공이 시행되어 있는 것이, 단열재(16)의 선반부(17) 상에 있어서의 히터 엘리먼트(18)의 둘레 방향의 어느 정도의 이동을 허용할 수 있음과 함께 굴곡부의 강도 향상을 도모할 수 있는 점에서 바람직하다.
상기 단열재(16)에는 상기 히터 엘리먼트(18)를 적절한 간격으로 지름 방향으로 이동 가능하게, 또한 선반부(17)로부터 탈락 내지 탈출하지 않도록 지지하는 핀 부재(20)가 설치되어 있다. 상기 원통 형상의 단열재(16)의 내주면에는 이와 동심의 환상의 홈부(21)가 축방향으로 소정 피치로 다단으로 형성되고, 서로 이웃하는 상부의 홈부(21)와 하부의 홈부(21)와의 사이에 둘레 방향으로 연속된 환상의 상기 선반부(17)가 형성되어 있다. 상기 홈부(21)에 있어서의 히터 엘리먼트(18)의 상부와 하부 및, 홈부(21)의 안쪽 벽과 히터 엘리먼트(18)와의 사이에는 히터 엘리먼트(18)의 열팽창 수축 및 지름 방향의 이동을 허용할 수 있는 충분한 극간이 형성되어 있고, 또한 이들 극간에 의해 강제 공냉(air cooling)시의 냉각 공기가 히터 엘리먼트(18)의 배면(背面)으로 돌아 들어가, 히터 엘리먼트(18)를 효과적으로 냉각할 수 있도록 되어 있다.
각 히터 엘리먼트(18) 간은 접속판에 의해 접합되고, 단부측에 위치하는 히터 엘리먼트(18)는 단열재(16)를 지름 방향으로 관통하도록 설치된 단자판(22a, 22b)을 개재하여 외부의 전원에 접속되어 있다.
로 본체(5)의 단열재(16)의 형상을 보지함과 함께 단열재(16)를 보강하기 위해, 도 1에 나타내는 바와 같이, 단열재(16)의 외주면은 금속제, 예를 들면 스테인리스제의 외피(outer shell; 28)로 덮여 있다. 또한, 로 본체(5)의 외부로의 열영향을 억제하기 위해, 외피(28)의 외주면은 수냉 재킷(30)으로 덮여 있다. 단열재(16)의 정부(頂部)에는 이것을 덮는 상부 단열재(31)가 설치되고, 이 상부 단열재(31)의 상부에는 외피(28)의 정부(상단부)를 덮는 스테인리스제의 천판(top board; 32)이 설치되어 있다.
또한, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 열처리 후에 웨이퍼를 급속 강온(降溫)시켜 처리의 신속화 내지 스루풋(throughput)의 향상을 도모하기 위해, 로 본체(5)에는 로 본체(5)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33) 내의 분위기를 외부에 배출하는 배열계(heat exhaust system; 35)와, 상기 공간(33) 내에 상온(20∼30℃)의 공기를 도입하여 강제적으로 냉각하는 강제 공냉 수단(36)이 설치되어 있다. 상기 배열계(35)는, 예를 들면 로 본체(5)의 상부에 설치된 배기구(37)로부터 이루어지고, 당해 배기구(37)에는, 공간(33) 내의 공기를 배기하는 공기 배기 라인(62)가 접속되어 있다.
또한 강제 공냉 수단(36)은, 상기 로 본체(5)의 단열재(16)와 외피(28)의 사이에 높이 방향으로 복수 형성된 환상 유로(38)와, 각 환상 유로(38)로부터 단열재(16)의 중심 경사 방향으로 공기를 취출하여 상기 공간(33)의 둘레 방향으로 선회류를 발생시키도록 단열재(16)에 형성된 복수의 강제 공냉용 공기 취출 구멍(40)을 갖고 있다. 상기 환상 유로(38)는, 단열재(16)의 외주면에 띠 형상 또는 환상의 단열재(41)를 접착하거나, 혹은 단열재(16)의 외주면을 환상으로 깎음으로써 형성되어 있다. 상기 복수의 공기 취출 구멍(40)은, 단열재(16)에 있어서의 상하로 인접하는 히터 엘리먼트(18)의 사이에 있는 선반부(17)에 이것을 지름 방향의 내외로 관통하도록 형성되어 있다. 이와 같이 공기 취출 구멍(40)을 선반부(17)에 형성함으로써, 히터 엘리먼트(18)에 방해받는 일 없이 공기를 상기 공간(33)에 분출할 수 있다.
그런데 히터 엘리먼트(18)로서 띠 형상의 발열 저항체를 이용하고, 이 발열 저항체를 콜게이트 타입으로 성형하여 선반부(17) 내에 수납한 예를 나타냈지만, 히터 엘리먼트(18)로서는 이러한 구조의 것에 한정되지 않고, 다른 여러 가지 구조의 히터 엘리먼트를 이용할 수 있다. 또한 강제 공냉용 공기 취출 구멍(40)으로부터의 공기에 의해 공간(33) 내에 선회류를 발생시키는 예에 대해서 나타냈지만, 강제 공냉용 공기 취출 구멍(40)으로부터의 공기에 의해 반드시 선회류를 발생시킬 필요는 없다.
상기 외피(28)의 외주면에는, 각 환상 유로(38)에 냉각 유체를 분배 공급하기 위한 공통의 1개의 공급 덕트(49)가 높이 방향을 따라서 설치되고, 외피(28)에는 공급 덕트(49) 내와 각 환상 유로(38)를 연통(communication)하는 연통구가 형성되어 있다. 공급 덕트(49)에는 클린룸 내의 공기를 냉각용 공기(20∼30℃)로서 흡인하고, 이 냉각용 공기를 공급하는 공기 공급 라인(52)이 접속되어 있다.
또한, 전술한 바와 같이 단열재(16)에 있어서의 상하로 인접하는 히터 엘리먼트(18)의 사이에 있는 선반부(17)에는, 당해 선반부(17)를 내외로 관통하는 강제 공냉용 공기 취출 구멍(40)이 형성되어 있기 때문에, 히터 엘리먼트에 방해받는 일 없이 공기를 용이하게 취출할 수 있다. 또한 단열재(16)는 세로로 2분할되어 있고, 상기 히터 엘리먼트(18)도 단열재에 대응하여 분할되어 있다. 이에 따라 히터 엘리먼트(18)를 단열재(16)에 용이하게 장착할 수 있어, 조립성의 향상을 도모할 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 로 본체(5)에는 로 본체(5)의 단열재(16), 외피(28) 및 냉각 재킷(30)을 관통하여 압력 검지 시스템(50)이 설치되어 있다. 이 압력 검지 시스템(50)은 단열재(16), 외피(28) 및 냉각 재킷(30)을 관통하여 연장되는 압력 검지관(50a)과, 압력 검지관(50a)의 출구에 설치된 압력 센서(50b)를 갖고, 로 본체(5)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33) 내의 압력을 검지하도록 되어 있다.
이러한 압력 검지 시스템(50)의 압력 센서(50b)에 의해 로 본체(5)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33)의 압력이 검지되면, 압력 검지 시스템(50)의 압력 센서(50b)로부터의 검지 신호는 제어부(51)에 보내지도록 되어 있다.
또한, 로 본체(5)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33) 내에는, 당해 공간(33) 내의 온도를 검지하는 온도 센서(51A)도 배치되어, 이 온도 센서(51A)로부터의 검지 신호에 기초하여 제어부(51)에 의해 종형 열처리 장치의 열처리 제어가 행해진다.
또한 도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 공기 공급 라인(52)과 공기 배기 라인(62)은 각각 독립하여 오픈계 공기 공급/배기 라인을 구성하고 있다. 이 중 공기 공급 라인(52)에는, 공기 공급 블로워(53)가 설치되고, 이 공기 공급 블로워(53)는 인버터 구동부(53a)를 갖고 있다.
또한 공기 공급 블로워(53)의 입구측에는 댐퍼(damper; 56)가 설치되고, 공기 공급 블로워(53)의 출구측에는, 구멍 밸브(54) 및 버터플라이 밸브(55)가 배치되어 있다. 이들 공기 공급 블로워(53)의 입구측의 댐퍼(56) 및 공기 공급 블로워(53) 출구측의 구멍 밸브(54) 및 버터플라이 밸브(55)는 모두 개폐 조정이 자유롭게 되어 있고, 댐퍼(56), 구멍 밸브(54) 및 버터플라이 밸브(55)는 공기 공급 라인측 밸브 기구(54A)를 구성하고 있다.
또한 공기 배기 라인(62)에는 공기 배기 블로워(63)이 설치되고, 이 공기 배기 블로워(63)는 인버터 구동부(63a)를 갖고 있다.
또한 공기 배기 블로워(63)의 입구측에는 버터플라이 밸브(66) 및 구멍 밸브(67)가 설치되고, 공기 배기 블로워(63)의 출구측에는 구멍 밸브(64), 버터플라이 밸브(65)가 배치되어 있다. 이들 공기 배기 블로워(63) 입구측의 버터플라이 밸브(66) 및 구멍 밸브(67) 및, 공기 배기 블로워(63) 출구측의 구멍 밸브(64) 및 버터플라이 밸브(65)는 모두 개폐 조정이 자유롭게 되어 있고, 또한 공기 배기 블로워(63) 입구측의 버터플라이 밸브(66) 및 구멍 밸브(67) 및, 공기 배기 블로워(63) 출구측의 구멍 밸브(64) 및 버터플라이 밸브(65)는 공기 배기 라인측 밸브 기구(64A)를 구성하고 있다.
그런데, 전술한 복수의 강제 공냉용 공기 취출 구멍(40)은, 공급 덕트(49)의 상단에서 하단까지의 공급 덕트(49)의 전체 길이에 걸쳐 설치되어 있어, 이 때문에 복수의 공기 취출 구멍(40)의 설치 영역(40A)은 공급 덕트(49)의 전체 길이와 일치한다.
그리고 압력 검지 시스템(50)은, 공기 취출 구멍(40)의 설치 영역(40A)에 대응하는 공간 영역(33A) 내에 설치되어 있다. 이와 같이 압력 검지 시스템(50)을 공기 취출 구멍(40)의 설치 영역(40A)에 대응하는 공간 영역(33A)에 설치함으로써, 공기 취출 구멍(40)으로부터 취출된 공기에 의해 영향을 받는 공간 영역(33A) 내의 압력을 직접적으로 검지할 수 있다.
다음으로 이러한 구성으로 이루어지는 종형 열처리 장치의 작용에 대해서 설명한다.
우선, 보트(12) 내에 웨이퍼(w)가 탑재되고, 웨이퍼(w)가 탑재된 보트(12)가 덮개체(10)의 보온통(11) 상에 올려 놓여진다. 그 후 덮개체(10)의 상승 이동에 의해 보트(12)가 처리 용기(3) 내에 반입된다.
다음으로 제어부(51)는 전원을 제어하여 히터 엘리먼트(18)를 작동시키고, 로 본체(5)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33)을 가열하여, 처리 용기(3)내의 보트(12)에 탑재된 웨이퍼(w)에 대하여 필요한 열처리를 시행한다.
이 사이, 온도 센서로부터의 검지 신호에 기초하여, 제어부(51)에 의해 웨이퍼(w)에 대하여 적절한 온도로써 정밀도가 좋은 열처리가 시행된다.
웨이퍼(w)에 대한 열처리가 종료되면, 열처리 작업의 효율화를 도모하기 위해, 로 본체(5)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33) 내를 강제적으로 냉각한다.
다음으로 공간(33) 내의 강제 냉각 방법에 대해서 설명한다.
우선 제어부(51)에 의해 공기 공급 블로워(53) 및 공기 배기 블로워(63)가 작동한다. 이때 클린룸 내의 냉각용 공기(20∼30℃)가 공기 공급 라인(52) 내에 도입되고, 다음으로 냉각용 공기는 공기 공급 블로워(53)로부터 공급 덕트(49)로 보내진다.
그 후 공급 덕트(49) 내의 냉각용 공기는 로 본체(5)의 단열재(16) 외방에 형성된 각 환상 유로(38) 내에 진입하고, 다음으로 환상 유로(38) 내의 냉각용 공기는 단열재(16)를 관통하여 형성된 공기 취출 구멍(40)으로부터 로 본체(5)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33) 내에 취출되어, 이 공간(33) 내를 강제적으로 냉각한다(제1 냉각 공정).
공간(33) 내의 가열 공기는 공기 배기 라인(62)을 거쳐 열 변환기(69)에 의해 냉각된 후, 공기 배기 블로워(63)에 의해 외부로 배기된다.
이 사이, 제어부(51)는 공기 공급 블로워(53)의 인버터 구동부(53a) 및 공기 배기 블로워(63)의 인버터 구동부(63a)를 구동 제어함과 함께, 공기 공급 라인측 밸브 기구(54A) 및 공기 배기 라인측 밸브 기구(64A)를 구동 제어하여, 공간(33) 내를 미음압(로 본체(5) 외부의 환경(대기압)에 대하여 0Pa∼－85Pa, 바람직하게는 －20Pa∼－30Pa)의 범위(A)로 유지한다(도 4 참조).
이와 같이 공간(33) 내를 로 본체(5) 외부의 환경(대기압)에 대하여 0Pa∼－85Pa, 바람직하게는 －20Pa∼－30Pa의 미음압의 범위(A)로 유지함으로써, 공간(33) 내가 양압이 되어 로 본체(5)로부터 외부로 열풍이 분출하는 것을 방지할 수 있고, 또한 공간(33) 내가 강음압이 되어 로 본체(5) 내로 외기를 끌어들여 처리 용기(3)에 있어서의 온도 분포가 불균일해 지는 것을 방지할 수 있다.
제1 냉각 공정에 의해 로 본체(5)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33) 내가 강제적으로 냉각되면, 공간(33) 내의 온도가 저하되어, 제1 냉각 공정 중의 압력에 비해 공간(33) 내의 압력이 저하된다.
이 사이, 압력 검지 시스템(50)에 의해 공간(33) 내의 압력이 직접적으로 검지되어 있고, 제어부(51)는 압력 검지 시스템(50)으로부터의 검지 신호에 기초하여, 공간(33) 내의 압력이 제1 냉각 공정 중의 압력에 비해 크게 저하된 경우, 제1 냉각 공정 중의 설정 압력보다 큰 설정 압력으로서 공기 공급 블로워(53)의 인버터 구동부(53a) 및 공기 배기 블로워(63)의 인버터 구동부(63a)를 제어함과 함께, 공기 공급 라인측 밸브 기구(54A) 및 공기 배기 라인측 밸브 기구(64A)를 구동 제어한다. 이 경우, 공간(33) 내에 공기 공급 라인(52)으로부터 제1 냉각 공정 시에 비해 다량의 냉각용 공기를 공급하여, 공간(33) 내의 압력을 재차 제1 냉각 공정의 압력까지 되돌릴 수 있다(제2 냉각 공정). 즉, 이러한 제2 냉각 공정을 채용하지 않는 경우, 도 4의 파선으로 나타나는 바와 같은 압력의 저하가 계속 되어 버리지만, 제2 냉각 공정을 이용함으로써, 도 4의 실선으로 나타내는 바와 같이, 공간(33) 내의 압력을 재차 제1 냉각 공정의 수준까지 되돌릴 수 있다.
이 제2 냉각 공정에 의해, 공간(33) 내의 압력 저하에 수반하여 로 본체(5) 내로 외기가 휩쓸려 들어오는 일은 없고, 또한 공간(33) 내에 보다 다량의 냉각용 공기를 공급할 수 있어, 공간(33) 내를 신속하고, 또한 확실하게 강제 냉각할 수 있다.
다음으로 제1 냉각 공정 및 제2 냉각 공정에 있어서의 작용에 대해서 추가로 상술한다.
제1 냉각 공정에 있어서, 전술한 바와 같이 환상 유로(38) 내의 냉각용 공기는 단열재(16)를 관통하여 형성된 공기 취출 구멍(40)으로부터 로 본체(5)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33) 내로 취출되어 이 공간(33) 내를 강제적으로 냉각한다. 이 경우, 공간(33) 내로 취출된 냉각용 공기는 로 본체(5)의 히터 엘리먼트(18) 및 처리 용기(3)을 냉각하여 단번에 팽창해 체적이 증가하여 압력이 상승한다(도 4 참조). 전술한 바와 같이 압력 검지 시스템(50)은 로 본체(5)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33)에 설치되고, 이 압력 검지 시스템(50)에 의해 공간(33) 내의 압력이 직접적으로 검지되고 있기 때문에, 예를 들면 공간(33)으로부터 떨어진 공기 공급 라인(52) 혹은 공기 배기 라인(62)에 압력 센서를 설치한 경우에 비해, 외란(external disturbance)의 영향을 받는 일 없이, 공간(33) 내의 압력 상승을 신속하고, 또한 확실하게 검지할 수 있다. 그리고 압력 검지 시스템(50)으로부터의 검지 신호에 기초하여 공간(33) 내가 상기 미음압이 되도록 제어부(51)가 적절히 제어한다.
즉, 공간(33) 내의 압력을 공기 공급 라인(52) 혹은 공기 배기 라인(62)에 설치된 압력 센서에 의해 검지하는 경우도 생각할 수 있지만, 공기 공급 라인(52)에 압력 센서를 설치하면 냉각용 공기에 가해지는 압압(押壓)의 영향을 외란으로서 고려할 필요가 있고, 공기 배기 라인(62)에 압력 센서를 설치하면 냉각용 공기에 가해지는 인압(引壓)의 영향을 외란으로서 고려할 필요가 있다.
이에 대하여 본 발명에 의하면, 로 본체(5)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33)에 압력 검지 시스템(50)을 설치했기 때문에, 외란의 영향을 받는 일 없이, 공간(33)의 압력 상승을 직접적으로 신속하고, 또한 확실하게 검지하여, 공간(33) 내가 미음압이 되도록 제어부(51)에 의해 적절히 제어할 수 있다.
그 후 로 본체(5)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33)이 강제적으로 냉각되면, 공간(33) 내의 온도가 저하되어 공간(33) 내의 압력도 저하된다(제2 냉각 공정)(도 4 참조).
이 경우도, 공간(33)에 설치한 압력 검지 시스템(50)에 의해 공간(33) 내의 압력을 직접적으로 검지하기 때문에, 공간(33) 내의 압력 저하를 신속하고, 또한 확실하게 검지할 수 있다. 이때 제어부(51)는 압력 검지 시스템(50)으로부터의 검지 신호에 기초하여, 공간(33) 내에 공기 공급 라인(52)로부터 제1 냉각 공정 시에 비해 다량의 냉각용 공기를 공급하여, 공간(33) 내의 압력을 재차 제1 냉각 공정의 압력까지 되돌릴 수 있다.
이와 같이 제2 냉각 공정 시에, 제1 냉각 공정 시에 비해 다량의 냉각용 공기를 공급하여, 공간(33) 내의 압력을 상승시킴으로써, 제2 냉각 공정 시에 있어서 냉각 속도가 과도하게 저하되는 경우는 없다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서, 압력 검지 시스템(50)으로부터의 검지 신호에 기초하여, 제어부(51)가 공기 공급 블로워(53)의 인버터 구동부(53a), 공기 배기 블로워(63)의 인버터 구동부(63a), 공기 공급 라인측 밸브 기구(54A) 및 공기 배기 라인측 밸브 기구(64A)를 구동 제어하는 예를 나타냈지만, 제어부(51)는 공기 공급 블로워(53)의 인버터 구동부(53a), 공기 배기 블로워(63)의 인버터 구동부(63a), 공기 공급 라인측 밸브 기구(54A) 및 공기 배기 라인측 밸브 기구(64A) 중 어느 하나를 구동 제어해도 좋고, 혹은 이들을 조합하여 제어해도 좋고, 추가로 공기 공급 라인측 밸브 기구(54A) 중 어느 부재(54, 55, 56)만을 구동 제어해도 좋고, 혹은 공기 배기 라인측 밸브 기구(64A) 중 어느 부재(64, 65, 66, 67)만을 구동 제어해도 좋다.
제2 실시 형태
다음으로 도 1 및 도 3에 의해 본 발명의 제2 실시 형태에 대해서 서술한다.
도 1 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 공기 공급 라인(52)과 공기 배기 라인(62)은 서로 연결되어 클로우즈계 공기 공급/배기 라인을 구성하고 있다. 즉, 공기 공급 라인(52)과 공기 배기 라인(62)은 서로 연결되고, 연결부에 공기 공급 및 공기 배기용의 블로워(73)가 설치되고, 이 블로워(73)는 인버터 구동부(73a)를 갖고 있다.
또한 블로워(73)의 입구측에는 버터플라이 밸브(76) 및 구멍 밸브(77)가 설치되고, 블로워(73)의 출구측에는 구멍 밸브(74) 및 버터플라이 밸브(75)가 배치되어 있다. 이들 블로워(73) 입구측의 버터플라이 밸브(76) 및 구멍 밸브(77) 및, 블로워(73) 출구측의 구멍 밸브(74) 및 버터플라이 밸브(75)는 모두 개폐 조정이 자유롭게 되어 있고, 공기 공급 라인(52)측의 구멍 밸브(74) 및 버터플라이 밸브(75)는 공기 공급 라인측 밸브 기구(74A)를 구성하고 있다.
또한 공기 배기 라인(62)측의 버터플라이 밸브(76) 및 구멍 밸브(77)는 공기 배기 라인측 밸브 기구(76A)를 구성하고 있다.
다음으로 이러한 구성으로 이루어지는 종형 열처리 장치의 작용에 대해서 설명한다.
우선, 보트(12) 내에 웨이퍼(w)가 탑재되고, 웨이퍼(w)가 탑재된 보트(12)가 덮개체(10)의 보온통(11) 상에 올려 놓여진다. 그 후 덮개체(10)의 상승 이동에 의해 보트(12)가 처리 용기(3) 내에 반입된다.
다음으로 제어부(51)는 전원을 제어하여 히터 엘리먼트(18)를 작동시키고, 로 본체(5)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33)을 가열하여, 처리 용기(3) 내의 보트(12)에 탑재된 웨이퍼(w)에 대하여 필요한 열처리를 시행한다.
이 사이, 온도 센서로부터의 검지 신호에 기초하여, 제어부(51)에 의해 웨이퍼(w)에 대하여 적절한 온도로써 정밀도가 좋은 열처리가 시행된다.
웨이퍼(w)에 대한 열처리가 종료되면, 열처리 작업의 효율화를 도모하기 위해, 로 본체(5)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33) 내를 강제적으로 냉각한다.
다음으로 공간(33) 내의 강제 냉각 방법에 대해서 설명한다.
우선 제어부(51)에 의해 공기 공급 및 공기 배기용의 블로워(73)가 작동한다. 이때 공기 공급 라인(52) 내의 냉각용 공기가 공급 덕트(49)로 보내진다.
그 후 공급 덕트(49) 내의 냉각용 공기는 로 본체(5)의 단열재(16) 외방에 형성된 각 환상 유로(38) 내에 진입하고, 다음으로 환상 유로(38) 내의 냉각용 공기는 단열재(16)를 관통하여 형성된 공기 취출 구멍(40)으로부터 로 본체(5)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33) 내로 취출되어, 이 공간(33) 내를 강제적으로 냉각한다(제1 냉각 공정).
공간(33) 내의 가열 공기는 공기 배기 라인(62)을 거쳐, 열 교환기(79)에 의해서 냉각된 후, 블로워(73)에 되돌려진다.
이 사이, 제어부(51)는 블로워(73)의 인버터 구동부(73a)를 구동 제어함과 함께, 공기 공급 라인측 밸브 기구(74A) 및 공기 배기 라인측 밸브 기구(76A)를 구동 제어하여, 공간(33) 내를 미음압(로 본체(5) 외부의 환경(대기압)에 대하여 0Pa∼－85Pa, 바람직하게는 －20Pa∼－30Pa)의 범위(A)로 유지한다(도 4 참조).
이와 같이 공간(33) 내를 로 본체(5) 외부의 환경(대기압)에 대하여 0Pa∼－85Pa, 바람직하게는 －20Pa∼－30Pa의 미음압의 범위(A)로 유지함으로써, 공간(33) 내가 양압이 되어 로 본체(5)로부터 외부로 열풍이 분출하는 것을 방지할 수 있고, 또한 공간(33) 내가 강음압이 되어 로 본체(5) 내로 외기를 끌어들여 처리 용기(3)에 있어서 온도 분포가 불균일해 지는 것을 방지할 수 있다.
제1 냉각 공정에 의해 로 본체(5)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33) 내가 강제적으로 냉각되면, 공간(33) 내의 온도가 저하되어, 제1 냉각 공정 중의 압력에 비해 공간(33) 내의 압력이 저하된다.
이 사이, 압력 검지 시스템(50)에 의해 공간(33) 내의 압력이 직접적으로 검지되어 있고, 제어부(51)는 압력 검지 시스템(50)으로부터의 검지 신호에 기초하여, 공간(33) 내의 압력이 제1 냉각 공정 중의 압력에 비해 크게 저하된 경우, 제1 냉각 공정 중의 설정 압력보다 큰 설정 압력으로서 블로워(73)의 인버터 구동부(73a)를 제어함과 함께, 공기 공급 라인측 밸브 기구(74A) 및 공기 배기 라인측 밸브 기구(76A)를 구동 제어한다. 이 경우, 공간(33) 내에 공기 공급 라인(52)으로부터 제1 냉각 공정 시에 비해 다량의 냉각 공기를 공급하여, 공간(33) 내의 압력을 재차 제1 냉각 공정의 압력까지 되돌릴 수 있다(제2 냉각 공정). 즉, 이러한 제2 냉각 공정을 채용하지 않는 경우, 도 4의 파선으로 나타나는 바와 같은 압력의 저하가 계속되어 버리지만, 제2 냉각 공정을 이용함으로써, 도 4의 실선으로 나타내는 바와 같이, 공간(33) 내의 압력을 재차 제1 냉각 공정의 수준까지 되돌릴 수 있다.
이 제2 냉각 공정에 의해, 공간(33) 내의 압력 저하에 수반하여 로 본체(5) 내로 외기가 휩쓸려 들어오는 일은 없고, 또한 공간(33) 내에 보다 다량의 냉각용 공기를 공급할 수 있어, 공간(33) 내를 신속하고, 또한 확실하게 강제 냉각할 수 있다.
다음으로 제1 냉각 공정 및 제2 냉각 공정에 있어서의 작용에 대해서 추가로 상술한다.
제1 냉각 공정에 있어서, 전술한 바와 같이 환상 유로(38) 내의 냉각용 공기는 단열재(16)를 관통하여 형성된 공기 취출 구멍(40)으로부터 로 본체(5)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33) 내로 취출되어, 이 공간(33) 내를 강제적으로 냉각한다. 이 경우, 공간(33) 내로 취출된 냉각용 공기는 로 본체(5)의 히터 엘리먼트(18) 및 처리 용기(3)를 냉각하여 단번에 팽창해 체적이 증가하여 압력이 상승한다(도 4 참조). 전술한 바와 같이 압력 검지 시스템(50)은 로 본체(5)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33)에 설치되고, 이 압력 검지 시스템(50)에 의해 공간(33) 내의 압력이 직접적으로 검지되고 있기 때문에, 예를 들면 공간(33)으로부터 떨어진 공기 공급 라인(52) 혹은 공기 배기 라인(62)에 압력 센서를 설치한 경우에 비해, 외란의 영향을 받는 일 없이, 공간(33) 내의 압력 상승을 신속하고, 또한 확실하게 검지할 수 있다. 그리고 압력 검지 시스템(50)으로부터의 검지 신호에 기초하여 공간(33) 내가 상기 미음압이 되도록 제어부(51)가 적절히 제어한다.
즉, 공간(33) 내의 압력을 공기 공급 라인(52) 혹은 공기 배기 라인(62)에 설치된 압력 센서에 의해 검지하는 것도 생각할 수 있지만, 공기 공급 라인(52)에 압력 센서를 설치하면, 냉각용 공기에 가해지는 압압의 영향을 외란으로서 고려할 필요가 있고, 공기 배기 라인(62)에 압력 센서를 설치하면 냉각용 공기에 가해지는 인압의 영향을 외란으로서 고려할 필요가 있다.
이에 대하여 본 발명에 의하면, 로 본체(5)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33)에 압력 검지 시스템(50)을 설치했기 때문에, 외란의 영향을 받는 일 없이, 공간(33)의 압력 상승을 직접적으로 신속하고, 또한 확실하게 검지하여, 공간(33) 내가 미음압이 되도록 제어부(51)에 의해 적절히 제어할 수 있다.
그 후 로 본체(5)와 처리 용기(3)와의 사이의 공간(33)이 강제적으로 냉각되면, 공간(33) 내의 온도가 저하되어 공간(33) 내의 압력도 저하된다(제2 냉각 공정)(도 4 참조).
이 경우도, 공간(33)에 설치한 압력 검지 시스템(50)에 의해 공간(33) 내의 압력을 직접적으로 검지하기 때문에, 공간(33) 내의 압력 저하를 신속하고, 또한 확실하게 검지할 수 있다. 이때 제어부(51)는 압력 검지 시스템(50)으로부터의 검지 신호에 기초하여, 공간(33) 내에 공기 공급 라인(52)으로부터 제1 냉각 공정 시에 비해 다량의 냉각용 공기를 공급하여, 공간(33) 내의 압력을 재차 제1 냉각 공정의 압력까지 되돌릴 수 있다.
이와 같이 제2 냉각 공정 시에, 제1 냉각 공정 시에 비해 다량의 냉각용 공기를 공급하고, 공간(33) 내의 압력을 상승시킴으로써, 제2 냉각 공정 시에 있어 냉각 속도가 과도하게 저하되는 일은 없다.
또한, 상기 실시 형태에 있어서, 압력 검지 시스템(50)으로부터의 검지 신호에 기초하여, 제어부(51)가 공기 공급 및 공기 배기용의 블로워(73)의 인버터 구동부(73a), 공기 공급 라인측 밸브 기구(74A) 및 공기 배기 라인측 밸브 기구(76A)를 구동 제어하는 예를 나타냈지만, 제어부(51)는 공기 공급 및 공기 배기용의 블로워(73)의 인버터 구동부(73a), 공기 공급 라인측 밸브 기구(74A) 및 공기 배기 라인측 밸브 기구(76A) 중 어느 하나를 구동 제어해도 좋고, 혹은 이들을 조합하여 제어해도 좋고, 추가로 공기 공급 라인측 밸브 기구(74A) 중 어느 부재(74, 75)만을 구동 제어해도 좋고, 혹은 공기 배기 라인측 밸브 기구(76A) 중 어느 부재(76, 77)만을 구동 제어해도 좋다.
또한, 본 발명은, 상기 각 실시 형태로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 요지의 범위 내에서 여러 가지의 설계 변경이 가능하다. 예를 들면, 처리 용기로서는, 도입관부 및 배기관부를 갖는 내열(耐熱) 금속, 예를 들면 스테인리스강제의 원통 형상의 매니폴드(manifold)를 하단부에 접속하여 이루어지는 것이라도 좋고, 또는 2중 관구조라도 좋다.

Claims (16)

  1. 원통 형상의 단열재와, 상기 단열재의 외주면에 형성된 외피와, 상기 단열재의 내주면에 축방향으로 다단으로 형성된 홈 형상의 선반부와, 상기 선반부를 따라 배치된 히터 엘리먼트를 갖는 로(furnace) 본체와,
    상기 로 본체 내에 배치되어, 상기 로 본체와의 사이에 공간을 형성함과 함께, 내부에 복수의 피(被)처리체를 수납하는 처리 용기와,
    상기 로 본체의 상기 단열재와 상기 외피의 사이에 높이 방향으로 복수 형성된 환상 유로와,
    상기 환상 유로로부터 상기 단열재의 중심 경사 방향으로 공기를 취출하고, 상기 히터 엘리먼트 사이의 상기 선반부를 지름 방향의 내외로 관통하도록 상기 로 본체에 형성된 복수의 공기 취출 구멍과,
    상기 로 본체에 접속되어, 상기 복수의 공기 취출 구멍을 개재하여 상기 공간 내에 냉각용 공기를 공급하는 공기 공급 라인과,
    상기 로 본체에 접속되어, 상기 공간 내로부터 냉각용 공기를 배기하는 공기 배기 라인과,
    상기 공기 공급 라인 및 상기 공기 배기 라인의 적어도 한쪽에 설치된 블로워와,
    상기 공기 공급 라인 및 상기 공기 배기 라인에 각각 설치된 공기 공급 라인측 밸브 기구 및 공기 배기 라인측 밸브 기구와,
    상기 로 본체를 관통하여 설치된 압력 검지관과, 상기 압력 검지관의 출구에 설치된 압력 센서를 갖고, 상기 로 본체와 상기 처리 용기와의 사이의 상기 공간 내의 압력을 검지하는 압력 검지 시스템과,
    상기 압력 검지 시스템으로부터의 검지 신호에 기초하여, 상기 블로워, 상기 공기 공급 라인측 밸브 기구 및 상기 공기 배기 라인측 밸브 기구 중 적어도 한쪽을 제어하여 상기 공간 내의 압력을 미음압(slightly negative pressure)으로 하는 제어부를 구비하고, 상기 압력 검지 시스템은, 상기 로 본체와 상기 처리 용기와의 사이의 상기 공간 중, 상기 복수의 공기 취출 구멍의 설치 영역에 대응하는 공간 영역에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 공간 내를 대기압에 대하여 0Pa∼－85Pa의 미음압으로 하는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 공간 내를 대기압에 대하여 －20Pa∼－30Pa의 미음압으로 하는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공기 공급 라인과 상기 공기 배기 라인은 서로 연결되어 클로우즈계 공기 공급/배기 라인을 구성하고,
    당해 클로우즈계 공기 공급/배기 라인에, 공기 공급 및 공기 배기용의 블로워가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 공기 공급 라인과 상기 공기 배기 라인은 각각 독립하여 설치되어 오픈계 공기 공급/배기 라인을 구성하고,
    상기 공기 공급 라인에 공기 공급 블로워가 설치되고, 상기 공기 배기 라인에 공기 배기 블로워가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 압력 검지 시스템으로부터의 검지 신호에 기초하여, 상기 블로워의 회전수를 제어하여 상기 공간 내를 미음압으로 하는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 압력 검지 시스템으로부터의 검지 신호에 기초하여, 상기 공기 공급 라인측 밸브 기구의 밸브 개도(opening degree)를 조정하거나, 또는 상기 공기 배기 라인측 밸브 기구의 밸브 개도를 조정하여 상기 공간 내를 미음압으로 하는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치.
  8. 삭제
  9. 원통 형상의 단열재와, 상기 단열재의 외주면에 형성된 외피와, 상기 단열재의 내주면에 축방향으로 다단으로 형성된 홈 형상의 선반부와, 상기 선반부를 따라 배치된 히터 엘리먼트를 갖는 로 본체와,
    상기 로 본체 내에 배치되어, 상기 로 본체와의 사이에 공간을 형성함과 함께, 내부에 복수의 피처리체를 수납하는 처리 용기와,
    상기 로 본체의 상기 단열재와 상기 외피의 사이에 높이 방향으로 복수 형성된 환상 유로와,
    상기 환상 유로로부터 상기 단열재의 중심 경사 방향으로 공기를 취출하고, 상기 히터 엘리먼트 사이의 상기 선반부를 지름 방향의 내외로 관통하도록 상기 로 본체에 형성된 복수의 공기 취출 구멍과,
    상기 로 본체에 접속되어, 상기 복수의 공기 취출 구멍을 개재하여 상기 공간 내에 냉각용 공기를 공급하는 공기 공급 라인과,
    상기 로 본체에 접속되어, 상기 공간 내로부터 냉각용 공기를 배기하는 공기 배기 라인과,
    상기 공기 공급 라인 및 상기 공기 배기 라인의 적어도 한쪽에 설치된 블로워와,
    상기 공기 공급 라인 및 상기 공기 배기 라인에 각각 설치된 공기 공급 라인측 밸브 기구 및 공기 배기 라인측 밸브 기구와,
    상기 로 본체를 관통하여 설치된 압력 검지관과, 상기 압력 검지관의 출구에 설치된 압력 센서를 갖고, 상기 로 본체와 상기 처리 용기와의 사이의 상기 공간 내의 압력을 검지하는 압력 검지 시스템과,
    상기 압력 검지 시스템으로부터의 검지 신호에 기초하여, 상기 블로워, 상기 공기 공급 라인측 밸브 기구 및 상기 공기 배기 라인측 밸브 기구 중 적어도 한쪽을 제어하여 상기 공간 내의 압력을 미음압으로 하는 제어부를 구비하고, 상기 압력 검지 시스템은, 상기 로 본체와 상기 처리 용기와의 사이의 상기 공간 중, 상기 복수의 공기 취출 구멍의 설치 영역에 대응하는 공간 영역에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치의 냉각 방법에 있어서,
    상기 제어부에 의해 상기 블로워가 작동하여, 상기 공기 공급 라인에 의해 상기 로 본체와 상기 처리 용기와의 사이의 상기 공간에 냉각용 공기를 공급함과 함께, 상기 공간으로부터 상기 공기 배기 라인에 의해 냉각용 공기를 배기하는 제1 냉각 공정과,
    상기 제어부에 의해 상기 압력 검지 시스템으로부터의 검지 신호에 기초하여, 상기 공간 내의 온도 저하에 의해 상기 제1 냉각 공정 시에 비해 압력이 저하된 경우, 상기 블로워, 상기 공기 공급 라인측 밸브 기구 및 상기 공기 배기 라인측 밸브 기구 중 적어도 한쪽이 제어되어, 상기 제1 냉각 공정 시의 공기량보다 큰 공기량을 상기 공간 내에 공급하는 제2 냉각 공정을 구비한 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치의 냉각 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 공간 내를 대기압에 대하여 0Pa∼－85Pa의 미음압으로 하는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치의 냉각 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 공간 내를 대기압에 대하여 －20Pa∼－30Pa의 미음압으로 하는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치의 냉각 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 공기 공급 라인과 상기 공기 배기 라인은 서로 연결되어 클로우즈계 공기 공급/배기 라인을 구성하고,
    당해 클로우즈계 공기 공급/배기 라인에, 공기 공급 및 공기 배기용의 블로워가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치의 냉각 방법.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 공기 공급 라인과 상기 공기 배기 라인은 각각 독립하여 설치되어 오픈계 공기 공급/배기 라인을 구성하고,
    상기 공기 공급 라인에 공기 공급 블로워가 설치되고, 상기 공기 배기 라인에 공기 배기 블로워가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치의 냉각 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 압력 검지 시스템으로부터의 검지 신호에 기초하여, 상기 블로워의 회전수를 제어하여 상기 공간 내를 미음압으로 하는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치의 냉각 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 압력 검지 시스템으로부터의 검지 신호에 기초하여, 상기 공기 공급 라인측 밸브 기구의 밸브 개도를 조정하거나, 또는 상기 공기 배기 라인측 밸브 기구의 밸브 개도를 조정하여 상기 공간 내를 미음압으로 하는 것을 특징으로 하는 종형 열처리 장치의 냉각 방법.
  16. 삭제
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