KR101569561B1 - 열처리 장치용 열교환기 및 이것을 구비한 열처리 장치 - Google Patents

열처리 장치용 열교환기 및 이것을 구비한 열처리 장치 Download PDF

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요시노리 구사카베
겐이치 야마가
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 열부하 및 진동, 충격에 의한 부하에 강한 열처리 장치용 열교환기 및 이것을 구비한 열처리 장치를 제공한다. 열교환기(25)는, 박판을 적층해서 교대로 공기 통로와 냉각수 통로를 형성한 코어(251)와, 코어(251)를 수용하는 케이스(252)와, 코어(251)에 삽입되고, 코어(251) 내에 형성된 각 층의 냉각수 통로에 냉각수를 분배 공급하는 복수의 수냉 배관(257)과, 복수의 수냉 배관(257)이 하나의 연결된 배관으로 되도록 용접되는 배관 용접부(257a)를 구비하고, 배관 용접부(257a)는 케이스(252) 외부에 설치되어 있다.

Description

열처리 장치용 열교환기 및 이것을 구비한 열처리 장치{HEAT EXCHANGER FOR HEAT TREATMENT APPARATUS AND HEAT TREATMENT APPARATUS HAVING THE SAME}
본 발명은 열처리 장치용 열교환기 및 이것을 구비한 열처리 장치에 관한 것이다.
반도체 장치의 제조에 있어서는, 피처리체, 예를 들어, 반도체 웨이퍼에 CVD(Chemical Vapor Deposition) 등의 처리를 실시하는 열처리 장치가 사용되고 있다. 열처리 장치는 반도체 웨이퍼를 수용하는 처리 용기와, 이 처리 용기의 주위를 덮도록 설치된 히터를 구비하여, 히터에 의해 처리 용기 내가 소정의 온도로 가열된 상태에서 반도체 웨이퍼가 열처리된다. 이러한 열처리 장치에서는, 열처리후에 처리 용기로부터 방출되는 공기가 고온이기 때문에, 기기 보호를 위해, 방출된 공기의 온도를 내리는 열교환기가 사용되고 있다.
이와 같은 열교환기는 상온으로부터 고온까지의 급격한 온도 변화가 반복되기 때문에, 열부하에 강한 것이 요구되고 있어, 열부하에 대한 내구성의 향상을 도모하도록 다양한 제안이 이루어지고 있다. 예를 들어, 특허문헌 1에서는, 물결 형상 박판을 적층해서 교대로 인접하는 공기 통로와 냉각수 통로를 형성한 코어와, 코어의 냉각수 통로에 냉각수를 유통시키는 수냉 배관을 접속하기 위한 수냉 배관 접속부와, 코어를 수용해 그 공기 통로에 공기를 유통시키는 배기 배관을 접속하기 위한 배기 배관 접속부를 갖는 케이스를 구비하고, 코어와 케이스의 열팽창 차를 흡수하기 위해서 케이스 내에 코어를 이동 가능하게 설치하고, 코어의 피로 파괴 및 피로 파괴에 의한 코어로부터의 누수를 방지하고, 내구성의 향상을 도모하고 있다.
일본 특허 제4411341호 공보
그런데 이와 같은 열교환기에서는, 보다 열부하에 강한 것이 요구되고 있다. 또한, 열교환기의 반송, 설치 작업 등에 있어서의 진동, 충격에 의한 부하에 강한 것이 요구되고 있다.
본 발명은 상기 문제를 감안해서 이루어진 것이며, 열부하, 및 진동, 충격에 의한 부하에 강한 열처리 장치용 열교환기 및 이것을 구비한 열처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제1 관점에 관한 열처리 장치용 열교환기는,
박판을 적층해서 교대로 공기 통로와 냉각수 통로를 형성한 코어와,
상기 코어를 수용하는 케이스와,
상기 코어에 삽입되고, 상기 코어 내에 형성된 각 층의 냉각수 통로에 냉각수를 분배 공급하는 복수의 수냉 배관과,
상기 복수의 수냉 배관이 하나의 연결된 배관으로 되도록 용접되는 배관 용접부를 구비하고,
상기 배관 용접부는 상기 케이스 외부에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기 코어는 상기 케이스 내에 현수된 상태로 유지되어 있는 것이 바람직하다.
상기 케이스는, 그 단부에, 절결되도록 한 슬릿이 설치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 코어의 상류측에 정류판이 배치되어 있는 것이 바람직하다.
상기 냉각수 통로 내의 냉각수는 상기 공기 통로의 하류측으로부터 상류측을 향해 흐르는 것이 바람직하다.
본 발명의 제2 관점에 관한 열처리 장치는,
본 발명의 제1의 관점에 관한 열처리 장치용 열교환기를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 열교환기의 하류측에, 상기 열교환기로부터 배출되는 공기의 온도를 측정하는 측정 포트를 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 열부하, 및 진동, 충격에 의한 부하에 강한 열처리 장치용 열교환기 및 이것을 구비한 열처리 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 열처리 장치를 도시하는 도면.
도 2는 열교환기의 구조를 도시하는 도면.
도 3은 열교환기의 내부 구조를 도시하는 도면.
도 4는 케이스의 외관을 도시하는 도면.
도 5는 제어부의 구성을 도시하는 도면.
도 6은 수냉 배관의 배치에 의한 케이스 온도의 차이를 도시하는 도면.
도 7은 다른 실시형태의 열처리 장치를 도시하는 도면.
도 8은 다른 실시형태의 열처리 장치를 도시하는 도면.
이하, 본 발명의 열처리 장치용 열교환기 및 이것을 구비한 열처리 장치에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다. 또한, 본 실시형태에서는, 열처리 장치로서, 배치식의 종형 열처리 장치를 사용했을 경우를 예로 본 발명을 설명한다. 도 1은 본 발명의 열처리 장치를 도시하는 도면이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 열처리 장치(1)는 반응실을 형성하는 반응관(2)을 구비하고 있다. 반응관(2)은, 예를 들어 길이 방향이 수직 방향으로 향하여진 대략 원통 형상으로 형성되어 있다. 반응관(2)은 내열 및 내부식성이 우수한 재료, 예를 들어 석영에 의해 형성되어 있다.
반응관(2)의 상단부에는, 상단부측을 향해 직경이 축소되도록 대략 원추 형상으로 형성된 정상부(3)가 설치되어 있다. 정상부(3)의 중앙에는 반응관(2) 내의 가스를 배기하기 위한 배기구(4)가 설치되고, 배기구(4)에는 배기관(5)이 기밀하게 접속되어 있다. 배기관(5)에는, 도시하지 않은 밸브, 진공 펌프 등의 압력 조정 기구가 설치되고, 반응관(2) 내를 원하는 압력(진공도)으로 제어한다.
반응관(2)의 하방에는, 덮개(6)가 배치되어 있다. 덮개(6)는 내열 및 내부식성이 우수한 재료, 예를 들어 석영에 의해 형성되어 있다. 또한, 덮개(6)는 도시하지 않은 보트 엘리베이터에 의해 상하 이동 가능하게 구성되어 있다. 그리고, 보트 엘리베이터에 의해 덮개(6)가 상승하면, 반응관(2)의 하방측(노구 부분)이 폐쇄되고, 보트 엘리베이터에 의해 덮개(6)가 하강하면, 반응관(2)의 하방측(노구 부분)이 개구된다.
또한, 덮개(6)의 상방에는, 피처리체, 예를 들어 반도체 웨이퍼(W)를 수용하는 웨이퍼 보트(7)가 설치되어 있다. 웨이퍼 보트(7)는 반도체 웨이퍼(W)를 수직 방향으로 소정의 간격을 두고 복수매 수용 가능하게 구성되어 있다. 웨이퍼 보트(7)는 내열 및 내부식성이 우수한 재료, 예를 들어 석영에 의해 형성되어 있다. 또한, 웨이퍼 보트(7)는 하부 중앙부에 지주(8)를 갖고, 지주(8)가 덮개(6)의 중앙부에 설치된 회전 도입 기구(9)에 접속되어 있다. 덮개(6)의 중앙부에는 노구 부분으로부터의 방열을 억제하는 수단으로서 면형상의 가열 히터나 차열판을 구비한 서모 플러그(10)가 지주(8)와 간섭하지 않는 상태로 설치되어 있다.
또한, 반응관(2)의 주위에는, 반응관(2)을 둘러싸도록, 예를 들어 저항 발열체로 이루어지는 승온용 히터(11)가 설치되어 있다. 이 승온용 히터(11)에 의해 반응관(2)의 내부가 소정의 온도로 가열되고, 이 결과 반도체 웨이퍼(W)가 소정의 온도로 가열된다. 또한, 승온용 히터(11)로서는, 금속제(예를 들어, SUS제)의 수냉 재킷으로 이루어지는 원통 형상의 히터 본체와, 히터 본체의 내주에 배치된 카본 와이어식의 히터 엘리먼트(도시 생략)를 구비하는 것이라도 좋다.
반응관(2)의 하단부 근방의 측벽에는, 복수의 처리 가스 도입관(12)이 삽입관통(접속)되어 있다. 처리 가스 도입관(12)에는, 도시하지 않은 처리 가스 공급원이 접속되어 있고, 처리 가스 공급원으로부터 처리 가스 도입관(12)을 통해서 원하는 양의 처리 가스가 반응관(2) 내에 공급된다. 이러한 처리 가스로서는, 성막용 가스, 퍼지 가스 등이 있다.
또한, 열처리 장치(1)에는, 강제 공냉 기구(20)가 설치되어 있다. 본 실시형태에서는, 강제 공냉 기구(20)는, 승온용 히터(11) 및 승온용 히터(11) 내의 반응관(2)을 강제 냉각한다. 강제 공냉 기구(20)는 송풍기(21)와, 배기 배관(22)과, 공장 배기계(23)와, 배기 팬(24)과, 열교환기(25)를 구비하고 있다. 송풍기(21)는 상온(실온)의 공기를 승온용 히터(11) 내로 송풍한다. 배기 배관(22)은 승온용 히터(11) 내에 접속되어 있다. 공장 배기계(23)는 배기 배관(22)에 접속되어 있다. 배기 팬(24)은 배기 배관(22)과 공장 배기계(23) 사이에 배치되어 있다. 그리고, 배기 팬(24)을 구동함으로써, 배기 배관(22)으로부터 배기되는 공기를, 예를 들어 미세감압으로 흡인하고, 공장 배기계(23)로 배기한다.
열교환기(25)는, 배기 배관(22)과 공장 배기계(23) 사이이며, 배기 팬(24)의 상류측에 배치되어 있다. 열교환기(25)는, 배기 배관(22)으로부터 배기되는 고온이고 다량의 공기를 상온(예를 들어, 25℃ 내지 30℃ 정도)의 냉각수와 열교환시켜서 냉각한다. 도 2는 열교환기(25)의 구조를 도시하는 도면이다. 도 3은 열교환기(25)의 내부 구조를 도시하는 도면이다. 도 4는 열교환기(25)의 케이스(252)의 외관을 도시하는 도면이다.
도 2 및 도 3에 도시한 바와 같이, 열교환기(25)는, 코어(251)를 수용하는 케이스(252)와, 수냉 배관 접속부(253a, 253b)를 갖고, 케이스(252) 등을 보호하는 보호부(254)를 구비하고 있다.
케이스(252)는, 양단부가 개방된 각통 형상의 몸체부(252a)와, 몸체부(252a)의 양단부에 설치된 절두체 각추 형상의 공기 입구 헤더부(분배관)(252b) 및 공기 출구 헤더부(집합관)(252c)로 구성되어 있다. 헤더부(252b, 252c)에는, 배기 배관(22)을 접속하기 위한 배기 배관 접속부(플랜지)(256a, 256b)가 설치되어 있다. 또한, 몸체부(252a)에는, 코어(251)가 수용되어 있다. 이로 인해, 배기 배관(22)으로부터의 고온의 공기는 배기 배관 접속부(256a), 헤더부(252b)를 통해서 몸체부(252a)[코어(251)]에 공급됨으로써 냉각된다. 그리고, 냉각된 공기가 헤더부(252c), 배기 배관 접속부(256b)를 통해서 케이스(252) 외부로 배기된다.
여기서, 코어(251)의 상류측 및 하류측에 정류판(버퍼판)이 배치되어 있는 것이 바람직하다. 정류판을 배치함으로써, 코어(251) 내를 흐르는 고온의 공기를 효율적으로 냉각할 수 있기 때문이다. 특히, 코어(251)의 상류측에 정류판을 배치함으로써, 배기 배관(22)으로부터의 고온의 공기가 코어(251)의 각 공기 통로에 균등하게 공급되어, 효율적으로 냉각할 수 있다.
코어(251)는 박판(핀)(255)을 적층해서 교대로 공기 통로와 냉각수 통로를 형성한 구조로 구성되어 있다. 이 공기 통로에 배기 배관(22)으로부터의 고온의 공기가 공급되고, 냉각수 통로에 후술하는 수냉 배관(257)으로부터의 냉각수가 공급되고, 양자가 열교환하는 것에 의해 코어(251)의 공기 통로 내의 고온의 공기가 냉각된다. 박판(255)은, 그 두께가, 예를 들어 0.3㎜ 정도로, 내열성 및 내식성이 우수한 재질, 예를 들어 SUS316L을 사용하는 것이 바람직하다. 케이스(252)는 코어(251) 정도의 내식성이 요구되지 않기 때문에, 예를 들어 SUS304로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 박판(255)은 물결 형상 박판인 것이 바람직하다. 이 경우, 적층 방향으로 이웃하는 박판(255)은, 이 물결이 서로 교차하도록 각도를 어긋나게 해서 배치되고, 이 교차한 부분이 납땜에 의해 접합된다.
도 3에 도시한 바와 같이, 코어(251) 및 케이스(252)에는, 각 층의 냉각수 통로에 냉각수를 분배 공급하는 복수의 수냉 배관(257)이 삽입관통(압입)되어 있다. 복수의 수냉 배관(257)은 배관 용접부(257a)에 의해 하나의 연결된 배관으로 되도록 용접되고, 용접된 배관의 일단부가 수냉 배관 접속부(253a)에 접속되고, 타단부가 수냉 배관 접속부(253b)에 접속되어 있다. 수냉 배관 접속부(253a)는 도시하지 않은 냉각수 입구에 접속되고, 수냉 배관 접속부(253b)는 도시하지 않은 냉각수 출구에 접속되어 있는 것이 바람직하다. 이 경우, 냉각수 입구로부터 수냉 배관 접속부(253a), 수냉 배관(257)을 통해서 각 층의 냉각수 통로에 냉각수가 분배되고, 분배된 냉각수가 각 층의 냉각수 통로, 수냉 배관(257), 수냉 배관 접속부(253b)를 통해서 냉각수 출구로 배출된다. 이와 같이 냉각수 통로 내의 냉각수가, 고온의 공기가 공급되는 공기 통로의 하류측으로부터 상류측을 향해 흐르는 것에 의해, 공기 통로 내를 흐르는 고온의 공기를 효율적으로 냉각할 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 보호부(254)는 케이스(252)의 몸체부(252a)를 덮도록 형성되어 있다. 보호부(254)는 수냉 배관 접속부(253a, 253b)를 갖고, 수냉 배관(257) 및 배관 용접부(257a)를 보호한다. 여기서, 도 3에 도시한 바와 같이, 수냉 배관(257)의 배관 용접부(257a)는 케이스(252)[코어(251)]의 외부이며, 보호부(254) 내에 배치되어 있다. 이로 인해, 배관 용접부(257a)는 코어(251)의 고온의 공기와 접촉하지 않아, 일반적으로 열 열화하기 쉬운 배관 용접부(257a)의 열화가 억제된다. 이 결과, 배관 용접부(257a)로부터의 열 열화에 의한 누수 등을 방지할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4에 도시한 바와 같이, 보호부(254)에는, 복수의 수냉 배관(257)과 함께 케이스(252) 및 코어(251)에 압입된 압입봉(258)이 설치되어 있다. 이 압입봉(258) 및 복수의 수냉 배관(257)에 의해, 코어(251)는 케이스(252)의 몸체부(252a) 내에 유지되어 있다. 이와 같이, 코어(251)는, 수냉 배관(257) 및 압입봉(258)에 현수된 상태에서, 케이스(252)의 몸체부(252a) 내에 수용된다. 이와 같이, 코어(251)가 수냉 배관(257) 및 압입봉(258)에 현수된 상태에서 케이스(252) 내에 수용되어 있으므로, 코어(251)와 케이스(252)의 열팽창 차에 의한 응력에 의한 영향을 경감할 수 있다. 또한, 열교환기(25)의 반송 및 설치 작업에서의 진동, 충격에 의한 코어(251)에 걸리는 부하를 경감할 수 있다.
또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 수냉 배관(257)은, 케이스(252)를 측방으로부터 본 상태에서, 지그재그 형상으로 되도록 케이스(252)에 압입(배치)되어 있다. 이로 인해, 코어(251)의 공기 통로 내를 흐르는 고온의 공기를 효율적으로 냉각할 수 있다.
또한, 도 4에 도시하는 바와 같이, 케이스(252)에는, 그 상단부로부터 중앙부로 연장하도록 형성된 슬릿(259)이 설치되어 있다. 이로 인해, 예를 들어, 수냉 배관(257)이나 박판(255)에 열응력에 의한 균열, 변형 등의 큰 힘을 슬릿(259)이 더욱 찢겨지는 것에 의해 흡수하여, 수냉 배관(257)이나 박판(255)을 보호할 수 있다. 슬릿(259)은 케이스(252)의 단부에, 절결되도록 형성되어 있으면 좋고, 그 형상, 길이가 특별히 제한되지 않는다.
또한, 열처리 장치(1)는 반응관(2) 내의 가스 유량, 압력, 처리 분위기의 온도 등 처리 파라미터를 제어하기 위한 제어부(컨트롤러)(50)를 구비하고 있다. 제어부(50)는 MFC, 압력 조정부, 승온용 히터(11)의 전력 컨트롤러 등에 제어 신호를 출력한다. 도 5에 제어부(50)의 구성을 도시한다.
도 5에 도시한 바와 같이, 제어부(50)는 레시피 기억부(51)와, RAM(52)과, I/O 포트(53)와, CPU(54)와, 이들을 서로 접속하는 버스(55)로 구성되어 있다.
레시피 기억부(51)는 EEPROM, 플래시 메모리, 하드 디스크 등으로 구성되고, 이 열처리 장치(1)에서 실행되는 성막 처리의 종류에 따라, 제어 수순을 결정하는 프로세스용 레시피와, CPU(54)의 동작 프로그램이 기억되어 있다. 레시피 기억부(51)에는, 이 열처리 장치(1)에서 실행되는 처리의 종류에 따라, 제어 수순을 결정하는 프로세스용 레시피가 기억되고 있다. 프로세스용 레시피는 사용자가 실제로 행하는 처리(프로세스)마다 준비되는 레시피이며, 반응관(2)으로의 반도체 웨이퍼(W)의 로드로부터, 처리 완료된 반도체 웨이퍼(W)를 언로드할 때까지의, 각 부의 온도의 변화, 반응관(2) 내의 압력 변화, 가스의 공급의 개시 및 정지의 타이밍, 공급량 등을 규정한다.
RAM(52)은 CPU(54)의 데이터 에어리어 등으로서 기능한다. 또한, CPU(54)가 동작하고 있는 동안, 그 동작 프로그램이 위치되는 일도 많다.
I/O 포트(53), 온도, 압력, 가스의 유량에 관한 측정 신호를 CPU(54)에 공급하는 동시에, CPU(54)가 출력하는 제어 신호를 각 부(압력 조정부, 승온용 히터(11)의 전력 컨트롤러, MFC 등)으로 출력한다.
CPU(Central Processing Unit)(54)는 제어부(50)의 중추를 구성하고, 레시피 기억부(51)에 기억된 동작 프로그램을 실행하고, 레시피 기억부(51)에 기억되어 있는 프로세스용 레시피를 따라, 열처리 장치(1)의 동작을 제어한다.
버스(55)는 각 부의 사이에서 정보를 전달한다.
다음에, 이상과 같이 구성된 열교환기(25)를 구비하는 열처리 장치(1)를 사용한 승온용 히터(11) 및 승온용 히터(11) 내의 반응관(2)의 강제 냉각에 대해서 설명한다. 또한, 열처리 장치(1)를 구성하는 각 부의 동작은 제어부(50)[CPU(54)]에 의해 제어되고 있다.
CPU(54)는 도시하지 않은 전력 컨트롤러에 전력을 공급하고, 승온용 히터(11)를 원하는 온도로 가열하고, 반응관(2) 내의 반도체 웨이퍼(W)로의 소정의 처리를 실행한다. 그리고, 소정의 처리가 종료하면, CPU(54)는 송풍기(21)를 구동해서 상온의 공기를 승온용 히터(11) 내에 송풍하는 동시에, 배기 팬(24)을 구동함으로써, 배기 배관(22)으로부터 배기되는 공기를, 예를 들어 미세감압으로 흡인하여, 공장 배기계(23)로 배기한다. 이에 의해, 배기 배관(22)으로부터 배기된 고온의 공기가 열교환기(25)의 배기 배관 접속부(256a), 헤더부(252b)를 통해서 코어(251)의 각 층의 공기 통로에 공급된다.
또한, CPU(54)는, 예를 들어 도시하지 않은 냉각수 입구에 접속되어 있는 매스 플로우 컨트롤러(MFC)를 제어해서 냉각수 입구로부터 소정의 유량의 냉각수를 공급한다. 이에 의해, 냉각수 입구로부터의 냉각수가 열교환기(25)의 수냉 배관 접속부(253a), 수냉 배관(257)을 통해서 코어(251)의 각 층의 냉각수 통로에 분배, 공급된다.
이 결과, 코어(251)의 각 층의 공기 통로에 공급되는 고온의 공기와, 코어(251)의 각 층의 냉각수 통로에 공급되는 냉각수가 열 접촉하고, 공기 통로를 흐르는 고온의 공기가 냉각수 통로를 흐르는 냉각수와 열교환되어 냉각된다. 이 냉각된 공기가 헤더부(252c), 배기 배관 접속부(256b)를 통해서 열교환기(25) 외부로 배기된다. 또한, 냉각수 통로를 흐르는 냉각수는 수냉 배관(257), 수냉 배관 접속부(253b)를 통해서 냉각수 출구에 배출된다.
이와 같은 승온용 히터(11) 및 승온용 히터(11) 내의 반응관(2)의 강제 냉각에 대해서 고부하 시험을 복수회 행하여, 그 효과를 확인했다. 지금까지 배관 용접부(257a) 등으로부터 누수 등의 문제는 발생하지 않고, 열부하 및 진동, 충격에 의한 부하에 강한 열처리 장치용 열교환기 및 이것을 구비한 열처리 장치인 것을 확인했다.
또한, 수냉 배관(257)을, 케이스(252)를 측방으로부터 본 상태에서, 지그재그 형상으로 되도록 케이스(252)에 압입했을 경우[도 6의 (a)] 및 병렬로 되도록 케이스(252)에 압입했을 경우[도 6의 (b)]의 케이스(252)의 온도를 측정했다. 이 결과, 수냉 배관(257)을, 케이스(252)를 측방으로부터 본 상태에서, 지그재그 형상으로 되도록 케이스(252)에 압입함으로써, 코어(251)의 공기 통로 내를 흐르는 고온의 공기를 효율적으로 냉각할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.
또한, 코어(251)의 상류측 및 하류측에 정류판을 배치하고, 열교환기(25)로부터 배출되는 공기의 온도를 측정한 바, 정류판을 배치함으로써 열교환기(25)로부터 배출되는 공기의 온도가 크게 저하한 것을 확인할 수 있었다. 특히, 코어(251)의 상류측에 정류판을 배치함으로써 열교환기(25)로부터 배출되는 공기의 온도가 크게 저하한 것을 확인할 수 있었다. 또한, 정류판의 형상, 코어(251)와의 거리를 변경한 경우, 코어(251)의 상류측이며, 코어(251) 근방에 원형의 정류판을 배치함으로써, 다른 형상의 정류판이나 코어(251)로부터의 거리를 이격해서 정류판을 배치한 경우에 비해, 열교환기(25)로부터 배출되는 공기의 온도를 최대 40℃ 가깝게 저하시킬 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 이로 인해, 코어(251)의 상류측에 배치되는 정류판은 코어(251) 근방에 배치되는 것이 바람직하고, 그 형상은 원형인 것이 바람직하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따르면, 수냉 배관(257)의 배관 용접부(257a)가 코어(251) 외부에 배치되어 있으므로, 배관 용접부(257a)에는 코어(251)의 고온의 공기와 접촉하지 않고, 배관 용접부(257a)의 열화가 억제된다. 이로 인해, 배관 용접부(257a)로부터의 열 열화에 의한 누수 등을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 코어(251)가 수냉 배관(257) 및 압입봉(258)에 현수된 상태로, 케이스(252) 내에 수용되어 있으므로, 코어(251)와 케이스(252)의 열팽창 차에 의한 응력에 의한 영향을 경감할 수 있다. 또한, 열교환기(25)의 반송 및 설치 작업에서의 진동, 충격에 의한 코어(251)에 걸리는 부하를 경감할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 의하면, 케이스(252)에 슬릿(259)이 설치되어 있으므로, 수냉 배관(257)이나 박판(255)을 보호할 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 코어(251)의 상류측 및 하류측에 정류판이 배치되어 있으므로, 열교환기(25)로부터 배출되는 공기의 온도를 크게 저하시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에 따르면, 수냉 배관(257)이, 케이스(252)를 측방으로부터 본 상태에서, 지그재그 형상으로 되도록 케이스(252)에 압입되어 있으므로, 코어(251)의 공기 통로 내를 흐르는 고온의 공기를 효율적으로 냉각할 수 있다.
이와 같이, 본 실시형태에 따르면, 열교환기(25)에 걸리는 열부하를 경감할 수 있으므로, 열교환기(25)의 재질의 자유도가 증가한다. 또한, 열교환기(25)의 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 열교환기(25)에 공급되는 고온의 공기가 케이스(252)와 접촉하지 않으므로, 외기로의 열 방출이 억제된다.
또한, 본 발명은 상기의 실시형태에 한정되지 않고, 다양한 변형, 응용이 가능하다. 이하, 본 발명에 적용 가능한 다른 실시형태에 대해서 설명한다.
상기 실시형태에서는, 강제 공냉 기구(20)가 승온용 히터(11) 및 승온용 히터(11) 내의 반응관(2)을 강제 냉각할 경우를 예로 본 발명을 설명했지만, 예를 들어, 도 7에 도시한 바와 같이, 배기관(5)에 강제 공냉 기구(20)가 접속되어, 열교환기(25)가 배기관(5)으로부터 배출된 고온의 공기를 강제 냉각하는 것이어도 좋다.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 열교환기(25)의 상류측에 예냉기(30)를 설치해도 좋다. 이 경우, 열교환기(25) 및 배기 팬(24)을 보호할 수 있다. 예냉기(30)는 간단용이하게 배기 배관(22)으로부터의 고온의 공기를 냉각하는 것이며, 그 기본 구조는, 예를 들어 박판(핀)을 적층해서 교대로 공기 통로와 냉각수 통로를 형성한 구조이며, 열교환기(25)의 기본 구조와 동일하다.
또한, 도 8에 도시한 바와 같이, 열교환기(25)의 하류측에, 열교환기(25)로부터 배출되는 공기의 온도를 측정하는 측정 포트(29)를 설치해도 좋다. 이 경우, 측정 포트(29)에 의해 측정된 온도를 제어부(50)에 피드백시킴으로써, 송풍기(21)나 배기 팬(24)의 풍량을 조절하고, 효율적인 강제 냉각을 행할 수 있다.
상기 실시형태에서는, 열처리 장치(1)로서, 단관 구조의 배치식 열처리 장치의 경우를 예로 본 발명을 설명했지만, 예를 들어 반응관(2)이 내관과 외관으로 구성된 이중관 구조의 배치식 종형 열처리 장치에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다. 또한, 피처리체는 반도체 웨이퍼(W)에 한정되는 것이 아니고, 예를 들어 LCD용의 글래스 기판 등에도 적용할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 관한 제어부(50)는 전용의 시스템에 의하지 않고, 통상의 컴퓨터 시스템을 사용해서 실현 가능하다. 예를 들어, 범용 컴퓨터에, 상술한 처리를 실행하기 위한 프로그램을 저장한 기록 매체(플렉시블 디스크, CD-ROM등)로부터 당해 프로그램을 인스톨함으로써, 상술한 처리를 실행하는 제어부(50)를 구성할 수 있다.
그리고, 이들의 프로그램을 공급하기 위한 수단은 임의이다. 상술한 바와 같이 소정의 기록 매체를 통해서 공급할 수 있는 다른, 예를 들어 통신 회선, 통신 네트워크, 통신 시스템 등을 통해서 공급해도 좋다. 이 경우, 예를 들어, 통신 네트워크의 다운로드 페이지에 당해 프로그램을 게시하고, 이것을 네트워크를 통해서 반송파에 중첩해서 제공해도 좋다. 그리고, 이와 같이 제공된 프로그램을 기동하고, OS의 제어하에서, 다른 애플리케이션 프로그램과 마찬가지로 실행함으로써, 상술한 처리를 실행할 수 있다.
본 발명은 열처리 장치용 열교환기 및 이것을 구비한 열처리 장치에 유용하다.
1 : 열처리 장치
2 : 반응관
3 : 정상부
4 : 배기구
5 : 배기관
6 : 덮개
7 : 웨이퍼 보트
8 : 지주
9 : 회전 도입 기구
10 : 서모 플러그
11 : 승강용 히터
12 : 처리 가스 도입관
20 : 강제 공냉 기구
21 : 송풍기
22 : 배기 배관
23 : 공장 배기계
24 : 배기 팬
25 : 열교환기
50 : 제어부
51 : 레시피 기억부
52 : RAM
53 : I/O 보트
54 : CPU
55 : 버스
251 : 코어
252 : 케이스
252a : 몸통부
252b : 공기 입구 헤더부
252c : 공기 출구 헤더부
253a, 253b : 배기 배관 접속부
254 : 보호부
255 : 박판
256a, 256b : 배기 배관 접속부
257 : 수냉 배관
257a : 배관 용접부
258 : 압입봉
259 : 슬릿
W : 웨이퍼

Claims (7)

  1. 박판을 적층해서 교대로 공기 통로와 냉각수 통로를 형성한 코어와,
    상기 코어를 수용하는 케이스와,
    상기 코어에 삽입되고, 상기 코어 내에 형성된 각 층의 냉각수 통로에 냉각수를 분배 공급하는 복수의 수냉 배관과,
    상기 복수의 수냉 배관이 하나의 연결된 배관으로 되도록 용접되는 배관 용접부를 구비하고,
    상기 배관 용접부는 상기 케이스 외부에 설치되어 있고,
    상기 코어는 상기 케이스 내에 현수된 상태로 보유 지지되어 있는 것을 특징으로 하는, 열처리 장치용 열교환기.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 케이스는, 그 단부에, 절결된 슬릿이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는, 열처리 장치용 열교환기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 코어의 상류측에 정류판이 배치되어 있는 것을 특징으로 하는, 열처리 장치용 열교환기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 냉각수 통로 내의 냉각수는, 상기 공기 통로의 하류측으로부터 상류측을 향해 흐르는 것을 특징으로 하는, 열처리 장치용 열교환기.
  6. 제1항에 기재된 열처리 장치용 열교환기를 구비하는 것을 특징으로 하는, 열처리 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 열교환기의 하류측에, 상기 열교환기로부터 배출되는 공기의 온도를 측정하는 측정 포트를 갖는 것을 특징으로 하는, 열처리 장치.
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