TW202201500A - 熱處理裝置 - Google Patents

Abstract

本發明之課題在於，在立式之熱處理裝置中，可抑制來自容器底側之開口部的散熱，並且減小在底部區域的水平方向之熱偏在，並更進一步使熱處理裝置之製造成本及營運成本成為更低廉。 本發明之解決手段在於，熱處理裝置1具有：立式之管3，用於取出放入被處理物100的開口部34被配置於下端部；加熱器22，被配置於管3之周圍；架子43，其具有在上下方向分離地設置複數個用於支撐被處理物100的支撐部51的構成，該架子43在管3內對複數個被處理物100進行保持；以及熱射線反射構件5，其在上下方向被配置在最下側之被處理物100之下方，用於使來自加熱器22的熱射線朝向被架子43所支撐的被處理物100進行反射。

Description

熱處理裝置

本發明係關於在被加熱的環境氣體下用於對被處理物進行處理的熱處理裝置。

習知已有用於對半導體製造用之晶圓進行熱處理的熱處理裝置(例如，參照日本專利特開2005-217383號公報)。

於日本專利特開2005-217383號公報中所記載的熱處理裝置為立式爐。該立式爐具有被配置於爐體內的石英之熱處理容器。在該容器內，被搬入載置於晶舟的半導體晶圓等之複數個被處理基板。然後，在利用惰性氣體對容器內進行氣體清洗之後，向容器內注入處理氣體來進行熱處理。在如此的立式的熱處理裝置中，於容器之底部形成有開口部，形成被處理基板之出入口。在熱處理裝置中，容易從該開口部放熱，因此藉由在上述之開口部沿垂直方向排列複數片水平朝向的隔熱板來形成隔熱構造，用來抑制熱處理中之放熱。

(發明所欲解決之問題)

如上所述，被要求抑制從立式爐之容器底側之開口部的放熱。此一構成，除了日本專利特開2005-217383號公報中所記載的構成之外，亦可考慮將內包有石英棉的石英製之盒設置在容器底側之開口部的構成。另外，更進一步對其他之構成，亦可考慮在容器底側之開口部，將於水平所配置的隔熱用的翅片沿上下配置複數片，並且設置副加熱器的構成。副加熱器是與被設置在容器之周圍用於對容器內之環境氣體進行加熱的加熱器不同的加熱器。

上述之石英盒具有高的隔熱性能，因此對抑制從開口部之放熱的效果高，但另一方面，其製造成本亦高。另外，上述使用副加熱器的構成與使用石英盒的構成相比，隔熱性能差。但是，其可借助副加熱器發揮開口部之保溫功能，並且可發揮開口部附近之區域的底部區域之均熱功能(減小在水平方向上的溫度分佈之偏在的功能)。底部區域之均熱性對於被配置於底部區域側的被處理基板中熱處理品質之均一性很重要。但是，由於需要設置副加熱器，因此製造成本與電費等之營運成本亦變高。

鑒於上述情況，本發明的目的在於，在立式之熱處理裝置中，其可抑制來自容器底側之開口部的散熱，並且減小在底部區域的水平方向之熱偏在，並更進一步可使熱處理裝置的製造成本及營運成本成為更低廉。 (解決問題之技術手段)

(1)為了解決上述課題，本發明一態樣的熱處理裝置具有：立式的容器，其用於使被處理物出入的開口部被配置於下端部；加熱器，其被配置於上述容器之周圍；架子，其具有在上下方向上分離地設置複數個用於支撐上述被處理物的支撐部的構成，該架子在上述容器內保持複數個上述被處理物；以及熱射線反射構件，其在上述上下方向被配置於最下側之上述被處理物的下方，用於使來自上述加熱器的熱射線向被上述架子所支撐的上述被處理物反射。

根據該構成，在最下側的被處理物之下方配置有熱射線反射構件。熱射線反射構件可使來自被配置於容器周圍的加熱器之熱射線，朝向被處理物反射。藉此，其可抑制來自容器底側之開口部的散熱，結果，可使在被配置於最下側之被處理物內的溫度差(溫度之最高值與最小值的差)更加均等。即，可發揮容器底側之開口部附近的區域的底部區域之均熱功能(水平方向之溫度分佈的偏在小)。而且，由於採用設置熱射線反射構件的簡單構成即可，因此不需要為了抑制來自容器底側之開口部的散熱而使用製造成本高的石英盒，可降低熱處理裝置的製造成本。而且，由於即使不在容器底側之開口部設置副加熱器亦可提高底部區域之均熱性，因此不僅可降低熱處理裝置的製造成本，亦可降低電費等之營運成本。根據以上的情況，在立式的熱處理裝置中，其可抑制來自容器底側之開口部的散熱，並且減小在底部區域的水平方向之熱偏在，並更進一步使熱處理裝置的製造成本及營運成本成為更低廉。

(2)其含有以下之情況：上述加熱器包含有：底部加熱器，其被配置為包圍上述熱射線反射構件；以及中心加熱器，其被配置於該底部加熱器之上方，可成為與上述底部加熱器之溫度不同的溫度。

根據該構成，例如藉由使靠近容器底側之開口部所設置的底部加熱器之輸出高於中心加熱器之輸出，則可使容器內之熱分佈更加均等，其結果，可減小在被配置於最下側的被處理物內之溫度差。

(3)其含有以下之情況：上述底部加熱器在上述上下方向具有既定之長度，上述熱射線反射構件在上述上下方向被配置於自上述底部加熱器之下端起在上述長度之5/12～11/12上方的範圍。

根據該構成，藉由將熱射線反射構件之配置範圍設為上述之範圍，則可使來自加熱器的熱射線更均等地反射至被配置於最下側的被處理物。其結果，可更進一步減小被配置於最下側的被處理物內之溫度差。

(4)其可有以下之情況：上述熱射線反射構件為1片之板。

根據該構成，利用設置1片之板的簡單之構成，則可低成本地設置熱射線反射構件。

(5)其可有以下之情況：上述熱處理裝置更進一步具有熱屏障，該熱屏障在上述容器內於上述架子之下方被配置於上述開口部之周圍，上述熱射線反射構件被配置在上述熱屏障之上方。

根據該構成，藉由熱射線反射構件，可減小被配置於最下側的被處理物中的溫度差。因此，其不需要藉由熱屏障來減小被配置於最下側的被處理物中的溫度差如此可抑制熱屏障的製造成本。

(6)其含有以下之情況：上述熱屏障包含有複數個沿上述上下方向所排列的超耐溫結晶玻璃(Neoceram)構件。

根據該構成，其可使用低價之材料來形成熱屏障。

(7)其可有以下之情況：上述熱射線反射構件被配置為從上述上下方向觀察時避開被上述支撐部所支撐的上述被處理物之四角隅。

根據該構成，其可抑制來自熱射線反射構件的熱射線過度地到達至被處理物中之比較容易受到直接來自加熱器之熱的四角隅。藉此，可更進一步減小被配置於最下側之被處理物中的溫度差。 (對照先前技術之功效)

根據本發明，在立式之熱處理裝置中，可抑制來自容器底側之開口部的放熱，並且減小在底部區域的水平方向之熱偏在，並更進一步使熱處理裝置的製造成本及營運成本成為更低廉。

以下，一面參照圖式一面對用於實施本發明的形態進行說明。

圖1係本發明的一個實施形態的熱處理裝置1的示意性的前視圖，其一部分以剖面來顯示。圖2係熱處理裝置1的示意性的側視圖，其一部分以剖面來顯示。圖3係熱處理裝置1的主要部分的俯視圖，其一部分以剖面來顯示。圖4係放大顯示圖1之主要部分的圖。圖5係放大顯示圖2之主要部分的圖。在本實施形態中，以從正面觀察熱處理裝置1的狀態作為基準來稱呼上下方向、左右方向以及前後方向。

參照圖1～圖3，熱處理裝置1被構成為可對被處理物100之表面施以熱處理。更具體而言，熱處理裝置1被構成為可藉由朝向被處理物100供給被加熱的氣體(熱處理用氣體)而對被處理物100之表面施以熱處理。在此，作為被供給的熱處理用氣體，例如可使用空氣(Air)、氧氣(O₂ )、氮氣(N₂ )等。在本實施形態中，熱處理裝置1為立式爐。在本實施形態中，熱處理裝置1在熱處理時的爐內環境氣體溫度為350℃～500℃左右。另外，熱處理時之爐內環境氣體溫度並不被限定於上述之溫度。

在本實施形態中，被處理物100係具有透光性的玻璃基板，被形成為矩形形狀。在本實施形態中，被處理物100係前後方向之長度大於左右方向之長度的長方形基板。另外，被處理物100可為正方形，亦可為具有彎曲的緣部。儘管被處理物100之厚度並未特別地被限定，但是可例示0.2mm～1.2mm之厚度。熱處理裝置1對被處理物100進行的熱處理，可例示使被塗佈在玻璃基板上的樹脂進行熱硬化的處理。另外，本實施形態的熱處理裝置1被使用在除了伴隨有金屬污染之熱處理氣體的熱處理及成膜製程之熱處理以外的熱處理為佳。另外，被處理物100不被限定於玻璃基板，亦可為其他之構件，但是特別適合於玻璃基板的熱處理。

熱處理裝置1具有：殼體2，其包含有加熱器22；管3，其作為立式之容器，被設置於殼體2內；保持機構4，其在被處理物100之熱處理時，用來保持被處理物100；熱射線反射構件5，其被設置於保持機構4；升降機構6，其用於使保持機構4升降；以及溫度感測器單元8，其對管3內之溫度進行測量。

殼體2被形成為下部朝向下方被開放的箱形形狀。

殼體2具有台座21、被載置於台座21的加熱器22、及覆蓋加熱器22上部的頂壁23。

台座21例如包含有於水平所延伸的板狀部分。

加熱器22被設置為用於對管3內的環境氣體及被處理物100進行加熱。加熱器22在俯視中形成為筒狀，在本實施形態中，在俯視下形成為矩形之筒狀。加熱器22被配置於管3之周圍，對管3之後述石英製之管本體31進行包圍。加熱器22例如包含有隔熱材料及發熱體的加熱器，該隔熱材料係包含有陶瓷纖維，該發熱體係被埋設於上述隔熱材料，且包含有被形成為蛇行狀的金屬線。加熱器22在上下方向被分割為複數個區域(在本實施形態中為3個區域)，被構成為於每個區域可變更輸出(表面溫度)。

加熱器22具有：底部加熱器22a，其被配置為包圍熱射線反射構件5；中心加熱器22b，其被配置於該底部加熱器22a之上方；以及頂部加熱器22c，其被配置於中心加熱器22b之上方。

底部加熱器22a被設置於底部區域Za。底部區域Za被形成於熱處理時的殼體2之下部，在本實施形態中，底部區域Za被規定在遍及於加熱器22之高度約1/3的高度。在本實施形態中，在底部區域Za之下端，配置有底部加熱器22a之下端24，在底部區域Za之上端，配置有底部加熱器22a之上端。底部加熱器22a被載置於台座21。底部加熱器22a朝向底部區域Za內之空間將放射熱。於底部加熱器22a，載置有中心加熱器22b。

中心加熱器22b被設置於中心區域Zb。中心區域Zb被形成於熱處理時的殼體2之中間部，在本實施形態中，中心區域Zb被規定在遍及於加熱器22之高度約1/2的高度。在本實施形態中，在中心區域Zb之下端，配置有中心加熱器22b之下端，在中心區域Zb之上端，配置有中心加熱器22b之上端。中心加熱器22b朝向中心區域Zb內之空間將熱加以放射。於中心加熱器22b，載置有頂部加熱器22c。

頂部加熱器22c被設置於頂部區域Zc。頂部區域Zc被形成於熱處理時的殼體2之上部。在本實施形態中，於頂部區域Zc之下端，配置有頂部加熱器22c之下端，在頂部區域Zc之上端，配置有頂部加熱器22c的上端。頂部加熱器22c朝向頂部區域Zc內之空間放射熱。頂部加熱器22c之上部藉由殼體2之頂壁23從上方被覆蓋。

在本實施形態中，在加熱器22作動時，加熱器22之內周面的溫度在每個區域不同。具體而言，在加熱器22作動時(被處理物100之熱處理時)，底部加熱器22a之內周面的溫度高於中心加熱器22b之內周面的溫度。另外，中心加熱器22b之內周面的溫度高於頂部加熱器22c之內周面的溫度。即，底部加熱器22a之溫度＞中心加熱器22b之溫度＞頂部加熱器22c之溫度。如此，用於使管3內之溫度設為均等，可使底部加熱器22a、中心加熱器22b以及頂部加熱器22c之表面溫度設為相互不同。藉此，可抑制因從管3之開口部34的散熱所產生的底部區域Za之溫度降低。

在具有上述構成的加熱器22，安裝有溫度感測器單元8。

溫度感測器單元8具有：底部感測器8a，其測量底部加熱器22a之加熱器溫度；中心感測器8b，其測量中心加熱器22b之加熱器溫度；以及頂部感測器8c，其測量頂部加熱器22c之加熱器溫度。

在本實施形態中，底部感測器8a被安裝於底部加熱器22a，底部感測器8a之前端在殼體2內被配置於管3之外側。在本實施形態中，中心感測器8b被安裝於中心加熱器22b，中心感測器8b之前端在殼體2內被配置於管3之外側。在本實施形態中，頂部感測器8c被安裝於頂部加熱器22c，頂部感測器8c之前端在殼體2內被配置於管3之外側。

各感測器8a～8c為熱電偶，其檢測所對應的加熱器22a～22c之溫度。

管3係用於取出放入被處理物100的開口部34被配置於下端部的立式之容器，其上端被封閉。在本實施形態中，管3在俯視中形成為多邊形形狀(矩形形狀)。並且，管3亦可在俯視時形成為矩形以外的多邊形形狀，亦可被形成為圓形。

管3具有石英製之管本體31及環狀之管保持器33，其中，該管保持器33係包含有支撐管本體31之下端的凸緣部32。

管本體31被形成為筒狀，朝下形成有開口部，並且上端部被封閉。管本體31被加熱器22所包圍。管本體31被配置於底部區域Za、中心區域Zb以及頂部區域Zc。管本體31之上端被配置於頂部區域Zc，與頂壁23隔開間隙而相對向。管本體31之下端被配置於底部區域Za之下端側。管本體31之下端部被載置於環狀之凸緣部32。凸緣部32之外周部被固定於殼體2之台座21。

管保持器33與管本體31協同運作而形成筒狀之管3。管保持器33形成為筒狀，其具有比管本體31之高度為低的高度。管保持器33被配置於底部區域Za之下方，在本實施形態中並未被加熱器22所包圍。管保持器33之下端部成為管3之開口部34。設置有保持機構4，該保持機構4相對於具有上述構成的管3可上下移動。

保持機構4具有封閉蓋41、以及被設置在封閉蓋41上的熱屏障單元42與架子43。

封閉蓋41被設置為封閉開口部34的蓋。封閉蓋41例如可形成為圓板狀，利用與管保持器33之下端部接觸而將開口部34封閉。藉由在封閉蓋41與管保持器33之下端部之間介在有O形圈等之密封構件，則封閉蓋41與管保持器33之間被密封。包含有封閉蓋41的保持機構4藉由升降機構6上升及下降。

升降機構6藉由使封閉蓋41上升和下降而使保持機構4及被保持機構4之支撐部51所支撐的被處理物100升降。升降機構6例如具有：可動部6a，其被固定於封閉蓋41；以及驅動部6b，其使用電動馬達或流體壓力等之動力源而使可動部6a在上下方向上移動。另外，在本實施形態中，在沒有特別說明的情況下，以封閉蓋41為封閉開口部34的狀態為基準進行說明。在封閉蓋41上設置有熱屏障單元42。

熱屏障單元42被設置用來抑制管3內之熱從開口部34逃脫。熱屏障單元42在管3內之架子43的下方被配置於開口部34之周圍。在本實施形態中，熱屏障單元42被設置在封閉蓋41與底部區域Za之間。

參考圖1～圖5，熱屏障單元42具有：複數個內銷44、被內銷44所穿過的複數個熱屏障45、以及用於使於上下鄰接的熱屏障45彼此在分離的狀態下配置的間隔件46。

內銷44為被固定於封閉蓋41的上下之細長的銷，彼此以分離之方式配置。熱屏障45係使用隔熱材料所形成的平板狀構件，被配置為水平。熱屏障45之材料，可例示如，超耐溫結晶玻璃構件。超耐溫結晶玻璃之熱膨脹係數低，並且對於高溫時之耐熱衝擊強度優異。在本實施形態中，藉由沿著上下方向排列複數個超耐溫結晶玻璃構件而形成複數個(6個)熱屏障45。另外，熱屏障45之數量亦可為6個以外的數量。各熱屏障45例如可被形成為圓板狀，在內銷44所穿過的部位則形成有貫通孔。間隔件46被形成為筒狀，被嵌合至複數個內銷44中之任一者。間隔件46設置有複數個。被配置於最下側的間隔件46，被設置在封閉蓋41上，並且承接複數個熱屏障45中之最下側的熱屏障45。從下數起第2個及以後的間隔件46被配置在沿上下方向所排列的熱屏障45、45之間。

在具有上述構成的熱屏障單元42的側方及上方，配置有架子43。

架子43在管3內保持複數個被處理物，其構成為於上下方向以分離之方式設置複數個用於支撐被處理物100之緣部100a的支撐部51。在熱處理時，架子43被配置於管3內。架子43在將複數個被處理物100於上下方向分離的狀態下被配置有複數個。在本實施形態中，架子43將被處理物100配置於中心區域Zb。另一方面，架子43於底部區域Za不配置被處理物100，而另一方面配置熱射線反射構件5。另外，架子43於頂部區域Zc不配置被處理物100。

架子43具有：複數個支柱49，其等被固定於封閉蓋41；支撐部51，其包含有被安裝於各支柱49的第1撐條50；第2撐條52，其被安裝於各支柱49；以及托盤53，其被設置於第2撐條52，載置有熱射線反射構件5。

支柱49從封閉蓋41向上側延伸。在本實施形態中，支柱49例如設置4個。

支柱49沿上下方向延伸，被配置遍及於底部區域Za、中心區域Zb以及頂部區域Zc。另外，支柱49亦可不被配置在頂部區域Zc。在本實施形態中，支柱49例如設置有4個。具體而言，如圖3所示，支柱49分別被配置在靠近管本體31之四角隅。

再次參照圖1～圖5，第1撐條50被設置為用於在中心區域Zb支撐被處理物100。第1撐條50被形成為在左右方向上細長之臂狀，以懸臂狀態被固定於所對應的支柱49。第1撐條50在各支柱49上沿上下方向以等間距設置有複數個。而且，在全部的支柱49之間，在上下方向上的第1撐條50之位置被對齊。如此，藉由高度位置為相同的4個第1撐條50來形成水平支撐1個被處理物100的支撐部51。即，其設置有與在上下方向上的第1撐條50之數量相當的支撐部51。在本實施形態中，被處理物100以在俯視時方向被對齊的方式載置於複數個支撐部51之各者。各支撐部51亦被稱為槽。將複數個支撐部51中的最下側之支撐部51稱為第1槽，從下數起將第n個槽稱為第n槽。此處，n為正整數。

另外，各第1撐條50藉由如上述被形成為細長之形狀而與被處理物100之接觸面積盡可能地小的構成。複數個第1撐條50中之最下側的第1撐條50(50a，第1槽)被配置於中心區域Zb之下部。

第2撐條52被設置為用來在底部區域Za支撐熱射線反射構件5。第2撐條52係被形成為細長之臂狀，例如以雙支撐狀態被固定在沿左右方向所排列的一對支柱49，在前後方向上排列有複數個(例如2個)。另外，第2撐條52在各支柱49上沿上下方向以等間距設置有複數個(在本實施形態中為6個)。藉此，可藉由高度位置相同的2個第2撐條52來水平支撐1個熱射線反射構件5。而且，可在上下方向上以複數個階段(在本實施形態中為6個階段)來調整熱射線反射構件5所被支撐的高度位置。另外，各第2撐條52藉由如上述被形成為細長之形狀而與熱射線反射構件5在上下方向重疊的面積成為盡可能地小之構成。複數個第2撐條52中之最上側的第2撐條52(52a)被配置在中心區域Zb之下部。

托盤53為以耐熱玻璃等所形成的板狀構件，藉由被配置為水平的2個第2撐條52來支撐。於托盤53上載置有熱射線反射構件5。

熱射線反射構件5在上下方向被配置於最下側的被處理物100之下方，其被設置為用來使來自加熱器22的熱射線向被架子43所支撐的被處理物100進行反射。熱射線反射構件5使紅外線等熱射線朝向複數個被處理物100中特別是被配置在最下側的被處理物100進行反射。在本實施形態中，僅設置有1個熱射線反射構件5。即，於管3內設置1個熱射線反射構件5。

熱射線反射構件5具有在矩形之玻璃表面上塗佈金屬膜的構成。作為金屬膜的材質，可例示有，鈦、不鏽鋼、錫、鉻等。熱射線反射構件5在熱屏障45之上方被配置於底部區域Za。

在俯視時熱射線反射構件5之圖心C1與被處理物100之圖心C2成為一致之方式配置熱射線反射構件5與被處理物100為佳。另外，在俯視時(從上下方向觀察時)，熱射線反射構件5以避開被支撐部51所支撐的被處理物100之四角隅100b之方式進行配置為佳。在圖3所示的配置例中，於俯視時，熱射線反射構件5被配置成整體被被處理物100所覆蓋。

圖6係對俯視時被處理物100與熱射線反射構件5之間的配置關係的複數個例子進行說明的示意圖。在圖6中，被處理物100與熱射線反射構件5的配置之6個例子以配置1～配置6來顯示。參照圖6說明時，以俯視被處理物100與熱射線反射構件5的狀態來進行說明。在圖6中，所記載「0%」、「25%」、「50%」、「75%」、「100%」係分別指熱射線反射構件5之面積與被處理物100之面積的比例即面積比。在配置2～6中，熱射線反射構件5之圖心與被處理物100之圖心均為一致。

配置1顯示比較例即面積比為0%的情況，在該配置1中不存在有熱射線反射構件5，被處理物100不接收來自熱射線反射構件5的熱射線。配置2、3所配置的佈局係，將長方形之熱射線反射構件5的短邊與長方形被處理物100的短邊平行配置，並且將長方形之熱射線反射構件5的長邊與長方形之被處理物100的長邊平行配置。以下，亦將配置2、3稱為H配置。在H配置中，熱射線反射構件5被配置為與被處理物100成為相似形狀。配置2為面積比25%，配置3為面積比50%。

配置4、5配置之佈局為，將長方形之熱射線反射構件5的短邊與長方形被處理物100的長邊重合，並且將長方形熱射線反射構件5的長邊與長方形被處理物100的短邊平行配置。以下，亦將配置4、5稱為V配置。在V配置中，熱射線反射構件5配合面積比前後方向之長度不同。配置4為面積比50%，配置5為面積比75%。在配置2～5中，熱射線反射構件5分別被配置成避開被處理物100之四角隅100b。

配置6為面積比100%，在俯視時，熱射線反射構件5與被處理物100之形狀與大小相同，熱射線反射構件5與被處理物100完全地重合。

在以上之配置2～6的佈局中，當俯視時，熱射線反射構件5相對於被處理物100的面積比被設定為25%～75%為佳。在V配置中，面積比更較佳為50%～75%。如此，藉由將在俯視時的熱射線反射構件5之面積設定為適當的值，則可減小被處理物100、特別是被配置在最下側之被處理物100中的溫度差。

參照圖4，熱射線反射構件5(熱射線反射構件5之上表面)在上下方向被配置於底部加熱器22a之下端24為起點在上底部加熱器22a之上下長度L22a的5/12～11/12上方的範圍為佳。當熱射線反射構件5之高度位置低於上述下限時，來自熱射線反射構件5的熱射線會大範圍地被擴散，而難以到達至最下側的被處理物100。另外，當熱射線反射構件5之高度位置高於上述上限時，熱射線反射構件5與最下側之被處理物100之間的距離過短，來自熱射線反射構件5的熱射線難以無遺漏地到達至最下側的被處理物100。

如以上所說明者，根據本實施形態，在最下側的被處理物100之下方配置有熱射線反射構件5。熱射線反射構件5可使來自被配置於管3周圍的加熱器22的熱射線，朝向被處理物100進行反射。藉此，可抑制來自管底側之開口部34的放熱，其結果，可使在被配置於最下側之被處理物100內的溫度差(溫度之最高值與最小值的差)更加均等。即，可發揮管3之底側開口部34附近區域的底部區域之均熱功能(水平方向之溫度分佈的偏在少)。而且，由於採用設置熱射線反射構件5的簡單構成即可，因此不需要為了抑制來自管3底側之開口部34的放熱而使用製造成本高的石英盒，可降低熱處理裝置1的製造成本。而且，由於即使不在管3底側之開口部34設置副加熱器亦可提高底部區域之均熱性，因此不僅可降低熱處理裝置1的製造成本，亦可降低電費等之營運成本。根據以上，在立式的熱處理裝置1中，可抑制來自管3底側之開口部34的放熱，並且減小在底部區域Za的水平方向之熱偏在，並更進一步使熱處理裝置1的製造成本及營運成本成為更低廉。

另外，根據本實施形態，藉由使被設置在靠近管3底側之開口部34的底部加熱器22a之溫度(輸出)高於中心加熱器22b之溫度(輸出)，則可使管3內之熱分佈更加均等，其結果，可減小在被配置於最下側之被處理物100內的溫度差。

另外，根據本實施形態，熱射線反射構件5在上下方向被配置於從底部加熱器22a下端24在上底部加熱器22a之高度L22a的5/12～11/12上方的範圍較佳。根據該構成，藉由將熱射線反射構件5之配置範圍設為上述的範圍，則可使來自底部加熱器22a的熱射線更均等地反射至被配置於最下側的被處理物100。結果，可更進一步減小在被配置於最下側之被處理物100內的溫度差。

另外，根據本實施形態，熱射線反射構件5如為1片之板較佳。根據該構成，可利用設置1片之板的簡單構成，低成本地設置熱射線反射構件5。

另外，根據本實施形態，熱射線反射構件5被配置在熱屏障45之上方。根據該構成，藉由熱射線反射構件5，可減小被配置於最下側之被處理物100中的溫度差。藉此，則無需藉由熱屏障45來減小被配置於最下側之被處理物100中的溫度差，而可抑制熱屏障45的製造成本。

另外，根據本實施形態，熱屏障45為使用沿上下方向所被排列之複數個超耐溫結晶玻璃構件來形成。根據該構成，可使用低價之材料來形成複數個熱屏障45。

另外，根據本實施形態，熱射線反射構件5以從上下方向觀察時避開被支撐部51所支撐的被處理物100之四角隅100b之方式進行配置為佳。根據該構成，可抑制來自熱射線反射構件5的熱射線過量地到達至被處理物100中之四角隅100b，該被處理物100中之四角隅100b係比較容易受到直接來自加熱器22的熱。藉此，可更進一步減小在被配置於最下側之被處理物100內的溫度差。

以上，雖對本發明的實施形態進行了說明，但是本發明並不被限定於上述實施形態。本發明可根據申請專利範圍所記載的範圍進行各種之變更。 [實施例]

＜試驗1：關於有無熱射線反射構件對降低被處理物內之溫度差的效果＞ 準備實施例1-1、比較例1-1以及比較例1-2。實施例1-1為在實施形態中所說明的熱處理裝置1。在實施例1-1中，如圖7(A)之示意圖所示，以在俯視時被處理物100之圖心與熱射線反射構件5之圖心一致之方式配置被處理物100及熱射線反射構件5。被處理物100之短邊為730mm，長邊為920mm。另外，將被處理物100之長邊和熱射線反射構件5之長邊相互平行地配置。在俯視時，熱射線反射構件5被配置為避開被處理物100之四角隅100b。

另一方面，比較例1-1，除了從實施例1-1中移除熱射線反射構件5的點以外，設定為與實施例1-1相同的構成。另外，如圖7(A)所示，在比較例1-2中，配置1/2英寸大小的透明之Si晶圓來代替熱射線反射構件5。除了該點之外，其與實施例1-1相同。

對實施例1-1、比較例1-1以及比較例1-2之各者，藉由加熱器22使殼體2內的環境氣體溫度(爐內溫度)階段性地上升至25℃→350℃→450℃→500℃。然後，對於被配置於複數個支撐部51中最上側與最下側之各者的被處理物100以及被配置在該等被處理物100之中間位置的被處理物100，分別對在圖7(A)中以圓圈記號所顯示的5個點之溫度進行測量。該5個點為被處理物100之四角隅100b與被處理物100之中央的5個點。即，對3個被處理物100各自的5個點之合計15個點的溫度進行測量。然後，對該等15個點的溫度之最大值與最小值之差進行計算，作為溫度差ΔT。另外，對於上述3個被處理物100，最上側之被處理物100被配置在熱上升的部位，具有溫度為最高的傾向。另外，最下側之被處理物100最接近至管開口部，具有溫度為最低的傾向。上述的溫度差ΔT相當於最上側之被處理物100之四角隅100b的溫度與最下側之被處理物100之中央的溫度差。

其結果在圖7(B)以曲線圖顯示。在圖7(B)之曲線圖中，橫軸為時間(分鐘)，縱軸為溫度差(℃)及爐內溫度(℃)。從圖7(B)明確可知，在比較例1-1及比較例1-2中，無論爐內溫度為350℃以上之任一溫度，溫度差ΔT均大幅超過了10℃。另一方面，在實施例1-1中，在爐內溫度被維持在350℃的期間，溫度差ΔT顯著地降低，達到小於10℃。而且，雖然在爐內溫度從350℃上升的期間，溫度差ΔT暫時地超過10℃，但是隨著爐內溫度上升，溫度差ΔT變小。最終，爐內溫度為500℃時，溫度差Δ降低至約5℃，可明確地證實熱射線反射構件5對降低被處理物100之溫度差的效果。

＜試驗2：熱射線反射構件之面積及配置與被處理物內之溫度差之間的關係＞ 準備於圖6所顯示的配置1～6之熱處理裝置1，分別作為比較例2-1、實施例2-1、2-2、2-3、2-4、2-5。被處理物100之短邊為730mm，長邊為920mm。然後，對於配置1～6之各者，測量被處理物100之溫度，該被處理物100之溫度係將管3內之溫度加熱至450℃並將該溫度保持一定時間時的溫度。另外，對於配置1～6之各者，將被處理物100載置於第3～第10槽以及第12槽。

對於配置1～6之各者，將9個點設定為測量對象點。在9個點中的1個點為被處理物100之中心，4個點為被處理物100之四角隅100b，其餘之4個點為四邊之中點。

結果在圖8(A)～圖8(D)中顯示。

圖8(A)及圖8(B)係顯示對各被處理物100之測量對象點全部9個點進行測量之結果的曲線圖。更具體而言，圖8(A)顯示配置1、 V配置即配置4、5及配置6的測量結果。另外，圖8(B)顯示配置1、 H配置即配置2、3及配置6的測量結果。

圖8(C)及圖8(D)係顯示對各被處理物100之測量對象點9個點中的5個點進行測量結果的曲線圖。更具體而言，為測量對象點中除了被處理物100之四角隅100b之外的5個點(被處理物100之中心及四邊之各邊的中點)的測量結果。

另外，被處理物100中之四角隅100b係溫度之偏差大的部位。藉此，藉由測量除了該溫度測量結果之偏差大的四角隅100b之外的5個點，可得到更穩定的(再現性高的)溫度測量結果。

圖8(C)係與圖8(A)同樣，顯示配置1、 V配置即配置4、5及配置6的測量結果。另外，圖8(D)係與圖8(B)同樣，顯示配置1、 H配置即配置2、3及配置6的測量結果。

在圖8(A)～圖8(D)之各圖中，縱軸顯示溫度差ΔT。而且，附加於各點的數字n係顯示被載置於第n個槽(支撐部51)的被處理物100。例如，附有數字3的點係顯示被載置於從下為第3個槽的被處理物100內之最高溫度與最低溫度的溫度差ΔT。另外，被記載為「All」的點係顯示在被配置於最上側和最下側的被處理物100之各者以及被配置在該等被處理物100之中間位置的被處理物100的全部測量點中的最高溫度與最低溫度的溫度差ΔT。另外，圖中所示的傾向線係顯示關於「All」之傾向的線。

(關於V配置) 如圖8(A)所示，在配置1中，「All」所顯示之全部被處理物100的最高溫度與最低溫度的溫度差ΔT為超過35度，成為大溫度差。另外，在各槽中的溫度差ΔT亦為大的傾向。另一方面，在熱射線反射構件5之面積與被處理物100之面積的面積比為50%、75%、100%即配置4～6中，「All」之溫度差ΔT明確地低於35度，溫度差小。另外，在各槽中之溫度差ΔT亦比配置1明確為小的傾向。特別是，在面積比為75%即配置5中，具有溫度差ΔT為最小的傾向。

如上所述，在圖8(A)與圖8(C)所示的結果均顯示關於V配置的傾向，對於各被處理物100，即使在對除了四角隅100b之外的5個點進行溫度測量的結果中，亦確認到與進行9個點之溫度測量的圖8(A)相同的傾向。即，證實對於配置4～6、特別是面積比為75%即配置5，在被處理物100內的溫度差ΔT為小。

(關於H配置) 參照圖8(B)，如上所述，在配置1中，「All」之溫度差ΔT為超過35度，另外，在各槽中之溫度差ΔT亦為大的傾向。另一方面，在熱射線反射構件5之面積與被處理物100之面積的面積比為25%、50%、100%即配置2、3、6中，「All」之溫度差ΔT明確地低於25度，溫度差小。另外，在各槽中之溫度差ΔT亦成為明確地小於配置1的傾向。特別是，在面積比為25%、50%即配置2、3中，具有溫度差ΔT極小的傾向。

如上所述，圖8(B)和圖8(D)所示的結果均顯示關於H配置的傾向，對於各被處理物100，即使在對除了四角隅100b之外的5個點進行溫度測量的結果中，亦確認到與進行了9個點之溫度測量的圖8(B)相同的傾向。即，證實對於配置2、3、6，特別是面積比為25%、50%的配置2、3，在被處理物100內之溫度差ΔT為小。

(V配置與H配置的關係) 如圖8(A)和圖8(B)所示，已證實，H配置(配置2、3)相較於V配置(配置4、5)溫度差ΔT更低。即，已證實，藉由以熱射線反射構件5之緣部與被處理物100之緣部不重疊之方式進行配置，可更進一步減小溫度差ΔT。

＜試驗3：熱射線反射構件之高度位置與被處理物內之溫度差之間的關係＞ 如圖9(A)所示，在熱處理裝置1中，在作為被配置於最下側之被處理物100之第3槽上載置被處理物100的狀態下，使熱射線反射構件5之高度位置(上下方向之位置)不同。另外，除了熱射線反射構件5之高度位置不同的點與熱射線反射構件5為V配置或是H配置的點之外的試驗條件則被統一。被處理物100之短邊為730mm，長邊為920mm。另一方面，熱射線反射構件5之短邊為460mm，長邊為730mm。

在底部區域Za內使熱射線反射構件5之高度位置不同。具體而言，底部區域Za之高度(底部加熱器22a的高度)為250mm。而且，將底部區域Za之下端(底部加熱器22a的下端24)設為零即基準位置E。熱射線反射構件5之高度位置從高的位置起依次如下。 位置A：245mm 位置B：172mm 位置C：100mm 位置D：65mm 位置E：0mm

藉由加熱器22將管3內之環境氣體加熱至450℃或500℃時在第3槽上之被處理物100內的最高溫度與最低溫度的溫度差ΔT進行測量。測量對象為在圖9(B)所示的H配置和V配置之各者，對在各位置A～E之熱射線反射構件5，至少對H配置與V配置中之一者進行測量。關於各被處理物100，對在圖9(B)中以圓圈記號所顯示的5個點作選擇並測量。

其結果被顯示在圖10。

圖10係顯示熱射線反射構件5之高度位置與在作為被配置於最下側的被處理物100之第3槽上載置被處理物100中之最高溫度與最低溫度的溫度差ΔT之間的關係的曲線圖。圖10(A)顯示作為實施例之H配置的情況，圖10(B)顯示作為實施例之V配置的情況。

在圖10(A)和圖10(B)中，以菱形之點顯示450℃加熱時的測量結果，以正方形之點顯示500℃加熱時的測量結果。如該等曲線圖所示，在H配置及V配置之任一的情況下，藉由配置熱射線反射構件5，溫度差ΔT即使為最大亦被抑制在20℃左右。

在H配置中，如傾向線所示，從基準位置E至大致100mm之高度位置即位置C，隨著熱射線反射構件5之高度位置變高，溫度差ΔT急劇地變小。另外，在自基準位置起大致100mm之位置即位置C，溫度差ΔT變為最小，從該位置C變為更高的位置時，溫度差ΔT以平緩之變化率逐漸變大。其顯示，在熱射線反射構件5遠離被處理物100的情況下，被熱射線反射構件5所反射的熱射線難以到達至最下側之被處理物100。另外，其亦顯示，在熱射線反射構件5過於接近被處理物100的情況下，變成難以使來自熱射線反射構件5的熱射線無遺漏地遍佈至最下側之被處理物100。根據以上可以證實，底部加熱器22a之上下方向長度L22a之約5/12(約250×(5/12)=104mm)即位置C(100mm)為高度位置之較佳的下限。

在V配置中，如傾向線所示，從基準位置E至大致172mm之高度位置即位置B，隨著熱射線反射構件5之高度位置變高，溫度差ΔT以比較大的變化率變小。另外，在自基準位置E起大致172mm之位置即位置B附近，溫度差ΔT變為最小，從該位置B變為更高的位置時，溫度差ΔT以平緩的變化率逐漸變大。與H配置同樣，其顯示，在熱射線反射構件5遠離被處理物100的情況下，被熱射線反射構件5所反射的熱射線難以到達最下側之被處理物100。另外，亦顯示，在熱射線反射構件5過於接近被處理物100的情況下，變成難以使來自熱射線反射構件5的熱射線無遺漏地遍佈至最下側之被處理物100。但是，即使在接近至底部加熱器22a之上端之高度位置的位置A，被處理物100之溫度差ΔT與未設置有熱射線反射構件5的情況相比亦十分低。因此，可證實，底部加熱器22a之上下方向長度L22a之約11/12(約250×(11/12)=230mm)即位置A(245mm)為高度位置之較佳的上限。

從以上之V配置和H配置明顯可知，以基準位置E為起點，在底部加熱器22a之上下方向長度L22a之5/12～11/12的高度位置，設置熱射線反射構件5，可有效地減小在最下側之被處理物100內的溫度差ΔT。 (產業上之可利用性)

本發明可作為熱處理裝置而廣泛地適用。

1:熱處理裝置 2:殼體 3:管(容器) 4:保持機構 5:熱射線反射構件 6:升降機構 6a:可動部 6b:驅動部 8:溫度感測器單元 8a:底部感測器 8b:中心感測器 8c:頂部感測器 21:台座 22:加熱器 22a:底部加熱器 22b:中心加熱器 22c:頂部加熱器 23:頂壁 24:底部加熱器的下端 31:管本體 32:凸緣部 33:管保持器 34:開口部 41:封閉蓋 42:熱屏障單元 43:架子 44:內銷 45:熱屏障 46:間隔件 49:支柱 50:第1撐條 50a:第1槽 51:支撐部 52:第2撐條 52a:第2撐條 53:托盤 100:被處理物 100a:緣部 100b:被處理物的四角隅 C1:圖心 C2:圖心 L22a:底部加熱器的上下方向長度 Za:底部區域 Zb:中心區域 Zc:頂部區域

圖1係本發明的一個實施形態的熱處理裝置之示意性的前視圖，其一部分以剖面來顯示。 圖2係熱處理裝置之示意性的側視圖，其一部分以剖面來顯示。 圖3係熱處理裝置之主要部分的俯視圖，其一部分以剖面來顯示。 圖4係放大顯示圖1之主要部分的圖。 圖5係放大顯示圖2之主要部分的圖。 圖6係用於對俯視中的被處理物與熱射線反射構件之間的配置關係的複數個例子進行說明的示意圖。 圖7(A)及圖7(B)係用於對實施例之試驗1進行說明的圖。 圖8係用於對實施例之試驗2進行說明的圖。圖8(A)及圖8(B)係顯示對各被處理物之測量對象點之全部9個點進行測量之結果的曲線圖。圖8(C)及圖8(D)係顯示對各被處理物之測量對象點9個點中的5個點進行測量之結果的曲線圖。 圖9(A)係用於對實施例之試驗3進行說明的熱處理裝置之主要部分的示意圖。圖9(B)係顯示在試驗3中的熱射線反射構件之V配置與H配置的示意圖。 圖10係顯示熱射線反射構件之高度位置與被配置於最下側之被處理物在第3槽上的被處理物之最高溫度與最低溫度的溫度差之間的關係之曲線圖，圖10(A)顯示實施例之H配置的情況，圖10(B)顯示實施例之V配置的情況。

1:熱處理裝置

2:殼體

3:管(容器)

4:保持機構

5:熱射線反射構件

6:升降機構

6a:可動部

6b:驅動部

21:台座

22:加熱器

22a:底部加熱器

22b:中心加熱器

22c:頂部加熱器

23:頂壁

24:底部加熱器的下端

31:管本體

32:凸緣部

33:管保持器

34:開口部

41:封閉蓋

42:熱屏障單元

43:架子

44:內銷

45:熱屏障

46:間隔件

49:支柱

50:第1撐條

50a:第1槽

51:支撐部

52:第2撐條

53:托盤

100:被處理物

L22a:底部加熱器的上下方向長度

Za:底部區域

Zb:中心區域

Zc:頂部區域

Claims (7)

1. 一種熱處理裝置，其具備有： 立式之容器，其用於取出放入被處理物的開口部被配置於下端部； 加熱器，其被配置於上述容器之周圍； 架子，其具有在上下方向上分離地設置複數個用於支撐上述被處理物的支撐部的構成，該架子在上述容器內保持複數個上述被處理物；以及 熱射線反射構件，其在上述上下方向被配置在最下側之上述被處理物的下方，用於使來自上述加熱器的熱射線朝向被上述架子所支撐的上述被處理物進行反射。
2. 如請求項1之熱處理裝置，其中， 上述加熱器包含有： 底部加熱器，其被配置成包圍上述熱射線反射構件；以及 中心加熱器，其被配置於該底部加熱器之上方，可成為與上述底部加熱器之溫度不同的溫度。
3. 如請求項2之熱處理裝置，其中， 上述底部加熱器在上述上下方向具有既定之長度， 上述熱射線反射構件在上述上下方向被配置在自上述底部加熱器之下端起在上述長度之5/12～11/12上方的範圍。
4. 如請求項1之熱處理裝置，其中， 上述熱射線反射構件為1片之板。
5. 如請求項1之熱處理裝置，其中， 更進一步具備有熱屏障，該熱屏障在上述容器內於上述架子之下方被配置在上述開口部之周圍， 上述熱射線反射構件被配置在上述熱屏障之上方。
6. 如請求項5之熱處理裝置，其中， 上述熱屏障包含有複數個沿上述上下方向所排列的超耐溫結晶玻璃(Neoceram)構件。
7. 如請求項1至6中任一項之熱處理裝置，其中， 上述熱射線反射構件被配置為從上述上下方向觀察時避開被上述支撐部所支撐的上述被處理物之四角隅。

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