WO2003073485A1 - Dispositif de refroidissement et dispositif de traitement thermique mettant en oeuvre celui-ci - Google Patents

Description

明 細 書 冷却装置及びこれを用いた熱処理装置 技 術 分 野

本発明は、 半導体ウェハ等の被処理体に対して熱処理を施す熱処理装置及びこ れに用いられる冷却装置に関する。 背 景 技 術

一般に、 半導体集積回路を製造するためには半導体ウェハに対して、 成膜処理、 エッチング処理、 酸化処理、 拡散処理および改質処理等の各種の熱処理が行なわ れる。 これらの熱処理を縦型のバッチ式の熱処理装置にて行う場合には、 まず、 半導体ウェハを複数枚、 例えば 2 5枚程度収容するカセットから、 該半導体ゥェ ハを縦型のウェハボートへ移す。 ウェハボートは、 ウェハサイズにもよるが 3 0 〜1 5 0枚程度のウェハを載置できる。 このウェハボートが処理容器内にその下 方よりロードされた後、 処理容器が気密に密閉される。 そして、 処理ガスの流量、 プロセス圧力、 プロセス温度等の各種のプロセス条件を制御しつつ、 半導体ゥェ ハに所定の熱処理が施される。

従来の一般的な処理容器の外周部分には、 ウェハを加熱するためのヒー夕と、 アルミナ、 シリカ等の断熱材からなる断熱層とが設けられている。 断熱層は、 処 理容器の保温および処理容器周囲の安全を確保するために設けられている。 しか し、 最近では、 高温状態になっている断熱層に含まれる B、 F e、 C u等の金属 不純物が石英製の処理容器を次第に透過して処理容器内部に侵入し、 ウェハを僅 かに汚染してしまう、 という可能性が指摘されている。 この可能性を排除するた めに、 断熱層を用いない熱処理装置も開発されてきている。 また、 スループット 向上の観点から、 処理容器の昇降温速度を速くするために処理炉全体の熱容量を 小さくすることも望まれている。 この点からも、 上述の断熱層を用いない熱処理 装置が望まれている。

ここで、 図 9を参照して、 前述した断熱層を持たない従来の熱処理装置の一例 について説明する。 この熱処理装置 2は、 内筒 4と外筒 6とからなる二重管構造 の石英製の縦型の処理容器 8を有している。 内筒 4内の処理空間 Sには、 石英製 のウェハボート 1 0が収容されており、 このウェハポート 1 0には多数の半導体 ウェハ Wが上下方向に間隔をおいて保持される。

この処理容器 8の下部開口を開閉するキャップ 1 2が設けられ、 キャップ 1 2 には磁性流体シール 1 4を介して回転軸 1 6が設けられる。 この回転軸 1 6の上 端に回転テーブル 1 8が設けられ、 このテーブル 1 8上に保温筒 2 0が設けられ ている。 保温筒 2 0上にウェハボート 1 0が載置される。 キャップ 1 2は昇降可 能なボートエレべ一夕 2 2のアーム 2 4に取り付けられており、 キャップ 1 2は 回転軸 1 6およびウェハボート 1 0等と一緒に昇降可能である。 ウェハボート 1 0は処理容器 8の下部開口から処理容器 8内に挿入される。

処理容器 8の下端部には、 ステンレス製のマ二ホールド 2 6が接合されている。 マ二ホールド 2 6には、 所定の熱処理、 例えば成膜処理に必要な種々の処理ガス を処理容器 8内へ導入するための複数、 図示例では 2つのガスノズル 2 8 A、 2 8 Bが貫通している。 ガスノズル 2 8 A、 2 8 Bには、 それそれガス供給系 3 0 A、 3 0 Bが接続されると共に、 各ガス供給系 3 0 A、 3 0 Bには、 ガス流量を 制御するマスフ口一コントローラのような流量制御器 3 2 As 3 2 Bが介設され ている。

各ガスノズル 2 8 A、 2 8 Bより供給された各処理ガスは、 内筒 4内の処理空 間 Sであるウェハの収容領域を上昇して天井部に達し、 そこで下方へ折り返し、 内筒 4と外筒 6との間隙内を下方に流れ、 最後に処理容器 8外に排出される。 マ 二ホ一ルド 2 6の側壁には、 排気口 3 4が設けられており、 この排気口 3 4には、 処理容器 8内を真空引きする図示しない真空ポンプが接続されている。 処理容器 8の外側には、 上下方向に延びる複数の棒状のヒー夕 3 6が処理容器 8を囲んで 設けられており、 ヒ一夕 3 6は、 処理容器 8内のウェハ Wを所定の温度に加熱す

^> ο

ヒー夕 3 6の外側には、 断熱材を持たない筒状の冷却ジャケット 3 8が設けら れている。 冷却ジャケット 3 8は、 間隔をおいて配置されるとともに相互に接合 されたステンレススチール製の筒状の内側シェル 3 8 Aおよび外側シヱル 3 8 B を有する。 内側および外側シェル 3 8 A , 3 8 Bには、 これらシヱル間に形成さ れた空間を仕切って、 蛇行する冷媒通路 4 2を形成する多数の仕切板 4 0が溶接 されている。 冷媒通路 4 2に冷却水が流されると、 冷却ジャケット 3 8は断熱層 として機能し、 冷却ジャケット 3 8の外側の雰囲気を安全な温度に維持する。 ところで、 冷却ジャケヅト 3 8を通る冷却水の圧力は通常 5 kg/cm²程度と比 較的高いため、 この圧力に耐えるために内側シェル 3 8 A及び外側シェル 3 8 B の強度をかなり高くしなければならない。 このため、 内側及び外側シェル 3 8 A、 3 8 Bの厚さ tは、 6 mm程度と厚く設定されている。 このため、 冷却ジャケッ ト 3 8の重量が大きくなるという問題、 およびその結果として冷却ジャケット 3 8の支持構造の大型化および複雑化という問題がある。 また、 内側シェル 3 8 A と外側シェル 3 8 Bとの間に仕切板 4 0を溶接しているため、 冷却ジャケット 3 8の製造が困難であり、 その結果製造コストの増大を招いている。 また、 仮に溶 接不良が発生すると、 冷却水の流れの短絡が生じ、 その結果として冷却の不均一 や熱処理中におけるウェハ間での温度ばらつきが生じてしまうおそれもある。 さ らに、 仕切板 4 0が溶接されている部位に対応する内側シヱル 3 8 Aの処理容器 8に対向する面に溶接ひずみ若しくは溶接ビードが現れると、 その部分の反射率 が局所的に変化し、 ウェハ間での温度ばらつきが生じてしまうという問題もある 発明の要約

本発明は、 以上のような問題点に着目し、 これを有効に解決すべく創案された ものである。 本発明の目的は、 重量が軽く、 冷却効率が高く及び信頼性も高い冷 却装置及びこれを用いた熱処理装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、 本発明は、 被処理体が収容される処理容器および該 処理容器内の前記被処理体を加熱するヒータを有する熱処理装置のための冷却装 置において、 前記処理容器および前記ヒータを収容できるように形成された筒状 のべ一ス部材と、 前記べ一ス部材の表面に沿って卷かれるとともに前記ベース部 材の表面にろう付けされ、 内部に冷媒を流すことができるように形成されたパイ プ部材と、 を備えた冷却装置を提供する。

前記パイプ部材は、 前記筒状のベース部材の外側表面に沿って巻くことができ る。 また、 前記パイプ部材は、 前記筒状のベース部材の外側表面に沿って螺旋状 に巻くことができる。

前記パイプ部材は、 それそれ互いに分離された冷媒通路を有する複数のパイプ 部分を有することができる。 この場合、 好適には、 各パイプ部分に個別的に冷媒 が供給および排出される。 好適には、 前記各パイプ部分は、 前記筒状のベース部 材の異なる高さにそれそれ配置される。

本発明による冷却装置は、 前記冷却パイプ部材に冷媒を供給する冷媒供給手段 を更に備えて構成することができる。

必要に応じて、 前記筒状のベース部材の内側表面に、 前記内側表面の熱線に対 する反射率を高くするための表面処理、 または前記内側表面の熱線に対する反射 率を低くするための表面処理を施すことができる。 反射率を高くするための表面 処理には、 前記内側表面の鏡面仕上げ、 および前記内側表面に形成されたセラミ ックまたは金属の膜の形成が含まれる。

本発明は、 更に、 被処理体が収容される処理容器および該処理容器内の前記被 処理体を加熱するヒー夕を有する熱処理装置のための冷却装置において、 前記処 理容器および前記ヒー夕を収容できるように形成された冷却筒を備え、 前記冷却 筒は、 筒状体を形成するように巻かれたパイプ部材であって、 内部に冷媒を流す ことができるパイプ部材を有し、 前記パイプ部材の表面が、 前記冷却筒の外側表 面および内側表面をなし、 前記冷却筒の外側表面および内側表面に隙間が生じな いように、 前記パイプ部材の上下方向に隣接する部分同士が密接し、 かつ接合さ れていること特徴とする、 冷却装置を提供する。

前記冷却装置は、 前記冷却パイプ部材に冷媒を供給する冷媒供給手段を更に備 えて構成することができる。

前記パイプ部材は、 螺旋状に巻くことができる。

前記パイプ部材は、 それそれ互いに分離された冷媒通路を有する複数のパイプ 部分を有することができる。 この場合、 好適には、 各パイプ部分に個別的に冷媒 が供給および排出される。 好適には、 前記各パイプ部分は、 前記冷却筒の互いに 異なる高さにそれそれ配置される。

必要に応じて、 前記冷却筒の内側表面に、 前記内側表面の熱線に対する反射率 を高くするための表面処理、 または前記内側表面の熱線に対する反射率を低くす るための表面処理を施すことができる。

本発明は、 更に、 上記冷却装置を備えた熱処理装置を提供する。 図面の簡単な説明

図 1は、 本発明による冷却装置の第 1の実施形態を含む熱処理装置の要部の縦 断面図である。

図 2は、 図 1に示す熱処理装置の要部の横断面図である。

図 3は、 図 1に示すヒー夕棒の斜視図である。

図 4は、 図 1に示す冷却装置の側面図である。

図 5は、 図 1中の A部を拡大して示す断面図である。

図 6は、 本発明による冷却装置の第 2の実施形態を含む熱処理装置の要部の縦 断面図である。

図 7は、 図 6に示す冷却装置の側面図である。

図 8は、 図 6中の B部を拡大して示す断面図である。

図 9は、 従来の熱処理装置の一例を示す縦断面図である。 好適な実施形態の説明

以下に、 本発明に係る冷却装置及びこれを用いた熱処理装置の実施例を添付図 面に基づいて詳述する。

[第 1の実施形態]

図 1乃至図 5を参照して本発明の第 1の実施形態について説明する。 熱処理装 置 5 0は、 2重管構造の処理容器 5 6を有する。 処理容器 5 6は、 筒状の石英製 の内筒 5 2と、 内筒 5 2の外側に所定の間隙をおいて同心円状に配置された石英 製の外筒 5 4とを有する。

処理容器 5 6の下端は、 0リング等のシ一ル部材 5 7を介してステンレススチ —ル製の筒状のマ二ホールド 5 8によって支持されている。 内筒 5 2の下端は、 マ二ホールド 5 8の内壁から内側へ突出するリング状の支持板 5 8 Aにより支持 されている。 処理容器 5 6内には、 多数の半導体ウェハ W (すなわち被処理体） を上下方向に間隔をおいて保持する石英製のウェハボート 6 0 (すなわち被処理 体保持手段） が装填されている。 典型的な実施形態では、 ウェハボート 6 0には、 直径が 3 0 0 mmの 2 5枚のウェハ Wが等間隔で保持される。

ウェハボ一ト 6 0は、 石英製の保温筒 6 2を介して回転テーブル 6 4上に載置 されている。 回転テーブル 6 4は、 マ二ホールド 5 8の下端開口を開閉する蓋 6 6を貫通する回転軸 6 8の上面に支持される。 蓋 6 6の回転軸 6 8が貫通する部 分には、 磁性流体シール 7 0が設けられている。 磁性流体シール 7 0は、 回転軸

6 8を気密にシールするとともに、 回転軸 6 8の自由な回転を許容する。 蓋 6 6 の周辺部とマ二ホールド 5 8の下端との間には、 シール部材 7 2例えば 0リング

7 2が介設されており、 処理容器 5 6の気密性を確保している。

回転軸 6 8は、 ボートエレべ一夕と呼ばれる昇降機構 7 4から延びるァ一ム 7 6の先端に取り付けられている。 昇降機構 7 4により、 ウェハボート 6 0及び蓋 6 6等の部材を一緒に昇降することができる。 マ二ホールド 5 8の側部には、 内 筒 5 2と外筒 5 4の間隙の底部から処理容器 5 6内の雰囲気を排出する排気口 7 8が設けられている。 排気口 7 8には、 図示しない真空ポンプが設けられた真空 排気系が接続されている。 マ二ホールド 5 8には、 内筒 5 2内に処理ガスを供給 する処理ガス導入手段 8 0が接続される。 処理ガス導入手段 8 0は、 2つのガス 供給系 8 2、 8 4よりなり、 ガス供給系 8 2、 8 4は、 マ二ホールド 5 8の側壁 を貫通するガスノズル 8 6、 8 8をそれそれ有している。 ガスノズル 8 6、 8 8 には、 マスフローコントローラのような流量制御器 9 0、 9 2がそれそれ介設さ れたガス流路 9 4、 9 6がそれそれ接続されている。 従って、 ガス供給系 8 2、

8 4により、 熱処理に必要な複数種のガスをそれそれ流量制御しつつ供給するこ とができる。 ガス供給系は、 2系統に限定されず、 熱処理に必要なガスの種類に 応じた数だけ設けることができる。

処理容器 5 6の外側には、 半導体ウェハ Wを加熱する加熱手段 9 8が設けられ る。 加熱手段 9 8は、 処理容器 5 6の円周方向に沿って等間隔に配置された複数、 例えば 8本 （図 2参照） のヒー夕棒 1 0 0からなる。 図 3に示すように、 各ヒー 夕棒 1 0 0は、 その上部が屈曲した U字形状を有する。 ヒー夕棒 1 0 0の上下方 向の長さは、 ウェハボート 6 0の上下方向の長さより大きい。 ヒ一夕棒 1 0 0は、 処理容器 5 6の外筒 5 4の外壁面から僅かに離れて該外壁面に沿って上下方向に 延びている。 ヒータ棒 1 0 0の下端部分は L字形に屈曲している。 ヒー夕棒 1 0 0の端部 1 0 O Aはマ二ホールド 5 8に固定され、 これによりヒー夕棒 1 0 0は 直立姿勢でマ二ホールド 5 8によって支持される。 ヒ一夕棒 1 0 0として、 カー ボンワイヤの周囲を石英層で被覆してなるカーボンワイヤヒ一夕を用いることが できる。 各ヒー夕棒 1 0 0は、 スィツチ 1 0 4が介設された給電ライン 1◦ 2を 介して、 ヒー夕電源 1 0 6に接続されている。

熱処理装置 5 0は、 本発明に係る冷却装置 1 0 8を更に備えている。 冷却装置 1 0 8は、 処理容器 5 6およびヒー夕棒 1 0 0を囲む筒部材 （すなわちベース部 材） 1 1 0と、 筒部材 1 1 0の側壁に巻き付けられるとともに該側壁にろう付け された冷却パイプ 1 1 2 (すなわちパイプ部材） と、 冷却パイプ 1 1 2に冷媒を 供給する冷媒供給手段 1 1 4とを有している。 なお、 以下、 本明細書において、 筒部材 1 1 0および冷却パイプ 1 1 2を 「冷却筒」 とも言うこととする。

筒部材 1 1 0は、 筒部材 1 1 0の側壁をなす円筒部分と、 この円筒部分の上端 を塞ぐ天井部分とからなる。 筒部材 1 1 0は、 アルミニウムやステンレススチー ル等の金属材料からなる。 筒部材 1 1 0の厚さ t 1は、 非常に薄くてよく、 例え ば 1 . 5匪程度である。

冷却パイプ 1 1 2は、 ステンレススチール、 アルミニウム、 チタン、 銅等の金 属材料からなる。 冷却パイプ 1 1 2は、 好ましくは、 矩形または正方形の断面を 有する。 このような断面とすることにより、 冷却パイプ 1 1 2の筒部材 1 1 0に 対する接合が容易となり、 かつ、 接合面積も大きくでき、 さらには、 冷却パイプ 1 1 2の上下方向に隣接する部分同士の接合が容易となり、 かつ、 冷却パイプ 1 1 2の上下方向に隣接する部分間に隙間が生じにくくなる。 しかしながら、 冷却 パイプ 1 1 2の断面は、 その他の形状例えば楕円形とすることも可能である、 冷 却パイプ 1 1 2は筒部材 1 1 0の側壁、 好適には側壁の外表面に、 螺旋状に巻き 付けられており、 側壁の概ね全体を覆っている。 冷却パイプ 1 1 2は、 図 4およ び図 5に示すように、 上下方向に隣接するパイプ部分同士を接触させて隙間が生 じないようにすることが好適であるが、 本実施形態においては多少の隙間の存在 は許容される。 図 5に示すように、 筒部材 1 1 0の側壁の外側表面と向かい合う 冷却パイプ 1 1 2の表面は、 冷却パイプ 1 1 2の全長にわたって、 ろう材 1 1 6 により筒部材 1 1 0に対してろう付けされている。 これにより筒部材 1 1 0と冷 却パイプ 1 1 2とが金属的に結合されるため、 両者間の伝熱効率が非常に高くな る。

図 5に示すように冷却パイプ 1 1 2の上下方向に隣接するパイプ部分同士を接 触させた場合には、 上下方向に隣接するパイプ部分同士も溶接またはろう付け等 により接合するのが、 強度向上の観点から好ましい。 なお、 図 5には図示されて いないが、 図 5に示すような配置でろう付けを行えば、 上下方向に隣接するパイ プ部分同士もろう付けされる。

この熱処理装置 5 0により実施される熱処理の処理温度が例えば 6 0 0〜1 2 0 0 °C程度の高温である場合には、 筒部材 1 1 0の内周面に、 熱線に対する反射 率を高くするための表面処理が施される。 このような表面処理には、 メツキ処理 またはスパッ夕処理等の膜形成処理が含まれる。 このような膜形成処理により、 チタンナイトライド等のセラミック、 並びに銅、 クロム、 ニッケルまたは金等の 金属からなる膜 1 1 8が、 筒部材 1 1 0の内周面に形成される （図 5参照） 。 熱 線に対する反射率の高い膜 1 1 8を設けることにより、 ヒ一夕 1 0 0および処理 容器 5 6側から筒部材 1 1 0に入射する熱線がヒー夕 1 0 0および処理容器 5 6 に向けて反射されるため、 加熱効率を高めることができる。

また、 熱線に対する反射率を高くするための表面処理には、 筒部材 1 1 0の内 周面の鏡面仕上げが含まれる。 ここで鏡面仕上げとは、 J I S (日本工業規格） B 0 6 0 I " ^{1 9 9 4} (表面粗さ—定義および表示） に準拠して測定された R yの値 が、 数/ 以下であることを意味する。 具体的には、 R yの値は、 5〃m以下で あることが好ましく、 1 m以下であることがより好ましい。 このような鏡面仕 上げを行うために、 機械研磨、 化学研磨、 電気化学研磨等の任意の公知の研磨方 法を用いることができる。

この熱処理装置 5 0により実施される熱処理の処理温度が例えば 5 0〜6 0 0 °C程度の低温である場合には、 低温域での降温速度を向上させるために、 筒部材 1 1 0の内周面には、 熱線に対する反射率を低くするための表面処理、 すなわち 黒化処理が施される。 このような表面処理としては、 例えば黒色の塗料のコーテ ィング、 溶射処理またはブラスト処理等の粗面化処理等がある。

再度図 4を参照すると、 冷却パイプ 1 1 2は、 複数 （図 4では 4つ） の部分 1 1 2 A、 1 1 2 B、 1 1 2 C、 1 1 2 Dに区分されている。 これらの部分 1 1 2 A~ 1 1 2 Dは、 処理容器 5 6の高さの異なる 4つの領域をそれぞれカバーして いる。 冷却パイプ 1 1 2の各部分 1 1 2 A〜l 1 2 Dの両端には、 冷媒を導入す るための入口ポート 1 2 0および冷媒を排出するための出口ポート 1 2 2がそれ それ設けられている。 なお、 冷却パイプ 1 1 2を複数の部分に区分しないで、 冷 却パイプ 1 1 2内に単一の連続した冷媒流路を形成することもできる。

図 1に示すように、 冷媒供給手段 1 1 4は、 冷媒循璟ライン 1 2 4を有してい る。 冷却循環ライン 1 2 4には、 冷媒を循環させる冷媒循璟ポンプ 1 2 6と、 熱 交換によって暖まった冷媒を再度冷却する冷却用熱交換器 1 2 8とが介設されて いる。 供給側の冷媒循璟ライン 1 2 4は複数の分岐ラインに分岐しており、 各分 岐ラインは冷却パイプ 1 1 2の各部分 1 1 2 A〜l 1 2 Dの入口ポート 1 2◦に 連結されている。 また、 回収側の冷媒循環ライン 1 2 4は複数の分岐ラインに分 岐しており、 各分岐ラインは冷却パイプ 1 1 2の各部分 1 1 2 A~ 1 1 2 Dの出 口ポート 1 2 2に連結されている。 なお、 冷媒を循環使用しないで、 一度冷却パ イブ 1 1 2を通した冷媒を廃棄するような構成としてもよい。 冷媒としては、 水 を用いることができるが、 これに限定されないのは勿論である。

次に、 以上のように構成された装置を用いて行なわれる熱処理について説明す る。 まず、 半導体ウェハ Wが載置されたウェハボート 6 0を処理容器下方から処 理容器 5 6内に挿入し、 蓋 6 6でマ二ホールド 5 8の下端開口を閉じて処理容器 5 6を密閉する。 そして、 処理容器 5 6内を真空引きして所定のプロセス圧力に 維持すると共に、 ヒー夕棒 1 0 0に電力を供給してウェハ温度を上昇させ、 さら にウェハ温度が所定のプロセス温度で安定するまで待機する。 その後、 所定の処 理ガスを、 それそれ流量制御しつつ処理ガス導入手段 8 0のガス供給系 8 2、 8 4の各ノズル 8 6、 8 8から処理容器 5 6内に供給する。

これと同時に、 冷媒供給手段 1 1 4を動作させて、 冷媒供給ライン 1 2 4を介 して冷却パイプ 1 1 2の部分 1 1 2 A〜l 1 2 Dにそれそれ冷媒を供給する。 こ れにより、 冷却装置 1 0 8およびその周辺雰囲気を安全な低温に維持つつ、 ゥェ ハ wの熱処理を実施することができる。

ウェハ Wの熱処理が終了したならば、 ヒー夕棒 1 0 0への電力供給及び処理容 器 5 6内への処理ガスの供給を停止する。 この後も、 冷却パイプ 1 1 2への冷媒 の供給は継続して行い、 処理容器 5 6及びその内部の半導体ウェハ Wの温度を所 定のハンドリング温度まで低下させる。 そして、 ウェハ温度がハンドリング温度 まで低下したならば、 処理容器 5 6内から処理済みのウェハ Wをアンロードする。 上述したように、 本発明の冷却装置 1 0 8では、 筒部材 1 1 0に冷却パイプ 1 1 2を巻き付けるとともに、 冷却パイプ 1 1 2を筒部材 1 1 0にろう付けしてい る。 このため、 冷却パイプ 1 1 2はその肉厚が薄くても十分に冷媒の圧力に耐え ることができる。 このため、 従来装置で必要とされた厚くて重い内側シェル 3 8 A及び外側シヱル 3 8 B (図 9参照） を用いる必要がないため、 冷却筒の重量を 軽くすることができる。 また、 本発明の冷却装置 1 0 8では、 従来装置で必要と された仕切板 4 0 (図 9参照） の溶接が不要である。 このため、 装置の製造コス トの低減を図ることができ、 装置の冷却性能および信頼性も向上する。

また、 冷却パイプ 1 1 2と筒部材 1 1 0とはろう材 1 1 6を介して金属的に結 合しているため、 冷却パイプ 1 1 2と筒部材 1 1 0との間の熱伝導性は非常に良 好である。 これにより、 冷却効率を高めることができる。

また、 本発明の冷却装置 1 0 8を用いることにより、 処理容器 5 6の周囲に熱 容量の大きい断熱層を設けることが不要となる。 このため、 ウェハ Wや処理容器 5 6の昇降温速度を大幅に増大させることができ、 スル一プットを向上させるこ とができる。

また、 冷却パイプ 1 1 2を複数の部分 1 1 2 A〜l 1 2 Dに分割して、 各部分 ごとに冷媒を流すようにしているので、 処理容器 5 6の高さ方向に関する冷却効 率のばらつきが抑制される。 このため、 同時に処理される複数のウェハ W間での 温度ばらつきが抑制され、 均一な処理を行うことができる。

また、 上記の実施形態では、 筒部材 1 1 0の外周面に冷却パイプ 1 1 2を接合 したが、 これに代えて、 筒部材 1 1 0の内周面に上記冷却パイプ 1 1 2を接合し てもよい。

また、 上記実施形態では、 冷却パイプ 1 1 2を筒部材 1 1 0上に螺旋状に巻き 付けているが、 これに代えて、 冷却パイプ 1 1 2を水平方向若しくは上下方向に 螺旋状に配置してもよい。

[第 2の実施形態]

次に、 図 6乃至図 8を参照して本発明の第 2の実施形態について説明する。 図 6乃至図 8において、 図 1乃至図 5に示す構成要素と同一構成要素については同 一参照符号を付して、 重複説明は省略する。

先に説明した第 1の実施形態では、 冷却筒を筒部材 1 1 0に冷却パイプ 1 1 2 を巻き付けて接合することにより構成したが、 この第 2の実施形態では、 冷却筒 (冷却ジャケヅト） 1 3 4を、 筒部材 1 1 0を用いないで冷却パイプ 1 1 2のみ で構成している。 なお、 この第 2実施例では、 冷却筒部分以外の冷却装置の構成 および熱処理装置の構成は、 第 1実施形態と全く同じである。

第 2の実施形態において、 冷却筒 1 3 4は、 以下のようにして製造される。 ま ず、 矩形または正方形断面の冷却パイプ 1 1 2を、 上下方向に隙間が生じないよ うに螺旋状に巻く。 冷却パイプ 1 1 2の上下方向に接触する部分同士は、 ろう材 1 3 2を介してろう付けにより接合される。 なお、 冷却パイプ部材 1 1 2の上下 方向における接合は、 ろう付けに限定されず、 接合部の強度が十分に確保される のであれば、 任意の接合方法、 例えば溶接により行ってもよい。

また、 図 7に示すように、 冷却パイプ 1 1 2は、 第 1実施例の場合と同様に、 複数、 例えば 4つの部分 1 1 2 A、 1 1 2 B、 1 1 2 C、 1 1 2 Dに区分されて おり、 冷媒供給手段 1 2 4により、 冷却パイプ 1 1 2の各部分 1 1 2 A〜l 1 2 Dに対して個別的に冷媒を供給および排出することができるようになつている。 図 8に示すように、 冷却筒 1 3 4の内周面には、 第 1の実施形態と同様に、 熱 線に対する反 率を高くする表面処理または低くする表面処理が施されている。 なお、 図 6に示す冷却筒は天井部が開放されているが、 ここに蓋を設けて天井 部を塞いでもよい。

この第 2の実施形態によれば、 第 1実施形態と概ね同じ有利な効果が得られる c 更に、 この第 2実施例では第 1の実施形態で用いた筒部材 1 1 0を用いていない ため、 冷却筒の更なる軽量化を図ることができる。 また、 冷却筒の熱容量がさら に小さくなるため、 昇温速度及び降温速度を上げることができ、 一層スループッ トを向上させることが可能となる。 また、 製造工程が更に簡略化され、 製造コス トを削減することが可能となる。 なお、 第 1の実施形態によれば、 筒部材 1 1 0 を用いているため、 冷却筒の内周面を平滑に形成することが容易となる。 このた め、 第 1の実施形態によれば、 熱線は冷却筒の内周面にで均一に反射されるため、 複数のウェハ W間の温度ばらつきの低減並びに 1つのウェハ Wにおける面内温度 の均一化をより容易に実現できる。

なお、 上記第 1および第 2の実施形態では、 冷却パイプは螺旋状に巻かれるこ とにより筒状体を形成しているが、 これには限定されない。 例えば、 冷却パイプ を複数のパイプ部分に分割し、 各パイプ部分をリング状に巻き、 リング状に巻か れた複数のパイプ部分を上下方向に上下方向に積み重ねるとともにこれらを相互 に接合して、 筒状体を形成してもよい。 この場合、 各パイプ部分に個別的に冷媒 が供給および排出される。

なお、 上記第 1および第 2の実施形態では、 冷媒として水を用いたが、 これに 限定されず、 他の冷媒、 例えばガルデン （登録商標） 、 フロリナ一ト （登録商 標） 等を用いてもよい。

なお、 上記第 1および第 2の実施形態では、 処理容器 5 6が内筒 5 2および外 筒 5 4からなる二重管構造であつたが、 これに限定されず、 いわゆる単管構造の 処理容器としてもよい。 また、 被処理体は、 半導体ウェハに限定されず、 ガラス 基板や L C D基板であってもよい。

Claims

請求 の 範 囲

1 . 被処理体が収容される処理容器および該処理容器内の前記被処理体を加 熱するヒー夕を有する熱処理装置のための冷却装置において、

前記処理容器および前記ヒー夕を収容できるように形成された筒状のベース部 材と、

前記ベース部材の表面に巻かれるとともに前記ベース部材の表面にろう付けさ れ、 内部に冷媒を流すことができるように形成されたパイプ部材と、

を備えた冷却装置。

2 . 前記パイプ部材は、 前記筒状のベ一ス部材の外側表面に卷かれているこ とを特徴とする請求項 1に記載の冷却装置。

3 . 前記パイプ部材は、 前記筒状のペース部材の外側表面に沿って螺旋状に 巻かれていることを特徴とする請求項 1に記載の冷却装置。

4 . 前記パイプ部材は、 それそれ互いに分離された冷媒通路を有する複数の パイプ部分を有することを特徴とする請求項 1に記載の冷却装置。

5 . 前記各パイプ部分は、 前記筒状のベース部材の異なる高さにそれそれ配 置されていることを特徴とする請求項 1に記載の冷却装置。

6 . 前記冷却パイプ部材に冷媒を供給する冷媒供給手段を更に備えたことを 特徴とする請求項 1に記載の冷却装置。

7 . 前記筒状のベース部材の内側表面に、 前記内側表面の熱線に対する反射 率を高くするための表面処理が施されていることを特徴とする請求項 2に記載の 冷却装置。

8 . 前記表面処理は、 前記内側表面の鏡面仕上げであることを特徴とする請 求項 7記載の冷却装置。

9 . 前記表面処理は、 前記内側表面に形成されたセラミックまたは金属の膜 であることを特徴とする請求項 7に記載の冷却装置。

1 0 . 前記膜は、 チタンナイトライド、 銅、 クロム、 ニッケルおよび金から なる群から選択された一つの材料からなることを特徴とする請求項 9に記載の冷

1 1 . 前記筒状のベース部材の内側表面に、 前記内側表面の熱線に対する反 射率を低くするための表面処理が施されていることを特徴とする請求項 2に記載 の冷却装置。

1 2 . 熱処理装置において、

内部で被処理体に所定の処理が施される処理容器と、

前記処理容器の外側に配置された前記処理容器内の被処理体を加熱するヒー夕 と、

請求項 1に記載の冷却装置と、

を備えた熱処理装置。

1 3 . 被処理体が収容される処理容器および該処理容器内の前記被処理体を 加熱するヒ一夕を有する熱処理装置のための冷却装置において、

前記処理容器および前記ヒー夕を収容できるように形成された冷却筒を備え、 前記冷却筒は、 筒状体を形成するように卷かれたパイプ部材であって、 内部に 泠媒を流すことができるパイプ部材を有し、

前記パイプ部材の表面が、 前記冷却筒の外側表面および内側表面をなし、 前記冷却筒の外側表面および内側表面に隙間が生じないように、 前記パイプ部 材の上下方向に隣接する部分同士が密接し、 かつ接合されていることを特徴とす る特徴とする冷却装置。

1 . 前記冷却パイプ部材に冷媒を供給する冷媒供給手段を更に備えたこと を特徴とする請求項 1 3に記載の冷却装置。

1 5 . 前記パイプ部材は、 螺旋状に巻かれていることを特徴とする請求項 1 3に記載の冷却装置。

1 6 . 前記パイプ部材は、 それそれ互いに分離された冷媒通路を有する複数 のパイプ部分を有することを特徴とする請求項 1 3記載の冷却装置。

1 7 . 前記冷却筒の内側表面に、 前記内側表面の熱線に対する反射率を高く するための表面処理が施されていることを特徴とする請求項 1 3に記載の冷却装

1 8 . 前記冷却筒の内側表面に熱線に対する反射率を低くするための表面処 理が施されていることを特徴とする請求項 1 3に記載の冷却装置。

1 9 . 熱処理装置において、

内部で被処理体に所定の処理が施される処理容器と、

前記処理容器の外側に配置された前記処理容器内の被処理体を加熱するヒータ と、

請求項 1 3に記載の冷却装置と、

を備えた熱処理装置。