WO2006134862A1 - 熱処理装置 - Google Patents

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Ken Nakao
Kazuhiko Kato
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Definitions

  • the present invention relates to a heat treatment apparatus.
  • various processing equipment semiconductor manufacturing equipment
  • processes such as oxidation, diffusion, and CVD (Chemical Vapor Deposition) on an object to be processed, such as a semiconductor wafer.
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • a batch type heat treatment apparatus such as a vertical heat treatment apparatus capable of performing treatment such as heat treatment on a large number of objects to be processed at one time.
  • a vertical heat treatment apparatus In a vertical heat treatment apparatus, generally, a large number of wafers are mounted and held in multiple stages on a boat, which is a holder, at a predetermined interval, and are accommodated in a processing container. The wafer is heated by a cylindrical heater provided so as to cover the processing container, and a predetermined heat treatment is performed.
  • the heater is usually configured by disposing a linear heating resistor on the inner periphery of a cylindrical heat insulating material.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and can prevent leakage of radiant light from the cooling fluid nozzle, and suppress the temperature uniformity inside the heater and the temperature rise outside the heater. It is an object of the present invention to provide a heat treatment apparatus that can be used. Another object of the present invention is to provide a heat treatment apparatus that can suppress uneven cooling temperature and can simplify the structure.
  • the present invention accommodates a plurality of objects to be processed in multiple stages, is provided so as to cover the processing container, a processing container that performs a predetermined heat treatment on the object to be processed, and heats the object to be processed
  • a processing container that performs a predetermined heat treatment on the object to be processed, and heats the object to be processed
  • Means for heat treatment wherein the heater includes a cylindrical heat insulating material, and a heating resistor disposed on an inner periphery of the heat insulating material, and the cooling means includes: A plurality of blowing nozzles embedded in the heat insulating material, and each blowing nozzle is formed in a shape in which the inlet and the outlet are connected in a straight line; Device.
  • each of the plurality of blowout nozzles embedded in the heat insulating material is formed in a shape that does not connect with the inlet and outlet in a straight line. It is possible to prevent the temperature-uniformity inside the heater and the temperature rise outside the heater.
  • each blowing nozzle is formed in a substantially Z shape in a side view, and its lower end forms an inlet and its upper end forms an outlet. In this case, it is possible to prevent radiant light from each blowing nozzle force and leakage of radiant heat and escape.
  • each blowing nozzle is inclined by approximately 45 ° with respect to the center direction of the heater in a plan view in order to form a flow of the cooling fluid swirling along the circumferential direction of the space. Yes. In this case, the formation of a swirling flow of the cooling fluid can effectively suppress the occurrence of uneven cooling temperature.
  • the outer periphery of the heat insulating material is covered with an outer skin, and a cooling fluid introduction portion communicating with the inlet of each blowing nozzle is provided in the outer skin.
  • the cooling fluid can be supplied to the blowing nozzle with a very simple structure.
  • the present invention is a heater comprising a cylindrical heat insulating material and a heating resistor disposed on the inner periphery of the heat insulating material, and swirls along the inner periphery of the heat insulating material.
  • a plurality of cooling fluid blowing nozzle forces formed in a substantially Z shape in a side view in the heat insulating material are inclined approximately 45 ° with respect to the center direction of the heater in a plan view. It is a heater that is embedded in a state where it is buried.
  • the present invention is a method of manufacturing a heater comprising a cylindrical heat insulating material and a heating resistor disposed on the inner periphery of the heat insulating material,
  • a plurality of z-shapes are formed in the heat insulating material in a side view.
  • the present invention it is possible to prevent leakage of radiant light from the cooling fluid blowing nozzle force, and to suppress the heat uniformity inside the heater and the temperature rise outside the heater, resulting in cooling. While the occurrence of temperature unevenness can be effectively suppressed, the structure can be simplified.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the heat treatment apparatus of FIG.
  • FIG. 2B is a front view of the cooling medium introduction section of FIG. 2A.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a heater showing an example of arrangement of blowout nozzles.
  • FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG.
  • FIG. 5A and FIG. 5B are views for explaining a heater manufacturing method.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a partial modification of the blowing nozzle of FIG.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a further modification of the blowing nozzle.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a modified example of the blowing nozzle provided in the heat insulating material.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • 2A is an enlarged cross-sectional view of a main part of the heat treatment apparatus of FIG.
  • FIG. 2B is a front view of the cooling medium introduction section of FIG. 2A.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the heater showing an arrangement example of the blowout nozzle. 4 is an enlarged cross-sectional view of the main part of FIG.
  • the heat treatment apparatus 1 of the present embodiment is a so-called vertical heat treatment apparatus.
  • the heat treatment apparatus 1 accommodates a plurality of objects to be processed, for example, semiconductor wafers w in multiple stages, performs a predetermined heat treatment, and is provided so as to cover the treatment container 2 to heat the wafer w.
  • a cylindrical heater 3 These heater 3 and processing vessel 2 constitute a so-called heat treatment furnace V.
  • the processing container 2 is also referred to as a process tube.
  • the processing container 2 of the present embodiment is made of quartz and has an upper end closed and an opening at the lower end, and is formed in a vertically long cylindrical shape, for example, a cylindrical shape.
  • the processing container 2 of the present embodiment has a single pipe structure, but may have a double pipe structure.
  • An outward flange 4 is formed at the open end of the processing container 2.
  • the flange 4 is supported by the base plate 5 via a flange presser (not shown).
  • the base plate 5 is formed with an opening 6 for inserting the processing container 2 upward from the lower cover.
  • an exhaust pipe (not shown) for exhausting the gas in the processing container 2.
  • a heat insulating material 8 is provided at the opening 6 of the base plate 5 so as to cover the gap between the base plate 5 and the processing container 2.
  • a lid 9 that can be opened and closed in the vertical direction to close the lower end opening (furnace port) of the processing container 2 is provided so as to be movable up and down by an elevating mechanism (not shown). ! / On the top of the lid body 9, for example, a heat retaining cylinder 10 that is a heat retaining means for the furnace port is placed.
  • the lid 9 is provided with a rotating mechanism 12 that rotates the boat 11 about its axis.
  • the boat 11 can be unloaded from the processing container 2 into the lower loading area by the downward movement of the lid body 9.
  • the boat 11 can be loaded (loaded) into the processing container 2 by the upward movement of the lid 9 after the transfer of the wafer w.
  • the heater 3 is installed on the base plate 5.
  • the heater 3 is formed by disposing a heating resistor 14 on the inner periphery of a cylindrical (for example, cylindrical) heat insulating material 13.
  • linear heating resistors 14 are arranged in a meandering manner on the inner periphery of the heat insulating material 13. Further, the heating resistor 14 is arranged corresponding to each of a plurality of zones divided in the height direction of the heater 3, and temperature control for each zone is possible.
  • the heat insulating material 13 is preferably halved in consideration of the workability of the heating resistor 14.
  • the outer periphery of the heat insulating material 13 is covered with an outer shell (shell) 16 made of metal, for example, stainless steel.
  • the outer skin 16 is provided with a cooling fluid introducing portion 26 communicating with the inlet 23a of the blowout nozzle 23 (see FIG. 2A).
  • the heat insulating material 13 of the present embodiment is covered with a skin 16 through an outer heat insulating material 15.
  • the outer skin 16 of the present embodiment is composed of an inner skin 16a and an outer skin 16b.
  • a cooling jacket (not shown) for allowing a cooling fluid (for example, cooling water) to flow between the inner skin 16a and the outer skin 16b may be provided. Thereby, the thermal influence on the outside of the heater can be effectively suppressed.
  • an upper heat insulating material 17 covering the top of the heat insulating material 13 is provided (see FIG. 1).
  • a top plate 18 that covers the top of the outer skin 16 is provided on the upper heat insulating material 17 (see FIG. 1).
  • An exhaust heat system 20 is provided to discharge the wastewater.
  • the exhaust heat system 20 is mainly composed of, for example, an exhaust port 21 provided in the upper portion of the heater 3 and an exhaust heat pipe (not shown) connecting the exhaust port 21 and a factory exhaust system (not shown).
  • the exhaust heat pipe may be provided with an exhaust fan and heat exchange (not shown).
  • the heater 3 is provided with a cooling means 22 for forcibly cooling the inside of the heater 3 by blowing a cooling fluid such as cooling air into the space 19.
  • the cooling means 22 has a plurality of blowout nozzles 23 embedded in the heat insulating material 13 of the heater 3 (see FIG. 1).
  • Each outlet nozzle 23 is formed in a shape that does not connect the inlet 23a and outlet 23b with a straight line of force.
  • each blowing nozzle 23 is formed in a Z shape in a side view. That is, each blowing nozzle 23 is formed in a stepped shape in which the inlet 23a and the outlet 23b are offset.
  • each blowing nozzle 23 is preferably formed with the lower end as the inlet 23a and the upper end as the outlet 23b in order to prevent heat from flowing to the inlet side due to the rising airflow. ,.
  • each blowout nozzle 23 of the present embodiment forms a flow of cooling fluid that spirally swirls along the circumferential direction of the space 19. In plan view, it is inclined approximately 45 ° with respect to the center direction of heater 3 (direction toward the center). An updraft is generated in the space 19 in the heater 3 by suction and exhaust from the upper exhaust port 21. For this reason, the outlet 23b of each blowing nozzle 23 does not need to be formed obliquely upward. Therefore, in the illustrated example, it faces the horizontal direction. However, it may be formed to face obliquely upward.
  • Each blowing nozzle 23 is preferably formed of a material having heat resistance and light impermeability, for example, ceramic. This is because if the material of each blowing nozzle 23 is light transmissive, radiation light or radiant heat (heat rays) inside the heater will leak to the outside through each blowing nozzle.
  • a groove 24 for embedding the blowing nozzle 23 in the heat insulating material 13 is formed by digging from the outside.
  • the groove 24 is formed so as to be inclined by approximately 45 ° with respect to the center direction of the heater 3 in plan view (see FIG. 4).
  • a blowout nozzle 23 is inserted into the groove 24 and the blowout nozzle 23 is not detached from the groove 24.
  • Auxiliary insulation is filled. In this way, the blowout nozzle 23 is embedded in the heat insulating material 13 so as to communicate the inside and the outside of the heat insulating material 13.
  • the cooling fluid introduction unit 26 includes an opening 28 formed in the inner skin 16a, and a cooling fluid introduction member (attached to the outer surface of the inner skin 16a so as to cover the opening 28 with a fixing tool, for example, a screw 29) Cooling fluid introduction metal fitting) 30 and the like.
  • the cooling fluid introduction member 30 has a recessed chamber 30 a that communicates with the opening 28.
  • an auxiliary heat insulating material 31 is provided on the inner periphery of the recessed chamber 30a.
  • a cooling fluid supply pipe (not shown) of a cooling fluid supply means is connected to the cooling fluid introduction member 30.
  • the cooling fluid supply pipe may be provided with a flow rate adjusting mechanism.
  • a passage (opening) 27 is formed in the outer heat insulating material 15 so as to penetrate inside and outside.
  • an auxiliary heat insulating material 32 is provided on the inner periphery of the passage 27.
  • the outer skin 16b is provided with an opening 33 for mounting the cooling fluid introduction member 30.
  • the cooling fluid supply means (not shown), for example, sucks air in a clean room where the heat treatment apparatus 1 is installed as a cooling fluid, and the cooling fluid is supplied to each through a cooling fluid supply pipe.
  • a blower (not shown) for supplying pressure to the blowing nozzle 23 may be provided.
  • a plurality of wafers w are accommodated in multiple stages, and a processing vessel 2 that performs predetermined heat treatment on the wafers w , and a treatment vessel 2 are provided.
  • the cylindrical heater 3 capable of heating the wafer w , the exhaust heat system 20 for exhausting the atmosphere in the space 19 between the heater 3 and the processing container 2, and the processing container by blowing cooling fluid into the space 19 Cooling means 22 for cooling 2, and the heater 3 includes a cylindrical heat insulating material 13 and a heating resistor 14 disposed on the inner periphery of the heat insulating material 13.
  • the cooling means 22 is And a plurality of blowing nozzles 23 embedded in the heat insulating material 13, and each blowing nozzle 23 is formed in such a shape that its inlet 23a and outlet 23b are not connected in a straight line. Leakage of radiant light from the nozzle 23 can be prevented, and deterioration of the heat uniformity inside the heater and temperature rise outside the heater (atmosphere) can be suppressed.
  • each blowing nozzle 23 is formed in a substantially Z shape in a side view, and its lower end forms an inlet 23a and its upper end forms an outlet 23b. Therefore, although it has a simple structure, it is possible to prevent radiating light from each blowing nozzle 23 from leaking and radiating heat from leaking out.
  • each blowing nozzle 23 forms a flow of cooling fluid that rotates along the circumferential direction of the space 19, so that it is approximately 45 with respect to the central direction of the heater 3 in plan view. ° Because of the inclination, the occurrence of uneven cooling temperature can be effectively suppressed, and the uniformity of the product quality of wafer w can be improved.
  • the outer periphery of the heat insulating material 13 is covered with the outer skin 16 via the outer heat insulating material 15, and the cooling fluid introducing portion 26 is provided in the outer skin 16 near the inlet 23a of the outlet nozzle 23. Further, since the outer heat insulating material 15 is provided with the passage 27 connecting the inlet 23a of the blowing nozzle 23 and the cooling fluid introducing portion 26, the cooling fluid can be supplied to the blowing nozzle 23 with a simple structure.
  • the step of disposing the heating resistor 14 on the inner periphery of the heat insulating material 13 and the cooling fluid swirling along the inner periphery of the heat insulating material 13 In order to form the flow, a plurality of blowing nozzles 23 formed in a substantially Z shape in a side view in the heat insulating material 13 are arranged with respect to the center direction of the heater 3 (that is, the heat insulating material 13) in a plan view. And a process of embedding in an inclined state of approximately 45 °, it is possible to prevent leakage of radiant light from the blow-out nozzle 23, and to suppress deterioration of the thermal uniformity inside the heater and temperature rise outside the heater. As a result, the occurrence of uneven cooling temperature can be effectively suppressed, while the structure can be simplified.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a partial modification of the blowing nozzle of FIG.
  • the same parts as those in FIG. 4 are denoted by the same reference numerals.
  • the outlet portion of the blowing nozzle 23 is cut so as to be flush with the inner peripheral surface of the heat insulating material 13.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a further modification of the blowout nozzle.
  • the blowout nozzle 23 is composed of a vertically long hollow box part 23c, and an outlet part 23b and an inlet part 23a that are provided in steps on the front and rear surfaces of the hollow box part 23c.
  • the blowout nozzle 23 may be formed integrally with the heat insulating material as a passage having a Z-shaped cross section in the heat insulating material.

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Abstract

　本発明は、複数の被処理体を多段に収容すると共に当該被処理体に所定の熱処理を施す処理容器と、前記処理容器を覆うように設けられ前記被処理体を加熱可能な筒状のヒータと、前記ヒータと前記処理容器との間の空間内の雰囲気を排出するための排熱系と、前記空間内に冷却流体を吹出して前記処理容器を冷却するための冷却手段と、を備えた熱処理装置である。前記ヒータは、筒状の断熱材と、当該断熱材の内周に配設された発熱抵抗体と、を有している。前記冷却手段は、前記断熱材中に埋設された複数の吹出しノズルを有している。各吹出しノズルは、その入口と出口とが直線ではつながらないような形状に形成されている。

Description

明 細 書
熱処理装置
技術分野
[0001] 本発明は、熱処理装置に関するものである。
背景技術
[0002] 半導体デバイスの製造にお!、ては、被処理体例えば半導体ウェハに酸化、拡散、 CVD (Chemical Vapor Deposition)などの処理を施すために、各種の処理装置（半 導体製造装置）が用いられている。そして、その一つとして、一度に多数枚の被処理 体の処理例えば熱処理を実施可能なバッチ式の熱処理装置例えば縦型熱処理装 置が知られている。
[0003] 縦型熱処理装置では、一般的に、多数枚のウェハが、保持具であるボートに所定 間隔で多段に搭載保持されて、処理容器内に収容される。そして、当該処理容器を 覆うように設けられた筒状のヒータにより、前記ウェハが加熱されて、所定の熱処理が 施されるようになつている。前記ヒータは、通常、筒状の断熱材の内周に線状の発熱 抵抗体を配設することによって構成されて 、る。
[0004] このような縦型熱処理装置においては、熱処理終了後にウェハを急速降温させて 処理の迅速化ないしスループットの向上を図るベぐヒータと処理容器との間の空間 内の雰囲気を外部に排出できるように構成すると共に、当該空間内に冷却流体を導 入して処理容器を強制的に冷却できるように構成することが提案されて 、る（例えば 、特開平 7— 99164号公報、特開平 11 260744号公報等参照)。
[0005] 近年、熱処理装置においては、ウェハの処理枚数の増加に伴い、ヒータ及び内蔵 物（例えば処理容器及びボート）の長さが長くなる傾向にある。このため、前記のよう な強制冷却工程時に、内蔵物に冷却温度むらが発生しやすくなつている。このことは 、ウェハの製品品質が不均一になるという問題を発生させ得る。
[0006] 一方、冷却流体の流量を増加させるベく冷却流体ノズルの口径を大きくすると、冷 却流体ノズル力 の輻射光の漏れによる熱放散が大きくなるため、ヒータ内部の均熱 性が悪ィ匕すると共に、ヒータ外部の温度上昇を招くという問題がある。 [0007] なお、特開平 11— 260744号公報に開示された技術の場合、斜め上方に向って 開口する急冷口を成型断熱材に設けると共に、当該急冷口より導入される冷却媒体 が旋回流れを形成するようになっているため、強制冷却工程時における内蔵物の温 度むらの発生をある程度抑制することができる。し力しながら、急冷口に冷却媒体を 供給するために、成型断熱材中に上下に伸びる冷却媒体導入路を所要数設ける必 要があるため、構造が複雑化する。
発明の要旨
[0008] 本発明は、上記事情を考慮してなされたものであり、冷却流体ノズルからの輻射光 の漏れを防止でき、ヒータ内部の均熱性の悪ィ匕及びヒータ外部の温度上昇を抑制す ることができる熱処理装置を提供することを目的とする。また、本発明の目的は、冷却 温度むらを抑制することができると共に、構造の簡素化が図れる熱処理装置を提供 することにある。
[0009] 本発明は、複数の被処理体を多段に収容すると共に、当該被処理体に所定の熱 処理を施す処理容器と、前記処理容器を覆うように設けられ、前記被処理体を加熱 可能な筒状のヒータと、前記ヒータと前記処理容器との間の空間内の雰囲気を排出 するための排熱系と、前記空間内に冷却流体を吹出して前記処理容器を冷却する ための冷却手段と、を備えた熱処理装置であって、前記ヒータは、筒状の断熱材と、 当該断熱材の内周に配設された発熱抵抗体と、を有しており、前記冷却手段は、前 記断熱材中に埋設された複数の吹出しノズルを有しており、各吹出しノズルは、その 入口と出口とが直線ではつながらな 、ような形状に形成されて 、ることを特徴とする 熱処理装置である。
[0010] 本発明によれば、断熱材中に埋設された複数の吹出しノズルの各々の入口と出口 と力 直線ではつながらないような形状に形成されているため、吹出しノズル力もの輻 射光の漏れを防止でき、ヒータ内部の均熱性の悪ィ匕及びヒータ外部の温度上昇を抑 ff¾することができる。
[0011] 好ましくは、各吹出しノズルは、側面視で略 Z字状に形成されており、その下側端が 入口を形成し、その上側端が出口を形成している。この場合、各吹出しノズル力ゝらの 輻射光な ヽし輻射熱の漏れな 、し逃げを防止することができる。 [0012] また、好ましくは、各吹出しノズルは、前記空間の周方向に沿って旋回する冷却流 体の流れを形成するために、平面視でヒータの中心方向に対して概ね 45° 傾斜して いる。この場合、冷却流体の旋回流が形成されることにより、冷却温度むらの発生を 効果的に抑制することができる。
[0013] また、好ましくは、前記断熱材の外周は、外皮で覆われており、当該外皮に、各吹 出しノズルの入口と連通する冷却流体導入部が設けられている。この場合、極めて簡 単な構造で、冷却流体を吹出しノズルへと供給することができる。
[0014] また、本発明は、筒状の断熱材と、当該断熱材の内周に配設された発熱抵抗体と、 を備えたヒータであって、前記断熱材の内周に沿って旋回する冷却流体の流れを形 成するために、前記断熱材中に、側面視で略 Z字状に形成された複数の冷却流体 吹出しノズル力 平面視でヒータの中心方向に対して概ね 45° 傾斜した状態で埋設 されて 、ることを特徴とするヒータである。
[0015] 本発明によれば、冷却流体吹出しノズル力 の輻射光の漏れを防止できると共に、 ヒータ内部の均熱性の悪ィ匕及びヒータ外部の温度上昇を抑制することができ、結果 的に冷却温度むらの発生を効果的に抑制することができる。
[0016] また、本発明は、筒状の断熱材と、当該断熱材の内周に配設された発熱抵抗体と、 を備えたヒータの製造方法であって、前記断熱材の内周に発熱抵抗体を配設するェ 程と、前記断熱材の内周に沿って旋回する冷却流体の流れを形成するために、前記 断熱材中に、側面視で略 z字状に形成された複数の冷却流体吹出しノズルを、平面 視でヒータの中心方向に対して概ね 45° 傾斜した状態で埋設する工程と、を備えた ことを特徴とするヒータの製造方法である。
[0017] 本発明によれば、冷却流体吹出しノズル力 の輻射光の漏れを防止できると共に、 ヒータ内部の均熱性の悪ィ匕及びヒータ外部の温度上昇を抑制することができ、結果 的に冷却温度むらの発生を効果的に抑制することができる一方、構造の簡素化が図 れる。
図面の簡単な説明
[0018] [図 1]図 1は、本発明の一実施の形態に係る熱処理装置の概略構成を示す縦断面図 である。 [図 2]図 2Aは、図 1の熱処理装置の要部拡大断面図である。図 2Bは、図 2Aの冷却 媒体導入部の正面図である。
[図 3]図 3は、吹出しノズルの配置例を示すヒータの概略的横断面図である。
[図 4]図 4は、図 3の要部拡大断面図である。
[図 5]図 5A及び図 5Bは、ヒータの製造方法を説明するための図である。
[図 6]図 6は、図 4の吹出しノズルの一部変形例を示す断面図である。
[図 7]図 7は、吹出しノズルの更なる変形例を示す斜視図である。
[図 8]図 8は、断熱材に設けられる吹出しノズルの変形例を示す断面図である。
発明を実施するための最良の形態
[0019] 以下に、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を基に詳述する
[0020] 図 1は、本発明の一実施の形態に係る熱処理装置の概略構成を示す縦断面図で ある。図 2Aは、図 1の熱処理装置の要部拡大断面図である。図 2Bは、図 2Aの冷却 媒体導入部の正面図である。図 3は、吹出しノズルの配置例を示すヒータの概略的 横断面図である。図 4は、図 3の要部拡大断面図である。
[0021] これらの図に示すように、本実施の形態の熱処理装置 1は、いわゆる縦型熱処理装 置である。熱処理装置 1は、複数の被処理体例えば半導体ウェハ wを多段に収容し て所定の熱処理を行うための処理容器 2と、当該処理容器 2を覆うように設けられてゥ エノ、 wを加熱する筒状のヒータ 3と、を備えている。これらヒータ 3及び処理容器 2が、 V、わゆる熱処理炉を構成して 、る。
[0022] 処理容器 2は、プロセスチューブとも称される。本実施の形態の処理容器 2は、石英 製で、上端が閉塞されている一方、下端が開口されており、縦長の筒状例えば円筒 状に形成されている。本実施の形態の処理容器 2は、一重管構造であるが、二重管 構造とされていてもよい。
[0023] 処理容器 2の開口端には、外向きのフランジ 4が形成されている。該フランジ 4は、 図示しないフランジ押えを介して、ベースプレート 5に支持されている。ベースプレー ト 5には、処理容器 2を下方カゝら上方に挿入するための開口部 6が形成されている。 処理容器 2の下側部には、処理ガスや不活性ガス等を処理容器 2内に導入するため の導入管部 7、及び、処理容器 2内のガスを排気するための図示しない排気管部、が 設けられている。なお、ベースプレート 5の開口部 6には、ベースプレート 5と処理容 器 2との間の隙間を覆うように、断熱材 8が設けられている。
[0024] 処理容器 2の下方には、処理容器 2の下端開口部（炉口）を閉塞する上下方向に 開閉可能な蓋体 9が、図示しな 、昇降機構によって昇降移動可能に設けられて!/、る 。蓋体 9の上部には、炉口の保温手段である例えば保温筒 10が載置されている。保 温筒 10の上部には、例えば直径が 300mmのウェハ wを多数枚 (例えば 150枚程度 )上下方向に所定の間隔で搭載する保持具である石英製のボート 11が載置されて いる。蓋体 9には、ボート 11をその軸心回りに回転する回転機構 12が設けられてい る。ボート 11は、蓋体 9の下降移動により処理容器 2内から下方のローデイングエリア 内に搬出（アンロード)され得る。そして、ボート 11は、ウェハ wの移替え後、蓋体 9の 上昇移動により、処理容器 2内に搬入 (ロード）され得る。
[0025] ヒータ 3は、ベースプレート 5上に設置されている。ヒータ 3は、筒状 (例えば円筒状） の断熱材 13の内周に発熱抵抗体 14を配設することによって形成されている。本実 施の形態では、断熱材 13の内周に線状の発熱抵抗体 14が蛇行状に配設されてい る。また、発熱抵抗体 14は、ヒータ 3の高さ方向に分けられた複数のゾーンのそれぞ れに対応して配設され、各ゾーン毎の温度制御が可能となっている。また、断熱材 1 3は、発熱抵抗体 14の施工性を考慮して、半割りにされていることが好ましい。
[0026] 断熱材 13の外周は、金属製例えばステンレス製の外皮（シェル） 16で覆われてい る。外皮 16には、吹出しノズル 23の入口 23aと連通する冷却流体導入部 26が設け られている（図 2A参照)。本実施の形態の断熱材 13は、外側断熱材 15を介して外 皮 16で覆われている。また、本実施の形態の外皮 16は、内側外皮 16aと外側外皮 1 6bとからなる。内側外皮 16aと外側外皮 16bとの間に冷却流体 (例えば冷却水）を流 通させる冷却管（図示せず)を配設することにより、冷却ジャケットが構成され得る。こ れにより、ヒータ外部への熱影響が効果的に抑制され得る。
[0027] 一方、断熱材 13の頂部には、これを覆う上部断熱材 17が設けられている（図 1参照 )。上部断熱材 17の上部には、外皮 16の頂部を覆う天板 18が設けられている（図 1 参照)。また、ヒータ 3には、ヒータ 3と処理容器 2との間の空間 19内の雰囲気を外部 に排出するための排熱系 20が設けられている。排熱系 20は、例えばヒータ 3の上部 に設けられた排気口 21と、当該排気口 21と図示しない工場排気系とを結ぶ排熱管（ 図示せず)と、から主に構成される。当該排熱管には、図示しない排気ファン及び熱 交翻が設けられ得る。
[0028] ヒータ 3には、前記空間 19内に冷却流体例えば冷却空気を吹出してヒータ 3内部を 強制的に冷却するための冷却手段 22が設けられている。冷却手段 22は、ヒータ 3の 断熱材 13中に埋設された複数の吹出しノズル 23を有して ヽる（図 1参照)。各吹出し ノズル 23は、その入口 23aと出口 23bと力 直線でつながらないような形状に形成さ れている。具体的には、本実施の形態では、各吹出しノズル 23は側面視で Z字状に 形成されている。すなわち、各吹出しノズル 23は、入口 23aと出口 23bとがオフセット された段違い状に形成されている。この場合、各吹出しノズル 23は、熱が上昇気流 によって出口側力も入口側に流れることを防止するために、下側端が入口 23a、上側 端が出口 23bとして形成されて 、ることが好まし 、。
[0029] また、図 3及び図 4に示すように、本実施の形態の各吹出しノズル 23は、前記空間 19の周方向に沿って螺旋状に旋回する冷却流体の流れを形成するために、平面視 でヒータ 3の中心方向（中心に向力う方向）に対して概ね 45° 傾斜して設けられてい る。ヒータ 3内の空間 19には、上部の排気口 21からの吸引排気によって、上昇気流 が生じる。このため、各吹出しノズル 23の出口 23bは、斜め上方を向いて形成される 必要はない。従って、図示例では水平方向を向いている。もっとも、斜め上方を向い て形成されていても良い。各吹出しノズル 23は、耐熱性及び光不透過性を有する材 質、例えばセラミック、により形成されていることが好ましい。各吹出しノズル 23の材質 が光透過性を有していると、ヒータ内部の輻射光ないし輻射熱 (熱線）が各吹出しノズ ルを通って外部に漏れてしまうからである。
[0030] 本実施の形態のヒータ 3を製造する場合には、図 5Aに示すように、まず、断熱材 1 3に吹出しノズル 23を埋め込むための溝 24が外側から掘って形成される。この溝 24 は、平面視で、ヒータ 3の中心方向に対して概ね 45° 傾斜するように形成される（図 4 参照)。次に、図 5Bに示すように、前記溝 24に吹出しノズル 23が挿入され、溝 24か ら吹出しノズル 23が離脱しな 、ように溝 24の空隙部 25に断熱材 (例えば後述の補 助断熱材）が充填される。このようにして、吹出しノズル 23は、断熱材 13中に、断熱 材 13の内側と外側とを連通する状態に埋設される。
[0031] このようにして、断熱材 13に対してその上下方向及び周方向に適宜間隔で複数の 吹出しノズル 23が埋設されたなら、断熱材 13の外周が外側断熱材 15を介して外皮 16で覆われる。そして、図 2Aに示すように、外皮 16における吹出しノズル 23の入口 23aの近傍に、冷却流体導入部 26が設けられる。また、外側断熱材 15に、吹出しノ ズル 23の入口 23aと冷却流体導入部 26とをつなぐ通路（開口部） 27が設けられる。
[0032] 冷却流体導入部 26は、内側外皮 16aに形成された開口部 28と、開口部 28を覆う ように内側外皮 16aの外面に固着具例えばネジ 29で取付けられた冷却流体導入部 材 (冷却流体導入金具） 30と、から主に構成されている。冷却流体導入部材 30は、 開口部 28と連通する凹部状の室 30aを有している。冷却流体導入部材 30の加熱を 防止するために、凹部状の室 30aの内周には補助断熱材 31が設けられて 、ることが 好ましい。また、冷却流体導入部材 30には、冷却流体供給手段の冷却流体供給管（ 図示せず)が接続されている。冷却流体供給管には、流量調整機構が設けられてい ても良い。
[0033] 冷却流体導入部材 30が取付けられる前に、外側断熱材 15には、内外貫通するよう に通路（開口部） 27が形成される。また、当該通路 27の内周には、補助断熱材 32が 設けられる。また、外側外皮 16bには、冷却流体導入部材 30の取付作業用の開口 部 33が設けられる。
[0034] 冷却流体供給手段（図示せず）は、例えば、熱処理装置 1が設置されるクリーンル ーム内の空気を冷却流体として吸引すると共に、当該冷却流体を冷却流体供給管を 介して各吹出しノズル 23に圧送供給するための送風機（図示せず)を備え得る。
[0035] 以上の構成力 なる熱処理装置 1によれば、複数のウェハ wを多段に収容すると共 に当該ウェハ wに所定の熱処理を施す処理容器 2と、処理容器 2を覆うように設けら れウェハ wを加熱可能な筒状のヒータ 3と、ヒータ 3と処理容器 2との間の空間 19内の 雰囲気を排出するための排熱系 20と、空間 19内に冷却流体を吹出して処理容器 2 を冷却するための冷却手段 22と、を備え、前記ヒータ 3は、筒状の断熱材 13と、当該 断熱材 13の内周に配設された発熱抵抗体 14と、を有しており、前記冷却手段 22は 、前記断熱材 13中に埋設された複数の吹出しノズル 23を有しており、各吹出しノズ ル 23は、その入口 23aと出口 23bとが直線ではつながらないような形状に形成されて いるため、吹出しノズル 23からの輻射光の漏れを防止でき、ヒータ内部の均熱性の 悪化及びヒータ外部 (雰囲気)の温度上昇を抑制することができる。
[0036] また、本実施の形態では、各吹出しノズル 23が側面視で略 Z字状に形成されており 、その下側端が入口 23aを形成し、その上側端が出口 23bを形成しているため、簡 単な構造でありながら、各吹出しノズル 23からの輻射光な ヽし輻射熱の漏れな ヽし 逃げを防止することができる。
[0037] また、本実施の形態では、各吹出しノズル 23が前記空間 19の周方向に沿って旋 回する冷却流体の流れを形成するために平面視でヒータ 3の中心方向に対して概ね 45° 傾斜しているため、冷却温度むらの発生を効果的に抑制することができ、ゥェ ハ wの製品品質の均一性の向上が図れる。
[0038] また、本実施の形態では、断熱材 13の外周が外側断熱材 15を介して外皮 16で覆 われており、外皮 16における吹出しノズル 23の入口 23a近傍に冷却流体導入部 26 が設けられ、外側断熱材 15に吹出しノズル 23の入口 23aと冷却流体導入部 26とを つなぐ通路 27が設けられて 、るため、簡単な構造で冷却流体を吹出しノズル 23に 供給することができる。
[0039] また、本実施の形態によるヒータ 3の製造方法によれば、断熱材 13の内周に発熱 抵抗体 14を配設する工程と、断熱材 13の内周に沿って旋回する冷却流体の流れを 形成するために、断熱材 13中に、側面視で略 Z字状に形成された複数の吹出しノズ ル 23を、平面視でヒータ 3 (すなわち断熱材 13)の中心方向に対して概ね 45° 傾斜 した状態で埋設する工程と、を備えることにより、吹出しノズル 23からの輻射光の漏 れを防止でき、ヒータ内部の均熱性の悪化及びヒータ外部の温度上昇を抑制するこ とができ、結果的に冷却温度むらの発生を効果的に抑制することができる一方、構造 の簡素化が図れる。
[0040] その他、図 6は、図 4の吹出しノズルの一部変形例を示す断面図である。図 6にお いて、図 4と同一部分には、同一符号が付されている。図 6の例では、吹出しノズル 2 3の出口部分が、断熱材 13の内周面と面一になるように切断されている。 [0041] また、図 7は、吹出しノズルの更なる変形例を示す斜視図である。図 7の例では、吹 出しノズル 23が、縦長の中空箱部 23cと、当該中空箱部 23cの前面部及び後面部 に互いに段違いに設けられた出口部 23b及び入口部 23aと、力 構成されて 、る。
[0042] 以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形 態に限定されるものではなぐ本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更 等が可能である。例えば、吹出しノズル 23は、図 8に示すように、断熱材中に断面 Z 字状の通路として断熱材と混然一体に形成されても良い。

Claims

請求の範囲
[1] 複数の被処理体を多段に収容すると共に、当該被処理体に所定の熱処理を施す 処理容器と、
前記処理容器を覆うように設けられ、前記被処理体を加熱可能な筒状のヒータと、 前記ヒータと前記処理容器との間の空間内の雰囲気を排出するための排熱系と、 前記空間内に冷却流体を吹出して前記処理容器を冷却するための冷却手段と、 を備えた熱処理装置であって、
前記ヒータは、筒状の断熱材と、当該断熱材の内周に配設された発熱抵抗体と、を 有しており、
前記冷却手段は、前記断熱材中に埋設された複数の吹出しノズルを有しており、 各吹出しノズルは、その入口と出口とが直線ではつながらないような形状に形成さ れている
ことを特徴とする熱処理装置。
[2] 各吹出しノズルは、側面視で略 Z字状に形成されており、その下側端が入口を形成 し、その上側端が出口を形成して 、る
ことを特徴とする請求項 1に記載の熱処理装置。
[3] 各吹出しノズルは、前記空間の周方向に沿って旋回する冷却流体の流れを形成す るために、平面視でヒータの中心方向に対して概ね 45° 傾斜している
ことを特徴とする請求項 1に記載の熱処理装置。
[4] 前記断熱材の外周は、外皮で覆われており、
当該外皮に、各吹出しノズルの入口と連通する冷却流体導入部が設けられて ヽる ことを特徴とする請求項 1に記載の熱処理装置。
[5] 筒状の断熱材と、
当該断熱材の内周に配設された発熱抵抗体と、
を備えたヒータであって、
前記断熱材の内周に沿って旋回する冷却流体の流れを形成するために、前記断 熱材中に、側面視で略 Z字状に形成された複数の冷却流体吹出しノズル力 平面視 でヒータの中心方向に対して概ね 45° 傾斜した状態で埋設されて!、る ことを特徴とするヒータ。
筒状の断熱材と、
当該断熱材の内周に配設された発熱抵抗体と、
を備えたヒータの製造方法であって、
前記断熱材の内周に発熱抵抗体を配設する工程と、
前記断熱材の内周に沿って旋回する冷却流体の流れを形成するために、前記断 熱材中に、側面視で略 Z字状に形成された複数の冷却流体吹出しノズルを、平面視 でヒータの中心方向に対して概ね 45° 傾斜した状態で埋設する工程と、 を備えたことを特徴とするヒータの製造方法。
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