JP2011192702A - Vertical heat treatment apparatus, and assembly of pressure detection system and temperature sensor - Google Patents

Vertical heat treatment apparatus, and assembly of pressure detection system and temperature sensor Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To install a pressure detection sensor that detects the pressure inside a space between a furnace body, and to provide a processing container having a simple structure. <P>SOLUTION: A vertical heat treatment apparatus 1 includes a furnace body 5 having a heater element 18; and a processing container 3 arranged in the furnace body 5 and that houses a processed body w to carry out the heat treatment. An air supply line 52 and an air exhaust line 62 are connected to the furnace body 5. An air supply blower 53 and an air supply line side valve mechanism 54A are arranged in the air supply line 52. An air exhaust blower 63 and an air exhaust line side valve mechanism 64A are arranged in the air exhaust line 62. A protective tube 50a, that penetrates the furnace body 5 and in which a temperature sensor signal line 83 is housed, is provided, and a pressure detection hole 85 is formed in the protection tube 50a. A pressure detection sensor 80 is connected to the pressure detection hole 85. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、縦型熱処理装置および圧力検知システムと温度センサの組合体に係り、とりわけ炉本体と処理容器との間の空間を精度良く冷却することができる縦型熱処理装置および圧力検知システムと温度センサの組合体に関する。   The present invention relates to a combination of a vertical heat treatment apparatus, a pressure detection system, and a temperature sensor, and in particular, a vertical heat treatment apparatus, a pressure detection system, and a temperature capable of accurately cooling a space between a furnace body and a processing vessel. It relates to a sensor assembly.

半導体装置の製造においては、被処理体である半導体ウエハに酸化、拡散、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などの処理を施すために、各種の縦型熱処理装置が用いられている。そして、その一般的な縦型熱処理装置は、半導体ウエハを収容して熱処理するための処理容器と、この処理容器の周囲を覆うように設けられ処理容器内のウエハを加熱する炉本体とを含む熱処理炉を備えている。上記炉本体は、円筒状の断熱材と、この断熱材の内周面に支持体を介して設けられた発熱抵抗体とを有する。   In the manufacture of semiconductor devices, various vertical heat treatment apparatuses are used in order to perform processes such as oxidation, diffusion, and CVD (Chemical Vapor Deposition) on a semiconductor wafer that is a target object. The general vertical heat treatment apparatus includes a processing container for housing and heat-treating a semiconductor wafer, and a furnace body that is provided so as to cover the periphery of the processing container and heats the wafer in the processing container. A heat treatment furnace is provided. The furnace body has a cylindrical heat insulating material and a heating resistor provided on the inner peripheral surface of the heat insulating material via a support.

上記発熱抵抗体としては、例えばバッチ処理が可能な熱処理装置の場合でいうと、円筒状の断熱材の内壁面に沿って配置される螺旋状のヒータエレメント（ヒータ線、発熱抵抗体ともいう）が用いられ、炉内を例えば５００〜１０００℃程度に高温に加熱することができる。また、上記断熱材としては、例えばセラミックファイバ等からなる断熱材料を円筒状に焼成してなるものが用いられ、輻射熱および伝導熱として奪われる熱量を減少させて効率のよい加熱を助長することができる。上記支持体としては、例えばセラミック製のものが用いられ、上記ヒータエレメントを熱膨張および熱収縮可能に所定のピッチで支持するようになっている。   As the heat generating resistor, for example, in the case of a heat treatment apparatus capable of batch processing, a spiral heater element (also referred to as a heater wire or a heat generating resistor) disposed along the inner wall surface of a cylindrical heat insulating material. Can be used, and the inside of the furnace can be heated to a high temperature, for example, about 500 to 1000 ° C. In addition, as the heat insulating material, for example, a heat insulating material made of a ceramic fiber or the like is fired into a cylindrical shape, and the amount of heat taken as radiant heat and conduction heat is reduced to promote efficient heating. it can. As the support, for example, ceramic is used, and the heater element is supported at a predetermined pitch so as to be capable of thermal expansion and contraction.

ところで、上述した縦型熱処理装置においては、ウエハを高温で加熱した後、炉本体と処理容器との間の空間を急速に冷却し、ウエハに対する熱処理の精度を維持しながら熱処理作業の効率化を図る方法が開発されている。   By the way, in the vertical heat treatment apparatus described above, after the wafer is heated at a high temperature, the space between the furnace body and the processing vessel is rapidly cooled to improve the efficiency of the heat treatment work while maintaining the accuracy of the heat treatment for the wafer. A method has been developed.

このように縦型熱処理装置に対して急速冷却方法を実行する場合、炉本体と処理容器との間の空間内の圧力が陽圧になると、炉本体から外部へ熱風が噴出し、炉本体自体および炉本体の周縁機器が破損することも考えられる。他方、この空間内の圧力が強陰圧になると、炉本体の断熱材の破損が生じたり、炉本体内へ外気を巻き込み処理容器内において温度の分布が不均一となり、局部的に発熱抵抗体が破損することも考えられる。   When the rapid cooling method is performed on the vertical heat treatment apparatus in this way, when the pressure in the space between the furnace body and the processing vessel becomes positive, hot air is ejected from the furnace body to the outside, and the furnace body itself It is also possible that the peripheral equipment of the furnace body is damaged. On the other hand, if the pressure in this space becomes a strong negative pressure, the heat insulation material of the furnace body will be damaged, or outside air will be engulfed in the furnace body and the temperature distribution will be non-uniform in the processing vessel, and the heating resistor will be locally May be damaged.

そこで縦型熱処理装置に対して急速冷却方法を実行する場合、炉本体と処理容器との間の空間内の圧力を微陰圧に保つことが必要となっている。しかしながら従来よりこの炉本体と処理容器との間の空間内の圧力を精度良くかつ確実に微陰圧に保つ方法は未だ開発されていないのが実情である。   Therefore, when the rapid cooling method is performed on the vertical heat treatment apparatus, it is necessary to maintain the pressure in the space between the furnace body and the processing vessel at a slight negative pressure. However, in reality, no method has been developed so far to maintain the pressure in the space between the furnace body and the processing vessel accurately and reliably at a slightly negative pressure.

特開２００８−２０５４２６号公報JP 2008-205426 A 特開２００９− ８１４１５号公報JP 2009-81415 A

本発明はこのような点を考慮してなされたものであり、炉本体と処理容器との間の空間内の圧力を微陰圧に精度良く調整して急速冷却を行うことができる縦型熱処理装置および圧力検知システムと温度センサの組合体を提供することを目的とする。   The present invention has been made in consideration of such points, and vertical heat treatment that can perform rapid cooling by accurately adjusting the pressure in the space between the furnace body and the processing vessel to a slight negative pressure. The object is to provide a device and a combination of a pressure sensing system and a temperature sensor.

本発明は、内周面に加熱部が設けられた炉本体と、炉本体内に配置され、炉本体との間に空間を形成するとともに、内部に複数の被処理体を収納する処理容器と、炉本体と処理容器との間の空間に配置された温度センサと、炉本体に接続され、空間内に冷却用空気を供給する空気供給ラインと、炉本体に接続され、空間内から冷却用空気を排気する空気排気ラインと、空気供給ラインおよび空気排気ラインの少なくとも一方に設けられたブロアと、空気供給ラインおよび空気排気ラインに各々設けられた空気供給ライン側弁機構および空気排気ライン側弁機構とを備え、炉本体を貫通して炉本体外方から、炉本体と処理容器との間の空間まで延びる保護管が設けられ、この保護管内に温度センサに接続された温度センサ信号ラインが収納され、かつ保護管に空間に開口する圧力検知孔が形成されるとともに、炉本体外方に保護管の圧力検知孔に接続された圧力検知センサを設けたことを特徴とする縦型熱処理装置である。   The present invention relates to a furnace main body provided with a heating unit on the inner peripheral surface, a processing container disposed in the furnace main body, forming a space between the furnace main body, and storing a plurality of objects to be processed therein. A temperature sensor disposed in a space between the furnace body and the processing vessel; an air supply line connected to the furnace body for supplying cooling air into the space; and connected to the furnace body for cooling from within the space. An air exhaust line for exhausting air, a blower provided in at least one of the air supply line and the air exhaust line, an air supply line side valve mechanism and an air exhaust line side valve provided in each of the air supply line and the air exhaust line A protection tube extending from the outside of the furnace body to the space between the furnace body and the processing vessel through the furnace body, and a temperature sensor signal line connected to the temperature sensor is provided in the protection pipe Stowed And an opening pressure detection hole is formed in the space in the protective tube, a vertical heat treatment apparatus characterized in that a pressure sensor connected to the pressure detection holes of the protective tube in the furnace body outward.

本発明は、温度センサからの検知信号に基づいて加熱部を制御するとともに、圧力検知センサからの検知信号に基づいて、ブロア、空気供給ライン側弁機構および空気排気ライン側弁機構のうち少なくとも一方を制御して空間内の圧力を調整する制御部を更に備えたことを特徴とする縦型熱処理装置である。   The present invention controls a heating unit based on a detection signal from a temperature sensor, and at least one of a blower, an air supply line side valve mechanism, and an air exhaust line side valve mechanism based on a detection signal from a pressure detection sensor. The vertical heat treatment apparatus further includes a control unit that controls the pressure in the space by controlling the pressure.

本発明は、保護管は圧力検知孔を有する細長状のセラミック製管からなり、セラミック製管内に圧力検知孔と平行に延びる温度センサ信号ライン用の開孔が形成されていることを特徴とする縦型熱処理装置である。   In the present invention, the protective tube is formed of an elongated ceramic tube having a pressure detection hole, and an opening for a temperature sensor signal line extending in parallel with the pressure detection hole is formed in the ceramic tube. This is a vertical heat treatment apparatus.

本発明は、制御部は空間内を０Ｐａ〜−８５Ｐａの微陰圧とすることを特徴とする縦型熱処理装置である。   The present invention is the vertical heat treatment apparatus characterized in that the control unit sets a slight negative pressure of 0 Pa to -85 Pa in the space.

本発明は、制御部は空間内を−２０Ｐａ〜−３０Ｐａの微陰圧とすることを特徴とする縦型熱処理装置である。   The present invention is the vertical heat treatment apparatus characterized in that the control unit sets a slight negative pressure of −20 Pa to −30 Pa in the space.

本発明は、空気供給ラインと空気排気ラインは互いに連結されてクローズ系空気供給／排気ラインを構成し、当該クローズ系空気ラインに、空気供給および空気排気用のブロアが設けられていることを特徴とする縦型熱処理装置である。   In the present invention, the air supply line and the air exhaust line are connected to each other to form a closed system air supply / exhaust line, and the closed system air line is provided with a blower for air supply and air exhaust. Is a vertical heat treatment apparatus.

本発明は、空気供給ラインと空気排気ラインは各々独立して設けられてオープン系空気供給／排気ラインを構成し、空気供給ラインに空気供給ブロアが設けられ、空気排気ラインに空気排気ブロアが設けられていることを特徴とする縦型熱処理装置である。   In the present invention, the air supply line and the air exhaust line are provided independently to constitute an open air supply / exhaust line, the air supply line is provided with the air supply blower, and the air exhaust line is provided with the air exhaust blower. This is a vertical heat treatment apparatus.

本発明は、制御部は圧力検知システムからの検知信号に基づいて、ブロアの回転数を制御して空間内を微陰圧とすることを特徴とする縦型熱処理装置である。   The present invention is the vertical heat treatment apparatus characterized in that the control unit controls the rotation speed of the blower based on the detection signal from the pressure detection system to make the inside of the space have a slight negative pressure.

本発明は、制御部は圧力検知システムからの検知信号に基づいて、空気供給ライン側弁機構の弁開度を調整するか、又は空気排気ライン側弁機構の弁開度を調整して空間内を微陰圧とすることを特徴とする縦型熱処理装置である。   In the present invention, the controller adjusts the valve opening degree of the air supply line side valve mechanism or adjusts the valve opening degree of the air exhaust line side valve mechanism based on the detection signal from the pressure detection system. Is a vertical heat treatment apparatus characterized by having a slight negative pressure.

本発明は、圧力検知孔と開孔とを有する保護管と、保護管の一端部に設けられた温度センサと、温度センサに接続され、保護管の開孔内に収納されて保護管の他端部から外方へ延びる温度センサ信号ラインと、を備えたことを特徴とする圧力検知システムと温度センサの組合体である。   The present invention relates to a protective tube having a pressure detection hole and an opening, a temperature sensor provided at one end of the protective tube, and connected to the temperature sensor and housed in the opening of the protective tube. A temperature sensor signal line extending outward from the end portion, and a combination of a pressure detection system and a temperature sensor.

本発明は、保護管の他端部に、圧力検知孔に連通する圧力検知チューブを設け、この圧力検知チューブに圧力検知センサを接続したことを特徴とする圧力検知システムと温度センサの組合体である。   The present invention is a combination of a pressure detection system and a temperature sensor, wherein a pressure detection tube communicating with a pressure detection hole is provided at the other end of the protective tube, and a pressure detection sensor is connected to the pressure detection tube. is there.

以上のように本発明によれば、炉本体を貫通して、温度センサに接続された温度センサ信号ラインが収納された保護管を設け、この保護管内に圧力検知孔を設けるとともに、圧力検知孔に圧力検知センサが接続されている。このため、この圧力検知センサにより圧力検知孔を介して炉本体と処理容器との間の空間内の圧力を直接的に検知して空間内の圧力を微陰圧に保ちながら空間内を強制冷却することができる。この場合、圧力検知センサは温度センサ信号ラインが収納された保護管の圧力検知孔に接続されているので、圧力検知センサを設置するために、炉本体を貫通する圧力孔を保護管と別に設ける必要はなく、炉本体の断熱特性および熱処理特性を向上させることができる。   As described above, according to the present invention, a protective tube that passes through the furnace main body and accommodates a temperature sensor signal line connected to the temperature sensor is provided, a pressure detection hole is provided in the protective tube, and a pressure detection hole is provided. Is connected to the pressure detection sensor. For this reason, this pressure detection sensor directly detects the pressure in the space between the furnace body and the processing vessel through the pressure detection hole, and forcibly cools the space while keeping the pressure in the space at a slight negative pressure. can do. In this case, since the pressure detection sensor is connected to the pressure detection hole of the protection tube in which the temperature sensor signal line is accommodated, a pressure hole penetrating the furnace body is provided separately from the protection tube in order to install the pressure detection sensor. There is no need, and the heat insulation characteristics and heat treatment characteristics of the furnace body can be improved.

図１は本発明の実施の形態である縦型熱処理装置を概略的に示す縦断面図。FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a vertical heat treatment apparatus according to an embodiment of the present invention. 図２は縦型熱処理装置の空気供給ラインおよび空気排気ラインを示す図。FIG. 2 is a view showing an air supply line and an air exhaust line of the vertical heat treatment apparatus. 図３は縦型熱処理装置の空気供給ラインおよび空気排気ラインの変形例を示す図。FIG. 3 is a view showing a modification of the air supply line and the air exhaust line of the vertical heat treatment apparatus. 図４は縦型熱処理装置の冷却方法を示す図。FIG. 4 is a view showing a cooling method of the vertical heat treatment apparatus. 図５は温度センサ、圧力検知センサおよび保護管を示す拡大図。FIG. 5 is an enlarged view showing a temperature sensor, a pressure detection sensor, and a protective tube. 図６（ａ）（ｂ）は保護管を示す正面図。6A and 6B are front views showing a protective tube. 図７は保護管の先端部を示す側断面図。FIG. 7 is a side sectional view showing a tip portion of the protective tube. 図８は保護管の基端部を示す側断面図。FIG. 8 is a side sectional view showing a base end portion of the protective tube.

第１の実施の形態
以下に、図面を参照して本発明の第１の実施の形態について説明する。ここで図１は本発明による縦型熱処理装置を概略的に示す縦断面図、図２は縦型熱処理装置の空気供給ラインおよび空気排気ラインを示す図、図３は縦型熱処理装置の空気供給ラインおよび空気排気ラインの変形例を示す図、図４は縦型熱処理装置の冷却方法を示す拡大図、図５は温度センサ、圧力検知センサおよび保護管を示す図、図６は保護管を示す正面図、図７は保護管の先端部を示す側断面図、図８は保護管の基端部を示す側断面図である。 First Embodiment Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a vertical heat treatment apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a view showing an air supply line and an air exhaust line of the vertical heat treatment apparatus, and FIG. 3 is an air supply of the vertical heat treatment apparatus. FIG. 4 is an enlarged view showing a cooling method of a vertical heat treatment apparatus, FIG. 5 is a view showing a temperature sensor, a pressure detection sensor, and a protective tube, and FIG. 6 is a protective tube. FIG. 7 is a side sectional view showing a distal end portion of the protective tube, and FIG. 8 is a side sectional view showing a proximal end portion of the protective tube.

図１において、縦型の熱処理装置１は、被処理体、例えば半導体ウエハｗを一度に多数枚収容して酸化、拡散、減圧ＣＶＤ等の熱処理を施すことができる縦型の熱処理炉２を備えている。この熱処理炉２は、内周面に発熱抵抗体（加熱部）が設けられた炉本体５と、炉本体５内に配置され、炉本体５との間に空間３３を形成するとともに、ウエハｗを収容して熱処理するための処理容器３とを備えている。   In FIG. 1, a vertical heat treatment apparatus 1 includes a vertical heat treatment furnace 2 that can accommodate a large number of objects to be processed, for example, semiconductor wafers w at a time, and can perform heat treatment such as oxidation, diffusion, and low pressure CVD. ing. The heat treatment furnace 2 is disposed in the furnace body 5 having a heating resistor (heating unit) provided on the inner peripheral surface thereof, and a space 33 is formed between the furnace body 5 and the wafer w. And a processing container 3 for heat treatment.

また炉本体５はベースプレート６により支持され、このベースプレート６には処理容器３を下方から上方に挿入するための開口部７が形成されている。またベースプレート６の開口部７にはベースプレート６と処理容器３との間の隙間を覆うように図示しない断熱材が設けられている。   The furnace body 5 is supported by a base plate 6, and the base plate 6 is formed with an opening 7 for inserting the processing container 3 upward from below. The opening 7 of the base plate 6 is provided with a heat insulating material (not shown) so as to cover the gap between the base plate 6 and the processing container 3.

処理容器３は、石英製からなり、上端が閉塞され、下端が炉口３ａとして開口された縦長の円筒状形状を有する。処理容器３の下端には外向きのフランジ３ｂが形成され、フランジ３ｂは図示しないフランジ押えを介して上記ベースプレート６に支持されている。また処理容器３には、下側部に処理ガスや不活性ガス等を処理容器３内に導入する導入ポート（導入口）８及び処理容器３内のガスを排気するための図示しない排気ポート（排気口）が設けられている。導入ポート８にはガス供給源（図示せず）が接続され、排気ポートには例えば１３３×１０Ｐａ〜１３３×１０−８Ｐａ程度に減圧制御が可能な真空ポンプを備えた排気系（図示せず）が接続されている。 The processing container 3 is made of quartz, and has a vertically long cylindrical shape with an upper end closed and a lower end opened as a furnace port 3a. An outward flange 3b is formed at the lower end of the processing container 3, and the flange 3b is supported by the base plate 6 via a flange presser (not shown). Further, the processing container 3 has an introduction port (introduction port) 8 for introducing a processing gas, an inert gas or the like into the processing container 3 on the lower side, and an exhaust port (not shown) for exhausting the gas in the processing container 3. Exhaust port) is provided. A gas supply source (not shown) is connected to the introduction port 8, and an exhaust system (not shown) having a vacuum pump capable of controlling pressure reduction to about 133 × 10 Pa to 133 × 10 −8 Pa, for example. ) Is connected.

処理容器３の下方には、処理容器３の炉口３ａを閉塞する蓋体１０が図示しない昇降機構により昇降移動可能に設けられている。この蓋体１０の上部には、炉口の保温手段である保温筒１１が載置され、該保温筒１１の上部には、直径が３００ｍｍのウエハｗを多数枚、例えば１００〜１５０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１２が載置されている。蓋体１０には、ボート１２をその軸心回りに回転する回転機構１３が設けられている。ボート１２は、蓋体１０の下降移動により処理容器３内から下方のローディングエリア１５内に搬出（アンロード）され、ウエハｗの移替え後、蓋体１０の上昇移動により処理容器３内に搬入（ロード）される。   A lid 10 that closes the furnace port 3a of the processing vessel 3 is provided below the processing vessel 3 so as to be movable up and down by an elevating mechanism (not shown). On the top of the lid body 10 is placed a heat retaining cylinder 11 as a heat retaining means for the furnace opening. On the heat retaining cylinder 11, a number of wafers w having a diameter of 300 mm, for example, about 100 to 150 wafers are vertically moved. A quartz boat 12 which is a holder mounted at a predetermined interval in the direction is placed. The lid 10 is provided with a rotation mechanism 13 that rotates the boat 12 about its axis. The boat 12 is unloaded from the processing container 3 into the lower loading area 15 by the downward movement of the lid body 10, and is loaded into the processing container 3 by the upward movement of the lid body 10 after the wafer w is transferred. (Loaded).

上記炉本体５は、円筒状の断熱材１６と、該断熱材１６の内周面に軸方向（図示例では上下方向）に多段に形成された溝状の棚部１７と、各棚部１７に沿って配置されたヒータエレメント（ヒータ線、発熱抵抗体）１８とを有する。断熱材１６は、例えばシリカ、アルミナあるいは珪酸アルミナを含む無機質繊維からなっている。断熱材１６は、縦に二分割されており、このためヒータエレメントの組付及びヒータの組立を容易に行うことができる。   The furnace body 5 includes a cylindrical heat insulating material 16, groove-shaped shelf portions 17 formed in an axial direction (vertical direction in the illustrated example) on the inner peripheral surface of the heat insulating material 16, and each shelf portion 17. And a heater element (heater wire, heating resistor) 18 disposed along the line. The heat insulating material 16 is made of, for example, inorganic fibers containing silica, alumina, or silicate alumina. The heat insulating material 16 is vertically divided into two, so that the heater element and the heater can be easily assembled.

ヒータエレメント１８は、帯状の発熱抵抗体をコルゲートタイプ（波形）に成形（折り曲げ加工）して構成されている。このコルゲートタイプ（波形）のヒータエレメント１８は、例えば鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）およびアルミニウム（Ａｌ）の合金（いわゆるカンタル材）からなっている。このヒータエレメント１８は、例えば肉厚が１〜２ｍｍ程度、幅が１４〜１８ｍｍ程度、波形部分の振幅が１１〜１５ｍｍ程度、波形部分のピッチｐが２８〜３２ｍｍ程度とされている。また、ヒータエレメント１８の波形部分の頂角θは９０度程度とされ、各頂点部（凸部または山部ともいう）はＲ曲げ加工が施されていることが断熱材１６の棚部１７上におけるヒータエレメント１８の周方向のある程度の移動を許容し得ると共に屈曲部の強度の向上が図れる点で好ましい。   The heater element 18 is formed by forming (bending) a belt-like heating resistor into a corrugated type (waveform). The corrugated type (corrugated) heater element 18 is made of, for example, an alloy of iron (Fe), chromium (Cr), and aluminum (Al) (so-called Kanthal material). For example, the heater element 18 has a thickness of about 1 to 2 mm, a width of about 14 to 18 mm, an amplitude of the waveform portion of about 11 to 15 mm, and a pitch p of the waveform portion of about 28 to 32 mm. The apex angle θ of the corrugated portion of the heater element 18 is about 90 degrees, and each apex portion (also referred to as a convex portion or a peak portion) is subjected to R bending processing on the shelf portion 17 of the heat insulating material 16. This is preferable in that the heater element 18 can be allowed to move to some extent in the circumferential direction and the strength of the bent portion can be improved.

上記断熱材１６には上記ヒータエレメント１８を適宜間隔で径方向に移動可能に且つ棚部１７から脱落ないし脱出しないように保持するピン部材２０が配設されている。上記円筒状の断熱材１６の内周面にはこれと同心の環状の溝部２１が軸方向に所定ピッチで多段に形成され、隣り合う上部の溝部２１と下部の溝部２１との間に周方向に連続した環状の上記棚部１７が形成されている。上記溝部２１におけるヒータエレメント１８の上部と下部、及び溝部２１の奥壁とヒータエレメント１８との間にはヒータエレメント１８の熱膨張収縮及び径方向の移動を許容し得る十分な隙間が設けられており、またこれらの隙間により強制空冷時の冷却空気がヒータエレメント１８の背面に回り込み、ヒータエレメント１８を効果的に冷却できるようになっている。   The heat insulating material 16 is provided with a pin member 20 that holds the heater element 18 in a radial direction at appropriate intervals and holds the heater element 18 so as not to drop off or escape from the shelf portion 17. On the inner peripheral surface of the cylindrical heat insulating material 16, concentric annular grooves 21 are formed in multiple stages at a predetermined pitch in the axial direction, and between the adjacent upper grooves 21 and lower grooves 21 in the circumferential direction. An annular shelf 17 that is continuous to each other is formed. Sufficient gaps that allow thermal expansion and contraction and radial movement of the heater element 18 are provided between the upper and lower portions of the heater element 18 in the groove 21 and between the inner wall of the groove 21 and the heater element 18. In addition, these gaps allow cooling air during forced air cooling to flow around the back surface of the heater element 18 so that the heater element 18 can be effectively cooled.

各ヒータエレメント１８間は接続板により接合され、端部側に位置するヒータエレメント１８は断熱材１６を径方向に貫通するように設けられた端子板２２ａ，２２ｂを介して外部の電源に接続されている。   Each heater element 18 is joined by a connection plate, and the heater element 18 located on the end side is connected to an external power source via terminal plates 22a and 22b provided so as to penetrate the heat insulating material 16 in the radial direction. ing.

炉本体５の断熱材１６の形状を保持すると共に断熱材１６を補強するために、図１に示すように、断熱材１６の外周面は金属製例えばステンレス製の外皮（アウターシェル）２８で覆われている。また、炉本体５の外部への熱影響を抑制するために、外皮２８の外周面は水冷ジャケット３０で覆われている。断熱材１６の頂部にはこれを覆う上部断熱材３１が設けられ、この上部断熱材３１の上部には外皮２８の頂部（上端部）を覆うステンレス製の天板３２が設けられている。   In order to maintain the shape of the heat insulating material 16 of the furnace body 5 and reinforce the heat insulating material 16, the outer peripheral surface of the heat insulating material 16 is covered with a metal outer skin (outer shell) 28 as shown in FIG. It has been broken. In addition, the outer peripheral surface of the outer skin 28 is covered with a water cooling jacket 30 in order to suppress the thermal influence on the outside of the furnace body 5. An upper heat insulating material 31 that covers the top of the heat insulating material 16 is provided, and a stainless steel top plate 32 that covers the top (upper end) of the outer skin 28 is provided on the upper heat insulating material 31.

また図１および図２に示すように、熱処理後にウエ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ために、炉本体５には炉本体５と処理容器３との間の空間３３内の雰囲気を外部に排出する排熱系３５と、上記空間３３内に常温（２０〜３０℃）の空気を導入して強制的に冷却する強制空冷手段３６とが設けられている。上記排熱系３５は、例えば炉本体５の上部に設けられた排気口３７からなり、該排気口３７には、空間３３内の空気を排気する空気排気ライン６２が接続されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, a space 33 between the furnace body 5 and the processing vessel 3 is provided in the furnace body 5 in order to rapidly cool the wafer after the heat treatment to speed up the processing or improve the throughput. An exhaust heat system 35 for discharging the atmosphere inside to the outside, and a forced air cooling means 36 for forcibly cooling the space 33 by introducing air at normal temperature (20 to 30 ° C.) are provided. The exhaust heat system 35 includes, for example, an exhaust port 37 provided in the upper portion of the furnace body 5, and an air exhaust line 62 that exhausts air in the space 33 is connected to the exhaust port 37.

さらに強制空冷手段３６は、上記炉本体５の断熱材１６と外皮２８の間に高さ方向に複数形成された環状流路３８と、各環状流路３８から断熱材１６の中心斜め方向へ空気を吹き出して上記空間３３の周方向に旋回流を生じさせるよう断熱材１６に設けられた強制空冷用空気吹出し孔４０とを有している。上記環状流路３８は、断熱材１６の外周面に帯状又は環状の断熱材４１を貼り付けるか、或いは断熱材１６の外周面を環状に削ることにより形成されている。上記空気吹出し孔４０は、断熱材１６における上下に隣接するヒータエレメント１８の間である棚部１７にこれを径方向の内外に貫通するように形成されている。このように空気吹出し孔４０を棚部１７に設けることにより、ヒータエレメント１８に邪魔されることなく空気を上記空間３３に噴出することができる。   Further, the forced air cooling means 36 includes a plurality of annular flow paths 38 formed in the height direction between the heat insulating material 16 and the outer skin 28 of the furnace body 5, and air from each of the annular flow paths 38 to the center oblique direction of the heat insulating material 16. And a forced air-cooling air blowing hole 40 provided in the heat insulating material 16 so as to generate a swirling flow in the circumferential direction of the space 33. The annular flow path 38 is formed by attaching a belt-like or annular heat insulating material 41 to the outer peripheral surface of the heat insulating material 16 or by cutting the outer peripheral surface of the heat insulating material 16 into an annular shape. The air blowing hole 40 is formed in the shelf portion 17 between the heater elements 18 adjacent to each other in the heat insulating material 16 so as to penetrate the inside and outside in the radial direction. By providing the air blowing hole 40 in the shelf portion 17 in this way, air can be ejected into the space 33 without being disturbed by the heater element 18.

ところでヒータエレメント１８として帯状の発熱抵抗体を用い、この発熱抵抗体をコルゲートタイプに成形して棚部１７内に収納した例を示したが、ヒータエレメント１８としてはこのような構造のものに限られず、他の種々の構造のヒートエレメントを用いることができる。また強制空冷用空気吹出し孔４０からの空気により空間３３内に旋回流を生じさせる例について示したが、強制空冷用空気吹出し孔４０からの空気により必ずしも旋回流を生じさせる必要はない。   An example in which a belt-like heating resistor is used as the heater element 18 and the heating resistor is molded into a corrugated type and stored in the shelf 17 is shown. However, the heater element 18 is not limited to such a structure. However, other variously structured heat elements can be used. Further, although an example in which a swirling flow is generated in the space 33 by the air from the forced air cooling air blowing hole 40 is shown, it is not always necessary to generate a swirling flow by the air from the forced air cooling air blowing hole 40.

上記外皮２８の外周面には、各環状流路３８に冷却流体を分配供給するための共通の１本の供給ダクト４９が高さ方向に沿って設けられ、外皮２８には供給ダクト４９内と各環状流路３８とを連通する連通口が形成されている。供給ダクト４９にはクリーンルーム内の空気を冷却用空気（２０〜３０℃）として吸引し、この冷却用空気を供給する空気供給ライン５２が接続されている。   A common supply duct 49 for distributing and supplying the cooling fluid to each annular flow path 38 is provided along the height direction on the outer peripheral surface of the outer skin 28. A communication port that communicates with each annular flow path 38 is formed. The supply duct 49 is connected to an air supply line 52 that sucks the air in the clean room as cooling air (20 to 30 ° C.) and supplies the cooling air.

なお、上述のように断熱材１６における上下に隣接するヒータエレメント１８の間である棚部１７には、該棚部１７を内外に貫通する強制空冷用空気吹出し孔４０が形成されているため、ヒータエレメントに邪魔されることなく空気を容易に吹き出すことができる。また断熱材１６は、縦に二分割されており、上記ヒータエレメント１８も断熱材に対応して分割されている。このことによりヒータエレメント１８を断熱材１６に容易に組付けることができ、組立性の向上が図れる。   In addition, as described above, the forced air-cooling air blowing holes 40 penetrating the shelf 17 in and out are formed in the shelf 17 between the heater elements 18 adjacent to each other in the upper and lower sides in the heat insulating material 16. Air can be easily blown out without being disturbed by the heater element. The heat insulating material 16 is vertically divided into two parts, and the heater element 18 is also divided corresponding to the heat insulating material. As a result, the heater element 18 can be easily assembled to the heat insulating material 16, and the assemblability can be improved.

また、図１および図２に示すように、炉本体５には圧力検知システム５０が設置されている。この圧力検知システム５０は断熱材１６、外皮２８および冷却ジャケット３０からなる炉本体５を貫通して延びる圧力検知管（保護管）５０ａを有し、炉本体５と処理容器３との間の空間３３内の圧力を検知するようになっている。   As shown in FIGS. 1 and 2, a pressure detection system 50 is installed in the furnace body 5. The pressure detection system 50 includes a pressure detection tube (protection tube) 50 a extending through the furnace body 5 including the heat insulating material 16, the outer skin 28, and the cooling jacket 30, and a space between the furnace body 5 and the processing vessel 3. The pressure in 33 is detected.

このような圧力検知システム５０により炉本体５と処理容器３との間の空間３３の圧力が検知されると、圧力検知システム５０からの検知信号は制御部５１へ送られるようになっている。   When such a pressure detection system 50 detects the pressure in the space 33 between the furnace body 5 and the processing vessel 3, a detection signal from the pressure detection system 50 is sent to the control unit 51.

また、炉本体５と処理容器３との間の空間３３内には、当該空間３３内の温度を検知する温度センサ８３ａも配置され、この温度センサ８３ａからの検知信号に基づいて制御部５１により縦型熱処理装置の熱処理制御が行われる。   In addition, a temperature sensor 83a that detects the temperature in the space 33 is also disposed in the space 33 between the furnace body 5 and the processing container 3, and the control unit 51 performs detection based on a detection signal from the temperature sensor 83a. Heat treatment control of the vertical heat treatment apparatus is performed.

次に図１および図５乃至図８により、圧力検知システム５０および温度センサ８３ａについて詳述する。   Next, the pressure detection system 50 and the temperature sensor 83a will be described in detail with reference to FIG. 1 and FIGS.

上述のように断熱材１６、外皮２８および冷却ジャケット３０からなる炉本体５を貫通して圧力検知管（保護管）５０ａが設けられ、この圧力検知管５０ａ内には温度センサ８３ａに接続された温度センサ信号ライン８３が収納されている（図５および図６（ａ）参照）。   As described above, the pressure detection tube (protection tube) 50a is provided through the furnace body 5 including the heat insulating material 16, the outer skin 28, and the cooling jacket 30, and the pressure detection tube 50a is connected to the temperature sensor 83a. A temperature sensor signal line 83 is accommodated (see FIGS. 5 and 6A).

すなわち圧力検知管５０ａは細長状のセラミック製管、例えばアルミナ製管からなり、圧力検知管５０ａの内部上方に２本の温度センサ信号ライン用の開孔８１が形成され、さらに圧力検知管５０ａの内部下方には２本の温度センサ信号ライン用の開孔８１と平行に延びる２本の圧力検知孔８５が形成されている（図６（ａ）参照）。   That is, the pressure detection tube 50a is formed of an elongated ceramic tube, for example, an alumina tube, and two openings 81 for temperature sensor signal lines are formed in the upper portion of the pressure detection tube 50a. Two pressure detection holes 85 extending in parallel with two temperature sensor signal line openings 81 are formed in the lower part of the interior (see FIG. 6A).

このうち圧力検知管５０ａの２本の温度センサ信号ライン用の開孔８１内には各々温度センサ信号ライン８３，８３が収納配置され、これらの温度センサ信号ライン８３，８３は、圧力検知管５０ａの先端部（一端部）５０Ａ外方において互いに連結されて、温度センサ８３ａを形成する（図７参照）。また図５に示すように、温度センサ８３ａにおいて互いに連結された温度センサ信号ライン８３，８３は圧力検知管５０ａの開孔８１および温度センサチューブ８４を経て温度計９０まで延びている。この場合、圧力検知管５０ａと、温度センサ８３ａと、温度センサ信号ライン８３とによって圧力検知システムと温度センサの組合体が構成される。   Among them, the temperature sensor signal lines 83 and 83 are accommodated in the openings 81 for the two temperature sensor signal lines of the pressure detection pipe 50a, respectively, and these temperature sensor signal lines 83 and 83 are stored in the pressure detection pipe 50a. Are connected to each other on the outside of the front end portion (one end portion) 50A to form a temperature sensor 83a (see FIG. 7). As shown in FIG. 5, the temperature sensor signal lines 83 and 83 connected to each other in the temperature sensor 83a extend to the thermometer 90 through the opening 81 and the temperature sensor tube 84 of the pressure detection tube 50a. In this case, the pressure detection pipe 50a, the temperature sensor 83a, and the temperature sensor signal line 83 constitute a combination of the pressure detection system and the temperature sensor.

そして、温度計９０により炉本体５と処理容器３との間の空間３３内の温度が求められ、温度計９０により求められた検知信号は制御部５１へ送られる。   Then, the temperature in the space 33 between the furnace body 5 and the processing container 3 is obtained by the thermometer 90, and the detection signal obtained by the thermometer 90 is sent to the control unit 51.

また圧力検知管５０ａの２本の圧力検知孔８５は炉本体５と処理容器３との間の空間３３と炉本体５外方とを連通しており、２本の圧力検知孔８５は、圧力検知管５０ａの基端部（他端部）５０Ｂにおいて、圧力検知チューブ８６に接続されている（図５および図８参照）。   Further, the two pressure detection holes 85 of the pressure detection tube 50a communicate the space 33 between the furnace body 5 and the processing vessel 3 and the outside of the furnace body 5, and the two pressure detection holes 85 have a pressure. A proximal end portion (other end portion) 50B of the detection tube 50a is connected to the pressure detection tube 86 (see FIGS. 5 and 8).

なお、圧力検知管５０ａ内に２本の温度センサ信号ライン用開孔８１と、２本の圧力検知孔８５を設けた例を示したが（図６（ａ））、これに限らず圧力検知管５０ａ内に２本の温度センサ信号ライン用開孔８１と、１本の圧力検知孔８５を設けてもよい（図６（ｂ））。   In addition, although the example which provided the opening 81 for two temperature sensor signal lines in the pressure detection pipe | tube 50a and the two pressure detection holes 85 was shown (FIG. 6 (a)), not only this but pressure detection Two temperature sensor signal line openings 81 and one pressure detection hole 85 may be provided in the pipe 50a (FIG. 6B).

次に図５および図８により、圧力検知管５０ａと、温度センサチューブ８４および圧力検知チューブ８６との接続構造について述べる。   Next, referring to FIGS. 5 and 8, a connection structure of the pressure detection tube 50a, the temperature sensor tube 84, and the pressure detection tube 86 will be described.

図５および図８に示すように、圧力検知管５０ａの基端部５０Ｂにおいて、圧力検知孔８５は、その基端部５０Ｂの先端まで達している。また圧力検知管５０ａの基端部５０Ｂには、温度センサ信号ライン用開孔８１を露出させる切欠段部８９が形成され、この切欠段部８９から露出する温度センサ信号ライン用開孔８１は温度センサチューブ８４に接続されている。そして温度センサ信号ライン用開孔８１内に配置された温度センサ信号ライン８３は、この切欠段部８９から外方へ突出し、温度センサ信号ライン用開孔８１に接続された温度センサチューブ８４内を延びて温度計９０に達する。   As shown in FIGS. 5 and 8, in the base end portion 50B of the pressure detection tube 50a, the pressure detection hole 85 reaches the tip of the base end portion 50B. Further, a notch step portion 89 for exposing the temperature sensor signal line opening 81 is formed in the base end portion 50B of the pressure detection tube 50a, and the temperature sensor signal line opening 81 exposed from the notch step portion 89 has a temperature. The sensor tube 84 is connected. The temperature sensor signal line 83 disposed in the temperature sensor signal line opening 81 protrudes outward from the notch step portion 89 and passes through the temperature sensor tube 84 connected to the temperature sensor signal line opening 81. It extends to reach the thermometer 90.

他方、圧力検知管５０ａの基端部５０Ｂの先端に開口する圧力検知孔８５は圧力検知チューブ８６に接続され、この圧力検知チューブ８６は圧力検知センサ８０に接続されている。そして炉本体５と処理容器３との間の空間３３内の圧力は、圧力検知管５０ａの圧力検知孔８５および圧力検知チューブ８６を経て圧力検知センサ８０に伝達され、空間３３内の圧力がこの圧力検知センサ８０により検知される。   On the other hand, the pressure detection hole 85 opened at the tip of the base end portion 50B of the pressure detection tube 50a is connected to the pressure detection tube 86, and the pressure detection tube 86 is connected to the pressure detection sensor 80. The pressure in the space 33 between the furnace body 5 and the processing container 3 is transmitted to the pressure detection sensor 80 through the pressure detection hole 85 and the pressure detection tube 86 of the pressure detection tube 50a, and the pressure in the space 33 is It is detected by the pressure detection sensor 80.

そして、圧力検知センサ８０により検知された空間３３内の圧力は制御部５１へ送られる。   Then, the pressure in the space 33 detected by the pressure detection sensor 80 is sent to the control unit 51.

ところで、圧力検知管５０ａの基端部５０Ｂと圧力検知チューブ８６とは、互いの端面において当接され、圧力検知管５０ａの基端部５０Ｂと圧力検知チューブ８６の外周は第１熱収縮チューブ８７により覆われて固定され、圧力検知管５０ａの圧力検知孔８５と圧力検知チューブ８６との間で圧力の漏洩が生じないようになっている。   By the way, the base end portion 50B of the pressure detection tube 50a and the pressure detection tube 86 are brought into contact with each other at the end surfaces, and the outer periphery of the base end portion 50B of the pressure detection tube 50a and the pressure detection tube 86 is the first heat shrinkable tube 87. So that no pressure leaks between the pressure detection hole 85 of the pressure detection tube 50a and the pressure detection tube 86.

さらに圧力検知管５０ａの基端部５０Ｂ、温度センサチューブ８４および第１熱収縮チューブ８７を覆って第２熱収縮チューブ８８が設けられ、この第２熱収縮チューブ８８によって圧力検知管５０ａの基端部５０Ｂ、温度センサチューブ８４および第１熱収縮チューブ８７が互いに堅固に固定される。   Further, a second heat shrinkable tube 88 is provided to cover the proximal end portion 50B of the pressure detection tube 50a, the temperature sensor tube 84 and the first heat shrinkable tube 87, and the second heat shrinkable tube 88 provides a proximal end of the pressure detection tube 50a. The part 50B, the temperature sensor tube 84, and the first heat shrink tube 87 are firmly fixed to each other.

このように炉本体５を貫通して、温度センサ８３ａに接続された温度センサ信号ライン８３が収納された圧力検知管５０ａが設けられ、この圧力検知管５０ａに圧力検知孔８５が設けられている。またこの圧力検知孔８５に圧力検知チューブ８６を介して圧力検知センサ８０が接続されている。このため、この圧力検知センサ８０によって炉本体５と処理容器３との間の空間３３の圧力を直接的に検知して、後述のように空間３３内の圧力を微陰圧に保ちながら、空間３３内を強制冷却することができる。この場合、圧力検知センサ８０は温度センサ信号ライン８３が収納された圧力検知管５０ａの圧力検知孔８５に接続されているので、圧力検知センサ８０を設置するために炉本体５を貫通する圧力孔を圧力検知管５０ａと別個に設ける必要はない。   As described above, the pressure detection pipe 50a is provided which passes through the furnace body 5 and accommodates the temperature sensor signal line 83 connected to the temperature sensor 83a. The pressure detection hole 85 is provided in the pressure detection pipe 50a. . Further, a pressure detection sensor 80 is connected to the pressure detection hole 85 via a pressure detection tube 86. Therefore, the pressure in the space 33 between the furnace body 5 and the processing vessel 3 is directly detected by the pressure detection sensor 80, and the pressure in the space 33 is kept at a slight negative pressure as described later. The inside of 33 can be forcibly cooled. In this case, since the pressure detection sensor 80 is connected to the pressure detection hole 85 of the pressure detection pipe 50a in which the temperature sensor signal line 83 is accommodated, the pressure hole that penetrates the furnace body 5 in order to install the pressure detection sensor 80. Need not be provided separately from the pressure detection tube 50a.

このため圧力検知センサ８０用の圧力孔を別個に設ける場合に比べて、炉本体５の断熱特性および熱処理特性を向上させることができ、また圧力検知センサ８０を容易かつ簡単に取付けることができる。   For this reason, compared with the case where the pressure hole for the pressure detection sensor 80 is provided separately, the heat insulation characteristic and the heat treatment characteristic of the furnace body 5 can be improved, and the pressure detection sensor 80 can be easily and easily attached.

ところで、図１および図２に示すように、空気供給ライン５２と空気排気ライン６２は各々独立してオープン系空気供給／排気ラインを構成している。このうち空気供給ライン５２には、空気供給ブロア５３が設けられ、この空気供給ブロア５３はインバータ駆動部５３ａを有している。   By the way, as shown in FIG. 1 and FIG. 2, the air supply line 52 and the air exhaust line 62 independently constitute an open system air supply / exhaust line. Among these, the air supply line 52 is provided with an air supply blower 53, and the air supply blower 53 has an inverter drive unit 53a.

また空気供給ブロア５３の入口側にはダンパ５６が設けられ、空気供給ブロア５３の出口側には、穴バルブ５４およびバタフライ弁５５が配置されている。これら空気供給ブロア５３の入口側のダンパ５６および空気供給ブロア５３の出口側の穴バルブ５４およびバタフライ弁５５はいずれも開閉調整自在となっており、ダンパ５６、穴バルブ５４およびバタフライ弁５５は空気供給ライン側弁機構５４Ａを構成している。   A damper 56 is provided on the inlet side of the air supply blower 53, and a hole valve 54 and a butterfly valve 55 are disposed on the outlet side of the air supply blower 53. The damper 56 on the inlet side of the air supply blower 53 and the hole valve 54 and the butterfly valve 55 on the outlet side of the air supply blower 53 can be freely opened and closed, and the damper 56, the hole valve 54 and the butterfly valve 55 are air-adjustable. A supply line side valve mechanism 54A is configured.

また空気排気ライン６２には空気排気ブロア６３が設けられ、この空気排気ブロア６３はインバータ駆動部６３ａを有している。   The air exhaust line 62 is provided with an air exhaust blower 63, and the air exhaust blower 63 has an inverter drive part 63a.

さらに空気排気ブロア６３の入口側にはバタフライ弁６６および穴バルブ６７が設けられ、空気排気ブロア６３の出口側には穴バルブ６４、バタフライ弁６５が配置されている。これら空気排気ブロア６３の入口側のバタフライ弁６６および穴バルブ６７、および空気排気ブロア６３の出口側の穴バルブ６４およびバタフライ弁６５はいずれも開閉調整自在となっており、かつ空気排気ブロア６３の入口側のバタフライ弁６６および穴バルブ６７、および空気排気ブロア６３の出口側の穴バルブ６４およびバタフライ弁６５は空気排気ライン側弁機構６４Ａを構成している。   Further, a butterfly valve 66 and a hole valve 67 are provided on the inlet side of the air exhaust blower 63, and a hole valve 64 and a butterfly valve 65 are disposed on the outlet side of the air exhaust blower 63. The butterfly valve 66 and the hole valve 67 on the inlet side of the air exhaust blower 63 and the hole valve 64 and the butterfly valve 65 on the outlet side of the air exhaust blower 63 are both adjustable in opening and closing, and the air exhaust blower 63 The inlet side butterfly valve 66 and hole valve 67 and the outlet side hole valve 64 and butterfly valve 65 of the air exhaust blower 63 constitute an air exhaust line side valve mechanism 64A.

次にこのような構成からなる縦型熱処理装置の作用について説明する。   Next, the operation of the vertical heat treatment apparatus having such a configuration will be described.

まず、ボート１２内にウエハｗが搭載され、ウエハｗが搭載されたボート１２が蓋体１０の保温筒１１上に載置される。その後蓋体１０の上昇移動によりボート１２が処理容器３内へ搬入される。   First, the wafer w is loaded in the boat 12, and the boat 12 loaded with the wafer w is placed on the heat retaining cylinder 11 of the lid 10. Thereafter, the boat 12 is carried into the processing container 3 by the upward movement of the lid 10.

次に制御部５１は電源を制御してヒータエレメント１８を作動させ、炉本体５と処理用器３との間の空間３３を加熱し、処理容器３内のボート１２に搭載されたウエハｗに対して必要な熱処理を施す。   Next, the control unit 51 controls the power source to operate the heater element 18 to heat the space 33 between the furnace body 5 and the processing unit 3, and to the wafer w mounted on the boat 12 in the processing container 3. The necessary heat treatment is applied.

この間、温度センサ８３ａからの信号が温度センサ信号ライン８３を経て温度計９０に送られ、この温度計９０により炉本体５と処理容器３との間の空間３３の温度が求められる。そして温度計９０からの検知信号に基づいて、制御部５１によりウエハｗに対して適切な温度をもって精度の良い熱処理が施される。   During this time, a signal from the temperature sensor 83 a is sent to the thermometer 90 via the temperature sensor signal line 83, and the temperature of the space 33 between the furnace body 5 and the processing container 3 is obtained by this thermometer 90. Then, based on the detection signal from the thermometer 90, the control unit 51 performs heat treatment with high accuracy on the wafer w at an appropriate temperature.

ウエハｗに対する熱処理が終了すると、熱処理作業の効率化を図るため、炉本体５と処理容器３との間の空間３３内を強制的に冷却する。   When the heat treatment on the wafer w is completed, the space 33 between the furnace body 5 and the processing container 3 is forcibly cooled in order to increase the efficiency of the heat treatment operation.

次に空間３３内の強制冷却方法について説明する。   Next, a forced cooling method in the space 33 will be described.

まず制御部５１によって空気供給ブロア５３および空気排気ブロア５４が作動する。このときクリーンルーム内の冷却用空気（２０〜３０℃）が空気供給ライン５２内に導入され、次に冷却用空気は空気供給ブロア５３から供給ダクト４９へ送られる。   First, the air supply blower 53 and the air exhaust blower 54 are operated by the control unit 51. At this time, cooling air (20 to 30 ° C.) in the clean room is introduced into the air supply line 52, and then the cooling air is sent from the air supply blower 53 to the supply duct 49.

その後供給ダクト４９内の冷却用空気は炉本体５の断熱材１６外方に形成された各環状流路３８内に進入し、次に環状流路３８内の冷却用空気は断熱材１６を貫通して設けられた空気吹出し孔４０から炉本体５と処理用器３との間の空間３３内に吹出されて、この空間３３内を強制的に冷却する（第１冷却工程）。   Thereafter, the cooling air in the supply duct 49 enters each annular flow path 38 formed outside the heat insulating material 16 of the furnace body 5, and then the cooling air in the annular flow path 38 penetrates the heat insulating material 16. Then, the air is blown into the space 33 between the furnace main body 5 and the processing device 3 from the air blowing hole 40 provided, and the inside of the space 33 is forcibly cooled (first cooling step).

空間３３内の加熱空気は空気排気ライン６２を経て熱変換器６９によって冷却された後、空気排気ブロア６３によって外部へ排気される。   The heated air in the space 33 is cooled by the heat converter 69 via the air exhaust line 62 and then exhausted to the outside by the air exhaust blower 63.

この間、制御部５１は空気供給ブロア５３のインバータ駆動部５３ａおよび空気排気ブロア６３のインバータ駆動部６３を駆動制御するとともに、空気供給ライン側弁機構５４Ａおよび空気排気ライン側弁機構６４Ａを駆動制御して、空間３３内を微陰圧（絶対圧０Ｐａ〜−８５Ｐａ、好ましくは−２０Ｐａ〜−３０Ｐａ）の範囲Ａに維持する（図４参照）。   During this time, the control unit 51 drives and controls the inverter drive unit 53a of the air supply blower 53 and the inverter drive unit 63 of the air exhaust blower 63, and drives and controls the air supply line side valve mechanism 54A and the air exhaust line side valve mechanism 64A. Then, the inside of the space 33 is maintained in a range A of a slight negative pressure (absolute pressure 0 Pa to −85 Pa, preferably −20 Pa to −30 Pa) (see FIG. 4).

このように空間３３内を絶対圧０Ｐａ〜−８５Ｐａ、好ましくは−２０Ｐａ〜−３０Ｐａの微陰圧の範囲Ａに保つことによって、空間３３内が陽圧となって炉本体５から外部へ熱風が噴出することを防止することができ、かつ空間３３内が強陰圧となって炉本体５内へ外気を巻き込み処理容器３において温度分布が不均一になることを防止することができる。   Thus, by keeping the inside of the space 33 within the slight negative pressure range A of absolute pressure 0 Pa to −85 Pa, preferably −20 Pa to −30 Pa, the inside of the space 33 becomes a positive pressure and hot air flows from the furnace body 5 to the outside. It is possible to prevent the air from being blown out, and to prevent the inside of the space 33 from becoming a strong negative pressure and entraining the outside air into the furnace body 5 so that the temperature distribution in the processing vessel 3 is not uniform.

第１冷却工程によって炉本体５と処理容器３との間の空間３３内が強制的に冷却されると、空間３３内の温度が低下して、第１冷却工程中の圧力に比べて空間３３内の圧力が低下する。   When the space 33 between the furnace body 5 and the processing container 3 is forcibly cooled by the first cooling step, the temperature in the space 33 is lowered, and the space 33 is compared with the pressure in the first cooling step. The pressure inside decreases.

この間、圧力検知管５０ａの圧力検知孔８５および圧力検知チューブ８６に接続された圧力検知センサ８０により空間３３内の圧力が直接的に検知されており、制御部５１は圧力検知センサ８０からの検知信号に基づいて、空間３３内の圧力が第１冷却工程中の圧力に比べて大きく低下した場合、第１冷却工程中の設定圧力より大きな設定圧力として空気供給ブロア５３のインバータ駆動部５３ａおよび空気排気ブロア６３のインバータ駆動部６３ａを制御するとともに、空気供給ライン側弁機構５４Ａおよび空気排気ライン側弁機構６４Ａを駆動制御する。この場合、空間３３内の圧力を上昇させ、空間３３内に空気供給ライン５２から第１冷却工程時に比べて多量の冷却空気を供給し、空間３３内の圧力を再び第１冷却工程の圧力まで戻すことができる（第２冷却工程）。すなわち、このような第２冷却工程を採用しない場合、図４の破線に示すような圧力の低下が続いてしまうが、第２冷却工程を用いることにより、図４の実線に示すように、空間３３内の圧力を再び第１冷却工程の水準まで戻すことができる。   During this time, the pressure in the space 33 is directly detected by the pressure detection sensor 80 connected to the pressure detection hole 85 and the pressure detection tube 86 of the pressure detection tube 50 a, and the control unit 51 detects from the pressure detection sensor 80. Based on the signal, when the pressure in the space 33 is significantly lower than the pressure during the first cooling step, the inverter drive unit 53a of the air supply blower 53 and the air are set as a set pressure larger than the set pressure during the first cooling step. The inverter drive unit 63a of the exhaust blower 63 is controlled, and the air supply line side valve mechanism 54A and the air exhaust line side valve mechanism 64A are driven and controlled. In this case, the pressure in the space 33 is increased, a larger amount of cooling air is supplied from the air supply line 52 to the space 33 than in the first cooling step, and the pressure in the space 33 is again reduced to the pressure in the first cooling step. It can be returned (second cooling step). That is, when such a second cooling process is not adopted, the pressure drop as shown by the broken line in FIG. 4 continues, but by using the second cooling process, as shown by the solid line in FIG. The pressure in 33 can be returned again to the level of the first cooling step.

この第２冷却工程により、空間３３内の圧力低下に伴って炉本体５内へ外気が巻込まれることはなく、また空間３３内により多量の冷却用空気を供給することができ、空間３３内を迅速かつ確実に強制冷却することができる。   By this second cooling step, the outside air is not entrained in the furnace body 5 due to the pressure drop in the space 33, and a large amount of cooling air can be supplied into the space 33. Forced cooling can be performed quickly and reliably.

次に第１冷却工程および第２冷却工程における作用について更に詳述する。   Next, the effect | action in a 1st cooling process and a 2nd cooling process is explained in full detail.

第１冷却工程において、上述のように環状流路３８内の冷却用空気は断熱材１６を貫通して設けられた空気吹出し孔４０から炉本体５と処理容器３との間の空間３３内に吹出されて、この空間３３内を強制的に冷却する。この場合、空間３３内に吹出された冷却用空気は炉本体５のヒータエレメント１８および処理容器３を冷却して一気に膨張して体積が増加し、圧力が上昇する（図４参照）。上述のように圧力検知管５０ａは炉本体５と処理容器３との間の空間３３に設けられ、この圧力検知管５０ａによって空間３３内の圧力が直接的に検知されているため、例えば空間３３から離れた空気供給ライン５２あるいは空気排気ライン６２に圧力センサを設けた場合に比べて、外乱の影響を受けることなく、空間３３内の圧力上昇を迅速かつ確実に検知することができる。そして圧力検知システム５０からの検知信号に基づいて空間３３内が上記微陰圧となるよう制御部５１が適切に制御する。   In the first cooling step, as described above, the cooling air in the annular flow path 38 enters the space 33 between the furnace body 5 and the processing vessel 3 from the air blowing hole 40 provided through the heat insulating material 16. The inside of this space 33 is forcibly cooled by being blown out. In this case, the cooling air blown into the space 33 cools the heater element 18 and the processing vessel 3 of the furnace body 5 and expands at a stretch to increase the volume and the pressure (see FIG. 4). As described above, the pressure detection tube 50a is provided in the space 33 between the furnace body 5 and the processing vessel 3, and the pressure in the space 33 is directly detected by the pressure detection tube 50a. As compared with the case where the pressure sensor is provided in the air supply line 52 or the air exhaust line 62 away from the air, the pressure increase in the space 33 can be detected quickly and reliably without being affected by disturbance. Based on the detection signal from the pressure detection system 50, the control unit 51 appropriately controls the inside of the space 33 to be the above-described slight negative pressure.

すなわち空間３３内の圧力を空気供給ライン５２あるいは空気排気ライン６２に設置された圧力センサにより検知することも考えられるが、空気供給ライン５２に圧力センサを設けると、冷却用空気に加わる押圧の影響を外乱として考慮する必要があり、空気排気ライン６２に圧力センサを設けると冷却用空気に加わる引き圧の影響を外乱として考慮する必要がある。   In other words, the pressure in the space 33 may be detected by a pressure sensor installed in the air supply line 52 or the air exhaust line 62. However, if a pressure sensor is provided in the air supply line 52, the influence of the pressure applied to the cooling air is affected. If the air exhaust line 62 is provided with a pressure sensor, it is necessary to consider the influence of the pulling pressure applied to the cooling air as a disturbance.

これに対して本発明によれば、炉本体５と処理容器３との間の空間３３に圧力検知管５０ａを設置したので、外乱の影響を受けることなく、空間３３の圧力上昇を直接的に迅速かつ確実に検知して、空間３３内が微陰圧となるよう制御部５１によって適切に制御することができる。   On the other hand, according to the present invention, since the pressure detection tube 50a is installed in the space 33 between the furnace body 5 and the processing vessel 3, the pressure increase in the space 33 is directly affected without being affected by disturbance. It can be detected quickly and reliably, and can be appropriately controlled by the control unit 51 so that the inside of the space 33 has a slight negative pressure.

その後炉本体５と処理容器３との間の空間３３が強制的に冷却されると、空間３３内の温度が低下して空間３３内の圧力も低下してくる（第２の冷却工程）（図４参照）。   Thereafter, when the space 33 between the furnace body 5 and the processing vessel 3 is forcibly cooled, the temperature in the space 33 is lowered and the pressure in the space 33 is also lowered (second cooling step) ( (See FIG. 4).

この場合も、空間３３に設置した圧力検知管５０ａによって空間３３内の圧力を直接的に検知するため、空間３３内の圧力低下を迅速かつ確実に検知することができる。このとき制御部５１は圧力検知管５０ａからの検知信号に基づいて、空間３３内に空気供給ライン５２から第１冷却工程時に比べて多量の冷却用空気を供給し、空間３３内の圧力を再び第１冷却工程の圧力まで戻すことができる。   Also in this case, since the pressure in the space 33 is directly detected by the pressure detection tube 50a installed in the space 33, a pressure drop in the space 33 can be detected quickly and reliably. At this time, based on the detection signal from the pressure detection tube 50a, the control unit 51 supplies a larger amount of cooling air into the space 33 from the air supply line 52 than in the first cooling step, and the pressure in the space 33 is changed again. It is possible to return to the pressure of the first cooling step.

このように第２冷却工程時に、第１冷却工程時に比べて多量の冷却用空気を供給し、空間３３内の圧力を上昇させることにより、第２冷却工程時において冷却速度が過度に低下することはない。   As described above, the cooling rate is excessively decreased in the second cooling step by supplying a larger amount of cooling air than in the first cooling step and increasing the pressure in the space 33 during the second cooling step. There is no.

なお、上記実施の形態において、圧力検知センサ８０からの検知信号に基づいて、制御部５１が空気供給ブロア５３のインバータ駆動部５３ａ、空気排気ブロア６３のインバータ駆動部６３ａ、空気供給ライン側弁機構５４Ａおよび空気排気ライン側弁機構６４Ａを駆動制御する例を示したが、制御部５１は空気供給ブロア５３のインバータ駆動部５３ａ、空気排気ブロア６３のインバータ駆動部６３ａ、空気供給ライン側弁機構５４Ａおよび空気排気ライン側弁機構６４Ａのいずれか一つを駆動制御してもよく、あるいはこれらを組合わせて制御してもよく、さらに空気供給ライン側弁機構５４Ａのいずれかの部材５４，５５，５６のみを駆動制御してもよく、あるいは空気排気ライン側弁機構６４Ａのいずれかの部材６４，６５，６６，６７のみを駆動制御してもよい。   In the above embodiment, based on the detection signal from the pressure detection sensor 80, the control unit 51 uses the inverter drive unit 53a of the air supply blower 53, the inverter drive unit 63a of the air exhaust blower 63, and the air supply line side valve mechanism. 54A and the air exhaust line side valve mechanism 64A have been shown as examples. The control unit 51 controls the inverter drive unit 53a of the air supply blower 53, the inverter drive unit 63a of the air exhaust blower 63, and the air supply line side valve mechanism 54A. And the air exhaust line side valve mechanism 64A may be driven or controlled in combination, and any one of the members 54, 55, 54A of the air supply line side valve mechanism 54A may be controlled. 56 may be driven or controlled, or any one of the members 64, 65, 66, 64A of the air exhaust line side valve mechanism 64A. 7 only may be driven and controlled.

第２の実施の形態
次に図１および図３により本発明の第２の実施の形態について述べる。 Second Embodiment Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図１および図３に示すように、空気供給ライン５２と空気排気ライン６２は互いに連結されてクローズ系空気供給／排気ラインを構成している。すなわち空気排気ライン６２は互いに連結され、連結部に空気供給および空気排気用のブロア７３が設けられ、この空気供給ブロア７３はインバータ駆動部７３ａを有している。   As shown in FIGS. 1 and 3, the air supply line 52 and the air exhaust line 62 are connected to each other to form a closed system air supply / exhaust line. That is, the air exhaust line 62 is connected to each other, and a blower 73 for supplying air and exhausting air is provided at the connecting portion, and this air supply blower 73 has an inverter driving portion 73a.

またブロア７３の入口側にはバタフライ弁７６および穴バルブ７７が設けられ、ブロア７３の出口側には、穴バルブ７４およびバタフライ弁７５が配置されている。これらブロア７３の入口側のバタフライ弁７６および穴バルブ７７、およびブロア７３の出口側の穴バルブ７４およびバタフライ弁７５はいずれも開閉調整自在となっており、空気供給ライン５２側の穴バルブ７４およびバタフライ弁７５は空気供給ライン側弁機構７４Ａを構成している。   A butterfly valve 76 and a hole valve 77 are provided on the inlet side of the blower 73, and a hole valve 74 and a butterfly valve 75 are disposed on the outlet side of the blower 73. The butterfly valve 76 and the hole valve 77 on the inlet side of the blower 73, and the hole valve 74 and the butterfly valve 75 on the outlet side of the blower 73 are all adjustable, and the hole valve 74 on the air supply line 52 side and The butterfly valve 75 constitutes an air supply line side valve mechanism 74A.

また空気排気ライン６２側のバタフライ弁７６および穴バルブ７７は空気排気ライン側弁機構７６Ａを構成している。   The butterfly valve 76 and the hole valve 77 on the air exhaust line 62 side constitute an air exhaust line side valve mechanism 76A.

次にこのような構成からなる縦型熱処理装置の作用について説明する。   Next, the operation of the vertical heat treatment apparatus having such a configuration will be described.

まず、ボート１２内にウエハｗが搭載され、ウエハｗが搭載されたボート１２が蓋体１０の保温筒１１上に載置される。その後蓋体１０の上昇移動によりボート１２が処理容器３内へ搬入される。   First, the wafer w is loaded in the boat 12, and the boat 12 loaded with the wafer w is placed on the heat retaining cylinder 11 of the lid 10. Thereafter, the boat 12 is carried into the processing container 3 by the upward movement of the lid 10.

次に制御部５１は電源を制御してヒータエレメント１８を作動させ、炉本体５と処理用器３との間の空間３３を加熱し、処理容器３内のボート１２に搭載されたウエハｗに対して必要な熱処理を施す。   Next, the control unit 51 controls the power source to operate the heater element 18 to heat the space 33 between the furnace body 5 and the processing unit 3, and to the wafer w mounted on the boat 12 in the processing container 3. The necessary heat treatment is applied.

この間、温度センサ８３ａからの信号が温度センサ信号ライン８３を経て温度計９０に送られ、この温度計９０により炉本体５と処理容器３との間の空間３３の温度が求められる。そして温度計９０からの検知信号に基づいて、制御部５１によりウエハｗに対して適切な温度をもって精度の良い熱処理が施される。   During this time, a signal from the temperature sensor 83 a is sent to the thermometer 90 via the temperature sensor signal line 83, and the temperature of the space 33 between the furnace body 5 and the processing container 3 is obtained by this thermometer 90. Then, based on the detection signal from the thermometer 90, the control unit 51 performs heat treatment with high accuracy on the wafer w at an appropriate temperature.

ウエハｗに対する熱処理が終了すると、熱処理作業の効率化を図るため、炉本体５と処理容器３との間の空間３３内を強制的に冷却する。   When the heat treatment on the wafer w is completed, the space 33 between the furnace body 5 and the processing container 3 is forcibly cooled in order to increase the efficiency of the heat treatment operation.

次に空間３３内の強制冷却方法について説明する。   Next, a forced cooling method in the space 33 will be described.

まず制御部５１によって空気供給および空気排気用のブロア７３が作動する。このとき空気供給ライン５２内の冷却用空気が供給ダクト４９へ送られる。   First, the air supply and air exhaust blower 73 is operated by the control unit 51. At this time, the cooling air in the air supply line 52 is sent to the supply duct 49.

その後供給ダクト４９内の冷却用空気は炉本体５の断熱材１６外方に形成された各環状流路３８内に進入し、次に環状流路３８内の冷却用空気は断熱材１６を貫通して設けられた空気吹出し孔４０から炉本体５と処理用器３との間の空間３３内に吹出されて、この空間３３内を強制的に冷却する（第１冷却工程）。   Thereafter, the cooling air in the supply duct 49 enters each annular flow path 38 formed outside the heat insulating material 16 of the furnace body 5, and then the cooling air in the annular flow path 38 penetrates the heat insulating material 16. Then, the air is blown into the space 33 between the furnace main body 5 and the processing device 3 from the air blowing hole 40 provided, and the inside of the space 33 is forcibly cooled (first cooling step).

空間３３内の加熱空気は空気排気ライン６２を経て、熱交換器７９によって冷却された後、ブロア７３に戻される。   The heated air in the space 33 is cooled by the heat exchanger 79 through the air exhaust line 62 and then returned to the blower 73.

この間、制御部５１はブロア７３のインバータ駆動部７３ａを駆動制御するとともに、空気供給ライン側弁機構７４Ａおよび空気排気ライン側弁機構７６Ａを駆動制御して、空間３３内を微陰圧（絶対圧０Ｐａ〜−８５Ｐａ、好ましくは−２０Ｐａ〜−３０Ｐａ）の範囲Ａに維持する（図４参照）。   During this time, the control unit 51 drives and controls the inverter driving unit 73a of the blower 73, and drives and controls the air supply line side valve mechanism 74A and the air exhaust line side valve mechanism 76A. 0 Pa to -85 Pa, preferably -20 Pa to -30 Pa) (see FIG. 4).

このように空間３３内を絶対圧０Ｐａ〜−８５Ｐａ、好ましくは−２０Ｐａ〜−３０Ｐａの微陰圧の範囲Ａに保つことによって、空間３３内が陽圧となって炉本体５から外部へ熱風が噴出することを防止することができ、かつ空間３３内が強陰圧となって炉本体５内へ外気を巻き込み処理容器３において温度分布が不均一になることを防止することができる。   Thus, by keeping the inside of the space 33 within the slight negative pressure range A of absolute pressure 0 Pa to −85 Pa, preferably −20 Pa to −30 Pa, the inside of the space 33 becomes a positive pressure and hot air flows from the furnace body 5 to the outside. It is possible to prevent the air from being blown out, and to prevent the inside of the space 33 from becoming a strong negative pressure and entraining the outside air into the furnace body 5 so that the temperature distribution in the processing vessel 3 is not uniform.

第１冷却工程によって炉本体５と処理容器３との間の空間３３内が強制的に冷却されると、空間３３内の温度が低下して、第１冷却工程中の圧力に比べて空間３３内の圧力が低下する。   When the space 33 between the furnace body 5 and the processing container 3 is forcibly cooled by the first cooling step, the temperature in the space 33 is lowered, and the space 33 is compared with the pressure in the first cooling step. The pressure inside decreases.

この間、圧力検知管５０ａの圧力検知孔８５および圧力検知チューブ８６に接続された圧力検知センサ８０により空間３３内の圧力が検知されており、制御部５１は圧力検知センサ８０からの検知信号に基づいて、空間３３内の圧力が第１冷却工程中の圧力に比べて大きく低下した場合、第１冷却工程中の設定圧力より大きな設定圧力としてブロア７３のインバータ駆動部７３ａを制御するとともに、空気供給ライン側弁機構７４Ａおよび空気排気ライン側弁機構７６Ａを駆動制御する。この場合、空間３３内の圧力を上昇させ、空間３３内に空気供給ライン５２から第１冷却工程時に比べて多量の冷却空気を供給し、空間３３内の圧力を再び第１冷却工程の圧力まで戻すことができる（第２冷却工程）。すなわち、このような第２冷却工程を採用しない場合、図４の破線に示すような圧力の低下が続いてしまうが、第２冷却工程を用いることにより、図４の実線に示すように、空間３３内の圧力を再び第１冷却工程の水準まで戻すことができる。   During this time, the pressure in the space 33 is detected by the pressure detection sensor 80 connected to the pressure detection hole 85 and the pressure detection tube 86 of the pressure detection tube 50 a, and the control unit 51 is based on the detection signal from the pressure detection sensor 80. When the pressure in the space 33 is greatly reduced compared to the pressure during the first cooling step, the inverter drive unit 73a of the blower 73 is controlled as a set pressure larger than the set pressure during the first cooling step, and the air supply The line side valve mechanism 74A and the air exhaust line side valve mechanism 76A are driven and controlled. In this case, the pressure in the space 33 is increased, a larger amount of cooling air is supplied from the air supply line 52 to the space 33 than in the first cooling step, and the pressure in the space 33 is again reduced to the pressure in the first cooling step. It can be returned (second cooling step). That is, when such a second cooling process is not adopted, the pressure drop as shown by the broken line in FIG. 4 continues, but by using the second cooling process, as shown by the solid line in FIG. The pressure in 33 can be returned again to the level of the first cooling step.

この第２冷却工程により、空間３３内の圧力低下に伴って炉本体５内へ外気が巻込まれることはなく、また空間３３内により多量の冷却用空気を供給することができ、空間３３内を迅速かつ確実に強制冷却することができる。   By this second cooling step, the outside air is not entrained in the furnace body 5 due to the pressure drop in the space 33, and a large amount of cooling air can be supplied into the space 33. Forced cooling can be performed quickly and reliably.

次に第１冷却工程および第２冷却工程における作用について更に詳述する。   Next, the effect | action in a 1st cooling process and a 2nd cooling process is explained in full detail.

第１冷却工程において、上述のように環状流路３８内の冷却用空気は断熱材１６を貫通して設けられた空気吹出し孔４０から炉本体５と処理容器３との間の空間３３内に吹出されて、この空間３３内を強制的に冷却する。この場合、空間３３内に吹出された冷却用空気は炉本体５のヒータエレメント１８および処理容器３を冷却して一気に膨張して体積が増加し、圧力が上昇する（図４参照）。上述のように圧力検知管５０ａは炉本体５と処理容器３との間の空間３３に設けられ、この圧力検知管５０ａによって空間３３内の圧力が直接的に検知されているため、例えば空間３３から離れた空気供給ライン５２あるいは空気排気ライン６２に圧力センサを設けた場合に比べて、外乱の影響を受けることなく、空間３３内の圧力上昇を迅速かつ確実に検知することができる。そして圧力検知システム５０からの検知信号に基づいて空間３３内が上記微陰圧となるよう制御部５１が適切に制御する。   In the first cooling step, as described above, the cooling air in the annular flow path 38 enters the space 33 between the furnace body 5 and the processing vessel 3 from the air blowing hole 40 provided through the heat insulating material 16. The inside of this space 33 is forcibly cooled by being blown out. In this case, the cooling air blown into the space 33 cools the heater element 18 and the processing vessel 3 of the furnace body 5 and expands at a stretch to increase the volume and the pressure (see FIG. 4). As described above, the pressure detection tube 50a is provided in the space 33 between the furnace body 5 and the processing vessel 3, and the pressure in the space 33 is directly detected by the pressure detection tube 50a. As compared with the case where the pressure sensor is provided in the air supply line 52 or the air exhaust line 62 away from the air, the pressure increase in the space 33 can be detected quickly and reliably without being affected by disturbance. Based on the detection signal from the pressure detection system 50, the control unit 51 appropriately controls the inside of the space 33 to be the above-described slight negative pressure.

すなわち空間３３内の圧力を空気供給ライン５２あるいは空気排気ライン６２に設置された圧力センサにより検知することも考えられるが、空気供給ライン５２に圧力センサを設けると、冷却用空気に加わる押圧の影響を外乱として考慮する必要があり、空気排気ライン６２に圧力センサを設けると冷却用空気に加わる引き圧の影響を外乱として考慮する必要がある。   In other words, the pressure in the space 33 may be detected by a pressure sensor installed in the air supply line 52 or the air exhaust line 62. However, if a pressure sensor is provided in the air supply line 52, the influence of the pressure applied to the cooling air is affected. If the air exhaust line 62 is provided with a pressure sensor, it is necessary to consider the influence of the pulling pressure applied to the cooling air as a disturbance.

これに対して本発明によれば、炉本体５と処理容器３との間の空間３３に圧力検知管５０ａを設置したので、外乱の影響を受けることなく、空間３３の圧力上昇を直接的に迅速かつ確実に検知して、空間３３内が微陰圧となるよう制御部５１によって適切に制御することができる。   On the other hand, according to the present invention, since the pressure detection tube 50a is installed in the space 33 between the furnace body 5 and the processing vessel 3, the pressure increase in the space 33 is directly affected without being affected by disturbance. It can be detected quickly and reliably, and can be appropriately controlled by the control unit 51 so that the inside of the space 33 has a slight negative pressure.

その後炉本体５と処理容器３との間の空間３３が強制的に冷却されると、空間３３内の温度が低下して空間３３内の圧力も低下してくる（第２の冷却工程）（図４参照）。   Thereafter, when the space 33 between the furnace body 5 and the processing vessel 3 is forcibly cooled, the temperature in the space 33 is lowered and the pressure in the space 33 is also lowered (second cooling step) ( (See FIG. 4).

この場合も、空間３３に設置した圧力検知管５０ａによって空間３３内の圧力を直接的に検知するため、空間３３内の圧力低下を迅速かつ確実に検知することができる。このとき制御部５１は圧力検知管５０ａからの検知信号に基づいて、空間３３内に空気供給ライン５２から第１冷却工程時に比べて多量の冷却用空気を供給し、空間３３内の圧力を再び第１冷却工程の圧力まで戻すことができる。   Also in this case, since the pressure in the space 33 is directly detected by the pressure detection tube 50a installed in the space 33, a pressure drop in the space 33 can be detected quickly and reliably. At this time, based on the detection signal from the pressure detection tube 50a, the control unit 51 supplies a larger amount of cooling air into the space 33 from the air supply line 52 than in the first cooling step, and the pressure in the space 33 is changed again. It is possible to return to the pressure of the first cooling step.

このように第２冷却工程時に、第１冷却工程時に比べて多量の冷却用空気を供給し、空間３３内の圧力を上昇させることにより、第２冷却工程時において冷却速度が過度に低下することはない。   As described above, the cooling rate is excessively decreased in the second cooling step by supplying a larger amount of cooling air than in the first cooling step and increasing the pressure in the space 33 during the second cooling step. There is no.

なお、上記実施の形態において、圧力検知センサ８０からの検知信号に基づいて、制御部５１が空気供給および空気排気用のブロア７３のインバータ駆動部７３ａ、空気供給ライン側弁機構７４Ａおよび空気排気ライン側弁機構７６Ａを駆動制御する例を示したが、制御部５１は空気供給および空気排気用のブロア７３のインバータ駆動部７３ａ、空気供給ライン側弁機構７４Ａおよび空気排気ライン側弁機構７６Ａのいずれか一つを駆動制御してもよく、あるいはこれらを組合わせて制御してもよく、さらに空気供給ライン側弁機構７４Ａのいずれかの部材７４，７５のみを駆動制御してもよく、あるいは空気排気ライン側弁機構７６Ａのいずれかの部材７６，７７のみを駆動制御してもよい。   In the above embodiment, based on the detection signal from the pressure detection sensor 80, the control unit 51 controls the inverter drive unit 73a of the air supply and air exhaust blower 73, the air supply line side valve mechanism 74A, and the air exhaust line. The example in which the drive control of the side valve mechanism 76A is shown, but the control unit 51 is any of the inverter drive unit 73a of the air supply and air exhaust blower 73, the air supply line side valve mechanism 74A, and the air exhaust line side valve mechanism 76A. One of them may be driven or controlled by combining them, and only one of the members 74 and 75 of the air supply line side valve mechanism 74A may be driven and controlled. Only one of the members 76 and 77 of the exhaust line side valve mechanism 76A may be driven and controlled.

なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の設計変更が可能である。例えば、処理容器としては、導入管部及び排気管部を有する耐熱金属例えばステンレス鋼製の円筒状のマニホールドを下端部に接続してなるものであってもよく、また、二重管構造であってもよい。   The present invention is not limited to the embodiments described above, and various design changes can be made within the scope of the gist of the present invention. For example, the processing container may be formed by connecting a cylindrical manifold made of a heat-resistant metal such as stainless steel having an introduction pipe part and an exhaust pipe part to the lower end part, and has a double pipe structure. May be.

ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
１ 縦型熱処理装置
２ 熱処理炉
３ 処理容器
３ａ 炉口
５ 炉本体
１６ 断熱材
１７ 棚部
１８ ヒータエレメント（発熱抵抗体）
３３ 空間
４０ 強制空冷用空気吹出し孔
４９ 供給ダクト
５０ 圧力検知システム
５０ａ 圧力検知管（保護管）
５１ 制御部
５２ 空気供給ライン
５３ 空気供給ブロア
５３ａ インバータ駆動部
５４ 穴バルブ
５４Ａ 空気供給ライン側弁機構
５５ バタフライ弁
５６ ダンパ
６２ 空気排気ライン
６３ 空気排気ブロア
６３ａ インバータ駆動部
６４ 穴バルブ
６５ バタフライ弁
６６ バタフライ弁
６７ 穴バルブ
７３ 空気供給および空気排気用ブロア
７３ａ インバータ駆動部
７４ 穴バルブ
７４Ａ 空気供給ライン側弁機構
７５ バタフライ弁
７６ バタフライ弁
７６Ａ 空気排気ライン側弁機構
７７ 穴バルブ
８０ 圧力検知センサ
８１ 温度センサ信号ライン用開孔
８３ 温度センサ信号ライン
８３ａ 温度センサ
８５ 圧力検知孔
８６ 圧力検知チューブ
８７ 第１熱収縮チューブ
８８ 第２熱収縮チューブ
８９ 切欠段部
９０ 温度計 w Semiconductor wafer (object to be processed)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vertical heat processing apparatus 2 Heat processing furnace 3 Processing container 3a Furnace opening 5 Furnace main body 16 Heat insulating material 17 Shelf part 18 Heater element (heating resistor)
33 Space 40 Air blowout hole 49 for forced air cooling Supply duct 50 Pressure detection system 50a Pressure detection tube (protection tube)
51 control part 52 air supply line 53 air supply blower 53a inverter drive part 54 hole valve 54A air supply line side valve mechanism 55 butterfly valve 56 damper 62 air exhaust line 63 air exhaust blower 63a inverter drive part 64 hole valve 65 butterfly valve 66 butterfly Valve 67 Hole valve 73 Air supply and air exhaust blower 73a Inverter drive unit 74 Hole valve 74A Air supply line side valve mechanism 75 Butterfly valve 76 Butterfly valve 76A Air exhaust line side valve mechanism 77 Hole valve 80 Pressure detection sensor 81 Temperature sensor signal Line opening 83 Temperature sensor signal line 83a Temperature sensor 85 Pressure detection hole 86 Pressure detection tube 87 First heat shrink tube 88 Second heat shrink tube 89 Notch step 90 Thermometer

Claims (11)

内周面に加熱部が設けられた炉本体と、
炉本体内に配置され、炉本体との間に空間を形成するとともに、内部に複数の被処理体を収納する処理容器と、
炉本体と処理容器との間の空間に配置された温度センサと、
炉本体に接続され、空間内に冷却用空気を供給する空気供給ラインと、
炉本体に接続され、空間内から冷却用空気を排気する空気排気ラインと、
空気供給ラインおよび空気排気ラインの少なくとも一方に設けられたブロアと、
空気供給ラインおよび空気排気ラインに各々設けられた空気供給ライン側弁機構および空気排気ライン側弁機構とを備え、
炉本体を貫通して炉本体外方から、炉本体と処理容器との間の空間まで延びる保護管が設けられ、この保護管内に温度センサに接続された温度センサ信号ラインが収納され、かつ保護管に空間に開口する圧力検知孔が形成されるとともに、炉本体外方に保護管の圧力検知孔に接続された圧力検知センサを設けたことを特徴とする縦型熱処理装置。 A furnace body provided with a heating section on the inner peripheral surface;
A processing vessel that is disposed in the furnace body, forms a space between the furnace body, and stores a plurality of objects to be processed therein,
A temperature sensor disposed in a space between the furnace body and the processing vessel;
An air supply line connected to the furnace body and supplying cooling air into the space;
An air exhaust line connected to the furnace body and exhausting cooling air from the space;
A blower provided in at least one of the air supply line and the air exhaust line;
An air supply line side valve mechanism and an air exhaust line side valve mechanism respectively provided in the air supply line and the air exhaust line,
A protective tube that extends through the furnace body and extends from the outside of the furnace body to the space between the furnace body and the processing vessel is provided, and a temperature sensor signal line connected to the temperature sensor is accommodated in the protective tube and is protected. A vertical heat treatment apparatus characterized in that a pressure detection hole that opens in a space is formed in a tube, and a pressure detection sensor connected to the pressure detection hole of a protective tube is provided outside the furnace body. 温度センサからの検知信号に基づいて加熱部を制御するとともに、圧力検知センサからの検知信号に基づいて、ブロア、空気供給ライン側弁機構および空気排気ライン側弁機構のうち少なくとも一方を制御して空間内の圧力を調整する制御部を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の縦型熱処理装置。   The heating unit is controlled based on the detection signal from the temperature sensor, and at least one of the blower, the air supply line side valve mechanism, and the air exhaust line side valve mechanism is controlled based on the detection signal from the pressure detection sensor. The vertical heat treatment apparatus according to claim 1, further comprising a control unit that adjusts the pressure in the space. 保護管は圧力検知孔を有する細長状のセラミック製管からなり、セラミック製管内に圧力検知孔と平行に延びる温度センサ信号ライン用の開孔が形成されていることを特徴とする請求項１または２のいずれか記載の縦型熱処理装置。   The protective tube is made of an elongated ceramic tube having a pressure detection hole, and an opening for a temperature sensor signal line extending in parallel with the pressure detection hole is formed in the ceramic tube. 2. The vertical heat treatment apparatus according to any one of 2 above. 制御部は空間内を０Ｐａ〜−８５Ｐａの微陰圧とすることを特徴とする請求項１記載の縦型熱処理装置。   The vertical heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the controller sets a slight negative pressure of 0 Pa to −85 Pa in the space. 制御部は空間内を−２０Ｐａ〜−３０Ｐａの微陰圧とすることを特徴とする請求項４記載の縦型熱処理装置。   The vertical heat treatment apparatus according to claim 4, wherein the controller sets a slight negative pressure of −20 Pa to −30 Pa in the space. 空気供給ラインと空気排気ラインは互いに連結されてクローズ系空気供給／排気ラインを構成し、
当該クローズ系空気ラインに、空気供給および空気排気用のブロアが設けられていることを特徴とする請求項１記載の縦型熱処理装置。 The air supply line and the air exhaust line are connected to each other to form a closed system air supply / exhaust line,
2. The vertical heat treatment apparatus according to claim 1, wherein the closed system air line is provided with a blower for air supply and air exhaust. 空気供給ラインと空気排気ラインは各々独立して設けられてオープン系空気供給／排気ラインを構成し、
空気供給ラインに空気供給ブロアが設けられ、空気排気ラインに空気排気ブロアが設けられていることを特徴とする請求項１記載の縦型熱処理装置。 The air supply line and the air exhaust line are provided independently to constitute an open system air supply / exhaust line,
The vertical heat treatment apparatus according to claim 1, wherein an air supply blower is provided in the air supply line, and an air exhaust blower is provided in the air exhaust line. 制御部は圧力検知システムからの検知信号に基づいて、ブロアの回転数を制御して空間内を微陰圧とすることを特徴とする請求項２記載の縦型熱処理装置。   3. The vertical heat treatment apparatus according to claim 2, wherein the control unit controls the rotation speed of the blower based on a detection signal from the pressure detection system so that the space has a slight negative pressure. 制御部は圧力検知システムからの検知信号に基づいて、空気供給ライン側弁機構の弁開度を調整するか、又は空気排気ライン側弁機構の弁開度を調整して空間内を微陰圧とすることを特徴とする請求項２記載の縦型熱処理装置。   The control unit adjusts the valve opening of the air supply line side valve mechanism based on the detection signal from the pressure detection system, or adjusts the valve opening of the air exhaust line side valve mechanism to slightly negative pressure in the space. The vertical heat treatment apparatus according to claim 2, wherein: 圧力検知孔と開孔とを有する保護管と、
保護管の一端部に設けられた温度センサと、
温度センサに接続され、保護管の開孔内に収納されて保護管の他端部から外方へ延びる温度センサ信号ラインと、
を備えたことを特徴とする圧力検知システムと温度センサの組合体。 A protective tube having a pressure detection hole and an opening;
A temperature sensor provided at one end of the protective tube;
A temperature sensor signal line connected to the temperature sensor, housed in the opening of the protective tube and extending outward from the other end of the protective tube;
A combination of a pressure detection system and a temperature sensor. 保護管の他端部に、圧力検知孔に連通する圧力検知チューブを設け、この圧力検知チューブに圧力検知センサを接続したことを特徴とする請求項１０記載の圧力検知システムと温度センサの組合体。   The pressure detection system and temperature sensor combination according to claim 10, wherein a pressure detection tube communicating with the pressure detection hole is provided at the other end of the protective tube, and a pressure detection sensor is connected to the pressure detection tube. .
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