JP4610771B2 - 縦型熱処理装置およびその強制空冷方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦型熱処理装置およびその強制空冷方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造においては、被処理体例えば半導体ウエハに、酸化、拡散、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などの処理を行うために、各種の熱処理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熱処理が可能な縦型熱処理装置が知られている。
【０００３】
この縦型熱処理装置は、複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器を有し、この処理容器の外側にはこれを取り囲むヒータが設置されている。このような縦型熱処理装置においては、熱処理中または熱処理後に高温のヒータ内を強制的に空冷（空気冷却）するために、ヒータの下部にヒータ内へ空気を送り込む送風部を設け、ヒータの上部に排気口を設け、該排気口に排気ダクトを接続するとともに排気口を開閉するシャッターを設けたものが提案されている。シャッターは排気ダクトの外部に設けたエアシリンダによって開閉駆動されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した縦型熱処理装置においては、排気ダクトによりヒータ内の雰囲気を吸い出しているものの、送風によりヒータ内の圧力が陽圧（大気圧よりも高い）になった場合、シャッターの外部動力が貫通している隙間からヒータの断熱材から発生するごみ（パーティクル）やヒータ内の熱気が吹き出す場合があり、ごみや熱気を装置外およびクリーンルーム外へ排出して装置内およびクリーンルーム内の雰囲気を奇麗に保つという排気ダクトの効果が減衰されてしまう問題があった。
【０００５】
図６は従来の縦型熱処理装置における強制空冷時のごみの発生量の変化を示すグラフ図である。この図は、横軸に強制空冷時の時間を、縦軸に１μｍ以上のごみの個数を示している。この図から、強制空冷の開始時（ＯＮ）にごみが少し発生し、強制空冷の終了時（ＯＦＦ）にごみが多く発生していることが解かる。
【０００６】
本発明は、前記事情を考慮してなされたもので、強制空冷時にごみや熱気の吹き出しを防止することができる縦型熱処理装置およびその強制空冷方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち、請求項１の発明は、複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器の外側にこれを取り囲むヒータを設置し、該ヒータの下部にヒータ内へ冷却用の空気を送り込む送風部を設け、ヒータの上部に排気口を設け、該排気口に排気ダクトを接続した縦型熱処理装置において、前記排気口にこれを送風圧力により自動的に開閉する弁蓋を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器の外側にこれを取り囲むヒータを設置し、該ヒータの下部にヒータ内へ冷却用の空気を送り込む送風部を設け、ヒータの上部に排気口を設け、該排気口に排気ダクトを接続するとともに排気口を開閉するシャッターを設けた縦型熱処理装置において、前記ヒータ内の上部に設けられた圧力センサと、該圧力センサによる検出圧に基いてヒータ内が微陰圧となるよう前記送風部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の縦型熱処理装置において、前記送風部が、ヒータの下部に設けられた環状の送風ダクトと、該送風ダクトに空気を送り込む送風ブロワと、送風ダクトの上部にその周方向に適宜間隔で突設された送風ノズルとを備え、送風ノズルの幾つかはヒータ内の下部を冷却すべく短く形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器の外側に設置されたヒータの上部の排気口のシャッターを開け、排気ブロワにより排気するとともにヒータ内に下部から送風ブロワにより空気を送り込んでヒータ内を強制的に空冷する方法において、強制空冷開始時に先ず前記シャッターを開け、次に排気ブロワと送風ブロワを順に起動し、ヒータ内の圧力が微陰圧になるように送風ブロワを制御し、ヒータ内の温度降下に伴う陰圧度の増大を抑えるべく送風ブロワの送風量を増大させることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器の外側に設置されたヒータの上部の排気口のシャッターを開け、排気ブロワにより排気するとともにヒータ内に下部から送風ブロワにより空気を送り込んでヒータ内を強制的に空冷する方法において、強制空冷終了時に先ず送風ブロワの電源と排気ブロワの電源を順に切り、前記送風ブロワの電源を切ってから送風ブロワの回転が停止するまでの所定時間経過後に前記シャッターを閉めることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基いて詳述する。
【００１３】
先ず、第１の実施の形態を示す図１において、１は縦型熱処理装置で、この縦型熱処理装置１は複数枚の被処理体例えば半導体ウエハｗを下方から収容して所定の熱処理例えばＣＶＤ処理を施す縦型の処理容器（プロセスチューブ）２を備えている。この処理容器２は、耐熱性および耐食性を有する材料例えば石英ガラスにより形成されている。
【００１４】
処理容器２は、図示例では、内管２ａと外管２ｂの二重管構造になっている。内管２ａは上端および下端が開放されている。外管２ｂは、上端が閉塞され、下端が開放されている。なお、処理容器２は、外管２ｂのみからなっていてもよく、この場合、外管２ｂの頂部に排気部が設けられていてもよい。
【００１５】
処理容器２の下部には、本実施の形態では、処理容器２内に処理ガスや不活性ガスを導入するガス導入部３と、処理容器２内を排気する排気部４とを有する短円筒状のマニホールド５が気密に接続されている。このマニホールド５は、耐熱性および耐食性を有する材料例えばステンレス鋼により形成されている。マニホールド５の内側には、内管２ａを支持するための内管支持部８が設けられている。
【００１６】
ガス導入部３には、ガス源に通じるガス供給系の配管が接続される。排気部４には、真空ポンプおよび圧力制御機構を有する排気系が接続され、処理容器２内を所定の処理圧力に制御し得るようになっている。この処理圧力に制御された状態で、ガス導入部３から導入された処理ガスが処理容器２の内管２ａ内を上昇してウエハｗの所定の熱処理に供された後、内管２ａと外管２ｂとの間の環状通路を下降して排気部４から排気されるようになっている。
【００１７】
前記処理容器２内に複数枚例えば１５０枚程度の半導体ウエハｗを高さ方向に所定間隔で搭載保持するために、ウエハｗは保持具である例えば石英ガラス製のボート６に保持され、このボート６はマニホールド５の下端開口部（炉口）を密閉する例えばステンレス鋼製の蓋体７の上部に炉口断熱手段である保温筒８を介して載置されている。前記処理容器２の下方には、蓋体７を昇降させて蓋体７の開閉および処理容器２に対するボート６の搬入搬出を行うための昇降機構９が設けられていると共にその作業領域であるローディングエリアが設けられている。
【００１８】
前記マニホールド５は、図示しないベースプレートの下部に保持されており、このベースプレートの上部には、処理容器２の周囲を取り囲み処理容器２内のウエハｗを所定の熱処理温度に加熱昇温するためのヒータ１０が設置されている。このヒータ１０は、処理容器２の周囲を取囲む筒状（円筒状）の断熱材１１を備え、この筒状断熱材１１の内周に抵抗発熱線１２が螺旋状または蛇行状に配設されている。前記ヒータ１０は、高さ方向に複数の領域に分けて温度制御が可能に構成されている。ヒータ１０には領域毎に温度を検知する図示しない温度センサが設けられている。
【００１９】
また、ヒータ１０の筒状断熱材１１の上部には、ヒータ１０の頂部断熱材である円板状の板状断熱材１３が被せられ（載置され）ている。ヒータ１０本体の筒状断熱材１１およびヒータ１０頂部の板状断熱材１３は、所定の断熱材料例えばシリカ（ＳｉＯ2）およびアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の混合材料により形成されている。
【００２０】
前記ヒータ１０の筒状断熱材１１の外側には、金属製の円筒状のアウターシェル１４が設けられ、このアウターシェル１４には図示しない水冷ジャケットが設けられている。アウターシェル１４の上部には、板状断熱材１３の上方を覆う金属製の天板１５が取付けられている。
【００２１】
熱処理中や熱処理終了後の急速降温を可能とすべくヒータ１０内を強制的に空冷するために、ヒータ１０の下部にはヒータ１０内へ冷却用の空気を送り込む送風部２０が設けられ、ヒータ１０の上部の中央部には板状断熱材１３および天板１５を貫通する排気口２１が設けられ、この排気口２１には排気ブロワ２２を備えた排気ダクト２３が接続されている。
【００２２】
前記送風部２０は、ヒータ１０の下部に設けられた環状の送風ダクト２４と、この送風ダクト２４に空気を送り込む送風ブロワ２５と、送風ダクト２４の上部にその周方向に適宜間隔で突設された送風ノズル２６とから主に構成されている。この場合、図３にも示すように、複数例えば１２個の送風ノズル２６のうち幾つか例えば６個はヒータ１０内の下部を冷却すべく長さが短く形成されている。これら長さの長いノズル２６ａと、長さの短いノズル２６ｂは、周方向に交互に配置されていることが好ましい。
【００２３】
そして、ヒータ１０の上部に設けられた前記排気口２１の上部には、この排気口２１を送風圧力によって自動的に開閉する弁蓋２７が設けられている。この弁蓋２７は、例えばＡｌ２Ｏ３等のセラミックスにより形成されていることが好ましい。弁蓋２７は排気口２１の上面を塞ぐべく排気口２１よりも大きく形成されており、一端がヒンジ２８を介して天板１５に垂直回動可能に支持されている。弁蓋２７を取り囲む排気ダクト２３の周囲には断熱材が設けられていることが好ましい。
【００２４】
弁蓋２７は、通常時には自重で排気口２１を塞いだ閉状態にあり、強制空冷時には送風部２０からの送風圧力と排気ダクト２３の排気圧力との圧力差および弁蓋２７の重さとのバランスにより自動的に上方に押し上げられて開閉されるようになっている。特に、エアシリンダ等外部の動力を用いずに排気口２１の弁蓋２７を自動開閉できるため、排気ダクト２３には外部動力貫通用の隙間が形成されたおらず、排気ダクト２３は排気口２１に気密に接続されている。この場合、排気ダクト２３は、ヒータ１０の上下方向の熱膨張収縮を吸収し得る例えば蛇腹等の接続構造が採られていることが好ましい。
【００２５】
次に、以上の構成からなる縦型熱処理装置の作用を述べる。ローディングエリアにおいてボート６へのウエハｗの移載が終了すると、昇降機構９による蓋体７の上昇によってボート６を保温筒８と共に処理容器２内にその下端開口（マニホールド５の下端開口部）から搬入し、その開口を蓋体７で気密に閉塞する。
【００２６】
そして、処理容器２内を、排気部４からの排気系による減圧排気により所定の圧力ないし真空度に制御すると共にヒータ１０により所定の処理温度に制御し、ガス導入部３より処理ガスを処理容器２内に導入してウエハｗに所定の熱処理例えばＣＶＤ処理を開始する。
【００２７】
この熱処理中あるいは熱処理終了後にヒータ１０内を強制空冷を行ない、熱処理終了後は処理ガスの導入を停止して不活性ガスの導入により処理容器２内をパージし、蓋体７を下降させて処理容器２内を開放すると共にボート６をローディングエリアに搬出すればよい。
【００２８】
前記強制空冷を行なう場合には、ヒータ１０の電源を切り、先ず排気ブロワ２２の電源を入れて排気ブロワ２２を起動し、次に送風ブロワ２５の電源を入れて送風ブロワ２５を起動する。これにより、排気口２１を塞いで閉状態にある弁蓋２７の上面には排気ダクト２３内の陰圧が作用し、弁蓋２７の下面には送風ダクト２４の送風ノズル２６から吹き込まれる空気によるヒータ１０内の陽圧が作用するため、その送風圧力具体的には弁蓋２７の上下面の差圧と蓋体２７の自重とのバランスにより弁蓋２７が上方へ押し上げられて所定の開度で開放される。これにより、ヒータ１０内の雰囲気が排気口２１から排気ダクト２３へ排気され、ヒータ１０内が強制空冷されることになる。
【００２９】
強制空冷を終了する場合には、先ず送風ブロワ２５の電源を切り、次に排気ブロワ２２の電源を切れば良く、これにより弁蓋２７には圧力差が作用しなくなるため、弁蓋２７が自重で降下して排気口２１を自動的に塞ぐ。ヒータ１０の昇温加熱時には、弁蓋２７が排気口２１を塞いでいることにより排気口２１からのヒータ１０内の熱の逃げを防止することができる。
【００３０】
このように、前記排気口２１にこれを送風圧力により自動的に開閉する弁蓋２７を設けているため、エアシリンダ等外部の動力を用いずに排気口２１の弁蓋２７を自動開閉でき、外部動力貫通用の隙間が無いことから強制空冷時にヒータ１０内が陽圧になったとしても従来のように外部動力貫通用の隙間等からごみや熱気が吹き出すようなことはなくなり、強制空冷時のごみや熱気の吹き出しを防止することができ、装置内およびクリーンルーム内の雰囲気を奇麗に保つことができる。また、外部動力貫通用の隙間が無いことから、ヒータ外上部の外気を吸い込むこと無くヒータ１０内の雰囲気を十分に排気することができ、排気ダクト２３の効果を高めることができる。
【００３１】
ところで、ヒータ１０に設けられている図示しない温度センサにより検知したヒータ１０の上部と下部のヒータ温度の強制空冷時の温度変化は、例えば図５に示す通りであり、保温筒８の存在によりヒータ１０の下部の方が上部よりも降温時間が多くかかっている。そこで、送風ダクト２４の上部にその周方向に適宜間隔で突設された送風ノズル２６のうちの幾つかはヒータ１０内の下部を冷却すべく短く形成されているため、ヒータ１０内の上部よりも降温時間の遅い下部の降温時間を上部の降温時間と同程度に早めることができ、強制空冷時間の短縮化が図れる。
【００３２】
図２は本発明の第２の実施の形態を示す縦型熱処理装置の断面図である。図２の実施の形態において、図１の実施の形態と同一部分は同一参照符号を付して説明を省略する。図２の実施の形態においては、排気口２１の上部にこれを開閉するシャッター３０が設けられている。アウターシェル１４の天板１５上には、前記シャッター３０を開閉移動可能に収容する金属製のハウジング３１が設けられ、このハウジング３１に排気ダクト２３が接続されている。
【００３３】
前記シャッター３０は、排気口２１の上面を水平方向にスライド開閉可能に覆う例えば石英製の蓋体として形成されている。シャッター３０の上部には例えば凹部が設けられ、この凹部に断熱材が充填されていることが好ましい（図示省略）。前記シャッター３０には、ハウジング３１を貫通して外部からシャッター３０を開閉駆動するためのエアシリンダ３２が連結されている。ハウジング３１には、シャッター３０の外部動力貫通用の隙間３３が存在する。
【００３４】
前記ヒータ１０内の上部には、強制空冷時のヒータ１０内の圧力を検知するための圧力センサ３４が設けられ、圧力センサ３４による検出圧に基いてヒータ１０内が微陰圧例えば大気圧−３０Ｐａとなるよう前記送風部２０の送風ブロワ２５が制御部３５により制御されるように構成されている。また、前記エアシリンダ３２および排気ブロワ２２も前記制御部３５により制御されるように構成されている。
【００３５】
この場合、前記制御部３５は、強制空冷開始時に先ず前記シャッター３０を開け、次に排気ブロワ２２の電源と送風ブロワ２５の電源を順に入れてこれら排気ブロワ２２と送風ブロワ２５を順に起動し、ヒータ１０内の圧力を圧力センサ３４により検出してヒータ１０内が微陰圧になるように送風ブロワ２５を制御し、ヒータ１０内の温度降下に伴う陰圧度の増大を抑えるべく送風ブロワ２５の送風量を増大させるように設定されている。また、前記制御部３５は、強制空冷終了時に先ず送風ブロワ２５の電源と排気ブロワ２２の電源を順に切り、前記送風ブロワ２５の電源を切ってから送風ブロワ２５の回転が停止するまでの所定時間経過後例えば１分３０秒後に前記シャッター３０を閉めるように設定されている。
【００３６】
次に、以上の構成からなる縦型熱処理装置の作用および強制空冷方法について説明する。前記縦型熱処理装置において、熱処理中または熱処理終了後にヒータ１０内の強制空冷を行なう場合には、先ずヒータ１０の電源を切り、シャッター３０を開ける。そして、排気ブロワ２２の電源を入れて排気ブロワ２２を起動し、次に送風ブロワ２５の電源を入れて送風ブロワ２５を起動する。これにより、ヒータ１０内に室温の空気が送り込まれると共にヒータ１０内の雰囲気が排気口２１から排気ダクト２３に吸い出され、ヒータ１０内の強制空冷が開始される。
【００３７】
そして、この強制空冷中、ヒータ１０内の圧力が圧力センサ３４により検知されており、この圧力センサ３４による検出圧に基いてヒータ１０内が微陰圧の設定圧となるよう送風ブロワ２５が制御部３５により制御されている。これにより、強制空冷時にヒータ１０内が陽圧になるのが防止され、シャッター３０の外部動力貫通用の隙間３３があったとしてもその隙間３３からのごみや熱気の吹き出しを防止することができる。圧力センサ３４がヒータ１０内の陽圧になり易い上部に配置されているため、ヒータ１０内の圧力を精度良く検知することができる。強制空冷を終了する場合には、先ず送風ブロワ２５の電源を切り、次に排気ブロワ２２の電源を切り、次にシャッター３０を閉じれば良い。
【００３８】
一般的に、強制空冷開始時には、ごみや熱気の吹き出しを抑制するために、ＯＮ信号により先ずシャッター３０を開け、次に排気ブロワ２２の電源と送風部ブロワ２５の電源を順に入れて排気ブロワ２２と送風ブロワ２５を順に起動する。しかしながら、送風ブロワ２５が起動してヒータ１０内が陽圧になった場合、シャッター３０の外部動力貫通用の隙間３３からごみや熱気が吹き出してしまう。図６に示すように強制空冷の開始時（ＯＮ）にごみが発生しているのはこのためである。
【００３９】
この問題を解決するためには、ヒータ１０内が陰圧になるように排気ブロワ２２や送風ブロワ２５を制御することが好ましい。しかしながら、単にヒータ１０内を陰圧にするだけでは、図４に一点鎖線で示すように、ヒータ温度の降下に伴いヒータ内雰囲気の熱膨張の量が減少するため、時間と共に陰圧度が増大してしまい、その結果、ヒータ内が冷えにくくなり（降温レートが低下し）、強制空冷時間が長くなってしまう。
【００４０】
そこで、本実施の形態における縦型熱処理装置の強制空冷方法においては、強制空冷開始時には先ず前記シャッター３０を開け、次に排気ブロワ２２の電源と送風ブロワ２５の電源を順に入れてこれら排気ブロワ２２と送風ブロワ２５を順に起動し、ヒータ１０内の圧力を圧力センサ３４により検出してヒータ１０内が微陰圧（例えば大気圧−３０Ｐａ）になるように送風ブロワ２５を制御し、ヒータ１０内の温度降下に伴う陰圧度の増大を抑えるべく送風ブロワ２５の送風量を増大させるようにする。この強制空冷方法によれば、強制空冷開始時にヒータ１０内が陽圧になるのを防止でき、シャッター３０の外部動力貫通用の隙間３３からごみや熱気が吹き出すのを防止することができると共に、図４に実線で示すように、陰圧度を一定に保ちつつ送風量を増大することによって陰圧度の増大に伴う降温レートの低下を抑制し、強制空冷時間の短縮化が図れる。
【００４１】
また、一般的に、強制空冷終了時には、ごみや熱気の吹き出しを抑制するために、ＯＦＦ信号により先ず送風ブロワ２５の電源と排気ブロワ２２の電源を順に切り、次にシャッター３０を閉める。この場合、例えば、ＯＦＦ信号と同時に送風ブロワ２５の電源を切り、その３秒後に排気ブロワ２２の電源を切り、更にその１秒後にシャッター３０を閉じるというシーケンス制御が行なわれている。従って、シャッター３０を閉めるタイミングは、ＯＦＦ信号から４秒後である。
【００４２】
しかしながら、送風ブロワ２５の電源を切っても送風ブロワ２５は直ぐに止まらず慣性力でしばらく回転しているため、その回転中にシャッター３０を閉めると、ヒータ１０内が陽圧になってしまい、ヒータ１０の隙間例えばヒータ下部の隙間等からごみや熱気が吹き出してしまう。図６に示すように強制空冷の終了時（ＯＦＦ）にごみが発生しているのはこのためである。
【００４３】
そこで、本実施の形態における縦型熱処理装置の強制空冷方法においては、強制空冷終了時には先ず送風ブロワ２５の電源と排気ブロワ２２の電源を順に切り、前記送風ブロワ２５の電源を切ってから送風ブロワ２５の回転が停止するまでの所定時間経過後例えば１分３０秒後に前記シャッター３０を閉めるようにする。この強制空冷方法によれば、電源を切った後の送風ブロワ２５の慣性回転に起因してヒータ１０内が陽圧になる現象を防止することができ、強制空冷終了時のごみや熱気の吹き出しを防止することができる。
【００４４】
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く、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、前記実施の形態では、熱処理の一例としてＣＶＤ処理が例示されているが、本発明の縦型熱処理装置は、ＣＶＤ処理以外に、例えば拡散処理、酸化処理、アニール処理等にも適用可能である。また、前記実施の形態では、処理容器にマニホールドを備えた縦型熱処理装置が例示されているが、本発明の縦型熱処理装置は、処理容器にマニホールドを備えていなくてもよい。また、被処理体としては、半導体ウエハ以外に、例えばＬＣＤ基板やガラス基板等であってもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００４６】
（１）請求項１の発明によれば、複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器の外側にこれを取り囲むヒータを設置し、該ヒータの下部にヒータ内へ冷却用の空気を送り込む送風部を設け、ヒータの上部に排気口を設け、該排気口に排気ダクトを接続した縦型熱処理装置において、前記排気口にこれを送風圧力により自動的に開閉する弁蓋を設けているため、エアシリンダ等外部の動力を用いずに排気口の弁蓋を自動開閉でき、外部動力貫通用の隙間が無いことから強制空冷時にヒータ内が陽圧になったとしてもごみや熱気の吹き出しを防止することができる。
【００４７】
（２）請求項２の発明によれば、複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器の外側にこれを取り囲むヒータを設置し、該ヒータの下部にヒータ内へ冷却用の空気を送り込む送風部を設け、ヒータの上部に排気口を設け、該排気口に排気ダクトを接続するとともに排気口を開閉するシャッターを設けた縦型熱処理装置において、前記ヒータ内の上部に設けられた圧力センサと、該圧力センサによる検出圧に基いてヒータ内が微陰圧となるよう前記送風部を制御する制御部とを備えているため、強制空冷時にヒータ内が陽圧になるのを防止でき、シャッターの外部動力貫通用の隙間があったとしてもその隙間からのごみや熱気の吹き出しを防止することができる。
【００４８】
（３）請求項３の発明によれば、前記送風部が、ヒータの下部に設けられた環状の送風ダクトと、該送風ダクトに空気を送り込む送風ブロワと、送風ダクトの上部にその周方向に適宜間隔で突設された送風ノズルとを備え、送風ノズルの幾つかはヒータ内の下部を冷却すべく短く形成されているため、ヒータ内の上部よりも降温時間の遅い下部の降温時間を上部の降温時間と同程度に早めることができ、強制空冷時間の短縮化が図れる。
【００４９】
（４）請求項４の発明によれば、複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器の外側に設置されたヒータの上部の排気口のシャッターを開け、排気ブロワにより排気するとともにヒータ内に下部から送風ブロワにより空気を送り込んでヒータ内を強制的に空冷する方法において、強制空冷開始時に先ず前記シャッターを開け、次に排気ブロワと送風ブロワを順に起動し、ヒータ内の圧力が微陰圧になるように送風ブロワを制御し、ヒータ内の温度降下に伴う陰圧度の増大を抑えるべく送風ブロワの送風量を増大させるため、強制空冷時にヒータ内が陽圧になるのを防止でき、シャッターの外部動力貫通用の隙間があったとしてもその隙間からのごみや熱気の吹き出しを防止することができ、しかも、陰圧度の増大に伴う降温レートの低下を抑制でき、強制空冷時間の短縮化が図れる。
【００５０】
（５）請求項５の発明によれば、複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器の外側に設置されたヒータの上部の排気口のシャッターを開け、排気ブロワにより排気するとともにヒータ内に下部から送風ブロワにより空気を送り込んでヒータ内を強制的に空冷する方法において、強制空冷終了時に先ず送風ブロワの電源と排気ブロワの電源を順に切り、前記送風ブロワの電源を切ってから送風ブロワの回転が停止するまでの所定時間経過後に前記シャッターを閉めるため、電源を切った後の送風ブロワの慣性回転に起因するヒータ内の陽圧化現象を防止することができ、強制空冷終了時のごみや熱気の吹き出しを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す縦型熱処理装置の縦断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す縦型熱処理装置の縦断面図である。
【図３】送風ノズルの配置を示す概略的平面図である。
【図４】強制空冷時のヒータ温度の変化とヒータ内の圧力変化を示すグラフ図である。
【図５】強制空冷時のヒータの上部と下部の温度変化を示すグラフ図である。
【図６】従来の縦型熱処理装置における強制空冷時のごみの発生量の変化を示すグラフ図である。
【符号の説明】
ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
１ 縦型熱処理装置
２ 処理容器
２０ 送風部
２１ 排気口
２２ 排気ブロワ
２３ 排気ダクト
２４ 送風ダクト
２５ 送風ブロワ
２６ 送風ノズル
２７ 弁蓋
３０ シャッター
３４ 圧力センサ
３５ 制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦型熱処理装置およびその強制空冷方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造においては、被処理体例えば半導体ウエハに、酸化、拡散、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）などの処理を行うために、各種の熱処理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熱処理が可能な縦型熱処理装置が知られている。
【０００３】
この縦型熱処理装置は、複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器を有し、この処理容器の外側にはこれを取り囲むヒータが設置されている。このような縦型熱処理装置においては、熱処理中または熱処理後に高温のヒータ内を強制的に空冷（空気冷却）するために、ヒータの下部にヒータ内へ空気を送り込む送風部を設け、ヒータの上部に排気口を設け、該排気口に排気ダクトを接続するとともに排気口を開閉するシャッターを設けたものが提案されている。シャッターは排気ダクトの外部に設けたエアシリンダによって開閉駆動されるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した縦型熱処理装置においては、排気ダクトによりヒータ内の雰囲気を吸い出しているものの、送風によりヒータ内の圧力が陽圧（大気圧よりも高い）になった場合、シャッターの外部動力が貫通している隙間からヒータの断熱材から発生するごみ（パーティクル）やヒータ内の熱気が吹き出す場合があり、ごみや熱気を装置外およびクリーンルーム外へ排出して装置内およびクリーンルーム内の雰囲気を奇麗に保つという排気ダクトの効果が減衰されてしまう問題があった。
【０００５】
図６は従来の縦型熱処理装置における強制空冷時のごみの発生量の変化を示すグラフ図である。この図は、横軸に強制空冷時の時間を、縦軸に１μｍ以上のごみの個数を示している。この図から、強制空冷の開始時（ＯＮ）にごみが少し発生し、強制空冷の終了時（ＯＦＦ）にごみが多く発生していることが解かる。
【０００６】
本発明は、前記事情を考慮してなされたもので、強制空冷時にごみや熱気の吹き出しを防止することができる縦型熱処理装置およびその強制空冷方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち、請求項１の発明は、複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器の外側にこれを取り囲むヒータを設置し、該ヒータの下部にヒータ内へ冷却用の空気を送り込む送風部を設け、ヒータの上部に排気口を設け、該排気口に排気ダクトを接続した縦型熱処理装置において、前記排気口にこれを送風圧力により自動的に開閉する弁蓋を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器の外側にこれを取り囲むヒータを設置し、該ヒータの下部にヒータ内へ冷却用の空気を送り込む送風部を設け、ヒータの上部に排気口を設け、該排気口に排気ダクトを接続するとともに排気口を開閉するシャッターを設けた縦型熱処理装置において、前記ヒータ内の上部に設けられた圧力センサと、該圧力センサによる検出圧に基いてヒータ内が微陰圧となるよう前記送風部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または２記載の縦型熱処理装置において、前記送風部が、ヒータの下部に設けられた環状の送風ダクトと、該送風ダクトに空気を送り込む送風ブロワと、送風ダクトの上部にその周方向に適宜間隔で突設された送風ノズルとを備え、送風ノズルの幾つかはヒータ内の下部を冷却すべく短く形成されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器の外側に設置されたヒータの上部の排気口のシャッターを開け、排気ブロワにより排気するとともにヒータ内に下部から送風ブロワにより空気を送り込んでヒータ内を強制的に空冷する方法において、強制空冷開始時に先ず前記シャッターを開け、次に排気ブロワと送風ブロワを順に起動し、ヒータ内の圧力が微陰圧になるように送風ブロワを制御し、ヒータ内の温度降下に伴う陰圧度の増大を抑えるべく送風ブロワの送風量を増大させることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器の外側に設置されたヒータの上部の排気口のシャッターを開け、排気ブロワにより排気するとともにヒータ内に下部から送風ブロワにより空気を送り込んでヒータ内を強制的に空冷する方法において、強制空冷終了時に先ず送風ブロワの電源と排気ブロワの電源を順に切り、前記送風ブロワの電源を切ってから送風ブロワの回転が停止するまでの所定時間経過後に前記シャッターを閉めることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基いて詳述する。
【００１３】
先ず、第１の実施の形態を示す図１において、１は縦型熱処理装置で、この縦型熱処理装置１は複数枚の被処理体例えば半導体ウエハｗを下方から収容して所定の熱処理例えばＣＶＤ処理を施す縦型の処理容器（プロセスチューブ）２を備えている。この処理容器２は、耐熱性および耐食性を有する材料例えば石英ガラスにより形成されている。
【００１４】
処理容器２は、図示例では、内管２ａと外管２ｂの二重管構造になっている。内管２ａは上端および下端が開放されている。外管２ｂは、上端が閉塞され、下端が開放されている。なお、処理容器２は、外管２ｂのみからなっていてもよく、この場合、外管２ｂの頂部に排気部が設けられていてもよい。
【００１５】
処理容器２の下部には、本実施の形態では、処理容器２内に処理ガスや不活性ガスを導入するガス導入部３と、処理容器２内を排気する排気部４とを有する短円筒状のマニホールド５が気密に接続されている。このマニホールド５は、耐熱性および耐食性を有する材料例えばステンレス鋼により形成されている。マニホールド５の内側には、内管２ａを支持するための内管支持部８が設けられている。
【００１６】
ガス導入部３には、ガス源に通じるガス供給系の配管が接続される。排気部４には、真空ポンプおよび圧力制御機構を有する排気系が接続され、処理容器２内を所定の処理圧力に制御し得るようになっている。この処理圧力に制御された状態で、ガス導入部３から導入された処理ガスが処理容器２の内管２ａ内を上昇してウエハｗの所定の熱処理に供された後、内管２ａと外管２ｂとの間の環状通路を下降して排気部４から排気されるようになっている。
【００１７】
前記処理容器２内に複数枚例えば１５０枚程度の半導体ウエハｗを高さ方向に所定間隔で搭載保持するために、ウエハｗは保持具である例えば石英ガラス製のボート６に保持され、このボート６はマニホールド５の下端開口部（炉口）を密閉する例えばステンレス鋼製の蓋体７の上部に炉口断熱手段である保温筒８を介して載置されている。前記処理容器２の下方には、蓋体７を昇降させて蓋体７の開閉および処理容器２に対するボート６の搬入搬出を行うための昇降機構９が設けられていると共にその作業領域であるローディングエリアが設けられている。
【００１８】
前記マニホールド５は、図示しないベースプレートの下部に保持されており、このベースプレートの上部には、処理容器２の周囲を取り囲み処理容器２内のウエハｗを所定の熱処理温度に加熱昇温するためのヒータ１０が設置されている。このヒータ１０は、処理容器２の周囲を取囲む筒状（円筒状）の断熱材１１を備え、この筒状断熱材１１の内周に抵抗発熱線１２が螺旋状または蛇行状に配設されている。前記ヒータ１０は、高さ方向に複数の領域に分けて温度制御が可能に構成されている。ヒータ１０には領域毎に温度を検知する図示しない温度センサが設けられている。
【００１９】
また、ヒータ１０の筒状断熱材１１の上部には、ヒータ１０の頂部断熱材である円板状の板状断熱材１３が被せられ（載置され）ている。ヒータ１０本体の筒状断熱材１１およびヒータ１０頂部の板状断熱材１３は、所定の断熱材料例えばシリカ（ＳｉＯ2）およびアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の混合材料により形成されている。
【００２０】
前記ヒータ１０の筒状断熱材１１の外側には、金属製の円筒状のアウターシェル１４が設けられ、このアウターシェル１４には図示しない水冷ジャケットが設けられている。アウターシェル１４の上部には、板状断熱材１３の上方を覆う金属製の天板１５が取付けられている。
【００２１】
熱処理中や熱処理終了後の急速降温を可能とすべくヒータ１０内を強制的に空冷するために、ヒータ１０の下部にはヒータ１０内へ冷却用の空気を送り込む送風部２０が設けられ、ヒータ１０の上部の中央部には板状断熱材１３および天板１５を貫通する排気口２１が設けられ、この排気口２１には排気ブロワ２２を備えた排気ダクト２３が接続されている。
【００２２】
前記送風部２０は、ヒータ１０の下部に設けられた環状の送風ダクト２４と、この送風ダクト２４に空気を送り込む送風ブロワ２５と、送風ダクト２４の上部にその周方向に適宜間隔で突設された送風ノズル２６とから主に構成されている。この場合、図３にも示すように、複数例えば１２個の送風ノズル２６のうち幾つか例えば６個はヒータ１０内の下部を冷却すべく長さが短く形成されている。これら長さの長いノズル２６ａと、長さの短いノズル２６ｂは、周方向に交互に配置されていることが好ましい。
【００２３】
そして、ヒータ１０の上部に設けられた前記排気口２１の上部には、この排気口２１を送風圧力によって自動的に開閉する弁蓋２７が設けられている。この弁蓋２７は、例えばＡｌ２Ｏ３等のセラミックスにより形成されていることが好ましい。弁蓋２７は排気口２１の上面を塞ぐべく排気口２１よりも大きく形成されており、一端がヒンジ２８を介して天板１５に垂直回動可能に支持されている。弁蓋２７を取り囲む排気ダクト２３の周囲には断熱材が設けられていることが好ましい。
【００２４】
弁蓋２７は、通常時には自重で排気口２１を塞いだ閉状態にあり、強制空冷時には送風部２０からの送風圧力と排気ダクト２３の排気圧力との圧力差および弁蓋２７の重さとのバランスにより自動的に上方に押し上げられて開閉されるようになっている。特に、エアシリンダ等外部の動力を用いずに排気口２１の弁蓋２７を自動開閉できるため、排気ダクト２３には外部動力貫通用の隙間が形成されたおらず、排気ダクト２３は排気口２１に気密に接続されている。この場合、排気ダクト２３は、ヒータ１０の上下方向の熱膨張収縮を吸収し得る例えば蛇腹等の接続構造が採られていることが好ましい。
【００２５】
次に、以上の構成からなる縦型熱処理装置の作用を述べる。ローディングエリアにおいてボート６へのウエハｗの移載が終了すると、昇降機構９による蓋体７の上昇によってボート６を保温筒８と共に処理容器２内にその下端開口（マニホールド５の下端開口部）から搬入し、その開口を蓋体７で気密に閉塞する。
【００２６】
そして、処理容器２内を、排気部４からの排気系による減圧排気により所定の圧力ないし真空度に制御すると共にヒータ１０により所定の処理温度に制御し、ガス導入部３より処理ガスを処理容器２内に導入してウエハｗに所定の熱処理例えばＣＶＤ処理を開始する。
【００２７】
この熱処理中あるいは熱処理終了後にヒータ１０内を強制空冷を行ない、熱処理終了後は処理ガスの導入を停止して不活性ガスの導入により処理容器２内をパージし、蓋体７を下降させて処理容器２内を開放すると共にボート６をローディングエリアに搬出すればよい。
【００２８】
前記強制空冷を行なう場合には、ヒータ１０の電源を切り、先ず排気ブロワ２２の電源を入れて排気ブロワ２２を起動し、次に送風ブロワ２５の電源を入れて送風ブロワ２５を起動する。これにより、排気口２１を塞いで閉状態にある弁蓋２７の上面には排気ダクト２３内の陰圧が作用し、弁蓋２７の下面には送風ダクト２４の送風ノズル２６から吹き込まれる空気によるヒータ１０内の陽圧が作用するため、その送風圧力具体的には弁蓋２７の上下面の差圧と蓋体２７の自重とのバランスにより弁蓋２７が上方へ押し上げられて所定の開度で開放される。これにより、ヒータ１０内の雰囲気が排気口２１から排気ダクト２３へ排気され、ヒータ１０内が強制空冷されることになる。
【００２９】
強制空冷を終了する場合には、先ず送風ブロワ２５の電源を切り、次に排気ブロワ２２の電源を切れば良く、これにより弁蓋２７には圧力差が作用しなくなるため、弁蓋２７が自重で降下して排気口２１を自動的に塞ぐ。ヒータ１０の昇温加熱時には、弁蓋２７が排気口２１を塞いでいることにより排気口２１からのヒータ１０内の熱の逃げを防止することができる。
【００３０】
このように、前記排気口２１にこれを送風圧力により自動的に開閉する弁蓋２７を設けているため、エアシリンダ等外部の動力を用いずに排気口２１の弁蓋２７を自動開閉でき、外部動力貫通用の隙間が無いことから強制空冷時にヒータ１０内が陽圧になったとしても従来のように外部動力貫通用の隙間等からごみや熱気が吹き出すようなことはなくなり、強制空冷時のごみや熱気の吹き出しを防止することができ、装置内およびクリーンルーム内の雰囲気を奇麗に保つことができる。また、外部動力貫通用の隙間が無いことから、ヒータ外上部の外気を吸い込むこと無くヒータ１０内の雰囲気を十分に排気することができ、排気ダクト２３の効果を高めることができる。
【００３１】
ところで、ヒータ１０に設けられている図示しない温度センサにより検知したヒータ１０の上部と下部のヒータ温度の強制空冷時の温度変化は、例えば図５に示す通りであり、保温筒８の存在によりヒータ１０の下部の方が上部よりも降温時間が多くかかっている。そこで、送風ダクト２４の上部にその周方向に適宜間隔で突設された送風ノズル２６のうちの幾つかはヒータ１０内の下部を冷却すべく短く形成されているため、ヒータ１０内の上部よりも降温時間の遅い下部の降温時間を上部の降温時間と同程度に早めることができ、強制空冷時間の短縮化が図れる。
【００３２】
図２は本発明の第２の実施の形態を示す縦型熱処理装置の断面図である。図２の実施の形態において、図１の実施の形態と同一部分は同一参照符号を付して説明を省略する。図２の実施の形態においては、排気口２１の上部にこれを開閉するシャッター３０が設けられている。アウターシェル１４の天板１５上には、前記シャッター３０を開閉移動可能に収容する金属製のハウジング３１が設けられ、このハウジング３１に排気ダクト２３が接続されている。
【００３３】
前記シャッター３０は、排気口２１の上面を水平方向にスライド開閉可能に覆う例えば石英製の蓋体として形成されている。シャッター３０の上部には例えば凹部が設けられ、この凹部に断熱材が充填されていることが好ましい（図示省略）。前記シャッター３０には、ハウジング３１を貫通して外部からシャッター３０を開閉駆動するためのエアシリンダ３２が連結されている。ハウジング３１には、シャッター３０の外部動力貫通用の隙間３３が存在する。
【００３４】
前記ヒータ１０内の上部には、強制空冷時のヒータ１０内の圧力を検知するための圧力センサ３４が設けられ、圧力センサ３４による検出圧に基いてヒータ１０内が微陰圧例えば大気圧−３０Ｐａとなるよう前記送風部２０の送風ブロワ２５が制御部３５により制御されるように構成されている。また、前記エアシリンダ３２および排気ブロワ２２も前記制御部３５により制御されるように構成されている。
【００３５】
この場合、前記制御部３５は、強制空冷開始時に先ず前記シャッター３０を開け、次に排気ブロワ２２の電源と送風ブロワ２５の電源を順に入れてこれら排気ブロワ２２と送風ブロワ２５を順に起動し、ヒータ１０内の圧力を圧力センサ３４により検出してヒータ１０内が微陰圧になるように送風ブロワ２５を制御し、ヒータ１０内の温度降下に伴う陰圧度の増大を抑えるべく送風ブロワ２５の送風量を増大させるように設定されている。また、前記制御部３５は、強制空冷終了時に先ず送風ブロワ２５の電源と排気ブロワ２２の電源を順に切り、前記送風ブロワ２５の電源を切ってから送風ブロワ２５の回転が停止するまでの所定時間経過後例えば１分３０秒後に前記シャッター３０を閉めるように設定されている。
【００３６】
次に、以上の構成からなる縦型熱処理装置の作用および強制空冷方法について説明する。前記縦型熱処理装置において、熱処理中または熱処理終了後にヒータ１０内の強制空冷を行なう場合には、先ずヒータ１０の電源を切り、シャッター３０を開ける。そして、排気ブロワ２２の電源を入れて排気ブロワ２２を起動し、次に送風ブロワ２５の電源を入れて送風ブロワ２５を起動する。これにより、ヒータ１０内に室温の空気が送り込まれると共にヒータ１０内の雰囲気が排気口２１から排気ダクト２３に吸い出され、ヒータ１０内の強制空冷が開始される。
【００３７】
そして、この強制空冷中、ヒータ１０内の圧力が圧力センサ３４により検知されており、この圧力センサ３４による検出圧に基いてヒータ１０内が微陰圧の設定圧となるよう送風ブロワ２５が制御部３５により制御されている。これにより、強制空冷時にヒータ１０内が陽圧になるのが防止され、シャッター３０の外部動力貫通用の隙間３３があったとしてもその隙間３３からのごみや熱気の吹き出しを防止することができる。圧力センサ３４がヒータ１０内の陽圧になり易い上部に配置されているため、ヒータ１０内の圧力を精度良く検知することができる。強制空冷を終了する場合には、先ず送風ブロワ２５の電源を切り、次に排気ブロワ２２の電源を切り、次にシャッター３０を閉じれば良い。
【００３８】
一般的に、強制空冷開始時には、ごみや熱気の吹き出しを抑制するために、ＯＮ信号により先ずシャッター３０を開け、次に排気ブロワ２２の電源と送風部ブロワ２５の電源を順に入れて排気ブロワ２２と送風ブロワ２５を順に起動する。しかしながら、送風ブロワ２５が起動してヒータ１０内が陽圧になった場合、シャッター３０の外部動力貫通用の隙間３３からごみや熱気が吹き出してしまう。図６に示すように強制空冷の開始時（ＯＮ）にごみが発生しているのはこのためである。
【００３９】
この問題を解決するためには、ヒータ１０内が陰圧になるように排気ブロワ２２や送風ブロワ２５を制御することが好ましい。しかしながら、単にヒータ１０内を陰圧にするだけでは、図４に一点鎖線で示すように、ヒータ温度の降下に伴いヒータ内雰囲気の熱膨張の量が減少するため、時間と共に陰圧度が増大してしまい、その結果、ヒータ内が冷えにくくなり（降温レートが低下し）、強制空冷時間が長くなってしまう。
【００４０】
そこで、本実施の形態における縦型熱処理装置の強制空冷方法においては、強制空冷開始時には先ず前記シャッター３０を開け、次に排気ブロワ２２の電源と送風ブロワ２５の電源を順に入れてこれら排気ブロワ２２と送風ブロワ２５を順に起動し、ヒータ１０内の圧力を圧力センサ３４により検出してヒータ１０内が微陰圧（例えば大気圧−３０Ｐａ）になるように送風ブロワ２５を制御し、ヒータ１０内の温度降下に伴う陰圧度の増大を抑えるべく送風ブロワ２５の送風量を増大させるようにする。この強制空冷方法によれば、強制空冷開始時にヒータ１０内が陽圧になるのを防止でき、シャッター３０の外部動力貫通用の隙間３３からごみや熱気が吹き出すのを防止することができると共に、図４に実線で示すように、陰圧度を一定に保ちつつ送風量を増大することによって陰圧度の増大に伴う降温レートの低下を抑制し、強制空冷時間の短縮化が図れる。
【００４１】
また、一般的に、強制空冷終了時には、ごみや熱気の吹き出しを抑制するために、ＯＦＦ信号により先ず送風ブロワ２５の電源と排気ブロワ２２の電源を順に切り、次にシャッター３０を閉める。この場合、例えば、ＯＦＦ信号と同時に送風ブロワ２５の電源を切り、その３秒後に排気ブロワ２２の電源を切り、更にその１秒後にシャッター３０を閉じるというシーケンス制御が行なわれている。従って、シャッター３０を閉めるタイミングは、ＯＦＦ信号から４秒後である。
【００４２】
しかしながら、送風ブロワ２５の電源を切っても送風ブロワ２５は直ぐに止まらず慣性力でしばらく回転しているため、その回転中にシャッター３０を閉めると、ヒータ１０内が陽圧になってしまい、ヒータ１０の隙間例えばヒータ下部の隙間等からごみや熱気が吹き出してしまう。図６に示すように強制空冷の終了時（ＯＦＦ）にごみが発生しているのはこのためである。
【００４３】
そこで、本実施の形態における縦型熱処理装置の強制空冷方法においては、強制空冷終了時には先ず送風ブロワ２５の電源と排気ブロワ２２の電源を順に切り、前記送風ブロワ２５の電源を切ってから送風ブロワ２５の回転が停止するまでの所定時間経過後例えば１分３０秒後に前記シャッター３０を閉めるようにする。この強制空冷方法によれば、電源を切った後の送風ブロワ２５の慣性回転に起因してヒータ１０内が陽圧になる現象を防止することができ、強制空冷終了時のごみや熱気の吹き出しを防止することができる。
【００４４】
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く、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、前記実施の形態では、熱処理の一例としてＣＶＤ処理が例示されているが、本発明の縦型熱処理装置は、ＣＶＤ処理以外に、例えば拡散処理、酸化処理、アニール処理等にも適用可能である。また、前記実施の形態では、処理容器にマニホールドを備えた縦型熱処理装置が例示されているが、本発明の縦型熱処理装置は、処理容器にマニホールドを備えていなくてもよい。また、被処理体としては、半導体ウエハ以外に、例えばＬＣＤ基板やガラス基板等であってもよい。
【００４５】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００４６】
（１）請求項１の発明によれば、複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器の外側にこれを取り囲むヒータを設置し、該ヒータの下部にヒータ内へ冷却用の空気を送り込む送風部を設け、ヒータの上部に排気口を設け、該排気口に排気ダクトを接続した縦型熱処理装置において、前記排気口にこれを送風圧力により自動的に開閉する弁蓋を設けているため、エアシリンダ等外部の動力を用いずに排気口の弁蓋を自動開閉でき、外部動力貫通用の隙間が無いことから強制空冷時にヒータ内が陽圧になったとしてもごみや熱気の吹き出しを防止することができる。
【００４７】
（２）請求項２の発明によれば、複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器の外側にこれを取り囲むヒータを設置し、該ヒータの下部にヒータ内へ冷却用の空気を送り込む送風部を設け、ヒータの上部に排気口を設け、該排気口に排気ダクトを接続するとともに排気口を開閉するシャッターを設けた縦型熱処理装置において、前記ヒータ内の上部に設けられた圧力センサと、該圧力センサによる検出圧に基いてヒータ内が微陰圧となるよう前記送風部を制御する制御部とを備えているため、強制空冷時にヒータ内が陽圧になるのを防止でき、シャッターの外部動力貫通用の隙間があったとしてもその隙間からのごみや熱気の吹き出しを防止することができる。
【００４８】
（３）請求項３の発明によれば、前記送風部が、ヒータの下部に設けられた環状の送風ダクトと、該送風ダクトに空気を送り込む送風ブロワと、送風ダクトの上部にその周方向に適宜間隔で突設された送風ノズルとを備え、送風ノズルの幾つかはヒータ内の下部を冷却すべく短く形成されているため、ヒータ内の上部よりも降温時間の遅い下部の降温時間を上部の降温時間と同程度に早めることができ、強制空冷時間の短縮化が図れる。
【００４９】
（４）請求項４の発明によれば、複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器の外側に設置されたヒータの上部の排気口のシャッターを開け、排気ブロワにより排気するとともにヒータ内に下部から送風ブロワにより空気を送り込んでヒータ内を強制的に空冷する方法において、強制空冷開始時に先ず前記シャッターを開け、次に排気ブロワと送風ブロワを順に起動し、ヒータ内の圧力が微陰圧になるように送風ブロワを制御し、ヒータ内の温度降下に伴う陰圧度の増大を抑えるべく送風ブロワの送風量を増大させるため、強制空冷時にヒータ内が陽圧になるのを防止でき、シャッターの外部動力貫通用の隙間があったとしてもその隙間からのごみや熱気の吹き出しを防止することができ、しかも、陰圧度の増大に伴う降温レートの低下を抑制でき、強制空冷時間の短縮化が図れる。
【００５０】
（５）請求項５の発明によれば、複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器の外側に設置されたヒータの上部の排気口のシャッターを開け、排気ブロワにより排気するとともにヒータ内に下部から送風ブロワにより空気を送り込んでヒータ内を強制的に空冷する方法において、強制空冷終了時に先ず送風ブロワの電源と排気ブロワの電源を順に切り、前記送風ブロワの電源を切ってから送風ブロワの回転が停止するまでの所定時間経過後に前記シャッターを閉めるため、電源を切った後の送風ブロワの慣性回転に起因するヒータ内の陽圧化現象を防止することができ、強制空冷終了時のごみや熱気の吹き出しを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示す縦型熱処理装置の縦断面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態を示す縦型熱処理装置の縦断面図である。
【図３】送風ノズルの配置を示す概略的平面図である。
【図４】強制空冷時のヒータ温度の変化とヒータ内の圧力変化を示すグラフ図である。
【図５】強制空冷時のヒータの上部と下部の温度変化を示すグラフ図である。
【図６】従来の縦型熱処理装置における強制空冷時のごみの発生量の変化を示すグラフ図である。
【符号の説明】
ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
１ 縦型熱処理装置
２ 処理容器
２０ 送風部
２１ 排気口
２２ 排気ブロワ
２３ 排気ダクト
２４ 送風ダクト
２５ 送風ブロワ
２６ 送風ノズル
２７ 弁蓋
３０ シャッター
３４ 圧力センサ
３５ 制御部
Claims (5)
- 複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器の外側にこれを取り囲むヒータを設置し、該ヒータの下部にヒータ内へ冷却用の空気を送り込む送風部を設け、ヒータの上部に排気口を設け、該排気口に排気ダクトを接続した縦型熱処理装置において、前記排気口にこれを送風圧力により自動的に開閉する弁蓋を設けたことを特徴とする縦型熱処理装置。
- 複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器の外側にこれを取り囲むヒータを設置し、該ヒータの下部にヒータ内へ冷却用の空気を送り込む送風部を設け、ヒータの上部に排気口を設け、該排気口に排気ダクトを接続するとともに排気口を開閉するシャッターを設けた縦型熱処理装置において、前記ヒータ内の上部に設けられた圧力センサと、該圧力センサによる検出圧に基いてヒータ内が微陰圧となるよう前記送風部を制御する制御部とを備えたことを特徴とする縦型熱処理装置。
- 前記送風部は、ヒータの下部に設けられた環状の送風ダクトと、該送風ダクトに空気を送り込む送風ブロワと、送風ダクトの上部にその周方向に適宜間隔で突設された送風ノズルとを備え、送風ノズルの幾つかはヒータ内の下部を冷却すべく短く形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の縦型熱処理装置。
- 複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器の外側に設置されたヒータの上部の排気口のシャッターを開け、排気ブロワにより排気するとともにヒータ内に下部から送風ブロワにより空気を送り込んでヒータ内を強制的に空冷する方法において、強制空冷開始時に先ず前記シャッターを開け、次に排気ブロワと送風ブロワを順に起動し、ヒータ内の圧力が微陰圧になるように送風ブロワを制御し、ヒータ内の温度降下に伴う陰圧度の増大を抑えるべく送風ブロワの送風量を増大させることを特徴とする縦型熱処理装置の強制空冷方法。
- 複数枚の被処理体を下方から収容する縦型の処理容器の外側に設置されたヒータの上部の排気口のシャッターを開け、排気ブロワにより排気するとともにヒータ内に下部から送風ブロワにより空気を送り込んでヒータ内を強制的に空冷する方法において、強制空冷終了時に先ず送風ブロワの電源と排気ブロワの電源を順に切り、前記送風ブロワの電源を切ってから送風ブロワの回転が停止するまでの所定時間経過後に前記シャッターを閉めることを特徴とする縦型熱処理装置の強制空冷方法。
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