(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
炉本体に縦方向に並んで設けられた複数の空気吹出し孔と、
炉本体に接続され、複数の空気吹出し孔を介して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、
炉本体と処理容器との間の空間内の圧力を検知する圧力検知システムと、
圧力検知システム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微陰圧とする制御部とを備え、
複数の空気吹き出し孔によって炉本体に縦方向に延びる空気吹き出し孔の設置領域が形成され、圧力検知システムは、炉本体と処理容器との間の空間のうち、炉本体に縦方向に延びて形成された空気吹出し孔の設置領域に対応する空間領域に設けられていることを特徴とする縦型熱処理装置。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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２記載の縦型熱処理装置。
【請求項４】
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。
【請求項５】
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。
【請求項６】
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１記載の縦型熱処理装置。
【請求項７】
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１記載の縦型熱処理装置。
【請求項８】
圧力検知システムは炉本体を貫通して設けられた圧力検知管と、圧力検知管の出口に設けられた圧力センサとを有することを特徴とする請求項１記載の縦型熱処理装置。
【請求項９】
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、
炉本体に縦方向に並んで設けられた複数の空気吹出し孔と、
炉本体に接続され、複数の空気吹出し孔を介して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、
炉本体と処理容器との間の空間内の圧力を検知する圧力検知システムと、
圧力検知システム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微陰圧とする制御部とを備え、複数の空気吹き出し孔によって炉本体に縦方向に延びる空気吹き出し孔の設置領域が形成され、圧力検知システムは、炉本体と処理容器との間の空間のうち、炉本体に縦方向に延びて形成された空気吹出し孔の設置領域に対応する空間領域に設けられていることを特徴とする縦型熱処理装置の冷却方法において、
制御部によってブロアが作動し、空気供給ラインにより炉本体と処理容器との間の空間に冷却用空気を供給するとともに、空間から空気排気ラインにより冷却用空気を排気する第１冷却工程と、
制御部によって圧力検知システムからの検知信号に基づいて、空間内の温度低下により第１冷却工程の時に比べて圧力が低下した場合、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が制御されて、第１冷却工程時の空気量より大きな空気量を空間内へ供給する第２冷却工程と、を備えたことを特徴とする縦型熱処理装置の冷却方法。
【請求項１０】
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９記載の縦型熱処理装置の冷却方法。
【請求項１１】
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９記載の縦型熱処理装置の冷却方法。
【請求項１２】
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９記載の縦型熱処理装置の冷却方法。
【請求項１３】
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９記載の縦型熱処理装置の冷却方法。
【請求項１４】
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９記載の縦型熱処理装置の冷却方法。
【請求項１５】
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９記載の縦型熱処理装置の冷却方法。
【請求項１６】
圧力検知システムは炉本体を貫通して設けられた圧力検知管と、圧力検知管の出口に設けられた圧力センサとを有することを特徴とする請求項９記載の縦型熱処理装置の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦型熱処理装置およびその冷却方法に係り、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その冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３０５１８９号公報
【特許文献２】特開２００８−２０５４２６号公報
【特許文献３】特開２００９−  ８１４１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
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その冷却方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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、炉本体に設けられた複数の空気吹出し孔と、炉本体に接続され、複数の空気吹出し孔を介して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、炉本体と処理容器との間の空間内の圧力を検知する圧力検知システムと、圧力検知システム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微陰圧とする制御部とを備え、圧力検知システムは、炉本体と処理容器との間の空間のうち、空気吹出し孔の設置領域に対応する空間領域に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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
本発明は、圧力検知システムは炉本体を貫通して設けられた圧力検知管と、圧力検知管の出口に設けられた圧力センサとを有することを特徴とする縦型熱処理装置である。
【００１７】
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、炉本体に設けられた複数の空気吹出し孔と、炉本体に接続され、複数の空気吹出し孔を介して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、炉本体と処理容器との間の空間内の圧力を検知する圧力検知システムと、圧力検知システム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微陰圧とする制御部とを備え、圧力検知システムは、炉本体と処理容器との間の空間のうち、空気吹出し孔の設置領域に対応する空間領域に設けられていることを特徴とする縦型熱処理装置の冷却方法において、制御部によってブロアが作動し、空気供給ラインにより炉本体と処理容器との間の空間に冷却用空気を供給するとともに、空間から空気排気ラインにより冷却用空気を排気する第１冷却工程と、制御部によって圧力検知システムからの検知信号に基づいて、空間内の温度低下により第１冷却工程の時に比べて圧力が低下した場合、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が制御されて、第１冷却工程時の空気量より大きな空気量を空間内へ供給する第２冷却工程と、を備えたことを特徴とする縦型熱処理装置の冷却方法である。
【００１８】
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の冷却方法である。
【００１９】
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の冷却方法である。
【００２０】
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の冷却方法である。
【００２１】
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の冷却方法である。
【００２２】
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の冷却方法である。
【００２３】
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の冷却方法である。
【００２４】
本発明は、圧力検知システムは炉本体を貫通して設けられた圧力検知管と、圧力検知管の出口に設けられた圧力センサとを有することを特徴とする縦型熱処理装置の冷却方法である。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように本発明によれば、炉本体と処理容器との間の空間内の圧力を圧力検知システムにより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。このため、空間内を陽圧にして熱風が炉本体外方へ噴出することはなく、かつ空間内を過度に陰圧にして炉本体外方の空気が炉本体内へ巻込まれることもない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】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。
【図２】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】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】縦型熱処理装置の冷却方法を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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である。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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）１８ａ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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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に設けられた複数の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。上記複数の空気吹出し孔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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
また、図１および図２に示すように、炉本体５には炉本体５の断熱材１６、外皮２８および冷却ジャケット３０を貫通して圧力検知システム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を貫通して延びる圧力検知管５０ａと、圧力検知管５０ａの出口に設けられた圧力センサ５０ｂとを有し、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。
【００４３】
このような圧力検知システム５０の圧力センサ５０ｂ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の圧力センサ５０ｂ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。
【００４４】
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５１Ａも配置され、この温度センサ５１Ａ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。
【００４５】
また図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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
ところで、上述した複数の強制空冷用空気吹出し孔４０は、供給ダクト４９の上端から下端までの供給ダクト４９の全長に渡って設置されており、このため複数の空気吹出し孔４０の設置領域４０Ａは供給ダクト４９の全長に一致する。
【００５０】
そして圧力検知システム５０は、空気吹出し孔４０の設置領域４０Ａに対応する空間領域３３Ａ内に設けられている。このように圧力検知システム５０を空気吹出し孔４０の設置領域４０Ａに対応する空間領域３３Ａに設けることによって、空気吹出し孔４０から吹出された空気により影響を受ける空間領域３３Ａ内の圧力を直接的に検知することができる。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
この間、温度センサ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。
【００５５】
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。
【００５６】
次に空間３３内の強制冷却方法について説明する。
【００５７】
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。
【００５８】
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（第１冷却工程）。
【００５９】
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。
【００６０】
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（炉本体５外部の環境（大気圧）に対して０Ｐａ〜−８５Ｐａ、好ましくは−２０Ｐａ〜−３０Ｐａ）の範囲Ａに維持する（図４参照）。
【００６１】
このように空間３３内を炉本体５外部の環境（大気圧）に対して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。
【００６２】
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。
【００６３】
この間、圧力検知システム５０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は圧力検知システム５０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（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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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システム５０は炉本体５と処理容器３との間の空間３３に設けられ、この圧力検知システム５０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。
【００６７】
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。
【００６８】
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に圧力検知システム５０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。
【００６９】
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）。
【００７０】
この場合も、空間３３に設置した圧力検知システム５０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は圧力検知システム５０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。
【００７１】
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。
【００７２】
なお、上記実施の形態において、圧力検知システム５０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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
この間、温度センサ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。
【００８１】
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。
【００８２】
次に空間３３内の強制冷却方法について説明する。
【００８３】
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。
【００８４】
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（第１冷却工程）。
【００８５】
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。
【００８６】
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（炉本体５外部の環境（大気圧）に対して０Ｐａ〜−８５Ｐａ、好ましくは−２０Ｐａ〜−３０Ｐａ）の範囲Ａに維持する（図４参照）。
【００８７】
このように空間３３内を炉本体５外部の環境（大気圧）に対して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。
【００８８】
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。
【００８９】
この間、圧力検知システム５０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は圧力検知システム５０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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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システム５０は炉本体５と処理容器３との間の空間３３に設けられ、この圧力検知システム５０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。
【００９３】
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。
【００９４】
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に圧力検知システム５０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。
【００９５】
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）。
【００９６】
この場合も、空間３３に設置した圧力検知システム５０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は圧力検知システム５０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。
【００９７】
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。
【００９８】
なお、上記実施の形態において、圧力検知システム５０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。
【００９９】
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。
【符号の説明】
【０１００】
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
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
【図１】
0005394360.tif 000002
【図２】
0005394360.tif 000003
【図３】
0005394360.tif 000004
【図４】
0005394360.tif 000005