(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を収納する開孔が形成され、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、
保護管の圧力検知孔と開孔は、保護管の一端部において開口し、保護管内において互いに独立して延びて他端部において開口し、
保護管の開孔に収納された温度センサ信号ラインは、保護管の一端部から外方まで延びて温度センサに接続される、ことを特徴とする縦型熱処理装置。
【請求項２】
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。
【請求項３】
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。
【請求項４】
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５】
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。
【請求項６】
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７】
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８】
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。
【請求項９】
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。
【請求項１０】
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、
保護管の圧力検知孔と開孔は、保護管の一端部において開口し、保護管内において互いに独立して延びて他端部において開口し、
保護管の開孔に収納された温度センサ信号ラインは、保護管の一端部から外方まで延びて温度センサに接続される、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。
【請求項１１】
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。
【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。
【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２００８−２０５４２６号公報
【特許文献２】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。
【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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【発明の効果】
【００２０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】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。
【図２】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】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】図４は縦型熱処理装置の冷却方法を示す図。
【図５】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。
【図６】図６（ａ）（ｂ）は保護管を示す正面図。
【図７】図７は保護管の先端部を示す側断面図。
【図８】図８は保護管の基端部を示す側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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）。
【００４２】
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）。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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）。
【００４６】
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））。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
次に空間３３内の強制冷却方法について説明する。
【００６５】
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。
【００６６】
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）。
【００６７】
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。
【００６８】
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）。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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）。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
次に空間３３内の強制冷却方法について説明する。
【００９１】
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。
【００９２】
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）。
【００９３】
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。
【００９４】
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）。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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）。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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】
【０１０８】
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
【図１】
0005394292.tif 000002
【図２】
0005394292.tif 000003
【図３】
0005394292.tif 000004
【図４】
0005394292.tif 000005
【図５】
0005394292.tif 000006
【図６】
0005394292.tif 000007
【図７】
0005394292.tif 000008
【図８】
0005394292.tif 000009