(57)【要約】      （修正有）【課題】基板保持具に積載された基板を効率良く冷却できる基板処理装置及び基板の冷却方法を提供する。【解決手段】熱処理装置１０は、底面が開口した処理容器４１と、複数枚の基板を鉛直方向に積載可能な基板保持具２４と、基板保持具を昇降させ、開口から基板保持具を処理容器からアンロード可能な昇降機構２６と、アンロードした状態における基板保持具の周囲に対向配置され、基板保持具の高さの範囲を所定の高さ領域で分割した複数の吸気ダクト６０〜６２と、複数のダクトのうち、少なくとも２つと共通して連通する排気手段８０〜８３と、排気手段と複数の吸気ダクトとの連通を個々に開閉可能な複数の弁７０〜７２と、基板保持具を下降させて処理容器からアンロードする際、複数の吸気ダクトに対応する複数の弁を、基板保持具の下降に連動させて上から下の順に、閉から開に順次変化させてゆく制御部５０と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底面が開口した処理容器と、
複数枚の基板を水平に保持し、所定間隔を有して鉛直方向に積載可能な基板保持具と、
該基板保持具を昇降させ、前記開口から前記基板保持具を前記処理容器内にロード及びアンロード可能な昇降機構と、
前記基板保持具を前記処理容器からアンロードした状態における前記基板保持具の周囲に対向配置され、前記基板保持具の高さの範囲を所定の複数の高さ領域で分割した吸気口を有する複数の吸気ダクトと、
前記複数のダクトのうち、少なくとも２つと共通して連通する少なくとも１つの排気手段と、
該排気手段と前記複数の吸気ダクトとの連通を個々に開閉可能な複数の弁と、
前記基板保持具を下降させて前記処理容器からアンロードする際、前記複数の吸気ダクトに対応する前記複数の弁を、前記基板保持具の下降に連動させて上から下の順に、閉から開に順次変化させてゆく制御手段と、を有する熱処理装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記基板保持具が前記所定の複数の高さ領域の１つに到達したときに、対応する前記吸気ダクトの前記弁を閉から開に変化させる請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記基板保持具は、前記複数枚の基板を鉛直方向に積載した領域の直下に石英からなる保温筒を有し、
前記複数の吸気口のうち下端に配置された前記吸気口は、前記保温筒の直上の前記複数枚の基板の下端領域の少なくとも一部に対向して配置された請求項１又は２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記複数の吸気口のうち上端に配置された前記吸気口は、前記複数枚の基板の上端領域に対向して配置された請求項１乃至３のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記複数の吸気口は、上端、下端及び中間に配置された少なくとも３つの前記吸気口を含む請求項１乃至４のいずれか一項に記載された熱処理装置。
【請求項６】
前記複数の吸気口のうち、少なくとも１つは、他と異なる水平位置に配置された請求項１乃至５のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項７】
前記複数の吸気ダクトは、所定箇所で合流して合流ダクトを形成する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項８】
前記複数の吸気ダクト内及び前記合流ダクト内の所定箇所に、熱交換器が設けられた請求項７に記載の熱処理装置。
【請求項９】
前記合流ダクト内には、化学フィルタが設けられた請求項８に記載の熱処理装置。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの排気手段は、前記熱交換器に対応して設けられた補助排気手段を含む請求項８又は９に記載の熱処理装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの排気手段は、排気ファンである請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項１２】
処理容器の底面の開口から、複数枚の基板を水平に保持し、所定間隔を有して鉛直方向に積載した基板保持具を下降させてアンロードする工程と、
前記基板保持具の周囲に対向配置され、前記基板保持具の高さの範囲を所定の複数の高さ領域で分割してカバーする複数の吸気口を有する複数の吸気ダクトを、前記基板保持具の下降に連動させて順次上から作動させる工程と、を有する基板の冷却方法。
【請求項１３】
前記複数の吸気ダクトは共通の排気手段に連通され、
前記複数の吸気ダクトと前記共通の排気手段との間には、前記複数の吸気ダクトを個別に開閉する複数の弁が設けられ、
前記複数の吸気ダクトは、前記複数の弁を順次開とすることにより順次上から作動する請求項１２に記載の基板の冷却方法。
【請求項１４】
前記複数の吸気ダクトの各々を作動させるタイミングは、前記基板保持具が前記所定の複数の高さ領域の各々に到達したタイミングである請求項１２又は１３に記載の基板の冷却方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板処理装置及び基板の冷却方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、前面から後面の気流形成用の排気口に向って横方向の気流が形成されたローディングエリア内にて、熱処理炉の下方側のアンロード位置における基板支持具と排気口との間に、アンロードにより高温に加熱された雰囲気を吸引排気するための熱排気用の排気口が形成された排気ダクトを設けた熱処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかる熱処理装置によれば、アンロードされた高温状態の基板支持具近傍の雰囲気は排気ダクトから排気されるので、上方側への熱拡散が抑えられ、横方向の気流が基板支持具及びウエハ群に供給されて、熱処理後のウエハを速やかに降温させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１６９３６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の熱排気用の排気口は、排気ダクトの基板支持具に対向する面の長さ方向全体に形成されているため、吸引力のロスが大きく、必ずしも十分な熱排気を行うことができない場合があるという問題があった。
【０００６】
つまり、アンロードの最初の段階では、基板支持具の下部が排気口の上部に対向するだけであるが、基板支持具と対向していない排気口の下部でも上部と同様に吸引排気を行うため、排気口の下部では吸引力が無駄に使われており、その結果、排気口の上部で十分な熱排気を行うことができない場合があるという問題があった。
【０００７】
また、基板支持具の下端部には、保温部と呼ばれる石英からなる熱保温性の高い部材が設けられる場合があり、かかる場合には、基板支持具の下部に配置されたウエハの冷却に時間を要し、ウエハの搬出が遅れてしまい、生産性が低下するという問題が生じる場合がある。
【０００８】
そこで、本発明は、そのような保温部が設けられている場合であっても、基板保持具に積載された基板を効率良く冷却し、生産性を向上させることができる基板処理装置及び基板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】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る熱処理装置は、底面が開口した処理容器と、
複数枚の基板を水平に保持し、所定間隔を有して鉛直方向に積載可能な基板保持具と、
該基板保持具を昇降させ、前記開口から前記基板保持具を前記処理容器内にロード及びアンロード可能な昇降機構と、
前記基板保持具を前記処理容器からアンロードした状態における前記基板保持具の周囲に対向配置され、前記基板保持具の高さの範囲を所定の複数の高さ領域で分割した吸気口を有する複数の吸気ダクトと、
前記複数のダクトと共通して連通する少なくとも１つの排気手段と、
該排気手段と前記複数の吸気ダクトとの連通を個々に開閉可能な複数の弁と、
前記基板保持具を下降させて前記処理容器からアンロードする際、前記複数の吸気ダクトに対応する前記複数の弁を、前記基板保持具の下降に連動させて上から下の順に、閉から開に順次変化させてゆく制御手段と、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、効率良く基板を冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態に係る熱処理装置を概略的に示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る熱処理装置の基板支持具の一例の拡大図である。
【図３】本発明の実施形態に係る熱処理装置のエアフローに関する構成を示した図である。
【図４】本発明の実施形態に係る熱処理装置の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００１３】
図１は、本発明の実施形態に係る熱処理装置１０を概略的に示す縦断面図である。図１に示すように、熱処理装置１０は、載置台（ロードポート）１２と、筐体１８と、制御部５０とを有する。
【００１４】
載置台（ロードポート）１２は、筐体１８の前部に設けられている。筐体１８は、ローディングエリア（作業領域）２０及び熱処理炉４０を有する。ローディングエリア２０は、筐体１８内の下方に設けられており、熱処理炉４０は、筐体１８内であってローディングエリア２０の上方に設けられている。また、ローディングエリア２０と熱処理炉４０との間には、ベースプレート１９が設けられている。
【００１５】
熱処理炉４０は、基板（ウエハＷ）を熱処理するための処理炉であり、例えば、全体として、縦長の形状を有して構成されてもよい。熱処理炉４１は、反応管４１と、ヒータ（加熱装置）４２とを備える。
【００１６】
反応管４１は、ウエハＷを収容し、収容したウエハＷに熱処理を施すための処理容器である。反応管４１は、例えば石英製であり、縦長の形状を有しており、下端に開口４３が形成されている。ヒータ（加熱装置）４２は、反応管４１の周囲を覆うように設けられており、反応管４１内を所定の温度例えば１００〜１２００℃に加熱制御可能である。
【００１７】
熱処理炉４０では、例えば、反応管４１内に収容されたウエハＷに処理ガスを供給し、ＣＶＤ（Chemical Vapor deposition）や、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）等の成膜処理を行う。
【００１８】
ベースプレート１９は、熱処理炉４０の後述する反応管４１を設置するための例えばＳＵＳ製のベースプレートであり、反応管４１を下方から上方に挿入するための図示しない開口部が形成されている。
【００１９】
載置台（ロードポート）１２は、筐体１８内へのウエハＷの搬入搬出を行うためのものである。載置台（ロードポート）１２には、収納容器１３が載置されている。収納容器１３は、前面に図示しない蓋を着脱可能に備えた、複数枚例えば２５枚程度のウエハを所定の間隔で収容する密閉型収納容器（ＦＯＵＰ）である。
【００２０】
また、載置台１２の下方には、後述する移載機構２７により移載されたウエハＷの外周に設けられたノッチを一方向に揃えるための整列装置（アライナ）１５が設けられていてもよい。
【００２１】
ローディングエリア（作業領域）２０は、収納容器１３と後述する基板支持具２４との間でウエハＷの移載を行い、基板支持具２４を熱処理炉４０内に搬入（ロード）し、基板支持具２４を熱処理炉４０から搬出（アンロード）するためのものである。ローディングエリア２０には、ドア機構２１、シャッター機構２２、蓋体２３、基板支持具２４、基台２５ａ、２５ｂ、昇降機構２６、及び移載機構２７が設けられている。
【００２２】
ドア機構２１は、収納容器１３、１４の蓋を取外して収納容器１３、１４内をローディングエリア２０内に連通開放するためのものである。
【００２３】
シャッター機構２２は、ローディングエリア２０の上方に設けられている。シャッター機構２２は、蓋体２３を開けているときに、後述する熱処理炉４０の開口４３から高温の炉内の熱がローディングエリア２０に放出されるのを抑制ないし防止するために開口４３を覆う（又は塞ぐ）ように設けられている。
【００２４】
蓋体２３は、保温筒２８及び回転機構２９を有する。保温筒２８は、蓋体２３上に設けられている。保温筒２８は、基板支持具２４が蓋体２３側との伝熱により冷却されることを防止し、基板支持具２４を保温するためのものである。保温筒２８は、石英からなり、熱の保温効果が非常に高い。よって、基板支持具２４にウエハＷを載置し、反応管４１内で熱処理を行った場合、保温筒２８の直上のウエハＷが最も高温になっている場合がある。本発明の実施形態に係る熱処理装置１０では、そのような基板支持具２４の下部に載置されたウエハＷの温度が最も高くなっている場合に、効率的に下部のウエハＷを冷却する熱処理装置１０について説明する。なお、基板支持具２４の下部のウエハＷを効率的に冷却する機構の詳細な説明は、後述する。
【００２５】
回転機構２９は、蓋体２３の下部に取り付けられている。回転機構２９は、基板支持具２４を回転するためのものである。回転機構２９の回転軸は蓋体２３を気密に貫通し、蓋体２３上に配置された図示しない回転テーブルを回転するように設けられている。
【００２６】
昇降機構２６は、基板支持具２４のローディングエリア２０から熱処理炉４０に対する搬入、搬出に際し、蓋体２３を昇降駆動する。そして、昇降機構２６により上昇させられた基板支持具２４が熱処理炉４０内に搬入されているときに、蓋体２３は、開口４３に当接して開口４３を密閉するように設けられている。そして、蓋体２３に載置されている基板支持具２４は、熱処理炉４０内でウエハＷを水平面内で回転可能に保持することができる。
【００２７】
図２は、基板支持具２４を拡大して示した図である。基板支持具２４は、各ウエハＷを水平に保持した状態で、所定間隔を有して鉛直方向に積載して保持するウエハ保持手段である。基板支持具２４は、例えば石英製であり、大口径例えば直径３００ｍｍのウエハＷを水平状態で上下方向に所定の間隔（ピッチ幅）で搭載するようになっている。基板支持具２４は、例えば図２に示すように、天板３０と底板３１の間に複数本例えば３本の支柱３２を介設してなる。支柱３２には、ウエハＷを保持するための爪部３３が設けられている。また、支柱３２と共に補助柱３４が適宜設けられていてもよい。
【００２８】
図３は、本発明の実施形態に係る熱処理装置１０のエアフローに関する構成を示した図である。図３に示されるように、ローディングエリア２０内には、上段ダクト６０、中段ダクト６１、下段ダクト６２と、合流ダクト６３、６４と、吹き出しダクト６５、６６と、開閉弁７０〜７２と、排気ファン８０〜８３と、熱交換器９０〜９２と、ＦＦＵ（ファン・フィルタ・ユニット）１００と、マスフローコントローラ１１０と、調整弁１２０〜１２３と、バルブ１３０と、差圧計１４０、１４１と、酸素濃度計１５０と、排気ダクト１６０とを有する。また、図１と同様に、昇降機構２６、回転機構２９、保温筒２８、基板支持具２４、ウエハＷが示されている。
【００２９】
ローディングエリア２０内の基板支持具２４がアンロードして下降した位置の周囲には、ウエハＷの側面に対向するように、上段ダクト６０、中段ダクト６１及び下段ダクト６２（以下、省略して「ダクト６０〜６２」と呼んでもよいこととする。）が設けられる。ダクト６０〜６２は、アンロードして下降した状態の基板支持具２４の高さの範囲を分割し、各々の高さ領域をカバーするように、上段、中段、下段と分割して上段ダクト６０、中段ダクト６１及び下段ダクト６２の吸引口６０ａ、６１ａ、６２ａが各々設けられる。ダクト６０〜６２は、総て吸気ダクトとして構成され、排気ファン８１、８２、８３、１０１と連通し、排気ファン８１、８２、８３、１０１の排気により、ダクト６０〜６２から吸気される。ダクト６０〜６２は、加熱されたウエハＷの熱を吸引し、ウエハＷを迅速に冷却するための冷却機構として機能する。
【００３０】
なお、ダクト６０〜６２から、冷気を吹き付けてウエハＷを冷却することも可能であるが、冷気を吹き付けると、パーティクルが舞い上がり、ウエハＷ上に載ってしまうおそれがある。よって、パーティクルを舞い上がらせること無く、ウエハＷをクリーンな状態で冷却するため、ダクト６０〜６２は吸気ダクトとして構成されている。
【００３１】
上段ダクト６０、中段ダクト６１及び下段ダクト６２は、総て基板支持具２４のアンロード位置の周囲に吸気口６０ａ〜６２ａが対向するように設けられるが、基板支持具２４の近傍に設けられる限り、水平面上での配置位置は問わない。図３の例においては、上段ダクト６０の吸気口６０ａと中段ダクト６１の吸気口６１ａとが上面視したときに同じ位置に設けられるが、下段ダクト６２の吸気口６２ａは、吸気口６０ａ、６１ａと反対側の位置に設けられている。このように、ダクト６０〜６２の吸気口６０ａ〜６２ａは、基板支持具２４に接近した位置に設けられる限り、その平面的位置は問わない。よって、図３とは異なり、中段ダクト６１の吸気口６１ａと下段ダクト６２の吸気口６２ａとが同じ平面位置に配置され、上段ダクト６１の吸気口６０ａが異なる位置に配置されるような構成であってもよい。
【００３２】
上段ダクト６０、中段ダクト６１及び下段ダクト６２は、基板支持具２４の高さの範囲を分割してカバーするように設けられるが、高さ方向において、重なる領域があってもよい。例えば、上段ダクト６０の吸気口６０ａと中段ダクト６１の吸気ダクト６１ａは、同じ平面位置で重なるように設けられているので、両者は明確に高さ領域が区分されるが、対向して配置される下段ダクト６２の吸気口６２ａは、中段ダクト６１の吸気口６１ａがカバーする高さ領域と一部重なるように設けられていてもよい。つまり、中段ダクト６１の吸気口６１ａの下部と、下段ダクト６２の吸気口６２ａの上部とは、高さ方向において互いに一部重なっていても、何ら問題は無い。
【００３３】
下段ダクト６２の吸気口６２ａは、基板支持具２４にウエハＷが保持されている領域のみならず、保温筒２８の部分までカバーするように設けられていてもよい。冷却対象は、正確には基板支持具２４ではなくウエハＷであるが、石英からなる保温筒２８は、アンロードされて反応管４１から出てきても、相当の熱を保持している。よって、ウエハＷの部分のみを冷却しても、保温筒２８から直上の下部のウエハＷが熱を貰ってしまい、ウエハＷの冷却が効率良く行われない場合もあり得るので、必要に応じて、保温筒２８に対向する部分にも、吸気口６２ａを設ける構成としてもよい。但し、保温筒２８までカバーするように吸気口６２ａを設けることは必須では無く、用途に応じて採用してよい。
【００３４】
中段ダクト６１及び下段ダクト６２の内部には、開閉弁７０、７１が設けられる。開閉弁７０、７１は、ダクト６１、６２の流路を塞ぐための開閉手段であり、アンロードの開始時には、開閉弁７０、７１を閉じ、基板支持具２４が下降して中段ダクト６１の吸気口６１ａの吸引力が及ぶ範囲に達したときに開閉弁７０を開き、更に基板支持具２４が下降して下段ダクト６２の吸気口６２ａの吸引力が及ぶ範囲に達したときに開閉弁７１を開くという制御を行う。これにより、排気ファン８０〜８３の吸引力を無駄に使わず、基板支持具２４が冷却効果のある範囲に達した時に中段ダクト７１及び下段ダクト７２の吸引動作を行わせることができる。なお、その制御及び運転の方法の詳細については後述する。
【００３５】
また、必要に応じて、上段ダクト６０の内部に、開閉弁７３を設けてもよい。上段ダクト６０内の開閉弁７３は、必要に応じて設けられてよく、あっても無くても良い。また、図３においては、上段ダクト６０内の上部に開閉弁７３が設けられているが、用途に応じて種々の位置に設けることができる。
【００３６】
なお、開閉弁７０、７１は、ダクト６１、６２の流路の遮断と開放を切り替えることができれば、一般的なバルブを含む種々の開閉手段を用いることができる。また、開閉弁７０、７１の開閉動作は、制御部５０が開閉弁７０、７１を制御して行う。
【００３７】
排気ファン８０〜８３は、ダクト６０〜６２を介して熱を排気するための排気手段である。排気ファンン８０〜８３は、ダクト６０〜６２に連通して設けられるが、各排気ファン８０〜８２により、排気範囲が異なる。
【００３８】
排気ファン８０は、ローディングエリア２０内のＮ２を効果的に排気させ、ローディングエリア２０の内部を大気の状態にする。ローディングエリア２０内を大気に置換する場合には、調整弁１２０、１２１、１２２をＯＰＥＮ（開）にする。
【００３９】
排気ファン８１は、排気ファン８０と同様に、合流ダクト６３に設けられるが、排気ファン８０よりも下流側に設けられる。排気ファン８０で大気置換する場合、調整弁１２０、１２１、１２２をＯＰＥＮ（開）にし、排気ファン８１、８２はストップさせて運用する。
【００４０】
ダクト６２、６３内には、必要に応じて熱交換器９１が設けられる。熱交換器９０は、吸引した熱を冷却し、冷却したガスを排気ファン８１、８２に供給する。これにより、更に熱吸収、冷却の効果を高めることができる。なお、熱交換器９０は、用途に応じて種々の熱交換器９０を選択して用いることができる。
【００４１】
排気ファン８２は、下段ダクト６２を排気するための排気手段である。排気ファン８２は、基板支持具２４が下段ダクト６２の吸引口６２ａの吸引力が及ぶ範囲に到達したときに初めて動作させてもよいし、最初から動作させておき、開閉弁７１を閉にして待機し、基板支持具２４が吸引口６２ａに接近したときに開閉弁７１を開にするように構成してもよい。なお、排気ファン８２は、排気ファン８１と同様の構成及び機能を有する排気ファンを用いてもよいし、下段ダクト６２のサイズに応じて、排気ファン８１と異なる排気ファン８２を用いてもよい。排気ファン８２の上流側には、必要に応じて、熱交換器９１を設けるようにしてもよい。その機能は、熱交換器９０と同様であるので、その説明を省略する。
【００４２】
排気ファン８３は、上段ダクト６０内に設けられた上段ダクト６０の専用排気ファンである。排気ファン８３は、排気ファン８１の補助ファンとして設けられている。上段ダクト６０は、アンロード時の最初から最後まで動作しており、大きな排気力を長時間持続することが求められるため、上段ダクト６０のみを排気する排気ファン８３を必要に応じて設けるようにしてもよい。なお、熱交換器９２を必要に応じて設けてもよい点は、他の熱交換器９０、９１と同様である。また、その機能も熱交換器９０、９１と同様であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４３】
なお、図３に示した排気ファン８０〜８３の配置は一例であり、ダクト６０〜６２の総てに連通する排気ファンを１つ以上設けるようにしてもよい。排気ファン８０〜８３は、ダクト６０〜６２のうち、少なくとも２つと連通する共通の排気ファン８０〜８３が設けられていれば、種々の配置構成とすることができる。
【００４４】
また、ダクト６０〜６２は、３段に分割される３段構成に限られる訳ではなく、上段ダクト６０と下段ダクト６２とで基板支持具２４の高さの範囲を総てカバーする２段構成であってもよいし、中段ダクト６１が更に複数に分割された４段以上の構成であってもよい。ダクト６０〜６２の分割数も、用途に応じて適宜変更することができる。
【００４５】
また、必要に応じて、上段ダクト６０に連通する吹き出しダクト６５、ボールネジ及びガイド収納ダクト６６を設けるようにしてもよい。図３において、ボールネジ及びガイド収納ダクト６６から吹き出しダクト６５に流れる気流が発生し、吹き出しダクト６５から更に上段ダクト６０に流入している。このように、必要に応じて、上段ダクト６０に連通する吹き出しダクト６５、ボールネジ及びガイド収納ダクト６６を設けるようにしてもよい。なお、吹き出しダクト６５と上段ダクト６０との間には、連通流路の開閉を行う開閉弁７２を必要に応じて設けるようにしてもよい。これにより、吹き出しダクト６５と上段ダクト６０との連通も状況に応じて自由に設定することができる。
【００４６】
合流ダクト６３と下段ダクト６２とは、合流ダクト６４で最終的に合流する。合流ダクト６４は、ＦＦＵ１００に接続される。ＦＦＵ１００は、ファンとフィルタが一体化したユニットであり、ファン１０１で吸引したガスをＦＦＵ１００の内部に設けられたフィルタ１０２で清浄化し、更にファン１０１で外部へ吹き出す。つまり、ファン１０１は、吸引したガスを清浄化してローディングエリア２０内に水平方向に供給する気流を形成している。
【００４７】
また、これらの排気ファン８０〜８３、１０１の排気流量を調整すべく、マスフローコントローラ（流量制御器）１１０と調整弁１２１、１２２が下段ダクト６２及び合流ダクト６３の端部に設けられている。このように、必要に応じて、排気流量を制御する手段を設けるようにしてもよい。
【００４８】
また、ローディングエリア２０の全体の排気を制御すべく、調整弁１２３、バルブ１３０、差圧計１４０、１４１、酸素濃度計１５０、排気ダクト１６０等を必要に応じて設けてもよい。ローディングエリア２０内の圧力及び酸素濃度を差圧計１４０及び酸素濃度計１５０で計測し、バルブ１３０で定常排気の排気量を定め、調整弁１２３で排気量の調整を行う。排気されたガスは、排気ダクト１６０に排気され、差圧計１４１で圧力を管理して排気設備の方に排出される。
【００４９】
なお、これらの各機器の制御は、制御部５０により行われる。基板支持具２４のアンロード時の開閉弁７０〜７２の開閉制御、排気ファン８０〜８４、１０１の駆動等も、制御部５０により行われる。
【００５０】
次に、本発明の実施形態に係る熱処理装置１０の動作について説明する。
【００５１】
図４は、本発明の実施形態に係る熱処理装置１０の動作を説明するための図である。図４においては、排気ファン８４、８５は、ダクト６０〜６２の総てに連通し、総てを共通に排気する排気ファン８４、８５として構成されている、排気ファン８４、８５は、このような構成であってもよい。他の構成は、図３と同様であるので、同一の構成要素には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００５２】
図４（ａ）は、基板支持具２４のアンロード開始時の熱処理装置１０の動作の一例を示した図である。図４（ｂ）は、基板支持具２４のアンロード途中の熱処理装置１０の動作の一例を示した図である。図４（ｃ）は、基板支持具２４のアンロード終了時の熱処理装置１０の動作の一例を示した図である。図４（ａ）はアンロード開始時のステップ１、図４（ｂ）はアンロード途中のステップ２、図４（ｃ）はアンロード終了のステップ３に該当する。
【００５３】
図４（ａ）において、アンロード開始直後は基板支持具２４及び保温筒２８の温度が約５００〜７００℃となっている。上段、中段、下段ダクト６０、６１、６２は、最終的に合流ダクト６４に合流していることから、開閉弁７０、７１を閉じることで中段ダクト６１及び下段ダクト６２からの吸気を行わず、上段ダクト６０からの吸気量を増加させることができる。
【００５４】
図４（ｂ）、（ｃ）に示されるように、図４（ｂ）の段階で中段ダクト６１からの吸気を開始し、図４（ｃ）の段階で下段ダクト６２からの吸気を開始する。図４（ａ）〜（ｃ）に示されるように、各ダクト６０〜６２からの吸気をステップで閉から開に切り換えることにより、効率的にウエハＷを冷却することができ、冷却時間を短縮することができる。
【００５５】
次に、より詳細にステップ毎の熱処理装置１０の動作を説明する。図４（ａ）に示されるように、アンロード開始時には、基板支持具２４の下端部が反応管４１から下降して出てくる。よって、保温筒２８は、上段ダクト６０の吸引口６０ａに到達する。このときには、開閉弁７０、７１は閉とされ、上段ダクト６０のみから排気を行う。開閉弁７０、７１が閉弁されているため、排気ファン８４、８５の排気力は上段ダクト６０に集中させることができ、ウエハＷの高温部Ｈを最初に大きな排気量で冷却することができる。これにより、基板支持具２４の下部に配置された高温部ＨのウエハＷを急激に冷却することができる。
【００５６】
図４（ｂ）に示されるように、アンロードが進行すると、基板支持具２４が更に下降し、中段ダクト６１の吸気口６１ａにウエハＷの下部が到達する。このときには、開閉弁７０を開とし、中段ダクト６１からの排気を開始する。これにより、基板支持具２４の下部のウエハＷは、更に継続して冷却を受けることになる。また、上段ダクト６０は、継続的に吸引動作を行う。これにより、新たに反応管４１から露出するウエハＷも上段ダクト６０により冷却される。
【００５７】
図４（ｃ）に示されるように、アンロードが更に進行すると、基板支持具２４が更に下降し、最下部まで移動する。このとき、下段ダクト６２の吸気口６２ａに対向する位置に積載されたウエハＷの下部（下端領域）が到達する。このときには、開閉弁７１を開とし、下段ダクト６１からの排気を開始する。これにより、基板支持具２４の下部のウエハＷは、更に継続して冷却を受けることになる。また、開閉弁７０は開のままとされ、上段ダクト６０及び中段ダクト６１は、継続的に吸引動作を行う。これにより、新たに反応管４１から露出するウエハＷも上段ダクト６０により冷却されるとともに、上段ダクト６０で冷却された中段のウエハＷは、中段ダクト６１により継続的に冷却される。なお、基板保持具２４の下部に石英からなるダミーウエハが積載される場合には、ダミーウエハＷの部分が吸気口６２ａの大部分と対向し、更にその上の処理対象のウエハＷの下端領域の少なくとも一部が吸気口６２ａと対向するような状態となる。吸気口６２ａは、処理対象のウエハＷであろうと、石英のダミーウエハＷであっても、基板支持具２４に積載保持されたウエハＷの保温筒２８の直上の位置に対向するように配置され、対向位置にあるウエハＷを冷却することになる。
【００５８】
このように、本発明の実施形態に係る熱処理装置１０によれば、保温筒２８に接近した基板保持具２４の下部のウエハＷを最も長く冷却するとともに、最初の段階で、保温筒２８及び保温筒２８に接近した基板保持具２４の下部のウエハＷの冷却を迅速に行うことができる。これにより、保温筒２８に接近した基板保持具２４の下部のウエハＷを積極的に冷却することができ、冷却時間を短縮することができる。また、全体としての冷却のバランスがとれ、高温部Ｈの冷却が遅れてウエハＷを排出できないという事態の発生を防ぐことができる。更に、ローディングエリア２０内の温度上昇を低減することができ、各構成部品の熱負荷を低減させることができる。
【００５９】
なお、中段ダクト６１及び下段ダクト６２の冷却開始のタイミングは、アンロード時の基板支持具２４の下降に連動している限り、種々のタイミングに設定することができる。例えば、中段ダクト６１及び下段ダクト６２の各々の吸引力が及ぶ範囲まで到達したら、直ぐに中段ダクト６１及び下段ダクト６２の排気を開始してもよいし、ウエハＷの高温部Ｈが中段ダクト６１の吸気口６１ａ及び下段ダクト６２の吸気口６２ａに対向したときに排気を開始するようにしてもよい。
【００６０】
なお、動作を早めれば、冷却動作の開始自体は早くなるが、排気ファン８４、８５の排気力は分散され、１個のダクト６０〜６２当たりの排気量は小さくなるので、用途に応じて、適切なタイミングで中段ダクト６０及び下段ダクト６１の冷却動作を開始することが好ましい。
【００６１】
また、基板支持具２４の位置は、回転機構２９の回転数から把握してもよいし、別途センサを設けて検出してもよい。制御部５０が、基板支持具２４の位置、特に高温部Ｈの位置を把握し、所定の位置で開閉弁７０、７１を開にし、中段ダクト６１及び下段ダクト６２の排気動作を開始させることにより、高温部Ｈを効率的に冷却することができる。
【００６２】
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００６３】
１０    熱処理装置
２０    ロードディングエリア
２４    基板支持具
２６    昇降機構
２８    保温筒
２９    回転機構
４０    熱処理炉
４１    反応管
４２    ヒータ
５０    制御部
６０〜６２    ダクト
６０ａ〜６２ａ    吸気口
７０〜７２    開閉弁
８０〜８５    排気ファン
９０〜９２    熱交換器
Ｗ    ウエハ
Ｈ    高温部
【図１】
2018117103.tif 000003
【図２】
2018117103.tif 000004
【図３】
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【図４】
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