(57)【要約】【課題】高精度の温度プロファイルを作ることができる縦型加熱炉の提供。【解決手段】被加熱物６が鉛直方向に通過することにより加熱される縦型加熱炉において、炉内の空間を複数の温度ゾーンに分割するための仕切り板５を設け、その仕切り板５に、被加熱物６が載置された搬送治具４が通過可能な最小の被加熱物通過孔１２を設ける。また、各々の温度ゾーン内に、加熱手段３によって加熱された熱風２を該温度ゾーン内で水平方向に循環させる熱風水平循環手段１を設ける。また、各々の温度ゾーン内に、熱風２を冷却するための冷却エアー１４を供給する冷却エアー供給口１３を設ける。これらにより、自然対流の影響を抑制することができ、炉内に高精度の温度プロファイルを作成することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
炉内を加熱する加熱手段と、被加熱物を搬送治具上に載置して炉内を鉛直方向に搬送する搬送手段と、を少なくとも備える縦型加熱炉において、
前記縦型加熱炉内部に、炉内の空間を鉛直方向の複数の温度ゾーンに分割する仕切り板が設けられ、
前記仕切り板には、前記被加熱物が載置された前記搬送治具が通過可能な通過孔が形成されていることを特徴とする縦型加熱炉。
【請求項２】
炉内を加熱する加熱手段と、被加熱物を搬送治具上に載置して炉内を鉛直方向に搬送する搬送手段と、を少なくとも備える縦型加熱炉において、
前記縦型加熱炉内部に、炉内の空間を鉛直方向の複数の温度ゾーンに分割する仕切り板が設けられ、
前記仕切り板には、前記被加熱物が載置された前記搬送治具が通過可能な、最小面積の通過孔が形成されていることを特徴とする縦型加熱炉。
【請求項３】
各々の前記温度ゾーン内に、前記加熱手段で加熱された熱風を水平に循環させる循環手段を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の縦型加熱炉。
【請求項４】
各々の前記温度ゾーン内に、前記熱風を冷却する冷却エアーを供給する冷却エアー供給手段を有することを特徴とする請求項３記載の縦型加熱炉。
【請求項５】
各々の前記温度ゾーン内の温度を測定する温度測定手段と、
前記温度測定手段で測定した温度と予め設定された温度プロファイルとを比較し、その結果に基づいて、前記加熱手段、前記循環手段及び前記冷却エアー供給手段の少なくとも一つを制御する制御手段と、を有することを特徴とする請求項３又は４に記載の縦型加熱炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被加熱物を加熱する加熱炉に関し、特に、被加熱物が加熱炉の中を鉛直方向に通過する縦型加熱炉に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの加熱処理工程の方式は、以下のような３つのタイプに大別される。
【０００３】
（１）バッチ方式
所定数の被加熱物を一括して、加熱炉の中に入れ、加熱する方式である。前工程から送られてくる被加熱物が、所定数集まる間の待ち時間が発生する。
【０００４】
（２）横型炉方式
被加熱物が、加熱炉の中を水平に通過することにより加熱される方式であり、図４に示すように、前工程から送られてくる被加熱物２３を逐次、炉の中に送り込むことが出来るため、待ち時間がない。横型加熱炉２０の中に特定の温度分布を作っておけば、必要な加熱プロファイルが得られる。しかしながら、被加熱物２３を搬送手段２２に複数水平に並べて搬送するためには、十分な炉長が必要となる。
【０００５】
（３）縦型炉方式
被加熱物が、加熱炉の中を鉛直方向に通過することにより加熱される方式である（例えば、下記特許文献１参照）。被加熱物を垂直に積み重ねるように搬送できる為、横型炉と比較し、設置面積を省スペースとすることが出来る。しかしながら、自然対流の影響が大きく、炉の上部に高温の気体が溜まってしまう。このため、例えば規定の温度まで上昇させ、その温度を一定時間保ち、その後、所定の温度まで下降するといった、台形温度プロファイルを炉内に作ることは困難である。通常の縦型炉では、炉内は温度一定として使用されている。
【０００６】
以上のように、各方式共に課題があり、省スペースで、高精度温度プロファイルの設定が可能で、待ち時間もない加熱方式は存在しない。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−１４４０７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、被加熱物が鉛直方向に通過することにより加熱される縦型加熱炉は、被加熱物が水平方向に通過することにより加熱される横型炉に比べ、設置面積を省スペースとすることが出来る。
【０００９】
しかしながら、縦型炉では自然対流の影響が大きく、炉の上部が高温になってしまい、炉内に高精度の温度プロファイルを作ることが難しいという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、高精度の温度プロファイルを作ることができる縦型加熱炉を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は、炉内を加熱する加熱手段と、被加熱物を搬送治具上に載置して炉内を鉛直方向に搬送する搬送手段と、を少なくとも備える縦型加熱炉において、前記縦型加熱炉内部に、炉内の空間を鉛直方向の複数の温度ゾーンに分割する仕切り板が設けられ、前記仕切り板には、前記被加熱物が載置された前記搬送治具が通過可能な通過孔が形成されているものである。
【００１２】
また、本発明は、炉内を加熱する加熱手段と、被加熱物を搬送治具上に載置して炉内を鉛直方向に搬送する搬送手段と、を少なくとも備える縦型加熱炉において、前記縦型加熱炉内部に、炉内の空間を鉛直方向の複数の温度ゾーンに分割する仕切り板が設けられ、前記仕切り板には、前記被加熱物が載置された前記搬送治具が通過可能な、最小面積の通過孔が形成されているものである。
【００１３】
本発明においては、各々の前記温度ゾーン内に、前記加熱手段で加熱された熱風を水平に循環させる循環手段を有する構成とすることができる。
【００１４】
また、本発明においては、各々の前記温度ゾーン内に、前記熱風を冷却する冷却エアーを供給する冷却エアー供給手段を有する構成とすることができる。
【００１５】
また、本発明においては、各々の前記温度ゾーン内の温度を測定する温度測定手段と、前記温度測定手段で測定した温度と予め設定された温度プロファイルとを比較し、その結果に基づいて、前記加熱手段、前記循環手段及び前記冷却エアー供給手段の少なくとも一つを制御する制御手段と、を有する構成とすることができる。
【００１６】
このように、炉内の空間を複数の温度ゾーンに分割するための仕切り板を設け、該仕切り板に、被加熱物が載置された搬送治具が通過可能な最小面積の通過孔を設けることにより、自然対流の影響を抑制することができ、高精度の温度プロファイルを作ることができる。更に、各々の温度ゾーンに、加熱手段により加熱された熱風を水平に循環させる循環手段を設けたり、熱風を冷却するための冷却エアーを供給する冷却エアー供給手段を設けることにより、より高精度の温度プロファイルを作ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の縦型加熱炉によれば、下記記載の効果を奏する。
【００１８】
本発明の第１の効果は、自然対流の影響を抑制することにより、縦型炉内に高精度な温度プロファイルが設定可能になることである。
【００１９】
通常、縦型炉では自然対流の影響により、高温の気体が炉の上部に溜まってしまい、炉内に高精度の温度プロファイルを作ることが出来ない。しかしながら、本発明の縦型加熱炉では、次の理由により高精度な温度プロファイルが可能になる。
【００２０】
１．炉内を仕切る仕切り板５により複数の温度ゾーンに分けることで、自然対流の領域を小分けする。すなわち、仕切り板５が無い場合、炉内全体を使って自然対流が発生する。一方、仕切り板５がある場合、各温度ゾーン内で部分的に自然対流が発生する。つまり交じり合う領域を小さくすることが出来る。
【００２１】
２．各温度ゾーン内に熱風２を水平循環させることにより、自然対流を強制除去している。
【００２２】
３．仕切り板５に開けた被加熱物通過孔１２は最小面積であり、被加熱物６が載置された搬送治具４と仕切り板５との隙間は最小である。被加熱物６及び搬送治具４自体も仕切りとして使用し、各温度ゾーンの独立性を高めている。
【００２３】
４．各温度ゾーンに冷却エアー供給口１３が装備されている。すなわち、各温度ゾーンは仕切り板５により仕切られ、独立して温度設定可能になっている。しかしながら、隣接する温度ゾーン間の伝熱量は０には出来ず、温度ゾーン間の設定温度差には限界がある。例えば、温度ゾーンＢの温度が２００℃設定の場合、温度ゾーンＣのヒータを稼動させなくても温度ゾーンＣは１５０℃になってしまう、というようなことが生じる。そこで、冷却エアー１４により熱風２を強制冷却することにより、隣接する温度ゾーン間の温度差を大きく取ることが出来るようにし、より自由な温度プロファイル設定を可能にしている。
【００２４】
また、本発明の第２の効果は、高品質な加熱プロセスが可能になることである。
【００２５】
被加熱物６は搬送手段８により、炉内を同一経路で搬送されるため、加熱プロセスのばらつきが極小となる。
【００２６】
また、本発明の第３の効果は、生産時間が短縮できることである。
【００２７】
バッチ炉のように被加熱物６を複数個（例えば４０個）集めて、一度に加熱する方式では、規定数の被加熱物が集まるまでの待ち時間が発生する。本発明の縦型加熱炉では、加熱炉の前の工程が終了した被加熱物６を次から次に炉内に投入していけば良いので、待ち時間が発生しない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
従来技術で示したように、縦型加熱炉は横型加熱炉に比べて設置面積を省スペースとすることが出来るが、縦型加熱炉では自然対流の影響が大きく、炉の上部が高温になってしまい、炉内に高精度の温度プロファイルを作ることが難しいという問題があった。
【００２９】
そこで、本発明では、炉内の空間を複数の温度ゾーンに分割するための仕切り板を設け、その仕切り板に、被加熱物が載置された搬送治具が通過可能な最小の被加熱物通過孔を設ける。また、各々の温度ゾーン内に、加熱手段によって加熱された熱風を該温度ゾーン内で水平方向に循環させる熱風水平循環手段を設ける。また、各々の温度ゾーン内に、熱風を冷却するための冷却エアーを供給する冷却エアー供給口を設ける。これらにより、自然対流の影響を抑制することができ、炉内に高精度の温度プロファイルを作成することができる。
【実施例】
【００３０】
上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の一実施例に係る縦型加熱炉について、図１乃至図３を参照して説明する。図１は、本実施例の縦型加熱炉の全体構成を模式的に示す図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ線における縦型加熱炉の構造を示す断面図である。また、図３は、本実施例の縦型加熱炉の温度プロファイルの例を示す図である。
【００３１】
図１及び図２に示すように、本実施例の縦型加熱炉９は、その中を鉛直方向に被加熱物６を搬送する搬送手段８を有する。搬送手段８としては、スチールベルトやメッシュベルト、金属ワイヤを使用したコンベア等が使用される。
【００３２】
この搬送手段８には、搬送治具４が搬送方向に対して垂直に取り付けられており、被加熱物６が炉の下部で被加熱物搭載手段１１により搬送治具４に一枚ずつ搭載され、炉内を鉛直方向に搬送される。また、炉内を出た被加熱物６は、被加熱物取り出し手段１０により搬送治具４から取り出される。被加熱物搭載手段１０、被加熱物取り出し手段１１は、図１においてコンベアとして図示しているが、ロボットアームや吸着コレット等の機構でも良い。
【００３３】
縦型加熱炉９は、仕切り板５により３つの温度ゾーンＡ、Ｂ、Ｃに分けられており、各温度ゾーンは、独立して温度設定可能な加熱手段３を有している。また、仕切り板５には、搬送治具４に載置された被加熱物６が炉内を垂直搬送可能なように、必要最小限の面積で被加熱物通過孔１２が開いている。この被加熱物通過孔１２は単なる貫通孔としてもよいし、被加熱物通過孔１２近傍にシャッターを設けて、搬送治具４が通過していない時に開孔面積を狭めて自然対流を抑制するようにしてもよい。
【００３４】
また、各温度ゾーン内部には、熱風水平循環手段１が設けられ、熱風水平循環手段１により熱風２が水平循環している。この熱風水平循環手段１は、シロッコファン、クロスフローファン、軸流ファン等の各種ファンが考えられる。各温度ゾーンの熱風２の流量や流速等は同じとしてもよいし、温度ゾーン毎に熱風２の流量や流速等を変えてもよい。
【００３５】
また、各温度ゾーン内部には、冷却エアー供給口１３が設けられ、熱風２を冷却する冷却エアー１４が図示しない冷却エアー供給手段から冷却エアー供給口１３を介して供給される。冷却エアー１４として、通常、常温気体が利用されるが、冷却エアー１４は熱風２よりも温度が低ければよい。また、各温度ゾーンの冷却エアー１４の温度や流量、流速等は同じとしてもよいし、温度ゾーン毎に冷却エアー１４の温度や流量、流速等を変えてもよい。
【００３６】
また、各々の温度ゾーンに、内部の温度を測定する温度測定手段（図示せず）を設けると共に、熱風水平循環手段１及び冷却エアーを供給する冷却エアー供給手段（図示せず）の動作を制御する制御手段を設け、制御手段で、温度測定手段で測定した温度と予め設定された温度プロファイルとを比較し、その結果に応じて、加熱手段３、熱風水平循環手段１及び冷却エアー供給手段の少なくとも一つの動作を制御する構成とすれば、より高い精度で炉内の温度を制御することができる。
【００３７】
尚、本実施例では便宜上、温度ゾーンを３つとしたが、より多くの温度ゾーン、また
は２つの温度ゾーンに分けても構わない。また、図１では、各々の温度ゾーンの長さを略等しくしたが、温度変動が大きい温度ゾーンの長さを短くするなど、温度ゾーン毎に長さを変えてもよい。
【００３８】
次に、本実施例の縦型加熱炉９の動作について説明する。
【００３９】
被加熱物搭載手段１０により、搬送治具４に搭載された被加熱物６は、搬送手段８により炉内を垂直上方向に搬送される。炉内は仕切り板５により温度ゾーンＡ、Ｂ、Ｃに分けられており、各温度ゾーンは、独自に温度設定可能な加熱手段３を有している。この加熱手段３により、温度ゾーン内を水平巡回する熱風２を加熱し、所定の温度に保っている。また、各温度ゾーンには、熱風２を循環させる熱風水平循環手段１及び冷却エアーを供給する冷却エアー供給口１３が設けられており、温度ゾーン内を所定の温度に保っている。
【００４０】
そして、被加熱物６は各温度ゾーンを通過することにより、例えば、図３に示したような温度プロファイルで水平循環している熱風により加熱される。加熱工程が終了した被加熱物６は、被加熱物取り出し手段１２により搬送治具４から取り出される。
【００４１】
このように、炉内の空間を複数の温度ゾーンに分割するための仕切り板５を設け、その仕切り板５に、被加熱物６が載置された搬送治具４が通過可能な最小面積の被加熱物通過孔１２を設けたり、各々の温度ゾーン内に、加熱手段３によって加熱された熱風２を該温度ゾーン内で水平方向に循環させる熱風水平循環手段１を設けたり、各々の温度ゾーン内に、熱風２を冷却するための冷却エアーを供給する冷却エアー供給口１３を設けることにより、自然対流の影響を抑制することができ、炉内に高精度の温度プロファイルを作成することができる。
【００４２】
なお、上記実施例では、被加熱物６が上方に搬送される縦型加熱炉９について記載したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、被加熱物６が下方に搬送される縦型加熱炉に対しても同様に適用することができる。また、本発明は縦型加熱炉において顕著な効果を奏するが、被加熱物６が水平に搬送される横型加熱炉に対しても適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の利用分野として、半導体ウェハやプリント基板、電子デバイスに対して加熱処理を行う加熱処理装置に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施例に係る縦型加熱炉の全体構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の一実施例に係る縦型加熱炉の構造を示す図であり、図１のＸ−Ｘ線における断面図である。
【図３】本発明の一実施例に係る縦型加熱炉の温度プロファイルの例を示す図である。
【図４】従来の横型加熱炉の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１  熱風水平循環手段
２  熱風
３、３ａ、３ｂ  加熱手段
４  搬送治具
５  仕切り板
６  被加熱物
７  熱風水平循環用境界壁
８、８ａ、８ｂ  搬送手段
９  加熱炉
１０  被加熱物取り出し手段
１１  被加熱物搭載手段
１２  被加熱物通過孔
１３  冷却エアー供給口
１４  冷却エアー
２０  横型加熱炉
２１  加熱手段（ヒータ）
２２  搬送手段（コンベア）
４３  被加熱物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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