(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱用または伝熱用の壁体（２２、２３、２４、２５）で区画されたスペースであって被加熱体（Ｋ１）を収容する収容スペース（２１）が複数個配列されてなり、一面を前面、前記一面の反対側の面を背面とし、前記前面が常時開口している開口部（２１ａ）とされ、前記背面が背部断熱板（２６ｄ）により閉塞された箱状の加熱炉（２０）と、
前記収容スペースの開口部を介して、前記収容スペースに対して前記被加熱体の投入および回収を行う搬送部（１０）と、
前記収容スペース内を通じて前記開口部へ流動させる熱風を送る送風口（２９）と、
前記送風口から前記収容スペースに対して送られる前記熱風の温度を調整する温度調整部（３０）と、
前記熱風の風量を調整する風量調整部（４０）と、を備え、
前記温度調整部は、前記加熱用または伝熱用の壁体とは別体であり、
前記熱風が前記収容スペースのうち最下部に位置する最下部収容スペース（２１ｂ）の最下部開口部（２１ｃ）から外部に流れ出る加熱装置。
【請求項２】
前記温度調整部においては、前記収容スペースのうち前記最下部開口部における温度をＡ（℃）とし、前記加熱用または伝熱用の壁体の温度をＣ（℃）とした場合において、
Ａ＋４０＜Ｃが成り立つときには、前記熱風の温度を前記加熱用の壁体の温度を上限として上げるように調整し、
Ａ＋４０≧Ｃが成り立つときには、前記熱風の温度を下げるように調整する請求項１に記載の加熱装置。
【請求項３】
前記風量調整部においては、前記収容スペースのうち前記最下部開口部における温度をＡ（℃）とし、前記収容スペースのうち前記最下部収容スペースの前記背面の温度をＢ（℃）とした場合において、
Ａ＜Ｂが成り立つときには、前記風量を上げるように調整し、
Ａ≧Ｂが成り立つときには、前記風量を下げるように調整する請求項１または２に記載の加熱装置。
【請求項４】
前記熱風の温度は、前記加熱用の壁体の温度よりも低い請求項１ないし３のいずれか１つに記載の加熱装置。
【請求項５】
半導体装置の製造方法であって、請求項１ないし４のいずれか１つの加熱装置に前記半導体装置の一部または全部を投入して加熱することを含む半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、常時開口した被加熱体の収容スペースを有する加熱装置および当該加熱装置を用いた半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、被加熱体を加熱する加熱装置としては、箱状の加熱スペースおよび扉を備え、加熱スペースが扉によって密閉される構造を有するものが多く用いられてきた。しかし、扉を開けて被加熱体を加熱スペースに搬入する際に、加熱スペースに外気が侵入して加熱スペース内の温度低下を引き起こすため、低下した温度分だけ余分な昇温をする必要がある。そのため、加熱装置の昇温性能を向上させるためには、加熱スペース内の温度低下を如何に抑制するかが重要な課題である。
【０００３】
また、近年、加熱スペースへの被加熱体の出し入れを頻繁に行いたい等の理由から、上記した扉を省略した構成とした加熱装置（以下「常時開口型の加熱装置」という。）が使用されてきている。この場合、加熱スペースは常時開口することとなり、開口部を介して加熱スペース内部が外気に常時晒された状態となるため、外気侵入による加熱スペース内の温度低下がより顕著となる。このような常時開口型の加熱装置としては、例えば特許文献１の加熱装置が挙げられる。
【０００４】
特許文献１に記載の加熱装置は、常時開口している開口部を有する箱状の加熱スペースと、加熱用壁体、伝熱用壁体および熱放射部材によって加熱スペースを区画した被加熱体の収容スペースと、不活性ガスを供給するための複数のガス流路とを備えている。
【０００５】
また、加熱スペース内において、加熱用壁体および伝熱用壁体が左右に配置され、熱放射部材が上下に配置されている。加熱スペースがこのように加熱用壁体、伝熱用壁体および熱放射部材により区画されることで、被加熱体の収容スペースとなる。さらに、加熱用壁体および伝熱用壁体には、不活性ガスを供給するための複数のガス流路が複数設けられている。
【０００６】
これにより、各収容スペースの左右に配置された加熱用壁体および伝熱用壁体から伝わった熱が、各収容スペースの上下に配置された熱放射部材を通じて各収容スペースにムラなく均等に伝達される。加えて、加熱用壁体および伝熱用壁体を通じて加熱されたガス流路内の不活性ガスを各収容スペースに供給し、ファンなどを設けずに余分な熱気の循環をしないことで、熱の散逸が少なく温度分布の均一性に優れた常時開口型の加熱装置となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４５５３６３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１の加熱装置は、加熱スペースのうち開口部から離れた場所については温度均一性に優れるものの、開口部から収容スペース内への外気侵入について対策がされていない。そのため、外気の侵入により開口部付近の温度が低下してしまい、開口部付近の収容スペースについては有効に活用できない。
【０００９】
ここで、このような常時開口型の加熱装置は、例えば半導体装置の製造の効率を高めるためなどに用いられる。この半導体装置の製造の効率を高めるためには、加熱装置への一度の投入でより多くの半導体装置を加熱することが有効である。例えば半導体装置などの被加熱体を収容スペースにより多く投入するためには、外気の侵入による温度低下の影響が出ない領域を広く確保することが求められる。具体的には、例えば収容スペースの奥行きを広くして加熱装置を大型化することや収容スペースの加熱温度を高めに設定すること等が考えられる。しかし、このような加熱装置は、一度の投入でより多く半導体装置を加熱できるものの、当該加熱装置の導入や運用にかかるコストが増大することから望ましくない。そのため、より安価に、昇温性能の高い加熱装置および昇温性能の高い加熱装置を用いた半導体装置の製造方法が求められる。
【００１０】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、昇温性能の高い加熱装置および当該加熱装置を用いた半導体装置の製造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】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の加熱装置は、加熱用または伝熱用の壁体（２２、２３、２４、２５）で区画されたスペースであって被加熱体（Ｋ１）を収容する収容スペース（２１）が複数個配列されてなり、一面を前面、一面の反対側の面を背面とし、前面が常時開口している開口部（２１ａ）とされ、背面が背部断熱板（２６ｄ）により閉塞された箱状の加熱炉（２０）と、収容スペースの開口部を介して、収容スペースに対して被加熱体の投入および回収を行う搬送部（１０）と、収容スペース内を通じて開口部へ流動させる熱風を送る送風口（２９）と、送風口から収容スペースに対して送られる熱風の温度を調整する温度調整部（３０）と、熱風の風量を調整する風量調整部（４０）と、を備え、温度調整部は、加熱用または伝熱用の壁体とは別体であり、熱風が収容スペースのうち最下部に位置する最下部収容スペース（２１ｂ）の最下部開口部（２１ｃ）から外部に流れ出る。
【００１２】
このように、収容スペースの背面から開口部に向かう熱風を流し、開口部から収容スペース内への外気侵入を抑制する機構を備えることで、常時開口された加熱装置であっても、収容スペース内の温度低下を防ぐことができる。また、熱風については、収容スペース内への外気侵入を防ぐために供給するものであって、収容スペース内の温度を直接的に上昇させるために用いるものでないため、熱風の温度を収容スペースの設定温度以上に上げる必要はない。そのため、このような機構を備えることで、熱風の供給により収容スペース内の温度低下を抑制でき、収容スペース内の温度維持のための消費エネルギーを少なくできることから、昇温性能の高い常時開口型の加熱装置となる。
【００１３】
請求項５に記載の半導体装置の製造方法は、半導体装置の製造方法であって、請求項１ないし４のいずれか１つの加熱装置に前記半導体装置の一部または全部を投入して加熱することを含む。
【００１４】
昇温性能の高い常時開口型の加熱装置では、外気の侵入による温度低下が抑制されることから収容スペース内のほぼ全てのスペースを用いて十分に被加熱体を加熱することができる。また、常時開口型の加熱装置であることから、頻繁に被加熱体の投入および回収を行う際の加熱および回収の作業効率が高くなる。そのため、このような加熱装置を用いて、半導体装置の製造における加熱を実施することで、一度の投入により多くの半導体装置の加熱処理を行うことができ、効率よく半導体装置を製造することができる。
【００１５】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１実施形態の加熱装置の概略斜視図である。
【図２】第１実施形態の加熱装置の送風口近傍を示した概略断面図である。
【図３】第１実施形態の加熱装置における送風口の配置例を示した概略斜視図である。
【図４】従来の常時開口型の加熱装置と外気の流れを示した概略断面図である。
【図５】第１実施形態の加熱装置と外気の流れを示した概略断面図である。
【図６】熱風の温度および熱風の風量の条件と被加熱体を設定温度にまで昇温するのに要する時間との関係を示す図である。
【図７】被加熱体を第１実施形態の加熱装置に投入して昇温した際の昇温過程および設定温度への到達時間について、実際の温度測定結果とシミュレーション結果との比較を示した図である。
【図８】加熱装置の収容スペースの温度と被加熱体の温度との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１８】
（第１実施形態）
第１実施形態の常時開口型の加熱装置Ｓ１（以下、単に「加熱装置Ｓ１」という。）について、図１、図２を参照して述べる。なお、図１では、本実施形態の加熱装置Ｓ１のうち収容スペース２１の背面側に位置する後述の背部断熱板２６ｄや該背部断熱板２６ｄに複数個設置された送風口２９については、一部または全部を破線で示している。また、図２では、本実施形態の加熱装置Ｓ１のうち下部側における断面図を示しており、加熱装置Ｓ１の上部側の構成や後述する温度調整部３０等の構成を一部省略している。
【００１９】
常時開口型の昇温性能の高い加熱装置Ｓ１は、例えば自動車などの車両に搭載される圧力センサなどの半導体装置の製造の際、これらの一部または全部を構成する被加熱体Ｋ１を加熱するために用いられる。
【００２０】
まず、本実施形態の加熱装置Ｓ１の全体構成について説明する。加熱装置Ｓ１は、収容スペース２１を複数個有する加熱炉２０と、搬送部１０と、熱風を収容スペース２１に送る送風口２９と、熱風の温度調整部３０と、熱風の風量調整部４０とにより構成されている。
【００２１】
まず、搬送部１０は、被加熱体Ｋ１を載せた状態で収容スペース２１内に投入され、被加熱体Ｋ１の加熱が完了したら被加熱体Ｋ１ごと回収されるものである。また、搬送部１０は、収容スペース２１の後述する保持溝２８に引っ掛けることで被加熱体Ｋ１とともに収容スペース２１内に固定されるものであり、Ａｌ等の熱伝導性に優れた金属板等よりなる。また、図１に示す矢印は、搬送部１０を収容スペース２１に投入する方向Ｙ１（以下「投入方向Ｙ１」という。）を示している。なお、被加熱体Ｋ１としては、特に限定されるものではないが、例えば圧力センサなどの半導体装置が挙げられる。
【００２２】
次に、加熱炉２０について説明する。加熱炉２０は、外形が断熱板２６ａ、２６ｂ、２６ｃ、２６ｄで区画されている。断熱板は、上部断熱板２６ａ、下部断熱板２６ｂ、側部断熱板２６ｃ、背部断熱板２６ｄよりなり、耐熱性および断熱性に優れる断熱材料よりなる。なお、背部断熱板２６ｄには、送風口２９が複数個設けられている。
【００２３】
また、加熱炉２０は、後述する加熱用または伝熱用の壁体２２〜２５によって区画されたスペースであって被加熱体Ｋ１を加熱するための複数個の収容スペース２１を備える。そして、加熱炉２０は、これら複数個の収容スペース２１全体を、被加熱体Ｋ１を加熱する際には常時、所望の加熱温度に保持している。
【００２４】
次に、壁体２２〜２５について、順に説明する。第１壁体２２は、加熱炉２０において断熱板２６ａ〜２６ｄで囲まれた空間内において鉛直方向に沿って設置され、距離を隔てて複数個対向するように配置されている。また、第１壁体２２同士は、搬送部１０の幅よりも狭い距離で配置されている。第２壁体２３は、第１壁体２２間にて距離を隔てて水平方向に棚状に複数個配置されている。第３壁体２４は、図２に示すように加熱炉２０の背面側を塞ぐように配置されており、第３壁体２４のうち加熱炉２０の下面側、すなわち複数個の収容スペース２１のうち最下部に位置するものと面する部分に、後述する熱風を送風するための送風口２９が複数個設けられている。そして、第４壁体２５は、加熱炉２０の上面側および下面側を塞ぐように配置されている。これらの壁体２２〜２５は、熱伝導性に優れたＡｌ等の金属よりなり、板状をなす。
【００２５】
このように、各壁体２２〜２５で区画された個々の収容スペース２１は、加熱炉２０の一面を前面、該一面の反対面を背面として、該前面を常時開口された開口部２１ａとし、背面が背部断熱板２６ｄにより後述する送風口２９を除いて閉塞されている。つまり、収容スペース２１は、前面側が開口し、背面側が閉塞された直方体箱状の空間として形成される。そして、図１に示されるように、複数個の収容スペース２１は、図１の上部断熱板２６ａと下部断熱板２６ｂとが向き合う方向である鉛直方向と図１の２つの側部断熱板２６ｃが向き合う方向である水平方向とに並ぶ格子状配列を構成している。図１では、複数個の収容スペース２１は、鉛直方向に４個、水平方向に３個の４×３の格子状配列を形成している。
【００２６】
次に、図１に示されるように、第１壁体２２ないし第４壁体２５のいずれか、ここでは、第１壁体２２内に電気ヒータ２７が設けられている。この電気ヒータ２７は、加熱炉２０における各収容スペース２１を所望の加熱温度に保持するためのものである。
【００２７】
次に、第１壁体２２のうち他の第１壁体２２と向き合う面には、保持溝２８が設けられている。具体的には、保持溝２８は、図１、図２に示されるように、第１壁体２２の内面にて投入方向Ｙ１に沿って延びており、向き合う他の第１壁体２２の保持溝２８と同じ高さに設けられた溝である。また、保持溝２８が形成された部分における第１壁体２２同士の距離が搬送部１０の幅よりも広くなっており、搬送部１０を投入して保持できるようになっている。
【００２８】
次に、送風口２９について説明する。送風口２９は、加熱装置Ｓ１の背部断熱板２６ｄおよび第３壁体２４を貫通するように、水平方向に並んで複数個配置されている。そして、本実施形態では、送風口２９には後述する熱風を送り込む熱風用配管３１が接続されており、熱風用配管３１には該熱風の温度を調整する温度調整部３０および該熱風の風量を調整する風量調整部４０が接続されている。なお、熱風用配管３１は、耐熱性および断熱性に優れる配管材料からなる。
【００２９】
また、送風口２９の配置例について、図３を参照して説明する。図３では、加熱炉２０の背面であって、鉛直方向に並んで配置されている複数の収容スペース２１のうち最下部に位置する収容スペース２１ｂ（以下「最下部収容スペース２１ｂ」という。）の背面側に複数の送風口２９を設けた例を示している。また、図３は収容スペース２１の上面側に位置する第２壁体２３を省略した斜視図であり、被加熱体Ｋ１を載せた搬送部１０を投入した状態を示している。
【００３０】
収容スペース２１には、熱風を送るための熱風用配管３１を通じて複数の送風口２９から熱風が送り込まれ、熱風が背面側から開口部２１ａへと流れて外部へ流動する。これにより、外気が収容スペース２１へと侵入することを阻み、収容スペース２１の温度低下を抑制することができる。送風口２９の配置については、特に制限はないが、複数個の送風口２９を水平方向に並ぶように設けるのが好ましい。複数の送風口２９を水平方向に並ぶように設けることで、熱風が均等に流れやすくなり、熱風がより均等に流れるほど、収容スペース２１への外気の侵入を阻みやすくなるためである。
【００３１】
また、送風口２９については、最下部収容スペース２１ｂに隣接する位置に設置することがより好ましい。後述するように、外気が最も侵入しやすいのは最下部収容スペース２１ｂであり、最下部収容スペース２１ｂに隣接する位置に送風口２９を設けることが、昇温性能の高い加熱装置Ｓ１とするのに最も効果が高いと考えられるためである。
【００３２】
なお、熱風の流れについては、収容スペース２１内を循環させてもよいが、最終的に熱風が開口部２１ａのうち少なくとも最下部収容スペース２１ｂの開口部２１ｃ（以下「最下部開口部２１ｃ」という。）から外部へ流れ出るならば、特に制御しなくてもよい。
【００３３】
次に、温度調整部３０について説明する。温度調整部３０は、最下部収容スペース２１ｂのうち最下部開口部２１ｃと背面側の任意の場所との温度差に基づいて、熱風の温度を調整するものである。温度調整部３０には、後述する式３、４に基づいて、熱風温度の上昇のための加熱およびその停止を行う装置が用いられる。この装置については、加熱やその停止ができるものであればよく、公知のヒータ製品などを用いることができる。
【００３４】
次に、風量調整部４０について説明する。風量調整部４０は、収容スペース２１のうち最下部開口部２１ｃにおける温度と第１壁体２２の温度との差に基づいて熱風の風量を調整するものである。風量調整部４０には、後述する式５、６に基づいて、熱風の風量の増減を行う装置が用いられる。この装置については、風量の調整ができるものであればよく、公知のファン製品などを用いることができる。
【００３５】
ここで、例えば最下部収容スペース２１ｂの背面側から最下部開口部２１ｃへと向かう熱風を送る機構を備えた加熱装置Ｓ１の効果について、図４、図５を参照して説明する。図４では、熱風を収容スペース２１に送る機構が設けられていない従来の常時開口型の加熱装置の断面図を示している。また、図５では、最下部収容スペース２１ｂに熱風を背面から最下部開口部２１ｃへと送る機構を備えた本実施形態の加熱装置Ｓ１の断面図を示している。なお、図４、図５では、鉛直方向に４個の収容スペース２１を備えた常時開口型の加熱装置のうちの鉛直方向１列の断面図であって、該収容スペース２１の全てに被加熱体Ｋ１を載せた搬送部１０を投入した状態を示している。
【００３６】
従来の常時開口型の加熱装置では、４つの収容スペース２１内の暖められた空気が外部に流れる際に、図４に示す上昇気流５０が発生する。４つの収容スペース２１のうち最下部収容スペース２１ｂ以外の３つについては、下側に位置する収容スペース２１から発生する上昇気流５０により外気６０が侵入しにくい状態となっている。これに対して、最下部収容スペース２１ｂについては、外気６０の侵入を阻むような上昇気流５０の流れがないため、外気６０が侵入しやすい状態となっている。その結果、最下部収容スペース２１ｂには外気６０が侵入し、最下部開口部２１ｃに近い部分の温度低下が発生する。これにより、最下部収容スペース２１ｂに投入した被加熱体Ｋ１のうち最下部開口部２１ｃに近い位置にあるものについて、十分な加熱がされないこととなる。そのため、最下部収容スペース２１ｂの温度を上げるために、例えば余分に加熱をする、最下部収容スペース２１ｂについては背面側に近い部位のみに被加熱体Ｋ１を投入する等の措置が必要になる。よって、加熱装置が余分なエネルギーを消費するか、一度の投入において加熱できる被加熱体Ｋ１の数が減るなどの不具合が生じることとなる。
【００３７】
一方、本実施形態の加熱装置Ｓ１は、最下部収容スペース２１ｂの背面側から最下部開口部２１ｃへと流れる熱風を送る機構を備えている。具体的には、最下部収容スペース２１ｂの背面側に位置する第３壁体２４および背部断熱板２６ｄには、熱風を送り込む送風口２９が設けられている。そして、図５に示すように、熱風が送風口２９を通じて最下部収容スペース２１ｂに送られる。このように、熱風が最下部収容スペース２１ｂの背面側から最下部開口部２１ｃへと向かって流れ、最下部開口部２１ｃから外部へと流れ出ることで熱風による上昇気流７０が生じる。この熱風による上昇気流７０により外気６０の最下部収容スペース２１ｂへの侵入が阻まれることにより、最下部収容スペース２１ｂへの外気６０の侵入による温度低下を抑制することができる。これにより、最下部収容スペース２１ｂの最下部開口部２１ｃ付近に被加熱体Ｋ１を投入しても、被加熱体Ｋ１を十分に加熱することができ、全ての収容スペース２１を有効に活用できる。
【００３８】
また、この熱風は、収容スペース２１のうち特に最下部収容スペース２１ｂへの外気６０の侵入を抑制するためのものであって、被加熱体Ｋ１を直接加熱するためのものではない。そのため、この熱風の温度は、最下部収容スペース２１ｂ内の温度を過剰に下げない程度の温度に設定すればよく、最下部収容スペース２１ｂの設定温度未満であってもよい。これにより、常時開口型の加熱装置の昇温性能をより省エネルギーで向上させることができる。よって、このように熱風を最下部収容スペース２１ｂの背面側から送り、最下部開口部２１ｃから流動させる機構を備えることにより、加熱装置自体を大きくしたり、過剰に高温の熱風を送る手段を別途備えたりすることなく、昇温性能の高い加熱装置Ｓ１とすることができる。つまり、上記のような熱風を送る機構を常時開口型の加熱装置に備えることにより、より安価に、昇温性能の高い加熱装置Ｓ１とできる。
【００３９】
次に、本実施形態の加熱装置Ｓ１における熱風の温度およびその風量と加熱装置Ｓ１内に設置した被加熱体Ｋ１の昇温時間との関係について図６を参照して説明する。図６では、加熱装置Ｓ１の最下部収容スペース２１ｂに被加熱体Ｋ１を載せた搬送部１０を投入し、熱風の温度と熱風の風量の各条件において被加熱体Ｋ１が破線で示した設定温度（１４０℃）に到達した時間を相対的な数値として示している。具体的には、図６では、熱風の風量がゼロの条件において被加熱体Ｋ１が室温から１４０℃に到達するのに要する時間を１００％（以下「基準時間」という。）としている。そして、図６での割合の表示は、熱風の温度と熱風の風量の各条件において被加熱体Ｋ１が室温から１４０℃に到達するまでに要する時間（以下「所要時間」という。）を、基準時間に対して相対的に表したものである。つまり、１００％よりも小さい場合には、熱風の風量がゼロの場合よりも短時間で被加熱体Ｋ１が設定温度に到達し、１００％よりも大きい場合には、熱風の風量がゼロの場合よりも長時間で被加熱体Ｋ１が設定温度に到達することを意味する。なお、図６では、設定温度を１４０℃とした例を示しているが、他の設定温度であってもよく、その際の基準時間と所要時間の考え方については上記と同様である。
【００４０】
また、全ての詳細な条件について実際に温度測定することが現実的でないことから、図６に示す結果については、シミュレーションにより得た。なお、シミュレーションソフトとしては、例えばメンター・グラフィックス・ジャパン社製の３次元ＣＦＤ（数値流体力学：ＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌＦｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓの略）ソフトの「ＦｌｏＴＨＥＲＭ」を用いることができる。また、汎用の他の３次元ＣＦＤソフトを用いてもよい。ただし、シミュレーションにより得られた結果が、実際の測定により得られる結果に対してどの程度の精度であるか確認する必要がある。
【００４１】
そこで、図７に示すように、被加熱体Ａおよび被加熱体Ｂを加熱装置Ｓ１に投入し、室温から設定温度１４０度に昇温した際の実際の温度測定の結果と、シミュレーションにより得られたデータの２１点との比較を行った。図７では、実線で示したデータが被加熱体Ａ、Ｂの実際の温度測定の結果を示し、ポイントのデータのうち四角印（□）が被加熱体Ａのシミュレーション結果を、丸印（○）が被加熱体Ｂのシミュレーション結果を示している。なお、シミュレーションソフトによるデータの算出については、５０秒刻みで行っている。また、被加熱体Ａ、Ｂとは、形状の異なる半導体装置である。
【００４２】
実際の測定結果とシミュレーションの結果とを比較すると、被加熱体Ａ、Ｂともに、昇温過程にやや差が見られるものの、設定温度に到達する時間についてはほぼ同じであった。そのため、このシミュレーションの結果で得られた温度および到達時間の数値については、実測値との乖離が小さいと考えらえる。
【００４３】
なお、最下部収容スペース２１ｂのうち最下部開口部２１ｃから少なくとも７０〜８０ｍｍ程度離れた位置までは、外気の侵入により最下部収容スペース２１ｂの設定温度に対して被加熱体Ｋ１の温度低下が起きることがわかっている。そのため、被加熱体Ｋ１のうち温度を測定するものの位置については、最下部開口部２１ｃから背面側へ６０ｍｍ離れた場所とした。また、基準時間については、およそ３０分程度である。さらに、図６の各条件における所要時間の数値別に領域を区分し、各領域をそれぞれＡないしＨとしている。
【００４４】
まず、熱風温度１０５℃以上１５０℃未満、かつ、熱風の風量２Ｌ／ｍｉｎ以上８Ｌ／ｍｉｎ未満の領域Ａについては、所要時間が８０％であり、基準時間よりも２０％短い時間で設定温度の１４０℃に到達した。
【００４５】
熱風温度１２５℃以上１５０℃未満、かつ、熱風の風量８Ｌ／ｍｉｎ以上１３Ｌ／ｍｉｎ未満の領域Ｂについては、所要時間が６５％であり、基準時間よりも３５％短い時間で設定温度の１４０℃に到達した。
【００４６】
熱風温度１０５℃以上１２５℃未満、かつ、熱風の風量８Ｌ／ｍｉｎ以上１３Ｌ／ｍｉｎ未満の領域Ｃについては、所要時間が７０％であり、基準時間よりも３０％短い時間で設定温度の１４０℃に到達した。
【００４７】
熱風温度１３５℃以上１５０℃未満、かつ、熱風の風量１３Ｌ／ｍｉｎ以上の領域Ｄについては、所要時間が６０％であり、基準時間よりも４０％短い時間で設定温度の１４０℃に到達した。
【００４８】
熱風温度１２５℃以上１３５℃未満、かつ、熱風の風量１３Ｌ／ｍｉｎ以上２０Ｌ／ｍｉｎ未満の領域Ｅについては、所要時間が７０％であり、基準時間よりも３０％短い時間で設定温度の１４０℃に到達した。
【００４９】
熱風温度１０５℃以上１２５℃未満、かつ、熱風の風量１３Ｌ／ｍｉｎ以上１６Ｌ／ｍｉｎ未満および熱風温度１１５℃以上１２５℃未満、かつ、熱風の風量１６Ｌ／ｍｉｎ以上１８Ｌ／ｍｉｎ未満の領域Ｆについては、所要時間が９０％であった。この領域の条件においては、基準時間よりも１０％短い時間で設定温度の１４０℃に到達した。
【００５０】
熱風温度１２５℃以上１３５℃未満、かつ、熱風の風量２０Ｌ／ｍｉｎ以上の領域Ｇについては、所要時間が８０％であり、基準時間よりも２０％短い時間で設定温度の１４０℃に到達した。
【００５１】
熱風温度１００℃以上１０５℃未満、かつ、熱風の風量１３Ｌ／ｍｉｎ以上および熱風温度１０５℃以上１１５℃未満、かつ、熱風の風量１６Ｌ／ｍｉｎ以上１８Ｌ／ｍｉｎ未満および熱風温度１０５℃以上１２５℃未満、かつ、熱風の風量１８Ｌ／ｍｉｎ以上の領域Ｈについては、所要時間が１００％を超えていた。この領域の条件においては、基準時間よりも長い時間で設定温度の１４０℃に到達した。
【００５２】
このように最下部開口部２１ｃから流れ出る熱風を最下部収容スペース２１ｂの背面から流すことにより、最下部収容スペース２１ｂへの外気の侵入を阻むことができる。その結果、最下部収容スペース２１ｂに投入した被加熱体Ｋ１を、風量ゼロの条件に比べて短時間で最下部収容スペース２１ｂの設定温度に到達させることができることが確認された。ただし、熱風の温度を必要以上に下げ過ぎたり、熱風の風量を必要以上に上げ過ぎたりすると、最下部収容スペース２１ｂ内の温度上昇を妨げる結果となるため、熱風の温度およびその風量については適正な条件を選択する必要がある。
【００５３】
また、熱風の温度を高く設定するほど、最下部収容スペース２１ｂの設定温度に到達する時間については短くなる一方で、昇温に要するエネルギーについては増加してしまうため、加熱装置Ｓ１の消費エネルギーが増大する。そのため、昇温性能の高い加熱装置Ｓ１において、さらに当該装置の消費エネルギーを抑えるためには、エネルギー効率を考慮に入れつつ、熱風の温度およびその風量の条件を選択する必要がある。
【００５４】
ここで、エネルギー効率について説明する。図６では、熱風の温度およびその風量の各条件と被加熱体Ｋ１が設定温度に到達する所要時間との関係を示した。しかし、所要時間が少ないほど消費エネルギーが少なくなりやすく昇温性能を上げることができるものの、エネルギー効率も考慮に入れた場合には、所要時間が短くなれば熱風をどのような条件にしてもよいわけではない。
【００５５】
具体的には、所要時間が少ないほど消費エネルギーが少なくなる傾向にある一方で、熱風の温度および熱風の風量が増加するほど消費エネルギーが増加する傾向にある。つまり、ＡないしＨの領域のうち、基準時間の短縮による消費エネルギーの削減分が、熱風の温度および熱風の風量に要した消費エネルギーの増加分よりも多くなる領域については、熱風を送る機構を備えていない加熱装置よりもエネルギー効率が高い。この考え方によれば、領域Ａのうち熱風温度が１２５℃以下の領域、領域Ｂのうち熱風温度が１４０℃以下の領域および領域Ｃ、特に領域Ｃが最もエネルギー効率が高い領域となる。その他の領域については、昇温性能を高める結果が得られるものの、これらの領域に比べてエネルギー効率が低い領域となる。
【００５６】
より具体的に説明すると、基準時間の短縮による消費エネルギーの削減分（以下「削減エネルギーＸ」という。）と熱風による消費エネルギーの増加分（以下「増加エネルギーＹ」という。）との比率を、エネルギー効率の指標とすることができる。削減エネルギーＸ（単位：Ｗｈ）とは、設定温度に到達させるのに要する時間を短縮した分だけ削減できた加熱炉のエネルギーであり、以下の式で表すことができる。
【００５７】
Ｘ＝加熱炉電力×（基準時間−所要時間）・・・式１
また、増加エネルギーＹ（単位：Ｗｈ）は、熱風の生成に要するヒータ電力、すなわち熱風として加熱炉に送り込む分量の空気を室温から熱風温度にまで加熱するために要するエネルギーであり、以下の式で表すことができる。
【００５８】
Ｙ＝風量×密度×（熱風温度−室温）×比熱・・・式２
式２において、風量と密度の積が送り込む空気の分量を示し、熱風温度から室温を差し引いた値が空気の温度上昇分を示す。そして、空気の分量、空気の温度上昇分と比熱とを乗ずることにより、熱風として送り込む分量の空気を熱風温度まで加熱するのに要するエネルギーとなる。上記の式によって得られたＸおよびＹにより、Ｘ／Ｙの値を算出する。このＸ／Ｙの値が大きいほど、増加エネルギー分Ｙに対して削減エネルギー分Ｘが大きい、すなわちエネルギー効率が高いことを示すため、これをエネルギー効率の指標として用いることができる。
【００５９】
仮に加熱炉電力を２ＫＷｈとした場合のＸ／Ｙを計算すると、例えば領域Ａのうち熱風温度１０５℃〜１４０℃、風量７Ｌ／ｍｉｎの領域においては、Ｘ＝４００、Ｙ＝１３〜１８、Ｘ／Ｙ＝２２〜３１であった。領域Ｂのうち熱風温度１３０℃、１４０℃、風量１０１０Ｌ／ｍｉｎについては、Ｘ＝７００、Ｙ＝２１、２３、Ｘ／Ｙ＝３４、３１であった。領域Ｃのうち熱風温度１０５℃、１１５℃、風量１０Ｌ／ｍｉｎについては、Ｘ＝６００、Ｙ＝１６、１８、Ｘ／Ｙ＝３８、３４であった。領域Ｅのうち熱風温度１３０℃、風量１４Ｌ／ｍｉｎについては、Ｘ＝６００、Ｙ＝２９、Ｘ／Ｙ＝２１であった。このような計算を行い、図６各における各領域のエネルギー効率を比較したところ、領域Ａのうち熱風温度１４０℃以下の領域、領域Ｂのうち熱風温度１４０℃以下の領域および領域Ｃのエネルギー効率が高かった。なお、いずれの領域においても熱風温度が低いほど、Ｘ／Ｙが大きくなる傾向であった。また、加熱炉電力が変わっても各領域におけるＸ／Ｙの値についての傾向については同様であり、上記の領域Ａ、Ｂ、Ｃのエネルギー効率が高く、特に領域Ｃのエネルギー効率が高かった。
【００６０】
したがって、図６の領域においては、領域Ａのうち熱風温度１２５℃以下の領域、領域Ｂのうち熱風温度１４０℃以下の領域および領域Ｃの条件を選択することが好ましく、特に領域Ｃを選択することがより好ましい。熱風を別途収容スペース２１に送ることによる消費エネルギー増加分よりも、昇温時間を短縮することによる消費エネルギー削減分のほうが大きく、全体として安価に昇温性能の高い加熱装置Ｓ１とすることができるからである。
【００６１】
次に、温度調整部３０における熱風の温度調整について説明する。以下の式１を満たす場合には、温度調整部３０は、熱風の温度を上げる調整を行う。
【００６２】
Ａ＋４０＜Ｃ・・・式３
式３におけるＡとは、最下部収容スペース２１ｂのうち最下部開口部２１ｃ付近における温度（℃）であり、Ｃとは加熱用の第１壁体２２の任意の位置における温度（℃）である。これらの温度については、例えば熱電対などにより測定される。具体的には、例えば熱電対により温度を測定する場合には、Ａについては、最下部収容スペース２１ｂの下面に位置する第２壁体２３のうち最下部開口部２１ｃ付近に熱電対を設置し、これにより測定した温度をＡとする。また、Ｃについては、例えば最下部収容スペース２１ｂの側面に位置する第１壁体２２のうち背面側の位置に熱電対を設置し、これにより測定した温度をＣとする。第１壁体２２内に温度調整用の熱電対などが設けられている場合には、これにより測定した温度をＣとしてもよい。
【００６３】
Ｃは、最下部収容スペース２１ｂ内の設定温度とほぼ同じ数値である。ＡとＣとの差が４０℃未満である場合において、例えば設定温度が１４０℃であるとき、最下部開口部２１ｃに近い被加熱体Ｋ１の温度と設定温度との差は、５℃未満である。しかし、ＡとＣとの差が４０℃以上である場合、すなわち式３を満たす場合において、例えば設定温度が１４０℃であるとき、最下部開口部２１ｃに近い被加熱体Ｋ１の温度と設定温度との差は、５℃以上となる。この状態になると、後述のとおり、被加熱体Ｋ１を設定温度にまで昇温するまでの時間が長くなる。よって、被加熱体Ｋ１を十分に加熱するためには、この昇温に要する時間の分だけ余分に被加熱体Ｋ１を収容スペース２１に投入しておかなければならなくなり、加熱工程の作業効率が低下する。そこで、これを防ぐべく、最下部収容スペース２１ｂの昇温を助け、被加熱体Ｋ１の温度を上げるために熱風の温度を上げる調整を行う。
【００６４】
ここで、被加熱体Ｋ１の温度と収容スペース２１の温度との関係について、図８を参照して説明する。図８では、収容スペース２１に被加熱体Ｋ１を投入した場合において、収容スペース２１の温度と被加熱体Ｋ１の温度との関係をグラフで示している。また、図８では、収容スペース２１の温度の上昇度合いにより、時間領域をＸ、Ｙ、Ｚと便宜的に分けている。なお、図８における設定温度とは、収容スペース２１の設定温度を指す。
【００６５】
収容スペース２１の温度が低いＸ領域においては、設定温度に到達するよう温度上昇をしており、収容スペース２１の温度上昇の度合いが高い。収容スペース２１の温度が設定温度に近づいてくる領域Ｙにおいては、収容スペース２１の温度が設定温度に近づくにつれ、徐々に収容スペース２１の温度上昇の度合いが低くなる傾向にある。その後、収容スペース２１の温度が設定温度に到達し、定常状態となるＺ領域になる。
【００６６】
一方、被加熱体Ｋ１の温度については、収容スペース２１の温度上昇に遅れて上昇を開始する。ただし、被加熱体Ｋ１の温度上昇の傾向については、収容スペース２１の温度上昇の傾向と同じである。そのため、Ｘ領域、Ｙ領域においては、被加熱体Ｋ１の温度は、収容スペース２１の温度上昇と同様の傾向で上昇する。その後、収容スペース２１の温度が設定温度になったＺ領域においては、被加熱体Ｋ１の温度は、図８に示すように少し遅れて設定温度に到達する。
【００６７】
被加熱体Ｋ１の温度が５℃程度低下した状態、すなわち収容スペース２１の温度が外気の侵入により低下した状態とは、図８でいうＹ領域に相当し、収容スペース２１および被加熱体Ｋ１の温度が設定温度に到達するには余分に長い時間を要する。そこで、これを解消するため、熱風の温度を上げることで外気の侵入による収容スペース２１の温度低下を抑制し、収容スペース２１の昇温を助けることが必要となる。
【００６８】
なお、熱風の温度の上限については、特に制限はないが、収容スペース２１の設定温度を超えない程度であればよいが、該設定温度よりもできるだけ低いほうが好ましい。熱風の温度を高くした場合であっても、昇温性能の高い加熱装置Ｓ１とはなるものの、上述のとおりエネルギー効率については低下するからである。例えば収容スペース２１の設定温度が１４０℃である場合には、熱風の温度の上限は１３５℃程度であればよい。
【００６９】
また、式３を満たす場合であってもその差が非常に小さい場合、例えばＣ−（Ａ＋４０）≦１の場合であっても上記の調整を行ってもよいが、Ｃ−（Ａ＋４０）＞５を満たす場合に熱風の温度を上げる調整をすることが好ましい。厳密に熱風の温度を管理するほど、加熱装置Ｓ１の消費エネルギーを上げることとなり、運用コストがかかるためである。
【００７０】
一方、以下の式４を満たす場合には、熱風の温度を下げる調整を行う。
【００７１】
Ａ＋４０≒Ｃ・・・式４
式４を満たす場合、上記のような最下部開口部２１ｃに近い被加熱体Ｋ１の温度が過剰に下がらないため、熱風の温度を上げる必要はない。そのため、式４を満たす場合には、最下部収容スペース２１ｂの温度維持のためのエネルギーを必要以上に消費しないように、熱風の温度を下げる調整を行う。
【００７２】
なお、熱風の温度の下限については、特に制限はないが、収容スペース２１の温度を下げない程度であればよく、例えば収容スペース２１の設定温度が１４０℃である場合には、熱風の温度の下限は１０５℃程度であればよい。また、式４のほぼ同じ（≒）については、上記の式１の説明で述べたのと同様の理由により、Ｃ−（Ａ＋４０）≦５を満たす場合には熱風の温度を下げる調整をすることが好ましい。
【００７３】
また、ＡおよびＣの測定数については、それぞれ１つずつであってもよいし、必要に応じて複数であってもよい。
【００７４】
次に、風量調整部４０における熱風の風量調整について説明する。以下の式５を満たす場合には、風量調整部４０は、熱風の風量を上げる調整を行う。
【００７５】
Ａ＜Ｂ・・・式５
式５におけるＡとは、式１と同様に最下部収容スペース２１ｂのうち最下部開口部２１ｃの温度（℃）であり、式５におけるＢとは、最下部収容スペース２１ｂのうち背面側付近の任意の位置における温度（℃）である。これらの温度については、例えば熱電対などにより測定する。具体的には、Ａについては温度調整部３０の説明で述べたとおりであり、Ｂについては最下部収容スペース２１ｂの下面に位置する第２壁体２３のうち背面部近傍の位置に熱電対を設置し、これにより測定した温度をＢとする。式５を満たす場合には、外気が最下部収容スペース２１ｂに侵入したことにより最下部開口部２１ｃ付近の温度が低下した状態であるため、外気の侵入を阻むための熱風の風量を上げる調整を行う。
【００７６】
なお、熱風の風量の上限については、特に制限はないが、最下部収容スペース２１ｂを加熱するための熱気を外部に追い出さない程度であればよいが、より少ないほうが好ましい。風量を上げすぎると、被加熱体Ｋ１を加熱するための熱気までも最下部開口部２１ｃから外側へ追い出す結果となり、却って所要時間が長くなるからである。例えば収容スペース２１の設定温度が１４０℃である場合には、熱風の風量の上限は２０Ｌ／ｍｉｎ程度であればよい。
【００７７】
一方、以下の式６を満たす場合には、熱風の風量を下げる調整を行う。
【００７８】
Ａ≒Ｂ・・・式６
式６を満たす場合には、最下部収容スペース２１ｂのうち最下部開口部２１ｃと背面側との温度差がほとんどない状態であり、外気の侵入による温度低下が起きていないことを意味する。そのため、消費エネルギーを下げるため、熱風の風量を下げる調整を行う。
【００７９】
なお、熱風の風量の下限については、特に制限はなく、一時的にゼロとしてもよい。これは、必要以上にエネルギーを消費することを防ぐことで、より昇温性能の高い加熱装置Ｓ１となるためである。
【００８０】
また、式５、式６を満たすか否かの判断におけるＡとＢとの温度差については、当該温度差が小さくても熱風の風量調整を行ってもよいが、式３および式４で説明したのと同様の理由により、５℃程度を目安に行ってもよい。さらにＡおよびＢの測定数については、それぞれ１つずつであってもよいし、必要に応じて複数であってもよい。
【００８１】
なお、上記の温度調整および風量調整については、例えばコンピュータ制御により行われるが、連続的に調整してもよいし、断続的に調整してもよい。
【００８２】
このように、最下部収容スペース２１ｂへの外気の侵入を妨げる熱風を送る機構、この熱風の温度調整部３０および風量調整部４０を備えることで、外気の侵入による最下部収容スペース２１ｂ内の温度低下を抑制でき、昇温性能の高い加熱装置Ｓ１とできる。
【００８３】
（他の実施形態）
なお、上記した各実施形態に示した加熱装置Ｓ１は、本発明の加熱装置Ｓ１の一例を示したものであり、上記の各実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００８４】
例えば、第１実施形態の加熱装置Ｓ１については、送風口２９の位置、熱風の温度調整および風量調整に用いられる温度の測定場所などを最下部収容スペース２１に限定した例について説明した。しかし、これらの設置位置や測定場所などについては、最下部収容スペース２１ｂだけでなく、最下部収容スペース２１ｂ以外の収容スペース２１であってもよい。
【００８５】
具体的には、図５では、送風口２９が最下部収容スペース２１ｂのみに設けられた例を示したが、熱風が最下部収容スペース２１ｂの最下部開口部２１ｃから外部に流れ出るのであればよい。そのため、送風口２９を加熱炉２０の背面側のうちのどの部分に設けてもよいが、加熱炉２０内であれば背面側に限らず他の場所に設けてもよい。
【００８６】
また、図５では、最下部収容スペース２１ｂに送風口２９が設けられ、各収容スペース２１同士が第１壁体２２および第２壁体２３により隔離された例を示した。しかし、第１壁体２２および第２壁体２３は、熱風が最下部開口部２１ｃのみならず他の開口部２１ａからも外部へ流れ出るように配置されていてもよい。例えば、水平方向に並ぶ収容スペース２１を区画している第１壁体２２は、第３壁体２４に触れないように配置されていてもよい。また、鉛直方向に並ぶ収容スペース２１を区画している第２壁体２３は、第３壁体２４と触れないように配置されていてもよい。加えて、最下部収容スペース２１ｂを含めて部分的に上側の収容スペース２１にも熱風が流れるように、第１壁体２２、第２壁体２３の配置を適宜変更してもよい。
【００８７】
また、送風口２９については、必ずしも複数個でなくてもよく、熱風が収容スペース２１に均等に分散しやすい状態となるものであれば、１個だけであってもよい。具体的には、長方形状の送風口２９を一個設置してもよい。また、送風口２９の形状は、四角形状に限らず、円形状、楕円形状、三角形状など様々な形状とすることができる。
【００８８】
また、図１では、熱風用配管３１に接続された温度調整部３０および風量調整部４０のうち、温度調整部３０が収容スペース２１の近くに配置された例を示しているが、必要に応じて、これらの配置を逆にしてもよい。さらに、温度調整部３０もしくは風量調整部４０を送風口２９に直接接続し、温度調整部３０と風量調整部４０とが接続される構成をとる場合には、熱風用配管３１を設けなくてもよい。
【００８９】
加えて、図１では、温度調整部３０と風量調整部４０とを別々に設けた例を示しているが、これらが一体となった構成であってもよい。
【００９０】
熱風の温度調整や風量調整の判定に用いる温度Ａ、Ｂ、Ｃを測定する部位については、１箇所だけでなく複数箇所であってもよい。また、必要に応じて最下部収容スペース２１ｂ以外の場所の温度を測定し、他の収容スペース２１の温度のために熱風の温度調整および風量調整を行ってもよい。
【００９１】
また、例えば自動車などの車両に搭載される圧力センサなどの半導体装置の製造における加熱にこのような昇温性能の高い常時開口型の加熱装置Ｓ１を使用することで、半導体装置を効率よく製造することができる。具体的には、常時開口型の構造であることで、被加熱体Ｋ１の投入および回収の作業効率が高くなる。また、外気の侵入による収容スペース２１の温度低下が抑制されることで、収容スペース２１のほぼ全てのスペースで被加熱体Ｋ１の加熱をより短い時間で十分に行うことが可能となり、一度の投入でより多くの被加熱体Ｋ１の加熱および回収の効率を上げることができる。そのため、半導体装置の製造に、このような加熱装置Ｓ１による半導体装置の一部または全部を構成する被加熱体Ｋ１の加熱を含めることで、効率のよい半導体装置の製造方法とすることができる。
【符号の説明】
【００９２】
１０        搬送部
Ｋ１        被加熱体
２１        収容スペース
２２〜２５  壁体
２６        断熱板
２７        電気ヒータ
２８        保持溝
３０        温度調整部
４０        風量調整部
Ｓ１        加熱装置
【図１】
0006627659.tif 000002
【図２】
0006627659.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0006627659.tif 000006
【図６】
0006627659.tif 000007
【図７】
0006627659.tif 000008
【図８】
0006627659.tif 000009