(57)【要約】【課題】低温域での降温特性を改善してスループットの向上を図った熱処理方法及び熱処理装置を提供する。【解決手段】複数の被処理体ｗを多段に保持した状態で処理容器２内に収容して所定の熱処理を施す熱処理装置１において、前記処理容器２を金属により形成し、該処理容器２に冷媒を流通さる容器冷却手段１０を設け、前記処理容器２内に被処理体ｗを加熱する加熱手段２０を設けると共に、前記処理容器２内の多段の被処理体ｗに対応した高さ領域に分散して冷却ガスを吹き出す複数の吹き出し孔２６を有する冷却ガス導入手段２７を設けている。【選択図】          図１
2004304096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の被処理体を多段に保持した状態で処理容器内に収容して低温域で所定の熱処理を施す熱処理方法において、金属製で冷却可能とした前記処理容器の内部に設けた加熱手段により前記被処理体に低温域で所定の熱処理を施し、この熱処理の終了後に前記処理容器内の多段の被処理体に対応した高さ領域に冷却ガスを分散して導入することにより被処理体を冷却することを特徴とする熱処理方法。
【請求項２】
複数の被処理体を多段に保持した状態で処理容器内に収容して所定の熱処理を施す熱処理装置において、前記処理容器を金属により形成し、該処理容器に冷媒を流通さる容器冷却手段を設け、前記処理容器内に被処理体を加熱する加熱手段を設けると共に、前記処理容器内の多段の被処理体に対応した高さ領域に分散して冷却ガスを吹き出す複数の吹き出し孔を有する冷却ガス導入手段を設けたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
前記冷却ガス導入手段が前記処理容器の側壁と処理容器内のウエハとの間の環状空間に上下方向に配置された冷却ガス導入管からなり、該冷却ガス導入管の管壁には前記環状空間の接線方向に冷却ガスを吹き出す複数の吹き出し孔が長手方向に適宜間隔で形成されていることを特徴とする請求項２記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記冷却ガス導入管が前記環状空間の周方向に適宜間隔で複数配置されていることを特徴とする請求項３記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記複数の冷却ガス導入管は、処理容器内の高さ方向の複数の領域に分けて冷却ガスを均一に導入するために長さが異なっていることを特徴とする請求項３または４記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記吹き出し孔には多孔質部材が設けられていることを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載の熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱処理方法及び熱処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造においては、被処理体例えば半導体ウエハに例えば酸化、拡散、ＣＶＤ、アニール等の各種の熱処理を施す工程があり、これらの工程を実行するための熱処理装置の一つとして多数枚のウエハを一度に熱処理することが可能な縦型の熱処理装置が用いられている。
【０００３】
この熱処理装置は、縦型の熱処理炉を構成する石英製の処理容器を有し、その下端に開口した炉口を開閉する蓋体上には多数枚のウエハを多段に保持する石英製のボート（保持具）が石英製の保温筒を介して支持されている。また、前記処理容器の周囲には円筒状の断熱材の内周に発熱抵抗線を螺旋状等に設けてなるヒータが設置されている。
【０００４】
この種の従来の熱処理装置においては、例えば９００〜１２００℃程度の比較的高温域での熱処理を行うことを前提として設計されている。また、この種の熱処理装置においては、熱処理後、ウエハの温度が冷めにくいことから、ウエハのの温度を下げるために処理容器の外側に冷却風を吹き付けるようにしたものも提案されている（例えば特開２０００−１００８１２号公報参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−１００８１２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、熱処理工程では、高温域ではなく、例えば５０〜６００℃程度の比較的低温域でウエハを熱処理する必要性が生じる場合がある。例えば、配線容量の低減化のため、層絶縁膜として誘電率の小さい樹脂等の有機膜を用いる時にはその有機膜を４０〜６００℃程度の低温で焼き締めすることが必要とされる場合がある。高温域用に設計された熱処理装置で、低温域の熱処理を行うことは可能である。
【０００７】
しかしながら、従来の熱処理装置においては、処理容器が石英製で熱容量が大きく、更にこの処理容器の周囲をヒータの断熱材で覆っているため、ウエハを低温で処理したにもかかわらず、ウエハ温度を室温程度の取り扱い温度まで低下させるのに長時間を要するという問題があった。例えば熱処理後ウエハを室温まで自然冷却する場合、降温速度が１℃／分未満と遅く、低温域でのウエハの降温特性が悪かった。このような現象は、処理容器の側壁に冷却風を吹き付ける装置例の場合もそれ程改善されなかった。また、前記低温域での降温特性に起因してスループットの大幅な低下を余儀なくされていた。
【０００８】
本発明は、前記事情を考慮してなされたもので、低温域での降温特性を改善してスループットの向上を図った熱処理方法及び熱処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１の熱処理方法は、複数の被処理体を多段に保持した状態で処理容器内に収容して低温域で所定の熱処理を施す熱処理方法において、金属製で冷却可能とした前記処理容器の内部に設けた加熱手段により前記被処理体に低温域で所定の熱処理を施し、この熱処理の終了後に前記処理容器内の多段の被処理体に対応した高さ領域に冷却ガスを分散して導入することにより被処理体を冷却することを特徴とする。これにより、熱処理後、処理容器内の高さ方向の複数の領域に冷却ガスを分散させて多量に導入することができ、ウエハを迅速に且つ均一に冷却することができ、低温域での降温特性が改善し、スループットの向上が図れる。
【００１０】
請求項２の熱処理装置は、複数の被処理体を多段に保持した状態で処理容器内に収容して所定の熱処理を施す熱処理装置において、前記処理容器を金属により形成し、該処理容器に冷媒を流通さる容器冷却手段を設け、前記処理容器内に被処理体を加熱する加熱手段を設けると共に、前記処理容器内の多段の被処理体に対応した高さ領域に分散して冷却ガスを吹き出す複数の吹き出し孔を有する冷却ガス導入手段を設けたことを特徴とする。これにより、処理容器内の高さ方向の複数の領域に冷却ガスを分散させて多量に導入することができ、ウエハを迅速に且つ均一に冷却することができ、低温域での降温特性が改善し、スループットの向上が図れる。
【００１１】
請求項３の熱処理装置は、請求項２記載の熱処理装置において、前記冷却ガス導入手段が前記処理容器の側壁と処理容器内のウエハとの間の環状空間に上下方向に配置された冷却ガス導入管からなり、該冷却ガス導入管の管壁には前記環状空間の接線方向に冷却ガスを吹き出す複数の吹き出し孔が長手方向に適宜間隔で形成されていることを特徴とする。これにより、簡単な構成で、処理容器内の高さ方向の複数の領域に冷却ガスを分散させて多量に導入することができ、ウエハを迅速に且つ均一に冷却することができる。
【００１２】
請求項４の熱処理装置は、請求項３記載の熱処理装置において、前記冷却ガス導入管が前記環状空間の周方向に適宜間隔で複数配置されていることを特徴とする。これにより、処理容器内に更に多量の冷却ガスを導入することができ、ウエハを更に迅速（急速）に冷却することができる。
【００１３】
請求項５の熱処理装置は、請求項３または４記載の熱処理装置において、前記複数の冷却ガス導入管は、処理容器内の高さ方向の複数の領域に分けて冷却ガスを均一に導入するために長さが異なっていることを特徴とする。これにより、処理容器内の高さ方向の複数の領域に分けて冷却ガスを均一に導入することができる。
【００１４】
請求項６の熱処理装置は、請求項２乃至５の何れかに記載の熱処理装置において、前記吹き出し孔には多孔質部材が設けられていることを特徴とする。これにより、冷却ガスの流れが分散されて流速が抑えられ、もってパーティクルの巻き上がりや飛散を抑制することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を添付図面に基いて詳述する。図１は本発明の実施の形態を示す熱処理装置の縦断面図、図２は処理容器内における冷却気体噴出管の配置例を概略的に示す横断面図、図３は冷却気体噴出管の組み合わせ例を説明する図、図４は冷却気体噴出管の他の実施形態を示す図で、（ａ）は処理容器内配置例の概略的横断面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は要部拡大断面図、図５は処理容器内の下部ヒータの一例を示す概略的平面図、図６は本実施の形態の装置と従来装置におけるウエハ降温速度の比較結果を示すグラフである。
【００１６】
図１に示すように、熱処理装置１は、複数例えば２５〜５０枚程度の被処理体例えば半導体ウエハｗを多段に保持した状態で収容して所定の熱処理を施すための縦型の熱処理炉を構成する処理容器２を有している。ウエハｗを多段に保持する手段（被処理体保持具）として、例えば直径が３００ｍｍのウエハｗを上下方向に所定間隔で多段に保持する石英製のボート３が用いられている。
【００１７】
前記処理容器２は、耐熱性及び耐食性を有し、石英よりも熱容量が小さく且つウエハｗに対して金属汚染源になり難い金属例えばステンレススチール、または表面がアルマイト処理されたアルミニウムにより下部が開放された円筒状に形成されている。実施例の処理容器２２は、側壁を形成する円筒状の胴部４と、この胴部４の上部開口端に気密に固定された天上部（天板）５とから主に構成されているが、胴部４と天上部５は一体に形成されていてもよい。前記胴部４には鍔状の支持部材６が取付けられ、この支持部材６の外縁部をベースプレート７の開口８の周縁部上面に固定することにより処理容器２が設置されている。
【００１８】
前記処理容器２には、冷媒を流通させて処理容器２自体を冷却する容器冷却手段１０が設けられている。容器冷却手段１０としては、処理容器の外面に設ける水冷ジャケットであってもよいが、前記処理容器２自体に冷媒例えば室温の冷却水を流通させるために設けられた冷媒通路１１であることが構造の簡素化及び冷却性能の向上を図る上で好ましい。実施例では、処理容器２の胴部４に冷媒通路１１が螺旋状に設けられている。この冷媒通路１１には冷媒を流すための冷媒循環系が接続されており、その冷媒循環系は処理ガス成分が析出しないように処理容器２を所定の温度に制御可能になっていることが好ましい。処理容器２の天上部５にも冷媒通路が設けられていてもよい。
【００１９】
前記処理容器２の下方には、炉口（処理容器の下部開口）１２の開口端に気密材例えばＯリング１３を介して下方から当接して炉口１２を気密に閉塞する蓋体１４が昇降機構１５により昇降可能に設けられている。この蓋体１４も、前記処理容器２と同じ金属により形成されている。この蓋体１４にも冷媒通路が設けられていてもよい。
【００２０】
前記ボート３を前記処理容器２内の所定の熱処理領域に回転可能に支持するために、前記蓋体１４の上部には回転支柱１６を介して所定高さ位置で回転可能な回転テーブル１７が設けられ、この回転テーブル１７上に前記ボート３が着脱自在に載置されている。蓋体１４の下部には蓋体１４の中央部を気密に貫通して前記回転テーブル１７の回転支柱１６を回転するための駆動機構部（図示省略）が設けられている。処理容器２の下部例えば側壁下側部分には所定の処理ガスを処理容器２内に導入するためのガス導入管部１８が設けられ、処理容器２の上部（天上部）には処理容器２内の雰囲気ガスを排気するための排気管部１９が設けられている。ガス導入管部１８にはガス源が接続され、排気管部１９には処理容器２内を減圧排気可能な減圧ポンプや圧力制御機構等を有する減圧排気系が接続されている。実施例の熱処理装置１は、処理容器２内の圧力を例えば０．１Ｔｏｒｒ（１３．３３Ｐａ）（減圧）〜７６０Ｔｏｒｒ（１０１ＫＰａ）（常圧）好ましくは６５０Ｔｏｒｒ（８６．６ＫＰａ）（微減圧）に制御して熱処理を行えるようになっている。なお、処理容器２は上部から処理ガスを導入して下部から排気するようになっていてもよい。
【００２１】
前記処理容器２内にはウエハｗを例えば４０〜６００℃程度の低温域で加熱するための加熱手段（ヒータ）２０が設けられている。加熱手段２０としては、処理容器２内に設けられることからウエハｗの金属汚染源にならないように例えば石英管内にカーボンワイヤを挿通して封入した管状ヒータが用いられている。また、実施例の加熱手段２０は、前記ボート３と処理容器２の側壁との間の環状空間２１に配置された側部ヒータ２２と、ボート３の上方に配置された天井部ヒータ２３と、ボート３の下方に配置された底部ヒータ２４とにより構成されている。
【００２２】
側部ヒータ２２は管状ヒータをＵ字状に曲げて形成されている。側部ヒータ２２は、基端部が処理容器２の天上部５に気密に貫通した状態に保持され、天上部５から環状空間２１内に下方まで垂下された状態に取付けられ、この取付状態で環状空間２１の周方向に複数配置されている。なお、側部ヒータ２２と同様に、Ｕ字状でそのＵ字部分を上下に蛇行状に屈曲させて処理容器２内の底部領域を加熱できるようにした底部補助ヒータ２５を設けるようにしてもよい。
【００２３】
天上部ヒータ２３はボート３の上面に対向するようにして天上部５に取付けられ、底部ヒータ２４はボート３及び回転テーブル１７の下面に対向するようにして蓋体１４に取付けられている。天上部５には天上部ヒータ２３を支持するとともに配線を通す支柱部２３ａが気密に貫通して保持され、蓋体１４には底部ヒータ２４を支持するとともに配線を通す支柱部２４ａが気密に貫通して保持されている。天上部ヒータ２３及び底部ヒータ２４は、面状ヒータからなっていてもよいが、例えば図５に示すように、管状ヒータを水平面上で蛇行状に屈曲させてものを対称的に複数組例えば２組または３組配置して用いるようにしてもよい。このように天上部ヒータ２３及び底部ヒータ２４を設けることにより、ボート３に多段に保持されたウエハｗの面内温度及び面間温度の均一化が図られている。
【００２４】
一方、前記処理容器２内の多段のウエハｗに対応した高さ領域に複数に分散して冷却ガス例えば室温の窒素（Ｎ２）ガスを吹き出す複数の吹き出し孔２６を有する冷却ガス導入手段２７が設けられている。本実施例では、この冷却ガス導入手段２７が、前記処理容器２の側壁４と処理容器２内のウエハｗとの間の環状空間２１に上下方向に配置された石英製の冷却ガス導入管２８からなっている。この冷却ガス導入管２８の基部２８ａは、Ｌ字状に曲げられ、処理容器２の側壁の下側部に水平に気密に貫通して保持されている。冷却ガス導入管２８の基部２８ａには冷却ガス源が接続されている。
【００２５】
また、冷却ガス導入管２８は処理容器２の側壁に沿って下方から上方へ垂直に立ち立ち上がり、その上端部は閉塞されている。冷却ガス導入管２８の上端部は、側壁４の上側部または天上部５に支持部材（図示省略）にて支持されている。この冷却ガス導入管２８の管壁には前記環状空間２１の接線方向に冷却ガスを吹き出す直径が５ｍｍ程度の複数の吹き出し孔２６が長手方向に適宜間隔で形成されている。このように冷却ガスをウエハｗに直接当らない接線方向へ吹き出させることにより、ウエハｗの局部的な冷却やパーティクルの飛散を防止している。また、冷却ガスを接線方向に吹き出させることにより処理容器２内に冷却ガスの旋回流を生じさせ、これによりウエハを効果的に且つ面内及び面間均一に冷却し得るようになっている。
【００２６】
また、容積が１７０リットル程度の処理容器２内に大流量例えば３００〜５００リットル／分で導入するために、前記冷却ガス導入管２８は、前記環状空間２１の周方向に適宜間隔で複数配置されていることが好ましい。実施例では図２に示すように所定の中心角θ（例えばθ＝６０°）で２本の冷却ガス導入管２８，２８が配置されている。この場合、前記複数の冷却ガス導入管２８は、処理容器２内の高さ方向の複数の領域に分けて冷却ガスを均一に導入するために、図３に示すように長さが異なっていることが好ましい。図示例では、処理容器２内の高さ方向の２つの領域に分けて冷却ガスを均一に導入するために高さの異なる２本の冷却ガス導入管２８１，２８２が示されている。
【００２７】
また、吹き出し孔２６から吹き出される冷却ガスの流速を落してパーティクルの巻き上がりや飛散を抑制するために、図４に示すように前記吹き出し孔２６には多孔質部材３０が設けられていることが好ましい。この多孔質部材３０としては、シリカ粒子を焼結して形成したシリカ多孔質層であってもよい。これにより、冷却ガスの流量を多くしても、冷却ガスの流れが分散されて流速が抑えられ、もってパーティクルの巻き上がりや飛散を抑えることができる。
【００２８】
次に、以上の構成からなる熱処理装置１の動作を説明する。先ずアンロード状態から蓋体１４を上昇させて複数枚のウエハｗを搭載したボート３を処理容器２内にロードし、蓋体１４で処理容器２の炉口１２を密閉する。そして、処理容器２内を減圧して所定のプロセス圧力にするとともに加熱手段（ヒータ）２０への供給電力を増大させてウエハｗを所定のプロセス温度に加熱し、更にガス導入管部１８から処理容器２内に所定の処理ガスを導入して低温域での所定の熱処理を行う。この熱処理中、処理容器２の側壁４に設けた冷媒通路１１に冷媒例えば室温の冷却水を流して側壁４を冷却し、或いは処理容器２の側壁１１を所定の温度に制御することが好ましいが、冷却水を流さないで熱効率を上げるようにしてもよい。
【００２９】
このようにして、所定の時間の熱処理が終了したなら、加熱手段（ヒータ）２０への供給電力を低減或いは遮断してウエハの強制冷却操作を行う。先ず、熱処理中、処理容器２の側壁の冷媒通路１１に冷媒を流している場合は、熱処理の終了後も引き続き冷媒を流して側壁を冷却する。これと同時に、冷却ガス導入手段２７の冷却ガス導入管２８に冷却ガス例えば室温のＮ２ガスを供給し、その管壁の複数の吹き出し孔２６から冷却ガスを分散して処理容器２内に導入し、これによりウエハｗを冷却する。
【００３０】
本実施の形態の熱処理装置１によれば、処理容器２を金属製にすることにより熱容量を小さくするとともに処理容器２を冷媒通路１１により直接冷却するようにしたので、低温域での温度応答性に優れ、低温域での熱処理性能の向上が図れる。しかも、処理容器２内には冷却ガス導入手段２７の冷却ガス導入管２８により高さ方向に複数に分散して冷却ガスを導入するため、処理容器２内に高さ方向に分散して冷却ガスを均一に且つ多量に導入することができ、処理容器２内のボート３に多段に保持されたウエハｗを迅速且つ均一に冷却することができ、例えば４００℃〜室温までの低温域での降温特性に優れる。従って、熱処理後、ウエハの温度を迅速に低下させることができるので、スループットの向上が図れる。
【００３１】
強制冷却操作は、排気管部１９より処理容器２内を排気しながら行われ、処理容器２内は冷却ガスであるＮ２ガスで置換される。強制冷却操作を所定の時間行ってウエハｗを室温まで冷却したなら、排気、冷却ガスの供給を順に停止して処理容器２内を常圧に戻し、蓋体１４を開けてボート３をアンロードすればよい。
【００３２】
図６は本実施例装置と従来装置におけるウエハ降温速度の比較結果を示すグラフである。前記降温速度の測定は、ボート３内の上部、中部、下部におけるウエハの中心部及び周縁部をそれぞれ熱電対で測定可能に構成されたと温度計を用いて行った。従来の熱処理装置の降温速度（降温率）は、４００℃から１００℃まで降温するのに４８０分を要し、非常に緩やかな勾配の曲線Ａで示すように１℃／分未満と非常に遅かったのに対して、本実施例の熱処理装置の降温速度は、冷却ガスの導入及び処理容器の冷却を行わない自然冷却の場合、やや勾配のある曲線Ｂで示すように測定開始から２０分までで１０℃／分程度と早い降温速度を得ることができた。また、冷却ガスの導入及び処理容器の冷却を行った強制冷却の場合、急勾配の曲線Ｃで示すように測定開始から１０分までで４０℃／分程度と極めて早い降温速度を得ることができた。また、その降温時において、ウエハの面間及び面内の温度差が±３℃程度である優れた均熱性能を得ることができた。
【００３３】
以上、本発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の設計変更等が可能である。例えば、冷却ガス導入手段としては、処理容器の側壁に冷却ガスの吹き出し孔を設けて側壁から直接処理容器内に冷却ガスを導入するようにしてもよい。被処理体としては、半導体ウエハに限定されず、ガラス基板やＬＣＤ基板等であってもよい。冷却ガスとしては、ウエハの自然酸化膜の形成を防止するためにＮ２等の不活性ガスが好ましい。
【００３４】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような効果を奏することができる。
【００３５】
請求項１の熱処理方法によれば、複数の被処理体を多段に保持した状態で処理容器内に収容して低温域で所定の熱処理を施す熱処理方法において、金属製で冷却可能とした前記処理容器の内部に設けた加熱手段により前記被処理体に低温域で所定の熱処理を施し、この熱処理の終了後に前記処理容器内の多段の被処理体に対応した高さ領域に冷却ガスを分散して導入することにより被処理体を冷却するため、熱処理後、処理容器内の高さ方向の複数の領域に冷却ガスを分散させて多量に導入することができ、ウエハを迅速に且つ均一に冷却することができ、低温域での冷却特性が改善し、スループットの向上が図れる。
【００３６】
請求項２の熱処理装置によれば、複数の被処理体を多段に保持した状態で処理容器内に収容して所定の熱処理を施す熱処理装置において、前記処理容器を金属により形成し、該処理容器に冷媒を流通さる容器冷却手段を設け、前記処理容器内に被処理体を加熱する加熱手段を設けると共に、前記処理容器内の多段の被処理体に対応した高さ領域に分散して冷却ガスを吹き出す複数の吹き出し孔を有する冷却ガス導入手段を設けているため、処理容器内の高さ方向の複数の領域に冷却ガスを分散させて多量に導入することができ、ウエハを迅速に且つ均一に冷却することがででき、低温域での冷却特性が改善し、スループットの向上が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す熱処理装置の縦断面図である。
【図２】処理容器内における冷却気体噴出管の配置例を概略的に示す横断面図である。
【図３】冷却気体噴出管の組み合わせ例を説明する図である。
【図４】冷却気体噴出管の他の実施形態を示す図で、（ａ）は処理容器内配置例の概略的横断面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は要部拡大断面図である。
【図５】処理容器内の下部ヒータの一例を示す概略的平面図である。
【図６】本実施の形態の装置と従来装置におけるウエハ降温速度の比較結果を示すグラフである。
【符号の説明】
ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
１  熱処理装置
２  処理容器
１０  容器冷却手段
１１  冷媒通路
２０  加熱手段
２１  環状空間
２６  吹き出し孔
２７  冷却ガス導入手段
２８  冷却ガス導入孔
３０  多孔質部材
【図１】
2004304096.tif 000003
【図２】
2004304096.tif 000004
【図３】
2004304096.tif 000005
【図４】
2004304096.tif 000006
【図５】
2004304096.tif 000007
【図６】
2004304096.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月17日(2003.12.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の被処理体を多段に保持した状態で処理容器内に収容して低温域で所定の熱処理を施す熱処理方法において、金属製で冷却可能とした前記処理容器の内部に設けた加熱手段により前記被処理体に低温域で所定の熱処理を施し、この熱処理の終了後に前記処理容器内の多段の被処理体に対応した高さ領域に冷却ガスを分散して導入することにより被処理体を冷却することを特徴とする熱処理方法。
【請求項２】
複数の被処理体を多段に保持した状態で処理容器内に収容して所定の熱処理を施す熱処理装置において、前記処理容器を金属により形成し、該処理容器に冷媒を流通さる容器冷却手段を設け、前記処理容器内に被処理体を加熱する加熱手段を設けると共に、前記処理容器内の多段の被処理体に対応した高さ領域に分散して冷却ガスを吹き出す複数の吹き出し孔を有する冷却ガス導入手段を設けたことを特徴とする熱処理装置。
【請求項３】
前記冷却ガス導入手段が前記処理容器の側壁と処理容器内のウエハとの間の環状空間に上下方向に配置された冷却ガス導入管からなり、該冷却ガス導入管の管壁には前記環状空間の接線方向に冷却ガスを吹き出す複数の吹き出し孔が長手方向に適宜間隔で形成されていることを特徴とする請求項２記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記冷却ガス導入管が前記環状空間の周方向に適宜間隔で複数配置されていることを特徴とする請求項３記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記複数の冷却ガス導入管は、処理容器内の高さ方向の複数の領域に分けて冷却ガスを均一に導入するために長さが異なっていることを特徴とする請求項３または４記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記吹き出し孔には多孔質部材が設けられていることを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載の熱処理装置。
【請求項７】
前記冷却ガスの導入及び処理容器の冷却を行う強制冷却により被処理体を４００℃から１００℃まで降温させる降温速度が４０℃／分程度であることを特徴とする請求項２記載の熱処理装置。
【請求項８】
前記冷却ガス導入手段が１７０リットル程度の容積の処理容器内に３００〜５００リットル／分で冷却ガスを導入することを特徴とする請求項２記載の熱処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
請求項６の熱処理装置は、請求項２乃至５の何れかに記載の熱処理装置において、前記吹き出し孔には多孔質部材が設けられていることを特徴とする。これにより、冷却ガスの流れが分散されて流速が抑えられ、もってパーティクルの巻き上がりや飛散を抑制することができる。
請求項７の熱処理装置は、請求項２記載の熱処理装置において、前記冷却ガスの導入及び処理容器の冷却を行う強制冷却により被処理体を４００℃から１００℃まで降温させる降温速度が４０℃／分程度であることを特徴とする。
請求項８の熱処理装置は、請求項２記載の熱処理装置において、前記冷却ガス導入手段が１７０リットル程度の容積の処理容器内に３００〜５００リットル／分で冷却ガスを導入することを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
天上部ヒータ２３はボート３の上面に対向するようにして天上部５に取付けられ、底部ヒータ２４はボート３及び回転テーブル１７の下面に対向するようにして蓋体１４に取付けられている。天上部５には天上部ヒータ２３を支持するとともに配線を通す支柱部２３ａが気密に貫通して保持され、蓋体１４には底部ヒータ２４を支持するとともに配線を通す支柱部２４ａが気密に貫通して保持されている。天上部ヒータ２３及び底部ヒータ２４は、面状ヒータからなっていてもよいが、例えば図５に示すように、管状ヒータを水平面上で蛇行状に屈曲させたものを対称的に複数組例えば２組または３組配置して用いるようにしてもよい。このように天上部ヒータ２３及び底部ヒータ２４を設けることにより、ボート３に多段に保持されたウエハｗの面内温度及び面間温度の均一化が図られている。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図６は本実施例装置と従来装置におけるウエハ降温速度の比較結果を示すグラフである。前記降温速度の測定は、ボート３内の上部、中部、下部におけるウエハの中心部及び周縁部をそれぞれ熱電対で測定可能に構成された温度計を用いて行った。従来の熱処理装置の降温速度（降温率）は、４００℃から１００℃まで降温するのに４８０分を要し、非常に緩やかな勾配の曲線Ａで示すように１℃／分未満と非常に遅かったのに対して、本実施例の熱処理装置の降温速度は、冷却ガスの導入及び処理容器の冷却を行わない自然冷却の場合、やや勾配のある曲線Ｂで示すように測定開始から２０分までで１０℃/分程度と早い降温速度を得ることができた。また、冷却ガスの導入及び処理容器の冷却を行った強制冷却の場合、急勾配の曲線Ｃで示すように測定開始から１０分までで４０℃/分程度と極めて早い降温速度を得ることができた。また、その降温時において、ウエハの面間及び面内の温度差が±３℃程度である優れた均熱性能を得ることができた。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
請求項２の熱処理装置によれば、複数の被処理体を多段に保持した状態で処理容器内に収容して所定の熱処理を施す熱処理装置において、前記処理容器を金属により形成し、該処理容器に冷媒を流通さる容器冷却手段を設け、前記処理容器内に被処理体を加熱する加熱手段を設けると共に、前記処理容器内の多段の被処理体に対応した高さ領域に分散して冷却ガスを吹き出す複数の吹き出し孔を有する冷却ガス導入手段を設けているため、処理容器内の高さ方向の複数の領域に冷却ガスを分散させて多量に導入することができ、ウエハを迅速に且つ均一に冷却することができ、低温域での冷却特性が改善し、スループットの向上が図れる。