專利名稱：熱處理裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及熱處理裝置。
背景技術：
在半導體設備的制造中，為了對被處理體(例如半導體晶片)進
行氧化、擴散、CVD (Chemical Vapor Deposition:化學氣相沉積)等 處理，使用各種處理裝置(半導體制造裝置)。并且，作為其中的一種， 公知的是能夠一次實施多枚被處理體的處理(例如熱處理)的批量式 熱處理裝置(例如立式熱處理裝置)。
在立式熱處理裝置中， 一般的地，將多枚晶片以規(guī)定間隔多層地 搭載保持在作為保持具的船形器皿中，容納于處理容器內(nèi)。然后，通 過以覆蓋該處理容器的方式設置的筒狀的加熱器加熱上述晶片，并進 行規(guī)定的熱處理。上述加熱器通常是在筒狀的隔熱材料的內(nèi)周上配設 線狀的發(fā)熱電阻體的結構。
在這樣的立式熱處理裝置中，提出了以下方案為了在熱處理結
束時使晶片迅速降溫，達到處理的迅速化和生產(chǎn)量(throughput)的 提高，以能夠排出在加熱器和處理容器之間的空間內(nèi)的氣氛的方式構 成，并且是以可以向該空間內(nèi)導入冷卻流體強制冷卻處理容器的方式 構成(例如，參照日本特開平7—99164號公報、日本特開平11 — 260744 號公報)。
近年來，在熱處理裝置中，隨著晶片的處理枚數(shù)的增加，加熱器 以及內(nèi)置物(例如處理容器和船形器皿)長度具有變長的傾向。因此， 在上述的強制冷卻工序時，容易發(fā)生內(nèi)置物的冷卻溫度不均。由此引 發(fā)晶片的產(chǎn)品品質不均的問題。
另一方面，當為了增加冷卻流體的流量而增大冷卻流體管口的口 徑時，由于輻射光從冷卻流體管口泄漏引起熱擴散變大，因此加熱器 內(nèi)部的均熱性惡化，同時存在導致加熱器外部的溫度上升的問題。此外，在日本特開11一260744號公報公開的技術中，因為在成型 隔熱材料中設置向斜上方開口的驟冷口 ，并且由該驟冷口導入的冷卻 介質形成旋轉流動，所以能夠在一定程度上抑制強制冷卻工序時的內(nèi) 置物的溫度不均的發(fā)生。但是，為了向驟冷口供給冷卻介質，必須在 成型隔熱材料中設置所需要數(shù)目的上下延伸的冷卻介質導入通路，從 而使結構復雜化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是考慮到上述情況而完成的，其目的在于提供一種熱處理 裝置，能夠防止輻射光從冷卻流體管口泄漏，能夠抑制加熱器內(nèi)部的 均熱性的惡化和加熱器外部的溫度上升。此外，本發(fā)明的目的在于提 供一種熱處理裝置，能夠抑制冷卻溫度不均，并且實現(xiàn)結構的簡化。
本發(fā)明提供一種熱處理裝置，其特征在于，包括將多個被處理 體收納在多層中，并且對該被處理體實施規(guī)定的熱處理的處理容器； 以覆蓋上述處理容器的方式設置，能夠加熱上述被處理體的筒狀的加 熱器；用于將上述加熱器和上述處理容器之間的空間內(nèi)的氣氛排出的 排熱系統(tǒng)；和用于向上述空間內(nèi)噴出冷卻流體以冷卻上述處理容器的 冷卻單元，其中，上述加熱器具有筒狀的隔熱材料和配設在該隔熱材 料的內(nèi)周的發(fā)熱電阻體；上述冷卻單元具有埋設在上述隔熱材料中的 多個噴出噴嘴；各噴出噴嘴形成為其入口和出口不以直線相連接的形 狀。
根據(jù)本發(fā)明，因為埋設在隔熱材料中的多個噴出噴嘴的各個入口 和出口形成為不以直線相連接的形狀，所以能夠防止輻射光從噴出噴 嘴泄漏，能夠抑制加熱器內(nèi)部的均熱性的惡化和加熱器外部的溫度上 升。
優(yōu)選各噴出噴嘴形成為在側視圖中為大致為Z字狀，其下側端形 成入口，其上側端形成出口。在這樣的情況下，可以防止輻射光或者 輻射熱從各噴出噴嘴泄漏或者逃逸。
此外，為了形成沿著上述空間的周向旋轉的冷卻流體的流動，優(yōu) 選各噴出噴嘴在俯視圖中，相對于加熱器的中心方向傾斜大致45。。 在這樣的情況下，通過形成冷卻流體的旋轉流動，能夠有效地抑制冷卻溫度不均的發(fā)生。
此外，優(yōu)選上述隔熱材料的外周由外殼覆蓋，在該外殼上設置有 與各噴出噴嘴的入口連通的冷卻流體導入部。在這樣的情況下，能夠 以極為簡單的結構向噴出噴嘴供給冷卻流體。
此外，本發(fā)明提供一種加熱器，其特征在于具有筒狀的隔熱材 料和配設在該隔熱材料的內(nèi)周的發(fā)熱電阻體，為了形成沿著上述隔熱 材料的內(nèi)周旋轉的冷卻流體的流動，形成為在側視圖中大致為Z字狀 的多個冷卻流體噴出噴嘴，以在俯視圖中相對于加熱器的中心方向傾 斜大致45°的狀態(tài)埋設在上述隔熱材料中。
根據(jù)本發(fā)明，能夠防止輻射光從冷卻流體噴出噴嘴泄漏，并且能 夠抑制加熱器內(nèi)部的均熱性的惡化和加熱器外部的溫度上升，其結果 是能夠有效地抑制冷卻溫度不均的發(fā)生。
此外，本發(fā)明提供一種加熱器的制造方法，該方法是包括筒狀的 隔熱材料和配設在該隔熱材料內(nèi)周的發(fā)熱電阻體的加熱器的制造方 法，其特征在于，包括在上述隔熱材料的內(nèi)周配設發(fā)熱電阻體的工 序；和為了形成沿著上述隔熱材料的內(nèi)周旋轉的冷卻流體的流動，將 形成為在側視圖中大致為Z字狀的多個冷卻冷流體噴出噴嘴，以在俯
視圖中相對加熱器的中心方向傾斜大致45°的狀態(tài)埋設在上述隔熱材
料中的工序。
根據(jù)本發(fā)明，能夠防止輻射光從冷卻流體噴出噴嘴泄漏，并且能 夠抑制加熱器內(nèi)部的均熱性的惡化和加熱器外部的溫度上升，其結果 是可以有效的抑制冷卻溫度不均的發(fā)生，另一方面能夠實現(xiàn)結構的簡 化。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的熱處理裝置的概略結構的縱 截面圖。
圖2A是表示圖1的熱處理裝置的主要部分的擴大截面圖。圖2B 是表示圖2A的冷卻介質導入部的正面圖。
圖3是表示噴出噴嘴的配置例的加熱器的大致的橫截面圖。 圖4是表示圖3的主要部分的擴大截面圖。圖5A和圖5B是用于說明加熱器的制造方法的示意圖。 圖6是表示圖4的噴出噴嘴的一部分的變形例的截面圖。 圖7是表示噴出噴嘴的進一步的變形例的斜視圖。 圖8是表示設置在隔熱材料上的噴出噴嘴的變形例的截面圖。
具體實施例方式
以下，根據(jù)附圖對用于實施本發(fā)明的最佳方式進行詳細敘述。 圖1是表示本發(fā)明的一個實施方式的熱處理裝置的大致結構的截 面圖。圖2A是表示圖1的熱處理裝置的主要部分的擴大截面圖。圖 2B是表示圖2A的冷卻介質導入部的正面圖。圖3是表示噴出噴嘴的 配置例的加熱器的大致橫截面圖。圖4是表示圖3的主要部分的擴大 截面圖。
如這些附圖所示的，本實施方式的熱處理裝置1即所謂的立式熱 處理裝置。熱處理裝置1具有用于將多個被處理體(例如半導體晶片w) 收納在多層并進行規(guī)定的熱處理的處理容器2;和以覆蓋該處理容器2 的方式設置的加熱晶片w的筒狀加熱器3。這些加熱器3和處理容器2 構成所謂的熱處理爐。
處理容器2也被稱為處理管(process tube)。本實施方式的處理容 器2為石英制，上端閉塞，下端開口，形成縱長的筒狀(例如圓筒狀)。 本實施方式的處理容器2可以為單層管結構，也可以為雙層管結構。
在處理容器2的開口端，形成向外的凸緣4。該凸緣4通過圖中沒 有表示出的凸緣壓板被支承于底板5上。在底板5上形成有用于從下 方向上方插入處理容器2的開口部6。在處理容器2的下側部設置有用 于向處理容器2內(nèi)導入處理氣體、不活潑氣體等的導入管部7和用于 對處理容器2內(nèi)的氣體進行排氣的圖中沒有表示出的排氣管部。而且， 在底板5的開口部6上以覆蓋底板5和處理容器2之間的間隙的方式 設置有隔熱材料8。
在處理容器2的下方設置有閉塞處理容器2的下端開口部(爐口) 的可以在上下方向開關的蓋體9，并能夠通過圖中沒有表示的升降機構 進行升降移動。在蓋體9的上部裝載有作為爐口的保溫單元的例如保 溫筒10。在保溫筒10的上部裝載有石英制的船型器皿11作為以規(guī)定的間隔在上下方向上搭載例如直徑為300mm的多枚(例如150枚左右) 晶片w的保持具。在蓋體9上設置有使船型器皿11圍繞其軸心旋轉的 旋轉機構12。可以通過蓋體9的下降移動從處理容器2將船型器皿11 搬出(卸載)到下方的裝載區(qū)內(nèi)。然后，船型器皿ll在移換晶片w之 后，通過蓋體9的上升移動被搬入(裝載)到處理容器2內(nèi)。
加熱器3設置在底板5上。加熱器3是通過在筒狀(例如圓筒狀) 的隔熱材料13的內(nèi)周上配設發(fā)熱電阻體14而形成。本實施方式中， 在隔熱材料13的內(nèi)周以蛇行狀配設線狀的發(fā)熱電阻體14。此外，發(fā)熱 電阻體14分別對應于在加熱器3的高度方向上劃分的多個區(qū)域(zone) 迸行配設，可以控制每一個區(qū)域的溫度。此外，考慮發(fā)熱電阻體14的 施工性，優(yōu)選隔熱材料13為對開式。
由金屬制(例如不銹鋼制)的外殼(shell) 16覆蓋隔熱材料13的 外周。在外殼16上設置有與噴出噴嘴23的入口 23a連通的冷卻流體 導入部26 (參照圖2A)。本實施方式的隔熱材料13隔著外側隔熱材料 15由外殼16覆蓋。此外，本實施方式的外殼16由內(nèi)側外殼16a和外 側外殼16b構成。通過在內(nèi)側外殼16a和外側外殼16b之間配設流通 冷卻流體(例如冷卻水)的冷卻管(圖中沒有表示)，構成冷卻套 (jacket)。由此，能夠有效地抑制對加熱器外部的熱影響。
另一方面，在隔熱材料13的頂部設置有覆蓋這些的上部隔熱材料 17 (參照圖1)。在上部隔熱材料17的上部設置有覆蓋外殼16的頂部 的頂板18 (參照圖l)。此外，在加熱器3中設置有用于將加熱器3和 處理容器2之間的空間19內(nèi)的氣氛向外部排出的排熱系統(tǒng)20。排熱系 統(tǒng)20主要由例如設置在加熱器3上部的排氣口 21和連接該排氣口 21 與圖中沒有表示的工廠排氣系統(tǒng)的排熱管(圖中沒有表示)構成。在 該排熱管上可以設置圖中沒有表示的排氣扇和熱交換器。
在加熱器3上設置有用于向上述空間19內(nèi)噴出冷卻流體(例如冷 卻空氣)，強制冷卻加熱器3內(nèi)部的冷卻單元22。冷卻單元22具有埋 設在加熱器3的隔熱材料13中的多個噴出噴嘴23 (參照圖1)。各噴 出噴嘴23的入口 23a和出口 23b形成為不以直線相連接的形狀。具體 而言，本實施方式中各噴出噴嘴23形成為在側視圖中呈Z字狀。艮卩， 各噴出噴嘴23形成為入口 23a和出口 23b的位置在偏移的不同層的形狀。在這種情況下，由于熱是上升氣流，為了防止熱從出口側向入口
側的流動，所以優(yōu)選各噴出噴嘴23以下側端為入口 23a，上側端為出 口 23b的方式形成。
此外，如圖3和圖4所示，為了形成沿著上述空間19的周向螺旋 狀旋轉的冷卻流體的流動，本實施方式的各噴出噴嘴23設置為在俯視 圖中，相對于加熱器3的中心方向(朝向中心的方向)傾斜大致45° 。 在加熱器3的空間19內(nèi)通過從上部排氣口 21的吸引排氣產(chǎn)生上升氣 流。由此，各噴出噴嘴23的出口 23b不必朝向斜上方形成。因此，圖 示例中為朝向水平方向。當然，也可以朝向斜上方形成。優(yōu)選各噴出 噴嘴23由具有耐熱性和不透光性的材質(例如陶瓷)形成。因為各噴 出噴嘴23的材質具有透光性時，加熱器內(nèi)部的輻射光或者輻射熱(紅 外線)會通過各噴出噴嘴向外部泄漏。
制造本實施方式的加熱器3時，如圖5A所示，首先從外部挖掘形 成在隔熱材料13中用于埋入噴出噴嘴23的槽24。該槽24以在俯視圖 中相對加熱器3的中心方向傾斜45°的方式形成(參照圖4)。接著， 如圖5B所示，在上述槽24中插入噴出噴嘴23，在槽24的空隙部填 充隔熱材料(例如后述的輔助隔熱材料)使得噴出噴嘴23不從槽24 脫離。這樣，在隔熱材料13中，以連通隔熱材料13的內(nèi)側與外側的 方式埋設噴出噴嘴23。
這樣，相對隔熱材料13在其上下方向和周向上以適當?shù)拈g隔埋設 多個噴出噴嘴23，再隔著外側隔熱材料15由外殼16覆蓋隔熱材料13 的外周。然后，如圖2A所示，在外殼16的噴出噴嘴23的入口23a的 附近設置冷卻流體導入部26。此外，在外側隔熱材料15上設置連接噴 出噴嘴23的入口23a和冷卻流體導入部26的通路(開口部)27。
冷卻流體導入部26主要由形成在內(nèi)側外殼16a上的開口部28;和 以覆蓋開口部28的方式通過固定器具(例如螺釘29)安裝在內(nèi)側外殼 16a的外面的冷卻流體導入部件(冷卻流體導入金屬零件)30構成。 冷卻流體導入部件30具有與開口部28連通的凹狀的室30a。為了防止 冷卻流體導入部件30的加熱，優(yōu)選在凹狀的室30a的內(nèi)周上設置輔助 隔熱材料31。此外，在冷卻流體導入部件30上連接有冷卻流體供給單 元的冷卻流體供給管(圖中沒有表示)。也可以在冷卻流體供給管上設置流量調(diào)整機構。
在安裝冷卻流體導入部件30之前，在外側隔熱材料15上形成貫
通內(nèi)外的通路(開口部)27。此外，在該通路27的內(nèi)周上設置輔助隔 熱材料32。此外，在外側外殼16b上設置用于冷卻流體導入部件30 的安裝操作的開口部33。
冷卻流體供給單元(圖中沒有表示)例如具有送風機(圖中沒有 表示)，該送風機用于將設置熱處理裝置的潔凈室內(nèi)的空氣作為冷卻 流體進行吸引，同時通過冷卻流體供給管將該冷卻流體加壓輸送供給 至各噴出噴嘴23。
根據(jù)由以上結構構成的熱處理裝置1，因為具有將多個晶片w 收納在多層，并且對該晶片w實施規(guī)定的熱處理的處理容器2;以覆 蓋處理容器2的方式設置的，可以加熱晶片w的筒狀的加熱器3;用 以排出加熱器3和處理容器2之間的空間19內(nèi)的氣氛的排熱系統(tǒng)20; 和用于向空19間內(nèi)噴出冷卻流體以冷卻處理容器2的冷卻單元22，其 中，上述加熱器3具有筒狀的隔熱材料13和配設在該隔熱材料13的 內(nèi)周的發(fā)熱電阻體14;上述冷卻單元22具有埋設在上述隔熱材料13 中的多個噴出噴嘴23;各噴出噴嘴23形成為其入口 23a和出口 23b不 以直線相連接的形狀，因此可以防止輻射光從噴出噴嘴23的泄漏，能 夠抑制加熱器內(nèi)部的均熱性的惡化和加熱器外部(氣氛)的溫度上升。
此外，本實施方式中，因為各噴出噴嘴23形成為在側視圖中大致 為Z字狀，其下側端形成入口23a，其上側端形成出口23b，從而既可 以是簡單的結構又可以輻射光或輻射熱從各噴出噴嘴23的泄漏或逃 逸。
此外，本實施方式中，因為為了形成沿著上述空間19的周向旋轉 的冷卻流體的流動，各噴出噴嘴23在俯視圖中相對加熱器3的中心方 向大概傾斜45。，所以能夠有效地抑制冷卻溫度不均的發(fā)生，實現(xiàn)晶 片w的產(chǎn) 品品 質的均一性的提高。
此外，本實施方式中，因為隔著外側隔熱材料15由外殼16覆蓋 隔熱材料13的外周，在外殼16的噴出噴嘴23的入口 23a附近設置冷 卻流體導入部26，在外側隔熱材料15上設置連接噴出噴嘴23的入口 23a和冷卻流體導入部26的通路27，所以可以以簡單的結構向噴出噴嘴23供給冷卻流體。
此外，依據(jù)本實施方式的加熱器3的制造方法，包括在隔熱材 料13的內(nèi)周配設發(fā)熱電阻體14的工序；和為了形成沿著隔熱材料13
的內(nèi)周旋轉的冷卻流體的流動，將形成為側面看大致z字狀的多個噴
出噴嘴23，以在俯視圖中相對加熱器3 (即隔熱材料13)的中心方向 傾斜大致45。的狀態(tài)埋設在隔熱材料13中的工序,由此可以防止輻射 光從噴出噴嘴23的泄漏，抑制加熱器內(nèi)部的均熱性的惡化和加熱器外 部的溫度上升，其結果是能夠有效地抑制冷卻溫度不均的發(fā)生，另一 方面實現(xiàn)結構的簡化。
此外，圖6是表示圖4的噴出噴嘴的一部分的變形例的截面圖。 對在圖6中與圖4相同的部分標注相同的符號。在圖6的例子中，以 使噴出噴嘴23的出口部分與隔熱材料13的內(nèi)周面在同一面內(nèi)的方式 切斷噴出噴嘴23的出口部分。
此外，圖7為表示噴出噴嘴的另一變形例的斜視圖。在圖7的例 子中，噴出噴嘴23由縱長的中空箱部23c;和在該中空箱部23c的前 面部和后面部上以相互不同層地設置的出口部23b和入口部23a構成。
以上，參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行了詳細的敘述，但本發(fā) 明并不限定于上述實施方式，可以在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)進 行各種設計的變更等。例如，如圖8所示的，噴出噴嘴23也可以在隔 熱材料中作為截面為Z字狀的通路與隔熱材料形成一體。
權利要求
1.一種熱處理裝置，其特征在于，包括將多個被處理體收納在多層中，并且對該被處理體實施規(guī)定的熱處理的處理容器；以覆蓋所述處理容器的方式設置，能夠加熱所述被處理體的筒狀的加熱器；用于將所述加熱器和所述處理容器之間的空間內(nèi)的氣氛排出的排熱系統(tǒng)；和用于向所述空間內(nèi)噴出冷卻流體以冷卻所述處理容器的冷卻單元，其中，所述加熱器具有筒狀的隔熱材料和配設在該隔熱材料的內(nèi)周的發(fā)熱電阻體，所述冷卻單元具有埋設在所述隔熱材料中的多個噴出噴嘴，各噴出噴嘴形成為其入口和出口不以直線相連接的形狀。
2. 根據(jù)權利要求1所述的熱處理裝置，其特征在于 各噴出噴嘴形成為在側視圖中大致為Z字狀，其下側端形成有入口，其上側端形成有出口。
3. 根據(jù)權利要求l所述的熱處理裝置，其特征在于 為了形成沿著所述空間的周向旋轉的冷卻流體的流動，各噴出噴嘴在俯視圖中相對于加熱器的中心方向傾斜大致45。。
4. 根據(jù)權利要1所述的熱處理裝置，其特征在于 所述隔熱材料的外周由外殼覆蓋，在該外殼上設置有與各噴出噴嘴的入口連通的冷卻流體導入部。
5. —種加熱器，其特征在于，包括 筒狀的隔熱材料；和配設在該隔熱材料的內(nèi)周的發(fā)熱電阻體，其中， 為了形成沿著所述隔熱材料的內(nèi)周旋轉的冷卻流體的流動，形成為在側視圖中大致為Z字狀的多個冷卻流體噴出噴嘴，以在俯視圖中相對于加熱器的中心方向傾斜大致45°的狀態(tài)埋設在所述隔熱材料中。
6. —種加熱器的制造方法，其是包括筒狀的隔熱材料和配設在該隔熱材料內(nèi)周的發(fā)熱電阻體的加熱器的制造方法，其特征在于，包括在所述隔熱材料的內(nèi)周配設發(fā)熱電阻體的工序；禾口為了形成沿著所述隔熱材料的內(nèi)周旋轉的冷卻流體的流動，將形成為在側視圖中大致為z字狀的多個冷卻流體噴出噴嘴，以在俯視圖 中相對于加熱器的中心方向傾斜大致45°的狀態(tài)埋設在所述隔熱材料 中的工序。
全文摘要
本發(fā)明提供一種熱處理裝置，其具有多層地收納多個被處理體，并且對該被處理體實施規(guī)定的熱處理的處理容器；以覆蓋所述處理容器的方式設置的，可以加熱所述被處理體的筒狀的加熱器；用以排出所述加熱器和所述處理容器之間的空間內(nèi)的氣氛的排熱系統(tǒng)；和向所述空間內(nèi)噴出冷卻流體，用于冷卻所述處理容器的冷卻單元。所述加熱器具有筒狀的隔熱材料和配設在該隔熱材料的內(nèi)周的發(fā)熱電阻體。所述冷卻單元具有埋設在所述隔熱材料中的多個噴出噴嘴。各噴出噴嘴形成為其入口和出口不以直線相連接的形狀。
文檔編號C23C16/46GK101288158SQ20068001900
公開日2008年10月15日 申請日期2006年6月12日 優(yōu)先權日2005年6月15日
發(fā)明者中尾賢, 加藤和彥 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社