[發明專利]熱處理裝置和冷卻方法

有效

• 申請號: 201010287738.2
• 申請日: 2010-09-17
• 公開（公告）號: CN102031567A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 草壁義憲;山賀健一
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創株式會社
• 主分類號: C30B33/02
• 分類號: C30B33/02;H01L21/205;H01L21/22;H01L21/324
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;張會華

技術領域

本發明涉及對半導體晶圓等被處理體實施熱處理的分批式的熱處理裝置和冷卻方法。

背景技術

一般而言，為了制造半導體器件，對由硅基板等構成的半導體晶圓反復進行成膜處理、蝕刻處理、氧化擴散處理、退火處理等各種處理。而且，在利用能夠一次對多張半導體晶圓進行處理的分批式的熱處理裝置來進行成膜處理等熱處理的情況下，為了提高產品的生產率，需要在不對半導體晶圓造成滑移等損傷的范圍內盡可能以高速冷卻處于高溫狀態的半導體晶圓。

因此，作為以往的分批式的熱處理裝置，提出有以下的熱處理裝置，即，對半導體晶圓的熱處理結束的情況作出響應，使冷卻空氣流向收容有多張半導體晶圓的縱長的處理容器的外周側，由此，通過從處于高溫狀態例如800～1000℃左右的處理容器急劇地吸收熱量，以高速冷卻處理完畢的高溫的半導體晶圓(例如專利文獻1～5)。

而且，上述冷卻空氣被吹入用鼓風機送入處理容器的側壁的周圍的冷卻空間，被吸出用鼓風機從該冷卻空間吸出。在該情況下，雖然也取決于處理方式，但是冷卻了處理容器的冷卻空氣升溫到400～500℃左右而成為高溫狀態的空氣，所以若該高溫狀態的空氣直接流入上述吸出用鼓風機，則會對吸出用鼓風機本身造成熱損傷。因此，在上述吸出用鼓風機的上游側設有換熱器，利用上述換熱器將處于高溫狀態的空氣冷卻到規定的溫度例如50℃左右，使吸出用鼓風機不受到熱損傷。

專利文獻1：日本特開平08-031707號公報

專利文獻2：日本特開平09-190982號公報

專利文獻3：日本特開平11-260725號公報

專利文獻4：日本特開2002-110576號公報

專利文獻5：日本特開2008-078196號公報

另外，在上述那樣的熱處理裝置的情況下，成為400～500℃左右的高溫狀態的空氣不流入吸出用鼓風機，而流入設于吸出用鼓風機的上游側的換熱器。因此，不得不對該換熱器本身的構造進行高溫設計來提高耐熱性。因此，具有以下的問題，即，形成換熱器的材質、構造本身也較為特殊，此外，尺寸也大型化，裝置本身的成本高。

發明內容

本發明是著眼于以上那樣的問題點，為了有效地解決該問題點而發明的。本發明的第1目的在于提供一種熱處理裝置和冷卻方法，在換熱器的上游側使降溫用氣體混合于通過與處理容器進行熱交換而升溫的冷卻氣體中，從而降低混合氣體的溫度，由此，不需要特殊的高價的高溫用換熱器，能使用耐熱性低的通用且廉價的換熱器。

本發明的第2目的在于提供一種熱處理裝置和冷卻方法，使朝向處理容器去的冷卻氣體的一部分分流，并在換熱器的上游側使該分流的冷卻氣體混合于通過與處理容器進行熱交換而升溫的冷卻氣體中，從而降低混合氣體的溫度，由此，不需要特殊的高價的高溫用換熱器，能使用耐熱性低的通用且廉價的換熱器。

本發明的熱處理裝置是對多個被處理體進行熱處理的熱處理裝置，其特征在于，包括：處理容器；支承部件，其一邊支承多張上述被處理體一邊能夠插入到上述處理容器內或從上述處理容器內退出地進行移動；加熱爐，其以隔著氣體通過的冷卻空間而圍繞上述處理容器方式設置在上述處理容器的外周側；冷卻氣體導入部件，其設于上述加熱爐，用于向冷卻空間導入冷卻上述處理容器的冷卻氣體，其包括吹入用鼓風機和氣體導入通道；冷卻氣體排出部件，其設于上述加熱爐，用于從冷卻空間排出已升溫的上述冷卻氣體，其包括氣體排出通道、換熱器和吸出用鼓風機；降溫用氣體導入部件，其設在上述冷卻空間和上述換熱器之間。

本發明的熱處理裝置的特征在于，上述加熱爐以隔著規定的寬度的冷卻空間而圍繞上述處理容器方式設置在上述處理容器的外周側，在上述氣體排出通道上從上游側朝向下游側依次設有換熱器和吸出用鼓風機，上述降溫用氣體導入部件設于換熱器上游側的上述氣體排出通道，向上述已升溫的冷卻氣體導入降溫用氣體而使其降溫。

本發明的熱處理裝置的特征在于，上述降溫用氣體導入部件包括：降溫用氣體導入通道，其與上述氣體排出通道連接；閥，其設于上述降溫用氣體導入通道的中途，用于控制上述降溫用氣體的流動；氣體溫度測量部件，其設于上述氣體排出通道的換熱器的上游側，用于對流入上述換熱器的氣體的溫度進行測量；閥控制部，其基于上述氣體溫度測量部件的溫度測量值控制上述閥，使得上述氣體的溫度成為規定的溫度以下。

本發明的熱處理裝置的特征在于，上述閥是能夠調整閥開度的開閉閥。

本發明的熱處理裝置的特征在于，在上述氣體排出通道和上述降溫用氣體導入通道的連接部設有混合器。