专利名称：纵型热处理装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及一种纵型热处理装置及其控制方法。
背景技术：
在半导体设备的制造中，为了对被处理体例如半导体晶圆实施氧化、扩散、CVD、退火等的热处理而使用各种热处理装置。作为其一，已知能够一次进行多张的热处理的纵型热处理装置。该纵型热处理装置具备石英制的处理容器，其在下部具有开口部；盖体，其开闭该处理容器的开口部；保持工具，其设置在该盖体上，在上下方向以规定的间隔来保持多张被处理体；以及炉本体，其设置在前述处理容器的周围，包含对搬入在处理容器内的前述被处理体进行加热的加热器。另外，作为纵型热处理装置，还提出了具备送风机的装置，该送风机用于向包含加热器的炉本体内送入空气来对处理容器强制地进行空冷(例如，参照日本特开 2002-305189号公报)。前述送风机是为了在热处理结束之后迅速地冷却晶圆以及处理容器而使用。另外，作为热处理，有例如在晶圆形成低介电常数的膜时那样低温域例如100 500°C中的热处理。在该低温域中的热处理的情况下如何迅速地升温/收敛为规定的热处理温度成为课题。作为低温用热处理装置，提出了为了使热响应性良好而不使用石英制的处理容器但具有金属制的处理室的热处理装置。另一方面，在热处理时产生反应生成物、副生成物等的附着物的情况下，在装置结构上需要清洗、更换容易的石英制的处理容器。另外，通过使用具有高的隔热性能的加热器，能够实现装置的节能化，但是由此炉内温度的控制性恶化。在该情况下，如何迅速地升温/收敛为规定的热处理温度成为课题，这不是限于低温域的课题。专利文献1 日本特开2002-305189号公报专利文献2 日本特开2005-188869号公报
发明内容
发明要解决的问题然而，在具有石英制的处理容器的纵型热处理装置中，处理容器的热容量大，因此存在如下问题低温域中的升温恢复中的收敛时间长。另外，在为了节能化等而使用高隔热的加热器的情况下，是不限于低温域而产生的问题。当升温恢复中的收敛时间长时，对生产能力的提高带来影响。这种收敛时间长的问题是不仅在升温过程而且在降温过程或者温度稳定时也同样产生的问题。本发明是考虑这种问题而完成的，其目的在于提供一种热处理装置及其控制方法，其能够缩短低温域中或者使用了具有高的隔热性能的加热器时的升温过程、降温过程或者温度稳定时的收敛时间，能够将处理容器内的温度高精度地收敛为目标温度。用于解决问题的方案
本发明是一种热处理装置，其特征在于，具备炉本体；加热器，其设置在炉本体内周面；处理容器，其配置在炉本体内，与炉本体之间形成空间，并且在该处理容器内部收纳多个被处理体；鼓风机，其连接于炉本体，向炉本体与处理容器之间的空间供给冷却介质；温度传感器，其检测处理容器内部或者外部的温度；以及控制装置，其控制加热器和鼓风机，调整处理容器内的温度来使处理容器内的温度收敛为规定的目标温度，其中，上述控制装置具有加热器输出运算部，其根据预先确定的设定温度和来自温度传感器的温度来决定在仅用加热器进行温度调整时的加热器输出；以及鼓风机输出运算部，其根据来自加热器输出运算部的加热器输出来决定鼓风机输出。本发明是一种热处理装置，其特征在于，在来自加热器输出运算部的加热器输出为负的情况下鼓风机输出运算部产生鼓风机输出，在加热器输出大于等于零的情况下鼓风机输出运算部停止鼓风机输出。本发明是一种热处理装置，其特征在于，在来自加热器输出运算部的加热器输出的斜率低于某阈值的情况下鼓风机输出运算部产生鼓风机输出，在加热器输出的斜率高于某阈值的情况下鼓风机输出运算部停止鼓风机输出。本发明是一种热处理装置，其特征在于，控制装置还具有将来自鼓风机输出运算部的鼓风机输出转换为冷却介质流量的流量控制运算部。本发明是一种热处理装置，其特征在于，流流量控制运算部根据冷却介质流量来进行鼓风机的转速控制。本发明一种热处理装置的控制方法，用于控制上述的热处理装置，该方法的特征在于，具备如下步骤在控制装置的加热器输出运算部中，根据预先确定的设定温度和来自温度传感器的温度来决定在仅用加热器进行温度调整时的加热器输出；以及根据来自加热器输出运算部的加热器输出，由鼓风机输出运算部决定鼓风机输出。本发明是一种热处理装置的控制方法，其特征在于，在来自加热器输出运算部的加热器输出为负的情况下鼓风机输出运算部产生鼓风机输出，在加热器输出大于等于零的情况下鼓风机输出运算部停止鼓风机输出。本发明是一种热处理装置的控制方法，其特征在于，在来自加热器输出运算部的加热器输出的斜率低于某阈值的情况下鼓风机输出运算部产生鼓风机输出，在加热器输出的斜率高于某阈值的情况下鼓风机输出运算部停止鼓风机输出。本发明是一种热处理装置的控制方法，其特征在于，还具备如下步骤将来自鼓风机输出运算部的鼓风机输出通过流量控制运算转换为冷却介质流量。本发明是一种热处理装置的控制方法，其特征在于，流量控制运算部根据冷却介质流量来进行鼓风机的转速控制。本发明是一种热处理装置，其特征在于，具备炉本体；加热器，其设置在炉本体内周面；处理容器，其配置在炉本体内，与炉本体之间形成空间，并且在该处理容器内部收纳多个被处理体；鼓风机，其经由冷却介质供给线连接于炉本体，向炉本体与处理容器之间的空间供给冷却介质；阀机构，其调整从鼓风机供给的冷却介质的流量；温度传感器，其检测处理容器内部或者外部的温度；以及控制装置，其控制加热器和阀机构，调整处理容器内的温度来使处理容器内的温度收敛为规定的目标温度，其中，上述控制装置具有加热器输出运算部，其根据预先确定的设定温度和来自温度传感器的温度来决定在仅用加热器进行温度调整时的加热器输出；冷却输出运算部，其根据来自加热器输出运算部的加热器输出来决定冷却输出；以及流量控制运算部，其将来自冷却输出运算部的冷却输出转换为冷却介质流量，其中，流量控制运算部根据冷却介质流量来控制阀机构。本发明是一种热处理装置，其特征在于，在来自加热器输出运算部的加热器输出为负的情况下冷却输出运算部产生冷却输出，在加热器输出大于等于零的情况下冷却输出运算部停止冷却输出。本发明是一种热处理装置，其特征在于，在来自加热器输出运算部的加热器输出的斜率低于某阈值的情况下冷却输出运算部产生冷却输出，在加热器输出的斜率高于某阈值的情况下冷却输出运算部停止冷却输出。本发明是一种热处理装置的控制方法，用于控制上述的热处理装置，该方法的特征在于，具备如下步骤在控制装置的加热器输出运算部中，根据预先确定的设定温度和来自温度传感器的温度来决定在仅用加热器进行温度调整时的加热器输出；根据来自加热器输出运算部的加热器输出，由冷却输出运算部来决定冷却输出；以及将来自冷却输出运算部的冷却输出通过流量控制运算部转换为冷却介质流量，其中，流量控制运算部根据冷却介质流量来控制阀机构。本发明是一种热处理装置的控制方法，其特征在于，在来自加热器输出运算部的加热器输出为负的情况下冷却输出运算部产生冷却输出，在加热器输出大于等于零的情况下冷却输出运算部停止冷却输出。本发明是一种热处理装置的控制方法，其特征在于，在来自加热器输出运算部的加热器输出的斜率低于某阈值的情况下冷却输出运算部产生冷却输出，在加热器输出的斜率高于某阈值的情况下冷却输出运算部停止冷却输出。发明的效果根据本发明，能够缩短低温域中的升温恢复中的收敛时间并且能够将处理容器内的温度高精度地收敛为目标温度，由此能够实现生产能力的提高。或者，在使用了高的隔热性能的加热器的情况下，对生产能力不带来影响而能够实现功耗的降低。
图1的(a)是概要性地表示本发明的第1实施方式的热处理装置的纵截面图，图 1的(b)是表示热处理装置的控制装置的图。图2是表示热处理装置的冷却介质供给线以及冷却介质排气线的图。图3的(a)、(b)、(c)是表示热处理装置的控制方法的图。图4是表示热处理装置的控制方法的图。图5是表示本发明的第2实施方式的热处理装置的控制装置的图。附图标记说明w 半导体晶圆(被处理体)；1 热处理装置；2 热处理炉；3 处理容器；3a 炉口 ； 5 炉本体；16 隔热材料；18 加热器元件(发热电阻体)；18A 加热器；18B 加热器驱动部；33 空间；40 冷却介质吹出孔；49 供给管道；50 温度传感器；51 控制装置；51a 加热器输出运算部；51b 鼓风机输出运算部；51c 设定温度决定部；51e 流量控制运算部； 52 冷却介质供给线；53 冷却介质供给鼓风机；53a 逆变器驱动部；62 冷却介质排气线；63 冷却介质排气鼓风机；63a 逆变器驱动部。
具体实施例方式第1实施方式下面参照
本发明的第1实施方式。这里图1的(a)是概要性地表示本发明的热处理装置的纵截面图，图1的(b)是表示热处理装置的控制装置的图，图2是表示纵型热处理装置的冷却介质供给线以及冷却介质排气线的图，图3的(a)、(b)、(c)是表示热处理装置的控制方法的图，图4是表示热处理装置的控制方法的图。在图1中，纵型的热处理装置1具备能够一次收容多张被处理体例如半导体晶圆 w来实施氧化、扩散、减压CVD等的热处理的纵型的热处理炉2。该热处理炉2具备炉本体 5，其在内周面设置发热电阻体(加热器)18A ；以及处理容器3，其配置在炉本体5内，与炉本体5之间形成空间33，并且用于收容晶圆w来进行热处理。其中加热器18A如后述那样由多个加热器元件18构成。另外，炉本体5是通过底板6来支撑，在该底板6中形成有用于将处理容器3从下方插入到上方的开口部7。另外，在底板6的开口部7中设有未图示的隔热材料以覆盖底板 6与处理容器3之间的间隙。处理容器3是由石英制构成，具有上端被闭塞、下端作为炉口 3a而开口、纵长的圆筒状形状。在处理容器3的下端形成向外的法兰北，法兰北经由未图示的法兰压板而被上述底板6支承。另外在处理容器3中，下侧部设有用于将处理气体、惰性气体等导入处理容器3内的导入端口(导入口)8以及用于将处理容器3内的气体进行排气的未图示的排气端口(排气口)。在导入端口 8连接有气体供给源(未图示)，在排气端口连接有具备真空泵的排气系统(未图示)，该真空泵例如能够减压控制为133 X 600 133 X10_2!^左右。在处理容器3的下方通过未图示的升降机构来能够升降移动地设置用于将处理容器3的炉口 3a闭塞的盖体10。在该盖体10的上部载置作为炉口保温单元的保温筒11， 在该保温筒11的上部载置石英制的板12，该石英制的板12是在上下方向以规定的间隔来搭载多张例如100 150张左右的直径为300mm的晶圆w的保持工具。在盖体10具有使板12绕其轴心进行旋转的旋转机构13。通过盖体10的下降移动来将板12从处理容器3 内搬出(卸载)到下方的加载区域15内，在晶圆w的交接之后，通过盖体10的上升移动来将板12搬入(加载)到处理容器3内。上述炉本体5具有圆筒状的隔热材料16以及在该隔热材料16的内周面中沿轴方向(在图示例子中上下方向)形成为多段的沟状的架部17，沿着各架部17配置加热器元件 (加热器线、发热电阻体)18。隔热材料16例如包括二氧化硅、氧化铝或者包含硅酸氧化铝的无机质纤维。隔热材料16被纵向分割为两部分，因此能够容易地进行加热器元件的装配以及加热器的组装。在上述隔热材料16中配设有销部件(未图示)，该销部件以使上述加热器元件 18适当间隔地沿径方向移动并且不会从架部17脱落或脱出的方式来保持上述加热器元件 18。在上述圆筒状的隔热材料16的内周面上沿轴方向以规定间距多段地形成有与隔热材料16同心的环状的沟部21，在相邻的上部的沟部21与下部的沟部21之间形成了沿周方向连续的环状的上述架部17。在上述沟部21中的加热器元件18的上部与下部以及沟部21的内壁与加热器元件18之间设有能够允许加热器元件18的热膨胀收缩以及沿径方向移动的足够的间隙，另外通过这些间隙进行强制冷却时冷却介质迂回到加热器元件18的背面， 使得能够有效地冷却加热器元件18。此外，作为这种冷却介质可考虑空气、氮气或者水。各加热器元件18间是通过连接板来接合，位于端部侧的加热器元件18经由端子板22a、22b连接于外部的加热器驱动部18B，该端子板22a、22b设置成沿径方向贯通隔热材料16。如图1所示，为了保持炉本体5的隔热材料16的形状并且加强隔热材料16，隔热材料16的外周面被金属制例如不锈钢制的外皮(外壳) 覆盖。另外，为了抑制对炉本体 5的外部的热影响，外皮观的外周面被水冷外套30覆盖。在隔热材料16的顶部设有覆盖它的上部隔热材料31，在该上部隔热材料31的上部设有覆盖外皮观的顶部(上端部)的不锈钢制的顶板32。另外，如图1以及图2所示，在热处理之后为了使晶圆快速降温来实现处理的迅速化以至提高生产能力，在炉本体5中设有将炉本体5与处理容器3之间的空间33内的环境气向外部排出的排热系统35以及向上述空间33内导入常温QO 30°C )的冷却介质来强制地进行冷却的强制冷却介质单元36。上述排热系统35包括设置在例如炉本体5的上部的排气口 37，该排气口 37连接有将空间33内的冷却介质进行排气并且具有流量传感器 62a的冷却介质排气线62。并且，强制冷却介质单元36具有环状流路38，其在上述炉本体5的隔热材料16 与外皮观之间沿高度方向形成有多个；以及冷却介质吹出孔40，其设置在隔热材料16使得从各环状流路38向隔热材料16的中心倾斜方向吹出冷却介质来在上述空间33的周方向产生涡流。上述环状流路38是通过在隔热材料16的外周面粘贴带状或者环状的隔热材料41、或者将隔热材料16的外周面切削为环状来形成的。上述冷却介质吹出孔40形成在隔热材料16中的上下邻接的加热器元件18之间的架部17中并沿径方向的内外贯通架部 17。由此将冷却介质吹出孔40设置在架部17中，不妨碍加热器元件18就能够将冷却介质喷出到上述空间33。另外，虽然说明了作为加热器元件18使用带状的发热电阻体而收纳在架部17内的例子，但是作为加热器元件18不限于这种结构，也能够使用其它各种结构的加热元件。 另外，虽然说明了通过从冷却介质吹出孔40吹出冷却介质来在空间33内产生涡流的例子， 但是不是必须通过从冷却介质吹出孔40吹出冷却介质来产生涡流。在上述外皮观的外周面沿高度方向设有用于向各环状流路38分配供给冷却介质的共用的1根供给管道49，在外皮观中形成连通供给管道49内与各环状流路38的连通口。供给管道49连接有用于供给冷却介质且具有流量传感器52a的冷却介质供给线52。另外，在处理容器3内，设置检测该处理容器3内的温度的温度传感器50，来自该温度传感器50的检测信号经由信号线50a来发送到控制装置51。此外，没必要必须将温度传感器50设置在处理容器3内，也可以在炉本体5与处理容器3之间的空间33内设置温度传感器50、或者在两者中均设置温度传感器50。另外，如图1以及图2所示，冷却介质供给线52和冷却介质排气线62分别独立地构成开放系统冷却介质供给/排气线。其中在冷却介质供给线52中设置冷却介质供给鼓风机53，该冷却介质供给鼓风机53具有逆变器驱动部53a。
另外，在冷却介质供给鼓风机53的入口侧中设有调节风门56，在冷却介质供给鼓风机53的出口侧中配置有孔阀M以及蝶阀55。这些冷却介质供给鼓风机53的入口侧的调节风门56以及冷却介质供给鼓风机53的出口侧的孔阀M以及蝶阀55都能够自由开闭调整，调节风门56、孔阀M以及蝶阀55构成冷却介质供给线侧阀机构54A。另外，在冷却介质排气线62中设置冷却介质排气鼓风机63，该冷却介质排气鼓风机63具有逆变器驱动部63a。并且，在冷却介质排气鼓风机63的入口侧中设有蝶阀66以及孔阀67，在冷却介质排气鼓风机63的出口侧中配置了孔阀64、蝶阀65。这些冷却介质排气鼓风机63的入口侧的蝶阀66以及孔阀67、以及冷却介质排气鼓风机63的出口侧的孔阀64以及蝶阀65都能够自由开闭调整，并且冷却介质排气鼓风机63的入口侧的蝶阀66和孔阀67以及冷却介质排气鼓风机63的出口侧的孔阀64以及蝶阀65构成冷却介质排气线侧阀机构64A。接着详述连接于温度传感器50的控制装置51。温度传感器50是如上述那样设置在处理容器3内来检测处理容器3内的温度的传感器，也可以通过在炉本体5与处理容器3之间的空间33内设置温度传感器50来间接地检测处理容器3内的温度。由温度传感器50检测出的检测信号经由信号线50a发送到控制装置51。该控制装置51用于在例如100°C 500°C的低温区域中的升温过程、降温过程或者温度稳定时来缩短针对规定的目标温度的收敛时间并且高精度地接近目标温度(图1的(b))。即控制装置51具有加热器输出运算部51a，其根据预先在设定温度决定部51c 中确定的设定温度和来自温度传感器50的温度来决定在仅用加热器18A进行温度调整时的加热器输出；以及鼓风机输出运算部51b，其根据来自加热器输出运算部51a的加热器输出来决定鼓风机输出。这里例如在升温过程中针对规定的目标温度，使处理容器3内的温度收敛为该目标温度，因此在设定温度决定部51c中确定设定温度A(参照图3的(a)、(b)、(c))。而且由该设定温度决定部51c决定的设定温度A发送给加热器输出运算部51a。另外，通过加热器输出运算部51所求出的加热器输出发送给加热器驱动部18B， 通过该加热器驱动部18B根据通过加热器输出运算部51所求出的加热器输出来驱动控制加热器18A的加热器元件18。另一方面，通过鼓风机输出运算部51b所求出的鼓风机输出发送给逆变器驱动部 53a、63a，通过这些逆变器驱动部53a、63a驱动控制冷却介质供给鼓风机53和冷却介质排气鼓风机63。由此，通过冷却介质供给鼓风机53和冷却介质排气鼓风机63来向炉本体5与处理容器3之间的空间33内供给冷却介质。此外，虽然表示了通过设置冷却介质供给鼓风机53和冷却介质排气鼓风机63来向炉本体5与处理容器3之间的空间33内供给冷却介质的例子，但是不限于此，也可以只设置冷却介质供给鼓风机53和冷却介质排气鼓风机63中的任一个来向炉本体5与处理容器3之间的空间33内供给冷却介质。另外，在这种情况下，也可以将冷却介质供给线和冷却介质排气线都与鼓风机连接来构成闭合系统冷却介质供给/排气线。例如在只设置冷却介质供给鼓风机53的情况下，根据鼓风机输出运算部51b所求出的鼓风机输出来驱动控制冷却介质供给鼓风机53的逆变器驱动部53a。接着说明由这种结构构成的热处理装置的作用。首先，在板12内搭载晶圆w，搭载了晶圆w的板12载置在盖体10的保温筒11上。 之后通过盖体10的上升移动将板12搬入到处理容器3内。接着，控制装置51控制加热器驱动部18B来使加热器元件18进行动作，对炉本体 5与处理容器3之间的空间33进行加热，对搭载在处理容器3内的板12的晶圆w实施所需的热处理。在这期间，如后述那样，根据需要希望实现热处理作业的高效化，因此对炉本体5 与处理容器3之间的空间33内强制地进行冷却。在这种情况下，首先通过控制装置51控制而冷却介质供给鼓风机53以及冷却介质排气鼓风机M进行动作。此时冷却介质(20 30°C )被导入冷却介质供给线52内，接着从冷却介质供给鼓风机53向供给管道49送出冷却介质。之后供给管道49内的冷却介质进入形成在炉本体5的隔热材料16外侧的各环状流路38内，接着环状流路38内的冷却介质从贯通隔热材料16而设置的冷却介质吹出孔40 吹出到炉本体5与处理容器3之间的空间33内，对该空间33内强制地进行冷却。空间33内的冷却介质在经过冷却介质排气线62通过热交换器69冷却之后，通过冷却介质排气鼓风机63向外部排气。接着通过图3的(a)、(b)、(c)下面详述用于调整处理容器3内的温度来使处理容器3内的温度收敛为规定的目标温度T的控制装置51中的控制方法。这里图3的(a)是表示针对规定的目标温度由设定温度决定部51c求出的设定温度A和控制对象的温度(来自温度传感器50的温度)B的图，图3的(b)是表示控制装置 51中的第1控制方法的图，图3的(c)是表示控制装置51中的第2控制方法的图。首先通过图3的(a)、(b)叙述控制装置51中的第1控制方法。如图3的(a)、(b) 所示，在冷温区域中的升降过程中为了收敛为规定的目标温度T，而在控制装置51的设定温度决定部51c中求出设定温度A。接着来自设定温度决定部51c的设定温度A输入到加热器输出运算部51a，在该加热器输出运算部51a中根据来自设定温度决定部51c的设定温度A和来自温度传感器50 的温度B来求出在仅用加热器18A进行温度调整时的加热器输出。接着如图3的(b)所示，通过加热器输出运算部51a求出的加热器输出被发送给鼓风机输出运算部51b。在鼓风机输出运算部51b中，在加热器输出成为负的情况下，决定与该负值量的加热器输出对称形状的鼓风机输出。此外，在鼓风机输出运算部51b中，在加热器输出成为负的情况下，只要决定与负值量的加热器输出相对应的形状的鼓风机输出即可，这种情况下的加热器输出和鼓风机输出不需要必须具有对称形状。接着根据通过加热器输出运算部51a求出的加热器输出，加热器驱动部18B驱动控制加热器18A。同时根据通过鼓风机输出运算部51b求出的鼓风机输出，逆变器驱动部 53a、63a通过分别对冷却介质供给鼓风机53和冷却介质排气鼓风机63进行转速控制来进行驱动控制。
这样，根据由加热器输出运算部51a求出的加热器输出，通过加热器驱动部18B来驱动加热器18A，并且在加热器输出成为负的情况下，根据该加热器输出的负值量来通过鼓风机输出运算部51b求出鼓风机输出，在加热器输出成为大于等于零的情况下停止鼓风机输出。由此，能够使控制对象的温度B高精度地接近设定温度A并且迅速地收敛为规定的目标温度。此外，鼓风机输出运算部51b不仅可以是将加热器输出的零作为阈值根据负值量来决定鼓风机输出，也可以是关于该阈值设置规定的偏置来决定鼓风机输出。接着通过图3的(a)、(c)叙述控制装置51中的第2控制方法。如图3的(a)、(c) 所示，在低温区域中的升降过程中使其收敛为规定的目标温度T，因此在控制装置51的设定温度决定部51c中求出设定温度A。接着来自设定温度决定部51c的设定温度A输入到加热器输出运算部51a，在该加热器输出运算部51a中，根据来自设定温度决定部51c的设定温度A和来自温度传感器50 的温度B来求出在仅用加热器18A进行温度调整时的加热器输出。接着如图3的(c)所示，通过加热器输出运算部51a求出的加热器输出发送给鼓风机输出运算部51b。在鼓风机输出运算部51b中，决定鼓风机输出使得在加热器输出的斜率为负的情况下产生鼓风机输出、在加热器输出的斜率为大于等于零的情况下停止鼓风机输出。接着根据通过加热器输出运算部51a求出的加热器输出，加热器驱动部18B驱动控制加热器18A。同时根据通过鼓风机输出运算部51b求出的鼓风机输出，逆变器驱动部 53a、63a分别对冷却介质供给鼓风机53和冷却介质排气鼓风机63进行转速控制来进行驱动控制。这样，根据由加热器输出运算部51a求出的加热器输出，通过加热器驱动部18B来驱动加热器18A，并且在加热器输出的斜率为负的情况下，根据该加热器输出的斜率为负而通过鼓风机输出运算部51b来求出鼓风机输出，在加热器输出的斜率为大于等于零的情况下停止鼓风机输出。由此，能够使控制对象的温度B高精度地接近设定温度A并且迅速地收敛为规定的目标温度。此外，鼓风机输出运算部51b是不仅可以将加热器输出的斜率零作为阈值根据是否为负来求出鼓风机输出，也可以关于该阈值设置规定的偏置来求出鼓风机输出。接着通过图4说明在低温区域中的降温过程中通过上述的控制装置51执行了第 1控制方法的情况、或者执行了第2控制方法时的具体作用。如图4所示，在低温区域中的降温过程中，使处理容器3内的温度从当前温度 4000C降到目标温度300°C为止的情况下，首先在控制装置51的设定温度决定部51c中求出设定温度A。接着通过执行上述的第1控制方法(图3的(b)所示的控制方法)或者第2控制方法(图3的(c)所示的控制方法)，能够使控制对象的温度B接近设定温度A并且到目标温度300°C为止以短的收敛时间来迅速且高精度地降温。即如图4所示，在从当前温度400°C起只是通过切断加热器来进行降温的情况下，处理容器3内的温度虽然降到目标温度300°C为止(参照图4的C)，但是到达目标温度300°C为止的时间变长并且导致即使成为小于等于目标温度时处理容器3内的温度还下降，不会收敛为目标温度300°C。另一方面，当从当前温度400°C起切断加热器并且不控制鼓风机而使其进行动作时，处理容器3内的温度迅速地降到目标温度300°C为止(参照图4的D)，但是导致即使成为小于等于目标温度时处理容器3内的温度还下降，不会收敛为目标温度300°C。与此相对，根据本发明，通过使用上述的第1控制方法或者第2控制方法，能够使控制对象的温度B接近设定温度A并且到目标温度300°C为止以短的收敛时间来迅速且高精度地降温。另外能够使控制对象的温度B可靠地收敛为目标温度300°C。此外，本发明不限于上述各实施方式，能够在本发明的要旨的范围内进行各种设计变更。例如，作为处理容器，既可以是将具有导入管部以及排气管部的耐热金属例如不锈钢制的圆筒状的支管连接在下端部而成，另外也可以是双重管结构。第2实施方式接着通过图5来说明本发明的第2实施方式。图5所示的第2实施方式只是控制装置51的结构不同，其它结构与图1至图4所示的第1实施方式大致相同。在图5所示的第2实施方式中，对于与图1至图4所示的第1实施方式相同部分附加相同标记并省略详细的说明。如图5所示，控制装置15具有加热器输出运算部51a，其根据预先在设定温度决定部51c中确定的设定温度和来自温度传感器50的炉内温度来决定在仅用加热器18A进行温度调整时的加热器输出；以及鼓风机输出运算部(冷却输出运算部)51b，其根据来自加热器输出运算部51a的加热器输出来决定鼓风机输出(冷却输出)。另外控制装置51具有将来自鼓风机输出运算部51b的鼓风机输出(冷却输出) 转换为冷却介质流量的流量控制运算部51e。在这种情况下，流量控制运算部51e将鼓风机输出转换为供给到炉本体5与处理容器3之间的空间33内的适当的冷却介质流量。在图5中，加热器输出运算部51a根据来自温度传感器50的炉内温度来决定在仅用加热器18A进行温度调整时的加热器输出。根据而且来自加热器输出运算部51a的加热器输出，通过鼓风机输出运算部51b来求出鼓风机输出。并且，流量控制运算部51e将由鼓风机输出运算部51b求出的鼓风机输出转换为冷却介质流量，并且根据该冷却介质流量以及由流量传感器5加、6加检测出的冷却介质供给线52和冷却介质排气线62的冷却介质流量来输出逆变器驱动用信号。之后，逆变器驱动部53a、63a根据由流量控制运算部51e求出的逆变器驱动用信号来对冷却介质供给鼓风机53和冷却介质排气鼓风机63进行转速控制来进行驱动控制，控制冷却介质供给线52和冷却介质排气线62的冷却介质流量。这样，将由鼓风机输出运算部51b求出的鼓风机输出在流量控制运算部51e中转换为供给到炉本体5与处理容器3之间的空间33内的冷却介质流量，通过调整由流量传感器5加、6加检测出的冷却介质流量，例如在冷却介质供给线52和冷却介质排气线62具有长的配管的情况、或者冷却介质供给线52和冷却介质排气线62具有短的配管的情况等下， 即使热处理装置1的冷却介质供给线52以及冷却介质排气线62的配置、形状不同，也能够在炉本体5与处理容器3之间的空间33内供给期望量的冷却介质。由此，不依赖于热处理装置1的冷却介质供给线52以及冷却介质排气线62的配置、形状，能够高精度地控制始终炉内温度。 此外，虽然示出了根据通过流量控制运算部51e求出的冷却介质流量来驱动控制冷却介质鼓风机53和冷却介质排气鼓风机63的例子，但是不限于此，既可以根据通过流量控制运算部51e求出的冷却介质流量来驱动控制冷却介质供给线侧阀机构54A，也可以根据通过流量控制运算部51e求出的冷却介质流量来驱动控制冷却介质排气侧阀机构64A。 还有，虽然示出了流量控制运算部51e转换鼓风机输出(冷却输出)来求出冷却介质流量并调整来自流量传感器52a、62a的冷却介质流量的例子，但是也可以使用来自流量传感器 52a、62a中的一个的冷却介质流量来进行调整。
权利要求
1.一种热处理装置，其特征在于，具备炉本体；加热器，其设置在炉本体内周面；处理容器，其配置在炉本体内，与炉本体之间形成空间，并且在该处理容器内部收纳多个被处理体；鼓风机，其连接于炉本体，向炉本体与处理容器之间的空间供给冷却介质；温度传感器，其检测处理容器内部或者外部的温度；以及控制装置，其控制加热器和鼓风机，调整处理容器内的温度来使处理容器内的温度收敛为规定的目标温度，其中，上述控制装置具有加热器输出运算部，其根据预先确定的设定温度和来自温度传感器的温度来决定在仅用加热器进行温度调整时的加热器输出；以及鼓风机输出运算部，其根据来自加热器输出运算部的加热器输出来决定鼓风机输出。
2.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征在于，在来自加热器输出运算部的加热器输出为负的情况下鼓风机输出运算部产生鼓风机输出，在加热器输出大于等于零的情况下鼓风机输出运算部停止鼓风机输出。
3.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征在于，在来自加热器输出运算部的加热器输出的斜率低于某阈值的情况下鼓风机输出运算部产生鼓风机输出，在加热器输出的斜率高于某阈值的情况下鼓风机输出运算部停止鼓风机输出。
4.根据权利要求1所述的热处理装置，其特征在于，控制装置还具有将来自鼓风机输出运算部的鼓风机输出转换为冷却介质流量的流量控制运算部。
5.根据权利要求4所述的热处理装置，其特征在于，流量控制运算部根据冷却介质流量来进行鼓风机的转速控制。
6.一种热处理装置的控制方法，用于控制根据权利要求1所述的热处理装置，该方法的特征在于，具备如下步骤在控制装置的加热器输出运算部中，根据预先确定的设定温度和来自温度传感器的温度来决定在仅用加热器进行温度调整时的加热器输出；以及根据来自加热器输出运算部的加热器输出，由鼓风机输出运算部决定鼓风机输出。
7.根据权利要求6所述的热处理装置的控制方法，其特征在于，在来自加热器输出运算部的加热器输出为负的情况下鼓风机输出运算部产生鼓风机输出，在加热器输出大于等于零的情况下鼓风机输出运算部停止鼓风机输出。
8.根据权利要求6所述的热处理装置的控制方法，其特征在于，在来自加热器输出运算部的加热器输出的斜率低于某阈值的情况下鼓风机输出运算部产生鼓风机输出，在加热器输出的斜率高于某阈值的情况下鼓风机输出运算部停止鼓风机输出。
9.根据权利要求6所述的热处理装置的控制方法，其特征在于，还具备如下步骤将来自鼓风机输出运算部的鼓风机输出通过流量控制运算转换为冷却介质流量。
10.根据权利要求9所述的热处理装置的控制方法，其特征在于， 流量控制运算部根据冷却介质流量来进行鼓风机的转速控制。
11.一种热处理装置，其特征在于，具备 炉本体；加热器，其设置在炉本体内周面；处理容器，其配置在炉本体内，与炉本体之间形成空间，并且在该处理容器内部收纳多个被处理体；鼓风机，其经由冷却介质供给线连接于炉本体，向炉本体与处理容器之间的空间供给冷却介质；阀机构，其调整从鼓风机供给的冷却介质的流量； 温度传感器，其检测处理容器内部或者外部的温度；以及控制装置，其控制加热器和阀机构，调整处理容器内的温度来使处理容器内的温度收敛为规定的目标温度，其中，上述控制装置具有加热器输出运算部，其根据预先确定的设定温度和来自温度传感器的温度来决定在仅用加热器进行温度调整时的加热器输出；冷却输出运算部，其根据来自加热器输出运算部的加热器输出来决定冷却输出；以及流量控制运算部，其将来自冷却输出运算部的冷却输出转换为冷却介质流量，其中，流量控制运算部根据冷却介质流量来控制阀机构。
12.根据权利要求11所述的热处理装置，其特征在于，在来自加热器输出运算部的加热器输出为负的情况下冷却输出运算部产生冷却输出， 在加热器输出大于等于零的情况下冷却输出运算部停止冷却输出。
13.根据权利要求11所述的热处理装置，其特征在于，在来自加热器输出运算部的加热器输出的斜率低于某阈值的情况下冷却输出运算部产生冷却输出，在加热器输出的斜率高于某阈值的情况下冷却输出运算部停止冷却输出。
14.一种热处理装置的控制方法，用于控制根据权利要求11所述的热处理装置，该方法的特征在于，具备如下步骤在控制装置的加热器输出运算部中，根据预先确定的设定温度和来自温度传感器的温度来决定在仅用加热器进行温度调整时的加热器输出；根据来自加热器输出运算部的加热器输出，由冷却输出运算部来决定冷却输出；以及将来自冷却输出运算部的冷却输出通过流量控制运算部转换为冷却介质流量， 其中，流量控制运算部根据冷却介质流量来控制阀机构。
15.根据权利要求14所述的热处理装置的控制方法，其特征在于，在来自加热器输出运算部的加热器输出为负的情况下冷却输出运算部产生冷却输出， 在加热器输出大于等于零的情况下冷却输出运算部停止冷却输出。
16.根据权利要求14所述的热处理装置的控制方法，其特征在于，在来自加热器输出运算部的加热器输出的斜率低于某阈值的情况下冷却输出运算部产生冷却输出，在加热器输出的斜率高于某阈值的情况下冷却输出运算部停止冷却输出。
全文摘要
提供一种使处理容器内的温度高精度地收敛到目标温度并且能够缩短收敛时间的纵型热处理装置及其控制方法。热处理装置(1)具备炉本体(5)、设置在炉本体(5)内周面的加热器(18A)、配置在炉本体(5)内的处理容器(3)、连接在炉本体(5)的冷却介质供给鼓风机(53)和冷却介质排气鼓风机(63)以及设置在处理容器(3)内的温度传感器(50)。来自温度传感器(50)的信号发送给控制装置(51)的加热器输出运算部(51a)。在加热器输出运算部(51a)中，根据由设定温度决定部(51c)求出的设定温度(A)和来自温度传感器(50)的温度来求出在仅用加热器(18A)进行温度调整时的加热器输出。鼓风机输出运算部(51b)根据加热器输出来产生鼓风机输出。
文档编号F27D17/00GK102403195SQ20111026890
公开日2012年4月4日 申请日期2011年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者吉井弘治, 山口达也, 斋藤孝规, 王文凌 申请人:东京毅力科创株式会社