CN114051651A

CN114051651A - 基板处理装置、半导体器件的制造方法以及程序

Info

Publication number: CN114051651A
Application number: CN202080047082.9A
Authority: CN
Inventors: 堀井明
Original assignee: Kokusai Electric Corp
Current assignee: Kokusai Electric Corp
Priority date: 2019-07-01
Filing date: 2020-06-22
Publication date: 2022-02-15
Also published as: JP7289355B2; WO2021002228A1; US20220119951A1; JPWO2021002228A1

Abstract

即使是在具备两个处理炉的结构的情况下，也能够通过去除所需要的设备而谋求节省空间化。具备：处理基板的第1炉体和第2炉体；至少1个换热器，其冷却从第1炉体和第2炉体排出的制冷剂；至少1个排气鼓风机，其吸入从换热器排出的制冷剂并向下游侧送出；第1流路和第2流路，其将第1炉体和第2炉体、与至少1个换热器和至少1个排气鼓风机之间以制冷剂能够流通的方式分别连接；能够使开度可变的第1风门和第2风门，其分别设置在第1流路和第2流路的中途且比换热器靠上游侧的位置；以及控制器，其控制第1炉体和第2炉体的加热和冷却，第1流路和第2流路以在各自的至少一部分区间合流的方式构成。

Description

基板处理装置、半导体器件的制造方法以及程序

技术领域

本公开涉及基板处理装置、半导体器件的制造方法以及程序。

背景技术

作为基板处理装置的一个例子，存在半导体制造装置，而且，作为半导体制造装置的一个例子，公知有立式扩散·CVD(化学气相沉积：Chemical Vapor Deposition)装置。在该立式扩散·CVD装置中进行在加热下对半导体、玻璃等的基板实施处理的步骤。例如，将基板收容于立式的处理炉而供给反应气体并加热，使薄膜在基板上气相成长。在这种半导体制造装置中，进行如下步骤：冷却在成膜时或维护时成为高温的炉内温度，向装置主体外排出热。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-209569号公报

专利文献2：日本特开2008-205426号公报

专利文献3：日本特开2011-066106号公报

发明内容

在上述的基板处理装置中，为了使因加热而成为高温的炉内温度在短时间内降低，具备散热器和排气鼓风机。另外，为了使生产率提高，存在使用具备两个处理炉的基板处理装置的情况，在具备两个处理炉的结构的情况下，有时针对每个处理炉分别设置散热器和排气鼓风机。

本公开的目的在于提供如下技术：即使是在具备两个处理炉的结构的情况下，也能够通过去除所需要的设备而谋求节省空间化。

根据本公开的一形态，提供如下技术：具备：

处理基板的第1炉体和第2炉体；

至少1个换热器，其冷却从所述第1炉体和所述第2炉体排出的制冷剂；

至少1个排气鼓风机，其吸入从所述换热器排出的所述制冷剂并向下游侧送出；

第1流路和第2流路，其将所述第1炉体和所述第2炉体、与所述至少1个换热器和所述至少1个排气鼓风机之间以所述制冷剂能够流通的方式分别连接；

能够使开度可变的第1风门和第2风门，其分别在设置所述第1流路和所述第2流路的中途且比所述换热器靠上游侧的位置；以及

控制器，其控制所述第1炉体和所述第2炉体的加热和冷却，

所述第1流路和第2流路以在各自的至少一部分区间合流的方式构成。

发明效果

根据本公开，即使是在具备两个处理炉的结构的情况下，也能够通过去除所需要的设备而谋求节省空间化。

附图说明

图1是概略地表示本公开的实施方式的基板处理装置的纵剖视图。

图2是概略地表示本公开的实施方式的基板处理装置的横剖视图。

图3是概略地表示本公开的实施方式的基板处理装置的纵剖视图。

图4是概略地表示本公开的实施方式的处理炉的纵剖视图。

图5是图4所示的处理炉的剖视图，(A)是A-A线剖视图，(B)是B-B线剖视图，(C)是C-C线剖视图，(D)是D-D线剖视图，(E)是E-E线剖视图。

图6是表示流程图的图，该流程图表示本公开的实施方式的成膜处理中的与温度有关的处理的一个例子。

图7是表示图6所示的流程图中的炉内的温度变化的图。

图8是示意性地表示本公开的实施方式的基板处理装置中的控制器的构成、和控制器与基板处理装置之间的关系的图。

图9是用于说明本公开的实施方式的基板处理装置中的温度控制装置的构成的图。

图10的(A)～(C)是概略地表示本公开的实施方式的基板处理装置的变形例的图，(D)是概略地表示比较例的图。

具体实施方式

在本实施方式中，基板处理装置1构成为作为半导体器件(装置)的制造方法中的制造工序的一个工序而实施热处理等基板处理工序的立式基板处理装置。

如图1～图3所示，基板处理装置1具备相邻的两个处理模块3A、3B。处理模块3A由处理炉4A和暂时收容相对于处理炉4A内外搬入搬出的作为基板的晶片W的作为第1搬送室的装载室6A构成。处理模块3B由处理炉4B和暂时收容相对于处理炉4B内外搬入搬出的晶片W的作为第2搬送室的装载室6B构成。在处理炉4A、4B的下方分别配置有装载室6A、6B。以在装载室6A、6B的正面侧与装载室6A、6B相邻的方式配置有具备移载晶片W的移载机7的移载室8。在移载室8的正面侧连结有收纳盒(前开式晶片移载盒)5的收纳室9，该盒用于收纳多张晶片W。在收纳室9的上面或前面设置有加载部10，经由加载部10相对于基板处理装置1内外搬入搬出盒5。

在装载室6A、6B与移载室8之间的边界壁(相邻面)分别设置有闸阀13A、13B。在移载室8内和装载室6A、6B内分别设置有压力检测器，移载室8内的压力设定成比装载室6A、6B内的压力低。另外，在移载室8内和装载室6A、6B内分别设置有氧浓度检测器，移载室8内和装载室6A、6B内的氧浓度维持得比大气中的氧浓度低。如图1所示，在移载室8的顶部设置有向移载室8内供给清洁空气的清洁单元11，以使例如非活性气体作为清洁空气在移载室8内循环的方式构成。通过以非活性气体对移载室8内进行循环吹扫，能够将移载室8内设为清洁的气体环境。根据这样的结构，能够抑制装载室6A、6B内的微粒等混入移载室8内，能够在移载室8内和装载室6A、6B内抑制在晶片W上形成自然氧化膜。

晶片W向舟皿20A、20B的移载经由移载室8在装载室6A、6B中分别进行。装载室6A、6B内的压力设定成比基板处理装置1外的压力低。

使用于基板处理的气体由后述的气体供给系统向处理室24A、24B内供给。气体供给系统所供给的气体根据要成膜的膜的种类切换。其中，气体供给系统包括原料气体供给部、反应气体供给部以及非活性气体供给部。气体供给系统收纳于供给箱17。此外，供给箱17针对处理模块3A、3B共同设置，因此，视作共同供给箱。

使用于基板处理的气体由后述的气体排气系统从处理室24A、24B内排出。气体排气系统收纳于排气箱18A、18B。

在处理炉4A、4B的炉内空间14A、14B分别连接有作为第1流路的管道50A和作为第2流路的管道50B。另外，管道50A与管道50B在下游侧合流，与作为第3流路的管道50C连接。换言之，管道50C是管道50A和管道50B的一部分且是这些管道50A和管道50B合流而供流动的部分。在管道50C上从上游侧起设置有作为换热器的散热器52、排气鼓风机54以及设备排气连接部55。散热器52使冷却炉内空间14A、14B而成为高温的气体的制冷剂在短时间内冷却到能够排气的温度。另外，排气鼓风机54吸入由散热器52冷却后的制冷剂并向处于下游侧的设备排气管道送出。散热器52和排气鼓风机54朝向处理炉4A、4B的后方设置于大致相同的高度。管道50A、管道50B以及管道50C将在加热器12A的内侧形成的炉内空间14A和在加热器12B的内侧形成的炉内空间14B连接成能够使制冷剂经由散热器52和排气鼓风机54向设备排气流通。

另外，在管道50A、50B的中途且比散热器52靠上游侧的位置分别设置有能够使开度可变的作为第1风门(damper)的风门53A和作为第2风门的风门53B。风门53A、53B优选分别设置于炉内空间14A、14B的制冷剂出口的近处，以使散热最小化。在本例中，管道50A、50B在比风门53A、53B靠下游的位置且比散热器52靠上游的位置处向管道50C合流，散热器52和排气鼓风机54这两者以共同用于炉内空间14A和炉内空间14B的冷却的方式构成。

如图2和图3所示，处理模块3A、3B的各结构、即处理炉4A、4B内的各结构、装载室6A、6B内的各结构分别以处理模块3A、3B的相邻面(边界面)为对称面而左右对称且面对称地配置。另外，如图2所示，管道50A的长度与管道50B的长度相同，且管道50A和风门53A、与管道50B和风门53B分别以管道50C为中心而左右对称地配置，管道50A中的风门53A的位置与管道50B中的风门53B的位置以大致相同的方式构成。

在炉内空间14A、14B的冷却时所使用的散热器52和排气鼓风机54收纳于冷却箱19。此外，冷却箱19针对处理模块3A、3B共同设置，因此，视作共同冷却箱。

在气体供给系统、气体排气系统、搬送系统以及散热器52、排气鼓风机54、风门53A、53B等连接有控制它们的作为控制器的控制器100。控制器100例如由具备CPU的微处理器(计算机)构成，构成为控制基板处理装置1的动作。在控制器100连接有构成为例如触摸面板等的输入输出装置102。控制器100能对处理模块3A和处理模块3B共同设置1个。

存储部104可以是内置于控制器100的存储装置(硬盘、闪存)，也可以是移动性的外部记录装置(例如USB存储器、存储卡等半导体存储器)。另外，程序向计算机的提供可以使用网络等通信手段进行。程序根据需要按照来自输入输出装置102的指示等被从存储部104读出，控制器100执行依据所读出的制程(配方，recipe)的处理，由此，基板处理装置1在控制器100的控制下执行所期望的处理。控制器100收纳于控制器箱105。制程的开始的指示能从外部以随机的定时针对每个处理模块赋予。

控制器100能够控制风门53A、53B的开闭动作，以使冷却的定时在处理炉4A和处理炉4B之间不重叠。例如，控制器100将冷却那一侧的处理炉4A的风门53A设为开、将不冷却那一侧的处理炉4B的风门53B设为闭而切换炉内空间14A的冷却和炉内空间14B的冷却。因此，控制器100预测接下来要打开风门53A、53B的定时，调整在处理模块3A和处理模块3B中进行的制程的开始时刻，以使得无论风门53A、53B处于打开的期间是不重叠还是重叠，都具有如下时间差：具有先打开的风门的处理模块的处理炉的温度在后打开的风门的开放时间点被冷却到规定以下。也就是说，使热处理的定时不同。例如，各处理模块的制程能以相反相位进行。另外，在先行的制程的急冷的末期，制冷剂的温度降低，因此，存在容许急冷期间的局部重叠的情况。少有需要调整制程的开始的情况，处理模块之间的独立性维持为不妨碍实际应用的程度。

此外，也可以在管道50A、50B的合流点设置三通阀来替代风门53A、53B。作为三通阀，能够使用不仅使3端口内的任意两个端口之间连接、还能够使3端口同时连通、同时封闭的三通阀。在该情况下，两个处理炉4A、4B的制程也以3端口同时连通的时间为0或者与急冷期间相比足够小的方式进行。通过使用三通阀来替代风门53A、53B，能够削减零部件个数，谋求节省空间化、节能化(成本的降低)。另外，也可以是，除了风门53A、53B之外，还设置有三通阀。由此，能够将管道50A和管道50B连接成能够在风门53A和风门53B的下游侧选择性地与散热器52流通。

处理炉4A和处理炉4B具备相同结构，因此，以下作为处理炉4进行说明。

如图4所示，处理炉4具备：作为圆筒状的炉体的加热器12；圆筒状的反应管16，其利用炉内空间14收容于加热器12的内部；以及舟皿20，其在反应管16内保持作为处理对象的晶片W。舟皿20能够将晶片W以水平状态且以具有间隙的方式装载多层，以该状态将多张晶片W保持在反应管16内。舟皿20借助舟皿盖22载置于图外的升降机上，能够利用该升降机升降。因而，晶片W向反应管16内的装载和从反应管16的取出利用升降机的工作进行。另外，反应管16形成用于收容晶片W的处理室24，未图示的气体导入管与反应管16内连通，在气体导入管连接有气体供给系统。另外，气体排气管56与反应管16内连通，进行处理室24内的排气。

加热器12是圆筒形状，构成为具有：层叠多个隔热体而成的构造的隔热构造体；和在隔热构造体的内侧加热炉内空间14的作为发热体的发热部30。发热部30在加热器12的内侧以分割成多个区域的方式设置。加热器12在加热器12的内侧加热晶片W而进行热处理。

隔热构造体具有：形成为圆筒形状的作为隔热部的侧壁部32；和以覆盖侧壁部32的上端的方式形成的作为隔热部的上壁部33。

侧壁部32形成为多层构造，由侧壁部32的多层中的形成于外侧的侧壁外层32a和多层中的形成于内侧的侧壁内层32b构成。在侧壁外层32a与侧壁内层32b之间形成有作为制冷剂通路的圆筒空间34。并且，在侧壁内层32b的内侧设置有发热部30，发热部30的内侧成为炉心。此外，侧壁部32是层叠多个隔热体而成的构造，但自不待言并不限定于这样的构造。

在上壁部33的侧部或者侧壁外层32a的上部形成有向处理炉4内(加热器12内)供给空气等制冷剂的制冷剂供给口36。另外，在侧壁外层32a的下部形成有从处理炉4内(加热器12内)排出制冷剂的制冷剂排出口43。

如图5的(A)所示，在圆筒空间34的上端且在制冷剂供给口36的大致水平方向上设置有与制冷剂供给口36和圆筒空间34连通的作为缓冲区域的管道38a。本实施方式中，制冷剂供给口36设置成环状，但自不待言并不限定于该形态。在上壁部33，在加热器12的中心轴线上形成有圆形的急冷排气口40，该急冷排气口40在炉内空间14开口。另外，在管道38a的上方且上壁部33的侧面形成有制冷剂排出口42，与急冷排气口40连通。

如图5的(E)所示，在圆筒空间34的下端且在制冷剂排出口43的大致水平方向上设置有与制冷剂排出口43和圆筒空间34连通的作为缓冲区域的管道38b。管道38b呈环状，截面积形成得比制冷剂排出口43和圆筒空间34中任一个的截面积都宽。

即，在圆筒空间34的两端部设置有形成得比圆筒空间34宽的作为缓冲区域的管道38a、38b。

另外，在管道38a与圆筒空间34的边界设置有使作为圆筒空间34的制冷剂通路缩窄(缩小制冷剂通路的截面积)而减小制冷剂的流量的节流部37a。即，如图5的(B)所示，在管道38a与圆筒空间34的边界面，在圆周方向上均等地形成有多个节流孔41a。

另外，在管道38b与圆筒空间34的边界设置有使作为圆筒空间34的制冷剂通路缩窄(缩小制冷剂通路的截面积)而减小制冷剂的流量的节流部37b。即，如图5的(D)所示，在管道38b与圆筒空间34的边界面，在圆周方向上均等地形成有多个节流孔41b。

另外，节流孔41a的截面积形成得比节流孔41b的截面积大。另外，多个节流孔41a的截面积的合计形成得比管道38a、38b中任一个的截面积都小。

另外，如图5的(C)所示，在制冷剂供给口36下方的侧壁内层32b，以所需的分布形成有多个使圆筒空间34与炉内空间14连通的吹出孔35，如图4所示使圆筒空间34与炉内空间14大致水平地连通。即，以从圆筒空间34向炉内空间14吹出制冷剂的方式构成。

另外，制冷剂排出口42和制冷剂排出口43分别与排气管45a、45b连接并在管道50合流。具体而言，处理炉4A、4B的排气管45a、45b分别向管道50A、50B合流。并且，管道50A与管道50B在管道50C处合流。在管道50C上从上游侧起连接有散热器52和排气鼓风机54，在排气鼓风机54连接有设备排气管道55，加热器12A、12B内的被加热后的制冷剂经由这些管道50、散热器52、排气鼓风机54、设备排气管道55向基板处理装置1所设置的无尘室外排出。

其中，在管道38a中的制冷剂供给口36的附近设置有作为可开闭的阀的风门39a。另外，在管道50中的制冷剂排出口42和管道50的附近设置有可开闭的风门39b。另外，在制冷剂排出口43和管道38b的附近设置有可开闭的风门39c。并且，通过将风门39b、39c配置于管道50或管道38b附近，能够减少未使用时的排出口处的来自管道的对流的影响，使管道周边的基板内温度均匀性良好。

而且，利用风门39a的开闭和排气鼓风机54的通/断(ON/OFF)来操作制冷剂的供给，利用风门39b或风门39c的开闭和排气鼓风机54的通/断使圆筒空间34封闭和开放，以从制冷剂排出口42或制冷剂排出口43分别排出制冷剂。

另外，在管道50C的散热器52的下游侧且排气鼓风机54的上游侧，设置有检测排气鼓风机54的上游侧的压力的压力传感器131。

排气鼓风机控制装置80由减法器1002、PID运算器1004、转速转换器1006、转速指示器1008构成。压力目标值S从工艺控制装置81向减法器1002输入。除了压力目标值S之外，由压力传感器131计量出的压力值A也向减法器1002输入，利用减法器1002输出从压力目标值S减去压力值A而得到的偏差D。其中，压力目标值S是排气鼓风机54的进气侧与大气压相比维持规定的负压这样的值。

偏差D输入至PID运算器1004。在PID运算器1004中，基于所输入的偏差D进行PID运算，算出操作量X。所算出的操作量X输入至转速转换器1006，由转速转换器1006转换成转速T而输出。所输出的转速T向逆变器132输入，改变排气鼓风机54的转速。

来自压力传感器131的压力值A始终或以规定时间间隔向减法器1002输入，基于该压力值A持续控制排气鼓风机54的转速，以使压力目标值S与压力值A之间的偏差D成为0。如以上这样，以使由压力传感器131计量出的压力值A与预先确定的压力目标值S之间的偏差D消失的方式，经由逆变器132来控制排气鼓风机54的转速。压力传感器131所示的压力A比压力目标值S高表示某些异常，压力A能日常性地进行检查。

也可以是，替代利用PID运算器1004运算转速T，而从工艺控制装置81向转速指示器1008输入转速设定值T，从转速指示器1008向逆变器132输入转速T，由此改变排气鼓风机54的转速。另外，也可以使用流速传感器来替代压力传感器131，以使管道50C内的流量恒定的方式进行控制。

接着，使用图6和图7说明在处理炉4中进行的成膜处理的一个例子。图6是表示在处理炉4中进行的成膜处理中的与温度有关的处理的一个例子的流程图，图7是概略地表示炉内的温度变化的图。记载在图7中的附图标记S1～S6表示进行图6的各步骤S1～S6。

步骤S1是使炉内的温度稳定在比较低的温度T0的处理。在步骤S1中，晶片W还未插入炉内。

步骤S2是向炉内插入保持于舟皿20的晶片W的处理。晶片W的温度在此时比炉内的温度T0低，因此，将晶片W插入到炉内的结果是，炉内的温度暂时变为比T0低，利用后述的温度控制装置74等使炉内的温度经过若干时间而再次稳定在温度T0。

步骤S3是使炉内的温度以恒定的速率从温度T0上升到用于对晶片W实施成膜处理的目标温度T1的处理。

步骤S4是为了对晶片W实施成膜处理而将炉内的温度维持并稳定在目标温度T1的处理。

步骤S5是在成膜处理结束后使炉内的温度以恒定的速率从温度T1再次下降到比较低的温度T0的处理。

步骤S6是将实施了成膜处理的晶片W与舟皿20一起从炉内拉出的处理。

在残留有应该实施成膜处理的未处理的晶片W的情况下，舟皿20上的处理完毕的晶片W更换成未处理的晶片W，反复进行这些步骤S1～S6的一系列处理。

步骤S1～S6的处理均在获得了炉内温度相对于目标温度处于预先确定的微小温度范围内、且该状态持续了预先确定的时间这样的稳定状态之后，进入到下一个步骤。或者，最近以增大一定时间内的晶片W的成膜处理张数为目的，也进行不在步骤S1、S2、S5、S6等中获得稳定状态就向下一个步骤转移的处理。

在反应管16内以与舟皿20并列的方式从反应管16内的上方依次设置有检测基板温度的第1温度传感器27-1、27-2、27-3、27-4。第1温度传感器27-1、27-2、27-3、27-4分别用作从加热器12的上方起检测与加热器区域U、CU、CL、L的晶片W的温度相对应的温度的基板温度传感器。

另外，在炉内空间14以与反应管16并列的方式从炉内空间14内的上方依次设置有检测加热器温度的第2温度传感器70-1、70-2、70-3、70-4。第2温度传感器70-1、70-2、70-3、70-4分别用作从加热器12的上方起检测与加热器区域U、CU、CL、L的炉内空间或者发热部30的温度相对应的温度的加热器温度传感器。

接着，对炉内温度适合的情况的处理进行说明。

在炉内温度适合并稳定的情况下，风门39a、39b、39c全部关闭，排气鼓风机54也停止(炉内温度稳定控制状态)。此时，作为制冷剂通路的圆筒空间34的制冷剂成为静止状态且节能效果高的状态。即，是图6、图7中的步骤S4(晶片W的成膜处理中)的状态。

接着，对快速冷却炉内的情况的急冷处理进行说明。

在快速冷却时，关闭风门39c，打开风门39a并且打开风门39b并使排气鼓风机54工作(快速冷却控制状态)。从制冷剂供给口36供给的制冷剂在经由管道38a被节流部37a均匀化之后，向圆筒空间34导入。导入到圆筒空间34的制冷剂在圆筒空间34中下降，经由吹出孔35导入炉内空间14内。导入到该炉内空间14的制冷剂在炉内空间14中上升，经由急冷排气口40从制冷剂排出口42排出，从外表面、内表面这两侧冷却发热部30。即，将加热器12内的被加热后的制冷剂经由制冷剂排出口42向外部释放而使加热器12内的温度下降。即，是图6、图7中的步骤S5(晶片W的成膜处理后、舟皿卸载前)的状态。这样的急冷处理能在成膜处理结束后的晶片冷却时、舟皿卸载时、晶片排出时、强制地剥离去除堆积膜时等执行。急冷处理的降温速率是自然冷却的降温速率的5倍以上，例如是15℃/分以上。

接着，对恢复炉内的温度的情况的处理进行说明。

在温度恢复时，关闭风门39b，打开风门39a并且打开风门39c并使排气鼓风机54工作(温度恢复时控制状态)。从制冷剂供给口36供给的制冷剂经由管道38a被节流部37a均匀化之后，向圆筒空间34供给，不经由炉内空间14、急冷排气口40而被节流部37b均匀化之后，经由管道38b从制冷剂排出口43排气。通过如此在使发热部30保持发热的状态下冷却侧壁部32，从而使加热器12内的辐射的光谱的峰值向高温侧偏移，有效地加热炉心的晶片W。

温度控制装置74根据上述的炉内温度稳定控制状态、快速冷却控制状态、温度恢复时控制状态等温度控制模式的状况，进行风门控制装置82对风门39a、39b、39c的开闭、排气鼓风机控制装置80对排气鼓风机54的旋转的控制，由此维持良好的基板温度均匀性，同时能够兼顾温度恢复特性和电能消耗减少。即，控制器100以分别在加热器12A、12B中以独立的定时对晶片W进行热处理的方式，控制由加热器驱动装置76-1～76-4进行的加热器区域U、CU、CL、L的发热部30的加热、由风门控制装置82进行的风门39a、39b、39c的开闭、由风门控制装置82进行的风门53A、53B的开闭、散热器52和排气鼓风机54的旋转等。也就是说，控制器100分别调整加热器12A、12B中的风门39b、39c的开度而分别以共同的规定的降温速率冷却不同温度的加热器12A、12B。

图8是示意性地表示控制基板处理装置1的控制器100的构成、和控制器100与处理炉4之间的关系的图。

如图8所示，控制器100具备流量控制装置78、温度控制装置74、加热器驱动装置76-1、76-2、76-3、76-4、排气鼓风机控制装置80、风门控制装置82以及工艺控制装置81。

流量控制装置78基于流量传感器64的检测结果而利用气体流量调整器62调整向处理室24内供给的气体的流量。气体流量调整器62调节经由未图示的气体导入喷嘴向反应管16内导入的气体的流量。流量传感器64测定经由气体导入喷嘴向反应管16内供给的气体的流量。

温度控制装置74从上方起将加热器12分割成加热器区域U、CU、CL、L这4个区域，控制分别对应的加热器驱动装置76-1、76-2、76-3、76-4。具体而言，温度控制装置74基于由配置于加热器区域U的第1温度传感器27-1和第2温度传感器70-1检测出的检测温度来控制加热器驱动装置76-1。其他区域也同样地控制。

风门控制装置82根据工艺控制装置81所决定的温度控制模式(制程)控制风门39a、39b和39c的开度、风门53A、53B的开闭。另外，在快速冷却控制状态以外的规定的温度控制模式中，使用从温度控制装置74提供的开度进行风门39b等的控制。

排气鼓风机控制装置80基于由压力传感器131检测到的压力值控制排气鼓风机54的转速。

控制器100利用这些构成部分，基于从存储部104或输入输出装置102设定的温度和压力·流量的设定值，控制作为基板处理装置1的半导体制造装置的各构成部分。作为在控制器7的内部进行的控制方法，通常使用图12所示这样的所谓的串级控制。在图12中示出有控制器7与电力控制部8的连接，还针对温度控制器7的内部以框图表示控制输出的运算方法。来自温度设定部6的目标温度向输入端S输入。

接着，使用图9说明在温度控制装置74的内部进行的控制方法。此外，设定温度和输入端S、输入端A、输入端B以及输出端F分别存在与第1温度传感器27-1、27-2、27-3、27-4的个数相应的量。从工艺控制装置81向输入端S输入各加热器区域U、CU、CL、L中的设定温度。来自第1温度传感器27-1、27-2、27-3、27-4的基板温度向输入端A输入。来自第2温度传感器70-1、70-2、70-3、70-4的加热器温度向输入端B输入。

在图9中示出加热器区域U用的串级控制回路。

温度控制装置74由减法器521、PID运算器522、减法器523、PID运算器524、滤波器525、减法器526、PD运算器527、转换器528以及基准表529构成。

从工艺控制装置81向减法器521输入加热器区域U的设定温度S。除了设定温度S之外，由第1温度传感器27-1检测出的检测温度A也输入至减法器521，利用减法器521输出从设定温度S减去检测温度A而得到的偏差C。

偏差C输入至PID运算器522。在PID运算器522中，基于所输入的偏差C进行PID运算，算出操作量D。所算出的操作量D输入至减法器523。

由第2温度传感器70-1检测出的检测温度B输入至减法器523，利用减法器523输出从基于操作量D得到的针对加热器温度的目标温度减去检测温度B而得到的偏差E。

偏差E输入至PID运算器524。在PID运算器524中，基于所输入的偏差E进行PID运算，算出操作量F。

向加热器驱动装置76-1输入所算出的操作量F。加热器驱动装置76-1基于所输入的操作量F而调整晶闸管(thyristor)的导通角，控制针对加热器区域U的发热部30的电力量(供给电力)。

同样地，加热器驱动装置76-2、76-3、76-4分别基于通过使用加热器区域CU、CL、L中的、设定温度、输入端S、输入端A、输入端B而算出的操作量F而分别控制针对加热器区域CU、CL、L的发热部30的电力量(供给电力)。

另外，操作量F经由滤波器525输入至减法器526。滤波器525是使操作量F在时间区域内平滑化、作为操作量f输出的滤波器，能算出基于控制系统的谐振频率下的1周期以上的时间的操作量F的平滑化值。此外，也可以在输入了负的操作量F时立即输出0的操作量f。从基准表529向减法器526输入基准量G。

基准表529例如针对每个区域且针对每个设定温度存储有稳定状态下的操作量F，作为基准量输出。此外，基准量能根据炉内温度稳定控制状态、恒速升温中、恒速降温中，以及这些状态间的转变中等状态以快速收敛的方式连续地调整。例如，在从恒速升温中向炉内温度稳定控制状态转变之际，为了同时进行加热和冷却并改善响应性，能暂时减小基准量。另外，在炉内温度稳定控制状态下，基准量能设定得大，以使冷却不容易工作。

利用减法器526输出从基准量G减去操作量f而得到的偏差H。正的偏差H暗示加热器应该被冷却。

偏差H输入至PD运算器527。在PD运算器527中，基于所输入的偏差H进行PD运算，算出操作量I。

所算出的操作量I由转换器528转换成风门39b的开度。此外，负的操作量I转换成0(全闭)，规定以上的操作量I转换成全开。并且，风门控制装置82基于所转换的开度控制风门39b的开度。

在本例中，风门39b的开度将针对加热器区域U的发热部30的操作量F用作控制量，但也可以是其他加热器区域的操作量。例如，也可以将针对加热器区域U、CU、CL、L的发热部30的操作量F的加权平均值用作控制量。此外，针对实际的加热器区域U的发热部30的操作量(供给电力)是非负值，但操作量F也能为负。

如此，控制器100能够针对每个加热器区域U、CU、CL、L，一边参照第2温度传感器70-1～70-4的检测温度一边控制各加热器区域的发热部30的发热量，以使第1温度传感器27-1～27-4的检测温度分别遵照目标值，并且，在急冷时等，一边参照第2温度传感器70-1、70-4的检测温度一边分别调整风门39b和风门39c的开度，以使第1温度传感器27-1、27-4的检测温度遵照目标值。

(变形例)

以下说明几个变形例。

(变形例1)

图10的(A)是概略地表示变形例1的基板处理装置的加热器12A、12B部分的一个例子的俯视图。

如图10的(A)所示，在加热器12A、12B内分别连接有管道50A、50B。另外，管道50A与管道50B在下游侧合流，并与管道50C连接。在管道50C上，从上游侧起设置有高性能的散热器152和高性能的排气鼓风机154。另外，在管道50A、50B的中途且比散热器152靠上游侧的位置分别设置有能够使开度可变的风门53A、53B。即，管道50A、50B在管道50C处合流，高性能的散热器152和高性能的排气鼓风机154这两者以共同使用于加热器12A和加热器12B的急冷的方式构成。在本变形例中，使用高性能的散热器和排气鼓风机作为散热器152和排气鼓风机154，从而能够同时打开风门53A和风门53B而使加热器12A和加热器12B同时急冷。此时，优选使用以即使不使风门53A和风门53B全开也能获得所需的降温速率的程度在性能方面具有余量的散热器152等。由此，无需制程的开始时间的调整，能担保处理模块3A、3B之间的独立性。另外，例如即使是在将风门53A设为开、将风门53B设为闭而仅使加热器12A急冷的情况下，也能够缩短急冷时间。

(变形例2)

图10的(B)是概略地表示变形例2的基板处理装置的加热器12A、12B部分的一个例子的俯视图。

如图10的(B)所示，在加热器12A、12B内分别连接有管道50A、50B。另外，管道50A与管道50B在下游侧合流，并与管道50C连接。在管道50C设置有高性能的排气鼓风机154。另外，在管道50A、50B分别设置有散热器52A、52B。另外，在管道50A、50B的中途且比散热器52A、52B靠上游侧的位置分别设置有能够使开度可变的风门53A、53B。即，管道50A、50B在管道50C处合流，高性能的排气鼓风机154以共同使用于加热器12A和加热器12B的急冷的方式构成。在本变形例中，使用高性能的排气鼓风机作为排气鼓风机154，由此能够同时打开风门53A和风门53B而使加热器12A和加热器12B并行地急冷。

(变形例3)

图10的(C)是概略地表示变形例3的基板处理装置的加热器12A、12B部分的一个例子的俯视图。

如图10的(C)所示，在加热器12A、12B分别连接有管道50A、50B。另外，管道50A与管道50B在中途合流，并与管道50C连接。管道50A由管道50C的上游侧的管道50A-1和管道50C的下游侧的管道50A-2构成。管道50B由管道50C的上游侧的管道50B-1和管道50C的下游侧的管道50B-2构成。在管道50A-1、50B-1分别设置有能够使开度可变的风门53A-1、53B-1。在管道50A-2、50B-2分别设置有排气鼓风机54A、54B。在管道50A-2、50B-2的排气鼓风机54A、54B的上游侧分别设置有能够使开度可变的风门53A-2、53B-2。在管道50C设置有高性能的散热器152。即，管道50A、50B在管道50C处合流，散热器152以共同使用于加热器12A和加热器12B的急冷的方式构成。在本变形例中，使用高性能的散热器作为散热器152，因此，能够同时打开风门53A-1、53A-2和风门53B-1、53B-2而使加热器12A和加热器12B同时急冷。

(比较例)

图10的(D)是概略地表示比较例的基板处理装置的处理炉部分的一个例子的俯视图。

如图10的(D)所示，在加热器12A、12B分别连接有管道50A、50B。另外，在管道50A和管道50B分别设置有散热器52A、52B、排气鼓风机54A、54B。另外，在管道50A、50B的中途且在比散热器52A、52B靠上游侧的位置分别设置有能够使开度可变的风门53A、53B。即，在加热器12A、12B分别设置有散热器52和排气鼓风机54。

即，根据本实施方式和变形例，与比较例相比较，零部件个数少，因此，能够进行基板处理装置的节省空间化、节能化。

根据本实施方式，能够获得以下的1个或多个效果。

1)在多个处理炉之间，能够实现高生产率化与节省空间化的相反条件的兼顾，能够使炉内温度迅速地降低。尤其是，通过在多个处理模块之间错开制程的进行以使得不产生从工艺最高温度起的同时急冷，从而能实现散热器52、排气鼓风机54的小型化。

2)对多个处理炉共用散热器和排气鼓风机中的至少一个，因此，通过去除这些设备，能够谋求节省空间化、省资源化，另外，检查部位减少，保养也变得容易。

3)在多个处理炉之间，即使急冷期间的一部分或全部重叠，也能够以所决定的降温速率进行急冷，能够使在晶片形成的膜质同等，并且能够使反应管16的热历史同等。

4)通过以处理模块的边界面为对称面而左右对称地配置各结构，能够抑制左右的处理模块中的成膜的品质的偏差。另外，能够在左右的处理模块中以同样的条件实施成膜，能够使成膜的品质一致，因此，能够使生产率提高。而且，通过将与各处理模块连接的管道和风门以这些管道合流的管道为中心左右对称地配置，能够抑制左右的处理模块中的成膜的品质的偏差。另外，能够在左右的处理模块中以同样的条件实施成膜，能够使成膜的品质一致，因此，能够使生产率提高。

附图标记说明

1：基板处理装置，

3：处理模块，

4：处理炉，

12：加热器，

16：反应管，

52：散热器(换热器)，

53：风门，

54：排气鼓风机，

100：控制器。

Claims

1.一种基板处理装置，其具备：

处理基板的第1炉体和第2炉体；

能够使开度可变的第1风门和第2风门，其分别设置在所述第1流路和第2流路的中途且比所述换热器靠上游侧的位置；以及

控制器，其控制所述第1炉体和所述第2炉体的加热和冷却，

2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，

所述控制器构成为能够以如下方式进行控制：调整所述第1风门和所述第2风门的开度，通过所述制冷剂以共同的规定的降温速率对不同温度的所述第1炉体和所述第2炉体并行地进行冷却。

3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，

所述控制器构成为能够以如下方式进行控制：在所述第1炉体和所述第2炉体中，以不同的定时对所述基板进行热处理，调整所述第1风门和所述第2风门的开度，通过所述制冷剂以共同的规定的降温速率对不同温度的所述第1炉体和所述第2炉体并行地进行冷却。

4.根据权利要求2或3所述的基板处理装置，其中，

所述第1炉体和所述第2炉体分别具有：

发热体，其以分成多个区域的方式设置于所述炉体的内侧；

加热器温度传感器，其针对每个所述区域检测与所述炉体或所述发热体的温度相对应的温度；以及

基板温度传感器，其针对每个所述区域检测与所述基板的温度相对应的温度，

所述控制器构成为，能够针对每个所述区域，一边参照所述加热器温度传感器的检测温度一边控制所述发热体的发热量，以使所述基板温度传感器的检测温度遵照目标值，并且，在进行所述第1炉体和所述第2炉体的冷却之际，一边参照所述加热器温度传感器的检测温度一边调整所述开度，以使所述基板温度传感器的检测温度遵照以所述规定的降温速率下降的目标值。

5.根据权利要求2或3所述的基板处理装置，其中，

所述第1炉体和所述第2炉体分别具有：

发热体，其设置于所述炉体的内侧；

加热器温度传感器，其检测与所述炉体或者所述发热体的温度相对应的温度；以及

基板温度传感器，其检测与所述基板的温度相对应的温度，

所述控制器构成为，能够一边参照所述加热器温度传感器的检测温度一边控制所述发热体的发热量，以使所述基板温度传感器的检测温度遵照目标值，并且，在进行所述第1炉体和所述第2炉体的冷却之际，一边参照所述加热器温度传感器的检测温度一边调整所述开度，以使所述基板温度传感器的检测温度遵照以所述规定的降温速率下降的目标值。

6.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，

还具备三通阀，该三通阀将所述第1流路和第2流路在所述第1风门和第2风门的下游侧以能够选择性地与所述换热器流通的方式连接，

所述排气鼓风机和所述换热器共同使用于所述第1炉体和所述第2炉体的冷却。

7.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，

还具备：第1搬送室，其暂时收容相对于所述第1炉体的内外搬入搬出的基板；和第2搬送室，其暂时收容相对于所述第2炉体的内外搬入搬出的基板。

8.根据权利要求7所述的基板处理装置，其中，

所述第1炉体内的结构和所述第1搬送室内的结构、与所述第2炉体内的结构和所述第2搬送室内的结构以所述第1搬送室与所述第2搬送室之间的相邻面为对称面而左右对称地配置。

9.根据权利要求1或8所述的基板处理装置，其中，

所述第1流路和所述第1风门、与所述第2流路和所述第2风门左右对称地配置。

10.根据权利要求1所述的基板处理装置，其中，

所述换热机和所述排气鼓风机朝向所述第1炉体和所述第2炉体的后方设置于大致相同的高度。

11.一种半导体器件的制造方法，具有如下工序：

控制第1炉体和第2炉体的加热而在所述第1炉体和所述第2炉体中处理基板；以及

所述第1炉体和所述第2炉体、至少1个换热器、至少1个排气鼓风机、设置在所述换热器的上游侧的第1风门和第2风门分别连接，所述换热器和所述排气鼓风机中的至少一个在合流区间共同使用于所述第1炉体和所述第2炉体，使所述第1风门和所述第2风门中至少某一个的开度可变，在该状态下，使所述制冷剂通过从而所述换热器冷却所述制冷剂、并且利用所述至少1个排气鼓风机吸入所述制冷剂并向下游侧送出。

12.一种程序，其使基板处理装置所具备的计算机执行如下步骤：

所述第1炉体和所述第2炉体、至少1个换热器、至少1个排气鼓风机、以及设置在所述换热器的上游侧的第1风门和第2风门分别连接，所述换热器和所述排气鼓风机中的至少一个在合流区间共同使用于所述第1炉体和所述第2炉体，使所述第1风门和所述第2风门中至少某一个的开度可变，在该状态下，使所述制冷剂通过从而所述换热器冷却所述制冷剂、并且利用所述至少1个排气鼓风机吸入所述制冷剂并向下游侧送出。