CN115116896A - 基板处理装置、半导体装置的制造方法以及记录介质 - Google Patents

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Abstract

本发明的基板处理装置能够减少冷却流体的总消耗量，并且能够稳定地向多个冷却单元供给冷却流体。具有：多个第一冷却单元，其设于处理基板的处理炉或其周边，利用冷却流体进行冷却；第二冷却单元，其设于处理基板的处理炉或其周边，利用冷却流体进行冷却，且不包含在多个第一冷却单元中；分配部，其将从冷却流体供给口供给的冷却流体分配至多个第一冷却单元以及绕过多个第一冷却单元的辅助系统；以及合流部，其使分别通过多个第一冷却单元以及辅助系统后的冷却流体合流且向第二冷却单元供给。

Description

基板处理装置、半导体装置的制造方法以及记录介质
技术领域
本公开涉及基板处理装置以及半导体装置的制造方法。
背景技术
在半导体装置的制造方法中，使用将处理炉内加热来进行预定的工艺处理的基板处理装置，有时向加热后的处理炉的需要冷却的部位流动冷却水来进行冷却(例如参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-171657号公报
发明内容
发明所要解决的课题
虽然根据作为需要冷却的部位的冷却单元，需要的冷却水的流量不同，但在冷却单元存在多个的情况下，当增加向一个冷却单元供给的冷却水的流量时，因向冷却水的流量较多的冷却单元供给冷却水的阀的开闭，有时向调整成恒定的流量的其它冷却单元供给的冷却水的流量发生了变动。并且，也有想要减少冷却水的总消耗量的要求。
本公开的目的在于提供能够减少冷却流体的总消耗量、同时能够稳定地向多个冷却单元供给冷却流体的技术。
用于解决课题的方案
根据本公开的一个方式，提供一种技术，即，基板处理装置具有：
多个第一冷却单元，其设于处理基板的处理炉或其周边，利用冷却流体进行冷却；
第二冷却单元，其设于处理基板的处理炉或其周边，利用上述冷却流体进行冷却，且不包含在上述多个第一冷却单元中；
分配部，其将从冷却流体供给口供给的冷却流体分配至上述多个第一冷却单元以及绕过上述多个第一冷却单元的辅助系统；以及
合流部，其使分别通过上述多个第一冷却单元以及上述辅助系统后的冷却流体合流且向上述第二冷却单元供给。
发明的效果如下。
根据本公开，能够减少冷却流体的总消耗量，并且能够稳定地向多个冷却单元供给冷却流体。
附图说明
图1是示出在本公开的一个实施方式中优选使用的基板处理装置的立体图。
图2是示出在本公开的一个实施方式中优选使用的基板处理装置的侧视图。
图3是在本公开的一个实施方式中优选使用的处理炉的纵剖视图。
图4是示出在本公开的一个实施方式中优选使用的水冷系统的结构图。
图5是在本公开的一个实施方式中优选使用的基板处理装置的控制器的简要结构图，且是以框图的方式示出控制器的控制系统的图。
图6是示出在本公开的一个实施方式中优选使用的基板处理工序的流程的图。
图7是在本公开的一个实施方式中优选使用的处理炉的变形例，且是以纵剖视图的方式示出的图。
图中：
1—基板处理装置，12、72—处理炉，31—晶圆(基板)，400—水冷系统，600—控制器(控制部)。
具体实施方式
以下，使用附图对实施方式进行说明。此外，在以下的说明中使用的附图均是示意性的图，附图所示的各要素的尺寸的关系、各要素的比率等不一定与现实中的一致。并且，在多个附图的相互之间，各要素的尺寸的关系、各要素的比率等也不一定一致。
(1)基板处理装置的结构
如图1、图2所示，基板处理装置1具备箱体13，在该箱体13的正面壁14的下部，开设有设为能够进行维护的作为开口部的正面维护口15，该正面维护口15由正面维护门16开闭。
在箱体13的正面壁14，以将箱体13的内外连通的方式开设有晶圆盒搬入搬出口17，晶圆盒搬入搬出口17由前闸门18开闭，在晶圆盒搬入搬出口17的正面前方侧设置有装载端口19，该装载端口19构成为对所载置的晶圆盒21的位置对齐。
该晶圆盒21是封闭式的基板收纳器，由未图示的工序内搬运装置搬入到装载端口19上，或者从该装载端口19上搬出。
在箱体13内的前后方向的大致中央部处的上部设置有旋转式晶圆盒搁架22，该旋转式晶圆盒搁架22构成为储存多个晶圆盒21。或者，在正面维护口15内且在装载端口19的下方设置有预备晶圆盒搁架23，该预备晶圆盒搁架23构成为储存多个晶圆盒21。
旋转式晶圆盒搁架22具备：垂直地竖立设置且断续旋转的支柱24；以及呈放射状地被支撑在该支柱24中的上中下层的各位置的多层搁板25。搁板25构成为以载置有多个晶圆盒21的状态储存晶圆盒21。
在旋转式晶圆盒搁架22的下方设有晶圆盒开启器26，晶圆盒开启器26具有载置晶圆盒21且能够开闭晶圆盒21的盖的结构。
在装载端口19与旋转式晶圆盒搁架22、晶圆盒开启器26之间，设置有晶圆盒搬运装置27。或者，晶圆盒搬运装置27保持晶圆盒21且能够升降、进退、横向移动，从而构成为能够在与装载端口19、旋转式晶圆盒搁架22、晶圆盒开启器26之间搬运晶圆盒21。
在箱体13内的前后方向的靠近后方位置处的下部，遍及到后端设有副箱体28。在副箱体28的正面壁29，沿垂直方向上下两层排列地开设有一对晶圆搬入搬出口32，该晶圆搬入搬出口32用于相对于副箱体28内搬入搬出晶圆(基板)31，相对于上下层的该晶圆搬入搬出口32分别设有晶圆盒开启器26。
晶圆盒开启器26具备载置晶圆盒21的载置台33和开闭晶圆盒21的盖的开闭机构34。晶圆盒开启器26构成为通过由开闭机构34对载置于载置台33的晶圆盒21的盖进行开闭，来开闭晶圆盒21的晶圆出入口。
副箱体28构成相对于配设有晶圆盒搬运装置27、旋转式晶圆盒搁架22的空间(晶圆盒搬运空间)变成气密的移载室(装载区)35。在该移载室35的前侧区域设置有移载机(晶圆搬运机构)36，移载机36具备保持晶圆31的需要片数(图示中为五片)的晶圆载置板(基板支撑部)37，该晶圆载置板37能够沿水平方向直线移动，能够沿水平方向旋转，或者能够沿垂直方向升降。移载机36构成为相对于舟皿(基板保持件)38装填以及拿出晶圆31。
在移载室35的上方，隔着清扫器74设有加热室45，且在其中设置立式的处理炉12。处理炉12在内部形成处理室，并且靠近处理室的下方的炉口部位于清扫器74内。炉口部的下端开口，由炉口闸门41开闭。
在副箱体28的侧面设置有用于使舟皿38升降的舟皿升降机42。在与舟皿升降机42的升降台连结的吊杆43，水平地安装有作为盖体的密封盖44，该密封盖44垂直地支撑舟皿38，能够在将舟皿38装入到处理炉12的状态下气密地封堵炉口部。舟皿38构成为在其中心对齐多片(例如50片～175片左右)晶圆31且以水平姿势将它们保持为多层。
在与舟皿升降机42侧对置的位置配设有清洁单元(未图示)，该清洁单元由供给风扇以及防尘过滤器构成，以便供给作为洁净的气氛或者惰性气体的清洁空气。在移载机36与清洁单元之间，设置有使晶圆31的圆周方向的位置对准的作为基板对准装置的凹口对齐装置(未图示)。
接下来，对基板处理装置1的工作进行说明。
当向装载端口19供给晶圆盒21时，晶圆盒搬入搬出口17由前闸门18打开。装载端口19上的晶圆盒21由晶圆盒搬运装置27通过晶圆盒搬入搬出口17向箱体13的内部搬入，且向旋转式晶圆盒搁架22的指定的搁板25载置。晶圆盒21在暂时被保管在旋转式晶圆盒搁架22之后，由晶圆盒搬运装置27从搁板25搬运至任一方的晶圆盒开启器26且向载置台33移载，或者直接从装载端口19向载置台33移载。
载置于载置台33的晶圆盒21的开口侧端面被按压于副箱体28的正面壁29中的晶圆搬入搬出口32的开口缘边部，并且盖由开闭机构34拆下，从而晶圆出入口打开。
当晶圆盒21由晶圆盒开启器26打开时，移载机36从晶圆盒21取出晶圆31，将其装填(装料)到舟皿38。将晶圆31交接给舟皿38后的移载机36返回到晶圆盒21，向舟皿38装填下一个晶圆31。
当在舟皿38装填了预先指定的片数的晶圆31时，由炉口闸门41关闭着的处理炉12的炉口部由炉口闸门41打开。接着，由舟皿升降机42使舟皿38上升，且向处理炉12搬入(装载)。
在装载后，在处理炉12内对晶圆31实施任意的处理。在处理后，通过与上述的步骤相反的步骤，向箱体13的外部搬出晶圆31以及晶圆盒21。
(2)处理炉(空冷系统)的结构
图3示出处理炉12周边的纵剖视图。处理炉12呈圆筒形状，具有：反应管203，其装入有舟皿38；均热管204，其在内部收纳反应管203；绝热壁300，在其内侧形成有收纳均热管204的作为反应器收纳室的一例的圆筒状的反应管收纳室205，并且由形成反应管收纳室205的侧壁面的侧面绝热材料300A和形成反应管收纳室205的顶面的顶面绝热材料300B构成；加热器206，其设于绝热壁300中的反应管收纳室205的内壁；空气流通流路302，其与反应管收纳室205的内壁面呈同心圆状地沿上下方向形成于侧面绝热材料300A的内部；上侧腔室304，其在空气流通流路302的上端与空气流通流路302连通，并且形成下述的空气循环流路306的一部分；下侧腔室308，其在空气流通流路302的下端与空气流通流路302连通，并且形成下述的空气循环流路306的一部分；以及空气循环流路306，其将上侧腔室304与下侧腔室308连通。
在下侧腔室308，设有作为与外部空气连通的开闭阀的进气阀310。
另一方面，在空气循环流路306上的靠近上侧腔室304的位置，夹装有作为空气冷却装置的一例的散热器312，且在靠近下侧腔室308的位置，夹装有作为空气流通装置的一例的风扇314。
在空气循环流路306中的上侧腔室304与散热器312之间设有开闭阀316，且在风扇314与下侧腔室308之间设有开闭阀318。而且，在散热器312与风扇314之间，设有作为与设备排气系统连通的开闭阀的排气阀320以及作为与外部空气连通的开闭阀的进气阀322。另外，在风扇314与开闭阀318之间设有作为与设备排气系统连通的开闭阀的排气阀324，且在排气阀320与进气阀322之间设有开闭阀326。
在处理炉12中，进气阀310、322以及开闭阀318相当于本申请发明的第一阀，排气阀320、324以及开闭阀316相当于第二阀。
即，处理炉12具有使作为冷却炉体的热介质的空气循环的空冷系统。
在处理炉12，还设有向反应管203内导入原料气体或/和惰性气体的气体导入管道328、以及将被导入到反应管203的原料气体或/和惰性气体导出到反应管203外部的气体导出管道330。在处理炉12的下方，与反应管203呈同心圆状地配设有入口凸缘332。在入口凸缘332与反应管203之间设有作为密封部件的O型圈。气体导入管道328和气体导出管道330设为贯通入口凸缘332的侧壁。
在密封盖44的与反应管203内相反的一侧，设置有使收纳晶圆31的舟皿38旋转的舟皿旋转机构334。舟皿旋转机构334的旋转轴335贯通密封盖44而与舟皿38连接。舟皿旋转机构334构成为通过使舟皿38旋转来使晶圆31旋转。
(3)水冷系统的结构
接下来，使用图4对在本公开的一个实施方式中优选使用的水冷系统进行说明。
水冷系统400向作为基板处理装置1的需要冷却的部位的多个单元供给冷却水等冷却流体(盐水)来冷却各单元。
水冷系统400主要由如下部件构成：供给管404；作为分配部的供水侧歧管408；作为多个第一冷却单元的第一单元440、第二单元442、第三单元444以及第四单元446；下述的辅助系统；作为合流部的排水侧歧管450；排水管452；以及作为第二冷却单元的第五单元456。
在供给管404且在与提供冷却流体的工厂设备之间的连接部，设有作为开闭阀或调节阀的阀406。阀406例如是球形阀、球阀，用于在多个基板处理装置1之间对冷却流体的整个使用量进行微调整，或者在维护时切断冷却流体。
供水侧歧管408将从冷却流体供给口402供给的冷却流体分配至第一单元440、第二单元442、第三单元444、第四单元446以及作为辅助系统的配管418。
排水侧歧管450使分别通过第一单元440、第二单元442、第三单元444、第四单元446以及配管418后的冷却流体合流，并通过排水管452向第五单元456供给。
在供水侧歧管408与排水侧歧管450之间，分别排列地连接有配管410、412、414、416、418。
在配管410、412、414及416，从上游侧起依次分别设有针阀420、422、424及426、流量计430、432、434及436、第一单元440、第二单元442、第三单元444以及第四单元446。第一单元440、第二单元442、第三单元444以及第四单元446并行地供给冷却流体。此处，针阀420、422、424、426是由控制器600自动地开闭的调节阀，构成为能够以电动控制连续地变更下述的开度。针阀在以确保各单元的需要流量的方式进行流量调整之后，以固定的方式运用，控制器600监视流量计的流量。并且，构成为在正监视的流量从已定范围偏离的情况下发出警报或者自动地进行再调整。此处，需要流量是指为了将各单元或其冷却对象维持为期望的温度以下而需要的流量。
另外，在配管418设有针阀428。也就是说，配管418构成为经由针阀428将供水侧歧管408与排水侧歧管450之间直接连结。配管418作为绕过第一～第四单元的辅助系统来使用，其中，第一～第四单元根据需要开闭针阀428而冷却流体从供水侧歧管408流向排水侧歧管450。如在下文中说明，配管418的流量设定为使空冷和水冷所消耗的能量最小。
在排水管452，从上游侧起依次设有换热器454、第五单元456、流量计458以及阀460。换热器454设于排水侧歧管450与第五单元456之间，对冷却流体进行冷却。换热器454构成为，通过与从周边空气或者移载室35向设备排气系统排出的气体(高浓度的惰性气体)的换热来对由排水侧歧管450合流后的冷却流体进行冷却。阀460能够以与阀406相同的目的来使用。此外，也可以不设置换热器454。例如，若第一～第四单元与第五单元456之间的配管充分长，能够得到第五单元456的冷却所需的较低的水温，则能够省略换热器454。在该情况下，也可以通过对作为辅助系统的配管418的针阀428进行控制，来增加冷却流体的流量。
第一单元440、第二单元442、第三单元444以及第四单元446分别冷却不同的对象，至少一个单元冷却处理炉12的炉口部。第一单元440、第二单元442、第三单元444以及第四单元446是设于处理晶圆31的处理炉12或其周边，利用小流量的冷却流体进行冷却的单元。
第五单元456是设于处理晶圆31的处理炉12或其周边，利用大流量的冷却流体对处理炉12的炉体或者作为冷却炉体后的热介质的空气等进行冷却的冷却器。换言之，在第一单元440、第二单元442、第三单元444、第四单元446以及第五单元456之中，第五单元456的冷却流体的需要流量最多，或者向冷却流体释放热的释放量最大。
根据处理炉12的温度、降温速率，在第五单元456中冷却流体在单位时间内获取的热量变化。也就是说，第五单元456对接收热的量发生变动的对象进行冷却，在炉体或空气与冷却流体之间进行换热。由炉体加热后的空气等在向设备排气系统排出的中途对周围进行加热，加速电子设备的故障、磷等杂质的气体释放，因此优选为在从处理炉12流出后立即由第五单元456冷却。另外，充分变冷的空气能够再次用于冷却，能够减少在空冷中排出的空气，从而能够减少空气消耗的能量。
第一单元440、第二单元442、第三单元444、第四单元446例如用于冷却处理炉12的炉口部，或者冷却入口凸缘332、密封盖44、舟皿旋转机构334、处理炉12的外壳、移载室35内的气氛等。
在入口凸缘332例如形成有冷却流体的埋入流路，构成为对封闭处理炉12的炉口部的O型圈等进行冷却。并且，构成为冷却流体在密封盖44、舟皿旋转机构334、处理炉12的外壳、移载室等的周边通过来对它们进行冷却。并且，也可以构成为对冷却移载室35内的气氛的散热器进行冷却。并且，也可以作为能够安装于需要冷却的部分的冷却套管来使用。
第五单元456例如是散热器312，构成为在处理炉12的快速冷却时，对在处理炉12内流通的空气进行冷却。辅助系统根据散热器312接收的最大的热量，半固定地设定针阀428的开度，将通过散热器312后的空气保持在预定温度以下。或者，能够构成为根据散热器312接收的热量的变化来变更针阀428的开度，在快速冷却时以外的时间能够将针阀428的开度设为零。由此，能够一边实质性地维持快速冷却处理炉12时的冷却能力，一边节约冷却流体的使用。此外，由于根据第五单元456的运转状况来切换辅助系统的水量，所以也可以与针阀428串联地设置开闭阀。在该情况下，辅助系统具有配管418、针阀428以及开闭阀。
即，冷却流路系统400将从冷却流体供给口402获取到的冷却流体经由针阀406、供水侧歧管408分配至五个配管410、412、414、416、418。
然后，分别被分配至配管410、412、414、416的冷却流体分别经由针阀420、422、424、426、流量计430、432、434、436且通过第一单元440、第二单元442、第三单元444、第四单元446，之后在排水侧歧管450合流。并且，被分配至配管418的冷却流体经由针阀428在排水侧歧管450合流。
然后，在排水侧歧管450合流后的冷却流体通过第五单元456，并经由流量计458、阀460向工厂设备返回。
即，构成为使被供给至小流量的第一单元440、第二单元442、第三单元444、第四单元446的冷却流体合流，之后向最大流量的第五单元456供给。由此，与并行地向所有单元供给冷却流体的情况相比，能够削减冷却流体的使用。并且，与为了节约冷却流体而断开接通第五单元456的冷却流体的情况相比，能够减小基板处理装置1整体的冷却流体的流量的变动。由此，能够稳定地向各单元供给冷却流体，并且能够抑制水锤现象、由水锤现象导致的配管损伤、漏水。
此处，第五单元456的冷却流体的最低需要流量优选设为第一单元440、第二单元442、第三单元444、第四单元446的最低需要流量的合计值以下。由此，通常，不使用辅助系统就能够使冷却流体的使用量最小化。
此外，在第一单元440、第二单元442、第三单元444、第四单元446中的冷却流体的需要流量的合计值小于第五单元456中的冷却流体的需要流量的情况下，通过调整辅助系统中的配管418的针阀428的开度，能够补充冷却流体。来自绕过冷却单元的辅助系统的配管418的冷的冷却流体能够降低第五单元456中的冷却流体的温度。
这样，通过在向各单元的供水中采用级联构造，能够减少在水冷系统400中使用的冷却流体的总消耗量。
并且，在水冷系统400中，即使在节水时，在所有配管中冷却流体的流量都不为0，能够维持微小流量。由此，能够防止冷却流体的腐败、藻类的繁殖、铁锈的积蓄。另外，即使向冷却流体释放的总热量不变，若冷却流体的流量减少则也能够实现节省能源，这在SEMI/ISMI规格S23中作为能量换算系数(Energy conversion factors，ECF)来示出。即，在从冷却塔供给的冷却水(25℃以上)的情况下，不依存于排水温度的上升，根据使用流量来决定消耗能量，在从冷机供给的冷却水(小于25℃)的情况下，也依存于使用流量。在本公开的处理炉12中，构成为利用冷却流体对来自处理炉12的空气进行冷却，因此冷却流体的流量越多，则循环的空气变冷而从外部空气获取的空气的量、排气的量越少。
(4)控制器的结构
基板处理装置1具有对基板处理装置1的各部分的动作进行控制的控制器600。
图5示出控制器600的概要。作为控制部(控制装置)的控制器600作为具备CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)600a、RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)600b、存储装置600c以及I/O端口600d的计算机来构成。RAM600b、存储装置600c、I/O端口600d构成为能够经由内部总线600e而与CPU600a进行数据交换。控制器600例如能够与作为触摸面板等构成的输入输出装置602、和数存储器等外部存储装置603连接。
存储装置600c例如由闪存、HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)等构成。在存储装置600c内，以能够读取的方式储存有控制基板处理装置1的动作的控制程序、记载有下述的基板处理的步骤、条件等的工艺制程等。工艺制程是使控制器600执行下述的基板处理工序中的各步骤，以能够得到预定的结果的方式组合而成，作为程序发挥功能。以下，也简单地将该工艺制程、控制程序等总称为程序。在本说明书中使用程序这一词语的情况有仅包括工艺制程单体的情况、仅包括控制程序单体的情况、或者包括其双方的情况。RAM600b作为暂时保持由CPU600a读取到的程序、数据等的存储器区域(工作区域)来构成。
I/O端口600d与上述的晶圆盒搬运装置27、移载机36、舟皿升降机42、加热器206、散热器312、风扇314、进气阀310、322、排气阀320、324、开闭阀316、318、326、针阀420、422、424、426、428、流量计430、432、434、436、458、阀406、460、换热器454等连接。
CPU600a构成为从存储装置600c读取并执行控制程序，并且根据来自输入输出装置602的操作指令的输入等来从存储装置600c读取工艺制程。CPU600a构成为按照读取到的工艺制程的内容来控制晶圆盒搬运装置27所进行的晶圆盒搬运动作、移载机36所进行的晶圆31的移载动作、舟皿升降机42所进行的舟皿38的升降动作、舟皿旋转机构334所进行的舟皿38的旋转动作、加热器206的温度调整动作、进气阀310、322、开闭阀316、318、326、排气阀320、324的开闭动作、散热器312、风扇314的起动及停止、针阀420、422、424、426、428、阀406、460的开闭动作、流量计430、432、434、436、458所进行的冷却流体的流量调整动作、换热器454的起动及停止等。
(5)使用基板处理装置的基板处理工序
接下来，对作为半导体装置(器件)的制造工序的一个工序，使用上述的基板处理装置1在晶圆31上形成膜的处理(以下，也称作成膜处理)的序列例子进行说明。此处，对通过向晶圆31供给原料气体来在晶圆31上形成膜的例子进行说明。此外，在以下的说明中，构成基板处理装置1的各部分的动作由控制器600控制。
(S10：晶圆装料以及舟皿装载)
首先，解除装置的待机的状态，将多片晶圆31装填到舟皿38(晶圆装料)，由舟皿升降机42将该舟皿38搬入到处理炉12内(舟皿装载)。
(S11：压力调整)
以使反应管203内、即晶圆31所存在的空间成为预定的压力(真空度)的方式由设于气体导出管道330的真空泵进行真空排气(减压排气)。此时，反应管203内的压力由压力传感器测定，基于该测定出的压力信息来对APC阀进行反馈控制。真空泵至少在到对晶圆31的处理结束为止的期间内总是维持工作的状态。
(S12：升温)
并且，由加热器206对反应管203内进行加热，以便反应管203内的晶圆31成为预定的温度。此时，基于温度检测部所检测到的温度信息对加热器206的通电情况进行反馈控制，以便反应管203内成为预定的温度分布。加热器206所进行的反应管203内的加热至少在到对晶圆31的处理结束为止的期间内持续进行。
从开始晶圆31的升温起到反应管203内部的温度、即晶圆31的温度达到目标温度为止，控制器600关闭进气阀310、开闭阀316、开闭阀318。此时，在散热器312流通预定量的冷却流体。另一方面，从削减耗电量的观点看，优选设为开闭阀320、排气阀320、324也关闭且风扇314停止的状态。
由此，空气流通流路302的与外部空气以及设备排气系统的连通断开，从而空气流通流路302中的空气的流通也停止。不仅形成绝热壁300的绝热材料，空气流通流路302内的空气也作为绝热材料发挥功能，从而反应管203内部的温度急速地上升。
(S13：原料气体供给)
在反应管203内的温度维持为预先设定的处理温度之后，向反应管203内的晶圆31供给原料气体。通过气体导入管道328被导入到反应管203内的原料气体在反应管203内流下，且经由气体导出管道330向反应管203外部导出。原料气体在反应管203内通过时与晶圆31的表面接触，例如对晶圆31进行氧化、扩散等处理。
(S14：降温)
在该步骤中，在成膜处理的期间持续的步骤S12的升温停止，反应管203内的温度快速冷却。
控制器600打开开闭阀316且使风扇314起动，并且打开进气阀310、开闭阀326以及排气阀324。由此，从空气流通流路302流出且由散热器312冷却后的作为热介质的空气被抽吸，且从排气阀324向设备排气系统(设备排气管道)排出。或者，将设于散热器312与风扇314之间的进气阀322和排气阀320打开，将从进气阀322获取到的空气加压输送至空气流通流路302内，之后将从空气流通流路302流出且由散热器312冷却后的空气排出。在前者的流通路线的情况下，通过打开开闭阀326和进气阀322使常温的空气与排气混合，能够降低向设备排气系统排出的排气的温度等。在后者的流通路线中，通过打开开闭阀326使空气的一部分或全部循环，能够削减向设备排气系统排出的量。控制器600最优化地控制流通路线、风扇314的速度、进气阀310、322、排气阀320、324、开闭阀326的开度，以便反应管收纳室205的温度以期望的速率降低，并且将向设备排气系统(设备排气管道)排出的空气的温度、风扇314的空气的温度维持为预定以下，同时使获取或排出的空气的量最小(极小)。
此时，水冷系统400由控制器600控制为，经由供给管404、针阀406、供水侧歧管408将从冷却流体供给口402获取到的冷却流体分配至五个配管，使通过处理炉12的炉口部以及入口凸缘332、密封盖44、舟皿旋转机构334等的周边后的冷却流体在排水侧歧管450合流，并向散热器312供给。由此，向散热器312供给冷却流体而在与流经气循环流路306的空气之间进行换热，冷却处理炉12内的空气。此外，在通过处理炉12的炉口部以及入口凸缘332、密封盖44、舟皿旋转机构334等的周边而供给的冷却流体的流量的合计值小于在散热器312中需要的流量的情况下，调整辅助系统中的配管418的针阀428的开度，并且在合流的冷却流体的温度较高的情况下，散热器312在作为热介质的空气与冷却流体之间进行换热，降低冷却流体的温度。
控制器600还能够在空冷系统与水冷系统400之间进行使消耗能量最小化的最佳控制。消耗能量C和能够在快速冷却时排出的热H如下表示。
C＝f(Uair，Uwater)＝ECFair×Uair+ECFwater×Uwater
H＝g(Uair，Uwater)＝Const
此处，Uair和Uwater分别是空气和水的使用量[m3]，Uair＝0.1507[kWh/m3]，Uwater＝0.26[kWh/m3]。H是Uair与Uwater的函数，为了得到期望的降温速率而设为预定值，Uair与Uwater的关系凭经验得出。使C最小化的Uair和Uwater能够通过拉格朗日的未定乘数法等以数值的方式求解。并且，ECFair和ECFwater是上述的能量换算系数，且是用于算出在装置的使用中消耗的能量的系数，由SEMI/ISMI规格S23定义。在本实施方式中，ECFair是准备清洁室的清洁干燥空气所需要的能量(0.147kWh/m3)与排气所需要的能量(0.0037kWh/m3)的和，ECFwater是准备(供给及回收)循环冷却水所需要的能量，相当于冷却塔、循环泵的电费。其中，将当g(Uair，Uwater)模型化为如下式1等时，能够得到解析解。
式1
Figure BDA0003552744270000141
在上述式中，a、b、c、d表示常数。控制器600能够以与像这样得到的Uair和Uwater一致的方式控制风扇314的速度、针阀428的开度等。
(S15：大气压恢复)
若经过预先设定的处理时间，则通过气体导入管道328供给惰性气体，反应管203内被置换成惰性气体，并且反应管203内的压力恢复到大气压。此外，步骤S14和S15也可以并行地进行，或者替换开始顺序。
(S16：舟皿卸载以及晶圆卸料)
舟皿38通过舟皿升降机42而缓慢地下降，入口凸缘332的下端开口。然后，处理结束的晶圆31以被舟皿38支撑的状态从入口凸缘332的下端向反应管203的外部被搬出(舟皿卸载)。处理结束的晶圆31由移载机36从舟皿38取出(晶圆卸料)。
(6)其它实施方式
接下来，使用图7对本公开的一个实施方式中的处理炉的变形例进行说明。此处，主要对与上述的实施方式的不同点进行说明，省略其它点的说明。
在处理炉72，未设置将上侧腔室304与下侧腔室308连通的空气循环流路306。
在上侧腔室304连接有排气流路706，在排气流路706设有散热器712A和散热器712B。在排气流路706中的上侧腔室304与散热器712A之间设有开闭阀316。
向散热器712B供给来自作为上述的水冷系统400中的辅助系统的配管418的冷却流体。冷却散热器712B且流过作为辅助系统的配管418后的冷却流体与小流量的流过第一单元440、第二单元442、第三单元444、第四单元446后的冷却流体合流而向散热器712A供给。由此，向散热器712A、712B供给冷却流体且在与作为流经排气流路706的热介质的空气之间进行换热，之后排出冷却后的空气。即，在本变形例中，在散热器712A内设有使流过第一单元～第四单元后的冷却流体合流的合流部。
即使在使用上述的处理炉72的情况下，也能够用与使用上述的处理炉12的情况相同的基板处理工序、处理条件进行成膜，从而能够得到与上述的实施方式相同的效果。
此外，在上述实施方式中，对使用作为一次处理多片基板的成批处理式的立式装置的基板处理装置来成膜的例子进行了说明，但本公开并不限定于此，也能够适当地应用于使用一次处理一片或几片基板的单片式的基板处理装置来成膜的情况。也就是说，即使在使用单片式的基板处理装置的情况下，也能够用与上述的实施方式相同的处理步骤、处理条件进行基板处理，从而得到与上述相同的效果。
并且，在基板处理工序中使用的制程优选根据处理内容来单独地准备，并经由电气通信线路、外部存储装置603而预先储存在存储装置600c内。而且，在开始基板处理时，CPU600a优选根据基板处理的内容而从储存在存储装置600c内的多个制程之中适宜地选择适当的制程。由此，能够由一台基板处理装置再现性良好地形成各种膜类型、组成比、膜质、膜厚的膜。并且，能够降低操作人员的负担，避免操作错误，同时能够迅速地开始处理。
上述的制程不限定于新作成的情况，例如，也可以通过变更已经安装在基板处理装置中的已存的制程来准备。在变更制程的情况下，也可以经由电气通信线路、记录有该制程的记录介质将变更后的制程安装在基板处理装置中。并且，也可以对已存的基板处理装置所具备的输入输出装置602进行操作，直接变更已经安装在基板处理装置中的已存的制程。
以上，对本公开的各种典型的实施方式进行了说明，但本公开不限定于上述实施方式，也能够适宜组合来使用。

Claims (16)

1.一种基板处理装置，其特征在于，具有：
多个第一冷却单元，其设于处理基板的处理炉或其周边，利用冷却流体进行冷却；
第二冷却单元，其设于处理基板的处理炉或其周边，利用上述冷却流体进行冷却，且不包含在上述多个第一冷却单元中；
分配部，其将从冷却流体供给口供给的冷却流体分配至上述多个第一冷却单元以及绕过上述多个第一冷却单元的辅助系统；以及
合流部，其使分别通过上述多个第一冷却单元以及上述辅助系统后的冷却流体合流且向上述第二冷却单元供给。
2.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
在上述多个第一冷却单元以及上述第二冷却单元之中，上述第二冷却单元的冷却流体的需要流量最多，或者向冷却流体释放热的释放量最大。
3.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述第二冷却单元对接收热的量发生变动的对象进行冷却，上述辅助系统构成为根据上述对象接收的热的量，对上述分配部与上述合流部之间的连通进行开闭。
4.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
还具备设于上述合流部与上述第二冷却单元之间且对冷却流体进行冷却的换热器。
5.根据权利要求2或3所述的基板处理装置，其特征在于，
上述第二冷却单元利用冷却流体对上述处理炉的炉体或者冷却了上述炉体后的热介质进行冷却。
6.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述辅助系统构成为经由开闭阀将上述分配部与上述合流部之间直接连结。
7.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述辅助系统的流量设定为使空冷和水冷所消耗的能量最小。
8.根据权利要求5所述的基板处理装置，其特征在于，
还具有使冷却上述炉体的热介质循环的冷却系统，上述第二冷却单元在上述热介质与冷却流体之间进行换热。
9.根据权利要求8所述的基板处理装置，其特征在于，
上述冷却系统还具备：风扇，其抽吸由上述第二冷却单元冷却后的热介质并将其加压输送至上述处理炉；第一阀，其设于上述第二冷却单元与上述风扇之间，且从外部获取热介质；第二阀，其设于上述风扇与上述处理炉之间，且使热介质向上述基板处理装置之外释放；以及控制部，其使上述风扇的速度和上述第一阀、上述第二阀的开度最佳化，以便将上述风扇中的热介质的温度维持为预定以下，并且使获取或释放的热介质的量极小。
10.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
上述多个第一冷却单元并行地供给冷却流体。
11.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
上述第二冷却单元的冷却流体的最低需要流量为上述多个第一冷却单元的最低需要流量的合计值以下。
12.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
上述多个第一冷却单元分别冷却不同的对象，至少一个单元冷却上述处理炉的炉口部。
13.根据权利要求2所述的基板处理装置，其特征在于，
上述多个第一冷却单元分别对设于上述处理炉的炉口部的入口凸缘、盖、舟皿旋转机构、上述处理炉的外壳、移载室内的气氛中的至少四个进行冷却，上述盖是密封盖。
14.根据权利要求1所述的基板处理装置，其特征在于，
上述合流部设于上述第二冷却单元内。
15.一种半导体装置的制造方法，使用基板处理装置来制造半导体装置，上述基板处理装置具有：多个第一冷却单元，其设于处理基板的处理炉或其周边，利用冷却流体进行冷却；以及第二冷却单元，其设于处理基板的处理炉或其周边，利用上述冷却流体进行冷却，且不包含在上述多个第一冷却单元中，
上述半导体装置的制造方法的特征在于，具有：
在分配部将从冷却流体供给口供给的冷却流体分配至上述多个第一冷却单元以及辅助系统的工序；以及
使分别通过上述多个第一冷却单元以及辅助系统后的冷却流体在合流部合流且向上述第二冷却单元供给的工序。
16.一种记录介质，能够由存储有计算机程序的计算机读取，其特征在于，
当由基板处理装置所具备的处理器执行该程序时，执行如下步骤：
在分配器将从冷却流体供给口供给的冷却流体分配至多个第一冷却单元和辅助系统的步骤，其中，上述多个第一冷却单元设于处理基板的处理炉或其周边，利用冷却流体进行冷却；以及
使分别通过上述多个第一冷却单元以及辅助系统后的冷却流体在合流部合流且向第二冷却单元供给的步骤，其中，上述第二冷却单元设于处理基板的处理炉或其周边，利用上述冷却流体进行冷却，且不包含在上述多个第一冷却单元中。
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