JP2014056894A

JP2014056894A - 基板処理装置、半導体装置の製造方法、及びプログラム

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Publication number: JP2014056894A
Application number: JP2012199807A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Takadera; 浩之高寺; Hitoshi Nakagawa; 均中川
Original assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Current assignee: Hitachi Kokusai Electric Inc
Priority date: 2012-09-11
Filing date: 2012-09-11
Publication date: 2014-03-27

Abstract

【課題】基板処理装置が備える処理容器からの排熱を利用して発電する。
【解決手段】基板を処理する処理容器の外側に設けられ、処理容器を冷却する冷却媒体が供給される冷却媒体流路と、冷却媒体流路内に冷却媒体を供給する冷却媒体供給部と、冷却媒体流路内から冷却媒体を排出する冷却媒体排出部と、冷却媒体排出部に設けられ、冷却媒体排出部から排出される冷却媒体が導入されて回転し、発電機を駆動させるガスタービンと、ガスタービンに接続され、少なくとも発電機の回転速度が発電可能な回転速度に達して発電が開始されるまで、ガスタービンの駆動を補助する補助動力装置と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、基板を加熱して処理する基板処理装置、半導体装置の製造方法、及びプログラムに関する。

基板を加熱して処理する処理容器を備える基板処理装置では、処理容器内での基板の加熱処理が終了した後、基板処理装置の構成部材の保護や冷却時間短縮等の観点から、例えば処理容器等が強制冷却されるように構成されている。例えば、基板処理装置は、処理容器の外側に設けられた冷却媒体流路内に冷却媒体を供給することで処理容器を強制冷却するように構成されている。冷却媒体は、冷却媒体流路内を通過する際に処理容器の排熱を回収することで加熱され、冷却媒体排出部から大気中へ放出されるように構成されている。

近年、環境変動や気候変動等の問題により、半導体製造工場においても環境負荷の低減が求められており、省エネルギ対策が進められている。このため、例えば、処理容器の周囲に蒸気発生ユニットを設けることで、処理容器からの排熱を利用して発電等を行い、省エネルギ化を図ることが考えられている（例えば特許文献１参照）。

特開平７−１８３３０７号公報

しかしながら、上述の特許文献１には、電力発生ユニットが接続された蒸気発生ユニットを処理容器の周囲に設けて発電するという課題が提示されているだけで具体性がなかった。

本発明は、基板処理装置が備える処理容器からの排熱を利用して発電することができる基板処理装置、半導体装置の製造方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理容器と、
前記処理容器の外側に設けられ、前記処理容器を冷却する冷却媒体が供給される冷却媒体流路と、
前記冷却媒体流路内に冷却媒体を供給する冷却媒体供給部と、
前記冷却媒体流路内から冷却媒体を排出する冷却媒体排出部と、
前記冷却媒体排出部に設けられ、前記冷却媒体排出部から排出される冷却媒体が導入されて回転し、発電機を駆動させるガスタービンと、
前記ガスタービンに接続され、少なくとも前記発電機の回転速度が発電可能な回転速度に達して発電が開始されるまで、前記ガスタービンの駆動を補助する補助動力装置と、
少なくとも、前記冷却媒体供給部、前記冷却媒体排出部及び前記補助動力装置を制御する制御部と、を備える基板処理装置が提供される。

本発明の他の態様によれば、
処理容器内の基板を加熱する処理工程と、
前記処理工程後に、前記処理容器を冷却する冷却工程と、を有し、
前記冷却工程では、
前記処理容器を冷却する冷却媒体を、冷却媒体供給部から前記処理容器の外側に設けられた冷却媒体流路内に供給し、前記冷却媒体流路内を通過して加熱された冷却媒体を、冷却媒体排出部により排出させ、前記冷却媒体排出部に設けられたガスタービンに導入して前記ガスタービンを回転させることで、前記ガスタービンに接続された発電機を駆動して発電する際、少なくとも前記発電機の回転速度が発電可能な回転速度に達して発電を開始するまで、前記ガスタービンに接続された補助動力装置を作動させる半導体装置の製造方法が提供される。

本発明の更に他の態様によれば、
処理容器内の基板を加熱して処理する手順と、
前記処理する手順後に、前記処理容器を冷却する手順と、をコンピュータに実行させ、
前記冷却する手順では、
前記処理容器を冷却する冷却媒体を、冷却媒体供給部から前記処理容器の外側に設けられた冷却媒体流路内に供給し、前記冷却媒体流路内を通過して加熱された冷却媒体を、冷却媒体排出部により排出させ、前記冷却媒体排出部に設けられたガスタービンに導入して前記ガスタービンを回転させることで、前記ガスタービンに接続された発電機を駆動して発電する際、少なくとも前記発電機の回転速度が発電可能な回転速度に達して発電を開始するまで、前記ガスタービンに接続された補助動力装置を作動させるプログラムが提供される。

本発明に係る基板処理装置、半導体装置の製造方法、及びプログラムによれば、基板処理装置が備える処理容器からの排熱を利用して発電することができる。

本発明の一実施形態に係る基板処理装置の斜透視図である。本発明の一実施形態に係る基板処理装置の側面透視図である。本発明の一実施形態に係る基板処理装置が備える処理容器の縦断面図である。本発明の一実施形態に係る基板処理装置が備える発電システムの概略構成図である。本発明の実施形態で好適に用いられる基板処理装置のコントローラの概略構成図である。本発明の一実施形態に係る基板処理工程を示すフロー図である。本発明の一実施形態に係る周波数制御装置の制御の様子を示す概略図である。本発明の他の実施形態に係る基板処理装置が備える発電システムの概略構成図である。本発明の他の実施形態に係る基板処理装置が備える発電システムの概略構成図である。

本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。

（１）基板処理装置の構成
まず、本実施形態に係る基板処理装置１００の構成について、主に図１及び図２を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る基板処理装置１００の斜透視図である。図２は、本実施形態に係る基板処理装置１００の側面透視図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る基板処理装置１００は、耐圧容器として構成された筐体１１１を備えている。筐体１１１の正面壁１１１ａの正面前方には、メンテナンス可能なように設けられた開口部としての正面メンテナンス口１０３が設けられている。正面メンテナンス口１０３には、正面メンテナンス口１０３を開閉する正面メンテナンス扉１０４が設けられている。

シリコン（Ｓｉ）等で構成される基板としてのウエハ２００を筐体１１１内外へ搬送するには、複数のウエハ２００を収納するウエハキャリア（基板収容器）としてのポッド１１０が使用される。筐体１１１の正面壁１１１ａには、ポッド搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）１１２が、筐体１１１内外を連通するように開設されている。ポッド搬入搬出口１１２は、フロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉機構）１１３によって開閉されるように構成されている。ポッド搬入搬出口１１２の正面下方側には、ロードポート（基板収容器受渡し台）１１４が設置されている。ポッド１１０は、工程内搬送装置によって搬送され、ロードポート１１４上に載置されて位置合わせされるように構成されている。

筐体１１１内におけるロードポート１１４の近傍には、ポッド搬送装置（基板収容器搬送装置）１１８が設置されている。筐体１１１内のポッド搬送装置１１８のさらに奥、筐体１１１内の前後方向の略中央部における上方には、回転式ポッド棚（基板収容器載置棚）１０５が設置されている。

ポッド搬送装置１１８は、ポッド１１０を保持したまま昇降可能なポッドエレベータ（基板収容器昇降機構）１１８ａと、搬送機構としてのポッド搬送機構（基板収容器搬送機構）１１８ｂとで構成されている。ポッド搬送装置１１８は、ポッドエレベータ１１８ａとポッド搬送機構１１８ｂとの連続動作により、ロードポート１１４と、回転式ポッド棚１０５と、ポッドオープナ１２１との間で、ポッド１１０を相互に搬送するように構成されている。

回転式ポッド棚１０５上には複数個のポッド１１０が保管されるように構成されている。回転式ポッド棚１０５は、垂直に立設されて水平面内で間欠回転される支柱１１６と、支柱１１６に上中下段の各位置において放射状に支持された複数枚の棚板（基板収容器載置台）１１７と、を備えている。複数枚の棚板１１７は、ポッド１１０を複数個それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。

筐体１１１内の下部には、サブ筐体１１９が、筐体１１１内の前後方向の略中央部から後端にわたって設けられている。サブ筐体１１９の正面壁１１９ａには、ウエハ２００をサブ筐体１１９内外に搬送する一対のウエハ搬入搬出口（基板搬入搬出口）１２０が、垂直方向に上下二段に並べられて設けられている。上下段のウエハ搬入搬出口１２０のそれぞれには、ポッドオープナ（基板収容器蓋体開閉機構）１２１が設置されている。

各ポッドオープナ１２１は、ポッド１１０を載置する一対の載置台１２２と、ポッド１１０のキャップ（蓋体）を着脱するキャップ着脱機構（蓋体着脱機構）１２３とを備えている。ポッドオープナ１２１は、載置台１２２上に載置されたポッド１１０のキャップをキャップ着脱機構１２３によって着脱することにより、ポッド１１０のウエハ出し入れ口を開閉するように構成されている。

サブ筐体１１９内には、ポッド搬送装置１１８や回転式ポッド棚１０５等が設置された空間から流体的に隔絶された移載室１２４が構成されている。移載室１２４の前側領域にはウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設置されている。ウエハ移載機構１２５は、ウエハ２００を水平方向に回転ないし直動可能なウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａと、ウエハ移載装置１２５ａを昇降させるウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂ（図１参照）とで構成されている。ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂは、サブ筐体１１９の移載室１２４前方領域右端部と筐体１１１右側端部との間に設置されている（図１参照）。ウエハ移載装置１２５ａは、ウエハ２００の載置部としてのツイーザ（基板保持体）１２５ｃを備えている。これらウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ及びウエハ移載装置１２５ａの連続動作により、ウエハ２００をボート（基板保持具）２１７に対して装填（チャージング）及び脱装（ディスチャージング）するように構成されている。

移載室１２４の後側領域には、ボート２１７を収容して待機させる待機部１２６が構成されている。待機部１２６の上方には、ウエハ２００を処理する処理容器２０２が設けられている。処理容器２０２の下端部は、炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉されるように構成されている。なお、処理容器２０２の構成については後述する。

サブ筐体１１９の待機部１２６の右端部と筐体１１１の右側端部との間には、ボート２１７を昇降させるためのボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５が設置されている（図１参照）。ボートエレベータ１１５の昇降台には、連結具としてのアーム１２８が連結されている。アーム１２８には、炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が水平に据え付けられている。シールキャップ２１９は、ボート２１７を垂直に支持し、処理容器２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。

ボート２１７は、複数枚（例えば、５０枚〜１２５枚程度）のウエハ２００を、その中心を揃えて垂直方向に整列させた状態でそれぞれ水平に保持するように構成されている。

図１に示すように、移載室１２４のウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ側及びボートエレベータ１１５側と反対側である左側端部には、清浄化した雰囲気もしくは不活性ガスであるクリーンエア１３３を供給するよう供給ファン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４が設置されている。クリーンユニット１３４から吹き出されたクリーンエア１３３は、ノッチ合わせ装置、ウエハ移載装置１２５ａ、待機部１２６にあるボート２１７の周囲を流通した後、ダクトにより吸い込まれて筐体１１１の外部に排気されるか、もしくはクリーンユニット１３４の吸い込み側である一次側（供給側）にまで循環されてクリーンユニット１３４によって移載室１２４内に再び吹き出されるように構成されている。

（２）基板処理装置の動作
次に、本実施形態に係る基板処理装置１００の動作について、主に図１及び図２を用いて説明する。

図１及び図２に示すように、ポッド１１０がロードポート１１４に供給されると、ポッド搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放される。そして、ロードポート１１４上のポッド１１０は、ポッド搬送装置１１８によってポッド搬入搬出口１１２から筐体１１１内部へと搬入される。

筐体１１１内部へと搬入されたポッド１１０は、ポッド搬送装置１１８によって回転式ポッド棚１０５の棚板１１７上へ自動的に搬送されて一時的に保管された後、棚板１１７上から一方のポッドオープナ１２１の載置台１２２上に移載される。なお、筐体１１１内部へと搬入されたポッド１１０は、ポッド搬送装置１１８によって直接ポッドオープナ１２１の載置台１２２上に移載されてもよい。ポッドオープナ１２１のウエハ搬入搬出口１２０はキャップ着脱機構１２３によって閉じられており、移載室１２４内にはクリーンエア１３３が流通され、充満されている。例えば、不活性ガス等のクリーンエア１３３で移載室１２４内が充満されることにより、移載室１２４内の酸素濃度が例えば２０ｐｐｍ以下となり、大気雰囲気である筐体１１１内の酸素濃度よりも遥かに低くなるように設定されている。

載置台１２２上に載置されたポッド１１０は、その開口側端面がサブ筐体１１９の正面壁１１９ａにおけるウエハ搬入搬出口１２０の開口縁辺部に押し付けられるとともに、そのキャップがキャップ着脱機構１２３によって取り外され、ウエハ出し入れ口が開放される。その後、ウエハ２００は、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウエハ出し入れ口を通じてポッド１１０内からピックアップされ、ノッチ合わせ装置にて円周方向の位置合わせがされた後、移載室１２４の後方にある待機部１２６内へ搬入され、ボート２１７内に装填（チャージング）される。ボート２１７内にウエハ２００を装填したウエハ移載装置１２５ａは、ポッド１１０に戻り、次のウエハ２００をボート２１７内に装填する。

ウエハ移載機構１２５によって、一方（上段または下段）のポッドオープナ１２１からボート２１７へとウエハ２００を装填する間に、他方（下段または上段）のポッドオープナ１２１の載置台１２２上には、別のポッド１１０が回転式ポッド棚１０５上からポッド搬送装置１１８によって搬送されて移載され、上記ウエハ２００の装填作業と同時進行で、ポッドオープナ１２１によるポッド１１０の開放作業が行われる。

予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７内に装填されると、炉口シャッタ１４７によって閉じられていた処理容器２０２の下端部が開放される。続いて、シールキャップ２１９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、ウエハ２００を保持したボート２１７が処理容器２０２内へ搬入（ボートローディング）される。

ボートローディング後は、処理容器２０２内にてウエハ２００に任意の処理が実施される。処理後は、ノッチ合わせ装置によるウエハ２００の位置合わせを除き、上述の手順とほぼ逆の手順で、処理後のウエハ２００を装填したボート２１７が処理室２０１内より搬出され、処理後のウエハ２００を格納したポッド１１０が筐体１１１外へと搬出される。

（３）処理容器の構成
続いて、本実施形態に係る処理容器２０２の構成について、図３を用いて説明する。図３は、本実施形態に係る基板処理装置１００が備える処理容器２０２の縦断面図である。

（処理容器）
図１に示すように、処理容器２０２は反応管２０３を備えている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ_２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端及び下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管２０３の筒中空部には、基板としてのウエハ２００を処理する処理室２０１が形成されている。処理室２０１は、ウエハ２００を保持するボート２１７を収容可能に構成されている。

基板保持具としてのボート２１７は、複数枚のウエハ２００を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。ボート２１７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる。ボート２１７の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる断熱体２１６が設けられており、後述するヒータ２０７からの熱がシールキャップ２１９側に伝わり難くなるように構成されている。

反応管２０３の下方には、反応管２０３の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９は、反応管２０３の下端に垂直方向下側から当接されるようになっている。シールキャップ２１９は、例えばステンレス等の金属からなり、円板状に形成されている。シールキャップ２１９の上面には、反応管２０３の下端と当接するシール部材としてのＯリングが設けられている。上述したように、シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に垂直に設備された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって、垂直方向に昇降されるように構成されている。シールキャップ２１９を昇降させることにより、ボート２１７を処理室２０１内外へ搬送することが可能なように構成されている。

シールキャップ２１９の中心部付近であって処理室２０１と反対側には、ボート２１７を回転させる回転機構２５４が設けられている。回転機構２５４の回転軸は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７を下方から支持している。回転機構２５４は、ボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させることが可能なように構成されている。

回転機構２５４及びボートエレベータ１１５には、搬送制御部２７５が電気的に接続されている。搬送制御部２７５は、回転機構２５４及びボートエレベータ１１５が所望のタイミングにて所望の動作をするように、これらを制御するように構成されている。なお、搬送制御部２７５は、上述のポッドエレベータ１１８ａ、ポッド搬送機構１１８ｂ、ポッドオープナ１２１、ウエハ移載装置１２５ａ、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ等にも電気的に接続され、これら構成各部が所望のタイミングにて所望の動作をするように、これらを制御するように構成されている。主に、ボートエレベータ１１５、回転機構２５３、ポッドエレベータ１１８ａ、ポッド搬送機構１１８ｂ、ポッドオープナ１２１、ウエハ移載装置１２５ａ、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂにより、本実施形態に係る搬送系が構成される。

反応管２０３の外側には、反応管２０３の側壁面を囲うように、反応管２０３内のウエハ２００を加熱する加熱部としてのヒータ２０７が設けられている。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベースに支持されることにより垂直に据え付けられている。

反応管２０３内には、温度検出器として、例えば熱電対等の温度センサ２２５が設置されている。ヒータ２０７及び温度センサ２２５には、温度制御部２７４が電気的に接続されている。温度制御部２７４は、温度センサ２２５により検出された温度情報に基づいて、処理室２０１内の温度が所望のタイミングにて所望の温度分布となるように、ヒータ２０７への供給電力を調整するように構成されている。

反応管２０３とヒータ２０７との間には、処理ガス供給ノズル２２０が設けられている。処理ガス供給ノズル２２０は、反応管２０３の外壁の側部に沿うように配設されている。処理ガス供給ノズル２２０の上端（下流端）は、反応管２０３の頂部（上述した反応管２０３の上端に形成された開口）に気密に設けられている。反応管２０３の上端開口に位置する処理ガス供給ノズル２２０には、処理ガス供給孔が複数設けられている。

処理ガス供給ノズル２２０の上流端には、処理ガスを供給する処理ガス供給管２２１の下流端が接続されている。処理ガス供給管２２１には、上流側から順に、処理ガス供給源２２２、流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２２３、開閉弁としてのバルブ２２４が接続されている。

ＭＦＣ２２３には、ガス流量制御部２７６が電気的に接続されている。ガス流量制御部２７６は、処理室２０１内に供給するガスの流量が所望のタイミングにて所望の流量となるように、ＭＦＣ２２３を制御するように構成されている。

主に、処理ガス供給管２２１、ＭＦＣ２２３及びバルブ２２４により、処理ガス供給系が構成される。なお、処理ガス供給ノズル２２０や処理ガス供給源２２２を処理ガス供給系に含めて考えてもよい。

反応管２０３には、反応管２０３（処理室２０１）内の雰囲気を排気する排気管２３１の上流端が接続されている。排気管２３１には、上流側から順に、処理室２０１内の圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ２３２、圧力調整装置としての例えばＡＰＣ（ＡｕｔｏＰｒｅｓｓｕｒｅＣｏｎｔｏｒｏｌｌｅｒ）バルブ２３３、及び真空排気装置としての真空ポンプ２３４が設けられている。なお、ＡＰＣバルブ２３３は、弁を開閉して反応管２０３内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調整して反応管２０３内の圧力調整をすることが可能な開閉弁である。

ＡＰＣバルブ２３３及び圧力センサ２３２には、圧力制御部２７７が電気的に接続されている。圧力制御部２７７は、圧力センサ２３２により検出された圧力値に基づいて、処理室２０１内の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力となるように、ＡＰＣバルブ２３３を制御するように構成されている。

主に、排気管２３１、圧力センサ２３２、及びＡＰＣバルブ２３３により処理ガス排気部が構成されている。なお、真空ポンプ２３４を処理ガス排気部に含めて考えてもよい。

（冷却媒体流路）
ヒータ２０７の外周には、反応管２０３及びヒータ２０７を覆うように外部容器２０４が設けられている。外部容器２０４は、例えば石英や炭化シリコン等の耐熱性材料で構成されている。外部容器２０４は円筒形状に形成されており、外部容器２０４の上端には開口が設けられている。外部容器２０４の下端は気密に封止されている。外部容器２０４と反応管２０３との間の空間により、反応管２０３等を冷却する冷却媒体が通過する冷却媒体流路２０５が形成されている。

（冷却媒体供給部）
外部容器２０４の下端には、冷却媒体を冷却媒体流路２０５内に供給（導入）する冷却媒体供給ノズル２０６が設けられている。冷却媒体としては、例えば窒素ガス（Ｎ_２ガス）等の不活性ガスや、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ａｒガス等の希ガス、空気等を単独であるいは混合して用いることができる。また、冷却媒体として、例えば水蒸気（Ｈ_２Ｏ）が用いられてもよい。冷却媒体供給ノズル２０６の上流端には、冷却媒体供給管２０８の下流端が接続されている。冷却媒体供給管２０８には、上流側から順に、冷却媒体供給源２０９、流量制御器としてのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）２１０、開閉弁としてのバルブ２１１が設けられている。

ＭＦＣ２１０には、ガス流量制御部２７６が電気的に接続されている。ガス流量制御部２７６は、冷却媒体流路２０５内に供給する冷却媒体の流量が所望のタイミングにて所望の流量となるように、ＭＦＣ２１０を制御するように構成されている。

主に、冷却媒体供給管２０８、ＭＦＣ２１０及びバルブ２１１により、冷却媒体供給部が構成されている。なお、冷却媒体供給源２０９や冷却媒体供給ノズル２０６を冷却媒体供給部に含めて考えてもよい。

（冷却媒体排出部）
外部容器２０４の上端の開口には、冷却媒体供給流路２０５（反応管２０３と外部容器２０４との間の空間）の雰囲気を排出（排気）する冷却媒体排気管２１２の上流端が接続されている。冷却媒体排気管２１２には、上流側から順に、遮蔽弁としてのシャッタ２１３，２１４、冷却媒体排気管２１２の上流側から下流側へと冷却媒体を流すブロア２１５が設けられている。

シャッタ２１３及びシャッタ２１４には、圧力制御部２７７が電気的に接続されている。圧力制御部２７７は、冷却媒体流路２０５内の圧力が所望のタイミングにて所望の圧力となるように、シャッタ２１３及びシャッタ２１４の開閉をそれぞれ制御するように構成されている。

主に、冷却媒体排気管２１２及びブロア２１５により、冷却媒体排出部が構成されている。なお、シャッタ２１３やシャッタ２１４を冷却媒体排出部に含めて考えてもよい。

主に、冷却媒体流路２０５、冷却媒体供給部及び冷却媒体排出部により、冷却システム２１８が構成されている。

（発電システム）
図４に示すように、冷却媒体排気管２１２のブロア２１５よりも下流側には、ガスタービン２３６が設けられている。ガスタービン２３６には、回転軸２３９が接続されている。ガスタービン２３６は、冷却媒体が導入されることで、回転軸２３９を回転させるように構成されている。なお、ガスタービン２３６に導入される冷却媒体は、冷却媒体流路２０５内を通過する際に反応管２０３からの排熱を回収することで加熱されている。

ガスタービン２３６には、ガスタービン２３６の回転によって回転されて駆動される発電機２４１が接続されている。すなわち、発電機２４１は、ガスタービン２３６の回転軸２３９に接続されており、ガスタービン２３６の回転軸２３９が回転することで駆動されて発電するように構成されている。また、発電機２４１は、発電機２４１を励磁する励磁回路を有している。発電機２４１としては、例えば同期発電機や誘導発電機等の交流発電機を用いることが好ましい。

また、ガスタービン２３６（ガスタービン２３６の回転軸２３９）には、補助動力装置２４０が接続されている。補助動力装置２４０は、発電機２４１を駆動させて発電する際、少なくとも発電機２４１が発電可能な回転速度（回転数）に達し、発電が開始されるまで、ガスタービン２３６（回転軸２３９）の回転を補助するように構成されている。すなわち、補助動力装置２４０は、ガスタービン２３６の回転を補助することで、発電機２４１が発電可能な回転速度に達するまでの時間を短縮するように構成されている。

また、補助動力装置２４０は、発電機２４１による発電開始後（すなわち、発電機２４１の回転速度が発電可能な速度に達した後）、発電機２４１の回転速度を発電可能な速度に維持するために、回転軸２３９を補助的に回転させるように構成されていてもよい。

補助動力装置２４０には、発電制御部２７８が電気的に接続されている。発電制御部２７８は、例えば、冷却媒体排出部から排出される冷却媒体の量が少ない場合等に補助動力装置２４０を作動させ、ガスタービン２３６の回転軸２３９を補助的に回転させるように構成されている。

また、発電機２４１には、蓄電器２４２が接続されており、発電機２４１で発生させた電力を蓄電可能に構成されている。発電機２４１及び蓄電器２４２にはそれぞれ、後述のコントローラ２８０が電気的に接続されている。

主に、ガスタービン２３６、回転軸２３９、補助動力装置２４０、発電機２４１により、発電システム２３５が構成されている。なお、冷却媒体排気管２１２、蓄電器２４２を発電システム２３５に含めて考えてもよい。

発電システム２３５には、発電システム２３５で発電された電力が入力される電力変換装置２４６が接続されている。電力変換装置２４６は、少なくとも、コンバータ回路２４３、インバータ回路２４４及びフィルタ回路２４５を有している。すなわち、電力変換装置２４６は、コンバータ回路２４３、上述のインバータ回路２４４及びフィルタ回路２４５の順に、発電システム２３５により発電された電力を通過させるように構成されている。コンバータ回路２４３は、発電機２４１により発電された電力（本実施形態では交流電力）を直流電力に変換してインバータ回路２４４に出力するように構成されている。インバータ回路２４４は、コンバータ回路２４３により出力された直流電力を交流電力に変換してフィルタ回路２４５に出力するように構成されている。フィルタ回路２４５は、インバータ回路２４４により出力された交流電力の高調波成分を除去するように構成されている。すなわち、フィルタ回路２４５は、フィルタ回路２４５に入力された交流電力をフィルタリングするように構成されている。

発電機２４１として誘導発電機が用いられる場合、発電機２４１には、発電機２４１が有する励磁回路に入力される電流の周波数を制御する周波数制御装置２５０が接続されている。周波数制御装置２５０は、ガスタービン２３６を回転させることで発電機２４１を駆動させて発電する際、発電機２４１の回転速度が発電可能な速度に達するまで（すなわちガスタービン２３６の回転速度が所定の速度に達するまで）、発電機２４１の励磁回路に入力される電流の周波数を制御することで、発電機２４１の同期速度を回転速度よりも速くし、発電機２４１が電動機のような動作を行うように構成されている。また、周波数制御装置２５０は、発電機２４１の回転速度が発電可能な速度に達したら、発電機２４１の励磁回路に入力される電流の周波数を制御することで、発電機２４１の同期速度を回転速度よりも遅くし、発電機２４１によって発電が行われるように構成されている。

また、周波数制御装置２５０は、電力変換装置２４６に電気的に接続されている。周波数制御装置２５０は、例えば、発電機２４１による発電が開始された後、電力変換装置２４６が備える例えば周波数検出部により検出された周波数情報に基づいて、発電システム２３５から出力される電力の周波数が所望の範囲内の周波数（例えば電力変換装置２４６のコンバータ回路２４３に入力可能な範囲内の周波数）となるように、発電機２４１の励磁回路に入力される電流の周波数を調整するように構成されている。すなわち、周波数制御装置２５０は、発電システム２３５から出力される電力の周波数を電力変換装置２４６に入力可能な周波数に調整するように構成されている。

また、電力変換装置２４６には、例えばヒータ２０７等の基板処理装置１００内で電力を消費する構成部材（基板処理装置１００内の負荷２４８ともいう。）に接続される受電電源装置２４７が接続されている。受電電源装置２４７には、受電電源装置２４７に交流電力を供給する電源２４９が接続されている。受電電源装置２４７は、例えば、電力変換装置２４６から電力を受け取り、基板処理装置１００内の負荷２４８に必要な電力を供給するように構成されている。また、受電電源装置２４７は、電力変換装置２４６からの電力だけでは負荷２４８が必要としている電力に足りない場合、電源２４９から補助的に電力を受け取り、負荷２４８に供給するように構成されていてもよい。

（制御部）
図５に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ２８０は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）２８０ａ、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）２８０ｂ、記憶装置２８０ｃ、Ｉ／Ｏポート２８０ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ２８０ｂ、記憶装置２８０ｃ、Ｉ／Ｏポート２８０ｄは、内部バス２８０ｅを介して、ＣＰＵ２８０ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ２８０には、入出力装置２８１として、例えばタッチパネル、マウス、キーボード、操作端末等が接続されていてもよい。また、コントローラ２８０には、表示部として、例えばディスプレイ等が接続されていてもよい。

記憶装置２８０ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）、ＣＤ−ＲＯＭ等で構成されている。記憶装置２８０ｃ内には、基板処理装置１００の動作を制御する制御プログラムや、基板処理の手順や条件などが記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。なお、プロセスレシピは、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ２８０に実行させ、所定の結果を得ることが出来るように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、このプロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単にプログラムともいう。なお、本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、プロセスレシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。また、ＲＡＭ２８０ｂは、ＣＰＵ２８０ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。

Ｉ／Ｏポート２８０ｄは、上述のマスフローコントローラ２１０，２２３、バルブ２１１，２２４、シャッタ２１３，２１４、ＡＰＣバルブ２３３、ヒータ２０７、温度センサ２２５、ボート回転機構２５４、補助動力装置２４０、周波数制御装置２５０等に接続されている。

ＣＰＵ２８０ａは、記憶装置２８０ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置２８１からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置２８０ｃからプロセスレシピを読み出すように構成されている。そして、ＣＰＵ２８０ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、信号線Ａを通じて温度センサ２０７に基づくヒータ２０７の温度調整動作、信号線Ｂを通じてボート回転機構２５４の回転速度調節動作、信号線Ｃを通じてマスフローコントローラ２１０，２２３による各種ガスの流量調整動作、信号線Ｄを通じてバルブ２１１，２２４の開閉動作、シャッタ２１３，２１４の遮断動作、ＡＰＣバルブ２３３の開度調整動作、及び真空ポンプ２３４の起動・停止、信号線Ｅを通じて補助動力装置２４０の回転軸２３９の回転動作、周波数制御装置２５０の周波数調整等を制御するように構成されている。

なお、コントローラ２８０は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）２８２を用意し、係る外部記憶装置２８２を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態に係るコントローラ２８０を構成することができる。なお、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置２８２を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置２８２を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。なお、記憶装置２８０ｃや外部記憶装置２８２は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成される。以下、これらを総称して、単に記録媒体ともいう。なお、本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置２８０ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置２８２単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。

（４）基板処理工程
続いて、半導体装置の製造工程の一工程として実施される基板処理工程について、図６を用いて説明する。係る基板処理工程は、上述の基板処理装置１００により実施される。ここでは一例として、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によりウエハ２００上に薄膜を形成する成膜工程を実施した後、上述の冷却システム２１８及び発電システム２３５により、反応管２０３を冷却しつつ発電する冷却工程について説明する。なお、以下の説明において、発電機２４１として誘導発電機を用い、基板処理装置１００を構成する各部の動作はコントローラ２８０により制御される。

（基板搬入工程（Ｓ１０））
まず、複数枚のウエハ２００をボート２１７に装填（ウエハチャージ）し、複数枚のウエハ２００を保持したボート２１７を、ボートエレベータ１１５によって持ち上げて反応管２０３内（処理室２０１内）に搬入（ボートローディング）する。この状態で、反応管２０３の下端開口部である炉口は、シールキャップ２１９によりシールされた状態となる。

（圧力・温度調整工程（Ｓ２０））
処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２３４によって真空排気する。この際、反応管２０３内の圧力を圧力センサ２３２で測定し、この測定した圧力値に基づきＡＰＣバルブ２３３（の弁の開度）をフィードバック制御する（圧力調整）。また、処理室２０１内が所望の温度（例えば５００℃〜１２００℃、好ましくは１０００℃）となるように、ヒータ２０７によって処理室２０１内を加熱する。この際、温度センサ２２５が検出した温度値に基づき、ヒータ２０７への供給電力をフィードバック制御する（温度調整）。

また、処理室２０１内を加熱しつつ、ボート回転機構２５４を作動して、ボート２１７の回転、すなわちウエハ２００の回転を開始する。この際、ボート２１７の回転速度をコントローラ２８０によって制御する。なお、ボート回転機構２５４によるボート２１７の回転は、少なくとも後述する成膜工程（Ｓ３０）の終了まで継続する。

（成膜工程（Ｓ３０））
処理室２０１内が、所望の圧力、所望の温度に達したら、処理ガス供給管２２１から反応管２０３内への処理ガスの供給を開始する。すなわち、バルブ２２４を開け、ＭＦＣ２２３で流量制御しながら、処理ガス供給源２２２から反応管２０３内に処理ガスを供給する。処理ガスは、処理室２０１内を通過する際にウエハ２００の表面と接触し、熱ＣＶＤ反応によってウエハ２００の表面上に薄膜が堆積（デポジション）される。反応管２０３内に処理ガスを供給しつつ、ＡＰＣバルブ２３３の開度を調整し、真空ポンプ２３４から排気する。予め設定された処理時間が経過したら、バルブ２２４を閉じ、反応管２０３内への処理ガスの供給を停止する。

（冷却工程（Ｓ４０））
成膜工程（Ｓ３０）が終了したら、ヒータ２０７への電力供給を停止して冷却工程（Ｓ４０）を開始する。冷却工程（Ｓ４０）では、冷却媒体流路２０５への冷却媒体の供給、冷却媒体流路２０５からの冷却媒体の排出、ガスタービン２３６の回転、補助動力装置２４０の作動、周波数制御装置２５０の作動、発電機２４１の駆動をほぼ同時に開始する。すなわち、冷却工程（Ｓ４０）では、上述の冷却システム２１８による反応管２０３等の冷却と共に、上述の発電システム２３５による発電が行われる。以下に詳しく説明する。

［冷却媒体供給・冷却媒体排出］
成膜工程（Ｓ３０）が終了した後、ヒータ２０７への電力供給を停止し、ブロア２１５を作動させた状態でシャッタ２１３，２１４を開け、冷却媒体供給管２０８から、ＭＦＣ２１０により流量制御しながら冷却媒体流路２０５（反応管２０３と外部容器２０４との間の空間）内に冷却媒体を供給しつつ、冷却媒体排気管２１２から排出する。これにより、冷却媒体流路２０５内を急冷させ、冷却媒体流路２０５内に設けられる反応管２０３やヒータ２０７等を短時間で冷却させることができる。また、反応管２０３内のウエハ２００をより短時間で降温させることができる。

なお、シャッタ２１３，２１４を閉じた状態で、冷却媒体供給管２０８から冷却媒体流路２０５内に冷却媒体を供給し、冷却媒体流路２０５内を冷却媒体で充満させて冷却した後、ブロア２５７を作動させた状態でシャッタ２１３，２１４を開け、冷却媒体流路２０５内の冷却媒体を冷却媒体排気管２１２から排出してもよい。

［ガスタービン回転・周波数制御装置作動・補助動力装置作動・発電機駆動］
冷却媒体は、冷却媒体流路２０５内を通過する際に、反応管２０３やヒータ２０７等からの熱（排熱）を回収することで加熱される。加熱された冷却媒体を冷却媒体排気管２１２から排出する際に、冷却媒体排気管２１２に設けられたガスタービン２３６に導入し、回転軸２３９を回転させる。ガスタービン２３６の回転軸２３９の回転により、発電機２４１を駆動させて発電させる。そして、発電機２４１により発生させた電力を蓄電器２４２に蓄える。なお、ガスタービン２３６を通過した冷却媒体は、例えば工場の排気設備や大気中に排出する。

また、少なくとも発電機２４１の回転速度が発電可能な速度に達して発電を開始するまで、補助動力装置２４０を作動させて、ガスタービン２３６（回転軸２３９）の回転を補助する。すなわち、例えば、シャッタ２１３，２１４を開けると共に、補助動力装置２４０を作動させる。なお、補助動力装置２４０を、冷却媒体流路２０５内への冷却媒体の供給の開始時に作動させてもよい。すなわち、例えば、バルブ２１１を開けると共に、補助動力装置２４０を作動させてもよい。

冷却工程（Ｓ４０）では、冷却工程の早い段階ほどガスタービン２３６に導入される冷却媒体の温度が高くなるため、発電機２４１による発電量を増やすことができる。すなわち、冷却工程（Ｓ４０）では、処理容器２０２の冷却が進むにしたがってガスタービン２３６に導入される冷却媒体の温度が低くなる。このため、処理容器２０２の冷却が進むにつれて、ガスタービン２３６の回転速度（発電機２４１の回転速度）は遅くなり、発電量が低下する。そこで、発電機２４１を駆動させて発電する際、少なくとも発電機２４１の回転速度が発電可能な速度に達するまで補助動力装置２４０を作動させてガスタービン２３６を補助的に回転させるとよい。

また、ガスタービン２３６を回転させて発電機２４１を駆動させ発電する際、図７に示すように、発電機２４１の回転速度（Ｎ）が発電可能な速度に達するまで、発電機２４１の同期速度（Ｎｓ）を回転速度（Ｎ）よりも速くし、発電機２４１が電動機のような動作をするように、周波数制御装置２５０により発電機２４１の励磁回路に入力する電流の周波数を制御してもよい（電動機モード）。そして、発電機２４１の回転速度（Ｎ）が発電可能な速度に達したら、発電機２４１の同期速度（Ｎｓ）を回転速度（Ｎ）よりも遅くし、発電機２４１によって発電が行われるように、周波数制御装置２５０により発電機２４１の励磁回路に入力する電流の周波数を制御する（発電モード）。そして、発電機２４１の回転速度（Ｎ）が所定の速度より低くなったら、周波数制御装置２５０による同期速度（Ｎｓ）の制御を停止する（スタンバイモード）。

このように、補助動力装置２４０を作動させたり、発電機２４１の同期速度（Ｎｓ）を調整することにより、発電機２４１が発電を開始するまでの時間を短縮することができ、発電量を増やすことができる。従って、より高い温度の冷却媒体がガスタービン２３６に導入される冷却工程（Ｓ４０）の早い段階で発電を開始させることができるため、発電量を増やすことができる。

また、例えば、発電機２４１の駆動開始時に、排出される冷却媒体の量が少ない場合（すなわち、ガスタービン２３６に導入される冷却媒体の量が少ない場合）であっても、補助動力装置２４０を作動させてガスタービン２３６を補助的に回転させることで、発電機２４１の回転速度を発電可能な速度にし、発電を開始することができる。

また、発電機２４１が発電を開始した後（すなわち、発電機２４１の回転速度が発電可能な速度に達した後）も、補助動力装置２４０を作動させてもよい。これにより、発電機２４１の回転速度を発電可能な速度に維持することができる。

発電機２４１（発電システム２３５）により発生させた電力（本実施形態では交流電力）を、電力変換装置２４６に入力する。すなわち、まず、発電機２４１により発生させた電力をコンバータ回路２４３に入力し、直流電力に変換する。そして、コンバータ回路２４３から出力した直流電力を、インバータ回路２４４に入力して交流電力に変換する。そして、インバータ回路２４４から出力した交流電力を、フィルタ回路２４５に入力して高調波成分を除去する。

フィルタ回路２４５を通過して電力変換装置２４６から出力した電力を、電力変換装置２４６に接続された受電電源装置２４７に入力する。そして、受電電源装置２４７から必要な電力を基板処理装置１００内の負荷２４８に供給する。

処理容器２０２の温度が、ウエハ２００を処理容器２０２（処理室２０１）内から搬出できる温度（例えば６００℃以下）になったら、冷却媒体流路２０５内への冷却媒体の供給を停止し、冷却工程（Ｓ４０）を終了する。

（大気圧復帰・基板搬出工程（Ｓ５０，Ｓ６０））
冷却工程（Ｓ４０）が終了したら、ＡＰＣバルブ２３３の開度を調整して処理室２０１内の圧力を大気圧に復帰させる。そして、上述した基板搬入工程に示した手順と逆の手順によりボート２１７を処理室２０１内から搬出（ボートアンロード）する。そして、処理済のウエハ２００をボート２１７から脱装（ウエハディスチャージ）して、ポッド１１０内へ格納し、本実施形態に係る基板処理工程を終了する。

（５）本実施形態に係る効果
本実施形態によれば、以下に示す１つまたは複数の効果を奏する。

（ａ）本実施形態によれば、ウエハ２００を加熱して処理する処理容器２０２を冷却する冷却媒体が供給される冷却媒体流路２０５を備えている。冷却媒体流路２０５内に冷却媒体を供給する冷却媒体供給部と、冷却媒体流路２０５内から冷却媒体を排出する冷却媒体排出部とを備えている。冷却媒体排気管２０９（冷却媒体排出部）に設けられ、発電機２４１を駆動するガスタービン２３６を備えている。これにより、処理容器２０２からの排熱を利用して発電することができる。すなわち、冷却媒体流路２０５を通過する際に反応管２０３からの熱を回収することで加熱された冷却媒体がガスタービン２３６に直接導入されることで、発電機２４１を駆動させて発電することができる。

また、発電機２４１により発電した電力を基板処理装置１００の負荷２４８に使用することで、基板処理装置１００の省エネルギ化を図ることができる。また、処理容器２０２からの排熱により加熱された冷却媒体は、ガスタービン２３６を通過させることで断熱されて低温になる。従って、例えば、冷却媒体排気管２１２の後段に配設される工場の排気設備が高温に晒されて劣化することを抑制できる。また、冷却媒体排気管２１２が高温に晒される箇所が低減されるため、冷却媒体排気管２１２の劣化を低減できる。また、例えば、冷却媒体が冷却媒体排気管２１２から大気中へ排出される場合、大気中に高温の冷却媒体が排出されることを抑制できるため、環境負荷を低減することができる。

（ｂ）本実施形態によれば、ガスタービン２３６には、補助動力装置２４０が接続されている。補助動力装置２４０は、少なくとも発電機２４１の回転速度が発電可能な速度に達するまでガスタービン２３６の回転を補助し、発電機２４１の駆動させるように構成されている。これにより、発電機２４１の回転速度が発電可能な速度に達するまでの時間（発電機２４１が発電を開始するまでの時間）を短縮し、より高温の冷却媒体がガスタービン２３６に導入される冷却工程（Ｓ４０）の早い段階で発電を開始させることができる。従って、発電量を増やすことができる。

また、冷却媒体排出部からの冷却媒体の排出開始時に、補助動力装置２４０を作動させてガスタービン２３６を補助的に回転させることで、ガスタービン２３６に導入される冷却媒体の量が少ない場合であっても、発電機２４１を駆動させて発電を開始させることができる。その結果、発電量をより増やすことができる。

（ｃ）本実施形態によれば、発電機２４１が発電を開始した後（すなわち、発電機２４１の回転速度が発電可能な速度に達した後）、補助動力装置２４０を作動させてガスタービン２３６を補助的に回転させることで、発電機２４１の回転速度を発電可能な速度に維持するように構成されている。これにより、冷却媒体排出部から排出される冷却媒体の温度は、処理容器２０２の冷却が進むにつれて低くなるが、補助動力装置２４０を作動させることで、発電機２４１の回転速度を発電可能な速度に維持し、発電を持続することができる。

（ｄ）本実施形態によれば、発電機２４１として誘導発電機が用いられた場合、発電機２４１（発電システム２３５）には、周波数制御装置２５０が接続されている。そして、周波数制御装置２５０により、発電機２４１が備える励磁回路に入力される電流の周波数を制御することで、発電機２４１の同期速度の調整を行うように構成されている。すなわち、周波数制御装置２５０は、ガスタービン２３６を回転させて発電機２４１で発電する際、発電機２４１の回転速度が発電可能な速度に達するまで、発電機２４１の同期速度を回転速度よりも速くし、発電機２４１が電動機のような動作を行うように、発電機２４１の励磁回路に入力される電流の周波数を制御するように構成されている。また、周波数制御装置２５０は、発電機２４１の回転速度が発電可能な速度に達したら、発電機２４１の同期速度を回転速度よりも遅くし、発電機２４１によって発電が行われるように、発電機２４１の励磁回路に入力される電流の周波数を制御するように構成されている。これにより、発電機２４１の回転速度が発電可能な速度に達するまでの時間をより短縮できるため、発電時間を長くすることができ、発電量をより増やすことができる。

また、周波数制御装置２５０は、発電機２４１による発電が開始された後、発電システム２３５から出力される電力の周波数が所望の範囲内の周波数（例えば電力変換装置２４６に入力可能な範囲内の周波数）となるように、発電機２４１の励磁回路に入力される電流の周波数を調整するように構成されている。これにより、発電システム２３５から出力される電力の周波数を電力変換装置２４６に入力可能な周波数に調整することができ、発電効率をあげることができる。すなわち、発電システム２３５で発電された電力を、確実に電力変換装置２４６に入力し、基板処理装置１００内の負荷２４８に出力することができる。

また、周波数制御装置２５０により発電機２４１の同期速度を調整することで、発電機２４１の同期速度が、発電機２４１を制御可能な値より速くなることを抑制できる。これにより、発電機２４１が制御不能な状態（いわゆる脱調状態）になることを抑制でき、発電機２４１の正常な発電を維持することができる。その結果、発電機２４１の回転が停止されることを抑制できる。

なお、参考までに、発電機２４１の回転を停止する場合の課題について説明する。発電機２４１の回転を停止させるために、冷却媒体流路２０５内への冷却媒体の供給が停止される場合があった。すなわち、処理容器２０２の冷却が停止される場合があった。従って、処理容器２０２内に処理済みのウエハ２００が収容されていた場合、ウエハ２００上に形成された膜の特性が変わってしまう場合があった。また、発電機２４１の回転を停止させるために、発電機２４１に例えばブレーキ等の制動手段が設けられる場合があった。この場合には、制動手段を設けるためのコストがかかる場合があった。これに対し、本実施形態によれば、発電機２４１にインバータ回路２４４を有する電力変換装置２４６を接続している。そして、インバータ回路２４４で発電機２４１が有する励磁回路に入力される電流の周波数制御を行うことで、発電機２４１の回転速度（同期速度）の制御を行うように構成されている。このため、この課題を効果的に解決することができる。

（ｅ）本実施形態によれば、ウエハ２００を加熱して成膜処理を行っている。そして、成膜処理が終了した後、冷却媒体流路２０５内に冷却媒体を供給し、処理容器２０２の温度がウエハ２００を処理容器２０２（処理室２０１）から搬出できる温度になったら、冷却媒体流路２０５内への冷却媒体の供給を停止するようにしている。すなわち、処理容器２０２の温度が、処理容器２０２からウエハ２００を搬出可能な温度よりも高いときに、冷却媒体流路２０５内へ冷却媒体を供給するようにしている。これにより、冷却媒体が冷却媒体流路２０５内を通過する際に処理容器２０２から排熱を回収することで加熱される。従って、発電機２４１を駆動させて発電することができるとともに、処理容器２０２を冷却することができる。

＜本発明の他の実施形態＞
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

例えば、図８に示すように、発電システム２３５には、補助ガスタービン２５２が設けられていてもよい。すなわち、ガスタービン２３６の回転軸２３９には、補助ガスタービン２５２が設けられていてもよい。これにより、ガスタービン２３６を通過した冷却媒体が補助ガスタービン２５２に導入されると、補助ガスタービン２５２によってもガスタービン２３６の回転軸２３９を回転させることができる。従って、発電機２４１の発電量をより増やすことができる。すなわち、補助ガスタービン２５２を設けることで、発電効率をより向上させることができる。なお、補助ガスタービン２５２の数は１つに限定されず、２つ以上であってもよい。

上述の実施形態では、補助動力装置２４０と発電機２４１とが個別に設けられている場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、補助動力装置２４０と発電機２４１とを備えて構成される発電モータを設けてもよい。

上述の実施形態では、発電システム２３５が、主に、ガスタービン２３６、回転軸２３９、補助動力装置２４０、発電機２４１により構成したが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、発電システム２３５は、ガスタービン２３６、回転軸２３９、熱交換器、圧縮機、補助動力装置２４０及び発電機２４１を備えるブレイトンサイクル構造を備えていてもよい。また、例えば、発電システム２３５は、上述のブレイトンサイクルに、少なくとも蒸気タービンと、上述のブレイトンサイクルに設けられた熱交換器で冷却媒体と熱交換を行う作動媒体が流れる作動媒体路とを備える構造（ランキンサイクル）が接続された構成（コンバインドサイクル）であってもよい。

上述の実施形態では、図９（ａ）に示すように、発電システム２３５が基板処理装置１００毎に接続されている場合について説明したが、これに限定されるものではない。この他、例えば、図９（ｂ）に示すように、１つの発電システム２３５が複数の基板処理装置１００に接続されていてもよい。すなわち、ガスタービン２３６には、複数の基板処理装置１００がそれぞれ備える複数の冷却媒体排気管２１２が接続されていてもよい。これにより、基板処理装置１００の排熱からのエネルギ回収効率を向上させることができる。従って、冷却媒体排出部から排出される冷却媒体を、ガスタービン２３６の安定した熱源とすることができる。その結果、ガスタービン２３６の稼働率を向上させることができ、発電機２４１の稼働率や発電効率を向上させることができる。

このとき、例えば、複数の基板処理装置１００間でシャッタ２１３及びシャッタ２１４を開けるタイミングを揃えるように制御するとよい。これにより、発電システム２３５（ガスタービン２３６）に導入される加熱された冷却媒体の量を増やすことができる。従って、ガスタービン２３６をより回転させることができるため、発電機２４１で発電される発電量をより増やすことができる。また、各基板処理装置１００からの排熱が少ない場合であっても、ガスタービン２３６では複数の基板処理装置１００からの排熱が合流されるため、ガスタービン２３６に、より高温の冷却媒体を導入することができる。その結果、発電システム２３５の発電効率をより向上させることができる。

また、例えば、複数の基板処理装置１００間で、シャッタ２１３及びシャッタ２１４が開けられている時間を制御し、加熱された冷却媒体が持続的に（常時）発電システム２３５（ガスタービン２３６）に導入されるようにすることで、ガスタービン２３６を持続的に回転させ、持続的に発電させることができる。また、各基板処理装置１００間で排出される冷却媒体の流量が異なる場合、冷却媒体の排出量が多い基板処理装置１００から排出された冷却媒体が他の基板処理装置１００へ逆流することを抑制できる。

上述の実施形態では、冷却媒体の排出開始時に補助動力装置２４０の作動を開始したが、これに限定されるものではない。すなわち、補助動力装置２４０は、冷却媒体排出部から冷却媒体の排出が開始される前に作動を開始するように構成されていてもよい。これにより、ガスタービン２３６に加熱された冷却媒体が導入される前に、ガスタービン２３６の回転速度を予め所定の速度にし、発電機２４１の回転速度を発電可能な速度にすることができる。従って、ガスタービン２３６に導入される冷却媒体の温度が最も高いときに発電を開始することができるため、発電効率が向上する。

上述の実施形態では、発電機２４１毎に蓄電器２４２が接続されているが、これに限定されるものではない。すなわち、例えば、蓄電器２４２は、複数の基板処理装置１００で共有のものであってもよい。

また、上述の実施形態では、冷却媒体排気管２１２にブロア２１５を設けたが、これに限定されるものではない。すなわち、ガスタービン２３６によって、冷却媒体流路２０５内から冷却媒体を排出するようにしてもよい。これにより、基板処理装置１００のコンパクト化を図ることができると共に、基板処理装置１００の使用電力をより抑制することができる。

また、本発明は、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＡＬＤ（ＡｔｏｍｉｃＬａｙｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ＰＶＤ（ＰｈｙｓｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等による酸化膜や窒化膜、金属膜等の種々の膜を形成する成膜処理を行う場合に適用できるほか、拡散処理、アニール処理、酸化処理、窒化処理、リソグラフィ処理等の他の基板処理を行う場合にも適用できる。また、本発明は、薄膜形成装置の他、エッチング装置、アニール処理装置、酸化処理装置、窒化処理装置、露光装置、塗布装置、モールド装置、現像装置、ダイシング装置、ワイヤボンディング装置、乾燥装置、加熱装置、検査装置等の他の基板処理装置にも適用できる。また、本発明は、これらの装置が混在していてもよい。また、本発明では、縦型の基板処理装置１００に限らず、横型の基板処理装置や、枚葉式の各種基板処理装置であってもよく、これらの装置が混在していてもよい。

また、本発明は、本実施形態に係る基板処理装置１００のような半導体ウエハを処理する半導体製造装置等に限らず、ガラス基板を処理するＬＣＤ（ＬｉｑｕｉｄＣｒｙｓｔａｌＤｉｓｐｌａｙ）製造装置等の基板処理装置にも適用できる。

＜本発明の好ましい態様＞
以下に、本発明の好ましい態様について付記する。

好ましくは、
前記制御部は、
前記冷却媒体供給部から前記冷却媒体流路内に冷却媒体を供給させ、前記冷却媒体流路内を通過する際に前記処理容器の熱を回収することで加熱された冷却媒体を、前記冷却媒体排出部により排出させて前記ガスタービンに導入して前記ガスタービンを回転させることで前記発電機を駆動させて発電する際、少なくとも前記発電機の回転速度が発電可能な回転速度に達するまでの時間を短縮するように、前記補助動力装置を作動させるように制御する。

また好ましくは、
前記制御部は、
前記冷却媒体排出部から冷却媒体の排出が開始される前に前記補助動力装置を作動させて前記ガスタービンを回転させることで、前記発電機の回転速度を予め発電可能な回転速度にする。

また好ましくは、
前記制御部は、
前記発電機による発電が開始された後、前記補助動力装置を作動させることで、前記発電機の回転速度を発電可能な回転速度に維持する。

また好ましくは、
前記発電機は、誘導発電機であり、
前記発電機には、前記発電機が有する励磁回路に入力される電流の周波数の制御を行う周波数制御装置が接続されており、
前記制御部は、
前記発電機を駆動させて発電する際、前記発電機の回転速度が発電可能な回転速度になるまで、前記発電機の同期速度を回転速度よりも速くし、前記発電機の回転速度が発電可能な回転速度に達したら、前記発電機の同期速度を回転速度よりも遅くするように、前記周波数制御装置により前記発電機の前記励磁回路に入力する電流の周波数を制御する。

また好ましくは、
前記制御部は、
前記発電機による発電が開始された後、前記発電機による発電を持続するように、前記周波数制御装置により前記発電機の前記励磁回路に入力する電流の周波数を制御する。

また好ましくは、
前記処理容器内の基板を加熱する加熱部を備え、
前記処理容器では、基板を加熱する処理が行われる。

また好ましくは、
前記制御部は、
前記処理容器の温度が基板を前記処理容器内から搬出できる温度になったら、前記冷却媒体流路内への冷却媒体の供給を停止するように前記冷却媒体供給部を制御する。

また好ましくは、
基板を前記処理容器内から搬出できる温度は６００℃以下である。

本発明の他の実施態様によれば、
処理容器内の基板を加熱する処理工程と、
前記処理工程後に、前記処理容器を冷却する冷却工程と、を有し、
前記冷却工程では、
前記処理容器を冷却する冷却媒体を、冷却媒体供給部から前記処理容器の外側に設けられた冷却媒体流路内に供給させ、前記冷却媒体流路内を通過して加熱された冷却媒体を、冷却媒体排出部により排出させ、前記冷却媒体排出部に設けられたガスタービンに導入して前記ガスタービンを回転させることで、前記ガスタービンに接続された発電機を駆動して発電する際、少なくとも前記発電機の回転速度が発電可能な回転速度に達して発電を開始するまで、前記ガスタービンに接続された補助動力装置を作動させる基板処理方法が提供される。

本発明の更に他の実施態様によれば、
処理容器内の基板を加熱する処理工程と、
前記処理工程後に、前記処理容器を冷却する冷却工程と、を有し、
前記冷却工程では、
前記処理容器を冷却する冷却媒体を、冷却媒体供給部から前記処理容器の外側に設けられた冷却媒体流路内に供給させ、前記冷却媒体流路内を通過して加熱された冷却媒体を、冷却媒体排出部により排出させ、前記冷却媒体排出部に設けられたガスタービンに導入して前記ガスタービンを回転させることで、前記ガスタービンに接続された発電機を駆動して発電する際、少なくとも前記発電機の回転速度が発電可能な回転速度に達して発電を開始するまで、前記ガスタービンに接続された補助動力装置を作動させる半導体装置の製造方法が提供される。

本発明の更に他の態様によれば、
処理容器内の基板を加熱して処理する手順と、
前記処理する手順後に、前記処理容器を冷却する手順と、をコンピュータに実行させ、
前記冷却する手順では、
前記処理容器を冷却する冷却媒体を、冷却媒体供給部から前記処理容器の外側に設けられた冷却媒体流路内に供給させ、前記冷却媒体流路内を通過して加熱された冷却媒体を、冷却媒体排出部により排出させ、前記冷却媒体排出部に設けられたガスタービンに導入して前記ガスタービンを回転させることで、前記ガスタービンに接続された発電機を駆動して発電する際、少なくとも前記発電機の回転速度が発電可能な回転速度に達して発電を開始するまで、前記ガスタービンに接続された補助動力装置を作動させるプログラムが提供される。

本発明の更に他の態様によれば、
処理容器内の基板を加熱して処理する手順と、
前記処理する手順後に、前記処理容器を冷却する手順と、をコンピュータに実行させ、
前記冷却する手順では、
前記処理容器を冷却する冷却媒体を、冷却媒体供給部から前記処理容器の外側に設けられた冷却媒体流路内に供給させ、前記冷却媒体流路内を通過して加熱された冷却媒体を、冷却媒体排出部により排出させ、前記冷却媒体排出部に設けられたガスタービンに導入して前記ガスタービンを回転させることで、前記ガスタービンに接続された発電機を駆動して発電する際、少なくとも前記発電機の回転速度が発電可能な回転速度に達して発電を開始するまで、前記ガスタービンに接続された補助動力装置を作動させるプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

１００基板処理装置
２０２処理容器
２０５冷却媒体流路
２３６ガスタービン
２４０補助動力装置
２４１発電機
２８０制御部（コントローラ）

Claims

基板を処理する処理容器と、
前記処理容器の外側に設けられ、前記処理容器を冷却する冷却媒体が供給される冷却媒体流路と、
前記冷却媒体流路内に冷却媒体を供給する冷却媒体供給部と、
前記冷却媒体流路内から冷却媒体を排出する冷却媒体排出部と、
前記冷却媒体排出部に設けられ、前記冷却媒体排出部から排出される冷却媒体が導入されて回転し、発電機を駆動させるガスタービンと、
前記ガスタービンに接続され、少なくとも前記発電機の回転速度が発電可能な回転速度に達して発電が開始されるまで、前記ガスタービンの駆動を補助する補助動力装置と、
少なくとも、前記冷却媒体供給部、前記冷却媒体排出部及び前記補助動力装置を制御する制御部と、を備える
基板処理装置。
処理容器内の基板を加熱する処理工程と、
前記処理工程後に、前記処理容器を冷却する冷却工程と、を有し、
前記冷却工程では、
前記処理容器を冷却する冷却媒体を、冷却媒体供給部から前記処理容器の外側に設けられた冷却媒体流路内に供給させ、前記冷却媒体流路内を通過して加熱された冷却媒体を、冷却媒体排出部により排出させ、前記冷却媒体排出部に設けられたガスタービンに導入して前記ガスタービンを回転させることで、前記ガスタービンに接続された発電機を駆動して発電する際、少なくとも前記発電機の回転速度が発電可能な回転速度に達して発電を開始するまで、前記ガスタービンに接続された補助動力装置を作動させる
半導体装置の製造方法。
処理容器内の基板を加熱して処理する手順と、
前記処理する手順後に、前記処理容器を冷却する手順と、をコンピュータに実行させ、
前記冷却する手順では、
前記処理容器を冷却する冷却媒体を、冷却媒体供給部から前記処理容器の外側に設けられた冷却媒体流路内に供給させ、前記冷却媒体流路内を通過して加熱された冷却媒体を、冷却媒体排出部により排出させ、前記冷却媒体排出部に設けられたガスタービンに導入して前記ガスタービンを回転させることで、前記ガスタービンに接続された発電機を駆動して発電する際、少なくとも前記発電機の回転速度が発電可能な回転速度に達して発電を開始するまで、前記ガスタービンに接続された補助動力装置を作動させる
プログラム。