JP2020150045A - 基板処理装置および半導体装置の製造方法 - Google Patents
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工場設備から電力が供給される第1電力供給ラインと、
一側面に排熱部が接触するよう取り付けられ、反対側面に冷却装置が設置されるように構成されている補助発電システムで発生された電力が供給される第2電力供給ラインと、
前記第1電力供給ラインと前記第2電力供給ラインを切り替える切替制御部と、を有する構成が提供される。
本開示の実施形態に係る基板処理装置の構成について図1を用いて説明する。
図2に示すように、熱電発電ユニット320は、その一側面を排熱部310の配管等の高温部に接触するように設けられ、複数接続される熱電発電モジュール321と、熱電発電モジュール321の反対側面に接触するように設けられる冷却装置322と、を備える。熱電発電モジュール321は物質の一端と他端に温度差を与えることで起電力が発生するゼーベック効果を利用した熱電発電素子で構成される。冷却装置322は、例えばラジエータ用冷却水を循環させるヒートシンク、熱電発電ユニット320で発電した電力を用いたファン、圧縮による液化・放熱、及び気化・吸熱を繰り返して冷却する冷媒である。このように、熱電発電ユニット320は、熱電発電モジュール321の両側面間の温度勾配を大きくし、熱電発電モジュール321の発電量を大きくすることが可能である。
切替制御部の構成および動作について図3、4を用いて説明する。
具体的には、基板処理装置100が起動され(ステップS11)、電源ユニット340からDC電源が供給される(ステップS12)。制御部333は熱電発電ユニット320の出力電圧の監視を開始し(ステップS13)、監視電圧が閾値以上かどうかを判断する(ステップS14)。監視電圧が閾値以上の場合(Y)、電源切替モジュール331は熱電発電ユニット320からのDC電源を昇圧したDC電源1をDC電源3として出力する。監視電圧が閾値未満の場合(N)、電源切替モジュール331は電源ユニット340からのDC電源2をDC電源3として出力する。
このように本実施形態によれば、廃熱を基板処理装置100内で有効活用することができるだけでなく、廃熱が無いあるいは少ない状態でも各種電装品351に安定してDC電源3を供給することができる。
冷却システムの構成について図5、6を用いて説明する。
冷却ユニット360のパネル361には吸気口363および排気口364が設置され、パネル362には開口365a,365bが設けられる。冷却ユニット360は、排気口364に設置される排気ファン366と、吸気口363から供給された空気を開口365aに導く冷却エリア部367と、冷却エリア部を冷却する冷却装置368と、冷却装置368および排気ファン366を制御する制御部369と、を備える。冷却エリア部367の開口365a側はダクト371に接続され、排気ファン366の開口365b側はダクト372に接続される。
冷却エリア部367は、例えば吸気口363とダクト371とに接続されるパイプであり、冷却装置368は冷却エリア部367の少なくとも一部を覆っている。冷却装置368は制御部369により制御され、例えばペルチェ素子を備え、格納ボックス350に導入する空気を冷却エリア部367であらかじめ冷却する。冷却装置368は冷却装置322と同様なものであってもよい。
なお、格納ボックス350の吸気口353側のダクト371は冷却ユニット360ではなく、格納ボックス350内部より温度の低い雰囲気部に設置し、温度の低い空気を導入できる構成でもよい。
格納ボックス350内に温度センサ357を設置し、格納ボックス350内の温度を監視し、図7に示すように監視温度によって排気ファン366及び冷却装置368を制御する。
具体的には、基板処理装置100が起動され(ステップS21)、制御部369は温度センサ357によって格納ボックス350内の温度の監視を開始する(ステップS22。制御部369は監視温度が第一閾値以上かどうかを判断し(ステップS23)、監視温度が第一閾値以上の場合(Y)、制御部369は排気ファン366の動作を開始して温度センサ357の検知結果に基づいて例えば排気ファン366の回転数を制御する(ステップS24)。ステップS23において、監視温度が第一閾値未満の場合(N)、制御部369は排気ファン366を停止状態にする(ステップS25)。
ステップS24の後、制御部369は監視温度が第二閾値以上かどうかを判断し(ステップS26)、監視温度が第二閾値以上の場合(Y)、制御部369は冷却装置368の動作を開始して温度センサ357の検知結果に基づいて例えばペルチェ素子に供給する電流量を制御する(ステップS27)。ステップS26において、監視温度が第二閾値未満の場合(N)、制御部369は冷却装置368を停止状態にする(ステップS25)。
また、格納ボックス350内温度を監視して排気ファン366、冷却装置368を制御することで、格納ボックス350内温度が低い状態では制御を停止させ、消費電力を抑えることができる。
図8に示すように、冷却ユニット360は、格納ボックス350のパネル352に直接設置するパネル一体型としてもよい。この場合、ダクト371,372は不要となる。
本実施形態にかかる処理炉202の構成について、図9を用いて説明する。
続いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、上記構成に係る処理炉202を用いてCVD法によりウエハ200上に薄膜を形成する方法について、図5を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置100を構成する各部の動作は基板処理装置用コントローラ240により制御される。
複数枚のウエハ200がボート217に装填(ウエハチャージ)されると、図5に示すように、複数枚のウエハ200を保持したボート217は、ボートエレベータ115によって持ち上げられて処理室201に搬入(ボートローディング)される。この状態で、シールキャップ219はOリング220bを介してマニホールド209の下端をシールした状態となる。
処理室201が所望の圧力(真空度)となるように、真空排気装置246によって真空排気される。この際、圧力センサ245が測定した圧力値に基づき、圧力調整装置242(の弁の開度)がフィードバック制御される。また、処理室201が所望の温度となるように、ヒータ206によって加熱される。この際、温度センサ263が検出した温度値に基づき、ヒータ206への通電量がフィードバック制御される。続いて、回転機構254により、ボート217及びウエハ200が回転させられる。
次いで、処理ガス供給源から供給されてMFC241にて所望の流量となるように制御されたガスは、ガス供給管232内を流通してノズル230から処理室201に導入される。導入されたガスは処理室201を上昇し、インナーチューブ204の上端開口から筒状空間250内に流出して排気管231から排気される。ガスは、処理室201を通過する際にウエハ200の表面と接触し、この際に熱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。
本実施形態によれば、冷却ユニットを装置本体と分離型とすることで、装置完成後に装置内部の温度が想定より高いことが判明し問題になった場合であっても、後から冷却ユニットを設置することで、電装品を格納する格納ボックス内温度を下げることができ、電装品の寿命を延ばすことができる。また、格納ボックス内温度を監視して排気ファンや冷却装置を制御することで、格納ボックス内温度が低い状態では冷却ユニットの動作を停止させ、消費電力を抑えることができる。
以下、本開示の好ましい態様について付記する。
本開示の一態様によれば、
工場設備から電力が供給される第1電力供給ラインと、
一側面に排熱部(高温側)が接触するように取り付けられ、反対側面に冷却装置(ヒートシンク、冷媒等)が設置されるように構成されている補助発電システム(熱電発電ユニット)で発生された電力が供給される第2電力供給ラインと、
前記第1電力供給ラインと前記第2電力供給ラインを切り替える切替制御部と、を備え、
前記補助発電システム(熱電発電ユニット)の基板処理装置が提供される。
付記1の基板処理装置において、好ましくは、
更に、電装品を格納する格納ボックスの内部を冷却する冷却ユニットを備え、
前記冷却ユニットは、前記格納ボックス内の雰囲気を排気する排気口と、前記格納ボックス内に冷媒を供給する吸気口と、を有し、前記排気口にはファンが設けられる。
付記1の基板処理装置において、好ましくは、
更に、前記補助発電システムから得られた電圧を昇圧する回路を設け、
昇圧した電力を前記格納ボックス内の電装品に供給するよう構成されている。
付記1の基板処理装置において、好ましくは、
前記切替制御部は、前記補助発電システムから得られた電圧を監視し、電圧によって各種電装品に供給する電源を切り替えるよう構成されている。
付記1の基板処理装置において、好ましくは、
前記第1電力供給ラインは、交流電力を直流電力に変換する電源ユニットを有する。
付記2の基板処理装置において、好ましくは、
前記冷却ユニットには、ペルチェ素子を用いた冷却装置が設けられ、格納ボックスに導入される空気を冷却するように構成されている。
付記2の基板処理装置において、好ましくは、
更に、前記格納ボックスに温度センサが設けられ、前記格納ボックス内の温度を監視し、該温度によってファンの制御を行うように構成されている。
付記2の基板処理装置において、好ましくは、
更に、前記格納ボックスに温度センサが設けられ、前記格納ボックス内の温度を監視し、該温度によって前記ペルチェ素子の制御を行うように構成されている。
付記2の基板処理装置において、好ましくは、
更に、前記格納ボックスの前記排気口、及び前記吸気口のボックスの内側に風向調整板が設けられる。
310・・・排熱部
320・・・熱電発電ユニット(補助発電システム)
322・・・冷却装置
330・・・切替制御部
381・・・第1電力供給ライン
382・・・第2電力供給ライン
Claims (3)
- 工場設備から電力が供給される第1電力供給ラインと、
一側面に排熱部が接触するよう取り付けられ、反対側面に冷却装置が設置されるように構成されている補助発電システムで発生された電力が供給される第2電力供給ラインと、
前記第1電力供給ラインと前記第2電力供給ラインを切り替える切替制御部と、を有する
基板処理装置。 - 更に、電装品を格納する格納ボックスの内部を冷却する冷却ユニットを備え、
前記冷却ユニットは、前記格納ボックス内の雰囲気を排気する排気口と、前記格納ボックス内に冷媒を供給する吸気口と、を有し、前記排気口にはファンが設けられる請求項1記載の基板処理装置。 - 工場設備から電力が供給される第1電力供給ラインと、一側面に排熱部が接触するよう取り付けられ、反対側面に冷却装置が設置されるように構成されている補助発電システムで発生された電力が供給される第2電力供給ラインと、前記第1電力供給ラインと前記第2電力供給ラインを切り替える切替制御部と、を有する基板処理装置の処理室にウエハを搬入する工程と、
前記ウエハを処理する工程と、を含む半導体装置の製造方法。
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