JPWO2013047320A1 - 基板処理装置、半導体装置の製造方法及び記録媒体 - Google Patents

基板処理装置、半導体装置の製造方法及び記録媒体 Download PDF

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Abstract

基板を加熱処理する反応室と、加熱された基板を搬送する搬送室と、前記反応室に設けられた冷媒流路と、前記冷媒流路に設けられた冷媒供給部、前記冷媒流路に設けられた冷媒排気部と、前記搬送室に設けられた搬送室冷媒供給部と、前記搬送室に設けられた搬送室冷媒排気部と、前記冷媒排気管と前記搬送室冷媒排気部に接続された熱交換器と、前記熱交換器に接続されたタービンと、前記タービンに接続された発電機と、前記冷媒供給部と前記搬送室冷媒供給部とを制御する制御部と、を有する。

Description

本願の発明は、排熱を有効利用した基板処理装置、半導体装置の製造方法及び記録媒体に関する。
従来、基板処理装置の排熱を利用したものとして、反応容器の周囲に蒸気発生ユニットを設け、この蒸気発生ユニットに電力発生ユニットを設けて発電するようにしたものがある（例えば、特許文献１）。
特開平７−１８３３７０号公報
しかしながら、上述した従来の技術は、反応容器の周囲に蒸気発生ユニットを設け、この蒸気発生ユニットに電力発生ユニットを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。 本願明細書に記載されたそれぞれの発明は上記課題を具体化したものであって、基板処理装置の省エネ化とともに、基板処理装置からの排熱を回収し、有効に発電することが可能な基板処理装置および半導体装置の製造方法を提供することにある。
一態様によれば、 基板を加熱処理する反応室と、加熱された基板を搬送する搬送室と、前記反応室に設けられた冷媒流路と、前記冷媒流路に設けられた冷媒供給部、前記冷媒流路に設けられた冷媒排気部と、前記搬送室に設けられた搬送室冷媒供給部と、前記搬送室に設けられた搬送室冷媒排気部と、前記冷媒排気管と前記搬送室冷媒排気部に接続された熱交換器と、前記熱交換器に接続されたタービンと、前記タービンに接続された発電機と、前記冷媒供給部と前記搬送室冷媒供給部とを制御する制御部と、を有する基板処理装置が提供される。
他の態様によれば、 基板を搬送室から反応室に搬送する工程と、前記反応室で前記基板を加熱処理する工程と、前記反応室に設けられた冷媒流路に冷媒を供給するステップと前記冷媒を排気するステップと排気された冷媒の熱で発電するステップとを有する冷却工程と、前記反応室から基板を前記搬送室に搬送するステップと前記搬送室が処理された基板を収容されている間に前記搬送室に冷媒を供給するステップと前記搬送室から冷媒を排気するステップと排気された冷媒の熱で発電するステップとを有する基板搬出工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
更に他の態様によれば、 基板を搬送室から反応室に搬送する手順と、前記反応室で前記基板を加熱処理する手順と、前記反応室に設けられた冷媒流路に冷媒を供給するステップと前記冷媒を排気するステップと排気された冷媒の熱で発電するステップとを有する冷却手順と、前記反応室から基板を前記搬送室に搬送するステップと前記搬送室が処理された基板を収容されている間に前記搬送室に冷媒を供給するステップと前記搬送室から冷媒を排気するステップと排気された冷媒の熱で発電するステップとを有する基板搬出手順と、をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体が提供される。
本願明細書に記載されたそれぞれの発明によれば、基板処理装置の省エネ化とともに、基板処理装置からの排熱を回収し、有効に発電することができる。
一実施の形態によるランキンサイクル装置を有する基板処理装置の概略構成を示す説明図である。 他の実施の形態によるランキンサイクル装置を有する基板処理装置の概略構成を示す説明図である。 一実施の形態によるランキンサイクル装置の概略構成を示す説明図である。 従来例の基板処理装置の概略構成を示す説明図である。 一実施の形態による基板処理装置の反応容器の概略構成を示す説明図である。 一実施の形態による縦型の基板処理装置の概略構成図である。 一実施の形態による縦型の基板処理装置の断面図である。 一実施の形態による基板処理装置である２枚葉装置の処理炉の概略断面図である。 一実施の形態による半導体装置の製造方法を実施するための基板処理工程図である。 一実施の形態によるランキンサイクルの説明図である。 一実施形態によるコントローラの構成例を示す図である。
以下に、一実施の形態について説明する。
［実施の形態の概要］
まず、本実施形態にかかる基板処理装置の排熱回収システムについて、概要を説明する。図４は、基板処理装置１００に具備されている排熱回収及び冷却システムである。
基板処理装置の反応容器２０２では、熱エネルギを使って種々の成膜を行っている。このため、成膜を実施するための一連の工程において、反応容器２０２を構成する各部材から回収した熱や排熱をクリーンルームＣＲや大気へ逃がしている。
例えば、スループットを上げるために、処理工程と搬出工程との間に急冷工程が設けられている。この急冷工程では、基板処理後、加熱されたウエハ２００および反応容器２０２を、外部容器１０内で処理を行うごとに冷却している。この冷却は、ブロア（図示略）にて冷媒としての冷却ガスを、冷媒供給部としての開口５から外部容器１０と反応容器２０２との間に形成される冷媒流路としての空間１０ａに取り込んで反応容器２０２を冷却する。空間１０ａを通って加熱された冷却ガスは、冷媒排気部としての冷媒排気管５０を経て第１熱交換器７１にて冷却水と熱交換されて、ある温度まで低下させる。ある温度まで下がった冷却ガスはそのまま大気に放出される。冷却ガスを冷却した冷却水は第２熱交換器７２にて冷媒と熱交換されて、所定の温度まで低下させる。第２熱交換器７２で冷媒によって冷却された水はそのまま工場施設に排出（ＯＵＴ）される。
また、基板搬出工程では、処理されたウエハ２００は、高温のまま反応容器２０２より搬送室１２４に取り出され、ラジエタ１２０によりケース収納可能温度まで空冷され、その空気は搬送室１２４からクリーンルームＣＲや排気設備へとそのまま排気されている。なお、ラジエタ１２０の冷媒には、排熱有効利用のために、第２熱交換器７２で冷却水を冷却した冷媒が利用されている。
このように冷却水や排気ガスの排熱を十分取り出すこと無く、熱エネルギを保有したまま、大気やクリーンルームＣＲ、あるいは工場施設へ排出しているのが現状である。
ところで、近年環境、気候変動問題より工場及び商品の省エネ対策が進められている中で基板処理装置も例外ではない。業界内でも装置の省エネ指標を定めてこれを管理基準としたり、省エネ指標が顧客仕様の基準にもなったりしてきている。このため、決まった処理エネルギが必要な中、性能、安全性を確保するために、冷却水や排気流量を削減しているが、それも限界である。そのため、省エネ対策をさらに有効に進めるためには、何らかの方策で、基板処理装置から排出される排熱を有効利用する必要がある。
そこで、図３（ａ）に示すように、本実施の形態にかかる基板処理装置１００では、ランキンサイクル装置３００Ａを設けて、基板処理装置１００の排気部９０から排気される冷媒の排熱により発電するようにしている。
ランキンサイクル装置３００Ａを有する基板処理装置１００は、蒸発器としての熱交換器３００と、膨張器（タービン）としての蒸気タービン３０４と、凝縮器としての冷却部３０６と、供給ポンプとしての作動媒体ポンプ３０７と、これらの機器を接続する作動媒体路３１０と、発電機３０５とを備える。熱的には基板処理装置１００からＱ１の熱量を排気ガスの形で熱交換器３００が受け取り、冷却部３０６からＱ２の熱量を、空気を媒介として排出している。
本実施の形態の基板処理装置１００は、反応室や基板が高温になる処理装置に適用できる。縦型装置でも枚葉装置でもよいが、好ましくはホットウォール型の処理装置がよい。より好ましくは、反応容器が大型の縦型装置がよい。また、基板処理装置以外では、ガスのクリーニング装置、例えば燃焼除害装置に適用することも可能である。したがって、本発明で基板処理装置というときは、ガスのクリーニング装置も含まれる。
適用可能なランキンサイクルの熱源となりうるものは、基板処理装置については、反応容器の外側に設けられた加熱部（ヒータ）、加熱された反応容器、加熱された基板、反応容器ないし反応容器部材を冷却する冷媒（ガス、冷却水）など、高温に加熱されたものであればよい。また、燃焼除害装置については、燃焼管、除害装置から排出される加熱されたクリーンガス等である。
排気部９０に通じる冷媒流路は、適用可能な装置、ここでは基板処理装置において、ランキンサイクルの熱源となりそうな部材が冷媒流路内に配設されるように設けられる。当該部材は高温に加熱されていれば良い。反応室に設けられた冷媒流路の、当該反応室には、実施の態様によっては、基板処理装置の反応容器２０２が含まれることもある。ここで、反応容器２０２は反応管２０５と加熱部としてのヒータ２０７とから構成される。反応容器は反応管とマニホールドとから構成される。反応室は、反応管とマニホールドとを上下に重ねた反応容器内に形成される。したがって、冷媒流路は、反応容器２０２の外側に設けられた加熱部としてのヒータ２０７、加熱された反応容器２０２ないし反応容器部材、図示しないヒータ２０７の電源、プラズマ生成部、及びプラズマの電源なども含まれることもある。冷媒としては、例えば冷却風、冷却水がある。
熱交換器３００は、基板処理装置１００の排気部９０に設けられ、熱交換器で加熱された冷媒からの熱エネルギを回収する。熱交換器で回収した熱エネルギを用いて、熱サイクルで電力に変換する。熱サイクルは例えばランキンサイクルである。基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法において、ランキンサイクルで熱を回収することが可能な工程は、定常時、すなわちスタンバイと急冷時である。また、ランキンサイクルを逆に回して冷凍サイクルにすると、熱交換器３００で回収した熱エネルギを用いて、ボートダウン時に基板を冷却することができる。冷却することにより、移載室や移載室内に設けられたセンサや搬送ロボットなどの機器を高温状態の反応室、高温状態のボートや高温状態の基板から放射される放射熱、移載室内の雰囲気によって伝達される熱によって加熱されることを防ぎ、センサや搬送ロボットなどの機器の誤動作を防ぐことができる。
ランキンサイクル装置３００Ａにおいて、作動媒体路３１０に送出される作動媒体（冷媒）を熱交換により加熱させる。熱交換器３００は、実施の態様によっては、熱交換効率を上げるために、第１熱交換器３１２と第２熱交換器３０３とから構成することもある。第１熱交換器３１２は、排気ガスを循環冷却水との熱交換により冷却する。冷却された排気ガスは大気にそのまま放出される。第２熱交換器３０３は、加熱された冷却水との熱交換により作動媒体を加熱させ気化させる。
蒸気タービン３０４は、前記熱交換器３００から供給される気化した作動媒体により駆動される。発電機３０５は、前記蒸気タービン３０４により駆動される。冷却部３０６は、前記蒸気タービン３０４を駆動した作動媒体を冷却する。そして、作動媒体ポンプ３０７は、前記冷却された作動媒体を前記熱交換器３００へ送出して作動媒体路３１０に循環させる。
作動媒体路３１０を循環する作動媒体としての冷媒は、熱交換器３００により気化され高温高圧蒸気となる。気化した冷媒は、蒸気タービン３０４を回転させ機械的に電気エネルギを発生させる。発生した電気エネルギは、例えば、基板処理装置１００の主駆動または補助駆動等に使用される。蒸気タービン３０４を回転させた冷媒は、冷却部３０６により空冷される。冷却された冷媒は、作動媒体ポンプ３０７により作動媒体路３１０を矢印Ｓの方向に流れ、熱交換器３００に送出される。
ランキンサイクル内で使われる作動媒体は、入手が容易で液体と気体の状態変化が容易な代替フロンＲ−１３４が一般的である。代替フロンＲ−１３４の他に、発電効率をより向上させることが可能な媒体、沸点が低く気体密度の高いアンモニア（沸点−３３℃、気体密度０．７７ｋｇ／ｍ３）、プロパン（沸点−４２℃、気体密度２．０ｋｇ／ｍ３）、フロン（沸点−２３℃、気体密度５ｋｇ／ｍ３）、代替フロンＲ−１３４（沸点−２６．２℃、気体密度３２．４ｋｇ／ｍ３）、２酸化炭素（沸点−７８．５℃、気体密度１．９８ｋｇ／ｍ３）などがある。アンモニアは装置を腐食する可能性があり、プロパンは爆発の可能性があり、フロンは環境負荷が大きい。作動媒体が流れる作動媒体路の材質の耐久性や発電効率を考慮すると、代替フロンＲ−１３４が好ましい。
本実施の形態の基板処理装置によれば、反応室の熱と加熱された基板の熱とを用いて、有効に発電を行うことができる。また、基板処理装置１００から排出される排熱を、一部はそのまま大気に放出するが、残りの大半はランキンサイクル装置３００Ａにより有効に回収し、ランキンサイクルで発電することができる。発電により得た電力は基板処理装置の電力として用いることにより、基板処理装置の省エネ化を実現できる。
図３（ｂ）に示すように、実施の態様によっては、排気部９０を、反応室２０１を冷却する冷媒排気部９０Ａと、搬送室１２４に取り出された基板を冷却する冷媒排気部９０Ｂとの２系統で構成することもある。この場合、反応室２０１の冷媒排気部９０Ａは、既述した図４において、反応室２０１に設けられた冷媒流路としての空間１０ａと、冷媒流路に冷媒を供給する冷媒供給部としての開口１５と、冷媒流路から加熱される冷媒を排出する冷媒排気部としての冷媒排気管５０とから構成される。また、搬送室１２４の冷媒排気部９０Ｂは、主に前記搬送室１２４内にガスを供給する搬送室ガス供給部としてのクリーンフィルタ１３４ａと、前記搬送室１２４内を排気する搬送室排気部としての排気装置１２６とから構成される。なお、搬送室１２４内に供給するガスは基板や基板上に形成された膜と反応しない不活性ガスが好ましい。以下搬送室ガス供給部と搬送室排気部で不活性ガスを扱う場合は、不活性ガス供給部、不活性ガス排気部と呼ぶ。
この場合において、第１熱交換器３１２は２つで構成される。一方の熱交換器３０１は、反応室２０１からの排気ガスを冷却する。他方の熱交換器３０２、例えばラジエタは搬送室１２４内のウエハ２００を冷却することにより加熱された排気ガスを冷却するよう構成される。
上述した図３（ｂ）に示す２系統の排気部９０（９０Ａ、９０Ｂ）を有する基板処理装置１００により実施される半導体装置の製造方法は、搬入工程と、基板の処理工程と、基板の急冷工程と、基板の搬出工程とを含む。
搬入工程は、基板の搬送空間となる搬送室１２４内に設けられた搬送部が基板を反応室２０１へ搬送する。基板の処理工程は、加熱部が前記基板を加熱するステップと、第１ガス供給部が前記反応室２０１内に処理ガスを供給するステップと、冷媒排気部９０Ａが前記反応室２０１内を排気するステップと、を有する。基板の急冷工程は、前記基板の処理工程後に、冷媒供給部として開口１５が前記反応室２０１に設けられた冷媒流路としての空間１０ａに冷媒を供給するステップと、冷媒排気部としての冷媒排気管５０が、当該冷媒を当該冷媒流路から排気するステップと、を有する。基板の搬出工程は、第２ガス供給部が前記搬送室１２４内にガスを供給するステップと、冷媒排気部９０Ｂが前記搬送室１２４内を排気するステップと、前記搬送部が前記基板を前記反応室２０１から前記搬送室１２４へ搬送するステップと、を有する。
前記急冷工程では、前記冷媒排気部９０Ａに設けられた前記熱交換器３００（３０１、３０３）が、当該冷媒排気部９０Ａから排気されるガスから熱を回収して作動媒体を加熱させるステップと、前記作動媒体が流れる作動媒体路に設けられた前記蒸気タービン３０４が当該加熱された作動媒体により駆動されるステップと、当該蒸気タービン３０４に接続された発電機３０５が発電する発電ステップと、前記作動媒体路に設けられた冷却部３０６が当該作動媒体を冷却する作動媒体冷却ステップと、前記作動媒体路に設けられた作動媒体ポンプ３０７が冷却された前記作動媒体を前記熱交換器３０３へ送出するステップと、を有する。
また、前記搬出工程では、前記冷媒排気部９０Ｂに設けられた前記熱交換器３００（３０２、３０３）が前記作動媒体を加熱させるステップと、前記作動媒体が流れる作動媒体路に設けられた前記蒸気タービン３０４が当該作動媒体により駆動されるステップと、当該蒸気タービン３０４により駆動された発電機３０５が発電する発電ステップと、前記作動媒体路に設けられた冷却部３０７が前記蒸気タービン３０４から排出される当該作動媒体を冷却する作動媒体冷却ステップと、前記作動媒体路に設けられた作動媒体ポンプ３０７が冷却された前記作動媒体を加圧して前記熱交換器３０３へ送出するステップと、を有する。
これによれば、急冷工程で排出される熱を有効に回収し、処理後のウエハ急冷時のウエハ熱を回収できる。また、搬出工程で排出される熱を回収し、ボートダウン時のウエハ熱も回収できる。したがって、反応室の熱と、加熱された基板の熱を用いて、発電を行うことができる。
［第１の実施の形態］
以下、上述した排熱回収システムを有する第１の実施の形態の基板処理装置について説明する。
（基板処理装置）
まず、本実施の形態に係る基板処理装置は、半導体装置（ＩＣ）の製造方法における処理工程を実施する半導体製造装置として構成されている。なお、以下の説明では、基板処理装置として基板に酸化、拡散処理やＣＶＤ処理などを行う縦型の装置（以下、単に処理装置という）を適用した場合について述べる。
図６は、実施の形態に係る縦型の基板処理装置１００（以下、単に処理装置１００とも呼ぶ）を示す概略構成図であり、斜透視図として表されている。また、図７は、実施の形態に係る縦型の処理装置１００の断面図である。
処理装置１００では、シリコン等からなる基板（以下、ウエハという）２００のウエハキャリアとして、カセット１１０が用いられる。処理装置１００の筐体１１１の正面壁１１１ａ下方には、メンテナンス可能なように開口部としての正面メンテナンス口（図示せず）が開設され、正面メンテナンス口にはこれを開閉すべく正面メンテナンス扉１０４が建て付けられる。
正面メンテナンス扉１０４には、カセット搬入搬出口（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おり、カセット搬入搬出口１１２はフロントシャッタ（基板収容器搬入搬出口開閉部）１１３によって開閉されるようになっている。カセット搬入搬出口１１２の筐体１１１内側にはカセットステージ（基板収容器受渡し台）１１４が設置されている。カセット１１０はカセットステージ１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、かつまた、カセットステージ１１４上から搬出されるようになっている。
カセットステージ１１４は、工程内搬送装置によって、カセット１１０内のウエハ２００が垂直姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。カセットステージ１１４は、カセット１１０を筐体後方に右回り縦方向９０°回転し、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体後方を向くように動作可能となるよう構成されている。
筐体１１１内の前後方向の略中央部には、カセット棚（基板収容器載置棚）１０５が設置されており、カセット棚１０５は複数段複数列にて複数個のカセット１１０を保管するように構成されている。カセット棚１０５にはウエハ移載部１２５の搬送対象となるカセット１１０が収納される移載棚１２２が設けられている。また、カセットステージ１１４の上方には予備カセット棚１０７が設けられ、予備的にカセット１１０を保管するように構成されている。 カセットステージ１１４とカセット棚１０５との間には、カセット搬送装置（基板収容器搬送装置）１１８が設置される。
カセット搬送装置１１８は、カセット１１０を保持したまま昇降可能なカセットエレベータ（基板収容器昇降部）１１８ａと搬送部としてのカセット搬送部（基板収容器搬送部）１１８ｂとで構成されており、カセットエレベータ１１８ａとカセット搬送部１１８ｂとの連続動作により、カセットステージ１１４、カセット棚１０５、予備カセット棚１０７との間で、カセット１１０を搬送するように構成されている。
カセット棚１０５の後方には、ウエハ移載部（基板移載部）１２５が設置される。ウエハ移載部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を昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降部）１２５ｂとを備えて構成される。ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂは、耐圧製の筐体１１１の右側端部に設置される。 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、ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ（基板保持体）１２５ｃをウエハ２００の載置部として、ボート（基板保持具）２１７に対してウエハ２００を装填（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。
筐体１１１の後部上方には、反応容器２０２が設けられている。反応容器２０２の下端部は、炉口シャッタ（炉口開閉部）１４７により開閉されるように構成されている。反応容器２０２の下方にはボート２１７を反応容器２０２に昇降させる昇降部としてのボートエレベータ（基板保持具昇降部（図示せず））が設けられ、ボートエレベータ１１５の昇降台に連結された連結具としての昇降アーム１２８には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、反応容器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、複数本の保持部材を備えており、複数枚（例えば、５０枚〜１５０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。
また、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ及びボートエレベータ１１５側と反対側の筐体１１１の左側端部には、クリーンエア１３３を供給できるように、供給フアン及び防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４ａが設置されている。クリーンユニット１３４ａから吹き出されたクリーンエア１３３は、ウエハ移載装置１２５ａ、ボート２１７を流通した後に、図示しない排気装置に吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気されるようになっている。主に、クリーンユニット１３４ａから搬送室ガス供給部が構成されている。また主に図示しない排気装置から搬送室排気部が構成されている。
次に、図６、図７を参照して処理装置１００の動作を説明する。
カセット１１０がカセットステージ１１４に供給されるに先立って、カセット搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放される。その後、カセット１１０はカセット搬入搬出口１１２から搬入され、カセットステージ１１４の上にウエハ２００が垂直姿勢であって、カセット１１０のウエハ出し入れ口が上方向を向くように載置される。その後、カセットステージ１１４によって、カセット１１０内のウエハ２００が水平姿勢となり、カセット１１０のウエハ出し入れ口が筐体後方を向くように、筐体後方に右周り縦方向９０°回転させられる。
次に、カセット１１０は、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７の指定された棚位置にカセット搬送装置１１８によって自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、カセット棚１０５ないし予備カセット棚１０７からカセット搬送装置１１８によって移載棚１２２に移載されるか、もしくは直接、移載棚１２２に搬送される。
カセット１１０が移載棚１２２に移載されると、ウエハ２００はカセット１１０からウエハ移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、搬送室１２４の後方にあるボート２１７に装填（チャージング）される。ウエハ移載装置１２５ａは、ボート２１７にウエハ２００を受け渡したこの後、カセット１１０に戻り、次のウエハ２００をボート２１７に装填する。
予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７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反応容器２０２の下端部（炉口）が、炉口シャッタ１４７によって、開放される。 続いて、ウエハ２００群を保持したボート２１７は、シールキャップ２１９がボートエレベータの昇降アーム１２８によって上昇されることにより、反応容器２０２内の反応室２０１へ搬入（ローディング）されていく。
ローディング後は、反応容器２０２にてウエハ２００に任意の処理が実施される。処理後は、上述の逆の手順で、ウエハ２００及びカセット１１０は筐体１１１の外部へ払い出される。
本実施の基板処理装置では、処理後の急速冷却時に、加熱された反応容器や加熱された基板、ボートにより加熱された排気ガスの熱を利用して発電を行う。また、上述した構成において、処理後のボートダウン時に、加熱された基板や加熱されたボートにより加熱された、クリーンエアの熱を利用して発電を行う。
（反応容器）
本実施形態に係る基板処理装置１００の反応容器２０２の概略構成を、図５に基づいて説明する。図５は、反応容器２０２の概略構成図であり、縦断面図として示されている。
図５に示すように、本実施形態に係る基板処理装置は、ウエハ２００を収容する反応管２０５を備えている、反応管２０５は、石英（ＳｉＯ２）や炭化珪素（ＳｉＣ）等の非金属耐熱材料からなり、上端が閉塞し、下端が開口した円筒形状に構成されている。反応管２０５内には、反応室２０１が構成されている。反応室２０１は、後述するボート２１７によりウエハ２００を水平姿勢で垂直方向に多段に積層した状態で収容可能に構成されている。
反応管２０５の下端部には、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、例えばステンレス等の金属部材により構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９は、ボートエレベータ１１５により昇降自在に構成されており、シールキャップ２１９が上昇することにより、図示しないＯリングを介して反応容器２０５の下端が気密に封止されるように構成されている。シールキャップ２１９の下側中心付近には、後述するボート２１７を回転させる回転機構８が設けられている。回転機構８の回転軸（図示しない）は、シールキャップ２１９を貫通して、シールキャップ２１９上に設けられた断熱筒４ｃの下端部に接続されている。断熱筒４ｃは、例えば石英や炭化珪素等の耐熱非金属材料からなり、円筒形状に形成されている。断熱筒４ｃは、上述のボート２１７を下方から支持している。ボート２１７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱非金属材料からなり、複数枚（例えば５０〜２００枚）のウエハ２００を水平姿勢で垂直方向に多段に積層した状態で保持するように構成されている。
反応容器２０５の側壁下方には、排気管２０の上流端が接続されている。排気管２０には、上流側から順に、圧力センサ２０ｃ、ＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２０ｂ、及び真空ポンプ２０ａが設けられている。主に、排気管２０、圧力センサ２０ｃ、ＡＰＣバルブ２０ｂにより、反応容器２０５内（反応室２０１内）の雰囲気を排気する第１ガス排気部が構成されている。なお、真空ポンプ２０ａを１ガス排気部に含めるように構成しても良い。
（処理ガス供給部）
反応容器２０５の側壁には、反応容器２０５の下端から上端にかけて延在するように処理ガス導入ノズル７が設けられている。処理ガス導入ノズル７の下流端は、反応容器２０５の天井部に開口している。処理ガス導入ノズル７の上流端には、処理ガス供給管３０の下流端が接続されている。処理ガス供給管３０には、上流側から順に、水素（Ｈ２）ガスを供給する処理ガス供給源３０ａ、流量制御部としてのマスフローコントローラ３０ｂ、及び開閉バルブ３０ｃが設けられている。マスフローコントローラ３０ｂにより流量調整しつつ、開閉バルブ３０ｃを開けることにより、処理ガス供給源３０ａから供給されるＨ２ガスを、処理ガス導入ノズル７、反応容器２０５の天井部を介して、反応室２０１内に供給することが可能なように構成されている。主に、処理ガス導入ノズル７、処理ガス供給管３０、マスフローコントローラ３０ｂ、及び開閉バルブ３０ｃにより、処理ガス供給部が構成されている。なお、処理ガス供給源３０ａを処理ガス供給部に含めるように構成しても良い。主に、上述した処理ガス導入ノズル７からガス供給部が構成されている。なお、処理ガス供給源には、水素（Ｈ２）ガス、窒素（Ｎ２）、酸素（Ｏ２）、アルゴン（Ａｒ）、炭素原子含有ガスなどを供給可能な、ボンベや貯蔵施設を設けても良い。
（ヒータ）
反応容器２０５の外部には、反応容器２０５の側壁を介してウエハ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、反応容器２０５の外周を同心円状に囲うように円筒形状に設けられている。ヒータ２０７は、例えば通電加熱ヒータとして構成されている。なお、上述したように本実施形態に係る反応容器２０５は一重管として構成されているため、反応容器が２重管構造により構成されている従来型の基板処理装置に比べ、ヒータ２０７による反応容器２０５内の温度制御（ウエハ２００の温度制御）の応答性を低下させることなく確保できる。
（外部容器）
ヒータ２０７の外周には、反応容器２０５及びヒータ２０７を収容する外部容器１０が設けられている。外部容器１０は、ヒータ２０７の外周を同心円状に囲うように設けられ、円筒形状に形成されている。外部容器１０の上端は閉塞しており、外部容器１０の下端は気密に封止されている。外部容器１０の側壁下方には、冷媒供給部としての外部容器１０内外を連通させる通気口１５が設けられている。
（不活性ガス供給部）
外部容器１０の下端には、不活性ガス導入ノズル１２が設けられている。不活性ガス導入ノズル１２は鉛直方向に立設されている。不活性ガス導入ノズル１２の下流端には、外部容器１０と反応容器２０５との間の空間の下端部であって、ヒータ２０７と反応容器２０５との間に不活性ガス（パージガス）としての例えばＮ２ガスを噴出させるガス供給口が設けられている。不活性ガス導入ノズル１２の上流端には、不活性ガス供給管４０の下流端が接続されている。不活性ガス供給管４０には、上流側から順に、窒素（Ｎ２）ガスを供給する不活性ガス供給源４０ａ、流量制御部としてのマスフローコントローラ４０ｂ、開閉バルブ４０ｃが設けられている。マスフローコントローラ４０ｂにより流量調整しつつ、開閉バルブ３０ｃを開けることにより、不活性ガス供給源４０ａから供給されるＮ２ガスを、不活性ガス導入ノズル１２を介して外部容器１０と反応容器２０５との間の空間１０ａに供給することが可能なように構成されている。主に、不活性ガス導入ノズル１２、不活性ガス供給管４０、マスフローコントローラ４０ｂ、開閉バルブ４０ｃにより、不活性ガス供給部が構成されている。なお、不活性ガス供給源４０ａを不活性ガス供給部に含めるように構成しても良い。
（排気部）
外部容器１０の上端には、冷媒排気部としての冷媒排気管５０の上流端が設けられている。冷媒排気管５０には、上流側から順に、シャッタ５１、冷媒排気管５０内を流れる排気ガスを冷却させるラジエタ５４、シャッタ５２、冷媒排気管５０の上流側から下流側へと排気ガスを流すブロア５３が接続されている。主に、冷媒排気管５０、シャッタ５１、ラジエタ５４、シャッタ５２、ブロア５３により、外部容器１０と反応容器２０５との間の空間１０ａの雰囲気を排気する排気部が構成されている。ブロア５３を作動させた状態でシャッタ５１，５２を開状態とすることにより、外部容器１０の側壁下方に設けられた通気口１５から外部容器１０内に外気（大気）を導入させ、外部容器１０の下方から上方に向けて外気を流通させ、反応容器２０５を急冷（空冷）させることが可能なように構成されている。また、シャッタ５１，５２を閉じた状態で、マスフローコントローラ４０ｂにより流量調整しつつ、開閉バルブ３０ｃを開けることにより、反応容器２０５内にＮ２ガスを導入させて充満させ、外部容器１０と反応容器２０５との間の空間１０ａをＮ２ガスでパージすることが可能なように構成されている。これにより、外部容器１０と反応容器２０５との間の空間１０ａの酸素濃度を低下させることが可能となり、外部容器１０と反応容器２０５との間の空間１０ａ内に水素ガスが漏洩した場合、酸素と水素とが反応してしまうことを抑制できる。なお、空間１０ａをパージしたＮ２ガスは、通気口１５を介して外部容器１０外に排出されるように構成されている。なお、冷媒排気部にシャッタ５１、ラジエタ５４、シャッタ５２、ブロア５３を含めても良い。
主に、上述した空間１０ａ、冷媒排気管５０、シャッタ５１、ラジエタ５４、シャッタ５２、ブロア５３から冷媒流路が構成されている。また主に、通気口１５から冷媒供給部が構成されている。また主に、ブロア５３の下流側の冷媒排気管５０から冷媒排気部が構成されている。
（温度測定部）
ヒータ２０７と反応容器２０５の外側壁との間の空間には、外部容器１０と反応容器２０５との間の空間１０ａの温度を測定する温度測定部としてのヒータ熱電対１１ａが設けられている。また、反応容器２０５の内側壁とウエハ２００との間の空間には、反応室２０１の温度を測定するカスケード熱電対１１ｂが設けられている。
（制御部）
図１１に示すように、本実施形態に係る基板処理装置は、前記各部の動作や、後述の各制御部を制御する制御部としてのメインコントローラ５０１を備えている。メインコントローラ５０１は、ＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５０１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５０１ｂ、記憶装置５０１ｃ、Ｉ／Ｏポート５０１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ５０１ｂ、記憶装置５０１ｃ、Ｉ／Ｏポート５０１ｄは、内部バス５０１ｅを介して、ＣＰＵ５０１ａとデータ交換可能なように構成されている。メインコントローラ５０１には、例えばタッチパネル等として構成された入出力装置５０２が接続されている。
記憶装置５０１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置５０１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件などが記載されたプログラム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メインコントローラ５０１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、このプログラム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、プログラム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、ＲＡＭ５０１ｂは、ＣＰＵ５０１ａ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５０１ｄは、温度制御部８０ａ、流量制御部８０ｂ、圧力制御部８０ｃ、駆動制御部８０ｄ、熱交換器制御部８０ｅ、作動媒体ポンプ制御部８０ｆなどのサブコントローラに接続されている。また、サブコントローラ以外に、水素濃度計６２、酸素濃度計６１、発電機３０５、カセット搬送機１１８、ウエハ移載部１２５、クリーンユニット１３４ａ、炉口シャッタ１４７、ブロア５３、シャッタ５１，５２などに接続されている。温度制御部８０ａは、ヒータ熱電対１１ａ、カスケード熱電対１１ｂ、及びヒータ２０７にそれぞれ接続されており、ヒータ熱電対１１ａ及びカスケード熱電対１１ｂにより測定した温度に基づいて、所定のタイミングでヒータ２０７の温度を制御するように構成されている。流量制御部８０ｂは、開閉バルブ３０ｃ，４０ｃ、マスフローコントローラ３０ｂ，４０ｂにそれぞれ接続されており、反応容器２０５内への水素ガスの供給・停止や供給流量、及び外部容器１０内への窒素ガスの供給や供給流量を、所定のタイミングで制御するように構成されている。圧力制御部８０ｃは、圧力センサ２０ｃ、ＡＰＣバルブ２０ｂ、及び真空ポンプ２０ａに接続されており、圧力センサ２０ｃにより測定した圧力に基づいて、所定のタイミングでＡＰＣバルブ２０ｂの開度や真空ポンプ２０ａの動作を制御するように構成されている。駆動制御部８０ｄは、回転機構８及びボートエレベータ１１５に接続されており、所定のタイミングで回転機構８及びボートエレベータ１１５の動作を制御するように構成されている。なお、排熱回収に係る熱交換器制御部（熱交制御部）８０ｅ及び作動媒体ポンプ制御部（ポンプ制御部）８０ｆについては後述する。
また、メインコントローラ５０１は、不活性ガス供給部による窒素ガスの供給を開始させた後、水素濃度計６２、酸素濃度計６１、及びヒータ熱電対１１ａによる測定を実施させ、水素濃度計６２、酸素濃度計６１、及びヒータ熱電対１１ａによる測定結果のうち少なくとも２つの測定結果に応じて、ヒータ２０７による加熱、処理ガス供給部による水素ガスの供給、及び排気部による排気をそれぞれ制御するように構成されている。これにより、反応容器２０５内から大気中への水素ガスの漏洩を抑制し、安全性を向上させることが可能となる。
ＣＰＵ５０１ａは、記憶装置５０１ｃからの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５０２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置５０１ｃ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、ＣＰＵ５０１ａは、読み出されたプロセスレシピの内容に沿うように、温度制御部８０ａによる温度調整動作、流量制御部８０ｂによる流量調整動作、圧力制御部８０ｃによる圧力調整動作、駆動制御部８０ｄによるボートの回転動作やボートの昇降動作、熱交換制御部８０ｅによる熱交換調整動作、作動流体ポンプ制御部８０ｆによる作動流体の供給動作、水素濃度計６２による水素濃度測定動作、酸素濃度計６１による酸素濃度測定動作等を制御するように構成されている。
なお、メインコントローラ５０１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良い。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などの光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）５０３を用意し、係る外部記憶装置５０３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、本実施形態に係るメインコントローラ５０１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５０３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方法を用い、外部記憶装置５０３を介さずにプログラムを供給するようにしても良い。なお、記憶装置５０１ｃや外部記憶装置５０３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５０１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置５０３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合が有る。
上述した構成において、本実施の基板処理装置では、ブロア５３より下流側の冷媒排気管５０から排気される反応室２０１の排熱を利用している。また、反応室２０１の下方に設けられる搬送室１２４から排出される排熱も利用している。
図１は、一実施の形態によるランキンサイクル装置を有する基板処理装置の概略構成を示す説明図である。基板処理装置及びランキンサイクル装置の詳細については、既に説明しているので、ここでは概略的に説明する。
基板処理装置１００は、装置本体１００Ａとランキンサイクル装置３００Ａと、制御部としてのメインコントローラ５０１とから構成される。
装置本体１００Ａは、処理されるウエハ２００が搬入される反応室２０１と、搬送室２０１にウエハ２００を搬入、搬出するための搬送室１２４と、搬送室１２４内に設けられウエハ２００を反応室２００に搬入、搬出する搬送部としてのボートエレベータ１１５とを主に備えている。
反応室２０１は反応容器２０２内に形成される。反応容器２０２は、反応容器２０５と反応室２０１を加熱する加熱部としてのヒータ２０７とから構成される。反応容器２０２には、反応室２０１内に処理ガスを供給するガス供給部としての処理ガス供給管３０と、反応室２０１内を排気するガス排気部としての排気管２０とが設けられている。
また、反応容器２０２には、その反応室２０１と外部容器１０との間に冷媒流路としての空間１０ａと、冷媒流路に冷媒を供給する冷媒供給部としての通気口１５と、冷媒流路から加熱された冷媒を排出する冷媒排気部としての冷媒排気管５０とが設けられている。冷媒流路としての空間１０ａは、発熱体の熱を回収するために、反応室２０１を囲むように設けられる。ここで、発熱体は、冷媒流路中に配設されることになるヒータ２０７、反応容器２０２、反応容器２０２内で加熱されるウエハ２００となる。
また、搬送室１２４には、搬送室１２４内にガスを供給する搬送室冷媒供給部としての大気通気口１３１と、搬送室１２４内を排気する搬送室冷媒排気部としての排気開口１３２とが設けられている。
ランキンサイクル装置３００Ａには、熱交換器３００が設けられている。熱交換器３００は、冷媒排気部としての冷媒排気管５０と、搬送室冷媒排気部としての排気開口１３２とに設けられ、作動媒体路３１０に送出される作動媒体を熱交換により加熱させるように構成されている。熱交換器３００は、第１熱交換器３１２と第２熱交換器３０３とから構成される。第１熱交換器３１２は、一方の熱交換器３０１と他方の熱交換器３０２とから構成され、これらは循環冷却水を共通使用してカスケード接続されている。
反応容器２０２の冷媒排気管５０に設けられた一方の熱交換器３０１は、冷媒排気管５０から排気される加熱された排気ガスを冷却水と熱交換して冷却するように構成されている。冷却された排気ガスは大気中に排出される。一方、排気ガスと熱交換された冷却水は第２熱交換器３０３に送られる。一方の熱交換器３０１は、冷媒排気管５０に設けられているラジエタ５４で構成することができる。
また、搬送室１２４の排気開口１３２に設けられた他方の熱交換器３０２は、ウエハ２００を冷却して排気開口１３２から排気される加熱された排気ガスを冷却水と熱交換して冷却するように構成されている。冷却された排気ガスはクリーンルームＣＲに排出される。一方、排気ガスと熱交換された冷却水は一方の熱交換器３０２を経て第２熱交換器３０３に送られる。他方の熱交換器３０２は、搬送室１２４に設けられているラジエタを用いることが可能である。
第２熱交換器３０３は、一方の熱交換器３０１と他方の熱交換器３０２から送出される加熱された循環冷却水を、冷媒と熱交換して冷媒を加熱し気化するように構成されている。
また、ランキンサイクル装置３００Ａは、熱交換器３００から供給される気化した作動媒体により駆動される蒸気タービン３０４と、蒸気タービン３０４により駆動される発電機３０５と、蒸気タービン３０４を駆動した作動媒体を冷却する冷却部３０６と、冷却された作動媒体を熱交換器３００へ送出する作動媒体ポンプ３０７とを備えている。
前記メインコントローラ５０１と接続されている熱交換器制御部８０ｅ（図５）は、熱交換器３００に接続されており、液熱媒体を沸騰させ、その蒸気を所定温度に加熱するために、加熱量を制御するように構成されている。作動媒体ポンプ制御部８０ｆは、作動媒体ポンプ３０７に接続されており、液熱媒体を所定圧力に加圧するために、液熱媒体の加圧量を制御するように構成されている。また、圧力制御部８０ｃは、搬送室１２４に設けた第２ガス排気部を構成するブロア５３ａにも接続されており、搬送室１２４内に導入する不活性ガスの流量を制御するように構成されている。
［半導体装置の製造工程（基板処理工程）］
次に、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、主に図１、図５、図９を参照しながら説明する。本工程では、ウエハ２００を搬入した反応容器２０５内への水素ガスの供給を開始した後、反応容器２０５内への水素ガスの供給を継続しつつ外部容器１０内に外気を導入して反応容器２０５を急冷する場合を一例として説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はメインコントーラ５０１により制御される。
（基板搬入工程、及び圧力調整工程）
まず、ボート２１７に複数枚のウエハ２００を装填（ウエハチャージ）する。次に、ボートエレベータ１１５を作動させ、ボート２１７を上昇させて反応容器２０５内（反応室２０１内）に搬入（ボートローディング）する。このとき、反応容器２０５の下端開口はシールキャップ２１９により気密に封止される（基板搬入工程）。
反応容器２０５内（反応室２０１内）へのボート２１７の搬入が完了したら、反応室２０１内が所定の圧力となるように、反応室２０１内を排気する。具体的には、真空ポンプ２０ａにより排気しつつ、圧力センサ２０ｃにより測定した圧力に基づいてＡＰＣバルブ２０ｂの開度を調整する（圧力調整工程）。
（不活性ガス供給工程）
次に、不活性ガス供給部によるＮ２ガスの供給を開始させる。具体的には、シャッタ５１，５２を閉じる。そして、マスフローコントローラ４０ｂにより流量調整しつつ、開閉バルブ４０ｃを開け、不活性ガス供給源４０ａから供給された窒素ガスを、外部容器１０と反応容器２０５との間の空間１０ａに供給し、係る空間１０ａを窒素ガスでパージする。これにより、外部容器１０と反応容器２０５との間の空間１０ａの酸素濃度を低下させる。なお、空間１０ａをパージしたＮ２ガスは、通気口１５を介して外部容器１０外に排出される。
（基板処理工程（処理ガス供給工程））
次に、酸素濃度計６１による酸素濃度の測定、及び水素濃度計６２による水素濃度の測定を実施させ、反応容器２０５内への水素ガスの供給を開始する。具体的には、外部容器１０と反応容器２０５との間の空間１０ａの酸素濃度が限界濃度（例えば５．２％、約５００００ｐｐｍ。以下同様）未満であり、外部容器１０と反応容器２０５との間の空間１０ａの水素濃度が上昇していなければ、不活性ガス供給部による窒素ガスの供給を継続させつつ、ヒータ２０７による加熱、及び処理ガス供給部による水素ガスの供給を開始させる。
ヒータ２０７による加熱は、反応室２０１内が所定の温度となるように（ウエハ２００表面が所定の処理温度となるように）行う。具体的には、ヒータ熱電対１１ａ及びカスケード熱電対１１ｂにより測定した温度に基づいて、ヒータ２０７の温度を制御する（加熱ステップ）。また、処理ガス供給部による水素ガスの供給は、ヒータ２０７による昇温が完了した後（ウエハ２００表面が所定の処理温度となった後）、マスフローコントローラ３０ｂにより流量調整しつつ、開閉バルブ３０ｃを開けることにより行う。処理ガス供給部による水素ガスの供給を開始する際には、ＡＰＣバルブ２０ｂの開度を調整して、反応容器２０５内（反応室２０１内）の圧力を所定の圧力になるよう保持する（処理ガス供給ステップ）。このとき、水素ガスを供給しつつ排気管２０、真空ポンプ２０ａにより、反応容器２０５内（反応室２０１内）の雰囲気を排気する（排気ステップ）。
（急冷処理工程）
処理ガス供給部による水素ガスの供給を開始させた後、酸素濃度計６１による酸素濃度の測定、水素濃度計６２による水素濃度の測定、ヒータ熱電対１１ａによる外部容器１０と反応容器２０５との間の空間１０ａの温度測定を実施させ、急冷処理を開始する。具体的には、外部容器１０と反応容器２０５との間の空間１０ａの酸素濃度が限界濃度未満であり、外部容器１０と反応容器２０５との間の空間１０ａの水素濃度が上昇しておらず、外部容器１０と反応容器２０５との間の空間１０ａの温度が限界温度未満であれば、処理ガス供給部による水素ガスの供給を継続させつつ、ヒータ２０７による加熱を停止させると共に、排気部による排気を開始させて外部容器１０内に大気（外気）を導入する（冷媒供給ステップ）。排気部による排気は、ブロア５３を作動させた状態でシャッタ５１，５２を開状態とすることにより行う（冷媒排気ステップ）。これにより、外部容器１０の側壁下方に設けられた通気口１５から外部容器１０内に外気（大気）を導入させ、外部容器１０の下方から上方に向けて外気を流通させ、反応容器２０５を急冷（空冷）させる。
（大気圧復帰工程、及び基板搬出工程）
反応容器２０５の冷却が完了したら、反応容器２０５内に残留している水素ガスを排出すると共に、図示しない不活性ガス供給部により反応容器２０５内に不活性ガスを供給し、反応容器２０５内の圧力を大気圧に復帰させる（大気圧復帰工程）。一方、反応容器２０５の下方の搬送室１２４では、搬送室ガス供給部（搬送室冷媒供給部）としてのガス通気口１３１から搬送室１２４内に不活性ガスを供給しつつ、搬送室排気部（搬送室冷媒排気部）としての排気開口１３２から搬送室１２４内を排気して、その排気をクリーンルームＣＲの排気設備へ排出する。ボートエレベータ１１５を降下させて処理後のウエハ２００を反応室２０１内から搬送室１２４へ搬出する（基板搬出工程）。なお、搬送室１２４内に大気を導入しても良い場合は、排気をクリーンルームＣＲに排出するようにしても良い。
前記急冷工程では、反応容器２０２からの排熱が回収されて発電が行われる。前述したように、反応容器２０２の冷媒排気管５０に設けられた熱交換器３００は、冷媒排気管５０から排気される加熱された排気ガスと熱交換して作動媒体を加熱させる。ここで、排気ガスの熱源は、冷媒排気管５０に通じる冷媒流路としての空間１０ａ中に配設されることになるヒータ２０７、反応容器２０２、反応容器２０２内で加熱されるウエハ２００となる。作動媒体が流れる作動媒体路３１０に設けられた蒸気タービン３０４は作動媒体により駆動される。蒸気タービン３０４が駆動されることにより、発電機３０５が駆動されて発電する。
また、前記搬出工程でも、ウエハ熱が回収されて発電が行われる。前述したように、搬送室１２４の排気開口１３２に設けられた他の熱交換部３０２としてのラジエタが、作動媒体を加熱させる。作動媒体が流れる作動媒体路３１０に設けられた蒸気タービン３０４が作動媒体により駆動される。蒸気タービン３０４により駆動された発電機３０５が発電する。作動媒体路３１０に設けられた冷却部３０６としての凝縮器が作動媒体を冷却する。作動媒体路３１０に設けられた作動媒体ポンプ３０７が冷却された作動媒体を熱交換器３００へ送出する。
なお、急冷工程及び搬出工程で排出される熱源の温度を例示すれば、反応容器２０２から排気される冷媒の温度は約７５０℃、反応容器２０２から搬送室１２４へ搬出される基板の温度は約４５０℃である。これに対して、発電所や溶鉱炉などでは、熱源温度が１０００℃以上、例えば溶鉱炉では１６００℃もある。
また、本実施の形態の基板処理装置において、熱回収時に、図３及び図１０に示すランキンサイクルを実施する際のサイクル条件の概要を例示すれば、次の通りである。ここで、熱交換器３００は第２熱交換器３０３、蒸気タービン３０４はスクロール型膨張器、冷却部３０６は凝縮器とした。
１．等圧変化：（１）→（２）加熱（沸騰）
熱交換器３０３により作動媒体（液体）を加熱し、３０８Ｋ（３５℃）の作動媒体を沸騰させ、３５８Ｋ（８５℃）までその蒸気を加熱する。熱交換器３０３に供給される冷却水としての温水の温度は３６８Ｋ（９５℃）であり、温水温度と熱作動媒体の温度との温度差は１０Ｋ（１０℃）である。温水からの受熱量を１０ｋＷとして、熱作動媒体量は０．０５１９ｋｇ／ｓ必要である。
２．断熱変化：（２）→（３）膨張
蒸気タービン３０４としてのスクロール型膨張器を用いて、２．４ＭＰａ（３５８Ｋ）から０．９ＭＰａ（３０８Ｋ）まで断熱膨張させる。スクロール型膨張器により発電機３０５を駆動して発電する。
３．等圧変化：（３）→（４）冷却（凝縮）
冷却部３０６としての凝縮器により冷却し、３０８Ｋ（３５℃）の蒸気を３０８Ｋ（３５℃）の液体の作動媒体に戻す。凝縮器に供給される冷却空気の温度は２９８Ｋ（２５℃）、冷却空気温度と液体作動媒体温度との温度差は１０Ｋ（１０℃）である。
４．等エンタルピ変化：（４）→（１）加圧
作動媒体ポンプ３０７を用いて、液体作動媒体を０．９ＭＰａから２．４Ｍｐａに加圧して熱交換器３０３に送出する。
（実施の形態の効果）
（１）本実施の形態によれば、発電サイクルにランキンサイクルを用いている。ランキンサイクルでは、熱源で代替フロンＲ−１３４を気化させて蒸気タービン３０４を回している。熱源が、溶鉱炉のように１６００℃もあると、気体を効率良く生成することができるので、発電効率が４０％以上となるが、基板処理装置では、熱源が排気される冷媒の温度で７５０℃、反応容器２０２から搬出される基板の温度で４５０℃であり、生成できる気体の量が少なくなり、発電効率が悪くなる。この点で、本実施の形態では、２種類の熱源となる、空間１０ａに取り込んだ外気と加熱されたウエハ２００とを組合わせて熱回収しているので、発電効率を向上させることができる。
（２）また、ランキンサイクルを用いた熱サイクルにより有効に排熱を回収でき、回収した排熱で発電するので、排熱を容易に再利用することができる。また、排熱の再利用先として基板処理装置の電力に用いるので、基板処理装置の電力を削減できる。また、装置電力に使うことにより省エネ化を図ることができる。
（４）反応室２０１及び搬送室１２４から出る排気熱をランキンサイクルで有効利用して、電力に変換するので、大気への排気熱を削減できる。
（５）急冷工程で熱交換器３０１が冷媒排気部としての冷媒排気管５０からの熱を受けるようにすると、スタンバイ工程（スタンバイ時）と比べて、より多くの熱を反応室２０１とウエハ２００とから受け取ることができる。ここで、スタンバイ時とは、基板処理装置の準備状態ないしは待機状態、つまり、成膜処理を行っていない時を意味する。また、搬出工程で熱交換器３０２が第２ガス排気部としての排気開口１３２からの熱を受けるようにすると、搬入工程など他の工程と比べて、より多くの熱を加熱されたウエハ２００から受け取ることができる。このように組み合わせた複数の熱源から熱を受け取ることができるので、発電効率をより向上させた発電を行うことができる。
なお、本実施の形態では、急冷工程で排熱を回収している。処理工程で、冷媒を空間１０ａに流して排熱を回収しようとすると、反応室２０１内の処理温度が維持できなくなるため、排熱を回収することは困難である。また、処理工程では、排気管２０からの排気ガスをブロアではなく真空ポンプ２０ａで引くので、その排熱を有効に回収することも困難である。本実施の形態のように、急冷工程で排熱を回収するようにしたから、排熱を有効に回収できるのである。
また、本実施の形態では、反応室２０１においては、急冷工程で冷媒の排熱を回収するようにしたが、スタンバイ時においても、冷媒の排熱を回収するようにしてもよい。スタンバイ時のヒータ２０７の温度は、成膜中のヒータ２０７の温度と比べて低いが、排熱の回収は十分可能である。
また、搬送室１２４内に空気を導入してウエハ２００を冷却するようにしたが、これに限らず、ウエハ２００やウエハ２００上に形成された膜に対して不活性なガスを導入して冷却するようにしても良い。例えば、搬送室１２４に窒素（Ｎ２）ガスを導入して冷却する。
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態について説明する。
上述した実施の形態では、１台のランキンサイクル装置を用いて、急冷工程時ないし定常時（スタンバイ、急冷時）の熱を回収するだけでなく、搬出工程としてのボートダウン時のウエハ熱も回収するようにした。しかし、別なランキンサイクル装置をもう１台設け、ボートダウン時に、ランキンサイクルを逆に回して冷凍サイクルとし、冷凍サイクルを用いて基板を冷却するようにしてもよい。ランキンサイクル装置では、ランキンサイクルを逆に回すと冷凍サイクルとなり、熱源を冷却することができる。この場合、必要に応じて外部からの電力が必要となる場合があるが、基板の冷却速度を速めたいときには有効である。
図２はそのような冷凍サイクルを有する第２の実施の形態の基板処理装置の概略構成を示す説明図である。図１の第１の実施例と異なる点は、第１のランキンサイクル装置３００Ａに加えて第２のランキンサイクル装置３００Ｂを設け、ランキンサイクルを逆に回して冷凍サイクルとしたうえ、搬送室１２４内のウエハ２００を、他の熱交換器（ラジエタ）に代えて、第２のランキンサイクル装置３００Ｂの熱交換器３００ｂから排出される冷却空気によって冷却するようにした点である。
図２を用いて、この冷凍サイクルについて具体的に説明する。蒸気タービン３０４ｂ、作動媒体ポンプ３０７ｂは、逆回転を可能とするタイプ、例えばスクロールタイプで構成する。既述したように、定常時（スタンバイ、急冷時）のランキンサイクルでは、作動媒体としての冷媒は作動媒体路３１０を矢印Ｓの方向に流れ、蒸気タービン３０４を回転した後、冷却部３０６で冷却され、作動媒体ポンプ３０７により熱交換器３００に送出される。すなわち、図１０に示すように（１）→（２）→（３）→（４）→（１）の４つの過程（加熱、膨張、凝縮、圧縮）を繰り返す。これに対して冷凍サイクルでは、逆で、冷媒は矢印Ｒの方向に流れ、（２）→（１）→（４）→（３）→（２）の４つの過程（冷却、圧縮、凝縮、膨張）を繰り返す。
第２ランキンサイクル装置３００Ｂにおいて、液熱媒体は、熱交換器３００ｂで、吸気した空気から熱を回収して冷却空気を排出するとともに、作動媒体としての冷媒を気化して蒸気を生成する。生成された冷媒は、等圧のまま加熱蒸気となって作動媒体ポンプ３０７ｂに送出される。作動媒体ポンプ３０７ｂに送出された加熱蒸気は、断熱圧縮され高圧、高温のガスになって冷却部３０６ｂへ送られる。冷却部３０６ｂとしての凝縮器に送られた高圧ガスは、冷却されて過冷却液になり蒸気タービン３０４ｂとしてのスクロール型膨張器へと供給される。過冷却液は、スクロール型膨張器で膨張し、低温低圧の冷媒（湿り蒸気）となって熱交換器３０３ｂへ送出される。ここでは、蒸気タービン３０４を駆動させるために、必要に応じて発電機３０５に外部電力を給電して発電機３０５を電動機として回転させる場合もある。なお、上述した熱交換器３００ｂ及び作動媒体ポンプ３０７ｂは、メインコントローラ５０１と接続されている熱交換器制御部８０ｅ及び作動媒体ポンプ制御部８０ｆによって制御されるようになっている。
搬送室１２４のクリーンフィルタ１３４ａが設けられている外気取り込み口には、第２ランキンサイクル装置３００Ｂを構成する熱交換器３００ｂ（第３熱交換器）が設けられている。なお、外気取り込み口には第１熱交換器３１２ｂのみを設けてもよい。第２ランキンサイクル装置３００Ｂの熱交換器３１２ｂから排出された冷却空気Ｃは、搬送室１２４に導かれてクリーンフィルタ１３４ａ（図６）を介して搬送室１２４内に供給される。従来例や既述した実施の形態のように搬送室１２４内に室温の外気を供給するのではなく、室温より冷えた冷却空気を供給するので、反応容器２０２から搬出された加熱ウエハ２００を急速に冷却することができる。なお、ウエハ２００を冷却した空気はクリーンルームＣＲに排気される。第２ランキンサイクル装置３００Ｂで冷却された冷却空気温度は、例えば１００℃である。
このように、加熱（処理）工程では第１のランキンサイクルを用いて回収した熱で発電し、ウエハ２００の搬出工程では第２のランキンサイクルを冷凍サイクルに切り換えて回収した冷熱でウエハ２００板を冷却するようにして、熱の回収ユニット方法を異ならせることにより、発電効率の向上と、処理後のウエハ急速冷却による搬送スループット（基板冷却速度）とを共に向上させることができる。また、熱回収及び冷却により環境負荷が低減できる。
なお、ウエハ急速冷却時においても、搬送室１２４から排気される排気ガスからは、既述したように、第１ランキンサイクル装置３００Ａにより排熱を回収するのが好ましい。
［第三の実施の形態］
上述した２つの実施の形態では同時に多数枚の基板を処理できる縦型の基板処理装置に適用した場合を説明した。本願の発明はこれに限定されず、１枚または複数枚処理できる枚葉装置にも適用可能である。
図８を参照して、実施の形態に係る基板処理装置である２枚葉装置の処理炉の概略を説明する。図８は、実施の形態に係る基板処理装置の処理炉の概略縦断面図である。
石英製、炭化珪素製、又はアルミナ製の反応容器としての反応管２０３は水平方向に扁平な空間を有しており、内部に基板としての半導体ウエハ２００を収容する。反応管２０３内部には半導体ウエハ２００を支持する支持具としてのウエハ支持台２２７が設けられ、反応管２０３の両端には気密にマニホールドとしてのガス導入フランジ２０９ａ、２０９ｂが設けられ、一方のガス導入フランジ２０９ａには更に仕切弁としてのゲートバルブ２４４を介して搬送室（図示せず）が連接されている。
ガス導入フランジ２０９ａ、２０９ｂにはそれぞれ供給管としてのガス導入ライン２３２ａ、２３２ｂ、排気管としての排気ライン２３１ａ、２３１ｂが連通されている。ガス導入ライン２３２ａ、２３２ｂには、反応管２０３内に導入するガスの流量を制御する流量制御部（流量制御機構）８０ｂとしてのマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂがそれぞれ設けられている。また、排気ライン２３１ａ、２３１ｂには、反応管２０３内の圧力を制御する圧力制御部（圧力制御機構）８０ｃとしての圧力コントローラ２４８ａ、２４８ｂがそれぞれ設けられている。
反応管２０３の上下にはそれぞれ加熱部（加熱機構）としての上ヒータ２０７ａ、下ヒータ２０７ｂが設けられ、反応管２０３内部を均一にもしくは所定の温度勾配を生じさせて加熱するようになっている。また、上ヒータ２０７ａ、下ヒータ２０７ｂには、それぞれのヒータ温度を制御する温度制御部（温度制御機構）８０ａとしての温度コントローラ２４７ａ、２４７ｂがそれぞれ接続されている。また上ヒータ２０７ａ、下ヒータ２０７ｂおよび反応管２０３を覆うように断熱部材としての断熱材２０８が設けられている。
反応管２０３内の温度、反応管２０３内の圧力、反応管２０３内に供給するガスの流量は、それぞれ温度コントローラ２４７ａ、２４７ｂ、圧力コントローラ２４８ａ、２４８ｂ、マスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂにより、所定の温度、圧力、流量となるようにそれぞれ制御される。また、温度コントローラ２４７ａ、２４７ｂ、圧力コントローラ２４８ａ、２４８ｂ、マスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂは、主制御部（主制御機構）としてのメインコントローラ５０１により制御される。
次に、上述した基板処理装置の処理炉を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として基板を処理する方法について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はメインコントローラ５０１により制御される。
反応管２０３内の温度がヒータ２０７ａ、２０７ｂにより処理温度に維持された状態で、ゲートバルブ２４４が開かれ、図示しないウエハ搬送ロボットにより図中左方より反応管２０３内に半導体ウエハ２００が搬入され、ウエハ支持台２２７に載置される。本例ではウエハ支持台２２７には２枚のウエハ２００が載置され、２枚のウエハ２００が同時に処理される。なお、同時に処理する２枚のウエハ２００の熱履歴を等しくするためにウエハ２００は２枚同時に反応管２０３内に搬送される。ウエハ２００が反応管２０３内に搬入されると同時にウエハ２００の処理温度までの昇温が開始される。
ウエハ搬送ロボットが後退してゲート弁２４４が閉じられた後、反応管２０３内の圧力は処理圧力となるように圧力コントローラ２４８ａ、２４８ｂにより制御され（圧力安定化）、反応管２０３内の温度はウエハ温度が処理温度となるように温度コントローラ２４７ａ、２４７ｂにより制御される（温度安定化）。この反応管２０３内の圧力安定化、ウエハ２００の温度安定化の際、反応管２０３内にはガス導入ライン２３２ａ、２３２ｂより不活性ガスが導入されつつ排気ライン２３１ａ、２３１ｂより排気され、反応管２０３内は、不活性ガス雰囲気とされる。
反応管２０３内の圧力が処理圧力に安定化し、ウエハ２００の温度が処理温度に安定化した後、反応管２０３内にガス導入ライン２３２ａ、２３２ｂより処理ガスが導入され、排気ライン２３１ａ、２３１ｂより排気されることにより、ウエハ２００が処理される。この際、処理の均一性を確保するため、処理ガスは対角に向かって交互に流すのが好ましい。すなわち、例えば、まず処理ガスをガス導入ライン２３２ａから排気ライン２３１ｂに向かってウエハ２００の表面に対して略水平な方向に流し、その後、それとは反対向きに、すなわちガス導入ライン２３２ｂから排気ライン２３１ａに向かってウエハ２００の表面に対して略水平な方向に流し、所要時間毎に流れの向きを変更するのが好ましい。なお、処理の均一性が処理ガスの流れの向きに依存しないような場合は、処理ガスは一方向に向かって流れるようにしてもよい。すなわち、例えばガス導入ライン２３２ａから排気ライン２３１ｂに向かってウエハ２００の表面に対して略水平な方向に、或はガス導入ライン２３２ｂから排気ライン２３１ａに向かってウエハ２００の表面に対して略水平な方向に流れるようにしてもよい。
ウエハ２００の処理が完了すると、反応管２０３内の残留ガスを除去するために、反応管２０３内には、ガス導入ライン２３２ａ、２３２ｂより不活性ガスが導入されつつ、排気ライン２３１ａ、２３１ｂより排気され、反応管内がパージされる。なお、ウエハ処理時の処理ガスの供給流量、ウエハ処理前またはウエハ処理後の不活性ガスの供給流量はマスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂにより制御される。
反応管２０３内のパージ後、反応管２０３内の圧力を圧力コントローラ２４８ａ、２４８ｂにより、ウエハ搬送圧力となるように調整する。反応管２０３内の圧力が搬送圧力となった後、ゲートバルブ２４４が開かれ、処理済ウエハ２００は、ウエハ搬送ロボットにより反応管２０３より搬送室へ搬出される。
なお、上述の圧力コントローラ２４８ａ、２４８ｂによる反応管２０３内の圧力制御、温度コントローラ２４７ａ、２４７ｂによる反応管２０３内の温度制御、マスフローコントローラ２４１ａ、２４１ｂによる反応管２０３内へのガス流量制御は、メインコントローラ５０１が各コントローラを制御することにより行われる。
このような枚葉処理装置の排気ライン２３１ａ、２３１ｂ、及び図示しない搬送室の排気部に既述したランキンサイクル装置が接続される。これによって、枚葉処理装置においても、省エネ化とともに、枚葉処理装置からの排熱を回収し、有効に発電することができる。
［その他の変形例］
本願の発明は以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、多くの変形が本願の発明の技術的思想内で当分野において通常に知識を有する者により可能である。
（１）上述した実施の形態では、反応室に設けられた冷媒流路である空間１０ａから、反応容器２０２のヒータ２０７、加熱された基板、加熱された反応容器部材の熱を気体で回収するようにしたが、本願の発明は、これに限定されない。要するに、高温に加熱された発熱体から発せられる熱エネルギを、ランキンサイクルの熱交換器３００で回収できればよい。したがって、ヒータの電源、プラズマ生成部、プラズマの電源などの熱をガスあるいは液体で回収するようにしてもよい。また、炉口部シール材や安全性を確保するために反応容器２０２を冷却している冷却水からも熱を回収するようにしてもよい。冷却水から熱を回収する場合、気液熱交換機能を有する第１熱交換器３１２の他に、液熱交換機能を有する熱交換器を設けるとよい。
（２）また、実施の形態では、基板処理装置で行われるプロセスとして、基板表面に水素（Ｈ２）を供給して基板を処理する基板処理工程について述べたが、これに限定されない。例えば、酸化処理、窒化処理、ＣＶＤ、プラズマ処理などのプロセスも含まれる。
（３）本実施の形態では、発電方法にランキンサイクルを適用したが、この他に、ブレイトンサイクル、ランキンサイクルとブレイトンサイクルとを複合したコンバインドサイクルの適用も可能である。また、将来、発電効率の向上やコスト低減が達成できれば、熱電変換素子を用いた発電も可能である。
（４）また、搬送室内に供給するガスを空気としたがＮ２ガス、その他のガスとしてもよい。
[好ましい形態]
以下に、好ましい態様について付記する。
＜付記１＞
一態様によれば、
基板を加熱処理する反応室と、
加熱された基板を搬送する搬送室と、
前記反応室に設けられた冷媒流路と、
前記冷媒流路に設けられた冷媒供給部、
前記冷媒流路に設けられた冷媒排気部と、
前記搬送室に設けられた搬送室冷媒供給部と、
前記搬送室に設けられた搬送室冷媒排気部と、
前記冷媒排気管と前記搬送室冷媒排気部に接続された熱交換器と、
前記熱交換器に接続されたタービンと、
前記タービンに接続された発電機と、
前記冷媒供給部と前記搬送室冷媒供給部とを制御する制御部と、を有する基板処理装置が提供される。
＜付記２＞
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、
前記制御部は、
前記基板を加熱した後に前記冷媒供給部が冷媒を供給し、
前記反応室から前記搬送室へ前記基板を搬送する際に前記搬送室冷媒供給部が冷媒を供給するように、前記冷媒供給部と前記搬送室冷媒供給部とを制御する。
＜付記３＞
付記１と付記２のいずれかの基板処理装置であって、好ましくは、
前記タービンに冷却器が接続され、当該冷却器には作動媒体ポンプが接続されている。
＜付記４＞
付記３の基板処理装置であって、好ましくは、
前記熱交換器から前記タービンへ蒸気を供給し、
前記タービンから前記冷却器へ蒸気を供給し、
前記作動媒体ポンプが前記冷却器から前記熱交換器へ作動媒体を供給するように、前記発電機と前記作動媒体ポンプを制御する。
＜付記５＞
付記３の基板処理装置であって、好ましくは、
前記熱交換器が吸気した冷媒と作動媒体とで熱交換して蒸気を生成し、
前記作動媒体ポンプが前記蒸気を加圧し、
前記冷却器が、当該加圧された蒸気を凝縮し、
前記凝縮した作動媒体を膨張させて前記熱交換器に送出するタービンと、
前記タービンを駆動する発電機と、を備え、
前記発電機と、前記作動媒体ポンプとを制御する。
＜付記６＞
他の態様によれば、
基板を搬送室から反応室に搬送する工程と、
前記反応室で前記基板を加熱処理する工程と、
前記反応室に設けられた冷媒流路に冷媒を供給するステップと、
前記冷媒を排気するステップと、
排気された冷媒の熱で発電するステップと、
を有する冷却工程と、
前記反応室から基板を前記搬送室に搬送するステップと、
前記搬送室が処理された基板を収容されている間に前記搬送室に冷媒を供給するステップと、 前記搬送室から冷媒を排気するステップと、
排気された冷媒の熱で発電するステップと、
を有する基板搬出工程と、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
＜付記７＞
更に他の態様によれば、
基板を加熱処理する反応室と、
加熱された基板を搬送する搬送室と、
前記反応室に設けられた冷媒流路と、
前記冷媒流路に設けられた冷媒供給部、
前記冷媒流路に設けられた冷媒排気部と、
前記搬送室に設けられた搬送室冷媒供給部と、
前記搬送室に設けられた搬送室冷媒排気部と、
前記冷媒排気管と前記搬送室冷媒排気部に接続された熱交換器と、
前記熱交換器に接続されたタービンと、
前記タービンに接続された発電機と、
前記冷媒供給部と前記搬送室冷媒供給部とを制御する制御部と、を有する半導体装置の製造装置が提供される。
＜付記８＞
更に他の態様によれば、
基板を搬送室から反応室に搬送する工程と、
前記反応室で前記基板を加熱処理する工程と、
前記反応室に設けられた冷媒流路に冷媒を供給するステップと、
前記冷媒を排気するステップと、
排気された冷媒の熱で発電するステップと、
を有する冷却工程と、
前記反応室から基板を前記搬送室に搬送するステップと、
前記搬送室が処理された基板を収容されている間に前記搬送室に冷媒を供給するステップと、
前記搬送室から冷媒を排気するステップと、
排気された冷媒の熱で発電するステップと、
を有する基板搬出工程と、を有する基板処理方法が提供される。
＜付記９＞
更に他の態様によれば、
基板を搬送室から反応室に搬送する手順と、
前記反応室で前記基板を加熱処理する手順と、
前記反応室に設けられた冷媒流路に冷媒を供給するステップと、
前記冷媒を排気するステップと、
排気された冷媒の熱で発電するステップと、
を有する冷却手順と、
前記反応室から基板を前記搬送室に搬送するステップと、
前記搬送室が処理された基板を収容されている間に前記搬送室に冷媒を供給するステップと、
前記搬送室から冷媒を排気するステップと、
排気された冷媒の熱で発電するステップと、
を有する基板搬出手順と、をコンピュータに実行させるプログラムが提供される。
＜付記１０＞
更に他の態様によれば、
基板を搬送室から反応室に搬送する手順と、
前記反応室で前記基板を加熱処理する手順と、
前記反応室に設けられた冷媒流路に冷媒を供給するステップと、
前記冷媒を排気するステップと、
排気された冷媒の熱で発電するステップと、
を有する冷却手順と、
前記反応室から基板を前記搬送室に搬送するステップと、
前記搬送室が処理された基板を収容されている間に前記搬送室に冷媒を供給するステップと、
前記搬送室から冷媒を排気するステップと、
排気された冷媒の熱で発電するステップと、
を有する基板搬出手順と、をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体が提供される。
＜付記１１＞
更に他の態様によれば、
基板を処理する反応室と、
前記反応室を加熱する加熱部と、
前記反応室に設けられた冷媒流路と、
前記冷媒流路に冷媒を供給する冷媒供給部と、
前記冷媒流路から加熱された冷媒を排出する冷媒排気部と、 前記基板を前記反応室に搬入、搬出する搬送部と、
前記搬送部が設けられた搬送室と、
前記搬送室内にガスを供給する搬送室ガス供給部と、
前記搬送室内を排気する搬送室排気部と、
前記冷媒排気部と前記搬送室排気部とに設けられ、当該冷媒排気部と当該搬送室排気部から排気されるガスで作動媒体を加熱する熱交換器と、
前記加熱された作動媒体が導入されるタービンと、
前記タービンが接続された発電機と、
前記タービンから排出された作動媒体を冷却する冷却器と、
前記冷却された作動媒体を前記熱交換器へ送出する作動媒体ポンプと、
前記加熱部と前記冷媒供給部と前記冷媒排気部と前記搬送部と前記搬送室排気部と前記熱交換器と前記作動媒体ポンプを制御する制御部と、を有する基板処理装置が提供される。
＜付記１２＞
付記１１の基板処理装置であって、好ましくは、
前記制御部は、
前記反応室で前記基板の加熱工程後の急冷工程では、前記熱交換器が少なくとも前記冷媒排気部からの熱を受けるように制御し、
前記基板を前記反応室から前記搬送室へ搬出する工程では、前記熱交換器は前記搬送室排気部からの熱を受けるように制御する。
＜付記１３＞
付記１１と付記１２のいずれかの前記基板処理装置であって、好ましくは、
前記搬送室内からガスを吸気し、当該吸気したガスから熱を回収して搬送室冷媒供給部へ冷却ガスを排出するとともに、作動媒体を気化して蒸気を生成する熱交換器と、
前記気化した蒸気を加圧する作動媒体ポンプと、
前記加圧された蒸気を凝縮する冷却器と、
前記凝縮した作動媒体を膨張させて前記熱交換器に送出するタービンと、
前記タービンで駆動される発電機と、を備える。
＜付記１４＞
更に他の態様によれば、
基板の搬送空間となる搬送室内に設けられた搬送部が基板を反応室へ搬送する工程と、
加熱部が前記基板を加熱するステップと、ガス供給部が前記反応室内に処理ガスを供給するステップと、ガス排気部が前記反応室内を排気するステップと、を有する基板の処理工程と、
前記基板の処理工程後に、冷媒供給部が冷媒流路に冷媒を供給するステップと、冷媒排気部が、当該冷媒を当該冷媒流路から排気するステップと、を有する基板の急冷工程と、
不活性ガス供給部が前記搬送室内にガスを供給するステップと、不活性ガス排気部が前記搬送室内を排気するステップと、前記搬送部が前記基板を前記反応室から前記搬送室へ搬送するステップと、を有する基板の搬出工程と、
前記急冷工程では、前記冷媒排気部に設けられた熱交換器が当該冷媒排気部と当該不活性ガス排気部から排気されるガスの少なくともいずれかから熱を回収して作動媒体を加熱させるステップと、前記作動媒体が流れる作動媒体路に設けられたタービンが前記加熱された作動媒体により駆動されるステップと、当該タービンにより駆動された発電機が発電する発電ステップと、前記作動媒体路に設けられた冷却部が前記タービンから排出される当該作動媒体を冷却する作動媒体冷却ステップと、前記作動媒体路に設けられた作動媒体ポンプが冷却された前記作動媒体を加圧して前記熱交換器へ送出するステップとを有し、
前記搬出工程では、前記第２ガス排気部に設けられた前記熱交換器が前記作動媒体を加熱させるステップと、前記作動媒体が流れる作動媒体路に設けられた前記タービンが前記加熱された作動媒体により駆動されるステップと、当該タービンにより駆動された発電機が発電する発電ステップと、前記作動媒体路に設けられた冷却部が前記タービンから排出される当該作動媒体を冷却する作動媒体冷却ステップと、前記作動媒体路に設けられた作動媒体ポンプが冷却された前記作動媒体を加圧して前記熱交換器へ送出するステップと、を有する半導体装置の製造方法が提供される。
＜付記１５＞
付記１４の半導体装置の製造方法であって、好ましくは、
前記搬出工程では、吸気したガスから第３熱交換器が熱を回収して冷却ガスを排出するとともに第２作動媒体を気化して蒸気を生成するステップと、前記作動媒体が流れる第２作動媒体流路に設けられた第２作動媒体ポンプが前記気化した蒸気を加圧する工程と、前記作動媒体路に設けられた第２冷却部が加圧された蒸気を凝縮する工程と、前記作動媒体路に設けられた第２タービンが凝縮した作動媒体を膨張する工程と、前記第２タービンに接続された第２発電機が発電する発電ステップと、を有し、前記第３熱交換器が搬送室冷媒供給部として前記搬送室内に前記冷却ガスを供給する。
＜付記１６＞
更に他の態様によれば、
加熱部が反応室内の基板を加熱するステップと、ガス供給部が前記反応室内に処理ガスを供給するステップと、ガス排気部が前記反応室内を排気するステップと、を有する基板を処理する手順と、 前記基板を処理する手順の後に、
冷媒供給部が冷媒流路に冷媒を供給するステップと、
冷媒排気部が、当該冷媒を当該冷媒流路から排気するステップと、
を有する基板を急冷する手順と、
搬送室冷媒供給部が前記搬送室内にガスを供給するステップと、
搬送室冷媒排気部が前記搬送室内を排気するステップと、
前記搬送部が前記基板を前記反応室から前記搬送室へ搬送するステップと、
を有する基板を搬出する手順と、
前記急冷する手順では、前記冷媒排気部に設けられた熱交換器が当該冷媒排気部と当該不活性ガス排気部から排気されるガスの少なくともいずれかから熱を回収して作動媒体を加熱させるステップと、
前記作動媒体が流れる作動媒体路に設けられたタービンが前記加熱された作動媒体により駆動されるステップと、
当該タービンにより駆動された発電機が発電する発電ステップと、
前記作動媒体路に設けられた冷却部が前記タービンから排出される当該作動媒体を冷却する作動媒体冷却ステップと、
前記作動媒体路に設けられた作動媒体ポンプが冷却された前記作動媒体を加圧して前記熱交換器へ送出するステップと、
を有し、
前記搬出する手順では、前記搬送室冷媒排気部に設けられた前記熱交換器が前記作動媒体を加熱させるステップと、
前記作動媒体が流れる作動媒体路に設けられた前記タービンが前記加熱された作動媒体により駆動されるステップと、
当該タービンにより駆動された発電機が発電する発電ステップと、
前記作動媒体路に設けられた冷却部が前記タービンから排出される当該作動媒体を冷却する作動媒体冷却ステップと、
前記作動媒体路に設けられた作動媒体ポンプが冷却された前記作動媒体を加圧して前記熱交換器へ送出するステップと、をコンピュータに実行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及び半導体装置の製造方法及び記録媒体によれば、基板処理装置の省エネ化とともに、基板処理装置からの排熱を回収し、有効に発電することができる。
１０ａ 空間（冷媒流路）
１５ 通気口（冷媒供給部）
２０ 排気管（ガス排気部）
３０ 処理ガス供給管（ガス供給部）
５０ 冷媒排気管（冷媒排気部）
１１５ ボートエレベータ（搬送部）
１２４ 搬送室
１３１ ガス通気口（搬送室ガス供給部）
１３２ 排気開口（搬送室排気部）
２００ ウエハ（基板）
２０１ 反応室
２０７ ヒータ（加熱部）
３００ 熱交換器
３０４ 蒸気タービン
３０５ 発電機
３０６ 冷却器
３０７ 作動媒体ポンプ
５０１ メインコントローラ（制御部）

Claims (10)

  1. 基板を加熱処理する反応室と、
    加熱された基板を搬送する搬送室と、
    前記反応室に設けられた冷媒流路と、
    前記冷媒流路に設けられた冷媒供給部、
    前記冷媒流路に設けられた冷媒排気部と、
    前記搬送室に設けられた搬送室冷媒供給部と、
    前記搬送室に設けられた搬送室冷媒排気部と、
    前記冷媒排気管と前記搬送室冷媒排気部に接続された熱交換器と、
    前記熱交換器に接続されたタービンと、
    前記タービンに接続された発電機と、
    前記冷媒供給部と前記搬送室冷媒供給部とを制御する制御部と、を有する基板処理装置。
  2. 前記制御部は、
    前記基板を加熱した後に前記冷媒供給部が冷媒を供給し、
    前記反応室から前記搬送室へ前記基板を搬送する際に前記搬送室冷媒供給部が冷媒を供給するように、前記冷媒供給部と前記搬送室冷媒供給部とを制御する請求項１記載の基板処理装置。
  3. 前記タービンに冷却器が接続され、当該冷却器には作動媒体ポンプが接続されている請求項１又は請求項２の基板処理装置。
  4. 前記熱交換器から前記タービンへ蒸気を供給し、
    前記タービンから前記冷却器へ蒸気を供給し、
    前記作動媒体ポンプが前記冷却器から前記熱交換器へ作動媒体を供給するように、前記発電機と前記作動媒体ポンプを制御する請求項３の基板処理装置。
  5. 前記制御部が、
    前記熱交換器が吸収した冷媒と作動媒体とで熱交換して蒸気を生成し、
    前記作動媒体ポンプが前記蒸気を加圧し、
    前記冷却器が、当該加圧された蒸気を凝縮し、
    前記タービンが、前記凝縮した作動媒体を膨張させて前記熱交換器に送出し、
    前記発電機が前記タービンを駆動する
    ように制御する請求項３の基板処理装置。
  6. 基板を搬送室から反応室に搬送する工程と、
    前記反応室で前記基板を加熱処理する工程と、
    前記反応室に設けられた冷媒流路に冷媒を供給するステップと、
    前記冷媒を排気するステップと、
    排気された冷媒の熱で発電するステップと、
    を有する冷却工程と、
    前記反応室から基板を前記搬送室に搬送するステップと、
    前記搬送室が処理された基板を収容されている間に前記搬送室に冷媒を供給するステップと、
    前記搬送室から冷媒を排気するステップと、
    排気された冷媒の熱で発電するステップと、
    を有する基板搬出工程と、を有する半導体装置の製造方法。
  7. 基板を処理する反応室と、
    前記反応室を加熱する加熱部と、
    前記反応室に設けられた冷媒流路と、
    前記冷媒流路に冷媒を供給する冷媒供給部と、
    前記冷媒流路から加熱された冷媒を排出する冷媒排気部と、 前記基板を前記反応室に搬入、搬出する搬送部と、
    前記搬送部が設けられた搬送室と、
    前記搬送室内にガスを供給する搬送室ガス供給部と、
    前記搬送室内を排気する搬送室排気部と、
    前記冷媒排気部と前記搬送室排気部とに設けられ、当該冷媒排気部と当該搬送室排気部から排気されるガスで作動媒体を加熱する熱交換器と、
    前記加熱された作動媒体が導入されるタービンと、
    前記タービンが接続された発電機と、
    前記タービンから排出された作動媒体を冷却する冷却器と、
    前記冷却された作動媒体を前記熱交換器へ送出する作動媒体ポンプと、
    前記加熱部と前記冷媒供給部と前記冷媒排気部と前記搬送部と前記搬送室排気部と前記熱交換器と前記作動媒体ポンプを制御する制御部と、を有する基板処理装置。
  8. 前記制御部は、
    前記反応室で前記基板の加熱工程後の急冷工程では、前記熱交換器が少なくとも前記冷媒排気部からの熱を受けるように制御し、
    前記基板を前記反応室から前記搬送室へ搬出する工程では、前記熱交換器は前記搬送室排気部からの熱を受けるように制御する請求項７の基板処理装置。
  9. 前記搬送室内からガスを吸気し、当該吸気したガスから熱を回収して搬送室冷媒供給部へ冷却ガスを排出するとともに、作動媒体を気化して蒸気を生成する熱交換器と、
    前記気化した蒸気を加圧する作動媒体ポンプと、
    前記加圧された蒸気を凝縮する冷却器と、
    前記凝縮した作動媒体を膨張させて前記熱交換器に送出するタービンと、
    前記タービンで駆動される発電機と、を備える請求項７又は請求項８の基板処理装置。
  10. 基板を搬送室から反応室に搬送する手順と、
    前記反応室で前記基板を加熱処理する手順と、
    前記反応室に設けられた冷媒流路に冷媒を供給するステップと、
    前記冷媒を排気するステップと、
    排気された冷媒の熱で発電するステップと、
    を有する冷却手順と、
    前記反応室から基板を前記搬送室に搬送するステップと、
    前記搬送室が処理された基板を収容されている間に前記搬送室に冷媒を供給するステップと、
    前記搬送室から冷媒を排気するステップと、
    排気された冷媒の熱で発電するステップと、
    を有する基板搬出手順と、をコンピュータに実行させるプログラムが記録された記録媒体。
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