TWI815346B - 基板處理裝置、半導體裝置的製造方法及程式 - Google Patents

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Abstract

本發明的基板處理裝置能夠減少冷卻流體的總消耗量，並且能夠穩定地向多個冷卻單元供給冷卻流體。具有：多個第一冷卻單元，其設於處理基板的處理爐或其周邊，利用冷卻流體進行冷卻；第二冷卻單元，其設於處理基板的處理爐或其周邊，利用冷卻流體進行冷卻，且不包含在多個第一冷卻單元中；分配部，其將從冷卻流體供給口供給的冷卻流體分配至多個第一冷卻單元以及繞過多個第一冷卻單元的輔助系統；以及合流部，其使分別通過多個第一冷卻單元以及輔助系統後的冷卻流體合流且向第二冷卻單元供給。

Description

基板處理裝置、半導體裝置的製造方法及程式
本公開關於基板處理裝置、半導體裝置的製造方法及程式。
在半導體裝置的製造方法中，使用將處理爐內加熱來進行預定的製程處理的基板處理裝置，有時向加熱後的處理爐的需要冷卻的部位流動冷卻水來進行冷卻(例如參照專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻] 專利文獻1：日本特開2011-171657號公報
發明所要解決的課題 雖然根據作為需要冷卻的部位的冷卻單元，需要的冷卻水的流量不同，但在冷卻單元存在多個的情況下，當增加向一個冷卻單元供給的冷卻水的流量時，因向冷卻水的流量較多的冷卻單元供給冷卻水的閥的開閉，有時向調整成恒定的流量的其它冷卻單元供給的冷卻水的流量發生了變動。並且，也有想要減少冷卻水的總消耗量的要求。 本公開的目的在於提供能夠減少冷卻流體的總消耗量、同時能夠穩定地向多個冷卻單元供給冷卻流體的技術。 用於解決課題的方案 根據本公開的一個方式，提供一種技術，即，基板處理裝置具有： 多個第一冷卻單元，其設於處理基板的處理爐或其周邊，利用冷卻流體進行冷卻； 第二冷卻單元，其設於處理基板的處理爐或其周邊，利用上述冷卻流體進行冷卻，且不包含在上述多個第一冷卻單元中； 分配部，其將從冷卻流體供給口供給的冷卻流體分配至上述多個第一冷卻單元以及繞過上述多個第一冷卻單元的輔助系統；以及 合流部，其使分別通過上述多個第一冷卻單元以及上述輔助系統後的冷卻流體合流且向上述第二冷卻單元供給。 發明的效果如下。 根據本公開，能夠減少冷卻流體的總消耗量，並且能夠穩定地向多個冷卻單元供給冷卻流體。
以下，使用附圖對實施形態進行說明。此外，在以下的說明中使用的附圖均是示意性的圖，附圖所示的各要素的尺寸的關係、各要素的比率等不一定與現實中的一致。並且，在多個附圖的相互之間，各要素的尺寸的關係、各要素的比率等也不一定一致。 (1)基板處理裝置的結構 如圖1、圖2所示，基板處理裝置1具備箱體13，在該箱體13的正面壁14的下部，開設有設為能夠進行維護的作為開口部的正面維護口15，該正面維護口15由正面維護門16開閉。 在箱體13的正面壁14，以將箱體13的內外連通的方式開設有晶圓盒搬入搬出口17，晶圓盒搬入搬出口17由前閘門18開閉，在晶圓盒搬入搬出口17的正面前方側設置有裝載埠19，該裝載埠19構成為對所載置的晶圓盒21的位置對齊。 該晶圓盒21是封閉式的基板收納器，由未圖示的工程內搬運裝置搬入到裝載埠19上，或者從該裝載埠19上搬出。 在箱體13內的前後方向的大致中央部處的上部設置有旋轉式晶圓盒擱架22，該旋轉式晶圓盒擱架22構成為儲存多個晶圓盒21。或者，在正面維護口15內且在裝載埠19的下方設置有預備晶圓盒擱架23，該預備晶圓盒擱架23構成為儲存多個晶圓盒21。 旋轉式晶圓盒擱架22具備：垂直地豎立設置且斷續旋轉的支柱24；以及呈放射狀地被支撐在該支柱24中的上中下層的各位置的多層擱板25。擱板25構成為以載置有多個晶圓盒21的狀態儲存晶圓盒21。 在旋轉式晶圓盒擱架22的下方設有晶圓盒開啟器26，晶圓盒開啟器26具有載置晶圓盒21且能夠開閉晶圓盒21的蓋的結構。 在裝載埠19與旋轉式晶圓盒擱架22、晶圓盒開啟器26之間，設置有晶圓盒搬運裝置27。或者，晶圓盒搬運裝置27保持晶圓盒21且能夠升降、進退、橫向移動，從而構成為能夠在與裝載埠19、旋轉式晶圓盒擱架22、晶圓盒開啟器26之間搬運晶圓盒21。 在箱體13內的前後方向的靠近後方位置處的下部，遍及到後端設有副箱體28。在副箱體28的正面壁29，沿垂直方向上下兩層排列地開設有一對晶圓搬入搬出口32，該晶圓搬入搬出口32用於相對於副箱體28內搬入搬出晶圓(基板)31，相對於上下層的該晶圓搬入搬出口32分別設有晶圓盒開啟器26。 晶圓盒開啟器26具備載置晶圓盒21的載置台33和開閉晶圓盒21的蓋的開閉機構34。晶圓盒開啟器26構成為藉由開閉機構34對載置於載置台33的晶圓盒21的蓋進行開閉，來開閉晶圓盒21的晶圓出入口。 副箱體28構成相對於配設有晶圓盒搬運裝置27、旋轉式晶圓盒擱架22的空間(晶圓盒搬運空間)變成氣密的移載室(裝載區)35。在該移載室35的前側區域設置有移載機(晶圓搬運機構)36，移載機36具備保持晶圓31的需要片數(圖示中為五片)的晶圓載置板(基板支撐部)37，該晶圓載置板37能夠沿水平方向直線移動，能夠沿水平方向旋轉，或者能夠沿垂直方向升降。移載機36構成為相對於晶舟(基板保持件)38裝填以及拿出晶圓31。 在移載室35的上方，隔著清掃器74設有加熱室45，且在其中設置立式的處理爐12。處理爐12在內部形成處理室，並且靠近處理室的下方的爐口部位於清掃器74內。爐口部的下端開口，由爐口閘門41開閉。 在副箱體28的側面設置有用於使晶舟38升降的晶舟升降機42。在與晶舟升降機42的升降台連結的臂部43，水平地安裝有作為蓋體的密封蓋44，該密封蓋44垂直地支撐晶舟38，能夠在將晶舟38裝入到處理爐12的狀態下氣密地封堵爐口部。晶舟38構成為在其中心對齊多片(例如50片~175片左右)晶圓31且以水平姿勢將它們保持為多層。 在與晶舟升降機42側對置的位置配設有潔淨單元(未圖示)，該潔淨單元由供給風扇以及防塵過濾器構成，以便供給作為潔淨的氣氛或者惰性氣體的潔淨空氣。在移載機36與潔淨單元之間，設置有使晶圓31的圓周方向的位置對準的作為基板對準裝置的凹口對齊裝置(未圖示)。 接下來，對基板處理裝置1的動作進行說明。 當向裝載埠19供給晶圓盒21時，晶圓盒搬入搬出口17由前閘門18打開。裝載埠19上的晶圓盒21由晶圓盒搬運裝置27通過晶圓盒搬入搬出口17向箱體13的內部搬入，且向旋轉式晶圓盒擱架22的指定的擱板25載置。晶圓盒21在暫時被保管在旋轉式晶圓盒擱架22之後，由晶圓盒搬運裝置27從擱板25搬運至任一方的晶圓盒開啟器26且向載置台33移載，或者直接從裝載埠19向載置台33移載。 載置於載置台33的晶圓盒21的開口側端面被按壓於副箱體28的正面壁29中的晶圓搬入搬出口32的開口緣邊部，並且蓋由開閉機構34拆下，從而晶圓出入口打開。 當晶圓盒21由晶圓盒開啟器26打開時，移載機36從晶圓盒21取出晶圓31，將其裝填(裝料)到晶舟38。將晶圓31交接給晶舟38後的移載機36返回到晶圓盒21，向晶舟38裝填下一個晶圓31。 當在晶舟38裝填了預先指定的片數的晶圓31時，由爐口閘門41關閉著的處理爐12的爐口部由爐口閘門41打開。接著，由晶舟升降機42使晶舟38上升，且向處理爐12搬入(裝載)。 在裝載後，在處理爐12內對晶圓31實施任意的處理。在處理後，通過與上述的順序相反的順序，向箱體13的外部搬出晶圓31以及晶圓盒21。 (2)處理爐(空冷系統)的結構 圖3示出處理爐12周邊的縱剖視圖。處理爐12呈圓筒形狀，具有：反應管203，其裝入有晶舟38；均熱管204，其在內部收納反應管203；絕熱壁300，在其內側形成有收納均熱管204的作為反應器收納室的一例的圓筒狀的反應管收納室205，並且由形成反應管收納室205的側壁面的側面絕熱材料300A和形成反應管收納室205的頂面的頂面絕熱材料300B構成；加熱器206，其設於絕熱壁300中的反應管收納室205的內壁；空氣流通流路302，其與反應管收納室205的內壁面呈同心圓狀地沿上下方向形成於側面絕熱材料300A的內部；上側腔室304，其在空氣流通流路302的上端與空氣流通流路302連通，並且形成下述的空氣循環流路306的一部分；下側腔室308，其在空氣流通流路302的下端與空氣流通流路302連通，並且形成下述的空氣循環流路306的一部分；以及空氣循環流路306，其將上側腔室304與下側腔室308連通。 在下側腔室308，設有作為與外部空氣連通的開閉閥的進氣閥310。 另一方面，在空氣循環流路306上的靠近上側腔室304的位置，夾裝有作為空氣冷卻裝置的一例的散熱器312，且在靠近下側腔室308的位置，夾裝有作為空氣流通裝置的一例的風扇314。 在空氣循環流路306中的上側腔室304與散熱器312之間設有開閉閥316，且在風扇314與下側腔室308之間設有開閉閥318。而且，在散熱器312與風扇314之間，設有作為與設備排氣系統連通的開閉閥的排氣閥320以及作為與外部空氣連通的開閉閥的進氣閥322。另外，在風扇314與開閉閥318之間設有作為與設備排氣系統連通的開閉閥的排氣閥324，且在排氣閥320與進氣閥322之間設有開閉閥326。 在處理爐12中，進氣閥310、322以及開閉閥318相當於本申請發明的第一閥，排氣閥320、324以及開閉閥316相當於第二閥。 即，處理爐12具有使作為冷卻爐體的熱介質的空氣循環的空冷系統。 在處理爐12，還設有向反應管203內導入原料氣體或/和惰性氣體的氣體導入管道328、以及將被導入到反應管203的原料氣體或/和惰性氣體匯出到反應管203外部的氣體匯出管道330。在處理爐12的下方，與反應管203呈同心圓狀地配設有入口凸緣332。在入口凸緣332與反應管203之間設有作為密封部件的O型圈。氣體導入管道328和氣體匯出管道330設為貫通入口凸緣332的側壁。 在密封蓋44的與反應管203內相反的一側，設置有使收納晶圓31的晶舟38旋轉的晶舟旋轉機構334。晶舟旋轉機構334的旋轉軸335貫通密封蓋44而與晶舟38連接。晶舟旋轉機構334構成為藉由使晶舟38旋轉來使晶圓31旋轉。 (3)水冷系統的結構 接下來，使用圖4對在本公開的一個實施形態中優選使用的水冷系統進行說明。 水冷系統400向作為基板處理裝置1的需要冷卻的部位的多個單元供給冷卻水等冷卻流體(鹽水)來冷卻各單元。 水冷系統400主要由如下部件構成：供給管404；作為分配部的供水側歧管408；作為多個第一冷卻單元的第一單元440、第二單元442、第三單元444以及第四單元446；下述的輔助系統；作為合流部的排水側歧管450；排水管452；以及作為第二冷卻單元的第五單元456。 在供給管404且在與提供冷卻流體的工廠設備之間的連接部，設有作為開閉閥或調節閥的閥406。閥406例如是球形閥、球閥，用於在多個基板處理裝置1之間對冷卻流體的整個使用量進行微調整，或者在維護時切斷冷卻流體。 供水側歧管408將從冷卻流體供給口402供給的冷卻流體分配至第一單元440、第二單元442、第三單元444、第四單元446以及作為輔助系統的配管418。 排水側歧管450使分別通過第一單元440、第二單元442、第三單元444、第四單元446以及配管418後的冷卻流體合流，並通過排水管452向第五單元456供給。 在供水側歧管408與排水側歧管450之間，分別排列地連接有配管410、412、414、416、418。 在配管410、412、414及416，從上游側起依次分別設有針閥420、422、424及426、流量計430、432、434及436、第一單元440、第二單元442、第三單元444以及第四單元446。第一單元440、第二單元442、第三單元444以及第四單元446並行地供給冷卻流體。此處，針閥420、422、424、426是由控制器600自動地開閉的調節閥，構成為能夠以電動控制連續地變更下述的開度。針閥在以確保各單元的需要流量的方式進行流量調整之後，以固定的方式運用，控制器600監視流量計的流量。並且，構成為在正監視的流量從已定範圍偏離的情況下發出警報或者自動地進行再調整。此處，需要流量是指為了將各單元或其冷卻物件維持為期望的溫度以下而需要的流量。 另外，在配管418設有針閥428。也就是說，配管418構成為經由針閥428將供水側歧管408與排水側歧管450之間直接連結。配管418作為繞過第一~第四單元的輔助系統來使用，其中，第一~第四單元根據需要開閉針閥428而冷卻流體從供水側歧管408流向排水側歧管450。如在下文中說明，配管418的流量設定為使空冷和水冷所消耗的能量最小。 在排水管452，從上游側起依次設有換熱器454、第五單元456、流量計458以及閥460。換熱器454設於排水側歧管450與第五單元456之間，對冷卻流體進行冷卻。換熱器454構成為，通過與從周邊空氣或者移載室35向設備排氣系統排出的氣體(高濃度的惰性氣體)的換熱來對由排水側歧管450合流後的冷卻流體進行冷卻。閥460能夠以與閥406相同的目的來使用。此外，也可以不設置換熱器454。例如，若第一~第四單元與第五單元456之間的配管充分長，能夠得到第五單元456的冷卻所需的較低的水溫，則能夠省略換熱器454。在該情況下，也可以通過對作為輔助系統的配管418的針閥428進行控制，來增加冷卻流體的流量。 第一單元440、第二單元442、第三單元444以及第四單元446分別冷卻不同的物件，至少一個單元冷卻處理爐12的爐口部。第一單元440、第二單元442、第三單元444以及第四單元446是設於處理晶圓31的處理爐12或其周邊，利用小流量的冷卻流體進行冷卻的單元。 第五單元456是設於處理晶圓31的處理爐12或其周邊，利用大流量的冷卻流體對處理爐12的爐體或者作為冷卻爐體後的熱介質的空氣等進行冷卻的冷卻器。換言之，在第一單元440、第二單元442、第三單元444、第四單元446以及第五單元456之中，第五單元456的冷卻流體的需要流量最多，或者向冷卻流體釋放熱的釋放量最大。 根據處理爐12的溫度、降溫速率，在第五單元456中冷卻流體在單位時間內獲取的熱量變化。也就是說，第五單元456對接收熱的量發生變動的物件進行冷卻，在爐體或空氣與冷卻流體之間進行換熱。由爐體加熱後的空氣等在向設備排氣系統排出的中途對周圍進行加熱，加速電子設備的故障、磷等雜質的氣體釋放，因此優選為在從處理爐12流出後立即由第五單元456冷卻。另外，充分變冷的空氣能夠再次用於冷卻，能夠減少在空冷中排出的空氣，從而能夠減少空氣消耗的能量。 第一單元440、第二單元442、第三單元444、第四單元446例如用於冷卻處理爐12的爐口部，或者冷卻入口凸緣332、密封蓋44、晶舟旋轉機構334、處理爐12的外殼、移載室35內的氣氛等。 在入口凸緣332例如形成有冷卻流體的埋入流路，構成為對封閉處理爐12的爐口部的O型圈等進行冷卻。並且，構成為冷卻流體在密封蓋44、晶舟旋轉機構334、處理爐12的外殼、移載室等的周邊通過來對它們進行冷卻。並且，也可以構成為對冷卻移載室35內的氣氛的散熱器進行冷卻。並且，也可以作為能夠安裝於需要冷卻的部分的冷卻套管來使用。
第五單元456例如是散熱器312，構成為在處理爐12的快速冷卻時，對在處理爐12內流通的空氣進行冷卻。輔助系統根據散熱器312接收的最大的熱量，半固定地設定針閥428的開度，將通過散熱器312後的空氣保持在預定溫度以下。或者，能夠構成為根據散熱器312接收的熱量的變化來變更針閥428的開度，在快速冷卻時以外的時間能夠將針閥428的開度設為零。由此，能夠一邊實質性地維持快速冷卻處理爐12時的冷卻能力，一邊節約冷卻流體的使用。此外，由於根據第五單元456的運轉狀況來切換輔助系統的水量，所以也可以與針閥428串聯地設置開閉閥。在該情況下，輔助系統具有配管418、針閥428以及開閉閥。
即，冷卻流路系統400將從冷卻流體供給口402獲取到的冷卻流體經由閥406、供水側歧管408分配至五個配管410、412、414、416、418。
然後，分別被分配至配管410、412、414、416的冷卻流體分別經由針閥420、422、424、426、流量計430、432、434、436且通過第一單元440、第二單元442、第三單元444、第四單元446，之後在排水側歧管450合流。並且，被分配至配管418的冷卻流體經由針閥428在排水側歧管450合流。
然後，在排水側歧管450合流後的冷卻流體通過第五單元456，並經由流量計458、閥460向工廠設備返回。
即，構成為使被供給至小流量的第一單元440、第二單元442、第三單元444、第四單元446的冷卻流體合流，之後向最大流量的第五單元456供給。由此，與並行地向所有單元供給冷卻流體的情況相比，能夠削減冷卻流體的使用。並且，與為了節約冷卻流體而斷開接通第五單元456的冷卻流體的情況相比，能夠減小基板處理裝置1整體的冷卻流體的流量的變動。由此，能夠穩定地向各單元供給冷卻流體，並且能夠抑制水錘現象、由水錘現象導致的配管損傷、漏水。
此處，第五單元456的冷卻流體的最低需要流量優選設為第一單元440、第二單元442、第三單元444、第四單元446的最低需要流量的合計值以下。由此，通常，不使用輔助系統就能夠使冷卻流體的使用量最小化。
此外，在第一單元440、第二單元442、第三單元444、第四單元446中的冷卻流體的需要流量的合計值小於第五單元456中的冷卻流體的需要流量的情況下，藉由調整輔助系統中的配管418的針閥428的開度，能夠補充冷卻流體。來自繞過冷卻單元的輔助系統的配管418的冷的冷卻流體能夠降低第五單元456中的冷卻流體的溫度。
這樣，藉由在向各單元的供水中採用級聯構造，能夠減少在水冷系統400中使用的冷卻流體的總消耗量。
並且，在水冷系統400中，即使在節水時，在所有配管中冷卻流體的流量都不為0，能夠維持微小流量。由此，能夠防止冷卻流體的腐敗、藻類的繁殖、鐵銹的積蓄。另外，即使向冷卻流體釋放的總熱量不變，若冷卻流體的流量減少則也能夠實現節省能源，這在SEMI/ISMI規格S23中作為能量換算係數(Energy conversion factors，ECF)來示出。即，在從冷卻塔供給的冷卻水(25℃以上)的情況下，不依存於排水溫度的上升，根據使用流量來決定消耗能量，在從冷機供給的冷卻水(小於25℃)的情況下，也依存於使用流量。在本公開的處理爐12中，構成為利用冷卻流體對來自處理爐12的空氣進行冷卻，因此冷卻流體的流量越多，則循環的空氣變冷而從外部空氣獲取的空氣的量、排氣的量越少。 (4)控制器的構成 基板處理裝置1具有對基板處理裝置1的各部分的動作進行控制的控制器600。 圖5示出控制器600的概要。作為控制部(控制装置)的控制器600作為具備CPU(Central Processing Unit：中央處理單元)600a、RAM(Random Access Memory：隨機存取記憶體)600b、記憶裝置600c以及I/O埠600d的電腦來構成。RAM600b、記憶裝置600c、I/O埠600d構成為能夠經由內部匯流排600e而與CPU600a進行資料交換。控制器600例如能夠與作為觸摸面板等構成的輸入輸出裝置602、和隨身碟記憶體(Thumb memory)等外部記憶裝置603連接。 記憶裝置600c例如由快閃記憶體、HDD(Hard Disk Drive：硬碟驅動器)等構成。在記憶裝置600c內，以能夠讀取的方式儲存有控制基板處理裝置1的動作的控制程式、記載有下述的基板處理的順序、條件等的製程配方等。製程配方是使控制器600執行下述的基板處理工程中的各順序，以能夠得到預定的結果的方式組合而成，作為程式發揮功能。以下，也簡單地將該製程配方、控制程式等總稱為程式。在本說明書中使用程式這一詞語的情況有僅包括製程配方單體的情況、僅包括控制程式單體的情況、或者包括其雙方的情況。RAM600b作為暫時保持由CPU600a讀取到的程式、資料等的記憶體區域(工作區域)來構成。 I/O埠600d與上述的晶圓盒搬運裝置27、移載機36、晶舟升降機42、加熱器206、散熱器312、風扇314、進氣閥310、322、排氣閥320、324、開閉閥316、318、326、針閥420、422、424、426、428、流量計430、432、434、436、458、閥406、460、換熱器454等連接。 CPU600a構成為從記憶裝置600c讀取並執行控制程式，並且根據來自輸入輸出裝置602的操作指令的輸入等來從記憶裝置600c讀取製程配方。CPU600a構成為按照讀取到的製程配方的內容來控制晶圓盒搬運裝置27所進行的晶圓盒搬運動作、移載機36所進行的晶圓31的移載動作、晶舟升降機42所進行的晶舟38的升降動作、晶舟旋轉機構334所進行的晶舟38的旋轉動作、加熱器206的溫度調整動作、進氣閥310、322、開閉閥316、318、326、排氣閥320、324的開閉動作、散熱器312、風扇314的起動及停止、針閥420、422、424、426、428、閥406、460的開閉動作、流量計430、432、434、436、458所進行的冷卻流體的流量調整動作、換熱器454的起動及停止等。 (5)使用基板處理裝置的基板處理工程 接下來，對作為半導體裝置(器件)的製造工程的一個工程，使用上述的基板處理裝置1在晶圓31上形成膜的處理(以下，也稱作成膜處理)的序列例子進行說明。此處，對通過向晶圓31供給原料氣體來在晶圓31上形成膜的例子進行說明。此外，在以下的說明中，構成基板處理裝置1的各部分的動作由控制器600控制。 (S10：晶圓裝料以及晶舟裝載) 首先，解除裝置的待機的狀態，將多片晶圓31裝填到晶舟38(晶圓裝料)，由晶舟升降機42將該晶舟38搬入到處理爐12內(晶舟裝載)。 (S11：壓力調整) 以使反應管203內、即晶圓31所存在的空間成為預定的壓力(真空度)的方式由設於氣體匯出管道330的真空泵進行真空排氣(減壓排氣)。此時，反應管203內的壓力由壓力感測器測定，基於該測定出的壓力資訊來對APC閥進行回饋控制。真空泵至少在到對晶圓31的處理結束為止的期間內總是維持工作的狀態。 (S12：升溫) 並且，由加熱器206對反應管203內進行加熱，以便反應管203內的晶圓31成為預定的溫度。此時，基於溫度檢測部所檢測到的溫度資訊對加熱器206的通電情況進行回饋控制，以便反應管203內成為預定的溫度分佈。加熱器206所進行的反應管203內的加熱至少在到對晶圓31的處理結束為止的期間內持續進行。 從開始晶圓31的升溫起到反應管203內部的溫度、即晶圓31的溫度達到目標溫度為止，控制器600關閉進氣閥310、開閉閥316、開閉閥318。此時，在散熱器312流通預定量的冷卻流體。另一方面，從削減耗電量的觀點看，優選設為開閉閥320、排氣閥320、324也關閉且風扇314停止的狀態。 由此，空氣流通流路302的與外部空氣以及設備排氣系統的連通斷開，從而空氣流通流路302中的空氣的流通也停止。不僅形成絕熱壁300的絕熱材料，空氣流通流路302內的空氣也作為絕熱材料發揮功能，從而反應管203內部的溫度急速地上升。 (S13：原料氣體供給) 在反應管203內的溫度維持為預先設定的處理溫度之後，向反應管203內的晶圓31供給原料氣體。通過氣體導入管道328被導入到反應管203內的原料氣體在反應管203內流下，且經由氣體匯出管道330向反應管203外部匯出。原料氣體在反應管203內通過時與晶圓31的表面接觸，例如對晶圓31進行氧化、擴散等處理。
(S14：降溫)
在該順序中，在成膜處理的期間持續的順序S12的升溫停止，反應管203內的溫度快速冷卻。
控制器600打開開閉閥316且使風扇314起動，並且打開進氣閥310、開閉閥326以及排氣閥324。由此，從空氣流通流路302流出且由散熱器312冷卻後的作為熱介質的空氣被抽吸，且從排氣閥324向設備排氣系統(設備排氣管道)排出。或者，將設於散熱器312與風扇314之間的進氣閥322和排氣閥320打開，將從進氣閥322獲取到的空氣加壓輸送至空氣流通流路302內，之後將從空氣流通流路302流出且由散熱器312冷卻後的空氣排出。在前者的流通路線的情況下，通過打開開閉閥326和進氣閥322使常溫的空氣與排氣混合，能夠降低向設備排氣系統排出的排氣的溫度等。在後者的流通路線中，通過打開開閉閥326使空氣的一部分或全部循環，能夠削減向設備排氣系統排出的量。控制器600最優化地控制流通路線、風扇314的速度、進氣閥310、322、排氣閥320、324、開閉閥326的開度，以便反應管收納室205的溫度以期望的速率降低，並且將向設備排氣系統(設備排氣管道)排出的空氣的溫度、風扇314的空氣的溫度維持為預定以下，同時使獲取或排出的 空氣的量最小(極小)。
此時，水冷系統400由控制器600控制為，經由供給管404、閥406、供水側歧管408將從冷卻流體供給口402獲取到的冷卻流體分配至五個配管，使通過處理爐12的爐口部以及入口凸緣332、密封蓋44、晶舟旋轉機構334等的周邊後的冷卻流體在排水側歧管450合流，並向散熱器312供給。由此，向散熱器312供給冷卻流體而在與流經氣循環流路306的空氣之間進行換熱，冷卻處理爐12內的空氣。此外，在通過處理爐12的爐口部以及入口凸緣332、密封蓋44、晶舟旋轉機構334等的周邊而供給的冷卻流體的流量的合計值小於在散熱器312中需要的流量的情況下，調整輔助系統中的配管418的針閥428的開度，並且在合流的冷卻流體的溫度較高的情況下，散熱器312在作為熱介質的空氣與冷卻流體之間進行換熱，降低冷卻流體的溫度。
控制器600還能夠在空冷系統與水冷系統400之間進行使消耗能量最小化的最佳控制。消耗能量C和能夠在快速冷卻時排出的熱H如下表示。
C=f(Uair，Uwater)=ECFair×Uair+ECFwater×Uwater
H=g(Uair，Uwater)=Const
此處，Uair和Uwater分别是空氣和水的使用量[m3]，Uair=0.1507[kWh/m3]，Uwater=0.26[kWh/m3]。H是Uair與Uwater的函數，為了得到期望的降溫速率而設為恆定值，Uair與Uwater的關係憑經驗得出。使C最小化的Uair和Uwater能夠藉由拉格朗日的未定乘數法(Lagrange’s undetermined multiplier method)等以數值的方式求解。並且，ECF air和ECF water是上述的能量換算係數，且是用於算出在裝置的使用中消耗的能量的係數，由SEMI/ISMI規格S23定義。在本實施形態中，ECF air是準備潔淨室的潔淨乾燥空氣所需要的能量(0.147kWh/m 3)與排氣所需要的能量(0.0037kWh/m 3)的和，ECF water是準備(供給及回收)循環冷卻水所需要的能量，相當於冷卻塔、循環泵的電費。其中，將當g(U air，U water)模型化為如下式1等時，能夠得到解析解。 在上述式中，a、b、c、d表示常數。控制器600能夠以與像這樣得到的U air和U water一致的方式控制風扇314的速度、針閥428的開度等。 (S15：大氣壓恢復) 若經過預先設定的處理時間，則經由氣體導入管道328供給惰性氣體，反應管203內被置換成惰性氣體，並且反應管203內的壓力恢復到大氣壓。此外，順序S14和S15也可以並行地進行，或者替換開始順序。 (S16：晶舟卸載以及晶圓卸料) 晶舟38藉由晶舟升降機42而緩慢地下降，入口凸緣332的下端開口。然後，處理結束的晶圓31以被晶舟38支撐的狀態從入口凸緣332的下端向反應管203的外部被搬出(晶舟卸載)。處理結束的晶圓31由移載機36從晶舟38取出(晶圓卸料)。 (6)其它實施形態 接下來，使用圖7對本公開的一個實施形態中的處理爐的變形例進行說明。此處，主要對與上述的實施形態的不同點進行說明，省略其它點的說明。 在處理爐72，未設置將上側腔室304與下側腔室308連通的空氣循環流路306。 在上側腔室304連接有排氣流路706，在排氣流路706設有散熱器712A和散熱器712B。在排氣流路706中的上側腔室304與散熱器712A之間設有開閉閥316。 向散熱器712B供給來自作為上述的水冷系統400中的輔助系統的配管418的冷卻流體。冷卻散熱器712B且流過作為輔助系統的配管418後的冷卻流體與小流量的流過第一單元440、第二單元442、第三單元444、第四單元446後的冷卻流體合流而向散熱器712A供給。由此，向散熱器712A、712B供給冷卻流體且在與作為流經排氣流路706的熱介質的空氣之間進行換熱，之後排出冷卻後的空氣。即，在本變形例中，在散熱器712A內設有使流過第一單元~第四單元後的冷卻流體合流的合流部。 即使在使用上述的處理爐72的情況下，也能夠用與使用上述的處理爐12的情況相同的基板處理工程、處理條件進行成膜，從而能夠得到與上述的實施形態相同的效果。 此外，在上述實施形態中，對使用作為一次處理多片基板的成批次處理式的立式裝置的基板處理裝置來成膜的例子進行了說明，但本公開並不限定於此，也能夠適當地應用於使用一次處理一片或幾片基板的單片式的基板處理裝置來成膜的情況。也就是說，即使在使用單片式的基板處理裝置的情況下，也能夠用與上述的實施形態相同的處理順序、處理條件進行基板處理，從而得到與上述相同的效果。 並且，在基板處理工程中使用的配方優選根據處理內容來單獨地準備，並經由電氣通信線路、外部記憶裝置603而預先儲存在記憶裝置600c內。而且，在開始基板處理時，CPU600a優選根據基板處理的內容而從儲存在記憶裝置600c內的多個配方之中適宜地選擇適當的配方。由此，能夠由一台基板處理裝置再現性良好地形成各種膜類型、組成比、膜質、膜厚的膜。並且，能夠降低操作人員的負擔，避免操作錯誤，同時能夠迅速地開始處理。 上述的配方不限定於新作成的情況，例如，也可以通過變更已經安裝在基板處理裝置中的已存的配方來準備。在變更配方的情況下，也可以經由電氣通信線路、記錄有該配方的記錄媒體將變更後的配方安裝在基板處理裝置中。並且，也可以對已存的基板處理裝置所具備的輸入輸出裝置602進行操作，直接變更已經安裝在基板處理裝置中的已存的配方。 以上，對本公開的各種典型的實施形態進行了說明，但本公開不限定於上述實施形態，也能夠適宜組合來使用。
1:基板處理裝置 12,72:處理爐 31:晶圓(基板) 400:水冷系統 600:控制器(控制部)
[圖1]是示出在本公開的一個實施形態中優選使用的基板處理裝置的立體圖。 [圖2]是示出在本公開的一個實施形態中優選使用的基板處理裝置的側視圖。 [圖3]是在本公開的一個實施形態中優選使用的處理爐的縱剖視圖。 [圖4]是示出在本公開的一個實施形態中優選使用的水冷系統的結構圖。 [圖5]是在本公開的一個實施形態中優選使用的基板處理裝置的控制器的簡要結構圖，且是以框圖的方式示出控制器的控制系統的圖。 [圖6]是示出在本公開的一個實施形態中優選使用的基板處理工程的流程的圖。 [圖7]是在本公開的一個實施形態中優選使用的處理爐的變形例，且是以縱剖視圖的方式示出的圖。
400:水冷系統
402:冷卻流體供給口
404:供給管
406:閥
408:供水側歧管
410,412,414,416,418:配管
420,422,424,426,428:針閥
430,432,434,436:流量計
440:第一單元
442:第二單元
444:第三單元
446:第四單元
450:排水側歧管
452:排水管
454:換熱器
456:第五單元
458:流量計
460:閥

Claims (16)

  1. 一種基板處理裝置，其特徵在於，具有：多個第一冷卻單元，其設於處理基板的處理爐或其周邊，利用冷卻流體進行冷卻；第二冷卻單元，其設於處理基板的處理爐或其周邊，利用上述冷卻流體進行冷卻，且不包含在上述多個第一冷卻單元中；分配部，其將從冷卻流體供給口供給的冷卻流體分配至上述多個第一冷卻單元以及繞過上述多個第一冷卻單元的輔助系統；以及合流部，其使分別通過上述多個第一冷卻單元以及上述輔助系統後的冷卻流體合流且向上述第二冷卻單元供給。
  2. 如請求項1所述的基板處理裝置，其中，在上述多個第一冷卻單元以及上述第二冷卻單元之中，上述第二冷卻單元的冷卻流體的需要流量最多，或者向冷卻流體釋放熱的釋放量最大。
  3. 如請求項1所述的基板處理裝置，其中，上述第二冷卻單元對接收熱的量發生變動的物件進行冷卻，上述輔助系統構成為根據上述物件接收的熱的量，對上述分配部與上述合流部之間的連通進行開閉。
  4. 如請求項1所述的基板處理裝置，其中，還具備設於上述合流部與上述第二冷卻單元之間且對 冷卻流體進行冷卻的換熱器。
  5. 如請求項2或3所述的基板處理裝置，其中，上述第二冷卻單元利用冷卻流體對上述處理爐的爐體或者冷卻了上述爐體後的熱介質進行冷卻。
  6. 如請求項1所述的基板處理裝置，其中，上述輔助系統構成為經由開閉閥將上述分配部與上述合流部之間直接連結。
  7. 如請求項1所述的基板處理裝置，其中，上述輔助系統的流量設定為使空冷和水冷所消耗的能量最小。
  8. 如請求項5所述的基板處理裝置，其中，還具有使冷卻上述爐體的熱介質循環的冷卻系統，上述第二冷卻單元在上述熱介質與冷卻流體之間進行換熱。
  9. 如請求項8所述的基板處理裝置，其中，上述冷卻系統還具備：風扇，其抽吸由上述第二冷卻單元冷卻後的熱介質並將其加壓輸送至上述處理爐；第一閥，其設於上述第二冷卻單元與上述風扇之間，且從外部獲取熱介質；第二閥，其設於上述風扇與上述處理爐之間，且使熱介質向上述基板處理裝置之外釋放；以及控制部，其使上述風扇的速度和上述第一閥、上述第二閥的開度最佳化，以便將上述風扇中的熱介質的溫度維持為預定以下，並且使獲取或釋放的熱介質的量極小。
  10. 如請求項2所述的基板處理裝置，其 中，上述多個第一冷卻單元並行地供給冷卻流體。
  11. 如請求項2所述的基板處理裝置，其中，上述第二冷卻單元的冷卻流體的最低需要流量為上述多個第一冷卻單元的最低需要流量的合計值以下。
  12. 如請求項2所述的基板處理裝置，其中，上述多個第一冷卻單元分別冷卻不同的物件，至少一個單元冷卻上述處理爐的爐口部。
  13. 如請求項2所述的基板處理裝置，其中，上述多個第一冷卻單元分別對設於上述處理爐的爐口部的入口凸緣、蓋(密封蓋)、晶舟旋轉機構、上述處理爐的外殼、移載室內的氣氛中的至少四個進行冷卻。
  14. 如請求項1所述的基板處理裝置，其中，上述合流部設於上述第二冷卻單元內。
  15. 一種半導體裝置的製造方法，使用基板處理裝置來製造半導體裝置，上述基板處理裝置具有：多個第一冷卻單元，其設於處理基板的處理爐或其周邊，利用冷卻流體進行冷卻；以及第二冷卻單元，其設於處理基板的處理爐或其周邊，利用上述冷卻流體進行冷卻，且不包含在上述多個第一冷卻單元中， 上述半導體裝置的製造方法的特徵在於，具有：在分配部將從冷卻流體供給口供給的冷卻流體分配至上述多個第一冷卻單元以及輔助系統的工程；以及使分別通過上述多個第一冷卻單元以及輔助系統後的冷卻流體在合流部合流且向上述第二冷卻單元供給的工程。
  16. 一種基板處理用的程式，其特徵在於，當由基板處理裝置所具備的處理器執行該程式時，執行如下順序：在分配部將從冷卻流體供給口供給的冷卻流體分配至多個第一冷卻單元和輔助系統的順序，其中，上述多個第一冷卻單元設於處理基板的處理爐或其周邊，利用冷卻流體進行冷卻；以及使分別通過上述多個第一冷卻單元以及輔助系統後的冷卻流體在合流部合流且向第二冷卻單元供給的順序，其中，上述第二冷卻單元設於處理基板的處理爐或其周邊，利用上述冷卻流體進行冷卻，且不包含在上述多個第一冷卻單元中。
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