基板処理装置
【課題】半導体製造装置の冷却媒体の使用量を増加させずに冷却効果を高める。
【解決手段】基板を処理する処理室と、処理室内を加熱する加熱部と、処理室外に設けられ、処理室と処理室外の機器とを冷却する少なくとも1つ以上設けられた冷却部と、冷却部に供給される冷媒の熱を、冷却部から排出される冷媒へ熱移動させる熱移動部と、を有する。
【解決手段】基板を処理する処理室と、処理室内を加熱する加熱部と、処理室外に設けられ、処理室と処理室外の機器とを冷却する少なくとも1つ以上設けられた冷却部と、冷却部に供給される冷媒の熱を、冷却部から排出される冷媒へ熱移動させる熱移動部と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハやガラス基板等の基板を処理するための基板処理装置およびその装置を用いて基板を処理する工程を有する半導体装置製造装置の冷却水の効率化に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、半導体装置の製造装置や基板処理装置から発生する熱は、液体を媒体として排出する技術が知られている。特許文献１には、半導体装置の製造装置から発生する熱を水で排出する装置の構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３１６１５５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体製造装置の冷却構造では、排熱量を増加させる方法として冷却水の流量を増やす方法や、圧力を高める方法が用いられてきた。これらの方法では、配管が破損して水が漏れるリスクがある。そのため、製造装置の排熱量の増加に対する余裕度が低いという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、基板を処理する処理室と、当該処理室内を加熱する加熱手段と、前記処理室外に設けられ、前記処理室外の機器を冷却する冷却手段と、前記冷却手段に供給される冷媒の熱を、前記冷却手段で加熱された後、排出される冷媒へ熱移動させる熱交換部と、を有する基板処理装置が提供される。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、基板を処理室に搬入する工程と、当該処理室内を加熱部が加熱する工程と、前記処理室外に設けられ、前記処理室外の機器を冷却手段が冷却する工程と、前記冷却手段に供給される冷媒の熱を、熱移動部が前記冷却手段から排出される冷媒へ移動させる工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る基板処理装置及び半導体装置の製造方法によれば、冷却水の圧力、流量の増加を伴わずに冷却水による冷却性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を実施する基板処理装置の斜透視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を実施する基板処理装置の側面透視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を実施する基板処理装置の一部切断正面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を実施する基板処理装置の処理室断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を実施する基板処理装置の冷却水系統概念図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を実施する基板処理装置の冷却水系統図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を実施する基板処理装置の熱移動部内のペルチェ素子設置部の斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るペルチェ素子を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の一実施形態について説明する。
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態において、基板処理装置は、一例として、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。尚、以下の説明では、基板処理装置として基板に酸化、拡散処理や化学気相堆積(Chemical
Vapor Deposition：CVD)などを行なう縦型の装置（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１は、本発明に適用される処理装置の斜透視図として示されている。また、図２は図１に示す処理装置の側面透視図である。
【００１１】
図１，２に示されているように、シリコン等からなるウエハ（基板）２００（図示せず）を収納したウエハキャリアとしてFOUP（基板収容器。以下ポッドという）１１０が使用されている本発明の処理装置１００は、筐体１１１を備えている。筐体１１１の正面壁１１１ａの正面前方部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が開設され、この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が建て付けられている。
筐体１１１の正面壁１１１ａにはポッド搬入搬出口１１２が筐体１１１の内外を連通するように開設されており、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なっている。
ポッド搬入搬出口１１２の正面前方側にはロードポート（基板収容器受渡し台）１１４が設置されており、ロードポート１１４はポッド１１０を載置されて位置合わせするように構成されている。ポッド１１０はロードポート１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、且つまた、ロードポート１１４上から搬出されるようになっている。
【００１２】
筐体１１１内の前後方向の略中央部における上部には、回転式ポッド棚（基板収容器載置棚）１０５が設置されており、回転式ポッド棚１０５は複数個のポッド１１０を保管するように構成されている。すなわち、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とを備えており、複数枚の棚板１１７はポッド１１０を複数個宛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内におけるロードポート１１４と回転式ポッド棚１０５との間には、ポッド搬送装置（基板収容器搬送装置）１１８が設置されており、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とで構成されており、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、回転式ポッド棚１０５、ポッドオープナ（基板収容器蓋体開閉機構）１２１との間で、ポッド１１０を搬送するように構成されている。
【００１３】
筐体１１１内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体１１９が後端にわたって構築されている。サブ筐体１１９の正面壁１１９ａにはウエハ２００をサブ筐体１１９内に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口（基板搬入搬出口）１２０が一対、垂直方向に上下二段に並べられて開設されており、上下段のウエハ搬入搬出口１２０には一対のポッドオープナ１２１が設置されている。
ポッドオープナ１２１はポッド１１０を載置する載置台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。
【００１４】
サブ筐体１１９はポッド搬送装置１１８や回転式ポッド棚１０５の設置空間から流体的に隔絶された移載室１２４を構成している。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が設置されており、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およびウエハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂとで構成されている。図１に模式的に示されているようにウエハ移載装置エレベータ１２５ｂは、耐圧筐体１１１右側端部とサブ筐体１１９の移動室１２４前方領域右端部との間に設置されている。これら、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびウエハ移載装置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）および脱装（ディスチャージング）するように構成されている。
【００１５】
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、プロセスチューブ１１が設けられている。プロセスチューブ１１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。
【００１６】
図１に模式的に示されているように、耐圧筐体１１１右側端部とサブ筐体１１９の待機部１２６右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。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アーム１２８には蓋体としてのシールキャップ１２９が水平に据え付けられており、シールキャップ１２９はボート２１７を垂直に支持し、プロセスチューブ１１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〜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。
【００１７】
図１に模式的に示されているように移載室１２４のウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ側およ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および防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４が設置されており、ウエハ移載装置１２５ａとクリーンユニット１３４との間には、図示はしないが、ウエハの円周方向の位置を整合させる基板整合装置としてのノッチ合わせ装置１３５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１３５およびウエハ移載装置１２５ａ、待機部１２６にあるボート２１７に流通された後に、図示しないダクトにより吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気がなされるか、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、再びクリーンユニット１３４によって、移載室１２４内に吹き出されるように構成されている。
【００１８】
また、図１、図２、図３、図５に示すように、基板処理装置の動作を制御するコントローラ６００が設けられている。コントローラ６００は信号線Ａを通じてフロントシャッタ１１３及びポッドオープナ１２１を、信号線Ｂを通じてポッド搬送装置１１８を、信号線Ｃを通じて支柱１１６を、信号線Ｄを通じてウエハ移載機構Ｄを、信号線Ｅ通じて圧力コントローラ２１を、信号線Ｆを通じて駆動コントローラ２８を、信号線Ｇを通じて温度コントローラ５３を、信号線Ｈを通じてクリーンユニット１３４を、信号線Ｉを通じて熱移動部５０６を、制御するように構成されている。以下の基板処理装置の動作は、コントローラ６００により制御されている。
【００１９】
（２）基板処理装置の動作
次に、本発明の処理装置の動作について説明する。
図１に示されているように、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、ロードポート１１４の上のポッド１１０はポッド搬送装置１１８によって筐体１１１の内部へポッド搬入搬出口１１２から搬入される。
搬入されたポッド１１０は回転式ポッド棚１０５の指定された棚板１１７へポッド搬送装置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、棚板１１７から一方のポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載されるか、もしくは直接ポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載される。この際、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にはクリーンエア１３３が流通され、充満されている。例えば、移載室１２４にはクリーンエア１３３として窒素ガスが充満することにより、酸素濃度が２０ｐｐｍ以下の雰囲気になり、筐体１１１の内部（大気雰囲気）の酸素濃度よりも遥かに低く設定されている。
【００２０】
載置台１２２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、ウエハ出し入れ口を開放される。
ポッド１１０がポッドオープナ１２１によって開放されると、ウエハ２００はポッド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、ノッチ合わせ装置１３５にてウエハを整合した後、移載室１２４の後方にある待機部１２６へ搬入され、ボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡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に装填する。
【００２１】
この一方（上段または下段）のポッドオープナ１２１におけるウエハ移載機構１２５によるウエハのボート２１７への装填作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ１２１には回転式ポッド棚１０５から別のポッド１１０がポッド搬送装置１１８によって搬送されて移載され、ポッドオープナ１２１によるポッド１１０の開放作業が同時進行される。
【００２２】
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プロセスチューブ１１の下端部が、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１２９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、プロセスチューブ１１内へ搬入（ローディング）されて行く。
【００２３】
ローディング後は、プロセスチューブ１１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１３５でのウエハの整合工程を除き、概上述の逆の手順で、ウエハ２００およびポッド１１０は筐体１１１の外部へ払出される。
【００２４】
図３および図４に示された装置１０は、中心線が垂直になるように縦に配されて支持された縦型のプロセスチューブ１１を備えており、プロセスチューブ１１は互いに同心円に配置されたアウタチューブ１２とインナチューブ１３とから構成されている。
アウタチューブ１２は石英（ＳｉＯ２ ）が使用されて、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に一体成形されている。
インナチューブ１３は上下両端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１３の筒中空部はボートによって長く整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室１４を実質的に形成している。
インナチューブ１３の下端開口はウエハを出し入れするための炉口１５を実質的に構成している。したがって、インナチューブ１３の内径は取り扱うウエハの最大外径（例えば、直径３００ｍｍ）よりも大きくなるように設定されている。
【００２５】
アウタチューブ１２とインナチューブ１３との間の下端部は、略円筒形状に構築されたマニホールド１６によって気密封止されている。アウタチューブ１２およびインナチューブ１３の交換等のために、マニホールド１６はアウタチューブ１２およびインナチューブ１３にそれぞれ着脱自在に取り付けられている。
マニホールド１６が装置１０のサブ筐体１１９に支持されることによって、プロセスチューブ１１は垂直に据え付けられた状態になっている。
【００２６】
アウタチューブ１２とインナチューブ１３との隙間によって排気路１７が、横断面形状が一定幅の円形リング形状に構成されている。
図３に示されているように、マニホールド１６の側壁の上部には排気管１８の一端が接続されており、排気管１８は排気路１７の最下端部に連通した状態になっている。
排気管１８の他端には圧力コントローラ２１によって制御される排気装置１９が接続されており、排気管１８の途中には圧力センサ２０が接続されている。
圧力コントローラ２１は圧力センサ２０からの測定結果に基づいて排気装置１９をフィードバック制御するように構成されている。
【００２７】
マニホールド１６の下方にはガス導入管２２がインナチューブ１３の炉口１５に連通するように配設されており、ガス導入管２２にはガス流量コントローラ２４によって制御される原料ガス供給装置および不活性ガス供給装置（以下、供給装置という。）２３が接続されている。
ガス導入管２２によって炉口１５に導入されたガスはインナチューブ１３の処理室１４内を流通して、排気路１７を通って排気管１８によって排気される。
【００２８】
マニホールド１６には下端開口を閉塞するシールキャップ１２９が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１２９はマニホールド１６の外径と略等しい円盤形状に構築されており、筐体２の待機室３に設備されたボートエレベータ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。
ボートエレベータ１１５はモータ駆動の送りねじ軸装置およびベローズ等によって構成されており、ボートエレベータ１１５のモータ２７は駆動コントローラ２８によって制御されるように構成されている。
シールキャップ１２９の中心線上には回転軸３０が挿通されて回転自在に支承されており、回転軸３０は駆動コントローラ２８によって制御されるモータ２９によって回転駆動されるように構成されている。
回転軸３０の上端にはボート３１が垂直に立脚されて支持されている。
【００２９】
ボート３１は上下で一対の端板３２、３３と、これらの間に架設されて垂直に配設された３本の保持部材３４とを備えており、３本の保持部材３４には多数の保持溝３５が長手方向に等間隔に配されて互いに対向して開口するように刻設されている。ボート３１は３本の保持部材３４の保持溝３５間にウエハ１を挿入されることにより、複数枚のウエハ１を水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持するようになっている。
ボート３１と回転軸３０との間には断熱キャップ部３６が配置されている。
回転軸３０はボート３１をシールキャップ１２９の上面から持ち上げた状態に支持することにより、ボート３１の下端を炉口１５の位置から適当な距離だけ離間させるように構成されている。
断熱キャップ部３６は炉口１５の近傍を断熱するようになっている。
【００３０】
プロセスチューブ１１の外側には、処理室内を加熱する加熱手段としてのヒータユニット４０が同心円に配置されて、サブ筐体１１９に支持された状態で設置されている。
ヒータユニット４０はステンレス鋼（ＳＵＳ）が使用されて上端閉塞で下端開口の円筒形状に形成されたケース４１を備えている。ケース４１の内径および全長はアウタチューブ１２の外径および全長よりも大きく設定されている。ケース４１の内側にはケース４１よりも小径の円筒形状に構築された断熱槽４２が同心円に設置されている。
断熱槽４２の内側には断熱槽４２よりも小径の円筒形状に形成された断熱側壁４３がアウタチューブ１２との間に間隙をとって同心円に設置されている。断熱側壁４３は短尺の円筒形状に形成された断熱ブロック４４が複数個、垂直方向に積み重ねられて１本の筒体に構築されている。
断熱側壁４３の上には断熱天井壁４５が断熱側壁４３の上端開口を閉塞するように被せられている。断熱天井壁４５はケース４１の内径と等しい外径を有する円板形状に形成された断熱プレート４６が複数枚、垂直方向に積み重ねられて１枚の円盤に構築されている。
【００３１】
断熱側壁４３の内周面には発熱体（以下、側壁発熱体という。）４７が、各断熱ブロック４４にそれぞれ敷設されている。
【００３２】
ヒータユニット４０の天井面である断熱天井壁４５の下面の中央部には、サブヒータユニット４８が水平に設置されている。
サブヒータユニット４８は天井発熱体４９とホルダ５０とを備えており、天井発熱体４９を保持したホルダ５０が断熱天井壁４５の下面に吊持されている。
【００３３】
図４に示されているように、側壁発熱体４７および天井発熱体４９の発熱体は、発熱体駆動装置５２に接続されており、発熱体駆動装置５２は温度コントローラ５３によって制御されるように構成されている。
ヒータユニット４０の側壁部には複数本の熱電対５４が上下方向に間隔を置いて配され
て、それぞれ径方向に挿通されており、熱電対５４は計測結果を温度コントローラ５３に送信するようになっている。
温度コントローラ５３は熱電対５４からの計測温度によって発熱体駆動装置５２をフィードバック制御するようになっている。すなわち、温度コントローラ５３は発熱体駆動装置５２の目標温度と熱電対５４の計測温度との誤差を求めて、誤差がある場合には誤差を解消させるフィードバック制御を実行するようになっている。
さらに、温度コントローラ５３は側壁発熱体４７をゾーン制御するように構成されている。
【００３４】
ヒータユニット４０とプロセスチューブ１１との間には、処理室１４とヒータユニット（加熱手段）との間に形成される空間としての冷却エア通路６１が形成されている。冷却エア通路６１は冷却ガスとしての冷却エアを全体的に流通させるように形成されている。
ヒータユニット４０の断熱側壁４３の下端部には給気ダクト６２が環状に敷設されており、給気ダクト６２および断熱側壁４３には吹出口６３が複数個、周方向に略等間隔に配されて径方向および上下方向にも複数個ずつ開設されている。
給気ダクト６２の外周側には冷却エアを供給する給気管６４が接続されており、給気管６４に供給された冷却エアは給気ダクト６２および吹出口６３を通じて冷却エア通路６１の全体に拡散するようになっている。
【００３５】
断熱天井壁４５には冷却エア通路６１の雰囲気を排気する排気流路の一部としての排気孔６５が、同一円形線上で周方向に略等間隔に配置されて上下方向に貫通するように開設されている。
【００３６】
断熱天井壁４５の上には、図３に示すように、排気孔６５と共に第一排気流路の一部を構成する排気フード７０が被せられている。
排気フード７０はステンレス鋼板が使用されて多角形（八角形）の箱形状に組み立てられた筐体７１を備えている。
【００３７】
排気ダクト７６の排気フード７０と反対側端（下流側端）には、排気ダクト７６や排気フード７０等と共に第一排気流路の一部を構成するダンパケース９０が接続されている。ダンパケース９０は平面視の形状が略正方形の直方体の箱形状に形成されている。
【００３８】
図３に示すように、ダンパケース９０には排気ダクト７６やダンパケース９０と共に第一排気流路を構成するラジエータケース３００が接続されている。ラジエータケース３００は平面視の形状が略長方形の直方体の箱形状に形成されている。
【００３９】
ラジエータケース３００内には、冷却手段としてのラジエータが設置されている。 ラジエータケース３００のダンパケース９０との接続側端である上流側端は、ラジエータに冷却すべきガスとしての熱排気（以下、高温ガスという場合がある。）を供給する供給口を構成している。ラジエータケース３００のダンパケース９０との接続側端とは反対側端（下流側端）は、ラジエータによって冷却された熱排気（以下、低温ガスという場合がある。）を排出する排気口を構成している。ラジエータケース３００の排気口には、ラジエータに接続される第二排気流路を構成する排気ダクト１０６が接続されている。排気ダクト１０６はブロアやポンプおよびエゼクタ等の排気装置に接続されるようになっている。
【００４０】
プロセスチューブ１１内の温度を６００℃から７３０℃〜８００℃、例えば、７６０℃の成膜温度まで昇温させ（Ｒａｍｐ
Ｕｐ）、ウエハ温度が成膜温度に達し安定化したところ（Ｐｒｅ Ｈｅａｔ）で反応ガスがガス導入管２２より反応炉１内に導入され、ウエハ２００に成膜処理がなされる（Ｄｅｐｏ）。例えば、ウエハ２００上にＳｉ３Ｎ４膜（窒化シリコン膜、以下、ＳｉＮという。）を成膜する場合には、ＤＣＳ（ジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２））、ＮＨ３等のガスが用いられる。この場合、プロセスチューブ１１は７３０℃〜８００℃の成膜温度に保たれることとなる。
【００４１】
７３０℃〜８００℃に保たれたプロセスチューブ１１とプロセスチューブ１１の外界は、各断熱部（断熱槽４２，断熱側壁４３，断熱天井壁４５，断熱ブロック４４，断熱キャップ部３６）で断熱されているが、各断熱部は高温となっている。これらの各断熱部と各断熱部の周りに設けられた機器を冷却するために、図５に示すように、ラジエータ冷却部５０１、筐体天井壁冷却部５０２、筐体側壁冷却部５０３、炉口冷却部５０４が設けられている。また、これら冷却部への冷却水の流量を監視する流量計５０５が設けられ、冷却水の供給・排出と供給される冷却水から排出される冷却水へ熱の伝達を行う熱移動部５０６が処理装置下後方に設けられている。
【００４２】
ラジエータ冷却部５０１は、図５に示されているように、ラジエータケース３００に設けられ、ラジエータケース３００を冷却できるように構成されている。
【００４３】
筐体天井壁冷却部５０２は、筐体１１１内に設けられた断熱天井壁４５に設けられ、断熱天井壁４５を冷却できるように構成されている。
【００４４】
筐体側壁冷却部５０３は、筐体１１１内に設けられた断熱側壁４３に設けられ、断熱側壁４３を冷却できるように構成されている。
【００４５】
炉口冷却部５０４は、図３、図４に示されているようにプロセスチューブ１１下端およびマニホールド１６に隣接するように設けられ、プロセスチューブ１１下端およびマニホールド１６を冷却できるように構成されている
【００４６】
図６に示されているように、冷却水は、冷却水供給口５１５から各冷却部（ラジエータ冷却部５０１、筐体天井壁冷却部５０２、筐体側壁冷却部５０３、炉口冷却部５０４）に供給され、各冷却部の熱を吸収し、流量計５０５を経た後、冷却水排出口５１６へ流れていく。
【００４７】
冷却水は冷却水供給口５１５では室温、冷却水排出口５１６では、各冷却部の熱を吸収した水が流れ込む為、高温となっている。冷却水供給口５１５を流れる冷却水の温度と冷却水排出口５１６を流れる冷却水の温度の差は処理装置の運用状況によって大きく異なる。
【００４８】
図７に示されているように、熱移動部５０６には、冷却水供給口５１５と冷却水排出口５１６とが設けられ、冷却水供給口５１５と冷却水排出口５１６はそれぞれ、ペルチェ素子５１３で仕切られた熱伝導体５１２に包まれるように構成され、冷却水供給口５１５に供給された冷却水の熱を熱伝導体５１２とペルチェ素子５１３を介して、冷却水排出口５１６に伝達することが可能となっている。また、熱伝導体５１２と、ペルチェ素子５１３と、冷却水供給口５１５および冷却水排出口５１６は、断熱材５１１で覆われている。
【００４９】
熱伝導体５１２に、アルミ等の熱伝導率の高い材料を用いることによって、冷却水供給口５１５から冷却水排出口５１６への熱の伝達を促進させることができる。
【００５０】
図８に示されているように、ペルチェ素子５１３は板状で、吸熱面５２１、放熱面５２２を備えており、電極５１４ａ，電極５１４ｂから電力を供給することで吸熱面５２１から放熱面５２２に熱を移動させるように構成されている。
【００５１】
各冷却部の冷却性能を制御するために、ペルチェ素子５１３への電力供給は常時あるいは間欠的、一時的に行われる。例えば、冷却水供給口５１５を流れる冷却水の温度が室温よりも高いときや、冷却水排出口１６を流れる水の温度が処理装置のアイドル時の温度よりも高いときは、常時あるいは間欠的に動作させる。また、処理装置運用時の特定の動作により一時的に冷却性能が不足しているときは、それに合わせて動作させる。
【００５２】
また、各冷却部の冷却性能の制御は、ペルチェ素子５１３へ供給する電圧、電流によって行うことも可能となっている。
【００５３】
また、各冷却部の冷却性能の制御は、冷却水供給口５１５を流れる冷却水の温度と冷却水排出口５１６を流れる冷却水の温度のいずれか、若しくは両方の温度をフィードバック制御される。すなわち、冷却水供給口５１５の水温が室温より低いときは、ペルチェ素子５１３を動作させなくとも、各部の冷却が可能なため、ペルチェ素子５１３の動作頻度を低くし、冷却水供給口５１５の水温が室温より高いときは、各部を充分に冷却できない可能性があるため、ペルチェ素子５１３の動作頻度を高くする制御を行う。また、冷却水排出口５１６の水温が室温より高いときは、各部を冷却できない可能性があるため、ペルチェ素子５１３の動作頻度を高くし、冷却水排出口５１６の水温が処理装置アイドル時の温度よりも低いときは、各部が過冷却となってしまうので、ペルチェ素子５１３の動作頻度を低くする制御を行う。
【００５４】
冷却水供給口５１６に供給される冷却水の温度と冷却水排出口５１６から排出される冷却水との温度差が大きいと、ペルチェ素子５１３による熱の伝達性能が低下するが、ペルチェ素子５１３を積層することによって、ペルチェ素子５１３一枚当たりの温度差は減らすことができ、冷却水排出口５１６から排出される冷却水が高温となっても充分に熱の伝達を行う事ができる。
【００５５】
（２）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。
【００５６】
（ａ） 本実施形態によれば、ラジエータケース３００からの熱を吸収するためのラジエータ冷却部５０１へ供給される冷却水の温度を下げることができ、冷却水の使用量を増大させずにラジエータ冷却部５０１の冷却性能を向上させることができる。また、余裕度が高くなるため冷却水の使用量を減少させることができる。
【００５７】
（ｂ） 本実施形態によれば、断熱天井壁４５からの熱を吸収するための筐体天井壁冷却部５０２へ供給される冷却水の温度を下げることができ、冷却水の使用量を増大させずに筐体天井壁冷却部５０２の冷却性能を向上させることができる。また、余裕度が高くなるため冷却水の使用量を減少させることができる。
【００５８】
（ｃ） 本実施形態によれば、断熱側壁４３からの熱を吸収するための筐体側壁冷却部５０３へ供給される冷却水の温度を下げることができ、冷却水の使用量を増大させずに筐体側壁冷却部５０３の冷却性能を向上させることができる。また、余裕度が高くなるため冷却水の使用量を減少させることができる。
【００５９】
（ｄ） 本実施形態によれば、プロセスチューブ１１下端およびマニホールド１６からの熱を吸収するための炉口冷却部５０４へ供給される冷却水の温度を下げることができ、冷却水の使用量を増大させずに炉口冷却部５０４の冷却性能を向上させることができる。また、余裕度が高くなるため冷却水の使用量を減少させることができる。
【００６０】
＜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。
【００６１】
＜付記１＞
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
当該処理室内を加熱する加熱部と、
前記処理室外に設けられ、前記処理室と前記処理室外の機器とを冷却する少なくとも1つ以上設けられた冷却部と、
前記冷却部に供給される冷媒の熱を、前記冷却部から排出される冷媒へ熱移動させる熱移動部と、
を有する基板処理装置が提供される。
【００６２】
＜付記２＞
好ましくは、
前記熱移動部には、ペルチェ素子が設けられている
【００６３】
＜付記３＞
また好ましくは、
前記冷媒は、水である。
【００６４】
＜付記４＞
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室へ基板が搬入される工程と、
加熱部が前記処理室内を加熱する工程と、
少なくとも１つ以上設けられた冷却部が、前記処理室と、前記処理室外に設けられた機器を冷却する工程と、
熱移動部が、前記冷却部に供給される冷媒の熱を前記冷却部で加熱され、排出される冷媒へ移動させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【符号の説明】
【００６５】
１０ 装置
１１ プロセスチューブ
１２ アウタチューブ
１３ インナチューブ
１４ 処理室
１５ 炉口
１６ マニホールド
１７ 排気路
１８ 排気管
１９ 排気装置
２０ 圧力センサ
２１ 圧力コントローラ
２２ ガス導入管
２７ モータ
２８ 駆動コントローラ
２９ モータ
３０ 回転軸
３２ 端板
３３ 端板
３４ 保持部材
３５ 保持溝
３６ 断熱キャップ部
４０ ヒータユニット
４１ ケース
４２ 断熱槽
４３ 断熱側壁
４４ 断熱ブロック
４５ 断熱天井壁
４６ 断熱プレート
４７ 発熱体
４８ サブヒータユニット
４９ 天井発熱体
５０ ホルダ
５２ 発熱体駆動装置
５３ 温度コントローラ
５４ 熱電対
６１ 冷却エア通路
６２ 給気ダクト
６３ 吹出口
６４ 給気管
６５ 排気孔
７０ 排気フード
７６ 排気ダクト
９０ ダンパケース
１００ 処理装置
１０３ 正面メンテナンス口
１０４ 正面メンテナンス扉
１０５ 回転式ポッド棚
１０６ 排気ダクト
１１０ ポッド
１１１ 筐体
１１１ａ 正面壁
１１２ ポッド搬入搬出口
１１３ フロントシャッタ
１１４ ロードポート
１１５ ボートエレベータ
１１６ 支柱
１１７ 棚板
１１８ ポッド搬送装置
１１８ａ ポッドエレベータ
１１８ｂ ポッド搬送機構
１１９ サブ筐体
１１９ａ 正面壁
１２０ ウエハ搬入搬出口
１２１ ポッドオープナ
１２２ 載置台
１２３ キャップ着脱機構
１２４ 移載室
１２５ ウエハ移載機構
１２５ａ ウエハ移載装置
１２５ｂ ウエハ移載装置エレベータ
１２５ｃ ツイーザ
１２６ 待機部
１２８ アーム
１２９ シールキャップ
１３３ クリーンエア
１３４ クリーンユニット
１３５ ノッチ合わせ装置
１４７ 炉口シャッタ
２００ ウエハ
２１７ ボート
３００ ラジエータケース
５０１ ラジエータ冷却部
５０２ 筐体天井壁冷却部
５０３ 筐体側壁冷却部
５０４ 炉口冷却部
５０５ 流量計
５０６ 熱移動部
５１１ 断熱材
５１２ 熱伝導体
５１３ ペルチェ素子
５１４ａ 電極
５１４ｂ 電極
５１５ 冷却水供給口
５１６ 冷却水排出口
５２１ 吸熱面
５２２ 放熱面
６００ コントローラ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハやガラス基板等の基板を処理するための基板処理装置およびその装置を用いて基板を処理する工程を有する半導体装置製造装置の冷却水の効率化に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、半導体装置の製造装置や基板処理装置から発生する熱は、液体を媒体として排出する技術が知られている。特許文献１には、半導体装置の製造装置から発生する熱を水で排出する装置の構成が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３１６１５５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
半導体製造装置の冷却構造では、排熱量を増加させる方法として冷却水の流量を増やす方法や、圧力を高める方法が用いられてきた。これらの方法では、配管が破損して水が漏れるリスクがある。そのため、製造装置の排熱量の増加に対する余裕度が低いという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、基板を処理する処理室と、当該処理室内を加熱する加熱手段と、前記処理室外に設けられ、前記処理室外の機器を冷却する冷却手段と、前記冷却手段に供給される冷媒の熱を、前記冷却手段で加熱された後、排出される冷媒へ熱移動させる熱交換部と、を有する基板処理装置が提供される。
【０００６】
本発明の他の態様によれば、基板を処理室に搬入する工程と、当該処理室内を加熱部が加熱する工程と、前記処理室外に設けられ、前記処理室外の機器を冷却手段が冷却する工程と、前記冷却手段に供給される冷媒の熱を、熱移動部が前記冷却手段から排出される冷媒へ移動させる工程とを有する半導体装置の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係る基板処理装置及び半導体装置の製造方法によれば、冷却水の圧力、流量の増加を伴わずに冷却水による冷却性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を実施する基板処理装置の斜透視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を実施する基板処理装置の側面透視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を実施する基板処理装置の一部切断正面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を実施する基板処理装置の処理室断面図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を実施する基板処理装置の冷却水系統概念図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を実施する基板処理装置の冷却水系統図である。
【図７】本発明の一実施形態に係る半導体装置の製造方法を実施する基板処理装置の熱移動部内のペルチェ素子設置部の斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態に係るペルチェ素子を説明するための斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の一実施形態について説明する。
【００１０】
本発明を実施するための最良の形態において、基板処理装置は、一例として、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。尚、以下の説明では、基板処理装置として基板に酸化、拡散処理や化学気相堆積(Chemical
Vapor Deposition：CVD)などを行なう縦型の装置（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１は、本発明に適用される処理装置の斜透視図として示されている。また、図２は図１に示す処理装置の側面透視図である。
【００１１】
図１，２に示されているように、シリコン等からなるウエハ（基板）２００（図示せず）を収納したウエハキャリアとしてFOUP（基板収容器。以下ポッドという）１１０が使用されている本発明の処理装置１００は、筐体１１１を備えている。筐体１１１の正面壁１１１ａの正面前方部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が開設され、この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が建て付けられている。
筐体１１１の正面壁１１１ａにはポッド搬入搬出口１１２が筐体１１１の内外を連通するように開設されており、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なっている。
ポッド搬入搬出口１１２の正面前方側にはロードポート（基板収容器受渡し台）１１４が設置されており、ロードポート１１４はポッド１１０を載置されて位置合わせするように構成されている。ポッド１１０はロードポート１１４上に工程内搬送装置（図示せず）によって搬入され、且つまた、ロードポート１１４上から搬出されるようになっている。
【００１２】
筐体１１１内の前後方向の略中央部における上部には、回転式ポッド棚（基板収容器載置棚）１０５が設置されており、回転式ポッド棚１０５は複数個のポッド１１０を保管するように構成されている。すなわち、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とを備えており、複数枚の棚板１１７はポッド１１０を複数個宛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内におけるロードポート１１４と回転式ポッド棚１０５との間には、ポッド搬送装置（基板収容器搬送装置）１１８が設置されており、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とで構成されており、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、回転式ポッド棚１０５、ポッドオープナ（基板収容器蓋体開閉機構）１２１との間で、ポッド１１０を搬送するように構成されている。
【００１３】
筐体１１１内の前後方向の略中央部における下部には、サブ筐体１１９が後端にわたって構築されている。サブ筐体１１９の正面壁１１９ａにはウエハ２００をサブ筐体１１９内に対して搬入搬出するためのウエハ搬入搬出口（基板搬入搬出口）１２０が一対、垂直方向に上下二段に並べられて開設されており、上下段のウエハ搬入搬出口１２０には一対のポッドオープナ１２１が設置されている。
ポッドオープナ１２１はポッド１１０を載置する載置台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。
【００１４】
サブ筐体１１９はポッド搬送装置１１８や回転式ポッド棚１０５の設置空間から流体的に隔絶された移載室１２４を構成している。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が設置されており、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およびウエハ移載装置１２５ａを昇降させるためのウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂとで構成されている。図１に模式的に示されているようにウエハ移載装置エレベータ１２５ｂは、耐圧筐体１１１右側端部とサブ筐体１１９の移動室１２４前方領域右端部との間に設置されている。これら、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびウエハ移載装置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）および脱装（ディスチャージング）するように構成されている。
【００１５】
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、プロセスチューブ１１が設けられている。プロセスチューブ１１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。
【００１６】
図１に模式的に示されているように、耐圧筐体１１１右側端部とサブ筐体１１９の待機部１２６右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。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アーム１２８には蓋体としてのシールキャップ１２９が水平に据え付けられており、シールキャップ１２９はボート２１７を垂直に支持し、プロセスチューブ１１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〜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。
【００１７】
図１に模式的に示されているように移載室１２４のウエハ移載装置エレベータ１２５ｂ側およ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および防塵フィルタで構成されたクリーンユニット１３４が設置されており、ウエハ移載装置１２５ａとクリーンユニット１３４との間には、図示はしないが、ウエハの円周方向の位置を整合させる基板整合装置としてのノッチ合わせ装置１３５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１３５およびウエハ移載装置１２５ａ、待機部１２６にあるボート２１７に流通された後に、図示しないダクトにより吸い込まれて、筐体１１１の外部に排気がなされるか、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、再びクリーンユニット１３４によって、移載室１２４内に吹き出されるように構成されている。
【００１８】
また、図１、図２、図３、図５に示すように、基板処理装置の動作を制御するコントローラ６００が設けられている。コントローラ６００は信号線Ａを通じてフロントシャッタ１１３及びポッドオープナ１２１を、信号線Ｂを通じてポッド搬送装置１１８を、信号線Ｃを通じて支柱１１６を、信号線Ｄを通じてウエハ移載機構Ｄを、信号線Ｅ通じて圧力コントローラ２１を、信号線Ｆを通じて駆動コントローラ２８を、信号線Ｇを通じて温度コントローラ５３を、信号線Ｈを通じてクリーンユニット１３４を、信号線Ｉを通じて熱移動部５０６を、制御するように構成されている。以下の基板処理装置の動作は、コントローラ６００により制御されている。
【００１９】
（２）基板処理装置の動作
次に、本発明の処理装置の動作について説明する。
図１に示されているように、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、ロードポート１１４の上のポッド１１０はポッド搬送装置１１８によって筐体１１１の内部へポッド搬入搬出口１１２から搬入される。
搬入されたポッド１１０は回転式ポッド棚１０５の指定された棚板１１７へポッド搬送装置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、棚板１１７から一方のポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載されるか、もしくは直接ポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載される。この際、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にはクリーンエア１３３が流通され、充満されている。例えば、移載室１２４にはクリーンエア１３３として窒素ガスが充満することにより、酸素濃度が２０ｐｐｍ以下の雰囲気になり、筐体１１１の内部（大気雰囲気）の酸素濃度よりも遥かに低く設定されている。
【００２０】
載置台１２２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、ウエハ出し入れ口を開放される。
ポッド１１０がポッドオープナ１２１によって開放されると、ウエハ２００はポッド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、ノッチ合わせ装置１３５にてウエハを整合した後、移載室１２４の後方にある待機部１２６へ搬入され、ボート２１７に装填（チャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡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に装填する。
【００２１】
この一方（上段または下段）のポッドオープナ１２１におけるウエハ移載機構１２５によるウエハのボート２１７への装填作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ１２１には回転式ポッド棚１０５から別のポッド１１０がポッド搬送装置１１８によって搬送されて移載され、ポッドオープナ１２１によるポッド１１０の開放作業が同時進行される。
【００２２】
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プロセスチューブ１１の下端部が、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１２９がボートエレベータ１１５によって上昇されることにより、プロセスチューブ１１内へ搬入（ローディング）されて行く。
【００２３】
ローディング後は、プロセスチューブ１１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１３５でのウエハの整合工程を除き、概上述の逆の手順で、ウエハ２００およびポッド１１０は筐体１１１の外部へ払出される。
【００２４】
図３および図４に示された装置１０は、中心線が垂直になるように縦に配されて支持された縦型のプロセスチューブ１１を備えており、プロセスチューブ１１は互いに同心円に配置されたアウタチューブ１２とインナチューブ１３とから構成されている。
アウタチューブ１２は石英（ＳｉＯ２ ）が使用されて、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に一体成形されている。
インナチューブ１３は上下両端が開口した円筒形状に形成されており、インナチューブ１３の筒中空部はボートによって長く整列した状態に保持された複数枚のウエハが搬入される処理室１４を実質的に形成している。
インナチューブ１３の下端開口はウエハを出し入れするための炉口１５を実質的に構成している。したがって、インナチューブ１３の内径は取り扱うウエハの最大外径（例えば、直径３００ｍｍ）よりも大きくなるように設定されている。
【００２５】
アウタチューブ１２とインナチューブ１３との間の下端部は、略円筒形状に構築されたマニホールド１６によって気密封止されている。アウタチューブ１２およびインナチューブ１３の交換等のために、マニホールド１６はアウタチューブ１２およびインナチューブ１３にそれぞれ着脱自在に取り付けられている。
マニホールド１６が装置１０のサブ筐体１１９に支持されることによって、プロセスチューブ１１は垂直に据え付けられた状態になっている。
【００２６】
アウタチューブ１２とインナチューブ１３との隙間によって排気路１７が、横断面形状が一定幅の円形リング形状に構成されている。
図３に示されているように、マニホールド１６の側壁の上部には排気管１８の一端が接続されており、排気管１８は排気路１７の最下端部に連通した状態になっている。
排気管１８の他端には圧力コントローラ２１によって制御される排気装置１９が接続されており、排気管１８の途中には圧力センサ２０が接続されている。
圧力コントローラ２１は圧力センサ２０からの測定結果に基づいて排気装置１９をフィードバック制御するように構成されている。
【００２７】
マニホールド１６の下方にはガス導入管２２がインナチューブ１３の炉口１５に連通するように配設されており、ガス導入管２２にはガス流量コントローラ２４によって制御される原料ガス供給装置および不活性ガス供給装置（以下、供給装置という。）２３が接続されている。
ガス導入管２２によって炉口１５に導入されたガスはインナチューブ１３の処理室１４内を流通して、排気路１７を通って排気管１８によって排気される。
【００２８】
マニホールド１６には下端開口を閉塞するシールキャップ１２９が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１２９はマニホールド１６の外径と略等しい円盤形状に構築されており、筐体２の待機室３に設備されたボートエレベータ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。
ボートエレベータ１１５はモータ駆動の送りねじ軸装置およびベローズ等によって構成されており、ボートエレベータ１１５のモータ２７は駆動コントローラ２８によって制御されるように構成されている。
シールキャップ１２９の中心線上には回転軸３０が挿通されて回転自在に支承されており、回転軸３０は駆動コントローラ２８によって制御されるモータ２９によって回転駆動されるように構成されている。
回転軸３０の上端にはボート３１が垂直に立脚されて支持されている。
【００２９】
ボート３１は上下で一対の端板３２、３３と、これらの間に架設されて垂直に配設された３本の保持部材３４とを備えており、３本の保持部材３４には多数の保持溝３５が長手方向に等間隔に配されて互いに対向して開口するように刻設されている。ボート３１は３本の保持部材３４の保持溝３５間にウエハ１を挿入されることにより、複数枚のウエハ１を水平にかつ互いに中心を揃えた状態に整列させて保持するようになっている。
ボート３１と回転軸３０との間には断熱キャップ部３６が配置されている。
回転軸３０はボート３１をシールキャップ１２９の上面から持ち上げた状態に支持することにより、ボート３１の下端を炉口１５の位置から適当な距離だけ離間させるように構成されている。
断熱キャップ部３６は炉口１５の近傍を断熱するようになっている。
【００３０】
プロセスチューブ１１の外側には、処理室内を加熱する加熱手段としてのヒータユニット４０が同心円に配置されて、サブ筐体１１９に支持された状態で設置されている。
ヒータユニット４０はステンレス鋼（ＳＵＳ）が使用されて上端閉塞で下端開口の円筒形状に形成されたケース４１を備えている。ケース４１の内径および全長はアウタチューブ１２の外径および全長よりも大きく設定されている。ケース４１の内側にはケース４１よりも小径の円筒形状に構築された断熱槽４２が同心円に設置されている。
断熱槽４２の内側には断熱槽４２よりも小径の円筒形状に形成された断熱側壁４３がアウタチューブ１２との間に間隙をとって同心円に設置されている。断熱側壁４３は短尺の円筒形状に形成された断熱ブロック４４が複数個、垂直方向に積み重ねられて１本の筒体に構築されている。
断熱側壁４３の上には断熱天井壁４５が断熱側壁４３の上端開口を閉塞するように被せられている。断熱天井壁４５はケース４１の内径と等しい外径を有する円板形状に形成された断熱プレート４６が複数枚、垂直方向に積み重ねられて１枚の円盤に構築されている。
【００３１】
断熱側壁４３の内周面には発熱体（以下、側壁発熱体という。）４７が、各断熱ブロック４４にそれぞれ敷設されている。
【００３２】
ヒータユニット４０の天井面である断熱天井壁４５の下面の中央部には、サブヒータユニット４８が水平に設置されている。
サブヒータユニット４８は天井発熱体４９とホルダ５０とを備えており、天井発熱体４９を保持したホルダ５０が断熱天井壁４５の下面に吊持されている。
【００３３】
図４に示されているように、側壁発熱体４７および天井発熱体４９の発熱体は、発熱体駆動装置５２に接続されており、発熱体駆動装置５２は温度コントローラ５３によって制御されるように構成されている。
ヒータユニット４０の側壁部には複数本の熱電対５４が上下方向に間隔を置いて配され
て、それぞれ径方向に挿通されており、熱電対５４は計測結果を温度コントローラ５３に送信するようになっている。
温度コントローラ５３は熱電対５４からの計測温度によって発熱体駆動装置５２をフィードバック制御するようになっている。すなわち、温度コントローラ５３は発熱体駆動装置５２の目標温度と熱電対５４の計測温度との誤差を求めて、誤差がある場合には誤差を解消させるフィードバック制御を実行するようになっている。
さらに、温度コントローラ５３は側壁発熱体４７をゾーン制御するように構成されている。
【００３４】
ヒータユニット４０とプロセスチューブ１１との間には、処理室１４とヒータユニット（加熱手段）との間に形成される空間としての冷却エア通路６１が形成されている。冷却エア通路６１は冷却ガスとしての冷却エアを全体的に流通させるように形成されている。
ヒータユニット４０の断熱側壁４３の下端部には給気ダクト６２が環状に敷設されており、給気ダクト６２および断熱側壁４３には吹出口６３が複数個、周方向に略等間隔に配されて径方向および上下方向にも複数個ずつ開設されている。
給気ダクト６２の外周側には冷却エアを供給する給気管６４が接続されており、給気管６４に供給された冷却エアは給気ダクト６２および吹出口６３を通じて冷却エア通路６１の全体に拡散するようになっている。
【００３５】
断熱天井壁４５には冷却エア通路６１の雰囲気を排気する排気流路の一部としての排気孔６５が、同一円形線上で周方向に略等間隔に配置されて上下方向に貫通するように開設されている。
【００３６】
断熱天井壁４５の上には、図３に示すように、排気孔６５と共に第一排気流路の一部を構成する排気フード７０が被せられている。
排気フード７０はステンレス鋼板が使用されて多角形（八角形）の箱形状に組み立てられた筐体７１を備えている。
【００３７】
排気ダクト７６の排気フード７０と反対側端（下流側端）には、排気ダクト７６や排気フード７０等と共に第一排気流路の一部を構成するダンパケース９０が接続されている。ダンパケース９０は平面視の形状が略正方形の直方体の箱形状に形成されている。
【００３８】
図３に示すように、ダンパケース９０には排気ダクト７６やダンパケース９０と共に第一排気流路を構成するラジエータケース３００が接続されている。ラジエータケース３００は平面視の形状が略長方形の直方体の箱形状に形成されている。
【００３９】
ラジエータケース３００内には、冷却手段としてのラジエータが設置されている。 ラジエータケース３００のダンパケース９０との接続側端である上流側端は、ラジエータに冷却すべきガスとしての熱排気（以下、高温ガスという場合がある。）を供給する供給口を構成している。ラジエータケース３００のダンパケース９０との接続側端とは反対側端（下流側端）は、ラジエータによって冷却された熱排気（以下、低温ガスという場合がある。）を排出する排気口を構成している。ラジエータケース３００の排気口には、ラジエータに接続される第二排気流路を構成する排気ダクト１０６が接続されている。排気ダクト１０６はブロアやポンプおよびエゼクタ等の排気装置に接続されるようになっている。
【００４０】
プロセスチューブ１１内の温度を６００℃から７３０℃〜８００℃、例えば、７６０℃の成膜温度まで昇温させ（Ｒａｍｐ
Ｕｐ）、ウエハ温度が成膜温度に達し安定化したところ（Ｐｒｅ Ｈｅａｔ）で反応ガスがガス導入管２２より反応炉１内に導入され、ウエハ２００に成膜処理がなされる（Ｄｅｐｏ）。例えば、ウエハ２００上にＳｉ３Ｎ４膜（窒化シリコン膜、以下、ＳｉＮという。）を成膜する場合には、ＤＣＳ（ジクロルシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２））、ＮＨ３等のガスが用いられる。この場合、プロセスチューブ１１は７３０℃〜８００℃の成膜温度に保たれることとなる。
【００４１】
７３０℃〜８００℃に保たれたプロセスチューブ１１とプロセスチューブ１１の外界は、各断熱部（断熱槽４２，断熱側壁４３，断熱天井壁４５，断熱ブロック４４，断熱キャップ部３６）で断熱されているが、各断熱部は高温となっている。これらの各断熱部と各断熱部の周りに設けられた機器を冷却するために、図５に示すように、ラジエータ冷却部５０１、筐体天井壁冷却部５０２、筐体側壁冷却部５０３、炉口冷却部５０４が設けられている。また、これら冷却部への冷却水の流量を監視する流量計５０５が設けられ、冷却水の供給・排出と供給される冷却水から排出される冷却水へ熱の伝達を行う熱移動部５０６が処理装置下後方に設けられている。
【００４２】
ラジエータ冷却部５０１は、図５に示されているように、ラジエータケース３００に設けられ、ラジエータケース３００を冷却できるように構成されている。
【００４３】
筐体天井壁冷却部５０２は、筐体１１１内に設けられた断熱天井壁４５に設けられ、断熱天井壁４５を冷却できるように構成されている。
【００４４】
筐体側壁冷却部５０３は、筐体１１１内に設けられた断熱側壁４３に設けられ、断熱側壁４３を冷却できるように構成されている。
【００４５】
炉口冷却部５０４は、図３、図４に示されているようにプロセスチューブ１１下端およびマニホールド１６に隣接するように設けられ、プロセスチューブ１１下端およびマニホールド１６を冷却できるように構成されている
【００４６】
図６に示されているように、冷却水は、冷却水供給口５１５から各冷却部（ラジエータ冷却部５０１、筐体天井壁冷却部５０２、筐体側壁冷却部５０３、炉口冷却部５０４）に供給され、各冷却部の熱を吸収し、流量計５０５を経た後、冷却水排出口５１６へ流れていく。
【００４７】
冷却水は冷却水供給口５１５では室温、冷却水排出口５１６では、各冷却部の熱を吸収した水が流れ込む為、高温となっている。冷却水供給口５１５を流れる冷却水の温度と冷却水排出口５１６を流れる冷却水の温度の差は処理装置の運用状況によって大きく異なる。
【００４８】
図７に示されているように、熱移動部５０６には、冷却水供給口５１５と冷却水排出口５１６とが設けられ、冷却水供給口５１５と冷却水排出口５１６はそれぞれ、ペルチェ素子５１３で仕切られた熱伝導体５１２に包まれるように構成され、冷却水供給口５１５に供給された冷却水の熱を熱伝導体５１２とペルチェ素子５１３を介して、冷却水排出口５１６に伝達することが可能となっている。また、熱伝導体５１２と、ペルチェ素子５１３と、冷却水供給口５１５および冷却水排出口５１６は、断熱材５１１で覆われている。
【００４９】
熱伝導体５１２に、アルミ等の熱伝導率の高い材料を用いることによって、冷却水供給口５１５から冷却水排出口５１６への熱の伝達を促進させることができる。
【００５０】
図８に示されているように、ペルチェ素子５１３は板状で、吸熱面５２１、放熱面５２２を備えており、電極５１４ａ，電極５１４ｂから電力を供給することで吸熱面５２１から放熱面５２２に熱を移動させるように構成されている。
【００５１】
各冷却部の冷却性能を制御するために、ペルチェ素子５１３への電力供給は常時あるいは間欠的、一時的に行われる。例えば、冷却水供給口５１５を流れる冷却水の温度が室温よりも高いときや、冷却水排出口１６を流れる水の温度が処理装置のアイドル時の温度よりも高いときは、常時あるいは間欠的に動作させる。また、処理装置運用時の特定の動作により一時的に冷却性能が不足しているときは、それに合わせて動作させる。
【００５２】
また、各冷却部の冷却性能の制御は、ペルチェ素子５１３へ供給する電圧、電流によって行うことも可能となっている。
【００５３】
また、各冷却部の冷却性能の制御は、冷却水供給口５１５を流れる冷却水の温度と冷却水排出口５１６を流れる冷却水の温度のいずれか、若しくは両方の温度をフィードバック制御される。すなわち、冷却水供給口５１５の水温が室温より低いときは、ペルチェ素子５１３を動作させなくとも、各部の冷却が可能なため、ペルチェ素子５１３の動作頻度を低くし、冷却水供給口５１５の水温が室温より高いときは、各部を充分に冷却できない可能性があるため、ペルチェ素子５１３の動作頻度を高くする制御を行う。また、冷却水排出口５１６の水温が室温より高いときは、各部を冷却できない可能性があるため、ペルチェ素子５１３の動作頻度を高くし、冷却水排出口５１６の水温が処理装置アイドル時の温度よりも低いときは、各部が過冷却となってしまうので、ペルチェ素子５１３の動作頻度を低くする制御を行う。
【００５４】
冷却水供給口５１６に供給される冷却水の温度と冷却水排出口５１６から排出される冷却水との温度差が大きいと、ペルチェ素子５１３による熱の伝達性能が低下するが、ペルチェ素子５１３を積層することによって、ペルチェ素子５１３一枚当たりの温度差は減らすことができ、冷却水排出口５１６から排出される冷却水が高温となっても充分に熱の伝達を行う事ができる。
【００５５】
（２）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。
【００５６】
（ａ） 本実施形態によれば、ラジエータケース３００からの熱を吸収するためのラジエータ冷却部５０１へ供給される冷却水の温度を下げることができ、冷却水の使用量を増大させずにラジエータ冷却部５０１の冷却性能を向上させることができる。また、余裕度が高くなるため冷却水の使用量を減少させることができる。
【００５７】
（ｂ） 本実施形態によれば、断熱天井壁４５からの熱を吸収するための筐体天井壁冷却部５０２へ供給される冷却水の温度を下げることができ、冷却水の使用量を増大させずに筐体天井壁冷却部５０２の冷却性能を向上させることができる。また、余裕度が高くなるため冷却水の使用量を減少させることができる。
【００５８】
（ｃ） 本実施形態によれば、断熱側壁４３からの熱を吸収するための筐体側壁冷却部５０３へ供給される冷却水の温度を下げることができ、冷却水の使用量を増大させずに筐体側壁冷却部５０３の冷却性能を向上させることができる。また、余裕度が高くなるため冷却水の使用量を減少させることができる。
【００５９】
（ｄ） 本実施形態によれば、プロセスチューブ１１下端およびマニホールド１６からの熱を吸収するための炉口冷却部５０４へ供給される冷却水の温度を下げることができ、冷却水の使用量を増大させずに炉口冷却部５０４の冷却性能を向上させることができる。また、余裕度が高くなるため冷却水の使用量を減少させることができる。
【００６０】
＜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。
【００６１】
＜付記１＞
本発明の一態様によれば、
基板を処理する処理室と、
当該処理室内を加熱する加熱部と、
前記処理室外に設けられ、前記処理室と前記処理室外の機器とを冷却する少なくとも1つ以上設けられた冷却部と、
前記冷却部に供給される冷媒の熱を、前記冷却部から排出される冷媒へ熱移動させる熱移動部と、
を有する基板処理装置が提供される。
【００６２】
＜付記２＞
好ましくは、
前記熱移動部には、ペルチェ素子が設けられている
【００６３】
＜付記３＞
また好ましくは、
前記冷媒は、水である。
【００６４】
＜付記４＞
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室へ基板が搬入される工程と、
加熱部が前記処理室内を加熱する工程と、
少なくとも１つ以上設けられた冷却部が、前記処理室と、前記処理室外に設けられた機器を冷却する工程と、
熱移動部が、前記冷却部に供給される冷媒の熱を前記冷却部で加熱され、排出される冷媒へ移動させる工程と、
を有する半導体装置の製造方法が提供される。
【符号の説明】
【００６５】
１０ 装置
１１ プロセスチューブ
１２ アウタチューブ
１３ インナチューブ
１４ 処理室
１５ 炉口
１６ マニホールド
１７ 排気路
１８ 排気管
１９ 排気装置
２０ 圧力センサ
２１ 圧力コントローラ
２２ ガス導入管
２７ モータ
２８ 駆動コントローラ
２９ モータ
３０ 回転軸
３２ 端板
３３ 端板
３４ 保持部材
３５ 保持溝
３６ 断熱キャップ部
４０ ヒータユニット
４１ ケース
４２ 断熱槽
４３ 断熱側壁
４４ 断熱ブロック
４５ 断熱天井壁
４６ 断熱プレート
４７ 発熱体
４８ サブヒータユニット
４９ 天井発熱体
５０ ホルダ
５２ 発熱体駆動装置
５３ 温度コントローラ
５４ 熱電対
６１ 冷却エア通路
６２ 給気ダクト
６３ 吹出口
６４ 給気管
６５ 排気孔
７０ 排気フード
７６ 排気ダクト
９０ ダンパケース
１００ 処理装置
１０３ 正面メンテナンス口
１０４ 正面メンテナンス扉
１０５ 回転式ポッド棚
１０６ 排気ダクト
１１０ ポッド
１１１ 筐体
１１１ａ 正面壁
１１２ ポッド搬入搬出口
１１３ フロントシャッタ
１１４ ロードポート
１１５ ボートエレベータ
１１６ 支柱
１１７ 棚板
１１８ ポッド搬送装置
１１８ａ ポッドエレベータ
１１８ｂ ポッド搬送機構
１１９ サブ筐体
１１９ａ 正面壁
１２０ ウエハ搬入搬出口
１２１ ポッドオープナ
１２２ 載置台
１２３ キャップ着脱機構
１２４ 移載室
１２５ ウエハ移載機構
１２５ａ ウエハ移載装置
１２５ｂ ウエハ移載装置エレベータ
１２５ｃ ツイーザ
１２６ 待機部
１２８ アーム
１２９ シールキャップ
１３３ クリーンエア
１３４ クリーンユニット
１３５ ノッチ合わせ装置
１４７ 炉口シャッタ
２００ ウエハ
２１７ ボート
３００ ラジエータケース
５０１ ラジエータ冷却部
５０２ 筐体天井壁冷却部
５０３ 筐体側壁冷却部
５０４ 炉口冷却部
５０５ 流量計
５０６ 熱移動部
５１１ 断熱材
５１２ 熱伝導体
５１３ ペルチェ素子
５１４ａ 電極
５１４ｂ 電極
５１５ 冷却水供給口
５１６ 冷却水排出口
５２１ 吸熱面
５２２ 放熱面
６００ コントローラ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
当該処理室内を加熱する加熱部と、
前記処理室外に設けられ、前記処理室と前記処理室外の機器とを冷却する少なくとも1つ以上設けられた冷却部と、
前記冷却部に供給される冷媒の熱を、前記冷却部から排出される冷媒へ熱移動させる熱移動部と、
を有する基板処理装置。
【請求項１】
基板を処理する処理室と、
当該処理室内を加熱する加熱部と、
前記処理室外に設けられ、前記処理室と前記処理室外の機器とを冷却する少なくとも1つ以上設けられた冷却部と、
前記冷却部に供給される冷媒の熱を、前記冷却部から排出される冷媒へ熱移動させる熱移動部と、
を有する基板処理装置。
【図６】
【図７】
【図８】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図７】
【図８】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−８９６０３（Ｐ２０１２−８９６０３Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３３５２４（Ｐ２０１０−２３３５２４）
【出願日】平成２２年１０月１８日（２０１０．１０．１８）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１８日（２０１０．１０．１８）
【出願人】（０００００１１２２）株式会社日立国際電気 (5,007)
【Ｆターム（参考）】
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