特許 7000393 基板処理装置、ガスボックス及び半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2021-12-27

(45)【発行日】2022-01-19

(54)【発明の名称】基板処理装置、ガスボックス及び半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20220112BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20220112BHJP

   C23C 16/448 20060101ALI20220112BHJP

【ＦＩ】

H01L21/205

H01L21/31 B

C23C16/448

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019174571

(22)【出願日】2019-09-25

(65)【公開番号】P2021052110

(43)【公開日】2021-04-01

【審査請求日】2020-09-08

(73)【特許権者】

【識別番号】318009126

【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ

(72)【発明者】

【氏名】鍋田 和弥

(72)【発明者】

【氏名】竹脇 基哉

【審査官】田中 崇大

(56)【参考文献】

【文献】特開２００７－２４２７９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－０６２２７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－００１９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２６５５０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １６／４４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を処理する処理室を含む処理炉と、
前記処理室に前記基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給路と、
前記処理室に供給される処理ガスの量を制御する処理ガス供給制御部と、
前記処理ガス供給路若しくは前記処理ガス供給制御部の少なくとも一部を加熱するヒータと、
前記処理ガス供給路と前記処理ガス供給制御部と前記ヒータとを収納するガスボックスと、を備え、
前記ガスボックスは、前記ガスボックス外の雰囲気を前記ガスボックス内に吸い込む吸込口と、排気ダクトに接続され前記ガスボックス内の雰囲気を前記排気ダクトに排気する排気口と、前記ガスボックス内の雰囲気を冷却するとともに前記雰囲気の温度を測定又は監視する温度制御機器と、前記ガスボックス内に漏洩した処理ガスを検知するガス漏洩センサと、を備える基板処理装置。

【請求項2】

前記温度制御機器は、前記ガスボックスの内の雰囲気と接触する第１面及び前記ガスボックスの外の雰囲気と接触する第２面を有する放熱フィンと、前記第１面に雰囲気の流れを形成する第１ファンと、ガスボックス内の温度を測定する温度センサと、前記温度センサが測定した温度に応じて、第２面に雰囲気の流れを形成する前記ファンの回転数を制御する温度調整器と、を備える請求項１に記載の基板処理装置。

【請求項3】

前記温度制御機器は、前記第２面に雰囲気の流れを形成する第２ファンを更に備え、前記第２ファンは、前記ガス漏洩センサが漏洩を検知したときに停止させられる請求項２に記載の基板処理装置。

【請求項4】

処理室で基板を処理する基板処理装置に備えられるガスボックスであって、
前記処理室に前記基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給路、及び、前記処理室に供給される処理ガスの量を制御する処理ガス供給制御部と、前記処理ガス供給路若しくは前記処理ガス供給制御部の少なくとも一部を加熱するヒータと、を収納する筐体と、
前記ガスボックス外の雰囲気を前記ガスボックス内に吸い込む吸込口と、
排気ダクトに接続され前記ガスボックス内の雰囲気を前記排気ダクトに排気する排気口と、
前記ガスボックス内の雰囲気を冷却するとともに前記雰囲気の温度を測定又は監視する温度制御機器と、
前記ガスボックス内に漏洩した処理ガスを検知するガス漏洩センサと、を備えるガスボックス。

【請求項5】

処理室に処理ガスを供給して基板を処理する工程を有する半導体装置の製造方法であって、
前記基板を処理する工程では、
前記処理室に前記基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給路、及び、前記処理室に供給される処理ガスの量を制御する処理ガス供給制御部と、前記処理ガス供給路若しくは前記処理ガス供給制御部の少なくとも一部を加熱するヒータと、を収納するガスボックスの内部雰囲気の温度を取得する工程と、
取得した前記温度に基づいて、前記ガスボックスの内部雰囲気を冷却する温度制御機器のファンの回転数を決定する工程と、
吸込口を通じて前記ガスボックスの外から内に取り込まれた前記内部雰囲気を、温度制御機器によって冷却し、排気口から排気ダクトに排気する工程と、を備える半導体装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、基板処理装置、ガスボックス及び半導体装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置（集積回路）等の製造工程において、シリコンウェーハ等の基板に薄膜の堆積、酸化、拡散、アニール等の熱処理を行う基板処理装置が広く用いられている。この種の基板処理装置は、処理室内に処理ガスを供給するガス供給系を有する。ガス供給系は、漏洩ガスの人への曝露を防止するために、ガスボックスと呼ばれるエンクロージャに収納される。ガスボックスは、負圧に管理された排気ダクトに接続され、換気される。

【0003】

常温において液体の原料が、気化器によって加熱及び気化されて処理ガスとして処理室内に供給される場合がある。その際、原料が再液化するのを防ぐため、配管は加熱されうる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００７－２４２７９１号公報

【文献】特開２０１３－６２２７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ガスボックスには、ガス供給系として、電気回路を有し処理ガスの流量を制御するＭＦＣ（マスフローコントローラ）が収納されうる。液体原料の使用などにより、加熱すべき配管の数が多くなったり、大きな被加熱物をガスボックス内に配置したりした場合、熱排気が間に合わず、ガスボックス内の温度（ＭＦＣの環境温度）がより高くなる可能性がある。ガスボックス内の温度が高く維持されたり、上下動する場合、部品特性によりガス流量制御性が悪くなり、処理された基板が製品として満足できない品質になることがある。

【0006】

本開示の目的は、基板処理装置におけるガス流量制御性の低下を防止する技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一態様によれば、基板を処理する処理炉と、前記処理室に前記基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給路と、前記処理室に供給される処理ガスの量を制御する処理ガス供給制御部と、前記処理ガス供給路若しくは前記処理ガス供給制御部の少なくとも一部を加熱するヒータと、前記処理ガス供給路と前記処理ガス供給制御部と前記ヒータとを収納するガスボックスと、を備え、
前記ガスボックスは、前記ガスボックス外の雰囲気を前記ガスボックス内に吸い込む吸込口と、排気ダクトに接続され前記ガスボックス内の雰囲気を前記排気ダクトに排気する排気口と、ガスボックス内の雰囲気を冷却するとともに前記雰囲気の温度を測定又は監視する温度制御機器と、前記ガスボックス内に漏洩した処理ガスを検知するガス漏洩センサと、を備える技術が提供される。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、基板処理装置におけるガス流量制御性の低下を防止する技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態に係る基板処理装置の透視図である。

【図2】実施形態に係る基板処理装置を垂直断面図である。

【図3】実施形態に係るガスボックスの垂直面図である。

【図4】実施形態に係る主コントローラのブロック図である。

【図5】実施形態に係るガスボックスの温度制御に関連する処理のフロー図である。

【図6】実施形態に係る変形されたボックス筐体の垂直面図である。。

【発明を実施するための形態】

【0010】

次に、本開示の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。

【0011】

本開示を実施するための形態において、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ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）を行うバッチ装置を想定する。図１は、本開示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。

【0012】

図１および２に示されているように、本開示の処理装置１００は、複数のウエハ１０２を収容可能なＦＯＵＰ等のポッド１１０（基板収容器、ウエハキャリアとも呼ぶ）によって搬入されたウエハ１０２を、処理炉１０３で処理するように構成される。ポッド搬入搬出口（基板収容器搬入搬出口）１１２は、処理装置１００の筐体１１１の正面壁１１１ａに、筐体１１１の内外を連通するように開設され、フロントシャッタ（搬入搬出口開閉機構）１１３によって開閉される。ロードポート（基板収容器受渡し台）１１４は、ポッド搬入搬出口１１２の正面前方側に設置され、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、またロードポート１１４上から搬出される。

【0013】

回転式ポッド棚（基板収容器載置棚）１０５は、筐体１１１内の前後方向の略中央部における上部に設置され、複数個のポッド１１０を保管す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回転可能に構成される支柱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、複数枚の棚板１１７はその上でポッド１１０を保持する。本例では、１５個のポッドが保持可能であるが、それらの一部のみ図示されている。

【0014】

ポッド搬送装置（基板収容器搬送装置）１１８は、筐体１１１内におけるロードポート１１４と回転式ポッド棚１０５との間に設置され、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との連続動作によって、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）１３１との間で、ポッド１１０を搬送することができる。

【0015】

サブ筐体１１９は、筐体１１１内の前後方向の略中央部における下部に構築され、装填室（ローディングエリア、移載室とも呼ぶ）１２４を画成する。サブ筐体１１９の正面壁１１９ａにはウエハ１０２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、ウエハ搬入搬出口１２０にはポッドオープナ１２１がそれぞれ設置されている。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。

【0016】

装填室１２４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、或いは、設置空間に比べて高い圧力（陽圧）に保たれることによって一方向にのみ流体連通するように構成される。ウエハ移載機構（基板移載機構）１２５は、装填室１２４の前側領域に設置され、ウエハ１０２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（基板移載装置昇降機構）１２５ｂと、１２５ｃ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内の右側面に上下方向に沿って設置される。ウエハ移載装置１２５ａのツイーザ（基板保持体）１２５ｃは、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂおよびウエハ移載装置１２５ａの動作により、ウエハ１０２を載せて若しくは掴んで、ボート（基板保持具）１２７に対してウエハ１０２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。

【0017】

移載室１２４の後側には、ボート１２７を待機させる待機領域１２６が構成されている。処理炉１０３は、待機領域１２６の上方に、炉口を下にして設けられている。処理炉１０３の炉口は、炉口シャッタ（炉口開閉機構）１４７により開閉される。

【0018】

ボートエレベータ（基板保持具昇降機構）１１５は、サブ筐体１１９内の待機領域１２６の右側面に設置され、ボート１２７を昇降させる。アーム１２８は、ボートエレベータ１１５の昇降台に連結され、炉口の蓋としてのシールキャップ１２９を水平に保持する。シールキャップ１２９は、ボート１２７を垂直に支持し、処理炉１０３の炉口の下端部を気密に閉塞可能なように構成されている。ボート１２７は、複数本の柱（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１０２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。

【0019】

移載室１２４内の左側面部には、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を移載室１２４に供給するクリーンユニット１３４が設置される。クリーンユニット１３４は、供給ファンおよび防塵フィルタを備える。移載室１２４内には、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（不図示）が設置されうる。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、ノッチ合わせ装置およびウエハ移載装置１２５ａ、待機部１２６にあるボート１２７に流通された後に、ウエハ移載装置エレベータ１２５ｂやボートエレベータ１１５に沿って設けられた吸気口（不図示）により吸い込まれて、筺体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。

【0020】

ガスボックス１４０ａ，１４０ｂは、上下及び前後に長い直方体状を有し、その一側面が筐体１１１の側面と一直線に連続となるように、筐体１１１の背面に設けられ、ガス供給系を収納する。また他の側面には、開閉するメンテナンス扉８０が設けられ、ガス供給系をメンテナンスできるようになっている。以下、メンテナンス扉８０が設けられる面を、ガスボックス１４０ａ，１４０ｂ自体の正面とする。前面パネル７５は、メンテナンス扉８０を含み、ボックス１４０ａ，１４０ｂの正面を構成する。上側のガスボックス１４０ａは、気体原料やキャリアガスのガスユニットや、ファイナルバルブ等を収納し、下側のガスボックス１４０ａは、液体原料のタンクや気化器、およびそれらの流量制御部等が収納されうる。ガスボックス１４０ｂは、ガスボックス１４０ａにとって処理ガス源となりうる。

【0021】

以下、ボックス１４０ａ，１４０ｂを代表して、ガスボックス１４０ａの内部構成を説明する。図３に示されるように、ガスボックス１４０ａは、全側面を覆うケーシングとしてのボックス筐体７３を有し、ボックス筐体７３の上面７４には、排気ダクト８１に接続され、内部の雰囲気（空気）を排気する排気口８１ａが設けらる。また前面パネル７５の下方には、ボックス筐体７３外の雰囲気（例えば空気）をボックス筐体７３内に吸い込むための吸込口８４が設けられている。排気ダクト８１はステンレス製のフレキシブルダクト等にて連結され、基板処理装置以外のクリーンルームに設置された処理系排ガス路に排気ガスが排気されるようになっている。排気ダクト８１の途中には、排気流量を調整するための手動のダンパ弁８１ｂと、漏洩ガスを検出するガスセンサ８１ｃとが設けられる。

【0022】

ガスボックス１４０ａには、処理炉１０３内の処理室にウエハ１０２を処理する処理ガスを処理ガス供給流量制御部９０を経由して供給する第１の処理ガス供給路としての第１配管８２と、処理ガス供給量制御部９０に処理ガスを供給する第２配管として第２配管８３と、第１配管８２と第２配管８３との間に接続されるガスユニットとしての処理ガス供給流量制御部９０と、が設けられている。本例では、処理室２０１へ向かう第１配管８２は、ボックス筐体７３の内部から上面を通して外部に引き出されている。処理ガス源からの第２配管８３は、ボックス筐体７３の外部から底面７７を通して内部に引き込まれている。第１配管８２、第２配管８３、処理ガス供給量制御部９０の他、タンクや気化器等を含めた総称として、それらをガス供給系と呼ぶ。

【0023】

一般に、処理装置１００では、ウエハを熱処理する際に複数種の化学物質が使用される。化学物質は可燃性、支燃性、毒性、腐食性などに分類され、物質ごとに許容曝露濃度が定められている。化学物質を熱処理炉に搬送する第１配管８や第２配管配管８３は、一般にはステンレスが使用されており、継手などを用いて接続されるため、外部への漏洩の可能性がある。そのため、配管をガスボックス（エンクロージャー）に収納し、ガスボックス内を排気して化学物質の漏洩時に作業員への暴露を防止するのが一般的である。ダンパ弁８１ｂは、ガスボックス内を、化学物質の漏洩からの暴露を防止できる圧力まで下げるように調整される。排気ダクト８１による換気は、化学物質だけでなく、熱排気も行っている。

【0024】

ガスボックス１４０ａ内には、ボックス筐体７３の前面パネル７５と対向する後板７６の内壁に沿って設けられ、第１配管８２や第２配管８３、処理ガス供給量制御部９０の各コンポーネントを支持する基盤９１とを有する。また、ガスボックス１４０ａ内には、配管ヒータ９９と、熱交換ユニット６１も設けられる。

【0025】

処理ガス供給量制御部９０は、下端において第１配管８２と接続され、上端において第２配管８３と接続され、第１配管８２に流入する処理ガスｂの供給流量若しくは供給圧力を制御するようになっている。簡易な例では、処理ガス供給量制御部９０は、上流から下流に向かって流量制御器（ＭＦＣ）９２、エアバルブ９３、及びフィルタ９４が直列接続されて構成される。通常、このような流量制御器流量制御器を含む構成が、ガス種の数、ノズルの数或いはそれらの組合せの数ごとに複数設けられている。

【0026】

配管ヒータ９９は、ガス供給系の内、気化された液体原料が通過しうる部分（加熱対象）の第１配管８２、第２配管８３、ＭＦＣ９２、エアバルブ９３、及びフィルタ９４を加熱する。配管ヒータ９９は、対象を均等に加熱できることが望ましく、流路に沿って取り付けることができるリボンヒータやテープヒータ等の電気ヒータが用いられる。更に断熱材（不図示）が、それら覆うように巻き付けられうる。配管ヒータ９９は、１８０℃程度まで昇温可能であるが、対象の温度は、蒸気圧との関係で、再液化を防ぐことができる温度となるように制御され、例えば３０℃～１００℃である。温度は、液体原料が流通する主経路が支線に比べ高く設定され、主経路の中でも下流ほど高く設定されうる。ＭＦＣ９２、エアバルブ９３は、流路を含んでいる金属製ブロック部が加熱の対象であり、弁体の劣化を防ぐため、比較的低い温度に設定されうる。従って配管ヒータ９９は、設定温度が異なる対象毎に分割され、温度制御用の温度センサ（不図示）と一緒に設けられうる。ガスボックス１４０ｂの場合には、原料タンク、気化器等も、ガスボックス内を温度上昇させうる。これらや配管ヒータ９９を総称して発熱体と呼ぶ。

【0027】

なお、処理炉１０３内の処理室等をドライクリーニングする際には、流路の主経路を含む第１配管８２と第２配管８３には、気化された原料ではなく、クリーニングガスが流れうる。このとき、配管の過剰なエッチングや腐食を防ぐため、配管ヒータ９９の温度は一時的に低く設定され、或いは加熱自体が停止されうる。なお温度を下げる前には、配管を液体原料から断絶した後、配管内に窒素等のパージガスを十分な時間流通させ、配管内を乾燥させるものとする。

【0028】

前面パネル７５の下側には、複数のスリットによって吸込口８４が形成される。整流フィン８７は、吸込口８４の内側で前面パネル７５と平行に設けられ、吸込口８４と処理ガス供給流量制御部９０の上流端との間の空間を仕切る。この空間は下方にむけて開口しており、この整流フィン８７は、吸込口８４から吸い込まれる空気ａの流れの向きを下向きに転換させる。空気ａは、整流フィン８７と底面７７との間の隙間８８を通ることで、ガスボックス１４０ａの内部を、底部を十分にパージしながら上方に流れるようになる。整流フィン８７はまた、吸込口８４を通る流れ（特に流速）が、後述のファン６９の動作によって乱されることを防止する。

【0029】

温度制御機器としての熱交換ユニット６１は、前面パネル７５の内面側に取り付けられ、ガスボックス１４０ａの環境温度を下げる。熱交換ユニット６１は、環境温度センサ６２と、放熱フィン６３と、温度調整器６４と、吸気口６５と排気口６６と、ファン６７とを備える。環境温度センサ６２は、ガスボックス１４０ａ内の空気の温度を測定するものであり、熱容量が小さく応答性の良い熱電対が好ましい。環境温度センサ６２は、ガスボックス１４０ａ内の空気の代表的な温度を測定するために、ガスボックス１４０ａ内で特に高温となる物体から適度に離れるように、例えばガスボックス１４０ａの中心付近に設けられうる。

【0030】

放熱フィン６３は、ガスボックス１４０ａ内外を流体的に隔絶しつつ、熱交換を行うように構成される。放熱フィン６６は金属製で、多数のひだまたは折り返しを有し、ガスボックス１４０ａ内外のそれぞれの空気との接触面積が拡大されている。つまり放熱フィン６６の内気側（第１面）は、ガスボックス１４０ａ内で露出している。

【0031】

ファン６７は、放熱フィン６６の外気側（第２面側）に空気の流れを作ることによって熱交換の効率を調整する。吸気口６５と排気口６６は、前面パネル７５若しくは放熱フィン６３の筐体に設けられる開口であり、ガスボックス１４０ａ外の空気を、放熱フィン６３内に流通させる。ガスボックス１４０ａ内外を連通させないように、前面パネル７５と放熱フィン６３の間には、パッキン（不図示）等が設けられる。

【0032】

温度調整器６４は、環境温度センサ６２が検知した温度を、所定の温度に近づけるようにファン６７の回転数を制御する。ファン６７は、ガスボックス内の環境温度が高ければ回転数が高くなる一方、室温程度であれば回転を止めるように制御されうる。なおファン６７は排気口６６に取り付けるものに限らず、吸気口７にファンファン６７にも取り付けられうる。この制御はフィードバック制御に限らず、例えば、ガスボックス内の発熱体の設定温度と環境温度の関係を利用し、ファン回転数をフィードフォワード制御してもよい。或いは、発熱体の設定温度とファン回転数との関係を保持するテーブルを参照して、ファン回転数を決定してもよい。温度調整器６４は、熱交換ユニット６１又はガスボックス１４０ａの外に別個に設けられてもよい。

【0033】

図６に変形例にかかるボックス筐体の内部構成を示す。この図では、処理ガス供給量制御部９０等の一部の構成は省略されている。熱交換ユニット６１は明示的に筐体６８を備え、その中に放熱フィン６３で仕切られた２つの部屋が形成される。外側の部屋は、外気が吸気口６５、ファン６７、排気口６６を通るように構成される。また内側の部屋では、筐体６８に設けた吸気口６８ａ、吹き出し口６８ｂを通じて、吸気口６８ａに設けたファン６９によって内気が流通するように構成される。このとき、筐体６８は、ファン６９によって形成される流れが、放熱フィン６６のなかを十分に通るように空気を誘導する。筐体６８はまた、ガス漏洩したときの作業員への暴露防止を考慮し、外気側とガスボックス側を完全に隔絶する。

【0034】

ここで、ガス配管の加熱は、冷えた配管の中に気体が通ることで再液化してしまうことを防止することを目的としており、環境温度が低くなりすぎることでヒータの温度制御性が悪くなったり、一部分が冷えすぎたりすることで再液化するリスクが発生する。そこで、ガスボックス内の温度を一定に保ちたい場合、温度調整器６４はファン６７やファン６９の回転数を任意に制御させ、ガスボックス内の温度を、室温以上のある一定の温度に保つこともできる。

【0035】

なお、ファン６９によってガスボックス１４０a内を循環されられる空気は、吹き出し口６８ｂを出たのち、加熱対象の処理ガス供給量制御部９０等に到達する前に、ガスボックス１４０a内に十分広がることが望ましい。これによって吹き出し口６８ｂを出た低温の空気によって、配管等が局所的に冷却されることを防ぐ。例えば、吹き出し口６８ｂは処理ガス供給量制御部９０に対面しない位置に設けられる。

【0036】

また、ファン６９の回転数を制御する場合、仮に空気の温度は一定でも回転数の変動によって、処理ガス供給量制御部９０からの放熱量も変動し、温度が変化してしまう可能性がある。特に、配管ヒータ９９や断熱材で覆われていない、ＭＦＣ９２の電気制御部等の温度が変動しうる。従って、回転数は、配管ヒータ９９の設定温度を変更しない限り一定とするか、変化のレートを非常に小さい値に制限することができる。例えば、温度調整器６４をデジタルＰＩＤ（Proportional-Integral-Differential）コントローラによって実装した場合、その出力（操作量）の変化レートを制限するような設定を行う。温度調整器６４は、処理装置全体を制御する主コントローラ１３１に通信可能に接続され、目標温度等が設定されうる。

【0037】

ガスボックス１４０ｂは、詳細な説明は省略するが、ガスボックス１４０ａと同様に構成される。なお、ガスボックス１４０ｂの排気口８１ａは、。

【0038】

ここで図４を参照して、制御部である主コントローラ１３１の構成を説明する。主コントローラ１３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１３１ａ，ＲＡＭ（Random Access Memory）１３１ｂ，記憶装置１３１ｃ，Ｉ／Ｏポート１３１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１３１ｂ，記憶装置１３１ｃ，Ｉ／Ｏポート１３１ｄは、内部バスを介して、ＣＰＵ１３１ａ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１３１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１３２と、後述の制御プログラム等を外部記録媒体からロードするための媒体リーダ１３３が接続されている。

【0039】

記憶装置１３１ｃ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１３１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラム、後述する半導体装置の製造方法の手順や条件などが記載されたプロセスレシピなどが、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する半導体装置の製造方法における各工程（各ステップ）をコントローラ１３１に実行させ、所定の結果を得ることができ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、制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。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、プロセスレシピ及び制御プログラムの組み合わせを含む場合がある。ＲＡＭ１３１ｂは、ＣＰＵ１３１ａ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。

【0040】

Ｉ／Ｏポート１３１ｄは、上述のＭＦＣ９２、エアバルブ９３、配管ヒータ９９、ロードポート１１４、回転式ポッド棚１０５、ポッド搬送装置１１８、ポッドオープナ１３１、ウエハ移載機１２５、ボートエレベータ１１５、炉口シャッタ１４７等を電気信号によって操作可能に構成されている。

【0041】

ＣＰＵ１３１ａは、記憶装置１３１ｃ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１３２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１３１ｃからレシピ等を読み出すように構成されている。ＣＰＵ１３１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ９２、エアバルブ９３、配管ヒータ９９等、処理装置１００の各部を制御するように構成されている。

【0042】

図５に、温度調整器６４及び主コントローラ１３１による、ガスボックス１４０ａ，１４０ｂの温度制御のフローの一例が示される。この処理は、発熱体が通電されている間、反復して継続される。すなわち通電によってガスボックス１４０ａ内が目標温度を超える高温になる前に、主コントローラ１３１によって、目標温度が設定されることで開始される。

【0043】

ステップＳ１０において、温度調整器６４は環境温度センサ６２の検知温度を制御量として取得する。

【0044】

ステップＳ１１において、温度調整器６４は、回転数を決定する。例えば前回に保存しておいた、内部状態を読み出し、この内部状態と、検知温度と目標温度の差分に基づいて、内部状態を更新する。そして新たな内部状態に基づいて、操作量である回転数を算出する。ここで内部状態とは例えば、微分器への入力信号や、積分器の出力信号である。ファン６７の制御に用いられるＰＩＤパラメータは、ファン６９のＰＩＤパラメータよりも時定数が小さくなるように設定されうる。

【0045】

ステップＳ１２において、温度調整器６４は、ファン６７へ回転数をセットする。例えばファン６７へ、回転数に対応する電圧を印加する。これによりファン６７は、決定された回転数で回転する。このとき、吸込口８４からガスボックス１４０ａ内に取り込まれた外の雰囲気が、熱交換ユニット６１の放熱フィン６６によって冷却され、排気口８１ａから排気ダクト８１に排気される。

【0046】

ステップＳ１４において、温度調整器６４は、制御量や操作量が異常な状態にあると判定したときは、主コントローラ１３１やエラー信号を報知する。あるいは、温度調整器６４は単に現在の制御量や操作量を主コントローラ１３１の伝達し、異常の判定を主コントローラ１３１で行ってもよい。異常な状態とは、制御量が、目標温度よりも所定以上大きい場合や、操作量が所定時間以上最大値で飽和している場合である。また、ファンの実際の回転数を検知できる場合、ファンの停止（故障）を異常と判定してもよい。

【0047】

ステップＳ１５において、ステップＳ１４において異常が検知されていた場合、主コントローラ１３１は、対応する所定のインターロック動作を実行する。具体的には、特に高い温度に設定された配管或いは発熱量の大きい発熱体に関連するガスの供給を、エアバルブ９３或いはより上流のバルブを操作して停止するとともに、第１配管８２、第２配管８３に適宜パージガスを流通させ、また配管ヒータ９９等の発熱体への給電を停止または弱める。ウエハの処理レシピが進行中の際は、レシピを中断してアラームを発報し、操作員による確認を待つ。なお異常が軽微な場合は、アラームを発報しつつレシピは続行してもよい。この間、異常な温度の推移や、異常が持続した時間の累積がログとして記録されうる。

【0048】

ステップＳ１６において、主コントローラ１３１は、ガスセンサ８１ｃが、漏洩ガスを検知している（ガス漏洩アラームが発報されている）か判定し、漏洩ガスを検知している場合、対応する所定のインターロック動作を実行する。具体的には、ステップＳ１５と同様のバルブ操作に加え、ファン６７を停止させる。これは、ファン６７の稼働によって拡大するガスボックス１４０ａ内の圧力偏差が、ボックス筐体７３からの予期しないリークを生じさたり、ファン６７による攪拌が吸気口８４から排気口８１ａへの一様な流れによって維持される拡散バリアを破壊し、吸気口８４へ向かうガス拡散によってリークが生じたりする恐れがあるためである。ファン６７を停止させることで、ガス漏洩に対する安全性が最大化されうる。

【0049】

本実施形態によれば、ガスボックス１４０ａの気密性を維持しつつ内部を冷却可能な熱交換ユニット６１を設けたことで、加熱する配管の数が多くなった場合や大きな被加熱物をガスボックス内に配置した場合でも、ガスボックス内の空気を所定以下の温度に保つことができ、基板処理の生産性を維持し、電気部品等が破損し難い装置とすることができる。電気部品は、ＭＦＣに用いられるような能動部品に限らず、配線ケーブル等も含まれうる。

【0050】

逆に言えば、本実施形態によって、ガスボックス内の空気を所定以下の温度に保ちながら、配管等を加熱できる上限温度を高めることができる。別の言い方をすれば、被加熱物（配管等）と、被加熱物ではないもの（電気部品等）との温度差を拡大できる。電気部品は、温度が上昇すると短寿命化するほか、望ましくないガス（有機ガスやリン等の金属）を放出し、ウエハの処理の品質を低下させうる。

【0051】

また、本実施形態によれば、排気ダクト８１への排気を増加させることなく、ガスボックス内を所定以下の温度に保つに保つことができる。処理系排ガス路の排気には、除害のためのコストがかかっており、そこへ大量の空気を流すことは運用コストの増加を招く。また排気ダクト８１には、緊急時に排出される爆発性のガスをその爆発下限界以下の濃度に希釈するために、大量の不活性ガスが流されることがあり、そのような際に排気能力を超えないよう、十分な排気能力を用意しようとすると設備コストが増加する。

【0052】

また、本実施形態によれば、熱交換ユニット６１を正面パネルのメンテナンス扉８０に取り付けたことで、ガスボックスを大型化させることなく、熱交換ユニット６１に十分な冷却能力を持たせることができる。熱交換ユニット６１は空冷式のため、電気ケーブルによる接続のみが必要であり、可動するメンテナンス扉８０へ容易に取り付けられ、ファン６７の交換もしやすい。

【0053】

上述の実施形態の説明では、処理ガス供給量制御部９０は、ＭＦＣ９２等のコンポーネントが、個別配管で相互接続される構成としたが、集積化ガスシステムとして実現してもよい。その場合、配管ヒータによる加熱は、内部にコンポーネント間を接続する流路を有し、その上にコンポーネントを搭載するベースブロックを単位として行われる。また隣接するＭＦＣの間には、空気が流通する隙間を設け、電気回路部の過熱を防ぐことができる。

【0054】

＜付記＞ 本開示は以下の内容を含む。

【0055】

前記熱交換器は、前記ガスボックス内部に設けられ、前記低温源として前記ガスボックス外の空気を用いるものであって、前記ガスボックスに設けた上通気口及び下通気口に連通し、ガス制御ユニットが設けられた空間とは遮断された外部空気流路に接触するとともに、前記空間にも接触するように構成され、前記外部空気流路には冷媒ファンが設けられる。

【0056】

前記熱交換器は、前記ガスボックスの開閉扉に設けられる。

【符号の説明】

【0057】

６１ 熱交換ユニット（温度制御機器）、 ６２ 環境温度センサ、 ６３ 放熱フィン、 ６４ 温度調整器、 ６５ 吸気口、 ６６ 排気口、 ６７、６９ ファン、 ６８ 筐体、 ７３ ボックス筐体、 ７５ 正面パネル、 ８１ 排気ダクト、 ８１ｃ ガスセンサ、 ８２ 第１配管（第１の処理ガス供給路）、 ８３ 第２配管（第２の処理ガス供給路）、 ８４ 吸込口、 ９０ 処理ガス供給流量制御部、 ９２ ＭＦＣ、 ９３ エアバルブ、 １００ 処理装置、 １０２ ウエハ、 １０３ 処理炉

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】