(57)【要約】【課題】配管温度不均一によるコールドスポットへの副生成物付着を抑制することのできる構成を提供することにある。【解決手段】基板を処理する処理室と、処理室内に原料ガスを供給する供給配管を有するガス供給系と、処理室から原料ガスを含む排気ガスを排出する排気配管を有する排気系と、を有し、供給配管及び排気配管のうち少なくともどちらか一方の配管が、原料ガス若しくは排気ガスの第一の流路を構成する内管と、内管の外側に設けられ、内管の外壁との間に第二の流路を形成する部材と、部材の外側との間の空間を有するために、内管を囲うように設けられる外管と、を備えた構成が提供される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を処理する処理室と、前記処理室内に原料ガスを供給する供給配管を有するガス供給系と、前記処理室から前記原料ガスを含む排気ガスを排出する排気配管を有する排気系と、を有し、
前記供給配管及び前記排気配管のうち少なくともどちらか一方の配管が、前記原料ガス若しくは前記排気ガスの第一の流路を構成する内管と、前記内管の外側に設けられ、前記内管の外壁との間に第二の流路を形成する部材と、前記部材の外側との間の空間を有するために、前記内管を囲うように設けられる外管と、を備えた基板処理装置。
【請求項２】
更に、前記第二の流路を介して流体の給排を行う給排機構と、前記空間を真空状態にして外気から前記内管を断熱する断熱機構と、前記第二の流路を流れる前記流体の給排、前記空間の雰囲気をそれぞれ制御して、前記内管が所定の温度に加熱及び冷却されるよう、前記断熱機構及び前記給排機構を制御する制御部と、を備える請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記空間は、少なくとも前記内管の外壁の一部と接触するように設けられ、前記第二の流路は、前記内管の外壁に沿って螺旋状に設けられている請求項１記載の基板処理装置。
【請求項４】
原料ガスまたは排気ガスの流路を構成する内管と、前記内管の外側に設けられ、前記内管の外壁との間に第二の流路を形成する部材と、前記部材との間に空間を有するために、前記内管を囲うように設けられる外管と、を備えた断熱配管構造。
【請求項５】
原料ガスまたは前記排気ガスの流路を構成する内管と、前記内管を囲うように設けられ、内部に空間を有する外管と、を備えた断熱配管構造であって、
前記外管は、前記内管を覆うように設けられ、前記内管を加熱及び冷却する流体を連通させる第二の流路を備える第一の空間と、該第一の空間を覆うように設けられ、真空排気または真空封じ込めが可能な第二の空間と、がそれぞれ隔離されるよう構成されている断熱配管構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板処理装置、及び断熱配管構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置は必要なガスの供給及び排気等を行なう必要があり、ガスの供給及び排気配管にはその配管を加熱するヒータを備え、加熱状態を保持して内部を流通するガス等の冷却による再液化、副生成物の付着を防ぐように考慮されている。配管の加熱方法としては、保温材とガラス布等に電熱線を埋設したジャケットヒータを配管に直接巻き付けたもの等が知られている。ジャケットヒータを用いた加熱では、ヒータ部位と、配管への密着度等のバラツキにより、配管の温度ムラを生じる問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２５２２７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、配管温度不均一によるコールドスポットへの副生成物付着を抑制することのできる構成を提供することにある。
【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、前記処理室内に原料ガスを供給する供給配管を有するガス供給系と、前記処理室から前記原料ガスを含む排気ガスを排出する排気配管を有する排気系と、を有し、  前記供給配管及び前記排気配管のうち少なくともどちらか一方の配管が、前記原料ガス若しくは前記排気ガスの第一の流路を構成する内管と、前記内管の外側に設けられ、前記内管の外壁との間に第二の流路を形成する部材と、前記部材の外側との間の空間を有するために、前記内管を囲うように設けられる外管と、を備えた構成が提供される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、配管の温度ムラを低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態に係る基板処理装置で好適に用いられる処理炉を説明するための概略縦断面図である。
【図２】実施形態に係る基板処理装置で好適に用いられる配管加熱の基本構成を説明するための断面斜視図である。
【図３】実施形態に係る基板処理装置で好適に用いられる他の配管加熱の基本構成を説明するための断面斜視図である。
【図４】実施形態に係る基板処理装置で好適に用いられる流体給排機構、断熱機構、加熱機構および冷却機構を説明するためのブロック図である。
【図５】実施形態に係る基板処理装置で好適に用いられるコントローラの構造を説明するためのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【０００９】
（１）基板処理装置の構成
実施形態に係る基板処理装置について図１を用いて説明する。図１は、供給配管１０、２２、２３、２４、及び排気配管２３１、２０に後述する断熱配管１００が用いられた時の概略図を示している。
【００１０】
（処理炉）
図１に示すように、加熱手段であるヒータ２０７の内側に、基板であるウエハ２００を処理する処理容器として反応管２０３が設けられ、この反応管２０３の下端開口は蓋体であるシールキャップ２１９により気密部材であるＯリング２２０を介して気密に閉塞され、少なくとも、ヒータ２０７、反応管２０３、炉口部としてのマニホールド２０９、シールキャップ２１９により処理炉２０２を形成し、少なくとも反応管２０３、炉口部２０９およびシールキャップ２１９により処理室２０１を形成している。シールキャップ２１９には石英キャップ２１８を介して基板保持手段であるボート２１７が設置され、処理室２０１内に挿入される。ボート２１７にはバッチ処理される複数のウエハ２００が水平に多段に積載される。ヒータ２０７は処理室２０１に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱する。
【００１１】
第１の原料ガス用のガス供給器４から供給配管１０と流量を制御するための流量制御器（マスフローコントローラ：ＭＦＣ）４１と供給配管２２とバルブ３４と供給配管２３を介し、さらに処理室２０１内に設置されたノズル２３４を介して、処理室２０１内に第１の原料ガスが供給される。供給配管１０、流量制御器４１、供給配管２２、バルブ３４、供給配管２３、ノズル２３４により第１のガス供給系を構成する。第２の原料ガス用のガス供給器５から供給配管１１と流量を制御するための流量制御器３２と供給配管２５とバルブ３５と供給配管２４を介して、さらに処理室２０１内に設置されたノズル２３３を介して、処理室２０１内に第２の原料ガスが供給される。供給配管１１、流量制御器３２、供給配管２５、バルブ３５、供給配管２４、ノズル２３３により第２の原料ガス供給系を構成する。
【００１２】
供給配管２３には、不活性ガスを供給するための供給配管４０がバルブ３９を介してバルブ３４の上流側に接続されている。また、供給配管２４には、不活性ガスを供給するための供給配管６がバルブ３６を介してバルブ３５の上流側に接続されている。
【００１３】
処理室２０１は、ガスを排気する排気管である排気配管２３１によりＡＰＣバルブ２４３と排気配管２０を介して真空ポンプ２４６に接続されている。排気配管２３１、ＡＰＣバルブ２４３、排気配管２０、真空ポンプ２４６によりガス排気系を構成する。
【００１４】
反応管２０３の下部から上部にわたりウエハ２００の積載方向に沿って、ノズル２３４が設置されている。そしてノズル２３４にはガスを供給するための複数のガス供給孔が設けられている。このガス供給孔は隣接するウエハ２００とウエハ２００の中間位置に開けられ、ウエハ２００表面にガスが供給される。ノズル２３４の位置より反応管２０３の内周を１２０°程度回った位置に、ウエハ２００の積載方向に沿ってノズル２３３が同様に設置されている。このノズル２３３にも同様に複数のガス供給孔が設けられている。ノズル２３４は処理室２０１内に供給配管１０からの第１の原料ガス及び供給配管４０からの不活性ガスを供給する。また、ノズル２３３は処理室２０１内に供給配管１１からの第２の原料ガス及び供給配管６からの不活性ガスを供給する。ノズル２３４及びノズル２３３から交互に処理室２０１内に原料ガスが供給されて成膜が行われる。
【００１５】
反応管２０３内には複数枚のウエハ２００を多段に同一間隔で載置するボート２１７が設けられており、このボート２１７は図示しないボートエレベータにより反応管２０３内に出入りできるようになっている。また、処理の均一性を向上するためにボート２１７を回転するための回転手段であるボート回転機構２６７が設けてあり、ボート回転機構２６７を回転することにより石英キャップ２１８に保持されたボート２１７を回転するようになっている。
【００１６】
（断熱配管）
断熱配管について図２〜４を用いて説明する。
【００１７】
図２に示すように、断熱配管１００は、原料ガスまたは排気ガスの流路（第一の流路）を構成する内管１０１と、内管１０１を囲うように設けられる外管１０２とを備える。外管１０２は、内管外壁１０１ａと隔離部としての隔壁１０２ａとで形成する第一の空間１０２ｃと隔壁１０２ａと外管外壁１０２ｂとで形成する第二の空間１０２ｄとを備える。第一の空間１０２ｃは内管外壁１０１ａに沿って（接触して）流体媒体を流せる帯状の流路（第二の流路）を構成し、高温流体にて昇温、また低温流体にて降温可能である。よって、第二の流路に供給される流体の温度（熱）に応じて内管１０１が加熱または冷却される。第二の空間は真空排気または真空封じ込めが可能である。断熱配管１００は、第一の空間１０２ｃに流体媒体を供給する流体媒体供給管１０３と、第一の空間１０２ｃから流体媒体を排出する流体媒体排出管１０４と、第二の空間１０２ｄを真空排気する排出管１０５とを備える。
【００１８】
図２の第一の空間１０２ｃは帯状である。即ち、内管外壁１０１ａを覆う(囲う)ように設けられる。このような断熱配管構成であれば、その断熱配管の断面は、内管外壁１０１ａから外管外壁１０２ｂまでの構成が、第一の空間１０２ｃ、隔壁１０２ａ、第二の空間１０２ｄと同じである。よって、第二の空間１０２ｄと内管外壁１０１ａが隔壁１０２ａにより形成される第一の空間１０２ｃで分離され、理想的ではあるが、但し、この断熱配管構成は、この隔壁１０２ａも配管であるため作成コストがかかる。
【００１９】
図３に示すように、空間１０２は内管外壁１０１ａに沿う螺旋状であってもよい。すなわち、内管外壁１０１ａと隔壁１０２ａとの間に空間がない部分が存在してもよい。この場合、隔壁１０２ａと内管外壁１０１ａとで形成される第一の空間１０２ｃは、第二の流路を構成しているので、第二の流路は螺旋状であるといえる。この断熱配管構成において、隔壁１０２ａは、流路を形成する部材(断熱部材)として構成されている。このような断熱配管構成であっても、外管外壁１０２ｂからの熱逃げを抑制することができ、内管１０１を加熱することができる。尚、第一の空間１０２ｃに内管１０１を加熱する加熱部を設け、該加熱部は、内管外壁１０１ａに螺旋状に巻き付けられるよう構成してもよい。この断熱配管構成によれば、供給配管１０、２２、２３、２４、及び排気配管２３１、２０の加熱を更に均等にすることができる。
【００２０】
断熱配管１００の内管１０１の温度を昇温する場合は、第一の空間１０２ｃ（第二の流路）に高温流体を流して第二の空間１０２ｄを真空状態とすることで外管外壁１０２ｂへの対流伝熱を抑制し断熱することができる。断熱配管１００の内管１０１の温度を降温する場合は、第一の空間１０２ｃに低温流体を流して内管外壁１０１ａの熱を低温流体に伝達し降温を加速することができる。この場合、第二の空間１０２ｄに流体（例えばＮ２）を供給させ、内管外壁１０１ａの熱を第二空間１０２ｄの流体に伝達し、降温を促進するにしてもよい。
【００２１】
図４に示すように、基板処理時においては、流体供給器１１１から供給される流体は、流体加熱器１１２で所定の温度に加熱され、バルブ１１５ａと流体媒体供給管１０３を介して断熱配管１００の第一の空間１０２ｃに供給される。第一の空間１０２ｃを流れた流体は、流体媒体排出管１０４とバルブ１１５ｃと循環ポンプ１１６を介して流体加熱器１１２に戻され、所定の温度に再加熱して第一の空間１０２ｃに供給される。
【００２２】
また、図４に示すように、メンテナンス時や低温で処理室内のセルフクリーニングを行う時等においては、流体供給器１１１から供給される流体は、流体冷却器１１３で所定の温度に冷却され、バルブ１１５ｂと流体媒体供給管１０３を介して断熱配管１００の第一の空間１０２ｃに供給される。第一の空間１０２ｃを流れた流体は、流体媒体排出管１０４とバルブ１１５ｄと循環ポンプ１１７を介して流体冷却器１１３に戻され、所定の温度に再冷却して第一の空間１０２ｃに供給される。なお、流体冷却器１１３で冷却される所定の温度は流体加熱器１１２で加熱される所定の温度よりも低い。
【００２３】
また、流体供給器１１１からの流体は、オフ状態の流体加熱器１１２、バルブ１１５ａ、流体媒介供給管１０３を介して第一の空間１０２ｃに供給される。このとき、室温程度の流体が第一の空間１０２ｃに供給される。このように、流体冷却器１１３が無い構成であっても、冷却することができる。
【００２４】
また、第一の空間１０２ｃに供給された流体を循環ポンプ１１６により流体加熱器１１２に、循環ポンプ１１７により流体冷却器１１３に循環させる循環機構に代えて、第一の空間１０２ｃに供給された流体を排気ポンプにより排気する構成にしてもよい。
【００２５】
流体供給器１１１、流体加熱器１１２、流体冷却器１１３、バルブ１１５ａ、バルブ１１５ｂ、流体媒体供給管１０３、第一の空間（第二の流路）１０２ｃ、流体媒体排出管１０４、バルブ１１５ｃ、バルブ１１５ｄは流体の給排を行う給排機構１２０を構成する。
【００２６】
また、図４に示すように、基板処理時においては、第二の空間１０２ｄは排出管１０５とバルブ１１５ｅを介して真空ポンプ１１４で真空状態にされる。真空ポンプ１１４の代わりに真空ポンプ２４６を用いてもよい。第二の空間１０２ｄ、バルブ１１５ｅ、真空ポンプ１１４は空間１０２ｄを真空状態にして外気から内管１０１を断熱する断熱機構１３０を構成する。
【００２７】
また、図４に示すように、メンテナンス時等においては、第二の空間１０２ｄにはバルブ１１５ｅ、流体媒体供給管１０６を介して流体が供給される。
【００２８】
第一の空間１０２ｃ、第二の空間１０２ｄに供給及び排気される媒体は、流体であればよく、液体でも気体でも構わない。第一の空間１０２ｃ、１０２ｄに供給する媒体である気体は大気の他にＮ２、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｃｒ、Ｘｅガス等の不活性ガスのいずれかであってもよい。
【００２９】
内管１０１、外管１０２および隔壁１０２ａは、例えばステンレスやアルミ合金やニッケル合金等の金属部材またはそれらに耐腐食目的のコーティングを実施したもので形成される。
【００３０】
（コントローラ）
コントローラについて図５を用いて説明する。
制御部（制御手段）であるコントローラ３２１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）３２１ａ、ＲＡＭ（Random Access Memory）３２１ｂ、記憶装置３２１ｃ、Ｉ／Ｏポート３２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ３２１ｂ、記憶装置３２１ｃ、Ｉ／Ｏポート３２１ｄは、内部バス３２１ｅを介して、ＣＰＵ３２１ａ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３２１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３２２が接続されている。
【００３１】
記憶装置３２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）等で構成される。記憶装置３２１ｃ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セスレシピ等が、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コントローラ３２１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る。また、ＲＡＭ３２１ｂは、ＣＰＵ３２１ａ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。
【００３２】
Ｉ／Ｏポート３２１ｄは、上述の流量制御器３２，３３、バルブ３４，３５，３６，３９、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４３、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ２６３、回転機構２６７、給排機構１２０、断熱機構１３０等に接続されている。
【００３３】
ＣＰＵ３２１ａは、記憶装置３２１ｃ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３２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置３２１ｃ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、ＣＰＵ３２１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、流量制御器３２，３３，４１による各種ガスの流量調整動作、バルブ３４，３５，３６，３９の開閉動作、ＡＰＣバルブ２４３の開閉動作及びＡＰＣバルブ２４３による圧力センサ２４５に基づく圧力調整動作、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、給排機構１２０および断熱機構１３０による供給配管１０，２２，２３，２４および排気配管２３１，２０の温度調整等を制御するように構成されている。
【００３４】
なお、コントローラ３２１は、外部記憶装置（例えば、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）３２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。記憶装置３２１ｃや外部記憶装置３２３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ている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。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３２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置３２３単体のみを含む場合、または、その両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置３２３を用いず、インターネットや専用回線等の通信手段を用いて行ってもよい。
【００３５】
（２）基板処理工程
次に、上述の基板処理装置１を用い、半導体装置（デバイス）の製造工程の一工程として、基板上に膜を形成する処理（以下、成膜処理ともいう）のシーケンス例について説明する。ここでは、基板としてのウエハ２００に対して、第１の処理ガス（原料ガス）と第２の処理ガス（反応ガス）とを交互に供給することで、ウエハ２００上に膜を形成する例について説明する。
【００３６】
以下、原料ガスとしてヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガスを用い、反応ガスとしてアンモニア（ＮＨ３）ガスを用い、ウエハ２００上にシリコン窒化膜（Ｓｉ３Ｎ４膜、以下、ＳｉＮ膜ともいう）を形成する例について説明する。なお、以下の説明において、基板処理装置１を構成する各部の動作はコントローラ３２１により制御される。
【００３７】
本実施形態における成膜処理では、処理室２０１内のウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給する工程と、処理室２０１内からＨＣＤＳガス（残留ガス）を除去する工程と、処理室２０１内のウエハ２００に対してＮＨ３ガスを供給する工程と、処理室２０１内からＮＨ３ガス（残留ガス）を除去する工程と、を非同時に行うサイクルを所定回数（１回以上）行うことで、ウエハ２００上にＳｉＮ膜を形成する。
【００３８】
また、本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
【００３９】
（ウエハチャージおよびボートロード）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填されると、ボート２１７は、図示しないボートエレベータによって処理室２０１内に搬入される。このとき、シールキャップ２１９は、Ｏリング２２０を介して反応管２０３の下端を気密に閉塞（シール）した状態となる。
【００４０】
（圧力調整および温度調整）
処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所定の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）される。この際、処理室２０１内の圧力は、圧力センサ２４５で測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ２４３が、フィードバック制御される。真空ポンプ２４６は、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は常時作動させた状態を維持する。
【００４１】
また、処理室２０１内のウエハ２００が所定の温度となるように、ヒータ２０７によって加熱される。この際、処理室２０１が所定の温度分布となるように、温度センサ２６３が検出した温度情報に基づきヒータ２０７への通電具合がフィードバック制御される。ヒータ２０７による処理室２０１内の加熱は、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
【００４２】
また、回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転を開始する。回転機構２６７により、ボート２１７が回転されることで、ウエハ２００が回転される。回転機構２６７によるボート２１７およびウエハ２００の回転は、少なくとも、ウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
【００４３】
（成膜処理）
処理室２０１内の温度が予め設定された処理温度に安定すると、次の２つのステップ、すなわち、ステップ１〜２を順次実行する。
【００４４】
［ステップ１］
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対し、ＨＣＤＳガスを供給する。  バルブ３４を開き、第１の原料ガス用のガス供給器４から供給配管１０、ＭＦＣ４１、供給配管２２を介して供給配管２３内へＨＣＤＳガスを流す。ＨＣＤＳガスは、ＭＦＣ４１により流量調整され、ノズル２３４を介して処理室２０１内へ供給され、排気配管２３１、２０から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスが供給されることとなる。このとき、同時にバルブ３９を開き、供給配管４０を介して供給配管２３内へＮ２ガスを流す。Ｎ２ガスは、ＨＣＤＳガスと一緒に処理室２０１内へ供給され、排気配管２３１から排気される。この際、供給配管１０、２２，２３および排気配管２３１、２０を加熱する。ウエハ２００に対してＨＣＤＳガスを供給することにより、ウエハ２００の最表面上に、第１の層として、例えば１原子層未満から数原子層の厚さのＳｉ含有層が形成される。
【００４５】
第１の層が形成された後、バルブ３４を閉じ、ＨＣＤＳガスの供給を停止する。このとき、ＡＰＣバルブ２４３は開いたままとして、真空ポンプ２４６により処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第１の層の形成に寄与した後のＨＣＤＳガスを処理室２０１内から排出する。このとき、バルブ３９を開いたままとして、Ｎ２ガスの処理室２０１内への供給を維持する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用し、これにより、処理室２０１内に残留するガスを処理室２０１内から排出する効果を高めることができる。
【００４６】
［ステップ２］
ステップ１が終了した後、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１の層に対してＮＨ３ガスを供給する。ＮＨ３ガスは熱で活性化されてウエハ２００に対して供給されることとなる。
【００４７】
このステップでは、バルブ３５，３６の開閉制御を、ステップ１におけるバルブ３４，３９の開閉制御と同様の手順で行う。ＮＨ３ガスは、第２の原料ガス用のガス供給器５から供給配管１１を介して供給されＭＦＣ３２により流量調整され、供給配管２５，２４、ノズル２３３を介して処理室２０１内へ供給され、排気配管２３１、２０から排気される。このとき、ウエハ２００に対してＮＨ３ガスが供給されることとなる。この際、供給配管２４および排気配管２３１、２０を加熱する。ウエハ２００に対して供給されたＮＨ３ガスは、ステップ１でウエハ２００上に形成された第１の層、すなわちＳｉ含有層の少なくとも一部と反応する。これにより第１の層は、ノンプラズマで熱的に窒化され、第２の層、すなわち、シリコン窒化層（ＳｉＮ層）へと変化させられる（改質される）。
【００４８】
第２の層が形成された後、バルブ３５を閉じ、ＮＨ３ガスの供給を停止する。そして、ステップ１と同様の処理手順により、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第２の層の形成に寄与した後のＮＨ３ガスや反応副生成物を処理室２０１内から排出する。このとき、処理室２０１内に残留するガス等を完全に排出しなくてもよい点は、ステップ１と同様である。
【００４９】
（所定回数実施）
上述した２つのステップを非同時に、すなわち、同期させることなく行うサイクルを所定回数（ｎ回）行うことにより、ウエハ２上に、所定膜厚のＳｉＮ膜を形成することができる。なお、上述のサイクルを１回行う際に形成される第２の層の厚さを所定の膜厚よりも小さくし、第２の層を積層することで形成されるＳｉＮ膜の膜厚が所定の膜厚になるまで、上述のサイクルを複数回繰り返すのが好ましい。
【００５０】
（パージおよび大気圧復帰）
成膜処理が完了した後、バルブ３６、３９を開き、供給配管６，２６、４０を介し供給配管２４、２３からＮ２ガスを処理室２０１内へ供給し、排気配管２３１、２０から排気する。Ｎ２ガスはパージガスとして作用する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや反応副生成物が処理室２０１内から除去される（パージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
【００５１】
（ボートアンロードおよびウエハディスチャージ）
ボートエレベータによりシールキャップ２１９が下降され、反応管２０３の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支持された状態で、反応管２０３の下端から反応管２０３の外部に搬出される。処理済のウエハ２００は、ボート２１７より取出される。
【００５２】
＜本実施形態における効果＞
本実施形態によれば、以下の（ａ）乃至（ｅ）のうち、少なくとも一つ、又は複数の効果を奏する。
（ａ）加熱流体媒体を内管外壁に沿って形成される流路に流すことで、温度不均一起因のコールドスポットを抑制することができるので、均熱性を向上することが可能である。
（ｂ）コールドスポットを抑制することで、ＮＨ４Ｃｌ等の副生成物が配管内部（内管内壁）に付着することを抑制し、メンテナンス周期を長期化することが可能である。
（ｃ）冷却流体媒体を流路に流すことで、配管温度の降温レートを改善することができ、低温での処理や作業が速やかに行うことができ、装置のスループットを短縮することが可能である。低温での処理は、例えば、高温な状態でガスを流すと配管の腐食リスクが高まるハロゲン系ガスを用いた処理室内のセルフクリーニングである。
（ｄ）真空断熱を用いることで、配管外部への放熱を抑制し、配管を収納しているボックス内部温度が高温になることがなく、温度制約のある部品の配置制約をなくすことが可能である。
（ｅ）真空断熱を用いることで、配管外部への放熱を抑制できるため、断熱材をなくしたり、ファンや水冷板等を設けて行う局所的な冷却手段をなくしたりすることが可能である。
【００５３】
以上、本発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【００５４】
例えば、実施形態では断熱配管は供給配管及び前記排気配管の両方に適用しているが、供給配管及び前記排気配管のどちらか一方のみに適用してもよい。
【００５５】
また、実施形態では窒化膜（ＳｉＮ等）を例として挙げたが、膜種は特に限定されない。例えば、酸化膜（ＳｉＯ等）、金属酸化膜等色々な膜種に適用可能である。
【００５６】
また、上述の実施形態では、ウエハ上に膜を堆積させる例について説明した。しかしながら、本発明は、このような態様に限定されない。例えば、ウエハやウエハ上に形成された膜等に対して、酸化処理、拡散処理、アニール処理、エッチング処理等の処理を行う場合にも、好適に適用可能である。
【００５７】
また、実施形態ではバッチ処理の縦型基板処理装置について説明したが、それに限定されるものではなく、枚葉処理の基板処理装置に適用することができる。
【００５８】
また、本発明は、本実施形態に係る基板処理装置のような半導体ウエハを処理する半導体製造装置などに限らず、ガラス基板を処理するＬＣＤ（Liquid Crystal Display）製造装置にも適用することができる。
【００５９】
＜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。
（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、前記処理室内に原料ガスを供給する供給配管を有するガス供給系と、前記処理室から前記原料ガスを含む排気ガスを排出する排気配管を有する排気系と、を有し、
前記供給配管及び前記排気配管のうち少なくともどちらか一方の配管が、前記原料ガス若しくは前記排気ガスの流路（第一の流路）を構成する内管と、前記内管の外側に設けられ、前記内管の外壁との間に前記第二の流路（流体媒体流路）を形成する部材と、該部材とのあいだいに空間を有するために、前記内管を囲う（覆う）ように設けられる外管と、を備えた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、
前記外管が、前記内管を加熱及び冷却する流体を流通させる第二の流路（流体媒体流路）を備える第一の空間と真空排気または真空封じ込めが可能な第二の空間がそれぞれ隔離されるよう構成されている。
（付記３）
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、
更に、前記第二の流路を介して前記流体の給排を行う給排機構と、前記第二の空間を真空状態にして外気から断熱する断熱機構と、前記第二の流路を流れる流体の給排、前記第二の空間の雰囲気をそれぞれ制御して、前記内管が所定の温度に加熱及び冷却されるよう、前記断熱機構及び前記給排機構を制御する制御部と、を備える。
（付記４）
付記１または２の基板処理装置であって、好ましくは、
更に、前記流体を加熱する加熱機構、または前記流体を冷却する冷却機構を備え、
前記流体は、予め所定温度に加熱（又は冷却）されるよう構成されている。
（付記５）
付記１の基板処理装置であって、好ましくは、
前記第二の流路に供給される流体の温度（熱）に応じて、前記内管が加熱及び冷却されるように構成されている。
（付記６）
付記１または２の基板処理装置であって、好ましくは、
前記制御部は、前記内管の温度を降温する場合、真空状態から流体（例えばＮ２）を前記第二の空間に供給させ、内管壁の熱を前記第二の空間の流体に伝達し、降温を促進するように構成されている。
（付記７）
付記１または２の基板処理装置であって、好ましくは、
前記制御部は、基板処理時の前記配管の温度、メンテナンス時の前記配管の温度のそれぞれを所定の温度に調整するよう構成されている。
（付記８）
付記１または２の基板処理装置であって、好ましくは、
前記流体は、大気（Ａｉｒ）、又は、Ｎ２，Ｈｅ,Ｎｅ,Ａｒ,Ｃｒ,Ｘｅよりなる群から選択されるいずれか一つの不活性ガスか、また、これらの組合せである。
（付記９）
付記１または２の基板処理装置であって、好ましくは、
前記第二の流路（流体媒体流路）は、前記内管の外壁に沿って螺旋状に設けられている。
（付記１０）
本発明の他の態様によれば、
原料ガスまたは排気ガスの流路を構成する内管と、前記内管を囲うように設けられる外管と、を備えた断熱配管構造であって、
前記外管が、前記内管を加熱及び冷却する流体を連通させる流路（流体媒体流路）を備える第一の空間と真空排気または真空封じ込めが可能な第二の空間がそれぞれ隔離されるよう構成されている断熱配管構造が提供される。
（付記１１）
付記１０の断熱配管構造であって、好ましくは、
前記第一の空間は、少なくとも前記内管外壁の一部と接触するように設けられ、前記第一空間が備える流路は、前記内管の外壁に沿って螺旋状に設けられるよう構成されている。
（付記１２）
付記１０の断熱配管構造であって、好ましくは、
前記外管は、前記第二の空間を真空排気、若しくは真空封じ込めが可能な密閉構造である。
（付記１３）
付記１０の断熱配管構造であって、好ましくは、
更に、前記第一の空間に前記内管を加熱する加熱部が設けられ、
前記加熱部は、前記内管外壁に螺旋状に巻き付けられるよう構成されている。
（付記１４）
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、前記処理室内に原料ガスを供給する供給配管を有するガス供給系と、前記処理室から前記原料ガスを含む排気ガスを排出する排気配管を有する排気系と、を有し、
前記供給配管及び前記排気配管のうち少なくともどちらか一方の配管が、前記原料ガス若しくは前記排気ガスの流路（第一の流路）を構成する内管と、前記内管を囲うように設けられ、内部に空間を有する外管と、を備え、
前記外管は、前記内管を覆うように設けられ、前記内管を加熱及び冷却する流体を流通させる第二の流路（流体媒体流路）を備える第一の空間と、該第一の空間を覆うように設けられ、真空排気または真空封じ込めが可能な第二の空間と、がそれぞれ隔離されるよう構成されている基板処理装置が提供される。
（付記１５）
本発明の他の態様によれば、
基板を処理する処理室と、前記処理室内に原料ガスを供給する供給配管を有するガス供給系と、前記処理室から前記原料ガスを含む排気ガスを排出する排気配管を有する排気系と、を有し、
前記供給配管及び前記排気配管のうち少なくともどちらか一方の配管が、前記原料ガス若しくは前記排気ガスの第一の流路を構成する内管と、前記内管を囲うように設けられる外管と、を備え、
前記外管は、前記内管の外壁を加熱及び冷却する流体を流通させる第二の流路を備える第一の空間と真空排気または真空封じ込めが可能な第二の空間がそれぞれ隔離されるよう構成され、
更に、前記第二の流路を介して前記流体の給排を行う給排機構と、前記第二の空間を真空状態にして外気から前記内管を断熱する断熱機構と、
を備える基板処理装置をコンピュータに制御させるプログラムであって、
前記第二の流路を流れる流体の給排、前記第二の空間の雰囲気をそれぞれ制御して、前記内管が所定の温度に加熱及び冷却されるよう、前記断熱機構及び前記給排機構を制御する手順を有するプログラムが提供される。
【符号の説明】
【００６０】
１…基板処理装置  ６…供給配管  １０…供給配管  １１…供給配管  ２０…排気配管  ２２…供給配管  ２４…供給配管  ４０…供給配管  ２００…ウエハ  ２０１…処理室  ２３１…排気配管  １００…断熱配管  １０１…内管  １０２…外管  １０２ａ…隔壁(部材)  １０２ｂ…外管外壁  １０２ｃ…第一の空間  １０２ｄ…第二の空間  １２０…給排機構  １３０…断熱機構  ３２１…コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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