(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を基板保持具により保持しつつ処理する処理室と、
該処理室を画成する反応管と、
該反応管の周囲に配置され、前記処理室を加熱する加熱装置と、
前記処理室内の基板より上方側で前記反応管に連通されるとともに前記加熱装置より下方迄延出し、該延出する延在部が前記反応管から離反して設けられている前記反応管内のガスを排気する排気管と、
を備える基板処理装置。
【請求項２】
前記延在部は反応管から離反するように湾曲している請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記延在部は少なくとも一部が排気管の内径以上の曲げ半径で曲げられている請求項１記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記延在部は少なくとも一部が排気管の内径より３倍以上大きい曲げ半径で曲げられている請求項１記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記延在部は少なくとも排気管の内径以上の大きさでＲ曲げされている請求項１記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記延在部は少なくとも排気管の内径より３倍以上の大きさでＲ曲げされている請求項１記載の基板処理装置。
【請求項７】
少なくとも前記延在部と前記反応管との間に断熱材もしくは補助加熱装置を備える請求項１記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記延在部と前記反応管との間に該延在部を支持する支持部を備える請求項１記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記支持部を除く前記延在部の周りに断熱材もしくは補助加熱装置を備える請求項８記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記反応管の基板より上流側の側壁に絞り部を設けている請求項１記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記絞り部と前記排気管の延在部との間に断熱材もしくは補助加熱装置を備える請求項１０記載の基板処理装置。
【請求項１２】
基板を反応管内部に搬入する工程と、
前記反応管内部で前記基板を処理する工程と、
処理後の基板を前記反応管から搬出する工程とを有し、
前記基板を処理する工程では、前記反応管下部から前記反応管内部にガスを供給し、該ガスが前記基板より処理室内の基板より上方側で前記反応管に連通されるとともに加熱装置より下方迄延出し、該延出する延在部が前記反応管から離反して設けられている排気管を通って排気される半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
基板を反応管内部に搬入する工程と、
前記反応管内部で前記基板を加熱装置により加熱しつつ処理する工程と、
処理後の基板を前記反応管から搬出する工程とを有し、
前記基板を処理する工程では、前記反応管下部から前記反応管内部にガスを供給し、該ガスが前記基板より処理室内の基板より上方側で前記反応管に連通されるとともに前記加熱装置より下方迄延出し、該延出する延在部を通って排気される際に、前記加熱装置が前記基板を加熱する温度と同じ温度で前記延在部を加熱する半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記基板を処理する工程では、前記基板にポリイミド系材料もしくはポリベンゾオキサドール材料が塗布された基板を処理する工程である請求項１２もしくは１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１に記載の基板処理装置を用いて基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
前記反応管下部から前記反応管内部にガスを供給しつつ基板を処理し、該ガスが前記基板より前記処理室内の基板より上方側で前記反応管に連通されるとともに前記加熱装置より下方迄延出し、該延出する延在部が前記反応管から離反して設けられている排気管を通って排気される半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１に記載の基板処理装置を用いて基板を処理する半導体装置の製造方法であって、
前記反応管下部から前記反応管内部にガスを供給しつつ基板を処理し、該ガスが前記基板より前記処理室内の基板より上方側で前記反応管に連通されるとともに前記加熱装置より下方迄延出し、該延出する延在部を通って排気される際に、前記加熱装置が前記基板を加熱する温度と同じ温度で前記延在部を加熱する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板を熱処理するための基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関するものであり、特に、シリコンウェーハ、ガラス基板等の基板に薄膜の生成、不純物の拡散、アニール処理、エッチング等の基板処理を行い半導体装置を製造する基板処理装置及び半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置としては、基板を１枚ずつ処理する枚葉式の基板処理装置と、所定枚数一度に処理するバッチ式の基板処理装置とがあり、バッチ式基板処理装置の１つとして縦型処理炉を具備する縦型基板処理装置がある。【０００３】
図１９は従来の縦型基板処理装置の処理炉１を示している。【０００４】
該処理炉１は、ヒータ２、ヒータ２の内部に配設された反応管３を具備し、反応管３は、石英製のアウタチューブ４、アウタチューブ４の内部に同心に配設される石英製のインナチューブ５により構成され、アウタチューブ４、インナチューブ５は金属製のインレットフランジ６に立設されている。インレットフランジ６の下端は炉口部７を形成し、炉口部７はシールキャップ８により気密に閉塞される。【０００５】
インナチューブ５、インレットフランジ６の下部によって反応室９が画成され、アウタチューブ４、インレットフランジ６の上部とインナチューブ５との間に円筒空間１１が画成される。円筒空間１１と反応室９とは上端で連通している。【０００６】
シールキャップ８には基板保持具（ボート）１２が立設され、該ボート１２は基板（ウェーハ）１３を水平姿勢で多段に保持し、ウェーハ１３はボート１２に保持された状態で反応室９に収納される。【０００７】
インレットフランジ６の下部には反応室９に連通するガス導入ノズル１４が接続され、インレットフランジ６の上部には円筒空間１１に連通するガス排気管１５が接続されている。【０００８】
シールキャップ８は図示しないボートエレベータに昇降可能に支持され、ボート１２は前記ボートエレベータによって反応室９に装脱される様になっている。又、前記ボートエレベータによってボート１２が降下された状態で、図示しない基板移載機によりボート１２に対してウェーハ１３の装填、払出しが行われる。【０００９】
ウェーハ１３の処理は、ウェーハ１３が保持されたボート１２を反応室９内に収納し、シールキャップ８で反応室９を気密に密閉した状態で、反応室９を処理圧迄減圧もしくは大気圧状態のままとし、ヒータ２で反応管３、ウェーハ１３を処理温度に加熱した状態で、ガス導入ノズル１４より処理ガスを導入する。インレットフランジ６の下部より導入された処理ガスは、反応室９を上昇してインナチューブ５の上端で折返し、円筒空間１１を降下し、インレットフランジ６の上部から排気管１５を介して排気される。【００１０】
処理ガスがウェーハ１３表面を流通する過程で、成膜等所要の処理がなされる。【００１１】
図示される様に、インレットフランジ６はヒータ２より露出しており、又金属製であるので放熱が大きく温度が低下しやすい。【００１２】
アウタチューブ４とインレットフランジ６との間には気密にシールするシール材が設けられており、シール材の焼損を防止する為、インレットフランジ６のシール材近傍は冷却されている。【００１３】
基板処理の過程で、処理ガスはインレットフランジ６の下部より導入され、ウェーハ１３の表面を流通して、膜生成し、処理後のガス（以下排気ガス）はインレットフランジ６の上部を経て排気される。【００１４】
排気ガスがインレットフランジ６を通過し、排気管１５より排気される過程で温度が低下する。この為、インレットフランジ６の上部に反応副生成物が付着し易く、更に付着した反応副生成物が金属を腐食してしまう。又、ポリイミドベーク処理を行う場合は、ベーキングで気化したポリイミドガスが排気される際に温度が低下し、液化する場合がある。ポリイミドが液化することにより、ウェーハ１３に対する汚染の原因となり、又付着したポリイミドを除去する等のメンテナンス周期を早める要因となる。【００１５】
更に、クリーニング処理を実施した場合、クリーニングガスによって金属部材であるインレットフランジ６を腐食させたり、金属部材からＦｅ、Ｃｕ等の金属原子が放出され、放出された金属によりウェーハ１３が原子レベルで汚染される。【００１６】
特に、縦型反応炉を用いてポリイミド系材料やポリベンゾオキサドール（ＰＢＯ：Ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅ）材料が塗布された複数枚の基板を熱処理する場合、熱処理時に、ポリイミド系材料から熱により発生したガスが、反応炉内に付着する。この付着物は、反応炉における排気経路等の２００℃から３００℃より低い温度の部分には、液化して付着する。反応炉においてはこのような熱処理が繰り返し行われるため、熱処理の度に、反応炉内に付着する副生成物は増加することになる。【００１７】
【特許文献１】特開平１０−２２３５４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
上述したように、二重管構造を有する反応管（アウタチューブ）の内側に配設されたインナチューブの下部から上部に向かってガスを流し、反応管とインナチューブとの間に形成される排気経路を流下させて排気する場合、低温となる排気経路下部に副生成物が付着しやすいが、この部分に、液体状の付着物が溜まると、インナチューブとインナチューブを設置する設置部との間の隙間から基板が収納される空間内へ付着物が溢れ出し、熱処理前もしくは熱処理後の基板上に落下するという問題が発生する場合がある。【００１９】
このような課題を解決する手段として、メンテナンスにより、液状の付着物を拭き取ったり、反応炉の分解洗浄を行うことにより付着物を除去する方法が採られている。しかし、このようなメンテナンスを行う場合、装置を長時間停止させなければならないという問題がある。【００２０】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、メンテナンス周期を長くすることができるとともに、副生成物が溜まっても基板上に落下することが無い基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。【００２１】
また、処理後の排気ガス温度の低下を防止し、副生成物の付着、処理後のガスの液化を防止し、基板の汚染防止、或はメンテナンス周期を長くすることにより稼働率の向上を図ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上述した課題を解決するため、本発明の一態様の基板処理装置は、基板を基板保持具により保持しつつ処理する処理室と、該処理室を画成する反応管と、該反応管の周囲に配置され、前記処理室を加熱する加熱装置と、前記処理室内の基板より上方側で前記反応管に連通されるとともに前記加熱装置より下方迄延出し、該延出する延在部が前記反応管から離反して設けられている前記反応管内のガスを排気する排気管とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る反応炉を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る反応炉を備えた基板処理装置を示す概略斜視図である。
【図３】反応炉の比較例を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係る反応炉を示す断面図である。
【図５】排気管の延在部を示す側面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】従来の基板処理装置に於ける反応室の上下方向の温度分布を示す図である。
【図８】本実施の形態基板処理装置に於ける反応室の上下方向の温度分布を示す図である。
【図９】従来の基板処理装置（図１９）に於ける排気管１５断面（Ｓ）での径方向の温度分布を示す図である。
【図１０】本実施の形態の基板処理装置（図４）に於ける排気管２８の延在部２８ａ断面（Ｓ）での径方向の温度分布を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る反応炉を示す断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態が第１、第２の実施の形態に比べて有利なことを示すための処理炉の説明図である。
【図１３】ベント曲げの場合の配管パラメータを示すための図である。
【図１４】Ｒ部の損失ヘッドを示す図である。
【図１５】直管部の損失ヘッドを示す図である。
【図１６】Ｒ部の全損失ヘッドと圧力降下を示す図である。
【図１７】直角曲げの場合についての配管パラメータを示す図である。
【図１８】直角曲げの損失ヘッドについて示す図である。
【図１９】従来の処理炉の一例を示す側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図において同一または相当物には同一符号を付している。【００２５】
第１の実施の形態
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る処理炉（反応炉）１の一例を示す図である。【００２６】
この処理炉１は、石英製の反応管３Ａを内部に備えており、反応管３Ａは下端部が開放された円筒形状を有している。反応管３Ａの開放された下端部はフランジ状に形成されており、フランジ４２ａの先端は支持台６２に連設されている。支持台６２を除いた反応管３Ａの周囲には、ヒータ２が配設されている。【００２７】
反応管３Ａ下方の開放部分である炉口部は、シールキャップ８が図示してないＯリングを介してフランジ４２ａの下面に当接することにより密閉されるように構成されている。シールキャップ８は、ボート１２を支持しており、ボート１２とともに昇降可能である。シールキャップ８とボート１２との間には、断熱板支持具５０が設けられている。【００２８】
この断熱板支持具５０は、複数枚の石英製の断熱板５２を略水平姿勢で間隔を持って多段に支持し、ボート１２は、多数枚の被処理基板としてのウェーハ（以下、単に基板ともいう。）１３を略水平状態で隙間を持って多数段に支持し、反応管３Ａ内に装填される。【００２９】
反応管３Ａの下部には、これの内部にガスを供給するガス供給口（ガス供給部）５６が一体に配設されており、ガス供給口５６の一端は、支持台６２を挿通して処理炉１外部に導出されている。反応管３Ａの上部には、ガス供給口５６から供給されたガスを反応管３Ａ外部に排出する開口である排出口（排出部）６１が形成されている。反応管３Ａの外部には、反応管３Ａと同材質である石英製のガス排気管６０が配設されており、ガス排気管６０は、反応管３Ａの上壁に沿って延設される水平部６０ａと、反応管３Ａの側壁に沿って反応管３Ａの下部まで延設される垂直部６０ｂとで構成される。【００３０】
ガス排気管６０の水平部６０ａの一端は排出口６１に連接されており、他端は垂直部６０ｂに連接されている。垂直部６０ｂの一端は水平部６０ａに連接されており、他端は処理炉１の下部に配設され、一端が処理炉１の外部に突出するガス排気口５９の他端に連接されている。ガス排気口５９の一端側には、従来装置と同様の図示してない排気トラップや、排気装置が設けられている。【００３１】
このような構成により、ガス供給口５６から反応管３Ａ下部に供給されたガスは、反応管３Ａ内部を上昇し、排出口６１から反応管３Ａ外部に排出され、ガス排気管６０の水平部６０ａを水平方向に流動し、垂直部６０ｂを下降して、処理炉１の下部からガス排気口５９を通って処理炉１の外部に排気される。【００３２】
次に、図２に基づいて、本発明の実施の形態に係る基板処理装置１０の一例を示す。この基板処理装置１０は、バッチ式縦型基板理装置であり、主要部が配置される筐体１１２を有する。この筐体１１２の正面側には、ポッドステージ１１４が接続されており、このポッドステージ１１４にポッド１１６が搬送される。ポッド１１６には、例えば２５枚の被処理基板としてのウェーハ１３が収納され、図示しない蓋が閉じられた状態でポッドステージ１１４にセットされる。【００３３】
筐体１１２内の正面側であって、ポッドステージ１１４に対向する位置には、ポッド搬送装置１１８が配置されている。また、このポッド搬送装置１１８の近傍には、ポッド棚１２０、ポッドオープナ１２２及び基板枚数検知器１２４が配置されている。ポッド棚１２０はポッドオープナ１２２の上方に配置され、基板枚数検知器１２４はポッドオープナ１２２に隣接して配置される。【００３４】
ポッド搬送装置１１８は、ポッドステージ１１４とポッド棚１２０とポッドオープナ１２２との間でポッド１１６を搬送する。ポッドオープナ１２２は、ポッド１１６の蓋を開けるものであり、この蓋が開けられたポッド１１６内のウェーハ１３の枚数が基板枚数検知器１２４により検知される。【００３５】
さらに、筐体１１２内には、基板移載機１２６、ノッチアライナ１２８及び基板支持具（ボート）１２が配置されている。基板移載機１２６は、例えば５枚のウェーハ１３を取り出すことができるアーム（ツイーザ）１３２を有し、このアーム１３２を動かすことにより、ポッドオープナ１２２の位置に置かれたポッド、ノッチアライナ１２８及びボート１２間でウェーハ１３を搬送する。ノッチアライナ１２８は、ウェーハ１３に形成されたノッチまたはオリフラを検出してウェーハ１３のノッチまたはオリフラを一定の位置に揃えるものである。【００３６】
さらに、筐体１１２内の背面側上部には上述の処理炉１が配置されている。この処理炉１内に、複数枚のウェーハ１３を装填したボート１２が搬入され熱処理が行われる。【００３７】
次に、前述のように構成された基板処理装置１０の作用について説明する。
まず、ポッドステージ１１４に複数枚のポリイミド系材料が塗布されたウェーハ１３を収容したポッド１１６がセットされると、ポッド搬送装置１１８によりポッド１１６をポッドステージ１１４からポッド棚１２０へ搬送し、このポッド棚１２０にストックする。次に、ポッド搬送装置１１８により、このポッド棚１２０にストックされたポッド１１６をポッドオープナ１２２に搬送してセットし、このポッドオープナ１２２によりポッド１１６の蓋を開き、基板枚数検知器１２４によりポッド１１６に収容されているウェーハ１３の枚数を検知する。【００３８】
次に、基板移載機１２６により、ポッドオープナ１２２の位置にあるポッド１１６からウェーハ１３を取り出し、ノッチアライナ１２８に移載する。このノッチアライナ１２８においては、ウェーハ１３を回転させながら、ノッチを検出し、検出した情報に基づいて複数枚のウェーハ１３のノッチを同じ位置に整列させる。次に、基板移載機１２６により、ノッチアライナ１２８からウェーハ１３を取り出し、ボート１２に移載する。【００３９】
このようにして、１バッチ分のウェーハ１３をボート１２に移載すると、例えば２００℃程度の温度に設定された処理炉１内に複数枚のウェーハ１３を装填したボート１２を装入し、シールキャップ８により処理炉１内を密閉する。次に、炉内温度を熱処理温度まで昇温させて、ガス供給口５６から反応管３Ａ内に処理ガスを導入する。処理ガスには、窒素（Ｎ2）を使用する。ウェーハ１３を熱処理する際、ウェーハ１３は例えば３２０℃程度以上の温度に加熱される。【００４０】
ウェーハ１３の熱処理中、ガス供給口５６から反応管３Ａ内に供給された窒素ガスは、反応管３Ａ内部を上昇し、排出口６１から反応管３Ａ外部に排出され、ガス排気管６０の水平部６０ａを水平方向に流動し、垂直部６０ｂを下降して、処理炉１の下部からガス排気口５９を通って処理炉１の外部に排気される。【００４１】
ウェーハ１３の熱処理が終了すると、例えば炉内温度を２００℃程度の温度に降温した後、熱処理後のウェーハ１３を支持したボート１２を処理炉１からアンロードし、ボート１２に支持された全てのウェーハ１３が冷えるまで、ボート１２を所定位置で待機させる。【００４２】
次に、待機させたボート１２のウェーハ１３が所定温度まで冷却されると、基板移載機１２６により、ボート１２からウェーハ１３を取り出し、ポッドオープナ１２２にセットされている空のポッド１１６に搬送して収容する。次に、ポッド搬送装置１１８により、ウェーハ１３が収容されたポッド１１６をポッド棚１２０、またはポッドステージ１１４に搬送して一連の処理が完了する。【００４３】
ウェーハ１３の熱処理時には、ウェーハ１３の表面に塗布されたポリイミド系材料の溶剤のガスが排出されて副生成物が発生するが、発生した副生成物は、窒素ガスとともにガス排気口５９を通って外部に排出される。また、反応管３Ａとガス排気管６０はガス排気口５９まで一体に形成されており、従来の二重管構造の反応管とは異なり、排気経路には反応管３Ａに連通する隙間が無いため、例えば、ガス排気管６０の垂直部６０ｂの下方に低温部があり、この低温部に液体状の副生成物が付着したとしても、液体状の副生成物はガス排気口５９側に流れ落ちるので、反応管３Ａ内部に溢れ出ることはなく、ウェーハ１３に付着することが無い。これにより、処理炉１のメンテナンスの周期を従来のものよりも伸ばすことができる。【００４４】
また、ガス排気口５９の一端側には、前述のように排気トラップが設けられているため、ガス排気口５９から排出された液体状の副生成物は、排気トラップに溜められる。【００４５】
（比較例）
図３に処理炉（反応炉）１の比較例を示す。
なお、この処理炉１において、前述の実施形態と重複する構成に関しては、説明を省略し、実施形態と相違する部分のみ説明するものとする。【００４６】
この処理炉１は、石英製の反応管３（アウターチューブ４）の内部に石英製のインナチューブ５を備えており、この反応管３は、上端部が閉塞され下端部が開放された円筒形状を有しており、インナチューブ５は上端部及び下端部が開口した円筒形状に形成されている。反応管３の下方には反応管３及びインナチューブ５を支持するよう石英製もしくは金属製のアダプタ１０４が配置される。【００４７】
このアダプタ１０４は上端部と下端部が開放された円筒形状をしており、開放された上端部と下端部はフランジ状に形成されている。アダプタ１０４の上端部フランジの上面に反応管３の下端部フランジの下面が当接しており、反応管３とアダプタ１０４により反応容器１０３が形成されている。また、アダプタ１０４の内部突起部１０４ａにインナチューブ５の下端部フランジの下面が当接している。アダプタ１０４には、ガス供給口５６とガス排気口５９とが夫々一体に設けられている。【００４８】
反応容器１０３のうち、アダプタ１０４を除いた反応管３の周囲には、ヒータ２が配置されており、アダプタ１０４の下端部フランジの下面にＯリングをはさんでシールキャップ８が当接することにより、処理炉１が密閉されるように構成されている。【００４９】
次に、比較例の処理炉１を備えた基板処理装置１０の作用について説明する。
なお、作用に関しても、前述の実施形態と重複する作用に関しては説明を省略し、実施形態と相違する部分である、窒素ガスの処理炉１への導入から排気までの工程のみ説明するものとする。【００５０】
ウェーハ１３の熱処理中に処理炉１に供給される窒素ガスは、ガス供給口５６から反応容器１０３内に導入された後、インナチューブ５内部を上昇する。インナチューブ５の上端部まで上昇した窒素ガスは、反応管３の側壁方向へ流動し、インナチューブ５と反応管３との間を排気経路として下降して、ガス排気口５９より排気される。【００５１】
比較例の処理炉１においては、ウェーハ１３の熱処理時に発生する副生成物が、排気経路の温度の低いインナチューブ５の下部外側に液状となって付着する。このようなウェーハ１３の熱処理を繰り返すことにより、インナチューブ５の下部外側に付着する副生成物の量が多くなり、この部分に溜まった副生成物がインナチューブ５とアダプタ１０４の内部突起部１０４ａとの隙間を通って反応容器１０３内に溢れ出る場合がある。【００５２】
このため、インナチューブ５の下部側に溜まる副生成物の量が多くなった時点で、インナチューブ５を外して、洗浄や拭き掃除を実施する。また、ガス供給口５６より酸素を流して、反応管３を約８００度に加熱し、インナチューブ５、反応管３及びボート１２に付着した副生成物を燃焼排気する方法も実施されるが、インナチューブ５下部では、加熱温度が低いため、副生成物が燃焼せずに残ってしまう場合がある。【００５３】
以上に詳述した本実施の形態１においては、下記基板処理装置が記載されている。【００５４】
すなわち、本実施の形態の基板処理装置は、ポリイミド系材料が塗布された基板を熱処理する反応管と、前記反応管下部に配設され、当該反応管下部から当該反応管内部にガスを供給するガス供給部と、前記反応管上部に配設され、当該反応管内部に供給されたガスを当該反応管上部から外部に排出する排出部と、前記排出部に連接されるとともに前記反応管外部に配設され、前記排出部から排出されたガスを前記反応管下部方向へ排気するガス排気部（ガス排気管）とを備えている。【００５５】
また、本実施の形態の半導体装置の製造方法は、ポリイミド系材料が塗布された基板を反応管内部に搬入する工程と、前記反応管内部で前記基板を処理する工程と、処理後の前記基板を前記反応管から搬出する工程とを有し、前記基板を処理する工程では、前記反応管下部から前記反応管内部にガスを供給し、当該ガスが前記反応管上部に配設された排出部から前記反応管外部に排出された後、前記排出部に連接されたガス排気部（ガス排気管）を通って前記反応管下部方向へ排気される。【００５６】
以上に詳述したように本発明の実施の形態１によれば、従来のガスの流れと同様、反応管の下部から上部方向に向かってガスを流すことができ、導入されたガスは、反応管の上部において、反応管外部のガス排気部（ガス排気管）を通って排出されるため、副生成物は、低温部であるガス排気部に付着することになる。また、ガス排気部は、ガス排気部との接続部より下流側においては、反応管と連通していない構造であるため、ガス排気部に副生成物が付着したとしても、付着物は、ガス排気部の下流側に向かって流れ、反応管内部に溢れ出ることはなくなるので、基板に落下するということがなくなる。これにより、メンテナンス周期を長くすることができる。【００５７】
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。図４は実施の形態２の基板処理装置に用いられる処理炉の一例を示している。【００５８】
ヒータ（加熱装置ともいう）２はヒータベース１７に立設され、ヒータ２は内壁面に発熱体１８を有し、発熱体１８は上下方向に所要数のゾーンに分割され、分割された各ゾーンは独立して加熱が制御される様になっている。【００５９】
ヒータベース１７、或は下方に設けられた予備室（図示せず）の上面に支持されたインレットフランジ１９に反応管３Ｂが立設され、反応管３Ｂと前記インレットフランジ１９間にはシール材が挾設され、気密となっている。前記インレットフランジ１９の下端開口部は炉口部７を形成し、該炉口部７はシールキャップ８によって気密に閉塞され、反応管３Ｂ、シールキャップ８により気密な反応室９が画成され、該反応室９にはボート１２が収納される。反応管３Ｂには耐熱材料である、石英、炭化珪素が用いられ、シールキャップ８、インレットフランジ１９にはステンレス鋼等の金属材が用いられる。【００６０】
ボート１２の下部には断熱板２５が所要枚数装填され、断熱部２６を形成し、該断熱部２６の上側、ボート１２の上部にはそれぞれ適宜所要枚数のダミーウェーハ２７が装填される様になっている。【００６１】
反応管３Ｂの天井部、好ましくは天井部の中心に反応管３Ｂに対して充分小径である排気管２８が連通される。排気管２８は、反応管３Ｂと同材質とされ、接合部は溶接等により一体化される。【００６２】
排気管２８は反応管３Ｂ上方で下方に向けられ、反応管３Ｂに沿って下方に延出し、下端部（延在部）２８ａは反応管３Ｂから離反し、水平方向に屈曲され、ヒータ２の下端、又は下端近傍から水平方向に延出する。排気管２８は、反応管３Ｂに接し、好ましくは密着し、該反応管３Ｂから受熱可能となっており、延在部２８ａは断熱材２９により覆われ、保温される様になっている。【００６３】
尚、離反の状態としては、図示の如く、延在部２８ａが湾曲して離反するか、或は傾斜して離反するか、或は漸次屈曲するか等が考えられる。【００６４】
なお、この延在部２８ａについての支持構造を図５及び図６において詳細に説明する。図５は延在部近傍を示す側面図、図６は図５のＢ−Ｂ線矢視図である。延在部２８ａは、延在部２８ａと反応管３Ｂの下端部側壁とインレットフランジ１９との間に補強リブとしての支持部（支持体）２８ｂを設けるようにしてもよい。そして、支持部２８ｂ（補強リブ）を設ける際には、延在部２８ａに当接する補強リブ部分以外の部分を断熱材や配管ヒータ２８ｃで覆うようにすることが好ましい。【００６５】
インレットフランジ１９を気密に貫通して処理ガス導入ノズル３０が設けられ、又インレットフランジ１９を気密に貫通して温度センサ３１が設けられ、該温度センサ３１は前記反応管３Ｂの内壁に沿って上方に延出し、前記各ゾーンの温度を検出可能となっている。温度センサ３１、ヒータ２は後述する温度制御部４１に電気的に接続されている。該温度制御部４１は温度センサ３１の検出結果に基づき前記各ゾーンを所要のタイミングで所定の温度となる様に発熱体１８の発熱状態を独立して制御する。【００６６】
又、ヒータ２が有する加熱範囲は、少なくともダミーウェーハ２７の下端位置から排気管２８の上端に至る迄であり、又発熱体１８のゾーン制御によって、略均一に加熱される。【００６７】
処理ガス導入ノズル３０にはガス供給管３２が接続され、該ガス供給管３２は図示しない処理ガス源、パージガス源等のガス供給源に接続され、ガス供給管３２にガス流量制御器３３が設けられ、該ガス流量制御器３３は後述する流量制御部４２に電気的に接続されている。該流量制御部４２は、供給するガスが所要の流量となる様にガス流量制御器３３を所要のタイミングで制御する。【００６８】
排気管２８に外部排気管３５が接続され、該外部排気管３５には圧力検出器３６、圧力調整器３７、真空ポンプや微減圧排気用のエゼクタ等の排気装置３８が設けられている。尚、排気装置３８は設けずに、大気圧付近での拡散、アニール、ベーキング、酸化処理炉としても良い。又、排気管２８と外部排気管３５との接続部、及び外部排気管３５の周囲には加熱ヒータ３９が設けられ、外部排気管３５を流通するガスが所定温度より下がらない様に加熱する。【００６９】
圧力検出器３６、圧力調整器３７は後述する圧力制御部４３に電気的に接続されている。該圧力制御部４３は圧力検出器３６の検出結果に基づき反応室９が所定圧となる様に所要のタイミングで、圧力制御部４３を制御する。【００７０】
圧力調整器３７の上流側には排気トラップ４６が設けられており、外部排気管３５は、延在部２８ａとの接続部から排気トラップ４６の接続部迄の外部排気管３５の周囲に加熱ヒータ３９は設けられており、排気トラップ４６により排気ガスを強制的に冷却させ、排気ガス内に含まれる処理室での反応により生成された反応生成物を液化、固化させて捕集し、下流側の圧力調整器３７や外部排気管３５、排気装置３８での反応生成物の付着を防止する。【００７１】
シールキャップ８にボート回転機構２２が気密に設けられ、該ボート回転機構２２の回転軸２３は反応室９に突出する。回転軸２３の上端にはボート受台２４が設けられ、該ボート受台２４にはボート１２が載置される。処理中、ボート回転機構２２はウェーハ１３が均一処理される様にボート１２を所定の速度で定速回転する。【００７２】
シールキャップ８はボートエレベータ４０に所要可能に支持されており、該ボートエレベータ４０によって昇降されることで、ボート１２が前記反応室９に装脱される。【００７３】
ボート回転機構２２、ボートエレベータ４０は駆動制御部４４に電気的に接続され、該駆動制御部４４はボート回転機構２２、ボートエレベータ４０を所望のタイミングで所望の動作をする様制御する。【００７４】
温度制御部４１、流量制御部４２、圧力制御部４３、駆動制御部４４は主制御部４５によって統括され、該主制御部４５は基板処理装置全体を制御する。【００７５】
次に、上記構成に係る処理炉１を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ＣＶＤ法によりウェーハ１３上に薄膜を形成する方法について説明する。尚、以下の説明に於いて、基板処理装置を構成する各部の動作は前記主制御部４５により制御される。【００７６】
所定枚数のウェーハ１３が前記ボート１２に装填されると、該ボート１２は、ボートエレベータ４０によって持上げられて反応室９に装入される。この状態で、シールキャップ８は炉口部７を気密に密閉する。【００７７】
反応室９内が所望の圧力（真空度）となる様に排気装置３８によって真空排気される。この際、反応室９の圧力は、圧力検出器３６によって検出され、検出された圧力に基づき反応室９の圧力が所定の圧力になる様に圧力調整器３７が制御される。又、反応室９の温度が温度センサ３１によって検出され、反応室９が所望の温度となる様に、検出された温度に基づき、ヒータ２による加熱状態が温度制御部４１によって制御される。続いて、ボート回転機構２２により、ボート１２と共にウェーハ１３が回転される。【００７８】
次いで、処理ガス供給源（図示せず）から供給され、ガス流量制御器３３にて所望の流量となる様に制御されたガスは、ガス供給管３２を介して処理ガス導入ノズル３０から反応室９に導入される。導入されたガスは反応室９を上昇し、反応管３Ｂ天井の中心から排気管２８に流出し、該排気管２８を経て排気される。ガスは反応室９を通過する際にウェーハ１３の表面と接触し、この際に熱ＣＶＤ反応によってウェーハ１３の表面上に薄膜が堆積（デポジション）される。【００７９】
予め設定された処理時間が経過すると、不活性ガス供給源（図示せず）から不活性ガスが供給され、反応室９が不活性ガスに置換されると共に、反応室９の圧力が常圧に復帰される。【００８０】
その後、ボートエレベータ４０によりシールキャップ８が降下されて、炉口部７が開口されると共に、処理済ウェーハ１３がボート１２に保持された状態で炉口部７から反応室９の外部に搬出される。その後、処理済ウェーハ１３は図示しない基板移載機によってボート１２より払出される。【００８１】
尚、一例迄、本実施の形態の処理炉にてウェーハを処理する際の処理条件としては、例えば、Ｓｉ3Ｎ4 膜の成膜に於いては、処理温度６５０〜７８０℃、処理圧力１０〜５０Ｐａ、ガス種、ガス供給流量ＳｉＨ2Ｃｌ2 （ジクロルシラン）２４０ｓｃｃｍ、ＮＨ3 （アンモニア）７２０ｓｃｃｍが例示され、それぞれの処理条件を、それぞれの範囲内の所定の値で一定に維持することでウェーハに処理がなされる。【００８２】
又、例えばポリイミドベーク処理に於いては、処理温度３００〜３２０℃、処理圧力大気圧付近、ガス種Ｎ2（窒素）５０ｌ／ｍｉｎが例示され、それぞれの処理条件をそれぞれの範囲内の所定の値で一定に維持することでウェーハの処理がなされる。【００８３】
基板処理の過程で、処理ガス導入ノズル３０から導入されたガスは、反応室９を上昇して、基板処理に供され、排気ガスは反応管３Ｂの天井の中心から流出して、排気管２８に流入し、該排気管２８を降下する。【００８４】
該排気管２８は、発熱体１８によって加熱されると共に大きな熱容量を有する反応管３Ｂからの受熱があり、排気管２８を降下する過程で、排気ガスは発熱体１８及び反応管３Ｂによって加熱される。【００８５】
排気ガスはインレットフランジ１９を経て排気されないので、該インレットフランジ１９によって冷却されることはなく、高温で排気管２８から排気される。更に、延在部２８ａは、排気管２８から離反し、ヒータ２の加熱範囲からも外れるが、断熱材２９によって保温される。又、排気管２８と外部排気管３５の接続部、該外部排気管３５は加熱ヒータ３９によって加熱されており、延在部２８ａを流通する排気ガスの温度低下は最小限に抑えられる。【００８６】
又、従来の様に、排気ガスはインレットフランジ１９を経て排気されず、該インレットフランジ１９によって冷却されることはないので、冷却により排気ガスが液化され、インレットフランジ１９に付着すること、付着した液滴によりインレットフランジ１９が腐食されることが防止される。【００８７】
又、ガス導入側のみに配設されたインレットフランジ１９は排気管２８の延在部２８ａとは完全に分離することになるので、排気ガスの液化を考慮する必要なく冷却することができ、反応ガスやクリーニングガスによる金属のダメージを抑制できる温度迄インレットフランジ１９の温度を低下させることができる。【００８８】
更に好ましくは、インレットフランジ１９やシールキャップ８を耐熱非金属材料である石英、炭化珪素材で形成したり、インレットフランジ１９やシールキャップの処理室側に露出する面に石英や炭化珪素材からなる保護カバーを設け、覆う様にすることで、反応ガスやクリーニングガスによる金属のダメージが防止され、ウェーハ１３の原子レベルでの金属汚染が防止できる。【００８９】
又、処理室のメンテナンスは、処理室の下部のみで作業が行え、脚立等を用いる高所作業がなく、作業性が向上する。又、１人作業が可能であり、メンテナンス時間も少なくてすみ、保守費が低減する。【００９０】
尚、基板処理装置は大気圧下の基板処理、減圧下の基板処理のいずれにも適用が可能である。【００９１】
次に、本発明の実施の形態による排気ガスの温度低下の抑制について、解析結果を図７〜図１０を参照して説明する。【００９２】
図７は従来の基板処理装置に於ける反応室９の上下方向の温度分布を示し、図８は本実施の形態の基板処理装置に於ける反応室９の上下方向の温度分布を示している。【００９３】
図７、図８に於いて、横軸が反応室９の上下方向を示し、図７、図８中、Ｌで示す位置が、図４、図１９中のＺの位置に相当し、図７、図８中、Ｚより左方が図４、図１９中で反応室９の上方に相当（Ｕ）し、又図７、図８中、Ｚより右方が図４、図１９中で反応室９の下方に相当（Ｌ）する。【００９４】
図７と図８の比較により、本実施の形態では、従来に対して反応室９下端での温度低下、温度分布の改善が見られる。【００９５】
図９、図１０は処理炉１からの排気ガス出口での温度分布を示しており、図９は従来の基板処理装置（図１９）に於ける排気管１５断面（Ｓ）での径方向の温度分布を示し、図１０は本実施の形態の基板処理装置（図４）に於ける排気管２８の延在部２８ａ断面（Ｓ）での径方向の温度分布を示している。【００９６】
又、図９と図１０との比較により、従来では排気ガス出口で排気ガス温度は略２３０℃となっている。又、温度分布の乱れがあり、排気温度に乱れがあることが推察される。【００９７】
これに対し、本実施の形態では排気ガス出口の温度分布は均一であり、排気ガス温度は略３００℃となっている。従って、本実施の形態では排気ガス温度が高温で安定していることが分かる。【００９８】
従って、本実施の形態を実施することで、排気ガス出口温度が高温で安定し、温度低下で排気ガスが液化され、延在部２８ａに付着することが防止される。特にウェーハに対しポリイミドベーク処理を行う場合は、ベーキングで気化したポリイミドガスが排気管２８、特に延在部２８ａで温度低下し、液化することを抑制することができ、反応管を洗浄、交換等するメンテナンス周期を長くすることができる。【００９９】
（付記）
又、本実施の形態２は以下の実施の態様を含む。【０１００】
（付記１）基板を基板保持具により保持しつつ処理する処理室と、該処理室を画成する反応管と、該反応管の周囲に配置され、前記処理室を加熱する加熱装置と、前記反応管の外径よりも小さい外径を有し、前記加熱装置内であって前記処理室内の基板より上方側で前記反応管に連通され、前記加熱装置より下方迄延出し、前記反応管内のガスを排気する排気管とを備える基板処理装置。【０１０１】
（付記２）前記排気管は前記反応管の上端で前記反応管と接続されている付記１の基板処理装置。【０１０２】
（付記３）前記加熱装置は、内周壁に発熱体を有し、該発熱体は、少なくとも前記基板保持具が保持する基板より下方側から前記排気管及び前記反応管の上端より上方側に至る迄配置されている付記１の基板処理装置。【０１０３】
（付記４）前記排気管は前記反応管と溶着されて連通されている付記１の基板処理装置。【０１０４】
（付記５）前記排気管は前記反応管の中心軸線上に前記排気管の中心軸が位置する様に設けられている付記１の基板処理装置。【０１０５】
（付記６）前記排気管の前記加熱装置より下方側の延在部は前記反応管から外側に向かって漸次屈曲している付記１の基板処理装置。【０１０６】
（付記７）前記排気管の前記加熱装置より下方側の延在部は前記反応管から外側に向かって湾曲している付記１の基板処理装置。【０１０７】
（付記８）前記延在部の下流側に設けられる接続部には加熱ヒータが設けられている付記６又は付記７の基板処理装置。【０１０８】
（付記９）前記接続部に接続される排気路の外周には加熱ヒータが設けられている付記８の基板処理装置。【０１０９】
（付記１０）前記排気管、前記反応管は石英製で形成されている付記１の基板処理装置。【０１１０】
（付記１１）前記反応管の下端を保持するインレットフランジと、該インレットフランジの下端開口部を閉塞する蓋体と、前記インレットフランジに設けられ、前記処理室内にガスを供給するガス供給手段とを更に備えている付記１の基板処理装置。【０１１１】
（付記１２）排気管の下流側に接続される排気装置と、基板を基板保持具により保持しつつ処理する処理室と、該処理室を画成する反応管と、該反応管の周囲に配置され、前記処理室を加熱する加熱装置と、前記反応管の外径よりも小さい外径を有し、前記加熱装置内であって前記処理室内の基板より上方側で前記反応管に接続され、前記加熱装置より下方迄延出し、前記反応管内のガスを排気する排気管とを備える基板処理装置を用いて処理する半導体装置の製造方法であって、前記加熱装置により前記処理室を加熱する工程と、該処理室で基板を前記基板保持具により保持しつつ処理する工程と、前記排気管から前記反応管内のガスを排気する工程とを有する半導体装置の製造方法。【０１１２】
（付記１３）基板を基板保持具により保持しつつ処理する処理室と、該処理室を画成する反応管と、該反応管の周囲に配置され、前記処理室を加熱する加熱装置と、前記反応管の外径よりも小さい外径を有し、前記加熱装置内であって前記処理室内の基板より上方側で前記反応管に連通され、前記加熱装置より下方迄延出し、前記反応管内のガスを排気する排気管とを備える基板処理装置に係り、又前記排気管の前記加熱装置より下方に延出する延在部は、前記反応管から離反している基板処理装置に係り、又前記延在部の周囲に断熱材を設けた基板処理装置。【０１１３】
（付記１４）反応管の周囲に配置される加熱装置により前記反応管が画成する処理室を加熱する工程と、前記処理室で基板を基板保持具により保持しつつ処理する工程と、前記反応管の外径よりも小さい外径を有し、前記加熱装置内であって前記処理室内の基板より上方側で前記反応管に接続され、前記加熱装置より下方迄延在する排気管から前記反応管内のガスを排気する工程とを備える半導体装置の製造方法。【０１１４】
本実施の形態によれば、基板を基板保持具により保持しつつ処理する処理室と、該処理室を画成する反応管と、該反応管の周囲に配置され、前記処理室を加熱する加熱装置と、前記反応管の外径よりも小さい外径を有し、前記加熱装置内であって前記処理室内の基板より上方側で前記反応管に連通され、前記加熱装置より下方迄延出し、前記反応管内のガスを排気する排気管とを備えるので、排気ガスは加熱装置、反応管で加熱されつつ排気され、排気ガス温度の低下が抑制され、排気ガス温度の低下による液化、液滴の付着が防止できる。【０１１５】
又本実施の形態によれば、前記排気管の前記加熱装置より下方に延出する延在部は、前記反応管から離反し、又前記延在部の周囲に断熱材を設けたので、排気管延在部の温度低下が防止できる。【０１１６】
又本実施の形態によれば、反応管の周囲に配置される加熱装置により前記反応管が画成する処理室を加熱する工程と、前記処理室で基板を基板保持具により保持しつつ処理する工程と、前記反応管の外径よりも小さい外径を有し、前記加熱装置内であって前記処理室内の基板より上方側で前記反応管に接続され、前記加熱装置より下方迄延在する排気管から前記反応管内のガスを排気する工程とを備えるので、排気ガスは加熱装置、反応管で加熱されつつ排気され、排気ガス温度の低下が抑制され、排気ガス温度の低下による液化、液滴の付着が防止できる等の優れた効果を発揮する。【０１１７】
第３の実施の形態
図１１に実施の形態３の基板処理装置に係る処理炉を示す。
実施の形態１，２の構造においては、特に有機系材料が塗布された、或いは、有機系材料が完全に除去できていない複数枚のウェーハの熱処理をする場合、ウェーハに塗布された材料、或いは、残渣から発生する副生成物を含んだガスが炉内のウェーハより上流側まで逆流、拡散し処理室内に付着する。図１２にこの様子を示す。【０１１８】
この場合、処理室内の側壁温度が２００℃以上では、フィルム状(膜)となり、容易に剥がれたり、飛散することは少ないが、２００℃未満の温度となる側壁部位（炉口低温部）ＬＴＰでは、容易に剥がれる。又は、パウダー状の副生成物が形成され容易に飛散する。これらの副生成物は処理を繰り返す毎に増加し、飛散量も多くなり、やがては生産ウェーハ上で異物として観察されるようになる。【０１１９】
このような問題を解決する手段として、副生成物の拭取り、部材の洗浄を実施していた。しかしながら、このように付着物の拭取りや部品洗浄を行った場合、装置を長く停止させなければならないこともあった。【０１２０】
実施の形態３では、これらの改善も行える場合について説明する。【０１２１】
図１１に示すように、本実施の形態３では、ウェーハに塗布された材料、或いは、残渣から発生する副生成物を含んだガスが反応容器（処理室）の炉口低温部に飛散しないように、ウェーハ載置スペースより上流側である処理室低温部（反応容器下部）ＬＴＰに絞り部（絞り部位）７１を設けた。絞り部７１は、好ましくは、反応容器全周に亘って設ける。【０１２２】
これにより、低温部への逆流による飛散を防ぐ構造とすることができ、処理室内、特にウェーハより上流側での副生成物増加によるウェーハ上への飛散異物混入を防ぐことができる。又、ガス供給は絞り込んだ低温部から導入することでウェーハ領域からの副生成物を含んだガスが逆流し、低温部には拡散し難い構造としている。これにより、さらに処理室内、特にウェーハより上流側での副生成物増加によるウェーハ上への飛散異物混入を防ぐことができる。尚、上述の絞り部７１は反応管と一体形成されていると熱伝導しやすく低温部の存在が少なくなるためより良いものとなる。【０１２３】
又、炉口付近の低温部処理室の絞り部７１には、多量の副生成物を含んだ処理ガス排気管のヒートスペースも兼ね備えている。すなわち、この絞り部７１の外側に、排気管ヒータ（補助加熱ヒータ、補助加熱装置ともいう）７２を設置することが可能となる。【０１２４】
これにより、排気管ヒータ７２の設置スペースを確保しつつ、ウェーハ領域からの副生成物を含んだガスが逆流し、低温部には拡散し難い構造とすることができ、処理室内、特にウェーハより上流側での副生成物増加によるウェーハ上への飛散異物混入を防ぐことができると共に、反応管のメンテナンス周期を延命化することができる。【０１２５】
排気管ヒータ７２と排気管６０，２８との間には、温度センサ７３が設置されており、該温度センサ７３の検出する温度に基づき、温度制御部４１(図４)が排気管内で副生成物が付着しない温度、例えば３００℃以上であって、基板処理領域と略同じ温度となるように加熱制御部にて加熱制御する。尚、排気管ヒータ７２は、温度制御部４１にて温度制御するに限らず、その他、個別に温度制御部を設けるようにしても良い。【０１２６】
尚、排気管ヒータ７２は、第２の実施の形態でも示したように（図５，６参照）排気管の周りのみならず、絞り部７１全周に亘って、ヒータ若しくは断熱材を設けるようにするとウェーハより上流側での副生成物の付着、液化が防げるためにより良い。尚、排気管ヒータ６０，２８は温度制御性で劣るものの断熱材としても一定の保温効果を奏する。【０１２７】
前述の実施の形態２，３において特に説明した排気管６０，２８の曲率半径に対する圧力損失を検討する。
排気管は、反応管の側壁に沿って設けられる。そのため、極力排気管の内径は小さい方が、反応管の周りに配置されるヒータと反応管との間隔を狭くできるので、該ヒータによる反応管内の温度制御をし易くすることができ、また前記間隔下部からの放熱等によるヒータのエネルギの無駄を少なくすることができる。【０１２８】
一方、排気管の流路が小さくなったり、流速が落ちると、所望の排気量の確保が困難となってしまう。特に排気管の曲部は、圧力損失が生じやすく、流速が落ちることで、所定の排気量を確保できなくなってしまう。また、流速が落ちることで曲部に副生成物が付着しやすくなってしまい、この副生成物が付着することで、副生成物からのアウトガスが発生したり、流路が狭くなることにより、さらに排気量が少なくなってしまう。特に、ヒータ２より下部の延在部においては、ヒータ２からの熱を受けにくく、副生成物が溜まりやすい。例えば、支持部２８ｂを設けるような場合には、支持部２８ｂからの熱伝導により、この周辺が温度低下しがちであり、この周辺に副生成物が溜ってしまう。そのため排気管の曲部は、流速が落ちないように、すなわち圧力損失が極力少なくなるようにすると良い。【０１２９】
圧力損失に関する計算を下記に示す。【０１３０】
レイノルズ数  Ｒｅ＝ｖｄ／υ
直管部の損失ヘッド    ｈ＝λ・ｌ・ｖ2／２ｇｄ
ｈ＝（ｐ１−ｐ２）／ρｇ
曲げによる損失ヘッド  ｈb＝ζbｖ2／２ｇ
＝（ζ＋λ・ｌ／ｄ）ｖ2／２ｇ
Ｒｅ：１３８５．６８
λ：  ０．０５
全損失ヘッド：ｈb＋２ｈ
Ｐ1からＰ2までの圧力降下（ｐａ）Ｐ1−Ｐ2【０１３１】
υ：動粘度（５１．９６ｍｍ２／ｓ（Ｎ２が３００℃のとき）
λ：管摩擦係数（＝６４／Ｒｅ、層流状態を仮定）
ｌ：直管部の長さ
ｖ：平均流速（大気圧−５０Ｐａの圧力とし、排気管が３００℃時、約３０００ｍｍ／ｓとする）
ｄ：管内径（φ２４ｍｍとする）
ｐ：圧力
ρ：密度
Ｒ：ベント曲げｒ（Ｒ曲げ部分全体の曲げ半径）
Ｒｅ：レイノルズ数
μ：粘度（２９．５５μＰａ・ｓ、Ｎ２：３００℃）
ζ：ベント曲げの損失係数【０１３２】
上記計算は、排気管曲げＲの最適寸法を計算することを目的とし、排気管内径を２４ｍｍ、流体を３００℃のＮ2と前提して行った。図１３にベント曲げの場合の配管パラメータを示し、図１４にＲ部の損失ヘッド、図１５に直管部の損失ヘッド、図１６にＲ部の全損失ヘッドと圧力降下を示している。また、参考のため、図１７に直角曲げの場合についての配管パラメータを示し、図１８に直角曲げの損失ヘッドについて示している。【０１３３】
上記計算によれば、湾曲部を排気管の内径以上の曲げ半径とすると、直角曲げより２倍以上圧力損失、圧力降下を少なくすることが理解される。
また、より好ましくは、湾曲部を排気管の内径より３倍以上大きな曲げ半径とすると更に直角曲げより３倍以上の圧力損失、圧力降下を少なくすることができる。
また、より好ましくは、湾曲部を排気管の内径より４倍以上大きな曲げ半径とすると、上述の３倍以上大きな曲げ半径の場合よりも、更に圧力損失、圧力降下をより少なくすることができる。
尚、上記のように、湾曲部全体のみならず、すくなくとも一部の曲げ半径を排気管の内径以上、内径より３倍以上、４倍以上とすると一定の効果を奏すると考えられる。
また、上記湾曲部の曲げをＲ曲げ（鉛直方向から略水平方向までの約９０°曲げ）とすると、反応管鉛直方向のスペースを有効利用しつつ、効率良く曲げることができる。【０１３４】
なお、上記計算の温度パラメータにおいて、３００℃を用いているのは、ポリイミド処理後のガスが液化し始める温度がほぼ３００℃程度であることを考慮したものである。【０１３５】
上記において、排気管を傾斜（湾曲）させているのは、廃液の溜まりを防止するためと、排気ガスの流速を落とさないためであることは前述の通りである。すなわち、排気管を細くすることで反応管の周りに配置されるヒータと反応管との間隔を狭くでき、温度制御し易くすることができる一方、排気量が少なくなってしまい、また流速が落ちると所望の排気量の確保が困難となるのを防止するためである。【０１３６】
なお、排気管との接続部から排気トラップまでを傾斜させ、万一排気ガスが液化した場合であっても、流れ出して溜まらないようにしても良い。
また、反応管の上端部に排気管が接続される部分を上述のように湾曲させるようにすることで、更に排気ガスの流速が落ちることはない。【０１３７】
また、本実施の形態によれば、ポリイミドキュア（ポリイミドベーク）、Ｃｕアニール等、ウェーハ表面に堆積物や残渣があり、その堆積物や残渣が気化するような処理を行うのに特に有効である。さらには、このような処理に限らず、酸化・拡散・減圧ＣＶＤ処理、その他のアニール処理にも実施の形態は有効である。【０１３８】
本発明の好適な態様を詳細に説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱しないかぎり、様々な変更および改質がなされ得ることは、当業者には自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【０１３９】
以上に詳述したように本発明によれば、メンテナンス周期を長くすることができるとともに、副生成物が溜まっても基板上に落下することが無い基板処理装置及び半導体装置の製造方法を提供することができる。【０１４０】
また、本発明によれば、処理後の排気ガス温度の低下を防止し、副生成物の付着、処理後のガスの液化を防止し、基板の汚染防止、或はメンテナンス周期を長くすることにより稼働率の向上を図ることができる。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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