(57)【要約】      （修正有）【課題】外管と内管との間に形成される空間に溜る液化物質が、マニホールドの内管支持部から内管支持部の内側に浸入するのを防止した基板処理装置の提供。【解決手段】反応容器は、上部が閉じ下部が開いた外管２０５と上部および下部が開いた内管２０４とから成る反応管と、反応管の外管２０５と内管２０４とを同心状に立設させるマニホールド２０９と、マニホールド２０９に設けられ外管２０５と内管２０４との間に形成される空間の下端部を構成するとともに内管２０４を立設させるための立設部２１２を有する内管支持部２１１と、マニホールド２０９もしくは外管２０５の側面に空間と連通するよう設けられ、内管２０４内を上昇して空間を下降するガスを排気する開口２３３とを有する。内管２０４を立設させるための立設部２１２側に液化物質が流入する前に、開口２３３から排出するのを促進するため開口２３３に向かって下り傾斜する傾斜面２１１ａを設ける。【選択図】図４
2007180449.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２重構造の反応容器と、前記反応容器の外周に設けられる加熱手段とから構成される処理炉を備えた基板処理装置であって、
前記反応容器は、上部が閉じ下部が開いた外管と上部および下部が開いた内管とから構成される反応管と、
前記反応管の前記外管と前記内管とを同心状に立設させるマニホールドと、
前記マニホールドに設けられ、前記外管と前記内管との間に形成される空間の下端部を構成するとともに前記内管を立設させるための立設部を有する内管支持部と、
前記内管内へ下方からガスを供給するガス供給手段と、前記マニホールドもしくは前記外管の側面に前記空間と連通するよう設けられ、前記内管内を上昇して前記空間を下降するガスを排気する開口とを有し、
前記排気ガスに含有される物質が前記空間の下端部を構成する内管支持部上で液化した際に、該液化物質が前記内管支持部の立設部側に流入する前に、前記開口から排出するのを促進する液化物質排出促進手段を設けたことを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反応管を立設した反応容器を備える基板処理装置に係り、特に２重管構造の反応容器を改善したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
基板処理装置に備えられる縦型処理炉は、ヒータと反応容器とから構成される。反応容器は、石英製反応管と、反応管を立設する金属製マニホールドとから構成される。マニホールドにはガス導入管や排気管が設けられる。このマニホールド上に反応管を構成する内管と外管とが同心状に立設される。従来、マニホールド上の内管の立設位置は、外管よりも低く、内管とマニホールドとの接触面は、通常、マニホールドに設けられた排気管の開口下端よりも下方位置にある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
上述した縦型処理炉を用いて多数枚の基板がバッチ処理される。例えば基板上にポリイミドベークを行うには、まず、ポリイミドを塗布した多数枚の基板をボートに保持する。このボートをマニホールド下端の炉口から反応容器内に搬入して、ボート下端に設けたシールキャップで炉口を塞ぐ。ヒータにより内管内に収容された基板を加熱する。ガス導入管より内管の下方から不活性ガスを供給しつつ、内管と外管との間に形成される排気空間を通して排気管から排気する。この過程で、多数枚の基板上に保護膜や層間絶縁膜が形成される。
【０００４】
ところで、多数枚の基板を数バッチ処理すると、排気空間を構成する反応管の内管の外壁や外管の内壁に排気ガス中に含まれるポリイミドが付着し、壁面を伝わって落ちてきて、外管と内管との間に形成される空間の下端部に溜るという現象が見られる。
【特許文献１】特開平１０−２２３５４８号公報（図２、図３、図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の装置では、排気管の開口が内管とマニホールドとの接触面よりも高い位置にあるため、外管と内管との間に形成される空間の下端部に溜った液化物質が、排気管の開口から排出される前に、マニホールドの内管支持部からの内管支持部の内側に浸入するという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解消して、外管と内管との間に形成される空間の下端部に溜る液化物質が、マニホールドの内管支持部から内管支持部の内側に浸入するのを防止することが可能な基板処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、２重構造の反応容器と、前記反応容器の外周に設けられる加熱手段とから構成される処理炉を備えた基板処理装置であって、前記反応容器は、上部が閉じ下部が開いた外管と上部および下部が開いた内管とから構成される反応管と、前記反応管の前記外管と前記内管とを同心状に立設させるマニホールドと、前記マニホールドに設けられ、前記外管と前記内管との間に形成される空間の下端部を構成するとともに前記内管を立設させるための立設部を有する内管支持部と、前記内管内へ下方からガスを供給するガス供給手段と、前記マニホールドもしくは前記外管の側面に前記空間と連通するよう設けられ、前記内管内を上昇して前記空間を下降するガスを排気する開口とを有し、前記排気ガスに含有される物質が前記空間の下端部を構成する内管支持部上で液化した際に、該液化物質が前記内管支持部の立設部側に流入する前に、前記開口から排出するのを促進する液化物質排出促進手段を設けたことを特徴とする基板処理装置である。
【０００８】
液化物質が開口から排出するのを促進する液化物質排出促進手段を設けたので、液化物質が立設部の内側に浸入するのを確実に防止することができる。本発明において、内管支持部に、開口に向かって下り傾斜する傾斜面を設けることによって、上述した液化物質排出促進手段を実現することができる。
【０００９】
第２の発明は、２重構造の反応容器と、前記反応容器の外周に設けられる加熱手段とから構成される処理炉を備えた基板処理装置であって、前記反応容器は、上部が閉じ下部が開いた外管と上部および下部が開いた内管とから構成される反応管と、前記反応管の前記外管と前記内管とを同心状に立設させるマニホールドと、前記マニホールドに設けられ、前記外管と前記内管との間に形成される空間の下端部を構成するとともに前記内管を立設させるための立設部を有する内管支持部と、前記内管内へ下方からガスを供給するガス供給手段と、前記マニホールドもしくは前記外管の側面に前記空間と連通するよう設けられ、前記内管内を上昇して前記空間を下降するガスを排気する開口とを有し、前記排気ガスに含有される物質が前記空間の下端部を構成する内管支持部上で液化した際に、該液化物質が前記内管支持部の立設部側に流れるのを阻止する障壁を設けたことを特徴とする基板処理装置である。
【００１０】
液化物質が立設部側に流れるのを阻止する障壁を設けたので、液化物質が立設部の内側に浸入するのを確実に防止することができる。本発明において、内管支持部の立設部を、立設部を除く内管支持部の残りの部分よりも一段高くすることによって、上述した障壁を実現することができる。
【００１１】
第３の発明は、２重構造の反応容器と、前記反応容器の外周に設けられる加熱手段とから構成される処理炉を備えた基板処理装置であって、前記反応容器は、上部が閉じ下部が開いた外管と上部および下部が開いた内管とから構成される反応管と、前記反応管の前記外管と前記内管とを同心状に立設させるマニホールドと、前記マニホールドに設けられ、前記外管と前記内管との間に形成される空間の下端部を構成するとともに前記内管を立設させるための立設部を有する内管支持部と、前記内管内へ下方からガスを供給するガス供給手段と、前記マニホールドもしくは前記外管の側面に前記空間と連通するよう設けられ、前記内管内を上昇して前記空間を下降するガスを排気する開口とを有し、前記内管を立設させるための立設部を前記開口の下端より高い位置に設けたことを特徴とする基板処理装置である。
【００１２】
内管支持部の立設部を開口の下端より高い位置に設けたことにより、排気ガス中に含まれる物質が液化して、立設部の内側に浸入するのを確実に防止することができる。
立設部はフラットな面で形成することも、内管の径方向に高低をもつ段状に形成することも可能である。
立設部をフラットな面で形成する場合は、立設部と接触する内管の下端位置を開口の下端より高くすることにより、液化物質が立設部から立設部の内側に浸入するのを確実に防止することができる。
立設部を段状に形成する場合は、段状の高い部分を開口側に形成し、段状の低い部分を内管側に形成し、段状の高い部分を開口の下端より高くすることにより、内管の水平方向への位置決めや移動抑制がなされるとともに、液化物質が立設部から立設部の内側に浸入するのを確実に低減することができる。好ましくは、段状の高い部分を内管の下端側とし、該内管の下端側を開口の下端より高くすると、液化物質が内管と立設部との接触面から内管の内側に浸入するのを確実に防止することができる。
【００１３】
第４の発明は、第１乃至第３の発明において、前記内管の外周の前記内管支持部に前記内管の移動を防止する内管移動防止手段を備えていることを特徴とする基板処理装置である。
【００１４】
内管支持部に内管移動防止手段を備えている場合、内管移動防止手段と内管との隙間に液化物質が浸入するのを確実に防止できる。
内管移動防止手段は、少なくとも３個設けられていればよい。内管移動防止手段と内管との隙間に液化物質が溜っても、内管移動防止手段が内管の全周にリング状に設けられている場合と比べて、部分的に設けられている方が、内管移動防止手段と内管との間に溜る液化物質の総量を低減できる。また、内管移動防止手段の個数が減るほど、内管移動防止手段間の所定間隔が広くなるほど、内管移動防止手段と内管との間に溜る液化物質の総量を低減できる。
内管移動防止手段は、好ましくは内管支持部が有する立設部に備えると、内管移動防止手段と内管との間に溜る液化物質の総量をより低減できる。
【００１５】
第５の発明は、２重構造の反応容器と、前記反応容器の外周に設けられる加熱手段とから構成される処理炉を備えた基板処理装置であって、前記反応容器は、上部が閉じ下部が開いた外管と上部および下部が開いた内管とから構成される反応管と、前記反応管の前記外管と前記内管とを同心状に立設させるマニホールドと、前記マニホールドに設けられ、前記外管と前記内管との間に形成される空間の下端部を構成するとともに前記内管を立設させるための立設部を有する内管支持部と、前記内管内へ下方からガスを供給するガス供給手段と、前記マニホールドもしくは前記外管の側面に前記空間と連通するよう設けられ、前記内管内を上昇して前記空間を下降するガスを排気する開口と、前記排気ガスに含有される物質が前記空間の下端部を構成する内管支持部上で液化した際に該液化物質が前記内管支持部の立設部側に流入する前に、前記開口から排出するのを促進する液化物質排出促進手段と、前記内管の外周の前記内管支持部に設けられ前記内管の移動を防止する内管移動防止手段とを有する基板処理装置を用いて半導体装置を製造する半導体装置の製造方法であって、前記反応容器の内部に基板を保持した基板保持具を搬入する工程と、前記加熱手段により前記内管内の前記基板を加熱する工程と、前記ガス供給手段により前記内管内へ下方からガスを供給しつつ前記空間を介して前記開口から排気して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容器内から搬出する工程と、前記搬出後に前記マニホールドの下端を蓋体により蓋をする工程と、前記加熱手段により前記反応管を前記基板加熱工程よりも高い温度に加熱する工程と、前記反応管内にクリーニングガスを供給して前記反応管の内部をクリーニングする工程と、クリーニング後に前記反応管を冷却する工程とを備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００１６】
液化物質が開口から排出するのを促進する液化物質排出促進手段を設けたので、液化物質が立設部の内側に浸入するのを確実に防止することができる。
また、内管と内管移動防止手段との隙間に液化物質が溜った後、反応容器から基板を搬出する工程を実行すると、しばらくして内管と内管移動防止手段との隙間で液化物質が固化し、内管と内管移動防止手段とが一体化する。その後、反応管を基板加熱工程よりも高い温度に加熱手段により加熱する工程、およびその高い温度が維持されるクリーニング工程において、内管は加熱手段からの放射熱を吸収し、熱せられることで、内管移動防止手段付近まで熱伝導により内管の温度が上昇するが、前記加熱手段による放射熱は立設部を有する内管支持部には及ばず、内管と内管移動防止手段との隙間の温度は低いままとなる。このため、内管と、内管と内管移動防止手段との隙間で固化された液化物質との熱膨張差により、内管が割れるという問題が生じやすい。しかし、本発明によれば、内管と内管移動防止手段との隙間に液化物質が溜らないので、そのような問題を解決できる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、外管と内管との間に形成される空間の下端部に溜る液化物質が、マニホールドの内管支持部から内管支持部の内側に浸入するのを確実に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図５は本発明の実施の形態で好適に用いられる基板処理装置の縦型処理炉２０２の概略構成図であり、縦断面図として示されている。
【００１９】
図５に示されているように、縦型処理炉２０２は、加熱手段としてのヒータ２０６と反応容器２１０とから構成される。反応容器２１０は、反応管２０３とマニホールド２０９とから構成される。
【００２０】
ヒータ２０６は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース２５１に支持されることにより垂直に据え付けられている。
【００２１】
ヒータ２０６の内側には、ヒータ２０６と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は内管２０４と、その外側に設けられた外管２０５とから構成されている。内管２０４は、例えば石英（ＳｉＯ2 ）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料からなり、上端および下端が開いた円筒形状に形成されている。内管２０４の筒中空部には処理室２０１が形成されており、シリコン基板としてのウェハ２００を後述する基板保持具としてのボート２１７によって水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で収容可能に構成されている。外管２０５は、例えば石英または炭化シリコン等の耐熱性材料からなり、内径が内管２０４の外径よりも大きく上端が閉じ下端が開いた円筒形状に形成されており、内管２０４と同心円状に設けられている。
【００２２】
外管２０５の下方には、外管２０５と同心円状にマニホールド２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス等からなり、上端および下端が開いた円筒形状に形成されている。マニホールド２０９は、その上端部が外管２０５と係合接触し、その中間部に設けたインナチューブ支持部２１５が内管２０４と係合接触して、これらを立設して支持するように設けられている。なお、マニホールド２０９と外管２０５との間にはシール部材としてのＯリング２２０ａが設けられている。マニホールド２０９がヒータベース２５１に支持されることにより、反応管２０３は垂直に据え付けられた状態となっている。
【００２３】
後述するシールキャップ２１９にはガス導入部としてのノズル２３０が処理室２０１内に連通するように接続されており、ノズル２３０にはガス供給管２３２が接続されている。このノズル２３０とガス供給管２３２とからガス供給手段が構成される。なお、ノズル２３０は、シールキャップ２１９にではなく、マニホールド２０９に接続される場合もある。ガス供給管２３２のノズル２３０との接続側と反対側である上流側には、ガス流量制御器としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２４１を介して図示しない処理ガス供給源や不活性ガス供給源が接続されている。ＭＦＣ２４１には、ガス流量制御部２３５が電気的に接続されており、供給するガスの流量が所望の量となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
【００２４】
マニホールド２０９には開口が開けられ、その開口に処理室２０１内の雰囲気を排気する排気管２３１が設けられている。排気管２３１は、内管２０４と外管２０５との隙間によって形成される筒状空間２５０の下端部に配置されており、筒状空間２５０に連通している。排気管２３１のマニホールド２０９との接続側と反対側である下流側には圧力検出器としての圧力センサ２４５および圧力調整装置２４２を介して真空ポンプ等の真空排気装置２４６が接続されており、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。圧力調整装置２４２および圧力センサ２４５には、圧力制御部２３６が電気的に接続されており、圧力制御部２３６は圧力センサ２４５により検出された圧力に基づいて圧力調整装置２４２により処理室２０１内の圧力が所望の圧力となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
【００２５】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端の炉口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシールキャップ２１９が設けられている。シールキャップ２１９はマニホールド２０９の下端の炉口に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２１９は例えばステンレス等の金属からなり、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９の上面にはマニホールド２０９の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２０ｂが設けられる。シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側には、ボートを回転させる回転機構２５４が設置されている。回転機構２５４の回転軸２５５はシールキャップ２１９を貫通して、後述するボート２１７に接続されており、ボート２１７を回転させることでウェハ２００を回転させるように構成されている。シールキャップ２１９は反応管２０３の外部に垂直に設備された昇降機構としてのボートエレベータ１１５によって垂直方向に昇降されるように構成されており、これによりボート２１７を処理室２０１に対し搬入搬出することが可能となっている。回転機構２５４及びボートエレベータ１１５には、駆動制御部２３７が電気的に接続されており、所望の動作をするよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
【００２６】
基板保持具としてのボート２１７は、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなり、複数枚のウェハ２００を水平姿勢でかつ互いに中心を揃えた状態で整列させて多段に保持するように構成されている。なおボート２１７の下部には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる円板形状をした断熱部材としての断熱板２１６が水平姿勢で多段に複数枚配置されており、ヒータ２０６からの熱がマニホールド２０９側に伝わりにくくなるよう構成されている。なお、ボート２１７の下部には、複数枚の断熱板２１６に代えて、断熱部材を収容した断熱キャップが配設される場合もある。
【００２７】
反応管２０３内には、温度検出器としての温度センサ２６３が設置されている。ヒータ２０６と温度センサ２６３には、電気的に温度制御部２３８が接続されており、温度センサ２６３により検出された温度情報に基づきヒータ２０６への通電具合を調整することにより処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるよう所望のタイミングにて制御するように構成されている。
【００２８】
ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８は、操作部、入出力部をも構成し、基板処理装置全体を制御する主制御部２３９に電気的に接続されている。これら、ガス流量制御部２３５、圧力制御部２３６、駆動制御部２３７、温度制御部２３８、主制御部２３９はコントローラ２４０として構成されている。
【００２９】
次に、上記構成に係る縦型処理炉２０２を用いて、半導体デバイスの製造工程の一工程として、ＣＶＤ法によりウェハ２００上に薄膜を形成する方法について説明する。尚、以下の説明において、基板処理装置を構成する各部の動作はコントローラ２４０により制御される。
【００３０】
複数枚のウェハ２００がボート２１７に装填（ウェハチャージ）されると、図５に示されているように、複数枚のウェハ２００を保持したボート２１７は、ボートエレベータ１１５によって持ち上げられて処理室２０１に搬入（ボートローディング）される。この状態で、シールキャップ２１９はＯリング２２０ｂを介してマニホールド２０９の下端の炉口をシールした状態となる。
【００３１】
処理室２０１内が所望の圧力（真空度）となるように真空排気装置２４６によって真空排気される。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に基づき圧力調整装置２４２が、フィードバック制御される。また、処理室２０１内が所望の温度となるようにヒータ２０６によって加熱される。この際、処理室２０１内が所望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２０６への通電具合がフィードバック制御される。続いて、回転機構２５４により、ボート２１７が回転されることで、ウェハ２００が回転される。
【００３２】
次いで、処理ガス供給源から供給され、ＭＦＣ２４１にて所望の流量となるように制御されたガスは、ガス供給管２３２を流通してノズル２３０から内管２０４内、すなわち処理室２０１内に導入される。導入されたガスは処理室２０１内を上昇し、内管２０４の上端開口から筒状空間２５０に下降して排気管２３１から排気される。ガスは処理室２０１内を通過する際にウェハ２００の表面と接触し、この際に熱ＣＶＤ反応によってウェハ２００の表面上に薄膜が堆積（デポジション）される。
【００３３】
予め設定された処理時間が経過すると、不活性ガス供給源から不活性ガスが供給され、処理室２０１内が不活性ガスに置換されるとともに、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される。
【００３４】
その後、ボートエレベータ１１５によりシールキャップ２１９が下降されて、マニホールド２０９の下端が開口されるとともに、処理済のウェハ２００がボート２１７に保持された状態でマニホールド２０９の下端から反応管２０３の外部に搬出（ボートアンローディング）される。その後、処理済のウェハ２００はボート２１７より取出される（ウェハディスチャージ）。
【００３５】
ところで、排気管２３１のマニホールド２０９における開口２３３の下端２３３ａが、内管２０４とマニホールド２０９のインナチューブ支持部２１５との接触面よりも高い位置にあると、外管２０５と内管２０４との間に形成される筒状空間２５０の下端部であるインナチューブ支持部２１５に溜った排気ガス中の液化物質が、排気管２３１の開口２３３から排気管２３１へ排出される前に、内管２０４の下端２０４ａとインナチューブ支持部２１５との接触面から処理室２０１の内側に浸入するという問題がある。
そのため、本実施の形態では、次のように炉下部構造を改善して浸入防止策を講じている。
【００３６】
図１に、本実施の形態における基板処理装置の縦型処理炉の炉下部の詳細構造を示す。図１の炉下部構造は基本的には図５と同じである。ここでは、図５で説明できなかった詳細構造の補足説明と、図５と異なる点とを述べる。なお、ボート２１７の下部には、断熱板に代えて断熱キャップ２１６ａを配設している。
【００３７】
外管２０５の下方に配設されているマニホールド２０９は、アウタフランジ２０７とインナフランジ２０８との２分割構成となっている。
【００３８】
アウタフランジ２０７は、断面チャネル形をしており、その中間部に排気管２３１の開口２３３が設けられている。アウタフランジ２０７の上外周鍔部２０７ｂ上に外管２０５が立設され、下外周鍔部２０７ｃにはインナフランジ２０８が当接している。
【００３９】
インナフランジ２０８は、断面略Ｔ字形をしており、鍔部２０８ｂと垂直部２０８ａとから構成されている。
【００４０】
マニホールド２０９の下端となるインナフランジ２０８の垂直部２０８ａの下端には、シールキャップ２１９の上面が当接している。
【００４１】
インナフランジ２０８の鍔部２０８ｂのうち、外周鍔部はアウタフランジ支持部２１４を構成し、内周鍔部は内管支持部２１１を構成している。
アウタフランジ支持部２１４上にはアウタフランジ２０７が支持されている。アウタフランジ２０７とアウタフランジ支持部２１４との間にはシール部材としてのＯリング２２０ｃが設けられている。
【００４２】
内管支持部２１１は、排気ガスが下降する筒状空間２５０の下端部を構成する。また、内管支持部２１１には、マニホールド２０９に内管２０４を立設させるために、内管支持部２１１のフラット面よりも一段高くした立設部２１２が設けられている。
【００４３】
この立設部２１２を、内管支持部２１１のフラット面よりも一段高くすることにより、立設部２１２と排気管２３１の開口２３３との間の筒状空間２５０の下端部を構成する内管支持部２１１には、比較的深い凹溝２５２が形成されている。なお、この凹溝２５２は、断面略Ｔ字形をしたインナフランジ２０８の上にアウタフランジ２０７を載せるためのスペース（下外周鍔部２０７ｃ用）を確保するために形成されたものであり、不可避的に形成されるものではない。
【００４４】
立設部２１２は、立設部２１２を除く内管支持部２１１の残りの部分よりも一段高くすることによって、排気ガス中に含まれる物質が液化して、内管支持部２１１の立設部２１２側に流れるのを阻止する障壁を実現している。
【００４５】
立設部２１２の上端２１３は段状に形成されている。段状の高い部分２１３ａは排気管２３１の開口２３３側に形成し、段状の低い部分２１３ｂは内管２０４側に形成してあり、この段差により内管２０４の水平方向への位置決めや移動抑制がなされる。段状の高い部分２１３ａは開口２３３の下端２３３ａより高くしている。段状の低い部分２１３ｂには内管２０４を立設している。したがって、内管２０４の下端２０４ａは開口２３３の下端２３３ａよりも高くなっている。ここで開口２３３の下端２３３ａは、開口２３３の部位の中で最も低い部分をいう。
【００４６】
内管２０４を立設するための立設部２１２に、内管移動防止部２６０が設けられている。この内管移動防止部２６０は、内管２０４の下端２０４ａの外周鍔部の外周に設けられ、内管２０４が地震等により移動し、ボート２１７等と接触して割れたりするのを防止するようになっている。この内管移動防止部２６０は、移動防止部材２６１と、この移動防止部材２６１を立設部２１２に固定するネジ２６２とから構成されている。これらの移動防止部材２６１及びネジ２６２は、ともに金属製、例えばステンレス材からなる。
【００４７】
内管移動防止部２６０は、内管２０４の全周ではなく、部分的に設けられている。図２には、３個の内管移動防止部２６０が内管２０４の外周に所定の間隔、例えば１２０度間隔で設けられている場合を示している。内管移動防止部２６０を構成する移動防止部材２６１の長さは、内管移動防止部２６０間の所定間隔が広くなるように、可能な範囲で短く構成するとよい。
【００４８】
次に、上述したような炉下部構造を有する縦型処理炉を備えた基板処理装置を用いて、半導体装置の製造工程の一工程であるポリイミドベーキング工程例について説明する。ポリイミドベーキングは、ポリイミド膜を塗布したウェハを不活性ガス雰囲気下でベーキング（熱処理）して、ウェハ上に保護膜や層間絶縁膜を形成する工程である。
【００４９】
図示しない蓋体（シャッタ）をスライドしてマニホールド２０９の下端の炉口が開けられる。ポリイミドが塗布された多数枚のウェハ２００を保持したボート２１７が、炉口から反応容器２１０の内部に搬入され、シールキャップ２１９がマニホールド２０９の下端の炉口をシールする。
【００５０】
外管２０５及び内管２０４内はヒータ２０６により所定の温度、例えば、約３００℃〜４００℃に加熱されており、ノズル２３０から内管２０４の下方より不活性ガス（例えばＮ2ガス）が導入され、この不活性ガスは内管２０４内を上昇し、排気ガスとなって内管２０４の上端で折り返し、筒状空間２５０を下降し、開口２３３を介して排気管２３１より排気される。
【００５１】
不活性ガスが内管２０４内を上昇する過程で、ポリイミド膜を塗布した多数枚のウェハ２００がベーキングされて、ウェハ２００に保護膜や層間絶縁膜が形成される。また、加熱されたウェハ２００から揮発溶剤が蒸発して、余剰のポリイミドが放出される。このポリイミドが排気ガス中に含まれる物質となる。
【００５２】
多数枚のウェハ２００を数バッチ処理すると、筒状空間２５０を構成する内管２０４の外壁や外管２０５の内壁にポリイミドが付着する。特に、マニホールド２０９を含む炉口部は、ヒータ２０６の内側に配設されておらず、外部に露出しているので、上記加熱温度よりも低くなっている。そのため、炉口部近傍の内管２０４の外壁や外管２０５の内壁により多くのポリイミドＡが付着する。このポリイミドは高粘性の液体である。内管２０４の外壁や外管２０５の内壁に付着したポリイミドが壁面を伝わって落ちてきて、筒状空間２５０の下端部である内管支持部２１１の凹溝２５２に溜る（符号Ｂで示す）。
【００５３】
凹溝２５２から液化ポリイミドがオーバーフローした場合には、立設部２１２は、排気管２３１の開口２３３の下端２３３ａより高くなっているので、立設部２１２側へ流れる前に、開口２３３から排気管２３１内へ排出される。したがって、内管移動防止部２６０と内管２０４との間に液化ポリイミドが溜ることがなくなる。また、液化ポリイミドは、内管２０４の下端２０４ａと立設部２１２との接触面から内管２０４より内側に流れ込むこともなくなる。
【００５４】
ベーキング終了後、反応管２０３内を約２００℃に冷却する。このとき、凹溝２５２に残留している液化ポリイミドの一部は固化する。この状態で、ベーキング処理後のウェハ２００を保持したボート２１７を反応容器２１０内から搬出する。搬出後、マニホールド２０９の下端の炉口を図示しない蓋体（シャッタ）により蓋をする。
【００５５】
上述したベーキング処理が繰り返されて、反応管２０３内にポリイミド等の反応生成物が所定量付着すると、その付着したポリイミド等の反応生成物をクリーニング処理するため、炉口に蓋をした状態で、ヒータ２０６により反応管２０３内を高温化、例えば約７００℃〜８００℃に加熱させる。
【００５６】
反応管２０３内が上記高温状態に達したら、反応管２０３内にノズル２３０からクリーニングガス（例えば酸素ガス）を流して反応管２０３内に付着したポリイミド等の反応生成物をクリーニング処理する。この処理では、内管２０４と内管移動防止部２６０との間に存在するポリイミドはクリーニングすることは困難であり、残存する。
【００５７】
上記加熱工程、およびクリーニング工程において、ヒータ２０６による放射熱は、マニホールド２０９を含む炉下部には及ばないので、ポリイミドが固化する温度に維持される（約３００℃以下）。したがって、内管２０４と内管移動防止部２６０との間にポリイミドが残存すると、その固化により内管２０４の下端２０４ａと内管移動防止部２６０とを一体化させたままとなる。
【００５８】
一方、内管２０４は、ヒータ２０６により高温７００〜８００℃に加熱されており、内管２０４は熱膨張を起こす。しかし、石英製の内管２０４と内管移動防止部２６０とに熱膨張差があり、内管２０４の下端２０４ａが固化ポリイミドにより内管移動防止部２６０と一体化されて内管２０４の熱膨張が阻害される。その結果、内管２０４に応力が加わり、内管２０４が割れてしまうというおそれがある。
【００５９】
しかし、本実施の形態では、内管２０４と内管移動防止部２６０との隙間にポリイミドが存在しないので、固化ポリイミドに起因して内管２０４に応力が加わることはなく、したがって、内管２０４が割れてしまうということもなくなる。
反応管２０３の内部のクリーニングが終了すると、反応管２０３を再び冷却することによりクリーニング処理を終了する。
【００６０】
上述したように、本実施の形態によれば、内管支持部２１１の立設部２１２を開口２３３の下端２３３ａより高くしたことにより、筒状空間２５０の下端部を構成する内管支持部２１１の凹溝２５２にポリイミドが溜っても、ポリイミドが立設部２１２を乗り越える前に、開口２３３から排出されるので、立設部２１２の内管２０４より内側に浸入するのを確実に防止することができる。また、本実施の形態では、立設部２１２を段状に形成しており、段状の高い部分２１３ａを開口側に形成し、段状の低い部分２１３ｂを内管２０４側に形成し、段状の高い部分２１３ａを開口２３３の下端より高くしたので、ポリイミドが立設部２１２から立設部２１２の内側に浸入するのをより確実に低減することができる。したがって、ポリイミドが炉下部の処理室２０１内に浸入することによるウェハ２００の汚染を防止できるので、ウェハの歩留まりを向上できる。
【００６１】
また、本実施の形態によれば、排気管２３１の開口２３３の下端よりも高い位置にある立設部２１２に内管移動防止部２６０を備えているので、内管２０４と内管移動防止部２６０との隙間にポリイミドが浸入するのを確実に防止できる。したがって、クリーニング工程の際に、固化ポリイミドに起因した内管２０４の割れを有効に防止できる。
【００６２】
内管移動防止部２６０は、本実施の形態では、内管２０４の外周に均等に３箇所に設置するようにしている。これにより、さらに内管２０４と内管移動防止部２６０との間にポリイミドが溜りにくくなり、仮に溜ってもポリイミドの総量が少ないので、熱膨張により内管２０４が割れてしまうことを有効に防止することができる。
内管移動防止部２６０は、少なくとも３個内管２０４の外周に設けられていればよい。仮に、内管移動防止部２６０と内管２０４との隙間にポリイミドが溜っても、内管移動防止部２６０が内管２０４の全周にリング状に設けられている場合と比べて、部分的に設けられている方が、内管移動防止部２６０と内管２０４との間に溜るポリイミドの総量を低減できる。また、内管移動防止部２６０の個数が減るほど、内管移動防止部２６０間の所定間隔が広くなるほど、内管移動防止部２６０と内管２０４との間に溜るポリイミドの総量を低減できる。
【００６３】
なお、上述した実施の形態の立設部２１２は、段状の高い部分２１３ａを開口２３３側に形成し、段状の低い部分２１３ｂを内管２０４側に形成し、段状の高い部分２１３ａを開口２３３の下端２３３ａより高くするようにしたが、好ましくは、段状の高い部分２１３ａを内管２０４の下端２０４ａ側とし、内管２０４の下端２０４ａ側を開口２３３の下端２３３ａより高くすると、液化物質が立設部２１２から立設部２１２の内側に浸入するのをより確実に防止することができる。
【００６４】
次に、図３及び図４を用いて他の実施の形態を説明する。
【００６５】
上記の立設部２１２は段状ではなく、フラットな面で形成することも可能である。立設部２１２をフラットな面で形成する場合は、図３に示すように、立設部２１２と接触する内管２０４の下端２０４ａ位置を、点線で示すように開口２３３の下端２３３ａより高くすることにより、ポリイミド（液化物質）Ｂが立設部２１２から立設部２１２の内側、すなわち内管２０４の下端２０４ａと立設部２１２との接触面から内管２０４の内側に浸入するのを確実に低減することができる。
【００６６】
また、排気ガスに含有される物質が筒状空間２５０の下端部を構成する凹溝２５２を含む内管支持部２１１上で液化した際に、液化物質が内管支持部２１１の立設部２１２側に流入する前に、開口２３３から排出するのを促進する液化物質排出促進手段を設けるようにしてもよい。
【００６７】
図４はそのような実施の形態を示す図であって、内管支持部２１１に、排気管２３１の開口２３３に向かって下り傾斜する傾斜面２１１ａを設けることによって、液化物質排出促進手段を実現している。このような傾斜面２１１ａを内管支持部２１１に設けたので、液化物質が内管移動防止部２６０と内管２０４との隙間、および立設部２１２の内管２０４より内側に浸入するのを確実に防止することができる。
なお、排気管２３１の内壁下端においても開口２３３から離れるにしたがって下り傾斜とするように傾斜面を設けるようにする方が良い。そうすることにより、一層液化物質が開口２３３、排気管２３１から排出するのを促進できる。
【００６８】
なお、上述した実施の形態では、排気管２３１の開口２３３がマニホールド２０９に設けられている場合について説明したが、外管２０５の側面に設けられている場合にも本発明は適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実施の形態における基板処理装置の縦型処理炉の炉下部構造の縦断面図である。
【図２】実施の形態における炉下部構造の横断面図である。
【図３】他の実施の形態における炉下部構造の要部縦断面図である。
【図４】他の実施の形態における炉下部構造の要部縦断面図である。
【図５】実施の形態における基板処理装置の縦型処理炉の概略縦断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
２０３  反応管
２０４  内管
２０４ａ  内管下端
２０５  外管
２０９  マニホールド
２００  ウェハ（基板）
２０６  ヒータ（加熱手段）
２１０  反応容器
２１１  内管支持部
２１２  立設部
２１７  ボート（基板保持具）
２３０  ノズル（ガス供給手段）
２３１  排気管
２３２  ガス供給管（ガス供給手段）
２５０  筒状空間
２３３  開口
２３３ａ  下端
Ａ、Ｂ  ポリイミド（液化物質）
【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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