(57)【要約】【課題】  ガス輸送管路に対してインライン形態で結合できかつ小型化が可能なガス加熱装置を提供することにある。【解決手段】  この発明は、伝熱ブロック自体にヒータが埋設され、途中で折曲げられた断面円形で直線状の中空加熱路が形成され、ガス入力ポートから導入されたガスが旋回して中空加熱路で加熱される。これにより、中空加熱路の距離が短くても旋回ガスを効率よく加熱でき、しかも中空加熱路が途中で折曲げられているので、伝熱ブロック全体を小さく抑えることができる。その結果、ガス加熱装置全体を小型化できる上に、加熱効率がよくなる。【選択図】      図１
2009191283.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断面円形で直線状の中空加熱路がその両端部の位置を対応させて途中で折曲げられて内部に形成された伝熱ブロックと前記中空加熱路にその一方の端部で連通するガス入力ポートと前記中空加熱路にその他方の端部で連通するガス出力ポートと前記ガス入力ポートが接続された直線状の前記中空加熱路の方向に沿って前記伝熱ブロックに埋設された第１のヒータとを有し、
前記ガス入力ポートの流出口が前記一方の端部における断面円形の円の外周において前記ガス入力ポートの流入口に導入されたガスをその接線方向あるいはこれに平行な方向に噴射するものであって、前記ガス入力ポートの流出口を前記外周に接続するために前記一方の端部における断面円形の円の中心が、前記ガス入力ポートの流入口の中心線が前記伝熱ブロックの中心に向かう方向に対して所定量オフセットされていて、前記ガス入力ポートのガス流入口から導入されたガスが前記中空加熱路で旋回するガス加熱装置。
【請求項２】
前記ガス出力ポートのガス流入口とガス流出口とを結ぶ中心線が前記中空加熱路の他方の端における断面円形の円の中心を通る直線の方向に沿って設けられている請求項１記載のガス加熱装置。
【請求項３】
前記中空加熱路は、第１、第２、第３の通路を有し、途中で折り返して元の方向へと戻る折り返すものであって、前記一方の端部から前記第１の通路がそのまま直線状に延び前記他方の端部から前記第２の通路がそのまま直線状に延び、前記第１の通路および前記第２の通路の延びた先が前記所定量のオフセット分斜めにされた第３の通路により連通するものであって、前記第１のヒータは、前記所定量のオフセットにより拡大した前記伝熱ブロックの領域に前記第１の通路に沿ってこれに隣接して埋設されている請求項２記載のガス加熱装置。
【請求項４】
前記中空加熱路は逆Ｕ字に折曲げられ、前記伝熱ブロックは角柱形状の金属体であって、前記伝熱ブロックは、第２のヒータが前記第２の通路に沿ってこれに隣接して埋設され、前記ガス入力ポートのガス流入口と前記ガス出力ポートのガス流出口とは、平面からみて直線状に対向配置されあるいは前記対向配置の位置からさらに９０°回転した位置にそれぞれ配置されている請求項３記載のガス加熱装置。
【請求項５】
前記第１の通路および前記第２の通路は、円筒状の中空通路になっていて、この各中空通路の中空となっていない中心部に第３および第４のヒータがそれぞれ埋設されている請求項３又は４記載のガス加熱装置。
【請求項６】
前記伝熱ブロックは、前記ガス入力ポートの流入口と前記ガス出力ポートの流出口の部分とその周辺部および底面とを除いて真空断熱板でカバーされている請求項５記載のガス加熱装置。
【請求項７】
前記ガス入力ポートと前記ガス出力ポートとは、ガスケットに接触する山形の円形突起が管軸方向に沿って先端側で突出した継手管部がそれぞれに形成されていて、ガス輸送管の管端部に設けられた螺合結合する継手部材を介して前記継手管部がそれぞれに前記ガス輸送管に結合されることで２つの前記ガス輸送管を結合するガス加熱継手とされる請求項１記載のガス加熱装置。
【請求項８】
前記ガス入力ポートと前記ガス出力ポートのいずれか一方の前記継手管部は、外周にねじ切りがされた螺合溝を有し、前記継手部材と螺合する請求項７記載の請求項１記載のガス加熱装置。
【請求項９】
前記請求項１〜８項のいずれか１項記載のガス加熱装置と、このガス加熱装置の前記ガス入力ポートに接続されキャリアガス、反応ガスあるいは不活性ガスを送出する第１の輸送管と、前記ガス加熱装置の前記ガス出力ポートに接続され前記キャリアガス、前記反応ガスあるいは前記排気ガスを輸送する第２の輸送管とを有する半導体処理装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８記載のガス加熱装置における前記伝熱ブロックは、途中で折曲げられる部分の加熱通路が形成された第１の伝熱ブロックを製造する工程と、前記断面円形で直線状の加熱通路が隣接して２つ前記所定量オフセットをもって形成された第２の伝熱ブロックを製造する工程と、これら第１の伝熱ブロックと第２の伝熱ブロックとを接合して前記途中で折曲げられる部分の加熱通路と前記所定量オフセットをもつ前記２つの加熱通路とを連通させて前記断面円形で直線状の中空加熱路を持つ前記伝熱ブロックを製造する工程とからなる請求項１乃至６記載のガス加熱装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ガス加熱装置、これを利用した半導体処理装置およびガス加熱装置の製造方法に関し、詳しくは、半導体製造装置を含めた半導体処理装置へのキャリアガス、反応ガスのガス輸送管路に対してインライン形態で結合できてガスを容易に前加熱することができあるいはガス排出管路においてガスを容易に加熱でき、さらにはガス排出管路に対して加熱不活性ガス等を噴射する場合にその排出管路に容易に結合することができかつ小型化が可能なガス加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、低圧ＣＶＤ装置（ＬＰ−ＣＶＤ）等の反応炉では反応ガス等は、通常６００°Ｃ〜８００°Ｃの温度とされ、成膜の均一性と品質の向上を図るためにキャリアガスあるいは反応ガスが２００°Ｃ以上に加熱されてＬＰ−ＣＶＤに供給される。
また、反応炉等の排出ガスからは塩化アンモニユム等の不要析出物が発生し、それが排出管路、吸引ポンプ等へ付着する問題があるが、それを排除するには排出ガスの温度を１７０°以下に低下させないような措置が必要になる。排出ガスをそのような温度に維持しあるいは排出管路、吸引ポンプ等に流れる排出ガスをより高い温度にするためにはＮ2等の不活性ガスで排出ガスを加熱することが必要になる。
そのため、これに使用されるガス加熱装置として出願人によるガス加熱装置が公知となっている（特許文献１）。これは、サイクロン管路にＮ2ガスを導入してこれを加熱することでサイクロン状の１．８万Ｇ乃至２０万Ｇの２００°Ｃ以上のＮ2ガスを生成して、これを半導体処理装置（反応炉）から排出されるガス輸送管に噴射し、塩化アンモニユム等の不要析出物の排出管路への付着を防止するものである。
また、高温ガスを供給するガス加熱装置としては、螺旋金属管にガスを供給して螺旋金属管の巻回中心部にハロゲンヒータを挿入して加熱するガス加熱装置も公知である（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００７−１９０８９号公報
【特許文献２】特開平６−２２１６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１のガス加熱装置は、サイクロン管路の外側に加熱装置を配設するものであって、しかも、排気ガスを１７０°Ｃ以上にするために、サイクロン加熱管の長さを長くする必要がある。また、排出管路に直接横方向から接合する構造のものであるので、キャリアガス、反応ガスの輸送管にインライン形態で容易に結合できるようなものとはなっていない。
しかも、キャリアガス、反応ガスの導入管路に結合してインラインで挿入した場合には、加熱系が大きくなるので、その分、配管系の途中が太く、大きくなり、システムにおける配管エリアの占める割合は大きくなる。
特許文献２のガス加熱装置は、螺旋金属管の内側にヒータを配置できる利点はあるが、螺旋を形成するために管を巻回しなければならず、そのため、管径が大きくなり、配管系が大きくなって、これも配管エリアの占める割合を増加させる。
【０００４】
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、半導体処理装置等の各種の物品処理工程の装置に接続されるガス輸送管路に対してインライン形態で結合できてガスを容易に前加熱することができあるいは各種の物品処理工程の装置から排出されるガス輸送管路に結合でき若しくは加熱不活性ガス等を噴出する場合に排出管路に容易に結合することができ、しかも小型化が可能なガス加熱装置を提供することにある。
この発明の他の目的は、ガス輸送管路にインライン形態で結合できかつキャリアガスあるいは反応ガス等の導入ガスを効率よく前加熱できあるいは排気ガスを効率よく加熱することができ、反応炉あるいは処理チャンバ等の配管に容易に接続して組込みが可能なガス加熱装置および半導体処理装置を提供することにある。
さらに、この発明の他の目的は、前記のガス加熱装置を製造する製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的を達成するための第１の発明のガス加熱装置の構成は、断面円形で直線状の中空加熱路が両端部の位置を対応させて途中で折曲げられて内部に形成された伝熱ブロックと中空加熱路にその一方の端部で連通するガス入力ポートと中空加熱路にその他方の端部で連通するガス出力ポートとガス入力ポートが接続された直線状の中空加熱路の方向に沿って伝熱ブロックに埋設された第１のヒータとを有し、ガス入力ポートの流出口が一方の端部における断面円形の円の外周においてガス入力ポートの流入口に導入されたガスをその接線方向あるいはこれに平行な方向に噴射するものであって、ガス入力ポートの流出口を外周に接続をするために一方の端部における断面円形の円の中心が、ガス入力ポートの流入口の中心線が伝熱ブロックの中心に向かう方向に対して所定量オフセットされていて、ガス入力ポートのガス流入口から導入されたガスが中空加熱路で旋回するものである。
【０００６】
また、第２の発明のガス加熱装置および半導体処理装置の構成は、ガス加熱装置と、このガス加熱装置のガス入力ポートに接続されキャリアガス、反応ガスあるいは不活性ガスを送出する第１の輸送管と、ガス加熱装置のガス出力ポートに接続されキャリアガス、反応ガスあるいは排気ガスを輸送する第２の輸送管とを有するものである。
さらに第３の発明のガス加熱装置の製造方法の発明は、前記の伝熱ブロックが、途中で折曲げられる部分の加熱通路が形成された第１の伝熱ブロックを製造する工程と、断面円形で直線状の加熱通路が隣接して２つ所定量オフセットをもって形成された第２の伝熱ブロックを製造する工程と、これら第１の伝熱ブロックと第２の伝熱ブロックとを接合して途中で折曲げられる部分の加熱通路と所定量オフセットをもつ２つの加熱通路とを連通させて断面円形で直線状の中空加熱路を持つ伝熱ブロックを製造する工程とからなるものである。
【発明の効果】
【０００７】
第１の発明にあっては、伝熱ブロック自体にヒータが埋設され、途中で折曲げられた断面円形で直線状の中空加熱路が形成され、ガス入力ポートから導入されたガスが旋回して中空加熱路で加熱される。これにより、中空加熱路の距離が短くてもガスが旋回するので効率よく加熱でき、しかも中空加熱路が途中で折曲げられているので、伝熱ブロック全体を小さく抑えることができる。その結果、ガス加熱装置全体を小型化できる上に、加熱効率がよくなる。
しかも、ガス入力ポートの流出口を所定量のオフセットを持った中空加熱路の一方の下端部における断面円形の円の外周とその接線方向（あるいはこれに平行な方向）でガスが噴射するように接続しているので、ガス入力ポートの流入口とガス出力ポートの流出口とが平面からみて直線状に対向配置あるいはガス入出力ポートの対向配置からさらに９０°回転した位置に配置することが容易にできる。これにより、ガス入力ポートおよびガス出力ポートを他の配管に容易にインライン結合することができる。さらに、中空加熱路の一方の下端部における断面円形の円が所定量のオフセットを持つことで、加熱通路を伝熱ブロックの内部において偏らせて形成でき、第１のヒータを伝熱ブロックの内側奥に埋設できる。これにより加熱通路へ供給する熱効率が向上する。
その結果、物品製造工程あるいは物品処理工程にある装置においてそのガス輸送管路に容易にインライン形態で結合できてガスを効率よく加熱することができる。
【０００８】
また、第２の発明にあっては、伝熱ブロックに対してガス入力ポートとガス出力ポートとが対向あるいは直角に容易に配置できることからキャリアガス、反応ガスあるいは不活性ガスを送出する第１の輸送管と第２の輸送管との間に簡単に接続でき、配管への組込みが容易となる。また、第２の輸送管が排出されるガスを輸送するときには、この第２の輸送管に流れるガスを容易に加熱でき、さらに第２の輸送管に対して加熱した不活性ガス等を容易に送出することができる。
さらに、第３の発明にあっては、伝熱ブロックの内部に逆Ｕ字の加熱路を容易に形成でいる。
その結果、反応炉あるいは処理チャンバ等の配管にインライン形態で容易に組込みが可能な半導体処理システム等を容易に実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１は、この発明のガス加熱装置を適用した一実施例の半導体処理装置で使用されるガス加熱装置の一部断面平面説明図およびそのＡ−Ａ縦断面説明図、図２（ａ）は、ガス加熱装置の正面図説明図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ横断面図、図３は、図２（ａ）のＣ−Ｃ横断面図、図４は、他の実施例の図１（ａ）に対応する説明図、図５は、中空加熱路を円筒中空にした他の実施例の図１（ｂ）に対応する説明図、図６は、半導体処理装置における配管にガス加熱装置を組込んだ半導体処理システムの説明図、そして図７は、図６における半導体処理装置の配管に対してガス加熱装置を加熱継手とする実施例における接合部の断面説明図である。
図１（ａ）は、ガス加熱装置の一部断面平面説明図であって、１０は、そのガス加熱装置であり、１はガス導入管路を形成するそのガス入力ポート、２はガス流出管路を形成するそのガス出力ポートであり、３は、底部が開放された箱形の真空断熱カバー（ハウジング）である。真空断熱カバー３は、図１（ａ）では内部が見えるように上部で横断面にしてある。これは、内部に真空層３ａが形成された２枚の薄板で真空層３ａがサンドウイッチされた金属板であって、ねじ等（図示せず）により伝熱ブロック４（図１（ｂ）参照）の頭部で固定されている。
図１（ｂ）は、ガス加熱装置１０のＡ−Ａ縦断面図であって、伝熱ブロック４は、ＳＵＳ（ステンレススチール）製のものであって、全体として逆Ｕ字型のガス加熱通路が形成された角柱シリンダとなっている。その大きさは、平面からみて１５ｍｍ×１５ｍｍ〜５０ｍｍ×５０ｍｍ角で、その高さは４０ｍｍ〜８０ｍｍ程度のものである。
伝熱ブロック４の内部には、逆Ｕ字に折曲げられた断面円形で直線状をなす中空加熱路５が形成されている。なお、中空加熱路５の径は５ｍｍφ〜１５ｍｍφである。
【００１０】
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、中空加熱路５は、ガス入力ポート１が接続されている伝熱ブロック４の下端から断面円形の円柱状の中空路５１がそのまま直線状に立上がり、上部にある円柱状の連通中空路５２に結合してここでクランク状に横に折曲げられている。伝熱ブロック４には中空路５１に隣接して円柱状の中空路５３が設けられていて、連絡中空路５２の先が中空路５３の頭部で接続されて中空路がここでクランク状に下に折曲げられている。中空路５３は、そのまま直線状に立下がり、中空路５３の端部が中空路５１の端部と対応するところまで形成され、中空路５３の端部にガス出力ポート２が接続されている。
なお、中空路５１と中空路５３とこれらの連絡中空路５２の中空円の径は、実質的に等しく、図１（ａ）の点線部、図２（ｂ）のＢ−Ｂ断面図、図２（ａ）のＣ−Ｃ横断面図を示す図３にみるように、中空路５３に対して中空路５１は、所定のオフセットをもって伝熱ブロック４の内部に形成されている（後述）。したがって、連絡中空路５２は、図１（ａ）、図２（ｂ）に点線で示すように水平方向において所定の傾斜をしている。
伝熱ブロック４の頭部には真空断熱カバー３の内側と伝熱ブロック４との間に空間６が設けられ、そこに温度制御装置７が伝熱ブロック４の頭部に装着されて設けられている。これにより真空断熱カバー３の内側に収納されている。温度制御装置７は、連絡中空路５２に臨む温度センサを有していて外部からの設定に従って中空加熱路５あるいはそこを流れるガスが目標温度になるように制御をする。なお、温度制御装置７は、シースヒータとして後述する各抵抗発熱体８，８ａ，９，９ａに電力を供給して抵抗発熱体の発熱量を制御する。この温度制御装置７は、例えば、内部に１００°±５°ＣでＯＮ／ＯＦＦするバイメタルを内蔵して輸送ガスを加熱する温度調節器として埋設されてもよい。また、１００°±５°Ｃ〜１５０°±５°Ｃの範囲を摘み等で温度を外部から設定する独立に温度設定が可能な温度調節器としてもよい。温度制御装置７を温度調節器とした場合には、図６で説明する制御装置３１により制御しなくて済む。
【００１１】
図１（ｂ）では、伝熱ブロック４は、頭部と底部とが一体型のものとして図示しているが、これは、通路がクランク状に折曲がる連絡中空路５２が形成された矩形の頭部ブロック４１と、所定のオフセットをもって中空路５１と中空路５３とを形成した角柱の本体ブロック４２とかなり、内壁があらかじめ鏡面仕上げされた矩形の頭部ブロック４１と内壁あらかじめ鏡面仕上げされた本体ブロック４２とを製造した後にこれらを後から接合して一体化したものである。４３は、これらをレーザ溶接により接合した溶接線である。したがって、伝熱ブロック４の内壁面は鏡面仕上げされた状態にある。なお、頭部ブロック４１に形成される連絡中空路５２の円柱は、切り出されて本体ブロック４２の頭部先端側が湾曲に削られて接合面が筒壁面を形成するようなすり合わせが行われる。
図１（ｂ）のＡ−Ａ縦断面説明図と図３に示すように、ガス入力ポート１は、その流出口１２が伝熱ブロック４の底部において中空路５１の下端部に結合され、ガス出力ポート２もその流入口１３が伝熱ブロック４の底部となる中空路５１の下端部に結合されている。
これにより、中空加熱路５は、途中で折り返して元の方向へと戻る折り返す断面円形の通路となる。なお、１１は、ガス入力ポート１の流入口、１４は、ガス入力ポート２の流出口である。
【００１２】
図１（ｂ）では、ガス入力ポート１とガス出力ポート２は、伝熱ブロック４（本体ブロック４２）から切り出された状態のものとして本体ブロック４２と一体物として示してあるが、ガス入力ポート１とガス出力ポート２とは、外周をねじ切りした別の管部材で構成してこれを伝熱ブロック４の底部から少し上に穿孔されたねじ孔に螺合結合して伝熱ブロック４（本体ブロック４２）に一体的に結合して設けられてもよい。
ガス入力ポート１とガス出力ポート２は、例えば、後述する図７の実施例で示すようにガス導入管路を形成する管の本体ブロック４２から突出した部分の外周にねじが切られ、ガス輸送管の端部に設けられた継手部材と螺合結合されることでガス輸送管に結合されるが継手管部となっていてもよい。
なお、ガス輸送管の継手が溶接継手である場合には外周はねじが切りされることなく直接継手管部の外周に相手方の溶接継手部材が嵌合する形態で結合されることになる。さらに、継手管部に袋ナット等の雌型の継手部材が装着されていてもよく、この場合にはガス輸送管の雄ナット等の継手部材と螺合することになる。この場合にも同様に継手管部の外周のねじが切りは不要である。
【００１３】
図２（ａ）では内部説明の都合上真空断熱カバー３は一部断面として伝熱ブロック４を示しているが、伝熱ブロック４は、ガス入力ポート１の流入口１１とガス出力ポート２の流出口１４の部分と底面とを除いて真空断熱カバー３でカバーされている。ただし、真空断熱カバー３を上部から伝熱ブロック４に被せるためにガス入力ポート１の部分からその下に向かって切欠き３２が設けられている。ガス出力ポート２側にも同様な切欠き３３（図３参照）があるがこの図ではみえていない。
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、ガス入力ポート１とガス出力ポート２とは対向配置されていて、図３のＣ−Ｃ断面図に示すように、ガス入力ポート１の流入口１１の中心とガス出力ポート２の流出口１４の中心とを結ぶ中心線Ｌは、中空路５３の下端においてそこの円柱中空路の断面円１５の中心Ｏ1を通る。なお、この場合の中心線Ｌは、ガス入力ポート１の流入口１１の中心線が伝熱ブロック４の中心に向かう線に一致している。
一方、ガス入力ポート１の流出口１２が接続される中空路５１の下端における円柱中空路の断面円１６は、その外周に流出口１２が接線方向で接続されるように断面円１６の中心Ｏ2は、直線Ｌから所定量Δｄ分オフセットした位置にある。断面円１６の半径をＲとし、ガス入力ポート１の流出口１１の口径をφとすると、所定量Δｄは、Δｄ＝Ｒ−φ／２である。
【００１４】
図１（ｂ），図３に示すように、円柱中空路の断面円１６の外周とガス入力ポート１の流出口１２とを外周の接線方向で接続するために案内孔１７が穿孔されている。案内孔１７は、ガス入力ポート１の流入口１１の口径よりも小さい口径のものであって、案内孔１７の先がガス入力ポート１の流出口１２となり、流入口１１と流出口１２とを連通させるためにガス入力ポート１の流入口１１の中心線よりも外側に偏って案内孔１７が設けられている。これにより、流入口１１に導入されたガスは、円柱中空路の断面円１６の外周の接線方向あるいはこれに平行な方向に噴射されることになる。
なお、案内孔１７は、先に伝熱ブロック４（本体ブロック４２）に穿孔しておくとよい。また、案内孔１７あるいはその流出口１２は、図面に示すように孔の側壁面の一部が外周の接線方向に一致していなくてもよい。断面円１６の中心側にずれていてもよい。
円柱中空路の断面円１６の中心Ｏ2が円柱中空路の断面円１５の中心Ｏ1に対して直線Ｌから所定量Δｄ分シフトすることにより、このオフセットにより空いた伝熱ブロック４の拡大領域にシースヒータ等の円柱状の抵抗発熱体８が中空路５１に沿ってこれに隣接して伝熱ブロック４に穿孔された縦孔１８に沿って縦に埋設されている。
これにより、抵抗発熱体８の周囲に厚さが厚い大きな加熱領域を確保することができ、熱効率が向上する。また、前記のオフセットにより円柱状の抵抗発熱体８の径を大きく採り、発熱量を増加させることも可能になる。なお、中空路５３にもシースヒータ等の円柱状の抵抗発熱体９がこれに沿って隣接して伝熱ブロック４に穿孔された縦孔１９に縦に埋設されている。
【００１５】
ガス入力ポート１に導入されるガスは、前記した案内孔１７を介して中空路５１に下側から導入される。これにより、導入されたガスは、円柱中空路の断面円１６の壁面に沿って回転してサイクロンとなって中空路５１を昇り、中空路５１の側壁面に接して中空路５１から熱の伝達を受ける。その結果、ガスと中空路５１との単位時間当たりの接触面積が向上して高速にガスが加熱される。そのサイクロン状態となったガスは、連絡中空路５２を経てそのまま中空路５３に至り、中空路５３を下って下側からガス出力ポート２へと抜ける。その結果、導入されたガスは、短い距離の中空加熱路５で高速に２００°Ｃ以上の温度に加熱することが可能になる。しかも、中空加熱路５が逆Ｕ字となっているので、伝熱ブロック４は小型なもので済む。
【００１６】
図４は、他の実施例の図１（ａ）に対応する説明図である。
図４（ａ）は、図１（ａ）で示すガス入出力ポートの対向配置からガス出力ポート２を反時計方向に９０°回転させた位置で中空路５３の下端においてガス出力ポート２の流入口１３を中空路５３に接続した実施例である。
この場合には、ガス入出力ポート２の流出口１４は、図３で示す直線Ｌの方向が伝熱ブロック４の中心で反時計方向に９０°折れ曲がっている。
伝熱ブロック４の中心に向かうガス入力ポート１の流入口１１の中心線Ｏとガス入力ポート２の流出口１４の中心線とは、伝熱ブロック４の中心で直角にクロスする。断面円１６の中心のオフセットΔｄは、伝熱ブロック４の中心に向かうガス入力ポート１の流入口１１の中心線Ｏの方向に対して設定される。
【００１７】
断面円１６のオフセットにより断面円１５と断面円１６とを伝熱ブロックの片側に寄せることができ、オフセットにより空いた伝熱ブロック４の拡大領域の外側からみて奥の位置にシースヒータ等の円柱状の抵抗発熱体８，９をそれぞれ中空路５１，中空路５３に沿って埋設することが容易にできる。
ところで、この実施例では、案内孔１７は、一方の壁面がガス入力ポート１の流入口１１の壁面に沿っていて、断面円１６の外周と結合し、他方の壁面が断面円１６の外周の方向に向かって円錐上に絞り込まれた孔になっている。
図４（ｂ）は、図１（ａ）で示すガス入出力ポートの対向配置からガス出力ポート２を時計方向９０°に回転させた位置で中空路５３の下端においてガス出力ポート２の流入口１３を接続した実施例であって、図４（ａ）の実施例を入力ポート１の流入口１１の中心線Ｏの方向にミラーを置いてミラー反転した配置関係になっている。
いずれの場合も配管結合において、ガス入出力ポートの方向を曲折できる構造である。
【００１８】
図５は、中空加熱路を円筒中空にした他の実施例の図１（ｂ）に対応する説明図である。図１の実施例の加熱装置１０は、例えば、３０ｍｍ×３０ｍｍ角以下の小型な加熱装置に適用する場合に中空加熱路が細くなるので有効である。３０ｍｍ×３０ｍｍ角以上から５０ｍｍ×５０ｍｍ角程度になると中空加熱路をそれより大きくできるので、この場合には次に示す実施例での加熱方式を採用することができる。
図１（ｂ）に示す中空路５１と中空路５３は、角柱の本体ブロック４２において中空路５１と中空路５３が円筒に切削されて円筒中空路５１ａと円筒中空路５３ａとして形成されて、頭部ブロック４１と接合される。連通中空路５２は、図１（ｂ）に示すものである。
【００１９】
円筒中空路５１ａと円筒中空路５３ａの円筒中空路の中空となっていない各中心部の支柱５１ｂ，５３ｂにはそれぞれ小径の円柱の抵抗発熱体（シースヒータ）８ａ，９ａがそれぞれ円筒中空路５１ａと円筒中空路５３ａに沿って穿孔された縦孔１８ａ，１９ａに縦にそれぞれ埋設されている。なお、抵抗発熱体８ａ，９ａは、図１（ｂ）の中空路５１と中空路５３のそれぞれの中心となる位置Ｏ1，Ｏ2の位置に対応して設けられている。
支柱５１ｂ，５３ｂへの抵抗発熱体８ａ，９ａの埋設は、本体ブロック４２の底部から支柱５１ｂ，５３ｂに縦孔１８ａ，１９ａを穿孔して、底から挿入されることで行われる。この孔の伝熱ブロック４の底の位置は、はめ込み部材５４で埋められる。埋め込まれた各抵抗発熱体８ａ，９ａの配線ライン５５は、め込み部材５４の横溝５６を経て外部に引き出される。
これにより各円筒中空路５１ａと円筒中空路５３ａに導入されたガスは、内壁と支柱５１ｂ，５３ｂの外壁の両者で高速に加熱される。
【００２０】
図６は、半導体処理装置における配管にガス加熱装置を組込んだ半導体処理システムの説明図である
２０は、ＬＰ−ＣＶＤ等の縦型反応炉、２１はガス供給系、２２は排出ガス処理系である。縦型反応炉２０は、堆積棚２０ａにウエハ３０が多数堆積されていて、外側がベルジャ（カバー）２０ｂで覆われ、反応ガス供給路２０ｃが下側側面に形成されている。この反応ガス供給路２０ｃに接続されてガス輸送管路２３が設けられている。
ガス供給系２１からガス輸送管路２３との間にはフィルタ２４が設けられ、フィルタ２４の下流にガス加熱装置１０ｂが挿嵌されている。ガス供給系２１との間のガス輸送管路２５の途中もガス加熱装置１０ａが挿嵌され、これの下流にエアーバルブＡＶが組込まれている。
ガス供給系２１は、Ｎ2等のキャリアガスシリンダ（ガス供給源），ＮＨ3、モノシラン、ジクロルシランなどの反応ガスガスシリンダ（ガス供給源）、そしてマスフローコントローラ（ＭＦＣ）、エアーバルブ（ＡＶ）等で構成され、これらのガス供給路がガス輸送管路２３にエアーバルブ（ＡＶ）を介してそれぞれ接続されている。
【００２１】
制御装置３１は、ガス供給系２１の各ガスシリンダを制御し、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）、エアーバルブ（ＡＶ）等を制御するとともに、圧力センサ（図示せず）、ガス累積流量計（図示せず）などから各種の測定値を得る。
さらに、各種の測定値に応じて制御装置３１は、ガス加熱装置１０ａ，１０ｂ，１０ｃ〜１０ｄ（後述）の温度制御をすることができる。なお、ガス加熱装置１０ａ〜１０ｄは、この実施例で説明したガス加熱装置１０である。
また、排出ガス処理系２２は、ガス輸送管路２６で縦型反応炉２０と排気ポンプ２７とが接続され、このガス輸送管路２６にガス加熱装置１０ｃが挿嵌されている。排気ポンプ２２の後ろに形成されるガス輸送管路２８の排出管路を経て排気ガスを無害なガスに処理する除害処理装置２９に至る。排出ガス処理系２２もその各部が制御装置３１に制御される。
【００２２】
排気ポンプ２７には、Ｎ2等の不活性ガスを加熱するためにもう１つガス加熱装置１０ｄがマニホールド３０を介して接続されている。排気ポンプ２７には、Ｎ2等の不活性ガスを加熱するためにもう１つガス加熱装置１０ｄがマニホールド３０を介して接続されている。そして、各ガス輸送管路２３〜２６、２８の各管は、真空断熱管なっていて、マニホールド３０も真空断熱構造をしている。ただし、各ガス輸送管路２３〜２６、２８のガス輸送路において２ｍを越えるようなパスについての真空断熱管にあってはＶＣＲコネクタ等の管継手により接続したガス輸送路となる。
なお、ガス加熱装置１０ａ〜１０ｄからガス輸送管路、排気ポンプへ供給されるガスは、サイクロン状態で供給される。
これによりガス供給系２１から縦型反応炉２０に導入されるキャリアガスと反応ガスは、２００°Ｃ以上の温度のガスとして導入され、縦型反応炉２０から排気されるガスは、ガス輸送管路２６の排出管路では、１７０°以上の温度に保持される。
その結果、縦型反応炉２０でのウエハ３０に対する成膜の均一性と品質の向上を図ることができ、塩化アンモニユム等の不要析出物の排出管路、吸引ポンプ等への付着を排除することができる。
なお、ガス加熱装置１０ａ〜１０ｄは、コールドスポットの生じやすい配管パーツの前段に実装するとよく、それによりコールドスポットの発生を防止することができる。
【００２３】
図７は、図６における半導体処理装置の配管に対してガス加熱装置１０を加熱継手とする実施例における接合部の断面説明図である。
反応ガス供給系の各ガス輸送管路の管外径を１／４インチ（≒６．３ｍｍ）程度にすると、図１に示すガス加熱装置１０は、その大きさが２５ｍｍ×２５ｍｍ程度か、それ以下で高さを６０ｍｍ以下に抑えられる。これに対して真空断熱カバー３を加えてもその高さは９０ｍｍ程度か、それ以下にできる。
この大きさは、小型ガス管の接続分野で実質的な標準規格となっているＣＡＪＯＮ社製の商品名ＶＣＲといわれる袋ナット（螺合継手部材）と継手雄ナット（締結ボルト／螺合継手部材）とをガスケットを介して結合してシールする小口径のガス供給管継手に対して、これをさらにシリコンラバー等の断熱材で被覆した場合の大きさとして、例えば、その高ささは７０ｍｍ〜９０ｍｍ程度となり、その管軸方向の幅も４０ｍｍ〜５０ｍｍ程度となるので、これとガス入力ポート１とガス出力ポート２とを加えたガス加熱装置１０の幅、そしてその高さとがほとんど遜色ないものとなる。
そこで、図１（ａ），（ｂ）に示すガス加熱装置１０を加熱管継手としてガス輸送管同士を結合することに利用することができる。
もちろん、この加熱継手として使用するガス加熱装置１０は、図４（ａ），（ｂ）の構造を採ることができる。
【００２４】
図７に示すように、ガス導入管路を形成しているガス入力ポート１の管外周部分をねじ切りして螺合溝６０ａを形成して雄ボルトとなる円筒の継手管部６０をガス加熱装置１０に形成する。同様に、ガス流出管路を形成しているガス出力ポート２の管外周部分をねじ切りして螺合溝６１ａを形成して雄ボルトの継手管部６１とする。
さらに、ガス入力ポート１の継手管部６０の先端側には管軸方向に沿ってガスケット６２を押圧する山形の円形突起６０ｂを設ける。ガス出力ポート２の先端側にも同様なガスケット６２を押圧する山形の円形突起６１ｂを設ける。
【００２５】
これにより、ガス輸送管６３の管端に設けられた袋ナット（螺合継手部材）６４を継手管部６０にガスケット６２を介して螺合結合することでガス加熱装置１０のガス入力ポート１にガス輸送管６４をシール状態で接続することができる。
同様に、ガス輸送管６５の管端に設けられた袋ナット（螺合継手部材）６６を継手管部６１にガスケット６７を介して螺合結合することでガス加熱装置１０のガス出力ポート２にガス輸送管６５をシール状態で接続することができる。
なお、袋ナット（螺合継手部材）６４，６６は、それぞれ透明にして内部の結合状態が見えるように図示してある。
【００２６】
以上は、継手管部６０と継手管部６１が雄ボルト型になっている場合であるが、継手管部６０と継手管部６１は、それぞれ管端部に袋ナットを設けて雌型にしてもよい。これは、例えば、図１（ａ），（ｂ）のガス入力ポート１とガス出力ポート２の管軸方向の管先端側外周にフランジを設けて袋ナットが外れないように装着しておけばよい。
なお、図１（ａ），（ｂ）のガス入力ポート１とガス出力ポート２の管軸方向の管先端側には、図示するように、円形突起６０ｂ，円形突起６１ｂと同様なガスケットを押圧する突起がすでに設けられている。
もちろん、ガス入力ポート１とガス出力ポート２の継手管部の一方を雄型とし、他方を雌型としてこれらを組み合わせることもできる。
ところで、図７の断面図に示すように、この実施例では、ガス加熱装置１０の底部にも真空断熱カバー３ｂが設けられている。この真空断熱カバー３ｂは、真空断熱カバー３の裾部分にキャップとして装着されて真空断熱カバー３と一体化され、ガス加熱装置１０を全体的にカバーする。また、連通中空路５２の上部の両端部の側壁は円形に形成してある。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上説明してきたが、実施例の中空加熱路は角形の伝熱ブロックの内部に形成しているが、この発明の中空加熱路は円形の伝熱ブロックの内部に形成されてもよく、伝熱ブロックは、ＳＵＳに限らず、耐腐食性が高く、熱伝導率の高い金属あるいはその合金が用いられてもよい。
また、実施例では、中空加熱路を形成する中空路５１と中空路５３とこれらの連絡中空路５２の中空円の径は実質的に等しいものであるが、これらの径は必ずしも等しいものでなくよい。例えば、中空路５１と中空路５３とを円錐形状のものとして、連絡中空路５２にそれぞが接続されていてもよい。
さらに、この発明のガス加熱装置は、半導体処理装置に結合する配管に設ける場合に限定されるものではなく、半導体処理装置と同様なガスや処理液を供給し排出する点では液晶表示装置等の基板処理装置のガス配管にも適用可能でである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、この発明のガス加熱装置を適用した一実施例の半導体処理装置で使用されるガス加熱装置の一部断面平面説明図であって、（ａ）はその横断面図、（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ縦断面図である。
【図２】図２（ａ）は、ガス加熱装置の正面図説明図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ横断面図である。
【図３】図３は、図２（ａ）のＣ−Ｃ横断面図である。
【図４】図４は、他の実施例の図１（ａ）に対応する説明図である。
【図５】図５は、中空加熱路を円筒中空にした他の実施例の図１（ｂ）に対応する説明図である。
【図６】図６は、半導体処理装置における配管にガス加熱装置を組込んだ半導体処理システムの説明図である。
【図７】図７は、図６における半導体処理装置の配管に対してガス加熱装置を加熱継手とする実施例における接合部の断面説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１…ガス入力ポート、
２ｃ…空通路の断面円形の円、２…ガス出力ポート、
３…真空断熱カバー、３ａ…真空層
４…伝熱ブロック、５…中空加熱路、６…空間、
７…温度制御装置、８，８ａ，９，９ａ…抵抗発熱体、
１０…ガス加熱装置、１１，１４…流入口、
１２，１３…流出口、１５，１６…円柱中空路の断面円、
１７…案内孔、１８，１９…縦孔、２０…縦型反応炉、
２１…ガス供給系、２２…排出ガス処理系、
２３，２５…ガス輸送管路、
２４…フィルタ、３０…ウエハ、３１…制御装置、
５１…中空路、５２…連通路、５３…中空路、
５１ａ，５３ａ…円筒中空路、５１ｂ，５３ｂ…支柱、
５４…角柱の本体ブロック、５５…め込み部材。
【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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