特許 6994524 基板処理装置、反応管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】2021-12-15

(45)【発行日】2022-01-14

(54)【発明の名称】基板処理装置、反応管及び半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20220106BHJP

   C23C 16/46 20060101ALI20220106BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 E

H01L21/31 B

C23C16/46

【請求項の数】 19

(21)【出願番号】P 2020027459

(22)【出願日】2020-02-20

(65)【公開番号】P2020167385

(43)【公開日】2020-10-08

【審査請求日】2020-09-08

(31)【優先権主張番号】P 2019059430

(32)【優先日】2019-03-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】318009126

【氏名又は名称】株式会社ＫＯＫＵＳＡＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】丸林 哲也

(72)【発明者】

【氏名】村田 慧

(72)【発明者】

【氏名】平野 敦士

(72)【発明者】

【氏名】中村 厳

【審査官】宇多川 勉

(56)【参考文献】

【文献】米国特許第０５９４８３００（ＵＳ，Ａ）

【文献】国際公開第２００６／０３０８５７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０３－２３５３２９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １６／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を処理する処理室を内部に構成し、周囲に設けられた加熱部によって加熱される反応管であって、
前記反応管の下端側に設けられ処理ガスが導入されるガス導入部と、
少なくとも前記基板を処理する基板処理領域に対向する位置では前記反応管の側面に沿うように配置される第１供給部と、前記基板処理領域よりも低い位置において、前記ガス導入部から前記反応管の天井部に向かう方向に延びる第１予備加熱部と、前記反応管の天井部に向かう方向に対して垂直方向に延びる第２予備加熱部を有し、前記第１予備加熱部と前記第２予備加熱部を組合せることにより、前記ガス導入部と前記第１供給部を連通するように構成されている予備加熱部と、を備え、
前記第１予備加熱部の断面形状と前記第２予備加熱部の断面形状は異なるよう構成される反応管。

【請求項2】

前記予備加熱部では、前記第１予備加熱部と前記第２予備加熱部を交互に組合わせて予備加熱経路が形成される請求項１記載の反応管。

【請求項3】

前記予備加熱経路は、矩形波状、サインカーブ形状、三角波形状よりなる群から選択される少なくとも一つの形状に形成される請求項２記載の反応管。

【請求項4】

前記予備加熱部では、前記第２予備加熱部が前記予備加熱経路の初めと終わりを構成する請求項２記載の反応管。

【請求項5】

前記第１予備加熱部は、前記第２予備加熱部と前記第２予備加熱部の間に設けられる請求項１記載の反応管。

【請求項6】

前記第１予備加熱部の流路断面積と前記第２予備加熱部の流路断面積は略等しく構成される請求項１記載の反応管。

【請求項7】

前記第２予備加熱部の流路断面積は前記第１予備加熱部の流路断面積より大きく構成される請求項１記載の反応管。

【請求項8】

更に、前記第２予備加熱部は、前記第１予備加熱部と接続するための継手部と、を備え、
前記第１予備加熱部の断面形状と前記第２予備加熱部の断面形状とは同じである請求項１記載の反応管。

【請求項9】

前記第１予備加熱部は、前記第１供給部と同じ構成を有する請求項１記載の反応管。

【請求項10】

前記第１予備加熱部と前記第１供給部は、複数の管を有し、
前記管の本数は同じである請求項１記載の反応管。

【請求項11】

更に、複数の取付部を有し、
前記第２予備加熱部は、前記取付部を介して前記反応管に取り付けられている請求項１記載の反応管。

【請求項12】

更に、前記ガス導入部が配置される反応管側面の他端側であって、前記処理室に前記処理ガスを供給するガス供給部が設けられる第２供給部と、を備え、
前記第２予備加熱部が前記反応管の周方向に配置される範囲は、前記ガス導入部と前記第２供給部の位置関係に応じて決定するよう構成されている請求項１記載の反応管。

【請求項13】

更に、前記処理室の前記処理ガスを排気する排気部を備え、
前記第２予備加熱部が前記反応管の周方向に配置される範囲は、前記ガス導入部が配置される位置から、前記排気部が設けられる側の前記反応管の周方向に前記第２供給部の位置までの範囲である請求項１２記載の反応管。

【請求項14】

前記ガス導入部が配置される位置を０度として、前記排気部が設けられる側の前記反応管の周方向に前記第２供給部が配置される位置までの角度をＮ度とすると、前記第２予備加熱部が前記反応管の周方向に配置される範囲は、０度よりも大きくＮ度よりも小さく構成される請求項１３記載の反応管。

【請求項15】

前記第２予備加熱部が前記反応管の周方向に配置される範囲は、前記ガス導入部が配置される位置を０度として、前記排気部が設けられる側の前記反応管の周方向に１８０度よりも大きくＮ度よりも小さく構成される請求項１３記載の反応管。

【請求項16】

更に、前記反応管の外側に設けられ、前記処理室の温度を検出する温度センサ、を備え、
前記温度センサは、前記ガス導入部が配置される位置から、前記排気部が設けられない側の前記反応管の周方向に前記第２供給部の位置までの範囲である請求項１３記載の反応管。

【請求項17】

前記第２予備加熱部が前記反応管の周方向に配置される範囲は、前記排気部が設けられない側の前記反応管の周方向に前記温度センサが配置される位置までの範囲を含む請求項１６記載の反応管。

【請求項18】

基板を処理する処理室を内部に構成し、周囲に設けられた加熱部によって加熱される反応管であって、前記反応管の下端側に設けられ処理ガスが導入されるガス導入部と、少なくとも前記基板を処理する基板処理領域に対向する位置では前記反応管の側面に沿うように配置される第１供給部と、前記基板処理領域よりも低い位置において、前記ガス導入部から前記反応管の天井部に向かう方向に延びる第１予備加熱部と、前記反応管の天井部に向かう方向に対して垂直方向に延びる第２予備加熱部を有し、前記第１予備加熱部と前記第２予備加熱部を組合せることにより、前記ガス導入部と前記第１供給部を連通するように構成されている予備加熱部と、を備え、前記第１予備加熱部の断面形状と前記第２予備加熱部の断面形状は異なるよう構成される反応管と、
前記予備加熱部を介して前記基板に前記処理ガスを供給し、前記基板を処理するよう制御する制御部と、
を備えた基板処理装置。

【請求項19】

基板を処理する処理室が内部に構成される反応管であって、前記反応管の下端側に設けられ処理ガスが導入されるガス導入部と、少なくとも前記基板を処理する基板処理領域と対向する位置では、前記反応管の側面に沿うように配置される第１供給部と、前記基板処理領域よりも低い位置に設けられ、前記ガス導入部から前記反応管の天井部に向かう方向に延びる第１予備加熱部と、前記反応管の前記天井部に向かう方向に対して垂直方向に延びる第２予備加熱部を有し、前記第１予備加熱部と前記第２予備加熱部を組合せることにより、前記ガス導入部と前記第１供給部を連通するように構成されている予備加熱部と、を備え、
前記第１予備加熱部の断面形状と前記第２予備加熱部の断面形状は異なるよう構成される反応管内に前記基板を搬入する工程と、
前記予備加熱部を介して前記基板に前記処理ガスを供給し、前記基板を処理する工程と、
を有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】

本開示は、基板処理装置、反応管及び半導体装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

基板に酸化、拡散等の処理を施す基板処理装置において、反応管下部に設けているガス導入ポートからガスを導入し、反応室にガスを供給するよう構成されることがある。特許文献１や特許文献２には、ガスを一時的に溜めて圧力を整える空間が反応管に設けられ、この空間からガスを反応室内に流す反応管構造が記載されている。

【0003】

特許文献３によれば、基板保持部の基板処理領域より下部に予備加熱筒を備え、ガス導入部からのガスを予備加熱筒に流通させてガスを上昇させることが記載されている。

【0004】

また、特許文献４によれば、基板保持部の基板処理領域より下部に配置された配管を流通するガスを予備加熱することが記載されている。

【0005】

しかしながら、ガス導入部から導入されたガスは温度が十分に温まらないまま、基板処理領域の側面に配置された配管を通過することがある。その結果、基板処理領域下部の外周の温度が低下し、基板間の処理結果に差が生ずることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開平１１－０６７７５０号公報

【文献】特開２０１８－０８８５２０号公報

【文献】特開２０１２－２４８６７５号公報

【文献】米国特許５９４８３００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本開示の目的は、基板処理領域に配置された基板間の処理結果の差異を小さくす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】

【0008】

本開示の一態様によれば、基板を処理する処理室を内部に構成し、周囲に設けられた加熱部によって加熱される反応管であって、前記反応管の下端側に設けられ処理ガスが導入されるガス導入部と、少なくとも前記基板を処理する基板処理領域に対向する位置では前記反応管の側面に沿うように配置される第１供給部と、前記基板処理領域よりも低い位置において、前記ガス導入部から前記反応管の天井部に向かう方向に延びる第１予備加熱部と、前記反応管の天井部に向かう方向に対して垂直方向に延びる第２予備加熱部を有し、前記第１予備加熱部と前記第２予備加熱部を組合せることにより、前記ガス導入部と前記第１供給部を連通するように構成されている予備加熱部と、を備え、前記第１予備加熱部の断面形状と前記第２予備加熱部の断面形状は異なるよう構成される反応管を備えた構成が提供される。

【発明の効果】

【0009】

基板処理領域のガス流れによる温度低下を抑制することができ、その結果、基板処理領域に配置された基板間の処理結果の差異を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本開示の第１の実施形態に係る基板処理装置を示す概略の側面図である。

【図2】本開示の第１の実施形態に係る基板処理装置の制御部を示すブロック図である。

【図3】本開示の第１の実施形態に係る基板処理装置の処理炉を示す縦断面図である。

【図4】（Ａ）～（Ｃ）は本開示の第１の実施形態に係る基板処理装置の反応管の構成を示す斜視図であり、（Ｄ）は予備加熱部の構成を示す縦断面図である。

【図5】本開示の第１の実施形態に係る基板処理装置の処理炉を示す平面断面図である。

【図6】本開示の第１の実施形態に係る基板処理装置の処理炉の内部構造を示す概略構成図である。

【図7】本開示の第２の実施形態に係る基板処理装置の処理炉の内部構造を示す概略構成図である。

【図8】（Ａ）、（Ｂ）は本開示の第３の実施形態に係る基板処理装置の反応管の構成を示す斜視図であり、（Ｃ）は予備加熱部の構成を示す縦断面図である。

【図9】比較例１に係る基板処理装置の処理炉を示す縦断面図である。

【図10】試験例に用いた比較例、及び実施例に係る基板処理装置の反応管の構成を示す側面図、及び平面図である。

【図11】比較例、及び実施例に係る基板処理装置の反応管の温度分布が示された試験結果である。

【図12】比較例、及び実施例に係る基板処理装置の反応管の内壁の温度を示すグラフである。

【図13】本開示の他の実施形態に係る基板処理装置の反応管の構成および予備加熱部の構成を示す概略構成図である。

【図14】本開示の更に他の実施形態に係る基板処理装置の反応管の構成および予備加熱部の構成を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［第１の実施形態］
一方に説明する本開示の第１の実施形態に係る処理装置１００（基板処理装置）は、半導体ウエハを扱うものとして構成されており、半導体ウエハに酸化膜形成や拡散およびＣＶＤのような処理を施すものとして構成されている。本実施形態において、基板としての半導体ウエハ（以下、ウエハという）２００はシリコン等の半導体から作製されており、ウエハ２００を収納して搬送するキャリア（収容器）としては、ＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）１１０が使用されている。

【0012】

図１に示されているように、第１の実施形態に係る基板処理装置（以下、処理装置ともいう）１００は筐体１１１を備えている。筐体１１１の正面壁１１１ａの正面前方部には、メンテナンス可能なように開口空間が設けられ、この開口空間を開閉する正面メンテナンス扉１０４ａ、１０４ｂがそれぞれ建て付けられている。

【0013】

筐体１１１の正面壁１１１ａには、ＦＯＵＰ（以下、ポッドという）１１０を搬入搬出するためのポッド搬入搬出口１１２が筐体１１１の内外を連通するように開設されており、ポッド搬入搬出口１１２はフロントシャッタ１１３によって開閉されるようになっている。

【0014】

ポッド搬入搬出口１１２の正面前方側にはロードポート１１４が設置されており、ロードポート１１４はポッド１１０を載置した状態で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、かつまた、ロードポート１１４上から搬出される。

【0015】

筐体１１１内の前後方向の略中央部における上部には、回転可能なポッド保管用の収容棚１０５が設置されており、収容棚１０５は複数個のポッド１１０を保管するように構成されている。すなわち、収容棚１０５は垂直に立設され、支柱１１６と、支柱１１６にｎ（ｎは１以上）段の棚板１１７とを備えており、複数枚の棚板１１７はポッド１１０を複数個宛それぞれ載置した状態で保持するように構成されている。

【0016】

筐体１１１内におけるロードポート１１４と収容棚１０５との間には、第一搬送装置としてのポッド搬送装置１１８が設置されている。ポッド搬送装置１１８はポッド１１０を保持したまま昇降可能なポッドエレベータ１１８ａと、ポッド搬送機構１１８ｂとで構成されている。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との連続動作により、ロードポート１１４、収容棚１０５、ポッドオープナ１２１との間で、ポッド１１０を搬送するように構成されている。

【0017】

処理装置１００は酸化膜形成等の処理を施す半導体製造装置を備えている。半導体製造装置の筐体を構成するサブ筐体１１９は、筐体１１１内の前後方向の略中央部における下部に後端にわたって構築されている。

【0018】

サブ筐体１１９の正面壁１１９ａにはウエハ２００（図３参照）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、上下段のウエハ搬入搬出口１２０には一対のポッドオープナ１２１がそれぞれ設置されている。

【0019】

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のキャップを着脱するキャップ着脱機構１２３とを備えている。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。

【0020】

サブ筐体１１９はポッド搬送装置１１８や収容棚１０５の設置空間から流体的に隔絶された移載室１２４を構成している。移載室１２４の前側領域にはウエハ移載機構（基板移載機構）１２５が設置されている。基板移載機構１２５はウエハ移載装置（基板移載装置）１２５ａとウエハ移載装置エレベータ（基板移載装置昇降機構）１２５ｂとで構成されている。基板移載装置１２５ａはツイーザ１２５ｃによってウエハ２００を保持して、ウエハ２００を水平方向に回転乃至直動させる。基板移載装置昇降機構１２５ｂは基板移載装置１２５ａを昇降させる。基板移載機構１２５は基板移載装置昇降機構１２５ｂおよび基板移載装置１２５ａの連続動作により、ボート（基板保持具）２１７に対してウエハ２００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。

【0021】

図１、及び図３に示すように、移載室１２４には後述する昇降機構としてのボートエレベータ１１５が設置されている。ボートエレベータ１１５はボート２１７を昇降させるように構成されている。ボートエレベータ１１５に連結された連結具としてのアームには、蓋体としての蓋体２１９が水平に据え付けられており、蓋体２１９はボート２１７を垂直に支持し、処理炉２０２の下端部を閉塞可能なように構成されている。ボート２１７は複数本の支持部としての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２００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、一定の間隔で支持部に保持するように構成されている。

【0022】

尚、保持部材の材質は、石英（ＳｉＯ_２）若しくはＳｉＣ(炭化珪素またはシリコンカーバイド)、Ｓｉ(シリコン)で出来ている。また、材質は、プロセス処理温度によって使い分けている。例えば、プロセス処理温度が９５０℃以下であれば、石英材を用い、プロセス処理温度が高温処理９５０℃以上であれば、ＳｉＣ材やＳｉ材等を用いる。また、支持部の爪の形状は、短いもの、長いもの、ウエハ２００との接触面積を小さくしたもの等の様々の種類があり、プロセス条件によって異なるよう構成している。

【0023】

（処理装置のポッド搬入搬出動作）
次に、処理装置１００のポッド搬入搬出動作について説明する。
図１に示されているように、ポッド１１０がロードポート１１４に供給されると、ポッド搬入搬出口１１２がフロントシャッタ１１３によって開放され、ロードポート１１４の上のポッド１１０はポッド搬送装置１１８によって筐体１１１の内部へポッド搬入搬出口１１２から搬入される。

【0024】

搬入されたポッド１１０は収容棚１０５の指定された棚板１１７へポッド搬送装置１１８によって自動的に搬送されて受け渡され、一時的に保管された後、棚板１１７から一方のポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載されるか、もしくは直接ポッドオープナ１２１に搬送されて載置台１２２に移載される。この際、ポッドオープナ１２１のウエハ搬入搬出口１２０はキャップ着脱機構１２３によって閉じられており、移載室１２４にはクリーンエアが流通され、充満されている。

【0025】

載置台１２２に載置されたポッド１１０はその開口側端面がサブ筐体１１９の正面壁１１９ａにおけるウエハ搬入搬出口１２０の開口縁辺部に押し付けられるとともに、そのキャップがキャップ着脱機構１２３によって取り外され、ポッド１１０のウエハ出し入れ口が開放される。ウエハ２００はポッド１１０から基板移載装置１２５ａのツイーザ１２５ｃによってウエハ出し入れ口を通じてピックアップされ、ノッチ合わせ装置(図示せず)にてウエハを整合した後、ボート２１７へ移載されて装填（ウエハチャージング）される。ボート２１７にウエハ２００を受け渡した基板移載装置１２５ａはポッド１１０に戻り、次のウエハ２００をボート２１７に装填する。

【0026】

この一方（上段または下段）のポッドオープナ１２１における基板移載機構１２５によるウエハ２００のボート２１７への装填作業中に、他方（下段または上段）のポッドオープナ１２１には収容棚１０５ないしロードポート１１４から別のポッド１１０がポッド搬送装置１１８によって搬送され、ポッドオープナ１２１によるポッド１１０の開放作業が同時進行される。

【0027】

予め指定された枚数のウエハ２００がボート２１７装填されると、処理炉２０２の下端部が炉口ゲートバルブ１４７によって開放される。続いて、蓋体２１９がボートエレベータ１１５の昇降台によって上昇されて、蓋体２１９に支持されたボート２１７が処理炉２０２内へ搬入（ローディング）されて行く。

【0028】

ローディング後は、処理炉２０２にてウエハ２００に処理が実施される。処理後は、図示しない昇降機構によりボート２１７が引き出される。その後は、図示しないノッチ合わせ装置でのウエハ２００の整合工程を除き、前述と逆の手順で、ウエハ２００およびポッド１１０は筐体１１１の外部へ払出される。

【0029】

次に、制御部としてのコントローラ２４０の構成について図２を参照しながら説明する。コントローラ２４０は、処理部としてのＣＰＵ(中央処理装置)２２４、一時記憶部としてのメモリ(ＲＡＭ、ＲＯＭ等)２２６、記憶部としてのハードディスクドライブ(ＨＤＤ)２２２、通信部としての送受信モジュール２２８を備えたコンピュータとして構成されている。また、コントローラ２４０は、上述したＣＰＵ２２４及びメモリ２２６などを少なくとも含む指令部２２０と、送受信モジュール２２８と、ハードディスクドライブ２２２の他、液晶ディスプレイなどの表示装置及びキーボードやマウス等のポインティングデバイスを含む操作部としてのユーザインタフェース(ＵＩ)装置２４８を構成に含めても構わない。ハードディスクドライブ２２２には、処理条件及び処理手順が定義されたレシピ等の各レシピファイル、これら各レシピファイルを実行させるための制御プログラムファイル、処理条件及び処理手順を設定するためのパラメータファイルの他、プロセスパラメータを入力する入力画面を含む各種画面ファイル等(いずれも図示せず)が格納されている。

【0030】

なお、コントローラ２４０の送受信モジュール２２８には、スイッチングハブ等が接続されている。コントローラ２４０は、送受信モジュール２２８によりネットワークを介して外部のコンピュータなどとデータの送信及び受信を行うように構成されている。

【0031】

また、コントローラ２４０は、送受信モジュール２２８により通信回線を介して筐体１１１内に設置されているセンサ等、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に電気的に接続されている。

【0032】

尚、本開示の実施の形態にかかるコントローラ２４０は、専用のシステムによらず、通常のコンピュータシステムを用いて実現可能である。例えば、汎用コンピュータに、上述の処理を実行するためのプログラムを格納した記録媒体（ＵＳＢなど）から当該プログラムをインストールすることにより、所定の処理を実行する各コントローラを構成することができる。

【0033】

そして、これらのプログラムを供給するための手段は任意である。上述のように所定の記録媒体を介して供給できる他、例えば、通信回線、通信ネットワーク、通信システムなどを介して供給してもよい。この場合、例えば、通信ネットワークの掲示板に当該プログラムを掲示し、ネットワークを介して搬送波に重畳して提供してもよい。そして、このように提供されたプログラムを起動し、ＯＳの制御下で、他のアプリケーションプログラムと同様に実行することにより、所定の処理を実行することができる。

【0034】

（処理炉の構成）
図３に示されているように、処理炉２０２は、ヒータ(加熱部)２０６を有する。ヒータ２０６は、円筒形状であり、保持板(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。なお、ヒータ２０６の上部開口は、蓋部材２０７で閉塞されている。

【0035】

ヒータ２０６の内側には均熱管（外管）２０５がヒータ２０６と同心円に配設されている。均熱管２０５はＳｉＣ等の耐熱性材料が使用されて、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。

【0036】

均熱管２０５の内側には反応管（内管）２０４が均熱管２０５と同心円に配設されている。反応管２０４は石英等の耐熱性材料が使用されて、上端が閉塞し下端が開口した円筒形状に形成されている。反応管２０４の筒中空部は処理室２０１を形成しており、処理室２０１は、ウエハ２００を水平姿勢で垂直方向に多段に整列した状態で保持したボート２１７を収容可能に構成されている。ここで、反応管２０４と均熱管２０５とのスペースは、３０ｍｍ程度のクリアランスしか設けられておらず、径が大きい管を設けることができない。

【0037】

図４、及び図５に示すように、反応管２０４の下部には、外部より処理ガスが供給される管状のガス導入部２３３が設けられている。
ガス導入部２３３から、ガス導入部２３３よりも小径とされた複数本（本実施形態では３本）の断面円形の細管２３０が反応管２０４の外周面に沿って上方に延びており、細管２３０の上端が、反応管２０４の外周面に配置された予備加熱経路としての予備加熱部２６０に接続されている。なお、細管２３０はガス導入部２３３の一部としてもよい。
複数の細管２３０が、それぞれ内管２０４に接触すると共に、細管２３０同士が隣りあわせになるよう内管２０４に固定されている。このように、細管２３０を複数本設けることで、内菅２０４に一度に供給できる流量を多くすることができる。尚、細管２３０は、内管２０４と外管２０５とのスペースに収まるように細ければよく、管の断面形状が円に限らず、長方形等でもよいのは言うまでもない。例えば、細管２３０の径は、５ｍｍ以上８ｍｍ以下の範囲であり、好ましくは５ｍｍである。また細管２３０の本数も複数本であればよく、例えば、３本以上であってもよい。

【0038】

そして、予備加熱部２６０は、複数本（本実施形態では３本）の断面円形の細管２７０に接続され、細管２３０と同じ構成である細管２７０は、反応管２０４の天井部に設けられたバッファ部２７２を介してガス供給部としてのノズル管２７４に接続される。反応管２０４の外周面に配置されたノズル管２７４に設けられたガス供給部としてのガス孔２７８からガス導入部２３３から導入された処理ガスが、処理室２０１に供給されるように構成される。

【0039】

ここで、本明細書では、管部材はガス導入部２３３からガス孔２７８までを連通する部材であり、上述の細管２３０、予備加熱部２６０、細管２７０、バッファ部２７２、ノズル管２７４、細管２７６をまとめて管部材と称することができる。但し、管部材は、細管２３０、予備加熱部２６０、細管２７０、バッファ部２７２、ノズル管２７４、細管２７６を備える本実施形態の構成に限定されない。また、図３に示すように、これら管部材は、反応管２０４の外側に設けられるため、反応管２０４とヒータ２０６との間に設けられるよう構成される。また、細管２３０、細管２７０、細管２７６は同じ径である。

【0040】

（予備加熱部の構成）
なお、本実施形態では、反応管２０４の側面(以後、側壁ともいうことがある)において、内部でガス処理されるウエハ２００と対向する領域を、基板処理領域としてのウエハ処理領域２６２と呼び、ウエハ処理領域２６２の下方で予備加熱部２６０の配置されている領域をガス予熱領域２６４と呼ぶ。そして、ガス予熱領域２６４では、予備加熱部２６０は、反応管２０４の側面であって、処理室２０１にウエハ２００が配置されるウエハ処理領域２６２よりも低い位置に設けられると共にガス導入部２３３から反応管２０４の天井部に向かう方向に対して迂回する方向に延びるように構成されている。また、例えば、予備加熱部２６０は、ガス導入部２３３から導入された処理ガスが反応管２０４の天井部まで最短距離で流れる方向と交差する方向に延びるように構成されている。また、例えば、予備加熱部２６０の少なくとも一部が、反応管２０４の外周方向に延びるよう設けられる。以下、図を用いて説明する。

【0041】

図４及び図５に示すように、予備加熱部２６０には、反応管２０４の周方向に凡そ１９０°の範囲に渡って延びる予熱管２６６が、上下方向に複数（本実施形態では４本）配置されており、互いに隣接する予熱管２６６の端部が、断面円形の小径の連結管（本実施形態では３本）２６８によって互い違いに連結され、全体として矩形波状（２サイクル。２往復。）の予備加熱経路を形成している。
なお、本実施形態において、連結管２６８が第１予備加熱部に相当し、予熱管２６６が第２予備加熱部に相当し、連結管２６８と予熱管２６６とを組み合わせることにより予備加熱部２６０が構成されている。
なお、予熱管２６６が反応管２０４の周方向に設けられる範囲は、ガス導入部２３３とノズル管２７４の位置関係によって任意に決められる。一例として、予熱管２６６が反応管２０４の周方向に設けられる範囲は、ガス導入部２３３から周方向にノズル管２７４の配置されている位置までの範囲である。一例として、予熱管２６６が反応管２０４の周方向に設けられる範囲は、図５に示すように、ガス導入部２３３が配置される位置を０°として、ノズル管２７４が配置される位置までをＮ°としたときに、予熱管２６６が反応管２０４の周方向に配置される範囲は、０°よりも大きく、Ｎ°よりも小さく設定することができる。さらに、予熱管２６６が反応管２０４の周方向に設けられる範囲は、１８０°よりも大きく、Ｎ°よりも小さく設定することができる。尚、上述の１９０°は一例であるのは言うまでもない。また、予備加熱経路が長くなるように予熱管２６６は、反応管２０４の周方向に配置されるように構成される。ここで、連結管２６６は、細管２３０(細管２７０)と同じ構成である。本実施形態では、連結管２６６の流路断面積は、細管２３０（３本分）、及び細管２７０（３本分）の流路断面積と略同じまたは同じに設定されている。
また、図４（Ｃ）、及び図５に示すように、反応管２０４と均熱管２０５（図４（Ｃ）、及び図５では図示せず）との空間(円筒空間)に設けられている温度計測器としての温度センサ２６７は、予熱管２６６と接触もしくは近接しないように、予熱管２６６の反対側に設けられることが好ましい。つまり、予熱管２６６と温度センサ２６７が近くなると、本来、反応管２０４内の温度を計測する温度センサ２６７が予熱管２６６の温度を計測してしまう可能性があるからである。

【0042】

図４（Ｄ）に示すように、本実施形態の予熱管２６６には、反応管２０４と均熱管２０５との空間が上述のように非常に狭いため、縦断面形状が矩形の管部材が用いられている。このように、この間隙(空間)の縦断面形状に管部材の形状を合わせることにより、予備加熱経路の断面形状を大きくすることができるので、この予備加熱経路を通過するガスの流量を大きくすることができる。
また、予備加熱部２６０を構成する予熱管２６６、及び連結管２６８は、反応管２０４の外周面に近接または接触しており、ヒータ２０６からの熱、及び反応管２０４からの熱を、予熱管２６６及び連結管２６８の内部に構成される予備加熱経路を通過するガスに伝達する役目を有している。
本実施形態では、ガス予熱領域２６４において、複数の細管２３０および複数の連結管２６８の断面形状と予熱管２６６の断面形状が異なるため、予備加熱部２６０の細管２３０と予熱管２６６との連結部分、および連結管２６８と予熱管２６６との連結部分では、予備加熱流路を通過するガスが混合するように構成されている。これにより、この連結部分でのガスの温度の均一化を伴いながら、細管２３０から導入されたガスが予備加熱部２６０を介して細管２７０に導入されるよう構成されている。
このガス混合による温度均一化の効果は回数の多い方が良い。予熱管２６６の縦方向の長さを短くすれば連結管２６８と予熱管２６６との連結部分の回数を多くすることができる。一方で、予熱管２６６の予備加熱経路の断面積を小さくすることであるため、この予備加熱経路を通過するガスの流量を小さくすることになる。
従って、本実施形態の場合、予備加熱部２６０は、細管２３０の流路断面積または連結管２６８内の予備加熱経路の断面積と予熱管２６６内の予備加熱経路の断面積が同じか、または、予熱管２６６内の予備加熱経路の断面積のほうが大きく、かつ連結管２６８内の予備加熱経路の断面積と予熱管２６６内の予備加熱経路をガスが複数回通過するように構成される。
また、図４に示すように、予熱管２６６は、取付部２６６ａを介して反応管２０４に固定される。そして、取付部２６６ａは、反応管２０４の外周方向に複数設けられている。
反応管２０４に予熱管２６６を接触させて固定(溶接)すると、（１）予熱管２６６内を流れるガスにより反応室の温度低下、（２）予熱管２６６の溶接変形によるガス流量低下、（３）反応管２０４の溶接変形による反応管内部品(ボート２１７等)とのクリアランスバラツキ、更には干渉といったリスクが考えられるため、図４（Ｄ）に示す構造が採用されている。この構造によれば、反応管２０４との溶接部分(面積)や接触面積を極力減らすことができ、上述の溶接面積や接触面積に起因するリスクを低減できる。

【0043】

なお、予備加熱部２６０を構成している最も下側に配置された予熱管２６６の端部に、ガス導入部２３３から延びた細管２３０の上端が接続されており、最も上側に配置された予熱管２６６の端部には、上方に向けて延びる細管２７０の下端が接続されている。

【0044】

（バッファ部２７２）
反応管２０４の頂点部(天井部の上側)には、円形に形成されたバッファボックスとしてのバッファ部２７２が設けられている。バッファ部２７２には、径方向の一方側に、予備加熱部２６０から延びた細管２７０の上端が接続されており、予備加熱部２６０を経由したガスが内部に導入されるようになっている。

【0045】

反応管２０４には、細管２３０、及び細管２７０が配置されている側とは反対側の外周面に、鉛直方向に沿って延びるノズル管２７４が設けられている。具体的には、ノズル管２７４は反応管２０４の側壁の一部を構成し、ノズル管２７４の一部は、反応管２０４と均熱管２０５との空間にはみ出すようにして設けられている。ノズル管２７４の上端は、小径の細管２７６を介してバッファ部２７２と接続されており、バッファ部２７２を経由したガスがノズル管２７４の内部に導入されるようになっている。ノズル管２７４の径は、横断面形状が円形状となっており、細管２７６の径よりも大きく構成されている。例えば、２０ｍｍより大きく５０ｍｍ程度の径に調整されている。なお、ノズル管２７４の一部に細管２７６を含めるようにしてもよい。

【0046】

ノズル管２７４には、反応管２０４の内部に向けてガスを噴出するガス孔２７８（図５参照）が、下端から上端に渡って、長手方向に沿って予め設定された所定の間隔（一定の間隔）で複数形成されている。
なお、ガス孔２７８は、ボート２１７のウエハ２００を支持する複数本の支持部の間隔と同じ間隔で、ウエハ２００とウエハ２００との間に配置されて、ウエハ２００とウエハ２００との間にガスを噴出するようにノズル管２７４に形成されている。

【0047】

図３～図５に示すように、反応管２０４の下部には、ノズル管２７４の配置されている側とは反対側に、反応管２０４の内部の雰囲気を外部へ排出するため、管状に形成されたガス排気部（排気ポート）２３１が設けられている。

【0048】

ガス導入部２３３の上流側には、図３に示すガス流量制御部としてのＭＦＣ（マスフローコントローラ）２３５を介して図示しない処理ガス供給源、キャリアガス供給源、不活性ガス供給源が接続されている。ＭＦＣ２３５は、処理室２０１に供給するガスの流量を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。本実施形態におけるガス供給系は、少なくとも図示しない処理ガス供給源、キャリアガス供給源、不活性ガス供給源及びＭＦＣ２３５で少なくとも構成されている。

【0049】

また、図示しないシーケンサは、ガスの供給や停止を図示しないバルブを開閉させることにより制御するように構成されている。そして、コントローラ２４０は、処理室２０１に供給するガスの流量が所望のタイミングにて所望の流量となるように、これらＭＦＣ２３５やシーケンサを制御するよう構成されている。

【0050】

図６には反応管２０４内にボート２１７を装入したときの処理炉２０２が示されている。尚、ウエハ２００は説明のため一部のみ表示しており、横向きの矢印は、処理ガスの流れ（方向）を表している。
ボート２１７の断熱領域(後述する断熱筒２１８の断熱板２１８Ａが保持されている領域)は、断熱板２１８Ａ間のピッチが十数ミリ程度となっており、ノズル管２７４のガス孔２７８（図６では図示せず）の間隔もこのピッチと同じに合せている。そして、最も下側に形成されるガス孔２７８（図６では図示せず）は、ガス排気部２３１（図５参照）に対向する位置に設けられている。

【0051】

このように、ボート２１７下端(ガス排気部２３１に対向する位置)にもガス孔２７８を設けてガスを供給することができるので、ボート２１７下端のガス淀みを無くすことができる。特に、断熱領域であってもガス孔２７８からガスを処理室２０１に供給し、断熱板２１８Ａの表面に対して平行したガスの流れを形成することができる。このように、ウエハ処理領域２６２と同様のガス流れを形成することができるので、ウエハ処理領域２６２下端のガス淀みに起因するパーティクルを抑制できる。

【0052】

なお、前述したバッファ部２７２で一時的にガスが留まっている間、ガスは、連続的に反応管２０４からの熱、及びヒータ２０６からの熱で加熱される。そして、十分に加熱されたガスが、ノズル管２７４のガス孔２７８から噴出されて処理室２０１に供給される。よって、供給されるガスの温度と処理室２０１を構成する部品(ＳｉＣ部品、石英部品、ウエハ２００)との温度差が小さくなり、この温度差に起因するパーティクルが低減される。

【0053】

図３に示すように、反応管２０４の下端部には、反応管２０４の下端開口を気密に閉塞可能なベースフランジとしての保持体２５７と、蓋体２１９とが設けられている。蓋体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。保持体２５７は例えば石英からなり、円盤状に形成され、蓋体２１９の上に取付けられている。保持体２５７の上面には反応管２０４の下端と当接するシール部材としてのＯリング２２３が設けられる。

【0054】

蓋体２１９の処理室２０１と反対側にはボート２１７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、蓋体２１９および保持体２５７を貫通して、断熱筒２１８とボート２１７に接続されており、断熱筒２１８およびボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させるように構成されている。

【0055】

蓋体２１９は、反応管２０４の外部に垂直に設備されたボートエレベータ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およ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。

【0056】

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、複数枚のウエハ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保持するように構成されている。ボート２１７の下方には、例えば石英や炭化珪素等の耐熱性材料からなる円筒形状をした断熱部材としての断熱筒２１８がボート２１７を支持するように設けられており、ヒータ２０６からの熱が反応管２０４の下端側に伝わりにくくなるように構成されている。

【0057】

なお、ヒータ２０６と温度センサ２６７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２６７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。

【0058】

ガス排気部２３１には排気配管２２９が接続されている。排気配管２２９の下流側にはＡＰＣバルブを少なくとも含む圧力調整装置２４２、及び排気装置が接続されている。これらは、排気系の一部を構成する。また、圧力制御部２３６は、圧力調整装置２４２と排気装置とに電気的に接続され、処理室２０１の圧力が所定の圧力となるよう排気系を制御している。

【0059】

（作用、効果）
次に、処理装置１００に係る処理炉２０２を用いて、半導体装置の製造工程の一工程として、ウエハ２００に酸化、拡散等の処理(特に、ＰＹＲＯ、ＤＲＹ酸化、アニール等の処理)を施す方法について説明する。以下の説明において、処理装置１００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。

【0060】

複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージング）されると、複数枚のウエハ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、蓋体２１９は保持体２５７、Ｏリング２２３を介して反応管２０４下端を密閉した状態となる。

【0061】

処理室２０１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が所望の温度分布となるように温度センサ２６７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、断熱筒２１８、ボート２１７が回転されることで、ウエハ２００が回転される。

【0062】

次いで、図示しない処理ガス供給源およびキャリアガス供給源から供給され、ＭＦＣ２３５にて所望の流量となるように制御されたガスは、ガス導入部２３３に導入される。
反応管２０４下部のガス導入部２３３に導入されたガスは、細管２３０内を流通して予備加熱部２６０、細管２７０、及びバッファ部２７２を介してノズル管２７４に導入され、複数のガス孔２７８から処理室２０１に導入される。

【0063】

ガス導入部２３３に導入されたガスは、予備加熱部２６０において、ヒータ２０６からの熱、及び反応管２０４からの熱により予熱されて十分に温度が上がってからウエハ処理領域２６２の細管２７０を通過するので、ウエハ処理領域２６２の温度低下が抑制され、反応管２０４の中のウエハ２００と対向するウエハ処理領域２６２の温度を均一化することができる。

【0064】

なお、ガス導入部２３３に導入されたガスを予熱しないでウエハ処理領域２６２を通過させると、細管２７０に冷たいガスが通過することとなり、細管２７０の配置されている部分の温度が低下し、反応管２０４の温度が不均一となる。その結果、ウエハ２００の温度均一性に悪影響を及ぼす。

【0065】

予備加熱部２６０を通過して加熱されたガスは、バッファ部２７２を経由してノズル管２７４に設けられたガス孔２７８から処理室２０１へ噴き出される。複数のガス孔２７８から噴き出したガスは、処理室２０１を通過する際にウエハ２００の表面と接触し、ウエハ２００に対して酸化、拡散等の処理がなされる。この際、ボート２１７が回転されることにより、ウエハ２００も回転されているので、ガスはウエハ２００の表面を万遍なく接触することになる。

【0066】

また、複数のウエハ２００と対向するウエハ処理領域２６２の温度が均一になっているため、複数のウエハ２００を均一に加熱することができる。

【0067】

更に、ガス排気部２３１の下流側に設けた図示しないエジェクタによる排気により、複数のガス孔２７８のそれぞれから均等な流量のガスが、所定の流速で処理室２０１に供給され、これにより、例えば、熱処理中のアウトガスを素早く排気系に排気することが可能となっている。

【0068】

なお、ウエハ２００に対して水蒸気を用いた処理を行う場合は、ＭＦＣ２３５にて所望の流量となるように制御されたガスは水蒸気発生装置に供給され、水蒸気発生装置にて生成された水蒸気（Ｈ_２Ｏ）を含むガスが処理室２０１に導入される。

【0069】

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が不活性ガスに置換されるとともに、処理室２０１の圧力が常圧に復帰される。

【0070】

その後、蓋体２１９が昇降機構１５１によって下降されて、反応管２０４の下端が開口されるとともに、処理済のウエハ２００がボート２１７に保持された状態で反応管２０４の下端から反応管２０４の外部に搬出（ボートアンローディング）される。その後、処理済のウエハ２００はボート２１７よって取出される（ウエハディスチャージング）。

【0071】

このように、本実施形態の処理装置１００では、ウエハ処理領域２６２に配置された細管２７０を通過するガスが予備加熱部２６０で十分に予熱されており、細管２７０を通過するガスの温度によるウエハ処理領域２６２への影響が抑制される。この結果、複数のウエハ２００に対向するウエハ処理領域２６２の温度が均一化されているので、温度の不均一に起因するウエハ２００の処理不良が抑制される。

【0072】

［第２の実施形態］
次に、第２の実施形態に係る処理装置１００を図７にしたがって説明する。なお、第１の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。

【0073】

図７に示すように、本実施形態の処理装置１００では、ヒータ２０６の上側において、バッファ部２７２の径方向外側で、かつ反応管２０４の内部でガス処理されるウエハ２００の径方向外側と対向しない位置（ウエハ処理領域２６２よりも上側）に円筒状の上部ヒータ２８０が設けられており、均熱管２０５の上方には、板状の天井ヒータ２８２が設けられている。なお、上部ヒータ２８０、及び天井ヒータ２８２は、コントローラ２４０により、ヒータ２０６とは異なる温度に設定可能である。

【0074】

本実施形態の処理装置１００では、バッファ部２７２に溜まったガスを上部ヒータ２８０、及び天井ヒータ２８２のうち少なくとも一方で加熱することができる構成となっているので、第１実施形態よりも高温のガスを反応管２０４の処理室２０１に供給してウエハ２００を処理することができる。これにより、処理室２０１を構成する部材の温度との差を小さくして処理ガスを処理室２０１に供給することができるため、この温度差に起因するパーティクルが低減される。なお、その他の作用、効果は、第１の実施形態と同様である。

【0075】

［第３の実施形態］
次に、本開示の第３の実施形態に係る処理装置１００を図８にしたがって説明する。なお、前述した実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。

【0076】

図８に示すように、本実施形態の処理装置１００の予備加熱部２６０は、第１の実施形態の予備加熱部２６０の断面矩形の予熱管２６６を、断面円形の３本の細管からなる予熱管２８４に置き換えたものである。なお、予熱管２８４と連結管２６８、予熱管２８４と細管２３０、及び予熱管２８４と細管２７０は、各々継手２８６を介して接続されている。
本実施形態の連結管１６８は、縦断面形状が矩形の管部材であり、断面円形の連結管２６８、予熱管２８４、細管２３０、及び細管２７０とは断面形状が異なっている。 本実施形態では、予熱管２８４に細管を用いているが、３本一組として流路断面積を多くとっているので、第１の実施形態の予熱管２６６と同様にガスの予熱を十分に行うことができる。
なお、その他の作用、効果は、第１、２の実施形態と同様である。

【0077】

(試験例)
比較例に係る反応管２種（比較例１、２）と、上述の予備加熱経路を有する実施形態に適用された実施例の反応管３種（実施例１～３）とを用いて試験を実施し、比較検証を行った結果を以下に説明する。なお、以下の比較例、実施例を説明する図面において、上記実施形態と同一構成には同一符号を付している。

【0078】

比較例、及び実施例は、反応管の内部構成、及びノズル管に関しては同一構造であるが、ガス導入部からノズル管に至るガスの経路の構成が異なっている。以下に、ガスの経路の相違点について説明する。

【0079】

比較例１：図９、図１０に示すように、反応管２０４の外面において、ガス導入部２３３から上方に向けて延びる内径φ５ｍｍの３本の細管２９０が、反応管２０４の頂点部を横断してノズル管２７４に直接接続されているものである（予備加熱経路なし）。

【0080】

比較例２：図１０に示すように、反応管２０４の外面において、ガス導入部２３３から上方に向けて延びる内径φ２１ｍｍの１本の細管２９２が、反応管２０４の頂点部を横断してノズル管２７４に直接接続されているものである（予備加熱経路なし）。

【0081】

実施例１：図１０に示すように、反応管２０４の外面において、ガス導入部２３３から上方に向けて内径φ５ｍｍの３本の細管２３０が予備加熱部２６０に延びており、予備加熱部２６０から更に上方に向けて延びる３本の細管２７０が反応管２０４の頂点部を横断してノズル管２７４に接続されているものである。なお、予備加熱部２６０は、細管２３０を周方向に１９０°配設して予備加熱経路を一往復させたものである。

【0082】

実施例２：図１０に示すように、反応管２０４の外面において、ガス導入部２３３から上方に向けて内径φ５ｍｍの３本の細管２３０が予備加熱部２６０に延びており、予備加熱部２６０から更に上方に向けて延びる３本の細管２７０が反応管２０４の頂点部を横断してノズル管２７４に接続されているものである。なお、予備加熱部２６０は、細管２３０を周方向に１９０°配設して予備加熱経路を二往復させたものである。

【0083】

実施例３：図１０に示すように、反応管２０４の外面において、ガス導入部２３３から上方に向けて内径φ５ｍｍの３本の細管２３０が予備加熱部２６０を介して延びており、予備加熱部２６０から更に上方に向けて延びる３本の細管２７０が反応管２０４の頂点部を横断してノズル管２７４に接続されているものである。なお、予備加熱部２６０は、内径が２４×３ｍｍの断面矩形の角型管２９４を周方向に１９０°配設して予備加熱経路を二往復させたものである。

【0084】

図１１には、試験結果として、比較例１、２、及び実施例１～３の反応管の内壁温度が濃度の違いで示されている。なお、濃度が濃いほど（黒いほど）温度が高いことを表している。図１１に示すように、比較例１、２では、ガス導入部２３３から上方に延びる細管部分の温度が、反応管の温度（細管の配設されていない部分の温度）よりも低くなっており、反応管の温度にムラがあり、実施例１～３では、比較例１、２に比較して、反応管の温度のムラが抑制されていることが分かる。

【0085】

実施例(実施例１乃至実施例３)は、比較例(比較例１または比較例２)と比較して、予備加熱部２６０の予備加熱経路が長くなっているため、より効率よくガスが予熱され、細管２７０を通過するガスの影響が低減されているため、反応管２０４の温度のムラが抑制されている。
また、実施例２および実施例３は、実施例１と比較して、予備加熱部２６０の予備加熱経路が長くなっているため、より効率よくガスが予熱され、細管２７０を通過するガスの影響が低減されているため、応管２０４の温度のムラが抑制されている。
更に、実施例３は、実施例２と比較して、予熱管２６６の予備加熱経路の断面積が連結管２６８の予備加熱経路の断面積より大きいため、より効率よくガスが予熱され、細管２７０を通過するガスの影響が低減されているため、応管２０４の温度のムラが抑制されている。
特に、実施例３は、予備加熱部２６０の予備加熱経路の断面積（内径）が大きく、かつ予備加熱経路が長くなっているため、予備加熱部２６０において、ガスに熱を付与する面積、及び接触時間が長くなり、細管２７０内に流れるまでにガスの温度が十分に高くなっていると考えられる。よって、ウエハ処理領域２６２における温度ムラが実質的に解消されている。

【0086】

図１２の左側のグラフには、ガス導入部側（Inlet nozzle side）の上下方向の温度分布が示されており、図１２の中央のグラフには、ガス排出部側（Outlet nozzle side）の上下方向の温度分布が示されている。グラフの縦軸は、ウエハ処理領域２６２下端を基準（０）とした高さ寸法（単位ｍｍ）、グラフの横軸は反応管２０４の内壁の温度（℃）を表している。
また、図１２の右側のグラフの縦軸は、ガス導入部側の温度とガス排出部側の温度との温度差が示されている。図１２の右側のグラフに示すように、実施例１～３は、比較例１、２に比較して、ウエハ処理領域２６２の温度差が小さい、即ち、温度ムラが小さいことが分かる。
このように、本開示の適用された実施例の構成では、反応管２０４のウエハ処理領域２６２の温度ムラが抑制されるので、ボート２１７に配置された複数のウエハ２００を均一に処理できることが分かる。

【0087】

［その他の実施形態］
上述の実施形態によれば、予備加熱部２６０に加え反応管２０４の頂点部にバッファ部２７２を設け、バッファ部２７２で一時的に溜まったガスを加熱するようにしていたが、ノズル管２７４から処理室２０１に噴出するガスの温度が十分に高くなる（言い換えれば、ウエハ２００の処理に必要な温度になる）ことにより、バッファ部２７２を省き、図１３に示すように、細管２７０の端部をノズル管２７４に接続する構成としてもよい。ここで、本実施形態における管部材は、細管２３０、予備加熱部２６０、細管２７０、ノズル管２７４である。

【0088】

この実施形態によれば、ウエハ２００を処理する処理室２０１を内部に構成する反応管２０４であって、反応管２０４の下端側に設けられ処理ガスが導入されるガス導入部２３３と、該ガス導入部２３３と、処理室２０１に処理ガスを供給するガス孔２７８を備えて反応管２０４の側面に設けられるノズル管２７４と、を連通し、該ガス導入部２３３から延びて反応管２０４の天井部を経由し、該反応管２０４とヒータ２０６との間に設けられる管部材と、反応管２０４の側面であって、ガス導入部２３３の設置位置とは反対側の下端側に設けられ、処理室２０１から処理ガスを排出させるガス排気部２３１と、を備え、該管部材は、反応管２０４の側面であって処理室２０１に配置されるウエハ２００が対向する基板処理領域よりも低い位置に設けられてガス導入部２３３と天井部とを結ぶ最短距離の方向と交差する方向に延びる予備加熱経路(予備加熱部２６０)を有する構成が提供される。この実施形態における作用、効果は、少なくとも第１の実施形態と同様である。また、第２の実施形態における上部ヒータ２８０および天井ヒータ２８２のどちらか一方を少なくとも追加する構成としてもよく、この場合の作用、効果は、第２の実施形態と同様である。

【0089】

［更に他の実施形態］
更に上述の実施形態によれば、ノズル管２７４から処理室２０１に噴出するガスの温度が十分に高くなる（言い換えれば、ウエハ２００の処理に必要な温度になる）ようにしていた。しかし、予備加熱部２６０を設けることにより、処理室２０１に噴出するガスの温度を十分に高くすることができると共にガス孔２７８までの流路のガスの温度を十分に高くすることができる。このため、バッファ部２７２およびノズル管２７４を省き、図１４に示すように、反応管２０４の外周面に細管２３０、２７０および予備加熱部２６０を設け、反応管２０４の天井部で細管２７０にガス孔２７８を有するだけのシンプルな構成としてもよい。つまり、本実施形態における、管部材は、細管２３０、予備加熱部２６０、細管２７０である。

【0090】

この実施形態によれば、ウエハ２００を処理する処理室２０１を内部に構成し、周囲に設けられたヒータ２０６によって加熱される反応管２０４であって、該反応管２０４の下端側に設けられ処理ガスが導入されるガス導入部２３３と、該ガス導入部２３３と、天井部に設けられて処理室２０１に処理ガスを供給するガス孔２７８と、を連通し、反応管２０４とヒータ２０６との間に設けられる管部材と、を備え、該管部材は、反応管２０４の側面であって、処理室２０１に配置されるウエハ２００が対向する基板処理領域よりも低い位置に設けられてガス導入部２３３と反応管２０４の天井部とを最短距離で結ぶ方向と交差する方向に延びる予備加熱経路(予備加熱部２６０)を有する構成が提供される。この実施形態における作用、効果は、第１の実施形態と同様である。

【0091】

更に、この実施形態において、反応管２０４の天井部に設けられ処理ガスを一時的に滞留させるバッファ部２７２を有する構成としてもよい。バッファ部２７２は、管部材から処理室２０１までを連通させると共に該処理室２０１に処理ガスを供給するガス孔２７８を有するように構成されている。この実施形態では、バッファ部２７２を設けることにより、バッファ部２７２に滞留しているときにも処理ガスは、ヒータ２０６により加熱されており、更に効果を増すことが考えられる。更に加えて、第２の実施形態における上部ヒータ２８０および天井ヒータ２８２のどちらか一方を少なくとも追加する構成としてもよく、この場合の作用、効果は、第２の実施形態と同様である。

【0092】

なお、本開示は以上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
で種々に変更が可能であることはいうまでもない。

【0093】

上記実施形態の予備加熱部２６０では、反応管２０４の側面視で、ガスの流路、即ち、予備加熱経路（予熱管２６６、連結管２６８等で構成される）の形状が矩形波状となっていたが、予備加熱経路の形状は、矩形波状に限らず、サインカーブ形状、三角波形状等、所謂ジグザグ形状であれば特にその形状、及びジグザグ形状の延びる方向は限定されない。

【0094】

即ち、予備加熱部２６０においては、反応管２０４の側面において、ガスの流路にガス導入部２３３とバッファ部２７２とを結ぶ最短距離の方向（反応管２０４の上下方向）と交差する方向（一例として反応管２０４の周方向）に延びる部分があり、ガス導入部２３３からバッファ部２７２までを最短距離で結ぶのではなく、一例として周方向に迂回して予備加熱経路が長くなる配管があればよい。これにより、ガスを十分に予熱することができる。

【0095】

なお、図示はしないが、予備加熱部２６０において、ガスが通過する予備加熱経路（配管）が、反応管２０４の外周面を螺旋状に設けられていてもよい。この場合でも、ガスの流れる予備加熱経路が長くなり、十分にガスを予熱することができる。

【0096】

本開示における実施形態においては、ウエハを処理する場合について説明したが、本開示は液晶パネルのガラス基板や磁気ディスクや光ディスク等の基板を処理する基板処理装置全般に適用することができる。

【符号の説明】

【0097】

１００…処理装置（基板処理装置）、２００…ウエハ（基板）、２０１…処理室、２０２…処理炉、２０４…反応管(内管)、２０６…ヒータ（加熱部）、２１７…ボート（保持具）、２３０…細管（管部材）、２３１…ガス排気部〈排気部）、２３３…ガス導入部、２４０…コントローラ（制御部）、２６０…予備加熱部（管部材、予備加熱経路）、２６２…ウエハ処理領域（基板処理領域）、２６６…予熱管（第２予備加熱部、管部材、予備加熱経路）、２６８…連結管（第１予備加熱部、管部材、予備加熱経路）、２７０…細管（第１供給部、管部材）、２７４…ノズル管(管部材)、２７８…ガス孔（ガス供給部）、２８４…予熱管（管部材、予備加熱経路）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】