特許 7583505 ガス供給システム、基板処理装置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】2024-11-06

(45)【発行日】2024-11-14

(54)【発明の名称】ガス供給システム、基板処理装置及び半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/31 20060101AFI20241107BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20241107BHJP

   F16K 49/00 20060101ALI20241107BHJP

【ＦＩ】

H01L21/31 B

C23C16/455

F16K49/00 B

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2023014878

(22)【出願日】2023-02-02

(65)【公開番号】P2023164282

(43)【公開日】2023-11-10

【審査請求日】2023-03-23

(31)【優先権主張番号】P 2022074525

(32)【優先日】2022-04-28

(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】110000350

【氏名又は名称】ポレール弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】柴田 智則

【審査官】鈴木 智之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０１２７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０２１９４９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２１－０２６２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２３０６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１８７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－１６５０３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

Ｆ１６Ｋ ４９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

処理室へ基板の処理に寄与する流体を供給する流路を開閉する第１弁と、複数の前記第１弁を加熱する複数の加熱領域と、前記複数の加熱領域に設けられる均熱部と、前記加熱領域間に設けられ、前記均熱部の間の伝導熱を調整する部材と、を有し、
前記第１弁は、前記処理室に連通する配管に設けられる弁のうち、最も前記処理室に近い箇所に設けられているガス供給システム。

【請求項2】

処理室へ基板の処理に寄与する流体を供給する流路を開閉する第１弁と、複数の前記第１弁を加熱する複数の加熱領域と、前記複数の加熱領域に設けられる均熱部と、前記加熱領域間に設けられ、前記均熱部の間の伝導熱を調整する部材と、を有し、
前記部材は、前記均熱部の上下方向で熱伝導率を異ならせるよう構成されているガス供給システム。

【請求項3】

前記均熱部は加熱領域毎に設けられる請求項１記載のガス供給システム。

【請求項4】

前記第１弁は、前記処理室の近傍に設けられる請求項１記載のガス供給システム。

【請求項5】

更に、前記複数の第１弁を加熱する加熱手段を複数有し、前記加熱手段毎に前記加熱領域が形成される請求項１記載のガス供給システム。

【請求項6】

前記加熱手段は、前記加熱領域を個別に加熱することが可能なように構成されている請求項５記載のガス供給システム。

【請求項7】

前記加熱手段は、前記加熱領域毎に設定された温度になるよう加熱することが可能に構成されている請求項５記載のガス供給システム。

【請求項8】

処理室へ基板の処理に寄与する流体を供給する流路を開閉する第１弁と、複数の前記第１弁を加熱する加熱手段と、複数の前記第１弁を加熱する複数の加熱領域と、前記複数の加熱領域に設けられる均熱部と、前記加熱領域間に設けられ、前記均熱部の間の伝導熱を調整する部材と、を有し、
前記加熱手段は、前記加熱領域内に設けられる流路を流れるガス種に応じて設定される温度になるよう加熱することが可能に構成されるガス供給システム。

【請求項9】

前記加熱領域内に設けられる流路を流れるガス種に応じて設定される温度が異なるように構成される請求項８記載のガス供給システム。

【請求項10】

前記基板の処理に寄与する流体は、原料ガス、反応ガス、改質ガスのうちいずれか一つの処理ガス、または、前記処理ガスが組み合わせられた混合ガス、または前記処理ガスと不活性ガスとの混合ガスを含む請求項１記載のガス供給システム。

【請求項11】

更に、前記流体が流れる流路が設けられるブロック部が設けられ、
前記均熱部は、前記ブロック部の下方に設けられる請求項１記載のガス供給システム。

【請求項12】

更に、前記流体が流れる流路を開閉する弁部が設けられる本体部が設けられ、
前記本体部内には、前記ブロック部内に設けられる前記流路と前記弁部を連通する流路が設けられている請求項１１記載のガス供給システム。

【請求項13】

処理室へ基板の処理に寄与する流体を供給する流路を開閉する第１弁と、複数の前記第１弁を加熱する複数の加熱領域と、前記複数の加熱領域に設けられる均熱部と、前記加熱領域間に設けられ、前記均熱部の間の伝導熱を調整する部材と、基板の処理に寄与しない流体を供給するための第２弁群を更に有するガス供給システム。

【請求項14】

前記基板の処理に寄与しない流体は、不活性ガスである請求項１３記載のガス供給システム。

【請求項15】

処理室へ基板の処理に寄与する流体を供給する流路を開閉する第１弁と、複数の前記第１弁を加熱する複数の加熱領域と、前記複数の加熱領域に設けられる均熱部と、前記加熱領域間に設けられ、前記均熱部の間の伝導熱を調整する部材と、を有し、
前記第１弁は、前記処理室に連通する配管に設けられる弁のうち、最も前記処理室に近い箇所に設けられているガス供給システムを備えた基板処理装置。

【請求項16】

処理室へ基板の処理に寄与する流体を供給する流路を開閉する第１弁と、複数の前記第１弁を加熱する複数の加熱領域と、前記複数の加熱領域に設けられる均熱部と、前記加熱領域間に設けられ、前記均熱部の間の伝導熱を調整する部材と、を有し、前記第１弁は、前記処理室に連通する配管に設けられる弁のうち、最も前記処理室に近い箇所に設けられているガス供給システムから前記基板に前記流体を供給する工程を有する半導体装置の製造方法。

【請求項17】

処理室へ基板の処理に寄与する流体を供給する流路を開閉する第１弁と、複数の前記第１弁を加熱する加熱手段と、前記加熱手段毎に形成される複数の加熱領域と、前記複数の加熱領域に設けられる均熱部と、前記加熱領域間に設けられ、前記均熱部の間の伝導熱を調整する部材と、を有し、
前記加熱手段は、前記加熱領域内に設けられる流路を流れるガス種に応じて設定される温度になるよう加熱することが可能に構成されるガス供給システムを備えた基板処理装置。

【請求項18】

処理室へ基板の処理に寄与する流体を供給する流路を開閉する第１弁と、複数の前記第１弁を加熱する加熱手段と、前記加熱手段毎に形成される複数の加熱領域と、前記複数の加熱領域に設けられる均熱部と、前記加熱領域間に設けられ、前記均熱部の間の伝導熱を調整する部材と、を有し、
前記加熱手段は、前記加熱領域内に設けられる流路を流れるガス種に応じて設定される温度になるよう加熱することが可能に構成されるガス供給システムから前記基板に前記流体を供給する工程を有する半導体装置の製造方法。

【請求項19】

処理室へ基板の処理に寄与する流体を供給する流路を開閉する第１弁と、複数の前記第１弁を加熱する複数の加熱領域と、前記複数の加熱領域に設けられる均熱部と、前記加熱領域間に設けられ、前記均熱部の間の伝導熱を調整する部材と、基板の処理に寄与しない流体を供給するための第２弁群を更に有するガス供給システムを備えた基板処理装置。

【請求項20】

処理室へ基板の処理に寄与する流体を供給する流路を開閉する第１弁と、複数の前記第１弁を加熱する複数の加熱領域と、前記複数の加熱領域に設けられる均熱部と、前記加熱領域間に設けられ、前記均熱部の間の伝導熱を調整する部材と、基板の処理に寄与しない流体を供給するための第２弁群を更に有するガス供給システムから前記基板に前記流体を供給する工程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、ガス供給システム、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】

処理用ガスを基板（以下、「ウエハ」ともいう）に供給させ、所定の処理条件で処理する基板処理装置の一例として、半導体装置を製造する半導体製造装置が知られている。近年、この装置では、特許文献１または特許文献２に示すように、常温で液体または固体の原料ガス等、種々の処理用ガスが使用されることがある。この場合、原料ガスを気体状態に保つため、ガス供給配管だけでなく、このガス供給配管に設けられるバルブなども加熱されることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２０－０３８９０４号公報

【文献】国際公開２０１７－１３０８５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、処理室に原料ガスを相変化させることなく供給させる技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一態様によれば、処理室へ基板の処理に寄与する流体を供給する流路を開閉する第１弁と、複数の前記第１弁を加熱する複数の加熱領域と、前記複数の加熱領域に設けられる均熱部と、前記加熱領域間に設けられ、前記均熱部の間の伝導熱を調整する部材と、
を有する技術が提供される。

【発明の効果】

【0006】

本開示によれば、相変化させることなく原料ガスを処理室に供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】実施形態で好適に用いられる基板処理装置の一例を概略的に示す上面図である。

【図2】実施形態で好適に用いられる基板処理装置の一例を概略的に示す縦断面図である。

【図3】実施形態で好適に用いられる基板処理装置の一例を概略的に示す縦断面図である。

【図4】実施形態で好適に用いられるガス供給系の一例を概略的に示す縦断面図である。

【図5】実施形態における好適に用いられる最終バルブ設置部の一例を概略的に示す上面図である。

【図6】実施形態における好適に用いられる最終バルブの一例を概略的に示す縦断面図であり、図５のＡ縦断面図である。

【図7】図７（A）は、実施形態における好適に用いられる加熱領域の狭間に設けられる部材の一例を示す図である。図７（B）は、図７(A)の加熱領域の狭間に設けられる部材による熱伝導を示す一例である。

【図8】実施形態に係る基板処理工程のフローチャートの一例である。

【図9】実施形態における好適に用いられる最終バルブ設置部の変形例を概略的に示す上面図である。

【図10】実施形態における好適に用いられる最終バルブの一例を概略的に示す縦断面図であり、図５のＢ縦断面図である。

【図11】図１１(Ａ)は、実施形態における好適に用いられる最終バルブ設置部の変形例を概略的に示す上面図である。図１１(Ｂ)は、実施形態における好適に用いられる最終バルブ設置部の変形例を概略的に示す上面図であり、調整部の間の最終バルブを無くした(除いた)構成である。

【発明を実施するための形態】

【0008】

なお、以下の説明において用いられる図面は、いずれも模式的なものであり、図面に示される、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は、現実のものとは必ずしも一致していない。また、複数の図面の相互間においても、各要素の寸法の関係、各要素の比率等は必ずしも一致していない。

【0009】

全図面中、同一または対応する構成については、同一または対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、後述する収納室９側を正面側（前側）、後述する搬送室６Ａ、６Ｂ側を背面側（後ろ側）とする。さらに、後述する処理モジュール３Ａ、３Ｂの境界線（隣接面）に向う側を内側、境界線から離れる側を外側とする。なお、本実施形態において、基板処理装置２は、半導体装置（デバイス）の製造方法における製造工程の一工程として熱処理等の基板処理工程を実施する縦型基板処理装置（以下、処理装置と称する）２として構成されている。

【0010】

図１、図２に示すように、処理装置２は隣接する２つの処理モジュール３Ａ、３Ｂを備えている。処理モジュール３Ａは、処理炉４Ａと搬送室６Ａにより構成される。処理モジュール３Ｂは、処理炉４Ｂと搬送室６Ｂにより構成される。処理炉４Ａ、４Ｂの下方には、搬送室６Ａ、６Ｂがそれぞれ配置されている。搬送室６Ａ、６Ｂの正面側に隣接して、ウエハＷを移載する移載機７を備える移載室８が配置されている。移載室８の正面側には、ウエハＷを複数枚収納するポッド（フープ）５を収納する収納室９が連結されている。収納室９の前面にはＩ／Ｏポート２２が設置され、Ｉ／Ｏポート２２を介して処理装置２内外にポッド５が搬入出される。

【0011】

搬送室６Ａ、６Ｂと移載室８との境界壁（隣接面）には、ゲートバルブ９０Ａ、９０Ｂがそれぞれ設置される。移載室８および搬送室６Ａ、６Ｂには圧力検知器がそれぞれに設置されており、移載室８の圧力は、搬送室６Ａ、６Ｂの圧力よりも低くなるように設定されている。また、移載室８および搬送室６Ａ、６Ｂには酸素濃度検知器がそれぞれに設置されており、移載室８Ａおよび搬送室６Ａ、６Ｂの酸素濃度は大気中における酸素濃度よりも低く維持されている。

【0012】

移載室８の天井部には、移載室８にクリーンエアを供給するクリーンユニットが設置されており、移載室８にクリーンエアとして、例えば、不活性ガスを循環させるように構成されている。移載室８を不活性ガスにて循環パージすることにより、移載室８を清浄な雰囲気とすることができる。このような構成により、移載室８に搬送室６Ａ、６Ｂのパーティクル等が混入することを抑制することができ、移載室８および搬送室６Ａ、６ＢでウエハＷ上に自然酸化膜が形成されることを抑制することができる。

【0013】

処理モジュール３Ａおよび処理モジュール３Ｂは同一の構成を備えるため、以下においては、代表して処理モジュール３Ａについてのみ説明する。

【0014】

図２に示すように、処理炉４Ａは、円筒形状の反応管１０Ａと、反応管１０Ａの外周に設置された加熱手段（加熱機構）としてのヒータ１２Ａとを備える。反応管１０Ａは、例えば石英やＳｉＣにより形成される。反応管１０Ａの内部には、基板としてのウエハＷを処理する処理室１４Ａが形成される。反応管１０Ａには、温度検出器としての温度検出部１６Ａが設置される。温度検出部１６Ａは、反応管１０Ａの内壁に沿って立設されている。

【0015】

基板処理に使用されるガスは、ガス供給系またはガス供給システムとしてのガス供給機構３４によって処理室１４Ａに供給される。ガス供給機構３４が供給するガスは、成膜される膜の種類に応じて換えられる。ここでは、ガス供給機構３４は、原料ガス供給部、反応ガス供給部および不活性ガス供給部を含む。ガス供給機構３４は後述する供給ボックス７２に収納されている。なお、供給ボックス７２は、処理モジュール３Ａ、３Ｂに対して共通に設けられるので、共通供給ボックスと見做される。

【0016】

第１のガス供給部である原料ガス供給部は、ガス供給管３６ａを備え、ガス供給管３６ａには、上流方向から順に、流量制御器（流量制御部）であるマスフローコントローラ（ＭＦＣ）３８ａおよび開閉弁であるバルブ４１ａ、４０ａが設けられている。ガス供給管３６ａはマニホールド１８の側壁を貫通するノズル４４ａに接続される。ノズル４４ａは、反応管１０Ａ内に上下方向に沿って立設し、ボート２６に保持されるウエハＷに向かって開口する複数の供給孔が形成されている。ノズル４４ａの供給孔を通してウエハＷに対して原料ガスが供給される。

【0017】

以下、同様の構成にて、第２のガス供給部である反応ガス供給部からは、供給管３６ｂ、ＭＦＣ３８ｂ、バルブ４１ｂ、バルブ４０ｂおよびノズル４４ｂを介して、反応ガスがウエハＷに対して供給される。不活性ガス供給部からは、供給管３６ｃ、３６ｄ、ＭＦＣ３８ｃ、３８ｄ、バルブ４１ｃ、４１ｄ、バルブ４０ｃ、４０ｄおよびノズル４４ａ、４４ｂを介して、ウエハＷに対して不活性ガスが供給される。ノズル４４ｂは、反応管１０Ａ内に上下方向に沿って立設し、ボート２６に保持されるウエハＷに向かって開口する複数の供給孔が形成されている。ノズル４４ｂの供給孔を通してウエハＷに対して反応ガスが供給される。なお、反応ガスとしては、例えば、窒素含有ガスまたは酸素含有ガスがウエハＷに対して供給される。

【0018】

また、ガス供給機構３４には、基板処理に寄与する反応ガス、原料ガス、または、基板処理に寄与しない不活性ガスやクリーニングガスをウエハＷに対して供給するため、第３のガス供給部も設けられている。第３のガス供給部からは、供給管３６ｅ、ＭＦＣ３８ｅ、バルブ４１ｅ、バルブ４０ｅおよびノズル４４ｃを介して、反応ガスがウエハＷに対して供給される。不活性ガス供給部からは、供給管３６ｆ、ＭＦＣ３８ｆ、バルブ４１ｆ、バルブ４０ｆおよびノズル４４ｃを介して、ウエハＷに対して不活性ガスまたはクリーニングガスが供給される。ノズル４４ｃは、反応管１０Ａ内に上下方向に沿って立設し、ボート２６に保持されるウエハＷに向かって開口する複数の供給孔が形成されている。ノズル４４ｃの供給孔を通してウエハＷに対して原料ガスが供給される。なお、上述のウエハＷに対してクリーニングガスが供給される例として、クリーニングガスをエッチングガスとして用い、ウエハWに供給すること、または、製品ではないダミーウエハ(疑似基板)に対してクリーニングガスを供給すること等が含まれる。

【0019】

反応管１０Ａ内には、３つのノズル４４ａ、４４ｂ、４４ｃが設けられており、反応管１０Ａ内に、３種類の原料ガスを所定の順序かつ、または、所定の周期で供給することが可能に構成されている。反応管１０Ａ内のノズル４４ａ、４４ｂ、４４ｃに接続されるバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆは、最終バルブと称される供給バルブであり、後述される最終バルブ設置部７５Ａに設けられている。以後、最終バルブ設置部７５Ａに設けられる各バルブ４０を第１バルブということがある。同様に、反応管１０Ｂ内には、３つのノズル４４ａ、４４ｂ、４４ｃが設けられており、反応管１０Ｂ内に、３種類の原料ガスを所定の順序かつ、または、所定の周期で供給することが可能に構成されている。反応管１０Ｂ内のノズル４４ａ、４４ｂ、４４ｃに接続されるバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆは、供給バルブであり、後述される最終バルブ設置部７５Ｂに設けられている。以後、最終バルブ設置部７５Ｂに設けられる各バルブ４０を第２バルブということがある。なお、上記バルブ４０は、バルブ４０ａ～４０ｆの総称を示す表現であり、他の要素についても以後同様な表現をする場合がある。

【0020】

バルブ４１ａ～４１ｆの出力側の複数の複数のガス管３５は、バルブ４１ａ～４１ｆとバルブ４０ａ～４０ｆの間において、反応管１０Ａのバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆのそれぞれに接続される複数のガス分配管３５Ａと、反応管１０Ｂのバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ、４０ｅ、４０ｆのそれぞれに接続される複数のガス分配管３５Ｂと、に分岐される。複数のガス管３５は、反応管１０Ａ、１０Ｂに対する共通のガス管と見做すことができる。

【0021】

マニホールド１８Ａには、排気管４６Ａが取り付けられている。排気管４６Ａには、処理室１４Ａの圧力を検出する圧力検出器（圧力検出部）としての圧力センサ４８Ａおよび圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ５０Ａを介して、真空排気装置としての真空ポンプ５２Ａが接続されている。このような構成により、処理室１４Ａの圧力を処理に応じた処理圧力とすることができる。主に、排気管４６Ａ、ＡＰＣバルブ５０Ａ、圧力センサ４８Ａにより、排気系Ａが構成される。排気系Ａは後述する排気ボックス７４Ａに収納されている。真空ポンプ５２Ａは、処理モジュール３Ａと３Ｂに共通して１つ設置されても良い。

【0022】

処理室１４Ａは、複数枚、例えば２５～１５０枚のウエハＷを垂直に棚状に支持する基板保持具としてのボート２６Ａを内部に収納する。ボート２６Ａは、蓋部２２Ａおよび断熱部２４Ａを貫通する回転軸２８Ａにより、断熱部２４Ａの上方に支持される。回転軸２８Ａは蓋部２２Ａの下方に設置された回転機構３０Ａに接続されており、回転軸２８Ａは反応管１０Ａの内部を気密にシールした状態で回転可能に構成される。蓋部２２Ａは昇降機構としてのボートエレベータ３２Ａにより上下方向に駆動される。これにより、ボート２６Ａおよび蓋部２２Ａが一体的に昇降され、反応管１０Ａに対してボート２６Ａが搬入出される。

【0023】

ボート２６ＡへのウエハＷの移載は搬送室６Ａで行われる。図１に示すように、搬送室６Ａ内の一側面（搬送室６Ａの外側側面、搬送室６Ｂに面する側面と反対側の側面）には、クリーンユニット６０Ａが設置されており、搬送室６Ａ内にクリーンエア（例えば、不活性ガス）を循環させるように構成されている。搬送室６Ａ内に供給された不活性ガスは、ボート２６Ａを挟んでクリーンユニット６０Ａと対面する側面（搬送室６Ｂに面する側面）に設置された排気部６２Ａによって搬送室６Ａ内から排気され、クリーンユニット６０Ａから搬送室６Ａ内に再供給される（循環パージ）。搬送室６Ａ内の圧力は移載室８内の圧力よりも低くなるように設定されている。また、搬送室６Ａ内の酸素濃度は、大気中における酸素濃度よりも低くなるように設定されている。このような構成により、ウエハＷの搬送作業中にウエハＷ上に自然酸化膜が形成されることを抑制することができる。

【0024】

回転機構３０Ａ、ボートエレベータ３２Ａ、ガス供給機構３４のＭＦＣ３８ａ～ｆおよびバルブ４１ａ～ｆ、４０ａ～ｆ、ＡＰＣバルブ５０Ａには、これらを制御するコントローラ１００が接続される。コントローラ１００は、例えば、ＣＰＵを備えたマイクロプロセッサ（コンピュータ）からなり、処理装置２の動作を制御するよう構成される。コントローラ１００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１０２が接続されている。コントローラ１００は、処理モジュール３Ａと処理モジュール３Ｂとで夫々に１つずつ設置されても良いし、共通して１つ設置されても良い。

【0025】

次に、処理装置２の背面構成について説明する。

【0026】

図１に示すように、搬送室６Ａ、６Ｂの背面側には、メンテナンス口７８Ａ、７８Ｂがそれぞれ形成されている。メンテナンス口７８Ａは搬送室６Ａの搬送室６Ｂ側に形成され、メンテナンス口７８Ｂは搬送室６Ｂの搬送室６Ａ側に形成される。メンテナンス口７８Ａ、７８Ｂはメンテナンス扉８０Ａ、８０Ｂにより開閉される。メンテナンス扉８０Ａ、８０Ｂはヒンジ８２Ａ、８２Ｂを基軸として回動可能に構成される。ヒンジ８２Ａは搬送室６Ａの搬送室６Ｂ側に設置され、ヒンジ８２Ｂは搬送室６Ｂの搬送室６Ａ側に設置される。メンテナンスエリアは処理モジュール３Ａ背面における処理モジュール３Ｂ側と処理モジュール３Ｂ背面における処理モジュール３Ａ側とに形成されている。

【0027】

想像線で示すように、メンテナンス扉８０Ａ、８０Ｂがヒンジ８２Ａ、８２Ｂを中心にして搬送室６Ａ、６Ｂの背面側後方に水平に回動されることにより、背面メンテナンス口７８Ａ、７８Ｂが開かれる。メンテナンス扉８０Ａは、搬送室６Ａに向かって左開きに１８０°まで開放可能なように構成される。メンテナンス扉８０Ｂは、搬送室６Ｂに向かって右開きに１８０°まで開放可能なように構成される。また、メンテナンス扉８０Ａ、８０Ｂは取外し可能に構成されており、取り外してメンテナンスを行っても良い。

【0028】

搬送室６Ａ、６Ｂの背面近傍には、ユーティリティ系７０が設置されている。ユーティリティ系７０はメンテナンスリアＡ、Ｂの間に配置される。ユーティリティ系７０は、バルブアセンブリとしての供給バルブボックスである最終バルブ設置部７５Ａ、７５Ｂ、排気ボックス７４Ａ、７４Ｂ、供給ボックス７２、コントローラボックス７６Ａ、７６Ｂを含む。ユーティリティ系７０は、筐体側（搬送室６Ａ、６Ｂ側）から順に、排気ボックス７４Ａ、７４Ｂ、供給ボックス７２、コントローラボックス７６Ａ、７６Ｂで構成されている。

【0029】

最終バルブ設置部７５Ａ、７５Ｂは、排気ボックス７４Ａ、７４Ｂの上方に設けられる。ユーティリティ系７０の各ボックスのメンテナンス口はそれぞれメンテナンスエリアＡ、Ｂ側に形成されている。供給ボックス７２は、排気ボックス７４Ａの搬送室６Ａに隣接する側と反対側および供給ボックス７２Ｂは、排気ボックス７４Ｂの搬送室６Ｂに隣接する側に隣接して配置される。

【0030】

例えば、処理モジュール３Ａにおいて、ガス供給機構３４の第１バルブ（ガス供給系の最下流に位置するバルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃ）が設置される最終バルブ設置部７５Ａは、排気ボックス７４Ａの上方に配置されている。このように構成すると、第１バルブから処理室への配管長を短くすることができるため、成膜の品質を向上させることができる。また、図示されないが、バルブ４０ａ、４０ｂ、４０ｃの他、バルブ４０ｄ、４０ｅ、４０ｆも、最終バルブ設置部７５Ａに配置される。説明は省略するが、処理モジュール３Ｂにおいても同様の構成である。

【0031】

図４を用いて、不活性ガスとしての窒素（Ｎ２）ガス、反応ガス、原料ガス、およびクリーニングガス（ＧＣＬ）を供給するガス供給系３４について説明する。なお、最終バルブ設置部７５Ａの構成と最終バルブ設置部７５Ｂの構成は同じであり、最終バルブ設置部７５Ｂの構成の記載は省略する。

【0032】

原料ガスは、バルブ４２ａ、ＭＦＣ３８ａ、バルブ４１ａ、処理室１４Ａ、１４Ｂの近傍に設けられる最終バルブ設置部７５Ａ、７５Ｂのバルブ４０ａを介して、反応管１０Ａ、１０Ｂのノズル４４ａへ供給可能にされている。

【0033】

反応ガスは、バルブ４２ｂ、ＭＦＣ３８ｂ、バルブ４１ｂ、処理室１４Ａ、１４Ｂの近傍に設けられる最終バルブ設置部７５Ａ、７５Ｂのバルブ４０ｂを介して、反応管１０Ａ、１０Ｂのノズル４４ｂへ供給可能にされている。反応ガスは、また、バルブ４１ｂ２、最終バルブ設置部７５Ａ、７５Ｂのバルブ４０ｆを介して、反応管１０Ａ、１０Ｂのノズル４４ｃへも供給可能にされている。

【0034】

不活性ガスとしてのＮ２ガスは、バルブ４２ｄ、ＭＦＣ３８ｃ、バルブ４１ｃ、処理室１４Ａ、１４Ｂの近傍に設けられる最終バルブ設置部７５Ａ、７５Ｂのバルブ４０ｃを介して、反応管１０Ａ、１０Ｂのノズル４４ａへ供給可能にされている。また、Ｎ２ガスは、バルブ４２ｄ、ＭＦＣ３８ｄ、バルブ４１ｄ、最終バルブ設置部７５Ａ、７５Ｂのバルブ４０ｄを介して、反応管１０Ａ、１０Ｂのノズル４４ｂへも供給可能にされている。さらに、Ｎ２ガスは、バルブ４２ｄ、ＭＦＣ３８ｆ、バルブ４１ｆ、最終バルブ設置部７５Ａ、７５Ｂのバルブ４０ｆを介して、反応管１０Ａ、１０Ｂのノズル４４ｃへも供給可能にされている。

【0035】

クリーニングガスＧＣＬは、バルブ４２ｇ、ＭＦＣ３８ｇ、バルブ４１ｇ、最終バルブ設置部７５Ａ、７５Ｂのバルブ４０ｇ、４０ｇ２、４０ｇ３を介して、反応管１０Ａ、１０Ｂの全ノズル４４ａ、４０ｂ、４０ｃへ供給可能にされている。

【0036】

また、ＭＦＣ３８ａの下流のバルブ４１ａ２、ＭＦＣ３８ｂの下流の４１ｂ３、ＭＦＣ３８ｇの下流のバルブ４１ｇ２は、排気系ＥＳへ接続されている。

【0037】

図４に示すように、ガス供給系３４の下流側の分配配管である複数のガス管３５は、最終バルブ設置部７５Ａへ接続される複数のガス分配管３５Ａと、最終バルブ設置部７５Ｂへ接続される複数のガス管３５Ｂと、に分岐される。分岐後の複数のガス分配管３５Ａと複数のガス管３５Ｂは、互いに等しい長さを有する。複数のガス管３５には、適宜、ヒータ、フィルタ、チェック弁（逆止弁）、バッファタンク等が設けられる。

【0038】

処理モジュール３Ａの第１バルブ群であるバルブ４０ａ～、４０ｄ、４０ｆ、４０ｇ、４０ｇ２、４０ｇ３は、処理モジュール３Ａの反応管１０Ａが有する３本のノズル（インジェクタともいう）４４ａ、４４ｂ、４４ｃの手前に設けられ、インジェクタへのガス供給をコントローラ１００により直接的に操作することが可能である。図４の第１バルブ群（バルブ４０ａ～、４０ｄ、４０ｆ、４０ｇ、４０ｇ２、４０ｇ３)は、１つのインジェクタ（４４ａ、４４ｂ、４４ｃ）に対し、複数のガスを同時に（つまり混合して）供給できる。また、１つの分配配管からのクリーニングガスＧＣＬは、すべてのインジェクタ（４４ａ、４４ｂ、４４ｃ）に供給できるように構成される。処理モジュール３Ｂの第１バルブ群であるバルブ４０ａ～４０ｄ、４０ｆ、４０ｇ、４０ｇ２、４０ｇ３は、処理モジュール３Ａの第１バルブ群（バルブ４０ａ～、４０ｄ、４０ｆ、４０ｇ、４０ｇ２、４０ｇ３）と同一の構成を有する。

【0039】

図４に示すように、ウエハＷの処理に寄与する流体もウエハＷの処理に寄与しない流体もすべてこの最終バルブ設置部７５Ａ(７５Ｂ)を通過して処理室１４Ａ(１４Ｂ)へ供給されるよう構成されている。ここで、ウエハＷの処理に寄与する流体は、原料ガス、反応ガス、改質ガス、エッチングガス等を含む処理ガス、または、それらが組み合わせられた混合ガス、または処理ガスと不活性ガスとの混合ガスを含む。また、ウエハＷの処理に寄与しない流体は、不活性ガスである。更に、本実施形態では、ウエハＷの処理に寄与しない流体として、クリーニングガスも含む。

【0040】

次に、図５を用いて、本開示の一実施形態における最終バルブ４０が配置される最終バルブ設置部７５について説明する。なお、図４と構成が同じではないが、図５は説明のための図であり図４と同じ構成である必要はない。最終バルブ設置部７５Ｂは、最終バルブ設置部７５Ａと同様の構成であるため、ここでは説明を省略し、最終バルブ設置部７５Ａと関連して以下説明する。

【0041】

図５は、最終バルブ設置部７５の上面図の例示(一例)であり、想像線(点線)で細長い長方形(四角形)は加熱部（または加熱手段）としてのヒータＨＴを示し、実線で丸は加熱領域Ｈを示す。ヒータＨＴ１～ＨＴ３と図示しない温度センサとしての熱電対ＴＣ１～ＴＣ３に対して加熱領域Ｈ１～Ｈ３がそれぞれ設けられ、各加熱領域Ｈの狭間に熱伝導を調整するための部材としての連結シートが配置される。加熱手段であるヒータＨＴ１～ＨＴ３毎に、加熱領域Ｈ１～Ｈ３が形成されている。なお、図５において、連結シートは加熱領域Ｈの間に実線で示されている。ヒータＨＴは、外観からは見えないが、加熱領域Ｈの説明に都合が良いために想像線(点線)で図示している。ここで、加熱領域Ｈは、加熱領域Ｈ１～Ｈ３の総称であり、加熱領域Ｈと称した場合、加熱領域Ｈ１～Ｈ３の全体、もしくは加熱領域Ｈ１～Ｈ３のうちいずれかを示す。

【0042】

各ヒータＨＴにより加熱することで、最終バルブ設置部７５Ａは所定の温度以上になるよう温度制御されている。特に、常温で液体または固体の原料が使用されているとき、これらの原料の気化温度(または昇華温度)以上になるように温度制御される。また、各ヒータＨＴは個別に制御可能に構成されている。ここで、均熱部としての均熱板があるため加熱領域Ｈ内は均等に加熱できたとしても、加熱領域Ｈが複数存在するとき、加熱領域Ｈの間(均熱板の間)が空気層となり放熱しやすく、温度ムラが生じやすくなる懸念が残る。但し、図５においては、均熱部の間に伝導熱を調整する部材としての連結シートを各加熱領域Ｈの間に配置しているため、温度ムラを抑制することができる。詳細は後述する。

【0043】

次に、図６および図１０を用いて、本開示の一実施形態における第１弁群としての第１バルブ４０群の構成及び動作について説明する。最終バルブ設置部７５Ａ(７５Ｂ)内の第１(第２)バルブ４０は、処理室１４Ａ(１４Ｂ)に連通する配管に設けられるバルブのうち、最も処理室１４Ａ(１４Ｂ)に近い箇所(下流側)に設けられるバルブである。ここで、最終バルブ設置部７５Ａ(７５Ｂ)は、第１弁群としての最終バルブ群である複数のバルブ４０を含み、上下方向で最も下側から順番に、土台部と、均熱部としての均熱板と、ウエハＷの処理に寄与する流体、ウエハＷの処理に寄与しない流体がそれぞれ流れる流路を含むブロック部と、図示しない弁を駆動(上下)させて流路を開閉するバルブ部と、ブロック部と弁部の間に設けられるフランジ部を少なくとも含む構成となっている。また、第１弁としての第１バルブ４０は、上述のフランジ部と、上述の弁部を含む構成となっている。均熱板の狭間には、後述する均熱部の間の伝導熱を調整する部材(以後、連結シートということがある)が設けられている。均熱板の材質は、合金であり、後述する。なお、図６および図１０に記載の流路は一例である。図６および図１０において、第１バルブ４０間の配管やブロック部内の流路の詳細は省略するが、このブロック部の多様な形状の組み合わせにより、内部に様々な流路が構成されるようになっている。ブロック部内には、流体が流れる開口が設けられている。このブロック部の開口にガスが流れることにより、分岐、合流等の流路が形成される。なお、図５において、２列と３列に分かれているのは、限られたスペースに最終バルブ設置部７５Ａを収納するため、スペース効率を考慮して第１バルブ４０の配置を行うためである。

【0044】

土台部は、図６に示す第１バルブ４０に共通して設けられている。汎用バルブの組合せを行うと継手でバルブを接続するので所要スペースが大きくなるが、この土台部を用いることにより省スペースのバルブ集積化構造を実現している。具体的には、土台部の上に均熱部およびブロック部を隣接して配置することが可能であり、図５における第１バルブ群４０を構成することができる。そして、ブロック部を介して第１バルブ４０と隣り合う他の第１バルブ４０を組合せることができ、各ブロック部内に種々の流路を形成することができるようになっている。

【0045】

均熱部は、加熱領域Ｈ毎に分割されており、図６に示すように、カートリッジヒータとしての加熱部ＨＴが内部に設けられている。均熱部は、アルミ合金で構成されるアルミブロックで構成され、内部に加熱部ＨＴを設置するための穴が形成される。このとき、アルミに対し通し穴加工を行うため、ある程度大きさに限界がある。このため、最終バルブ設置部７５Ａが大きくなると、複数の加熱部ＨＴが設けられ、加熱領域Ｈが形成される。これにより、均熱部が、加熱領域Ｈ毎に分割されている。ここで、各加熱領域Ｈの間(加熱領域Ｈ１と加熱領域Ｈ２の境界)に連結シートが挿入されており、加熱領域の境界における熱逃げを抑制することにより、加熱領域Ｈ間におけるコールドスポットの発生を抑制している。

【0046】

図１０に示すように温度センサが、ブロック部またはフランジ部内に形成されるガス流路に隣接するリークポートに設置されている。これにより、流路直近に温度センサを配置することができるので、実際のガス温度に近い温度を検出することができる。なお、リークポートとは、ガスのリーク(漏れ)をチェックするためにチェック用の治具を装着するためのポートである。また、フランジ部内のガス流路とブロック部内のガス流路が連結される部分の周囲は、シール部により、流路を外部と遮断するために密閉されていると共にフランジ部とブロック部が固定されている。なお、一例として、フランジ部およびブロック部はＳＵＳ（Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ Ｕｓｅｄ Ｓｔｅｅｌ）である。また、図示しないが、本実施形態において、複数の温度センサとサーモスイッチ(過温スイッチ)がセットで設けられている。

【0047】

図６および図１０では、図示しないバルブ部に設けられる弁(例えば、ダイアフラム弁)を動作させてガス流路を開閉することにより、ガスの供給および停止が可能なように構成される。そして、図１０に示すように、ブロック部の入力側または出力側には、図示しない他の第１バルブ４０(のフランジ部)と接続可能に構成されている。なお、ブロック部の入力端および出力端の流路が大きくなっているのは、シール部によるフランジ部と接続の際にフランジ部に設けられるリークポートとシール部が連通するためである。このような構成により、このシール部からのリークをチェックすることができる。

【0048】

図６に示すように、第１バルブ群４０の構成によれば、近年のデバイスの微細化、煩雑化に伴い多種多様な原料が使用されると共にガス供給系３４の構造も複雑になってきており、これに伴い、バルブが集積化した構造となっている最終バルブ設置部７５Ａを所定の温度で均等に加熱することができる。これにより、再液化等の相変化をさせることなくウエハＷの処理に寄与する流体を処理室１４Ａに安定して供給することができる。なお、連結シートの構成については後述する。

【0049】

記憶部１０４は、コントローラ１００に内蔵された記憶装置（ハードディスクやフラッシュメモリ）であってもよいし、可搬性の外部記録装置（磁気テープ、フレキシブルディスクやハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやメモリカード等の半導体メモリ）であってもよい。また、コンピュータへのプログラムの提供は、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。プログラムは、必要に応じて、入出力装置１０２からの指示等にて記憶部１０４から読み出され、読み出されたレシピに従った処理をコントローラ１００が実行することで、処理装置２は、コントローラ１００の制御のもと、所望の処理を実行する。コントローラ１００は、コントローラボックス７６（７６Ａ、７６Ｂ）に収納される。コントローラ１００が処理モジュール３Ａと処理モジュール３Ｂとで夫々に１つずつ設置される場合、コントローラボックス７６Ａに、処理モジュール３Ａを制御するコントローラ１００（Ａ）が設置され、コントローラボックス７６Ｂに、処理モジュール３Ｂを制御するコントローラ１００（Ｂ）が設置される。

【0050】

次に、上述の処理装置２を用い、基板上に膜を形成する処理（成膜処理）について図８を用いて説明する。ここでは、ウエハＷに対して、原料ガスとして第１の処理ガスと、反応ガスとして第２の処理ガスを供給することで、ウエハＷ上に膜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、処理装置２を構成する各部の動作はコントローラ１００により制御される。

【0051】

本実施形態における成膜処理では、処理室１４ＡのウエハＷに対して原料ガスを供給する工程と、処理室１４Ａから原料ガス（残留ガス）を除去する工程と、処理室１４ＡのウエハＷに対して反応ガスを供給する工程と、処理室１４Ａから反応ガス（残留ガス）を除去する工程と、を所定回数（１回以上）繰り返すことで、ウエハＷ上に膜を形成する。

【0052】

（基板搬入Ｓ１(ウエハチャージおよびボートロード）)
ゲートバルブ９０Ａを開き、ボート２６Ａに対してウエハＷを搬送する。複数枚のウエハＷがボート２６Ａに装填（ウエハチャージ）されると、ゲートバルブ９０Ａが閉じられる。ボート２６Ａは、ボートエレベータ３２Ａによって処理室１４に搬入（ボートロード）され、反応管１０Ａの下部開口は蓋部２２Ａによって気密に閉塞（シール）された状態となる。

【0053】

（圧力調整および温度調整Ｓ２）
処理室１４Ａが所定の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ５２Ａによって真空排気（減圧排気）される。処理室１４Ａの圧力は、圧力センサ４８Ａで測定され、この測定された圧力情報に基づきＡＰＣバルブ５０Ａが、フィードバック制御される。また、処理室１４ＡのウエハＷが所定の温度となるように、ヒータ１２Ａによって加熱される。この際、処理室１４Ａが所定の温度分布となるように、温度検出部１６Ａが検出した温度情報に基づきヒータ１２Ａへの通電具合がフィードバック制御される。また、回転機構３０Ａによるボート２６ＡおよびウエハＷの回転を開始する。

【0054】

（成膜処理）
［原料ガス供給工程Ｓ３］
処理室１４Ａの温度が予め設定された処理温度に安定すると、処理室１４ＡのウエハＷに対して原料ガスを供給する。原料ガスは、ＭＦＣ３８ａにて所望の流量となるように制御され、ガス供給管３６ａ、バルブ４１ａ、４０ａおよびノズル４４ａを介して処理室１４Ａに供給される。

【0055】

［原料ガス排気工程Ｓ４］
次に、原料ガスの供給を停止し、真空ポンプ５２Ａにより処理室１４Ａを真空排気する。この時、不活性ガス供給部から不活性ガスとしてＮ２ガスを処理室１４Ａに供給しても良い（不活性ガスパージ）。

【0056】

［反応ガス供給工程Ｓ５］
次に、処理室１４ＡのウエハＷに対して反応ガスを供給する。反応ガスは、ＭＦＣ３８ｂにて所望の流量となるように制御され、ガス供給管３６ｂ、バルブ４１ｂ、４０ｂおよびノズル４４ｂを介して処理室１４Ａに供給される。

【0057】

［反応ガス排気工程Ｓ６］
次に、反応ガスの供給を停止し、真空ポンプ５２Ａにより処理室１４Ａを真空排気する。この時、不活性ガス供給部からＮ２ガスを処理室１４Ａに供給しても良い（不活性ガスパージ）。上述した４つの工程を行うサイクルを所定回数（１回以上）行うことにより、ウエハＷ上に、所望の膜を形成することができる。

【0058】

膜を形成した後、不活性ガス供給部からＮ２ガスが供給され、処理室１４Ａ内がＮ２ガスに置換されると共に、処理室１４Ａの圧力が常圧に復帰される(大気圧復帰Ｓ７)。その後、ボートエレベータ３２Ａにより蓋部２２Ａが降下されて、ボート２６Ａが反応管１０Ａから搬出（ボートアンロードＳ８）される。その後、処理済ウエハＷはボート２６Ａより取出される（ウエハディスチャージＳ９）。

【0059】

その後、ウエハＷはポッド５に収納され処理装置２外に搬出されても良いし、処理炉４Ｂへ搬送され、例えば、アニール等の基板処理が連続して行われても良い。処理炉４ＡでのウエハＷの処理後に連続して処理炉４ＢでウエハＷの処理を行う場合、ゲートバルブ９０Ａおよび９０Ｂを開とし、ボート２６Ａからボート２６ＢへウエハＷが直接搬送される。その後の処理炉４Ｂ内へのウエハＷの搬入出は、上述の処理炉４Ａによる基板処理と同様の手順にて行われる。また、処理炉４Ｂ内での基板処理は、例えば、上述の処理炉４Ａによる基板処理と同様の手順にて行われる。

【0060】

次に、図７(Ａ)および図７(Ｂ)を用いて、例えば、加熱領域Ｈ１と加熱領域Ｈ２の境界(境界部)に設けられる部材について説明する。図７(Ａ)に示す部材としての連結シートはシート状であるがこの形態に限定する必要は無い。また、材質としては、均熱板(アルミニウム合金)の熱伝導率より小さく、空気よりも熱伝導率が高ければよく、例えば、アルミナ、ＳＵＳ等で構成するのが好ましい。

【0061】

また、図７(Ａ)に示すように、連結シートの上側に大孔、下側に小孔を設置することで、上下の熱伝導率に差を設けるように構成されている。この連結シートの上下熱伝導差により、均熱板の下側が積極的に昇温され、下側の均熱が取れた後、じわじわ上側に熱が伝わるように均熱板の均熱化を助ける作用がある。

【0062】

具体的には、図７(Ｂ)に示すように、温度センサから遠方(均熱板の下部)は、連結シートを介して加熱領域Ｈ１と加熱領域Ｈ２との接触面積を大きくすることにより、熱伝導を促進させ(矢印表示)、加熱領域Ｈ間の狭間の加熱を促し、温度センサから近方(上部)は、連結シートを介して加熱領域Ｈ１と加熱領域Ｈ２との接触面積を小さくすることにより、熱伝導を抑制し(矢印表示)熱干渉による影響を低減することができる。

【0063】

なお、図７(Ｂ)に示すように、本実施形態における連結シートを用いて均熱部間の上部と下部の上下方向で熱伝導度を異ならせているが、この形態に限定されない。例えば、上部、中部、下部の３段階で上下方向の熱伝導度を異ならせるようにしてもよい。また、上下方向に徐々に熱伝導度が異なるような連結シートを加熱領域Ｈ１と加熱領域Ｈ２の間に設けるようにしてもよい。

【0064】

なお、均熱間の上下方向で熱伝導度を異ならせればよいので、連結シートの上側にだけ孔を設置することもできるのは言うまでもない。また、連結シートの形状は、孔(円形)に限定されず、多角形(三角形以上)、星形、ひし形、扇形であってもよい。また図形だけでなく、文字や数字、またはその組合せであってもよい。均熱間の上側と下側で形状を変えてもよく、図形と文字や数字との組合せであってもよい。

【0065】

また、均熱部間の上下方向で熱伝導度を異ならせればよいので、連結シートの上側と下側で材質を変えてもよい。上側の材質の熱電度率を下側の熱伝導率よりも低ければよい。同じ材料である必要もなく、上側を熱伝導率が低いＳＵＳで下側を熱伝導率がＳＵＳよりも高いアルミナで構成するようにしてもよい。

【0066】

このように、本実施形態における連結シートを用いて均熱間の上下方向で熱伝導度を異ならせることにより、最終バルブ設置部７５Ａの均熱性を高めることができ、ブロック部またはフランジ部内の流路もしくは配管を流れる流体(例えば、ガス)の再液化(または再固化)を防止する効果が得られる。

【0067】

ここまで、各加熱領域Ｈで同じ温度に加熱する場合について説明してきたが、図５において、例えば、加熱領域Ｈ１と加熱領域Ｈ２で設定温度が異なる場合がある。そこで、加熱部ＨＴは、加熱領域Ｈ毎に設定された温度になるよう加熱することが可能に構成されている。また、加熱部ＨＴは、前記加熱領域Ｈ内に設けられる流路を流れる所定のガスに応じて、予め設定される温度になるよう加熱することが可能に構成される。具体的には、加熱領域Ｈに流れるガス種に応じて最終バルブ設置部７５Ａの加熱領域Ｈ毎に設定温度が異なることがある。例えば、成膜に寄与する流体の気化温度に応じて、加熱領域毎に異なる温度に制御されることがある。

【0068】

例えば、図５において、加熱領域Ｈ１に気化温度Ａ℃の原料ガスＡ、加熱領域Ｈ２に気化温度Ｂ℃(Ｂ＜Ａ)の原料ガスＢが流れる場合に、各加熱領域Ｈを気化温度が比較的高い原料ガスＡの気化温度Ａ℃以上に均等に加熱することが考えられる。但し、ガス種によっては、気化温度が高すぎると、過剰に反応してしまい、配管等の腐食リスクが高まることが懸念される。従い、過剰に高温にすべきではなく、ほぼ気化温度近傍(蒸気圧曲線の近傍)となるように温度制御されるのが好ましい。一般的には、気化温度がＡ℃の場合、気化温度よりも若干高い(１０％以下が一般的)温度で過温スイッチ(サーモスイッチ)が設けられ、気化温度近傍の適切な温度に制御されているか監視される。

【0069】

また、加熱領域Ｈ１（設定温度Ａ℃）と加熱領域Ｈ２（設定温度Ｂ℃）で温度が異なることにより、加熱領域Ｈ１と加熱領域Ｈ２の狭間にコールドスポットが生じる懸念が多少あるが、本実施形態では、加熱領域Ｈ１と加熱領域Ｈ２の境界に連結シートを設けることにより、コールドスポットの発生を抑制し、均熱部間の上下方向で熱伝導度を異ならせることにより、各加熱領域Ｈで設定温度以上に加熱されるため、原料ガスＡ、原料ガスＢのそれぞれの再液化を防止する効果が得られる。

【0070】

また、この場合、加熱領域Ｈ毎に最終バルブ設置部７５を分離させて構成してもよいのは言うまでもない。

【0071】

（変形例１）
図９を用いて変形例１について説明する。図９と図５との違いは加熱部が無いことである。つまり、図９に示す最終バルブ設置部７５Ｃは、第３弁群としての最終バルブ群(複数の第３バルブ４０の集合体)が加熱されていないということ以外は図５と同じ構成である。本変形例は、最終バルブ設置部７５Ａ(または７５Ｂ)と最終バルブ設置部７５Ｃの２つを設け、常温で液体または固体の原料は、気化状態または昇華状態を維持するために気化温度(もしくは昇華温度)以上に加熱する必要があるので、最終バルブ設置部７５Ａ(または７５Ｂ)を介して処理室１４Ａにガスとして供給され、常温で気体の流体(ガス)は最終バルブ設置部７５Ｃを介して処理室１４Ａに供給されるよう構成することである。

【0072】

このような構成によれば、図５のように処理室１４Ａに供給される全てのガスは最終バルブ設置部７５Ａ(または７５Ｂ)を通過させ、加熱の必要が無いガスにまで加熱する場合と比較して、最終バルブ設置部７５Ａを簡略化できる。また、省スペース化に加え所定の温度で均等に加熱するのに消費する電力を低減することができる。

【0073】

更に、常温で気体の流体(ガス)は最終バルブ設置部７５Ｃを介して処理室１４Ａに供給されるため、最終バルブ設置部７５Ａをコンパクト化でき、使用するヒータの本数(合わせて熱電対の本数)を抑えられる。また、使用する原料ガスによっては、ヒータの無駄な出力を抑えることができる。

【0074】

例えば、基板の処理に寄与するガス、例えば、原料ガス、反応ガス、改質ガス等、またはこれらと不活性ガスとの混合ガスを通過させる最終バルブ設置部７５と、基板の処理に寄与しない不活性ガスを通過させる最終バルブ設置部と、基板の処理に寄与しないクリーニングガス、またはこのクリーニングガスと不活性ガスとの混合ガスを通過させる最終バルブ設置部にそれぞれ個別に設けるようにしてもよい。このように分散させることにより、それぞれの最終バルブ設置部をコンパクト化でき、使用するヒータの本数(合わせて熱電対等の本数)を抑えられる。また、使用する原料ガスによっては、ヒータの無駄な出力を抑えることができる。基板の処理に寄与しない不活性ガスを通過させる最終バルブや、基板の処理に寄与しないクリーニングガスまたはこのクリーニングガスと不活性ガスとの混合ガスを通過させる最終バルブは、第２弁または第２弁群と言い変えることができる。

【0075】

なお、図９に示す本変形例の一例として、加熱部があっても加熱されていないものも含むのは言うまでもない。また、熱電対等は、最終バルブ設置部７５の温度を監視する上で配置されるのが好ましい。

【0076】

（変形例２）
次に、図１１に基づいて、本開示の変形例における第１バルブ群４０が配置される最終バルブ設置部７５について説明する。第１バルブ４０の構成および第１バルブ群４０を構成する各部については、図５に示す最終バルブ設置部７５内に配置される各第１バルブ群４０と同じ構成であるため、ここでは、説明を省略し、図５の最終バルブ設置部７５の構成と異なる点について主に説明する。

【0077】

図１１(Ａ)は、最終バルブ設置部７５Ａ内の第１バルブ４０の数は同じで、ヒータＨＴ２の代わりにヒータＨＴ４を用い、ヒータＨＴ１を除いた構成となっている。ここで、ヒータＨＴ３、ヒータＨＴ４はそれぞれ加熱領域Ｈ３、加熱領域Ｈ４を形成するように構成されており、加熱領域Ｈ３と加熱領域Ｈ４の範囲は同じである。実際は、ヒータＨＴに対する印加電力の違いなど一概には言えないが、以後、ヒータＨＴ３、ヒータＨＴ４は同じ加熱能力を有する前提で説明する。図１１(Ｂ)もヒータＨＴ３、ヒータＨＴ４は同様であるがそれぞれの加熱領域Ｈは省略している。図１１は、図５に比べて、ヒータＨＴが２本だけであり、省エネ効果が期待できる。

【0078】

一方、図５では最終バルブ設置部７５Ａ内に設けられる第１バルブ４０に対してヒータＨＴによる加熱が可能であったが、図１１では、２つの連結シートの間にある第１バルブ４０に対してヒータＨＴによる加熱が不十分になる可能性が高い。従い、図１１(Ｂ)では、２つの連結シートの間に第１バルブ４０を設けない構成が考えられる。

【0079】

図１１(Ｂ)に示すように、２つの連結シートの間には、第１バルブ４０の本体部(弁部とフランジ部)を少なくとも配置しない構成となっており、これにより、流体を流さないように構成している。これにより、加熱領域Ｈ３と加熱領域Ｈ４を分離することができる。

【0080】

また、連結シートを設けない構成にすることができるが、加熱していない部分と加熱している部分の温度差が大きすぎると、２つの連結シートの間への熱逃げが大きくなる恐れがあるため、連結シートは設ける方が好ましい。なお、このときの連結シートは断熱材の役目を果たすことになるため、図７のような切れ目、切り抜きなどはないほうが好ましい。

【0081】

（実施例）
次に図４，図５、図１１に基づいて、最終バルブ設置部７５Ａにおける第１バルブ４０群の構成、および第１バルブ内に流れる流体について説明する。なお、ここでは説明しないが、最終バルブ設置部７５Ｂも同様である。

【0082】

（実施例１）
次に、図５において、各ヒータＨＴの加熱により形成される各加熱領域Ｈの電力比率を同じにする。例えば、ＨＴ１:ＨＴ２：ＨＴ３を１：３：３の電力で加熱する。図５では、加熱領域Ｈ２，Ｈ３として示されているように、ＨＴ２，ＨＴ３は、それぞれ６個の第１バルブ４０分のブロックを加熱可能に構成し、ＨＴ１はバルブ４０群(２個の第１バルブ４０)分のブロックを加熱するように構成されている。そして、それぞれの加熱領域の狭間に(それぞれのブロックの狭間)に連結シートを設置する。これにより、最終バルブ設置部７５Ａにおける処理ガスを所定温度以上に加熱することができる。従い、例えば、各第１バルブ４０内を流れるガスの気化温度(または昇華温度)以上に加熱することができる。

【0083】

図５において、ヒータＨＴ２、ＨＴ３でそれぞれ形成される加熱領域Ｈ２、Ｈ３の各々に流れる流体の種類を異ならせるように構成してもよい。例えば、加熱領域Ｈ２を構成する第１バルブ４０群には、原料ガスを流すように、図示しないブロック部を組合せ、加熱領域Ｈ３には、クリーニングガスを流すように、図示しないブロック部を組合せるように構成してもよい。例えば、加熱領域Ｈ２は原料ガスの気化温度(または昇華温度)Ａ、加熱領域Ｈ３はクリーニングガスの気化温度(または昇華温度)Ｂに調整することにより、最終バルブ設置部７５Ａ内の各第１バルブ４０内を流れる処理ガスの気化温度(または昇華温度)以上に加熱することができる。

【0084】

更に、図５において、連結シートが配置される加熱領域Ｈ間の狭間は、ヒータＨＴから離れており温度制御が困難な箇所である。従い、加熱領域Ｈ２と加熱領域Ｈ３の間に配置される連結シートに沿って配置されている第１バルブ４０内には、常温で気体として存在するガス、例えば反応ガスまたは不活性ガスが流れるように図示しないブロック部を組合せてもよい。この加熱領域Ｈ間の狭間に設けられる第１バルブ４０内を流れる流体が、第１バルブ４０内にヒータＨＴによる加熱が不要な流体にする構成にされるので、この連結シートに沿って配置されている第１バルブ４０以外の第１バルブ４０群を処理ガスの気化温度(または昇華温度)以上になるように制御すればよい。従い、最終バルブ設置部７５Ａ内に流れる処理ガスに対して温度制御性の向上が期待できる。また、加熱領域Ｈ２と加熱領域Ｈ３の間に配置される連結シートに沿っている部分には、第１バルブ４０を設けないようにして、流体を流すことができないようにしてもよい。この場合でも同様に、最終バルブ設置部７５Ａ内に流れる処理ガスに対して温度制御性の向上が期待できる。

【0085】

更に、図５において、加熱領域Ｈ１と加熱領域Ｈ２の間に配置される連結シートの熱伝導率と、加熱領域Ｈ２と加熱領域Ｈ３の間に配置される連結シートの熱伝導率を異ならせるようにしてもよい。例えば、ヒータＨＴとの位置関係に応じて熱伝導率を異ならせるようにしてもよいし、ヒータＨＴに供給される電力に応じて熱伝導率を異ならせるようにしてもよい。これにより、各加熱領域Ｈ内に設けられる第１バルブ４０内を流れる流体を所定の温度以上に制御することができる。

【0086】

（実施例２）
次に、図１１においても同様に、各ヒータＨＴの加熱により形成される各加熱領域Ｈの電力比率を同じにする。例えば、ＨＴ３:ＨＴ４を１：１の電力で加熱する。そして、各ヒータＨＴの加熱領域ＨをそれぞれＨ３、Ｈ４に示し、各ヒータＨＴの適切に加熱可能な加熱領域Ｈを最終バルブ設置部７５Ａに配置される第１バルブ４０の６個分とする前提で以下説明する。

【0087】

図１１(Ａ)に示すように、２つの連結シートに挟まれている領域は、加熱領域Ｈ３および加熱領域Ｈ４から外れている領域であるため、この領域に配置されている第１バルブ４０には、処理ガスとして原料を流すと温度制御がうまくいかず、再固化(または再液化)が生じてしまう可能性が高い。従い、この領域には、温度制御(または温度加熱)を必要としない流体(定温で気体状の流体)であればよく、例えば、処理ガスとしてのリアクタントガス、又は、不活性ガスを流すように構成されている。

【0088】

このように、加熱領域Ｈ３、加熱領域Ｈ４のそれぞれに処理ガスを流し、２つの連結シートに挟まれている領域に配置されている第１バルブ４０には、例えば、処理ガスとしてのリアクタントガス、又は、不活性ガスを流すように構成されているため、加熱領域Ｈ３と加熱領域Ｈ４が分離されているので、加熱領域Ｈ３には、処理ガスとして原料ガスを供給し、加熱領域Ｈ４には処理ガスとしてクリーニングガスを供給するというようなガス種の使い分けが可能になる。また、同じ原料ガスであっても昇華温度(気化温度)が異なる２種類の原料ガスを供給することが可能に構成してもよい。

【0089】

また、図７に示すように、２つの連結シートに挟まれている領域には、第１バルブ４０を配置しないように構成してもよい。これにより、温度が不安定になる可能性が高い２つの連結シートに挟まれている領域には流体を流さず、加熱領域Ｈ３と加熱領域Ｈ４に流体を流すことができるため、加熱領域Ｈ３または、加熱領域Ｈ４に流す流体の温度制御が可能となり、例えば、流体の温度を所定温度以上にすることができるので、流体として固体原料を昇華させた処理ガスまたは液体原料を気化させた処理ガスを供給することができる。また、このような構成であっても、加熱領域Ｈ３と加熱領域Ｈ４が分離されているので、加熱領域Ｈ３に配置される第１バルブ４０と加熱領域Ｈ４に配置される第１バルブ４０にそれぞれ流れる処理ガスのガス種の使い分けが可能になる。また、同じ原料ガスであっても昇華温度(気化温度)が異なる２種類の原料ガスを供給することが可能に構成してもよい。

【0090】

（他の実施形態）
以上、本開示の実施形態を具体的に説明したが、本開示は上述の各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。

【0091】

例えば、ガス種に応じて最終バルブ設置部を分散させて設置するようにしてもよい。具体的には、原料ガス、反応ガス、改質ガス等の基板の処理に寄与するガス毎に最終バルブ設置部を分散させて設置するようにしてもよい。そして、それぞれ異なる温度に制御されるようにしてもよい。一方、ガス種によらず気化温度(昇華温度)がほぼ同じ温度であれば、基板の処理に寄与するガスおよび基板の処理に寄与しないガスを同じ最終バルブ設置部を介して処理室に供給するようにしてもよい。

【0092】

例えば、加熱領域毎に均熱板(均熱部)が設けられているが、加熱領域に共有の均熱板(均熱部)を設け、加熱領域間の境界部に切れ込みを入れ、伝熱面積を小さくするように構成してもよい。但し、この場合、最終バルブ設置部の強度の問題があり、境界部の切れ込みの部分に補強材を入れる等の処置が必要となる。なお、補強材は断熱部材が好ましい。

【0093】

また、上述の実施形態では、不活性ガスとして、Ｎ２ガスを用いる例について説明しているが、これに限らず、Ａｒガス、Ｈｅガス、Ｎｅガス、Ｘｅガス等の希ガスを用いることができ、これら希ガスのうち１つ以上を用いることができる。但し、この場合、希ガス源の準備が必要である。

【0094】

窒素含有ガスとしては、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）ガス、一酸化窒素（ＮＯ）ガス、二酸化窒素（ＮＯ２）ガス、アンモニア（ＮＨ３）ガス等のうち１以上を用いることができる。酸素含有ガスとしては、酸素(Ｏ２)ガス、オゾン(Ｏ３)ガス等のうち１以上を用いることができる。

【0095】

また、反応ガスに含まれるリアクタントとしては、窒素含有ガスや酸素含有ガスに限らず、ソースと反応して膜処理を行うガスを用いて他の種類の薄膜を形成しても構わない。さらには、３種類以上の反応ガスを用いて成膜処理を行ってもよい。

【0096】

また、例えば、上述した各実施形態では、基板処理装置が行う処理として半導体装置における成膜処理を例にあげたが、本開示がこれに限定されることはない。すなわち、成膜処理の他、酸化膜、窒化膜を形成する処理、金属を含む膜を形成する処理であってもよい。また、基板処理の具体的内容は不問であり、成膜処理だけでなく、アニール処理、酸化処理、窒化処理、拡散処理、リソグラフィ処理等の他の基板処理にも好適に適用できる。

【0097】

さらに、本開示は、他の基板処理装置、例えばアニール処理装置、酸化処理装置、窒化処理装置、露光装置、塗布装置、乾燥装置、加熱装置、プラズマを利用した処理装置等の他の基板処理装置にも好適に適用できる。また、本開示は、これらの装置が混在していてもよい。

【0098】

また、本実施形態では、半導体製造プロセスについて説明したが、本開示は、これに限定されるものではない。例えば、液晶デバイスの製造工程、太陽電池の製造工程、発光デバイスの製造工程、ガラス基板の処理工程、セラミック基板の処理工程、導電性基板の処理工程、などの基板処理に対しても本開示を適用できる。

【0099】

また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加、削除、置換をすることも可能である。

【符号の説明】

【0100】

７５ 最終バルブ設置部
１００ 制御部(コントローラ)

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】