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特許7633217変換用配管、基板処理装置、基板処理方法およ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】2025-02-10
(45)【発行日】2025-02-19
(54)【発明の名称】変換用配管、基板処理装置、基板処理方法および半導体装置の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/31 20060101AFI20250212BHJP
H01L 21/318 20060101ALI20250212BHJP
F16L 23/14 20060101ALI20250212BHJP
F16L 27/12 20060101ALI20250212BHJP
C23C 16/44 20060101ALI20250212BHJP
【ＦＩ】
H01L21/31 B
H01L21/318 C
F16L23/14
F16L27/12 A
C23C16/44 E
【請求項の数】
19
(21)【出願番号】P 2022146798
(22)【出願日】2022-09-15
(65)【公開番号】P2024042227
(43)【公開日】2024-03-28
【審査請求日】2024-03-04
(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】庄司 拓人
(72)【発明者】
【氏名】高橋 良輔
(72)【発明者】
【氏名】坂田 雅和
【審査官】長谷川 直也
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－１４５６００（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／０１２５４６５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】特開２０１２－１７４７２５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－０１２７０１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０８０９２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－２２３４３０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｈ０１Ｌ ２１／３１８
Ｆ１６Ｌ ２３／１４
Ｆ１６Ｌ ２７／１２
Ｃ２３Ｃ １６／４４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板を出し入れ可能な開口を有する反応管と、
側面から上昇又は下降しながら外向きに伸びる排気ポートを有すると共に、前記反応管の開口に接続される筒状のインレットと、
前記排気ポートに接続される変換用配管と、を備え、
前記変換用配管は、
長手方向に延びる平行な２辺を含む、前記排気ポートに対応する形状の第１開口を有し、第１の相手側の開口と着脱可能な接続を提供する第１接続部と、
略円形の第２開口を有し、第２の相手側の開口と接続可能に構成される第２接続部と、
多面体の形状に形成された内部空間を有し、前記第１開口と前記第２開口とを流体連通させる管と、を備える基板処理装置。
【請求項2】
前記第１開口は略長方形であり、前記多面体は、前記第１接続部とは４角形状に接続され、前記第２接続部とは５角形以上との多角形状で接続される請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項3】
前記第１開口と前記第２開口は互いに逆向きに開口するように平行に形成される請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項4】
前記第１接続部は平坦なシール面で前記第１の相手側と直接接続される第１フランジを有する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項5】
前記変換用配管は、平坦なシール面で前記第２の相手側の開口と直接接続される第２フランジと、前記第２接続部の前記第２開口と前記第２フランジとを流体連通状態で接続するベローズと、を更に備える請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項6】
前記多面体は、前記第１接続部に接続する開いた面と、前記第２接続部に接続する開いた面の他に、４つ以上の台形の面と、前記台形の面のそれぞれの間に配置される２つ以上の３角形の面と、を有する請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項7】
前記第２接続部に接続する開いた面は８角形であり、前記３角形の面は４個ある請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項8】
前記台形の面は台形の輪郭を有する平板又は曲板で形成され、前記３角形の面は３角の輪郭を有する平板又は曲板で形成され、前記管は前記台形の面と前記３角形の面の辺同士を溶接して構成される請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項9】
前記第２接続部は、８角形の輪郭と、その内側に設けられた円形の第２開口と有する板と、前記第２開口に接続し前記第２の相手側に向かって伸びる円管と、を備える請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項10】
前記管は、前記第１開口又は前記第２開口に垂直な面で分割された少なくとも２つの殻を気密に接合して構成される請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項11】
前記少なくとも２つの殻は、ニッケル合金製であり、平板を曲げ加工して形成される請求項１０に記載の基板処理装置。
【請求項12】
前記第１開口に垂直にその中心を通る第１直線と、前記第２開口に垂直にその中心を通る第２直線は一致しない請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項13】
前記第１直線と、前記第２直線は、互いに平行で、前記第１開口の長手方向と垂直な方向に離間している請求項１２に記載の基板処理装置。
【請求項14】
前記第２開口は前記第１開口の面積以上の面積を有し、前記管は、前記第１接続部に接続する開いた面と、前記第２接続部に接続する開いた面との間で、流路断面積を連続的に変化させる請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項15】
前記第２開口は排気装置に接続される請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項16】
前記反応管のケーシングを更に備え、前記変換用配管の全部が前記ケーシング内に収納され、或いは前記第２接続部が前記ケーシングの１面と同一面をなす請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項17】
請求項１の基板処理装置を用いた半導体装置の製造方法。
【請求項18】
基板を出し入れ可能な開口を有する反応管の開口に接続される筒状のインレットの側面から上昇又は下降しながら外向きに伸びる排気ポートに接続される変換用配管であって、
長手方向に延びる平行な２辺を含む、前記排気ポートに対応する形状の第１開口を有し、第１の相手側の開口と着脱可能な接続を提供する第１接続部と、
略円形の第２開口を有し、第２の相手側の開口と接続可能に構成される第２接続部と、
多面体の形状に形成された内部空間を有し、前記第１開口と前記第２開口とを流体連通させる管と、を備える変換用配管。
【請求項19】
基板を出し入れ可能な開口を有する反応管の中に基板を搬入する工程と、
前記反応管の開口に接続される筒状のインレットの側面から上昇又は下降しながら外向きに伸びる排気ポートに接続される変換用配管から、前記反応管内を真空排気する工程と、を備え、
真空排気する工程では、
長手方向に延びる平行な２辺を含む、前記排気ポートに対応する形状の第１開口を有し、第１の相手側の開口と着脱可能な接続を提供する第１接続部と、
略円形の第２開口を有し、第２の相手側の開口と接続可能に構成される第２接続部と、
多面体の形状に形成された内部空間を有し、前記第１開口と前記第２開口とを流体連通させる管と、を備える前記変換用配管が用いられる、基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、変換用配管、基板処理装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体装置の製造工程の一工程として、基板を処理する反応管内に処理ガスが流され、反応管に複数の配管で構成される排気管を介して連結された真空ポンプにより処理されたガスが排出されることがある（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２００４－１０４０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
排気管を構成する配管の構造によってはガス流れの淀みが発生して副生成物が堆積しやすくなり、パーティクルが発生することがある。
【0005】
本開示は、排気管におけるガス流れの淀みの発生を低減することが可能な技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一態様によれば、
長手方向に延びる平行な２辺を含む第１開口を有し、第１の相手側の開口と着脱可能な接続を提供する第１接続部と、
略円形の第２開口を有し、第２の相手側の開口と接続可能に構成される第２接続部と、
多面体の形状に形成された内部空間を有し、前記第１開口と前記第２開口とを流体連通させる管と、
を備える技術が提供される。
長手方向に延びる平行な２辺を含む第１開口を有し、第１の相手側の開口と着脱可能な接続を提供する第１接続部と、
略円形の第２開口を有し、第２の相手側の開口と接続可能に構成される第２接続部と、
多面体の形状に形成された内部空間を有し、前記第１開口と前記第２開口とを流体連通させる管と、
を備える技術が提供される。
【発明の効果】
【0007】
本開示によれば、排気管におけるガス流れの淀みの発生を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
＜本開示の一態様＞
以下、本開示の一態様について、主に、図１～図７を参照しつつ説明する。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。
以下、本開示の一態様について、主に、図１～図７を参照しつつ説明する。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。
【0010】
（１）基板処理装置の構成
図１に示すように、処理炉２０２は温度調整部（加熱部）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、ガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
図１に示すように、処理炉２０２は温度調整部（加熱部）としてのヒータ２０７を有する。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板に支持されることにより垂直に据え付けられている。ヒータ２０７は、ガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。
【0011】
ヒータ２０７の内側には、ヒータ２０７と同心円状に反応管２０３が配設されている。反応管２０３は、例えば石英（ＳｉＯ２）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料により構成され、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２０３の下方には、反応管２０３と同心円状に、マニホールド（インレット）２０９が配設されている。マニホールド２０９は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属材料により構成され、上端および下端が開口した円筒形状に形成されている。マニホールド２０９の上端部は、反応管２０３の下端部に係合しており、反応管２０３を支持するように構成されている。マニホールド２０９と反応管２０３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。反応管２０３はヒータ２０７と同様に垂直に据え付けられている。主に、反応管２０３とマニホールド２０９とにより処理容器（反応容器）が構成される。処理容器の筒中空部には処理室２０１が形成される。処理室２０１は、基板としてのウエハ２００を収容可能に構成されている。この処理室２０１内でウエハ２００に対する処理が行われる。
【0012】
処理室２０１内には、第１～第３供給部としてのノズル２４９ａ～２４９ｃが、マニホールド２０９の側壁を貫通するようにそれぞれ設けられている。ノズル２４９ａ～２４９ｃを、それぞれ第１～第３ノズルとも称する。ノズル２４９ａ～２４９ｃは、例えば石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料により構成されている。ノズル２４９ａ～２４９ｃには、ガス供給管２３２ａ～２３２ｃがそれぞれ接続されている。ノズル２４９ａ～２４９ｃはそれぞれ異なるノズルであり、ノズル２４９ａ，２４９ｃのそれぞれは、ノズル２４９ｂに隣接して設けられている。
【0013】
ガス供給管２３２ａ～２３２ｃには、ガス流の上流側から順に、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）２４１ａ～２４１ｃおよび開閉弁であるバルブ２４３ａ～２４３ｃがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａのバルブ２４３ａよりも下流側には、ガス供給管２３２ｄ，２３２ｆがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｂのバルブ２４３ｂよりも下流側には、ガス供給管２３２ｅ，２３２ｇがそれぞれ接続されている。ガス供給管２３２ｃのバルブ２４３ｃよりも下流側には、ガス供給管２３２ｈが接続されている。ガス供給管２３２ｄ～２３２ｈには、ガス流の上流側から順に、ＭＦＣ２４１ｄ～２４１ｈおよびバルブ２４３ｄ～２４３ｈがそれぞれ設けられている。ガス供給管２３２ａ～２３２ｈは、例えば、ＳＵＳ等の金属材料により構成されている。
【0014】
図２に示すように、ノズル２４９ａ～２４９ｃは、反応管２０３の内壁とウエハ２００との間における平面視において円環状の空間に、反応管２０３の内壁の下部より上部に沿って、ウエハ２００の配列方向上方に向かって立ち上がるようにそれぞれ設けられている。すなわち、ノズル２４９ａ～２４９ｃは、ウエハ２００が配列されるウエハ配列領域の側方の、ウエハ配列領域を水平に取り囲む領域に、ウエハ配列領域に沿うようにそれぞれ設けられている。平面視において、ノズル２４９ｂは、処理室２０１内に搬入されるウエハ２００の中心を挟んで後述する排気口２０９ａと一直線上に対向するように配置されている。ノズル２４９ａ，２４９ｃは、ノズル２４９ｂと排気口２０９ａの中心とを通る直線Ｌを、反応管２０３の内壁（ウエハ２００の外周部）に沿って両側から挟み込むように配置されている。直線Ｌは、ノズル２４９ｂとウエハ２００の中心とを通る直線でもある。すなわち、ノズル２４９ｃは、直線Ｌを挟んでノズル２４９ａと反対側に設けられているということもできる。ノズル２４９ａ，２４９ｃは、直線Ｌを対称軸として線対称に配置されている。ノズル２４９ａ～２４９ｃの側面には、ガスを供給するガス供給孔２５０ａ～２５０ｃがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２５０ａ～２５０ｃは、それぞれが、平面視において排気口２０９ａと対向（対面）するように開口しており、ウエハ２００に向けてガスを供給することが可能となっている。ガス供給孔２５０ａ～２５０ｃは、反応管２０３の下部から上部にわたって複数設けられている。
【0015】
ガス供給管２３２ａからは、窒化ガスが、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。
【0016】
ガス供給管２３２ｂからは、原料ガスが、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。
【0017】
ガス供給管２３２ｃからは、エッチングガスが、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃ、ノズル２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。
【0018】
ガス供給管２３２ｄからは、酸化ガスが、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄ、ガス供給管２３２ａ、ノズル２４９ａを介して処理室２０１内へ供給される。
【0019】
ガス供給管２３２ｅからは、還元ガスが、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅ、ガス供給管２３２ｂ、ノズル２４９ｂを介して処理室２０１内へ供給される。
【0020】
ガス供給管２３２ｆ～２３２ｈからは、不活性ガスが、それぞれＭＦＣ２４１ｆ～２４１ｈ、バルブ２４３ｆ～２４３ｈ、ガス供給管２３２ａ～２３２ｃ、ノズル２４９ａ～２４９ｃを介して処理室２０１内へ供給される。不活性ガスは、パージガス、キャリアガス、希釈ガス等として作用する。
【0021】
主に、ガス供給管２３２ａ、ＭＦＣ２４１ａ、バルブ２４３ａにより、窒化ガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｂ、ＭＦＣ２４１ｂ、バルブ２４３ｂにより、原料ガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｃ、ＭＦＣ２４１ｃ、バルブ２４３ｃにより、エッチングガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｄ、ＭＦＣ２４１ｄ、バルブ２４３ｄにより、酸化ガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｅ、ＭＦＣ２４１ｅ、バルブ２４３ｅにより、還元ガス供給系が構成される。主に、ガス供給管２３２ｆ～２３２ｈ、ＭＦＣ２４１ｆ～２４１ｈ、バルブ２４３ｆ～２４３ｈにより、不活性ガス供給系が構成される。
【0022】
上述の各種供給系のうち、いずれか、或いは、全ての供給系は、バルブ２４３ａ～２４３ｈやＭＦＣ２４１ａ～２４１ｈ等が集積されてなる集積型供給システム２４８として構成されていてもよい。集積型供給システム２４８は、ガス供給管２３２ａ～２３２ｈのそれぞれに対して接続されている。集積型供給システム２４８は、ガス供給管２３２ａ～２３２ｈ内への各種物質（各種ガス）の供給動作、すなわち、バルブ２４３ａ～２４３ｈの開閉動作やＭＦＣ２４１ａ～２４１ｈによる流量調整動作等が、後述するコントローラ１２１によって制御されるように構成されている。集積型供給システム２４８は、一体型、或いは、分割型の集積ユニットとして構成されている。集積型供給システム２４８は、ガス供給管２３２ａ～２３２ｈ等に対して集積ユニット単位で着脱を行うことができ、集積型供給システム２４８のメンテナンス、交換、増設等を、集積ユニット単位で行うことが可能なように構成されている。
【0023】
マニホールド２０９の側壁には、処理室２０１内の雰囲気を排気する排気口２０９ａが設けられている。図２に示すように、排気口２０９ａは、平面視において、ウエハ２００を挟んでノズル２４９ａ～２４９ｃ（ガス供給孔２５０ａ～２５０ｃ）と対向（対面）する位置に設けられている。排気口２０９ａは、反応管２０３の側壁の下部より上部に沿って、すなわち、ウエハ配列領域に沿って設けられていてもよい。排気口２０９ａには後述する排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１が接続されている。排気管２３１には、処理室２０１内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２４５および圧力調整器（圧力調整部）としてのＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）バルブ２４４を介して、真空排気装置としての真空ポンプ２４６が接続されている。ＡＰＣバルブ２４４は、真空ポンプ２４６を作動させた状態で弁を開閉することで、処理室２０１内の真空排気および真空排気停止を行うことができる。ＡＰＣバルブ２４４は、さらに、真空ポンプ２４６を作動させた状態で、圧力センサ２４５により検出された圧力情報に基づいて弁開度を調節することで、処理室２０１内の圧力を調整することができるように構成されている。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により、排気系が構成される。真空ポンプ２４６を排気系に含めてもよい。
【0024】
マニホールド２０９の下方には、マニホールド２０９の下端開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、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、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が設けられている。シールキャップ２１９の下方には、後述するボート２１７を回転させる回転機構２６７が設置されている。回転機構２６７の回転軸２５５は、シールキャップ２１９を貫通してボート２１７に接続されている。回転機構２６７は、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。シールキャップ２１９は、反応管２０３の外部に設置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いる。ボートエレベータ１１５は、シールキャップ２１９を昇降させることで、ウエハ２００を処理室２０１内外に搬入および搬出（搬送）する搬送装置（搬送機構）として構成されている。
【0025】
マニホールド２０９の下方には、シールキャップ２１９を降下させボート２１７を処理室２０１内から搬出した状態で、マニホールド２０９の下端開口を気密に閉塞可能な炉口蓋体としてのシャッタ２１９ｓが設けられている。シャッタ２１９ｓは、例えばＳＵＳ等の金属材料により構成され、円盤状に形成されている。シャッタ２１９ｓ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２２０ｃが設けられている。シャッタ２１９ｓの開閉動作（昇降動作や回動動作等）は、シャッタ開閉機構１１５ｓにより制御される。
【0026】
基板支持具としてのボート２１７は、複数枚、例えば２５～２００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垂直方向に整列させて多段に支持するように、すなわち、間隔を空けて配列させるように構成されている。ボート２１７は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される。ボート２１７の下部には、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料により構成される断熱板２１８が多段に支持されている。
【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。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２０７への通電具合を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となる。温度センサ２６３は、反応管２０３の内壁に沿って設けられている。
【0028】
（排気ポート）
図１に示すように、マニホ－ルド２０９の側壁に設けられる排気口２０９ａには排気ポ－ト２１１が接続されている。排気ポ－ト２１１はマニホールド２０９から上昇しながら外向きに伸びている。なお、排気ポ－ト２１１はマニホールド２０９から下降しながら外向きに伸びてもよい。ここで、マニホ－ルド２０９と排気ポ－ト２１１とは溶接により接合されている。排気ポ－ト２１１のマニホ－ルド２０９とは反対側の端部は変換用配管２１２を介して排気管２３１に接続されている。排気ポ－ト２１１を設けることにより、変換用配管２１２との接続が容易になる。
図１に示すように、マニホ－ルド２０９の側壁に設けられる排気口２０９ａには排気ポ－ト２１１が接続されている。排気ポ－ト２１１はマニホールド２０９から上昇しながら外向きに伸びている。なお、排気ポ－ト２１１はマニホールド２０９から下降しながら外向きに伸びてもよい。ここで、マニホ－ルド２０９と排気ポ－ト２１１とは溶接により接合されている。排気ポ－ト２１１のマニホ－ルド２０９とは反対側の端部は変換用配管２１２を介して排気管２３１に接続されている。排気ポ－ト２１１を設けることにより、変換用配管２１２との接続が容易になる。
【0029】
排気口２０９ａは、例えば、横方向に長い四角形状（長方形状、略長方形）に形成されており、具体的には長方形の四隅に、それぞれ円弧が外側になるように四分円が形成されている。すなわち、長方形状または略長方形は長手方向に延びる平行な２辺を含む。図３に示すように、排気ポート２１１は、長方形状の断面形状を有する筒状体２１１ａと、変換用配管２１２側の長方形状の開口に設けられているフランジ２１１ｂとから構成されている。筒状体２１１ａの排気口２０９ａ側の開口の形状（筒状体２１１ａの断面形状）は、排気口２０９ａと適合するように形成されている。
【0030】
（変換用配管）
変換用配管の構造について図３および図４を用いて説明する。変換用配管２１２は、第１接続部１０１と、第２接続部１０２と、管１０３と、ベローズ１０４と、で構成されている。第１接続部１０１は長方形状の断面形状を有する。第２接続部１０２は８角形の断面形状および円形の断面形状を有する。管１０３は多面体の形状に形成され、第１接続部１０１および第２接続部１０２の互いに異なる断面部同士を接合する。ベローズ１０４は第２接続部１０２と排気管２３１とを接続する。変換用配管２１２は、排気ポ－ト２１１（第１の相手）側の第１開口１０１ａと排気管２３１（第２の相手）側の開口１０４ａとの断面形状が異なるように形成されている。
変換用配管の構造について図３および図４を用いて説明する。変換用配管２１２は、第１接続部１０１と、第２接続部１０２と、管１０３と、ベローズ１０４と、で構成されている。第１接続部１０１は長方形状の断面形状を有する。第２接続部１０２は８角形の断面形状および円形の断面形状を有する。管１０３は多面体の形状に形成され、第１接続部１０１および第２接続部１０２の互いに異なる断面部同士を接合する。ベローズ１０４は第２接続部１０２と排気管２３１とを接続する。変換用配管２１２は、排気ポ－ト２１１（第１の相手）側の第１開口１０１ａと排気管２３１（第２の相手）側の開口１０４ａとの断面形状が異なるように形成されている。
【0031】
第１開口１０１ａの形状（第１接続部１０１の断面形状）は略長方形であり、排気ポ－ト２１１のフランジ２１１ｂ側の開口と適合することができる。第１接続部１０１には、平坦なシール面で排気ポート２１１のフランジ２１１ｂと接続されるための第１フランジ１０１ｂが設けられている。なお、排気ポート２１１のフランジ２１１ｂと第１フランジ１０１ｂと間の固定は四隅のボルトで行われ、その接続面にはシール材としてガスケット（メタル中空Ｏリング）又は通常のＯリングが設けられる。第１接続部１０１は排気ポート２１１と気密性を保ちながら着脱可能に接続される。
【0032】
第２接続部１０２は、８角形の輪郭および略円形の第２開口１０２ａを有する枠状体（板）１０２ｂと、第２開口１０２ａに接続され排気管２３１側に向かって伸びる円管１０２ｃと、で構成されている。ここで、枠状体１０２ｂと円管１０２ｃとは溶接により接合されている。枠状体１０２ｂは管１０３側に８角形状の開口１０２ｄを有し、開口１０２ｄの断面積は第２開口１０２ａの断面積よりも大きい。枠状体１０２ｂは、円管１０２ｃ側に、開口１０２ｄと第２開口１０２ａとの段差を埋める壁を有する。円管１０２ｃの開口の形状（円管１０２ｃの断面形状）は第２開口１０２ａと適合するよう形成される。このような構成により、第２接続部１０２は、管１０３およびベローズ１０４と接続することができる。
【0033】
ベローズ１０４は、第２接続部１０２の円管１０２ｃに接続される円形筒状体１０４ｃと、排気管２３１に接続される円形筒状体１０４ｄと、円形筒状体１０４ｃと円形筒状体１０４ｄとを伸縮および曲折可能に接続する接続部１０４ｅと、で構成されている。ここで、円形筒状体１０４ｃと円管１０２ｃ、円形筒状体１０４ｃと接続部１０４ｅおよび接続部１０４ｅと円形筒状体１０４ｄは、それぞれ溶接により接合されている。
【0034】
円形筒状体１０４ｃの第２接続部１０２側の開口の形状（円形筒状体１０４ｃの断面形状）は、円管１０２ｃの開口と適合するように形成されている。また、円形筒状体１０４ｄは、断面形状が円形の排気管２３１と接続されるため、開口１０４ａの形状が排気管２３１と同一の構成の円形に形成されている。この開口１０４ａには、平坦なシール面で排気管２３１と接続されるための第２フランジ１０４ｂが設けられている。
【0035】
ベローズ１０４は、第２接続部１０２の第２開口１０２ａと開口１０４ａとを流体連通状態で接続する。すなわち、第２開口１０２ａは排気管２３１と接続可能に構成される。これにより、第２開口１０２ａは真空ポンプ２４６に接続される。なお、排気管２３１と第２フランジ１０４ｂとの固定はクロークランプ２１３で行われ、その接続面にはシール材としてガスケット（メタル中空Ｏリング）又は通常のＯリングが設けられる。これにより、ベローズ１０４は排気管２３１と気密性を保ちながら着脱可能に接続される。また、ベローズ１０４は伸縮性があるので、変換用配管２１２と排気管２３１との接続が容易になる。
【0036】
管１０３は多面体の形状に形成された内部空間１０３ａを有する。多面体は、第１接続部１０１に接続する開いた面１０３ｂと、第２接続部１０２に接続する開いた面１０３ｃの他に、６つの台形の面と、台形の面のそれぞれの間に配置される４つの３角形の面と、を有する。ここで、第１接続部１０１に接続する開いた面１０３ｂの形状は４角形状に形成されている。これにより、４角形状の第１開口１０１ａと適合することができる。第２接続部１０２に接続する開いた面１０３ｃの形状は８角形状に形成されている。これにより、８角形状の開口１０２ｄと適合することができる。台形の面および３角形の面を組み合わせた多面体により、形状変換が可能になる。なお、例えば、第２接続部１０２に接続する開いた面１０３ｃの形状が６角形状の場合は、３角形の面は２つになる。
【0037】
管１０３は第１接続部１０１および第２接続部１０２と溶接により接合されている。台形の面１０３ｄと台形の面１０３ｅとの間に３角形の面１０３ｊが配置され、台形の面１０３ｆと台形の面１０３ｇとの間に３角形の面１０３ｋが配置され、台形の面１０３ｇと台形の面１０３ｈとの間に３角形の面１０３ｌが配置され、台形の面１０３ｉと台形の面１０３ｄとの間に３角形の面１０３ｍが配置される。
【0038】
管１０３は、ニッケルを主成分とした合金の平板を機械曲げ加工して、半割の管（殻）を二つ作り、それらを溶接して気密に接合して構成してもよい。この場合、一の半割の管は台形の面１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｉおよび３角形の面１０３ｊ，１０３ｍで構成され、他の半割の管は台形の面１０３ｆ，１０３ｇ，１０３ｈおよび３角形の面１０３ｋ，１０３ｌで構成される。台形の面１０３ｅと台形の面１０３ｆとの接続面および台形の面１０３ｉと台形の面１０３ｈとの接続面を含む面は第１開口１０１ａ又は第２開口１０２ａに垂直な面である。このように構成することにより、曲げ角は９０度以下となり、溶接は全て管の外側から溶接可能であり、施工性が良い。
【0039】
なお、台形の面１０３ｅ，１０３ｆを一つの台形の輪郭を有する平板又は曲板で形成し、台形の面１０３ｈ，１０３ｉを一つの台形の輪郭を有する平板又は曲板で形成してもよい。この場合は、管１０３は４つの台形の面と４つの３角形の面で構成される。他の台形の面１０３ｄ，１０３ｇを台形の輪郭を有する平板又は曲板で形成され、３角形の面１０３ｊ～１０３ｍは３角の輪郭を有する平板又は曲板で形成され、管１０３は台形の面と３角形の面の辺同士を溶接して構成される。
【0040】
上述した構成により、管１０３は、第１開口１０１ａと第２開口１０２ａとを流体連通させる。また、第１開口１０１ａは処理室２０１に接続され、第２開口１０２ａは真空ポンプ２４６に接続される。これにより、処理室２０１と真空ポンプ２４６は流体連通される。
【0041】
なお、第１開口１０１ａと第２開口１０２ａは管１０３に対して互いに逆向きに開口するように平行に形成される。また、第１開口１０１ａに垂直にその中心を通る第１直線（管軸）１１１と、第２開口１０２ａに垂直にその中心を通る第２直線（管軸）１１２は一致しない。これにより、オフセット変換ができる。第１直線１１１と、第２直線１１２は、互いに平行で、第１開口１０１ａの長手方向と垂直な方向（上下方向）に離間している。これにより、上下方向にオフセット変換ができる。第１開口１０１ａの中心と第２開口１０２ａの中心を結ぶ線が伸びる方向と上昇しながら外向きに伸びている排気ポート２１１の中心線が伸びる方向とのずれを小さくすることができる。
【0042】
また、第２開口１０２ａは第１開口１０１ａの面積以上の面積を有しており、管１０３は、第１接続部１０１に接続する開いた面１０３ｂと、第２接続部１０２に接続する開いた面１０３ｃとの間で、流路断面積を連続的に変化させる。
【0043】
図３に示すように、変換用配管２１２は第２接続部１０２が反応管２０３のケーシング２１４の１面と同一面をなすように配置されてもよいし、変換用配管２１２の全部がケーシング２１４内に収納されてもよい。これにより、変換用配管２１２の移動を制限することができる。
【0044】
（比較例）
比較例における変換用配管は、排気ポート２１１側の開口は排気ポート２１１の長方形状の開口と同じ形状を有し、排気管２３１側に向かうにつれて広がる開口を有する角型配管で構成される。この場合、角型配管と丸型配管との断面積との差である壁面の面積が大きく、図５（ａ）の破線円Ａで示すように、ガス流れの淀みが発生しやすくなる。この淀みによって残留ガスによる副生成物が堆積しやすくなり、パーティクル（ＰＣ）発生の懸念がある。
比較例における変換用配管は、排気ポート２１１側の開口は排気ポート２１１の長方形状の開口と同じ形状を有し、排気管２３１側に向かうにつれて広がる開口を有する角型配管で構成される。この場合、角型配管と丸型配管との断面積との差である壁面の面積が大きく、図５（ａ）の破線円Ａで示すように、ガス流れの淀みが発生しやすくなる。この淀みによって残留ガスによる副生成物が堆積しやすくなり、パーティクル（ＰＣ）発生の懸念がある。
【0045】
そこで、実施形態では、変換用配管２１２において、長方形状の開口を有する第１接続部から円形状の開口を有する第２接続部への接続を、四角形状から五角形以上の多角形状（例えば、八角形状）へ切り替わる形状にする。これにより、第２接続部１０２に形成される壁面の面積は角型配管と丸型配管とにより形成される壁面の面積よりも小さくなる。この結果、図５（ｂ）の破線円Ｂに示すように、ガス流れの淀みを低減することが可能となる。これにより、残留ガスによる副生成物の付着を低減することとなり、ＰＣ発生を低減することが可能となる。
【0046】
図６に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ１２１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１２１ａ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄを備えたコンピュータとして構成されている。ＲＡＭ１２１ｂ、記憶装置１２１ｃ、Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、内部バス１２１ｅを介して、ＣＰＵ１２１ａとデータ交換可能なように構成されている。コントローラ１２１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１２２が接続されている。また、コントローラ１２１には、外部記憶装置１２３を接続することが可能となっている。
【0047】
記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等で構成されている。記憶装置１２１ｃ内には、基板処理装置の動作を制御する制御プログラムや、後述する基板処理の手順や条件等が記載されたプロセスレシピ等が、読み出し可能に格納されている。プロセスレシピは、後述する基板処理における各手順をコントローラ１２１によって、基板処理装置に実行させ、所定の結果を得ることができるように組み合わされたものであり、プログラムとして機能する。以下、プロセスレシピや制御プログラム等を総称して、単に、プログラムともいう。また、プロセスレシピを、単に、レシピともいう。本明細書においてプログラムという言葉を用いた場合は、レシピ単体のみを含む場合、制御プログラム単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。ＲＡＭ１２１ｂは、ＣＰＵ１２１ａによって読み出されたプログラムやデータ等が一時的に保持されるメモリ領域（ワークエリア）として構成されている。
【0048】
Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ２４１ａ～２４１ｈ、バルブ２４３ａ～２４３ｈ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、温度センサ２６３、ヒータ２０７、回転機構２６７、ボートエレベータ１１５、シャッタ開閉機構１１５ｓ等に接続されている。
【0049】
ＣＰＵ１２１ａは、記憶装置１２１ｃから制御プログラムを読み出して実行すると共に、入出力装置１２２からの操作コマンドの入力等に応じて記憶装置１２１ｃからレシピを読み出すことが可能なように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ２４１ａ～２４１ｈによる各種物質（各種ガス）の流量調整動作、バルブ２４３ａ～２４３ｈの開閉動作等を制御することが可能なように構成されている。また、ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、ＡＰＣバルブ２４４の開閉動作および圧力センサ２４５に基づくＡＰＣバルブ２４４による圧力調整動作、真空ポンプ２４６の起動および停止、温度センサ２６３に基づくヒータ２０７の温度調整動作等を制御することが可能なように構成されている。また、ＣＰＵ１２１ａは、読み出したレシピの内容に沿うように、回転機構２６７によるボート２１７の回転および回転速度調節動作、ボートエレベータ１１５によるボート２１７の昇降動作、シャッタ開閉機構１１５ｓによるシャッタ２１９ｓの開閉動作等を制御することが可能なように構成されている。
【0050】
コントローラ１２１は、外部記憶装置１２３に格納された上述のプログラムを、コンピュータにインストールすることにより構成することができる。外部記憶装置１２３は、例えば、ＨＤＤ等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリやＳＳＤ等の半導体メモリ等を含む。記憶装置１２１ｃや外部記憶装置１２３は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成されている。以下、これらを総称して、単に、記録媒体ともいう。本明細書において記録媒体という言葉を用いた場合は、記憶装置１２１ｃ単体のみを含む場合、外部記憶装置１２３単体のみを含む場合、または、それらの両方を含む場合がある。なお、コンピュータへのプログラムの提供は、外部記憶装置１２３を用いず、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。
【0051】
（２）基板処理工程
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板を処理する方法、すなわち、基板としてのウエハ２００の表面に所定の膜を形成する例について図７を用いて説明する。なお、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１２１により制御される。
上述の基板処理装置を用い、半導体装置の製造工程の一工程として、基板を処理する方法、すなわち、基板としてのウエハ２００の表面に所定の膜を形成する例について図７を用いて説明する。なお、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１２１により制御される。
【0052】
本実施形態における成膜処理では、下記の工程を非同時に行うサイクルを所定回数（１回以上）行うことで、ウエハ２００に膜を形成する。
（ａ）処理室２０１内のウエハ２００に対して原料ガスを供給する工程（Ｓ６４１）
（ｂ）処理室２０１内から原料ガス（残留ガス）を除去する工程（Ｓ６４２）
（ｃ）処理室２０１内のウエハ２００に対して酸化ガスを供給する工程（Ｓ６４３）
（ｄ）処理室２０１内から酸化ガス（残留ガス）を除去する工程（Ｓ６４４）
（ｅ）処理室２０１内のウエハ２００に対して窒化ガスを供給する工程（Ｓ６４５）
（ｆ）処理室２０１内から窒化ガス（残留ガス）を除去する工程（Ｓ６４６）
（ａ）処理室２０１内のウエハ２００に対して原料ガスを供給する工程（Ｓ６４１）
（ｂ）処理室２０１内から原料ガス（残留ガス）を除去する工程（Ｓ６４２）
（ｃ）処理室２０１内のウエハ２００に対して酸化ガスを供給する工程（Ｓ６４３）
（ｄ）処理室２０１内から酸化ガス（残留ガス）を除去する工程（Ｓ６４４）
（ｅ）処理室２０１内のウエハ２００に対して窒化ガスを供給する工程（Ｓ６４５）
（ｆ）処理室２０１内から窒化ガス（残留ガス）を除去する工程（Ｓ６４６）
【0053】
本明細書において用いる「ウエハ」という用語は、ウエハそのものを意味する場合や、ウエハとその表面に形成された所定の層や膜との積層体を意味する場合がある。本明細書において用いる「ウエハの表面」という言葉は、ウエハそのものの表面を意味する場合や、ウエハ上に形成された所定の層等の表面を意味する場合がある。本明細書において「ウエハ上に所定の層を形成する」と記載した場合は、ウエハそのものの表面上に所定の層を直接形成することを意味する場合や、ウエハ上に形成されている層等の上に所定の層を形成することを意味する場合がある。本明細書において「基板」という言葉を用いた場合も、「ウエハ」という言葉を用いた場合と同義である。
【0054】
（Ｓ６１：ウエハチャージ、Ｓ６２：ボートロード）
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート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内へ搬入（ボートロード）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の下端をシールした状態となる。このようにして、ウエハ２００は、処理室２０１内に搬入されることとなる。
複数枚のウエハ２００がボート２１７に装填（ウエハチャージ）されると、シャッタ開閉機構１１５ｓによりシャッタ２１９ｓが移動させられて、マニホールド２０９の下端開口が開放される（シャッタオープン）。その後、図１に示すように、複数枚のウエハ２００を支持したボート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内へ搬入（ボートロード）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の下端をシールした状態となる。このようにして、ウエハ２００は、処理室２０１内に搬入されることとなる。
【0055】
（Ｓ６３：減圧真空引き）
ボートロードが終了した後、処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）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情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の処理温度（第１温度）となるように、ヒータ２０７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２０７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２６７によるウエハ２００の回転を開始する。処理室２０１内の排気、ウエハ２００の加熱および回転は、いずれも、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
ボートロードが終了した後、処理室２０１内、すなわち、ウエハ２００が存在する空間が所望の圧力（真空度）となるように、真空ポンプ２４６によって真空排気（減圧排気）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情報に基づきＡＰＣバルブ２４４がフィードバック制御される。また、処理室２０１内のウエハ２００が所望の処理温度（第１温度）となるように、ヒータ２０７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２０７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２６７によるウエハ２００の回転を開始する。処理室２０１内の排気、ウエハ２００の加熱および回転は、いずれも、少なくともウエハ２００に対する処理が終了するまでの間は継続して行われる。
【0056】
（Ｓ６４：成膜処理）
処理室２０１内の温度が予め設定された処理温度に安定すると、次の６つのサブステップ、すなわち、Ｓ６４１、Ｓ６４２、Ｓ６４３、Ｓ６４４、Ｓ６４５及びＳ６４６を順次実行する。なおこの間、回転機構２６７により、回転軸２５５を介してボート２１７が回転されることで、ウエハ２００が回転される。
処理室２０１内の温度が予め設定された処理温度に安定すると、次の６つのサブステップ、すなわち、Ｓ６４１、Ｓ６４２、Ｓ６４３、Ｓ６４４、Ｓ６４５及びＳ６４６を順次実行する。なおこの間、回転機構２６７により、回転軸２５５を介してボート２１７が回転されることで、ウエハ２００が回転される。
【0057】
（Ｓ６４１：原料ガス供給）
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対し、原料ガスを供給し、ウエハ２００の最表面上に、第１の層を形成する。具体的には、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へ原料ガスを流す。原料ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂのガス供給孔２５０ｂを介して処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２０９ａ、排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１から排気される。また同時にバルブ２４３ｇを開き、ガス供給管２３２ｇ内へ不活性ガスを流す。不活性ガスは、ＭＦＣ２４１ｇにより流量調整され、ノズル２４９ｂのガス供給孔２５０ｂを介して原料ガスと一緒に処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２０９ａ、排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１から排気される。また同時に不活性ガスは、ノズル２４９ａ，２４９ｃのガス供給孔２５０ａ，２５０ｃを介して処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２０９ａ、排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１から排気される。このとき、コントローラ１２１は、第１圧力を目標圧力とする定圧制御を行う。
このステップでは、処理室２０１内のウエハ２００に対し、原料ガスを供給し、ウエハ２００の最表面上に、第１の層を形成する。具体的には、バルブ２４３ｂを開き、ガス供給管２３２ｂ内へ原料ガスを流す。原料ガスは、ＭＦＣ２４１ｂにより流量調整され、ノズル２４９ｂのガス供給孔２５０ｂを介して処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２０９ａ、排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１から排気される。また同時にバルブ２４３ｇを開き、ガス供給管２３２ｇ内へ不活性ガスを流す。不活性ガスは、ＭＦＣ２４１ｇにより流量調整され、ノズル２４９ｂのガス供給孔２５０ｂを介して原料ガスと一緒に処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２０９ａ、排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１から排気される。また同時に不活性ガスは、ノズル２４９ａ，２４９ｃのガス供給孔２５０ａ，２５０ｃを介して処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２０９ａ、排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１から排気される。このとき、コントローラ１２１は、第１圧力を目標圧力とする定圧制御を行う。
【0058】
ここで、原料ガスとしては、例えば、シリコン（Ｓｉ）含有ガスを用いることができる。具体的には、ヘキサクロロジシラン（Ｓｉ２Ｃｌ６、略称：ＨＣＤＳ）ガスを用いることができる。
【0059】
（Ｓ６４２：原料ガス排気）
第１の層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、原料ガスの供給を停止するとともに、ＡＰＣバルブ２４４を全開にする制御を行う。これにより、処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第１の層の形成に寄与した後の原料ガスを処理室２０１内から排出する。なお、バルブ２４３ｇを開いたままとして、処理室２０１内へ供給された不活性ガスに、残留ガスをパージさせてもよい。ノズル２４９ｂからのパージガスの流量は、排気経路中で低蒸気圧ガスの分圧を飽和蒸気圧よりも下げるように、或いは、反応管２０３内での流速が拡散速度に打ち勝つ速度になるように設定される。
第１の層が形成された後、バルブ２４３ｂを閉じ、原料ガスの供給を停止するとともに、ＡＰＣバルブ２４４を全開にする制御を行う。これにより、処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第１の層の形成に寄与した後の原料ガスを処理室２０１内から排出する。なお、バルブ２４３ｇを開いたままとして、処理室２０１内へ供給された不活性ガスに、残留ガスをパージさせてもよい。ノズル２４９ｂからのパージガスの流量は、排気経路中で低蒸気圧ガスの分圧を飽和蒸気圧よりも下げるように、或いは、反応管２０３内での流速が拡散速度に打ち勝つ速度になるように設定される。
【0060】
（Ｓ６４３：酸化ガス供給）
ステップＳ６４２が終了した後、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内に、酸化ガスを流し、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１の層に対して酸化ガスを供給する。酸化ガスは、ＭＦＣ２４１ｄにより流量調整され、ノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａを介して処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２０９ａ、排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１から排気される。また同時にバルブ２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｆ内へ不活性ガスを流す。不活性ガスは、ＭＦＣ２４１ｆにより流量調整され、ノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａを介して酸化ガスと一緒に処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２０９ａ、排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１から排気される。また同時に不活性ガスは、ノズル４１０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４３０ａを介して処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２０９ａ、排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１から排気される。このとき、コントローラ１２１は、第２圧力を目標圧力とする定圧制御を行う。
ステップＳ６４２が終了した後、バルブ２４３ｄを開き、ガス供給管２３２ｄ内に、酸化ガスを流し、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１の層に対して酸化ガスを供給する。酸化ガスは、ＭＦＣ２４１ｄにより流量調整され、ノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａを介して処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２０９ａ、排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１から排気される。また同時にバルブ２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｆ内へ不活性ガスを流す。不活性ガスは、ＭＦＣ２４１ｆにより流量調整され、ノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａを介して酸化ガスと一緒に処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２０９ａ、排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１から排気される。また同時に不活性ガスは、ノズル４１０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４３０ａを介して処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２０９ａ、排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１から排気される。このとき、コントローラ１２１は、第２圧力を目標圧力とする定圧制御を行う。
【0061】
ここで、酸化ガスとしては、例えば酸素（Ｏ）で構成されるガスである。好ましくは、酸素単体で構成されるガスである。具体的には、酸素（Ｏ２）ガスを用いることができる。
【0062】
（Ｓ６４４：酸化ガス排気）
酸化ガスの供給を開始してから所定時間経過後、バルブ２４３ｄを閉じ、酸化ガスの供給を停止するとともに、目標圧力を０とする定圧制御（つまり全開制御）を行う。これにより、処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第１の層の形成に寄与した後の酸化ガスを処理室２０１内から排出する。このとき、ステップＳ６４２と同様に、所定量の不活性ガスをパージガスとして処理室２０１内へ供給することができる。
酸化ガスの供給を開始してから所定時間経過後、バルブ２４３ｄを閉じ、酸化ガスの供給を停止するとともに、目標圧力を０とする定圧制御（つまり全開制御）を行う。これにより、処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第１の層の形成に寄与した後の酸化ガスを処理室２０１内から排出する。このとき、ステップＳ６４２と同様に、所定量の不活性ガスをパージガスとして処理室２０１内へ供給することができる。
【0063】
（Ｓ６４５：窒化ガス供給）
ステップＳ６４４が終了した後、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ｄ内に、窒化ガスを流し、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１の層に対して窒化ガスを供給する。窒化ガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａを介して処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２０９ａ、排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１から排気される。また同時にバルブ２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｆ内へ不活性ガスを流す。不活性ガスは、ＭＦＣ２４１ｆにより流量調整され、ノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａを介して窒化ガスと一緒に処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２０９ａ、排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１から排気される。また同時に不活性ガスは、ノズル４１０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４３０ａを介して処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２０９ａ、排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１から排気される。このとき、コントローラ１２１は、第３圧力を目標圧力とする定圧制御を行う。第１圧力や第２圧力、第３圧力は、一例として１００～５０００Ｐａである。
ステップＳ６４４が終了した後、バルブ２４３ａを開き、ガス供給管２３２ｄ内に、窒化ガスを流し、処理室２０１内のウエハ２００、すなわち、ウエハ２００上に形成された第１の層に対して窒化ガスを供給する。窒化ガスは、ＭＦＣ２４１ａにより流量調整され、ノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａを介して処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２０９ａ、排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１から排気される。また同時にバルブ２４３ｆを開き、ガス供給管２３２ｆ内へ不活性ガスを流す。不活性ガスは、ＭＦＣ２４１ｆにより流量調整され、ノズル２４９ａのガス供給孔２５０ａを介して窒化ガスと一緒に処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２０９ａ、排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１から排気される。また同時に不活性ガスは、ノズル４１０，４３０のガス供給孔４１０ａ，４３０ａを介して処理室２０１内の処理領域へ供給され、排気口２０９ａ、排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１から排気される。このとき、コントローラ１２１は、第３圧力を目標圧力とする定圧制御を行う。第１圧力や第２圧力、第３圧力は、一例として１００～５０００Ｐａである。
【0064】
ここで、窒化ガスとしては、例えば、アンモニア（ＮＨ３）ガスを用いることができる。
【0065】
なお、本明細書における「１００～５０００Ｐａ」のような数値範囲の表記は、下限値および上限値がその範囲に含まれることを意味する。よって、例えば、「１００～５０００Ｐａ」とは「１００Ｐａ以上５０００Ｐａ以下」を意味する。他の数値範囲についても同様である。
【0066】
（Ｓ６４４：窒化ガス排気）
窒化ガスの供給を開始してから所定時間経過後、バルブ２４３ａを閉じ、窒化ガスの供給を停止するとともに、目標圧力を０とする定圧制御（つまり全開制御）を行う。これにより、処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第１の層の形成に寄与した後の窒化ガスを処理室２０１内から排出する。このとき、ステップＳ６４２と同様に、所定量の不活性ガスをパージガスとして処理室２０１内へ供給することができる。原料ガス排気、酸化ガス排気若しくは窒化ガス排気における到達圧力は、１００Ｐａ以下であり、好ましくは１０～５０Ｐａである。処理室２０１内の圧力は供給時と排気時とで１０倍以上異なりうる。
窒化ガスの供給を開始してから所定時間経過後、バルブ２４３ａを閉じ、窒化ガスの供給を停止するとともに、目標圧力を０とする定圧制御（つまり全開制御）を行う。これにより、処理室２０１内を真空排気し、処理室２０１内に残留する未反応もしくは第１の層の形成に寄与した後の窒化ガスを処理室２０１内から排出する。このとき、ステップＳ６４２と同様に、所定量の不活性ガスをパージガスとして処理室２０１内へ供給することができる。原料ガス排気、酸化ガス排気若しくは窒化ガス排気における到達圧力は、１００Ｐａ以下であり、好ましくは１０～５０Ｐａである。処理室２０１内の圧力は供給時と排気時とで１０倍以上異なりうる。
【0067】
（Ｓ６４７：所定回数実施）
上述したＳ６４１からＳ６４７のステップを時間的にオーバーラップさせることなく順次行うサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行うことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚の膜を形成することができる。例えば、原料ガスとしてＨＣＤＳガス、酸化ガスとしてＯ２ガスおよび窒化ガスとしてＮＨ３ガスを用いるとシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）が形成される。
上述したＳ６４１からＳ６４７のステップを時間的にオーバーラップさせることなく順次行うサイクルを所定回数（ｎ回、ｎは１以上の整数）行うことにより、ウエハ２００上に、所定組成および所定膜厚の膜を形成することができる。例えば、原料ガスとしてＨＣＤＳガス、酸化ガスとしてＯ２ガスおよび窒化ガスとしてＮＨ３ガスを用いるとシリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ膜）が形成される。
【0068】
（ステップＳ６５：パージ工程）
成膜工程が終了した後、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれからパージガスとしての不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２０９ａ、排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１から排気する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや副生成物等が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
成膜工程が終了した後、ノズル２４９ａ～２４９ｃのそれぞれからパージガスとしての不活性ガスを処理室２０１内へ供給し、排気口２０９ａ、排気ポート２１１および変換用配管２１２を介して排気管２３１から排気する。これにより、処理室２０１内がパージされ、処理室２０１内に残留するガスや副生成物等が処理室２０１内から除去される（アフターパージ）。その後、処理室２０１内の雰囲気が不活性ガスに置換され（不活性ガス置換）、処理室２０１内の圧力が常圧に復帰される（大気圧復帰）。
【0069】
（Ｓ６７：ボートアンロード、Ｓ６８：ウエハディスチャージ）
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、マニホールド２０９の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支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（ボートアンロード）される。ボートアンロードの後は、シャッタ２１９ｓが移動させられ、マニホールド２０９の下端開口がＯリング２２０ｃを介してシャッタ２１９ｓによりシールされる（シャッタクローズ）。処理済のウエハ２００は、反応管２０３の外部に搬出された後、ボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。
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、マニホールド２０９の下端が開口される。そして、処理済のウエハ２００が、ボート２１７に支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（ボートアンロード）される。ボートアンロードの後は、シャッタ２１９ｓが移動させられ、マニホールド２０９の下端開口がＯリング２２０ｃを介してシャッタ２１９ｓによりシールされる（シャッタクローズ）。処理済のウエハ２００は、反応管２０３の外部に搬出された後、ボート２１７より取り出される（ウエハディスチャージ）。
【0070】
（３）本態様による効果
本態様によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
本態様によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。
【0071】
（ａ）変換用配管２１２の管１０３は多面体の形状に形成された内部空間を有し、略長方形の第１開口１０１ａと略円形の第２開口１０２ａとを流体連通させる。これにより、形状変換ができる。
【0072】
（ｂ）変換用配管２１２の管１０３は多面体の形状に形成された内部空間を有し、略長方形の第１開口１０１ａと略円形の第２開口１０２ａとを流体連通させる。これにより、角型管から丸型管に変換する際の段差を少なくし、角部におけるガス流れの淀みを無くすことにより、角部への副生成物の堆積を防ぎ、ＰＣ発生を抑えられることが可能となる。
【0073】
（ｃ）管１０３が多面体で構成されるため、複雑な曲面で構成する場合に比べ製作が容易になる。
【0074】
（ｄ）管１０３が多面体で構成されるため、変換に必要な管の長さを短くできる。
【0075】
（ｅ）変換用配管２１２の第１接続部１０１は相手側の開口（排気ポート２１１の開口）と着脱可能に接続される。これにより、マニホールド２０９と一体ではなく分離することができるので、マニホールド２０９の着脱の障害にならない。
【0076】
（ｆ）管１０３は、第１開口１０１ａに垂直にその中心を通る第１直線（管軸）１１１と第２開口１０２ａに垂直にその中心を通る第２直線（管軸）１１２とは一致しないよう構成される。これにより、オフセット変換ができる。
【0077】
（ｇ）第２接続部１０２の開口１０２ｄは第１開口１０１ａの面積以上の面積を有し、管１０３は、第１開口１０１ａに接続する開いた面１０３ｂと、第２接続部１０２の開口１０２ｄに接続する開いた面１０３ｃとの間で、流路断面積を連続的に変化させる。これにより、径変換ができる。
【0078】
（ｈ）管１０３は、１つの配管で形状変換、径変換、オフセット変換を同時に行うことができる。これにより、複数の部材により段階的に変換する場合に比べ、流路の凹凸が少なくなりコンダクタンスを低減できる。また、配管加熱が低温になりやすい接続部が少なくなり、副生成物の堆積を低減できる。また、デッドスペースが少なくなる。
【0079】
（ｉ）管１０３は径変換ができるので、排気管２３１の径を拡大することができる。これにより、排気効率が向上するので、処理室２０１内に流す原料ガスの流量を増加することができる。これにより、デバイス構造の３次元化やパターンの微細化が進み、より高い膜均一性が求められている微細化パターンのデバイスや３次元構造のデバイスの成膜処理が可能になる。
【0080】
＜本開示の他の態様＞
以上、本開示の態様を具体的に説明した。しかしながら、本開示は上述の態様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。
以上、本開示の態様を具体的に説明した。しかしながら、本開示は上述の態様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。
【0081】
上述の態様では、一度に複数枚の基板を処理するバッチ式の基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本開示は上述の態様に限定されず、例えば、一度に１枚または数枚の基板を処理する枚葉式の基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。また、上述の態様では、ホットウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する例について説明した。本開示は上述の態様に限定されず、コールドウォール型の処理炉を有する基板処理装置を用いて膜を形成する場合にも、好適に適用できる。
【0082】
これらの基板処理装置を用いる場合においても、上述の態様における処理手順、処理条件と同様な処理手順、処理条件にて各処理を行うことができ、上述の態様及び変形例と同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【0083】
１０１・・・第１接続部
１０１ａ・・・第１開口
１０２・・・第２接続部
１０２ａ・・・第２開口
１０３・・・管
１０３ａ・・・内部空間
２１２・・・変換用配管
１０１ａ・・・第１開口
１０２・・・第２接続部
１０２ａ・・・第２開口
１０３・・・管
１０３ａ・・・内部空間
２１２・・・変換用配管
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】