JP6867496B2 - 基板処理装置、反応管、基板処理方法、および、半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

本開示は基板処理装置に関し、特に、縦型反応管を有する基板処理装置に関する。

基板処理装置の一例として、半導体製造装置があり、さらに半導体製造装置の一例として、縦型装置があることが知られている。この種の基板処理装置として、反応管内に、基板（ウエハ）を多段に保持する基板保持部材としてのボートを有し、この複数の基板を保持した状態で反応管内の処理室にて基板を処理するものがある。

この種の反応管の構造では、基板処理領域内で上下方向に、処理ガスの流速差が発生しやすく、ウエハ間の膜厚差の発生の原因となる。ウエハ間の処理ガスの速度分布を均一とする技術として、特許文献１ないし特許文献４が提案されている。

意匠登録第１５６３５２４号公報 特開平９−３３０８８４号公報 特開２００５−２０９６６８号公報 特開２０１０−２５８２６５号公報

本発明者らは、ウエハ間の処理ガスの速度分布を均一とする技術として、２重反応管の内管に設けられる排気孔の形状と、２重反応管の外管に設けられる排気出口との関係に関し、さらなる検討を行った。その結果、排気出口側へ集中する処理ガスの流れの傾きを抑制するため、排気孔の形状を排気出口側に向かって絞り形状（略逆三角形形状）にした場合、排気出口側から離れた一定の範囲の処理ガスの流れはほぼ均一となる。しかし、排気出口に近い箇所の内管において、内管のウエハ処理空間以外のすき間に流れ込む処理ガスの流れがあることを見出した。
このため、排気孔の形状を排気出口側に向かって絞り形状（例えば、略逆三角形形状）にした場合であっても、ウエハ間の処理ガスの速度分布が不均一となり、ウエハ間の膜厚差の発生の原因となる虞があることが分かった。
本開示は、ウエハ間の処理ガスの速度分布を均一とすることが可能な技術を提供することを目的とする。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

本開示の概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
すなわち、基板処理装置は、上端が閉塞された筒状の内管と外管とを有する反応管を備える。前記内管は前記内管の中心軸に平行に設けられた第１ガス排気口を有し、前記外管は排気出口を有する。前記第１ガス排気口は、前記排気出口から相対的に最も遠い位置に設けられた第１の幅部と、前記第１の幅部に比べて前記排気出口に近い位置に設けられ、実質的に前記第１の幅部の幅以下で形成された第２の幅部と、前記第１の幅部と第２の幅部との間であって、前記第２の幅部側に、前記第１の幅部と前記第２の幅部よりも小さい幅を有する第３の幅部と、を有する。

本発明によれば、前記第１ガス排気口において、前記第１の幅部と第２の幅部との間であって、前記第２の幅部側に、前記第１の幅部と前記第２の幅部よりも小さい幅を有する第３の幅部を有する形状としたので、前記内管のウエハ処理空間以外への処理ガスの流れ込みを防止できる。これにより、ウエハ間の処理ガスの速度分布を均一化することが出来るので、ウエハ間の膜厚差を均一化することが出来る。

実施形態に係る基板処理装置の縦型処理炉を縦断面図である。 縦型処理炉の反応管の横断面図である。 縦型処理炉の反応管の斜視断面図である。 第１ガス排気口２３６の形状を説明する、反応管の側面図である。 反応管の上部を拡大して示す縦断面図である。 基板処理装置のコントローラの概略構成図であり、コントローラの制御系をブロック図で示す図である。 図４で説明された第１ガス排気口２３６における反応管内のガスの流れを説明する概念図である。 比較例１に係る第１ガス排気口２３６Ｐ１における反応管内のガスの流れを説明する概念図である。 比較例２に係る第１ガス排気口２３６Ｐ２における反応管内のガスの流れを説明する概念図である。 排気出口２３０への処理ガスの流れを比較して説明する模式図である。 実施形態に係る第１ガス排気口２３６の開口位置とウエハ２００との関係を説明するための図である。 変形例１に係る第１ガス排気口２３６Ａの形状を示す図である。 変形例２に係る第１ガス排気口２３６Ｂの形状を示す図である。 変形例３に係る第１ガス排気口２３６Ｃの形状を示す図である。 変形例４に係る第１ガス排気口２３６Ｄの形状を示す図である。 変形例５に係る第１ガス排気口２３６Ｅの形状を示す図である。 変形例６に係る第１ガス排気口２３６Ｆの形状を示す図である。 変形例７に係る第１ガス排気口２３６Ｇの形状を示す図である。 変形例８に係る反応管を上方側から見た水平断面図である。 変形例８に係る反応管の底面図である。 変形例８に係る反応管を右側方から見た垂直断面図である。 変形例８に係る反応管を後方から見た垂直断面図である。。

以下、実施形態、比較例および変形例について、図面を用いて説明する。ただし、以下の説明において、同一構成要素には同一符号を付し繰り返しの説明を省略することがある。なお、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。

＜実施形態＞
以下、本発明の実施形態について、図１を用いて説明する。本発明における基板処理装置１は、半導体装置の製造に使用される半導体製造装置の一例として構成されている。

図１に示すように、縦型処理炉２０２は、基板２００を処理する処理室２０１を形成する反応管２０３を備え、反応管２０３を取り囲むようにヒータ２０７が設けられる。ヒータ２０７は円筒形状であり、保持板としてのヒータベース（図示せず）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、処理室２０１の加熱手段（加熱機構）であり、処理ガスを熱で活性化（励起）させる活性化機構（励起部）としても機能する。

反応管２０３は、ヒータ２０７の内側に同軸に配設され、耐圧構造の反応容器（処理容器）を構成する。反応管２０３は、円筒状に形成されており、その下端部は開口しフランジを設けられ、上端部が比較的厚い平坦状の天井部材で閉塞されている。反応管２０３の内部には、円筒状に形成された筒部２０９と、筒部２０９と反応管２０３の間に区画されたノズル配置室２２２と、筒部２０９に形成されたガス供給口(導入口)としてのガス供給スリット２３５と、筒部２０９に形成された第１ガス排気口２３６と、筒部２０９に形成され、第１ガス排気口２３６の下方に形成された第２ガス排気口２３７を備えている。反応管２０３及び筒部２０９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ている。反応管２０３と筒部２０９とは２重反応管を構成しており、反応管２０３は外管とされ、筒部２０９は内管（ライナー管）とされる。第１ガス排気口２３６は、排気孔またはスリットという事もある。また、第２ガス排気口２３７は、下部開口という事もある。反応管２０３と筒部２０９は、一体若しくは別体に構成され、一体に構成される場合は、反応管２０３の下端フランジが内向きにも形成されることで、筒部２０９と結合する。

処理室２０１は、反応管２０３の筒部２０９の内部に形成され、基板としてのウエハ２００を処理可能に構成されている。処理室２０１において、２５枚以上の複数枚のウエハ２００が、後述するボート２１７によって、水平姿勢で垂直方向に一定の間隔（ピッチ）ｐで保持されうる。ボート２１７は例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料で構成されている。ボート２１７は図示しない底板とその上方に配置された天板とを有しており、底板と天板との間に複数本の支柱が架設された構成を有している。複数枚のウエハ２００は、支柱に設けられた溝によって、間隔ｐをあけながら水平姿勢を保持しかつ互いに中心を揃えた状態で反応管２０３の管軸方向に多段に保持されている。基板を迂回するような処理ガスの流れを抑制するため、また処理室のガス置換性を高めるため、筒部２０９とボート２１７の間隙は、安全に運用できる範囲で小さく設計され、例えば１０mm若しくは基板のピッチより小さい。

反応管２０３の下端は、円筒体状のマニホールド２２６によって支持されている。マニホールド２２６は、例えばニッケル合金やステンレス等の金属で構成されるか、若しくは石英またはＳｉＣ等の耐熱性材料で構成されている。マニホールド２２６の上端部にはフランジが形成されており、このフランジ上に反応管２０３の下端部を設置して支持する。このフランジと反応管２０３の下端部との間にはＯリング等の気密部材２２０を介在させて反応管２０３内を気密状態にしている。筒部２０９が反応管２０３と別体に構成される場合、筒部２０９は、その下端に形成されたフランジが、マニホールド２２６の内側に設けられた固定具と係合することで固定される。

マニホールド２２６の下端の開口部には、シールキャップ２１９がＯリング等の気密部材２２０を介して気密に取り付けられており、反応管２０３の下端の開口部側、すなわちマニホールド２２６の開口部を気密に塞ぐようになっている。シールキャップ２１９は、例えばニッケル合金やステンレス等の金属で構成され、円盤状に形成されている。シールキャップ２１９は、石英（ＳｉＯ2）または炭化シリコン（ＳｉＣ）等の耐熱性材料でその外側を覆うように構成されてもよい。

シールキャップ２１９上にはボート２１７を支持するボート支持台（断熱筒）２１８が設けられている。ボート支持台２１８は、例えば石英やＳｉＣ等の耐熱性材料で構成され断熱部として機能すると共にボートを支持する支持体となっている。ボート２１７は、ボート支持台２１８上に固定されている。

シールキャップ２１９の処理室２０１と反対側にはボートを回転させるボート回転機構２６７が設けられている。ボート回転機構２６７の回転軸２６５はシールキャップを貫通してボート支持台２１８に接続されており、ボート回転機構２６７によって、ボート支持台２１８を介してボート２１７を回転させることでウエハ２００を回転させる。ボート２１７及びボート支持台２１８の対称軸が、ボート回転機構２６７の回転軸に正確に一致するように、ボート２１７及びボート支持台２１８はピン等によって位置決めされうる。

シールキャップ２１９は反応管２０３の外部に設けら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、これによりボート２１７を処理室２０１内に対し搬入搬出することが可能となっている。

マニホールド２２６には、処理室２０１内に処理ガスを供給するガスノズルとしてのノズル３４０ａ〜３４０ｄを支持するノズル支持部３５０ａ〜３５０ｄが、マニホールド２２６を貫通するようにして設置されている。ここでは、４本のノズル支持部３５０ａ〜３５０ｄが設置されている。ノズル支持部３５０ａ〜３５０ｄは、例えばニッケル合金やステンレス等の材料により構成されている。ノズル支持部３５０ａ〜３５０ｃの反応管２０３側の一端には処理室２０１内へガスを供給するガス供給管３１０ａ〜３１０ｃがそれぞれ接続されている。また、ノズル支持部３５０ｄの反応管２０３側の一端には反応管２０３と筒部２０９の間に形成される間隙Ｓへガスを供給するガス供給管３１１ｄが接続されている。また、ノズル支持部３５０ａ〜３５０ｄの他端にはノズル３４０ａ〜３４０ｄがそれぞれ接続されている。ノズル３４０ａ〜３４０ｄ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。

ガス供給管３１０ａには、上流方向から順に、第１処理ガスを供給する第１処理ガス供給源３６０ａ、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）３２０ａおよび開閉弁であるバルブ３３０ａがそれぞれ設けられている。ガス供給管３１０ｂには、上流方向から順に、第２処理ガスを供給する第２処理ガス供給源３６０ｂ、ＭＦＣ３２０ｂおよびバルブ３３０ｂがそれぞれ設けられている。ガス供給管３１０ｃには、上流方向から順に、第３処理ガスを供給する第３処理ガス供給源３６０ｃ、ＭＦＣ３２０ｃおよびバルブ３３０ｃがそれぞれ設けられている。ガス供給管３１１ｄには、上流方向から順に、不活性ガスを供給する不活性ガス供給源３６１ｄ、ＭＦＣ３２１ｄおよびバルブ３３１ｄがそれぞれ設けられている。ガス供給管３１０ａ，３１０ｂのバルブ３３０ａ，３３０ｂよりも下流側には、不活性ガスを供給するガス供給管３１１ａ，３１１ｂがそれぞれ接続されている。ガス供給管３１１ａ,３１１ｂには、上流方向から順に、ＭＦＣ３２１ａ，３２１ｂおよびバルブ３３１ａ，３３１ｂがそれぞれ設けられている。

主に、ガス供給管３１０ａ、ＭＦＣ３２０ａ、バルブ３３０ａにより第１処理ガス供給系が構成される。第１処理ガス供給源３６０ａ、ノズル支持部３５０ａ、ノズル３４０ａを第１処理ガス供給系に含めて考えても良い。また、主に、ガス供給管３１０ｂ、ＭＦＣ３２０ｂ、バルブ３３０ｂにより第２処理ガス供給系が構成される。第２処理ガス供給源３６０ｂ、ノズル支持部３５０ｂ、ノズル３４０ｂを第２処理ガス供給系に含めて考えても良い。また、主に、ガス供給管３１０ｃ、ＭＦＣ３２０ｃ、バルブ３３０ｃにより第３処理ガス供給系が構成される。第３処理ガス供給源３６０ｃ、ノズル支持部３５０ｃ、ノズル３４０ｃを第３処理ガス供給系に含めて考えても良い。また、主に、ガス供給管３１１ｄ、ＭＦＣ３２１ｄ、バルブ３３１ｄにより不活性ガス供給系が構成される。不活性ガス供給源３６１ｄ、ノズル支持部３５０ｄ、ノズル３４０ｄを不活性ガス供給系に含めて考えても良い。なお、本明細書において、処理ガスという言葉を用いた場合は、第１処理ガスのみを含む場合、第２処理ガスのみを含む場合、第３処理ガスのみを含む場合、不活性ガスのみを含む場合、もしくはそれら全てを含む場合がある。また、処理ガス供給系という言葉を用いた場合は、第１処理ガス供給系のみを含む場合、第２処理ガス供給系のみを含む場合、第３処理ガス供給系のみを含む場合、不活性ガス供給系のみを含む場合、もしくはそれら全てを含む場合がある。

反応管２０３には排気出口（排気ポート）２３０が形成されている。排気出口２３０は、第２ガス排気口２３７よりも下方に形成され、反応管２０３内（間隙Ｓ）を排気管２３１に流体流通可能に接続する。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が接続されており、処理室２０１内の圧力が所定の圧力（真空度）となるよう真空排気し得るように構成されている。真空ポンプ２４６の下流側は廃ガス処理装置（図示せず）等に接続されうる。なお、ＡＰＣバルブ２４４は、弁を開閉して処理室２０１内の真空排気・真空排気停止ができ、更に弁開度を調節してコンダクタンスを調整して処理室２０１内の圧力調整をできるようになっている開閉弁である。主に、排気管２３１、ＡＰＣバルブ２４４、圧力センサ２４５により排気部として機能する排気系が構成される。なお、真空ポンプ２４６を排気系に含めてもよい。

反応管２０３内には温度検出器として、例えば、熱電対等の温度センサ(不図示)が設置されており、温度センサにより検出された温度情報に基づきヒータ２０７への供給電力を調整することで、処理室２０１内の温度が所望の温度分布となるように構成されている。また、炉口部と言われる、シールキャップ２１９からボート支持台２１８付近の空間をパージするガスを供給するパージガス供給器２６８が、ボート回転機構２６７に接続される。パージガス供給器２６８は、不活性ガス供給源３６１ｄ、ＭＦＣ３２１ｄおよびバルブ３３１ｄと同様の構成を含み、本例では、ボート回転機構２６７の軸シール付近へＮ₂ガスを注入する。

以上の処理炉２０２では、バッチ処理される複数枚のウエハ２００がボート２１７に多段に積載された状態において、ボート２１７がボート支持台２１８で支持されながら処理室２０１に挿入され、ヒータ２０７が処理室２０１に挿入されたウエハ２００を所定の温度に加熱するようになっている。

次に、本実施形態にて好適に用いられる反応管２０３の構成について、図２〜図５を参照して説明する。なお、図３、図４においては、ノズル３４０、ボート２１７等の記載を省略している。

図２及び図３に示すように、筒部２０９は、反応管２０３と同軸に配設される。筒部２０９と反応管２０３の間には、間隙Ｓが形成されている。間隙Ｓは、断面視において、筒部２０９を囲うように環状を呈する。間隙Ｓの、排気出口２３０（排気管２３１）と反対側には、ノズル配置室２２２を形成する２つの仕切り板２２１が、筒部２０９の軸に平行に筒部２０９の上端から下端付近まで設けられる。ノズル配置室２２２は、筒部２０９の壁と反応管２０３の壁の間に区画して形成されている。ノズル配置室２２２の外壁は、反応管２０３の外壁と兼ねており、反応管２０３と同心かつ同一半径に形成されている。また、ノズル配置室２２２の内壁は、筒部２０９の壁と兼ねており、筒部２０９と同心かつ同一半径に形成されている。なおノズル配置室２２２は、下端部が開放され、上端の一部（もしくは全部）が平坦状の壁体で閉塞される（図５参照）。ノズル配置室２２２の天井部の上端は、筒部２０９の天井部の上端と同じ高さか、或いはわずかに低い。

ノズル配置室の内部には、ノズル配置室内空間を複数の空間に区画する仕切り板２４８が形成されている。本例では２つの仕切り板２４８が設けられ、ノズル配置室２２２を下端付近から上端側に至るまで区画し、それぞれ隔離した３つの空間を形成する。各空間には、ノズル３４０ａ〜３４０ｃがそれぞれ設置される。仕切り板２２１及び２４８は、筒部２０９と同一材料で一体に形成されるが、必ずしも反応管２０３と一体化（溶接）される必要は無く、空間の間をガスが漏れることによる害が致命的にならない程度に、空間を分離することができればよい。

筒部２０９の、ノズル配置室２２２に対応する箇所には、処理室２０１内に処理ガスを供給するためのガス供給スリット２３５が複数形成されている。ガス供給スリット２３５は、ノズル配置室２２２の各空間と処理室２０１とをそれぞれ連通させるように、例えば、円周方向に３個配列されるとともに、ウェハ２００のそれぞれの表面（上面）に対応する個別の開口として、軸方向にウェハ２００と同数個配列して形成される。つまり、ガス供給スリット２３５は、上下左右方向に複数段、複数列のマトリクス状に形成されうる。ガス供給スリット２３５は、横長のスリットが上下方向に複数形成されている。

ガス供給スリット２３５は、円周方向に長いスリットであり、好ましくは、円周方向の長さはノズル配置室２２２内の各空間の周方向の長さと同じにするとガス供給効率が向上するので良い。また好適には、ガス供給スリット２３５は、仕切り板２４８と筒部２０９の壁との連結部分を除いて横長に、縦複数段に形成するとガス供給効率が向上するので良い。ガス供給スリット２３５は、四隅としてのエッジ部が曲面を描くように滑らかに形成されうる。エッジ部にＲがけ等を行い、曲面状にすることにより、応力集中を緩和しひび割れなどを防ぐことができると共に、エッジ部周縁のガスのよどみを抑制することができ、エッジ部への膜の形成およびその膜の剥離を抑制することができる。

このような構成により、ウエハ表面に流入するガスの割合を高くすることができる。また、仕切り板２４８により、各ノズル３４０ａ〜３４０ｃはそれぞれ独立した空間内に設置されるため、各ノズル３４０ａ〜３４０ｃから供給される処理ガスがノズル配置室２２２内で混ざり合うことで、薄膜が形成されたり、副生成物が生成されたりすることを抑制することができる。

ノズル３４０ａ〜３４０ｃは、ノズル配置室２２２内の下部より上部に、ノズル３４０ｄは間隙Ｓ内の下部より上部に、反応管２０３の軸（長さ方向）に平行に設けられている。ノズル３４０ａ〜３４０ｄは、直管のロングノズルとしてそれぞれ構成されている。ノズル３４０ａ〜３４０ｄの側面には、ガスを供給するガス供給孔２３４ａ〜２３４ｄがそれぞれ設けられている。ガス供給孔２３４ａ〜２３４ｃは、それぞれ反応管２０３の中心を向くように開口し、ガス供給孔２３４ｄは、反応管２０３の周方向を向くように開口している。このように、ノズル配置室２２２には、３本のノズル３４０ａ〜３４０ｃが設けられており、処理室２０１内へ複数種類のガスを供給することができるように構成されている。

また、ノズル３４０ｄは、間隙Ｓ内へ不活性ガス（パージガス）を供給することができるように構成されている。このような構成により、筒部裏側を効率的にパージすることができ、筒部裏側のガスの滞留が抑制され、パージ時間を短縮することができる。さらに、筒部裏側のガスの滞留が抑制されることにより、パーティクルを低減することができる。また、筒部裏側からパージガスを供給することにより、高圧プロセス時の処理室２０１内の昇圧をアシストすることができる。

筒部２０９のノズル配置室２２２が形成された一側面に対向する他側面に、第１ガス排気口２３６が形成される。第１ガス排気口２３６は、ノズル配置室２２２との間に処理室２０１のウエハ２００が収容される領域を挟むように配置されている。また、第１ガス排気口２３６は、処理室２０１のウエハ２００が収容される下端側から上端側に至るまでの領域（ウエハ領域）に形成されている。また、第１ガス排気口２３６の下方における筒部２０９の側面に、第２ガス排気口２３７が形成されている。すなわち、第１ガス排気口２３６と第２ガス排気口２３７は、ともに処理室２０１と間隙Ｓとを連通するが、異なる役割を有する。つまり、第１ガス排気口２３６は、処理室２０１内の雰囲気を複数のウェハ２００に亘って均等に排気することを意図した開口であり、第１ガス排気口２３６から排気されたガスは、間隙Ｓを広がって下降した後、排気出口２３０に集まって排気管２３１から反応管２０３外へ排気される。一方、第２ガス排気口２３７は、ウェハ２００処理室２０１内の下方、特にボート支持台２１８の周囲の雰囲気（主にパージガス）を排気するよう形成されている。このような構成により、ウエハ通過後のガスを間隙Ｓ全体を使って排気することにより、排気部の圧力とウエハ領域の圧力との差（圧力損失）を小さくすることができる。ウエハ領域の圧力を下げることができ、ウエハ領域の流速を上げ、表面反応律速の成膜やローディング効果の緩和が期待できる。

図４は、第１ガス排気口２３６の形状および設置位置を説明するための概念図である。図４は、反応管（外管）２０３に設けられた排気出口２３０の方向から、反応管（外管）２０３及び筒部（内管）２０９を見た場合の概念的な正面図である。筒部２０９の中心軸ＣＡに対して、排気出口２３０の水平方向（Ｘ方向）の中心線と中心軸ＣＡの方向とは一致している。また、中心軸ＣＡに対して、排気出口２３０の水平方向（Ｘ方向）の中心と第２ガス排気口２３７の水平方向（Ｘ方向）の中心とが一致する様に設けられている。すなわち、筒部２０９の中心軸ＣＡから見た場合、第１ガス排気口２３６、第２ガス排気口２３７、及び、排気出口２３０は、同一の方向に設けられる。また、第２ガス排気口２３７と排気出口２３０とは略正対する位置に設けられる。

第１ガス排気口２３６は、筒部２０９の中心軸ＣＡにほぼ平行に、筒部２０９の側面に設けられる。すなわち、第１ガス排気口２３６の長手方向は筒部２０９の中心軸ＣＡにほぼ平行に設けられる。第１ガス排気口２３６は、排気出口２３０及び第２ガス排気口２３７の上方に、筒部２０９の上下方向（Ｙ方向、垂直方向）に沿って、筒部２０９の側面に設けられる。第２ガス排気口２３７は、排気出口２３０の上端よりも高い位置から排気出口２３０の下端よりも高い位置まで形成されている。

図４において、略矩形の点線で示される２３５ａは、筒部（内管）２０９に設けられた複数のガス供給スリット２３５の形成領域の外周を示している。ガス供給スリット２３５の形成領域２３５ａは、第１ガス排気口２３６と対向ないし略正対する位置に設けられる。また、ガス供給スリット２３５の形成領域２３５ａは、筒部２０９の中心軸ＣＡから見た場合、第１ガス排気口２３６と反対側の筒部２０９の壁に設けられる。

図４において、第１ガス排気口２３６は、連続的にその幅が変化する単一の開口により構成され、実質的に最大幅Ｗ１（第１の幅部Ｗ１）の部分と、実質的に最小幅Ｗ３（第３の幅部Ｗ３）の部分と、最小幅Ｗ３より実質的に広い所定幅Ｗ２（第２の幅部Ｗ２）の部分と、を有する。線Ｙ１は、第１ガス排気口２３６の最大幅Ｗ１の部分に対応するＹ方向の位置を示す。線Ｙ２は、第１ガス排気口２３６の最小幅Ｗ３の部分に対応するＹ方向の位置を示す。線Ｙ３は、第１ガス排気口２３６の所定幅Ｗ２の部分に対応するＹ方向の位置を示す。また、線Ｙ４は排気出口２３０の開口部のＹ方向における中心位置を示している。この例では、線Ｙ１の位置は第１ガス排気口２３６の上方端の部分を示し、線Ｙ３の位置は第１ガス排気口２３６の下方端の部分を示す。反応管（外管）２０３の側面に設けられる排気出口２３０は、第１ガス排気口２３６の所定幅Ｗ２の位置よりも、さらに、下方の端寄りに設けられる。したがって、第１ガス排気口２３６の幅は、線Ｙ１から線Ｙ２の間において、最大幅Ｗ１から最小幅Ｗ３へ徐々に狭幅ないし狭められた後、線Ｙ２から線Ｙ３の間において、最小幅Ｗ３から最小幅（Ｗ３）より実質的に広い所定幅（Ｗ２）へ徐々に拡幅ないし拡げられる。なお、実質的な幅とは、たとえば、後述するように複数の開口によって第１ガス排気口を構成した場合におけるそれらの幅を意味し、或いは単位高さ辺りのコンダクタンスが等しい、単一の一定幅のスリットに換算した場合の幅を意味する。以後、第１ガス排気口の各部の幅はこの実質的な幅の意味で用いる。

図４から理解されるように、この例では、第１ガス排気口２３６の上方端の幅Ｗ１は最大幅とされており、第１ガス排気口２３６の中間部分の幅Ｗ３は最小幅とされている。第１ガス排気口２３６の下方端の幅Ｗ２は、最大幅Ｗ１より狭く、最小幅Ｗ３より広くされている（Ｗ１＞Ｗ２＞Ｗ３）。すなわち、第１ガス排気口（排気孔）２３６は、筒部（内管）２０９の上方の端寄り（線Ｙ１）で最大幅（Ｗ１）を有し、筒部（内管）２０９の下方の端寄り（線Ｙ２）で最小幅（Ｗ３）を有し、最小幅（Ｗ３）となる位置（線Ｙ２）より更に下方の端寄り（線Ｙ３）において、最小幅（Ｗ３）より広い所定幅（Ｗ２）を有する。なお、広い所定幅（Ｗ２）は、最大幅（Ｗ１）と同一の値、または、最大幅（Ｗ１）と最小幅（Ｗ３）との間の値とすることが出来できる（Ｗ１≧Ｗ２>Ｗ３）。

線Ｙ１の位置は、線Ｙ２及び線Ｙ３の位置と比較して、線Ｙ４から相対的に遠い位置である。すなわち、排気出口２３０からの距離において、第１ガス排気口（排気孔）２３６の最大幅（Ｗ１）を有する部分は、第１ガス排気口（排気孔）２３６の広い所定幅（Ｗ２）を有する部分と比較して、排気出口２３０から相対的に遠い距離（Ｌ１）に設けられる。また、排気出口２３０からの距離において、第１ガス排気口（排気孔）２３６の広い所定幅（Ｗ２）を有する部分は、第１ガス排気口（排気孔）２３６の最大幅（Ｗ１）を有する部分と比較して、排気出口２３０から相対的に近い距離Ｌ３（Ｌ３＜Ｌ１）に設けられる。第１ガス排気口（排気孔）２３６の最小幅（Ｗ３）を有する部分は、距離Ｌ３より相対的に長く、距離Ｌ１より相対的に短い距離Ｌ２（Ｌ１＞Ｌ２＞Ｌ３）に設けられる。なお、ここでは、排気出口２３０が下側に形成された例について記したが、上側に設けられていても良い。排気出口２３０が上側に設けられている場合は、第１ガス排気口２３６の構成を、上下反対にした構成とすれば良い。

したがって、内管２０９は内管２０９の中心軸ＣＡに平行に設けられた第１ガス排気口２３６を有し、外管２０３は排気出口２３０を有する。第１ガス排気口２３６は、前記排気出口２３０から相対的に最も遠い位置（Ｌ１）に設けられた第１の幅部Ｗ１と、第１の幅部Ｗ１に比べて排気出口２３０に近い位置（Ｌ３）に設けられ、実質的に第１の幅部Ｗ１の幅以下で形成された第２の幅部Ｗ２と、第１の幅部Ｗ１と第２の幅部Ｗ２との間（Ｌ１とＬ３との間）であって、第２の幅部Ｗ２側（Ｌ２）に、第１の幅部Ｗ１と第２の幅部Ｗ２よりも小さい幅を有する第３の幅部Ｗ３と、を有する。図４に示される第１ガス排気口２３６の効果は、後で詳細に説明する。

筒部２０９や反応管２０３の加工は、炭酸ガスレーザを利用することが可能である。すなわち、筒部２０９に設けられるガス供給スリット２３５、第１ガス排気口２３６、及び、第２ガス排気口２３７は、数値制御の炭酸ガスレーザ加工機を利用して、石英管に開口部（穴）を形成する。ガス供給スリット２３５、第１ガス排気口２３６、及び、第２ガス排気口２３７の開口部（穴）の切断面は直線、円弧、または、直線と円弧の組み合わせで構成するのが好ましい。この場合、複雑な曲線の加工に比べ、数値制御の炭酸ガスレーザ加工機へのプログラム入力が比較的容易となるので、石英管への開口部の形成コストを低減することが可能である。

図５に示すように、ガス供給スリット２３５は、処理室２０１に収容された状態のボート２１７に複数段載置された、隣り合うウエハ２００とウエハ２００との間にそれぞれ配置されるように形成されている。図５では、ボート２１７を省略して説明する。ガス供給スリット２３５は、好適には、ボート２１７に載置可能な最下段のウエハ２００とその下側に隣り合うボート２１７の底板との間から、最上段のウエハ２００とその上側に隣り合うボート２１７の天板との間に至るまで、各ウエハ２００間、ウエハ２００と天板間に対し１段ずつ対向するように形成されると良い。

ノズル３４０ａ〜３４０ｃのガス供給孔２３４ａ〜２３４ｃは各ガス供給スリット２３５に対し１個ずつ対応するように、各ガス供給スリット２３５の縦幅の中央部分に形成すると良い。例えば、ガス供給スリット２３５が２５個形成されているときは、それぞれ２５個のガス供給孔２３４ａ〜２３４ｃが形成されると良い。すなわち、ガス供給スリット２３５とガス供給孔２３４ａ〜２３４ｃは、載置されるウエハ２００の枚数＋１個形成されると良い。このようなスリット構成とすることにより、ウエハ２００上にウエハ２００に平行な処理ガスの流れを形成することができる（図５矢印参照）。

また、ノズル配置室２２２の上端（天井）は、筒部２０９の上端と略同じ高さに形成することができる。

図６に示すように、制御部（制御手段）であるコントローラ２８０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２８０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。

記憶装置１２１ｃは、例えばフラッシュメモリ、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ 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、後述する基板処理工程における各手順をコントローラ２８０に実行させ、所定の結果を得ることが出来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。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、プロセス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。

Ｉ／Ｏポート１２１ｄは、上述のＭＦＣ３２０ａ〜３２１ｂ、バルブ３３０ａ〜３３１ｂ、圧力センサ２４５、ＡＰＣバルブ２４４、真空ポンプ２４６、ヒータ２０７、温度センサ、ボート回転機構２６７、ボートエレベータ１１５等に接続されている。

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からプロセスレシピを読み出すように構成されている。ＣＰＵ１２１ａは、読み出したプロセスレシピの内容に沿うように、ＭＦＣ３２０ａ〜３２１ｂによる各種ガスの流量調整動作、バルブ３３０ａ〜３３１ｂの開閉動作、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、温度センサに基づくヒータ２０７の温度調整動作、ボート回転機構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の昇降動作等を制御するように構成されている。

コントローラ２８０は、専用のコンピュータとして構成されている場合に限らず、汎用のコンピュータとして構成されていてもよい。例えば、上述のプログラムを格納した外部記憶装置（例えば、ハードディスク等の磁気ディスク、ＣＤ等の光ディスク、ＭＯ等の光磁気ディスク、ＵＳＢメモリ等の半導体メモリ）１２３を用意し、この外部記憶装置１２３を用いて汎用のコンピュータにプログラムをインストールすること等により、本実施形態のコントローラ２８０を構成することができる。但し、コンピュータにプログラムを供給するための手段は、外部記憶装置１２３を介して供給する場合に限らない。例えば、インターネットや専用回線等の通信手段を用い、外部記憶装置１２３を介さずにプログラムを供給するようにしてもよい。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。

次に、本実施形態に関わる基板処理装置の動作概要について説明する。ここでは、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、基板としてのウエハ２００上にＳｉＮ膜を形成するシーケンス例について説明する。なお、基板処理装置を構成する各部の動作は、コントローラ２８０により制御される。

所定枚数のウエハ２００が載置されたボート２１７が反応管２０３内に挿入され、シールキャップ２１９により、反応管２０３が気密に閉塞される。気密に閉塞された反応管２０３内では、ウエハ２００が加熱されると共に、処理ガスが反応管２０３内に供給され、ウエハ２００に加熱等の熱処理がなされる。

熱処理として、例えば、第１処理ガスとしてＮＨ₃ガスと、第２処理ガスとしてＨＣＤＳガスと、第３処理ガスとしてＮ₂ガスとを交互供給する（ＨＣＤＳガス供給→Ｎ₂パージ→ＮＨ₃ガス供給→Ｎ₂パージを１サイクルとしてこのサイクルを所定回数繰り返す）ことにより、ウエハ２００上にＳｉＮ膜を形成する。処理条件は、例えば下記のとおりである：
ウエハ２００の温度：１００〜６００℃
処理室内圧力：１〜３０００Ｐａ
ＨＣＤＳガス供給流量：１〜２０００ｓｃｃｍ
ＮＨ₃ガス供給流量：１００〜１００００ｓｃｃｍ
Ｎ₂ガス供給流量：１０〜１００００ｓｃｃｍ
ＳｉＮ膜の膜厚：０．２〜１０ｎｍ。
まず、第１処理ガス供給系のガス供給管３１０ａよりノズル３４０ａのガス供給孔２３４ａ、ガス供給スリット２３５を介して処理室２０１内にＮＨ₃ガスを供給する。具体的には、バルブ３３０ａ、３３１ａを開けることにより、キャリアガスと共に、ガス供給管３１０ａからＮＨ₃ガスの処理室２０１内への供給を開始する。このとき、ＡＰＣバルブ２４４の開度を調整して、処理室２０１内の圧力を所定の圧力に維持する。所定時間が経過したら、バルブ３３０ａを閉じ、ＮＨ₃ガスの供給を停止する。

処理室２０１内に供給されたＮＨ₃ガスは、ウエハ２００に供給され、ウエハ２００上を平行に流れた後、第１ガス排気口２３６を通って間隙Ｓを上部から下部へと流れ、第２ガス排気口２３７、排気出口２３０を介して排気管２３１から排気される。

なお、処理室２０１内にＮＨ₃ガスを供給する間、ガス供給管３１０ｂに接続される不活性ガス供給管のバルブ３３１ｂおよびバルブ３３０ｃ，３３１ｄを開けてＮ₂等の不活性ガスを流すと、ガス供給管３１０ｂ,３１０ｃ,３１１ｄ内にＮＨ₃ガスが回り込むのを防ぐことができる。

バルブ３３０ａを閉じ、処理室２０１内へのＮＨ₃ガスの供給を停止した後は、処理室２０１内を排気し、処理室２０１内に残留しているＮＨ₃ガスや反応生成物等を排除する。この時、ガス供給管３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ，３１１ｄからＮ₂等の不活性ガスをそれぞれ処理室２０１内及び間隙Ｓに供給してパージすると、処理室２０１内及び間隙Ｓからの残留ガスを排除する効果をさらに高めることができる。

次に、第２処理ガス供給系のガス供給管３１０ｂよりノズル３４０ｂのガス供給孔２３４ｂ、ガス供給スリット２３５を介して処理室２０１内にＨＣＤＳガスを供給する。具体的には、バルブ３３０ｂ、３３１ｂを開けることにより、キャリアガスと共に、ガス供給管３１０ｂからＨＣＤＳガスの処理室２０１内への供給を開始する。このとき、ＡＰＣバルブ２４４の開度を調整して、処理室２０１内の圧力を所定の圧力に維持する。所定時間が経過したら、バルブ３３０ｂを閉じ、ＨＣＤＳガスの供給を停止する。

処理室２０１内に供給されたＨＣＤＳガスは、ウエハ２００に供給され、ウエハ２００上を平行に流れた後、第１ガス排気口２３６を通って間隙Ｓを上部から下部へと流れ、第２ガス排気口２３７、排気出口２３０を介して排気管２３１から排気される。

なお、処理室２０１内にＨＣＤＳガスを供給する間、ガス供給管３１０ａに接続される不活性ガス供給管のバルブ３３１ａおよびガス供給管３１０ｃ，３１１ｄのバルブ３３０ｃ，３３１ｄを開けて少量のＮ₂等の不活性ガスを流すと、ガス供給管３１０ａ，３１０ｃ，３１１ｄ内にＨＣＤＳガスが拡散によって入り込むのを防ぐことができ、より多い量の不活性ガスを流すことで、ウェハ内膜厚均一性を制御することもできる。

バルブ３３０ｂを閉じ、処理室２０１内へのＨＣＤＳガスの供給を停止した後は、処理室２０１内を排気し、処理室２０１内に残留しているＨＣＤＳガスや反応生成物等を排除する。この時、ガス供給管３１０ａ，３１０ｂ，３１０ｃ，３１１ｄからＮ₂等の不活性ガスをそれぞれ処理室２０１内及び間隙Ｓに供給してパージすると、処理室２０１内及び間隙Ｓからの残留ガスを排除する効果をさらに高めることができる。

ウエハ２００の処理が完了すると、上記した動作の逆の手順により、ボート２１７が反応管２０３内から搬出される。ウエハ２００は、図示しないウエハ移載機により、ボート２１７から移載棚のポッドに移載され、ポッドは、ポッド搬送機により、移載棚からポッドステージに移載され、外部搬送装置により、筐体の外部に搬出される。

上述の実施形態では、第１処理ガスと第２処理ガスとを交互に供給する場合について説明したが、本発明は、第１処理ガスと第２処理ガスとを同時に供給する場合にも適用することができる。ノズル配置室２２２を３つの空間に区画するものに限らず、２つ、又は４つ以上の空間に区画して実施して良い。所望の加熱処理に必要なノズルの本数に合わせて、区画する空間の数は適宜変更可能である。

また、ノズルの形状を各々変更しても良い。例えば、分解温度の低い処理ガスの供給に用いられるノズル３４０ｂに設けられるガス供給孔２３４ａは、複数のウェハに亘って連続して開口する縦長のスリットに形成してもよく、或いは周囲に冷却ガスを流通させた２重管構造としても良い。

上述したような、ウェハ配置領域から均等にガスを排気する第１ガス排気口２３６は、ウェハ２００への成膜に限らず、筒部２０９や反応管２０３の表面を対象にしたガスクリーニングやプリコートにも好適に作用する。すなわち、クリーニングは除去されるべき膜の最も除去されにくい或いは最も厚い箇所を除去できるようにその時間が設定されるところ、クリーニングやプリコートのムラが減ることで、それらを短時間で行うことができ、また反応管２０３の寿命を長くすることができる。

（第１ガス排気口２３６の形状と処理ガスの流れとの関係）
図７は、図４で説明された第１ガス排気口２３６における反応管内の処理ガスの流れの詳細を説明する概念図である。図７（ａ）は、反応管（外管）２０３及び筒部（内管）２０９を、排気出口２３０の方向から見た場合の、図４で説明された第１ガス排気口２３６の形状を示す正面図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）に示される反応管（外管）２０３及び筒部（内管）２０９を側面から見た場合の処理ガスの流れを概念的に示す側面図である。なお、図７（ｂ）には、複数枚のウエハ２００を多段に積載するボート２１７と、ボート２１７を支持するボート支持台２１８と、ノズル３４０ａ〜３４０ｄが設けられるノズル配置室２２２とが描かれている。ただし、図７（ｂ）において、ノズル３４０ａ〜３４０ｄや、筒部（内管）２０９の側面に設けられた複数のガス供給スリット２３５の記載は、省略されている。また、図７（ｂ）における第１ガス排気口２３６は、最大幅Ｗ１から、排気出口２３０側へ向かって、一度絞り形状として最小幅Ｗ３とされ、再度、排気出口２３０側において、最小幅Ｗ３より広い所定幅Ｗ２へ拡張されている形状を概念的に示している。

図７（ａ）に示される第１ガス排気口２３６は、図４で説明された様に、最大幅Ｗ１の部分と、最小幅Ｗ３の部分と、最小幅Ｗ３より広い所定幅Ｗ２の部分と、を有する。すなわち、第１ガス排気口２３６の水平方向の幅は、最大幅Ｗ１から、排気出口２３０側へ向かって、一度絞り形状として最小幅Ｗ３とされ、再度、排気出口２３０側において、最小幅Ｗ３より広い所定幅Ｗ２へ拡張されている。この構成により、図７（ｂ）に矢印で示されるように、多段に積載されたウエハ２００の間において、複数のガス供給スリット２３５から供給される処理ガスの流れはほぼ均一化することができる。

排気出口２３０に近い箇所においては、ウエハ処理空間２１０以外のすき間に流れ込む処理ガスの流れの発生を抑止し、排気出口２３０に近い箇所のウエハ上の処理ガスの流量の低下を防止する。これにより、多段に積載されたウエハ２００間の処理ガスの流れが均一化できる。

すなわち、ウエハ２００の外周に回り込んだ処理ガスが収束する第１ガス排気口２３６の下端部において、第１ガス排気口２３６の幅を最小幅Ｗ３より拡幅し、最小幅Ｗ３より広い所定幅Ｗ２とすることで、第１ガス排気口２３６の下端部分に対応するウエハ２００部分の処理ガスの流量の低下を抑止することが出来る。これにより、多段に積載されたウエハ２００間の処理ガスの流れが均一化できる。

図８は、比較例１に係る第１ガス排気口２３６Ｐ１における反応管内のガスの流れを説明する概念図である。図８（ａ）は、反応管（外管）２０３及び筒部（内管）２０９を、排気出口２３０の方向から見た場合の、第１ガス排気口２３６Ｐ１の形状を示す正面図である。図８（ｂ）は、図８（ａ）に示される反応管（外管）２０３及び筒部（内管）２０９を側面から見た場合の処理ガスの流れを概念的に示す側面図である。図８（ｂ）には、複数枚のウエハ２００を多段に積載するボート２１７と、ボート２１７を支持するボート支持台２１８と、ノズル３４０ａ〜３４０ｄが設けられるノズル配置室２２２とが描かれている。ただし、図８（ｂ）において、ノズル３４０ａ〜３４０ｄや、筒部（内管）２０９の側面に設けられた複数のガス供給スリット２３５の記載は、省略されている。また、図８（ｂ）における第１ガス排気口２３６Ｐ１は、第１ガス排気口２３６Ｐ１の水平方向の幅Ｗ１Ｐ１が上下方向においてほぼ均一とされていることを概念的に示している。

図８（ａ）に示されるように、比較例１の第１ガス排気口２３６Ｐ１は、筒部（内管）２０９の側面に、筒部（内管）２０９の垂直方向に、ほぼ均一な幅Ｗ１Ｐ１を有する構成である。この場合、図８（ｂ）に矢印で示されるように、縦型の反応管（外管）２０３及び筒部（内管）２０９の下側（若しくは上側）のみに排気出口２３０を設ける場合、多段に積載されたウエハ２００の間において、複数のガス供給スリット２３５から供給される処理ガスの流れは、排気出口２３０に向かって流れやすくなる為、ウエハ２００間の流れが不均一となる。

図９は、比較例２に係る第１ガス排気口２３６Ｐ２における反応管内のガスの流れを説明する概念図である。図９（ａ）は、反応管（外管）２０３及び筒部（内管）２０９を、排気出口２３０の方向から見た場合の、第１ガス排気口２３６Ｐ２の形状を示す正面図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）に示される反応管（外管）２０３及び筒部（内管）２０９を側面から見た場合の、反応管内のガスの流れを概念的に示す側面図である。図９（ｂ）には、複数枚のウエハ２００を多段に積載するボート２１７と、ボート２１７を支持するボート支持台２１８と、ノズル３４０ａ〜３４０ｄが設けられるノズル配置室２２２とが描かれている。ただし、図９（ｂ）において、ノズル３４０ａ〜３４０ｄや、筒部（内管）２０９の側面に設けられた複数のガス供給スリット２３５の記載は、省略されている。また、図９（ｂ）における第１ガス排気口２３６Ｐ２は、第１ガス排気口２３６Ｐ２の水平方向の幅が最大幅Ｗ１Ｐ２から最小幅Ｗ２Ｐ２へ上下方向において徐々に狭められていることを概念的に示している。

図９（ａ）に示されるように、比較例２の第１ガス排気口２３６Ｐ２は、筒部（内管）２０９の側面に、筒部（内管）２０９の垂直方向（上から下の方向）に沿って、最大幅Ｗ１Ｐ２から最小幅Ｗ２Ｐ２へ徐々に狭められている構成である。比較例２の第１ガス排気口２３６Ｐ２は、図８（ｂ）で説明されたような排気出口２３０へ集中する流れの傾きを抑制するため、排気出口２３０に向かって、第１ガス排気口２３６Ｐ２の水平方向の幅を絞り形状にしたものである。この場合、図９（ｂ）に矢印で示されるように、排気出口２３０の側から離れた一定の範囲の流れが均一となる。しかし、排気出口２３０に近い箇所においては、ウエハ処理空間２１０以外のすき間に流れ込む処理ガスの流れが発生する（矢印のＡ０参照）。そのため、排気出口２３０に近い箇所のウエハ上の処理ガスの流量の低下が発生する。すなわち、ウエハ処理空間２１０以外への処理ガスの流れ込みが発生することにより、多段に積載されたウエハ間の処理ガスの流れが不均一化となってしまう。

（第１ガス排気口２３６と排気出口２３０との位置関係）
図１０は、排気出口２３０への処理ガスの流れを対比して説明する模式図である。図１０（ａ）は実施形態に係る反応管２０３、図１０（ｂ）は比較例に係る反応管を、上方から見た図である。図１０（ｂ）の反応管は、第１ガス排気口２３６の形状は、実施形態に係る反応管２０３と同じであるが、第１ガス排気口２３６と排気出口２３０との位置関係が異なる。つまり、比較例の反応管は、反応管（外管）２０３に設けられた排気出口２３０と、筒部（内管）２０９に設けられた第１ガス排気口２３６とは、正対する位置に配置されておらす、９０度の角度分、ずれた位置に配置される。このため、第１ガス排気口２３６と排気出口２３０との間のコンダクタンスが低下する。また図１０（ｂ）に矢印で示されるように、ウエハ２００面上の処理ガスの流れが不均一となっており、ウエハ２００面内の処理ガスの流速むらが発生しやすくなっている。

これに対し、実施形態の反応管２０３は、図４及び図７に示したように、第１ガス排気口２３６と排気出口２３０との位置関係は、筒部２０９の中心軸ＣＡから見た場合に、同一方向に設けられる。言い換えれば、反応管（外管）２０３及び筒部（内管）２０９を上から見た場合において、ガス供給スリット２３５の形成領域２３５ａと、第１ガス排気口２３６と、排気出口２３０とが、ほぼ一列状ないし直線状に配置される。ガス供給スリット２３５の形成領域２３５ａは、第１ガス排気口２３６と対向ないし略正対する位置に設けられる。また、ガス供給スリット２３５の形成領域２３５ａは、筒部２０９の中心軸ＣＡから見た場合、第１ガス排気口２３６と反対側の筒部２０９の壁に設けられる。

これにより、図１０（ｂ）に矢印で示されるように、ウエハ２００上の処理ガスの流れがほぼ均一化でき、ウエハ２００面内の処理ガスの流速むらの発生が抑制されている。

（第１ガス排気口２３６の開口位置とウエハ２００との関係）
図１１は、実施形態に係る第１ガス排気口２３６の開口位置とウエハ２００との関係を説明するための図である。図１１（ａ）は、図７（ｂ）と同様に、図７（ａ）に示される反応管（外管）２０３及び筒部（内管）２０９を側面から見た場合の側面図である。図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のＸＩＩ（ａ）部分の拡大図であり、図１１（ｃ）は図１１（ａ）のＸＩＩ（ｂ）部分の拡大図である。なお、図１１（ａ）、（ｂ）および（ｃ）において、第１ガス排気口２３６の形状は、図４および図７（ａ）に示される第１ガス排気口２３６の形状と同一であり、図１１（ａ）、（ｂ）および（ｃ）の第１ガス排気口２３６は、図７（ｂ）と同様に、その形状を模式的に示している。なお、図１１（ａ）には、複数枚のウエハ２００を多段に積載するボート２１７と、ボート２１７を支持するボート支持台２１８と、ノズル３４０ａ〜３４０ｄが設けられるノズル配置室２２２とが描かれている。ただし、図１１（ａ）において、ノズル３４０ａ〜３４０ｄや、筒部（内管）２０９の側面に設けられた複数のガス供給スリット２３５の記載は、省略されている。

図１１（ａ）に示されるように、ボート２１７には、複数枚のウエハ２００が互いに一定の間隔（ｐ）をあけながら水平姿勢を保持しかつ互いに中心を揃えた状態で反応管２０３の管軸方向に多段に積載されている。２３６Ｕは、筒部（内管）２０９における第１ガス排気口２３６の開口の上端を示しており、２３６Ｌは、筒部（内管）２０９における第１ガス排気口２３６の開口の下端を示している。図１１（ａ）において、四角点線ＸＩＩ（ｂ）は、ボート２１７の上部の４枚のウエハ２００と、第１ガス排気口２３６の上方部分を囲む部分であり、図１１（ｂ）にその拡大図が示される。また、図１１（ａ）において、四角点線ＸＩＩ（ｃ）は、ボート２１７の下部の４枚のウエハ２００と、第１ガス排気口２３６の下方部分を囲む部分であり、図１１（ｃ）にその拡大図が示される。

図１１（ｂ）に示されるように、ボート２１７に一定の間隔（ピッチ）ｐで積載されたウエハ２００において、一番上のウエハ２００と筒部（内管）２０９における第１ガス排気口２３６の上端２３６Ｕとの間隔を距離Ｘとした場合、距離Ｘは、ウエハ間ピッチｐを基準にして、ウエハ２００のピッチｐの半分（ｐ／２）より長く、ウエハ２００のピッチｐの２倍（２ｐ）より短い値（ｐ／２＜Ｘ＜２ｐ）とするのが良い。したがって、第１ガス排気口２３６の上端２３６Ｕは、最上部に載置されるウエハ２００の位置よりも、ｐ／２から２ｐだけ、高い位置に設定される。

また、図１１（ｃ）に示されるように、ボート２１７に一定の間隔（ピッチ）ｐで積載されたウエハ２００において、一番下のウエハ２００と筒部（内管）２０９における第１ガス排気口２３６の下端２３６Ｌとの間隔を距離Ｙとした場合、距離Ｙは、ウエハ間ピッチｐを基準にして、ウエハ２００のピッチｐの半分（ｐ／２）より長く、ウエハ２００のピッチｐの２倍（２ｐ）より短い値（ｐ／２＜Ｙ＜２ｐ）とするのが良い。したがって、第１ガス排気口２３６の下端２３６Ｌは、最下部に載置されるウエハ２００の位置よりも、ｐ／２から２ｐだけ、低い位置に設定される。

例えば、ウエハ２００の積載の間隔（ピッチ）ｐを、例えば、１０ｍｍ（ミリメートル）とした場合、距離Ｘまたは距離Ｙは、５〜２０ｍｍ程度である。このように、積載されたウエハ２００の一番上のウエハおよび一番下のウエハの位置から、第１ガス排気口２３６の上端２３５Ｕおよび下端２３５Ｌを、５〜２０ｍｍ程度ずらして、筒部（内管）２０９に、第１ガス排気口２３６を、開口させることが好ましい。筒部（内管）２０９への第１ガス排気口２３６の開口は、数値制御の炭酸ガスレーザ加工機により行うのが良い。

これにより、積載されたウエハ２００の最上部のウエハから最下部のウエハが、第１ガス排気口２３６の上端２３５Ｕから下端２３５Ｌの範囲内に配置されるので、積載されたウエハ２００の上下の全域から、第１ガス排気口２３６により、処理ガスを効率的に排気することが可能になる。

（第１ガス排気口の変形例）
以下、図１２から図１８を用いて、第１ガス排気口２３６の変形例を説明する。

（変形例１）
図１２は、変形例１に係る第１ガス排気口２３６Ａの形状を示す図である。第１ガス排気口２３６Ａの形状以外の構成は、図４に示される構成と同じであり、その説明は省略する。

第１ガス排気口２３６Ａは、線Ｙ１から線Ｙ５の間において、垂直方向（Ｙ方向）に沿って設けられており、連続的にその幅が変化する単一の開口により構成される。第１ガス排気口２３６Ａは、線Ｙ１から線Ｙ２の間において、略逆三角形形状の様な構成とされ、Ｙ２から線Ｙ５の間において、丸形状または円弧状の開口部２３６Ａ１を有する。第１ガス排気口２３６Ａの輪郭は、１つ以上の直線と円弧の組み合わせにより構成される。

第１ガス排気口２３６Ａは、線Ｙ１において、最大幅Ｗ１を有し、線Ｙ１から線Ｙ２ｂの間において、その幅が最大幅Ｗ１から徐々に狭められて、最小幅Ｗ３となる。第１ガス排気口２３６Ａは、線Ｙ２ｂから線Ｙ２の間において、その幅Ｗ３はほぼ一定であり、線Ｙ２から線Ｙ３の間において、最小幅Ｗ３から所定幅Ｗ２へ拡幅される。第１ガス排気口２３６Ａは、線Ｙ３から線Ｙ５の間において、所定幅Ｗ２から徐々に狭められる。

すなわち、第１ガス排気口２３６Ａは、線Ｙ１において、最大幅Ｗ１を有し、線Ｙ２ｂと線Ｙ２との間において、最小幅Ｗ３を有する。第１ガス排気口２３６Ａの幅は、線Ｙ２から線Ｙ３の間において、最小幅Ｗ３から最小幅（Ｗ３）より広い所定幅Ｗ２へ徐々に拡幅される。第１ガス排気口２３６Ａの幅は、線Ｙ３から線Ｙ５にかけて、所定幅Ｗ２から徐々に狭められる。

このような形状の第１ガス排気口２３６Ａにおいても、図４に示された第１ガス排気口２３６と、同様な効果を得ることが可能である。

（変形例２）
図１３は、変形例２に係る第１ガス排気口２３６Ｂの形状を示す図である。第１ガス排気口２３６Ｂの形状以外の構成は、図４に示される構成と同じであり、その説明は省略する。

第１ガス排気口２３６Ｂは、線Ｙ１から線Ｙ３にわたって設けられた略逆三角形形状の様な第１スリット２３６Ｂ１と、線Ｙ２から線Ｙ３において、第１スリット２３６Ｂ１の左右に設けられた、幅Ｗ４の四角形形状の第２スリット２３６Ｂ２および幅Ｗ４の四角形形状の第３スリット２５６Ｂ３と、を有している。第１ガス排気口２３６Ｂの輪郭は、１つ以上の直線の組み合わせにより構成される。

第１スリット２３６Ｂ１は、線Ｙ１において、最大幅Ｗ１を有し、線Ｙ１から線Ｙ２ｂにおいて、その幅が最大幅Ｗ１から徐々に狭められて、最小幅Ｗ３となる。第１スリット２３６Ｂ１は、線Ｙ２ｂから線Ｙ３の間において、その幅Ｗ３はほぼ一定とされている。第1ガス排気口２３６Ｂの実質的な所定幅Ｗ２は、線Ｙ２から線Ｙ３において、第２及び第３スリット２３６Ｂ２、２３６Ｂ３により、最小幅Ｗ３と幅Ｗ４の２倍とを加算した値（Ｗ２＝Ｗ３＋２Ｗ４）とされている。所定幅Ｗ２は、内管２０９の円周方向に沿って、複数の開口（第１スリット２３６Ｂ１の幅Ｗ４の開口、第２及び第３スリット２３６Ｂ２、２３６Ｂ３の開口）を形成することで構成されている。

すなわち、図１３に示される第１ガス排気口２３６Ｂは、線Ｙ１において、最大幅Ｗ１を有し、線Ｙ２ｂから線Ｙ２の間において、最小幅Ｗ３を有する。第１ガス排気口２３６Ｂの幅は、線Ｙ２から線Ｙ３において、最小幅Ｗ３から最小幅（Ｗ３）より広い所定幅Ｗ２（Ｗ３＋２Ｗ４）へ拡幅される。

このような形状の第１ガス排気口２３６Ｂにおいても、図４に示された第１ガス排気口２３６と、同様な効果を得ることが可能である。

（変形例３）
図１４は、変形例３に係る第１ガス排気口２３６Ｃの形状を示す図である。第１ガス排気口２３６Ｃの形状以外の構成は、図４に示される構成と同じであり、その説明は省略する。

第１ガス排気口２３６Ｃは、線Ｙ１から線Ｙ５にかけて設けられほぼ逆三角形形状の第１スリット２３６Ｃ１と、線Ｙ２から線Ｙ５において、第１スリット２３６Ｃ１の左右に設けられた、幅（直径）Ｗ５の丸形状の第２スリット２３６Ｃ２、および、幅（直径）Ｗ５の丸形状の第２スリット２５６Ｃ３を有している。第１ガス排気口２３６Ｃの輪郭は、１つ以上の直線と円弧の組み合わせにより構成される。

第１スリット２３６Ｃ１は、線Ｙ１において、最大幅Ｗ１有し、線Ｙ１から線Ｙ５にかけて、その幅は徐々に狭められる。第１ガス排気口２３６Ｃは、線Ｙ２において、最小幅Ｗ３とされる。第２及び第３スリット２３６Ｃ２，２３６Ｃ２により、線Ｙ２から線Ｙ３において、第１ガス排気口２３６Ｃの幅は、最小幅Ｗ３から徐々に拡幅され、線Ｙ３において、最小幅Ｗ３より広い所定幅Ｗ２となる。所定幅Ｗ２は、最小幅Ｗ３以下の幅Ｗ６と幅Ｗ５の２倍の値とを加算した値（Ｗ２＝（Ｗ６＋２Ｗ５）＞Ｗ３、Ｗ６＜Ｗ３）である。所定幅Ｗ２は、内管２０９の円周方向に沿って、複数の開口（第１スリット２３６Ｃ１の幅Ｗ６の開口、第２及び第３スリット２３６Ｃ２、２３６Ｃ３の開口）を形成することで構成されている。

すなわち、図１４に示される第１ガス排気口２３６Ｃは、線Ｙ１において、最大幅Ｗ１を有し、線Ｙ２において、最小幅Ｗ３を有する。第１ガス排気口２３６Ｃの幅は、線Ｙ３において、最小幅Ｗ３から最小幅（Ｗ３）より広い所定幅Ｗ２（Ｗ２＝Ｗ６＋２Ｗ４、Ｗ６＜Ｗ３）へ拡幅される。

このような形状の第１ガス排気口２３６Ｃにおいても、図４に示された第1ガス排気口２３６と、同様な効果を得ることが可能である。

（変形例４）
図１５は、変形例４に係る第１ガス排気口２３６Ｄの形状を示す図である。第１ガス排気口２３６Ｄの形状以外の構成は、図４に示される構成と同じであり、その説明は省略する。

第１ガス排気口２３６Ｄは、幅Ｗ７のスリットＳＬ１を複数組み合わせて構成されている。複数のスリットＳＬ１は、中心軸ＣＡ方向に、内管２０９内にウエハ２００が載置される複数の位置に対応して開口するように複数に分割して、内管２０９の壁に形成される。スリットＳＬ１のおのおのの輪郭は、内管２０９の円周方向に長い長方形に形成される。

第１ガス排気口２３６Ｄは、線Ｙ１から線Ｙ２ｂの間において、水平方向（Ｘ方向）に沿って並べられた幅Ｗ７の３つのスリットＳＬ１を、垂直方向（Ｙ方向）に、複数段（この例では、５段）設けた構成とされている。第１ガス排気口２３６Ｄは、線Ｙ２ｂから線Ｙ２の間において、幅Ｗ７の１つのスリットＳＬ１を垂直方向に、複数段（この例では、１０段）設けた構成である。第１ガス排気口２３６Ｄは、線Ｙ２から線Ｙ３の間において、幅Ｗ７の３つのスリットＳＬ１を、垂直方向（Ｙ方向）に、複数段（この例では、２段）設けた構成とされている。第１ガス排気口２３６Ｄの輪郭は、１つ以上の直線の組み合わせにより構成される。

すなわち、図１５に示される第１ガス排気口２３６Ｄは、線Ｙ１と線Ｙ２ｂの間において、最大幅Ｗ１（Ｗ１＝３Ｗ７）を有し、線Ｙ２ｂから線Ｙ２の間において、最小幅Ｗ３（Ｗ３＝Ｗ７）を有する。第１ガス排気口２３６Ｄの幅は、線Ｙ２から線Ｙ３の間において、最小幅Ｗ３から最小幅（Ｗ３）より広い所定幅Ｗ２（Ｗ２＝３Ｗ７）へ拡幅される。最大幅Ｗ１は、内管２０９の円周方向に沿って、複数の開口（３つのスリットＳＬ１の開口）を形成すること構成されている。また、所定幅Ｗ２は、内管２０９の円周方向に沿って、複数の開口（３つのスリットＳＬ１の開口）を形成することで構成されている。

このような形状の第１ガス排気口２３６Ｄにおいても、図４に示された第１ガス排気口２３６と、同様な効果を得ることが可能である。

（変形例５）
図１６は、変形例５に係る第１ガス排気口２３６Ｅの形状を示す図である。第１ガス排気口２３６Ｅの形状以外の構成は、図４に示される構成と同じであり、その説明は省略する。

第１ガス排気口２３６Ｅは、幅Ｗａの第１スリットＳＬ１と幅Ｗｂの第２スリットＳＬ２とを組み合わせた構成である。なお、第1及び第２スリットＳＬ１、ＳＬ２の高さは、同一であるものとする。第１スリットＳＬ１と第２スリットＳＬ２とは、中心軸ＣＡ方向に、内管２０９内にウエハ２００が載置される複数の位置に対応して開口するように複数に分割して、内管２０９の壁に形成される。第１スリットＳＬ１と第２スリットＳＬ２のおのおのの輪郭は、内管２０９の円周方向に長い長方形に形成される。

第１ガス排気口２３６Ｅは、線Ｙ１と線Ｙ２ｂとの間において、水平方向（Ｘ方向）に沿って並べられた、２つの第1スリットＳＬ１と、２つの第１スリットＳＬ１の間に設けられた第２スリットＳＬ２とを、垂直方向（Ｙ方向）に、複数段(この例では、５段)設けた構成とされている。第１ガス排気口２３６Ｅは、線Ｙ２ｂと線Ｙ２との間において、水平方向（Ｘ方向）に沿って並べられた、２つの第1スリットＳＬ１を、垂直方向（Ｙ方向）に、複数段(この例では、１０段)設けた構成とされている。この例では、線Ｙ１と線Ｙ２ｂとの間において、設けられていた第２スリットＳＬ２が、線Ｙ２ｂと線Ｙ２との間において、２つの第1スリットＳｌ１の間から除かれた構成である。第１ガス排気口２３６Ｅは、線Ｙ２と線Ｙ３との間において、水平方向（Ｘ方向）に沿って並べられた、２つの第1スリットＳＬ１と、２つの第１スリットＳＬ１の間に設けられた第２スリットＳＬ２とを、垂直方向（Ｙ方向）に、複数段(この例では、２段)設けた構成とされている。第１ガス排気口２３６Ｅの輪郭は、１つ以上の直線の組み合わせにより構成される。

すなわち、図１６に示される第１ガス排気口２３６Ｅは、線Ｙ１と線Ｙ２ｂの間において、最大幅Ｗ１（Ｗ１＝２Ｗａ＋Ｗｂ）を有し、線Ｙ２ｂから線Ｙ２の間において、最小幅Ｗ３（Ｗ３＝２Ｗａ）を有する。第１ガス排気口２３６Ｅの幅は、線Ｙ２から線Ｙ３の間において、最小幅Ｗ３（Ｗ３＝２Ｗａ）から最小幅（Ｗ３）より広い所定幅Ｗ２（Ｗ２＝２Ｗａ＋Ｗｂ）へ拡幅される。最大幅Ｗ１は、内管２０９の円周方向に沿って、複数の開口（２つ第１スリットＳＬ１の開口、１つの第２スリットＳＬ２の開口）を形成すること構成されている。また、所定幅Ｗ２は、内管２０９の円周方向に沿って、複数の開口（２つ第１スリットＳＬ１の開口、１つの第２スリットＳＬ２の開口）を形成することで構成されている。

このような形状の第１ガス排気口２３６Ｅにおいても、図４に示された第１ガス排気口２３６と、同様な効果を得ることが可能である。

（変形例６）
図１７は、変形例６に係る第１ガス排気口２３６Ｆの形状を示す図である。第１ガス排気口２３６Ｆの形状以外の構成は、図４に示される構成と同じであり、その説明は省略する。

第１ガス排気口２３６Ｅは、幅Ｗ８の長方形形状の第１スリット２３６Ｆ１と、幅Ｗ８の長方形形状の第２スリット２３６Ｆ２及び第３スリット２３６Ｆ３と、幅Ｗ９の矩形形状の第４スリット２３６Ｆ４および第５スリット２３６Ｆ５と、を組み合わせた構成である。

第１スリット２３６Ｆ１は、線Ｙ１から線Ｙ３の間に、垂直方向（Ｙ方向）に沿って設けられる。第２スリット２３６Ｆ２及び第３スリット２３６Ｆ３は、線Ｙ１から線Ｙ２ａの間において、第１スリットＦ１を間に挟む様に、垂直方向に沿って設けられる。第４スリット２３６Ｆ４および第５スリット２３６Ｆ５は、線Ｙ２から線Ｙ３の間において、第１スリットＦ１を間に挟む様に、垂直方向に沿って設けられる。第１ガス排気口２３６Ｆの輪郭は、１つ以上の直線の組み合わせにより構成される。

すなわち、図１７に示される第１ガス排気口２３６Ｆは、線Ｙ１と線Ｙ２ｂの間において、最大幅Ｗ１（Ｗ１＝３Ｗ８）を有し、線Ｙ２ｂから線Ｙ２の間において、最小幅Ｗ３（Ｗ３＝Ｗ８）を有する。第１ガス排気口２３６Ｆの幅は、線Ｙ２から線Ｙ３の間において、最小幅Ｗ３（Ｗ３＝Ｗ８）から最小幅（Ｗ３）より広い所定幅Ｗ２（Ｗ２＝Ｗ３＋２Ｗ９）へ拡幅される。最大幅Ｗ１は、内管２０９の円周方向に沿って、複数の開口（第１スリット２３６Ｆ１の開口、第２スリット２３６Ｆ２の開口、及び、第３スリット２３６Ｆ３の開口）を形成すること構成されている。また、所定幅Ｗ２は、内管２０９の円周方向に沿って、複数の開口（第１スリット２３６Ｆ１の開口、第４スリット２３６Ｆ４および第５スリット２３６Ｆ５の開口）を形成することで構成されている。

このような形状の第１ガス排気口２３６Ｅにおいても、図４に示された第１ガス排気口２３６と、同様な効果を得ることが可能である。

（変形例７）
図１８は、変形例７に係る第１ガス排気口２３６Ｇの形状を示す図である。第１ガス排気口２３６Ｇの形状以外の構成は、図４に示される構成と同じであり、その説明は省略する。

第１ガス排気口２３６Ｇは、図４の第１ガス排気口２３６を、複数のスリットで構成したものである。この例では、異なる幅を有する第１ないし第５スリットＳＬ１―ＳＬ５によって、第１ガス排気口２３６Ｇが構成される。なお、第１ないし第５スリットＳＬ１―ＳＬ５の高さは、同一であるものとする。また、第１スリットＳＬ１は幅Ｗｃとし、第２スリットＳＬ２は幅Ｗｄとし、第３スリットＳＬ３は幅Ｗｅとし、第４スリットＳＬ４は幅Ｗｆとし、第５スリットＳＬ５は幅Ｗｇとする。これらの幅（Ｗｃ、Ｗｄ、Ｗｅ、Ｗｆ、Ｗｇ）は、Ｗｃ＞Ｗｄ＞Ｗｅ＞Ｗｇ＞Ｗｆの関係であるものとする。第１ないし第５スリットＳＬ１―ＳＬ５は、中心軸ＣＡ方向に、内管２０９内にウエハ２００が載置される複数の位置に対応して開口するように複数に分割して、内管２０９の壁に形成される。第１ないし第５スリットＳＬ１―ＳＬ５のおのおのの輪郭は、内管２０９の円周方向に長い長方形に形成される。

第１ガス排気口２３６Ｇは、線Ｙ１から線Ｙ２ａの間において、垂直方向（Ｙ方向）に、この例では、１段目のスリットから１８段目のスリットまでが配置される。

１段目および２段目のスリットのおのおのは、水平方向（Ｘ方向）に並べられた、２つの第１スリットＳＬ１により構成される。３段目および４段目のスリットのおのおのは、水平方向（Ｘ方向）に並べられた、２つの第２スリットＳＬ２により構成される。５段目から８段目のスリットのおのおのは、第１スリットＳＬ１により構成される。９段目から１１段目のスリットのおのおのは、第３スリットＳＬ３により構成される。１２段目から１６段目のスリットのおのおのは、第４スリットＳＬ４により構成される。１７段目のスリットは、第４スリットＳＬ４により構成される。１８段目のスリットは、第３スリットＳＬ３により構成される。第１ガス排気口２３６Ｇの輪郭は、１つ以上の直線の組み合わせにより構成される。

第１ガス排気口２３６Ｇは、線Ｙ１において、その幅は２つの第１スリットＳＬ１の幅２Ｗｃであり、最大幅Ｗ１を有する。第１ガス排気口２３６Ｇは、線Ｙ１から線Ｙ２ａにおいて、その幅が、幅２Ｗｃから、２つの第２スリットＳＬ２の幅２Ｗｄ、第１スリットＳＬ１の幅Ｗｃへと、徐々に狭められる。第１ガス排気口２３６Ｇは、線Ｙ２ａから線Ｙ２において、その幅が、第４スリットＳＬ４の幅Ｗｆであり、最小幅Ｗ３を有する。第１ガス排気口２３６Ｇは、線Ｙ２から線Ｙ３において、その幅が、最小幅Ｗ３（Ｗｆ）から、第４スリットＳＬ５の幅Ｗｇ、最小幅（Ｗ３）より広い所定幅Ｗ２である第３スリットＳＬ３の幅Ｗｅへと、徐々に拡幅される。最大幅Ｗ１は、内管２０９の円周方向に沿って、複数の開口（２つの第１スリットＳＬ１の開口）を形成すること構成されている。また、所定幅Ｗ２は、内管２０９の円周方向に沿って、第３スリットＳＬ３の開口を形成することで構成されている。

すなわち、図１８に示される第１ガス排気口２３６Ｇは、線Ｙ１において、最大幅Ｗ１（２Ｗｃ）を有し、線Ｙ２ａから線Ｙ２において、最小幅Ｗ３（Ｗｆ）を有する。第１ガス排気口２３６Ｆの幅は、線Ｙ３において、最小幅Ｗ３から最小幅（Ｗ３）より広い所定幅Ｗ２（Ｗｅ）へ拡幅される。

このような形状の第１ガス排気口２３６Ｇにおいても、図４に示された第1ガス排気口２３６と、同様な効果を得ることが可能である。

（変形例８）
以下、図１９から図２２を用いて、反応管２０３の変形例を説明する。
図１９は、上から見た反応管の水平断面図である。反応管（外管）２０３の中間部２０３ｂは、ほぼ円柱状であり、筒部（内管）２０９との間に間隙Ｓが設けられている。筒部（内管）２０９の内側は、処理室２０１を構成する。筒部（内管）２０９は、ほぼ円柱状であるが、排気出口２３０寄りの領域に、オプションのノズルを設置するための半円形形状の４つの突起部（バルジ）２０９ａを有している。筒部（内管）２０９と反応管（外管）２０３の中間部２０３ｂとの間には、ノズル室２２２が設けられる。

ノズル室２２２は、仕切り板２４８により３つに区画化され、各区画に１本のノズルが配置可能にされている。３本のノズル（３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃ）を３つの区画へ挿入するため、ノズル室２２２に対応する反応管（外管）２０３の下部２０３ｃの領域に、円弧型の穴２０３ｃｈ１が設けられる。筒部（内管）２０９には、３本のノズル（３４０ａ、３４０ｂ、３４０ｃ）から供給される処理ガスを処理室２０１へ供給するためのガス供給スリット２３５が設けられている。また、反応管（外管）２０３の下部２０３ｃの排気出口２３０の近傍の領域に、ガスの排気性能を向上させるため、円弧型の穴２０３ｃｈ２が設けられる。

図２０は、図１９に示される反応管を下方側から見た場合の下面図である。筒部（内管）２０９の下方は、開放された、ほぼ円形形状の穴部２０９ｈを有し、ボート２１７に積載された複数のウエハ２００を、穴部２０９ｈから処理室２０１へ、挿入可能となっている。ノズル室２２２に対応する反応管（外管）２０３の下部２０３ｃの領域に、円弧型の穴２０３ｃｈ１が設けられる。反応管（外管）２０３の下部２０３ｃの排気出口２３０の近傍の領域に、円弧型の穴２０３ｃｈ２が設けられる。

図２１は、図１９に示される反応管を右側方からみた垂直断面図である。反応管（外管）２０３の内部に、筒部（内管）２０９が設けられている。筒部（内管）２０９は、側面部２０９ｂと、天井部２０９ｃとを含む。反応管（外管）２０３の下部２０３ｃと筒部（内管）２０９の側面部２０９ｂの下部とが互いに結合し、一体化されている。天井部２０９ｃは、ほぼ円形形状の平板で構成される。側面部２０９ｂは、ほぼ円柱状の形状とされている。側面部２０９ｂにおいて、ノズル室２２２側には、積層された複数段のウエハ２００の配置領域に対応して、複数段のガス供給スリット２３５が設けられる。また、側面部２０９ｂにおいて、排気出口２３０の上側部分であり、かつ、積層された複数段のウエハ２００の配置領域に対応して、第１ガス排気口２３６が設けられる。なお、複数段のガス供給スリット２３５と第１ガス排気口２３６とは、側面部２０９ｂの対向ないし略正対する位置に設けられる。

ノズル室２２２は、積層された複数段のウエハ２００の配置領域の少し下あたりにおいて、切れ目２３３により、分割されている。この分割位置は、反応炉のヒータ２０７による加熱領域（灼熱領域）と、非加熱領域（不均一領域）との境界に対応し、切れ目２３３によって分割することにより、温度差による引張応力を抑制している。切れ目２３３の幅は十分小さいため、それによるガスの混合は無視できる。

また、側面部２０９ｂの下部には、パージガスの排出口とされる長方形形状の第２ガス排気口２３７が設けられる。第２ガス排気口２３７は、側面部２０９ｂの円周方向に３つ設けられており、処理室２０１の下側のパージカスを排気出口２３０へ積極的に流すために設けられる。

第１ガス排気口２３６の下端および上端は、複数段のガス供給スリット２３５の下端および上端と、Ｙ方向において、ほぼ同一の高さに配置されている。

図２２は、図１９に示される反応管を後方からみた垂直断面図である。筒部（内管）２０９の側面部２０９ｂの壁には、ウエハ２００の配置領域に対応して、第１ガス排気口２３６が設けられる。第１ガス排気口２３６は、この例では、図４で説明された第１ガス排気口２３６の形状である。第１ガス排気口２３６は、矩形の点線で示された第１ガス排気口形成領域２３６Ｒに対応する側面部２０９ｂの壁に形成される。第１ガス排気口２３６は、図１２―図１８に示される変形例１―７の形状とすることが可能である。

第１ガス排気口２３６の形成領域２３６Ｒの下側に対応する側面部２０９ｂの壁に、第２ガス排気口２３７が設けられる。また、第２ガス排気口２３７の開口部から、反応管（外管）２０３の下部２０３ｃに設けられた排気出口２３０の１部分が見えている。

実施形態によれば、以下に示す１つ又は複数の効果が得られる。

（１）上方の端が閉塞された円筒状の筒部（内管）２０９と反応管（外管）２０３とを有する２重反応管において、筒部（内管）２０９に、筒部（内管）２０９の中心軸に平行に第１ガス排気口（排気孔、スリット）２３６が設けられる。第１ガス排気口（排気孔、スリット）２３６は、筒部（内管）２０９の上方の端寄りで最大幅Ｗ１を有し、筒部（内管）２０９の下方の端寄りで最小幅Ｗ３を有し、最小幅Ｗ３となる位置より更に下方の端寄りにおいて、最小幅Ｗ３より広い所定幅Ｗ２を有する。第１ガス排気口（排気孔、スリット）２３６は、最小幅＞Ｗ３となる位置より更に下方の端寄りにおいて、最小幅Ｗ３より広い所定幅Ｗ２を有する形状としたので、筒部（内管）２０９のウエハ処理空間以外への処理ガスの流れ込みを防止できる。これにより、ウエハ２００間の処理ガスの速度分布を均一化することが出来るので、ウエハ２００間の膜厚差を均一化することが出来る。

（２）上記（１）において、第１ガス排気口（排気孔、スリット）２３６の最大幅Ｗ１および所定幅Ｗ２となる位置は、上下に積層される複数のウエハ２００が筒部（内管）２０９内に載置される際の複数のウエハ２００の上端部および複数のウエハ２００の下端部の位置に、略対応している。これにより、多段に積載された複数のウエハ２００の上端部から下端部において、第１ガス排気口から処理ガスを、効率的に排気できる。そのため、多段に積載された複数のウエハ２００間における処理ガスの速度分布を均一化することが出来るので、多段に積載された複数のウエハ２００間において、ウエハ２００間の膜厚差を均一化することが出来る。

（３）ボート２１７に一定の間隔（ピッチ）ｐで積載されたウエハ２００において、第１ガス排気口（排気孔、スリット）２３６の上端２３６Ｕは、最上部に載置されるウエハ２００の位置よりも、ｐ／２から２ｐだけ、高い位置に設定される。また、第１ガス排気口（排気孔、スリット）２３６の下端２３６Ｌは、最下部に載置されるウエハの位置よりも、ｐ／２から２ｐだけ低い位置に設定される。これにより、積載されたウエハ２００の最上部のウエハから最下部のウエハが、第１ガス排気口２３６の上端２３５Ｕから下端２３５Ｌの範囲内に位置されるので、積載されたウエハ２００の上下の全域から、第１ガス排気口２３６により、処理ガスを効率的に排気することが可能になる。

（４）反応管（外管）２０３は、真空ポンプ２４６に接続される排気出口２３０を有する。排気出口２３０は、筒部（内管）２０９の中心軸からみて、第１ガス排気口２３６と同じ方向に、第１ガス排気口２３６が所定幅Ｗ３となる位置よりも、更に、下方の端寄りに設けられる。これにより、ウエハ２００上の処理ガスの流れがほぼ均一化でき、ウエハ２００面内の処理ガスの流速むらの発生が抑制できる。

（５）筒部（内管）２０９は、排気出口２３０と略正対する位置に、パージガスを排気するための第２ガス排気口を有する。筒部（内管）２０９の処理室２０１の下側のパージカスを排気出口２３０へ積極的に流すことが出来る。排気出口２３０の部分の圧力と処理室２０１のウエハ領域の圧力との差を小さくして、圧力損失を最小限とすることができる。

なお、本例において、各種の排気口や排気出口が略正対すると言ったときは、筒部２０９の中心軸ＣＡから見て凡そ反対に位置することを意味する。たとえば、一方の開口部の任意の位置と、他方の開口部の任意の位置とを結ぶ直線が、中心軸ＣＡと交差しうる場合を含む。

また、本例の反応管は円筒形としたが、それに限らず、正多角形の筒状としても良い。

この出願は、２０１７年８月２５日に出願された日本出願特願２０１７−１６２０３５を基礎として優先権の利益を主張するものであり、その開示の全てを引用によってここに取り込む。

半導体基板等に対して、減圧下若しくは処理ガス雰囲気下或いは高温下で処理する装置に適用でき、例えば、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＡＬＤ、エピタキシャル成長等の堆積や、表面に酸化膜、窒化膜を形成する処理、エッチング処理、ガスによる急冷処理に適用できる。

１：基板処理装置
２００：基板(ウエハ)
２０１：処理室
２０３：反応管(外管)
２０９：筒部(内管)
２３０：排気出口
２３５：ガス供給スリット
２３６：第１ガス排気口
２３７：第２ガス排気口

Claims (16)

1. 内管と外管とを有する反応管を備えた基板処理装置であって、
   前記内管は、前記内管内にガスを供給するガス供給口の形成領域と対向或いは略正対する位置で、前記内管の中心軸に平行に設けられた第１ガス排気口を有し、
   前記外管は、前記内管の中心軸からみて前記第１ガス排気口と同じ方向に設けられた排気出口を有し、
   前記第１ガス排気口は、
   前記排気出口から相対的に最も遠い位置に設けられた第１の幅部と、
   前記第１の幅部に比べて前記排気出口に近い位置に設けられ、実質的に前記第１の幅部の幅以下で形成された第２の幅部と、
   前記第１の幅部と前記第２の幅部との間であって、前記第２の幅部側に、前記第１の幅部と前記第２の幅部よりも小さい幅を有する第３の幅部と、を有する基板処理装置。
2. 請求項１の基板処理装置において、
   前記最も遠い位置および前記第２の幅部の位置は、複数の基板が前記内管の内部に配置される際の両端の位置に対応する、基板処理装置。
3. 請求項２の基板処理装置において、
   前記排気出口は、前記第１ガス排気口の前記第２の幅部よりも下方の、前記反応管の下端寄りに設けられる、基板処理装置。
4. 請求項２の基板処理装置において、
   更に、前記内管に収容され、前記複数の基板を所定間隔（ｐ）で載置するボートを有し、
   前記第１ガス排気口の上端は、最上部に載置される基板の位置よりも、ｐ／２から２ｐ高い位置に設定され、
   前記第１ガス排気口の下端は、最下部に載置される基板の位置よりも、ｐ／２から２ｐ低い位置に設定される、基板処理装置。
5. 請求項３の基板処理装置において、
   前記内管は、前記排気出口と対向する位置に、パージガスを排気するための第２ガス排気口を有する、基板処理装置。
6. 前記内管は、前記ガス供給口としてのガス供給スリットを有し、
   前記ガス供給スリットは、前記内管の前記中心軸からみて、前記第１ガス排気口と反対側の前記内管の側壁に設けられる請求項３の基板処理装置。
7. 前記内管と前記外管とは、それぞれの下方の端において互いに結合し、一体化される請求項３の基板処理装置。
8. 前記ガス供給スリットが形成された部分を覆うように、前記内管の側部の一部を外側に張り出して形成されたガス供給エリアと、
   前記ガス供給エリア内にそれぞれ隔離された状態で収容される複数のノズルと、を更に備え、
   前記内管の側壁の一部であって、前記ガス供給エリアと前記内管内と間の境界を構成する境界壁を更に備え、
   前記ガス供給スリットは、前記境界壁に、周方向に長い複数の開口として形成され、
   前記ガス供給スリットは、複数のノズルに対応するように円周方向に複数列配列され、前記基板に対応するように複数段配列される請求項６に記載の基板処理装置。
9. 前記第１ガス排気口は、1つ以上の直線又は円弧の組合せによって形成された輪郭によって、連続的に幅が変化する単一の開口として形成される請求項６の基板処理装置。
10. 前記第１ガス排気口の前記第１の幅部は、前記内管の円周方向に、複数の開口を配置することで構成される請求項３の基板処理装置。
11. 前記第１ガス排気口の前記第２の幅部は、前記内管の円周方向に、複数の開口を配置することで構成される請求項３の基板処理装置。
12. 前記第１ガス排気口は、前記内管の前記中心軸方向に、前記内管内に基板が配置される複数の位置に対応して開口するように、複数に分割されたスリットにより構成される請求項３の基板処理装置。
13. 前記複数に分割されたスリットにおいて、
    前記分割されたスリットのおのおの輪郭は、前記内管の円周方向に長い長方形に形成される請求項３の基板処理装置。
14. 基板処理装置に用いられる反応管であって、
    前記反応管は、筒状の内管と外管とを有し、
    前記内管は、前記内管内に処理ガスを供給するガス供給口の形成領域と対向或いは略正対する位置で、前記内管の中心軸に平行に設けられた第１ガス排気口を有し、
    前記外管は、前記内管の中心軸からみて前記第１ガス排気口と同じ方向に設けられた排気出口を有し、
    前記第１ガス排気口は、
    前記排気出口から相対的に最も遠い位置に設けられた第１の幅部と、
    前記第１の幅部に比べて前記排気出口に近い位置に設けられ、実質的に前記第１の幅部の幅以下で形成された第２の幅部と、
    前記第１の幅部と第２の幅部との間であって、前記第２の幅部側に、前記第１の幅部と前記第２の幅部よりも小さい幅を有する第３の幅部と、を有し、
    前記排気出口は、前記内管の中心軸からみて、前記第１ガス排気口と同じ方向に、前記第１ガス排気口の前記第２の幅部よりも下方の、前記反応管の下端寄りに設けられる、反応管。
15. 筒状の内管と外管とを有する反応管に基板を収容する工程と、
    ガス供給口から前記内管内にガスを供給する工程と、
    前記内管に、前記ガス供給口の形成領域と対向或いは略正対する位置で、前記内管の中心軸と平行に設けられた第１ガス排気口と、前記外管に、前記内管の中心軸からみて前記第１ガス排気口と同じ方向に設けられた排気出口と、を順次通って前記ガスを排気する工程と、を備え、
    前記排気する工程では、前記排気出口から相対的に最も遠い位置に設けられた第１の幅部と、前記第１の幅部に比べて前記排気出口に近い位置に設けられ、実質的に前記第１の幅部の幅以下で形成された第２の幅部と、前記第１の幅部と前記第２の幅部との間であって、前記第２の幅部側に、前記第１の幅部と前記第２の幅部よりも小さい幅を有する第３の幅部と、を有する前記第１ガス排気口が用いられる半導体装置の製造方法。
16. 筒状の内管と外管とを有する反応管に基板を収容する工程と、
    ガス供給口から前記内管内にガスを供給する工程と、
    前記内管に、前記ガス供給口の形成領域と対向或いは略正対する位置で、前記内管の中心軸と平行に設けられた第１ガス排気口と、前記外管に、前記内管の中心軸からみて前記第１ガス排気口と同じ方向に設けられた排気出口と、を順次通って前記ガスを排気する工程と、を備え、
    前記排気する工程では、前記排気出口から相対的に最も遠い位置に設けられた第１の幅部と、前記第１の幅部に比べて前記排気出口に近い位置に設けられ、実質的に前記第１の幅部の幅以下で形成された第２の幅部と、前記第１の幅部と前記第２の幅部との間であって、前記第２の幅部側に、前記第１の幅部と前記第２の幅部よりも小さい幅を有する第３の幅部と、を有する前記第１ガス排気出口が用いられる基板処理方法。

Images