JP2009194006A - ガス輸送路およびこれを利用した半導体処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャリアガス、反応ガスを輸送するガス輸送管路に対して断熱材を被覆しなくても、安定した所定の温度でキャリアガス、反応ガス等を反応炉等に供給することができるガス輸送路を提供する。
【解決手段】真空断熱管と温度調節器を有するガス加熱手段とを交互にして多段に接続した管路を反応炉２０のガス供給口２０ａあるいはこれに接続されるフィルタ２７か、これらの手前に設けることで、この管路に断熱材を巻かなくても反応炉のガス供給口２０ａに近いところで目標とする温度のガスを吐出することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、ガス輸送路およびこれを利用した半導体処理装置に関し、詳しくは、半導体製造装置を含めた半導体処理装置の反応炉等へのキャリアガス、反応ガスを輸送するガス輸送管路に対して断熱材を被覆しなくても安定した所定の温度でキャリアガス、反応ガスを反応炉等に供給することができるガス輸送路およびこれを利用した半導体処理装置に関する。

例えば、低圧ＣＶＤ装置（ＬＰ−ＣＶＤ）等の反応炉では反応ガス等は、通常６００°Ｃ〜８００°Ｃの温度とされ、成膜の均一性と品質の向上を図るためにキャリアガスあるいは反応ガスが２００°Ｃ以上に加熱されてＬＰ−ＣＶＤに供給される。
そのため、この種のＣＶＤ装置では、ガス加熱装置で加熱したガスをガス輸送管に通して反応炉に供給している。
ところで、半導体製造の分野で扱うガスは、管を腐食させたり、塩化アンモニユム等の不要析出物が管壁に付着しやすいので、熱伝導率の高い、銅やアルミニュウム製の管を使用することは難しく、耐食性の高い金属、例えば、ＳＵＳ（ステンレススチール）製等の金属やセラミックス管が使用される。
ＳＵＳ製等のガス輸送管は、これにテープヒータ等を巻き付けてさらにシリコンラバー等の断熱材で被覆されるのが一般的である。そのため、例えば、管径が細い１／４インチの外径を持つガス輸送管であっても、断熱材を被覆した後の外径は、５０ｍｍφ〜７０ｍｍφ程度になる。

半導体処理装置における原料ガス供給系は、ガス管理上の問題から通常床下とならざるを得ない。そこで、ガス供給の原料系が床下に配置されることになり、反応炉は床上に配置される二階建て構造となる。そのため、反応炉までの管路長が長くなる傾向にある。
原料ガス供給系のガスや原料には、Ｎ2等のキャリアガス，ＮＨ3、モノシラン、ジクロルシランなどの反応ガスがあり、次世代半導体処理装置ではこれらに加えて誘電体などの個体材料や液体の原料が用いられる。これらの原料タンクやシリンダの後にはマスフローコントローラ（ＭＦＣ）、エアーバルブ（ＡＶ）、フィルタ等が設けられて原料ガス供給系が構成される。
この種の半導体製造装置は公知である（特許文献１）。また、反応炉手前にガス加熱装置を設けてパージガスを導入する半導体製造装置も公知である（特許文献１，２）。
特開２００７−１０３８０１号公報 特開２００３−２６８５５２号公報

キャリアガス、反応ガスをガス加熱装置で加熱して反応炉に供給する従来の配管システムは、ＳＵＳ製のガス輸送管をテープヒータ等を巻き付けて管自体を外部ヒータで加熱する。それにより輸送ガスの温度低下を防止する。さらにテープヒータ等の発熱部材の上からガス輸送管を断熱して反応炉にキャリアガス、反応ガスを送り出す構成を採る。
この種のガス輸送管の外部加熱は、ガス輸送管を流れるガスが層流となるために、熱が均一化されない問題がある。また、輸送管と輸送管とを結合する場合の結合部材等の構造上の問題から、またテープヒータ等の巻き付け状態から熱が低下するポケットが生じ易く、そこに輸送ガスが凝縮する温度かそれ以下になる場所（スコールドスポット）が発生し易い。
誘電体などの個体材料や液体の原料が用いられた場合にはコールドスポットで原料ガスが変質し易く、凝縮してそこがパーティクルの発生源になる欠点がある。
断熱材としてのグラスウール等は、パーティクルの発生やかさ張りなどの点で特にメンテナンス性が悪い。しかも、グラスウール断熱材、その他の断熱材であっも施工状態により反応炉に導入するキャリアガス、反応ガスの温度にばらつきを生じ易い。そのため、原料供給源から５ｍを越えるような比較的長い配管路を経て反応炉にガスが導入される場合には導入ガスの温度が安定していない。

その結果、ＬＰ−ＣＶＤなどでは成膜の均一性と品質とを確保できない場合がある。特に、回路配線幅が４０ｎ以下となる次世代半導体処理装置では、ＬＰ−ＣＶＤ等の反応炉への導入ガスは、回路微細化の関係で２００°Ｃ以上の温度で温度が一様に安定した状態でガスを導入することが必須になる。そのため、反応炉へ導入するガスの温度のばらつきが最近問題視されている。
原料供給源から５ｍを越えるような比較的長い配管路を経て反応炉にガスが導入される場合に、断熱性の高い真空断熱管を小型ガス管の接続分野で実質的な標準規格となっているＣＡＪＯＮ社製の商品名ＶＣＲ（継手コネクタ）の袋ナットと継手雄ナットとをガスケットを介して接続してガス輸送路とすることが考えられる。しかし、継手コネクタ部分での放熱があるので、この部分の断熱が必要になる。そのため管路長が長くなる場合には単に真空断熱管を結合して使用しても反応炉へ導入するガスの温度を安定化させることは難しい。ガス輸送路のすべてを二重断熱管を溶接接続して構成すると、最後に送出されるガスの温度が大きく低下するのと、ガス輸送路に柔軟性がなくなり、保守点検等の作業上の問題が生じ、実際上のガス輸送路としては適したものとはならない。

さらに、ＣＯ2削減などの地球温暖化対策を各種産業が模索している現在では、ガスを保温するために配管のほか、バルブ、管継手等を外部ヒータで加熱する従来の配管加熱方式では熱量消費が大きくなり、問題である。
また、次世代ＣＶＤ装置では、成膜材料が新しい液体原料あるいは固体原料を気化して使用することが必要になるために、その分、不要析出物がガス輸送路の管壁に付着しやすくなる。それを防止するために、各種の原料ガスは、成膜材料に応じてそれに適した温度管理をすることが必要になる。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、キャリアガス、反応ガスを輸送するガス輸送管路に対して断熱材を被覆しなくても、安定した所定の温度でキャリアガス、反応ガス等を反応炉等に供給することができるガス輸送路を提供することにある。
また、この発明の他の目的は、液体原料あるいは固体原料から反応ガスを半導体処理装置等の反応炉へガス輸送管路を介して供給する場合に安定した所定の温度で反応炉等に供給することができる半導体処理装置を提供することにある。
さらに、この発明の他の目的は、半導体処理装置等の反応炉から排出されるガスをガス輸送管路を介して無害化処理装置へ供給する場合に不要析出物がガス輸送路の管壁に付着するのを防止できる半導体処理装置を提供することにある。

このような目的を達成するための第１の発明のガス輸送路およびこれを利用した半導体処理装置の構成は、反応炉あるいはその他のワーク処理装置の処理ステージへキャリアガス、原料ガス等のガスを輸送するガス輸送路において、
複数の真空断熱管と、それぞれが所定の温度にガスの温度を調節するための温度調節器を有する複数のガス加熱手段とを備えていて、
真空断熱管とガス加熱手段とを交互にかつガス加熱手段が真空断熱管を挟んで多段に接続された管路を反応炉若しくは処理ステージのガス供給口とガス供給源との間においてガス供給口側に設け、ガスが凝縮しない温度以上であってかつ変質しない温度以下においてガスが管路を経てガス供給口まで輸送されるように各ガス加熱手段がガスをそれぞれに所定の温度に加熱するものである。
第２の発明は、キャリアガス、原料ガス等のガス供給源と反応炉若しくは処理ステージのガス供給口の間においてガス供給源側に設けられ所定の温度にガスを加熱する第１のガス加熱装置と、ガス供給口側に設けられ所定の温度か他の所定の温度にガスを加熱する第２のガス加熱装置と、複数の第１の真空断熱管と、所定の温度、他の所定の温度またはさらに他の所定の温度にそれぞれがガスの温度を調節するための温度調節器を有する複数のガス加熱手段とを備えていて、
ガス加熱手段と第１の真空断熱管を交互に順次接続して最後に第１の真空断熱管を接続した第１の管路により第１のガス加熱装置と第２のガス加熱装置との間を接続し、ガスが凝縮しない温度以上であってかつ変質しない温度以下においてガスが管路を経てガス供給口まで輸送されるように各ガス加熱手段がガスを所定の温度か、他の所定の温度か、あるいは他の所定の温度のいずれかの温度にそれぞれに加熱するものである。

ＶＣＲ等の継手コネクタで接続しない単体の真空断熱管は、その流入口から導入されたガスの温度とその流出口から吐き出されるガスの温度の差は、真空断熱管の長さと単位長さ当たりの放熱量との関係で決定され、後述する図２（ｂ）に示すような一次関数近似の減衰特性を持っている。
発明者等はこれに着目したものであって、第１の発明は、真空断熱管と温度調節器を有するガス加熱手段とを交互にして多段に接続した管路を反応炉のガス供給口あるいはこれに接続されるフィルタか、これらの手前に設けることで、この管路に断熱材を巻かなくても反応炉のガス供給口に近いところで目標とする温度のガスを吐出することができる。
第２の発明は、第１のガス加熱装置と第２のガス加熱装置とを間を複数の第１の真空断熱管を温度調節器付きのガス加熱手段で接続して真空断熱管の流入口から流出口までに減衰した熱量を間に設けたガス加熱手段で加熱して補うか、それ以上の温度に加熱して下流の真空断熱管に温度調節された所定の温度のガスを送り出し、反応炉のガス供給口に近い第２のガス加熱装置で目標とする温度のガスを吐出するものである。
特に、第２の発明では、配管系での温度低下及びコールドスポットが発生し易い場所に対応してガス加熱手段が設けることで、輸送ガスについてのコールドスポットを防止することができる。
なお、ガスが凝縮しない温度以上であってかつ変質しない温度以下の範囲としては、現在使用されている反応ガス、例えば、ＮＨ3、モノシラン、ジクロルシランなど、そして誘電体などの個体材料や液体の原料、ギャリアガスとしての、例えばＮ2，アルゴンガス等などにおいて下限が８０°Ｃ程度であり、上限が３００°Ｃ程度である。

これにより第１のガス加熱装置から所定の温度で送出されたガスは、第２のガス加熱装置において反応炉に導入する適切な温度のガスとして吐出されてフィルタ等を介して反応炉に供給することができる。その結果、たとえ原料供給源から比較的長い配管路を経て反応炉にガスが導入される場合であっても、反応炉に導入されるガスはその温度ばらつきがほとんど発生しないで済む。
また、真空断熱管と真空断熱管との間にガス加熱手段が設けられることにより、ガス輸送路のすべてを真空断熱管を溶接接続して構成するものではないので、ガス輸送路に柔軟性があり、保守点検等の作業性も向上する。
しかも、第１のガス加熱装置と第２のガス加熱装置とを間を複数の真空断熱管をガス加熱継手あるいは他のガス加熱装置等で接続することにより真空断熱管１本の長さを短くでき、そのことで真空断熱管１本での輸送ガスの放熱量を小さく抑えることができる。このことにより、小型なガス加熱継手で真空断熱管を接続でき、しかも、真空断熱管と真空断熱管との間に設けたガス加熱継手は、管路が曲折するところに用いることが可能である。

なお、ここでのガス加熱継手とは、ガス入力ポートとガス出力ポートとこれらガス入力ポートとガス出力ポートとを接続する加熱通路と温度調節器とを有していて、ガス入力ポートとガス出力ポートとの幅がＶＣＲ（継手コネクタ）に近いものとなっていて、ガス入力ポートとガス出力ポートとが継手接続できるような間隔になってかつガス入力ポートとガス出力ポートとを直線配置以外で構成することも可能なものである。
特に、ガス加熱継手の加熱通路は、ガス入力ポートとガス出力ポートとを接続する伝熱ブロックに通路として設けるとよく、発熱源を伝熱ブロックに通路に沿って埋設するとよい。
また、ガス加熱継手にさらにセンサを設けて温度調節器に換えて温度制御器としてセンサで検出した温度に応じて温度を温度制御するようにすることができる。
その結果、反応炉あるいはその他のワーク処理装置の処理ステージへの導入ガスの温度ばらつきを低減して導入ガスの温度を安定させることができ、ＬＰ−ＣＶＤなどでは成膜の均一性と品質とを確保し易くなる。

図１は、この発明のガス輸送路を適用した一実施例の半導体処理装置のシステム構成図、図２は、図１に示すシステムにおける真空断熱管を結合したガス輸送路の配管構造の説明図、図３は、図１における半導体処理装置の配管で使用されるガス加熱装置の一部断面平面説明図およびそのＡ−Ａ縦断面説明図、図４は、図３のガス加熱装置をガス加熱継手とした場合の説明図、図５は、曲折部分を接続する場合のガス加熱継手の横断面図、図６（ａ）は、Ｔ字継手の真空断熱管の構造の軸方向断面説明図、図６（ｂ）は、その分解説明図、そして図７は、図１に示すシステムにおけるガス輸送路の輸送ガスの温度変化の説明図である。

図１において、２０は、ＬＰ−ＣＶＤ等の縦型反応炉、２１はガス供給集積システム（ＩＧＳ）、２２はガス供給系配管路、２３は排出ガス処理系、３０は制御装置、そして３１はガス加熱継手に対する電源である。
縦型反応炉（以下反応炉）２０は、堆積棚にウエハが多数堆積されていて、外側がベルジャ（カバー）で覆われ、反応ガス供給路２０ａが下側側面に形成されている。
ＩＧＳ２１は、反応炉２０が設置されている床２４の床下エリア２５に配置され、反応炉２０は床２４上に配置される二階建て構造となっている。そして、床下エリア２５から床上エリア２６の反応炉２０までの管路長が５ｍ〜６ｍと長い。床下エリア２５は、通常、ユーティリテイエリアと言われ、床上エリアがワーキングエリアとなっている。

ガス供給系配管路２２は、原料ガス輸送管路２２ａとキャリアガス輸送管路２２ｂ、反応ガス輸送管路２２ｃ、ガス輸送管路２２ｄ、ガス輸送管路２２ｅ、そしてガス輸送管路２２ｆとからなる。
原料ガス輸送管路２２ａは、ＩＧＳ２１において生成ガス２として設けられた液体原料、固体原料等の原料ガス供給源２１ａに接続された輸送管路であり、キャリアガス輸送管路２２ｂは、ＩＧＳ２１のキャリアガス供給源２１ｂに接続された輸送管路であり、反応ガス輸送管路２２ｃは、ＩＧＳ２１において生成ガス１としての反応ガス供給源２１ｃに接続された輸送管路である。ガス輸送管路２２ｄは、これら原料ガス，反応ガス等をキャリアガスとともに搬送する床２４と並行に配管された横配管の輸送管路であり、ガス輸送管路２２ｅは、ガス輸送管路２２ｄに接続され床下エリア２５から床上エリア２６に縦に床２４を貫通する縦配管の輸送管路である。そして、ガス輸送管路２２ｆは、床上エリア２６において、床２４と並行に配管され反応炉２０に至る横配管の輸送管路である。
なお、これらの輸送管路は、一例であって、これらの他に原料ガス，反応ガスの供給源が設けられ、他のガス輸送の配管路が設けられていてもよい。
図面太線で示すこれらの輸送管路は、内管と外管（図６の１００Ａ，１００ｂ参照）との間を真空状態にした真空断熱管（真空二重管）で接続され形成される。

これとは別に、ガス排出輸送管路２３ａが反応炉２０の排出ガス処理系２３の排気管路として反応炉２０に接続され、ガス排出輸送管路２３ａとガス輸送管路２２ｆとを結ぶ排気系へのバイパス輸送管路２２ｇが設けられている。これら管路も図面太線で示すように真空断熱管（真空二重管）で形成されている。
これらガス輸送管路とは別にＩＧＳ２１のパージガス等の供給源２１ｄと反応炉２０とを接続するガス供給輸送管路２２ｉ、そして原料ガス供給源２１ａおよび反応ガス供給源２１ｃのそれぞれと、ガス排出輸送管路２３ａとの間をベントルート（減圧路／換気管路）として従来の配管で結ぶガス輸送管路２２ｉ，２２ｊがそれぞれ設けられている。
なお、ＩＧＳ２１は、それぞれ後部側にＮ2等のキャリアガスシリンダ，ＮＨ3、モノシラン、ジクロルシランなどの反応ガスシリンダなどが接続され、後部側からフィルタ、ポンプ、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）、エアーバルブ（ＡＶ）等がシリーズに接続されて構成されている。
ガス供給源２１ａにおいては、原料ガスとして高誘電率材料（Ｈiｇｈ-k）あるいは低誘電率材料（Ｌｏｗ-k）を供給する液体タンクが弁を介して接続され、液体タンクに高温の不活性ガスがフィルタを介して供給されてガス化する構成を採ることができる。このような原料ガスの輸送を想定してガス供給源２１ａのガス吐出口となるエアーバルブ（ＡＶ）の流出口と原料ガス輸送管路２２ａの管端部との間にガス加熱装置１０ｇを設けてある。

横配管のガス輸送管路２２ｄは、ガス加熱装置１０ａで接続された２本の真空断熱管１００ａ，１００ｂとからなり、図面左側の管端部が１本の真空断熱管からなるキャリアガス輸送管路２２ｂとエルボ型のガス加熱継手１０１ａを介して接続されている。その図面右側の管端部は、縦配管のガス輸送管路２２ｅの管端部とガス加熱継手１０１ｂで接続されている。
ガス輸送管路２２ｄは、管端の途中において真空断熱管による原料ガス輸送管路２２ａと真空断熱管による反応ガス輸送管路２２ｃとにそれぞれＴ字真空断熱継手管１０６ａ，１０６ｂを介して接続されている。そしてガス加熱装置１０ａは、Ｔ字真空断熱継手管１０６ａとＴ字真空断熱継手管１０６ｂとの間に設けられ。これらＴ字管路は２つのガスを混合する。
縦配管のガス輸送管路２２ｅは、２個のガス加熱装置１０ｂ，１０ｃと３本の真空断熱管１００ｃ，１００ｄ，１００ｅとを交互に接続した管路であり、両端部にガス加熱継手１０１ｂとガス加熱継手１０１ｃとが設けられ、ガス加熱継手１０１ｃを介してガス輸送管路２２ｆの管端部に接続されている。

ガス輸送管路２２ｆは、１本の真空断熱管１００ｆでガス加熱継手１０１ｃとガス加熱装置１０ｄとを接続する管路である。ガス加熱装置１０ｄは、反応炉２０の反応ガス供給口２０ａの手前に設けられるフィルタ２７にエアーバルブ（ＡＶ）２７ａを介して接続されている。エアーバルブ（ＡＶ）２７ａと反応炉２０の反応ガス供給口２０ａとの間は、フィルタ２７とガス加熱装置１０ｆとが真空断熱管で順次接続されて真空断熱管を介して反応ガス供給口２０ａに至る。
真空断熱管１００ｆは、途中でＴ字真空断熱継手管１０６ｃでバイパス輸送管路２２ｇに分岐されてガス加熱装置１０ｅ、エアーバルブ２７ｂ、ガス加熱継手１０１ｄ、真空断熱管１００ｇ、ガス加熱継手１０１ｅ，真空断熱管１００ｈを経てガス供給輸送管路２２ｉにＴ字真空断熱継手管１０６ｄで接続されている。

ここで、真空断熱管は、通常、ガス流入口の温度が１ｍ当たり、１０％程度低下する。そこで、前記の真空断熱管１００ａ〜１００ｆとガス加熱継手１０１ａ〜１０１ｃ、そしてガス加熱装置１０ａ〜１０ｄとによるガス供給系配管路２２のガス輸送路においては、配管系での温度低下及びコールドスポットが発生し易い場所に対応してガス加熱装置１０ａ〜１０ｄあるいはガス加熱継手１０１ａ〜１０１ｃが設けられる。この実施例では、その他のガス輸送経路に挿入されたガス加熱装置あるいはガス加熱継手ついても同様である。そこで、ここでは、ガス輸送路の温度がコールドスポットが発生しない温度になるように１本の真空断熱管の長さを２ｍ以下にしてある。その長さが２ｍを越えると、輸送ガスの温度が２０％以上低下してガス加熱継手１０１ａで再加熱してもガス輸送温度が低い場合にはガス輸送路の温度がコールドスポットが発生しない温度になるようにその温度調整器７で温度調整することが難しくなるからである。通常、輸送されるガスの最低温度は、１００°Ｃ程度となるので、これ以下にならない間隔で各ガス加熱手段が設けられることになる。
なお、ＩＧＳ２１の各ガス送出口に設けられたエアーバルブ（ＡＶ）と各ガス輸送管路２１ａ〜２１ｃとの間には、前記のガス加熱装置１０ａ〜１０ｄとは別にガス加熱装置１０ｇ，１０ｈ，１０ｉが設けられている。これらガス加熱装置１０ｇ，１０ｈ，１０ｉは、必要に応じて設けられる。
各ガス加熱装置１０ａ〜１０ｉと各ガス加熱継手１０１ａ〜１０１ｅにはそれぞれに温度調節器が設けられている。ガス加熱装置１０ａと原料ガス供給源２１ａおよび反応ガス供給源２１ｃとの間は、ガス加熱装置１０ａを設けているので、必ずしも真空断熱管で接続する必要はないが、真空断熱管で接続することが好ましい。

ガス加熱装置１０ｄからフィルタ２７を経て反応炉２０へ至るガス輸送路は、比較的短い経路、例えば、１ｍ程度であり、ガス加熱装置１０ｆが設けられているので、従来と同様な配管接続であってもよいが、ここも真空断熱管で接続することが好ましい。
また、エアーバルブ（ＡＶ）２７ａとフィルタ２７とガス加熱装置１０ｆとは削除されて、ガス加熱装置１０ｄと反応ガス供給口２０ａとの間が真空断熱管で接続されていてもよい。また、エアーバルブ（ＡＶ）２７ａとフィルタ２７とガス加熱装置１０ｆのすべてではなく、いずれか１つの部品あるいは複数の部品が設けられてよい。ガス加熱装置１０ｆが削除されてガス加熱装置１０ｆの位置にガス加熱装置１０ｄが置かれてもよい。
図１において、この発明を適用したガス輸送路としては、ガス加熱装置１０ａ〜ガス加熱装置１０ｄと、原料ガスとして高誘電率材料（Ｈiｇｈ-k）あるいは低誘電率材料（Ｌｏｗ-k）などを供給するような場合を仮定したガス輸送路として、ガス加熱装置１０ｇを開始点としたガス加熱装置１０ｇ〜ガス加熱装置１０ｄのガス輸送路とがある。
後者のガス輸送路では、キャリアガスと原料ガスとは、Ｔ字真空断熱継手管１０６ｂで混合される。そのため、ここでの温度ができるだけ同じ温度となるように、ガス加熱装置１０ａとガス加熱装置１０ｇの温度調節器によるガス加熱温度が設定される。
ガス供給系配管路２２におけるガス加熱装置１０ａ〜１０ｄ，１０ｇとガス加熱継手１０１ｂ，１０１ｃとは、それぞれＩＧＳ２１から縦型反応炉２０に導入されるキャリアガスと反応ガスを、例えば、１２０°Ｃ以上の温度のガスとして導入するための温度調節器を有するガス加熱手段である。これらは、真空断熱管１００ａ〜１００ｆと交互に配置され、ガス加熱手段１０１ｂ，１０１ｃは、このガス輸送路において多段に設けられている。なお、ガス加熱装置１０ｂ，１０ｃ，１０ｇは、ガス加熱継手に置き換えられてもよい。多段接続は、真空断熱管を最初にしてもガス加熱継手を最初にしてもよい。
なお、ガス加熱装置１０ｅ〜１０ｆ，ガス加熱装置１０ｈ，１０ｉについては温度調節器が設けられていなくてもよい。

ガス加熱装置１０ａとガス加熱装置１０ｇは、ユーティリテイエリア２５において、ＩＧＳ２１から供給された輸送ガスを最初に所定の温度に加熱する加熱装置であり、ガス加熱装置１０ｄは、ワーキングエリアエリア２５において、反応炉２０に輸送ガスを最後に所定の温度に加熱して供給する最後の温度調節器付きの加熱装置である。
反応炉２０の手前のガス加熱装置１０ｆは、制御装置３０により目標温度に制御される温度制御装置が設けられているものであり、これについては後述する。
このように、ガス加熱装置１０ａ（ガス加熱装置１０ｇ）とガス加熱装置１０ｄとの間を真空断熱管１００ａ〜１００ｆとガス加熱手段１０１ｂ，１０１ｃとで接続することで、外部加熱や断熱材を被服しない真空断熱輸送管路が形成される。これにより、縦型反応炉２０でのウエハに対する成膜の均一性と品質の向上を図ることができ、不要析出物がガス輸送路の管壁に付着を防止するとができる。

ガス加熱装置１０ａ（ガス加熱装置１０ｇ）〜ガス加熱装置１０ｄとの間に設けられた多段接続の真空断熱管１００ａ〜１００ｆとガス加熱継手１０１ｂ，１０１ｃとで形成される真空断熱輸送管路は、輸送ガスの温度を再加熱することで所定の温度にばらつきなく維持することができる。
すなわち、この発明では、ガス加熱装置１０ａあるいはガス加熱装置１０ｇからガス加熱装置１０ｄに至るガス供給系配管路２２のガス輸送路について、真空断熱管とガス加熱装置あるいはガス加熱継手により交互に多段接続するものである。このような管路の最低限の構成としては、反応ガス供給口２０ａとＩＧＳ２１のガス供給源との間において少なくとも反応ガス供給口２０ａ側に設けられればよい。それがガス加熱装置１０ｃ〜ガス加熱装置１０ｄである。
それによりガス加熱装置あるいはガス加熱継手などの各ガス加熱手段において輸送されるガスが所定の温度に加熱することができ、ガスの温度のばらつきを低減することができるからである。その詳細は、後述する図２において説明する。
しかも、ガス加熱装置１０ａ（ガス加熱装置１０ｇ）〜ガス加熱装置１０ｄのガス輸送経路においては、コールドスポットの発生が防止できかつ輸送されるガスの温度のばらつきを低減することができる。
以下では、ガス加熱装置１０ａ〜ガス加熱装置１０ｄまでのガス輸送経路を代表として説明し、ガス加熱装置１０ｇ〜ガス加熱装置１０ｄのガス輸送路については、ガス加熱装置１０ａをガス加熱装置１０ｇに読み替えることでその説明を割愛する。

制御装置３０は、ＩＧＳ２１の各ガスシリンダを制御し、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）、エアーバルブ（ＡＶ）等を制御するとともに、圧力センサ（図示せず）、ガス累積流量計（図示せず）などから各種の測定値を得る。

制御装置３０は、これらエアーバルブ（ＡＶ）を含めた各種バルブのＯＮ／ＯＦＦ、圧力センサ（図示せず）、ガス累積流量計（図示せず）などから各種の測定値を得て、供給系のガスの温度と流量、排出系のガスの温度と流量等を制御する。さらに、各種の測定値に応じて制御装置３０は、ガス加熱装置１０ｆの加熱するガスの温度をこれに内蔵された温度制御装置を制御することで制御する。
図示していないが、ガス加熱装置１０ｄの後に気化器が設けられていてもよい。また、ガス加熱装置１０ａ〜ガス加熱装置１０ｄに至る真空断熱輸送管路の途中あるいは後部には気化器が設けられていてもよい。
気化器は、Ｎ2等のキャリアと原料ガスとを混合して原料ガスを気化してさらにガス化する。気化器でガス化されたガスは、切換型エアーバルブ（ＡＶ）に供給される。
気化器が設けられている場合には、気化器の手前はもちろんのこと、気化器から反応炉２０に向かって多段接続の真空断熱管１００とガス加熱手段の経路を形成するとよい。

排出ガス処理系２３は、ガス排出輸送管路２３ａにより縦型反応炉２０に接続されている。ガス排出輸送管路２３ａを排気ポンプへと接続して、排ガスをこれに導き、排気ポンプからガス輸送管路で排気ガスを無害なガスに処理する除害処理装置２８に至る。排気ポンプと除害処理装置２８等からなる排出ガス処理系の各部も制御装置３０に制御される。
排出ガス処理系２３にも前記ガス加熱装置１０ｃ〜ガス加熱装置１０ｄと同様なガス加熱手段と真空断熱管とを交互に設けたガス輸送管路とすることができる。ここでのガス加熱装置は、塩化アンモニユム等の不要析出物の排出管路、吸引ポンプ等への付着を排除することができる。コールドスポットの生じやすい配管パーツの前段に実装するとよく、それによりコールドスポットの発生を防止することができる。

図２は、図１に示すシステムにおける真空断熱管を結合したガス輸送路の配管構造の説明図であって、真空断熱管とガス加熱手段とを結合したガス輸送管路は、図２（ａ），図２（ｃ），図２（ｄ）に示す継手配管ユニットを結合して形成される。
図２（ａ）は、直線結合型の継手配管ユニット１０２であり、２本の真空断熱管１００（１００ａ〜１００ｆを代表して）をガス加熱装置１０（ガス加熱装置１０ａ〜１０ｆ）あるいはガス加熱継手１０１（ガス加熱継手１０１ａ〜１０１ｅを代表して）で直線状に袋ナットと雄ナットにより螺合結合して構成される。
図面左側の真空断熱管１００は、その一部を破断して内管と外管との関係が見えるようにしてある。内管と外管とのいずれか一方の管端部は、折り曲げられて他方の壁面に溶接され、管端部が封止されて内管と外管との間の空間が真空状態にされる。
なお、ガス加熱装置１０あるいはガス加熱継手１０１にさらにセンサを設けて温度調節器を温度制御装置に換えてセンサの検出温度に応じてガスの温度を目標の温度となるように制御するようにしてもよい。反応炉２０の反応ガス供給口２０ａの前に設けられた前記したガス加熱装置１０ｆは、このような加熱装置である。

図２（ｂ）に示すように、真空断熱管１００は、その長さと単位長さ当たりの放熱量との関係で決定され、ｍ単位当たりで１０％程度の温度が低下する一次関数近似の減衰特性を持つ。
そこで、図２（ｂ）の温度特性グラフ１０３に示すように真空断熱管１００の流入口１００ｉに所定の温度Ａで供給された輸送ガスを流出口から温度Ａより低下した温度Ｂで受けてガス加熱装置１０（ガス加熱継手１０１）で再加熱して温度Ｂからガスの温度をより高い温度Ｋとして後段の真空断熱管１００の流入口に送り出して後段の真空断熱管１００の流出口１００ｊで温度Ｃの輸送ガスを吐出する。なお、温度Ｋは、温度調節器７で調整した場合には、バイメタルでは±５°Ｃ程度の制御誤差がある。
ここで、真空断熱管１００の流出口１００ｊの温度Ｃは、再加熱温度Ｋと、後段の真空断熱管１００の長さとにより決定でき、真空断熱管１００の流入口１００ｉの温度Ａあるいはその流出口のガスの温度Ｂが多少変化して流出口１００ｊでの温度Ｃは、温度Ｂが低く、温度Ｋまでに加熱できないような例外の場合を除いてほとんどの場合は影響を受けることはない。
多段接続の真空断熱管１００と多段接続ガス加熱手段とで形成されるガス加熱装置１０ａ〜ガス加熱装置１０ｄに至る真空断熱輸送管路は、前記のような例外が生じても、ガス加熱装置１０ｄから吐出されるガスの温度を補償できる。これがガスの温度のばらつきを低減することができる理由である。そこで、途中の真空断熱管１００の長さに応じて後述する図７（ａ）に示すような特性を得ることができる。

図２（ｃ）は、２本の真空断熱管１００，１００をガス加熱装置１０（ガス加熱継手１０１）でエルボ型に継手接続するエルボ型継手配管ユニット１０４であって、ガス加熱装置１０（ガス加熱継手１０１）のガス入力ポート１に対してガス出力ポート２を時計方向に９０°方向回転させて、管路の曲折部を接続するものである。なお、その角度は、９０°に限定されるものではない。
図２（ｄ）は、ガス入力ポート１に対してガス出力ポート２を反時計方向に９０°方向回転させて、管路の曲折部を接続するエルボ型継手配管ユニット１０５である。
これら接続ユニット１０４，１０５においても図２（ｂ）と同様な温度特性でガスを輸送することができる。
これら図２（ａ）、図２（ｃ）、図２（ｄ）の接続ユニット１０２，１０４，１０５を使用することで、ガス加熱装置１０ａ〜ガス加熱装置１０ｄに至る図１に示す真空断熱のガス輸送管路に限らず、各種の曲折した構造のガス輸送路を形成してガスを輸送することができる。
なお、図２（ｄ）に示すエルボ型継手配管ユニット１０４は、図１においてはガス加熱手段１０１ａ，１０１ｃ，１０１ｅにおいて使用され、図２（ｃ）に示すエルボ型継手配管ユニット１０５は、ガス加熱手段１０１ｂ，１０１ｅにおいて使用されている。
ここで、ガス加熱継手１０１とは、図２（ａ）に示すように、ガス入力ポート１とガス出力ポート２とこれらガス入力ポート１とガス出力ポート２とを接続する加熱通路と温度調節器７とを有していて、ガス入力ポート１とガス出力ポート２との幅がＶＣＲ（継手コネクタ）に近いものとなっていて、ガス入力ポート１とガス出力ポート２とが継手接続できるような間隔でありかつ図２（ｃ），図２（ｄ）に示すように、ガス入力ポートとガス出力ポートとを直線配置以外で構成することも可能なものである。

図３（ａ）は、図１における半導体処理装置の配管で使用されるガス加熱装置の一部断面平面説明図、図３（ｂ）は、そのＡ−Ａ縦断面説明図である。
ガス加熱装置１０は、ここではサイクロン加熱通路を設けることで、加熱効率を向上させてガス加熱装置を小型化する。それによりこのガス加熱装置の構造をそのままガス加熱継手１０１として利用することができる。
図３（ａ）は、温度調節機能付きガス加熱装置の一部断面平面説明図であって、ガス加熱装置１０は、図１におけるガス加熱装置１０ａ〜１０ｉの具体例である。
１はガス導入管路を形成するそのガス入力ポート、２はガス流出管路を形成するそのガス出力ポートであり、３は、底部が開放された箱形の真空断熱カバー（ハウジング）である。真空断熱カバー３は、図３（ａ）では内部が見えるように上部で横断面にしてある。これには、内部に真空層３ａが形成されている。
図３（ｂ）は、ガス加熱装置１０のＡ−Ａ縦断面図であって、伝熱ブロック４は、ＳＵＳ（ステンレススチール）製のものであって、全体として逆Ｕ字型のガス加熱通路が形成された角柱シリンダとなっている。伝熱ブロック４の内部には、逆Ｕ字に折曲げられた断面円形で直線状をなす中空加熱路５が形成されている。

図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、中空加熱路５は、ガス入力ポート１が接続されている伝熱ブロック４の下端から断面円形の円柱状の中空路５１がそのまま直線状に立上がり、上部にある円柱状の連通中空路５２に結合してここでクランク状に横に折曲げられている。伝熱ブロック４には中空路５１に隣接して円柱状の中空路５３が設けられていて、連絡中空路５２の先が中空路５３の頭部で接続されて中空路がここでクランク状に下に折曲げられている。中空路５３は、そのまま直線状に立下がり、中空路５３の端部が中空路５１の端部と対応するところまで形成され、中空路５３の端部にガス出力ポート２が接続されている。
図３（ａ），図５（ａ），図５（ｂ）に示すように、中空路５３に対して中空路５１は、所定のオフセットΔｄをもって伝熱ブロック４の内部に形成されている。したがって、連絡中空路５２は、図３（ａ）に点線で示すように水平方向において所定の傾斜をしている。

伝熱ブロック４の頭部には真空断熱カバー３の内側と伝熱ブロック４との間に空間６が設けられ、そこに温度調節器７が伝熱ブロック４の頭部に装着されて設けられている。これにより真空断熱カバー３の内側に収納されている。この温度調節器７は、例えば、内部に１００°±５°ＣでＯＮ／ＯＦＦするバイメタル等が内蔵されていて輸送ガスを温度を所定の温度に加熱する。また、これは、１００°±５°Ｃ〜１５０°±５°Ｃの範囲を摘み等で温度を外部から設定する独立に温度設定が可能な温度調節器としてもよい。このような温度調節器７を設けることで制御装置３０により温度制御をしなくて済む。しかし、連絡中空路５２に臨むところに温度センサを設けてこの温度センサの検出値に応じてガスが目標温度になるように制御装置３０により制御してもよい。
なお、温度調節器７は、シースヒータとして後述する各抵抗発熱体８，８ａ，９，９ａに電源３１から電力を供給して抵抗発熱体の発熱量がバイメタル等で調整される。

図３（ｂ）では、伝熱ブロック４は、頭部と底部とが一体型のものとして図示しているが、これは、通路がクランク状に折曲がる連絡中空路５２が形成された矩形の頭部ブロック４１と、所定のオフセットをもって中空路５１と中空路５３とを形成した角柱の本体ブロック４２とかなり、内壁があらかじめ鏡面仕上げされた矩形の頭部ブロック４１と内壁あらかじめ鏡面仕上げされた本体ブロック４２とを製造した後にこれらを後から接合して一体化したものである。４３は、これらをレーザ溶接により接合した溶接線である。
図３（ｂ）のＡ−Ａ縦断面説明図に示すように、ガス入力ポート１は、その流出口１２が伝熱ブロック４の底部において中空路５１の下端部に結合され、ガス出力ポート２もその流入口１３が伝熱ブロック４の底部となる中空路５１の下端部に結合されている。
これにより、中空加熱路５は、途中で折り返して元の方向へと戻る折り返す断面円形の通路となる。なお、１１は、ガス入力ポート１の流入口、１４は、ガス出力ポート２の流出口である。

図３（ｂ）では、ガス入力ポート１とガス出力ポート２は、伝熱ブロック４（本体ブロック４２）から切り出された状態のものとして本体ブロック４２と一体物として示してあるが、ガス入力ポート１とガス出力ポート２とは、外周をねじ切りした別の管部材で構成してこれを伝熱ブロック４の底部から少し上に穿孔されたねじ孔に螺合結合して伝熱ブロック４（本体ブロック４２）に一体的に結合して設けられてもよい。
ガス入力ポート１とガス出力ポート２は、例えば、次の図４の実施例のガス加熱継手において説明するように、ガス導入管路を形成する管の本体ブロック４２から突出した部分の外周にねじが切られ、図２（ａ），図２（ｃ），図２（ｄ）で示したようにガス輸送管の端部に設けられた真空断熱管の継手部材と螺合結合されることでガス輸送管に結合される継手管部となっていもよい。
なお、ガス輸送管の継手が溶接継手である場合には外周はねじが切りされることなく直接継手管部の外周に相手方の溶接継手部材が嵌合する形態で結合されることになる。さらに、継手管部に袋ナット等の雌型の継手部材が装着されていてもよく、この場合にはガス輸送管の雄ナット等の継手部材と螺合することになる。この場合にも同様に継手管部の外周のねじが切りは不要である。
図３（ａ）に示すように、ガス入力ポート１の流出口１２が接続される中空路５１の下端における円柱中空路の断面円１６（図５（ａ）参照）は、その外周に流出口１２が接線方向で接続されるように断面円の中心は、中心線Ｏから所定量Δｄ分オフセットした位置にある。

図３（ｂ）に示すように、円柱中空路の断面円１６（図５（ａ）参照）の外周とガス入力ポート１の流出口１２とを外周の接線方向で接続するために案内孔１７が穿孔されている。案内孔１７は、ガス入力ポート１の流入口１１の口径よりも小さい口径のものであって、案内孔１７の先がガス入力ポート１の流出口１２となり、流入口１１と流出口１２とを連通させるためにガス入力ポート１の流入口１１の中心線よりも外側に偏って案内孔１７が設けられている。これにより、流入口１１に導入されたガスは、円柱中空路の断面円１６（図５（ａ）参照）の外周の接線方向あるいはこれに平行な方向に噴射されることになる。
図３（ａ）に示すように、オフセットΔｄにより空いた伝熱ブロック４の拡大領域にシースヒータ等の円柱状の抵抗発熱体８が中空路５１に沿ってこれに隣接して伝熱ブロック４に穿孔された縦孔１８に沿って縦に埋設されている。また、伝熱ブロック４には、シースヒータ等の円柱状の抵抗発熱体９が中空路５３に沿ってこれに隣接して伝熱ブロック４に穿孔された縦孔１９に沿って縦に埋設されている。

ガス入力ポート１に導入されるガスは、前記した案内孔１７を介して中空路５１に下側から導入される。これにより、導入されたガスは、円柱中空路の断面円１６（図５（ａ）参照）の壁面に沿って回転してサイクロンとなって中空路５１を昇り、中空路５１の側壁面に接して中空路５１から熱の伝達を受ける。その結果、ガスと中空路５１との単位時間当たりの接触面積が向上して高速にガスが加熱される。そのサイクロン状態となったガスは、連絡中空路５２を経てそのまま中空路５３に至り、中空路５３を下って下側からガス出力ポート２へと抜ける。その結果、導入されたガスは、短い距離の中空加熱路５で高速に２００°Ｃ以上の温度に加熱することが可能になる。しかも、中空加熱路５が逆Ｕ字となっているので、伝熱ブロック４は小型なもので済む。

図４は、図３のガス加熱装置１０をガス加熱継手とした場合の説明図であって、反応ガスの各ガス輸送管路の管外径を１／４インチ（≒６．３ｍｍ）程度にすると、図３に示す温度調整器付きガス加熱装置１０は、その大きさが２５ｍｍ×２５ｍｍ程度か、それ以下で高さを６０ｍｍ以下に抑えられる。これに対して真空断熱カバー３を加えてもその高さは９０ｍｍ程度か、それ以下にできる。これにより、ガス入力ポートとガス出力ポートとの幅がＶＣＲ（継手コネクタ）に近いものとなっていて、ガス入力ポートとガス出力ポートとが継手接続できるような間隔になる。しかも、ガス入力ポートとガス出力ポートとを直線配置以外で構成することも可能になる。
そこで、図３（ａ），（ｂ）に示す温度調節機能付きガス加熱装置１０を図１におけるガス加熱継手１０１ａ〜１０１ｅとしてガス輸送管同士を結合することに利用することができる。

図４に示すように、ガス加熱継手１０１は、ガス導入管路を形成しているガス入力ポート１の管外周部分をねじ切りして螺合溝６０ａを形成して雄ボルトとなる円筒の継手管部６０をガス加熱装置１０に形成する。同様に、ガス流出管路を形成しているガス出力ポート２の管外周部分をねじ切りして螺合溝６１ａを形成して雄ボルトの継手管部６１とする。
さらに、ガス入力ポート１の継手管部６０の先端側には管軸方向に沿ってガスケット６２を押圧する山形の円形突起６０ｂを設ける。ガス出力ポート２の先端側にも同様なガスケット６２を押圧する山形の円形突起６１ｂを設ける。

これにより、ガス輸送管６３の管端に設けられた袋ナット（螺合継手部材）６４を継手管部６０にガスケット６２を介して螺合結合することで、図４に示すガス加熱継手１０１ａ〜１０１ｅの具体例であるガス加熱手段１０１においてそのガス入力ポート１にガス輸送管６４をシール状態で接続することができる。
同様に、ガス輸送管６５の管端に設けられた袋ナット（螺合継手部材）６６を継手管部６１にガスケット６７を介して螺合結合することでガス加熱手段１０１のガス出力ポート２にガス輸送管６５をシール状態で接続することができる。
なお、袋ナット（螺合継手部材）６４，６６は、それぞれ透明にして内部の結合状態が見えるように図示してある。これらは、真空断熱管１００の端部に設けられているものである。
以上は、継手管部６０と継手管部６１が雄ボルト型になっている場合であるが、継手管部６０と継手管部６１は、それぞれ管端部に袋ナットを設けて雌型にしてもよい。これは、例えば、図３（ａ），（ｂ）のガス入力ポート１とガス出力ポート２の管軸方向の管先端側外周にフランジを設けて袋ナットが外れないように装着しておけばよい。

なお、図３（ａ），（ｂ）のガス入力ポート１とガス出力ポート２の管軸方向の管先端側には、図示するように、円形突起６０ｂ，円形突起６１ｂと同様なガスケットを押圧する突起がすでに設けられている。
もちろん、ガス入力ポート１とガス出力ポート２の継手管部の一方を雄型とし、他方を雌型としてこれらを組み合わせることもできる。
ところで、図４の断面図に示すように、この実施例では、ガス加熱手段１０１の底部にも真空断熱カバー３ｂが設けられている。この真空断熱カバー３ｂは、真空断熱カバー３の裾部分にキャップとして装着されて真空断熱カバー３と一体化され、ガス加熱手段１０１を全体的にカバーする。また、連通中空路５２の上部の両端部の側壁は円形に形成してある。

図５は、曲折部分を接続する場合のガス加熱継手の横断面図である。
図５（ａ）は、図４で示すガス入出力ポートの対向配置からガス出力ポート２を反時計方向に９０°回転させた位置で中空路５３の下端においてガス出力ポート２の流入口１３を中空路５３に接続した具体例である。これは、図２（ｄ）のエルボ型継手配管ユニット１０５で用いられるガス加熱継手である。
伝熱ブロック４の中心に向かうガス入力ポート１の流入口１１の中心線Ｏとガス出力ポート２の流出口１４の中心線Ｌとは、伝熱ブロック４の中心で直角にクロスする。中心線に対するオフセットΔｄは、伝熱ブロック４の中心に向かうガス入力ポート１の流入口１１の中心線の方向に対して設定される。オフセットにより空いた伝熱ブロック４の拡大領域の外側からみて奥の位置にシースヒータ等の円柱状の抵抗発熱体８，９をそれぞれ中空路５１，中空路５３に沿って埋設する。
ところで、この実施例では、案内孔１７は、一方の壁面がガス入力ポート１の流入口１１の壁面に沿っていて、断面円１６の外周と結合し、他方の壁面が断面円１６の外周の方向に向かって円錐上に絞り込まれた孔になっている。

図５（ｂ）は、図４で示すガス入出力ポートの対向配置からガス出力ポート２を時計方向９０°に回転させた位置で中空路５３の下端においてガス出力ポート２の流入口１３を接続した具体例であって、これは、図２（ｃ）のエルボ型継手配管ユニット１０４で用いられるガス加熱継手である。
図５（ａ）の具体例を入力ポート１の流入口１１の中心線の方向にミラーを置いてミラー反転した配置関係になっている。
いずれの場合も配管結合において、ガス入出力ポートが曲折できる構造である。
なお、図５（ａ），図５（ｂ）のガス加熱継手１０１は、ガス加熱装置１０であってもよいことはもちろんである。

図６（ａ）は、Ｔ字継手の真空断熱管の構造の軸方向断面説明図、図６（ｂ）は、その分解説明図である。
図１に示す真空断熱Ｔ字真空断熱継手管１０６は、真空断熱の二重管のうちの内管としての内管Ｔブロック１０７と外管としての半割外管Ｔブロック１０８，１０９とからなる。内管Ｔブロック１０７の端部までの長さは、その端部が半割外管Ｔブロック１０８，１０９の端部より内側になる短いものである。
まず、内管Ｔブロック１０７の両端部が真空断熱管１００の内管１０１Ａの端部に溶接されて結合される。その後、上下に半割した半割外管Ｔブロック１０８，１０９が内管Ｔブロック１０７に上下から被せられて、真空断熱管１００の外管１０１Ｂに端部が溶接される。
そして、真空断熱管１００の内管１０１Ａと外管１０１Ｂ内管とが真空にされることで真空断熱管路が形成される。
なお、真空断熱のエルボ管を同様な構造で形成することができる。この真空断熱のエルボ管によりガス輸送管路の方向を９０°変更する曲折部に設けることができる。

図７は、図１に示すシステムにおけるガス輸送路の輸送ガスの温度変化の説明図である。
ガス加熱装置１０ａからガス加熱装置１０ｄに至るガス供給系配管路２２のガス輸送路について説明すると、真空断熱管を結合したガス輸送路の場合には、１本の真空断熱管の流入口から導入されたガスの温度は、輸送管から放熱により１ｍ当たり、１０パーセント程度減衰するとし、ガス加熱装置１０ａからガス加熱継手１０１ｂまでの距離を１．８ｍ、ガス加熱手段１０１ｂからガス加熱装置１０ｂまでの距離を１ｍ、ガス加熱装置１０ｂからガス加熱装置１０ｃまでの距離を１ｍ、ガス加熱装置１０ｃからガス加熱継手１０１ｃまでの距離を１．５ｍ、ガス加熱手段１０１ｃからガス加熱装置１０ｄまでの距離を１ｍと仮定する。
図１に示すガス加熱装置１０ａ〜１０ｄまでのガス輸送路の輸送ガスの温度変化は、第１のガス加熱装置１０ａと第２のガス加熱装置１０ｄ、ガス加熱装置１０ｂ，１０ｃの温度調節器により設定されるガス加熱の温度を１２０°Ｃと仮定してガス加熱継手１０１ｂ，１０１ｃの温度調節器により設定されるガス加熱の温度を１１０°とした場合には、図７（ａ）に示すような特性グラフ１１０となる。

この場合、ガス加熱装置１０ａから第２のガス加熱装置１０ｄまでの第２のガス加熱装置１０ｄにおいて、１．５ｍ以上の長い真空断熱管１００ｂで接続されるガス加熱装置１０ａからガス加熱継手１０１ｂの間については、ガス加熱装置１０ａの温度調節器により設定されるガス加熱の温度を１３０°と高くすることができる。その場合には、そこが、図７（ａ）の点線で示すような特性グラフ１１１となる。このように長い真空断熱管の前の加熱手段の温度調節器の設定温度を高くすることで、配管系での温度低下及びコールドスポットを防止することができる。

図７（ｂ）の特性グラフ１１２は、ガス加熱装置１０ａからガス加熱装置１０ｄに至るガス供給系配管路２２の各ガス加熱装置１０ａ〜１０ｄとガス加熱手段１０１ｂ，１０１ｃの温度調節器により設定されるガス加熱の温度を順次高く設定して、反応炉２０の反応ガス供給口２０ａへのガスの温度を２３０°Ｃに設定した場合の例である。
このようにすれば次世代半導体処理装置においても適用できる。
この発明では、第１のガス加熱装置と第２のガス加熱装置とを間を複数の真空断熱管を温度調節器付きのガス加熱装置あるいはガス加熱継手で接続して流入口から流出口までに減衰した熱量を再加熱することで温度補償をするか、それ以上に加熱して下流の真空断熱管に温度調節された所定の温度のガスを送り出すことができる。これにより、反応炉のガス供給口に近い第２のガス加熱装置で目標とする温度で安定した温度のガスを吐出すことができる。

以上説明してきたが、実施例では、ガス加熱装置とガス加熱継手とは同様な構造のものを使用しているが、この発明では実施例のガス加熱装置は、一般のガス加熱装置を使用してもよいことはもちろんである。
実施例では、反応炉２０の手前のガス加熱装置１０ｆのみ温度制御できるようにしているが、原料供給側のガス加熱装置１０ａ，１０ｇについても温度制御できるようにしてガス化する原料に応じて温度調整できるようにしてもよい。
また、実施例では、ガス加熱装置とガス加熱継手とを使用しているが、ガス加熱継手だけを全体に使用してもよいことはもちろんである。
さらに、実施例では、キャリアガス、反応ガスを輸送するガス輸送管路の例を中心として説明しているが、反応炉から排出される排気ガスを無害なガスに処理する除害処理装置反応炉から排出されるガスを輸送する場合もこの発明は適用できることはもちろんである。
また、実施例では、半導体処理装置へキャリアガスあるいは反応ガスを送出する例を挙げているが、この発明は、半導体処理装置に結合する配管に設ける場合に限定されるものではなく、半導体処理装置と同様なガスや処理液を供給し排出する点では液晶表示装置等のワーク処理装置の処理ステージへのガス配管にも適用可能でである。

図１は、この発明のガス輸送路を適用した一実施例の半導体処理装置のシステム構成図である。 図２は、図１に示すシステムにおける真空断熱管を結合したガス輸送路の配管構造の説明図である。 図３（ａ）は、図１における半導体処理装置の配管で使用されるガス加熱装置の一部断面平面説明図、図３（ｂ）は、そのＡ−Ａ縦断面説明図である。 図４は、図３のガス加熱装置をガス加熱継手とした場合の説明図である。 図５は、曲折部分を接続する場合のガス加熱継手の横断面図である。 図６（ａ）は、Ｔ字継手の真空断熱管の構造の軸方向断面説明図、図６（ｂ）は、その分解説明図である。 図７は、図１に示すシステムにおけるガス輸送路の輸送ガスの温度変化の説明図である。

符号の説明

１…ガス入力ポート、２…ガス出力ポート、
３…真空断熱カバー、３ａ…真空層
４…伝熱ブロック、５…中空加熱路、６…空間、
７…温度調節器、８，８ａ，９，９ａ…抵抗発熱体、
１０…ガス加熱装置、１０ａ、１０ｂ…ガス加熱装置、
１１，１４…流入口、１２，１３…流出口、
１６…円柱中空路の断面円、
１７…案内孔、１８，１９…縦孔、２０…縦型反応炉、
２１…ガス供給集積システム（ＩＧＳ）、２２…ガス供給系配管路、
２２ａ…原料ガス輸送管路、２２ｂ…キャリアガス輸送管路、
２２ｃ…反応ガス輸送管路、２２ｃ…ガス輸送管路、
２２ｄ…ガス輸送管路、２２ｅ…ガス輸送管路２２、
２３…排出ガス処理系、２４…床、
２５…床下エリア、２６…床上エリア、
２７…フィルタ、２８…除外処理装置、
３０…制御装置、３１…源源、
５１…中空路、５２…連通路、５３…中空路、
１００，１００ａ〜１００ｆ，１００…真空断熱管、
１０１，１０１ａ〜１０１ｆ…ガス加熱継手、
１０３…温度特性グラフ、１０４，１０５…エルボ型継手配管ユニット。

Claims (15)

1. 反応炉あるいはその他のワーク処理装置の処理ステージへキャリアガス、原料ガス等のガスを輸送するガス輸送路において、
   複数の真空断熱管と、それぞれが所定の温度に前記ガスの温度を調節するための温度調節器を有する複数のガス加熱手段とを備え、
   前記真空断熱管と前記ガス加熱手段とを交互にかつ前記ガス加熱手段が前記真空断熱管を挟んで多段に接続された管路を前記反応炉若しくは前記処理ステージのガス供給口とガス供給源との間において前記ガス供給口側に設け、前記ガスが凝縮しない温度以上であってかつ変質しない温度以下において前記ガスが前記管路を経て前記ガス供給口まで輸送されるように各前記ガス加熱手段が前記ガスをそれぞれに前記所定の温度に加熱するガス輸送路。
2. 前記ガス加熱手段の間隔は、前記ガスの温度が８０°Ｃ以下にならない間隔で配置され、
   前記ガス加熱手段は、前記温度調節器を有するガス加熱継手あるいは前記温度調節器を有するガス加熱装置のいずれかであって、前記ガス加熱継手は、ガス入力ポートとガス出力ポートとこれらガス入力ポートとガス出力ポートとを接続する加熱通路とを有していて、前記ガス入力ポートとガス出力ポートとが継手接続できる間隔になっているものである請求項１のガス輸送路。
3. 前記ガス供給口側の最後の前記ガス加熱手段と前記ガス供給口との間にはエアーバルブとフィルタと第３のガス加熱装置のいずれか１つの部品または複数の部品が設けられ、前記最後の前記ガス加熱手段と前記部品とが前記真空断熱管により接続されている請求項２記載のガス輸送路。
4. 前記管路は、少なくとも前記原料ガスを気化する気化器から前記反応炉側に設けられている請求項１のガス輸送路。
5. 半導体処理装置の反応炉あるいはその他のワーク処理装置の処理ステージへキャリアガス、原料ガス等のガスを輸送するガス輸送路において、
   前記キャリアガス、原料ガス等のガス供給源と前記反応炉若しくは前記処理ステージのガス供給口の間において前記ガス供給源側に設けられ所定の温度に前記ガスを加熱する第１のガス加熱装置と、
   前記ガス供給口側に設けられ前記所定の温度か他の所定の温度に前記ガスを加熱する第２のガス加熱装置と、
   複数の第１の真空断熱管と、
   前記所定の温度、前記他の所定の温度またはさらに他の所定の温度にそれぞれが前記ガスの温度を調節するための温度調節器を有する複数のガス加熱手段とを備え、
   前記ガス加熱手段と前記第１の前記真空断熱管を交互に順次接続して最後に前記第１の真空断熱管を接続した第１の管路により前記第１のガス加熱装置と前記第２のガス加熱装置との間を接続し、前記ガスが凝縮しない温度以上であってかつ変質しない温度以下において前記ガスが前記第１の管路を経て前記ガス供給口まで輸送されるように各前記ガス加熱手段が前記ガスを前記所定の温度か、前記他の所定の温度か、あるいは前記他の所定の温度のいずれかの温度にそれぞれに加熱するガス輸送路。
6. 前記ガス加熱手段の間隔は、前記ガスの温度が８０°Ｃ以下にならない間隔で配置され、
   前記第２のガス加熱装置と前記ガス供給口との間にはエアーバルブとフィルタと他の温度調節器を有する第３のガス加熱装置のいずれか１つの部品または複数の部品が設けられ、前記第２のガス加熱装置と前記部品との間が前記第１の真空断熱管により接続されている請求項５記載のガス輸送路。
7. 前記第２のガス加熱装置と前記ガス供給口との間が前記エアーバルブ、前記フィルタ、そして前記第３のガス加熱装置の順に接続されている請求項６のガス輸送路。
8. 前記ガス加熱手段の間隔は、前記ガスの温度が１００°Ｃ以下にならない間隔で配置され、
   前記ガス加熱手段は、前記温度調節器を有するガス加熱継手あるいは前記温度調節器を有するガス加熱装置であって、前記ガス加熱継手は、ガス入力ポートとガス出力ポートとこれらガス入力ポートとガス出力ポートとを接続する加熱通路とを有していて、前記ガス入力ポートとガス出力ポートとが継手接続できるような間隔になっているものである請求項５のガス輸送路。
9. さらに前記ガス加熱手段は発熱源を有し、前記加熱通路は、これらガス入力ポートとガス出力ポートとを接続する伝熱ブロックに通路として設けられかつこの通路は、途中で折り返して元の方向へと戻る折り返す断面円形のものであり、前記発熱源は前記通路に沿って前記伝熱ブロックに埋設され、前記第１のガス加熱装置と前記ガス供給源との間のガス輸送路も前記第１の真空断熱管で接続されている請求項８のガス輸送路。
10. 前記ガス加熱継手は、前記第１の管路の曲折する部分に設けられ、前記ガス加熱手段としてのガス加熱装置は、前記第１の管路の直線部分に設けられている請求項９のガス輸送路。
11. 前記第３のガス加熱装置は、センサと、外部から温度制御ができる温度制御装置を前記他の温度調節器に換えて有するものであり、前記第１の管路の曲折する部分に設けられた前記ガス加熱継手は、そのガス入力ポートとガス出力ポートとが前記管路の曲折に対応する所定の角度をもって配置されている請求項１０記載のガス輸送路。
12. 前記第１のガス加熱装置および第２のガス加熱装置のいずれかは前記ガス加熱継手であり、前記第２のガス加熱装置と前記ガス供給口との間が前記第１の真空断熱管で接続されている請求項１１のガス輸送路。
13. 前記反応炉のガス排気口に第２の真空断熱管が複数接続された第２の管路が形成され、前記第２のガス加熱装置の手前に前記第２の管路へのバイパス路が設けられ、このバイパス路は、前記ガス加熱手段と第３の真空断熱管が接続されて形成されている請求項５記載のガス輸送路。
14. 前記反応炉を有し、請求項１乃至１３記載のガス輸送路を介して前記ガスを前記反応炉に供給する半導体処理装置。
15. 前記反応炉を有し、前記処理ステージが前記反応炉から排出される排気ガスを無害なガスに処理する除害処理装置であって、請求項１乃至６記載のうちのいずれかのガス輸送路を介して前記反応炉から排出されるガスを前記除害処理装置に輸送する半導体処理装置。

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