JP7340170B2 - ガス導入構造、熱処理装置及びガス供給方法 - Google Patents

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Description

本開示は、ガス導入構造、熱処理装置及びガス供給方法に関する。
縦長の処理容器内にウエハボートに積載された多数枚のウエハを収容し、処理容器内の長手方向に沿って延びるガス供給部に形成されたガス吐出孔から水平方向に処理ガスを供給し、ウエハ表面に膜を形成する熱処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この熱処理装置では、ダミー基板が配置される領域に対応して形成されたガス吐出孔全体の開口率が、製品基板が配置される領域に対応して形成されたガス吐出孔全体の開口率よりも大きくなるように設定されたガス供給部が用いられている。
特開２０１４－６３９５９号公報
本開示は、ガス供給管の内部への膜の堆積を抑制し、且つガスを均等に供給できる技術を提供する。
本開示の一態様によるガス導入構造は、縦長の処理容器内に処理ガスを供給するガス導入構造であって、前記処理容器内において該処理容器の長手方向に沿って延びると共に該長手方向に沿って形成された複数のガス吐出孔を有する処理ガス供給管と、前記処理容器内において該処理容器の長手方向に沿って延びる希釈ガス供給管と、前記処理ガス供給管と前記希釈ガス供給管とを接続する接続部と、を備え、前記処理ガス供給管は、下端から上端に向けて処理ガスが導入されるよう構成され、前記希釈ガス供給管は、下端から上端に向けて前記処理ガスが導入されることなく、前記下端から前記上端に向けて希釈ガスが導入されるよう構成され、前記接続部は、前記処理ガス供給管及び前記希釈ガス供給管の前記下端よりも前記上端に近い側である上部の１箇所のみで前記処理ガス供給管の内部と前記希釈ガス供給管の内部とを連通させるよう構成される。
本開示によれば、ガス供給管の内部への膜の堆積を抑制し、且つガスを均等に供給できる。
熱処理装置の構成例を示す縦断面図 熱処理装置の構成例を示す横断面図 ガス導入構造の一例を示す斜視図 ガス導入構造の一例を示す断面図 ガス導入構造の一例を示す概略図 ガス導入構造の別の例を示す概略図 ガス導入構造の更に別の例を示す概略図 シミュレーション実験に用いたガス導入構造を説明するための図 シミュレーション実験１の結果を示す図 シミュレーション実験２の結果を示す図
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔成膜装置〕
一実施形態の成膜装置について、図１及び図２を参照して説明する。図１及び図２は、それぞれ熱処理装置の構成例を示す縦断面図及び横断面図である。
図１に示されるように、熱処理装置１は、処理容器３４と、蓋体３６と、ウエハボート３８と、ガス供給部４０と、排気部４１と、加熱部４２と、を有する。
処理容器３４は、ウエハボート３８を収容する縦長の容器である。ウエハボート３８は、多数枚の半導体ウエハ（以下「ウエハＷ」という。）を上下方向に所定間隔を有して棚状に保持する基板保持具である。処理容器３４は、下端が開放された有天井の円筒形状の内管４４と、下端が開放されて内管４４の外側を覆う有天井の円筒形状の外管４６とを有する。内管４４及び外管４６は、石英等の耐熱性材料により形成されており、同軸状に配置されて二重管構造となっている。
内管４４の天井部は、例えば平坦になっている。内管４４の一側には、その長手方向（上下方向）に沿ってガス供給管を収容するノズル収容部４８が形成されている。例えば図２に示されるように、内管４４の側壁の一部を外側へ向けて突出させて凸部５０を形成し、凸部５０内をノズル収容部４８として形成している。ノズル収容部４８に対向させて内管４４の反対側の側壁には、その長手方向（上下方向）に沿って矩形状の開口５２が形成されている。
開口５２は、内管４４内のガスを排気できるように形成されたガス排気口である。開口５２の長さは、ウエハボート３８の長さと同じであるか、又は、ウエハボート３８の長さよりも長く上下方向へそれぞれ延びるようにして形成されている。
処理容器３４の下端は、例えばステンレス鋼により形成される円筒形状のマニホールド５４によって支持されている。マニホールド５４の上端にはフランジ部５６が形成されており、フランジ部５６上に外管４６の下端を設置して支持するようになっている。フランジ部５６と外管４６との下端との間にはＯリング等のシール部材５８を介在させて外管４６内を気密状態にしている。
マニホールド５４の上部の内壁には、円環状の支持部６０が設けられており、支持部６０上に内管４４の下端を設置してこれを支持するようになっている。マニホールド５４の下端の開口には、蓋体３６がＯリング等のシール部材６２を介して気密に取り付けられており、処理容器３４の下端の開口、即ち、マニホールド５４の開口を気密に塞ぐようになっている。蓋体３６は、例えばステンレス鋼により形成される。
蓋体３６の中央部には、磁性流体シール部６４を介して回転軸６６が貫通させて設けられている。回転軸６６の下部は、ボートエレベータよりなる昇降部６８のアーム６８Ａに回転自在に支持されている。
回転軸６６の上端には回転プレート７０が設けられており、回転プレート７０上に石英製の保温台７２を介してウエハＷを保持するウエハボート３８が載置されるようになっている。従って、昇降部６８を昇降させることによって蓋体３６とウエハボート３８とは一体として上下動し、ウエハボート３８を処理容器３４内に対して挿脱できるようになっている。
ガス供給部４０は、マニホールド５４に設けられており、内管４４内にガスを供給する。ガス供給部４０は、原料ガス供給部１００と、反応ガス供給部２００と、を有する。
原料ガス供給部１００は、内管４４内に原料ガスを供給する。原料ガス供給部１００は、原料ガス供給管１１０と、希釈ガス供給管１２０と、原料ガス供給管１１０と希釈ガス供給管１２０とを接続する接続管１３０と、を備える。
原料ガス供給管１１０は、原料ガスの供給源（図示せず）からの原料ガスが導入される。原料ガス供給管１１０は、内管４４内にその長手方向に沿って設けられると共に、その下端がＬ字状に屈曲されてマニホールド５４を貫通するようにして支持されている。原料ガス供給管１１０には、その長手方向に沿って所定間隔で複数のガス吐出孔１１１が形成されている。ガス吐出孔１１１は、水平方向に向けて原料ガスを吐出する。これにより、ウエハＷの主面と略平行に原料ガスが供給される。所定間隔は、例えばウエハボート３８に支持されるウエハＷの間隔と同じになるように設定される。また、高さ方向の位置は、ガス吐出孔１１１が上下方向に隣り合うウエハＷ間の中間に位置するように設定されており、原料ガスをウエハＷ間の空間部に効率的に供給できるようになっている。原料ガスは、例えば原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法、化学気相堆積（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法による成膜に用いられるガスである。原料ガスの例としては、シリコン原料ガス、金属原料ガス等が挙げられる。原料ガスは、例えば熱分解温度以上の温度に加熱部４２で加熱された処理容器３４内に原料ガス供給管１１０を介して導入される。
希釈ガス供給管１２０は、希釈ガスの供給源（図示せず）からの希釈ガスが導入される。希釈ガス供給管１２０は、内管４４内にその長手方向に沿って設けられると共に、その下端がＬ字状に屈曲されてマニホールド５４を貫通するようにして支持されている。希釈ガス供給管１２０は、接続管１３０を介して原料ガス供給管１１０に希釈ガスを供給する。希釈ガスは、原料ガスを希釈するために用いられるガスである。希釈ガスの例としては、窒素ガス（Ｎ２）、Ａｒ等の不活性ガス、水素ガス（Ｈ２）等が挙げられる。なお、原料ガス供給部１００の詳細については後述する。
反応ガス供給部２００は、内管４４内に反応ガスを供給する。反応ガス供給部２００は、反応ガス供給管２１０を備える。反応ガス供給管２１０は、内管４４内にその長手方向に沿って設けられると共に、その下端がＬ字状に屈曲されてマニホールド５４を貫通するようにして支持されている。反応ガス供給管２１０には、その長手方向に沿って所定間隔で複数のガス吐出孔２１１が形成されている。ガス吐出孔２１１は、水平方向に向けて反応ガスを吐出する。これにより、ウエハＷの主面と略平行に反応ガスが供給される。所定間隔は、例えばウエハボート３８に支持されるウエハＷの間隔と同じになるように設定される。また、高さ方向の位置は、ガス吐出孔２１１が上下方向に隣り合うウエハＷ間の中間に位置するように設定されており、反応ガスをウエハＷ間の空間部に効率的に供給できるようになっている。反応ガスは、原料ガスと反応して原料を酸化、窒化等させるガスである。反応ガスの例としては、酸化ガス、窒化ガス等が挙げられる。
マニホールド５４の上部の側壁であって、支持部６０の上方には、ガス出口８２が形成されており、内管４４と外管４６との間の空間部８４を介して開口５２より排出される内管４４内のガスを排気できるようになっている。ガス出口８２には、排気部４１が設けられる。排気部４１は、ガス出口８２に接続された排気通路８６を有しており、排気通路８６には、圧力調整弁８８及び真空ポンプ９０が順次介設されて、処理容器３４内を真空引きできるようになっている。
外管４６の外周側には、外管４６を覆うように円筒形状の加熱部４２が設けられている。加熱部４２は、例えばヒータであり、処理容器３４内に収容されるウエハＷを加熱する。
熱処理装置１の全体の動作は、制御部９５により制御される。制御部９５は、例えばコンピュータ等であってよい。また、熱処理装置１の全体の動作を行うコンピュータのプログラムは、記憶媒体９６に記憶されている。記憶媒体９６は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。
〔原料ガス供給部〕
熱処理装置１に用いられる原料ガス供給部の一例について、図３～図５を参照して説明する。図３、図４及び図５は、それぞれガス導入構造の一例を示す斜視図、断面図及び概略図である。
原料ガス供給部１００は、原料ガス供給管１１０と、希釈ガス供給管１２０と、接続管１３０と、を備える。
原料ガス供給管１１０は、内管４４内に処理ガスを供給するノズルであり、内管４４内にその長手方向に沿って設けられている。原料ガス供給管１１０には、図５の矢印Ｘ１で示されるように、下端から上端に向けて原料ガスが導入される。原料ガス供給管１１０は、複数のガス吐出孔１１１と、接続口１１２と、を有する。
複数のガス吐出孔１１１は、内管４４の長手方向に沿って所定間隔を有して形成されている。複数のガス吐出孔１１１は、原料ガス供給管１１０に原料ガスが導入されると、原料ガスを内管４４内に向けて水平方向に吐出する。
接続口１１２は、原料ガス供給管１１０の上部における希釈ガス供給管１２０と対向する位置に形成された開口である。接続口１１２は、例えば円形状に形成されている。接続口１１２には、接続管１３０の一端が接続される。
希釈ガス供給管１２０は、原料ガス供給管１１０に希釈ガスを供給するノズルであり、内管４４内にその長手方向に沿って設けられている。希釈ガス供給管１２０は、例えば原料ガス供給管１１０に対して内管４４の周方向に沿って並んで配置されている。希釈ガス供給管１２０には、図５の矢印Ｘ２で示されるように、下端から上端に向けて希釈ガスが導入される。希釈ガス供給管１２０は、接続口１２２を有する。
接続口１２２は、希釈ガス供給管１２０の上部における原料ガス供給管１１０と対向する位置に形成された開口である。接続口１２２には、接続管１３０の他端が接続される。
接続管１３０は、原料ガス供給管１１０の上部と希釈ガス供給管１２０の上部とを接続する管状の部材であり、原料ガス供給管１１０の内部と希釈ガス供給管１２０の内部とを連通させる。接続管１３０は、一端が接続口１１２と接続され、他端が接続口１２２と接続されている。
係る原料ガス供給部１００によれば、原料ガス供給管１１０の少なくとも上部に希釈ガス供給管１２０から接続管１３０を介して希釈ガスが供給されるので、原料ガス供給管１１０の上部における原料ガスの滞留が抑制される。これにより、原料ガス供給管１１０の内部への膜の堆積を抑制できる。その結果、原料ガス供給管１１０の内部で膜剥がれに起因するパーティクルが発生することを低減できる。また、原料ガス供給管１１０の上部における原料ガスの滞留が抑制されることにより、原料ガス供給管１１０の上部における原料ガスの濃度が低減される。その結果、原料ガス供給管１１０の上部から下部にわたる範囲での原料ガスの濃度のバラツキが小さくなり、複数のガス吐出孔１１１からガスを均等に供給できる。
なお、図３～図５では、接続管１３０が原料ガス供給管１１０の上部と希釈ガス供給管１２０の上部とを接続する場合を例示したが、これに限定されない。接続管１３０は、少なくとも原料ガス供給管１１０の下端よりも上端に近い側と希釈ガス供給管１２０とを接続するように設けられていればよい。例えば、接続管１３０は、原料ガス供給管１１０の上端から所定距離だけ下端の側の位置と希釈ガス供給管１２０の上端から所定距離だけ下端の側の位置とを接続してもよい。
また、図３～図５では、原料ガス供給管１１０、希釈ガス供給管１２０及び接続管１３０が別体として構成されている場合を例示したが、これに限定されない。例えば、原料ガス供給管１１０、希釈ガス供給管１２０及び接続管１３０は、一体として構成されていてもよい。
熱処理装置１に用いられる原料ガス供給部の別の例について、図６を参照して説明する。図６は、ガス導入構造の別の例を示す概略図である。
図６に示される原料ガス供給部６００は、原料ガス供給管６１０と希釈ガス供給管６２０とが複数の接続管６３０で接続されている点で、原料ガス供給部１００と異なる。
原料ガス供給部６００は、原料ガス供給管６１０と、希釈ガス供給管６２０と、複数の接続管６３０と、を備える。
原料ガス供給管６１０は、内管４４内に処理ガスを供給するノズルであり、内管４４内にその長手方向に沿って設けられている。原料ガス供給管６１０には、図６の矢印Ｘ３で示されるように、下端から上端に向けて原料ガスが導入される。原料ガス供給管６１０は、複数のガス吐出孔６１１と、複数の接続口６１２と、を有する。
複数のガス吐出孔６１１は、内管４４の長手方向に沿って所定間隔を有して形成されている。複数のガス吐出孔６１１は、原料ガス供給管６１０に原料ガスが導入されると、原料ガスを内管４４内に向けて水平方向に吐出する。
複数の接続口６１２は、原料ガス供給管６１０の少なくとも上部を含む希釈ガス供給管６２０と対向する上下方向の複数位置に形成された開口である。各接続口６１２は、例えば円形状に形成されている。複数の接続口６１２には、それぞれ接続管６３０の一端が接続される。
希釈ガス供給管６２０は、原料ガス供給管６１０に希釈ガスを供給するノズルであり、内管４４内にその長手方向に沿って設けられている。希釈ガス供給管６２０は、例えば原料ガス供給管６１０に対して内管４４の周方向に沿って並んで配置されている。希釈ガス供給管６２０には、図６の矢印Ｘ４で示されるように、下端から上端に向けて希釈ガスが導入される。希釈ガス供給管６２０は、複数の接続口６２２を有する。
複数の接続口６２２は、希釈ガス供給管６２０の少なくとも上部を含む原料ガス供給管６１０と対向する上下方向の複数位置に形成された開口である。複数の接続口６２２には、それぞれ接続管６３０の他端が接続される。
接続管６３０は、原料ガス供給管６１０と希釈ガス供給管６２０とを接続する部材であり、原料ガス供給管６１０の内部と希釈ガス供給管６２０の内部とを連通させる。接続管６３０は、原料ガス供給管６１０の長手方向に沿って複数設けられている。複数の接続管６３０は、それぞれ一端が接続口６１２と接続され、他端が接続口６２２と接続されている。
係る原料ガス供給部６００によれば、原料ガス供給管６１０の少なくとも上部に希釈ガス供給管６２０から接続管６３０を介して希釈ガスが供給されるので、原料ガス供給管６１０の上部における原料ガスの滞留が抑制される。これにより、原料ガス供給管６１０の内部への膜の堆積を抑制できる。その結果、原料ガス供給管６１０の内部で膜剥がれに起因するパーティクルが発生することを低減できる。また、原料ガス供給管６１０の上部における原料ガスの滞留が抑制されることにより、原料ガス供給管６１０の上部における原料ガスの濃度が低減される。その結果、原料ガス供給管６１０の上部から下部にわたる範囲での原料ガスの濃度のバラツキが小さくなり、複数のガス吐出孔６１１からガスを均等に供給できる。
熱処理装置１に用いられる原料ガス供給部の更に別の例について、図７を参照して説明する。図７は、ガス導入構造の更に別の例を示す概略図である。
図７に示される原料ガス供給部７００は、原料ガス供給管７１０と希釈ガス供給管７２０とが、原料ガス供給管７１０及び希釈ガス供給管７２０の上下方向に延びるスリット形状の接続口７１２，７２２を介して接続されている点で、原料ガス供給部１００と異なる。
原料ガス供給部７００は、原料ガス供給管７１０と、希釈ガス供給管７２０と、接続スリット７３０と、を備える。
原料ガス供給管７１０は、内管４４内に処理ガスを供給するノズルであり、内管４４内にその長手方向に沿って設けられている。原料ガス供給管７１０には、図７の矢印Ｘ５で示されるように、下端から上端に向けて原料ガスが導入される。原料ガス供給管７１０は、複数のガス吐出孔７１１と、接続口７１２と、を有する。
複数のガス吐出孔７１１は、内管４４の長手方向に沿って所定間隔を有して形成されている。複数のガス吐出孔７１１は、原料ガス供給管７１０に原料ガスが導入されると、原料ガスを内管４４内に向けて水平方向に吐出する。
接続口７１２は、原料ガス供給管７１０の上部における希釈ガス供給管７２０と対向する位置に形成された開口である。接続口７１２は、例えば原料ガス供給管７１０の上下方向に延びるスリット形状に形成されている。接続口７１２には、接続スリット７３０の一端が接続される。
希釈ガス供給管７２０は、原料ガス供給管７１０に希釈ガスを供給するノズルであり、内管４４内にその長手方向に沿って設けられている。希釈ガス供給管７２０は、例えば原料ガス供給管７１０に対して内管４４の周方向に沿って並んで配置されている。希釈ガス供給管７２０には、図７の矢印Ｘ６で示されるように、下端から上端に向けて希釈ガスが導入される。希釈ガス供給管７２０は、接続口７２２を有する。
接続口７２２は、希釈ガス供給管７２０の上部における原料ガス供給管７１０と対向する位置に形成された開口である。接続口７２２は、例えば希釈ガス供給管７２０の上下方向に延びるスリット形状に形成されている。接続口７２２には、それぞれ接続スリット７３０の他端が接続される。
接続スリット７３０は、原料ガス供給管７１０と希釈ガス供給管７２０とを接続する部材であり、原料ガス供給管７１０の内部と希釈ガス供給管７２０の内部とを連通させる。接続スリット７３０は、それぞれ一端が接続口７１２と接続され、他端が接続口７２２と接続されている。
係る原料ガス供給部７００によれば、原料ガス供給管７１０の少なくとも上部に希釈ガス供給管７２０から接続スリット７３０を介して希釈ガスが供給されるので、原料ガス供給管７１０の上部における原料ガスの滞留が抑制される。これにより、原料ガス供給管７１０の内部への膜の堆積を抑制できる。その結果、原料ガス供給管７１０の内部で膜剥がれに起因するパーティクルが発生することを低減できる。また、原料ガス供給管７１０の上部における原料ガスの滞留が抑制されることにより、原料ガス供給管７１０の上部における原料ガスの濃度が低減される。その結果、原料ガス供給管７１０の上部から下部にわたる範囲での原料ガスの濃度のバラツキが小さくなり、複数のガス吐出孔７１１からガスを均等に供給できる。
〔シミュレーション実験〕
次に、一実施形態のガス導入構造の効果を確認するために行ったシミュレーション実験について説明する。図８は、シミュレーション実験に用いたガス導入構造を説明するための図である。
シミュレーション実験１では、ガス導入構造として７つの原料ガス供給部Ａ～Ｇ（図８参照）を用いて処理容器内に原料ガスであるヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）ガスを供給したときの、原料ガス供給部Ａ～Ｇの高さ位置とＳｉＣｌ２のモル分率との関係を評価した。なお、シミュレーション実験１で用いたパラメータは以下である。
処理容器内の温度：６３０℃
処理容器内の圧力：０．４Ｔｏｒｒ（５３Ｐａ）
原料ガス供給管に導入されるガス：ＨＣＤ／Ｎ２（３００／５０００ｓｃｃｍ）
希釈ガス供給管に導入されるガス：Ｎ２（１０００ｓｃｃｍ）
原料ガス供給部Ａは、原料ガス供給管Ａ１（内径１６ｍｍ）のみにより形成されている。原料ガス供給管Ａ１には、その長手方向に沿って１７０個のガス吐出孔（孔径１．２ｍｍ）が形成されている。
原料ガス供給部Ｂは、原料ガス供給管Ｂ１（内径１６ｍｍ）と、希釈ガス供給管Ｂ２（内径１６ｍｍ）と、接続管Ｂ３（内径１０ｍｍ）と、を有する。原料ガス供給管Ｂ１には、原料ガス供給管Ａ１と同様に、その長手方向に沿って１７０個のガス吐出孔（孔径１．２ｍｍ）が形成されている。原料ガス供給管Ｂ１と希釈ガス供給管Ｂ２とは、上端近傍の１箇所において接続管Ｂ３により接続されている。
原料ガス供給部Ｃは、原料ガス供給管Ｃ１（内径１６ｍｍ）と、希釈ガス供給管Ｃ２（内径１６ｍｍ）と、５個の接続管Ｃ３（内径１０ｍｍ）と、を有する。原料ガス供給管Ｃ１には、原料ガス供給管Ａ１と同様に、その長手方向に沿って１７０個のガス吐出孔（孔径１．２ｍｍ）が形成されている。原料ガス供給管Ｃ１と希釈ガス供給管Ｃ２とは、上端近傍の１箇所を含む上部の５箇所において接続管Ｃ３により接続されている。
原料ガス供給部Ｄは、原料ガス供給管Ｄ１（内径１６ｍｍ）と、希釈ガス供給管Ｄ２（内径１６ｍｍ）と、１５個の接続管Ｄ３（内径１０ｍｍ）と、を有する。原料ガス供給管Ｄ１には、原料ガス供給管Ａ１と同様に、その長手方向に沿って１７０個のガス吐出孔（孔径１．２ｍｍ）が形成されている。原料ガス供給管Ｄ１と希釈ガス供給管Ｄ２とは、上端近傍の１箇所を含む上部から中央部までの範囲の１５箇所において接続管Ｄ３により接続されている。
原料ガス供給部Ｅは、原料ガス供給管Ｅ１（内径１６ｍｍ）と、希釈ガス供給管Ｅ２（内径１６ｍｍ）と、１７０個の接続管Ｅ３（内径１．２ｍｍ）と、を有する。原料ガス供給管Ｅ１には、原料ガス供給管Ａ１と同様に、その長手方向に沿って１７０個のガス吐出孔（孔径１．２ｍｍ）が形成されている。原料ガス供給管Ｅ１と希釈ガス供給管Ｅ２とは、上端近傍の１箇所を含む上部から下部までの範囲の１７０箇所において接続管Ｅ３により接続されている。
原料ガス供給部Ｆは、原料ガス供給管Ｆ１（内径１６ｍｍ）と、希釈ガス供給管Ｆ２（内径１６ｍｍ）と、接続部Ｆ３（長さ２０７ｍｍ、幅２ｍｍ）と、を有する。原料ガス供給管Ｆ１には、原料ガス供給管Ａ１と同様に、その長手方向に沿って１７０個のガス吐出孔（孔径１．２ｍｍ）が形成されている。原料ガス供給管Ｆ１と希釈ガス供給管Ｆ２とは、上端から長さ２０７ｍｍまでの範囲において接続部Ｆ３により接続されている。
原料ガス供給部Ｇは、原料ガス供給管Ｇ１（内径１６ｍｍ）と、希釈ガス供給管Ｇ２（内径１６ｍｍ）と、接続部Ｇ３（長さ１２７７ｍｍ、幅２ｍｍ）と、を有する。原料ガス供給管Ｇ１には、原料ガス供給管Ａ１と同様に、その長手方向に沿って１７０個のガス吐出孔（孔径１．２ｍｍ）が形成されている。原料ガス供給管Ｇ１と希釈ガス供給管Ｇ２とは、上端から長さ１２７７ｍｍまでの範囲において接続部Ｇ３により接続されている。
図９は、シミュレーション実験１の結果を示す図であり、７つの原料ガス供給部Ａ～Ｇ（図８参照）を用いて処理容器内にＨＣＤガスを供給したときの、原料ガス供給部Ａ～Ｇの高さ位置とＳｉＣｌ２のモル分率との関係を示す。図９中、横軸に原料ガス供給管の高さ位置［ｍ］を示し、位置０ｍが原料ガス供給部Ａ～Ｇの下端を示し、位置１．６２ｍが原料ガス供給部Ａ～Ｇの上端を示す。また、図９中、縦軸にＳｉＣｌ２のモル分率を示す。
図９に示されるように、原料ガス供給部Ａでは、上端の位置においてＳｉＣｌ２のモル分率が急激に増加していることが分かる。一方、原料ガス供給部Ｂ～Ｇでは、上端の位置におけるＳｉＣｌ２のモル分率の急激な増加が抑制されていることが分かる。これらの結果から、原料ガス供給部の少なくとも上部に希釈ガスを供給することで、原料ガス供給管の上部における原料ガスの滞留を抑制できると考えられる。また、原料ガス供給部Ｃ～Ｅ，Ｇでは、下端から上端までの範囲内におけるＳｉＣｌ２のモル分率の最大値が特に小さくなっていることが分かる。
シミュレーション実験２では、ガス導入構造として原料ガス供給部Ａ，Ｂ（図８参照）を用いて処理容器内に原料ガスであるＨＣＤガスを供給したときの、原料ガス供給部Ａ，Ｂの高さ位置とＳｉＣｌ２のモル分率との関係を評価した。なお、シミュレーション実験２では、原料ガス供給部Ｂを用いた場合の希釈ガス供給管から原料ガス供給管に供給される希釈ガスであるＮ２ガスの流量を１００ｓｃｃｍ、５００ｓｃｃｍ、１０００ｓｃｃｍに設定した。なお、シミュレーション実験２で用いたパラメータは以下である。
処理容器内の温度：６３０℃
処理容器内の圧力：０．４Ｔｏｒｒ（５３Ｐａ）
原料ガス供給管に導入されるガス：ＨＣＤ／Ｎ２（３００／５０００ｓｃｃｍ）
希釈ガス供給管に導入されるガス：Ｎ２（１００、５００、１０００ｓｃｃｍ）
図１０は、シミュレーション実験２の結果を示す図であり、原料ガス供給部Ａ，Ｂ（図８参照）を用いて処理容器内にＨＣＤガスを供給したときの、原料ガス供給部Ａ，Ｂの高さ位置とＳｉＣｌ２のモル分率との関係を示す。図１０中、横軸に原料ガス供給管の高さ位置［ｍ］を示し、位置０ｍが原料ガス供給部Ａ，Ｂの下端を示し、位置１．６２ｍが原料ガス供給部Ａ，Ｂの上端を示す。また、図１０中、縦軸にＳｉＣｌ２のモル分率を示す。
図１０に示されるように、希釈ガス供給管Ｂ２に導入されるＮ２ガスの流量を変化させることで、下端から上端までの範囲内におけるＳｉＣｌ２のモル分率の最大値を示す高さ位置がシフトしていることが分かる。この結果から、原料ガス供給部に供給される希釈ガスの流量を調整することにより、高さ方向における原料ガスの濃度分布を調整できると考えられる。
なお、上記の実施形態において、原料ガス供給部１００，６００，７００はガス導入構造の一例であり、原料ガス供給管１１０，６１０，７１０は処理ガス供給管の一例であり、接続管１３０，６３０及び接続スリット７３０は接続部の一例である。また、ウエハＷは基板の一例である。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
上記の実施形態では、原料ガス供給管１１０が、内管４４内にその長手方向に沿って設けられると共に、その下端がＬ字状に屈曲されてマニホールド５４を貫通するようにして支持されている場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、原料ガス供給管１１０は、内管４４内にその長手方向に沿って設けられると共に、その下端がマニホールド５４に支持される直管形状であってもよい。希釈ガス供給管１２０及び反応ガス供給管２１０についても、原料ガス供給管１１０と同様である。
上記の実施形態では、原料ガス供給部１００が、原料ガス供給管１１０と、希釈ガス供給管１２０と、原料ガス供給管１１０と希釈ガス供給管１２０とを接続する接続管１３０と、を備える場合を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、反応ガス供給部２００についても、原料ガス供給部１００と同様の構成であってもよい。すなわち、反応ガス供給部２００が、反応ガス供給管と、希釈ガス供給管と、反応ガス供給管と希釈ガス供給管とを接続する接続管と、を備える構成であってもよい。
上記の実施形態では、熱処理装置として、原料ガス供給部１００から処理容器３４内に供給された原料ガスが原料ガス供給部１００に対向して設けられた開口５２を介して排気されるクロスフロー型の装置を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、熱処理装置は、原料ガス供給部１００から処理容器３４内に供給された原料ガスが処理容器３４の天井部に設けられたガス排気口を介して排気される上方排気型の装置であってもよい。
１ 熱処理装置
３４ 処理容器
４０ ガス供給部
４１ 排気部
４２ 加熱部
１００，６００，７００ 原料ガス供給部
１１０，６１０，７１０ 原料ガス供給管
１１１，６１１，７１１ ガス吐出孔
１２０，６２０，７２０ 希釈ガス供給管
１３０，６３０ 接続管
７３０ 接続スリット

Claims (9)

  1. 縦長の処理容器内に処理ガスを供給するガス導入構造であって、
    前記処理容器内において該処理容器の長手方向に沿って延びると共に該長手方向に沿って形成された複数のガス吐出孔を有する処理ガス供給管と、
    前記処理容器内において該処理容器の長手方向に沿って延びる希釈ガス供給管と、
    前記処理ガス供給管と前記希釈ガス供給管とを接続する接続部と、
    を備え、
    前記処理ガス供給管は、下端から上端に向けて処理ガスが導入されるよう構成され、
    前記希釈ガス供給管は、下端から上端に向けて前記処理ガスが導入されることなく、前記下端から前記上端に向けて希釈ガスが導入されるよう構成され、
    前記接続部は、前記処理ガス供給管及び前記希釈ガス供給管の前記下端よりも前記上端に近い側である上部の１箇所のみで前記処理ガス供給管の内部と前記希釈ガス供給管の内部とを連通させるよう構成される、
    ガス導入構造。
  2. 前記接続部は、管状に形成されている、
    請求項１に記載のガス導入構造。
  3. 前記接続部は、前記処理ガス供給管の長手方向に沿って延びるように形成されている、
    請求項１に記載のガス導入構造。
  4. 前記処理ガス供給管と前記希釈ガス供給管とは、前記処理容器の周方向に沿って並んで配置されている、
    請求項１乃至３のいずれか一項に記載のガス導入構造。
  5. 前記処理ガスは、原料ガスである、
    請求項１乃至４のいずれか一項に記載のガス導入構造。
  6. 前記原料ガスは、熱分解温度以上の温度に加熱された前記処理容器内に前記処理ガス供給管を介して導入される、
    請求項５に記載のガス導入構造。
  7. 前記希釈ガスは、不活性ガス又は水素ガスである、
    請求項１乃至６のいずれか一項に記載のガス導入構造。
  8. 縦長の処理容器と、
    前記処理容器内に処理ガスを供給するガス導入構造と、
    前記処理容器内の前記処理ガスを排気する排気部と、
    前記処理容器の外周側に配置された加熱部と、
    を備え、
    前記ガス導入構造は、
    前記処理容器内において該処理容器の長手方向に沿って延びると共に該長手方向に沿って形成された複数のガス吐出孔を有する処理ガス供給管と、
    前記処理容器内において該処理容器の長手方向に沿って延びる希釈ガス供給管と、
    前記処理ガス供給管と前記希釈ガス供給管とを接続する接続部と、
    を備え、
    前記処理ガス供給管は、下端から上端に向けて処理ガスが導入されるよう構成され、
    前記希釈ガス供給管は、下端から上端に向けて前記処理ガスが導入されることなく、前記下端から前記上端に向けて希釈ガスが導入されるよう構成され、
    前記接続部は、前記処理ガス供給管及び前記希釈ガス供給管の前記下端よりも前記上端に近い側である上部の１箇所のみで前記処理ガス供給管の内部と前記希釈ガス供給管の内部とを連通させるよう構成される、
    熱処理装置。
  9. ガス導入構造によって縦長の処理容器内に処理ガスを供給するガス供給方法であって、
    前記ガス導入構造は、
    前記処理容器内において該処理容器の長手方向に沿って延びると共に該長手方向に沿って形成された複数のガス吐出孔を有する処理ガス供給管と、
    前記処理容器内において該処理容器の長手方向に沿って延びる希釈ガス供給管と、
    前記処理ガス供給管と前記希釈ガス供給管とを接続する接続部と、
    を備え、
    前記処理ガス供給管は、下端から上端に向けて処理ガスが導入されるよう構成され、
    前記希釈ガス供給管は、下端から上端に向けて前記処理ガスが導入されることなく、前記下端から前記上端に向けて希釈ガスが導入されるよう構成され、
    前記接続部は、前記処理ガス供給管及び前記希釈ガス供給管の前記下端よりも前記上端に近い側である上部の１箇所のみで前記処理ガス供給管の内部と前記希釈ガス供給管の内部とを連通させるよう構成され、
    前記処理ガス供給管から前記処理容器内に前記処理ガスを供給するときに、前記希釈ガス供給管から前記処理容器内に前記処理ガスを供給することなく前記希釈ガスを供給する、
    ガス供給方法。
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