熱処理装置
【課題】処理対象である複数の基板が多段に配置される熱処理装置であって、基板間の処理の均一性を改善することができる熱処理装置を提供する。
【解決手段】複数の基板を多段に支持する支持体１６と、前記支持体を内部に収容可能な反応管であって、該反応管の長手方向に配列され前記反応管の内部にガスを供給する複数のガス供給管が設けられる当該反応管１０と、前記反応管内において、前記複数のガス供給管の開口端１７ａ−ｄと、前記反応管内に収容される前記支持体との間に配置される板状部材１１ｂであって、前記複数のガス供給管に対応して形成される開口部が設けられる当該板状部材と、前記反応管の外側に配置され、前記反応管内に収容される前記支持体により支持される前記複数の基板を加熱可能な加熱部とを備える熱処理装置。
【解決手段】複数の基板を多段に支持する支持体１６と、前記支持体を内部に収容可能な反応管であって、該反応管の長手方向に配列され前記反応管の内部にガスを供給する複数のガス供給管が設けられる当該反応管１０と、前記反応管内において、前記複数のガス供給管の開口端１７ａ−ｄと、前記反応管内に収容される前記支持体との間に配置される板状部材１１ｂであって、前記複数のガス供給管に対応して形成される開口部が設けられる当該板状部材と、前記反応管の外側に配置され、前記反応管内に収容される前記支持体により支持される前記複数の基板を加熱可能な加熱部とを備える熱処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハなどの基板を熱処理する熱処理装置、特にバッチタイプの熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程において、複数の基板を所定の間隔で配置し、一括して処理するバッチタイプの熱処理装置が用いられる。このような熱処理装置は、下部が開口した反応管と、反応管内部に配置可能で、複数枚の基板を所定の間隔で保持するウエハ支持部と、反応管の外側に配置され、反応管内の基板を加熱する外部ヒータとを備える。また、反応管内には下部の開口からウエハ支持部に沿って上へ延びるガス供給ノズルが設けられている。
【０００３】
反応管内に、基板が支持されるウエハ支持部を搬入し、外部ヒータにより基板を加熱しつつ、ガス供給ノズルからプロセスガスを流すことにより、基板に対し、プロセスガスに応じた処理が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−０６８２１４号公報
【特許文献２】特開２００８−１７２２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような熱処理装置において、ウエハ支持部の上端より高い位置にまでガス供給ノズルが延びており、その先端からプロセスガスが供給される場合には、ウエハ支持部の下端側でプロセスガスが涸渇してしまい、上端側の基板と下端側の基板との間で処理の均一性が悪化するおそれがある。そこで、長さの異なる複数のガス供給ノズルや、所定の間隔で複数の開口が形成されたガス供給ノズルを用いることにより、ウエハ支持部の長手方向に沿った複数の位置からプロセスガスを基板に供給し、処理の均一性の改善を図っている（例えば特許文献１）。
【０００６】
しかし、この場合であっても、プロセスガスは、ガス供給ノズル内を下から上へ流れながら加熱されるため、ガス供給ノズルの上端側の開口からは、下端側の開口からよりも高温のプロセスガスが供給される。このため、処理の均一性を十分に改善することはできない。
【０００７】
また、プロセスガスとして２種類の原料ガスを使用する場合において、一方の原料ガスの分解温度が他方の原料ガスの分解温度よりも著しく低いときには、分解温度の低い原料ガスが、ガス供給ノズルの特に上端側で分解し始めてしまうことがある。そうすると、ガス供給ノズルの内部や反応管の内面に膜が堆積してしまい、基板上への膜の堆積速度が低下してしまう。また、原料ガスの利用効率も悪化する。さらに、反応管の内面に堆積した膜が剥がれるとパーティクルの原因となるため、反応管の洗浄頻度を高くせざるを得ず、スループットの低下を招く。
【０００８】
そこで、反応管の側部に、内部空間が複数のガス導入区画部に区画されるガス導入管を設けて、基板処理面に対して垂直方向に配置される複数の基板に対して側方から原料ガスを供給することが試みられている（例えば特許文献２）。しかし、ガス導入管を複数のガス導入区画部に区画しても、複数の基板に対して原料ガスを均一に供給することは難しく、より一層の均一化が求められる。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされ、処理対象である複数の基板が多段に配置される熱処理装置であって、基板間の処理の均一性を改善することができる熱処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、複数の基板を多段に支持する支持体と、前記支持体を内部に収容可能な反応管であって、長手方向に配列され、前記反応管の内部にガスを供給する複数のガス供給管が設けられる当該反応管と、前記反応管内において、前記複数のガス供給管の開口端と、前記反応管内に収容される前記支持体との間に配置される板状部材であって、前記複数のガス供給管に対応して形成される開口部が設けられる当該板状部材と、前記反応管の外側に配置され、前記反応管内に収容される前記支持体により支持される前記複数の基板を加熱可能な加熱部とを備える熱処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態によれば、処理対象である複数の基板が多段に配置される熱処理装置であって、基板間の処理の均一性を改善することができる熱処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態による熱処理装置を示す概略図である。
【図２】図１の熱処理装置のインナーチューブを示す概略図である。
【図３】図１の熱処理装置のインナーチューブに設けられるガス分散板を説明する説明図である。
【図４】図１の熱処理装置の加熱部及びアウターチューブを示す概略斜視図である。
【図５】図１の熱処理装置のインナーチューブの取付け治具を説明する説明図である。
【図６】図１の熱処理装置のアウターチューブの下部の構造を説明する説明図である。
【図７Ａ】図１の熱処理装置のインナーチューブをアウターチューブに取り付ける方法を説明する説明図である。
【図７Ｂ】図７Ａに引き続いて、図１の熱処理装置のインナーチューブをアウターチューブに取り付ける方法を説明する説明図である。
【図８】図１の熱処理装置のガス分散板の効果を説明する、シミュレーション結果を示す図である。
【図９】図１の熱処理装置のガス分散板の変形例を示す図である。
【図１０】図１の熱処理装置にガス供給系を接続することにより構成される成膜システムの一例を示す図である。
【図１１】図１の熱処理装置の変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明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。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきである。
【００１４】
図１を参照すると、本発明の実施形態による熱処理装置１は、下部が開口する有蓋円筒形状を有するアウターチューブ１０と、アウターチューブ１０の下部開口を通してアウターチューブ１０内に出し入れ可能なインナーチューブ１１と、複数のウエハＷを多段に支持し、インナーチューブ１１の下部開口を通してインナーチューブ１１に出し入れ可能なウエハ支持体１６と、アウターチューブ１０を取り囲み、アウターチューブ１０及びインナーチューブ１１を通してウエハ支持体１６に支持されるウエハＷを加熱する加熱部２０とを備える。
【００１５】
インナーチューブ１１の外側に配置されるアウターチューブ１０は、例えば石英ガラスにより作製されており、その側周面には、アウターチューブ１０の長手方向に沿ってほぼ一列に配列される複数の（図示の例では４つの）ガイド管１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが設けられている。具体的には、石英ガラス製の有蓋円筒管の側周面に、長手方向に沿って所定の間隔で孔を開け、この孔に対して石英ガラス製のパイプを溶接することにより、アウターチューブ１０を作製することができる。また、ガイド管１０ａ〜１０ｄ内には、これらに対応するガス供給管１７ａ〜１７ｄが挿入されている。すなわち、ガイド管１０ａ〜１０ｄは、対応するガス供給管１７ａ〜１７ｄを支持している。ガス供給管１７ａ〜１７ｄには、ガス供給系（後述）からの対応する配管が接続され、ガス供給系からのプロセスガスがガス供給管１７ａ〜１７ｄを通してインナーチューブ１１の内部に供給される（後述）。
【００１６】
また、アウターチューブ１０には、ガイド管１０ｄの下方において排気管１４が形成されている。排気管１４の先端にフランジが形成されており、所定の継ぎ手により排気系（後述）に接続される。これにより、ガス供給管１７ａ〜１７ｄを通してインナーチューブ１１内に供給されたプロセスガスは、ウエハＷの表面上を通過した後、インナーチューブ１１に設けられる一つ又は複数の開口部又はスリット（図示せず）を通して排気管１４から排気される。また、アウターチューブ１０の下端にフランジが形成されており、このフランジが、図示しない所定のシール部材を介して固定治具１２により保持され、固定治具１２がベースプレート１３にネジ止めされることにより、アウターチューブ１０がベースプレート１３に対して固定されている。
【００１７】
インナーチューブ１１は、図２に示すように、下部に開口を有する有蓋円筒形状を有しており、例えば石英ガラスにより作製される。また、インナーチューブ１１の外周面の一部には、長手方向に沿ってほぼ矩形形状の開口が形成され、この開口に対し、ほぼ箱形の形状を有する拡張部１１ａが取り付けられている。
【００１８】
拡張部１１ａには、インナーチューブ１１の長手方向に沿ってほぼ一列に配列される複数のガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４が所定の間隔をあけて形成されている。図示のとおり、ガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４は、上述のガス供給管１７ａ〜１７ｄに対応して形成されている。言い換えると、ガス供給管１７ａ〜１７ｄは、対応するガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４に開口端が近接するようにガイド管１０ａ〜１０ｄにより支持されている（図２では、図示の便宜上、ガス供給管１７ａ〜１７ｄとガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４とは離れている）。このような構成により、ガス供給系からのプロセスガスは、ガス供給管１７ａ〜１７ｄ及びガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４を通してインナーチューブ１１内に供給される。
【００１９】
なお、インナーチューブ１１の概略上面図である図３（ａ）に示すように、ガス供給孔Ｈ１の内径はガス供給管１７ａの外径よりも僅かに大きいことが好ましい。これにより、ガス供給管１７ａがガス供給孔Ｈ１から拡張部１１ａの内部に挿入され得る。ただし、これに限定されることなく、例えば、ガス供給孔Ｈ１の内径とガス供給管Ｈ１の内径とは等しくても良い。
【００２０】
図３（ａ）を参照すると、拡張部１１ａとインナーチューブ１１との境界において、拡張部１１ａの開口１０ｍを塞ぐようにガス分散板１１ｂが設けられている。ガス分散板１１ｂは例えば石英ガラスにより作製され、図３（ｂ）に示すようにスリット１１ｓが形成されている。スリット１１ｓは、ガス分散板１１ｂの長手方向に対して傾斜する第１のスリット１ａと、第１のスリット１ａの下端と連続し、ガス分散板１１ｂの長手方向に平行に延びる第２のスリット１ｂと、第２のスリット１ｂの下端と連続し、ガス分散板１１ｂの長手方向に対し、第１のスリット１ａと逆に傾斜する第３のスリット１ｃとを有している。また、一つのスリット１１ｓに並んで他のスリット１１ｔが形成されている。これらの一組のスリット１１ｓの両側において、第２のスリット１ｂとほぼ平行に並ぶように２つのスリット１１ｔが形成されている。このような一組のスリット１１ｓとその両側のスリット１１ｔとが組み合わせられて一つのスリット群が構成されている。また、ガス分散板１１ｂには４つのスリット群が形成され、各スリット群が拡張部１１ａのガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４に対応している。具体的には、ガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４の開口端が、２つのスリット１１ｓの第２のスリット１ｂにほぼ対向するように配置される（図３（ｂ）においては、ガス供給管Ｈ１及びＨ２の開口端の対応位置を破線で示す）。
【００２１】
インナーチューブ１１の下部開口から、その内部に挿入されるウエハ支持体１６は、少なくとも３本の支柱１６ａを有している。支柱１６ａには、所定の間隔で複数の切欠部が設けられており、ウエハＷは、その周縁部が切欠部に挿入されることにより支持される。本実施形態においては、ウエハ支持体１６は１１７枚のウエハＷを支持することができる。具体的には、上から４枚のダミーウエハと、下から４枚のダミーウエハと、これらの間において、３枚のダミーウエハで離間される４群の２５枚の処理対象ウエハＷとが支持される。また、ウエハ支持体１６は、１００枚のウエハＷのうち上から２５枚の処理対象ウエハＷに対して、概ね、アウターチューブ１０のガイド管１０ａに挿入されるガス供給管１７ａからプロセスガスが供給され、その下の２５枚の処理対象ウエハＷに対して、概ね、ガス供給管１７ｂからプロセスガスが供給され、その下の２５枚の処理対象ウエハＷに対して、概ね、ガス供給管１７ｃからプロセスガスが供給され、その下の２５枚の処理対象ウエハＷに対して、概ね、ガス供給管１７ｄからプロセスガスが供給されるように配置されている。
インナーチューブ１１にもフランジ（後述）が形成されており、フランジが固定リング７１により支持され、固定リング１１がアウターチューブ１０に支持されることにより、インナーチューブ１１がアウターチューブ１０に対して固定される。インナーチューブ１１の取付け方法については、後に説明する。
【００２２】
また、ウエハ支持体１６は支持ロッド１９上に固定されており、支持ロッド１９は蓋体１５に支持されている。蓋体１５は、図示しない昇降機構により昇降され、これにより、支持ロッド１９ひいてはウエハ支持体１６がインナーチューブ１１内に対して出し入れされ得る。ウエハ支持体１６がインナーチューブ１１に入れられると、蓋体１５は、図示しないシール部材を介してアウターチューブ１０のフランジの下面に接し、これによりアウターチューブ１０内の雰囲気が外部雰囲気から隔離される。
なお、支持ロッド１９が貫通可能な開口を蓋体１５に設け、この開口に支持ロッド１９を通し、開口と支持ロッド１９との間を磁性流体で密閉するとともに、回転機構により支持ロッド１９を回転するようにしても良い。これにより、ウエハ支持体１６ひいてはウエハＷが回転することとなり、ガス供給管１７ａ〜１７ｄから供給されるガスに対してより均一にウエハＷが晒され得る。
【００２３】
図１に示すように、アウターチューブ１０の外側に配置される加熱部２０は、アウターチューブ１０の側周部を覆う第１の加熱部２１と、第１の加熱部２１の上端部を覆う第２の加熱部２２を有している。
第１の加熱部２１は、金属製の筒状体２３と、筒状体２３の内面に沿って設けられる絶縁体２４と、絶縁体２４により支持される発熱体２５とを有している。また、第１の加熱部２１の上端には、加熱部２０とアウターチューブ１０との間の内部空間に供給される空気（後述）を排気するための上端排気口２２Ｄが形成され、上端排気口２２Ｄに接続される排気管（図示せず）を通して、加熱部２０の内部空間からの空気が外部へ排気される。また、第１の加熱部２１の筒状体２３の側面には、発熱体２５に電力を供給する複数の電流導入端子２５ａが設けられている。
【００２４】
図４を参照すると、第１の加熱部２１には、第１の加熱部２１の下端から上端まで延び、アウターチューブ１０のガイド管１０ａ〜１０ｄが通り抜けるのを許容するスリットが設けられている。具体的には、筒状体２３の一部に、筒状体２３の長手方向に沿って、筒状体２３の下端から上端まで延びるスリット２３Ｃが形成されており、これに対応して絶縁体２４においても、絶縁体２４の下端から上端まで延びるスリット２４Ｃが形成されている。このため、第１の加熱部２１は、ほぼＣ字状の平面形状を有している。また、第１の加熱部２１の内面は、スリット（２３Ｃ、２４Ｃ）を除いて、アウターチューブ１０の外周面に面している。
【００２５】
図１及び図４を参照すると、アウターチューブ１０は第１の加熱部２１に対し、ガイド管１０ａ〜１０ｄ側の外周面が第１の加熱部２１の内周面に近接するように偏心している。これにより、第１の加熱部２１内部及び内側におけるガイド管１０ａ〜１０ｄ及びガス供給管１７ａ〜１７ｄの長さを短くすることができる。第１の加熱部２１の内部及び内側は、発熱体２５からの輻射熱により高温雰囲気となっているが、ガス供給管１７ａ〜１７ｄは、そのような高温雰囲気を長い距離に亘って通過することがない。このため、ガス供給管１７ａ〜１７ｄプロセスガスは、それほど高温に加熱されずにアウターチューブ１０内へ供給され得る。したがって、分解温度が比較的低いガスであっても、分解したり、不要に活性化されたりすることなく、ウエハＷに到達することが可能となる。
【００２６】
また、図４に示すように、第１の加熱部２１のスリット（２３Ｃ、２４Ｃ）の両縁とガイド管１０ａ〜１０ｄとにより決まる空間には断熱材２６が設けられている。断熱材２６は、例えば、熱伝導率のなるべく小さい例えばシリカガラスの繊維（グラスウール）で形成される梱包材としての外皮層と、外皮層内に詰め込まれるシリカガラスの繊維又は粉体とを有することができる。これによれば、断熱材２６は柔軟性を有することとなるため、上記の空間に応じて変形し、この空間を隙間なく埋めることが可能となる。断熱材２６を用いることにより、この空間を通して、第１の加熱部２１内部の熱が外部へ放射されるのを妨げることができ、第１の加熱部２１内部の均熱性の悪化を抑制することが可能となる。さらに、均熱性の悪化を更に抑制するため、絶縁体２４のスリット２４Ｃの両側又は一方側に、スリット２４Ｃに沿って延びる棒状のヒータを設けても良い。
【００２７】
次に、インナーチューブの取付け（固定）に利用される部材について、図５及び図６を参照しながら説明する。図５は、インナーチューブ１１の取付け治具７０と、取付け治具７０とともに用いられ、インナーチューブ１１を支持する固定リング７１とを示す斜視図である。図５（ａ）に示すように取付け治具７０は、基部７７、回動部７２、及び固定リング７１を有している。基部７７は、中央に開口を有する円環プレート７７ａと、円環プレート７７ａの開口縁に内周が一致するように取り付けられる環状立設部７７ｂとを有している。環状立設部７７ｂの上面には、後述のように、インナーチューブ１１が載置される。また、環状立設部７７ｂの上面には内周縁に沿ってリッジ部７７ｒが形成されている。リッジ部７７ｒの外径は、インナーチューブ１１の内径よりも僅かに小さく、これにより、インナーチューブ１１が位置決めされる。また、環状立設部７７ｂの上面には、リッジ部７７ｒの外側に突起７７ｐが設けられている。突起７７ｐは、インナーチューブ１１のフランジの裏面に形成された凹部（図示せず）に嵌り込むように設けられている。突起７７ｐと凹部が嵌り込むことによっても、インナーチューブ１１が、環状立設部７７ｂの上面に対して位置決めされる。
【００２８】
回動部７２は、ベース部７２ａ、円筒部７２ｂ、及び回動レバー７２Ｌを有している。ベース部７２ａは円環状のプレートにより構成され、その外径は、基部７７の円環プレート７７ａの外径よりも小さく、内径は、基部７７の環状立設部７７ｂの外径よりも僅かに大きい。また、回動部７２には、ベース部７２ａの内周縁に沿って円筒部７２ｂが取り付けられている。したがって、円筒部７２ｂの内径もまた環状立設部７７ｂの外径よりも僅かに大きい。また、円筒部７２ｂの上面には突起７２ｐが形成されている。
【００２９】
図５（ａ）に示すように、回動部７２は、基部７７の環状立設部７７ｂを円筒部７２ｂが取り囲むように円環プレート７７ａ上に載置される。また、回動部７２のベース部７２ｂの外周縁には２つのレバー７２Ｌが取り付けられている。レバー７２Ｌを回転すると、回動部７２は、基部７７に対して回転することができる。
【００３０】
固定リング７１は、図５（ａ）に示すように、円環形状を有し、その内径は、基部７７の環状立設部７７ｂの外径よりも僅かに大きく、外径は、回動部７２の円筒部７２ｂの外径とほぼ等しい。また、固定リング７１の外周面には、ほぼ等角度間隔で３つの鍔部７１ｐが設けられている。固定リング７１は、図５（ｂ）に示すように、回動部７２の円筒部７２ｂの上面に載置される。このとき、円筒部７２ｂの上面に形成された突起７２ｐと、固定リング７１の下面に形成された凹部（図示せず）とが嵌り込み、これにより、固定リング７１が回動部７２に対して位置決めされる。また、突起７２ｐと凹部が嵌り込んでいるため、回動部７２のレバー７２Ｌを回転すると、回動部７２とともに固定リング７１も回転することができる。
【００３１】
図５（ｃ）を参照すると、インナーチューブ１１は、フランジの裏面が基部７７の環状立設部７７ｂの上面に接するように支持される。インナーチューブ１１のフランジの裏面は、後述するように固定リング７１の上面とは離間しており、したがって、回動部７２のレバー７２Ｌを回転するときには、固定リング７１はインナーチューブ１１の裏面に接することなく回転することができる。
【００３２】
続いて、アウターチューブ１０のフランジの形状について、図６を参照しながら説明する。図６は、アウターチューブ１０の下端部を示す一部破断斜視図であり、フランジ１０ｆの説明の便宜上、有蓋形状を有するチューブ部分１０Ｐを破断して示している。図示のとおり、チューブ部分１０Ｐは、フランジ１０ｆの上面に取り付けられている。フランジ１０ｆの内周には、内周壁の一部が内周の全周に亘って外側に窪んで形成された溝部１０ｉが設けられている。溝部１０ｉの下方には３つの切欠部１０ｎがほぼ等角度間隔で形成されている。これらの切欠部１０ｎは、図５を参照しながら説明した固定リング７１の鍔部７１ｐに対応して形成されている。すなわち、後述するように、インナーチューブ１１をアウターチューブ１０内に挿入する際、固定リング７１の鍔部７１ｐは、アウターチューブ１０のフランジ１０ｆの対応する切欠部１０ｎを通り抜けることができる。
【００３３】
また、溝部１０ｉの上面にはほぼ等角度間隔で３つの凹部１０ｈが設けられている。これらの凹部１０ｈもまた、固定リング７１の鍔部７１ｐに対応して形成されている。後述するように、鍔部７１ｐが、対応する切欠部１０ｎを通り抜けた後、回動部７２のレバー７２Ｌを回転すると、固定リング７１が回転し、溝部１０ｉ内を水平面内で鍔部７１ｐが移動し、対応する凹部１０ｈの上方へと至る。
【００３４】
以上のように構成されるアウターチューブ１０に対して、インナーチューブ１１がどのように固定されるかについて、図７Ａ及び図７Ｂを参照しながら説明する。図７Ａ及び図７Ｂは、インナーチューブ１１及びアウターチューブ１０の下端部分を模式的に示す断面図である。なお、アウターチューブ１０は、上述のとおり、固定治具１２を介してベースプレート１３に固定されているが（図１参照）、説明の便宜上、図７Ａ及び図７Ｂに置いては、固定治具１２及びベースプレート１３は省略している。
【００３５】
図７Ａ（ａ）を参照すると、インナーチューブ１１が取付け治具７０に支持されている。具体的には、インナーチューブ１１のフランジ１１ｆが、取付け治具７０の環状立設部７７ｂに載置されている。ここで、環状立設部７７ｂの上面のリッジ部７７ｒが、インナーチューブ１１のフランジ１１の内周面と噛み合い、これにより、インナーチューブ１１が取付け治具７０に対して位置決めされている。また、取付け治具７０及びこれに支持されるインナーチューブ１１は、図示しない昇降機構により上方向に移動しており、インナーチューブ１１がアウターチューブ１０内へ挿入されつつある。上方向に更に移動していくと、図７Ａ（ｂ）に示すように、アウターチューブ１０のフランジ１０ｆの下面に回動部７２のベース部７２ａが接するに至り、上方向の移動が停止される。このとき、回動部７２の円筒部７２ｂの上の固定リング７１に形成された鍔部７１ｐは、アウターチューブ１０のフランジ１０ｆの内周に形成された対応する切欠部１０ｎを通り抜けている（図示省略）。具体的には、鍔部７１ｐの下面は、溝部１０ｉの上面よりも僅かに高い位置にある。
【００３６】
ここで図７Ｂ（ｃ）に示すように、回動部７２のレバー７２Ｌを回転することにより、固定リング７１の鍔部７１ｐを、溝部１０ｉの上面の対応する凹部１０ｈの上方に位置させる。このとき、インナーチューブ１１のフランジ１１ｆの裏面に段差があるため、固定リング７１の上面とフランジ１１ｆの裏面とは接触しない。したがって、固定リング７１は、フランジ１１ｆに接触せずに回転する。さらに、インナーチューブ１１は、基部７７の環状立設部７７ｂの上面により支持され、突起７７ｐにより位置決めされているため、回動部７２が回転しても回転することはない。
【００３７】
次いで、図７Ｂ（ｄ）に示すように、昇降機構（図示せず）により取付け治具７０を下方向に移動させると、固定リング７１の鍔部７１ｐが凹部１０ｈに収まるため、アウターチューブ１０のフランジ１１ｆにより固定リング７１が支持される。また、インナーチューブ１１が下方向に移動すると、そのフランジ１０ｆが固定リング７１の上面に載置される。換言すると、インナーチューブ１１は、取付け治具７０の環状立設部７７ｂから固定リング７１へ受け渡される。これにより、インナーチューブ１１は、固定リング７１を介してアウターチューブ１０のフランジ１０ｆに支持されることとなる。
【００３８】
以上の構成によれば、インナーチューブ１１を回転することなくアウターチューブ１０により支持させることができる。仮に、固定リング７１の鍔部７１ｐと同様に３つの鍔部をインナーチューブ１１のフランジ１１ｆの外周に設ければ、アウターチューブ１０のフランジ１０ｆの溝部１０ｉの上面に形成された凹部１０ｈに対して、これらの鍔部を収めることによっても、インナーチューブ１１をアウターチューブ１０により支持させることは可能である。
【００３９】
しかし、本実施形態におけるインナーチューブ１１は拡張部１１ａを有し、拡張部１１ａに形成されるガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４に対して、アウターチューブ１０のガイド管１０ａ〜１０ｄに支持されるガス供給管１７ａ〜１７ｄが挿入される。このため、仮にインナーチューブ１１を回転することによりアウターチューブ１０に支持させることとすれば、ガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４と、対応するガス供給管１７ａ〜１７ｄとの位置合わせがかなり難しくなる。
【００４０】
本実施形態の構造によれば、固定リング７１を回転させ、固定リング７１の鍔部７１ｐを対応する凹部１０ｈに収め、インナーチューブ１１を固定リング７１で支持するようにしているため、インナーチューブ１１は上下動するに過ぎず回転することがない。したがって、インナーチューブ１１をアウターチューブ１０に挿入する際に、ガス供給管１７ａ〜１７ｄが、拡張部１１ａの対応するガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４に挿入され得るように位置決めしておけば、インナーチューブ１１を取り付けるときに位置がずれることがなく、よって、インナーチューブ１１をアウターチューブ１０に対して容易に取り付けることができる。
【００４１】
次に、ガス分散板１１ｂの効果について図８を参照しながら説明する。図８は、ガス供給管１７ａからガス供給孔Ｈ１（図２参照）を通してインナーチューブ１１内に供給されるガスのフローパターンについてコンピュータシミュレーションにより得た結果を示す。ここで図８（ａ）は、図３（ｂ）に示すガス分散板１１ｂを使用した場合の結果であり、図８（ｂ）は、図３（ｂ）のガス分散板１１ｂにおけるスリット１１ｔがないガス分散板を用いた場合の結果である。また、図８において上段の図は、ガス供給管１７ａの高さにおけるインナーチューブ１１の水平面内のフローパターンを示し、下段の図は、ガス供給管１７ａを含む垂直面内のフローパターンを示している。なお、図８に示す曲線は等速度線である。また、図８中の参照符号１１ｅは、インナーチューブ１１における拡張部１１ａと対向する側周部に形成された排気スリットである。本実施形態においては、インナーチューブ１１内のガスは、排気スリット１１ｅから、インナーチューブ１１とアウターチューブ１０との間の空間に至り、排気管１４を通して排気される。
【００４２】
図８（ａ）に示すとおり、ガス供給管１７ａから拡張部１１ａへ供給されたガスは、ガス分散板１１ｂに衝突して横方向及び縦方向に広がり、ガス分散板１１ｂに形成されたスリット１１ｓ（１ａ、１ｂ、１ｃ）及び１１ｔを通ってインナーチューブ１１内へ至る。ガス分散板１１ｂにより広がるため、インナーチューブ１１内ではガスはほぼ均一に流れている。また、コンピュータシミュレーションの結果では、ガス供給管１７ａから拡張部１１ａに噴出されるガスの流速は９０〜１００ｍ／秒であるが、インナーチューブ１１内のウエハＷ上（又はウエハＷ間）におけるガスの流速は３０〜６０ｍ／秒であること分かった。すなわち、ウエハＷ上では比較的遅い速度で均一にガスが流れていることが分かる。したがって、均一性良くウエハＷを処理することが可能となる。また、インナーチューブ１１内での流速が遅いため、ウエハＷの温度がガスにより下がるのが抑制される。
【００４３】
また、図８（ｂ）からもほぼ同様の結果が得られることが分かる。強いて言えば、上下方向における上部、中間部、及び下部における流速の差が図８（ａ）の方が図８（ｂ）に比べて小さい。これは、図３（ｂ）に示すガス分散板１１ｂにおけるスリットｔの効果と考えられる。
【００４４】
なお、ガス分散板１１ｂに形成されるスリット（開口）は、上述の例に限定されることなく、種々に変形可能である。例えば図９に示す開口が考えられる。具体的には、図９に示すガス分散板１１１ｂにおいては、図３（ｂ）のガス分散板１１ｂにおけるスリット１ｂ及び１１ｔに相当する部分がない。この場合、ガス供給管１７ａ（〜１７ｄ）からのガスは、１組のスリット１ａと１組のスリット１ｃとの間の領域（以下、中央領域）に衝突してから上下左右に広がって、これらのスリット１ａ及び１ｃを通してインナーチューブ１１内へ流れることになる。スリット１ｂ及び１１ｔに相当する部分がないため、インナーチューブ１１内での流速を更に低減することができる。また、図９（ｂ）に示すスリット１ａ及び１ｃは、中央領域から上方向に又は下方向に離れるに従って、ガス分散板１１ｂの長辺に向かって湾曲している。これによれば、中央領域に衝突したガスは、全方向（３６０°）に広がるため、中央領域から離れた領域において、スリット１ａ及び１ｃを通りやすくなることが期待される。また、図９（ｃ）及び（ｃ）に示すスリット１ａ及び１ｃにおいては、中央領域から上に又は下に離れる方向に沿って幅が広がっている。これによっても、中央領域から離れた領域において、スリット１ａ及び１ｃを通りやすくなると考えられる。使用するガスの性質（分子量、濃度、粘性等）により、スリットの配置及び形状を適宜変更することにより、インナーチューブ１１内でのガスの分布及び流速を制御することが可能となる。
【００４５】
次に、本実施形態による熱処理装置１において実施され得る処理の一例として、サファイア基板上への窒化ガリウム（ＧａＮ）膜の堆積について、図１０を参照しながら、説明する。
【００４６】
図１０に示すとおり、ガス供給管１７ａ〜１７ｄには、配管Ｌａ〜Ｌｄを介して、対応するガリウム原料槽３１ａ〜３１ｄが接続されている。ガリウム原料槽３１ａ〜３１ｄは、いわゆるバブラーであり、本実施形態では、内部にトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）が充填されている。また、ガリウム原料槽３１ａ〜３１ｄには、対応する流量調整器（例えばマスフローコントローラ）３Ｆａ〜３Ｆｄが設けられた配管Ｉａ〜Ｉｄを介して、所定のキャリアガス供給源と接続されている。キャリアガスとしては、例えば高純度窒素ガスを用いることができる。配管Ｌａ〜Ｌｄ及び配管Ｉａ〜Ｉｄには、ガリウム原料槽３１ａ〜３１ｄの近くにおいて、連動して開閉する一組の開閉バルブ３３ａ〜３３ｄが設けられている。また、配管Ｌａ〜Ｌｄ及び配管Ｉａ〜Ｉｄを繋ぐバイパス管が設けられ、バイパス管には、対応するバイパス弁Ｂａ〜Ｂｄが設けられている。バイパス弁Ｂａ〜Ｂｄを開き、開閉バルブ３３ａ〜３３ｄを閉じると、キャリアガスはバイパス管を通って、対応するガス供給管１７ａ〜１７ｄに至り、アウターチューブ１０内へ供給される。逆に、バイパス弁Ｂａ〜Ｂｄを閉じ、開閉バルブ３３ａ〜３３ｄを開くと、キャリアガスはガリウム原料槽３１ａ〜３１ｄへ供給され、内部に充填されるＴＭＧａ液中に吐出されることにより、ＴＭＧａの蒸気（又はガス）を含んで流出口から流出する。流出したＴＭＧａ蒸気（ガス）を含むキャリアガスは、対応するガス供給管１７ａ〜１７ｄに至り、アウターチューブ１０内へ供給される。
また、ガリウム原料槽３１ａ〜３１ｄには恒温槽３２が設けられ、図示しない温度制御器によってガリウム原料槽３１ａ〜３１ｄひいては内部のＴＭＧａの温度が所定の温度に維持され、ＴＭＧａの蒸気圧が温度に応じた値で一定に維持される。恒温槽３２によりＴＭＧａ蒸気圧の一定に維持されるとともに、配管Ｌａ〜Ｌｄに設けられた圧力調整器ＰＣａ〜ＰＣｄにより配管Ｌａ〜Ｌｄ内の圧力が一定に維持されることとにより、配管Ｌａ〜Ｌｄを流れるキャリアガス中のＴＭＧａ濃度を一定に維持することができる。
【００４７】
また、配管Ｌａ〜Ｌｄには、例えばアンモニア（ＮＨ３）供給源からの対応する配管５０ａ〜５０ｄが合流している。配管５０ａ〜５０ｄには、対応する流量調整器（例えばマスフローコントローラ）４Ｆａ〜４Ｆｄ及び開閉バルブＶａ〜Ｖｄが設けられている。開閉バルブＶａ〜Ｖｄを開くと、ＮＨ３供給源からのＮＨ３ガスが、流量調整器４Ｆａ〜４Ｆｄによって流量制御され、配管５０ａ〜５０ｄを通って、対応する配管Ｌａ〜Ｌｄに流れ込む。これにより、ＴＭＧａの蒸気（ガス）、ＮＨ３、及びキャリアガスの混合ガスがガス供給管１７ａ〜１７ｄを通してアウターチューブ１０内へ供給される。
【００４８】
また、図示しないパージガス供給源と接続されるパージガス配管ＰＬが設けられている。本実施形態においては、パージガスとして、キャリアガスと同様に高純度窒素ガスが用いられる。パージガス配管ＰＬは、流量調整器４Ｆａと開閉バルブＶａとの間の位置において、配管５０ａに対し、開閉バルブＰａを介して接続されている。また、パージガス配管ＰＬは、開閉バルブＰａの手前（パージガス供給源側）において分岐し、流量調整器４Ｆｂと開閉バルブＶｂとの間の位置において、配管５０ｂに対し、開閉バルブＰｂを介して接続され、流量調整器４Ｆｃと開閉バルブＶｃとの間の位置において、配管５０ｃに対し、開閉バルブＰｃを介して接続され、流量調整器４Ｆｄと開閉バルブＶｄとの間の位置において、配管５０ｄに対し、開閉バルブＰｄを介して接続されている。
【００４９】
また、アウターチューブ１０の排気管１４には、主弁２Ａ及び圧力調整器２Ｂを介してポンプ（例えばメカニカルブースタポンプ）４とポンプ（例えばドライポンプ）６とが接続されている。これらにより、アウターチューブ１０内が所定の圧力に維持されつつ、アウターチューブ１０内のガスが排気される。また、排気されたガスは、ポンプ６から所定の除害設備に導かれ、ここで除害されて大気放出される。
【００５０】
以上の構成においては、以下の手順により、ＧａＮ膜がサファイア基板上に堆積される。まず、図示しない昇降機構によりウエハ支持体１６がアウターチューブ１０内から下方に取り出され、図示しないウエハローダにより、例えば直径４インチを有する複数のサファイア基板がウエハ支持体１６に搭載される。次に、昇降機構によりウエハ支持体１６がアウターチューブ１０内にロードされ、支持板１２がアウターチューブ１０の下端にシール部材（図示せず）を介して密着することにより、アウターチューブ１０が気密に密閉される。
【００５１】
続いて、ポンプ４及び６によりアウターチューブ１０内を所定の成膜圧力に減圧する。これに併せて、バイパス弁Ｂａ〜Ｂｄを開き、開閉バルブ３３ａ〜３３ｄを閉じ、キャリアガス供給源からの窒素ガスを流すと、流量調整器３Ｆａ〜３Ｆｄによって流量制御された窒素ガスが、配管Ｉａ〜Ｉｄ及びバイパス弁Ｂａ〜Ｂｄを通して配管Ｌａ〜Ｌｄへ流れ、ガス供給管１７ａ〜１７ｄからアウターチューブ１０内へ流れる。また、開閉バルブＰａ〜Ｐｄを開くことにより、流量調整器４Ｆａ〜４Ｆｄによって流量制御された窒素ガスが、配管５０ａ〜５０ｄを通して、対応する配管Ｌａ〜Ｌｄに流れ込み、ガス供給管１７ａ〜１７ｄからアウターチューブ１０へ流れる。
【００５２】
上述のようにしてアウターチューブ１０内へ窒素ガスを流すことにより、アウターチューブ１０内をパージしつつ、加熱部２０（第１の加熱部２１及び第２の加熱部２２）への電力を制御することにより、ウエハ支持体１６に支持されるサファイア基板Ｗを所定の温度（例えば８５０℃〜１０５０℃）に加熱する。サファイア基板Ｗの温度は、アウターチューブ１０内にウエハ支持体１６の長手方向に沿うように配置される一又は複数の熱電対（図示せず）により測定され、測定温度に基づいて制御され、一定に維持される。
【００５３】
アウターチューブ１０内のパージが完了し、サファイア基板Ｗの温度が所定の温度で安定した後、ＧａＮ膜の成膜を開始する。具体的には、まず、開閉バルブＶａ〜Ｖｄを開くとともに、開閉バルブＰａ〜Ｐｄを閉じることにより、流量調整器４Ｆａ〜４Ｆｄによって流量制御されたＮＨ３ガスがアウターチューブ１０内へ供給される。これにより、アウターチューブ１０内の雰囲気が、窒素雰囲気からＮＨ３雰囲気に変化していく。また、供給されたＮＨ３ガスは、サファイア基板Ｗの熱により分解する。このとき、サファイア基板Ｗの表面は、ＮＨ３が分解することにより生成されるＮ原子により窒化される。所定の時間が経過して、アウターチューブ１０内のＮＨ３濃度が一定に（ＮＨ３ガス供給源における濃度とほぼ等しく）なった後、開閉バルブ３３ａ〜３３ｄを開くとともにバイパス弁Ｂａ〜Ｂｄを閉じることにより、流量調整器３Ｆａ〜３Ｆｄによって流量制御された窒素ガスがガリウム原料槽３１ａ〜３１ｄへ供給され、ＴＭＧａ蒸気（ガス）を含んだ窒素ガスが配管Ｌａ〜Ｌｄ及びガス供給管１７ａ〜１７ｄを通してアウターチューブ１０内へ供給される。アウターチューブ１０内に供給されたＴＭＧａはサファイア基板Ｓの熱により分解し、分解により生成されたＧａ原子と、ＮＨ３の分解により生成されたＮ原子とがサファイア基板Ｗ上で化合してＧａＮ膜が堆積される。
【００５４】
以上説明した実施形態によれば、アウターチューブ１０の側周面にガス供給管１７ａ〜１７ｄが設けられ、これらからアウターチューブ１０内へプロセスガス（例えばＴＭＧａ蒸気（ガス）を含むキャリアガスとＮＨ３ガスの混合ガス）が供給される。例えば、アウターチューブ１０内において、その長手方向（高さ方向）に下から上へ延び、複数の孔を有するガス供給ノズル内をプロセスガスが流れる場合には、ガス供給ノズルの上端へ向かうほどプロセスガスが加熱されるため、温度が異なるプロセスガスが各ウエハＷへ供給されることとなり、プロセスガスによるウエハ処理の均一性が損なわれるおそれがある。しかし、本実施形態によれば、上述のとおり、プロセスガスは、アウターチューブ１０の長手方向に沿ってアウターチューブ１０内を流れることがなく、アウターチューブ１０の側周面に設けられたガス供給管１７ａ〜１７ｄからウエハＷへ供給されるため、プロセスガスは、ほぼ等しい温度で各ウエハＷに供給され得る。このため、ウエハ処理の均一性を向上することができる。
【００５５】
また、アウターチューブ１０内を下から上へプロセスガスが流れる場合と異なり、プロセスガスは、ほとんど熱分解（又は熱反応）することなくウエハＷへ供給され、ウエハＷの熱により熱分解（又は熱反応）することができるため、プロセスガスの利用効率を図ることができる。
【００５６】
特に、ＴＭＧａとＮＨ３を用いたＧａＮ膜の堆積の場合、アウターチューブ１０内を下から上へ延びるガス供給ノズルを用いてＴＭＧａとＮＨ３を供給すると、分解温度が低いＴＭＧａは、ガス供給ノズル内や反応管の気相中で分解してしまい、ガス供給ノズル内や反応管の内面にＧａが析出してしまう。そうすると、サファイア基板Ｗ上へ堆積するＧａＮ膜の堆積速度が低下したり、析出したＧａが剥離してパーティクルとなったりするという問題が生じる。しかし、本実施形態による熱処理装置（成膜装置）によれば、ＴＭＧａとＮＨ３がアウターチューブ１０内を長い時間流れることはなく、ガス供給管１７ａ〜１７ｄからサファイア基板Ｗの表面へ直ちに到達できるため、ＴＭＧａの分解を抑制して、成膜速度の低下やＧａの析出を抑制することが可能となる。
【００５７】
また、図１及び図４に示すように、アウターチューブ１０が第１の加熱部２１に対して偏心して配置され、第１の加熱部２１の内側にあるガス供給管１７ａ〜１７ｄの長さが極力短くなっているため、ガス供給管１７ａ〜１７ｄの加熱が抑制される。したがって、ガス供給管１７ａ〜１７ｄが加熱されることによるＴＭＧａの分解もまた抑制することが可能である。
【００５８】
以上、幾つかの実施形態及び実施例を参照しながら本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態及び実施例に限定されることなく、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更が可能である。
【００５９】
例えば、ガス分散板１１ｂ（又は１１１ｂ、以下同じ）は、スリット群（１１ｓ、１１ｔ）を除いて不透明であっても良い。これによれば、ウエハＷの熱が、ガス分散板１１ｂを通して第１の加熱部２１のスリット（２３Ｃ、２４Ｃ）から放射されるのを低減することができ、したがって、インナーチューブ１１内の温度均一性を向上することが可能となる。具体的には、ガス分散板１１ｂは、多数の微小な泡を内包する石英ガラス（いわゆる不透明ガラス）で作製しても良い。また、透明な石英ガラスで作製したガス分散板１１ｂの一方又は両方の面を例えばサンドブラスト等で荒らすことにより不透明にしても良い。また、ガス分散板１１ｂの一方又は両方の面をシリコンカーバイド（ＳｉＣ）でコーティングすることにより不透明としても同様な効果が得られる。
【００６０】
また、ガス分散板１１ｂは平板に限らず、湾曲していても良い。例えば、インナーチューブ１１の側周面とほぼ等しい曲率、又はウエハＷの外周とほぼ等しい曲率で湾曲して良い。また、ガス分散板１１ｂをインナーチューブ１１と一体に構成しても良い。
また、上述の実施形態においては、ガス分散板１１ｂはインナーチューブ１１内においてガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４とウエハ支持体１６との間に配置されたが、図１１に示すように、アウターチューブ１０の内周面に取り付けても良い。この場合、インナーチューブ１１には拡張部１１ａを設ける必要はなく、ガス分散板１１ｂに対応した開口１１ｍを設ければよい。また、図１１に示す例においては、インナーチューブ１１を設けなくても良い。
【００６１】
また、上述の実施形態においては一つの拡張部１１ａに４つのガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４を設けたが、拡張部１１ａよりも小さい箱形形状の拡張部を４つ設け、それぞれにガス供給管１７ａ〜１７ｄに対応したガス供給孔を形成しても良い。
また、上述の実施形態においてはインナーチューブ１１に取り付けられる拡張部１１ａ（小さい４つの拡張部を含む）はほぼ箱形の形状を有しているが、曲面を有していても良い。例えば、拡張部１１ａは、半円の上面形状を有していても良い。また、拡張部１１ａは、インナーチューブ１１の外側から内側に向かう方向に沿ってホーン形状に広がるような形状を有していても良い。
【００６２】
また、熱処理装置１を用いたＧａＮ膜の成膜を説明したが、これに限らず、例えばジシクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスとＮＨ３を原料ガスとして用いてシリコンウエハ上に窒化シリコン膜を堆積するために熱処理装置１を用いても良く、シラン（ＳｉＨ４）ガスを原料ガスとして用いてシリコンウエハ上にポリシリコン膜を堆積するために熱処理装置１を用いても良い。さらに、薄膜の堆積だけでなく、例えばシリコンウエハの熱酸化に熱処理装置１を用いても良い。
【００６３】
また、ＧａＮ膜の堆積に用いるガリウム原料としては、ＴＭＧａではなく、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）などの他の有機ガリウム原料や、塩化ガリウム（ＧａＣｌ）を使用して良い。また、トリアルキルガリウムだけでなく、例えばトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）などのトリアルキルインジウムが充填された原料槽をガリウム原料槽３１ａ〜３１ｄの各々と並列に設け、トリアルキルガリウムの蒸気（ガス）を含むキャリアガスと、トリアルキルインジウムの蒸気（ガス）を含むキャリアガスを混合して、アウターチューブ１０内へ供給しても良い。これにより、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）を堆積することが可能となる。
【００６４】
また、トリアルキルガリウム（かつ／又はトリアルキルインジウム）がガス供給管１７ａ〜１７ｄにおいて分解するのを更に抑制するため、ほぼ同心円状に２つの石英管から構成される二重管でガイド管１０ａ〜１０ｄを形成し（言い換えると、ガイド管１０ａ〜１０ｄにジャケットを設け）、内管の内側からアウターチューブ１０内へキャリアガスを流すとともに、内管と外管の間に例えば冷却媒体を流すことにより、アウターチューブ１０を冷却することが好ましい。
【００６５】
また、アウターチューブ１０に設けられる排気管１４は、本実施形態においてはガイド管１０ｄの下方に形成されているが、アウターチューブ１０におけるガイド管１０ａ〜１０ｄの反対側に相当する位置（対向位置）を避けた位置に形成して良い。例えば、対向位置の側方、下方、又は上方に排気管を形成しても良い。また、対向位置の側方に排気管１４を設ける場合、対向位置の両側に一つずつの排気管を設けても良い。さらに、対向位置の側方に、ガイド管１０ａ〜１０ｄに対応して複数の排気管を設けても良い。
【００６６】
また、第１の加熱部２１は、スリット（２３Ｃ、２４Ｃ）を有するほぼ円柱状の形状を有しているが、例えば多角形柱形状を有しても良い。この場合、スリット（２３Ｃ、２４Ｃ）は、多角形柱の辺に沿って設けられると好ましい。
【００６７】
また、インナーチューブ１１内において、下方から上方へ向かって延びるガス導入管を設け、ガス供給管１７ａ〜１７ｄと併用しても良い。この場合、分解温度の低いガスをガス供給管１７ａ〜１７ｄから供給し、分解温度の高いガスをガス導入管から供給することが好ましい。このようにすれば、分解温度の低いガスがウエハＷに到達する前に分解するのを抑制することができ、分解温度の高いガスを十分に加熱してからウエハＷに到達させることができる。すなわち、ガスの分解温度に応じて、ガスを適切に加熱することが可能となる。
【００６８】
また、ガス供給管１７ａ〜１７ｄを二重管構造としても良い。この場合、分解温度の低いガスを内側に供給し、分解温度の高いガスを外側に供給するのが好ましい。このようにすれば、分解温度の低いガスを低温に保ったままウエハに到達させることができる。
【００６９】
また、ガイド管１０ａ〜１０ｄの外周に、ヒータや水冷ジャケットを設けても良い。プロセス条件に応じて、ガス温度を容易に調整することができ、成膜効率を向上することが可能となる。
【符号の説明】
【００７０】
１・・・熱処理装置、４，６・・・ポンプ、１０・・・アウターチューブ、１０ａ〜１０ｄ・・・ガイド管、１１・・・インナーチューブ、１２・・・固定治具、１６・・・ウエハ支持体、１７ａ〜１７ｄ・・・ガス供給管、２０・・・加熱部、２１・・・第１の加熱部、２２Ｄ・・・上端排気口、２２・・・第２の加熱部、２３・・・筒状体、２３Ｃ・・・スリット、１３・・・ベースプレート、２４・・・絶縁体、２４Ｃ・・・スリット、２５・・・発熱体、２６・・・断熱体、７０・・・取付け治具、７１・・・固定リング、７２・・・回動部、７２Ｌ・・・レバー、７７・・・基部、Ｗ・・・ウエハ（又はサファイア基板）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハなどの基板を熱処理する熱処理装置、特にバッチタイプの熱処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程において、複数の基板を所定の間隔で配置し、一括して処理するバッチタイプの熱処理装置が用いられる。このような熱処理装置は、下部が開口した反応管と、反応管内部に配置可能で、複数枚の基板を所定の間隔で保持するウエハ支持部と、反応管の外側に配置され、反応管内の基板を加熱する外部ヒータとを備える。また、反応管内には下部の開口からウエハ支持部に沿って上へ延びるガス供給ノズルが設けられている。
【０００３】
反応管内に、基板が支持されるウエハ支持部を搬入し、外部ヒータにより基板を加熱しつつ、ガス供給ノズルからプロセスガスを流すことにより、基板に対し、プロセスガスに応じた処理が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−０６８２１４号公報
【特許文献２】特開２００８−１７２２０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような熱処理装置において、ウエハ支持部の上端より高い位置にまでガス供給ノズルが延びており、その先端からプロセスガスが供給される場合には、ウエハ支持部の下端側でプロセスガスが涸渇してしまい、上端側の基板と下端側の基板との間で処理の均一性が悪化するおそれがある。そこで、長さの異なる複数のガス供給ノズルや、所定の間隔で複数の開口が形成されたガス供給ノズルを用いることにより、ウエハ支持部の長手方向に沿った複数の位置からプロセスガスを基板に供給し、処理の均一性の改善を図っている（例えば特許文献１）。
【０００６】
しかし、この場合であっても、プロセスガスは、ガス供給ノズル内を下から上へ流れながら加熱されるため、ガス供給ノズルの上端側の開口からは、下端側の開口からよりも高温のプロセスガスが供給される。このため、処理の均一性を十分に改善することはできない。
【０００７】
また、プロセスガスとして２種類の原料ガスを使用する場合において、一方の原料ガスの分解温度が他方の原料ガスの分解温度よりも著しく低いときには、分解温度の低い原料ガスが、ガス供給ノズルの特に上端側で分解し始めてしまうことがある。そうすると、ガス供給ノズルの内部や反応管の内面に膜が堆積してしまい、基板上への膜の堆積速度が低下してしまう。また、原料ガスの利用効率も悪化する。さらに、反応管の内面に堆積した膜が剥がれるとパーティクルの原因となるため、反応管の洗浄頻度を高くせざるを得ず、スループットの低下を招く。
【０００８】
そこで、反応管の側部に、内部空間が複数のガス導入区画部に区画されるガス導入管を設けて、基板処理面に対して垂直方向に配置される複数の基板に対して側方から原料ガスを供給することが試みられている（例えば特許文献２）。しかし、ガス導入管を複数のガス導入区画部に区画しても、複数の基板に対して原料ガスを均一に供給することは難しく、より一層の均一化が求められる。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされ、処理対象である複数の基板が多段に配置される熱処理装置であって、基板間の処理の均一性を改善することができる熱処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、複数の基板を多段に支持する支持体と、前記支持体を内部に収容可能な反応管であって、長手方向に配列され、前記反応管の内部にガスを供給する複数のガス供給管が設けられる当該反応管と、前記反応管内において、前記複数のガス供給管の開口端と、前記反応管内に収容される前記支持体との間に配置される板状部材であって、前記複数のガス供給管に対応して形成される開口部が設けられる当該板状部材と、前記反応管の外側に配置され、前記反応管内に収容される前記支持体により支持される前記複数の基板を加熱可能な加熱部とを備える熱処理装置が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態によれば、処理対象である複数の基板が多段に配置される熱処理装置であって、基板間の処理の均一性を改善することができる熱処理装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態による熱処理装置を示す概略図である。
【図２】図１の熱処理装置のインナーチューブを示す概略図である。
【図３】図１の熱処理装置のインナーチューブに設けられるガス分散板を説明する説明図である。
【図４】図１の熱処理装置の加熱部及びアウターチューブを示す概略斜視図である。
【図５】図１の熱処理装置のインナーチューブの取付け治具を説明する説明図である。
【図６】図１の熱処理装置のアウターチューブの下部の構造を説明する説明図である。
【図７Ａ】図１の熱処理装置のインナーチューブをアウターチューブに取り付ける方法を説明する説明図である。
【図７Ｂ】図７Ａに引き続いて、図１の熱処理装置のインナーチューブをアウターチューブに取り付ける方法を説明する説明図である。
【図８】図１の熱処理装置のガス分散板の効果を説明する、シミュレーション結果を示す図である。
【図９】図１の熱処理装置のガス分散板の変形例を示す図である。
【図１０】図１の熱処理装置にガス供給系を接続することにより構成される成膜システムの一例を示す図である。
【図１１】図１の熱処理装置の変形例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明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。また、図面は、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的とせず、したがって、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定されるべきである。
【００１４】
図１を参照すると、本発明の実施形態による熱処理装置１は、下部が開口する有蓋円筒形状を有するアウターチューブ１０と、アウターチューブ１０の下部開口を通してアウターチューブ１０内に出し入れ可能なインナーチューブ１１と、複数のウエハＷを多段に支持し、インナーチューブ１１の下部開口を通してインナーチューブ１１に出し入れ可能なウエハ支持体１６と、アウターチューブ１０を取り囲み、アウターチューブ１０及びインナーチューブ１１を通してウエハ支持体１６に支持されるウエハＷを加熱する加熱部２０とを備える。
【００１５】
インナーチューブ１１の外側に配置されるアウターチューブ１０は、例えば石英ガラスにより作製されており、その側周面には、アウターチューブ１０の長手方向に沿ってほぼ一列に配列される複数の（図示の例では４つの）ガイド管１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄが設けられている。具体的には、石英ガラス製の有蓋円筒管の側周面に、長手方向に沿って所定の間隔で孔を開け、この孔に対して石英ガラス製のパイプを溶接することにより、アウターチューブ１０を作製することができる。また、ガイド管１０ａ〜１０ｄ内には、これらに対応するガス供給管１７ａ〜１７ｄが挿入されている。すなわち、ガイド管１０ａ〜１０ｄは、対応するガス供給管１７ａ〜１７ｄを支持している。ガス供給管１７ａ〜１７ｄには、ガス供給系（後述）からの対応する配管が接続され、ガス供給系からのプロセスガスがガス供給管１７ａ〜１７ｄを通してインナーチューブ１１の内部に供給される（後述）。
【００１６】
また、アウターチューブ１０には、ガイド管１０ｄの下方において排気管１４が形成されている。排気管１４の先端にフランジが形成されており、所定の継ぎ手により排気系（後述）に接続される。これにより、ガス供給管１７ａ〜１７ｄを通してインナーチューブ１１内に供給されたプロセスガスは、ウエハＷの表面上を通過した後、インナーチューブ１１に設けられる一つ又は複数の開口部又はスリット（図示せず）を通して排気管１４から排気される。また、アウターチューブ１０の下端にフランジが形成されており、このフランジが、図示しない所定のシール部材を介して固定治具１２により保持され、固定治具１２がベースプレート１３にネジ止めされることにより、アウターチューブ１０がベースプレート１３に対して固定されている。
【００１７】
インナーチューブ１１は、図２に示すように、下部に開口を有する有蓋円筒形状を有しており、例えば石英ガラスにより作製される。また、インナーチューブ１１の外周面の一部には、長手方向に沿ってほぼ矩形形状の開口が形成され、この開口に対し、ほぼ箱形の形状を有する拡張部１１ａが取り付けられている。
【００１８】
拡張部１１ａには、インナーチューブ１１の長手方向に沿ってほぼ一列に配列される複数のガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４が所定の間隔をあけて形成されている。図示のとおり、ガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４は、上述のガス供給管１７ａ〜１７ｄに対応して形成されている。言い換えると、ガス供給管１７ａ〜１７ｄは、対応するガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４に開口端が近接するようにガイド管１０ａ〜１０ｄにより支持されている（図２では、図示の便宜上、ガス供給管１７ａ〜１７ｄとガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４とは離れている）。このような構成により、ガス供給系からのプロセスガスは、ガス供給管１７ａ〜１７ｄ及びガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４を通してインナーチューブ１１内に供給される。
【００１９】
なお、インナーチューブ１１の概略上面図である図３（ａ）に示すように、ガス供給孔Ｈ１の内径はガス供給管１７ａの外径よりも僅かに大きいことが好ましい。これにより、ガス供給管１７ａがガス供給孔Ｈ１から拡張部１１ａの内部に挿入され得る。ただし、これに限定されることなく、例えば、ガス供給孔Ｈ１の内径とガス供給管Ｈ１の内径とは等しくても良い。
【００２０】
図３（ａ）を参照すると、拡張部１１ａとインナーチューブ１１との境界において、拡張部１１ａの開口１０ｍを塞ぐようにガス分散板１１ｂが設けられている。ガス分散板１１ｂは例えば石英ガラスにより作製され、図３（ｂ）に示すようにスリット１１ｓが形成されている。スリット１１ｓは、ガス分散板１１ｂの長手方向に対して傾斜する第１のスリット１ａと、第１のスリット１ａの下端と連続し、ガス分散板１１ｂの長手方向に平行に延びる第２のスリット１ｂと、第２のスリット１ｂの下端と連続し、ガス分散板１１ｂの長手方向に対し、第１のスリット１ａと逆に傾斜する第３のスリット１ｃとを有している。また、一つのスリット１１ｓに並んで他のスリット１１ｔが形成されている。これらの一組のスリット１１ｓの両側において、第２のスリット１ｂとほぼ平行に並ぶように２つのスリット１１ｔが形成されている。このような一組のスリット１１ｓとその両側のスリット１１ｔとが組み合わせられて一つのスリット群が構成されている。また、ガス分散板１１ｂには４つのスリット群が形成され、各スリット群が拡張部１１ａのガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４に対応している。具体的には、ガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４の開口端が、２つのスリット１１ｓの第２のスリット１ｂにほぼ対向するように配置される（図３（ｂ）においては、ガス供給管Ｈ１及びＨ２の開口端の対応位置を破線で示す）。
【００２１】
インナーチューブ１１の下部開口から、その内部に挿入されるウエハ支持体１６は、少なくとも３本の支柱１６ａを有している。支柱１６ａには、所定の間隔で複数の切欠部が設けられており、ウエハＷは、その周縁部が切欠部に挿入されることにより支持される。本実施形態においては、ウエハ支持体１６は１１７枚のウエハＷを支持することができる。具体的には、上から４枚のダミーウエハと、下から４枚のダミーウエハと、これらの間において、３枚のダミーウエハで離間される４群の２５枚の処理対象ウエハＷとが支持される。また、ウエハ支持体１６は、１００枚のウエハＷのうち上から２５枚の処理対象ウエハＷに対して、概ね、アウターチューブ１０のガイド管１０ａに挿入されるガス供給管１７ａからプロセスガスが供給され、その下の２５枚の処理対象ウエハＷに対して、概ね、ガス供給管１７ｂからプロセスガスが供給され、その下の２５枚の処理対象ウエハＷに対して、概ね、ガス供給管１７ｃからプロセスガスが供給され、その下の２５枚の処理対象ウエハＷに対して、概ね、ガス供給管１７ｄからプロセスガスが供給されるように配置されている。
インナーチューブ１１にもフランジ（後述）が形成されており、フランジが固定リング７１により支持され、固定リング１１がアウターチューブ１０に支持されることにより、インナーチューブ１１がアウターチューブ１０に対して固定される。インナーチューブ１１の取付け方法については、後に説明する。
【００２２】
また、ウエハ支持体１６は支持ロッド１９上に固定されており、支持ロッド１９は蓋体１５に支持されている。蓋体１５は、図示しない昇降機構により昇降され、これにより、支持ロッド１９ひいてはウエハ支持体１６がインナーチューブ１１内に対して出し入れされ得る。ウエハ支持体１６がインナーチューブ１１に入れられると、蓋体１５は、図示しないシール部材を介してアウターチューブ１０のフランジの下面に接し、これによりアウターチューブ１０内の雰囲気が外部雰囲気から隔離される。
なお、支持ロッド１９が貫通可能な開口を蓋体１５に設け、この開口に支持ロッド１９を通し、開口と支持ロッド１９との間を磁性流体で密閉するとともに、回転機構により支持ロッド１９を回転するようにしても良い。これにより、ウエハ支持体１６ひいてはウエハＷが回転することとなり、ガス供給管１７ａ〜１７ｄから供給されるガスに対してより均一にウエハＷが晒され得る。
【００２３】
図１に示すように、アウターチューブ１０の外側に配置される加熱部２０は、アウターチューブ１０の側周部を覆う第１の加熱部２１と、第１の加熱部２１の上端部を覆う第２の加熱部２２を有している。
第１の加熱部２１は、金属製の筒状体２３と、筒状体２３の内面に沿って設けられる絶縁体２４と、絶縁体２４により支持される発熱体２５とを有している。また、第１の加熱部２１の上端には、加熱部２０とアウターチューブ１０との間の内部空間に供給される空気（後述）を排気するための上端排気口２２Ｄが形成され、上端排気口２２Ｄに接続される排気管（図示せず）を通して、加熱部２０の内部空間からの空気が外部へ排気される。また、第１の加熱部２１の筒状体２３の側面には、発熱体２５に電力を供給する複数の電流導入端子２５ａが設けられている。
【００２４】
図４を参照すると、第１の加熱部２１には、第１の加熱部２１の下端から上端まで延び、アウターチューブ１０のガイド管１０ａ〜１０ｄが通り抜けるのを許容するスリットが設けられている。具体的には、筒状体２３の一部に、筒状体２３の長手方向に沿って、筒状体２３の下端から上端まで延びるスリット２３Ｃが形成されており、これに対応して絶縁体２４においても、絶縁体２４の下端から上端まで延びるスリット２４Ｃが形成されている。このため、第１の加熱部２１は、ほぼＣ字状の平面形状を有している。また、第１の加熱部２１の内面は、スリット（２３Ｃ、２４Ｃ）を除いて、アウターチューブ１０の外周面に面している。
【００２５】
図１及び図４を参照すると、アウターチューブ１０は第１の加熱部２１に対し、ガイド管１０ａ〜１０ｄ側の外周面が第１の加熱部２１の内周面に近接するように偏心している。これにより、第１の加熱部２１内部及び内側におけるガイド管１０ａ〜１０ｄ及びガス供給管１７ａ〜１７ｄの長さを短くすることができる。第１の加熱部２１の内部及び内側は、発熱体２５からの輻射熱により高温雰囲気となっているが、ガス供給管１７ａ〜１７ｄは、そのような高温雰囲気を長い距離に亘って通過することがない。このため、ガス供給管１７ａ〜１７ｄプロセスガスは、それほど高温に加熱されずにアウターチューブ１０内へ供給され得る。したがって、分解温度が比較的低いガスであっても、分解したり、不要に活性化されたりすることなく、ウエハＷに到達することが可能となる。
【００２６】
また、図４に示すように、第１の加熱部２１のスリット（２３Ｃ、２４Ｃ）の両縁とガイド管１０ａ〜１０ｄとにより決まる空間には断熱材２６が設けられている。断熱材２６は、例えば、熱伝導率のなるべく小さい例えばシリカガラスの繊維（グラスウール）で形成される梱包材としての外皮層と、外皮層内に詰め込まれるシリカガラスの繊維又は粉体とを有することができる。これによれば、断熱材２６は柔軟性を有することとなるため、上記の空間に応じて変形し、この空間を隙間なく埋めることが可能となる。断熱材２６を用いることにより、この空間を通して、第１の加熱部２１内部の熱が外部へ放射されるのを妨げることができ、第１の加熱部２１内部の均熱性の悪化を抑制することが可能となる。さらに、均熱性の悪化を更に抑制するため、絶縁体２４のスリット２４Ｃの両側又は一方側に、スリット２４Ｃに沿って延びる棒状のヒータを設けても良い。
【００２７】
次に、インナーチューブの取付け（固定）に利用される部材について、図５及び図６を参照しながら説明する。図５は、インナーチューブ１１の取付け治具７０と、取付け治具７０とともに用いられ、インナーチューブ１１を支持する固定リング７１とを示す斜視図である。図５（ａ）に示すように取付け治具７０は、基部７７、回動部７２、及び固定リング７１を有している。基部７７は、中央に開口を有する円環プレート７７ａと、円環プレート７７ａの開口縁に内周が一致するように取り付けられる環状立設部７７ｂとを有している。環状立設部７７ｂの上面には、後述のように、インナーチューブ１１が載置される。また、環状立設部７７ｂの上面には内周縁に沿ってリッジ部７７ｒが形成されている。リッジ部７７ｒの外径は、インナーチューブ１１の内径よりも僅かに小さく、これにより、インナーチューブ１１が位置決めされる。また、環状立設部７７ｂの上面には、リッジ部７７ｒの外側に突起７７ｐが設けられている。突起７７ｐは、インナーチューブ１１のフランジの裏面に形成された凹部（図示せず）に嵌り込むように設けられている。突起７７ｐと凹部が嵌り込むことによっても、インナーチューブ１１が、環状立設部７７ｂの上面に対して位置決めされる。
【００２８】
回動部７２は、ベース部７２ａ、円筒部７２ｂ、及び回動レバー７２Ｌを有している。ベース部７２ａは円環状のプレートにより構成され、その外径は、基部７７の円環プレート７７ａの外径よりも小さく、内径は、基部７７の環状立設部７７ｂの外径よりも僅かに大きい。また、回動部７２には、ベース部７２ａの内周縁に沿って円筒部７２ｂが取り付けられている。したがって、円筒部７２ｂの内径もまた環状立設部７７ｂの外径よりも僅かに大きい。また、円筒部７２ｂの上面には突起７２ｐが形成されている。
【００２９】
図５（ａ）に示すように、回動部７２は、基部７７の環状立設部７７ｂを円筒部７２ｂが取り囲むように円環プレート７７ａ上に載置される。また、回動部７２のベース部７２ｂの外周縁には２つのレバー７２Ｌが取り付けられている。レバー７２Ｌを回転すると、回動部７２は、基部７７に対して回転することができる。
【００３０】
固定リング７１は、図５（ａ）に示すように、円環形状を有し、その内径は、基部７７の環状立設部７７ｂの外径よりも僅かに大きく、外径は、回動部７２の円筒部７２ｂの外径とほぼ等しい。また、固定リング７１の外周面には、ほぼ等角度間隔で３つの鍔部７１ｐが設けられている。固定リング７１は、図５（ｂ）に示すように、回動部７２の円筒部７２ｂの上面に載置される。このとき、円筒部７２ｂの上面に形成された突起７２ｐと、固定リング７１の下面に形成された凹部（図示せず）とが嵌り込み、これにより、固定リング７１が回動部７２に対して位置決めされる。また、突起７２ｐと凹部が嵌り込んでいるため、回動部７２のレバー７２Ｌを回転すると、回動部７２とともに固定リング７１も回転することができる。
【００３１】
図５（ｃ）を参照すると、インナーチューブ１１は、フランジの裏面が基部７７の環状立設部７７ｂの上面に接するように支持される。インナーチューブ１１のフランジの裏面は、後述するように固定リング７１の上面とは離間しており、したがって、回動部７２のレバー７２Ｌを回転するときには、固定リング７１はインナーチューブ１１の裏面に接することなく回転することができる。
【００３２】
続いて、アウターチューブ１０のフランジの形状について、図６を参照しながら説明する。図６は、アウターチューブ１０の下端部を示す一部破断斜視図であり、フランジ１０ｆの説明の便宜上、有蓋形状を有するチューブ部分１０Ｐを破断して示している。図示のとおり、チューブ部分１０Ｐは、フランジ１０ｆの上面に取り付けられている。フランジ１０ｆの内周には、内周壁の一部が内周の全周に亘って外側に窪んで形成された溝部１０ｉが設けられている。溝部１０ｉの下方には３つの切欠部１０ｎがほぼ等角度間隔で形成されている。これらの切欠部１０ｎは、図５を参照しながら説明した固定リング７１の鍔部７１ｐに対応して形成されている。すなわち、後述するように、インナーチューブ１１をアウターチューブ１０内に挿入する際、固定リング７１の鍔部７１ｐは、アウターチューブ１０のフランジ１０ｆの対応する切欠部１０ｎを通り抜けることができる。
【００３３】
また、溝部１０ｉの上面にはほぼ等角度間隔で３つの凹部１０ｈが設けられている。これらの凹部１０ｈもまた、固定リング７１の鍔部７１ｐに対応して形成されている。後述するように、鍔部７１ｐが、対応する切欠部１０ｎを通り抜けた後、回動部７２のレバー７２Ｌを回転すると、固定リング７１が回転し、溝部１０ｉ内を水平面内で鍔部７１ｐが移動し、対応する凹部１０ｈの上方へと至る。
【００３４】
以上のように構成されるアウターチューブ１０に対して、インナーチューブ１１がどのように固定されるかについて、図７Ａ及び図７Ｂを参照しながら説明する。図７Ａ及び図７Ｂは、インナーチューブ１１及びアウターチューブ１０の下端部分を模式的に示す断面図である。なお、アウターチューブ１０は、上述のとおり、固定治具１２を介してベースプレート１３に固定されているが（図１参照）、説明の便宜上、図７Ａ及び図７Ｂに置いては、固定治具１２及びベースプレート１３は省略している。
【００３５】
図７Ａ（ａ）を参照すると、インナーチューブ１１が取付け治具７０に支持されている。具体的には、インナーチューブ１１のフランジ１１ｆが、取付け治具７０の環状立設部７７ｂに載置されている。ここで、環状立設部７７ｂの上面のリッジ部７７ｒが、インナーチューブ１１のフランジ１１の内周面と噛み合い、これにより、インナーチューブ１１が取付け治具７０に対して位置決めされている。また、取付け治具７０及びこれに支持されるインナーチューブ１１は、図示しない昇降機構により上方向に移動しており、インナーチューブ１１がアウターチューブ１０内へ挿入されつつある。上方向に更に移動していくと、図７Ａ（ｂ）に示すように、アウターチューブ１０のフランジ１０ｆの下面に回動部７２のベース部７２ａが接するに至り、上方向の移動が停止される。このとき、回動部７２の円筒部７２ｂの上の固定リング７１に形成された鍔部７１ｐは、アウターチューブ１０のフランジ１０ｆの内周に形成された対応する切欠部１０ｎを通り抜けている（図示省略）。具体的には、鍔部７１ｐの下面は、溝部１０ｉの上面よりも僅かに高い位置にある。
【００３６】
ここで図７Ｂ（ｃ）に示すように、回動部７２のレバー７２Ｌを回転することにより、固定リング７１の鍔部７１ｐを、溝部１０ｉの上面の対応する凹部１０ｈの上方に位置させる。このとき、インナーチューブ１１のフランジ１１ｆの裏面に段差があるため、固定リング７１の上面とフランジ１１ｆの裏面とは接触しない。したがって、固定リング７１は、フランジ１１ｆに接触せずに回転する。さらに、インナーチューブ１１は、基部７７の環状立設部７７ｂの上面により支持され、突起７７ｐにより位置決めされているため、回動部７２が回転しても回転することはない。
【００３７】
次いで、図７Ｂ（ｄ）に示すように、昇降機構（図示せず）により取付け治具７０を下方向に移動させると、固定リング７１の鍔部７１ｐが凹部１０ｈに収まるため、アウターチューブ１０のフランジ１１ｆにより固定リング７１が支持される。また、インナーチューブ１１が下方向に移動すると、そのフランジ１０ｆが固定リング７１の上面に載置される。換言すると、インナーチューブ１１は、取付け治具７０の環状立設部７７ｂから固定リング７１へ受け渡される。これにより、インナーチューブ１１は、固定リング７１を介してアウターチューブ１０のフランジ１０ｆに支持されることとなる。
【００３８】
以上の構成によれば、インナーチューブ１１を回転することなくアウターチューブ１０により支持させることができる。仮に、固定リング７１の鍔部７１ｐと同様に３つの鍔部をインナーチューブ１１のフランジ１１ｆの外周に設ければ、アウターチューブ１０のフランジ１０ｆの溝部１０ｉの上面に形成された凹部１０ｈに対して、これらの鍔部を収めることによっても、インナーチューブ１１をアウターチューブ１０により支持させることは可能である。
【００３９】
しかし、本実施形態におけるインナーチューブ１１は拡張部１１ａを有し、拡張部１１ａに形成されるガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４に対して、アウターチューブ１０のガイド管１０ａ〜１０ｄに支持されるガス供給管１７ａ〜１７ｄが挿入される。このため、仮にインナーチューブ１１を回転することによりアウターチューブ１０に支持させることとすれば、ガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４と、対応するガス供給管１７ａ〜１７ｄとの位置合わせがかなり難しくなる。
【００４０】
本実施形態の構造によれば、固定リング７１を回転させ、固定リング７１の鍔部７１ｐを対応する凹部１０ｈに収め、インナーチューブ１１を固定リング７１で支持するようにしているため、インナーチューブ１１は上下動するに過ぎず回転することがない。したがって、インナーチューブ１１をアウターチューブ１０に挿入する際に、ガス供給管１７ａ〜１７ｄが、拡張部１１ａの対応するガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４に挿入され得るように位置決めしておけば、インナーチューブ１１を取り付けるときに位置がずれることがなく、よって、インナーチューブ１１をアウターチューブ１０に対して容易に取り付けることができる。
【００４１】
次に、ガス分散板１１ｂの効果について図８を参照しながら説明する。図８は、ガス供給管１７ａからガス供給孔Ｈ１（図２参照）を通してインナーチューブ１１内に供給されるガスのフローパターンについてコンピュータシミュレーションにより得た結果を示す。ここで図８（ａ）は、図３（ｂ）に示すガス分散板１１ｂを使用した場合の結果であり、図８（ｂ）は、図３（ｂ）のガス分散板１１ｂにおけるスリット１１ｔがないガス分散板を用いた場合の結果である。また、図８において上段の図は、ガス供給管１７ａの高さにおけるインナーチューブ１１の水平面内のフローパターンを示し、下段の図は、ガス供給管１７ａを含む垂直面内のフローパターンを示している。なお、図８に示す曲線は等速度線である。また、図８中の参照符号１１ｅは、インナーチューブ１１における拡張部１１ａと対向する側周部に形成された排気スリットである。本実施形態においては、インナーチューブ１１内のガスは、排気スリット１１ｅから、インナーチューブ１１とアウターチューブ１０との間の空間に至り、排気管１４を通して排気される。
【００４２】
図８（ａ）に示すとおり、ガス供給管１７ａから拡張部１１ａへ供給されたガスは、ガス分散板１１ｂに衝突して横方向及び縦方向に広がり、ガス分散板１１ｂに形成されたスリット１１ｓ（１ａ、１ｂ、１ｃ）及び１１ｔを通ってインナーチューブ１１内へ至る。ガス分散板１１ｂにより広がるため、インナーチューブ１１内ではガスはほぼ均一に流れている。また、コンピュータシミュレーションの結果では、ガス供給管１７ａから拡張部１１ａに噴出されるガスの流速は９０〜１００ｍ／秒であるが、インナーチューブ１１内のウエハＷ上（又はウエハＷ間）におけるガスの流速は３０〜６０ｍ／秒であること分かった。すなわち、ウエハＷ上では比較的遅い速度で均一にガスが流れていることが分かる。したがって、均一性良くウエハＷを処理することが可能となる。また、インナーチューブ１１内での流速が遅いため、ウエハＷの温度がガスにより下がるのが抑制される。
【００４３】
また、図８（ｂ）からもほぼ同様の結果が得られることが分かる。強いて言えば、上下方向における上部、中間部、及び下部における流速の差が図８（ａ）の方が図８（ｂ）に比べて小さい。これは、図３（ｂ）に示すガス分散板１１ｂにおけるスリットｔの効果と考えられる。
【００４４】
なお、ガス分散板１１ｂに形成されるスリット（開口）は、上述の例に限定されることなく、種々に変形可能である。例えば図９に示す開口が考えられる。具体的には、図９に示すガス分散板１１１ｂにおいては、図３（ｂ）のガス分散板１１ｂにおけるスリット１ｂ及び１１ｔに相当する部分がない。この場合、ガス供給管１７ａ（〜１７ｄ）からのガスは、１組のスリット１ａと１組のスリット１ｃとの間の領域（以下、中央領域）に衝突してから上下左右に広がって、これらのスリット１ａ及び１ｃを通してインナーチューブ１１内へ流れることになる。スリット１ｂ及び１１ｔに相当する部分がないため、インナーチューブ１１内での流速を更に低減することができる。また、図９（ｂ）に示すスリット１ａ及び１ｃは、中央領域から上方向に又は下方向に離れるに従って、ガス分散板１１ｂの長辺に向かって湾曲している。これによれば、中央領域に衝突したガスは、全方向（３６０°）に広がるため、中央領域から離れた領域において、スリット１ａ及び１ｃを通りやすくなることが期待される。また、図９（ｃ）及び（ｃ）に示すスリット１ａ及び１ｃにおいては、中央領域から上に又は下に離れる方向に沿って幅が広がっている。これによっても、中央領域から離れた領域において、スリット１ａ及び１ｃを通りやすくなると考えられる。使用するガスの性質（分子量、濃度、粘性等）により、スリットの配置及び形状を適宜変更することにより、インナーチューブ１１内でのガスの分布及び流速を制御することが可能となる。
【００４５】
次に、本実施形態による熱処理装置１において実施され得る処理の一例として、サファイア基板上への窒化ガリウム（ＧａＮ）膜の堆積について、図１０を参照しながら、説明する。
【００４６】
図１０に示すとおり、ガス供給管１７ａ〜１７ｄには、配管Ｌａ〜Ｌｄを介して、対応するガリウム原料槽３１ａ〜３１ｄが接続されている。ガリウム原料槽３１ａ〜３１ｄは、いわゆるバブラーであり、本実施形態では、内部にトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）が充填されている。また、ガリウム原料槽３１ａ〜３１ｄには、対応する流量調整器（例えばマスフローコントローラ）３Ｆａ〜３Ｆｄが設けられた配管Ｉａ〜Ｉｄを介して、所定のキャリアガス供給源と接続されている。キャリアガスとしては、例えば高純度窒素ガスを用いることができる。配管Ｌａ〜Ｌｄ及び配管Ｉａ〜Ｉｄには、ガリウム原料槽３１ａ〜３１ｄの近くにおいて、連動して開閉する一組の開閉バルブ３３ａ〜３３ｄが設けられている。また、配管Ｌａ〜Ｌｄ及び配管Ｉａ〜Ｉｄを繋ぐバイパス管が設けられ、バイパス管には、対応するバイパス弁Ｂａ〜Ｂｄが設けられている。バイパス弁Ｂａ〜Ｂｄを開き、開閉バルブ３３ａ〜３３ｄを閉じると、キャリアガスはバイパス管を通って、対応するガス供給管１７ａ〜１７ｄに至り、アウターチューブ１０内へ供給される。逆に、バイパス弁Ｂａ〜Ｂｄを閉じ、開閉バルブ３３ａ〜３３ｄを開くと、キャリアガスはガリウム原料槽３１ａ〜３１ｄへ供給され、内部に充填されるＴＭＧａ液中に吐出されることにより、ＴＭＧａの蒸気（又はガス）を含んで流出口から流出する。流出したＴＭＧａ蒸気（ガス）を含むキャリアガスは、対応するガス供給管１７ａ〜１７ｄに至り、アウターチューブ１０内へ供給される。
また、ガリウム原料槽３１ａ〜３１ｄには恒温槽３２が設けられ、図示しない温度制御器によってガリウム原料槽３１ａ〜３１ｄひいては内部のＴＭＧａの温度が所定の温度に維持され、ＴＭＧａの蒸気圧が温度に応じた値で一定に維持される。恒温槽３２によりＴＭＧａ蒸気圧の一定に維持されるとともに、配管Ｌａ〜Ｌｄに設けられた圧力調整器ＰＣａ〜ＰＣｄにより配管Ｌａ〜Ｌｄ内の圧力が一定に維持されることとにより、配管Ｌａ〜Ｌｄを流れるキャリアガス中のＴＭＧａ濃度を一定に維持することができる。
【００４７】
また、配管Ｌａ〜Ｌｄには、例えばアンモニア（ＮＨ３）供給源からの対応する配管５０ａ〜５０ｄが合流している。配管５０ａ〜５０ｄには、対応する流量調整器（例えばマスフローコントローラ）４Ｆａ〜４Ｆｄ及び開閉バルブＶａ〜Ｖｄが設けられている。開閉バルブＶａ〜Ｖｄを開くと、ＮＨ３供給源からのＮＨ３ガスが、流量調整器４Ｆａ〜４Ｆｄによって流量制御され、配管５０ａ〜５０ｄを通って、対応する配管Ｌａ〜Ｌｄに流れ込む。これにより、ＴＭＧａの蒸気（ガス）、ＮＨ３、及びキャリアガスの混合ガスがガス供給管１７ａ〜１７ｄを通してアウターチューブ１０内へ供給される。
【００４８】
また、図示しないパージガス供給源と接続されるパージガス配管ＰＬが設けられている。本実施形態においては、パージガスとして、キャリアガスと同様に高純度窒素ガスが用いられる。パージガス配管ＰＬは、流量調整器４Ｆａと開閉バルブＶａとの間の位置において、配管５０ａに対し、開閉バルブＰａを介して接続されている。また、パージガス配管ＰＬは、開閉バルブＰａの手前（パージガス供給源側）において分岐し、流量調整器４Ｆｂと開閉バルブＶｂとの間の位置において、配管５０ｂに対し、開閉バルブＰｂを介して接続され、流量調整器４Ｆｃと開閉バルブＶｃとの間の位置において、配管５０ｃに対し、開閉バルブＰｃを介して接続され、流量調整器４Ｆｄと開閉バルブＶｄとの間の位置において、配管５０ｄに対し、開閉バルブＰｄを介して接続されている。
【００４９】
また、アウターチューブ１０の排気管１４には、主弁２Ａ及び圧力調整器２Ｂを介してポンプ（例えばメカニカルブースタポンプ）４とポンプ（例えばドライポンプ）６とが接続されている。これらにより、アウターチューブ１０内が所定の圧力に維持されつつ、アウターチューブ１０内のガスが排気される。また、排気されたガスは、ポンプ６から所定の除害設備に導かれ、ここで除害されて大気放出される。
【００５０】
以上の構成においては、以下の手順により、ＧａＮ膜がサファイア基板上に堆積される。まず、図示しない昇降機構によりウエハ支持体１６がアウターチューブ１０内から下方に取り出され、図示しないウエハローダにより、例えば直径４インチを有する複数のサファイア基板がウエハ支持体１６に搭載される。次に、昇降機構によりウエハ支持体１６がアウターチューブ１０内にロードされ、支持板１２がアウターチューブ１０の下端にシール部材（図示せず）を介して密着することにより、アウターチューブ１０が気密に密閉される。
【００５１】
続いて、ポンプ４及び６によりアウターチューブ１０内を所定の成膜圧力に減圧する。これに併せて、バイパス弁Ｂａ〜Ｂｄを開き、開閉バルブ３３ａ〜３３ｄを閉じ、キャリアガス供給源からの窒素ガスを流すと、流量調整器３Ｆａ〜３Ｆｄによって流量制御された窒素ガスが、配管Ｉａ〜Ｉｄ及びバイパス弁Ｂａ〜Ｂｄを通して配管Ｌａ〜Ｌｄへ流れ、ガス供給管１７ａ〜１７ｄからアウターチューブ１０内へ流れる。また、開閉バルブＰａ〜Ｐｄを開くことにより、流量調整器４Ｆａ〜４Ｆｄによって流量制御された窒素ガスが、配管５０ａ〜５０ｄを通して、対応する配管Ｌａ〜Ｌｄに流れ込み、ガス供給管１７ａ〜１７ｄからアウターチューブ１０へ流れる。
【００５２】
上述のようにしてアウターチューブ１０内へ窒素ガスを流すことにより、アウターチューブ１０内をパージしつつ、加熱部２０（第１の加熱部２１及び第２の加熱部２２）への電力を制御することにより、ウエハ支持体１６に支持されるサファイア基板Ｗを所定の温度（例えば８５０℃〜１０５０℃）に加熱する。サファイア基板Ｗの温度は、アウターチューブ１０内にウエハ支持体１６の長手方向に沿うように配置される一又は複数の熱電対（図示せず）により測定され、測定温度に基づいて制御され、一定に維持される。
【００５３】
アウターチューブ１０内のパージが完了し、サファイア基板Ｗの温度が所定の温度で安定した後、ＧａＮ膜の成膜を開始する。具体的には、まず、開閉バルブＶａ〜Ｖｄを開くとともに、開閉バルブＰａ〜Ｐｄを閉じることにより、流量調整器４Ｆａ〜４Ｆｄによって流量制御されたＮＨ３ガスがアウターチューブ１０内へ供給される。これにより、アウターチューブ１０内の雰囲気が、窒素雰囲気からＮＨ３雰囲気に変化していく。また、供給されたＮＨ３ガスは、サファイア基板Ｗの熱により分解する。このとき、サファイア基板Ｗの表面は、ＮＨ３が分解することにより生成されるＮ原子により窒化される。所定の時間が経過して、アウターチューブ１０内のＮＨ３濃度が一定に（ＮＨ３ガス供給源における濃度とほぼ等しく）なった後、開閉バルブ３３ａ〜３３ｄを開くとともにバイパス弁Ｂａ〜Ｂｄを閉じることにより、流量調整器３Ｆａ〜３Ｆｄによって流量制御された窒素ガスがガリウム原料槽３１ａ〜３１ｄへ供給され、ＴＭＧａ蒸気（ガス）を含んだ窒素ガスが配管Ｌａ〜Ｌｄ及びガス供給管１７ａ〜１７ｄを通してアウターチューブ１０内へ供給される。アウターチューブ１０内に供給されたＴＭＧａはサファイア基板Ｓの熱により分解し、分解により生成されたＧａ原子と、ＮＨ３の分解により生成されたＮ原子とがサファイア基板Ｗ上で化合してＧａＮ膜が堆積される。
【００５４】
以上説明した実施形態によれば、アウターチューブ１０の側周面にガス供給管１７ａ〜１７ｄが設けられ、これらからアウターチューブ１０内へプロセスガス（例えばＴＭＧａ蒸気（ガス）を含むキャリアガスとＮＨ３ガスの混合ガス）が供給される。例えば、アウターチューブ１０内において、その長手方向（高さ方向）に下から上へ延び、複数の孔を有するガス供給ノズル内をプロセスガスが流れる場合には、ガス供給ノズルの上端へ向かうほどプロセスガスが加熱されるため、温度が異なるプロセスガスが各ウエハＷへ供給されることとなり、プロセスガスによるウエハ処理の均一性が損なわれるおそれがある。しかし、本実施形態によれば、上述のとおり、プロセスガスは、アウターチューブ１０の長手方向に沿ってアウターチューブ１０内を流れることがなく、アウターチューブ１０の側周面に設けられたガス供給管１７ａ〜１７ｄからウエハＷへ供給されるため、プロセスガスは、ほぼ等しい温度で各ウエハＷに供給され得る。このため、ウエハ処理の均一性を向上することができる。
【００５５】
また、アウターチューブ１０内を下から上へプロセスガスが流れる場合と異なり、プロセスガスは、ほとんど熱分解（又は熱反応）することなくウエハＷへ供給され、ウエハＷの熱により熱分解（又は熱反応）することができるため、プロセスガスの利用効率を図ることができる。
【００５６】
特に、ＴＭＧａとＮＨ３を用いたＧａＮ膜の堆積の場合、アウターチューブ１０内を下から上へ延びるガス供給ノズルを用いてＴＭＧａとＮＨ３を供給すると、分解温度が低いＴＭＧａは、ガス供給ノズル内や反応管の気相中で分解してしまい、ガス供給ノズル内や反応管の内面にＧａが析出してしまう。そうすると、サファイア基板Ｗ上へ堆積するＧａＮ膜の堆積速度が低下したり、析出したＧａが剥離してパーティクルとなったりするという問題が生じる。しかし、本実施形態による熱処理装置（成膜装置）によれば、ＴＭＧａとＮＨ３がアウターチューブ１０内を長い時間流れることはなく、ガス供給管１７ａ〜１７ｄからサファイア基板Ｗの表面へ直ちに到達できるため、ＴＭＧａの分解を抑制して、成膜速度の低下やＧａの析出を抑制することが可能となる。
【００５７】
また、図１及び図４に示すように、アウターチューブ１０が第１の加熱部２１に対して偏心して配置され、第１の加熱部２１の内側にあるガス供給管１７ａ〜１７ｄの長さが極力短くなっているため、ガス供給管１７ａ〜１７ｄの加熱が抑制される。したがって、ガス供給管１７ａ〜１７ｄが加熱されることによるＴＭＧａの分解もまた抑制することが可能である。
【００５８】
以上、幾つかの実施形態及び実施例を参照しながら本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態及び実施例に限定されることなく、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更が可能である。
【００５９】
例えば、ガス分散板１１ｂ（又は１１１ｂ、以下同じ）は、スリット群（１１ｓ、１１ｔ）を除いて不透明であっても良い。これによれば、ウエハＷの熱が、ガス分散板１１ｂを通して第１の加熱部２１のスリット（２３Ｃ、２４Ｃ）から放射されるのを低減することができ、したがって、インナーチューブ１１内の温度均一性を向上することが可能となる。具体的には、ガス分散板１１ｂは、多数の微小な泡を内包する石英ガラス（いわゆる不透明ガラス）で作製しても良い。また、透明な石英ガラスで作製したガス分散板１１ｂの一方又は両方の面を例えばサンドブラスト等で荒らすことにより不透明にしても良い。また、ガス分散板１１ｂの一方又は両方の面をシリコンカーバイド（ＳｉＣ）でコーティングすることにより不透明としても同様な効果が得られる。
【００６０】
また、ガス分散板１１ｂは平板に限らず、湾曲していても良い。例えば、インナーチューブ１１の側周面とほぼ等しい曲率、又はウエハＷの外周とほぼ等しい曲率で湾曲して良い。また、ガス分散板１１ｂをインナーチューブ１１と一体に構成しても良い。
また、上述の実施形態においては、ガス分散板１１ｂはインナーチューブ１１内においてガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４とウエハ支持体１６との間に配置されたが、図１１に示すように、アウターチューブ１０の内周面に取り付けても良い。この場合、インナーチューブ１１には拡張部１１ａを設ける必要はなく、ガス分散板１１ｂに対応した開口１１ｍを設ければよい。また、図１１に示す例においては、インナーチューブ１１を設けなくても良い。
【００６１】
また、上述の実施形態においては一つの拡張部１１ａに４つのガス供給孔Ｈ１〜Ｈ４を設けたが、拡張部１１ａよりも小さい箱形形状の拡張部を４つ設け、それぞれにガス供給管１７ａ〜１７ｄに対応したガス供給孔を形成しても良い。
また、上述の実施形態においてはインナーチューブ１１に取り付けられる拡張部１１ａ（小さい４つの拡張部を含む）はほぼ箱形の形状を有しているが、曲面を有していても良い。例えば、拡張部１１ａは、半円の上面形状を有していても良い。また、拡張部１１ａは、インナーチューブ１１の外側から内側に向かう方向に沿ってホーン形状に広がるような形状を有していても良い。
【００６２】
また、熱処理装置１を用いたＧａＮ膜の成膜を説明したが、これに限らず、例えばジシクロロシラン（ＳｉＨ２Ｃｌ２）ガスとＮＨ３を原料ガスとして用いてシリコンウエハ上に窒化シリコン膜を堆積するために熱処理装置１を用いても良く、シラン（ＳｉＨ４）ガスを原料ガスとして用いてシリコンウエハ上にポリシリコン膜を堆積するために熱処理装置１を用いても良い。さらに、薄膜の堆積だけでなく、例えばシリコンウエハの熱酸化に熱処理装置１を用いても良い。
【００６３】
また、ＧａＮ膜の堆積に用いるガリウム原料としては、ＴＭＧａではなく、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）などの他の有機ガリウム原料や、塩化ガリウム（ＧａＣｌ）を使用して良い。また、トリアルキルガリウムだけでなく、例えばトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）などのトリアルキルインジウムが充填された原料槽をガリウム原料槽３１ａ〜３１ｄの各々と並列に設け、トリアルキルガリウムの蒸気（ガス）を含むキャリアガスと、トリアルキルインジウムの蒸気（ガス）を含むキャリアガスを混合して、アウターチューブ１０内へ供給しても良い。これにより、窒化インジウムガリウム（ＩｎＧａＮ）を堆積することが可能となる。
【００６４】
また、トリアルキルガリウム（かつ／又はトリアルキルインジウム）がガス供給管１７ａ〜１７ｄにおいて分解するのを更に抑制するため、ほぼ同心円状に２つの石英管から構成される二重管でガイド管１０ａ〜１０ｄを形成し（言い換えると、ガイド管１０ａ〜１０ｄにジャケットを設け）、内管の内側からアウターチューブ１０内へキャリアガスを流すとともに、内管と外管の間に例えば冷却媒体を流すことにより、アウターチューブ１０を冷却することが好ましい。
【００６５】
また、アウターチューブ１０に設けられる排気管１４は、本実施形態においてはガイド管１０ｄの下方に形成されているが、アウターチューブ１０におけるガイド管１０ａ〜１０ｄの反対側に相当する位置（対向位置）を避けた位置に形成して良い。例えば、対向位置の側方、下方、又は上方に排気管を形成しても良い。また、対向位置の側方に排気管１４を設ける場合、対向位置の両側に一つずつの排気管を設けても良い。さらに、対向位置の側方に、ガイド管１０ａ〜１０ｄに対応して複数の排気管を設けても良い。
【００６６】
また、第１の加熱部２１は、スリット（２３Ｃ、２４Ｃ）を有するほぼ円柱状の形状を有しているが、例えば多角形柱形状を有しても良い。この場合、スリット（２３Ｃ、２４Ｃ）は、多角形柱の辺に沿って設けられると好ましい。
【００６７】
また、インナーチューブ１１内において、下方から上方へ向かって延びるガス導入管を設け、ガス供給管１７ａ〜１７ｄと併用しても良い。この場合、分解温度の低いガスをガス供給管１７ａ〜１７ｄから供給し、分解温度の高いガスをガス導入管から供給することが好ましい。このようにすれば、分解温度の低いガスがウエハＷに到達する前に分解するのを抑制することができ、分解温度の高いガスを十分に加熱してからウエハＷに到達させることができる。すなわち、ガスの分解温度に応じて、ガスを適切に加熱することが可能となる。
【００６８】
また、ガス供給管１７ａ〜１７ｄを二重管構造としても良い。この場合、分解温度の低いガスを内側に供給し、分解温度の高いガスを外側に供給するのが好ましい。このようにすれば、分解温度の低いガスを低温に保ったままウエハに到達させることができる。
【００６９】
また、ガイド管１０ａ〜１０ｄの外周に、ヒータや水冷ジャケットを設けても良い。プロセス条件に応じて、ガス温度を容易に調整することができ、成膜効率を向上することが可能となる。
【符号の説明】
【００７０】
１・・・熱処理装置、４，６・・・ポンプ、１０・・・アウターチューブ、１０ａ〜１０ｄ・・・ガイド管、１１・・・インナーチューブ、１２・・・固定治具、１６・・・ウエハ支持体、１７ａ〜１７ｄ・・・ガス供給管、２０・・・加熱部、２１・・・第１の加熱部、２２Ｄ・・・上端排気口、２２・・・第２の加熱部、２３・・・筒状体、２３Ｃ・・・スリット、１３・・・ベースプレート、２４・・・絶縁体、２４Ｃ・・・スリット、２５・・・発熱体、２６・・・断熱体、７０・・・取付け治具、７１・・・固定リング、７２・・・回動部、７２Ｌ・・・レバー、７７・・・基部、Ｗ・・・ウエハ（又はサファイア基板）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基板を多段に支持する支持体と、
前記支持体を内部に収容可能な反応管であって、該反応管の長手方向に配列され前記反応管の内部にガスを供給する複数のガス供給管が設けられる当該反応管と、
前記反応管内において、前記複数のガス供給管の開口端と、前記反応管内に収容される前記支持体との間に配置される板状部材であって、前記複数のガス供給管に対応して形成される開口部が設けられる当該板状部材と、
前記反応管の外側に配置され、前記反応管内に収容される前記支持体により支持される前記複数の基板を加熱可能な加熱部と
を備える熱処理装置。
【請求項２】
前記反応管の内側かつ前記支持体の外側に配置され、前記複数のガス供給管に対応する複数のガス供給孔が設けられる内管を更に備え、
前記板状部材が、前記複数のガス供給孔と前記支持体との間に配置される、請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記内管が、外側に局所的に拡張する拡張部を有し、該拡張部に前記複数のガス供給孔が形成される、請求項２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記内管の下面を支持することができ、外周面から外方に突出する複数の鍔部を有する環状部材を更に備え、
前記反応管が、下端部において、内周面から窪み内周方向に沿って内周全体に亘る溝部を含み、
前記複数の鍔部が前記溝部に支持されることにより、前記内管が前記反応管に支持される、請求項２又は３に記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記反応管が、前記複数の鍔部に対応して設けられ、下端から前記溝部に至る複数の切欠部を更に含む、請求項４に記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記反応管が、前記複数のガス供給管に対応して形成され前記複数のガス供給管を支持する複数の支持管を更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項７】
前記板状部材が、前記反応管の内面に対して取り付けられる、請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項８】
前記板状部材が不透明に形成される、請求項１から７のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項９】
前記板状部材の前記開口部が複数のスリットを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項１】
複数の基板を多段に支持する支持体と、
前記支持体を内部に収容可能な反応管であって、該反応管の長手方向に配列され前記反応管の内部にガスを供給する複数のガス供給管が設けられる当該反応管と、
前記反応管内において、前記複数のガス供給管の開口端と、前記反応管内に収容される前記支持体との間に配置される板状部材であって、前記複数のガス供給管に対応して形成される開口部が設けられる当該板状部材と、
前記反応管の外側に配置され、前記反応管内に収容される前記支持体により支持される前記複数の基板を加熱可能な加熱部と
を備える熱処理装置。
【請求項２】
前記反応管の内側かつ前記支持体の外側に配置され、前記複数のガス供給管に対応する複数のガス供給孔が設けられる内管を更に備え、
前記板状部材が、前記複数のガス供給孔と前記支持体との間に配置される、請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項３】
前記内管が、外側に局所的に拡張する拡張部を有し、該拡張部に前記複数のガス供給孔が形成される、請求項２に記載の熱処理装置。
【請求項４】
前記内管の下面を支持することができ、外周面から外方に突出する複数の鍔部を有する環状部材を更に備え、
前記反応管が、下端部において、内周面から窪み内周方向に沿って内周全体に亘る溝部を含み、
前記複数の鍔部が前記溝部に支持されることにより、前記内管が前記反応管に支持される、請求項２又は３に記載の熱処理装置。
【請求項５】
前記反応管が、前記複数の鍔部に対応して設けられ、下端から前記溝部に至る複数の切欠部を更に含む、請求項４に記載の熱処理装置。
【請求項６】
前記反応管が、前記複数のガス供給管に対応して形成され前記複数のガス供給管を支持する複数の支持管を更に備える、請求項１から５のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項７】
前記板状部材が、前記反応管の内面に対して取り付けられる、請求項１に記載の熱処理装置。
【請求項８】
前記板状部材が不透明に形成される、請求項１から７のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【請求項９】
前記板状部材の前記開口部が複数のスリットを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の熱処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−２２７２６５（Ｐ２０１２−２２７２６５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９２１８８（Ｐ２０１１−９２１８８）
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１８日（２０１１．４．１８）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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