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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-12-22
(45)【発行日】2024-01-05
(54)【発明の名称】縦型拡散炉
(51)【国際特許分類】
H01L 21/22 20060101AFI20231225BHJP
【ＦＩ】
H01L21/22 511S
【請求項の数】
9
(21)【出願番号】P 2019175640
(22)【出願日】2019-09-26
(65)【公開番号】P2021052141
(43)【公開日】2021-04-01
【審査請求日】2022-07-06
(73)【特許権者】
【識別番号】390009667
【氏名又は名称】セイコーＮＰＣ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100165179
【弁理士】
【氏名又は名称】田▲崎▼ 聡
(74)【代理人】
【識別番号】100126664
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 慎吾
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(72)【発明者】
【氏名】菱沼 邦之
(72)【発明者】
【氏名】田中 英男
【審査官】早川 朋一
(56)【参考文献】
【文献】特開平１０－０２２２９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－３４９６２３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－０６６６６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０８－２２７８６２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／２２
Ｈ０１Ｌ ２１／３２４
Ｈ０１Ｌ ２１／２０５
Ｈ０１Ｌ ２１／３１
Ｃ２３Ｃ １６／００－１６／５６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
中心軸が鉛直上下方向に沿って配置される周壁部と、前記周壁部に接続し、前記周壁部の上方を覆うように設けられた上壁部と、前記上壁部に設けられた導入ガスを導入する導入部と、を有するプロセスチューブと、前記プロセスチューブの内部において前記導入部の下方に配置され、上方から吹き付けられる前記導入ガスを、前記プロセスチューブの径方向に拡散させた後、下方に導く拡散部と、
下方に進むにつれて先細り、先端部が下方に凸状である先細部を有し、前記拡散部において前記導入ガスを前記径方向に拡散させる変流部の下方に設けられ、前記設けられた位置に対応する前記変流部の幅の最大寸法と比較して前記中心軸の軸方向に沿う高さの寸法が大きい、整流部と、
を有する拡散整流部と、
を備え、
前記拡散部の鉛直上下方向の下側を向く拡散部下面の外周縁と前記整流部の鉛直上下方向の上側を向く整流部上面の外周縁とが一致するように、前記整流部の外形と前記変流部の外形とが連続し、
前記先細部は、前記拡散部と前記整流部との境界部から下方に進むにつれて漸次小径となる、
縦型拡散炉。
【請求項2】
前記整流部の前記中心軸を含む断面の形状は、略対称な形状となる請求項１に記載の縦型拡散炉。
【請求項3】
前記拡散部は、前記中心軸と略直交する拡散板である請求項１または請求項２に記載の縦型拡散炉。
【請求項4】
前記整流部と前記プロセスチューブの内壁と前記拡散部とは、同一の材料で形成される請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の縦型拡散炉。
【請求項5】
前記整流部と、前記拡散部とは、着脱可能となっている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の縦型拡散炉。
【請求項6】
前記拡散整流部の前記拡散部と前記整流部とは、一体形成されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の縦型拡散炉。
【請求項7】
前記拡散部と、前記整流部とは、前記中心軸を含む断面の形状が略対称な形状となる請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の縦型拡散炉。
【請求項8】
前記拡散整流部は、前記径方向に沿う幅の寸法が最大となる最大幅部を有し、前記最大幅部の上部は、前記最大幅部から上方に進むにつれて漸次小径となり、
前記最大幅部の下部は、前記最大幅部から下方に進むにつれて漸次小径となる請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の縦型拡散炉。
【請求項9】
中心軸が鉛直上下方向に沿って配置される周壁部と、前記周壁部に接続し、前記周壁部の上方を覆うように設けられた上壁部と、前記上壁部に設けられた導入ガスを導入する導入部と、を有するプロセスチューブと、
前記プロセスチューブの内部において前記導入部の下方に配置され、上方から吹き付けられる前記導入ガスを、前記プロセスチューブの径方向に拡散させた後、下方に導く拡散部と、
下方に進むにつれて先細り、先端部が下方に凸状である先細部を有し、前記拡散部において前記導入ガスを前記径方向に拡散させる変流部の下方に設けられ、前記設けられた位置に対応する前記変流部の幅の最大寸法と比較して前記中心軸の軸方向に沿う高さの寸法が大きい、整流部と、
を有する拡散整流部と、
を備え、
前記拡散部は、前記中心軸に沿って貫通する拡散孔を有し、
前記拡散部の前記拡散孔は、略同径かつ、略等ピッチに複数設けられ、
複数の前記拡散孔は、前記軸方向から見て、隣り合う前記拡散孔の中心点同士を直線で結ぶことにより描かれる図形が前記中心点を角部とする正多角形となるように配置され、 前記整流部は、前記軸方向から見て、前記正多角形の重心と重なる位置に設けられている縦型拡散炉。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、縦型拡散炉に関する。
【背景技術】
【0002】
縦型拡散炉は、複数のウエハを同時に加熱処理できる装置として使用されている。例えば、特許文献１に記載の縦型拡散炉は、ウエハを内部に収納し、加熱処理を行うプロセスチューブを備えている。プロセスチューブは、軸方向が鉛直上下方向に沿って配置される。プロセスチューブの内部には、加熱処理に用いる導入ガスを導入する導入部がウエハの上方に設けられている。プロセスチューブの内部には、導入部とウエハとの間に導入ガスを拡散する拡散部が設けられている。導入部を通してプロセスチューブの内部に導入された導入ガスは、拡散部により拡散された後、拡散部の下方に配置されたウエハに吹き付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開昭６２－１５４７２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１に記載の縦型拡散炉では、拡散部の下方で導入ガスの後方乱流が発生するため、導入ガスをウエハまで均一に到達させることは困難であった。
【0005】
本発明は、拡散部の下方で導入ガスの後方乱流が発生することを抑制し、導入ガスをウエハまで均一に到達させることができる縦型拡散炉を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するために、本発明の一態様は、中心軸が鉛直上下方向に沿って配置される周壁部と、前記周壁部に接続し、前記周壁部の上方を覆うように設けられた上壁部と、前記上壁部に設けられた導入ガスを導入する導入部と、を有するプロセスチューブと、前記プロセスチューブの内部において前記導入部の下方に配置され、上方から吹き付けられる前記導入ガスを、前記プロセスチューブの径方向に拡散させた後、下方に導く拡散部と、下方に進むにつれて先細り、先端部が下方に凸状である先細部を有し、前記拡散部において前記導入ガスを前記径方向に拡散させる変流部の下方に設けられ、前記設けられた位置に対応する前記変流部の幅の最大寸法と比較して前記中心軸の軸方向に沿う高さの寸法が大きい、整流部と、を有する拡散整流部と、を備え、前記拡散部の鉛直上下方向の下側を向く拡散部下面の外周縁と前記整流部の鉛直上下方向の上側を向く整流部上面の外周縁とが一致するように、前記整流部の外形と前記変流部の外形とが連続し、前記先細部は、前記拡散部と前記整流部との境界部から下方に進むにつれて漸次小径となる縦型拡散炉である。
【0009】
また、本発明の一態様は、上記の縦型拡散炉において、前記整流部の前記中心軸を含む断面の形状は、略対称な形状となる。
【0010】
また、本発明の一態様は、上記の縦型拡散炉において、前記拡散部は、前記中心軸と略直交する拡散板である。
【0011】
また、本発明の一態様は、上記の縦型拡散炉において、前記整流部と前記プロセスチューブの内壁と前記拡散部とは、同一の材料で形成される。
【0012】
また、本発明の一態様は、上記の縦型拡散炉において、前記整流部と、前記拡散部とは、着脱可能となっている。
【0013】
また、本発明の一態様は、上記の縦型拡散炉において、前記拡散整流部の前記拡散部と前記整流部とは、一体形成されている。
【0014】
また、本発明の一態様は、上記の縦型拡散炉において、前記拡散部と、前記整流部とは、前記中心軸を含む断面の形状が略対称な形状となる。
【0015】
また、本発明の一態様は、上記の縦型拡散炉において、前記拡散整流部は、前記径方向に沿う幅の寸法が最大となる最大幅部を有し、前記最大幅部の上部は、前記最大幅部から上方に進むにつれて漸次小径となり、前記最大幅部の下部は、前記最大幅部から下方に進むにつれて漸次小径となる。
【0016】
また、本発明の一態様は、中心軸が鉛直上下方向に沿って配置される周壁部と、前記周壁部に接続し、前記周壁部の上方を覆うように設けられた上壁部と、前記上壁部に設けられた導入ガスを導入する導入部と、を有するプロセスチューブと、前記プロセスチューブの内部において前記導入部の下方に配置され、上方から吹き付けられる前記導入ガスを、前記プロセスチューブの径方向に拡散させた後、下方に導く拡散部と、下方に進むにつれて先細り、先端部が下方に凸状である先細部を有し、前記拡散部において前記導入ガスを前記径方向に拡散させる変流部の下方に設けられ、前記設けられた位置に対応する前記変流部の幅の最大寸法と比較して前記中心軸の軸方向に沿う高さの寸法が大きい、整流部と、を有する拡散整流部と、を備え、前記拡散部は、前記中心軸に沿って貫通する拡散孔を有し、前記拡散部の前記拡散孔は、略同径かつ、略等ピッチに複数設けられ、複数の前記拡散孔は、前記軸方向から見て、隣り合う前記拡散孔の中心点同士を直線で結ぶことにより描かれる図形が前記中心点を角部とする正多角形となるように配置され、 前記整流部は、前記軸方向から見て、前記正多角形の重心と重なる位置に設けられている。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、拡散部の下方で導入ガスの後方乱流が発生することを抑制し、導入ガスをウエハまで均一に到達させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】第１実施形態の縦型拡散炉の平面図である。
【図2】第１実施形態の縦型拡散炉の部分断面図である。
【図3】第１実施形態の拡散整流部の斜視図である。
【図4】拡散整流部の一例（第１実施形態の変形例）を示す斜視図である。
【図5】第２実施形態の拡散整流部の斜視図である。
【図6】第２実施形態の拡散整流部の断面図である。
【図7】拡散整流部の一例（第２実施形態の第１変形例）を示す断面図である。
【図8】拡散整流部の一例（第２実施形態の第２変形例）を示す断面図である。
【図9】拡散整流部の一例（第２実施形態の第３変形例）を示す斜視図である。
【図10】第３実施形態の縦型拡散炉の部分断面図である。
【図11】第３実施形態の拡散整流部の平面図である。
【図12】拡散整流部の一例（第３実施形態の第１変形例）を示す平面図である。
【図13】拡散整流部の一例（第３実施形態の第２変形例）を示す平面図である。
【図14】拡散整流部の一例（第３実施形態の第３変形例）を示す平面図である。
【図15】拡散整流部の一例（第３実施形態の第４変形例）を示す平面図である。
【図16】縦型拡散炉の一例（第３実施形態の第５変形例）を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
【0021】
図１は、第１実施形態の縦型拡散炉１の平面図である。
図２は、第１実施形態の縦型拡散炉１の部分断面図である。
図１及び図２に示すように、第１実施形態の縦型拡散炉１は、プロセスチューブ１０と、拡散整流部３０と、を備えている。
図２は、第１実施形態の縦型拡散炉１の部分断面図である。
図１及び図２に示すように、第１実施形態の縦型拡散炉１は、プロセスチューブ１０と、拡散整流部３０と、を備えている。
【0022】
プロセスチューブ１０は、周壁部１１と、上壁部１２と、底部１３と、を有している。
周壁部１１は、略円筒形状となっている。周壁部１１は、中心軸Ｏが鉛直上下方向に沿って配置されている。周壁部１１は、排気管１５を有している。排気管１５は、周壁部１１の下端に設けられている。排気管１５は、周壁部１１から径方向に沿って突出形成されている。排気管１５は、上方から導入された導入ガス３をプロセスチューブ１０の外部に排出する。
周壁部１１の外側には、ヒーター（不図示）が配置される。ヒーター（不図示）は、周壁部１１の内部を加熱し、ウエハ２の加熱処理を行う。
周壁部１１は、略円筒形状となっている。周壁部１１は、中心軸Ｏが鉛直上下方向に沿って配置されている。周壁部１１は、排気管１５を有している。排気管１５は、周壁部１１の下端に設けられている。排気管１５は、周壁部１１から径方向に沿って突出形成されている。排気管１５は、上方から導入された導入ガス３をプロセスチューブ１０の外部に排出する。
周壁部１１の外側には、ヒーター（不図示）が配置される。ヒーター（不図示）は、周壁部１１の内部を加熱し、ウエハ２の加熱処理を行う。
【0023】
以下の縦型拡散炉１の説明では、必要に応じて、Ｘ、Ｙ、Ｚの３次元直交座標系を用いている。具体的には、排気管１５に沿う方向であって、プロセスチューブ１０の径方向に沿う方向をＸ方向と定義する。また、水平面上でＸ方向と直交する方向であって、プロセスチューブ１０の径方向に沿う方向をＹ方向と定義する。また、Ｘ方向及びＹ方向と直交する方向であって、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏに沿う方向をＺ方向と定義する。Ｚ方向は、鉛直上下方向と一致しており、＋Ｚ側を鉛直上方と定義する。
【0024】
上壁部１２は、略円板状に形成されている。上壁部１２は、ＸＹ平面に略平行である。上壁部１２は、周壁部１１の上方を覆っている。上壁部１２の外周縁は、周壁部１１の上端と全周にわたって接続されている。上壁部１２は、導入ガス３を導入する導入部１６を有している。
【0025】
導入部１６は、上壁部１２から＋Ｚ側に突出している。プロセスチューブ１０の中心軸Ｏを含む導入部１６の断面は、－Ｚ側に開口するＵ字状となっている。導入部１６の中心軸は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏと一致している。
導入部１６は、上面部１７と、周面部１８、とを有する。上面部１７は、略円形状の板である。上面部１７は、上壁部１２よりも＋Ｚ側において、上壁部１２と略平行に配置されている。周面部１８は、略円筒形状となっている。周面部１８は、上壁部１２と上面部１７とを接続している。周面部１８は、導入孔１９を有している。導入孔１９は、ＸＹ平面に沿って貫通している。導入孔１９は、縦型拡散炉１の外部に設けられた導入ガス３を導入する導入管２０と接続している。導入管２０は、縦型拡散炉１の外部に設けられた導入ガス供給源（不図示）と接続している。
導入部１６は、上面部１７と、周面部１８、とを有する。上面部１７は、略円形状の板である。上面部１７は、上壁部１２よりも＋Ｚ側において、上壁部１２と略平行に配置されている。周面部１８は、略円筒形状となっている。周面部１８は、上壁部１２と上面部１７とを接続している。周面部１８は、導入孔１９を有している。導入孔１９は、ＸＹ平面に沿って貫通している。導入孔１９は、縦型拡散炉１の外部に設けられた導入ガス３を導入する導入管２０と接続している。導入管２０は、縦型拡散炉１の外部に設けられた導入ガス供給源（不図示）と接続している。
【0026】
図２に示すように、底部１３は、プロセスチューブ１０の下部を開閉する蓋部２１と、ウエハ２を保持する保持部２２と、を有している。保持部２２は、例えば複数のウエハ２を保持する。保持部２２は、それぞれのウエハ２をＸＹ平面に対して略平行となるように、Ｚ方向に所定の間隔で保持する。
【0027】
拡散整流部３０は、プロセスチューブ１０の内部において、導入部１６とウエハ２との間に配置されている。拡散整流部３０は、拡散部３１と、整流部３２と、を有している。
【0028】
図３は、第１実施形態の拡散整流部３０の斜視図である。
図２及び図３に示すように、拡散部３１は、導入部１６よりも－Ｚ側に配置されている。第１実施形態において、拡散部３１は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏと略直交する（Ｚ方向と略直交する）拡散板３１ａである。拡散板３１ａは、略円板状に形成されている。拡散板３１ａの中心軸Ｏを含む断面の形状は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏを挟んで略対称となっている。拡散板３１ａは、後述の支持部品４を介して上壁部１２に支持されている。拡散板３１ａは、＋Ｚ側から吹き付けられる導入ガス３をプロセスチューブ１０の径方向に拡散させた後、下方（－Ｚ側）に導く。拡散板３１ａは、拡散部上面３３と、拡散部下面３４と、変流部３５と、を有している。
図２及び図３に示すように、拡散部３１は、導入部１６よりも－Ｚ側に配置されている。第１実施形態において、拡散部３１は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏと略直交する（Ｚ方向と略直交する）拡散板３１ａである。拡散板３１ａは、略円板状に形成されている。拡散板３１ａの中心軸Ｏを含む断面の形状は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏを挟んで略対称となっている。拡散板３１ａは、後述の支持部品４を介して上壁部１２に支持されている。拡散板３１ａは、＋Ｚ側から吹き付けられる導入ガス３をプロセスチューブ１０の径方向に拡散させた後、下方（－Ｚ側）に導く。拡散板３１ａは、拡散部上面３３と、拡散部下面３４と、変流部３５と、を有している。
【0029】
拡散部上面３３は、Ｚ方向と略直交する略円形状の平面である。拡散部上面３３は、後述の支持部品４と接続されている。拡散部下面３４は、Ｚ方向と略直交する略円形状の平面である。拡散部下面３４は、拡散部上面３３よりも－Ｚ側に位置する。拡散部下面３４は、拡散部上面３３と略同一形状となっている。変流部３５は、＋Ｚ側から吹き付けられる導入ガス３をプロセスチューブ１０の径方向に拡散させる。第１実施形態においては、拡散板３１ａの全体が、変流部３５として機能している。
図１及び図２に示すように、支持部品４は、円柱形状の部品である。支持部品４は、拡散板３１ａの円周上に等間隔で３個配置されている。支持部品４の上面は、プロセスチューブ１０の上壁部１２に接続されている。支持部品４の下面は、拡散部上面３３と接続されている。
図１及び図２に示すように、支持部品４は、円柱形状の部品である。支持部品４は、拡散板３１ａの円周上に等間隔で３個配置されている。支持部品４の上面は、プロセスチューブ１０の上壁部１２に接続されている。支持部品４の下面は、拡散部上面３３と接続されている。
【0030】
図２及び図３に示すように、整流部３２は、拡散部下面３４に着脱可能に接続されている。整流部３２は、拡散板３１ａの変流部３５よりも－Ｚ側に配置されている。整流部３２は、プロセスチューブ１０の径方向外側から見て径方向に沿う変流部３５（第１実施形態においては拡散板３１ａ）の幅（ＸＹ平面に沿う幅）の最大寸法と比較して、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏの軸方向（Ｚ方向）に沿う高さの寸法が大きくなっている。整流部３２の中心軸Ｏを含む断面の形状が、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏを挟んで略対称な形状となっている。整流部３２は、整流部上面３６と、先細部３７と、を有している。
【0031】
整流部上面３６は、Ｚ方向と略直交する略円形状の平面である。整流部上面３６は、拡散部下面３４と同一の略円形状の平面となっている。整流部上面３６の外周縁は、拡散部下面３４の外周縁と一致するように重ね合わされている。整流部上面３６と拡散部下面３４とは、接続されている。整流部３２の外形と拡散板３１ａの外形とは、連続している。ここで、外形が連続しているとは、導入ガス３の流線方向について、形状の急激な変化がないことをいう。
先細部３７は、拡散板３１ａと整流部３２との境界部３８から－Ｚ側に進むにつれて漸次小径となっている。先細部３７の先端部３９は、－Ｚ側に凸状となっている。
先細部３７は、拡散板３１ａと整流部３２との境界部３８から－Ｚ側に進むにつれて漸次小径となっている。先細部３７の先端部３９は、－Ｚ側に凸状となっている。
【0032】
整流部３２とプロセスチューブ１０の内壁２３と拡散板３１ａとは、同一の材料で形成されている。整流部３２とプロセスチューブ１０の内壁２３と境界部３８とを構成する材料には、例えば石英やシリコンカーバイトがある。
【0033】
（第１実施形態の変形例）
図４は、拡散整流部３０の一例（第１実施形態の変形例）を示す斜視図である。
なお、図３に示すように、第１実施形態においては、拡散整流部３０は、拡散部３１（拡散板３１ａ）と整流部３２とが別体形成されている。これに対して、図４に示すように、拡散整流部３０は、拡散部３１と整流部３２とが一体形成されていてもよい。
図４は、拡散整流部３０の一例（第１実施形態の変形例）を示す斜視図である。
なお、図３に示すように、第１実施形態においては、拡散整流部３０は、拡散部３１（拡散板３１ａ）と整流部３２とが別体形成されている。これに対して、図４に示すように、拡散整流部３０は、拡散部３１と整流部３２とが一体形成されていてもよい。
【0034】
以上説明したように第１実施形態における縦型拡散炉１は、周壁部１１と上壁部１２と導入部１６とを有するプロセスチューブ１０と、拡散板３１ａと整流部３２とを有する拡散整流部３０とを備えている。上述したように、周壁部１１は、中心軸Ｏが鉛直上下方向に沿って配置される。上壁部１２は、周壁部１１に接続し、周壁部１１の上方を覆うように設けられる。導入部１６は、上壁部１２に設けられた導入ガス３を導入する。拡散板３１ａは、プロセスチューブ１０の内部において導入部１６の下方（－Ｚ側）に配置される。拡散板３１ａは、上方（＋Ｚ側）から吹き付けられる導入ガス３を、プロセスチューブ１０の径方向に拡散させた後、下方（－Ｚ側）に導く。整流部３２は、下方（－Ｚ側）に進むにつれて先細り、先端部３９が下方（－Ｚ側）に凸状である先細部３７を有する。整流部３２は、拡散板３１ａにおいて導入ガス３をプロセスチューブ１０の径方向に拡散させる変流部３５の下方（－Ｚ側）に設けられる。整流部３２の中心軸Ｏの軸方向（Ｚ方向）に沿う高さの寸法は、整流部３２が設けられた位置に対応する変流部３５の幅の最大寸法と比較して、大きい。
【0035】
上記構成により、縦型拡散炉１は、拡散板３１ａによって拡散された導入ガス３を、整流部３２の外形と周壁部１１の内壁２３に沿って流動させる。整流部３２の外形に沿って流れる導入ガス３は、下方（－Ｚ側）に進むにつれて、徐々に整流部３２の外形から離間していく。離間した導入ガス３の流れは、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏの軸方向（Ｚ方向）に沿う平行流に変換される。また、周壁部１１の内壁２３に沿う導入ガス３の流れは、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏの軸方向（Ｚ方向）に沿う平行流である。これにより、導入ガス３は、整流部３２よりも－Ｚ側に配置されたウエハ２の位置においては、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏの軸方向（Ｚ方向）に沿って略平行に流れるようになる。したがって、縦型拡散炉１は、拡散板３１ａの下方（－Ｚ側）で導入ガス３の後方乱流が発生するのを抑制し、導入ガス３をウエハ２まで均一に到達させることができる。
また、先端部３９が－Ｚ側に凸状である構造は、ウエハ２がプロセスチューブ１０の内部に収納される際に、ウエハ２とともに巻き込まれてプロセスチューブ１０の内部に侵入した外気や、加熱処理時に対流によって上昇したガスが、整流部３２の内部に入り込むことを抑制する。これにより、縦型拡散炉１は、プロセスチューブ１０の内部に導入ガス３を流動させるだけで、真空引きを行うことなく、導入ガス３以外のガスを排出することができる。
また、先端部３９が－Ｚ側に凸状である構造は、ウエハ２がプロセスチューブ１０の内部に収納される際に、ウエハ２とともに巻き込まれてプロセスチューブ１０の内部に侵入した外気や、加熱処理時に対流によって上昇したガスが、整流部３２の内部に入り込むことを抑制する。これにより、縦型拡散炉１は、プロセスチューブ１０の内部に導入ガス３を流動させるだけで、真空引きを行うことなく、導入ガス３以外のガスを排出することができる。
【0036】
先細部３７は、拡散板３１ａと整流部３２との境界部３８から下方（－Ｚ側）に進むにつれて漸次小径となっている。
上記構成により、拡散板３１ａにより拡散された導入ガス３は、整流部３２の外形に沿って流動する際に、プロセスチューブ１０の径方向の外側に離間することを抑制できる。
上記構成により、拡散板３１ａにより拡散された導入ガス３は、整流部３２の外形に沿って流動する際に、プロセスチューブ１０の径方向の外側に離間することを抑制できる。
【0037】
整流部３２の外形と変流部３５の外形との少なくとも一部は、連続している。
上記構成により、導入ガス３が境界部３８に沿って流動する際、プロセスチューブ１０の径方向の外側に離間することを抑制できる。
上記構成により、導入ガス３が境界部３８に沿って流動する際、プロセスチューブ１０の径方向の外側に離間することを抑制できる。
【0038】
整流部３２の中心軸Ｏを含む断面の形状は、略対称な形状となっている。
上記構成により、中心軸Ｏを挟んで左右対称な導入ガス３の平行流が生成され易くなる。これにより、ウエハ２に対して均一に導入ガス３を分散できる。
上記構成により、中心軸Ｏを挟んで左右対称な導入ガス３の平行流が生成され易くなる。これにより、ウエハ２に対して均一に導入ガス３を分散できる。
【0039】
拡散部３１は、中心軸Ｏと略直交する拡散板３１ａである。
上記構成により、拡散板３１ａを簡単な加工で製造できる。これにより、縦型拡散炉１の生技性を向上できる。また、縦型拡散炉１の製造費も低減できる。
上記構成により、拡散板３１ａを簡単な加工で製造できる。これにより、縦型拡散炉１の生技性を向上できる。また、縦型拡散炉１の製造費も低減できる。
【0040】
整流部３２とプロセスチューブ１０の内壁２３と拡散板３１ａとは、同一の材料で形成される。
上記構成により、縦型拡散炉１の内部を洗浄する際に、部品毎に洗浄手法を選択することなく、同一の洗浄手法により洗浄できる。
上記構成により、縦型拡散炉１の内部を洗浄する際に、部品毎に洗浄手法を選択することなく、同一の洗浄手法により洗浄できる。
【0041】
整流部３２と、拡散板３１ａとは、着脱可能となっている。
上記構成により、必要に応じて、拡散板３１ａまたは整流部３２のいずれか一方を、新品に交換できる。
拡散板３１ａは、導入ガス３を吹き付けられるため、整流部３２と比較して早く劣化すると予想される。一方で、整流部３２は、導入ガス３の流れを平行流に変化させるため、高い形状精度が求められる。すなわち、整流部３２は、高い形状精度を実現するために、多額の製造費がかかると予想される。このような事情を鑑みると、劣化した拡散板３１ａを新品に交換し、整流部３２を継続使用することにより、縦型拡散炉１の維持費を低減できる。
上記構成により、必要に応じて、拡散板３１ａまたは整流部３２のいずれか一方を、新品に交換できる。
拡散板３１ａは、導入ガス３を吹き付けられるため、整流部３２と比較して早く劣化すると予想される。一方で、整流部３２は、導入ガス３の流れを平行流に変化させるため、高い形状精度が求められる。すなわち、整流部３２は、高い形状精度を実現するために、多額の製造費がかかると予想される。このような事情を鑑みると、劣化した拡散板３１ａを新品に交換し、整流部３２を継続使用することにより、縦型拡散炉１の維持費を低減できる。
【0042】
拡散整流部３０の拡散板３１ａと整流部３２とは、一体形成されている。
上記構成により、縦型拡散炉１には、拡散板３１ａと整流部３２との境界部３８が存在しない。これにより、境界部３８にガス等が残留することを抑制できる。
また、導入ガス３が拡散板３１ａの外形から整流部３２の外形に移る際にプロセスチューブ１０の径方向外側に離間することを抑制できる。
上記構成により、縦型拡散炉１には、拡散板３１ａと整流部３２との境界部３８が存在しない。これにより、境界部３８にガス等が残留することを抑制できる。
また、導入ガス３が拡散板３１ａの外形から整流部３２の外形に移る際にプロセスチューブ１０の径方向外側に離間することを抑制できる。
【0043】
拡散板３１ａと、整流部３２とは、中心軸Ｏを含む断面の形状が略対称な形状となる。
【0044】
上記構成により、中心軸Ｏを挟んで左右対称な導入ガス３の平行流が生成され易くなる。これにより、ウエハ２に対して均一に導入ガス３を分散できる。
【0045】
【0046】
第１実施形態では、拡散部３１の拡散部上面３３はＺ方向と略直交する平面である。これに対して第２実施形態では、拡散部上面３３は＋Ｚ側に凸状となっているという点で、第１実施形態とは異なっている。
図５は、第２実施形態の拡散整流部３０の斜視図である。
図６は、第２実施形態の拡散整流部３０の断面図である。
図５及び図６に示すように、拡散整流部３０は、最大幅部４０を有している。
最大幅部４０は、プロセスチューブ１０の径方向外側から見て、プロセスチューブ１０の径方向に沿う（ＸＹ平面に沿う）幅の寸法が最大となる部分である。最大幅部４０は、拡散部３１と整流部３２との境界部３８と一致している。
図５は、第２実施形態の拡散整流部３０の斜視図である。
図６は、第２実施形態の拡散整流部３０の断面図である。
図５及び図６に示すように、拡散整流部３０は、最大幅部４０を有している。
最大幅部４０は、プロセスチューブ１０の径方向外側から見て、プロセスチューブ１０の径方向に沿う（ＸＹ平面に沿う）幅の寸法が最大となる部分である。最大幅部４０は、拡散部３１と整流部３２との境界部３８と一致している。
【0047】
拡散部３１は、最大幅部４０（境界部３８）から上方（＋Ｚ側）に進むにつれて漸次小径となっている。拡散部３１の外形は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏを挟んで略対称な釣鐘型である。
【0048】
整流部３２は、最大幅部４０（境界部３８）から下方（－Ｚ側）に進むにつれて漸次小径となっている。整流部３２の外形は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏを挟んで略対称な釣鐘型である。整流部３２の外形は、拡散部３１の外形と連続している。
先端部３９は、－Ｚ側に凸状となっている。
拡散部３１及び整流部３２の外形が釣鐘型である場合は、導入ガス３は、拡散整流部３０の外径に沿って流れ易くなる。そのため、導入ガス３は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏの軸方向に略平行に流動し易くなり、ウエハ２に対して均一に吹き付けられる。また、整流部３２の剛性が高い。
先端部３９は、－Ｚ側に凸状となっている。
拡散部３１及び整流部３２の外形が釣鐘型である場合は、導入ガス３は、拡散整流部３０の外径に沿って流れ易くなる。そのため、導入ガス３は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏの軸方向に略平行に流動し易くなり、ウエハ２に対して均一に吹き付けられる。また、整流部３２の剛性が高い。
【0049】
（第２実施形態の変形例）
図７は、拡散整流部３０の一例（第２実施形態の第１変形例）を示す断面図である。
図７に示すように、拡散整流部３０の最大幅部４０は、拡散部３１と整流部３２との境界部３８と一致していない。このように、拡散整流部３０の最大幅部４０は、境界部３８と一致していなくてもよい。
図７は、拡散整流部３０の一例（第２実施形態の第１変形例）を示す断面図である。
図７に示すように、拡散整流部３０の最大幅部４０は、拡散部３１と整流部３２との境界部３８と一致していない。このように、拡散整流部３０の最大幅部４０は、境界部３８と一致していなくてもよい。
【0050】
図８は、拡散整流部３０の一例（第２実施形態の第２変形例）を示す断面図である。
図８に示すように、拡散整流部３０の外形は、拡散部３１と整流部３２との境界部３８から下方に進むにつれて尖る涙滴型であってもよい。第２実施形態の第２変形例において、導入ガス３は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏの軸方向（Ｚ方向）に略平行に流動し易くなり、ウエハ２に対して均一に吹き付けられる。
図８に示すように、拡散整流部３０の外形は、拡散部３１と整流部３２との境界部３８から下方に進むにつれて尖る涙滴型であってもよい。第２実施形態の第２変形例において、導入ガス３は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏの軸方向（Ｚ方向）に略平行に流動し易くなり、ウエハ２に対して均一に吹き付けられる。
【0051】
図９は、拡散整流部３０の一例（第２実施形態の第３変形例）を示す斜視図である。
なお、図９に示すように、拡散部３１及び整流部３２の外形は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏを挟んで略対称な角錐であってもよい。第２実施形態の第３変形例において、拡散部３１及び整流部３２の形成を容易に行える。
なお、図９に示すように、拡散部３１及び整流部３２の外形は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏを挟んで略対称な角錐であってもよい。第２実施形態の第３変形例において、拡散部３１及び整流部３２の形成を容易に行える。
【0052】
以上説明したように第２実施形態における縦型拡散炉１において、拡散整流部３０は、径方向に沿う幅の寸法が最大となる最大幅部４０を有し、最大幅部４０の上部は、最大幅部４０から上方に進むにつれて漸次小径となり、最大幅部４０の下部は、最大幅部４０から下方に進むにつれて漸次小径となっている。
【0053】
上記構成により、導入ガス３は、拡散整流部３０の上部に吹き付けられると、最大幅部４０まで緩やかにプロセスチューブ１０の径方向（ＸＹ平面に沿う方向）に拡散される。導入ガス３は、最大幅部４０を通過後、拡散整流部３０の外形から順次離間していく。次いで、導入ガス３は、導入ガス３の流線同士が略平行になって、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏに沿って流れる。したがって、縦型拡散炉１は、導入ガス３をウエハ２に対して、最大幅部４０の上下にくびれがある場合と比較して、より均一に分散できる。
【0054】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る第３実施形態について図１０から図１４を参照して説明する。なお、第３実施形態の構成のうち、第１実施形態または第２実施形態と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。
次に、本発明に係る第３実施形態について図１０から図１４を参照して説明する。なお、第３実施形態の構成のうち、第１実施形態または第２実施形態と同一の構成については、同一の符号を付しその説明を省略する。
【0055】
第１実施形態では、拡散部３１（拡散板３１ａ）には、Ｚ軸方向に貫通する孔が設けられていない。これに対して第３実施形態では、拡散部３１（拡散板３１ａ）には、Ｚ軸方向に貫通する孔が設けられているという点で、第１実施形態と異なっている。
図１０は、第３実施形態の縦型拡散炉１の部分断面図である。
図１１は、第３実施形態の拡散整流部３０の－Ｚ側から見た平面図である。
図１０及び図１１に示すように、第３実施形態では、第１実施形態と同様に、拡散部３１は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏと略直交する（Ｚ方向と略直交する）拡散板３１ａである。拡散板３１ａは、略円板状に形成されている。拡散板３１ａの外径は、プロセスチューブ１０の内径と略同径である。拡散板３１ａの外周縁は、周壁部１１の内壁２３と当接している。拡散板３１ａは、プロセスチューブ１０の内部を＋Ｚ側と－Ｚ側とに仕切っている。拡散板３１ａは、拡散孔４１と、変流部３５と、を有している。
図１１に示すように、拡散孔４１は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏに沿って（Ｚ方向に沿って）貫通している。拡散孔４１は、略等ピッチに複数配置されている。複数の拡散孔４１は、略同径である。複数の拡散孔４１は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏの軸方向から見て、隣り合う拡散孔４１の中心点４２同士を直線で結ぶことにより描かれる図形が中心点４２を角部とする正方形４３（請求項における正多角形に相当）が描かれるように配置されている。
第３実施形態において、変流部３５は、拡散孔４１の位置以外の拡散板３１ａの部分である。また、整流部３２が設けられた位置に対応する変流部３５の幅の最大寸法とは、整流部３２の周辺に配置される複数の拡散孔４１同士の最大離間距離の寸法である。
図１０は、第３実施形態の縦型拡散炉１の部分断面図である。
図１１は、第３実施形態の拡散整流部３０の－Ｚ側から見た平面図である。
図１０及び図１１に示すように、第３実施形態では、第１実施形態と同様に、拡散部３１は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏと略直交する（Ｚ方向と略直交する）拡散板３１ａである。拡散板３１ａは、略円板状に形成されている。拡散板３１ａの外径は、プロセスチューブ１０の内径と略同径である。拡散板３１ａの外周縁は、周壁部１１の内壁２３と当接している。拡散板３１ａは、プロセスチューブ１０の内部を＋Ｚ側と－Ｚ側とに仕切っている。拡散板３１ａは、拡散孔４１と、変流部３５と、を有している。
図１１に示すように、拡散孔４１は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏに沿って（Ｚ方向に沿って）貫通している。拡散孔４１は、略等ピッチに複数配置されている。複数の拡散孔４１は、略同径である。複数の拡散孔４１は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏの軸方向から見て、隣り合う拡散孔４１の中心点４２同士を直線で結ぶことにより描かれる図形が中心点４２を角部とする正方形４３（請求項における正多角形に相当）が描かれるように配置されている。
第３実施形態において、変流部３５は、拡散孔４１の位置以外の拡散板３１ａの部分である。また、整流部３２が設けられた位置に対応する変流部３５の幅の最大寸法とは、整流部３２の周辺に配置される複数の拡散孔４１同士の最大離間距離の寸法である。
【0056】
整流部３２は、Ｚ方向から見て、拡散孔４１の中心点４２を角部とする正方形４３の重心４４と、重心とが一致するように複数配置されている。整流部３２の中心軸は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏに略平行である。整流部３２は、中心軸を挟んで略対称となっている。
整流部３２は、最も近くに設けられた拡散孔４１と接している。
整流部３２は、最も近くに設けられた拡散孔４１と接している。
【0057】
（第３実施形態の変形例）
図１２は、拡散整流部３０の一例（第３実施形態の第１変形例）を示す－Ｚ側から見た平面図である。
なお、図１２に示すように、複数の拡散孔４１の中心点４２を直線で結ぶことにより描かれる正多角形は、正三角形４３であってもよい。
図１２は、拡散整流部３０の一例（第３実施形態の第１変形例）を示す－Ｚ側から見た平面図である。
なお、図１２に示すように、複数の拡散孔４１の中心点４２を直線で結ぶことにより描かれる正多角形は、正三角形４３であってもよい。
【0058】
図１３は、拡散整流部３０の一例（第３実施形態の第２変形例）を示す－Ｚ側から見た平面図である。
なお、図１３に示すように、複数の拡散孔４１の中心点４２を直線で結ぶことにより描かれる正多角形は、正六角形４３であってもよい。
なお、図１３に示すように、複数の拡散孔４１の中心点４２を直線で結ぶことにより描かれる正多角形は、正六角形４３であってもよい。
【0059】
【0060】
図１５は、拡散整流部３０の一例（第３実施形態の第４変形例）を示す－Ｚ側から見た平面図である。
なお、次のように拡散孔４１と整流部３２とは、配置されていてもよい。例えば、図１５に示すように、拡散孔４１は、同心円状に配置されている。整流部３２は、同心円状に配置されている。拡散孔４１と整流部３２とは、拡散孔４１の中心点４２または、整流部３２の中心点が描く円の直径上に交互に配置されている。
なお、次のように拡散孔４１と整流部３２とは、配置されていてもよい。例えば、図１５に示すように、拡散孔４１は、同心円状に配置されている。整流部３２は、同心円状に配置されている。拡散孔４１と整流部３２とは、拡散孔４１の中心点４２または、整流部３２の中心点が描く円の直径上に交互に配置されている。
【0061】
図１６は、縦型拡散炉１の一例（第３実施形態の第５変形例）を示す部分断面図である。
なお、図１６に示すように、拡散板３１ａの外径がプロセスチューブ１０の内径よりも小さくてもよい。
図１６に示す場合には、導入ガス３が、拡散孔４１に加えて、拡散板３１ａの外周縁とプロセスチューブ１０の周壁部１１との間を通過する。
また、整流部３２の外形の少なくとも一部と、拡散板３１ａの外周縁とが連続している。これにより、拡散孔４１を通過せずに拡散板３１ａの外周縁を通過する導入ガス３による後方乱流の発生を抑制できる。
なお、図１６に示すように、拡散板３１ａの外径がプロセスチューブ１０の内径よりも小さくてもよい。
図１６に示す場合には、導入ガス３が、拡散孔４１に加えて、拡散板３１ａの外周縁とプロセスチューブ１０の周壁部１１との間を通過する。
また、整流部３２の外形の少なくとも一部と、拡散板３１ａの外周縁とが連続している。これにより、拡散孔４１を通過せずに拡散板３１ａの外周縁を通過する導入ガス３による後方乱流の発生を抑制できる。
【0062】
以上説明したように第３実施形態における縦型拡散炉１において、拡散板３１ａは、中心軸Ｏに沿って貫通する拡散孔４１を有している。
【0063】
上記構成により、導入ガス３は、拡散孔４１を通過する。これにより、導入ガス３は、プロセスチューブ１０の径方向（ＸＹ平面に沿う方向）に均一に拡散されやすくなる。これにより、導入ガス３は、ウエハ２に対してＸＹ平面に沿う方向に均一に分散されやすくなる。
【0064】
拡散板３１ａの拡散孔４１は、略同径かつ、略等ピッチに複数設けられ、複数の拡散孔４１は、軸方向から見て、隣り合う拡散孔４１の中心点４２同士を直線で結ぶことにより描かれる図形が中心点４２を角部とする正多角形４３（正方形４３、正三角形４３、正六角形４３）となるように配置され、整流部３２は、軸方向から見て、正多角形４３の重心４４と重なる位置に設けられている。
【0065】
上記構成により、導入ガス３は、拡散板３１ａのどの拡散孔４１から通過しても、均一に拡散される。したがって、導入ガス３はウエハ２に対してＸＹ平面に沿う方向に均一に分散される。
【0066】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれら実施例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。本発明は前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【0067】
拡散部３１は板状でなくてもよい。
拡散部３１の対称性の判断基準となる軸線は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏから、拡散部３１の－Ｚ側で導入ガス３の後方乱流が発生しない程度に離れていてもよい。
拡散部３１の対称性の判断基準となる軸線は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏから、拡散部３１の－Ｚ側で導入ガス３の後方乱流が発生しない程度に離れていてもよい。
【0068】
整流部３２の対称性を判断する基準となる軸線は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏから、拡散部３１の－Ｚ側で導入ガス３の後方乱流が発生しない程度に離れていてもよい。
整流部３２は、プロセスチューブ１０の内壁２３または拡散部３１の少なくとも一方と材料が異なっていてもよい。
整流部３２の先端部３９の下方に（－Ｚ側に）凸状の形状は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏを含む断面で見た際に、１つの頂点を有する形状に限られない。ＸＹ平面に沿う略平面形状も含む。すなわち、先端部３９は、Ｚ方向と略直交する平面であってもよい。
但し、先端部３９の中心軸Ｏを含む断面が１つの頂点を有する場合は、整流部３２の外形に沿って流動した導入ガス３の流れがＺ方向に平行となり易いという点で優位性がある。
整流部３２は、プロセスチューブ１０の内壁２３または拡散部３１の少なくとも一方と材料が異なっていてもよい。
整流部３２の先端部３９の下方に（－Ｚ側に）凸状の形状は、プロセスチューブ１０の中心軸Ｏを含む断面で見た際に、１つの頂点を有する形状に限られない。ＸＹ平面に沿う略平面形状も含む。すなわち、先端部３９は、Ｚ方向と略直交する平面であってもよい。
但し、先端部３９の中心軸Ｏを含む断面が１つの頂点を有する場合は、整流部３２の外形に沿って流動した導入ガス３の流れがＺ方向に平行となり易いという点で優位性がある。
【0069】
ある直線または軸、面に「沿う」とは、基準となる直線または軸、面に対して略平行であることを意味する。この略平行とは、縦型拡散炉１が備える効果を奏功する範囲でずれている場合も含む。
【0070】
導入ガス３は、正多角形４３（正方形４３、正三角形４３、正六角形４３）の重心４４が整流部３２の中心軸の軸線上に配置される場合、整流部３２の中心軸の軸線上に配置されない場合と比較して、ウエハ２に対しより均一に分散される。
【0071】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各変形例を適宜組み合わせても構わない。
【符号の説明】
【0072】
１…縦型拡散炉、３…導入ガス、１０…プロセスチューブ、１１…周壁部、１２…上壁部、１６…導入部、２３…内壁、３１…拡散部、３１ａ…拡散板、３２…整流部、３５…変流部、３７…先細部、３８…境界部、３９…先端部、４０…最大幅部、４１…拡散孔、４２…中心点、４３…正方形、正三角形、正六角形（正多角形）、４４…重心、Ｏ…中心軸
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】