(57)【要約】【課題】本発明は、円筒形の側面を有する処理容器に好適に使用することができ、処理容器の開口を密閉する蓋体上に蓄積したパーティクルを効果的に除去することができる掃気ノズル及びこれを用いた基板処理装置、並びにパーティクル除去方法を提供することを目的とする。【解決手段】円筒形の側面を有する処理容器に用いられる掃気ノズルであって、  前記処理容器の内周面に沿う形状を有する吐出管と、  該吐出管の内側に設けられた複数の吐出孔と、  前記処理容器を外側から貫通して該吐出管に接続されるとともに、前記処理容器に支持されるガス供給部と、を有する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形の側面を有する処理容器に用いられる掃気ノズルであって、
前記処理容器の内周面に沿う形状を有する吐出管と、
該吐出管の内側に設けられた複数の吐出孔と、
前記処理容器を外側から貫通して該吐出管に接続されるとともに、前記処理容器に支持されるガス供給部と、を有する掃気ノズル。
【請求項２】
前記吐出管は前記処理容器の内径に沿う円弧状の形状を有する請求項１に記載の掃気ノズル。
【請求項３】
前記ガス供給部は、前記吐出管の全長の真中に接続される請求項２に記載の掃気ノズル。
【請求項４】
円筒形の側面を有し、底面が開口した処理容器と、
複数の基板を保持可能な基板保持具を上面に載置した状態で前記開口に基板保持具を搬入可能であるとともに、前記開口を密閉可能な蓋体と、
前記処理容器の内周面に沿う形状を有する吐出管を有し、前記蓋体にガスを噴出供給可能な掃気ノズルと、を有する基板処理装置。
【請求項５】
前記吐出管は前記処理容器の内径に沿う円弧状の形状を有し、前記処理容器の下端付近の内周面に沿って設けられ、前記蓋体の一方の側から他方の側に向かって前記ガスを供給可能なように内側に複数の吐出孔を有する請求項４に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記吐出孔は、斜め下方向を向いて設けられ、上方から前記蓋体の上面に沿った流れを形成しながら前記ガスを供給可能である請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記吐出孔は、水平方向においては前記ガスが平行流を形成するように平行に形成されている請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記吐出孔は、水平方向においては前記円弧状の形状の中心を向くように形成されている請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記吐出管は、前記処理容器を外部から貫通するガス供給管に接続されるとともに、該ガス供給管に支持されている請求項４乃至８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記ガス供給管は、前記吐出管の全長の真中の位置に接続されている請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記蓋体が下降を開始し、前記蓋体と前記処理容器の下端に隙間が発生したタイミングで前記掃気ノズルから前記蓋体の上面に前記ガスを供給させる制御手段を更に有する請求項４乃至１０のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記蓋体が下降を開始するタイミングは、前記処理容器内のドライクリーニング終了後のタイミングである請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記蓋体が下降を開始するタイミングは、前記処理容器内における前記基板の処理が終了したタイミングである請求項１１に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
前記ガスは窒素ガスである請求項４乃至１３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１５】
前記処理容器は、前記基板に成膜処理を行うための容器であり、
前記処理容器内に処理ガスを供給するインジェクタと、
前記処理容器の周囲に設けられた加熱ヒーターと、を更に有する請求項４乃至１４のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１６】
下端に開口を有し、円筒形の側面を有する処理容器の前記開口を下方から密閉する蓋体の下降を開始する工程と、
前記処理容器の前記下端付近の内周面に沿って設けられた吐出管から、前記蓋体の上面にガスを噴出供給し、前記蓋体の上面のパーティクルを除去する工程と、を有するパーティクル除去方法。
【請求項１７】
前記蓋体の下降を開始する工程の後に、前記処理容器と前記蓋体との間に所定間隔の隙間を形成して前記蓋体の下降を停止する工程を更に有し、
前記パーティクルを除去する工程は、前記蓋体の下降を停止した後に行われる請求項１６に記載のパーティクル除去方法。
【請求項１８】
前記蓋体の下降を開始する工程の前に、前記処理容器内の圧力を大気圧に設定する工程を更に有する請求項１６又は１７に記載にパーティクル除去方法。
【請求項１９】
前記蓋体の下降を開始する工程は、前記処理容器内をドライクリーニングした後に行われる請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載のパーティクル除去方法。
【請求項２０】
前記蓋体の下降を開始する工程は、前記処理容器内において基板の処理を行った後に行われる請求項１６乃至１８のいずれか一項に記載のパーティクル除去方法。
【請求項２１】
前記ガスは窒素ガスである請求項１６乃至２０のいずれか一項に記載のパーティクル除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、掃気ノズル及びこれを用いた基板処理装置、並びにパーティクル除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、基板を収容する反応室内に導入された成膜ガスを用いて基板の表面に所定の薄膜を成膜する化学的気相成長装置、及び原子層堆積装置において、反応室の基板搬出入口の近傍に開口を有するパージガス供給用配管を備え、基板を反応室から搬出する際に基板にパージガスを吹き付ける技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
かかる特許文献１に記載の化学的気相成長装置では、反応室からの残留した成膜ガス及び反応副生成物が放出して大気中の酸素や水等と反応したり、冷却により固化したりしてパーティクルとなるのを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−２４９５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の構成では、基板に付着している反応室からの残留した成膜ガスや反応副生成物が反応室の外部に放出されるのは防止することができるが、反応室内で発生し、反応室の基板搬出入時に開閉する扉に付着したパーティクルが、成膜時に基板の表面に付着することを防止することができない。特に、縦型熱処理装置のような、縦長の形状を有し、底部に開口が設けられて底部から基板の搬入出を行い、下方から開口を密閉する蓋体を用いた処理容器では、蓋体の上面にパーティクルが蓄積する場合があり、これらのパーティクルを除去しないと、成膜処理時に基板の表面に散布され、製品の欠陥となり品質を劣化させ歩留まりを低下させるおそれがある。
【０００６】
そこで、本発明は、半導体製造装置用の処理容器に好適に使用することができ、処理容器の開口を密閉する蓋体上に蓄積したパーティクルを効果的に除去することができる掃気ノズル及びこれを用いた基板処理装置、並びにパーティクル除去方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る掃気ノズルは、円筒形の側面を有する処理容器に用いられる掃気ノズルであって、
前記処理容器の内周面に沿う形状を有する吐出管と、
該吐出管の内側に設けられた複数の吐出孔と、
前記処理容器を外側から貫通して該吐出管に接続されるとともに、前記処理容器に支持されるガス供給部と、を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、処理容器の開口を密閉する蓋体上に蓄積したパーティクルを効果的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る掃気ノズル及び基板処理装置の一例を示した図である。
【図２】本発明の実施形態に係る掃気ノズルの一例の断面構成を示した図である。
【図３】本発明の実施形態に係る掃気ノズルの一例の全体構成を示した斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係る掃気ノズルを下方から見た下面図である。
【図５】掃気ノズルの設置位置を説明するための図である。
【図６】シミュレーション実験の設定条件を説明するための図である。
【図７】インナーチューブ内の圧力を変化させて掃気ノズルから供給されるガスの気流を比較した図である。
【図８】パーティクルの排出についてシミュレーション実験を行った結果を示した図である。
【図９】掃気ノズルの噴き出し方向についてのシミュレーション実験について説明するための図である。
【図１０】掃気ノズルの噴き出し方向についてのシミュレーション実験結果を示した図である。
【図１１】孔径による流出分布の相違についてのシミュレーション実験を説明するための図である。
【図１２】吐出孔の形状による流速分布の相違についてのシミュレーション実験を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る掃気ノズル及び基板処理装置の一例を示した図である。図１に示す通り、本実施形態に係る基板処理装置は、反応管１０と、ヒーター２０と、マニホールド３０と、インジェクタ４０と、テーブル５０と、載置台５１と、蓋体６０と、昇降機構７０と、排気管８１と、掃気ノズル９０と、ガス供給管１００、１０１と、ガス供給源１１０、１１１と、バルブ１２０、１２１と、ウエハボート１３０と、断熱材１４０と、筐体１５０と、制御部１６０とを有する。また、ウエハボート１３０には、複数のウエハＷが載置される。
【００１２】
図１に示す基板処理装置は、ウエハボート１３０上に複数枚のウエハＷを縦方向に所定間隔を空けた状態で積載し、インジェクタ４０から反応管１０内に処理ガスを供給しながらヒーター２０で加熱してウエハに成膜処理を行う縦型熱処理装置として構成されている。本実施形態に係る掃気ノズル９０は、円筒形の側面を有する処理容器を有する基板処理装置であれば、種々の基板処理装置に適用可能であるが、本実施形態においては、基板処理装置を縦型熱処理装置として構成した例を挙げて説明する。
【００１３】
反応管１０は、ウエハＷを収容し、ウエハＷに加熱処理を施すための処理容器である。反応管１０は、略円筒形状を有し、ウエハボート１３０に鉛直方向に積載された数十枚〜１００枚のウエハＷを一度にバッチ処理可能な大きさを有する。なお、反応管１０は、種々の材料から構成されてよいが、例えば、石英から構成されてもよい。なお、反応管１０の下方には排気ポート８０が形成されており、真空ポンプ８５により排気可能な状態となっている。
【００１４】
反応管１０は、下端、つまり底面が開口しており、ウエハＷを載置したウエハボート１３０の搬入及び搬出は、下端の開口から行う構成となっている。
【００１５】
ヒーター２０は、反応管１０の周囲に設けられ、外側から反応管１０内に載置されたウエハＷを加熱処理するための加熱手段である。
【００１６】
マニホールド３０は、反応管１０の下端部を支持するとともに、インジェクタ４０、掃引ノズル９０等の反応管１０の内部にガスを供給する手段を接続する箇所である。マニホールド３０の側面には複数のガス導入ポートが形成されており（図示せず）、外部のガス供給管１００、１０１が接続可能であるとともに、反応管１０の内部に設けられたインジェクタ４０、掃引ノズル９０等と連通可能に構成されている。また、マニホールド３０は、フランジに類似した外側に張り出した形状を有する。
【００１７】
インジェクタ４０は、反応管１０の内部に処理ガスを供給するためのガス供給手段である。インジェクタ４０は、反応管１０の下端に設けられた貫通穴およびマニホールド３０のガス導入ポートに反応管１０の内側から挿入され、反応管１０の内周面に沿って縦に延び、内側を向いて設けられた複数の吐出孔からウエハＷに処理ガスが供給可能に構成されている。なお、処理ガスは、基板処理装置が成膜処理を行う場合には、成膜に必要なガスが供給され、エッチング等の他の処理を行う場合には、各々の用途に応じた処理ガスが供給される。なお、インジェクタ４０は、例えば、石英で形成される。
【００１８】
テーブル５０は、ウエハボート１３０を載置する載置台５１を支持するための支持テーブルである。
【００１９】
載置台５１は、テーブル５０上に設けられ、テーブル５０とともにウエハボート１３０を載置支持するための支持台である。なお、テーブル５０及び載置台５１も、例えば、石英で構成されてもよい。
【００２０】
蓋体６０は、反応管１０の下端の開口を密閉可能な蓋部材である。蓋体６０は、金属蓋６３と、金属蓋６３の上面を覆う石英蓋６１により構成されるが、以後の説明では発明内容を理解し易くするために蓋体６０と呼ぶこととする。蓋体６０の上部にはシール材６２が設けられ、図１に示すように、シール材６２が反応管１０の外周側の底面の一部と接触し、密閉した状態で蓋体６０を閉めることができる構成となっている。
【００２１】
昇降機構７０は、蓋体６０を昇降させるための機構であり、アーム７１及び回転軸７２を有する。回転軸７２は、昇降機構７０に支持されたアーム７１の先端に取り付けられており、蓋体６０を貫通し、先端にテーブル５０が固定されている。これにより、蓋体６０を固定したまま回転させない一方、回転軸７２でウエハボート１３０を回転させながら基板処理を行うことができる。昇降機構７０は、ウエハボート１３０及び蓋体６０等を一体的に昇降できるとともに、テーブル５０、載置台５１及びウエハボート１３０のみ回転可能に構成されている。なお、テーブル５０を蓋体６０側へ固定して設け、ウエハボート１３０を回転させることなくウエハＷの処理を行うようにしてもよい。
【００２２】
よって、蓋体６０は、ウエハＷが載置されたウエハボート１３０を支持した状態で昇降可能に構成されており、ウエハボート１３０を支持した状態で反応管１０の下端の開口を密閉可能に構成されている。よって、ウエハボート１３０の反応管１０への搬入及び反応管１０からの搬出は、蓋体６０の上方にウエハボート１３０が支持された状態で蓋体６０を昇降させることにより行う。
【００２３】
排気ポート８０は、反応管１０の内部を排気するための管路であり、真空ポンプ８５等の排気手段に接続され、反応管１０内を排気可能に構成される。また、排気ポート８０と真空ポンプ８５との間には、排気管８１が接続されており、排気管８１の途中に圧力調整用のバルブ８６が設けられる。
【００２４】
掃気ノズル９０は、蓋体６０の上面のパーティクルを掃気により除去するための掃気手段である。掃気ノズル９０は、テーブル５０の下方に設けられた蓋体６０の上面に沿った掃気を噴出可能なように、反応管１０の下端付近に配置される。掃気ノズル９０は、インジェクタ４０と同様に、マニホールド３０を介して反応管１０の内部に導入され、蓋体６０の上面のパーティクルを吹き飛ばして除去すべくガスの噴出供給を行う。なお、掃気ノズル９０の形状等の具体的な構成は後述する。
【００２５】
ガス供給管１００は、反応管１０の外部から掃気ノズル９０にガスを供給するためのガス供給配管である。なお、インジェクタ４０に処理ガスを供給すべく、インジェクタ４０にもガス供給管１０１が接続される。
【００２６】
ガス供給源１１０は、掃気ノズル９０にガスを供給するためのガス供給源である。ガスの種類は、用途に応じて種々のガスを選択してよいが、反応性を有しない不活性ガスを用いてもよく、例えば、パージガスとして多く使用されているＮ２ガスを用いてもよい。その他、Ａｒ、Ｈｅ等の希ガスを用いてもよい。また、インジェクタ４０に処理ガスを供給するガス供給源１１１も同様に設けられる。
【００２７】
バルブ１２０は、掃気ノズル９０にガスを供給するタイミングを調整する手段であり、制御部１６０により制御される。バルブ１２１は、インジェクタ４０に処理ガスを供給するタイミングを調整する手段であり、やはり制御部１６０により制御される。また、ガス供給管１００、１０１には、ガスの流量を調整するマスフローコントローラ（図示せず）が設置されており、制御部１６０により制御される。
【００２８】
ウエハボート１３０は、上述のように、複数のウエハＷを縦方向において所定間隔を有して、各々を水平に保持可能な基板保持具である。ウエハボート１３０も、例えば石英で構成されてもよい。
【００２９】
断熱材１４０は、ヒーター２０の熱が外部に漏れないようにするための手段である。反応管１０及びヒーター２０を覆うように設けられる。
【００３０】
筐体１５０は、縦型熱処理装置全体を覆うハウジング手段である。筐体１５０の内部に断熱材１４０が充填され、外部に放出される熱を抑制する。
【００３１】
制御部１６０は、縦型熱処理装置全体を制御する手段である。制御部１６０は、掃気ノズル９０からガスを噴出するタイミングも制御する。制御部１６０は、種々の演算処理手段から構成されてよいが、例えば、ＣＰＵ（中央処理装置、Central Processing Unit）及びＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリを有し、プログラムにより動作するマイクロコンピュータから構成されてもよいし、特性の用途向けに複数機能の回路を１つにまとめた集積回路であるＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等から構成されてもよい。制御部１６０は、演算処理機能を有し、熱処理装置全体を制御することができれば、種々の手段から構成されてよい。
【００３２】
縦型熱処理装置は、図１で示した構成の他、ＦＯＵＰ（Front Opener Unified Pod）等のウエハカセットからウエハボート１３０にウエハＷを移載するウエハ移載機構等を備えるが、それらの要素は、本実施形態に係る基板処理装置の特徴部分との関連性は薄いため、本実施形態においては、その図示及び説明は省略する。
【００３３】
次に、本発明の実施形態に係る掃気ノズル９０についてより詳細に説明する。
【００３４】
まず、掃気ノズル９０を設けた背景について説明する。縦型熱処理装置においては、成膜時において反応管１０の内壁、ウエハボート１３０や各石英治具類にも成膜がなされてしまうが、それらの膜剥がれに起因するパーティクル、真空排気管に付着した反応副生成物に起因する戻りパーティクル、ドライクリーニングにおける残渣に起因するパーティクル等がパーティクル発生要因として挙げられる。本来、これらのパーティクルはパージや真空排気によって反応管１０から排出される筈であるが、排出しきれずに残渣として蓋体６０上に堆積してしまう場合がある。このパーティクルは、次の成膜時に反応管１０内が真空排気されたときに巻き上げられ、バッチ処理間において、特に下部領域のパーティクル発生要因として影響を及ぼすと考えられている。この蓋体６０上のパーティクルを除去すべく、掃気ノズル９０が設けられている。以下、掃気ノズル９０の具体的な構成について説明する。
【００３５】
図２は、本発明の実施形態に係る掃気ノズルの一例の断面構成を示した図である。図２に示される通り、掃気ノズル９０は、反応管１０の下端に設けられた貫通穴およびマニホールド３０の側面に形成されたガス導入ポートに反応管１０の内側から挿入するように設けられ、ガス導入ポートの外側から外嵌されるナット等の固定手段により固定されている。このようにして、掃気ノズル９０は、蓋体６０の付近、つまり反応管１０の下端付近に、反応管１０の内側の形状に沿って配置される。よって、本発明の実施形態に係る掃気ノズル９０は、円弧状の形状を有する吐出管９１を備える。掃気ノズル９０は、蓋体６０の上面とテーブル５０の下方の隙間部分にガスを供給可能なように、蓋体６０の上面に接近して設けられる。
【００３６】
図３は、本発明の実施形態に係る掃気ノズル９０の一例の全体構成を示した斜視図である。図３に示されるように、掃気ノズル９０は、円弧状の吐出管９１と、吐出管９１にガスを供給するガス供給部９３とを有する。ガス供給部９３は、ガス供給管１００に接続されるため、ガス供給管１００の一部と考えてもよい。ガス供給部９３は、円弧形状を有する吐出管９１の全長の真中の位置の上面に接続され、吐出管９１を支持する。なお、吐出管９１は円弧形状に限定されものではなく、反応管１０の内周面に概略的に沿う限り、種々の形状を有することができる。例えば、蓋体６０を昇降するときにウエハボートと干渉しないように十分なクリアランスが設けられている場合には、反応管１０の内周面に沿う程度の長さを有する（長さしかない）直線形状として形成されてもよいし、複数の直線部が連続的に接続されて全体として円弧に近似した形状になるように形成されてもよい。本実施形態において、処理容器の内周面に沿うとは、このような円筒形の側面を有する処理容器の内周面に概略的に沿う形状も含むものとする。
【００３７】
図４は、本発明の実施形態に係る掃気ノズル９０を下方から見た下面図である。図４に示されるように、吐出部９１は、下面に複数の吐出孔９２を有する。掃気ノズル９０は、蓋体６０の上面に存在するパーティクルを除去することが主たる機能であるため、下方を向いて吐出孔９２が設けられる。なお、吐出孔９２は、真下では無く、斜め下方を向くように配置されることが好ましい。蓋体６０の上面に沿うようなガスの流れを形成するため、水平方向の成分を含むことも必要だからである。なお、斜め下向きの範囲は、用途に応じて適宜設定してよいが、例えば、鉛直方向に対して、１５°〜７５°の開き角の範囲に設定してもよく、好ましくは２０〜４５°の範囲に設定してもよい。
【００３８】
また、図４に示されるように、掃気ノズル９０は、反応管１０の内周面に沿って配置される。これにより、反応管１０の内周面の一方側から他方側に直線状にガスを供給することが可能となる。吐出管９１の長さ（幅）は、蓋体６０の上面全体にパージガスを供給できれば特に限定されないが、蓋体６０の半周部分に沿って吐出管を設けると、先端付近では左右方向から蓋体６０の中心に向けてパージガスが供給されることになり、一方側から他方側に直線状にガスを供給することが困難になる。よって、吐出管９１の長さ（幅）は蓋体６０の直径よりも小さくなるように設定されるのが好ましい。具体的には、蓋体６０の中心と吐出管９１の両端を結ぶ線の角度が１２０°以下となる範囲に設定されるのが好ましく、９０°以下の範囲に設定されるのがより好ましい。また、蓋体６０の中心と吐出管９１の両端を結ぶ線の角度は６０°以下であることが更に好ましく、上述の本実施形態においては５７°に設定されている。また、反応管１０の全周に対する長さで考えると、吐出管９１の長さは、反応管１０の全周の半分以下であることが好ましく、１／４以下であることがより好ましく、１／６以下であることが更に好ましい。なお、複数の吐出孔９２は、上述のような１２０°以下の開き角を有する限り、反応管１０の中心方向を向いて形成されていてもよいし、一方の端部から他方の端部に平行に流れる層流を形成するように互いに平行に形成されていてもよい。
【００３９】
図５は、掃気ノズルの設置位置を説明するための図である。図５において、テーブル５０と蓋体６０との間に隙間が空いているが、この隙間にガスを噴出供給可能なように、掃気ノズル９０が設けられている。よって、掃気ノズル９０の吐出管９１は、反応管１０の内周面に沿って、テーブル５０よりも下方にガスを供給可能なように、蓋体６０の上面に接近して設けられている。
【００４０】
次に、掃気ノズル９０について種々のシミュレーション実験を行ったので、その内容を説明しながら掃気ノズル９０の具体的な構成、掃気ノズル９０を用いたパーティクル除去方法について更に詳細に説明する。
【００４１】
図６は、シミュレーション実験の設定条件を説明するための図である。図６に示される通り、図１〜５で説明した縦型熱処理装置に掃気ノズル９０を設置した場合を想定している。反応管１０の壁面の温度は６００℃に設定し、鉛直に対して２５°の角度で斜め下方を向いて吐出孔９２を配列している。また、吐出管９１の肉厚を１ｍｍとし、吐出孔９２の直径を１ｍｍとして２３個の吐出孔９２を均等間隔になるように配置した。ガスとしては窒素ガスを用い、３００ｍ／ｓの流速で供給した。また、反応管１０は、全面からガスの流出が可能な状態を想定し、反応管１０に一旦衝突して反射する反射流は考えないこととした。
【００４２】
図７は、反応管１０内の圧力を変化させて掃気ノズル９０から供給されるガスの気流を比較した図である。図７（ａ）は、反応管１０内の圧力を０．３Ｔｏｒｒに設定した場合のシミュレーション結果であり、図７（ｂ）は、反応管１０内の圧力を大気圧（７６０Ｔｏｒｒ）に設定した場合のシミュレーション結果である。
【００４３】
図７（ａ）の真空下の場合においては、ピンポイントにしかガスが吹き付けられないため、パーティクルを飛ばす方向もコントロールできない状態であることが分かる。
【００４４】
一方、図７（ｂ）の大気下の場合においては、気流が片側から他方側に流れ、広範囲の吹き付けが可能であることが分かる。気流が一端から反対側の他端まで達しているので、パーティクルを飛ばす方向もある程度コントロール可能であることが分かる。
【００４５】
このように、掃気ノズル９０からガスを供給する際には、反応管１０の内部の圧力を大気圧付近に設定することが好ましい。
【００４６】
図８は、パーティクルの排出についてシミュレーション実験を行った結果を示した図である。図８（ａ）は、蓋体６０と反応管１０との間に隙間を発生させない状態で掃気ノズル９０からガスを供給した場合のシミュレーション結果を示した図であり、図８（ｂ）は、蓋体６０と反応管１０との間に隙間を発生させた状態で掃気ノズル９０からガスを供給した場合のシミュレーション結果を示した図である。なお、図８（ｂ）においては、隙間は５ｍｍに設定した。
【００４７】
図８（ａ）の隙間が無い場合においては、左側の端部に注目すると、反応管１０の上方からパーティクルが排出していることが分かる。この場合、パーティクルの排出経路が長くなるため、反応管１０内にパーティクルが残るおそれがある。
【００４８】
一方、図８（ｂ）の隙間がある場合においては、蓋体６０と反応管１０との間の隙間からパーティクルが排出されており、パーティクルが上昇する流れが存在しない。よって、スムーズにパーティクルを除去できることが分かる。
【００４９】
このように、掃気ノズル９０からガスの供給を行うときには、蓋体６０と反応管１０との間に隙間が生じているタイミングが好ましいことが分かる。
【００５０】
図７、８の結果から、反応管１０内の圧力を大気圧とし、反応管１０と蓋体６０との間に隙間が生じているタイミングで掃気ノズル９０からガスの噴出供給を行うのがパーティクルの除去に効果的であることが分かる。このようなタイミングは、蓋体６０が反応管１０の開口を塞いで密閉状態となってから、密閉状態を解き、蓋体６０が下降し始めるタイミングであるが、隙間が十分に形成されていない場合には、図８（ａ）に示すように反応管１０の上方に向かってパーティクルが上昇する恐れがあるため、反応管１０と蓋体６０との間に所定距離の隙間を形成し蓋体６０の下降を停止したタイミングでガスの噴出供給を行ってもよい。蓋体６０を開放する際には、外部から反応管１０の内部にパーティクルを吸い込まない観点から、反応管１０の内部の圧力が外部よりもやや高いか、外部と同じ圧力で開放することが好ましい。よって、蓋体６０が反応管１０を密閉している状態で反応管１０の内部圧力が外部よりも低い場合には、反応管１０の内部圧力を大気圧付近まで上昇させ、その後に蓋体６０を下降させ、蓋体６０と反応管１０との間に隙間が発生したら掃気ノズル９０からガスを供給することが好ましいと言える。
【００５１】
蓋体６０の上面のパーティクルを除去するタイミングは、ドライクリーニングの直後や、ウエハＷの処理を行った直後が考えられる。ウエハＷの加熱処理等の処理の際は勿論のこと、ドライクリーニングの際にも反応管１０の内部は大気圧よりも低い状態となっているので、反応管１０の内部での処理が終了したら、内部の圧力を上昇させ、大気圧に到達した段階で蓋体６０の下降を開始し、蓋体６０と反応管１０との間に隙間を形成した後に掃気ノズル９０からガスを蓋体６０に向けて供給すれば、効果的に蓋体６０上に堆積したパーティクルを除去できる。
【００５２】
制御部１６０は、このようなタイミングに掃気ノズル９０からガスを噴出供給するように、バルブ１２０を制御する。蓋体６０の下降も制御部１６０が制御しているので、これに合わせてバルブ１２０を開にする制御を行えばよい。これにより、効果的なタイミングで蓋体６０上に堆積したパーティクルを除去することができる。
【００５３】
なお、蓋体６０から除去されたパーティクルは縦型熱処理装置の下方に連設されたウエハ搬送室としてのローディングエリア内に排出されるが、ローディングエリア内にはエアーサーキュレーションが形成されているため、パーティクルは下流へと排出されることになる。
【００５４】
図９は、掃気ノズルの噴き出し方向についてのシミュレーション実験について説明するための図である。図９（ａ）は、吐出孔９２を中心軸に向け、中心軸に向けてガスを噴出した状態を示しており、図９（ｂ）は、吐出孔９２を平行に設定し、平行にガスを噴き出した状態を示した図である。このような２通りの噴き出しパターンについてシミュレーション実験を行った。
【００５５】
図１０は、掃気ノズルの噴き出し方向についてのシミュレーション実験結果を示した図である。図１０（ａ）は、中心軸に向けて噴き出したシミュレーション結果であり、図１０（ｂ）は、平行に噴き出したシミュレーション結果である。
【００５６】
図１０（ａ）と図１０（ｂ）とを比較すると、図１０（ｂ）の平行にガスを噴き出したシミュレーション結果の方が、ガスが広範囲に広がっていることが分かる。パーティクルの除去という観点では、ガスが広範囲に広がった方が好ましいので、中心軸に向けて噴き出すよりも、平行にガスを噴き出した方が好ましいと言える。
【００５７】
図１１は、孔径による流出分布の相違についてのシミュレーション実験を説明するための図である。本シミュレーション実験においては、掃気ノズル９０の吐出孔９２の孔径を１．０ｍｍと０．５ｍｍの２通りに設定し、両者のガス流出量分布を比較した。
【００５８】
図１１（ａ）は、シミュレーション実験の内容を説明するための図である。図１１（ａ）に示されるように、中心から外側に向かって１〜１２の孔番号を付し、その流出量を調べた。また、ガス供給部９３からは、窒素ガスを１０Ｌ／ｍｉｎの流量で供給した。
【００５９】
図１１（ｂ）は、シミュレーション実験結果を示した図である。図１１に示されるように、孔径が１．０ｍｍの方は、孔番号１の中心部で流量が大きくなり、その反動で孔番号２において流量が小さくなった。一方、孔径が０．５ｍｍの方は、全体で均一な流量が得られた。このことから、吐出孔９２の孔径はあまり大きくせず、０．５ｍｍ程度とすることが均一な流量分布が得られて好ましいことが分かった。
【００６０】
図１２は、吐出孔の形状による流速分布の相違についてのシミュレーション実験を説明するための図である。
【００６１】
図１２（ａ）は、本シミュレーションに用いた掃気ノズル９０の吐出孔９２の形状について説明するための図である。図１２（ａ）には、先端がラッパ状に開口したラッパ型の吐出孔が示されている。ラッパ型の吐出孔は、０．５ｍｍの孔径と長さを有するストレート孔の部分と、長さが０．５ｍｍで先端の開口が０．７５ｍｍに広がったラッパ状の部分を有する吐出孔とした。一方、先端のラッパ状の部分を除き、０．５ｍｍの開口径と長さを有する部分のみとしたストレート型とで流速分布を比較した。
【００６２】
図１２（ｂ）は、０．５ｍｍのストレート型の吐出孔における流速分布のシミュレーション結果であり、図１２（ｃ）は、ラッパ型の吐出孔における流速分布のシミュレーション結果である。図１２（ｂ）、（ｃ）において、流速が速い順に領域Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅで示している。図１２（ｂ）、（ｃ）を比較すると、図１２（ｃ）の方がガスの噴き出し範囲が広がり、速度が低下していることが分かる。流速Ａ、Ｂ、Ｃの範囲は、明らかに図１２（ｂ）の方が図１２（ｃ）よりも長い範囲となっている。
【００６３】
このように、ガスの流側を増加させたい場合はストレートな吐出孔の形状が好ましく、流速を低下させてもガスを広げたい場合には、ラッパ型の形状の吐出孔を採用するのが好ましいことが分かる。
【００６４】
このように、掃気ノズル９０の条件の種々の設定により、用途に応じて好ましい掃気ノズル９０を構成することができることが分かる。
【００６５】
以上説明したように、本実施形態に係る掃気ノズル、基板処理装置及びパーティクル除去方法によれば、掃気ノズル９０を設けることにより、蓋体６０の上面に堆積したパーティクルを効果的に除去することができる。また、本実施形態においては、掃気ノズル９０を縦型熱処理装置の蓋体６０の上面のパーティクルの除去に利用する例を挙げて説明したが、掃気ノズル９０は、処理容器の開口部近傍に配置され処理容器の内周面に沿った形状を有していれば適用可能であるので、処理容器の形状によっては、サセプタのパーティクル除去に利用することも可能であるし、パーティクル除去ではなく、処理ガスの供給に用いることも可能である。
【００６６】
以上、本発明の好ましい実施形態及び実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施形態及び実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態及び実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【符号の説明】
【００６７】
１０    反応管
２０    ヒーター
３０    マニホールド
４０    インジェクタ
５０    テーブル
６０    蓋体
７０    駆動機構
７２    回転軸
８０    排気ポート
８１    排気管
８５    真空ポンプ
９０    掃気ノズル
９１    吐出管
９２    吐出孔
９３    ガス供給部
１００、１０１    ガス供給管
１１０、１１１    ガス供給源
１３０    ウエハボート
１６０    制御部
Ｗ    ウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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