(57)【要約】【課題】小さいスペースでガスを分岐させると共に、分岐されたガスの流量の差を小さくする。【解決手段】１つの実施形態におけるガス分配装置２０は、複数の供給管２１（供給管２１−１〜２１−４）と、分岐部２２と、配管１５と、バッファ部３０とを備える。それぞれの供給管２１は、複数の処理チャンバ１１（処理チャンバ１１−１〜１１−４）のそれぞれに接続される。分岐部２２は、ガス供給源１９から供給された第１のガスを分岐させ、分岐後の第１のガスをそれぞれの供給管２１を介してそれぞれの処理チャンバ１１に供給する。配管１５は、ガス供給源１９から供給された第１のガスを分岐部２２に供給する。バッファ部３０は、分岐部２２と配管１５との間に設けられ、分岐部２２によって分岐された第１のガスにおける供給管２１の間の流量の偏りを抑制する。【選択図】図１
2019143184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の処理チャンバのそれぞれに接続された複数の第１の供給管と、
第１のガス供給源から供給された第１のガスを、複数の前記第１の供給管のそれぞれに分岐させる分岐部と、
前記分岐部と前記第１のガス供給源との間に設けられ、前記第１のガス供給源から供給された前記第１のガスを前記分岐部に供給すると共に、前記分岐部によって分岐された前記第１のガスにおける前記第１の供給管の間の流量の偏りを抑制する偏り抑制部と
を備えることを特徴とするガス分配装置。
【請求項２】
前記偏り抑制部は、
同軸であって半径の異なる複数の中空の円筒状のガス流を発生させ、
前記複数の中空の円筒状のガス流には、少なくとも、前記円筒状のガス流の軸の周方向に拡散しながら前記分岐部に近づく方向へ流れるガス流と、前記円筒状のガス流の軸の周方向に拡散しながら前記分岐部から離れる方向へ流れるガス流とが含まれることを特徴とする請求項１に記載のガス分配装置。
【請求項３】
前記偏り抑制部は、
前記偏り抑制部の内部に形成された円筒状の空間の側面を規定する側壁と、
前記円筒状の空間と同軸の円形の開口が形成され、前記円筒状の空間の上面を規定する第１の壁と、
前記円筒状の空間の下面を規定する第２の壁と、
前記円筒状の空間内において前記第１の壁に配置され、前記円筒状の空間と同軸の中空の円筒形状を有する第１の隔壁と、
前記円筒状の空間内において前記第２の壁に配置され、前記円筒状の空間と同軸であって、前記第１の隔壁とは異なる内径の中空の円筒形状を有する第２の隔壁と
を有し、
前記第１の隔壁と前記第２の壁との間には、第１の隙間が形成されており、
前記第２の隔壁と前記第１の壁との間には、第２の隙間が形成されており、
前記側壁には開口が形成されており、前記第１のガス供給源から供給された前記第１のガスは、前記側壁に形成された開口を介して前記偏り抑制部内の前記円筒状の空間内に供給され、前記第１の壁に形成された開口を介して前記分岐部に供給されることを特徴とする請求項１または２に記載のガス分配装置。
【請求項４】
円筒形状を有する前記第１の隔壁の直径は、円筒形状を有する前記第２の隔壁の直径よりも小さいことを特徴とする請求項３に記載のガス分配装置。
【請求項５】
前記第１の隙間の幅は、
前記第１の壁と前記第２の壁との間の距離の１／２０倍以上かつ１／４倍以下の範囲内の大きさであることを特徴とする請求項３または４に記載のガス分配装置。
【請求項６】
前記第２の隙間の幅は、
前記第１の壁と前記第２の壁との間の距離の１／２０倍以上かつ１／４倍以下の範囲内の大きさであることを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載のガス分配装置。
【請求項７】
第２のガス供給源から供給された第２のガスを前記分岐部に供給する第２の供給管と、
前記第２の供給管に設けられたバルブと
をさらに備え、
前記分岐部は、
前記バルブが開状態に制御された場合に、前記第２の供給管を介して供給された前記第２のガスを分岐させてそれぞれの前記第１の供給管にさらに供給し、
前記第２の供給管は、
前記分岐部において、前記偏り抑制部が接続された面と反対側の面に接続されていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のガス分配装置。
【請求項８】
前記第１のガスは、それぞれの前記処理チャンバ内で被処理体を処理するためのガスであり、
前記第２のガスは、それぞれの前記処理チャンバ内をクリーニングするためのガスであることを特徴とする請求項７に記載のガス分配装置。
【請求項９】
複数の処理チャンバと、
それぞれの前記処理チャンバに接続された複数の第１の供給管と、
第１のガス供給源から供給された第１のガスを、複数の前記第１の供給管のそれぞれに分岐させる分岐部と、
前記分岐部と前記第１のガス供給源との間に設けられ、前記第１のガス供給源から供給された前記第１のガスを前記分岐部に供給すると共に、前記分岐部によって分岐された前記第１のガスにおける前記第１の供給管の間の流量の偏りを抑制する偏り抑制部と
を備えることを特徴とする処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の種々の側面および実施形態は、ガス分配装置および処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エッチングや成膜等の処理を行う処理チャンバ内でのガスの分布は、処理後の被処理体の特性に影響を及ぼす。そのため、チャンバ内には、できるだけ均一にガスを供給することが求められる。しかし、小さい断面積を有する供給管から供給されたガスを、大きい断面積を有する処理チャンバ内の空間内に均一に供給することは難しい。
【０００３】
これを達成するために、小さい断面積を有する供給管から供給されたガスを、２つの供給管に分岐させることを繰り返すことにより、複数の供給管に均等にガスを分岐させる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。ガスが分岐された複数の供給管を介して処理チャンバ内の空間にガスを供給することにより、処理チャンバ内の空間により均一にガスを供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２７７７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、被処理体に対する処理のスループットを向上させるために、複数の処理チャンバを並行して稼働させる場合がある。このような場合、処理チャンバ間での被処理体に対する処理の特性の差を小さくすることが求められる。各処理チャンバに供給されるガスの流量に差があると、処理チャンバ間での被処理体に対する処理の特性に差が生じる場合がある。そのため、複数の処理チャンバのそれぞれには、均等な量のガスが供給されることが望ましい。
【０００６】
例えば、処理ガスを２つずつ分岐させる処理をｎ回繰り返すことにより、２n台の処理チャンバに供給されるガスの流量の差を少なくすることができる。しかし、それには、処理ガスを２つずつ分岐させる処理をｎ回繰り返すための配管が必要になり、そのような配管を配置するスペースが必要になる。そのため、装置が大型化する。また、処理ガスを流すための配管が長くなると、配管内の空間の容積が大きくなり、処理ガスの種類を切り替える際の置換時間が長くなる。そのため、複数種類のガスを切り換えてエッチングや成膜等の処理が行われる場合には、処理のスループットが低くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一側面は、ガス分配装置であって、複数の第１の供給管と、分岐部と、第２の供給管と、偏り抑制部とを備える。それぞれの第１の供給管は、複数の処理チャンバのそれぞれに接続される。分岐部は、第１のガス供給源から供給された第１のガスを分岐させ、分岐後の第１のガスをそれぞれの第１の供給管を介してそれぞれの処理チャンバに供給する。偏り抑制部は、分岐部と第１のガス供給源との間に設けられ、第１のガス供給源から供給された第１のガスを分岐部に供給すると共に、分岐部によって分岐された第１のガスにおける第１の供給管の間の流量の偏りを抑制する。
【発明の効果】
【０００８】
本開示の種々の側面および実施形態によれば、小さいスペースでガスを分岐させることができると共に、分岐されたガスの流量の差を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本開示の一実施形態による処理装置の一例を示すシステム構成図である。
【図２】図２は、分岐部付近の処理装置の一例を示す図である。
【図３】図３は、分岐部およびバッファ部の一例を示す断面図である。
【図４】図４は、バッファ部の一例を示す斜視図である。
【図５】図５は、バッファ部の構造の一例を示す分解斜視図である。
【図６】図６は、バッファ部の一例を示す拡大断面図である。
【図７】図７は、比較例１におけるガスの供給方法の一例を示す図である。
【図８】図８は、比較例１における各サンプルのガスの流量の分布の一例を示す図である。
【図９】図９は、比較例１におけるガスの流速分布の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、図９の領域Ａの拡大図である。
【図１１】図１１は、比較例１のサンプル（１）を用いた場合の分岐部の内部空間におけるガスの流速分布の一例を示す図である。
【図１２】図１２は、比較例１のサンプル（２）を用いた場合の分岐部の内部空間におけるガスの流速分布の一例を示す図である。
【図１３】図１３は、比較例１のサンプル（３）を用いた場合の分岐部の内部空間におけるガスの流速分布の一例を示す図である。
【図１４】図１４は、比較例２におけるガスの供給方法の一例を示す図である。
【図１５】図１５は、各サンプルにおけるガスの流量の分布の一例を示す図である。
【図１６】図１６は、本開示の一実施形態によるガスの流速分布の一例を示す図である。
【図１７】図１７は、本開示の一実施形態によるガスの流速分布の一例を示す図である。
【図１８】図１８は、本開示の一実施形態によるバッファ部の内部空間のガスの流速分布の一例を示す図である。
【図１９】図１９は、本開示の一実施形態によるバッファ部の内部空間のガスの流速分布の一例を示す図である。
【図２０】図２０は、本開示の一実施形態によるバッファ部の内部空間のガスの流速分布の一例を示す図である。
【図２１】図２１は、本開示の一実施形態によるバッファ部の内部空間のガスの流速分布の一例を示す図である。
【図２２】図２２は、隙間の大きさとガスの流量の分布との関係の一例を示す図である。
【図２３】図２３は、供給されるガスの流量と分岐されたガスの流量の分布との関係の一例を示す図である。
【図２４】図２４は、測定対象空間の一例を示す図である。
【図２５】図２５は、測定点毎のガスの成分の残留濃度の変化の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、開示されるガス分配装置および処理装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により、開示されるガス分配装置および処理装置が限定されるものではない。
【００１１】
［処理装置１０の構成］
図１は、本開示の一実施形態による処理装置１０の一例を示すシステム構成図である。処理装置１０は、複数の処理チャンバ１１−１〜１１−４およびガス分配装置２０を備える。ガス分配装置２０は、複数の供給管２１−１〜２１−４、分岐部２２、配管１５、配管２３、バルブ２４、およびバッファ部３０を有する。なお、以下では、複数の処理チャンバ１１−１〜１１−４のそれぞれを区別することなく総称する場合に単に処理チャンバ１１と記載し、複数の供給管２１−１〜２１−４のそれぞれを区別することなく総称する場合に単に供給管２１と記載する。また、図１に例示された処理装置１０は、４台の処理チャンバ１１を有するが、処理チャンバ１１の台数は、３台以下であってもよく、５台以上であってもよい。いずれの場合であっても、処理装置１０は、処理チャンバ１１の台数と同じ数の供給管２１を有する。それぞれの供給管２１は、第１の供給管の一例であり、配管２３は、第２の供給管の一例である。
【００１２】
配管２３の第１端は、バルブ２４を介して分岐部２２に接続されている。配管２３の第２端は、流量制御器１２およびバルブ１３を介して、ガス供給源１４に接続されている。ガス供給源１４は、それぞれの処理チャンバ１１内をクリーニングする際に使用されるクリーニング用のガスを供給する。配管２３は、バルブ１３およびバルブ２４が開状態に制御された場合に、バルブ１３によって流量が制御されたクリーニング用のガスを分岐部２２へ供給する。クリーニング用のガスは、第２のガスの一例である。
【００１３】
バッファ部３０には、配管１５、バルブ１６、流量制御器１７、バルブ１８、およびガス供給源１９が接続されている。ガス供給源１９は、それぞれの処理チャンバ１１内で被処理体を処理する際に使用される処理ガスを供給する。配管１５は、バルブ１６およびバルブ１８が開状態に制御された場合に、流量制御器１７によって流量が制御された処理ガスを、配管１５およびバッファ部３０を介して分岐部２２へ供給する。処理ガスは、第１のガスの一例である。
【００１４】
分岐部２２は、ガス供給源１９から供給された処理ガスを、複数の供給管２１のそれぞれに分岐させる。
【００１５】
図２は、分岐部２２付近の処理装置１０の一例を示す図である。複数の処理チャンバ１１は、例えば図２に示されるように、横方向（例えば水平方向）に並べて配置されている。分岐部２２は、複数の枝管２２０を有する。本実施形態において、分岐部２２は、４つの枝管２２０を有する。
【００１６】
それぞれの供給管２１は、同じ長さを有し、それぞれの処理チャンバ１１と分岐部２２とを接続する。具体的には、供給管２１−１の第１端は処理チャンバ１１−１に接続され、供給管２１−１の第２端は１つの枝管２２０に接続されている。また、供給管２１−２の第１端は処理チャンバ１１−２に接続され、供給管２１−２の第２端は他の１つの枝管２２０に接続されている。また、供給管２１−３の第１端は処理チャンバ１１−３に接続され、供給管２１−３の第２端は他の１つの枝管２２０に接続されている。また、供給管２１−４の第１端は処理チャンバ１１−４に接続され、供給管２１−４の第２端は他の１つの枝管２２０に接続されている。
【００１７】
また、本実施形態において、配管２３は、バルブ２４を介して分岐部２２の上部の略中央に接続され、配管１５は、バッファ部３０を介して分岐部２２の下部の略中央に接続されている。なお、他の形態として、配管２３は、バルブ２４を介して分岐部２２の下部に接続され、配管１５は、バッファ部３０を介して分岐部２２の上部に接続されていてもよい。
【００１８】
分岐部２２の上部には、分岐部２２から第１の方向（例えば垂直上方向）に延伸するように配管２３が接続されている。それぞれの枝管２２０は、第１の方向から見た場合、分岐部２２との接続位置における配管２３の中心軸を中心として、第１の方向と交差する方向（例えば水平方向）に放射状に延伸する。それぞれの枝管２２０は、第１の方向から見た場合、隣り合う２つの枝管２２０のなす角度が略等しくなるように横方向に放射状に延伸する。本実施形態において、分岐部２２は、４つの枝管２２０を有しており、隣り合う２つの枝管２２０のなす角度は９０度である。１つの枝管２２０は、１つの供給管２１に接続されている。分岐部２２の下部には、バッファ部３０を介して配管１５が接続されている。
【００１９】
バルブ１３およびバルブ２４が開状態に制御された場合、ガス供給源１４からのクリーニング用のガスが、配管２３を介して第１の方向と逆方向から分岐部２２内に供給される。そして、分岐部２２内に供給されたクリーニング用のガスは、分岐部２２によってそれぞれの枝管２２０に分岐され、枝管２２０に接続された供給管２１を介してそれぞれの処理チャンバ１１に供給される。
【００２０】
また、バルブ２４が閉状態に制御され、バルブ１６およびバルブ１８が開状態に制御された場合、ガス供給源１９からの処理ガスが配管１５を介してバッファ部３０に供給される。バッファ部３０に供給された処理ガスは、第１の方向から分岐部２２内に供給される。そして、分岐部２２内に供給された処理ガスは、分岐部２２によってそれぞれの枝管２２０に分岐され、枝管２２０に接続された供給管２１を介してそれぞれの処理チャンバ１１に供給される。
【００２１】
なお、配管２３を介して分岐部２２内にクリーニング用のガスが供給されている間も、低流量の処理ガスが配管１５およびバッファ部３０を介して分岐部２２内に供給されてもよい。これにより、クリーニング用のガスがバッファ部３０内および配管１５内に流入することを抑制することができる。
【００２２】
［バッファ部３０の構造］
図３は、分岐部２２およびバッファ部３０の一例を示す断面図である。図４は、バッファ部３０の一例を示す斜視図である。図５は、バッファ部３０の構造の一例を示す分解斜視図である。図６は、バッファ部３０の一例を示す拡大断面図である。分岐部２２の上面略中央には、配管２３が配置され、ネジ２３０によって分岐部２２に固定されている。分岐部２２との接続部分における配管２３の中心軸を軸線Ｘと定義する。分岐部２２の下面略中央には、バッファ部３０が配置され、ネジ３１１によって分岐部２２に固定されている。即ち、配管２３は、分岐部２２において、バッファ部３０が接続されている面と反対側の面に接続されている。バッファ部３０は、偏り抑制部の一例である。
【００２３】
バッファ部３０は、上部壁３１、下部壁３２、および側壁３３を有する。また、バッファ部３０は、例えば図５に示されるように、第１の筐体３０ａおよび第２の筐体３０ｂに分割可能である。第１の筐体３０ａは、上部壁３１、側壁３３ａ、および隔壁３５を含む。上部壁３１の上面には、シール部材が配置される溝３１２と、ネジ３１１によってバッファ部３０を分岐部２２に固定するためのネジ穴３１３が形成されている。第２の筐体３０ｂは、下部壁３２、側壁３３ｂ、および隔壁３４を含む。側壁３３ｂの下方には、開口３３ｃが形成されている。配管１５は、側壁３３の開口３３ｃに接続される。
【００２４】
側壁３３は、円筒状の形状を有し、バッファ部３０内に形成される円筒状の空間の側面を規定する。上部壁３１は、側壁３３によって形成された円筒状の空間の上面を規定する。下部壁３２は、側壁３３によって形成された円筒状の空間の下面を規定する。上部壁３１には、円形の開口３１０が形成されている。本実施形態において、開口３１０の中心軸は、軸線Ｘに一致している。バッファ部３０内の内部空間３００は、開口３１０および開口２２１を介して、分岐部２２内の内壁２２２によって形成される内部空間２２３に連通している。上部壁３１は、第１の壁の一例であり、下部壁３２は、第２の壁の一例である。
【００２５】
側壁３３によって形成された円筒状の内部空間３００には、例えば図３および図６に示されるように、隔壁３４および隔壁３５が設けられている。隔壁３４は、下部壁３２に設けられ、隔壁３５は、上部壁３１に設けられる。隔壁３４および隔壁３５は、同軸の中空の円筒形状を有する。本実施形態において、円筒形状を有する隔壁３４および隔壁３５の中心軸は、軸線Ｘに一致している。また、本実施形態において、円筒形状を有する隔壁３５の直径は、円筒形状を有する隔壁３４の直径よりも小さい。隔壁３５は、第１の隔壁の一例であり、隔壁３４は、第２の隔壁の一例である。
【００２６】
本実施形態において、側壁３３の内側の直径は例えば３５ｍｍであり、隔壁３４の内側の直径は例えば２０ｍｍである。また、隔壁３５の内側の直径および開口３１０の直径は例えば１０ｍｍである。また、開口３３ｃおよび配管１５の内側の直径は、例えば１０ｍｍである。また、上部壁３１と下部壁３２との間の距離Ｄは、例えば４０ｍｍである。
【００２７】
また、例えば図６に示されるように、軸線Ｘの方向において、下部壁３２と隔壁３５との間には、隙間ΔＧ１が形成されており、上部壁３１と隔壁３４との間には、隙間ΔＧ２が形成されている。隙間ΔＧ１および隙間ΔＧ２の大きさは、例えば８ｍｍである。隙間ΔＧ１は、第１の隙間の一例であり、隙間ΔＧ２は、第２の隙間の一例である。
【００２８】
開口３３ｃを介して配管１５からバッファ部３０の内部空間３００に供給された処理ガスは、例えば図３の矢印に示されるように、側壁３３の内周面と隔壁３４の外周面との間の空間を、軸線Ｘを中心とする周方向に拡散しながら、上方に流れる。そして、上部壁３１の下面に達した処理ガスは、例えば図３の矢印に示されるように、隙間ΔＧ２を通って隔壁３４の内周面と隔壁３５の外周面との間の空間を、軸線Ｘを中心とする周方向に拡散しながら下方へ流れる。そして、下部壁３２の上面に達した処理ガスは、例えば図３の矢印に示されるように、隙間ΔＧ１を通って隔壁３５の内周面で形成される空間内へ流れる。そして、隔壁３５内の空間内へ流れた処理ガスは、軸線Ｘを中心とする周方向に拡散しながら上方に流れ、開口３１０および開口２２１を介して分岐部２２の内部空間２２３に供給される。
【００２９】
［比較例１］
ここで、処理ガスの供給方法について、シミュレーションを行った結果を説明する。図７は、比較例１におけるガスの供給方法の一例を示す図である。比較例１では、バッファ部３０を用いずに、配管１５から供給された処理ガスが、軸線Ｘ方向に直線状に延伸する配管によって分岐部２２に供給される。分岐部２２と配管１５とを接続する配管は、処理ガスが流通する内部空間２６０を有し、当該配管の中心軸は、軸線Ｘに一致している。
【００３０】
図７では、配管２３の内部空間２３１の一部、分岐部２２の内部空間２２３、配管１５の内部空間１５０、および、分岐部２２と配管１５とを接続する配管の内部空間２６０が図示されている。なお、配管２３に設けられたバルブ２４は閉じられている。内部空間２６０の長さをＬ、内部空間２６０の直径をφと定義する。また、分岐部２２が有する４つの枝管２２０のうち、隣り合う２つの枝管２２０の内部空間２２３を流れるガスの流れをそれぞれoutlet1およびoutlet2と定義する。
【００３１】
また、以下のシミュレーションでは、配管１５からは、１台の処理チャンバ１１当たり以下の条件の処理ガスが供給される。
Ａｒ／Ｈｅ／Ｏ2／ＴＥＯＳ＝５００sccm／１８００sccm／１０００sccm／１．５ｇ
圧力：２４Torr
配管の隔壁の温度：１５０degC
本実施形態では、４台の処理チャンバ１１が用いられるため、配管１５から分岐部２２に供給される処理ガスの流量の合計は、約１６０００sccm程度となる。ＴＥＯＳは、テトラエトキシシランの略語である。
【００３２】
図８は、比較例１における各サンプルのガスの流量の分布の一例を示す図である。サンプル（１）は、Ｌ＝５３ｍｍ、φ＝７．５ｍｍである。サンプル（２）は、Ｌ＝３０ｍｍ、φ＝７．５ｍｍである。サンプル（３）は、Ｌ＝５３ｍｍ、φ＝１０ｍｍである。
【００３３】
図８に示されるように、配管の長さＬを短くすると、outlet1のガスの流量とoutlet2のガスの流量との差が大きくなっている。また、配管の直径φを大きくすると、outlet1のガスの流量とoutlet2のガスの流量との差が大きくなっている。最大値と最小値との差を平均値で割った値を、ばらつきの程度を表す指標ｄと定義すると、図８の結果から、サンプル（１）ではｄ＝１．１％、サンプル（２）ではｄ＝５．５％、サンプル（３）ではｄ＝１０．５％である。
【００３４】
図９は、比較例１のサンプル（１）におけるガスの流速分布の一例を示す図である。図１０は、図９の領域Ａの拡大図である。図９および図１０を参照すると、配管１５の内部空間１５０と、当該配管１５と分岐部２２とを接続する配管の内部空間２６０との接続部分付近の領域Ｂおよび領域Ｃにおいて、ガスの乱流が発生している。特に、領域Ｂでは、ガスの流れの剥離が発生している。これにより、配管１５と分岐部２２とを接続する配管から分岐部２２の内部空間２２３内に供給されるガスの流速分布の中心軸は、軸線Ｘから離れた位置になると考えられる。
【００３５】
サンプル（２）では、配管の長さＬがサンプル（１）よりも短いため、分岐部２２内に供給されるガスの流れに対して、領域Ａで発生した乱流の影響が大きくなり、outlet1のガスの流量とoutlet2のガスの流量との差が大きくなっていると考えられる。また、サンプル（３）では、配管の直径φがサンプル（１）よりも大きいため、内部空間２２３内に供給されるガスの流速分布の中心軸と、軸線Ｘとの距離がさらに大きくなり、outlet1のガスの流量とoutlet2のガスの流量との差が大きくなっていると考えられる。
【００３６】
図１１は、比較例１のサンプル（１）を用いた場合の分岐部２２の内部空間２２３におけるガスの流速分布の一例を示す図である。図１２は、比較例１のサンプル（２）を用いた場合の分岐部２２の内部空間２２３におけるガスの流速分布の一例を示す図である。図１３は、比較例１のサンプル（３）を用いた場合の分岐部２２の内部空間２２３におけるガスの流速分布の一例を示す図である。図１１および図１２を参照すると、配管の長さＬが短くなることにより、outlet1とoutlet2とでガスの流速分布の差が大きくなっている。また、図１１および図１３を参照すると、配管の直径φが大きくなることにより、outlet1とoutlet2とでガスの流速分布の差が大きくなっている。
【００３７】
図８から図１３の結果から、分岐部２２と配管１５とを接続する配管では、Ｌが長く、かつ、φが小さい方が、outlet1のガスの流量とoutlet2のガスの流量との差を小さくすることができると考えられる。しかし、軸線Ｘ方向の直線状に延伸する配管の長さＬを長くすると、処理装置１０が大型化するという問題がある。また、配管の長さＬを長くすると、処理装置１０が大型化するという問題がある。また、配管の内側の直径φを小さくすると、大流量のガスを流すことが難しくなるという問題がある。
【００３８】
［比較例２］
比較例２では、配管１５と分岐部２２とを接続する配管において乱流を抑制するために、当該配管の途中に方向変更部が設けられた。図１４は、比較例２におけるガスの供給方法の一例を示す図である。方向変更部では、配管１５と分岐部２２とを接続する配管内のガスの流れの方向が、軸線Ｘと交差する方向（例えば水平方向）へ軸線Ｘを中心とする放射状に流れる方向（例えば４方向）に変更される。そして、変更されたガスの流れが再び軸線Ｘの方向に集約されて分岐部２２に供給される。図１４には、方向変更部の内部空間２７０が図示されている。比較例２では、Ｌ＝５３ｍｍ、φ＝７．５ｍｍである。
【００３９】
図１５は、各サンプルにおけるガスの流量の分布の一例を示す図である。図１５において、サンプル（４）は、配管の途中に方向変更部が設けられた比較例２の構成である。また、図１５において、サンプル（５）は、図１から図６を用いて説明されたバッファ部３０を用いた本実施形態の構成である。シミュレーションでは、図８のシミュレーションと同様の条件のガスが用いられた。
【００４０】
最大値と最小値との差を平均値で割った値を、ばらつきの程度を表す指標ｄと定義すると、図１５の結果から、サンプル（１）ではｄ＝１．１％、サンプル（４）ではｄ＝３．４％、サンプル（５）ではｄ＝０．１％であった。図１５の結果から、サンプル（１）、（４）、および（５）の中では、サンプル（５）、即ち、図１から図６を用いて説明されたバッファ部３０を用いた本実施形態の構成が、ガスの流量のばらつきが最も少なかった。
【００４１】
［流速分布］
図１６および図１７は、本開示の一実施形態によるガスの流速分布の一例を示す図である。図１６では、配管２３の内部空間２３１の一部、分岐部２２の内部空間２２３、バッファ部３０の内部空間３００、および配管１５の内部空間１５０を流れるガスの流速分布が示されている。なお、配管２３に設けられたバルブ２４は閉じられている。図１７では、分岐部２２の内部空間２２３を流れるガスの流速分布が示されている。
【００４２】
例えば図１６に示されるように、バッファ部３０の内部空間３００において、バッファ部３０と配管１５との接続部分付近では、流速の分布に多少の乱れが見られるものの、軸線Ｘの周方向に拡散しながら内部空間３００内を軸線Ｘに沿って上下方向に流れるに従い、軸線Ｘに交差する方向における流速の偏りが少なくなっている。そして、バッファ部３０の内部空間３００から分岐部２２の内部空間２２３に流入する段階では、軸線Ｘに交差する方向における流速の偏りがさらに少なくなっている。
【００４３】
また、図１７を参照すると、outlet1とoutlet2とのガスの流速分布の差は、図１１から図１３に示した比較例１におけるガスの流速分布の差よりもずっと小さくなっている。
【００４４】
図１８から図２１は、本開示の一実施形態によるバッファ部３０の内部空間３００のガスの流速分布の一例を示す図である。図１８は、軸線Ｘおよび配管１５を通る平面上におけるガスの流速分布の一例を示す。図１９は、側壁３３と隔壁３４との間の円筒状の空間におけるガスの流速分布の一例を示す。図２０は、隔壁３４と隔壁３５との間の円筒状の空間におけるガスの流速分布の一例を示す。図２１は、上部壁３１の下面付近および下部壁３２の上面付近の空間におけるガスの流速分布の一例を示す。
【００４５】
例えば図１８に示されるように、配管１５の内部空間１５０を通ってバッファ部３０の内部空間３００に供給されたガスは、隔壁３４の外周面にあたり、隔壁３４の外周面に沿って拡散する。隔壁３４の外周面に沿って拡散したガスは、側壁３３と隔壁３４との間の空間から隔壁３４と隔壁３５との間の空間に流れるに従い、軸線Ｘの周方向における流速の偏りが減少する。隔壁３４と隔壁３５との間の空間内に流れ込んだガスは、隔壁３４と隔壁３５との間の空間から隔壁３５の内周面で形成される空間内に流れるに従い、軸線Ｘの周方向における流速の偏りがさらに減少する。そして、隔壁３５の内周面で形成される空間内に流れ込んだガスは、例えば図１８に示されるように、軸線Ｘの周方向における流速の偏りが非常に小さくなっている。
【００４６】
また、配管１５の内部空間１５０を通ってバッファ部３０の内部空間３００に供給されたガスは、隔壁３４の外周面にあたって、例えば図１９に示されるように、隔壁３４の外周面に沿って拡散する。図１９を参照すると、配管１５の内部空間１５０を通って隔壁３４の外周面にあたったガスの流速は、上方向よりも、軸線Ｘの周方向において大きくなっている。即ち、配管１５の内部空間１５０を通って隔壁３４の外周面にあたったガスは、上方向よりも、軸線Ｘの周方向へ多く流れている。これにより、側壁３３と隔壁３４との間の空間を流れるガスは、軸線Ｘの周方向へ拡散し、軸線Ｘの周方向における流速の偏りが抑制される。
【００４７】
また、側壁３３と隔壁３４との間の空間から隔壁３４と隔壁３５との間の空間に流れたガスは、例えば図２０に示されるように、隔壁３４と隔壁３５との間の空間内を、軸線Ｘの周方向に拡散しながら下方に流れる。そのため、隔壁３４と隔壁３５との間の空間内では、上方よりも下方の方が、軸線Ｘの周方向におけるガスの流速の偏りが小さくなっている。
【００４８】
また、例えば図２１に示されるように、側壁３３と隔壁３４との間の空間の下部は、配管１５の内部空間１５０に近い位置の流速が大きくなっている。しかし、側壁３３と隔壁３４との間の空間の上部では、側壁３３と隔壁３４との間の空間の下部よりも軸線Ｘの周方向におけるガスの流速の偏りが小さくなっている。また、隔壁３４と隔壁３５との間の空間の下部では、隔壁３４と隔壁３５との間の空間の上部よりも軸線Ｘの周方向におけるガスの流速の偏りがさらに小さくなっている。そして、上部壁３１の開口３１０付近を流れるガスでは、軸線Ｘの周方向におけるガスの流速の偏りが非常に小さくなっている。
【００４９】
このように、本実施形態のバッファ部３０は、同軸であって半径の異なる複数の中空の円筒状のガス流を発生させる。本実施形態において、複数の中空の円筒状のガス流の中心軸は、軸線Ｘに一致する。複数の中空の円筒状のガス流には、少なくとも、円筒状のガス流の軸の周方向に拡散しながら分岐部２２に近づく方向へ流れるガス流と、円筒状のガス流の軸の周方向に拡散しながら分岐部２２から離れる方向へ流れるガス流とが含まれる。
【００５０】
これにより、バッファ部３０は、配管１５と分岐部２２とを直線状の内部空間２６０を有する配管で接続する場合よりも、軸線Ｘを中心とするガスの流路であって、軸線Ｘに沿う方向へ流れるガスの流路を長くすることができる。これにより、バッファ部３０の内部空間３００を流れるガスを、軸線Ｘの周方向により多く拡散させることができる。これにより、軸線Ｘの周方向におけるガスの流速の偏りを少なくすることができる。従って、分岐部２２によって各枝管２２０に分岐されるガスの流量の差を小さくすることができる。
【００５１】
［隙間ΔＧ１およびΔＧ２について］
図２２は、隙間の大きさとガスの流量の分布との関係の一例を示す図である。図２２では、下部壁３２と隔壁３５との間の隙間ΔＧ１と、上部壁３１と隔壁３４との間の隙間ΔＧ２とを同じ大きさの隙間ΔＧとしてシミュレーションが行われた。
【００５２】
図２２に示されるように、ΔＧが１０ｍｍまでは、outlet1のガスの流量とoutlet2のガスの流量との差が小さいが、ΔＧが１４ｍｍ以上になると、outlet1のガスの流量とoutlet2のガスの流量との差が大きくなる。そのため、ΔＧは、１０ｍｍ以下であることが好ましい。上部壁３１の下面と下部壁３２の上面との間の距離Ｄ（図６参照）を基準とすると、ΔＧは、例えば距離Ｄの１／４倍以下であることが好ましい。
【００５３】
なお、ΔＧを小さくし過ぎると、バッファ部３０内の空間のコンダクタンスが下がり、ガスの置換時間が長くなる。これにより、処理ガスを切り換えて処理を行う処理装置１０においては、処理のスループットの向上が低下する場合がある。そのため、ΔＧは、２ｍｍ以上かつ１０ｍｍ以下の範囲内の大きさであることがより好ましい。上部壁３１の下面と下部壁３２の上面との間の距離Ｄを基準とすると、ΔＧは、例えば距離Ｄの１／２０倍以上かつ１／４倍以下の範囲内の大きさであることがより好ましい。
【００５４】
［処理ガスの流量との関係］
図２３は、供給されるガスの流量と分岐されたガスの流量の分布との関係の一例を示す図である。図２３では、outlet1のガスの流量とoutlet2のガスの流量の平均値を１００％として正規化された流量が示されている。また、高流量ガスとは、図８および図１５において使用された条件の流量のガスである。また、低流量ガスとは、１台の処理チャンバ１１当たり、例えば下記の流量のガスである。
ＳｉＨ4／Ｎ2＝６０sccm／１００sccm
本実施形態では、４台の処理チャンバ１１が用いられるため、配管１５を介して分岐部２２に供給される低流量ガスの流量の合計は、６４０sccmとなる。
【００５５】
図２３に示されるように、本実施形態のガス分配装置２０では、高流量ガスであっても、低流量ガスであっても、分岐部２２によって各枝管２２０に分岐されるガスの流量の差は非常に小さい。
【００５６】
［処理ガスの置換時間］
次に、処理ガスの置換時間についてのシミュレーション結果を説明する。シミュレーションでは、測定対象空間に第１の試験ガスが供給されている定常状態において、測定対象空間に供給されるガスを第１の試験ガスから第２の試験ガスに切り換え、測定対象空間内に残留する第１の試験ガスの成分の変化が測定された。測定対象空間とは、例えば図２４に示されるように、配管２３の内部空間２３１の一部、分岐部２２の内部空間２２３、バッファ部３０の内部空間３００、および配管１５の内部空間１５０を含む空間である。図２４は、測定対象空間の一例を示す図である。なお、配管２３に設けられたバルブ２４は閉じられている。
【００５７】
第１の試験ガスは、図８および図１５において使用された条件のガスである。第２の試験ガスは、１台の処理チャンバ１１当たり以下の流量のガスである。
Ａｒ／Ｈｅ／Ｏ2＝５００sccm／１８００sccm／１０００sccm
なお、上記の流量は、１台の処理チャンバ１１当たりに供給される第２の試験ガスの流量を表している。本実施形態では、４台の処理チャンバ１１が用いられるため、配管１５を介して分岐部２２に供給される第２の試験ガスの流量の合計は、約１６０００sccm程度となる。
【００５８】
図２５は、測定点毎の処理ガスの成分の残留濃度の変化の一例を示す図である。図２５では、処理ガスの成分の残留濃度として、測定対象空間内に残留するＴＥＯＳのモル分率が測定された。図２５に示される測定点［１］から［４］は、図２４に示された測定点［１］から４に対応する。
【００５９】
例えば図２５に示されるように、バッファ部３０の内部空間３００内の測定点［１］から［３］では、第１の試験ガスから第２の試験ガスに切り換えられた後、約４０ミリ秒以内に、ＴＥＯＳのモル分率が１／１０００以下に希釈されている。また、例えば図２５に示されるように、配管２３の内部空間２３１の測定点［４］では、処理ガスの切り換え後、約５０ミリ秒で、ＴＥＯＳのモル分率が１／１０程度に希釈される。測定点［４］におけるＴＥＯＳのモル分率の減少傾向から、１５０ミリ秒程度でＴＥＯＳのモル分率が１／１０００程度まで希釈されると予想される。ガスを切り換えるためのバルブの切り換え時間が数百ミリ秒程度であることを考慮すると、ガスの置換時間としては十分に短いと言える。従って、複数種類のガスを切り換えて処理を行う処理装置１０にバッファ部３０を用いた場合でも、処理のスループットの低下を抑制することができる。
【００６０】
以上、処理装置１０の実施形態について説明した。本実施形態の処理装置１０によれば、小さいスペースでガスを分岐させることができると共に、分岐されたガスの流量の差を小さくすることができる。
【００６１】
［その他］
なお、本願に開示された技術は、上記した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。
【００６２】
例えば、上記した実施形態において、隔壁３４および隔壁３５は、バッファ部３０内に１つずつ設けられたが、開示の技術はこれに限られない。例えば、側壁３３と隔壁３４との間に、さらに隔壁３５が配置されてもよい。この場合、開口３３ｃは、側壁３３の上部（例えば側壁３３ａ）に設けられることが好ましい。
【００６３】
また、他の形態として、隔壁３４および隔壁３５は、バッファ部３０内にそれぞれ複数設けられてもよい。この場合、軸線Ｘに最も近い位置には隔壁３５が配置され、軸線Ｘから離れるに従って、隔壁３４および隔壁３５が交互に配置される。なお、側壁３３の内周面に対向する位置に隔壁３４が配置される場合には、開口３３ｃは、側壁３３の下部（例えば側壁３３ｂ）に設けられることが好ましい。また、側壁３３の内周面に対向する位置に隔壁３５が配置される場合には、開口３３ｃは、側壁３３の上部（例えば側壁３３ａ）に設けられることが好ましい。
【００６４】
また、上記した実施形態において、ガス分配装置２０は、複数の処理チャンバ１１に供給されるガスを分岐するが、開示の技術はこれに限られず、１台の処理チャンバ１１においてガスを分岐させてもよい。例えば、複数に分岐されたガスが処理空間内に供給される処理チャンバ１１において、ガスを分岐させる機構に、上記した実施形態のガス分配装置２０が用いられてもよい。これにより、処理チャンバ１１を小型化できると共に、処理空間内のガスの均一性を高めることができる。
【００６５】
また、上記した実施形態では、下部壁３２と隔壁３５との間の隙間ΔＧ１と、上部壁３１と隔壁３４との間の隙間ΔＧ２とが同じ大きさ（例えば８ｍｍ）であるが、開示の技術はこれに限られない。隙間ΔＧ１およびΔＧ２は、例えば距離Ｄの１／２０倍以上かつ１／４倍以下の範囲内の大きさであれば、互いに異なる大きさであってもよい。
【００６６】
なお、今回開示された実施形態は全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。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の請求お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。
【００６７】
上記した実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
複数の処理チャンバのそれぞれに接続された複数の第１の供給管と、
第１のガス供給源から供給された第１のガスを、複数の前記第１の供給管のそれぞれに分岐させる分岐部と、
前記分岐部と前記第１のガス供給源との間に設けられ、前記第１のガス供給源から供給された前記第１のガスを前記分岐部に供給すると共に、前記分岐部によって分岐された前記第１のガスにおける前記第１の供給管の間の流量の偏りを抑制する偏り抑制部と
を備えることを特徴とするガス分配装置。
（付記２）
前記偏り抑制部は、
同軸であって半径の異なる複数の中空の円筒状のガス流を発生させ、
前記複数の中空の円筒状のガス流には、少なくとも、前記円筒状のガス流の軸の周方向に拡散しながら前記分岐部に近づく方向へ流れるガス流と、前記円筒状のガス流の軸の周方向に拡散しながら前記分岐部から離れる方向へ流れるガス流とが含まれることを特徴とする付記１に記載のガス分配装置。
（付記３）
前記偏り抑制部は、
前記偏り抑制部の内部に形成された円筒状の空間の側面を規定する側壁と、
前記円筒状の空間と同軸の円形の開口が形成され、前記円筒状の空間の上面を規定する第１の壁と、
前記円筒状の空間の下面を規定する第２の壁と、
前記円筒状の空間内において前記第１の壁に配置され、前記円筒状の空間と同軸の中空の円筒形状を有する第１の隔壁と、
前記円筒状の空間内において前記第２の壁に配置され、前記円筒状の空間と同軸であって、前記第１の隔壁とは異なる内径の中空の円筒形状を有する第２の隔壁と
を有し、
前記第１の隔壁と前記第２の壁との間には、第１の隙間が形成されており、
前記第２の隔壁と前記第１の壁との間には、第２の隙間が形成されており、
前記側壁には開口が形成されており、前記第１のガス供給源から供給された前記第１のガスは、前記側壁に形成された開口を介して前記偏り抑制部内の前記円筒状の空間内に供給され、前記第１の壁に形成された開口を介して前記分岐部に供給されることを特徴とする付記１または２に記載のガス分配装置。
（付記４）
円筒形状を有する前記第１の隔壁の直径は、円筒形状を有する前記第２の隔壁の直径よりも小さいことを特徴とする付記３に記載のガス分配装置。
（付記５）
前記第１の隙間の幅は、
前記第１の壁と前記第２の壁との間の距離の１／２０倍以上かつ１／４倍以下の範囲内の大きさであることを特徴とする付記３または４に記載のガス分配装置。
（付記６）
前記第２の隙間の幅は、
前記第１の壁と前記第２の壁との間の距離の１／２０倍以上かつ１／４倍以下の範囲内の大きさであることを特徴とする付記３から５のいずれか一項に記載のガス分配装置。
（付記７）
第２のガス供給源から供給された第２のガスを前記分岐部に供給する第２の供給管と、
前記第２の供給管に設けられたバルブと
をさらに備え、
前記分岐部は、
前記バルブが開状態に制御された場合に、前記第２の供給管を介して供給された前記第２のガスを分岐させてそれぞれの前記第１の供給管にさらに供給し、
前記第２の供給管は、
前記分岐部において、前記偏り抑制部が接続された面と反対側の面に接続されていることを特徴とする付記１から６のいずれか一項に記載のガス分配装置。
（付記８）
前記第１のガスは、それぞれの前記処理チャンバ内で被処理体を処理するためのガスであり、
前記第２のガスは、それぞれの前記処理チャンバ内をクリーニングするためのガスであることを特徴とする付記７に記載のガス分配装置。
（付記９）
複数の処理チャンバと、
それぞれの前記処理チャンバに接続された複数の第１の供給管と、
第１のガス供給源から供給された第１のガスを、複数の前記第１の供給管のそれぞれに分岐させる分岐部と、
前記分岐部と前記第１のガス供給源との間に設けられ、前記第１のガス供給源から供給された前記第１のガスを前記分岐部に供給すると共に、前記分岐部によって分岐された前記第１のガスにおける前記第１の供給管の間の流量の偏りを抑制する偏り抑制部と
を備えることを特徴とする処理装置。
【符号の説明】
【００６８】
１０  処理装置
１１  処理チャンバ
１２  流量制御器
１３  バルブ
１４  ガス供給源
１５  配管
１５０  内部空間
１６  バルブ
１７  流量制御器
１８  バルブ
１９  ガス供給源
２０  ガス分配装置
２１  供給管
２２  分岐部
２２０  枝管
２２１  開口
２２２  内壁
２２３  内部空間
２３  配管
２３０  ネジ
２３１  内部空間
２４  バルブ
２６０  内部空間
２７０  内部空間
３０  バッファ部
３０ａ  第１の筐体
３０ｂ  第２の筐体
３００  内部空間
３１  上部壁
３１０  開口
３１１  ネジ
３１２  溝
３１３  ネジ穴
３２  下部壁
３３  側壁
３３ａ  側壁
３３ｂ  側壁
３３ｃ  開口
３４  隔壁
３５  隔壁
【図１】
2019143184.tif 000003
【図２】
2019143184.tif 000004
【図３】
2019143184.tif 000005
【図４】
2019143184.tif 000006
【図５】
2019143184.tif 000007
【図６】
2019143184.tif 000008
【図７】
2019143184.tif 000009
【図８】
2019143184.tif 000010
【図９】
2019143184.tif 000011
【図１０】
2019143184.tif 000012
【図１１】
2019143184.tif 000013
【図１２】
2019143184.tif 000014
【図１３】
2019143184.tif 000015
【図１４】
2019143184.tif 000016
【図１５】
2019143184.tif 000017
【図１６】
2019143184.tif 000018
【図１７】
2019143184.tif 000019
【図１８】
2019143184.tif 000020
【図１９】
2019143184.tif 000021
【図２０】
2019143184.tif 000022
【図２１】
2019143184.tif 000023
【図２２】
2019143184.tif 000024
【図２３】
2019143184.tif 000025
【図２４】
2019143184.tif 000026
【図２５】
2019143184.tif 000027