(57)【要約】【課題】ガス噴射面に堆積する不要な付着膜を大幅に抑制してクリーニング処理等のメンテナンス頻度を少なくし、もってスループットを大幅に向上させることが可能なシャワーヘッド構造を提供する。【解決手段】被処理体Ｗに対して所定の処理を施すために処理容器３４内の処理空間Ｓへ複数種類の所定のガスを噴射するシャワーヘッド構造６８において、内部に複数のガス拡散室８４、８６を有し、前記処理空間を臨む面が通気性のあるポーラス部材よりなるガス噴射板８０により区画された容器状のシャワーヘッド本体７０と、前記複数のガス拡散室の内で前記ガス噴射板と接しないガス拡散室から延びて前記ガス噴射板を貫通して設けられるガス噴射管７２とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体に対して所定の処理を施すために処理容器内の処理空間へ複数種類の所定のガスを噴射するシャワーヘッド構造において、
内部に複数のガス拡散室を有し、前記処理空間を臨む面が通気性のあるポーラス部材よりなるガス噴射板により区画された容器状のシャワーヘッド本体と、
前記複数のガス拡散室の内で前記ガス噴射板と接しないガス拡散室から延びて前記ガス噴射板を貫通して設けられるガス噴射管と、
を備えたことを特徴とするシャワーヘッド構造。
【請求項２】
前記ガス噴射管は、その先端を前記ガス噴射板の表面よりも所定の長さだけ突出させて設けられていることを特徴とする請求項１記載のシャワーヘッド構造。
【請求項３】
被処理体に対して所定の処理を施すために処理容器内の処理空間へ複数種類の所定のガスを噴射するシャワーヘッド構造において、
内部に複数のガス拡散室を有し、前記処理空間を臨む面がガス噴射板として区画された容器状のシャワーヘッド本体と、
前記複数のガス拡散室にそれぞれ独立して連通されるように前記ガス噴射板に設けられた複数のガス噴射孔と、
前記複数のガス噴射孔の内の特定のガス拡散室に連通されるガス噴射孔に装填された通気性のあるポーラス部材と、
を備えたことを特徴とするシャワーヘッド構造。
【請求項４】
前記ポーラス部材は、その先端を前記ガス噴射板の表面よりも所定の長さだけ突出させて設けられていることを特徴とする請求項３記載のシャワーヘッド構造。
【請求項５】
前記ポーラス部材が装填されていない前記ガス噴射孔は、ガス噴射管により形成され、該ガス噴射管は、その先端を前記ガス噴射板の表面よりも所定の長さだけ突出させて設けられていることを特徴とする請求項３又は４記載のシャワーヘッド構造。
【請求項６】
前記ポーラス部材は、セラミックポーラス材、金属ポーラス材、セラミック−金属複合ポーラス材の内のいずれか１以上の材料よりなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のシャワーヘッド構造。
【請求項７】
前記複数のガス拡散室は、前記シャワーヘッド本体内に、複数段に亘って層状に区画形成して設けられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のシャワーヘッド構造。
【請求項８】
前記所定の処理は成膜処理であり、前記ポーラス部材を通過するガスは、不活性ガス、酸化ガス、還元ガス、窒化ガスよりなる群より選択される１つのガスであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のシャワーヘッド構造。
【請求項９】
被処理体に対して所定の処理を施す処理装置において、
排気可能になされた処理容器と、
該処理容器内で前記被処理体を保持する載置台と、
前記載置台と対向させて設けられる請求項１乃至８のいずれかに記載のシャワーヘッド構造と、
を備えた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】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に対して成膜処理などの所定の処理を施す処理装置及びこれに用いるシャワーヘッド構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体デバイスを製造するためには、被処理体である半導体ウエハ等の基板に対して、成膜処理、エッチング処理、改質処理、酸化拡散処理等の各種の処理を繰り返し行って、所望のデバイスを製造するようになっている。
ここで上記各種の処理の内で成膜処理を行う成膜装置を例にとって説明する（特許文献１〜３）。図８は従来の成膜装置の一例を示す概略構成図、図９は図８中のシャワーヘッド構造の一部を示す拡大断面図である。
【０００３】
図８に示すように、この処理装置は、筒体状になされた処理容器２を有しており、この処理容器２内は、真空ポンプ４や圧力制御弁６等を介設した排気系８により真空排気可能になされている。この処理容器２内には、例えば抵抗加熱ヒータ等よりなる加熱手段１０を内部に埋め込んだ載置台１２が設けられており、この載置台１２上に被処理体として例えば半導体ウエハＷを載置し、これを所望の温度に加熱し得るようになっている。また、この載置台１２は、上記半導体ウエハＷを処理容器２内へ搬出入させる時に、ウエハＷを載置台１２上に突き上げるために昇降可能になされたリフタピン機構１４が設けられている。
【０００４】
そして、上記処理容器２の天井部には、この処理容器２内へ成膜用の所定のガスを導入するためのシャワーヘッド構造１６が設けられている。ここでは、このシャワーヘッド構造１６は、内部に２つに上下２段に分離区画されたガス拡散室１８、２０が設けられている。このシャワーヘッド構造１６の下面のガス噴射板２２には、上記２つのガス拡散室１８、２０の内の一方のガス拡散室１８に連通された複数のガス噴射孔１８Ａと、他方のガス噴射室２０に連通された複数のガス噴射孔２０Ａとがそれぞれ略均等に散在させて設けられており、上記各ガス噴射孔１８Ａ、２０Ａからそれぞれ供給されたガスを処理空間Ｓにて初めて混合させるようになっている。ここでは２つのガス拡散室１８、２０を有しているが、成膜する膜種によっては、ガス拡散室が１つの場合、或いは３つ以上有している場合もある。
【０００５】
また、ガスの均一供給やパーティクル発生防止のために、ガス噴射板２２の全体をセラミック等のポーラス材で形成することも行われている（特許文献４、５）。
【０００６】
このような成膜装置を用いて成膜処理を行うと、目的とするウエハ表面のみならず、載置台１２の表面、処理容器２の内壁面、シャワーヘッド構造１６の表面等にも、不要な付着膜が堆積することは避けられない。この不要な付着膜は、剥がれ落ちるとパーティクル発生の原因となることから、パーティクルの発生を防止するために、上記堆積した不要な付着膜を除去するクリーニング処理が定期的、或いは不定期的に行われている。
【０００７】
このクリーニング処理は、一般的には、ＣｌＦ３ 、ＮＦ３ 等のハロゲン系ガスよりなるクリーニングガスを用い、これを成膜装置内へ流して不要な膜を除去するようになっており、装置を分解することなくｉｎ−ｓｉｔｕで行われる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００５−１９４７９号公報
【特許文献２】特開平１１−３２３５６０号公報
【特許文献３】特開２００２−９０６２号公報
【特許文献４】特開２００３−４５８０９号公報
【特許文献５】特開２００４−２２８４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述したようなクリーニング処理を行う場合には、当然のこととして、製品ウエハに対する処理を停止しなければならないことから、ウエハ処理のスループットを向上させるためには、可能な限り、不要な付着膜を堆積させないことが望ましい。
特に、載置台１２と対向配置されて原料ガスを導入するシャワーヘッド構造１６のガス噴射板２２の下面であるガス噴射面２２Ａには、図９に示すようにガス噴射孔１８Ａ、或いはガス噴射孔２０Ａより噴射された原料ガスの一部が矢印２４で示されるように内側に廻り込んで渦流のような状態になり、この巻き込まれた原料ガスがガス噴射面２２Ａと接触して、ここに不要な付着膜を多く堆積させる原因となっていた。このガス噴射面２２Ａへは、載置台１２の表面等の他の部分と比較して上記した理由により不要な膜が多く堆積する傾向にあり、スループット向上の上から、このガス噴射面２２Ａへの堆積量を減らすことが重要であった。
【００１０】
そこで、特許文献４〜６に示すように、ガス噴射板２２の全体をポーラス状のセラミック材で構成することも提案されている。この場合、ガス噴射板２２の全体から同じガスを噴射する場合には有効であるが、図８及び図９に示すように、複数のガス拡散室１８、２０を有して複数のガスを処理空間Ｓへ噴射した時に初めて両ガスを混合するようにした、いわゆるポストミックスの状態でガスを供給しなければならない場合には、これに対応することができない。
【００１１】
特に、ＰｂとＺｒとＴｉを含む酸化膜よりなる強誘電体膜（以下、「ＰＺＴ膜」とも称す）を成膜する場合には、一方のガス噴射孔、例えば２０ＡからＰＺＴ原料ガスを供給し、他方のガス噴射孔１８ＡからＡｒガス等の不活性ガスやＯ２ 等の酸化ガスを供給して成膜されるが、このＰＺＴ膜と、ＣｌＦ３ 、ＮＦ３ 等のハロゲン系ガスが反応してできる金属ハロゲン化物の蒸気圧は低く、室温程度では気体にならないため処理容器から排出することが困難であることから、ハロゲン系ガスによるＰＺＴ膜の除去を行なうことができない。従って、不要なＰＺＴ膜を除去するには、成膜装置自体を分解し、例えば不要なＰＺＴ膜が多量に付着しているシャワーヘッド構造自体を強力な洗浄液で洗浄したり、或いはブラスト処理するなどしてクリーニング処理が行われており、装置自体を長時間停止しなければならず、スループットの大幅な低下を余儀なくされる、といった問題があった。
【００１２】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、ガス噴射面に堆積する不要な付着膜を大幅に抑制してクリーニング処理等のメンテナンス頻度を少なくし、もってスループットを大幅に向上させることが可能なシャワーヘッド構造及びこれを用いた処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１に係る発明は、被処理体に対して所定の処理を施すために処理容器内の処理空間へ複数種類の所定のガスを噴射するシャワーヘッド構造において、内部に複数のガス拡散室を有し、前記処理空間を臨む面が通気性のあるポーラス部材よりなるガス噴射板により区画された容器状のシャワーヘッド本体と、前記複数のガス拡散室の内で前記ガス噴射板と接しないガス拡散室から延びて前記ガス噴射板を貫通して設けられるガス噴射管と、を備えたことを特徴とするシャワーヘッド構造である。
【００１４】
このように、処理空間を臨む面を通気性のあるポーラス部材よりなるガス噴射板により形成し、一方のガス拡散室のガスをこの通気性のあるガス噴射板の全体から供給すると共に、他方のガス拡散室のガスを上記ガス噴射板に貫通して設けたガス噴射管から供給するようにしたので、上記ガス噴射板から供給されるガスが、他方のガス噴射管から供給されたガスをパージし、このガスが廻り込んでガス噴射面に接触することを防止するので、ガス噴射面に不要な付着膜が堆積することを阻止することができる。
従って、前記ガス噴射面に堆積する不要な付着膜を大幅に抑制してクリーニング処理等のメンテナンス頻度を少なくし、もってスループットを大幅に向上させることができる。
【００１５】
この場合、例えば請求項２に記載したように、前記ガス噴射管は、その先端を前記ガス噴射板の表面よりも所定の長さだけ突出させて設けられている。
請求項３に係る発明は、被処理体に対して所定の処理を施すために処理容器内の処理空間へ複数種類の所定のガスを噴射するシャワーヘッド構造において、内部に複数のガス拡散室を有し、前記処理空間を臨む面がガス噴射板として区画された容器状のシャワーヘッド本体と、前記複数のガス拡散室にそれぞれ独立して連通されるように前記ガス噴射板に設けられた複数のガス噴射孔と、前記複数のガス噴射孔の内の特定のガス拡散室に連通されるガス噴射孔に装填された通気性のあるポーラス部材と、を備えたことを特徴とするシャワーヘッド構造である。
【００１６】
このように、一方のガス拡散室のガスをガス噴射板に設けた一方のガス噴射孔から供給し、特定の他方のガス拡散室のガスを通気性のあるポーラス部材が装填された他方のガス噴射孔から供給するようにしたので、上記ポーラス部材の装填されたガス噴射孔から供給されるガスが、他方のガス噴射孔から供給されたガスをパージし、このガスが廻り込んでガス噴射面に接触することを防止するので、ガス噴射面に不要な付着膜が堆積することを阻止することができる。
従って、前記ガス噴射面に堆積する不要な付着膜を大幅に抑制してクリーニング処理等のメンテナンス頻度を少なくし、もってスループットを大幅に向上させることができる。
【００１７】
この場合、例えば請求項４に記載したように、前記ポーラス部材は、その先端を前記ガス噴射板の表面よりも所定の長さだけ突出させて設けられている。
また例えば請求項５に記載したように、前記ポーラス部材が装填されていない前記ガス噴射孔は、ガス噴射管により形成され、該ガス噴射管は、その先端を前記ガス噴射板の表面よりも所定の長さだけ突出させて設けられている。
また例えば請求項６に記載したように、前記ポーラス部材は、セラミックポーラス材、金属ポーラス材、セラミック−金属複合ポーラス材の内のいずれか１以上の材料よりなる。
【００１８】
また例えば請求項７に記載したように、前記複数のガス拡散室は、前記シャワーヘッド本体内に、複数段に亘って層状に区画形成して設けられる。
また例えば請求項８に記載したように、前記所定の処理は成膜処理であり、前記ポーラス部材を通過するガスは、不活性ガス、酸化ガス、還元ガス、窒化ガスよりなる群より選択される１つのガスである。
請求項９に係る発明は、被処理体に対して所定の処理を施す処理装置において、排気可能になされた処理容器と、該処理容器内で前記被処理体を保持する載置台と、前記載置台と対向させて設けられる前記いずれかに記載のシャワーヘッド構造と、を備えたことを特徴とする処理装置である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係るシャワーヘッド構造及びこれを用いた処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
本発明によれば、処理空間を臨む面を通気性のあるポーラス部材よりなるガス噴射板により形成し、一方のガス拡散室のガスをこの通気性のあるガス噴射板の全体から供給すると共に、他方のガス拡散室のガスを上記ガス噴射板に貫通して設けたガス噴射管から供給するようにしたので、上記ガス噴射板から供給されるガスが、他方のガス噴射管から供給されたガスをパージし、このガスが廻り込んでガス噴射面に接触することを防止するので、ガス噴射面に不要な付着膜が堆積することを阻止することができる。
従って、前記ガス噴射面に堆積する不要な付着膜を大幅に抑制してクリーニング処理等のメンテナンス頻度を少なくし、もってスループットを大幅に向上させることができる。
【００２０】
特に請求項３乃至５に係る発明によれば、一方のガス拡散室のガスをガス噴射板に設けた一方のガス噴射孔から供給し、特定の他方のガス拡散室のガスを通気性のあるポーラス部材が装填された他方のガス噴射孔から供給するようにしたので、上記ポーラス部材の装填されたガス噴射孔から供給されるガスが、他方のガス噴射孔から供給されたガスをパージし、このガスが廻り込んでガス噴射面に接触することを防止するので、ガス噴射面に不要な付着膜が堆積することを阻止することができる。
従って、前記ガス噴射面に堆積する不要な付着膜を大幅に抑制してクリーニング処理等のメンテナンス頻度を少なくし、もってスループットを大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明に係るシャワーヘッド構造及びこれを用いた処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係る処理装置の一例を示す構成図、図２はシャワーヘッド構造の第１実施例を示す拡大断面図、図３は図２に示すシャワーヘッド構造のガス噴射面の一部を示す部分平面図である。ここでは処理装置として、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によりＰＺＴ膜を形成する成膜処理を行う処理装置を例にとって説明する。
【００２２】
図示するように、この処理装置３２は、例えば側壁や底部がアルミニウム合金等により形成された筒体状の処理容器３４を有している。この処理容器３４内には、その上面に被処理体としての例えば半導体ウエハＷを載置する載置台３６が収容されている。この載置台３６は、例えばアルミナ等のセラミックにより平坦になされた略円板状に形成されており、例えばアルミニウム等よりなる支柱３８を介して容器底部より起立されている。
【００２３】
この処理容器３４の側壁には、この内部に対してウエハを搬入・搬出する時に開閉するゲートバルブ４０が設けられている。また、容器底部には、排気口４２が設けられると共に、この排気口４２には、圧力制御弁４４及び真空ポンプ４６が順次介接された排気路４８が接続されており、必要に応じて処理容器３４内を所定の圧力まで真空引きできるようになっている。
【００２４】
また、上記載置台３６の下方には、ウエハＷの搬出入時にこれを昇降させる複数、例えば３本の昇降ピン５０（図１においては２本のみ記す）が設けられており、この昇降ピン５０は、伸縮可能なベローズ５２を介して容器底部を貫通して設けた昇降ロッド５４により昇降される。また上記載置台３６には、上記昇降ピン５０を挿通させるためのピン挿通孔５６が形成されている。上記載置台３６の中には例えば薄板状の抵抗加熱ヒータよりなる加熱手段５８が埋め込んで設けられている。この加熱手段５８は、支柱３８内を通る配線６０を介してヒータ電源６２に接続されて、必要に応じてウエハＷを加熱するようになっている。尚、加熱手段５８として、上記抵抗加熱ヒータに代えて容器底部に設けた加熱ランプを用いる場合もあり、この場合には厚みを薄くした載置台３６を用いる。
【００２５】
そして、上記処理容器３４の天井板６４は開口され、この開口にＯリング等のシール部材６６を介して本発明の特徴とするシャワーヘッド構造６８が気密に設けられている。このシャワーヘッド構造６８は、上記載置台３６に対向して配置されており、両者間に形成される処理空間Ｓに必要なガスを供給するようになっている。
【００２６】
本発明の第１実施例に係るシャワーヘッド構造６８は、図２にも示すように薄い円筒容器状に形成されたシャワーヘッド本体７０と、このシャワーヘッド本体７０内に挿通された複数のガス噴射管７２とにより主に構成される。具体的には、上記シャワーヘッド本体７０は、天井部を形成する天板７４と、側部を形成する側壁板７６とを有し、上記天板７４の中央部には外部から必要なガスを導入するガス導入ポート７８が設けられている。
そして、上記処理空間Ｓに臨む面である、このシャワーヘッド本体７０の最下面を区画形成するガス噴射板８０は、その全体が通気性のあるポーラス部材により形成されている。そして、このシャワーヘッド本体７０の内部には、例えばアルミニウム合金等よりなる仕切板８２が水平方向に沿って設けられており、この内部に複数、ここでは２つのガス拡散室８４、８６を上下２段に層状に形成している。
【００２７】
そして、上記仕切板８２には、上記上段のガス拡散室８４に連通されて、これより延びる上記ガス噴射管７２が接続されており、これによりガス噴射孔７２Ａを形成している。このガス噴射管７２は下段のガス拡散室８６内を通過してその先端部は、上記ガス噴射板８０を貫通しており、その先端は、ガス噴射板８０の表面であるガス噴射面８０Ａよりも所定の長さＨ１だけ下方へ突出されている。この長さＨ１は、例えば数ｍｍ〜数ｃｍの範囲が好ましいが、長さＨ１＝０に設定してガス噴射面８０Ａと同じ水平レベルとしてもよい。
【００２８】
このガス噴射管７２は例えばアルミニウム合金等よりなり、その内径は数ｍｍ〜十数ｍｍ程度に設定されて、図３に示すように、ガス噴射板８０の平面内に略均等に分散させて設けられている。このガス噴射管７２の配列の分布密度や配列のピッチは特に限定されない。またこのガス噴射板８０の厚さＨ２（図２参照）は、これを構成するポーラス部材の気孔率にもよるが、例えば数ｍｍ〜数ｃｍの範囲内である。
そして、上記ガス導入ポート７８には、上記上段のガス拡散室８４へ連通される第１のガス導入路８８と、下段のガス拡散室８６へ連通される第２のガス導入路９０とが設けられており、それぞれに必要なガスを、図示しない流量制御器により流量制御しつつ導入できるようになっている。
【００２９】
ここではＰＺＴ膜を成膜することから、第１のガス導入路８８には、ＰＺＴ原料ガスが導入され、第２のガス導入路９０には、Ａｒ等の不活性ガスを導入できるようになっている。ここで上記ガス噴射板８０を構成するポーラス部材としては、アルミナや窒化アルミ等よりなるセラミックポーラス材、アルミニウムやステンレススチール等よりなる金属ポーラス材及びセラミックと金属との複合材料よりなるセラミック−金属複合ポーラス材を用いることができる。この点は、これ以降説明する他の実施例においても同様である。
【００３０】
そして、図１に戻って、以上のように構成された処理装置３２の全体の動作は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる制御手段９２により制御されるようになっており、この動作を行うコンピュータのプログラムはフロッピやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ）やフラッシュメモリやハードディスク等の記憶媒体９４に記憶されている。具体的には、この制御手段９２からの指令により、各ガスの供給や流量制御、プロセス温度やプロセス圧力の制御等が行われる。
【００３１】
次に、以上のように構成された処理装置３２を用いて行なわれる例えばＰＺＴ膜の成膜方法について説明する。
まず、ゲートバルブ４０を介して半導体ウエハＷを搬送アーム（図示せず）により処理容器３４内に収容し、昇降ピン５０を上下動させることによりウエハＷを載置台３６の上面の載置面に載置する。このウエハＷは抵抗加熱ヒータよりなる加熱手段５８により所定のプロセス温度に維持され、ＰＺＴ原料ガス源１４０からＰＺＴ原料ガスを流量制御しつつ搬送し、Ａｒガス源１４２からＡｒガスを流量制御しつつ搬送し、各ガスをシャワーヘッド構造６８より処理空間Ｓに供給し、圧力制御弁４４を制御して処理容器３４内を所定のプロセス圧力に維持し、ＰＺＴ膜のＣＶＤ成膜処理を行う。
【００３２】
ここで上記シャワーヘッド構造６８において、ＰＺＴ原料ガスは第１のガス導入路８８を介して上段のガス拡散室８４へ導入されてここで拡散し、更に、このＰＺＴ原料ガスは各ガス噴射管７２を介して処理空間Ｓに向けて噴射して供給される。また他方のＡｒガスは第２のガス導入路９０を介して下段のガス拡散室８６へ導入されてここで拡散し、更にこのＡｒガスはこのガス拡散室８６を区画する通気性のある多孔質のポーラス部材よりなるガス噴射板８０の全体から矢印１００（図２参照）に示すように下方の処理空間Ｓに向けて噴射して供給される。
【００３３】
これらの両ガスは、処理空間Ｓ内で初めて混合されて熱ＣＶＤによりＰＺＴ膜が形成される。この際、原料ガスであるＰＺＴ原料ガスが各ガス噴射管７２から噴射された際に、図９にて説明した従来の装置のように、噴射されたＰＺＴ原料ガスが渦流のように廻り込んでガス噴射面８０Ａ側に接触しようとする傾向になる。しかしながら、本実施例にあっては、上述したようにポーラス部材よりなるガス噴射面８０Ａの全体から矢印１００に示すようにＡｒガスが噴射されていることから、上記廻り込もうとしたＰＺＴ原料ガスが、このＡｒガスによりパージされて排除されて下向き方向に流されるので、ＰＺＴ原料ガスがガス噴射面８０Ａに接触することを略確実に防止することができ、この結果、このガス噴射面８０Ａに不要なＰＺＴ膜よりなる付着膜が堆積することを阻止することができる。
【００３４】
従って、ガス噴射面８０Ａに堆積する不要な付着膜を大幅に抑制してクリーニング処理等のメンテナンス頻度を少なくし、もってスループットを大幅に向上させることができる。
また、特にガス噴射管７２の先端を下方へ所定の長さＨ１をもって突き出すようにすることにより、その分、ＰＺＴ原料ガスはガス噴射面８０Ａから離れた位置で噴射されることになるので、その分、ＰＺＴ原料ガスの廻り込みを抑制して、ガス噴射面８０Ａに接触することを、より確実に防止することができる。
【００３５】
尚、上記ＰＺＴ原料ガスとしては、有機金属化合物ガスの混合ガスを用いることができ、具体的には、Ｐｂ原料としては例えばＰｂ（ＤＰＭ）２ 等を用いることができ、Ｚｒ原料としては例えばＺｒ（ｔ−ＯＣ４ Ｈ９ ）４ 等を用いることができ、Ｔｉ原料としてはＴｉ（ｉ−ＯＣ３ Ｈ７ ）等を用いることができる。
【００３６】
また他のガスとして、Ｏ２ 、Ｏ３ 、Ｎ２ Ｏ、ＮＯ２ 等の酸化ガスを加える場合もあり、例えばＯ２ 、Ｎ２ Ｏガスを供給する場合はこれをＰＺＴ原料ガスと予め混合した状態（プリミックス）で供給し、ＮＯ２ 、Ｏ３ ガスを供給する場合には、これをＡｒガスと共に供給してもよいし、或いは後述するような第３のガス拡散室を設けた時にはこの第３のガス拡散室を介して供給するようにして、処理空間Ｓ内でＰＺＴ原料ガスとＮＯ２ 、Ｏ３ ガス等とを初めて混合させるようにしてもよい（ポストミックス）。
【００３７】
＜第２実施例＞
次に、本発明に係るシャワーヘッド構造の第２実施例について説明する。図４は本発明に係るシャワーヘッド構造の第２実施例を示す拡大断面図である。尚、図２等に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付して、その説明を省略する。
【００３８】
先に説明した第１実施例においては、ガス噴射板８０は、ガス噴射管７２が貫通している部分を除いて全体をポーラス部材で形成したが、この第２実施例では、図４に示すように、このガス噴射板８０を、従来の装置例と同様にアルミニウム合金等の金属板により形成する。そして、この金属板よりなるガス噴射板８０の所定の箇所に、下段のガス拡散室８６に連通される複数のガス噴射孔１１０を形成すると共に、このガス噴射孔１１０に、多孔質性の通気性のある前述したようなポーラス部材１１２を装填する。
【００３９】
この場合、重要な点は、上記ポーラス部材１１２の先端を上記ガス噴射板８０のガス噴射面（表面）８０Ａよりも所定の長さＨ３だけ下方へ突出させて設けるようにする点であり、これにより下方向のみならず、水平方向（横方向）へもＡｒガスを噴射できるようにする。この長さＨ３は数ｍｍ〜数ｃｍの範囲内であり、この長さＨ３はガス噴射管７２の突出した長さＨ１よりも短く設定するのが、ＰＺＴ原料ガスのパージ作用を向上させる上から好ましい。尚、このポーラス部材１１２の下端部を断面角形状ではなく、半球状などのように曲面状に形成するようにしてもよい。
【００４０】
この第２実施例によれば、下段のガス拡散室８６に連通される上記ポーラス部材１１２の先端の突出部分からは、Ａｒガスが矢印１１４に示すように、下方向のみならず水平方向（横方向）へも噴射するように供給されるので、特に、この水平方向へ噴射されるＡｒガスによりガス噴射面８０Ａに接触しようとするＰＺＴ原料ガスがパージされて排除されるので、ＰＺＴ原料ガスがガス噴射面８０Ａに接触することを略確実に防止することができ、この結果、このガス噴射面８０Ａに不要なＰＺＴ膜よりなる付着膜が堆積することを阻止することができる。
【００４１】
従って、ガス噴射面８０Ａに堆積する不要な付着膜を大幅に抑制してクリーニング処理等のメンテナンス頻度を少なくし、もってスループットを大幅に向上させることができる。このように、この第２実施例も先の第１実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
【００４２】
＜第３実施例＞
次に、本発明に係るシャワーヘッド構造の第３実施例について説明する。図５は本発明に係るシャワーヘッド構造の第３実施例を示す拡大断面図である。尚、図２及び図４等に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付して、その説明を省略する。
【００４３】
先に説明した第２実施例においては、金属板よりなるガス噴射板８０にガス噴射孔１１０を形成して、これにポーラス部材１１２を装填したが、この第３実施例では、上記ガス噴射孔１１０に替えて、ガス噴射管１２０を設けることによってガス噴射孔１２０Ａを形成している。そして、このガス噴射管１２０の先端を下方へ突出させて、ガス噴射面８０Ａから所定の長さＨ４だけ突出した状態とする。ここでは、このガス噴射管１２０内にはポーラス部材を装填せず、代わりに、ポーラス部材１２２を、上段のガス拡散室８４に連通される他方のガス噴射管７２内に装填すると共に、このガス噴射管７２の先端を、ガス噴射面８０Ａよりも下方へ突出させないで、このガス噴射面８０Ａと同一水平レベルになるように設定する。
【００４４】
これに対して、このガス噴射管７２内に装填された上記ポーラス部材１２２は、その先端をガス噴射面８０Ａよりも下方へ突出させて、その突出量が所定の長さＨ５となるように設定する。尚、上記ポーラス部材１２２は、ガス噴射管７２内の全体に設けるのではなく、先端側に一部だけ設けるようにしてもよい。そして、上記長さＨ４、Ｈ５は共に数ｍｍ〜数ｃｍ程度であり、長さＨ４が長さＨ５よりも必ず長くなるように設定するのが、ＰＺＴ原料ガスのパージ作用を向上させる上から好ましい。尚、このポーラス部材１２２の下端部を断面角形状ではなく、半球状などのように曲面状に形成するようにしてもよい。
【００４５】
そして、ここではＰＺＴ原料ガスとＡｒガスを導入するガス拡散室は、先の第１及び第２実施例とは逆になされており、上段のガス拡散室８４内へＡｒガスを導入し、下段のガス拡散室８６内へＰＺＴ原料ガスを導入するようになっている。
【００４６】
この第３実施例によれば、上段のガス拡散室８４に連通されるガス噴射管７２内に装填された上記ポーラス部材１２２の先端の突出部分からは、Ａｒガスが矢印１２４に示すように、下方向のみならず水平方向（横方向）へも噴射するように供給されるので、特に、この水平方向へ噴射されるＡｒガスによりガス噴射面８０Ａに接触しようとする、ガス噴射管１２０より噴射されたＰＺＴ原料ガスがパージされて排除されるので、ＰＺＴ原料ガスがガス噴射面８０Ａに接触することを略確実に防止することができ、この結果、このガス噴射面８０Ａに不要なＰＺＴ膜よりなる付着膜が堆積することを阻止することができる。
【００４７】
従って、ガス噴射面８０Ａに堆積する不要な付着膜を大幅に抑制してクリーニング処理等のメンテナンス頻度を少なくし、もってスループットを大幅に向上させることができる。このように、この第３実施例も先の第１及び第２実施例と同様な作用効果を発揮することができる。
【００４８】
＜第４実施例＞
次に、本発明に係るシャワーヘッド構造の第４実施例について説明する。図６は本発明に係るシャワーヘッド構造の第４実施例を示す拡大断面図である。図１等に示す構成部分と同一構成部分については同一符号を付して、その説明を省略する。
先に説明した第１〜第３実施例においては、２つのガス拡散室８４、８６を設けたシャワーヘッド構造を例にとって説明したが、これに限定されず、３つ以上のガス拡散室を層状に複数段に亘って区画形成して設けるようにしてもよい。
【００４９】
図６に示す第４実施例では、図２に示す第１実施例のシャワーヘッド構造をベースにしており、シャワーヘッド本体７０に３段に亘って層状に３つのガス拡散室を設けている。具体的には、例えば上段のガス拡散室８４を区画する仕切板８２の下方に下段の仕切板１３０を設けることによって、上記仕切板８２、１３０間に中段のガス拡散室１３２を設けている。これにより、上段、中段及び下段の３つのガス拡散室８４、１３２、８６を形成するようになっている。
【００５０】
そして、ガス導入ポート７８には、上記中段のガス拡散室１３２へ連通される第３のガス導入管１３４が形成されており、これに必要なガスを導入できるようになっている。また上記下段の仕切板１３０には、上記中段のガス拡散室１３２に連通されて下方に延びる複数のガス噴射管１３６が接続されており、これらのガス噴射管１３６の先端は上記ポーラス部材よりなるガス噴射板８０を貫通して、その先端部はガス噴射面８０Ａよりも更に下方へ突出して延びている。このガス噴射管１３６の突出した部分の長さＨ６は、上段のガス拡散室８４から延びるガス噴射管７２の突出した部分の長さＨ１と同じ値に設定するのがよい。
【００５１】
この場合には、例えば処理空間Ｓへガス噴出する前には混合してはならない第１と第２の原料ガス同士が存在した時には、そのような第１と第２の原料ガスの内の一方、例えば第１の原料ガスを上段のガス拡散室８４へ導入し、他方の第２の原料ガスを中段のガス拡散室１３２へ導入する。また下段のガス拡散室８６内へは不活性ガス、例えばＡｒガスを導入する。そして、第１の原料ガスと第２の原料ガスとＡｒガスとが処理空間Ｓにて初めて混合されて、所定の成膜処理が行われる。
【００５２】
この場合にも、先に説明した第１実施例の場合と同様な作用効果を発揮することができる。尚、４層以上のガス拡散室を設けた場合にも、各ガス拡散室からガス噴射管を下方へ延ばして設けるのは勿論である。また、設けるガス拡散室の数は、いわゆるプリミックスできない原料ガスのグループ数に依存して決定される。
上記各実施例では、不活性ガスとしてＡｒガスを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、他の不活性ガス、例えばＨｅ、Ｎｅ、Ｘｅ、Ｎ２ 等を用いてもよい。
【００５３】
また、ここでは主としてＰＺＴ膜を成膜する場合を例にとって説明したが、これに限定されず、シャワーヘッド構造を用いた成膜装置には全て適用することができる。また、高周波によりプラズマを発生させるプラズマ成膜装置、プラズマＣＶＤ成膜装置にも本発明を適用することができ、この場合には、シャワーヘッド構造６８が上部電極となり、載置台３６が下部電極となる。
上記ＰＺＴ膜を含めて種々の膜種を形成する場合において、上記ポーラス部材よりなるガス噴射板８０（第１、第２及び第４実施例）やポーラス部材１１２、１２２（第２及び第３実施例）を通過させて流すことができるガスは、前述したような不活性ガス（Ａｒ）の他に、Ｏ２ 等の酸化ガス、Ｈ２ 等の還元ガス、ＮＨ３ 等の窒化ガスを通過させて流すことができる。そして、シャワーヘッド表面に付着膜を形成する可能性のある原料ガス（多くは金属成分を含む）は、ポーラス部材には通過させないように流す。
【００５４】
例えば成膜する膜種と各ガスの混合方式と使用するガス種と導入するガス拡散室の一例を図７に示す。尚、プリミックスとは複数のガスが同一のガス拡散室内で混合された後に処理空間に噴出される場合を示し、ポストミックスとは複数のガスが各ガス拡散室から噴出されて処理空間で初めて混合する場合を示す。
図７において、不活性ガスの一例としてＡｒガスを用いたが、他の不活性ガスを用いてもよいのは前述した通りである。また中段のガス拡散室１３２を用いる場合には、これと、上段のガス拡散室８４内へ導入するガスとを入れ替えて用いるようにしてもよい。
【００５５】
また、ここで中段のガス拡散室１３２に導入するＮＨ３ ガスに代表される窒化ガス、ＮＯ２ に代表される酸化ガス、Ｈ２ に代表される還元ガスは、それぞれＡｒガスに代えて、或いはＡｒガスと共に、下段のガス拡散室８６へ導入してもよい。この場合には、中段のガス拡散室１３２は不要になるのは勿論である。ここで窒化ガスは原料ガスでもある。
【００５６】
尚、上記各実施例では、成膜処理を例にとって説明したが、シャワーヘッド構造の表面に付着膜が堆積する恐れのある全ての処理装置に本発明を適用することができ、例えばエッチングにより除去された反応副生成物がシャワーヘッド構造の表面に堆積する恐れのあるエッチング処理装置にも本発明を適用することができる。
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板、セラミック基板等にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明に係る処理装置の一例を示す構成図である。
【図２】シャワーヘッド構造の第１実施例を示す拡大断面図である。
【図３】図２に示すシャワーヘッド構造のガス噴射面の一部を示す部分平面図である。
【図４】本発明に係るシャワーヘッド構造の第２実施例を示す拡大断面図である。
【図５】本発明に係るシャワーヘッド構造の第３実施例を示す拡大断面図である。
【図６】本発明に係るシャワーヘッド構造の第４実施例を示す拡大断面図である。
【図７】成膜する膜種と各ガスの混合方式と使用するガス種と導入するガス拡散室の一例を示す図である。
【図８】従来の成膜装置の一例を示す概略構成図である。
【図９】図８中のシャワーヘッド構造の一部を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
３２  処理装置
３４  処理容器
３６  載置台
５８  加熱手段
６８  シャワーヘッド構造
７０  シャワーヘッド本体
７２  ガス噴射管
７２Ａ  ガス噴射孔
７４  天板
７６  側壁板
７８  ガス導入ポート
８０  ガス噴射板
８２  仕切板
８４  ガス拡散室（上段）
８６  ガス拡散室（下段）
１１０  ガス噴射孔
１１２  ポーラス部材
１２０  ガス噴射管
１２０Ａ  ガス噴射孔
１２２  ポーラス部材
１３２  中段のガス拡散室
１３６  ガス噴射管
Ｓ  処理空間
Ｗ  被処理体（半導体ウエハ）
【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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