(57)【要約】【課題】放射温度計を用いた場合にあっても少ないパージ用の不活性ガスの使用量で膜厚の面内均一性を高め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】処理容器４内にて載置台２６上に載置された被処理体Ｗに対して熱処理を施すためにシャワーヘッド部６２に設けた複数のガス噴射孔１６Ａ、１６Ｂより処理容器内へ処理ガスを噴射するようにしたシャワーヘッド構造において、載置台を臨むようにしてシャワーヘッド部に形成した温度観測用貫通孔７２と、温度観測用貫通孔の上端部を気密にシールする透明観測窓７６と、透明観測窓の外側に設けられて被処理体の温度を観測する放射温度計７０と、温度観測用貫通孔内に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給通路８０と、不活性ガス供給通路の先端部に設けられて透明観測窓に向けて不活性ガスを噴射する噴射ノズル部８２とを備えている。【選択図】  図１
2004319537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空引き可能になされた処理容器内にて載置台上に載置されて加熱された被処理体に対して所定の熱処理を施すためにシャワーヘッド部の下面に設けた複数のガス噴射孔より前記処理容器内へ処理ガスを噴射するようにしたシャワーヘッド構造において、
前記載置台を臨むようにして前記シャワーヘッド部に形成した温度観測用貫通孔と、
前記温度観測用貫通孔の上端部を気密にシールする透明観測窓と、
前記透明観測窓の外側に設けられて前記被処理体の温度を観測する放射温度計と、
前記透明観測窓への膜の付着を防止するために前記温度観測用貫通孔内にガスを供給するための付着防止ガス供給通路と、
前記付着防止ガス供給通路の先端部に設けられて前記透明観測窓に向けて前記ガスを噴射する噴射ノズル部と、
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】
前記噴射ノズル部は、前記シャワーヘッド部を構成する部材に穿孔により形成されたパージガス用噴射孔よりなり、前記パージガス用噴射孔の延長方向に前記透明観測窓が位置す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】
前記噴射ノズル部は、前記温度観測用貫通孔内に臨ませて設けられた透明材料のガス噴射管よりなり、前記ガス噴射管の先端部の延長方向に前記透明観測窓が位置す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４】
前記ガス噴射管は石英ガラスよりな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】
真空引き可能になされた処理容器内にて載置台上に載置されて加熱された被処理体に対して所定の熱処理を施すためにシャワーヘッド部の下面に設けた複数のガス噴射孔より前記処理容器内へ処理ガスを噴射するようにしたシャワーヘッド構造において、
前記載置台を臨むようにして前記シャワーヘッド部に形成した温度観測用貫通孔と、
前記温度観測用貫通孔の上端部を気密にシールする透明観測窓と、
前記透明観測窓の外側に設けられて前記被処理体の温度を観測する放射温度計と、
前記透明観測窓への膜の付着を防止するために前記温度観測用貫通孔内にガスを供給するための付着防止ガス供給通路と、
前記透明観測窓に臨ませて設けられ、前記付着防止ガス供給通路に連通されると共に、前記透明観測窓の周縁部に沿って前記ガスを拡散させつつ前記透明観測窓の表面に接触させて前記温度観測用貫通孔内へ流すガス拡散溝と、
を備えたことを特徴とするシャワーヘッド構造。
【請求項６】
真空引き可能になされた処理容器内にて載置台上に載置されて加熱された被処理体に対して所定の熱処理を施すためにシャワーヘッド部の下面に設けた複数のガス噴射孔より前記処理容器内へ処理ガスを噴射するようにしたシャワーヘッド構造において、
前記載置台を臨むようにして前記シャワーヘッド部に形成した温度観測用貫通孔と、
前記温度観測用貫通孔の上端部を気密にシールする透明観測窓と、
前記透明観測窓の外側に設けられて前記被処理体の温度を観測する放射温度計と、
前記透明観測窓への膜の付着を防止するために前記温度観測用貫通孔内にガスを供給するための付着防止ガス供給通路と、
前記温度観測用貫通孔内であって前記付着防止ガス供給通路のガス出口よりも下流側に設けられ、複数の微細ガス噴射孔が形成された透明材料よりなるガス逆流防止板と、
を備えたことを特徴とするシャワーヘッド構造。
【請求項７】
前記ガス逆流防止板は石英ガラスよりなることを特徴とする請求項６記載のシャワーヘッド構造。
【請求項８】
真空引き可能になされた処理容器内にて載置台上に載置されて加熱された被処理体に対して所定の熱処理を施すためにシャワーヘッド部の下面に設けた複数のガス噴射孔より前記処理容器内へ処理ガスを噴射するようにしたシャワーヘッド構造において、
前記載置台を臨むようにして前記シャワーヘッド部に形成した温度観測用貫通孔と、
前記温度観測用貫通孔の上端部を気密にシールする透明観測窓と、
前記透明観測窓の外側に設けられて前記被処理体の温度を観測する放射温度計と、
前記透明観測窓への膜の付着を防止するために前記温度観測用貫通孔内にガスを供給するための付着防止ガス供給通路と、
前記温度観測用貫通孔を区画する区画壁に設けられて前記温度観測用貫通孔内に供給された前記ガスを排出する流出口と、
前記流出口に接続されて排出されるガスを導くガス排気通路と、
を備えたことを特徴とするシャワーヘッド構造。
【請求項９】
前記付着防止ガス供給通路と前記ガス排気通路とは、前記温度観測用貫通孔に臨む部分において互いに延長された直線上に沿うように形成されていることを特徴とする請求項８記載のシャワーヘッド構造。
【請求項１０】
前記温度観測用貫通孔と前記付着防止ガス供給通路及び前記ガス排気通路とがなす角度はそれぞれ４５度〜９０度の範囲内であることを特徴とする請求項９記載のシャワーヘッド構造。
【請求項１１】
前記温度観測用貫通孔の区画壁には、前記付着防止ガス供給通路より供給されたガスの流れ方向を変化させて前記流出口に向かわせるためのガス案内凹部が形成されていることを特徴とする請求項８記載のシャワーヘッド構造。
【請求項１２】
前記ガス排気通路のガス出口は、前記処理容器内に臨ませて設けられると共に、前記ガス出口の近傍の前記ガス排気通路の延長方向は、前記載置台上の前記被処理体の表面の外側に向かうように設定されていることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載のシャワーヘッド構造。
【請求項１３】
前記処理容器内の雰囲気を真空引きする排気通路には圧力調整弁が設けられており、前記ガス排気通路のガス出口は、前記圧力調整弁の上流側の前記排気通路に臨ませて設けられることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれかに記載のシャワーヘッド構造。
【請求項１４】
前記温度観測用貫通孔に対する前記付着防止ガス供給通路のガス供給口は複数個設けられており、前記ガス排気通路の流出口に対応するガス供給口よりも前記透明観測窓に近い側に少なくとも１つのガス供給口が設けられることを特徴とする請求項８乃至１３のいずれかに記載のシャワーヘッド構造。
【請求項１５】
前記透明観測窓に近い側に設けられる前記ガス供給口より供給されるガスの流量は、他方のガス供給口より供給されるガスの流量よりも少なく設定されていることを特徴とする請求項１４記載のシャワーヘッド構造。
【請求項１６】
前記ガスは、不活性ガスであることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載のシャワーヘッド構造。
【請求項１７】
前記ガスは、前記処理ガスの内の一方であることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載のシャワーヘッド構造。
【請求項１８】
真空引きになされた処理容器と、
熱処理すべき被処理体を載置するための載置台と、
前記被処理体を加熱するための加熱手段と、
請求項１乃至１７のいずれかに記載のシャワーヘッド構造と、
前記シャワーヘッド構造に設けられた放射温度計の検出値に基づいて前記加熱手段を制御する温度制御部と、
を備えたことを特徴とする処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば金属酸化膜などの成膜処理やエッチング処理等の熱処理を行うシャワーヘッド構造及び処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体デバイスを製造するには、半導体ウエハに成膜処理やパターンエッチング処理を繰り返し行なって所望のデバイスを製造するが、中でも成膜技術は半導体デバイスが高密度化及び高集積化するに伴ってその仕様が年々厳しくなっており、例えばデバイス中のキャパシタの絶縁膜やゲート絶縁膜のように非常に薄い酸化膜などに対しても更なる薄膜化が要求され、これと同時に更に高い絶縁性が要求されている。
【０００３】
これらの絶縁膜としては、シリコン酸化膜やシリコンナイトライド膜等を用いることができるが、最近にあっては、より絶縁特性の良好な材料として、金属酸化膜、例えば酸化タンタル（Ｔａ２  Ｏ５  ）等が用いられる傾向にある（例えば特開平２−２８３０２２号公報）。この金属酸化膜は、酸化膜換算膜として薄くても信頼性の高い絶縁性を発揮する。そして、このような特性の良好な金属酸化膜を形成するには、成膜中の半導体ウエハの温度を精度良く制御することが望まれる。
【０００４】
この金属酸化膜を形成するには、例えばタンタル酸化膜を形成する場合を例にとって説明すると、まず、半導体ウエハを成膜装置内に搬入して上記公報に開示されているように成膜用の原料として、タンタルの金属アルコキシド（Ｔａ（ＯＣ２  Ｈ５  ）５  ）を用い、これを窒素ガス等でバブリングしながら供給して半導体ウエハを例えば４５０℃程度のプロセス温度に維持し、真空雰囲気下でＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によりタンタル酸化膜（Ｔａ２  Ｏ５  ）を積層させている。
また他の膜種としては、複数の金属原素を含んだ酸化膜、いわゆる多元系金属酸化物薄膜が強誘電性を有していることから、不揮発性メモリとして用いることが行われている。この多元系金属酸化物薄膜の代表例として例えばＰＺＴ膜（Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉの酸化物膜）が知られている。
上記した金属酸化膜や複合金属材料膜の成膜時に、ウエハの温度管理を行うには、従来装置にあっては、ウエハを載置する載置台（サセプタ）に温度検出手段として熱電対を設け、ウエハの温度を間接的に検出してこの検出値に基づいて加熱ランプや加熱ヒータ等の加熱手段の出力を制御し、ウエハ温度を制御するようになっている。
【０００５】
ところで、この種の熱電対は、上述のように直接的には載置台の温度を検出してこの上に載置されているウエハ温度を間接的に求めるようにしているので、実際のウエハ温度と検出温度との間にある程度の温度差が生ずることは避けられなかった。
そこで、上記熱電対に代えて、測定対象の特定波長帯域の放射輝度から測定対象の温度を測定する放射温度計を用いてウエハ温度を測定することが、例えば特開平８−２６４４７２号公報（特許文献１参照）、特開平１１−４５８５９号公報（特許文献２）、特開平５−１５２２０８号公報（特許文献３）等において開示されている。この放射温度計によれば、非接触でウエハ温度を直接的に正確に測定し、検出することができるという利点を有する。
【０００６】
【特許文献１】
特開平８−２６４４７２号公報（第４−５頁、図１及び図２）
【特許文献２】
特開平１１−４５８５９号公報（第４頁、図１）
【特許文献３】
特開平５−１５２２０８号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、この放射温度計を用いる場合、ウエハからの光を取り込むための光検出子の入射面に余分な薄膜が付着すると、この薄膜により光が吸収されて正確なウエハ温度を測定できなくなることから、ウエハに対する成膜処理中には処理空間に晒される光検出子の入射面、或いは入射面と処理空間を区画する透明ガラス板の表面に不要な薄膜が付着することを防止する目的として放射温度計を取り付けるための観測孔内に不活性ガスを供給して成膜ガスをパージし、光検出子の入射面、或いは透明ガラス板の表面に不要な膜が付着することを防止している。
【０００８】
しかしながら、この場合には、上述のように処理空間に余分な薄膜の付着を防止するだけの目的で不活性ガスを供給しているので、この余分な不活性ガスのために金属酸化膜を形成するのに必要なソースガス（例えばペントエトキシタンタルやＰＺＴ用原料ガス）の分圧が低下し、その結果、不活性ガスを供給した部分の膜厚が変化して、ウエハ面内における膜厚の均一性が劣化してしまうのみならず、不活性ガスの使用量もかなり大量になる、といった問題があった。
【０００９】
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、放射温度計を用いた場合にあっても少ないパージ用の不活性ガスの使用量で膜厚の面内均一性を高めることが可能なシャワーヘッド構造及び処理装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器内にて載置台上に載置されて加熱された被処理体に対して所定の熱処理を施すためにシャワーヘッド部の下面に設けた複数のガス噴射孔より前記処理容器内へ処理ガスを噴射するようにしたシャワーヘッド構造において、前記載置台を臨むようにして前記シャワーヘッド部に形成した温度観測用貫通孔と、前記温度観測用貫通孔の上端部を気密にシールする透明観測窓と、前記透明観測窓の外側に設けられて前記被処理体の温度を観測する放射温度計と、前記透明観測窓への膜の付着を防止するために前記温度観測用貫通孔内にガスを供給するための付着防止ガス供給通路と、前記付着防止ガス供給通路の先端部に設けられて前記透明観測窓に向けて前記ガスを噴射する噴射ノズル部と、を備えたことを特徴とするシャワーヘッド構造である。
【００１１】
このように、付着防止ガス供給通路の先端部に噴射ノズル部を設け、これより透明観測窓の表面に直接的にガスを吹き付けるようにして温度観測用貫通孔内へ供給するようにしたので、少ない使用量のガスでもってこの透明観測窓の表面に成膜ガス等の処理ガスが接触することを防止でき、従って、少ない量のガスでもってこの透明観測窓の表面に被処理体の温度測定（若しくは観測）の妨げとなる不要な膜が付着することを防止でき、被処理体の表面に堆積する薄膜に、ガスによる悪影響を与えることを防止でき、この膜厚の面内均一性を高く維持することができる。
【００１２】
この場合、例えば請求項２に規定するように、前記噴射ノズル部は、前記シャワーヘッド部を構成する部材に穿孔により形成されたパージガス用噴射孔よりなり、前記パージガス用噴射孔の延長方向に前記透明観測窓が位置する。
また例えば請求項３に規定するように、前記噴射ノズル部は、前記温度観測用貫通孔内に臨ませて設けられた透明材料のガス噴射管よりなり、前記ガス噴射管の先端部の延長方向に前記透明観測窓が位置する。
また例えば請求項４に規定するように、前記ガス噴射管は石英ガラスよりなる。
【００１３】
請求項５に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器内にて載置台上に載置されて加熱された被処理体に対して所定の熱処理を施すためにシャワーヘッド部の下面に設けた複数のガス噴射孔より前記処理容器内へ処理ガスを噴射するようにしたシャワーヘッド構造において、前記載置台を臨むようにして前記シャワーヘッド部に形成した温度観測用貫通孔と、前記温度観測用貫通孔の上端部を気密にシールする透明観測窓と、前記透明観測窓の外側に設けられて前記被処理体の温度を観測する放射温度計と、前記透明観測窓への膜の付着を防止するために前記温度観測用貫通孔内にガスを供給するための付着防止ガス供給通路と、前記透明観測窓に臨ませて設けられ、前記付着防止ガス供給通路に連通されると共に、前記透明観測窓の周縁部に沿って前記ガスを拡散させつつ前記透明観測窓の表面に接触させて前記温度観測用貫通孔内へ流すガス拡散溝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。
このように、透明観測窓に臨ませてその周縁部にガス拡散溝を設け、このガス拡散溝内にパージ用のガスを拡散させつつ透明観測窓の表面に接触させて温度観測用貫通孔内に供給するようにしたので、少ない使用量のガスでもってこの透明観測窓の表面に成膜ガス等の処理ガスが接触することを防止でき、従って、少ない量のガスでもってこの透明観測窓の表面に被処理体の温度測定（若しくは観測）の妨げとなる不要な膜が付着することを防止でき、被処理体の表面に堆積する薄膜に、ガスによる悪影響を与えることを防止でき、この膜厚の面内均一性を高く維持することができる。
【００１４】
請求項６に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器内にて載置台上に載置されて加熱された被処理体に対して所定の熱処理を施すためにシャワーヘッド部の下面に設けた複数のガス噴射孔より前記処理容器内へ処理ガスを噴射するようにしたシャワーヘッド構造において、前記載置台を臨むようにして前記シャワーヘッド部に形成した温度観測用貫通孔と、前記温度観測用貫通孔の上端部を気密にシールする透明観測窓と、前記透明観測窓の外側に設けられて前記被処理体の温度を観測する放射温度計と、前記透明観測窓への膜の付着を防止するために前記温度観測用貫通孔内にガスを供給するための付着防止ガス供給通路と、前記温度観測用貫通孔内であって前記付着防止ガス供給通路のガス出口よりも下流側に設けられ、複数の微細ガス噴射孔が形成された透明材料よりなるガス逆流防止板と、を備えたことを特徴とするシャワーヘッド構造である。
このように、温度観測用貫通孔内に複数の微細ガス噴射孔が形成された透明材料よりなるガス逆流防止板を設けて、この上流側（放射温度計側）の温度観測用貫通孔内にパージ用のガスを供給して上記微細ガス噴射孔からガスを流すようにしたので、少ない使用量のガスでもってこの透明観測窓の表面に成膜ガス等の処理ガスが接触することを防止でき、従って、少ない量のガスでもってこの透明観測窓の表面に被処理体の温度測定（若しくは観測）の妨げとなる不要な膜が付着することを防止でき、被処理体の表面に堆積する薄膜に、ガスによる悪影響を与えることを防止でき、この膜厚の面内均一性を高く維持することができる。
【００１５】
この場合、例えば請求項７に規定するように、前記ガス逆流防止板は石英ガラスよりなる。
請求項８に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器内にて載置台上に載置されて加熱された被処理体に対して所定の熱処理を施すためにシャワーヘッド部の下面に設けた複数のガス噴射孔より前記処理容器内へ処理ガスを噴射するようにしたシャワーヘッド構造において、前記載置台を臨むようにして前記シャワーヘッド部に形成した温度観測用貫通孔と、前記温度観測用貫通孔の上端部を気密にシールする透明観測窓と、前記透明観測窓の外側に設けられて前記被処理体の温度を観測する放射温度計と、前記透明観測窓への膜の付着を防止するために前記温度観測用貫通孔内にガスを供給するための付着防止ガス供給通路と、前記温度観測用貫通孔を区画する区画壁に設けられて前記温度観測用貫通孔内に供給された前記ガスを排出する流出口と、前記流出口に接続されて排出されるガスを導くガス排気通路と、を備えたことを特徴とするシャワーヘッド構造である。
このように、パージ用のガスが供給される温度観測用貫通孔にこれに供給されたガスを排出するガス排気通路を接続してこれよりガスを排出させるようにしたので、上記温度観測用貫通孔の下端開口からガスが処理空間内へ流れ込むことがなく、しかも温度観測用貫通孔内に逆拡散してきた成膜ガス等の処理ガスは上記ガスに随伴してガス排気通路を介して排出されてしまうので、少ない使用量のガスでもってこの透明観測窓の表面に成膜ガス等の処理ガスが接触することを防止でき、従って、少ない量のガスでもってこの透明観測窓の表面に被処理体の温度測定（若しくは観測）の妨げとなる不要な膜が付着することを防止でき、被処理体の表面に堆積する薄膜に、ガスによる悪影響を与えることを防止でき、この膜厚の面内均一性を高く維持することができる。
【００１６】
この場合、例えば請求項９にも規定するように、前記付着防止ガス供給通路と前記ガス排気通路とは、前記温度観測用貫通孔に臨む部分において互いに延長された直線上に沿うように形成されている。
また例えば請求項１０に規定するように、前記温度観測用貫通孔と前記付着防止ガス供給通路及び前記ガス排気通路とがなす角度はそれぞれ４５度〜９０度の範囲内である。
また例えば請求項１１に規定するように、前記温度観測用貫通孔の区画壁には、前記付着防止ガス供給通路より供給されたガスの流れ方向を変化させて前記流出口に向かわせるためのガス案内凹部が形成されている。
【００１７】
また例えば請求項１２に規定するように、前記ガス排気通路のガス出口は、前記処理容器内に臨ませて設けられると共に、前記ガス出口の近傍の前記ガス排気通路の延長方向は、前記載置台上の前記被処理体の表面の外側に向かうように設定されている。
また例えば請求項１３に規定するように、前記処理容器内の雰囲気を真空引きする排気通路には圧力調整弁が設けられており、前記ガス排気通路のガス出口は、前記圧力調整弁の上流側の前記排気通路に臨ませて設けられる。
また例えば請求項１４に規定するように、前記温度観測用貫通孔に対する前記付着防止ガス供給通路のガス供給口は複数個設けられており、前記ガス排気通路の流出口に対応するガス供給口よりも前記透明観測窓に近い側に少なくとも１つのガス供給口が設けられる。
【００１８】
また例えば請求項１５に規定するように、前記透明観測窓に近い側に設けられる前記ガス供給口より供給されるガスの流量は、他方のガス供給口より供給されるガスの流量よりも少なく設定されている。
また例えば請求項１６に規定するように、前記ガスは、不活性ガスである。
また例えば請求項１７に規定するように、前記ガスは、前記処理ガスの内の一方である。
請求項１８に係る発明は、上記シャワーヘッド構造を用いた処理装置であり、すなわち、真空引きになされた処理容器と、熱処理すべき被処理体を載置するための載置台と、前記被処理体を加熱するための加熱手段と、上記いずれかのシャワーヘッド構造と、前記シャワーヘッド構造に設けられた放射温度計の検出値に基づいて前記加熱手段を制御する温度制御部と、を備えたことを特徴とする処理装置である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係るシャワーヘッド構造、処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
＜第１実施例＞
図１は本発明に係るシャワーヘッド構造の第１実施例を備えた処理装置を示す断面構成図、図２はシャワーヘッド構造の一部を示す拡大断面図である。ここでは、熱処理として金属酸化膜であるＰＺＴ膜をＣＶＤにより成膜する場合を例にとって説明する。
【００２０】
まず、この処理装置２は、図１に示すように例えばアルミニウムにより筒体状に成形された処理容器４を有している。この処理容器４の底部６には、排気口８が設けられて、処理容器４内を真空引き可能としている。この処理容器４の天井部には、Ｏリング等のシール部材１０を介してシャワーヘッド構造１２が設けられており、この下面のガス噴射面１４に設けた多数のガス噴射孔１６Ａ、１６Ｂから上記処理容器４内の処理空間Ｓに向けて各種の処理ガスを噴射するようになっている。
この処理容器４内には、処理容器４の底部６より起立させた円筒状のリフレクタ１８が設けられている。このリフレクタ１８の外周側には、同じく円筒体状に成形された例えばアルミニウム製の支持筒２０が、上記リフレクタ１８と同心円状に設けられている。
【００２１】
この支持筒２０の上端部には、例えばアルミニウム製の円形リング状のアタッチメント部材２２が取り付け固定されている。更に、この円形リング状のアタッチメント部材２２の内周側には、これよりも半径が小さくされて同じく円形リング状に成形された保持部材２４が設けられている。この保持部材２４は、熱伝導性が低く且つ後述する加熱ランプから放射された熱線を効果的に遮断するように着色された材料により形成されている。そして、この保持部材２４の内側周縁部にて、上記例えばＳｉＣ製の載置台２６の周縁部と直接接触させてこの載置台２６を支持するようになっている。そして、この載置台２６上に、被処理体である半導体ウエハＷを載置するようになっている。
【００２２】
この載置台２６の下方には、複数本、例えば３本のＬ字状のリフタピン２８（図示例では２本のみ記す）が上方へ起立させて設けられており、このリフタピン２８の基部は、上記リフレクタ１８に形成した縦長挿通孔（図示せず）を挿通して、リング部材３０に共通に接続されている。そして、このリング部材３０を処理容器４の底部６に貫通して設けられた押し上げ棒３２により上下動させることにより、上記リフタピン２８を載置台２６に貫通させて設けたリフタピン孔３４に挿通させてウエハＷを持ち上げ得るようになっている。
上記押し上げ棒３２の容器底部６の貫通部には、処理容器４において内部の気密状態を保持するために伸縮可能なベローズ３６が介設され、この押し上げ棒３２の下端はアクチュエータ３８に接続されている。
【００２３】
また、処理容器４の底部の周縁部に設けた排気口８には排気通路４０が接続されており、この排気通路４０には、バタフライ弁のような圧力調整弁４２及び真空ポンプ４４が順次介設されて、処理容器４内を圧力調整しつつ真空引きし得るようになっている。また、処理容器４の側壁には、ウエハを搬出入する際に開閉されるゲートバルブ４６が設けられる。
また、載置台２６の直下の容器底部６には、大口径の底部開口が設けられると共に、この底部開口には、石英等の熱線透過材料よりなる透過窓４８がＯリング等のシール部材５０を介して気密に設けられており、この下方には、透過窓４８を囲むように箱状の加熱室５２が設けられている。この加熱室５２内には加熱手段として例えば複数の加熱ランプ５４が反射鏡も兼ねる回転台５６に取り付けられており、この回転台５６は、回転軸を介して加熱室５２の底部に設けた回転モータ５８により回転される。従って、この加熱ランプ５４より放出された熱線は、透過窓４８を透過して薄い載置台２６の下面を照射してこれを加熱し、更にこの載置台２６上のウエハＷを間接的に加熱し得るようになっている。
【００２４】
一方、処理容器４の天井部に設けたシャワーヘッド構造１２は、上記載置台２６の上面の略全面を覆うように対向させて設けられ、載置台２６との間に処理空間Ｓを形成している。このシャワーヘッド構造１２は、天井板６０とこの中央に取り付けられるシャワーヘッド部６２とよりなる。このシャワーヘッド部６２は、穿孔加工等が適宜施された複数の板状のアルミニウムブロック等を気密に適宜組み合わせて接合することにより形成される。
【００２５】
このシャワーヘッド部６２内は、原料ガス用ヘッド空間６４Ａとアシストガス用ヘッド空間６４Ｂとに２つに区画されており、原料ガス用ヘッド空間６４Ａには、原料ガスとして例えばアルゴン等の不活性ガスよりなるキャリアガスで気化された気化状態の複合金属材料、例えばＰＺＴ用原料ガスを流量制御可能に導入するようになっている。また、アシストガス用ヘッド空間６４Ｂには、成膜反応を行うアシストガスとしてここでは酸化ガスであるＮＯ２  を流量制御可能に導入するようになっている。そして、上記ガス噴射孔１６Ａ、１６Ｂは、上記原料ガス用ヘッド空間６４Ａに連通される原料ガス噴射孔１６Ａとアシストガス用ヘッド空間６４Ｂに連通されるアシストガス噴射孔１６Ｂの２つの群に分けられており、成膜時には両ガス噴射孔１６Ａ、１６Ｂから噴出された原料ガスとアシストガスであるＮＯ２  とを処理空間Ｓにて混合して、いわゆるポストミックス状態で供給するようになっている。
【００２６】
また、シャワーヘッド部６２の側壁にはこの部分の温度を原料ガスの液化及び分解を防止するために、例えば１５０〜２５０℃程度に加熱するための加熱ヒータ６６が設けられており、また、処理容器４の側壁にも、壁面を加熱するために加熱ヒータ６８が設けられており、側面を原料ガスが液化しないで、且つ熱分解しない温度、例えば１５０〜２５０℃の範囲内に維持するようになっている。
そして、このシャワーヘッド部６２には、本発明の特徴とする放射温度計７０が設けられる。具体的には、このシャワーヘッド部６２の全体を上下方向へ略鉛直線上に貫通させるようにして温度観測用貫通孔７２が設けられており、その下端部の開口７２Ａは上記載置台２６上のウエハＷの表面に対して略直角になる方向から臨むようになっている。この温度観測用貫通孔７２の取り付け位置は、上記シャワーヘッド部６２の略中心位置でもよいし、或いは中心よりある程度の距離だけ半径方向へシフトさせて偏心させた位置でもよい。この温度観測用貫通孔７２の内径Ｄ１（図２参照）は１３ｍｍ程度であり、この温度観測用貫通孔７２内は、途中に設けられる原料ガス用ヘッド空間６４Ａやアシストガス用ヘッド空間６４Ｂに対しては気密に分離区画されている。
【００２７】
そして、この温度観測用貫通孔７２の上端部の開口には、Ｏリング等の耐熱性のシール部材７４を介して耐熱性の透明材料よりなる透明観測窓７６が気密に取り付け固定されており、ウエハＷの表面からの熱線を透過し得るようになっている。そして、この透明観測窓７６は、例えば透明な石英ガラスよりなる。この透明観測窓７６の外側に上記放射温度計７０が取り付け固定されており、上記ウエハＷの表面からの熱線を検出することによってウエハＷの温度を検出し得るようになっている。この放射温度計７０の検出値は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる温度制御部７８へ入力されており、この温度制御部７８は上記検出値に基づいて加熱ランプ５４への投入電力を制御するなどしてウエハＷの温度をコントロールするようになっている。
【００２８】
また上記シャワーヘッド部６２には、その側方より上記温度観測用貫通孔７２内へパージ用の不活性ガス、例えばＡｒガスを流量制御しつつ供給するための付着防止ガス供給通路８０が例えば穿工加工することにより形成されている。そして、この付着防止ガス供給通路８０の先端部には、上記透明観測窓７６の内側面７６Ａに向けて上記Ａｒガスを噴射するための噴射ノズル部８２が設けられている。図示例の場合には、上記噴射ノズル部８２は、上記シャワーヘッド部６２を構成する部材に、上記付着防止ガス供給通路８０の先端部から上記透明観測窓７６の取付部の近傍まで内径が小さいパージ用噴射孔８４を斜め方向に穿工加工することにより形成されている。このパージ用噴射孔８４の延長方向に上記透明観測窓７６が位置するようになっている。この場合、上記付着防止ガス供給通路８０の内径Ｄ２は６〜９ｍｍ程度であるのに対して、上記噴射ノズル部８２の内径Ｄ３は２〜３ｍｍ程にかなり狭くなされており、Ａｒガスの流量がある程度少なくても噴射するＡｒガスの流速をある程度以上に高めるようになっている。
【００２９】
次に、以上のように構成された処理装置を用いて行われる処理方法について説明する。
まず、真空状態に維持された処理容器４内に、図示しないトランスファチャンバやロードロック室側から開放されたゲートバルブ４６を介して未処理の半導体ウエハＷを搬入し、リフタピン２８を上下動することによってこのウエハＷを載置台２６上に載置する。そして、処理容器４内を真空引きして所定のプロセス圧力を維持しつつ加熱ランプ５４を駆動して半導体ウエハＷを所定の温度まで昇温して維持し、シャワーヘッド構造１２のシャワーヘッド部６２から原料ガスとＮＯ２  ガスとを処理空間Ｓに供給し、これにより金属酸化膜の成膜処理を行う。
【００３０】
この場合、例えばＰＺＴ成膜用溶液原料はＡｒガスを用いて気化器により気化されて原料ガスとなって供給され、また、この供給系は原料ガスの再液化防止のために周知のように所定の温度、例えば２００℃程度に予熱されている。
シャワーヘッド部６２の原料ガス用ヘッド空間６４Ａに流れ込んだ原料ガスは、これよりガス噴射面１４に設けた原料ガス噴射孔１６Ａから処理空間Ｓに供給されることになる。
【００３１】
一方、シャワーヘッド部６２のアシストガス用ヘッド空間６４Ｂに到達したＮＯ２  ガスはこれよりガス噴射面１４に設けたアシストガス噴射孔１６Ｂから処理空間Ｓに供給されることになる。
このように処理空間Ｓに噴出された原料ガスとＮＯ２  ガスは、この処理空間Ｓで混合されて反応し、ウエハ表面に、例えばＰＺＴ膜を堆積し、成膜することになる。
この時のウエハ温度は４００〜６５０℃の範囲内、例えば５００℃程度であり、シャワーヘッド部６２の表面温度は例えば２００℃程度である。
ここで、ウエハＷの表面からの光はシャワーヘッド部６２に設けた温度観測用貫通孔７２内を通って、更に透明観測窓７６を透過して放射温度計７０により検出される。この放射温度計７０で検出されたウエハ温度は温度制御部７８へ入力され、この入力されたウエハ温度に基づいてこの温度制御部７８は、上記加熱ランプ５４の出力を制御し、ウエハ温度が所定の値を維持するようにコントロールする。
【００３２】
このような状況下において、処理空間Ｓに導入された原料ガスやＮＯ２  ガスが、上記温度観測用貫通孔７２内をこの上方へ逆拡散して上記透明観測窓７６の下面に不要な不透明な膜が付着し、上記放射温度計７０によるウエハ温度の検出値が不正確になる恐れが生ずるが、本実施例の場合には、この透明観測窓７６の下面側に不活性ガスとしてＡｒガスが吹き付けられているので、ここに不要な膜が付着することを防止することができる。すなわち、シャワーヘッド部６２に成形された付着防止ガス供給通路８０には、不活性ガスとして例えばＡｒガスが流量制御されつつ供給され、このＡｒガスは付着防止ガス供給通路８０の先端部に設けた噴射ノズル部８２より透明観測窓７６の下面に向けて吹き付けられているので、上述のように温度観測用貫通孔７２内を逆拡散して上昇してきた原料ガス等が上記透明観測窓７６の下面に到達することが阻止され、これによってこの下面に正確な温度検出の妨げとなる不要な膜が付着することを防止できる。ここで透明観測窓７６の下面に吹き付けられたＡｒガスは、この温度観測用貫通孔７２内を流下し、この貫通孔７２内を逆拡散してきた原料ガスを伴いながら下方向へ押し流して下端の開口７２Ａより処理空間Ｓへ流出されることになる。
【００３３】
この場合、パージ用のＡｒガスを直接的に透明観測窓７６の下面に吹き付けるようにしたので、従来装置の場合と比較して供給するＡｒガスの流量は非常に少なくて済み、例えば従来装置の場合には不要な膜の付着を防止するために１００ｓｃｃｍ程度の多くの流量を必要としたが、本実施例の場合には３〜１００ｓｃｃｍ程度で済むことからその流量を大幅に減少させることができ、従って、このパージ用のＡｒガスが温度観測用貫通孔７２の下端の開口７２Ａから処理空間Ｓに流出しても、これがウエハＷの表面の膜厚に部分的に悪影響を与えることがなく、処理の面内均一性、すなわちここでは膜厚の面内均一性を劣化させることなくこれを高く維持することができる。
【００３４】
＜第２実施例＞
次に、本発明の第２実施例について説明する。
図３はシャワーヘッド構造の第２実施例の一部を示す拡大断面図である。尚、図３において図２中の構成部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
図２に示す第２実施例の場合には、付着防止ガス供給通路８０の先端部に設けた噴射ノズル部８２は、パージ用噴射孔８４を穿工加工することにより形成したが、この図３に示す第２実施例の場合には、この噴射ノズル部８２を耐熱性の透明材料よりなるガス噴射管９０により形成している。具体的には、このガス噴射管９０は、例えば透明な細い石英ガラス管を例えば略Ｌ字状に屈曲成形し、これを上記付着防止ガス供給通路８０の先端部に連通させて取り付け、このガス噴射管９０の先端側を上記温度観測用貫通孔７２内に臨ませて設けている。そして、この噴射ノズル部８２の先端部の延長方向に上記透明観測窓７６を位置させている。この場合、上記噴射ノズル部８２の内径Ｄ４は、先の第１実施例のパージ用噴射孔８４の内径Ｄ３と略同じ２〜３ｍｍ程度に設定し、また噴射ノズル部８２の上端のガス口と透明観測窓７６との間の距離Ｌ１は、不要膜の付着防止効率を考慮すると、できるだけ近い方が好ましく、例えば３〜１３ｍｍ程度に設定する。
【００３５】
この第２実施例の場合にも、半導体ウエハＷに対する熱処理時には先の第１実施例の場合と同様な流量、例えば３〜１００ｓｃｃｍ程度のパージ用の不活性ガス、例えばＡｒガスを流せばよく、ガス噴射管９０から噴射されたＡｒガスが透明観測窓７６の下面に直接的に吹き付けられて第１実施例と同様な作用効果を発揮できる。すなわち、パージ用のＡｒガスの流量を従来装置よりも減少させても透明観測窓７６の下面に不要な膜が付着することがなく、しかも、ウエハ表面の処理の面内均一性、例えば膜厚の面内均一性を劣化させることなくこれを高く維持できる。
特に、この第２実施例のように、透明観測窓７６の下面に、この垂直方向からパージ用のＡｒガスを吹き付けることにより、この表面に不要な膜が付着することを防止する効果を一層向上させることができる。
【００３６】
＜第３実施例＞
次に本発明の第３実施例について説明する。
図４はシャワーヘッド構造の第３実施例の一部を示す拡大断面図、図５はガス拡散溝の部分を示す斜視図、図６はガス拡散溝の部分を示す平面図である。尚、図４において図２及び図３中の構成部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
図４に示す第３実施例の場合には、上記温度観測用貫通孔７２の上端部に、ここに取り付けられる透明観測窓７６に臨ませるようにして円形リング状にその半径が拡大されたガス拡散溝９６が形成されており、このガス拡散溝９６の全体を気密に塞ぐようにして上記透明観測窓７６が取り付け固定されている。そして、上記付着防止ガス供給通路８０の先端部と上記ガス拡散溝９６の底部に形成した穴９６Ａとが内径の細いガス孔９８により連通されており、上記付着防止ガス供給通路８０に供給されるＡｒガスを上記ガス孔９８に通過させてガス拡散溝９６内へ流すようになっている。このガス拡散溝９６の断面は凹部状になされており、その内側壁は、上記透明観測窓７６の下面から僅かな距離だけ離間させて設けられてリング状の内側堰１００として形成されている。
【００３７】
これにより、このガス拡散溝９６内に供給された不活性ガスを、その周方向へ拡散させつつ上記内側堰１００を乗り越えて中心に位置する上記温度観測用貫通孔７２内へ流れ込ませるようにしている。この場合、上記内側堰１００の上端と上記透明観測窓７６の下面との間の距離Ｌ２は、上記温度観測用貫通孔７２の径Ｄ１が１３ｍｍであるのに対して、例えば１〜５ｍｍ程度の範囲内に設定されている。尚、この径Ｄ１が大きくなるに従って上記距離Ｌ２も大きくなるようにしてもよい。
この第３実施例の場合も、半導体ウエハに対する熱処理時には先の第１及び第２実施例の場合と同様な流量、例えば３〜１００ｓｃｃｍ程度のパージ用の不活性ガス、例えばＡｒガスを流せばよく、ガス拡散溝９６内へ流れ込んだＡｒガスは、透明観測窓７６の下面に接触しつつ温度観測用貫通孔７２内に流れ込んで行き、先の第１及び第２実施例と同様な作用効果を発揮できる。すなわち、付着防止ガス供給通路８０からガス孔９８を介してガス拡散溝９６内へ流入したＡｒガスは、このガス拡散溝９６内をその周方向へ（透明観測窓７６の周縁部に沿って）拡散しつつ、この内側堰１００を乗り越えて温度観測用貫通孔７２内へ流れ込むことになる。この際、Ａｒガスが内側堰１００を乗り越える時にこのＡｒガスが透明観測窓７６の下面（下側の表面）と接触するので、この下面に原料ガス等が接触することを防止することが可能となる。
【００３８】
従って、パージ用のＡｒガスの流量を従来装置よりも減少させても透明観測窓７６の下面に不要な膜が付着することがなく、しかもウエハ表面の処理の面内均一性、例えば膜厚の面内均一性を劣化させることなくこれを高く維持できる。
【００３９】
＜第４実施例＞
次に、本発明の第４実施例について説明する。
図７はシャワーヘッド構造の第４実施例の一部を示す拡大断面図、図８はガス逆流防止板を示す拡大平面図である。尚、図７において図２〜図４中の構成部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
図７に示す第４実施例の場合には、上記付着防止ガス供給通路８０のガス出口８０Ａを上記温度観測用貫通孔７２に臨ませて設け、このガス出口８０Ａの位置よりも下流側において上記温度観測用貫通孔７２の途中にガス逆流防止板１０４を設けている。
【００４０】
具体的には、上記温度観測用貫通孔７２の上端部に拡径して段部状になされた拡散室１０６を設け、この拡散室１０６の上端を密閉するようにして透明観測窓７６が気密に設けられている。そして、この拡散室１０６の側壁に上記付着防止ガス供給通路８０のガス出口８０Ａを形成して不活性ガスをこの拡散室１０６内へ導入し得るようになっている。そして、このガス出口８０Ａの下流側である上記拡散室１０６の底部となる段部１０８に、上記ガス逆流防止板１０４が上記温度観測用貫通孔７２の断面を覆うようにして設けられている。このガス逆流防止板１０４は、ウエハＷからの熱線を透過し得るように耐熱性の透明材料、例えば石英ガラスよりなり、このガス逆流防止板１０４の全面に亘って、これを上下方向へ貫通するようにして複数（多数）の微細ガス噴射孔１１０が例えば穿孔加工によって形成されており、原料ガス等がこのガス逆流防止板１０４より上方へ逆拡散できないようになっている。この場合、このガス逆流防止板１０４の厚さは２〜３ｍｍ程度であり、図８に示すように各微細ガス噴射孔１１０は略面内均一性に設けられてその内径Ｄ５は０．５〜２ｍｍ程度、微細ガス噴射孔１１０間のピッチＬ４は２〜６ｍｍ程度であり、その開口率は０．６〜６０％の範囲内に設定されて、上記拡散室１０６内で導入した不活性ガスを、ある程度以上の速度で、上記ガス逆流防止板１０４の微細ガス噴射孔１１０から下方へ吹き出し得るようになっている。尚、このガス逆流防止板１０４を、温度観測用貫通孔７２の更に下流側（図７中において下方向）に設けるようにしてもよい。
【００４１】
この第４実施例の場合も、半導体ウエハＷに対する熱処理時には先の第１〜第３実施例の場合と同様な流量、例えば３〜１００ｓｃｃｍ程度のパージ用の不活性ガスを流せば、先の第１〜第３実施例と同様な作用効果を発揮することができる。すなわち、付着防止ガス供給通路８０を介して拡散室１０６内へ供給された不活性ガス、例えばＡｒガスはこの拡散室１０６内で拡散しつつガス逆流防止板１０４の全面に設けた多数の微細ガス噴射孔１１０からシャワー状に下方向へ向けて流れ、上記温度観測用貫通孔７２内を流下して行くことになる。従って、原料ガス等が逆拡散して上昇してくることを防止でき、特に原料ガス等がガス逆流防止板１０４よりも上方に侵入することを防止できる。また、微細ガス噴射孔１１０はガス逆流防止板１０４の全面に亘って適切なピッチで均一に分散させて設けられているので、各微細ガス噴射孔１１０から流下するＡｒガスの勢いによって原料ガス等が下方向へ押し流され、この原料ガス等がガス逆流防止板１０４の下面に接触することはなく、ここに熱線透過率を低下させる原因となる不要な膜が付着することを防止できる。
【００４２】
従って、パージ用のＡｒガスの流量を従来装置よりも減少させても透明観測窓７６の下面に不要な膜が付着することがなく、しかも、ウエハ表面の処理の面内均一性、例えば膜厚の面内均一性を劣化させることなくこれを高く維持できる。
【００４３】
＜第５実施例＞
次に、本発明の第５実施例について説明する。
図９は本発明に係るシャワーヘッド構造の第５実施例を備えた処理装置を示す断面構成図、図１０は図９に示すシャワーヘッド構造の一部を示す拡大断面図である。尚、ここでは先の図１〜図８中に示す構成部分と同一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４実施例にあっては、温度観測用貫通孔７２内へ導入した不活性ガスは、この下端部の開口７２Ａ（図１参照）からウエハＷ上の処理空間Ｓへ排出するようにしたが、本実施例以降に説明する実施例では上記ウエハ上の処理空間Ｓへは排出しないように構成している。
【００４４】
すなわち、この図９及び図１０に示す第５実施例では、上記付着防止ガス供給通路８０の先端部を、上記温度観測用貫通孔７２の区画壁にガス出口８０Ａ（図７参照）を形成することにより温度観測用貫通孔７２に直接的に連続させて、これに不活性ガスを流すようにしている。そして、更にこの温度観測用貫通孔７２を区画する区画壁に上記供給された不活性ガスを排出する流出口１１２Ａを形成し、この流出口１１２Ａに接続させて上記排出される不活性ガスを導くガス排気通路１１２を上記シャワーヘッド部６２内に形成している。図９に示す場合には、上記ガス排気通路１１２をシャワーヘッド部６２内で折れ曲がるように形成し、そのガス出口１１２Ｂを上記シャワーヘッド部６２の下部側壁に設けて、このガス出口１１２Ｂより処理容器４内へ排出するようになっている。この場合、このガス出口１１２Ｂの近傍のガス排気通路１１２の延長方向（不活性ガスの噴出方向）は、不活性ガスの噴出力によってウエハ表面の膜厚が悪影響を受けることを防止するために、ウエハＷの表面の外側に向かうように設定されている。
【００４５】
この場合、上記温度観測用貫通孔７２に臨む部分において、上記付着防止ガス供給通路８０と上記ガス排気通路１１２とは図１０に示すように互いに延長された直線上に沿うように形成するのがよく、これにより、上記付着防止ガス供給通路８０より上記温度観測用貫通孔７２内へ供給された不活性ガスをそのままガス排気通路１１２側へ排出させることができる。すなわち、上記温度観測用貫通孔７２の断面方向へ不活性ガスのエアーカーテンが形成された状態となり、これにより原料ガス等が透明観測窓７６側へ侵入することを防止できるようになっている。
【００４６】
更に、ここで上記温度観測用貫通孔７２内に沿って不活性ガスが極力流れ込まないようにするために、上記付着防止ガス供給通路８０とガス排気通路１１２との配列が上述のように直線状態を維持した状態で、それぞれの通路８０、１１２が、上記温度観測用貫通孔７２となす各角度θ１は４５度〜９０度の範囲内になるように設定するのが好ましく、特に図１０に示すように角度θ１を９０度に設定するのがよい。
また上述のように、温度観測用貫通孔７２内に沿って不活性ガスが極力流れ込まないようにするために、上記付着防止ガス供給通路８０の内径とガス排気通路１１２の内径とを略同一に設定し、且つこの内径を上記温度観測用貫通孔７２の内径と略同一、例えば１３ｍｍ程度に設定するのがよい。
【００４７】
この第５実施例の場合には、半導体ウエハＷに対する熱処理時には、上記付着防止ガス供給通路８０に不活性ガス、例えばＡｒガスを流せばよく、このＡｒガスはガス出口８０Ａから出て上記温度観測用貫通孔７２をこの断面方向に横切って流れ、更に上記ガス出口８０Ａに対向して設けた流出口１１２Ａより上記ガス排気通路１１２内に流れ込み、このガス排気通路１１２を介してガス出口１１２Ｂ（図９参照）より処理容器４内へ流出することになる。
ここで、上記温度観測用貫通孔７２内を図１０中の矢印１１４に示すように上方へ逆拡散してきた原料ガス等は、上記Ａｒガスに随伴されてガス排気通路１１２側へ排出されてしまうので、この原料ガス等が更に上方に位置する透明観測窓７６に到達することを防止でき、従って、透明観測窓７６の下面に熱線を吸収する不要な膜が付着することを防止することができる。
【００４８】
また供給されたパージ用のＡｒガスの大部分は、そのままガス排気通路１１２を介してウエハ面上の膜厚に影響を与えない部分に排出されてしまうので、上記温度観測用貫通孔７２の下端の開口７２Ａから処理空間Ｓに流出するパージ用のＡｒガスを殆どなくすことができ、従って、ウエハ表面の処理の面内均一性、例えば膜厚の面内均一性を劣化させることなくこれを高く維持できる。
また、この第５実施例の場合は、パージ用のＡｒガスは殆ど全てガス排気通路１１２を介して効率的に排気されるので、Ａｒガスの供給量が、従来装置よりも多く設定されたとしても、上記温度観測用貫通孔７２の下端の開口７２Ａから処理空間Ｓに流出するパージ用のＡｒガスを殆どなくすことができ、従って、ウエハ表面の処理の面内均一性、例えば膜厚の面内均一性を劣化させることなくこれを高く維持できる。
【００４９】
＜第６実施例及び第７実施例＞
上記第５実施例ではガス排気通路１１２のガス出口１１２Ｂをシャワーヘッド部６２の下端側面に設けたが、これに限定されない。例えば図１１に示す第６実施例のようにこのガス出口１１２Ｂをガス噴射面１４の周縁部であって、このガス出口１１２Ｂの近傍のガス排気通路１１２の延長方向がウエハＷの表面の外側に向かうように設定してもよい。これによれば、上記ガス出口１１２Ｂから放出されるＡｒガスが、ウエハＷの表面の膜厚に部分的に悪影響を与えることがない。
【００５０】
また更に、例えば図１２に示す第７実施例のように、上記ガス排気通路１１２に補助管１１６を接続してこれを処理容器４の外側に配設し、この補助管１１６の先端であるガス出口１１２Ｂを、圧力調整弁４２の上流側の部分の排気通路４０に臨ませるようにこれに連通させてもよい。この場合には、パージ用の不活性ガスによりウエハＷの表面の膜厚が悪影響を受けることを防止することができる。尚、上記図１１及び図１２においては、図９に示す第５実施例と同一部分についてはそれぞれ同一符号を付している。
【００５１】
＜第８実施例及び第９実施例＞
次に、第８実施例及び第９実施例について説明する。
以上説明した第１〜第７実施例では、温度観測用貫通孔７２は、鉛直方向に沿って設けられてウエハ表面に対して直交するようになされているが、これに限定されない。例えば図１３に示す第８実施例のように温度観測用貫通孔７２を、鉛直方向から角度θ２だけ傾むけて設けるように形成してもよい。この場合には、付着防止ガス供給通路８０及びガス排気通路１１２が上記温度観測用貫通孔７２となす角度θ２は、それぞれ前述したように４５度〜９０度の範囲内に設定されているのは勿論である。またこの場合にも、上記ガス排気通路１１２のガス出口１１２Ｂに関しては、このガス出口１１２Ｂの近傍のガス排気通路１１２の延長方向は、ウエハＷの表面の外側に向かうように設定されているのは勿論である。
【００５２】
更に図１４に示す第９実施例のように、最初に設けた付着防止ガス供給通路８０の他に、他に別個に１以上（図示例では１つ）の付着防止ガス供給通路１２０を設けて、複数のガス供給口８０Ａ、１２０Ａからそれぞれ流量制御された不活性ガス、例えばＡｒガスを温度観測用貫通孔７２内へ供給するようにしてもよい。この場合、ガス排気通路１１２の流出口１１２Ａに対応するガス供給口８０Ａよりも上方、すなわち透明観測窓７６に近い側に他方のガス供給口１２０Ａを設ける。すなわち、新たな付着防止ガス供給通路１２０を、上記透明観測窓７６に近い側に設けるようにする。
【００５３】
この場合、この新たな付着防止ガス供給通路１２０より流すＡｒガスの流量は、他方の付着防止ガス供給通路８０より流すＡｒガスの流量、例えば３〜１００ｓｃｃｍよりも少なく、例えば１〜１０ｓｓｃｍ程度に設定する。
これによれば、新たな付着防止ガス供給通路１２０より供給されたパージ用の不活性ガスは、上記温度観測用貫通孔７２内を流下した後、他方の付着防止ガス供給通路８０より供給された不活性ガスと共に、上記ガス排気通路１１２側より排出されてしまうことになる。
【００５４】
従って、先の付着防止ガス供給通路８０から供給される不活性ガスによって形成されるエアーカーテンを破って更に上方へ拡散してくる原料ガス等は、上記他方の付着防止ガス供給通路１２０から供給されて温度観測用貫通孔７２を流下してくる不活性ガスによって押し戻されるので、透明観測窓７６の下面に不要な膜が付着することを一層確実に防止でき、また、ウエハＷの表面に形成される膜厚の面内均一性も高く維持することができる。
尚、上記図１３及び図１４においては、シャワーヘッド部６２内の他の内部構造の記載は省略しており、また、図１４中においては図１３と同様な構成部分については同一符号を付している。
【００５５】
＜第１０実施例及び第１１実施例＞
次に、本発明の第１０実施例及び第１１実施例について説明する。
図１５は本発明のシャワーヘッド構造の第１０実施例の一部を示す部分拡大縦断面図、図１６は本発明のシャワーヘッド構造の第１１実施例の部分拡大横断面図である。
以上説明した第５〜第９実施例では、温度観測用貫通孔７２との交差部分（接合部分）においては付着防止ガス供給通路８０とガス排気通路１１２とは互いに直線上に沿うように形成したが、これに限定されない。
【００５６】
例えば図１５に示す第１０実施例のように、上記付着防止ガス供給通路８０とガス排気通路１１２とを互いに例えば上下に所定の間隔を隔てて平行に配列して形成する。そして、温度観測用貫通孔７２の区画壁に、上記付着防止ガス供給通路８０のガス供給口８０Ａと上記ガス排気通路１１２の流出口１１２Ａとに対向させて略半球状のガス案内凹部１２４を設けており、上記ガス供給口８０Ａから放出されたパージ用の不活性ガスを上記ガス案内凹部１２４に沿って流すことによりその流れ方向を反転させ、流出口１１２Ａよりガス排気通路１１２に流して排出させる。
この場合にも、上記温度観測用貫通孔７２を逆拡散して上昇してくる原料ガス等は、上記パージ用の不活性ガス、例えばＡｒガスに随伴してガス排気通路１１２から排出されてしまうので、透明観測窓７６（図１５に図示せず）の下面に不要な膜が付着することを防止することができる。
【００５７】
また上記温度観測用貫通孔７２に供給した不活性ガスの大部分はガス排気通路１１２から排気されてしまってこの不活性ガスが温度観測用貫通孔７２の下端開口から処理空間に放出されることがなく、従って、ウエハＷの表面の膜厚に部分的に悪影響を与えることもない。
また図１６に示す第１１実施例の場合には、付着防止ガス供給通路８０とガス排気通路１１２とを水平方向に並列させて設け、上記温度観測用貫通孔７２の区画壁の曲面を利用して不活性ガスの流れ方向を反転させるようにしている。この場合にも、上記図１５に示す第１０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。
【００５８】
以上、各第１〜第１１実施例について個別に説明したが、上記各実施例を適宜組み合わせて用いるようにしてもよい。また、上記各実施例において説明したガス流量や各通路の内径等は単に一例を示したに過ぎず、その数値例に限定されないのは勿論である。
また本発明は熱処理として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、他の膜種の成膜処理の場合、或いは他の熱処理の場合にも本発明を適用することができる。また、不活性ガスとしては、Ａｒガスの他に、例えばＮ２  ガス、Ｈｅガス等も用いることができる。
更に上記各実施例では、温度観測用貫通孔７２に不活性ガスを供給していたが、例えば特願２００２−３６５８１３に記載されたように、使用される複数の成膜ガス（処理ガス）の内、一方（一部）の成膜ガスを供給するようにしてもよい。また上記実施例では透明観測窓７６の近くで不活性ガスを供給していたが、ガス噴射面１４の近くでこのガスを供給するようにしてもよい。
また、本発明では、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、ＬＣＤ基板、ガラス基板等にも適用することができるのは勿論である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のシャワーヘッド構造及び処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
請求項１〜４に係る発明によれば、付着防止ガス供給通路の先端部に噴射ノズル部を設け、これより透明観測窓の表面に直接的に不活性ガスを吹き付けるようにして温度観測用貫通孔内へ供給するようにしたので、少ない使用量のガス、例えば不活性ガスでもってこの透明観測窓の表面に成膜ガス等の処理ガスが接触することを防止でき、従って、少ない量のガス、例えば不活性ガスでもってこの透明観測窓の表面に被処理体の温度測定（若しくは観測）の妨げとなる不要な膜が付着することを防止でき、被処理体の表面に堆積する薄膜に、ガス、例えば不活性ガスによる悪影響を与えることを防止でき、この膜厚の面内均一性を高く維持することができる。
請求項５に係る発明によれば、透明観測窓に臨ませてその周縁部にガス拡散溝を設け、このガス拡散溝内にパージ用のガス、例えば不活性ガスを拡散させつつ透明観測窓の表面に接触させて温度観測用貫通孔内に供給するようにしたので、少ない使用量のガス、例えば不活性ガスでもってこの透明観測窓の表面に成膜ガス等の処理ガスが接触することを防止でき、従って、少ない量のガス、例えば不活性ガスでもってこの透明観測窓の表面に被処理体の温度測定（若しくは観測）の妨げとなる不要な膜が付着することを防止でき、被処理体の表面に堆積する薄膜に、ガス、例えば不活性ガスによる悪影響を与えることを防止でき、この膜厚の面内均一性を高く維持することができる。
請求項６、７に係る発明によれば、温度観測用貫通孔内に複数の微細ガス噴射孔が形成された透明材料よりなるガス逆流防止板を設けて、この上流側（放射温度計側）の温度観測用貫通孔内にパージ用のガス、例えば不活性ガスを供給して上記微細ガス噴射孔からガス、例えば不活性ガスを流すようにしたので、少ない使用量のガス、例えば不活性ガスでもってこの透明観測窓の表面に成膜ガス等の処理ガスが接触することを防止でき、従って、少ない量のガス、例えば不活性ガスでもってこの透明観測窓の表面に被処理体の温度測定（若しくは観測）の妨げとなる不要な膜が付着することを防止でき、被処理体の表面に堆積する薄膜に、ガス、例えば不活性ガスによる悪影響を与えることを防止でき、この膜厚の面内均一性を高く維持することができる。
請求項８〜１５に係る発明によれば、パージ用の不活性ガスが供給される温度観測用貫通孔にこれに供給されたガス、例えば不活性ガスを排出するガス排気通路を接続してこれよりガス、例えば不活性ガスを排出させるようにしたので、上記温度観測用貫通孔の下端開口からガス、例えば不活性ガスが処理空間内へ流れ込むことがなく、しかも温度観測用貫通孔内に逆拡散してきた成膜ガス等の処理ガスは上記ガス、例えば不活性ガスに随伴してガス排気通路を介して排出されてしまうので、少ない使用量のガス、例えば不活性ガスでもってこの透明観測窓の表面に成膜ガス等の処理ガスが接触することを防止でき、従って、少ない量のガス、例えば不活性ガスでもってこの透明観測窓の表面に被処理体の温度測定（若しくは観測）の妨げとなる不要な膜が付着することを防止でき、被処理体の表面に堆積する薄膜に、ガス、例えば不活性ガスによる悪影響を与えることを防止でき、この膜厚の面内均一性を高く維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシャワーヘッド構造の第１実施例を備えた処理装置を示す断面構成図である。
【図２】シャワーヘッド構造の一部を示す拡大断面図である。
【図３】シャワーヘッド構造の第２実施例の一部を示す拡大断面図である。
【図４】シャワーヘッド構造の第３実施例の一部を示す拡大断面図である。
【図５】ガス拡散溝の部分を示す斜視図である。
【図６】ガス拡散溝の部分を示す平面図である。
【図７】シャワーヘッド構造の第４実施例の一部を示す拡大断面図である。
【図８】ガス逆流防止板を示す拡大平面図である。
【図９】本発明に係るシャワーヘッド構造の第５実施例を備えた処理装置を示す断面構成図である。
【図１０】図９に示すシャワーヘッド構造の一部を示す拡大断面図である。
【図１１】本発明に係るシャワーヘッド構造の第６実施例を備えた処理装置を示す断面構成図である。
【図１２】本発明に係るシャワーヘッド構造の第７実施例を備えた処理装置を示す断面構成図である。
【図１３】本発明に係るシャワーヘッド構造の第８実施例を備えた処理装置を示す断面構成図である。
【図１４】本発明に係るシャワーヘッド構造の第９実施例を備えた処理装置を示す断面構成図である。
【図１５】本発明のシャワーヘッド構造の第１０実施例の一部を示す部分拡大縦断面図である。
【図１６】本発明のシャワーヘッド構造の第１１実施例の部分拡大横断面図である。
【符号の説明】
２  処理装置
４  処理容器
１２  シャワーヘッド構造
１６Ａ、１６Ｂ  ガス噴射孔
２６  載置台
４０  排気通路
４２  圧力調整弁
５４  加熱ランプ（加熱手段）
６２  シャワーヘッド部
７０  放射温度計
７２  温度観測用貫通孔
７６  透明観測窓
７８  温度制御部
８０  付着防止ガス供給通路
８０Ａ  ガス供給口
８２  噴射ノズル部
９６  ガス拡散溝
１０４  ガス逆流防止板
１１０  微細ガス噴射孔
１１２  ガス排気通路
１１２Ａ  流出口
１１２Ｂ  ガス出口
Ｓ  処理空間
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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