(57)【要約】【課題】放射温度計を用いた場合にあっても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】所定の処理を施すために加熱された被処理体Ｗを収容した処理空間４に対して処理ガスを供給するための複数のガス噴射孔２０Ａ，２０Ｂを有するシャワーヘッド構造１２において、前記ガス噴射孔に、放射温度計６６の光導入ロッド６８を挿通させて設けるように構成する。これにより、例えば成膜処理中に噴射される処理ガスにより上記光導入ロッドが覆われるようになり、この光導入面に薄膜が付着することを防止することができる。【選択図】　図１
2004079985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の処理を施すために加熱された被処理体を収容した処理空間に対して処理ガスを供給するための複数のガス噴射孔を有するシャワーヘッド構造において、
前記ガス噴射孔に、放射温度計の光導入ロッドを挿通させて設けるように構成したことを特徴とするシャワーヘッド構造。
【請求項２】
前記光導入ロッドは、ガス噴射面の実質的な中心部に位置さ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】
前記光導入ロッドは、ガス噴射面の実質的な中心部を含めてその半径方向に沿って複数個設けられ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】
前記光導入ロッドが設けられたガス噴射孔の開口面積は、該ガス噴射孔より噴射されるガスと同種のガスが噴射される他のガス噴射孔の開口面積よりも、前記光導入ロッドの断面積に相当する面積だけ大きく設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のシャワーヘッド構造。
【請求項５】
前記光導入ロッドは、必要時に退避できるようにロッド昇降機構に接続されて昇降可能に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のシャワーヘッド構造。
【請求項６】
前記光導入ロッドは、ベッド天井板に設けたロッド貫通孔を介して挿通されており、前記ロッド貫通孔の上端部には、前記光導入ロッドを退避させた時に前記ロッド貫通孔を閉じるための隔離バルブが設けられることを特徴とする請求項５記載のシャワーヘッド構造。
【請求項７】
前記所定の処理は成膜処理であり、前記処理ガスは前記成膜処理に必要なアシストガスであ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】
前記アシストガスは酸化ガスであることを特徴とする請求項７記載のシャワーヘッド構造。
【請求項９】
前記アシストガスは還元ガスであることを特徴とする請求項７記載のシャワーヘッド構造。
【請求項１０】
前記所定の処理はエッチング処理であ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１１】
被処理体に対して所定の処理を施すための処理装置において、
真空引き可能になされた処理容器と、
前記被処理体を載置する載置台と、
前記被処理体を加熱する加熱手段と、
請求項１乃至１０のいずれかに記載した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。
【請求項１２】
被処理体に対して所定の処理を施すための処理装置において、
真空引き可能になされた処理容器と、
前記被処理体を載置する載置台と、
前記載置台に設けられた温度測定手段と、
前記被処理体を加熱する加熱手段と、
請求項１乃至１０のいずれかに記載したシャワーヘッド構造と、
前記被処理体の所定の処理時に前記温度測定手段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、
温度校正用の被処理体を用いて所定の処理を行った時の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と前記被処理体の目標温度値とに基づいて前記温度制御部における前記載置台の設定温度値を校正する温度校正制御部と、
を備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項１３】
前記温度測定手段は、熱電対であることを特徴とする請求項１２記載の処理装置。
【請求項１４】
前記加熱手段は加熱ランプを有し、前記載置台は、熱伝導性が低く且つ前記加熱ランプからの熱線を遮断するように着色されたリング状の保持部材により保持されることを特徴とする請求項１１乃至１３のいずれかに記載の処理装置。
【請求項１５】
被処理体に対して所定の処理を施すための処理装置において、
真空引き可能になされた処理容器と、
前記被処理体を載置する載置台と、
前記載置台の下方に設けられて前記被処理体を加熱する加熱ランプを有する加熱手段と、
熱伝導性が低く且つ前記加熱ランプからの熱線を遮断するように不透明な材料により形成されて、前記載置台の周囲と接触してこれを保持するリング状の保持部材と、
処理ガスを供給するために前記処理容器の天井部に設けた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と、
を備えたことを特徴とする処理装置。
【請求項１６】
前記保持部材は、酸化ニオブ等の黒色の金属酸化物を含んだ石英、黒色のＳｉＣを含んだ石英、カーボンを含んだ石英、カーボンを含んだ黒色のＡｌＮ等の黒色のセラミックスの内のいずれかよりなることを特徴とする請求項１４又は１５記載の処理装置。
【請求項１７】
前記保持部材の上面には、熱線を遮断する遮断リングが設けられ、前記遮断リングは、酸化ニオブ等の黒色の金属酸化物を含んだ石英、黒色のＳｉＣを含んだ石英、カーボンを含んだ石英、カーボンを含んだ黒色のＡｌＮ等の黒色のセラミックスの内のいずれかよりなることを特徴とする請求項１４乃至１６のいずれかに記載の処理方法。
【請求項１８】
真空引き可能になされた処理容器と、
被処理体を載置する載置台と、
前記被処理体を加熱する加熱手段と、
処理ガスを供給するために前記処理容器の天井部に設けたシャワーヘッド構造と、を有して前記被処理体に対して所定の処理を施すための処理装置において、前記シャワーヘッド構造を上下方向へ貫通するように設けた熱線導出通路と、前記熱線導出通路の上端開口部に測定窓を介して取り付けた放射温度計と、
前記熱線導出通路に不活性ガスを導入するための不活性ガス導入通路とを備え、
前記熱線導出通路の下端開口部より流出して前記載置台の外側に向けて流下しつつ拡散して行く前記不活性ガスの主ガス流が、前記載置台の上面と同一の水平レベルまで流下する位置が、前記載置台上に載置される前記被処理体の外周よりも外側になるように、前記熱線導出通路を前記シャワーヘッド構造の中心より離れた位置に偏心させて設けるように構成したことを特徴とする処理装置。
【請求項１９】
前記シャワーヘッド構造の中心と前記熱線導出通路の下端開口部の中心との間の距離は、前記被処理体の半径の７０％〜１００％の範囲内の距離に設定されていることを特徴とする請求項１８記載の処理装置。
【請求項２０】
前記シャワーヘッド構造の下面と前記載置台の上面との間の距離は、２０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内であり、前記不活性ガスの流量は３ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍの範囲内であることを特徴とする請求項１８または１９記載の処理装置。
【請求項２１】
シャワーヘッド構造のガス噴射孔より真空引き可能になされた処理容器の処理空間に処理ガスを噴射し、加熱手段により所定の温度になされた被処理体に対して所定の処理を施すようにした処理方法において、
前記ガス噴射孔に放射温度計の光検出子を挿通して設け、前記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ようにしたことを特徴とする処理方法。
【請求項２２】
シャワーヘッド構造のガス噴射孔より真空引き可能になされた処理容器の処理空間に処理ガスを噴射し、被処理体を載置する載置台に設けた温度測定手段の検出値に基づいて加熱手段を制御して前記被処理体を所定の温度に維持しつつ所定の処理を施すようにした処理方法において、
前記温度測定手段の検出値に基づいて前記加熱手段を制御することにより所定の枚数の前記被処理体に所定の処理を施す連続処理工程と、
温度校正用の被処理体に対して所定の処理を施しつつこの時の前記温度校正用の被処理体の温度を、前記ガス噴射孔に挿通するようにして設けられた光検出子を有する放射温度計により検出してモニタする温度校正用処理工程と、
前記モニタにより検出された検出値と前記被処理体の目標温度値とに基づいて前記載置台の設定温度値を校正する温度校正工程と、
を有することを特徴とする処理方法。
【請求項２３】
前記連続処理工程と、前記温度校正用処理工程と、前記温度校正工程とを、所定の回数繰り返し行った時に前記処理容器内をクリーニングするクリーニング工程を行うようにしたことを特徴とする請求項２２記載の処理方法。
【請求項２４】
前記クリーニング工程を行なった後に、前記処理容器内に前記被処理体を入れない状態で前記処理ガスを供給して薄膜を形成するプリコート工程を行うようにしたことを特徴とする請求項２３記載の処理方法。
【請求項２５】
前記光導入ロッドは、該光導入ロッドが昇降機能になされている場合には、少なくともクリーニング工程時には、前記光導入ロッドは退避されていることを特徴とする請求項２３または２４記載の処理方法。
【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処理装置、シャワーヘッド構造及び処理方法に関する。
【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。
この場合、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）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）
【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基板等に対して、窒素ガス等の不活性ガスを処理空間側から吹き付けて、この入射面や透明ガラス基板面に、薄膜を付着させないようにしていた。
【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）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、といった問題があった。
また加熱ランプを用いた加熱手段を採用している処理装置にあっては、加熱ランプから放射された熱線の一部が処理容器内で乱反射して、この熱線が最終的に放射温度計へ入射する場合があり、この場合にはウエハ温度を正確に測定することができない、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、処理装置及び処理方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、加熱ランプからの熱線の乱反射による影響を除いて、被処理体の温度を精度良く測定することができる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、所定の処理を施すために加熱された被処理体を収容した処理空間に対して処理ガスを供給するための複数のガス噴射孔を有するシャワーヘッド構造において、前記ガス噴射孔に、放射温度計の光導入ロッドを挿通させて設けるように構成し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、シャワーヘッド構造のガス噴射孔に放射温度計の光導入ロッドを挿通させて設けるようにしたので、例えば成膜処理中に噴射される処理ガスにより上記光導入ロッドが覆われるようになり、この光導入面に薄膜が付着することを防止することができる。従って、常時、被処理体の温度を正確に測定して検出することができる。
また、薄膜付着防止のために不活性ガス等の特別なガスを用いることがないので、原料ガスの分圧が部分的に乱れることがなく、成膜処理等の処理の面内均一性を向上させることができる。
【００１１】
この場合、例えば請求項２に規定するように、前記光導入ロッドは、ガス噴射面の実質的な中心部に位置されている。
或いは、例えば請求項３に規定するように、前記光導入ロッドは、ガス噴射面の実質的な中心部を含めてその半径方向に沿って複数個設けられるようにしてもよい。
また、この場合、例えば請求項４に規定するように、前記光導入ロッドが設けられたガス噴射孔の開口面積は、該ガス噴射孔より噴射されるガスと同種のガスが噴射される他のガス噴射孔の開口面積よりも、前記光導入ロッドの断面積に相当する面積だけ大きく設定されている。
これにより、光導入ロッドが挿通されているガス噴射孔からのガス噴射量は、他の同種のガス噴射孔から噴射されるガス噴射量と略同じになるので、ガス流量に乱れを生ぜしめることがなく、この点よりも膜厚等の処理の面内均一性を一層向上させることができる。
【００１２】
また、例えば請求項５に規定するように、前記光導入ロッドは、必要時に退避できるようにロッド昇降機構に接続されて昇降可能に設けられている。
これによれば、例えば光導入ロッドを用いない場合には、これを退避させて処理空間より離間させておけば、光導入ロッドの光導入面が例えばクリーニング時等に損傷を受けて表面荒れが生ずることを防止することが可能となる。
また、例えば請求項６に規定するように、前記光導入ロッドは、ベッド天井板に設けたロッド貫通孔を介して挿通されており、前記ロッド貫通孔の上端部には、前記光導入ロッドを退避させた時に前記ロッド貫通孔を閉じるための隔離バルブが設けられる。
これによれば、光導入ロッドを用いない場合には、これを退避させて隔離バルブを閉じておけば、この光導入ロッドの光導入面が例えばクリーニング等の時に損傷を受けることを確実に防止することが可能となる。
【００１３】
この場合、例えば請求項７に規定するように、前記所定の処理は成膜処理であり、前記処理ガスは前記成膜処理に必要なアシストガスである。
また、例えば請求項８に規定するように、前記アシストガスは酸化ガスである。
或いは例えば請求項９に規定するように、前記アシストガスは還元ガスである。
また、例えば請求項１０に規定するように、前記所定の処理はエッチング処理である。
請求項１１に係る発明は、被処理体に対して所定の処理を施すための処理装置において、真空引き可能になされた処理容器と、前記被処理体を載置する載置台と、前記被処理体を加熱する加熱手段と、上記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。
【００１４】
請求項１２に係る発明は、被処理体に対して所定の処理を施すための処理装置において、真空引き可能になされた処理容器と、前記被処理体を載置する載置台と、前記載置台に設けられた温度測定手段と、前記被処理体を加熱する加熱手段と、上記シャワーヘッド構造と、前記被処理体の所定の処理時に前記温度測定手段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、温度校正用の被処理体を用いて所定の処理を行った時の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と前記被処理体の目標温度値とに基づいて前記温度制御部における前記載置台の設定温度値を校正する温度校正制御部と、を備えたことを特徴とする処理装置である。
【００１５】
この場合、例えば請求項１３に規定するように、前記温度測定手段は、熱電対である。
また、例えば請求項１４に規定するように、前記加熱手段は加熱ランプを有し、前記載置台は、熱伝導性が低く且つ前記加熱ランプからの熱線を遮断するように着色されたリング状の保持部材により保持される。
これによれば、加熱手段の加熱ランプから放射された熱線の内で載置台以外の部分に向かう熱線は、内部で乱反射しても載置台の周縁部を保持する着色された保持部材により最終的に吸収してしまうので、この乱反射した熱線が処理空間側に漏れ出て放射温度計へ入射することはないので、被処理体の温度をより高い精度で測定することが可能となる。
【００１６】
請求項１５に係る発明は、被処理体に対して所定の処理を施すための処理装置において、真空引き可能になされた処理容器と、前記被処理体を載置する載置台と、前記載置台の下方に設けられて前記被処理体を加熱する加熱ランプを有する加熱手段と、熱伝導性が低く且つ前記加熱ランプからの熱線を遮断するように不透明な材料により形成されて、前記載置台の周囲と接触してこれを保持するリング状の保持部材と、処理ガスを供給するために前記処理容器の天井部に設けた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と、を備えたことを特徴とする処理装置である。
これによれば、加熱手段の加熱ランプから放射された熱線の内で載置台以外の部分に向かう熱線は、内部で乱反射しても載置台の周縁部を保持する着色された保持部材により最終的に吸収してしまうので、この乱反射した熱線が処理空間側に漏れ出て放射温度計へ入射することはないので、被処理体の温度をより高い精度で測定することが可能となる。
【００１７】
この場合、請求項１６に規定するように、例えば前記保持部材は、酸化ニオブ等の黒色の金属酸化物を含んだ石英、黒色のＳｉＣを含んだ石英、カーボンを含んだ石英、カーボンを含んだ黒色のＡｌＮ等の黒色のセラミックスの内のいずれかよりなる。
また例えば請求項１７に規定するように、前記保持部材の上面には、熱線を遮断する遮断リングが設けられ、前記遮断リングは、酸化ニオブ等の黒色の金属酸化物を含んだ石英、黒色のＳｉＣを含んだ石英、カーボンを含んだ石英、カーボンを含んだ黒色のＡｌＮ等の黒色のセラミックスの内のいずれかよりなる。
【００１８】
請求項１８に係る発明は、真空引き可能になされた処理容器と、被処理体を載置する載置台と、前記被処理体を加熱する加熱手段と、処理ガスを供給するために前記処理容器の天井部に設けたシャワーヘッド構造と、を有して前記被処理体に対して所定の処理を施すための処理装置において、前記シャワーヘッド構造を上下方向へ貫通するように設けた熱線導出通路と、前記熱線導出通路の上端開口部に測定窓を介して取り付けた放射温度計と、前記熱線導出通路に不活性ガスを導入するための不活性ガス導入通路とを備え、前記熱線導出通路の下端開口部より流出して前記載置台の外側に向けて流下しつつ拡散して行く前記不活性ガスの主ガス流が、前記載置台の上面と同一の水平レベルまで流下する位置が、前記載置台上に載置される前記被処理体の外周よりも外側になるように、前記熱線導出通路を前記シャワーヘッド構造の中心より離れた位置に偏心させて設けるように構成したことを特徴とする処理装置である。
これによれば、放射温度計を取り付けた測定窓に膜が付着しないように流す不活性ガスの主ガス流が、処理中の被処理体の表面に当接しないようにしたので、被処理体の表面に堆積される膜が局部的に薄くなることを防止することができる。
【００１９】
この場合、例えば請求項１９に示すように、前記シャワーヘッド構造の中心と前記熱線導出通路の下端開口部の中心との間の距離は、前記被処理体の半径の７０％〜１００％の範囲内の距離に設定されている。
また、例えば請求項２０に示すように、前記シャワーヘッド構造の下面と前記載置台の上面との間の距離は、２０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内であり、前記不活性ガスの流量は３ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍの範囲内である。
【００２０】
また、請求項２１に係る発明は、上記処理装置によって行われる処理方法を規定したものであり、すなわち、シャワーヘッド構造のガス噴射孔より真空引き可能になされた処理容器の処理空間に処理ガスを噴射し、加熱手段により所定の温度になされた被処理体に対して所定の処理を施すようにした処理方法において、前記ガス噴射孔に放射温度計の光検出子を挿通して設け、前記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ようにしたことを特徴とする処理方法である。
また、請求項２２に係る発明は、シャワーヘッド構造のガス噴射孔より真空引き可能になされた処理容器の処理空間に処理ガスを噴射し、被処理体を載置する載置台に設けた温度測定手段の検出値に基づいて加熱手段を制御して前記被処理体を所定の温度に維持しつつ所定の処理を施すようにした処理方法において、前記温度測定手段の検出値に基づいて前記加熱手段を制御することにより所定の枚数の前記被処理体に所定の処理を施す連続処理工程と、温度校正用の被処理体に対して所定の処理を施しつつこの時の前記温度校正用の被処理体の温度を、前記ガス噴射孔に挿通するようにして設けられた光検出子を有する放射温度計により検出してモニタする温度校正用処理工程と、前記モニタにより検出された検出値と前記被処理体の目標温度値とに基づいて前記載置台の設定温度値を校正する温度校正工程と、を有することを特徴とする処理方法である。
【００２１】
この場合、例えば請求項２３に規定するように、前記連続処理工程と、前記温度校正用処理工程と、前記温度校正工程とを、所定の回数繰り返し行った時に前記処理容器内をクリーニングするクリーニング工程を行う。
また、例えば請求項２４に規定するように、前記クリーニング工程を行なった後に、前記処理容器内に前記被処理体を入れない状態で前記処理ガスを供給して薄膜を形成するプリコート工程を行う。
この場合、例えば請求項２５に規定するように、前記光導入ロッドは、該光導入ロッドが昇降機能になされている場合には、少なくともクリーニング工程時には、前記光導入ロッドは退避されている。
【００２２】
【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、処理装置及び処理方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係るシャワーヘッド構造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ガス噴射面を示す模式図、図３はガス噴射面の一部を示す拡大図、図４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、処理として金属酸化膜であるタンタル酸化膜をＣＶＤにより成膜する場合を例にとって説明する。
【００２３】
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１８に設けた多数のガス噴射孔２０Ａ、２０Ｂから処理空間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２２上に、例えばＬ字状の３本の保持部材２４（図１では２本のみ記す）を介して被処理体としての半導体ウエハＷを載置するための載置台２６が設けられている。
【００２４】
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２２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。
【００２５】
また、処理容器４の底部の周縁部に設けた排気口８には図示しない真空ポンプに接続された排気通路４０が接続されており、処理容器４内を所定の真空度まで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４２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４４が設けられると共に、この底部開口４４には、石英等の熱線透過材料よりなる透過窓４６がＯリング等のシール部材４８を介して気密に設けられており、この下方には、透過窓４６を囲むように箱状の加熱室５０が設けられている。この加熱室５０内には加熱手段として例えば複数の加熱ランプ５２が反射鏡も兼ねる回転台５４に取り付けられており、この回転台５４は、回転軸を介して加熱室５０の底部に設けた回転モータ５６により回転される。従って、この加熱ランプ５２より放出された熱線は、透過窓４６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。
【００２６】
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、本出願人が先に特開平１０−７９３７７号公報で開示した構造と同様に形成されている。すなわち、シャワーヘッド構造１２は載置台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は処理容器４内に処理ガスとして成膜用の原料ガスや酸素等をシャワー状に導入するものであり、シャワーヘッド構造１２の下面のガス噴射面１８には、前述のようにガスを噴出するための多数の噴射孔２０Ａ、２０Ｂが形成される。
【００２７】
このシャワーヘッド構造１２内は、原料ガス用ヘッド空間６０Ａとアシストガス用ヘッド空間６０Ｂとに２つに区画されており、原料ガス用ヘッド空間６０Ａには、原料ガスとして例えばヘリウム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金属酸化膜原料、例えば金属アルコキシド（Ｔａ（ＯＣ２　Ｈ５　）５　：ペントエトキシタンタル）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６０Ｂ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酸素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２０Ａ、２０Ｂは、上記原料ガス用ヘッド空間６０Ａに連通される原料ガス噴射孔２０Ａとアシストガス用ヘッド空間６０Ｂに連通されるアシストガス噴射孔２０Ｂの２つの群に分けられており、成膜時には両ガス噴射孔２０Ａ、２０Ｂから噴出された原料ガスとアシストガスである酸素とを処理空間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。図２及び図３では両ガス噴射孔を区分するために、便宜上、原料ガス噴射孔２０Ａを斜線の丸で示し、アシストガス噴射孔２０Ｂを白丸で示している。
【００２８】
また、シャワーヘッド構造１２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１４０〜１８０℃程度に加熱するための加熱ヒータ６２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６４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１４０〜１８０℃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構造１２には、本発明の特徴とする放射温度計６６が設けられる。具体的には、この放射温度計６６は、実際に上記半導体ウエハＷからの光を捕集するための光導入ロッド６８と、この光導入ロッド６８で取り込んだ光（輝度）に基づいてウエハＷの温度を求める温度検出部７０とを有している。この光導入ロッド６８は、例えば石英やサファイア等よりなる細い棒状体として形成されており、シャワーヘッド構造１２の天井部を貫通するようにして下方向へ直線状に設けている。そして、この光導入ロッド６８の天井部に対する貫通部には、気密性を維持するためのＯリング等のシール部材７２が介在されると共に、この光導入ロッド６８の下部は、図１及び図４にも示すように、ガス噴射面１８に多数形成された上記アシストガス噴射孔２０Ｂの内の、実質的に中心部に位置するアシストガス噴射孔２０Ｂ’内に挿通されている。そして、このロッド先端は、アシストガス噴射孔２０Ｂの開口端と略同一水平レベルとなるように設定されている。従って、成膜時にこのアシストガスの噴射孔２０Ｂ’からはＯ２　ガスが噴射されるので、この光導入ロッド６８の先端である光導入面６８Ａに余分な薄膜が付着することを阻止できるようになっている。ここで光を捕集する範囲は、光導入ロッド６８の先端にて略４５°の広がり角度の範囲である。従って、この広がり角度の範囲があるので、温度検出部７０、光導入ロッド６８の設置位置に自由度を持たせることができる。
【００２９】
ここで、上記原料ガス噴射孔２０Ａやアシストガス噴射孔２０Ｂ（２０Ｂ’も含む）は、ウエハＷの表面に膜厚が面内均一になるように薄膜が堆積するようにガス噴射面１８に適正に分散させてそれぞれ配置されている。そして、本発明の重要な点はその内の１つのアシストガス噴射孔２０Ｂ’に、上述のように光導入ロッド６８を挿通して設けている点である。これにより、光導入ロッド６８への膜付着防止のために成膜処理に不要な不活性ガスを用いなくても済むことになる。そして、この場合、上記光導入ロッド６８を設けることによって、これを挿通したアシストガス噴射孔２０Ｂ’の直下のガス流量の乱れやガス分圧の乱れ等が生じると、このアシストガス噴射孔２０Ｂ’の直下近傍のウエハ表面の膜厚に影響を与えて膜厚の面内均一性を劣化させる原因になることから、この光導入ロッド６８が挿通されたアシストガス噴射孔２０Ｂ’の開口面積Ｓは、他のアシストガス噴射孔２０Ｂの開口面積Ｓ１よりも、上記光導入ロッド６８の断面積に相当する面積Ｓ２だけ大きく設定するのが好ましい。換言すれば、光導入ロッド６８が挿通されたアシストガス噴射孔２０Ｂ’のガス噴射面積は、この開口面積Ｓより光導入ロッド６８の断面積Ｓ２を引いた値となり、この値が他の一般のアシストガス噴射孔２０Ｂの開口面積Ｓ１、すなわちガス噴射面積と略同じになるように設定するのが好ましく、これにより、上記光導入ロッド６８をアシストガス噴射孔２０Ｂ’内に設けても、アシストガスの噴射量の分布に悪影響を受けることを極力抑制することが可能となる。
【００３０】
具体的には、ガス種等にもよるが、原料ガス噴射孔２０Ａの直径Ｄ１は、例えば２．５ｍｍ程度であり、一般的なアシストガス噴射孔２０Ｂの直径Ｄ２は例えば１ｍｍ程度であり、また、光導入ロッド６８の直径Ｄ３は例えば１．２ｍｍ程度なので、光導入ロッド６８を挿通したアシストガス噴射孔２０Ｂ’の直径Ｄは１．５６ｍｍ程度である。すなわち、アシストガス噴射孔２０Ｂのドリルによる穿孔形成時に、上記光導入ロッド６８を挿通するアシストガス噴射孔２０Ｂ’のみの直径をやや大きく穴加工を行うことになる。
また図１に戻って、上記温度検出部７０の出力は、例えばマイクロコンピュータ等よりなる温度制御部７４に入力されており、この温度制御部７４は、上記温度検出部７０の検出値に基づいて、加熱手段である加熱ランプ５２の出力を制御し、ウエハ温度をコントロールするようになっている。
【００３１】
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本発明の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４２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５２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から原料ガスとＯ２　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。
【００３２】
この場合、液体原料であるＴａ（ＯＣ２　Ｈ５　）５　はＨｅ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１６０℃程度に予熱されている。
シャワーヘッド構造１２の原料ガス用ヘッド空間６０Ａに流れ込んだ原料ガスは、これよりガス噴射面１８に設けた原料ガス噴射孔２０Ａから処理空間Ｓに供給されることになる。
【００３３】
一方、シャワーヘッド構造１２のアシストガス用ヘッド空間６０Ｂに到達したＯ２　ガスはこれよりガス噴射面１８に設けたアシストガス噴射孔２０Ｂ、２０Ｂ’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Ｏ２　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、例えば酸化タンタル膜（Ｔａ２　Ｏ５　）を堆積し、成膜することになる。
この時のウエハ温度は４００〜５００℃の範囲内、例えば４８０℃程度であり、シャワーヘッド構造１２の表面温度は例えば１５０℃程度である。
ここで、ウエハＷの表面からの光はガス噴射面１８の略中央部のアシストガス噴射孔２０Ｂ’内に設けた放射温度計６６の光導入ロッド６８で捕集されて、その温度が温度検出部７０で求められる。この放射温度計６６で検出されたウエハ温度は温度制御部７４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７４は、上記加熱ランプ５２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。
【００３４】
このような状況下において、上記光導入ロッド６８の先端の光導入面６８Ａに不要な薄膜が付着すると、この薄膜により光導入ロッド６８に導入される光の一部が吸収されて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、この光導入ロッド６８を挿通したアシストガス噴射孔２０Ｂ’からもアシストガスとしてＯ２　ガスが噴射されているので、光導入面６８Ａに不要な薄膜が付着することを防止することができる。従って、光導入面６８Ａには不要な薄膜がほとんど付着することはないので、ウエハ温度を常に略正確に検出することができることから、ウエハ温度を正確にコントロールすることができる。
また、上記光導入ロッド６８は、特別に設けた取付孔ではなく、しかも余分な不活性ガスを用いるのでもなく、この成膜反応に必要なアシストガスを供給するアシストガス噴射孔２０Ｂ’に設けてこのアシストガスにより余分な薄膜が付着することを防止するようにしたので、この光導入ロッド６８を設けた箇所の真下近傍の原料ガスの分圧に悪影響を与えることもなく、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。
【００３５】
しかも、光導入ロッド６８が挿通されたアシストガス噴射孔２０Ｂ’のガス噴射面積（＝開口面積Ｓ−孔導入ロッド６８の断面積Ｓ２）を、他のアシストガス噴射孔２０Ｂの開口面積Ｓ１（＝ガス噴射面積）と略同一になるように設定しているので、アシストガスであるＯ２　ガスの噴射量の分布が悪影響を受けることがなく、この点より、膜厚の面内均一性を一層高く維持することが可能となる。
尚、ここで孔導入ロッド６８をアシストガス噴射孔２０Ｂ’ではなく、原料ガス噴射孔２０Ａ内に挿通させて設けることも考えられるが、この場合には、原料ガス中の成分が孔導入ロッド６８の孔導入面６８Ａを含む表面に付着して薄膜を形成するので好ましくない。
【００３６】
また、ここで上記シャワーヘッド構造１２に取り付けた放射温度計６６が適正に且つ精度良くウエハＷの温度を測定して検出できるか否か、という点について評価実験を行ったので、その評価結果について説明する。
図５は成膜処理を行う前の熱電対（ウエハに装着）の計測温度と放射温度計の計測温度との差を示すグラフ、図６は成膜処理を行う前後の熱電対（ウエハ装着）の計測温度と放射温度計の計測温度との差の変化を示すグラフである。
まず、図５に示す場合にはプロセス温度は、４４０℃、４６０℃、４８０℃の３種について行っており、各プロセス温度において、プロセス圧力を０．３Ｔｏｒｒ（４０Ｐａ）、１．２Ｔｏｒｒ（１６０Ｐａ）及び２．５Ｔｏｒｒ（３３３Ｐａ）の３通りに変化させている。アシストガスとしてＮ２　ガスを１０００ｓｃｃｍで供給した。また、ウエハの真の温度は、このウエハに熱電対を直接的に取り付けて測定している。
図示するように、放射温度計の計測値と熱電対の計測値の差である温度差は、４４０〜４８０℃の各温度において−０．４〜＋０．４℃の範囲内であり、±０．５℃の範囲内に納まって良好な結果を示しているので、放射温度計で正確にウエハ温度を計測できることが判明した。
【００３７】
次に、成膜処理が放射温度計に与える影響を調べるために、実際に成膜処理を行う前の温度差と、成膜処理を行った後の上記温度差がどのように変化するか評価を行った。ここでは、全体として厚さ２μｍのＴａ２　Ｏ５　（タンタル酸化膜）を成膜処理した。また、プロセス温度は４４０℃、４６０℃及び４８０℃の３通りに変化させており、各温度において、プロセス圧力を０．３Ｔｏｒｒ（４０Ｐａ）、１．０Ｔｏｒｒ（１３３Ｐａ）、２．５Ｔｏｒｒ（３３３Ｐａ）及び５．０Ｔｏｒｒ（６６５Ｐａ）の４通りに変化させた。
図６から明らかなように、各プロセス温度に共通して、０．３Ｔｏｒｒの時は温度差が略−１．０℃まで達してやや劣るが、使用に耐え得る範囲内であり、また、プロセス圧力が１．０〜５．０Ｔｏｒｒの範囲内では、温度差は全て±０．５℃の範囲内に納まっており、特に良好な結果を示していることが判明した。
【００３８】
また、上記実施例にあっては、シャワーヘッド構造１２のガス噴射面１８の略中央部に１つの孔導入ロッド６８を設けた場合について説明したが、処理装置によっては載置台２６を複数の加熱ゾーンに分割して、加熱ゾーン毎に独立して温度制御をする場合もあり、このような装置例の場合には、加熱ゾーン毎に放射温度計の光導入ロッド６８を設けるようにしてもよい。図７は載置台を内周と外周の２つの加熱ゾーンに分割した時のガス噴射面に対する光導入ロッドの配置状態を示す図、図８は載置台を内周と、中周と、外周の３つの加熱ゾーンに分割した時のガス噴射面に対する光導入ロッドの配置状態を示す図である。
図７に示す場合には、載置台の加熱ゾーンが内周ゾーンと外周ゾーンとに同心円状に分離されている時のシャワーヘッド構造のガス噴射面１８を示し、このガス噴射面１８の内周と外周とに対応させて、それぞれ光導入ロッド６８を設けており、それぞれの放射温度計の検出値に基づいて各ゾーン毎に載置台の温度制御を行うことができる。
【００３９】
また、図８に示す場合には、載置台の加熱ゾーンが、内周ゾーンと中周ゾーンと外周ゾーンとに同心円状に分離されている時のシャワーヘッド構造のガス噴射面１８を示し、このガス噴射面１８の内周と中周と外周とに対応させて、それぞれ光導入ロッド６８を設けており、それぞれの放射温度計の検出値に基づいて各ゾーン毎に載置台の温度制御を行うことができる。
ここで、加熱ゾーンの分割形態は、上述のような同心円状の分割形態に限定されず、どのような分割形態を取ってもよい。
【００４０】
以上の実施例では、ウエハＷの熱処理時にはこの温度を放射温度計６６で常時計測し、この計測値を温度制御部７４へ入力して加熱ランプ５２をフィードバック制御してウエハ温度をコントロールしていたが、これに限定されず、載置台２６に熱電対を設けてこの熱電対の計測値で加熱ランプをフィードバック制御し、そして、定期的、或いは不定期的に、放射温度計を用いてウエハ温度を求めて設定温度値を校正（補正）するようにしてもよい。また光導入ロッド６８は、光ファイバの様に曲げることができる材料とすることにより、シャワーヘッド構造１２内を引き回すことができ、これにより温度検出部７０の設置位置を自由に決めることができる。
【００４１】
＜第１の変形例＞
図９はこのような本発明の第１の変形例の処理装置を示す構成図である。尚、図１中に示す部分と同一構成部分については同一符号を付して説明を省略する。
図示するように、ここでは載置台２６に温度測定手段として例えば熱電対８０を設けており、ここで測定された検出値を温度制御部８２へ入力し、この検出値に基づいて加熱ランプ５２への電力をコントロールして上記載置台２６が所定の設定温度値を維持するように制御することになる。
一方、シャワーヘッド構造１２に設けた放射温度計６６で測定された検出値は、温度校正制御部８４へ入力されるようになっており、ここで必要に応じてこの検出値と上記熱電対８０とに基づいて、上記温度制御部８２における設定温度値を校正し得るようになっている。
【００４２】
次に、この装置例の動作について説明する。
まず、上述のように設定温度値を校正する理由は、以下の通りである。
一般に、載置台２６とウエハＷとの接触面は微視的に見て均一ではなく、僅かな不均一な隙間が存在することからこれが熱抵抗となってウエハＷの真の温度は、載置台２６の真の温度よりも数度、例えば５℃程度低くなって温度差が発生することは避けられない。従って、熱処理時に載置台２６の温度をコントロールする場合には、上記温度差を加味して載置台の設定温度値を定めることになる。例えばウエハ温度を４６０℃にして熱処理を行いたい場合には、上記温度差、例えば５℃を加味して載置台２６の設定温度値を４６５℃に設定することになる。
【００４３】
ここで成膜処理が進行してある程度の枚数のウエハを成膜処理すると、処理容器の内壁等にも薄膜が付着してこれが内部の熱反射率等を変化、例えば低下させてしまうので、これに起因して、載置台２６の温度を４６５℃に維持しているにもかかわらず、ウエハＷが目標温度である４６０℃まで十分に加熱されずに、例えば３℃低い４５７℃を維持してしまうことになる。このような時に、上記温度が低くなった３℃分だけ、上記載置台２６の設定温度値を校正し、ここでは４６８℃（＝４６５℃＋３℃）に再設定することになり、これによりウエハ温度を再度４６０℃に維持することが可能となる。
実際の熱処理時には、まず、所定の枚数、例えば１ロット２５枚だけのウエハＷを連続して熱処理（成膜）する（これを連続処理工程と称す）。この連続処理工程の間は放射温度計６６からの検出値は用いないで、載置台２６に設けた熱電対８０にて測定した検出値を常時用いて温度制御部８２は加熱ランプ５２をフィードバック制御する。ここでの載置台２６の設定温度値は、上述したと同様にウエハＷの温度を４６０℃にするために、初期の載置台２６とウエハＷとの間の温度差を５℃と仮定して、４６５℃とする。
【００４４】
このようにして、所定の枚数のウエハ処理が行われたならば、次の温度校正用処理工程へ移行する。ここでは、処理容器４内へ、製品用のウエハＷではなく、温度校正用の被処理体である温度校正用のダミーウエハを搬入し、プロセス圧力、プロセス温度を上記した製品用のウエハと同様にして処理を行う。尚、この際、成膜用の処理ガスの供給は行わないようにしてもよい。この温度校正用のダミーウエハを熱処理する時には、シャワーヘッド構造１２に設けた放射温度計６６も動作させて、上記ダミーウエハの温度を検出してモニタすることになり、この検出値は上記温度校正制御部８４へ入力される。これと同時に、上記熱電対８０で測定された検出値も上記温度校正制御部８４へも入力されることになる。
【００４５】
このように、温度校正用処理工程を終了したならば、次に、温度校正工程へ移行する。すなわち、上記モニタした放射温度計６６の検出値と上記ウエハＷの目標温度値とに基づいて上記温度制御部８２の載置台２６に対する設定温度値を校正する。尚、この目標温度値は、予め記憶させておいてもよいし、上記温度制御部８２側から情報として得るようにしてもよい。例えば前述したように、ウエハ温度が目標温度値である４６０℃よりも３℃低い４５７℃（放射温度計の検出値）であった場合には、上記温度制御部８２に対して、載置台２６の設定温度値に３℃プラスして新たな設定温度値として４６８℃に校正する。このように、設定温度値が４６８℃に設定され、次のウエハ処理からは、この再設定された設定温度値である４６８℃になるよう載置台２６の温度が制御され、これによりウエハ温度が目標温度値である４６０℃に維持されることになる。
【００４６】
そして、上記連続処理工程、温度校正用処理工程及び温度校正工程が、この順序で所定の回数繰り返し行われることになる。
このようにして、載置台の設定温度値を常に適正な値に校正することができ、ウエハＷの処理温度を常時、略目標温度値を維持しつつ所定の熱処理を行うことが可能となる。
また、上述のように、上記各工程を所定の回数繰り返し行ったならば、処理容器４内にパーティクルの原因となる不要な膜が多量に付着することになるので、例えばＣｌＦ３　、ＮＦ３　、Ｃ２　Ｆ６　、ＣＦ４　等のクリーニングガスを処理容器４内へ流すことによりクリーニング処理を行って、上記不要な膜を除去する。
そして、このようなクリーニング処理を行ったならば、処理容器４内の熱的なコンディションを整えるために、ウエハＷを処理容器４内へ入れない状態で、上記成膜処理と同様なプロセス条件で処理ガス等を流して処理容器４の内壁及びこの中の構造物の表面に薄膜を付着させるプリコート処理を行う。
【００４７】
このようなプリコート処理を行ったならば、処理容器４内の壁面等の反射率も変化しているので、製品ウエハを流す前に、前記した温度校正用処理工程及び温度校正工程を行うようにするのがよい。これにより、クリーニング後でも、載置台の設定温度値を適正な値に校正することができる。
上記連続処理工程でのウエハＷの処理枚数は２５枚に限定されず、ウエハ１枚当たりの成膜量等に基づいて任意に設定できる。
【００４８】
＜第２の変形例＞
上記各実施例にあっては、放射温度計６６の光導入ロッド６８を固定的に設けた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、この光導入ロッド６８を上下方向へ昇降可能に設け、必要時にはこの光導入ロッド６８を処理空間Ｓから退避させることができるような構造としてもよい。
図１０は図１に示す処理装置に光導入ロッドを昇降可能に設けた時の処理装置の第２の変形例を示す構成図、図１１は図１０に示す処理装置の光導入ロッドの動作を示す部分拡大図である。
【００４９】
図１０及び図１１に示すように、この実施例の場合には、シャワーヘッド構造１２のヘッド天井板１２Ａにこれを貫通させてロッド貫通孔９０を設けており、これに上下動可能に遊嵌状態で上記光導入ロッド６８を挿通させている。そして、この光導入ロッド６８の上端と上記ヘッド天井部１２Ａとの間には、例えば金属製の蛇腹よりなるベローズ９２が介在されており、上記アシストガス用ヘッド空間６０Ｂ内の気密性を維持しつつ上記光導入ロッド６８の昇降移動を許容し得るようになっている。
そして、この光導入ロッド６８の上端、或いは上記ベローズ９２の上端は、例えばアクチュエータよりなるロッド昇降機構９４のアーム９４Ａに接続されており、必要に応じてこの光導入ロッド６８を昇降するようになっている。
【００５０】
この実施例においては、例えば温度校正用処理工程を行う場合には、図１１（Ａ）に示すように光導入ロッド６８を最下端まで降下させて、その光導入面６８Ａを処理空間Ｓに臨ませておく。そして、通常の処理時（例えば成膜時）或いは連続処理時（例えば連続成膜処理時）、更にはクリーニング工程時には、図１１（Ｂ）に示すように光導入ロッド６８を上昇させて、この先端の光導入面６８Ａに膜が付着しないような位置、或いはクリーニングガスに削られないような位置に保持している（図示例ではアシストガス用ヘッド空間６０Ｂまで上昇させている）。
これにより、光導入面６８Ａには不要な膜が付着したり、或いはこの部分がクリーニングガスにより削られて表面荒れが生じたりすることがないので、この光導入面６８Ａから入射する光の入射光率が変動することがなく、温度校正の再現性を高く維持することが可能となる。
尚、成膜時にこの光導入ロッド６８を使用する場合には、この光導入ロッド６８を図１１（Ａ）に示すように降下させておくのは勿論である。
【００５１】
また、上記実施例では、ベローズ９２内へアシストガス用ヘッド空間６０Ｂからある程度の量のアシストガスが侵入する恐れが生ずるが、図１２に示すように、上記ロッド貫通孔９０の上端部に、これを閉じるための開閉可能になされたゲートバルブのような小型の隔離バルブ９６を設けるようにしてもよい。この隔離バルブ９６は、上記光導入ロッド６８も挿通でき、これを図１２（Ｂ）に示すように上方へ完全に引き抜いた時にこの隔離バルブ９６を閉じることにより、このベローズ９２内を完全に閉じることができるようになっている。
【００５２】
この場合には、光導入ロッド６８を使用しない時には、図１２（Ｂ）に示すようにこの光導入ロッド６８を上昇させてベローズ９２内へ完全に収容して隔離バルブ９６を閉じるので、この光導入面６８Ａに不要な膜が付着したり、クリーニングガスにより表面荒れが生ずることを、確実に防止できるのみならず、この伸長状態のベローズ９２内にアシストガスが流入することも防止できる。
尚、以上の各実施例では、加熱手段として加熱ランプ５２を採用した場合について説明したが、これに限定されず、加熱手段として載置台に埋め込んだ抵抗加熱ヒータを用いた場合にも、本発明を適用することができる。
また、処理として成膜処理に限らず、光導入ロッドに薄膜が付着する恐れのあるような処理、例えばプラズマエッチング処理を行う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。この場合には、シャワーヘッド構造において、エッチングガスを噴射する噴射孔に上記光導入ロッドを設けるように構成すればよい。
【００５３】
＜第３の変形例＞
上記各実施例では、載置台２６は、例えば石英製のＬ字状になされたロッド状の３本の保持部材２４で支持されていることから、加熱ランプ５２より放射された熱線が、載置台２６の下方で乱反射した後に、リフレクタ２２の上端と載置台２６の外周との間の隙間を通過して処理空間Ｓ側に入り込み、更に、この熱線が処理空間Ｓ内にて乱反射して光導入ロッド６８に侵入することがあるため、この放射温度計６６で測定したウエハ温度が、実際のウエハ温度よりもかなり高い検出値となってしまい、検出精度が低下してしまう場合があった。
また上記保持部材２４に替えて、載置台２６をリング状の透明な石英により構成する従来装置も知られてはいるが、この場合には、上記乱反射する熱線は、透明な石英を通過して同様に処理空間Ｓ側に侵入するので、この場合にも上記したと同様な問題があった。この第３の変形例では上記した熱線の乱反射による悪影響を抑制することを目的としている。
【００５４】
図１３は本発明の処理装置の第３の変形例を示す構成図である。ここでは図９に示した部分と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
ここでは、先に説明した各実施例とは、載置台２６の支持構造が大きく変わることになる。すなわち、載置台２６の下方には、内面が例えば鏡面状になされた円筒体状のリフレクタ２２が起立させて設けられており、下方の加熱ランプ５２から放射される熱線を上方の載置台２６側へ反射し得るようになっている。そして、このリフレクタ２２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１００が、上記リフレクタ２２と同心円状に設けられている。
【００５５】
この支持筒１００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１０２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１０２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本発明の特徴とする保持部材１０４が設けられている。
この保持部材１０４は、熱伝導性が低く且つ上記加熱ランプ５２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１０４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。
上記保持部材１０４の材料としては、上述したように載置台２６の温度を低下させないために熱伝導性の低い材料がよく、しかも、熱線を透過しない材料がよい。具体的には、保持部材１０４の材料としては、酸化ニオブ等の黒色の金属酸化物を含んだ石英、黒色のＳｉＣを含んだ石英、カーボンを含んだ石英、カーボンを含んだ黒色のＡｌＮ等の黒色のセラミックス等の内のいずれかを用いることができる。
【００５６】
さて、上述のように構成された装置例にあっては、加熱ランプ５２から放射された熱線の内で、載置台２６の裏面以外へ照射された熱線が載置台２６の下方の空間で乱反射しても、この乱反射光は、最終的に載置台２６の裏面、或いは例えば黒色に着色された保持部材１０４に吸収されてしまうことになる。従って、この乱反射光が載置台２６の上方の処理空間Ｓ側に漏れ出て放射温度計６６の光導入ロッド６８に取り込まれることを防止することができる。従って、この放射温度計６６によりウエハ温度をより正確に測定することができる。
【００５７】
＜第４の変形例＞
次に、本発明の第４の変形例について説明する。
図１４は本発明の処理装置の第４の変形例を示す構成図である。尚、図１、図９及び図１３に示した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。またここでは、堆積する膜種としてはタンタル酸化膜ではなく、複合金属材料薄膜としてＰＺＴ膜（Ｐｂ、Ｚｒ、Ｔｉの酸化物膜）を堆積する場合を例にとって説明する。
この第４の変形例では、載置台２６の支持構造は、図１３において説明したと同様に、支持筒１００上にリング状のアタッチメント部材１０２を設け、更にこの内側に熱伝導率が低くて且つ熱線を透過しない例えば黒色の円形リング状の保持部材１０４を設け、この保持部材１０４の内側周縁部でもって載置台２６を支持する構造となっている。
【００５８】
そして、シャワーヘッド構造１２に取り付ける放射温度計としては、ここでは光導入ロッド６８（図９及び図１３参照）を設けていない型式の放射温度計１１０を用いている。すなわち、シャワーヘッド構造１２の略中心部の近傍には、これを上下方向へ貫通させるようにして、例えば直径が１３ｍｍ程度の熱線導出通路１１２が形成されている。この熱線導出通路１１２は、当然のこととして、原料ガス用ヘッド空間６０Ａやアシストガス用ヘッド空間６０Ｂに対して分離区画されている。そして、この熱線導出通路１１２の上端開口部には、例えばＯリング等のシール部材１１４を介して例えば石英ガラスよりなる測定窓１１６が気密に取り付け固定されている。そして、この測定窓１１６の外側に上記放射温度計１１０が取り付けられており、ウエハＷの表面から上記熱線導出通路１１２を介して放射されてくる熱線を感知して温度測定がどきるようになっている。尚、熱線は熱線導出通路１１２の先端から略４５°の広がり角度の範囲で検出される。
【００５９】
また、この測定窓１１６の直下の近傍の熱線導出通路１１２は、これより分岐されて不活性ガス導入通路１１８が形成されており、この不活性ガス導入通路１１８より僅量の不活性ガス、例えばＡｒガスを常時流すことにより、上記測定窓１１６の内側面に温度測定の障害となる不要な膜が付着する事を防止するようになっている。尚、ここではシャワーヘッド構造１２内の上段の空間にＰＺＴガスを導入し、下段の空間に酸化性ガスのＮＯ２　ガスを導入するので、前述した実施例とは逆に上段の空間が原料ガス用ヘッド空間６０Ａとなり、下段の空間がアシストガス用空間６０Ｂとなる。また、これに伴って図１４中のガス噴射孔２０Ａ、２０Ｂの符号付けを代えている。
さて、このように構成された装置例においては、シャワーヘッド構造１２の原料ガス用ヘッド空間６０Ａには、原料液体を気化器にて気化することにより発生させたＰＺＴガスが導入される。この時、気化器でのキャリアガスは、不活性ガスとして例えばＡｒガスが用いられる。また、アシストガス用空間６０Ｂには酸化性ガスとして例えばＮＯ２　ガスが供給される。そして、上記両ガスが処理空間Ｓ中にて混合されてウエハＷ上にＰＺＴ膜が堆積されることになる。
【００６０】
そして、この時のウエハＷの温度は、シャワーヘッド構造１２に設けた熱線導出通路１１２を介して進行する熱線を、放射温度計１１０が検出することにより測定される。この場合、熱線導出通路１１２には、不活性ガス導入通路１１８を介して常時僅かな量のＡｒガスが供給されてパージしているので、測定窓１１６の内側面に不要な膜が付着することを防止できる。この時のパージ用のＡｒガスの流量は、例えばＰＺＴガスのキャリアガスが３００ｓｃｃｍ程度の時にはこれよりも遥かに少なくて、例えば２〜３ｓｃｃｍ程度である。
また、ここでも図１３を参照して説明したと同様に、加熱ランプ５２から放射された熱線の内で、載置台２６の裏面以外へ照射された熱線が載置台２６の下方の空間で乱反射しても、この乱反射光は、最終的に載置台２６の裏面、或いは例えば黒色に着色された保持部材１０４に吸収されてしまうことになる。従って、この乱反射光が載置台２６の上方の処理空間Ｓ側に漏れ出て放射温度計１１０に取り込まれることを防止することができる。従って、この放射温度計１１０によりウエハ温度をより正確に測定することができる。
尚、上記パージガス用及びキャリアガス用の不活性ガスとして、Ａｒガスに代えて、他の不活性ガス例えばＨｅガス、Ｎｅガス、Ｎ２　ガス等も用いることができる。
また、ＰＺＴ膜に代えて、他の複合金属材料膜、問えばＢＳＴ膜（Ｂａ、Ｓｒ、Ｔｉの酸化物膜）等を成膜する時にも本発明を適用することができる。
【００６１】
ここで、上述した本発明装置による放射温度計１１０の測定値の評価を実際に行ったので、その評価結果について説明する。
この評価に際しては、ウエハ表面にも実際に熱電対を取り付けてその温度を測定した。載置台２６を保持する保持部材１０４を、従来構造のように透明な石英ガラスにより成形した場合には、熱電対によるウエハ温度の測定値が４３３℃程度であるのに対して放射温度計１１０による測定値は、それよりも４０℃程度も高く、しかも安定していなかった。
【００６２】
これに対して、保持部材１０４を黒色の石英ガラスにした本発明の場合には、図１５に示すように８回測定した結果、熱電対によるウエハ温度が４３３℃程度であるのに対して、放射温度計１１０による測定値は、それより最大で＋２℃程度高いだけであり、ウエハ温度の測定精度を大幅に向上できることが判明した。
【００６３】
＜第５の変形例＞
次に本発明の第５の変形例について説明する。
図１６は本発明の処理装置の第５の変形例を示す模式図、図１７は図１６に示す処理装置の載置台の周辺部を示す部分拡大断面図である。尚、図１４に示した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。
この第５の変形例では、円筒体状のリフレクタ２２の上部と支持筒１００の上部との間にアタッチメント部材１０２を掛け渡しており、このリフレクタ２２の上部に形成した突部２２Ａで保持部材１０４を介して上記載置台２６を保持している。そして、この保持部材１０４の上面に、この発明の特徴とする熱線を遮断する遮断リング１２０が設けられている。具体的には、図１７にも示すように、載置台２６の周縁部の上面には、ウエハＷの周縁部からの放熱を抑制するためにウエハＷの周囲を囲むように環状の突起部１２２が形成されている。また、載置台２６の周縁部には、上記保持部材１０４で保持するためのフランジ部１２４が形成されている。この保持部材１０４は、下部保持部材１０４Ａと、この上に接合される上部保持部材１０４Ｂとよりなり、上記フランジ部１２４をこの上下２つの保持部材１０４Ａ、１０４Ｂで上下から挟んだ状態で保持するようになっている。
【００６４】
上記下部保持部材（ベースリングともいう）１０４Ａは、載置台２６の高さ方向の位置決めをするベースとしての機能を有している。上部保持部材（アイソレーションリングともいう）１０４Ｂは、載置台２６の水平方向の位置決めをする機能と、処理容器４内を減圧する際の初期の粗引き時などに、載置台２６が飛ばされたり、移動したりするのを防止すべく上方から押さえる機能とを有している。
これら上下保持部材１０４Ｂ、１０４Ａは、耐熱性、ウエハＷに対して非汚染性および低熱伝導性を有する材料例えばアルミナ（Ａｌ２　Ｏ３　）により形成されていることが好ましい。上下保持部材１０４Ｂ、１０４Ａの材料としてはアルミナ以外に、例えば炭化珪素、酸化珪素（ＳｉＯ２　）、石英等であつても良い。
【００６５】
また、この上下保持部材１０４Ｂ、１０４Ａは、第４の変形例の場合と同様に、熱線を透過しない材料、例えば酸化ニオブ等の黒色の金属酸化物を含んだ石英、黒色のＳｉＣを含んだ石英、カーボンを含んだ石英、カーボンを含んだ黒色のＡｌＮ等の黒色のセラミックスの内のいずれかより形成してもよい。
【００６６】
そして、この上記上部保持部材１０４Ｂの上面の全体及び上記載置台２６の突起部１２２の上面を略全域に亘って覆うようにして上記遮断リング１２０が設置されており、上記保持部材１０４を介してこの載置台２６の下方より上方に透過する熱線をできるだけ遮断するようになっている。この場合、この遮断リング１２０の厚さは例えば１．５ｍｍ程度であり、その下面の一部には、上部保持部材１０４Ｂの上面に形成されている段部に嵌まり込んで位置決めを行う突部１２６がリング状に形成されている。また、遮断リング１２０の内周端はできるだけウエハＷの外周端に接近させて設けるのが熱線の遮断効果の上で優れているが、少なくともこの遮断リング１２０は、上記上部保持部材１０４Ｂの上面の全面を覆うようにして設ける。このような遮断リング１２０の材料は、例えば酸化ニオブ等の黒色の金属酸化物を含んだ石英、黒色のＳｉＣを含んだ石英、カーボンを含んだ石英、カーボンを含んだ黒色のＡｌＮ等の黒色のセラミックスの内のいずれかよりなる。具体的には遮断リング１２０の材料としてＡｌＮを用いた場合には１０６０ｐｐｍ程度以上のカーボンを含有するようにすればよい。
【００６７】
この場合にも、載置台２６の下方で生じた乱反射光（熱線を含む）が載置台２６の上方の処理空間Ｓ側に漏れ出て放射温度計１１０に取り込まれることを防止することができる。従って、この放射温度計１１０によりウエハ温度をより正確に測定することができる。特に、下部保持部材１０４Ａと上部保持部材１０４Ｂの内の少なくともいずれか一方を上述したような熱線を透過しない材料により形成した場合には、上記した熱線遮断効果を一層向上させることができる。
尚、上記第３の変形例、第４の変形例及び第５の変形例において熱線を遮断する材料よりなる保持部材１０４や遮断リング１２０は可視光線も遮断するのは勿論である。
【００６８】
＜第６及び第７の変形例＞
次に本発明の第６及び第７の変形例について説明する。
図１８は本発明の処理装置の第６の変形例を示す概略構成図、図１９は第６の変形例を用いて成膜した時の半導体ウエハの表面を模式的に示す図、図２０は第７の変形例を示す概略構成図、図２１は第７の変形例を用いて成膜した時の半導体ウエハの表面を模式的に示す図である。
尚、上記図１８及び図２０は共に図１６に示す構成を基礎としているが、細かな点についてはその記載を省略し、また同一構成部分には同一符号を付してその説明を省略する。
【００６９】
図１３、図１４及び図１６に示す各装置例では、シャワーヘッド構造１２の略中心部に、これを上下方向へ貫通するように形成した熱線導出通路１１２と、放射温度計１１０とを設けてウエハＷの略中心部の温度を測定するようにしている。しかしながら、ウエハＷの加熱方法によってはウエハＷの中心部は熱的な特異点になる場合が一般的に多く、このウエハＷの中心部はウエハＷの他の部分との間で温度差が生ずる場合が発生し、このウエハＷの中心部の温度を測定して、ウエハＷの温度基準とするのはあまり好ましくない。
【００７０】
そこで、この第６の変形例ではシャワーヘッド構造１２の中心を示す中心線Ｃ１（ウエハＷの中心線とも一致する）よりも所定の距離Ｌ１だけ周辺部に偏心させた位置に熱線導出通路１１２及び放射温度計１１０を設けるようにし、これにより、ウエハＷの特異点の温度検出を避けることができる。
ところで、測定窓１１６の内側表面に膜が付着することを防止することを目的として不活性ガス導入通路１１８より導入した不活性ガス、例えばＡｒガスが、上記熱線導出通路１１２の下端開口部１１２Ａより下方に向けて流出乃至放出され、このＡｒガスは、載置台２６の外側周辺部で均等に真空引きされていることから載置台２６の外側に向けて流下しつつ拡散して行くが、上述のように偏心の距離Ｌ１が単に数ｃｍ程度に設定された場合には、図１９にも示すように上記Ａｒガスの主ガス流１３０がウエハＷの表面の一部のエリア１３２に直接的に当接することとなり、このウエハ表面の直径数ｃｍ程度の円形のエリア１３２における堆積膜の厚さが、他の部分と比較して薄くなってしまう、という現象が見られる。尚、図１９には熱線導出通路１１２の下端開口部１１２Ａの投影位置も参考のために示している。
【００７１】
この場合、Ａｒガスの流量やシャワーヘッド構造１２の下面と載置台２６の上面との間のギャップの大きさにもよるが、８インチサイズのウエハで偏心の距離Ｌ１が４．２ｃｍ程度の時に、ウエハ中心からエリア１３２の中心までの距離Ｍ１は６．０ｃｍ程度である。この時の熱線導出通路１１２の直径は１．３ｃｍ程度であり、上記エリア１３２の直径は３．０ｃｍ程度である。そこで、上記エリア１３２での薄膜化の発生をなくすために、第７の変形例では、図２０及び図２１に示すように、シャワーヘッド構造１２の中心線Ｃ１と熱線導出通路１１２の下端開口部１１２Ａの中心との間の偏心の距離Ｌ２を、この熱線導出通路１１２の下端開口部１１２Ａより流出して載置台２６の外側に向けて流下しつつ拡散して行くＡｒガス（不活性ガス）の主ガス流１３０が、載置台２６の上面と同一の水平レベルまで流下する位置の略中心が、載置台２６上に載置される半導体ウエハＷの外周端よりも外側になるように設定されている。換言すれば、上記主ガス流１３０が載置台２６上のウエハＷの表面とできるだけ直接的に接触しないように偏心の距離Ｌ２を大きく設定する。
【００７２】
図２１においては、上述のようにウエハＷの外周部分の破線で示すエリア１３４に主ガス流１３０が当接するような状態を示している。ここでは一例としてエリア１３４はウエハＷ上の半導体装置（素子形成エリア）に掛からなければ良いことから、エリア１３４の略中心がウエハＷの外周端に位置するような場合を示している。この時、ウエハＷの中心とエリア１３４の中心までの距離Ｍ２はウエハの半径、すなわちここでは１０．０ｃｍである。ここで偏心の距離Ｌ２の最大値は、放射温度計１１０がウエハ表面に臨んでいなければその温度が測定できないので、ウエハ半径の大きさである。
これにより、ウエハＷの表面に不活性ガス（Ａｒガス）の主ガス流１３０が直接的に当接することを防止して、ウエハ表面に局部的に薄膜部分が発生することを防止することができる。ちなみに、偏心の距離Ｌ２を８．０ｃｍ程度に設定すれば、膜厚が局部的に薄いエリア１３２の跡は見られずに良好な結果を得ることができる。そして、ウエハＷの半径が１０ｃｍ（８インチサイズの場合）であるので、偏心の距離Ｌ２はウエハＷの半径の７０％〜１００％の範囲内に設定するのがよい。この点を関係式で示すとＭ１／Ｌ１＝Ｍ２／Ｌ２であるから、６．０／４．２＝１０／Ｌ２となり、Ｌ２＝７．０ｃｍとなる。すなわちＬ２の長さは７．０〜１０．０ｃｍの範囲が好ましい。
【００７３】
この時のプロセス条件は、パージ用の不活性ガス（Ａｒガス）の流量は３ｓｃｃｍ〜１００ｓｃｃｍの範囲内で例えば９ｓｃｃｍ、シャワーヘッド構造１２の下面と載置台２６の上面との間の距離は２０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲内で例えば２５ｍｍ、処理容器４内の圧力は１３３Ｐａ程度、原料ガスの総流量は５００ｓｃｃｍ程度である。また、この実施例は、８インチサイズのウエハのみならず、１２インチサイズ（直径３００ｍｍ）のウエハにも適用できる。更に、この第６及び第７の変形例の場合には、加熱手段として加熱ランプを用いたものに限定されず、載置台２６に抵抗加熱ヒータを内蔵した型式の処理装置にも適用することができる。
【００７４】
尚、上記各実施例では処理としてタンタル酸化膜やＰＺＴ膜を成膜する場合を例にとって説明したが、他の膜種を堆積する場合についても本発明を適用することができる。例えば、他の膜種としては、ＷＦ６　ガスとＨ２　ガスを用いてタングステン膜を熱ＣＶＤにより成膜する場合、ＴｉＣｌ４　ガスとＮＨ３　ガスとを用いてＴｉＮ膜を熱ＣＶＤにより成膜する場合、ＴｉＣｌ４　ガスとＨ２　ガスとを用いてＴｉ膜をプラズマＣＶＤにより成膜する場合等にも本発明を適用することができる。この場合には、アシストガスである還元ガス、すなわちＨ２　ガス、ＮＨ３　ガスのガス噴射孔に放射温度計の光導入ロッドを設けるようにする。
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。
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。
【００７５】
【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、処理装置及び処理方法によれば、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１〜３、７〜１１、２１に係る発明によれば、シャワーヘッド構造のガス噴射孔に放射温度計の光導入ロッドを挿通させて設けるようにしたので、例えば成膜処理中に噴射される処理ガスにより上記光導入ロッドが覆われるようになり、この光導入面に薄膜が付着することを防止することができる。従って、常時、被処理体の温度を正確に測定して検出することができる。
また、薄膜付着防止のために不活性ガス等の特別なガスを用いることがないので、原料ガスの分圧が部分的に乱れることがなく、成膜処理等の処理の面内均一性を向上させることができる。
請求項４に係る発明によれば、光導入ロッドが挿通されているガス噴射孔からのガス噴射量は、他の同種のガス噴射孔から噴射されるガス噴射量と略同じになるので、ガス流量に乱れを生ぜしめることがなく、この点よりも膜厚等の処理の面内均一性を一層向上させることができる。
請求項５、６、２５に係る発明によれば、例えば光導入ロッドを用いない場合には、これを退避させて処理空間より離間させておけば、光導入ロッドの光導入面が例えばクリーニング時等に損傷を受けて表面荒れが生ずることを防止することができる。
請求項１４〜１７に係る発明によれば、加熱手段の加熱ランプから放射された熱線の内で載置台以外の部分に向かう熱線は、内部で乱反射しても載置台の周縁部を保持する着色された保持部材、或いは遮断リングにより最終的に吸収してしまうので、この乱反射した熱線が処理空間側に漏れ出て放射温度計へ入射することはないので、被処理体の温度をより高い精度で測定することができる。
請求項１８〜２０に係る発明によれば、放射温度計を取り付けた測定窓に膜が付着しないように流す不活性ガスの主ガス流が、処理中の被処理体の表面に当接しないようにしたので、被処理体の表面に堆積される膜が局部的に薄くなることを防止することができ、最適な位置に放射温度計を取り付けることができる。
請求項１２、１３、２２〜２４に係る発明によれば、載置台の設定温度値を常に適正な値に校正することができ、ウエハの処理温度を常時、略目標温度値を維持しつつ所定の熱処理を行うことができる。
【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ガス噴射面を示す模式図である。
【図３】ガス噴射面の一部を示す拡大図である。
【図４】シャワーヘッド構造の一部を示す拡大断面図である。
【図５】成膜処理を行う前の熱電対（ウエハに装着）の計測温度と放射温度計の計測温度との差を示すグラフである。
【図６】成膜処理を行う前後の熱電対（ウエハ装着）の計測温度と放射温度計の計測温度との差の変化を示すグラフである。
【図７】載置台を内周と外周の２つの加熱ゾーンに分割した時のガス噴射面に対する光導入ロッドの配置状態を示す図である。
【図８】載置台を内周と、中周と、外周の３つの加熱ゾーンに分割した時のガス噴射面に対する光導入ロッドの配置状態を示す図である。
【図９】本発明の第１の変形例の処理装置を示す構成図である。
【図１０】図１に示す処理装置に光導入ロッドを昇降可能に設けた時の処理装置の第２の変形例を示す構成図である。
【図１１】図１０に示す処理装置の光導入ロッドの動作を示す部分拡大図である。
【図１２】光導入ロッドを昇降可能に設けた時の他の変形例を示す部分拡大図である。
【図１３】図１３は本発明の処理装置の第３の変形例を示す構成図である。
【図１４】本発明の処理装置の第４の変形例を示す構成図である。
【図１５】本発明の処理装置の第４の変形例による放射温度計の検出値と熱電対の検出値とを比較する表である。
【図１６】本発明の処理装置の第５の変形例を示す模式図である。
【図１７】図１６に示す処理装置の載置台の周辺部を示す部分拡大断面図である。
【図１８】本発明の処理装置の第６の変形例を示す概略構成図である。
【図１９】第６の変形例を用いて成膜した時の半導体ウエハの表面を模式的に示す図である。
【図２０】第７の変形例を示す概略構成図である。
【図２１】第７の変形例を用いて成膜した時の半導体ウエハの表面を模式的に示す図である。
【符号の説明】
２　処理装置
４　処理容器
１２　シャワーヘッド部
１８　ガス噴射面
２０Ａ　原料ガス噴射孔
２０Ｂ　アシストガス噴射孔
２６　載置台
４６　透過窓
５２　加熱ランプ（加熱手段）
６０Ａ　原料ガス用ヘッド空間
６０Ｂ　アシストガス用ヘッド空間
６６　放射温度計
６８　光導入ロッド
６８Ａ　光導入面
７０　温度検出部
７４　温度制御部
８０　熱電対（温度測定手段）
８２　温度制御部
８４　温度校正制御部
９０　ロッド貫通孔
９４　ロッド昇降機構
９６　隔離バルブ
１０２　アタッチメント部材
１０４　保持部材
１１０　放射温度計
１１６　測定窓
１２０　遮断リング
１３０　主ガス流
Ｓ　処理空間
Ｗ　半導体ウエハ（被処理体）
【図１】
2004079985.tif 000003
【図２】
2004079985.tif 000004
【図３】
2004079985.tif 000005
【図４】
2004079985.tif 000006
【図５】
2004079985.tif 000007
【図６】
2004079985.tif 000008
【図７】
2004079985.tif 000009
【図８】
2004079985.tif 000010
【図９】
2004079985.tif 000011
【図１０】
2004079985.tif 000012
【図１１】
2004079985.tif 000013
【図１２】
2004079985.tif 000014
【図１３】
2004079985.tif 000015
【図１４】
2004079985.tif 000016
【図１５】
2004079985.tif 000017
【図１６】
2004079985.tif 000018
【図１７】
2004079985.tif 000019
【図１８】
2004079985.tif 000020
【図１９】
2004079985.tif 000021
【図２０】
2004079985.tif 000022
【図２１】
2004079985.tif 000023