(57)【要約】【課題】  シャワーヘッド等の処理ガス吐出機構の温度の不均一に起因する処理の不良や不均一を低減することができる基板処理装置および処理ガス吐出機構を提供する。【解決手段】  成膜装置は、半導体ウエハＷを収容する処理容器２と、処理容器２内に配置され、半導体ウエハＷが載置される載置台５と、この載置台５と対向する位置に設けられ、処理容器２内へ処理ガスを吐出する処理ガス吐出機構としてのシャワーヘッド４０と、処理容器２内を排気する排気装置１０１とを具備し、シャワーヘッド４０は、処理ガスが導入されるガス流路を有しており、ガス流路を囲むように環状の温度調節室４００を設けた。【選択図】図１
2007273747.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に配置され、被処理基板が載置される載置台と、
前記載置台上の被処理基板と対向する位置に設けられ、前記処理容器内へ処理ガスを吐出する処理ガス吐出機構と、
前記処理容器内を排気する排気機構と
を具備し、
前記処理ガス吐出機構は、前記処理ガスが導入されるガス流路が形成された複数のプレートからなる積層体を有しており、
前記積層体の内部に、前記ガス流路を囲むように環状の温度調節室を設けた、基板処理装置。
【請求項２】
前記積層体は、前記処理ガスが導入される第１プレートと、
前記第１プレートの主面に当接する第２プレートと、
前記第２プレートに当接され、前記載置台に載置された被処理基板に対応して複数のガス吐出孔が形成された第３プレートと、
を有する、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記温度調節室を、前記第１プレート、前記第２プレートまたは前記第３プレートのいずれかに形成した凹部と、隣接するプレート面とにより形成した、請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記温度調節室を、前記第２プレートの下面に形成された環状の凹部と、前記第３プレートの上面とにより形成した、請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記温度調節室を、前記第２プレートの下面と、前記第３プレートの上面に形成された環状の凹部とにより形成した、請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記凹部には、隣接するプレートに接する複数の伝熱用柱体が形成されている、請求項４または請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記伝熱用柱体は、同心円状に配列されており、前記プレートの外周へ向かうに従いその配列間隔が広くなるように形成されている、請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記伝熱用柱体は、同心円状に配列されており、前記プレートの外周へ向かうに従いその断面積が小さくなるように形成されている、請求項６に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記凹部には、隣接するプレートに接する複数の伝熱用壁体が形成されている、請求項４または請求項５に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記伝熱用壁体は、同心円状に配列されており、前記プレートの外周へ向かうに従いその配列間隔が広くなるように形成されている、請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項１１】
前記伝熱用壁体は、同心円状に配列されており、前記プレートの外周へ向かうに従いその断面積が小さく形成されている、請求項９に記載の基板処理装置。
【請求項１２】
前記温度調節室内へ温度調節用媒体を導入する導入路と、温度調節用媒体を排出する排出路と、を設けた、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１３】
前記温度調節室内へ温度調節用媒体を導入する導入路を設けるとともに、前記温度調節室を前記処理容器内の処理空間と連通させた、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１４】
第３プレートは、第１の処理ガスを吐出する複数の第１吐出孔および第２の処理ガスを吐出する複数の第２ガス吐出孔を有している、請求項２から請求項１３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
【請求項１５】
前記ガス流路には、前記第１プレートと前記第２プレートとの間に設けられた第１ガス拡散部と、
前記第２プレートと前記第３プレートとの間に設けられた第２ガス拡散部と
が設けられ、
前記第１ガス拡散部は、
前記第１プレートと前記第２プレートとに接続された複数の第１柱体と、
前記第１ガス吐出孔に連通し、前記複数の第１柱体以外の部分を構成する第１ガス拡散空間とを有し、
前記第２ガス拡散部は、
前記第２プレートと前記第３プレートとに接続された複数の第２柱体と、
前記第２ガス吐出孔に連通し、前記複数の第２柱体以外の部分を構成する第２ガス拡散空間とを有し、
導入された前記第１の処理ガスが前記第１ガス拡散空間を介して前記第１ガス吐出孔から吐出され、導入された前記第２の処理ガスが前記第２ガス拡散空間を介して前記第２ガス吐出孔から吐出される、請求項１４に記載の基板処理装置。
【請求項１６】
複数の前記第２柱体には、前記第１ガス拡散空間と前記第１ガス吐出孔とを連通させるガス通路が軸方向に形成されている請求項１５に記載の基板処理装置。
【請求項１７】
請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載された構成を有する処理ガス吐出機構。
【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基板に例えば成膜等の処理を行なう基板処理装置およびこの基板処理装置において被処理基板に向けて処理ガスを吐出する処理ガス吐出機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種半導体装置の製造工程においては、被処理体である半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と記すことがある）上に種々の物質からなる薄膜の形成が行われ、この薄膜に要求される物性の多様化等に呼応して、薄膜形成に使用される物質や組み合わせの多様化、複雑化が進行している。たとえば、半導体メモリ素子において、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）素子のリフレッシュ動作による性能限界を克服するために、強誘電体薄膜を強誘電体キャパシタに使用することによる大容量メモリ素子の開発が進められてきた。このような強誘電体薄膜を使用する強誘電体メモリ素子（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ：ＦｅＲＡＭ）は、不揮発性メモリ素子の一種で、原理上リフレッシュ動作を必要とせず、電源が切れた状態でも格納された情報を保持できる利点に加えて、動作速度もＤＲＡＭに匹敵するので、次世代記憶素子として注目されている。
【０００３】
このようなＦｅＲＡＭの強誘電体薄膜には、主にＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９（ＳＢＴ）や、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ３（ＰＺＴ）のような絶縁物質が用いられている。複数の元素からなる複雑な組成のこれら薄膜を微細な厚さで精度良く形成する方法として、ガス化させた有機金属化合物の熱分解を利用して薄膜の形成を行うＭＯＣＶＤ技術が適している。
【０００４】
また、ＭＯＣＶＤ技術に限らず、一般的にＣＶＤ技術は、成膜装置内に配備された載置台にウエハを載置して加熱し、対向するシャワーヘッドから原料ガスを供給し、原料ガスの熱分解や還元反応等によってウエハ上に薄膜形成が行なわれる。その際、ガスの均一な供給を行うため、シャワーヘッドの内部にウエハ径と同程度の大きさの偏平なガス拡散空間を設け、シャワーヘッドの対向表面には、このガス拡散空間に連通する多数のガス吹き出し孔を分散して配置する構成がとられている（例えば、特許文献１）。
【特許文献１】ＷＯ  ２００５／０２４９２８号（図１など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記成膜装置においてシャワーヘッドは、ウエハやそれを載置する載置台よりも大径に構成されており、例えば２００ｍｍ径ウエハに対してシャワーヘッドの外径は４６０〜４７０ｍｍとなる場合もある。上記のようにシャワーヘッド内には、偏平なガス拡散空間が設けられていることが多く、その空間が背面側への伝達（放熱）を妨げるため、ウエハを加熱する載置台からの輻射熱にて熱せられ、成膜を繰り返すうちにシャワーヘッドの中央部の温度が上昇してしまう。その反面、対向する載置台の径よりも大径なシャワーヘッドの周縁部は、載置台からの輻射熱の影響が比較的少なく、またガス拡散空間が存在する中央部と違ってシャワーヘッド上部からの熱放出量も大きいため、中央部に比べると温度が格段に低くなる傾向がある。
【０００６】
また、一般に載置台に載置されたウエハの中央部の温度に対して周縁部の温度が低い場合には、成膜特性に悪影響を与えることが知られており、例えば成膜された膜の組成がウエハ面内において均一にならず、成膜不良を招く原因になることが確認されている。このため、載置台におけるウエハの載置領域よりも外側の外周領域を加熱して、ウエハ周縁部へ外側から熱を供給し、ウエハ周縁部の温度を高くすることが行なわれている。しかし、載置台の外周領域の温度を上昇させると、載置台からの輻射熱により、シャワーヘッドにおいて載置台の外周領域に対向する部分（つまり、シャワーヘッドの周縁部より内側）の温度が上昇しやすくなる。
【０００７】
以上の理由から、成膜処理を繰り返す間に、シャワーヘッドの中央部に比べて周縁部の温度が極端に低くなるような温度分布が形成され、シャワーヘッド内での温度が不均一になって、均質な膜組成が得られないなど成膜特性に悪影響を与えたり、あるいは温度の低いシャワーヘッド周縁部に堆積物が付着しやすくなったりするという問題があった。
【０００８】
従って、本発明の目的は、シャワーヘッド等の処理ガス吐出機構の温度の不均一に起因する処理の不良や不均一を低減することができる基板処理装置および処理ガス吐出機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に配置され、被処理基板が載置される載置台と、
前記載置台上の被処理基板と対向する位置に設けられ、前記処理容器内へ処理ガスを吐出する処理ガス吐出機構と、
前記処理容器内を排気する排気機構と
を具備し、
前記処理ガス吐出機構は、前記処理ガスが導入されるガス流路が形成された複数のプレートからなる積層体を有しており、
前記積層体の内部に、前記ガス流路を囲むように環状の温度調節室を設けた、基板処理装置を提供する。
【００１０】
上記第１の観点において、前記積層体は、前記処理ガスが導入される第１プレートと、
前記第１プレートの主面に当接する第２プレートと、
前記第２プレートに当接され、前記載置台に載置された被処理基板に対応して複数のガス吐出孔が形成された第３プレートと、
を有することが好ましい。この場合、前記温度調節室を、前記第１プレート、前記第２プレートまたは前記第３プレートのいずれかに形成した凹部と、隣接するプレート面とにより形成することが好ましい。
また、前記温度調節室を、前記第２プレートの下面に形成された環状の凹部と、前記第３プレートの上面とにより形成するか、あるいは前記温度調節室を、前記第２プレートの下面と、前記第３プレートの上面に形成された環状の凹部とにより形成することが好ましい。
【００１１】
また、前記凹部には、隣接するプレートに接する複数の伝熱用柱体が形成されていてもよい。この場合、前記伝熱用柱体は、同心円状に配列されており、前記プレートの外周へ向かうに従いその配列間隔が広くなるように形成されていてもよい。あるいは、前記伝熱用柱体は、同心円状に配列されており、前記プレートの外周へ向かうに従いその断面積が小さくなるように形成されていてもよい。
【００１２】
また、前記凹部には、隣接するプレートに接する複数の伝熱用壁体が形成されていてもよい。この場合、前記伝熱用壁体は、同心円状に配列されており、前記プレートの外周へ向かうに従いその配列間隔が広くなるように形成されていてもよい。あるいは、前記伝熱用壁体は、同心円状に配列されており、前記プレートの外周へ向かうに従いその断面積が小さく形成されていてもよい。
【００１３】
また、前記温度調節室内へ温度調節用媒体を導入する導入路と、温度調節用媒体を排出する排出路と、を設けることも好ましい。また、前記温度調節室内へ温度調節用媒体を導入する導入路を設けるとともに、前記温度調節室を前記処理容器内の処理空間と連通させてもよい。
【００１４】
また、前記第３プレートは、第１の処理ガスを吐出する複数の第１吐出孔および第２の処理ガスを吐出する複数の第２ガス吐出孔を有していてもよい。この場合、前記ガス流路には、前記第１プレートと前記第２プレートとの間に設けられた第１ガス拡散部と、
前記第２プレートと前記第３プレートとの間に設けられた第２ガス拡散部と
が設けられ、
前記第１ガス拡散部は、
前記第１プレートと前記第２プレートとに接続された複数の第１柱体と、
前記第１ガス吐出孔に連通し、前記複数の第１柱体以外の部分を構成する第１ガス拡散空間とを有し、
前記第２ガス拡散部は、
前記第２プレートと前記第３プレートとに接続された複数の第２柱体と、
前記第２ガス吐出孔に連通し、前記複数の第２柱体以外の部分を構成する第２ガス拡散空間とを有し、
導入された前記第１の処理ガスが前記第１ガス拡散空間を介して前記第１ガス吐出孔から吐出され、導入された前記第２の処理ガスが前記第２ガス拡散空間を介して前記第２ガス吐出孔から吐出されるものであってもよい。
さらに、複数の前記第２柱体には、前記第１ガス拡散空間と前記第１ガス吐出孔とを連通させるガス通路が軸方向に形成されていてもよい。
【００１５】
また、本発明の第２の観点は、上記第１の観点に記載された構成を有する処理ガス吐出機構を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、シャワーヘッドなどの処理ガス吐出機構を構成する積層体に、ガス流路を囲むように環状の温度調節室を設けたので、処理ガス吐出機構の周縁部の温度調節が可能になる。これにより、処理ガス吐出機構における温度の不均一を是正し、特に処理ガス吐出機構表面の温度の均一性を大幅に向上させることが可能になり、成膜の均一性が改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい形態について説明する。
図１は本発明の基板処理装置の一実施形態に係る成膜装置を示す断面図であり、図２は成膜装置の筐体の内部構造を示す平面図、図３はその上部平面図である。また、図４〜図１１はこの成膜装置を構成するシャワーヘッドの構成部品を示す図である。なお、図１では、シャワーヘッドの断面は、後述する図６の線Ｘ-Ｘの部分での切断面が示されており、中央部を境に左右が非対称となっている。
【００１８】
この成膜装置は、図１に示すように、例えばアルミニウム等により構成される平断面が略矩形の筐体１を有しており、この筐体１の内部は、有底円筒状に形成された処理容器２となっている。処理容器２の底部にはランプユニット１００が接続される開口２ａが設けられ、この開口２ａの外側より、石英からなる透過窓２ｄがＯリングからなる封止部材２ｃを介して固定され、処理容器２が気密に封止されている。処理容器２の上部にはリッド３が開閉可能に設けられており、このリッド３に支持されるようにガス吐出機構であるシャワーヘッド４０が設けられている。このシャワーヘッド４０の詳細は後述する。また、図１には図示してはいないが、筐体１の背後にシャワーヘッド４０を介して処理容器内に種々のガスを供給する後述するガス供給源６０（図２１参照）が設けられている。また、ガス供給源６０には原料ガスを供給する原料ガス配管５１および酸化剤ガスを供給する酸化剤ガス配管５２が接続されている。酸化剤ガス配管５２は酸化剤ガス分岐配管５２ａおよび５２ｂに分岐しており、原料ガス配管５１ならびに酸化剤ガス分岐配管５２ａおよび５２ｂがシャワーヘッド４０に接続されている。
【００１９】
処理容器２の内部には円筒状のシールドベース８が処理容器２の底部から立設されている。シールドベース８上部の開口には、環状のベースリング７が配置されており、ベースリング７の内周側には環状のアタッチメント６が支持され、アタッチメント６の内周側の段差部に支持されてウエハＷを載置する載置台５が設けられている。シールドベース８の外側には、後述するバッフルプレート９が設けられている。
【００２０】
バッフルプレート９には、複数の排気口９ａが形成されている。処理容器２の外周底部において、シールドベース８を取り囲む位置には、底部排気流路７１が設けられており、バッフルプレート９の排気口９ａを介して処理容器２の内部が底部排気流路７１に連通することで、処理容器２の排気が均一に行われる構成となっている。筐体１の下方には処理容器２を排気する排気装置１０１が配置されている。排気装置１０１による排気の詳細については後述する。
【００２１】
前述のリッド３は処理容器２上部の開口部分に設けられており、このリッド３の載置台５上に載置されたウエハＷと対向する位置に、シャワーヘッド４０が設けられている。
【００２２】
載置台５、アタッチメント６、ベースリング７およびシールドベース８で囲繞された空間内には、円筒状のリフレクター４が処理容器２の底部から立設されており、このリフレクター４は、図示しないランプユニットから放射される熱線を反射して、載置台５の下面に導くことで、載置台５が効率良く加熱されるように作用する。また、加熱源としては上述のランプに限らず、載置台５に抵抗加熱体を埋設して当該載置台５を加熱するようにしてもよい。
【００２３】
このリフレクター４には例えば３箇所にスリット部が設けられ、このスリット部と対応した位置にウエハＷを載置台５から持ち上げるためのリフトピン１２がそれぞれ昇降可能に配置されている。リフトピン１２は、ピン部分と指示部分で一体に構成され、リフレクター４の外側に設けられた円環状の保持部材１３に支持されており、図示しないアクチュエータにて保持部材１３を昇降させることで上下動する。このリフトピン１２は、ランプユニットから照射される熱線を透過する材料、例えば石英やセラミック（Ａｌ２Ｏ３，ＡｌＮ，ＳｉＣ）で構成されている。
【００２４】
リフトピン１２は、ウエハＷを受け渡しする際にはリフトピン１２が載置台５から所定長さ突出するまで上昇され、リフトピン１２上に支持されたウエハＷを載置台５上に載置する際には、リフトピン１２が載置台５に引き込まれる。
【００２５】
載置台５の真下の処理容器２の底部には、開口２ａを取り囲むようにリフレクター４が設けられており、このリフレクター４の内周には、石英等の熱線透過材料よりなるガスシールド１７がその全周を支持されることによって取り付けられている。ガスシールド１７には、複数の孔１７ａが形成されている。
【００２６】
また、リフレクター４の内周に支持されたガスシールド１７の下側の透過窓２ｄとの間の空間内には、パージガス供給機構からのパージガス（たとえばＮ２、Ａｒガス等の不活性ガス）が、処理容器２の底部に形成されたパージガス流路１９、および、このパージガス流路１９と連通する、リフレクター４の内側下部の８箇所に等配されたガス吹き出し口１８を介して供給される。
【００２７】
このようにして供給されたパージガスを、ガスシールド１７の複数の孔１７ａを通じて、載置台５の背面側に流入させることにより、後述するシャワーヘッド４０からの処理ガスが載置台５の裏面側の空間に侵入して透過窓２ｄに薄膜の堆積やエッチングによる損傷等のダメージを与えることを防止している。
【００２８】
筐体１の側面には、処理容器２に連通するウエハ出入り口１５が設けられ、このウエハ出入り口１５は、ゲートバルブ１６を介して図示しないロードロック室に接続されている。
【００２９】
図２に例示されるように、環状の底部排気流路７１は、筐体１の底部の対角位置に、処理容器２を挟んで対称に配置された排気合流部７２に連通し、この排気合流部７２は、筐体１の角部内に設けられた上昇排気流路７３、筐体１の上部に設けられた横行排気管７４（図３参照）を介して、筐体１の角部を貫通して配置された下降排気流路７５に接続され、筐体１の下方に配置された排気装置１０１（図１参照）に接続されている。このように、筐体１の角部の空き空間を利用して上昇排気流路７３や下降排気流路７５を配置することで、排気流路の形成が、筐体１のフットプリント内で完結するので、装置の設置面積が増大せず、薄膜形成装置の設置の省スペース化が可能になる。
【００３０】
なお、載置台５には、複数の熱電対８０が、たとえば一本は中心近辺に、もう一本はエッジ近辺に挿入され、これらの熱電対８０にて載置台５の温度が測定され、この熱電対８０の測定結果に基づいて載置台５の温度が制御されるようになっている。
【００３１】
次に、シャワーヘッド４０について詳細に説明する。
シャワーヘッド４０は、その外縁がリッド３上部と嵌合するように形成された筒状のシャワーベース（第１プレート）４１と、このシャワーベース４１の下面に密着した円盤状のガス拡散板（第２プレート）４２と、このガス拡散板４２の下面に取り付けられたシャワープレート（第３プレート）４３とを有している。シャワーヘッド４０を構成する最上部のシャワーベース４１は、シャワーヘッド４０全体の熱が外部に放散される構成となっている。シャワーヘッド４０は全体的な形状が円柱状をなしているが、四角柱状であってもよい。
【００３２】
シャワーベース４１は、ベース固定ねじ４１ｊを介してリッド３に固定されている。このシャワーベース４１とリッド３の接合部には、リッドＯリング溝３ａおよびリッドＯリング３ｂが設けられ、両者が気密に接合されている。
【００３３】
図４はこのシャワーベース４１の上部平面図であり、図５はその下部平面図、図９は図４における線IX-IX部分の断面図である。シャワーベース４１は、中央に設けられ、原料ガス配管５１が接続される第１ガス導入路４１ａと、酸化剤ガス配管５２の酸化剤ガス分岐配管５２ａおよび５２ｂが接続される複数の第２ガス導入路４１ｂを備えている。第１ガス導入路４１ａはシャワーベース４１を貫通するように垂直に延びている。また、第２ガス導入路４１ｂは、導入部からシャワーベース４１の途中までの垂直に延び、そこから水平に延び再び垂直に延びる鈎形を有している。図面では酸化剤ガス分岐配管５２ａおよび５２ｂは、第１ガス導入路４１ａを挟んで対称な位置に配置されているが、ガスを均一に供給することができればどのような位置であってもよい。
【００３４】
シャワーベース４１の下面（ガス拡散板４２に対する接合面）には、外周Ｏリング溝４１ｃおよび内周Ｏリング溝４１ｄが設けられ、外周Ｏリング４１ｆおよび内周Ｏリング４１ｇがそれぞれ装着されることによって、接合面の気密が維持されている。また、第２ガス導入路４１ｂの開口部にも、ガス通路Ｏリング溝４１ｅおよびガス通路Ｏリング４１ｈが設けられている。これにより、原料ガスと酸化剤ガスが混ざることを確実に防止している。
【００３５】
このシャワーベース４１の下面には、ガス通路を有するガス拡散板４２が配置されている。図６はこのガス拡散板４２の上側平面図であり、図７はその下側平面図、図１０は図６における線Ｘ-Ｘの断面図である。ガス拡散板４２の上面側および下面側には、それぞれ、第１ガス拡散部４２ａおよび第２ガス拡散部４２ｂが設けられている。また、ガス拡散板４２には、第２ガス拡散部４２ｂを囲むように温度調節用空間を形成するための環状の温度調節室４００が設けられている。この温度調節室４００は、ガス拡散板４２の下面に形成された凹部（環状溝）４０１と、シャワープレート４３の上面とにより形成される空所である。温度調節室４００は、シャワーヘッド４０内の断熱空間として作用し、シャワーヘッド４０の周縁部においてガス拡散板４２、シャワーベース４１を介して上方への熱逃げを抑制する。その結果、中央部よりも温度が低下しやすいシャワーヘッド４０の周縁部の温度低下が抑制され、シャワーヘッド４０における温度の均一性、特に載置台５に対向するシャワープレート４３の温度を均一化する。
【００３６】
なお、シャワープレート４３の上面に環状の凹部を設け、ガス拡散板４２の下面との間に温度調節室４００を形成することも可能である。
また、温度調節室４００は、シャワーベース４１とガス拡散板４２とによって形成することもできる。この場合、シャワーベース４１の下面に環状の凹部を形成し、ガス拡散板４２の上面との間に温度調節室４００を形成してもよく、あるいはシャワーベース４１の下面と、ガス拡散板４２の上面に形成された環状の凹部とにより温度調節室４００を形成してもよい。ただし、成膜組成を均質化するためには、シャワーヘッド４０の最下面に位置し、載置台５に載置されたウエハＷと対向するシャワープレート４３における温度均一性が重要であることから、シャワープレート４３の周縁部における温度低下を効果的に抑制できる場所に温度調節室４００を設けることが好ましい。従って、ガス拡散板４２とシャワープレート４３とによって温度調節室４００が形成されるように、これらのいずれかに凹部を形成することが好ましい。
【００３７】
上側の第１ガス拡散部４２ａは、第１ガス通路４２ｆの開口位置を避けて、複数の円柱状突起の伝熱柱４２ｅを有しており、伝熱柱４２ｅ以外の空間部が第１ガス拡散空間４２ｃとなっている。この伝熱柱４２ｅの高さは、第１ガス拡散部４２ａの深さにほぼ等しくされており、上側に位置するシャワーベース４１に密着することで、下側のシャワープレート４３からの熱をシャワーベース４１に伝達する機能を有する。
【００３８】
下側の第２ガス拡散部４２ｂは、複数の円柱状突起４２ｈを有しており、円柱状突起４２ｈ以外の空間部が第２ガス拡散空間４２ｄとなっている。第２ガス拡散空間４２ｄは、当該ガス拡散板４２を垂直に貫通して形成された第２ガス通路４２ｇを経由してシャワーベース４１の第２ガス導入路４１ｂに連通している。円柱状突起４２ｈの一部には、被処理体の領域と同領域以上好ましくは１０％以上の領域まで、中心部に第１ガス通路４２ｆが貫通して形成されている。この円柱状突起４２ｈの高さは、第２ガス拡散部４２ｂの深さとほぼ等しくなっており、ガス拡散板４２の下側に密着するシャワープレート４３の上面に密着している。なお、円柱状突起４２ｈのうち第１ガス通路４２ｆが形成されたものは、下側に密着するシャワープレート４３の後述の第１ガス吐出口４３ａと第１ガス通路４２ｆとが連通するように配置されている。また、円柱状突起４２ｈの全てに第１ガス通路４２ｆが形成されていてもよい。
【００３９】
図１２に拡大して示すように、前記伝熱柱４２ｅの直径ｄ０は、たとえば、２〜２０ｍｍであり、好ましくは５〜１２ｍｍである。また隣接する伝熱注４２ｅの間隔ｄ１は、たとえば、２ｍｍ〜２０ｍｍであり、好ましくは２〜１０ｍｍである。また、複数の伝熱柱４２ｅの断面積の合計値Ｓ１の第１ガス拡散部４２ａの断面積Ｓ２に対する比（面積比Ｒ＝（Ｓ１／Ｓ２））が、０．０５〜０．５０となるように伝熱柱４２ｅが配置されることが好ましい。この面積比Ｒが０．０５より小さいとシャワーベース４１に対する熱伝達効率向上効果が小さくなって放熱性が悪くなり、逆に０．５０より大きいと第１ガス拡散空間４２ｃにおけるガスの流路抵抗が大きくなってガス流の不均一が生じ、基板に成膜した際に面内の膜厚のばらつき（不均一性）が大きくなるおそれがある。さらに、本実施形態では、図１２に示すように、隣接する第１ガス通路４２ｆと伝熱柱４２ｅとの間の距離が一定になるようになっている。しかし、このような形態に限らず、伝熱柱４２ｅは第１ガス通路４２ｆの間にあればどのような配置でもよい。
【００４０】
また、伝熱柱４２ｅの断面形状は、図１２に示す円形の他、楕円形等の曲面形状であれば流路抵抗の少ないので望ましいが、図１３に示す三角形、図１４に示す四角形、図１５に示す八角形等の多角形柱であってもよい。
【００４１】
さらに、伝熱柱４２ｅの配列は、格子状または千鳥状に配列されるのが好ましく、第１ガス通路４２ｆは、伝熱柱４２ｅの配列の格子状または千鳥状の中心に形成されるのが好ましい。たとえば、伝熱柱４２ｅが円柱の場合には、直径ｄ０：８ｍｍ、間隔ｄ１：２ｍｍの寸法で伝熱柱４２ｅを格子状配置することにより、面積比Ｒは０．４４となる。このような伝熱柱４２ｅの寸法および配置により、伝熱効率およびガス流の均一性をいずれも高く維持することができる。なお、面積比Ｒは種々のガスに応じて適宜設定してもよい。
【００４２】
また、第１ガス拡散部４２ａの周辺部近傍（内周Ｏリング溝４１ｄの外側近傍）の複数箇所には、当該第１ガス拡散部４２ａ内の伝熱柱４２ｅの上端部を上側のシャワーベース４１の下面に密着させるための複数の拡散板固定ねじ４１ｋが設けられている。この拡散板固定ねじ４１ｋによる締結力により、第１ガス拡散部４２ａ内の複数の伝熱柱４２ｅがシャワーベース４１の下面に確実に密着し伝熱抵抗が減少して伝熱柱４２ｅによる確実な伝熱効果を得ることができる。固定ねじ４１ｋは、第１ガス拡散部４２ａの伝熱柱４２ｅに取り付けられてもよい。
【００４３】
第１ガス拡散部４２ａ内に設けられた複数の伝熱柱４２ｅは、仕切壁のように空間を仕切らないので、第１ガス拡散空間４２ｃは分断されずに連続的に形成されており、第１ガス拡散空間４２ｃに導入されたガスは、その全体に亘って拡散した状態で下方に吐出させることができる。
【００４４】
また、上述したように第１ガス拡散空間４２ｃが連続的に形成されていることから、第１ガス拡散空間４２ｃには一つの第１ガス導入路４１ａおよび原料ガス配管５１を介して原料ガスを導入することができ、原料ガス配管５１のシャワーヘッド４０に対する接続箇所の削減および引き回し経路の簡素（短縮）化を実現できる。この結果、原料ガス配管５１の経路の短縮により、ガス供給源６０から配管パネル６１を介して供給される原料ガスの供給／供給停止の制御精度が向上するとともに、装置全体の設置スペースの削減を実現することができる。
【００４５】
図１に示すように、原料ガス配管５１は全体としてアーチ上に構成され、原料ガスが垂直に上昇する垂直上昇部分５１ａ、それに連続する斜め上方に上昇する斜め上昇部分５１ｂ、それに連続する下降部分５１ｃを有しており、垂直上昇部分５１ａと斜め上昇部分５１ｂとの接続部分、斜め上昇部分５１ｂと下降部分５１ｃとの接続部分は、緩やかな（曲率半径の大きい）湾曲形状となっている。これによって、原料ガス配管５１の途中で圧力変動を防止することができる。
【００４６】
上述のガス拡散板４２の下面には、ガス拡散板４２の上面から挿入され、その周方向に配列された複数の固定ねじ４２ｊ、４２ｍおよび４２ｎを介してシャワープレート４３が取り付けられている。このようにガス拡散板４２の上面からこれら固定ねじを挿入するのは、シャワープレート４０の表面にねじ山またはねじ溝を形成するとシャワーヘッド４０の表面に成膜された膜が剥がれやすくなるためである。以下、シャワープレート４３について説明する。図８はこのシャワープレート４３の上側の平面図であり、図１１は図８において線XI-XIで示される部分の断面図である。
【００４７】
このシャワープレート４３には、複数の第１ガス吐出口４３ａおよび複数の第２ガス吐出口４３ｂが交互に隣り合うように配置形成されている。すなわち、複数の第１ガス吐出口４３ａの各々は、上側のガス拡散板４２の複数の第１ガス通路４２ｆに連通するように配置され、複数の第２ガス吐出口４３ｂは、上側のガス拡散板４２の第２ガス拡散部４２ｂにおける第２ガス拡散空間４２ｄに連通するように、つまり複数の円柱状突起４２ｈの間隙に配置されている。
【００４８】
このシャワープレート４３では、酸化剤ガス配管５２に接続される複数の第２ガス吐出口４３ｂが最外周に配置され、その内側に、第１ガス吐出口４３ａおよび第２ガス吐出口４３ｂが交互に均等に配列される。この交互に配列された複数の第１ガス吐出口４３ａおよび第２ガス吐出口４３ｂの配列ピッチｄｐは、一例として７ｍｍ、第１ガス吐出口４３ａは、たとえば４６０個、第２ガス吐出口４３ｂは、たとえば５０９個である。これらの配列ピッチｄｐおよび個数は、被処理体のサイズ、成膜特性に応じて適宜設定される。
【００４９】
シャワーヘッド４０を構成する、シャワープレート４３、ガス拡散板４２、およびシャワーベース４１は、周辺部に配列された積層固定ねじ４３ｄを介して締結されている。
【００５０】
また、積層されたシャワーベース４１、ガス拡散板４２、シャワープレート４３には、熱電対１０を装着するための熱電対挿入孔４１ｉ、熱電対挿入孔４２ｉ、熱電対挿入穴４３ｃが厚さ方向に重なり合う位置に設けられ、シャワープレート４３の下面や、シャワーヘッド４０の内部の温度を測定することが可能になっている。熱電対１０をセンターと外周部に設置して、シャワープレート４３の下面の温度をさらに均一に精度良く制御することもできる。これにより基板を均一に加熱することができるので、面内均一な成膜が可能である。
【００５１】
シャワーヘッド４０の上面には、外側と内側に分割された環状の複数のヒーター９１と、ヒーター９１の間に設けられ、冷却水等の冷媒が流通する冷媒流路９２とからなる温度制御機構９０が配置されている。熱電対１０の検出信号は制御部３００のプロセスコントローラ３０１（図２２参照）に入力され、プロセスコントローラ３０１はこの検出信号に基づいて、ヒーター電源出力ユニット９３および冷媒源出力ユニット９４に制御信号を出力し、温度制御機構９０にフィードバックして、シャワーヘッド４０の温度を制御することが可能になっている。
【００５２】
図１６および図１７は、別の実施形態に係る成膜装置のシャワーヘッド４０に用いられるガス拡散板４２を説明するものである。なお、ガス拡散板４２以外の構成は、図１に記載の成膜装置と同様であるため、説明および図示を省略する。
図１６は、ガス拡散板４２に形成された凹部４０１にシャワープレート４３に当接する高さを有する複数の伝熱柱４０２を設けた構成例である。このように、温度調節室４００内に立設された伝熱柱４０２は、シャワープレート４３からガス拡散板４２への熱伝導を促す役割を果たす。伝熱柱４０２を設けることによって、温度調節室４００内で伝熱柱４０２以外の部分を構成する断熱空間の容積は縮小され、伝熱柱４０２によって温度調節室４００の断熱性を調整することが可能になる。
【００５３】
図１６に示すように、円柱形状の伝熱柱４０２は、凹部４０１内に同心円状に配設されている。この場合、シャワーヘッド４０の周縁部ほど温度が低下しやすいことを考慮して、ガス拡散板４２の周縁部へ向けて伝熱柱４０２の本数を少なくしていき、あるいは伝熱柱４０２の配設間隔もしくは断面積を小さくしていくことが好ましい。その一例として、図１６では、伝熱柱４０２の配設間隔をガス拡散板４２の周縁部へ向かうに従い広くしている（間隔ｄ２＞ｄ３＞ｄ４）。これにより、温度調節室４００の内部空間による断熱効果が径外方向に変化し、ガス拡散板４２の周縁部に近づくほど大きくなるように調整されている。このように伝熱柱４０２の本数、配置、断面積等を考慮することにより、温度調節室４００における断熱度合いを細かく調節できる。
なお、伝熱柱４０２の形状は、図１６のように円柱状に限るものではなく、前記第１ガス拡散部４２ａ内に設けられた伝熱柱４２ｅと同様に、例えば三角形、四角形、八角形等の多角形柱としてもよい。また、伝熱柱４０２の配置も、同心円状に限らず、例えば放射状等としてもよい。
【００５４】
次に、図１７は、ガス拡散板４２に形成された凹部４０１にシャワープレート４３に当接する高さを有する複数の伝熱壁４０３を設けた構成例である。弧状の伝熱壁４０３は、凹部４０１内に同心円状に配設されている。この場合も、シャワーヘッド４０の周縁部ほど温度が低下しやすいことを考慮し、ガス拡散板４２の径外方向に（つまり、ガス拡散板４２の周縁部へ向かうに従い）伝熱壁４０３の間隔、壁厚（断面積）、周方向に配列される伝熱壁４０３の数などを小さくしていき、温度調節室４００の内部空間による断熱効果がガス拡散板４２の周縁部へ近づくほど大きくなるようにすることが好ましい。その一例として、図１７では、伝熱壁４０３の配設間隔がガス拡散板４２の径外方向にいくほど少しずつ広くなるようにしている（間隔ｄ５＞ｄ６＞ｄ７＞ｄ８＞ｄ９）。なお、伝熱壁４０３の配置は、同心円状に限らず、例えば放射状等としてもよい。
【００５５】
なお、図１６および図１７に例示したガス拡散板４２は、図１の成膜装置にそのまま使用できるものであるため、図１６および図１７のガス拡散板４２を備えた成膜装置の全体構成についての図示および説明は省略する。
【００５６】
図１８はさらに別の実施形態に係る成膜装置を示している。この例では、ガス拡散板４２に形成された凹部４０１とシャワープレート４３とにより形成される温度調節室４００に、温度調節用媒体例えば熱媒体ガスを導入するガス導入路４０４と、熱媒体ガスを排出するガス排出路（図示省略）とを接続した。ガス導入路４０４およびガス排出路は、共に熱媒体ガス出力ユニット４０５に接続されている。熱媒体ガス出力ユニット４０５は、図示しない加熱手段とポンプを備えており、例えばＡｒ、Ｎ２などの不活性ガスなどからなる熱媒体ガスを所定温度に加熱してガス導入路４０４から温度調節室４００に導入し、図示しないガス排出路を介して排出させて循環させる。
【００５７】
そして、所定温度に調節された熱媒体ガスを温度調節室４００に流通させることにより、シャワーヘッド４０における周縁部の温度低下を抑制してシャワーヘッド４０全体の温度均一性を向上させることができる。このように本実施形態では、温度調節室４００に所望の温度に調整された熱媒体ガスを導入することにより、シャワーヘッド４０の温度制御性をさらに改善することができる。なお、図１８において、上記以外の構成は、図１に記載の成膜装置と同様であるため、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
図１９は、図１８に示す実施形態の変形例を示している。図１８に示す実施形態では、温度調節室４００に熱媒体ガスを循環させてシャワーヘッド４００の温度制御を行なった。これに対し、図１９に示す実施形態では、温度調節室４００を処理容器２内の空間（処理空間）と連通させる複数の連通路４０６を設けた。ガス拡散板４２の下面には、例えば図２０に示すように、凹部４０１から径外方向へ延びる細溝４０７が放射状に形成されている。複数の細溝４０７は、ガス拡散板４２をシャワープレート４３と接面させることにより水平方向の連通路４０６を形成する。
【００５９】
本実施形態では、熱媒体ガス出力ユニット４０５からガス導入路４０４を介して温度調節室４００内に導入された熱媒体ガスが、連通路４０６から処理空間内に排出される。これにより、熱媒体ガスによるシャワーヘッド４０の温度制御が可能になる。また、温度調節室４００内には常に一定量の熱媒体ガスが導入され続けるため、処理空間のプロセスガスが温度調節室４００内に逆流することはない。
なお、本実施形態では、温度調節室４００内に導入した熱媒体ガスを、連通路４０６を介して処理容器２内の処理空間に排出することによって、熱媒体ガスの除害処理をプロセスガスの除害処理と同じ排気経路で行なうことができる。従って、熱媒体ガスの除害処理を別個に行なう必要がなくなり、排ガスの処理を一本化して排気経路を簡素化できるという利点もある。
図１８および図１９において、上記以外の構成は、図１に記載の成膜装置と同様であるため、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
【００６０】
図２１はさらに別の実施形態に係る成膜装置を示している。図２２は、この実施形態に用いるガス拡散板４２の上面の構造を示す要部平面図であり、図２３は、ガス拡散板４２の断面図である。これまで説明した上記各実施形態では、ガス拡散板４２の下面に凹部４０１を設け、ガス拡散板４２とシャワープレート４３とにより温度調節室４００を形成したが、本実施形態では、ガス拡散板４２の上面に環状の溝である凹部４１０を形成し、ガス拡散板４２とシャワーベース４１とによって温度調節室４００を形成した。
【００６１】
図２２に示すように、ガス拡散板４２の上面に形成された環状の凹部４１０と、第１ガス拡散部４２ａを形成する凹部（第１ガス拡散空間４２ｃ）との間は、環状の壁（凸部）である伝熱部４１１により隔てられている。この伝熱部４１１は、シャワーベース４１を介してシャワーヘッド４０上方への伝熱を促し、シャワーヘッド４０の中央部と周縁部との間（中間領域）の温度が過剰に上昇することを抑制する作用を有する。
また、伝熱部４１１には、例えば複数のホール４１２が形成されており、各ホール４１２は、ガス拡散板４２とシャワーベース４１とを積層した状態で小さな断熱室４１３を形成する。従って、これらのホール４１２の数、大きさ（面積）、配置等を適切に選択することにより、伝熱部４１１からシャワーベース４１への伝熱量を調節することができる。なお、本実施形態では、例えば環状に所定間隔で２列にホール４１２を配列している。ホール４１２の配置は、例えば同心円状、千鳥状など、伝熱部４１１における伝熱量を調整可能であればどのような配置でもよい。また、ホール４１２の平面形状は、例えば四角状、三角状、楕円状等に形成することができる。さらにホール４１２に代えて伝熱部４１１に溝を形成してもよい。
【００６２】
このように、ガス拡散板４２とシャワーベース４１とを積層した状態で、凹部４１０により形成される温度調節室４００、伝熱部４１１、および該伝熱部４１１内のホール４１２により形成される複数の断熱室４１３によって、シャワーヘッド４０における温度をきめ細かく制御することができる。すなわち、温度調節室４００の内部空間による断熱効果により、シャワーヘッド４０の周縁部の温度が中央部に比べて極端に低下するのを抑制でき、さらにこれら周縁部と中央部と間（中間領域）の温度も伝熱部４１１と断熱室４１３により調節できるので、中間領域の過剰な温度上昇が緩和される。そして、図２２および図２３に示すように、本実施形態では凹部４１０の幅Ｌ１と伝熱部４１１の幅Ｌ２との比率を略１：１に設定し、シャワーヘッド４０の中央部と、周縁部と、両者の中間領域と、の温度の均一化を図っている。凹部４１０の幅Ｌ１と伝熱部４１１の幅Ｌ２との比率（Ｌ１：Ｌ２）は、任意に設定することが可能であるが、シャワーヘッド４０の温度の均一化を実現する上では例えば３：１〜１：１程度に設定することが好ましい。
【００６３】
なお、図２１〜図２３において、上記以外の構成は、図１に記載の成膜装置と同様であるため、同一の構成には同一の符号を付して説明を省略する。
なお、前記各実施形態と同様に、本実施形態においても、凹部４１０に、シャワーベース４１に到達する高さの伝熱柱や伝熱壁を形成することができる（図１６、図１７参照）。
また、凹部４１０とシャワーベース４１とにより形成される温度調節室４００内に、熱媒体ガスを導入する構成としてもよい（図１８参照）。この場合、凹部４１０からガス拡散板４２の周縁に達する細溝を複数形成し、温度調節室４００と処理空間とを連通させる構成としてもよい（図１９、図２０参照）。
【００６４】
次に、図２４を参照して、シャワーヘッド４０を介して処理容器２内に種々のガスを供給するためのガス供給源６０について説明する。
ガス供給源６０は、原料ガスを生成するための気化器６０ｈと、この気化器６０ｈに液体原料（有機金属化合物）を供給する複数の原料タンク６０ａ、原料タンク６０ｂ、原料タンク６０ｃ、溶媒タンク６０ｄを備えている。そして、ＰＺＴの薄膜を形成する場合には、たとえば、有機溶媒に所定の温度に調整された液体原料として、原料タンク６０ａには、Ｐｂ（ｔｈｄ）２が貯留され、原料タンク６０ｂには、Ｚｒ（ｄｍｈｄ）４が貯留され、原料タンク６０ｃには、Ｔｉ（ＯｉＰｒ）２（ｔｈｄ）２が貯留されている。他の原料として、例えば、Ｐｂ（ｔｈｄ）２とＺｒ（ＯｉＰｒ）２（ｔｈｄ）２とＴｉ（ＯｉＰｒ）２（ｔｈｄ）２との組合せも使用できる。
また、溶媒タンク６０ｄには、例えばＣＨ３ＣＯＯ（ＣＨ２）３ＣＨ３（酢酸ブチル）等が貯留されている。他の溶媒として、例えばＣＨ３（ＣＨ２）６ＣＨ３（ｎ−オクタン）等を用いることもできる。
【００６５】
複数の原料タンク６０ａ〜原料タンク６０ｃは、流量計６０ｆ、原料供給制御弁６０ｇを介して気化器６０ｈに接続されている。この気化器６０ｈには、パージガス供給制御弁６０ｊ、流量制御部６０ｎおよび混合制御弁６０ｐを介してキャリア（パージ）ガス源６０ｉが接続され、これにより各々の液体原料ガスが気化器６０ｈに導入される。
【００６６】
溶媒タンク６０ｄは、流体流量計６０ｆ、原料供給制御弁６０ｇを介して気化器６０ｈに接続されている。そして、圧送用ガス源のＨｅガスを複数の原料タンク６０ａ〜６０ｃ、および溶媒タンク６０ｄに導入して、Ｈｅガスの圧力によって各々のタンクから供給される各液体原料および溶媒は、所定の混合比で気化器６０ｈに供給され、気化されて原料ガスとして原料ガス配管５１に送出され、バルブブロック６１に設けられた弁６２ａを介してシャワーヘッド４０へ導入される。
【００６７】
また、ガス供給源６０には、パージガス流路５３、１９等に、パージガス供給制御弁６０ｊ、弁６０ｓ、６０ｘ、流量制御部６０ｋ、６０ｙ、弁６０ｔ、６０ｚを介して、たとえばＡｒ、Ｈｅ、Ｎ２等の不活性ガスを供給するキャリア（パージ）ガス源６０ｉ、および酸化剤ガス配管５２に、酸化剤ガス供給制御弁６０ｒ、弁６０ｖ、流量制御部６０ｕ、バルブブロック６１に設けられた弁６２ｂを介して、たとえば、ＮＯ２、Ｎ２Ｏ、Ｏ２、Ｏ３、ＮＯ等の酸化剤（ガス）を供給する酸化剤ガス源６０ｑが設けられている。
【００６８】
また、キャリア（パージ）ガス源６０ｉは、原料供給制御弁６０ｇが閉じた状態で、弁６０ｗ、流量制御部６０ｎおよび混合制御弁６０ｐを通じてキャリアガスを気化器６０ｈ内に供給することにより、必要に応じて、気化器６０ｈ内の不必要な原料ガスをＡｒ等からなるキャリアガスにより原料ガス配管５１の配管内を含めてパージ可能になっている。同様に、キャリア（パージ）ガス源６０ｉは、混合制御弁６０ｍを介して酸化剤ガス配管５２に接続され、必要に応じて、配管内等の酸化剤ガスやキャリアガスをＡｒ等のパージガスでパージ可能な構成となっている。さらに、キャリア（パージ）ガス源６０ｉは、弁６０ｓ、流量制御部６０ｋ、弁６０ｔ、バルブブロック６１に設けられた弁６２ｃを介して、原料ガス配管５１の弁６２ａの下流側に接続され、弁６２ａを閉じた状態における原料ガス配管５１の下流側をＡｒ等のパージガスでパージ可能な構成となっている。
【００６９】
図１、図１８、図１９および図２１に示す成膜装置の各構成部は、制御部３００に接続されて制御される構成となっている。なお、図１および図２１では代表的に制御部３００と、熱電対１０、ヒーター電源出力ユニット９３および冷媒源出力ユニット９４との接続のみを図示している。同様に、図１８および図１９では、代表的に制御部３００と、熱電対１０、ヒーター電源出力ユニット９３、冷媒源出力ユニット９４および熱媒体ガス出力ユニット４０５との接続のみを図示している。
制御部３００は、例えば図２５に示すように、ＣＰＵを備えたプロセスコントローラ３０１を備えている。プロセスコントローラ３０１には、工程管理者が成膜装置を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、成膜装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース３０２が接続されている。
【００７０】
また、プロセスコントローラ３０１には、成膜装置で実行される各種処理をプロセスコントローラ３０１の制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウエア）や処理条件データ等が記録されたレシピが格納された記憶部３０３が接続されている。
【００７１】
そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース３０２からの指示等にて任意のレシピを記憶部３０３から呼び出してプロセスコントローラ３０１に実行させることで、プロセスコントローラ３０１の制御下で、成膜装置での所望の処理が行われる。また、前記制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、フラッシュメモリなどに格納された状態のものを利用したり、あるいは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用したりすることも可能である。
【００７２】
次に、このように構成される成膜装置の動作について説明する。
まず、処理容器２内は、底部排気流路７１、排気合流部７２、上昇排気流路７３、横行排気管７４および下降排気流路７５を経由した排気経路にて図示しない真空ポンプによって排気されることにより、たとえば、１００〜５５０Ｐａ程度の真空度にされる。
【００７３】
このとき、キャリア（パージ）ガス源６０ｉからパージガス流路１９を経由して複数のガス吹き出し口１８からガスシールド１７の背面（下面）側にはＡｒ等のパージガスが供給され、このパージガスは、ガスシールド１７の孔１７ａを通過して載置台５の背面側に流入し、シールドベース８の隙間を経由して、底部排気流路７１に流れこみ、ガスシールド１７の下方に位置する透過窓２ｄへの薄膜の堆積やエッチング等のダメージを防止するための定常的なパージガス流が形成されている。
【００７４】
この状態の処理容器２において、リフトピン１２を載置台５上に突出するように上昇させて、図示しないロボットハンド機構等により、ゲートバルブ１６、ウエハ出入り口１５を経由してウエハＷを搬入し、リフトピン１２に載置してゲートバルブ１６を閉じる。
【００７５】
次に、リフトピン１２を降下させてウエハＷを載置台５上に載置させるとともに、下方の図示しないランプユニットを点灯させて熱線を透過窓２ｄを介して載置台５の下面（背面）側に照射し、載置台５に載置されたウエハＷを、たとえば、４００℃〜７００℃の間で、たとえば、６００〜６５０℃の温度になるように加熱する。
また、処理容器２内の圧力を１３３．３〜６６６Ｐａ（１〜５Ｔｏｒｒ）に調整する。
【００７６】
そして、このように加熱されたウエハＷに対して、シャワーヘッド４０の下面のシャワープレート４３の複数の第１ガス吐出口４３ａおよび第２ガス吐出口４３ｂから、たとえば、Ｐｂ（ｔｈｄ）２、Ｚｒ（ｄｍｈｄ）４、Ｔｉ（ＯｉＰｒ）２（ｔｈｄ）２が所定の比率（たとえばＰＺＴを構成するＰｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｏ等の元素が所定の化学量論比となるような比率）で混合された原料ガス、およびＯ２等の酸化剤（ガス）を、ガス供給源６０によって吐出供給し、これらの原料ガスや酸化剤ガスの各々の熱分解反応や相互間の化学反応にて、ウエハＷの表面には、ＰＺＴからなる薄膜が形成される。
【００７７】
すなわち、ガス供給源６０の気化器６０ｈから到来する気化された原料ガスは、キャリアガスとともに原料ガス配管５１からガス拡散板４２の第１ガス拡散空間４２ｃ、第１ガス通路４２ｆ、シャワープレート４３の第１ガス吐出口４３ａを経由して、ウエハＷの上部空間に吐出供給される。同様に、酸化剤ガス源６０ｑから供給される酸化剤ガスは、酸化剤ガス配管５２、酸化剤ガス分岐配管５２ａ、シャワーベース４１の第２ガス導入路４１ｂ、ガス拡散板４２の第２ガス通路４２ｇを経由して第２ガス拡散空間４２ｄに至り、シャワープレート４３の第２ガス吐出口４３ｂを経由してウエハＷの上部空間に吐出供給される。原料ガスと酸化性ガスは、それぞれシャワーヘッド４０内で混合しないように処理容器２内に供給される。そして、この原料ガスおよび酸化剤ガスの供給時間の制御により、ウエハＷ上に形成される薄膜の膜厚が制御される。この際、シャワーヘッド４０には温度調節室４００が設けられ、シャワーヘッド４０における周縁部の温度制御を行なうことによって、シャワーヘッド４０の温度が均一化され、均質な膜組成で成膜することが可能になる。
【００７８】
以上説明したように、本発明の実施形態にかかる成膜装置では、シャワーヘッド４０に温度調節室４００を備えた構成としたので、シャワーヘッド４０の周縁部の温度低下を効果的に抑制することが可能である。
また、シャワーヘッド４０の中央部の第１ガス拡散部４２ａには伝熱柱４２ｅを有しており、第２ガス拡散部４２ｂには、複数の円柱状突起４２ｈを有しているため、ガス拡散空間による断熱効果を緩和し、シャワーヘッド４０の中央部の過熱を防止できる。
よって、シャワーヘッド４０の温度をより均一化して成膜特性を改善することができる。
【００７９】
なお、本発明は上記実施の形態に限らず本発明の思想の範囲内で種々変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、ＰＺＴ薄膜の成膜処理を例にとって説明したが、これに限らず、例えばＢＳＴ、ＳＴＯ、ＰＺＴＮ、ＰＬＺＴ、ＳＢＴ、Ｒｕ、ＲｕＯ２、ＢＴＯ等の膜形成にも適用可能であり、さらにＷ膜やＴｉ膜等の他の膜を成膜する場合にも適用することができる。
また、本発明は成膜装置に限らず、熱処理装置、プラズマ処理装置等の他のガス処理装置に適用可能である。
さらに、被処理基板として半導体ウエハを例にとって説明したが、これに限るものではなく、液晶表示装置（ＬＣＤ）用ガラス基板に代表されるフラットパネルディスプレー（ＦＰＤ）等、他の基板に対する処理にも適用することができる。さらに、被処理体が化合物半導体により構成される場合にも本発明を適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、処理容器内において、載置台に載置されて加熱された基板に対向して設けられたシャワーヘッドから原料ガスを供給して所望の処理を行う基板処理装置に広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施形態に係る成膜装置を示す断面図。
【図２】成膜装置の筐体の底部の構造の一例を示す透視平面図。
【図３】成膜装置の筐体を示す平面図。
【図４】成膜装置を構成するシャワーヘッドのシャワーベースを示す平面図。
【図５】成膜装置を構成するシャワーヘッドのシャワーベースを示す底面図。
【図６】成膜装置を構成するシャワーヘッドのガス拡散板を示す平面図。
【図７】成膜装置を構成するシャワーヘッドのガス拡散板を示す底面図。
【図８】成膜装置を構成するシャワーヘッドのシャワープレートを示す平面図。
【図９】図４のシャワーベースをIX-IX線で切断して示す断面図。
【図１０】図６の拡散板をＸ-Ｘ線で切断して示す断面図。
【図１１】図８のシャワープレートをXI-XI線で切断して示す断面図。
【図１２】伝熱柱の配置を拡大して示す図。
【図１３】伝熱柱の他の例を示す図。
【図１４】伝熱柱のさらに他の例を示す図。
【図１５】伝熱柱のさらにまた他の例を示す図。
【図１６】別の実施形態におけるガス拡散板の底面図。
【図１７】さらに別の実施形態におけるガス拡散板の底面図。
【図１８】別の実施形態にかかる成膜装置の断面図。
【図１９】さらに別の実施形態にかかる成膜装置の断面図。
【図２０】図１９の成膜装置におけるガス拡散板の底面図。
【図２１】他の実施形態にかかる成膜装置の断面図。
【図２２】図２１の成膜装置におけるガス拡散板の要部平面図。
【図２３】図２１の成膜装置におけるガス拡散板の断面図。
【図２４】本発明の第１の実施形態に係る成膜装置におけるガス供給源の構成を示す概念図。
【図２５】制御部の概略構成図。
【符号の説明】
【００８２】
１；筐体
２；処理容器
３；リッド
４；リフレクター
５；載置台
６；アタッチメント
７；ベースリング
８；シールドベース
４０；シャワーヘッド
４１；シャワーベース
４２；ガス拡散板
４３；シャワープレート
１００；ランプユニット
１０１；排気装置
３００；制御部
４００；温度調節室
４０１；凹部
４０２；伝熱柱
４０３；伝熱壁
４１０；凹部
４１１；伝熱部
４１２；ホール
４１３；断熱室
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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