JP4816616B2

JP4816616B2 - ガスシャワーヘッド、処理装置、処理方法及び処理装置のメンテナンス方法

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Publication number: JP4816616B2
Application number: JP2007268190A
Authority: JP
Inventors: 誠志村上; 良幸花田; 崇掛川
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2007-10-15
Filing date: 2007-10-15
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2022-02-20
Also published as: JP2008031558A

Description

本発明は、半導体ウエハ等の基板に対してガスの供給を行うガスシャワーヘッド、このガスシャワーヘッドを用いて前記基板の表面に処理を行う処理装置及び処理方法並びに処理装置のメンテナンス方法に関する。

半導体装置の製造プロセスの一つにＣＶＤ（Chemical vapor deposition）処理により被処理体上に成膜を行うものがあり、この処理を行う装置の一つに枚葉式の成膜装置がある。この成膜装置は例えば内部に半導体ウエハ（以下ウエハと略す）を載置するための載置台を備える処理容器と、この載置台と対向して設けられ、ウエハ表面に向けて成膜ガスの供給を行うガスシャワーヘッドとを備えている。このシャワーヘッドは、複数種の成膜ガスが互いに混じらないように且つ横方向に拡散されてウエハ表面に均一に供給されるようにガス流路が形成されており、そのため金属板（金属製の拡散板）を例えば三段に積み重ねて構成される。これら金属板は例えばボルトにて互いに固定され且つ処理容器に取り付けられており、上面側から供給される成膜ガスが三段の金属板内を貫通する流路を下方に流れ、下端面に形成される多数の孔部からウエハの表面全体に均一に供給されることとなる。このようなガスシャワーヘッドは、複数種の成膜ガスを同時に供給できるようになっており、例えばチタンナイトライド（ＴｉＮ）を成膜するために、ＴｉＣｌ4ガスとＮＨ3ガスとが互いに混じらないように通過して処理容器内に供給される。

図２はこのような二種類のガスを別々に供給可能なガスシャワーヘッドを示す縦断面図であり、図３はこれを三段に分解して示した縦断面図である。図示するようにＴｉＣｌ4ガスについてはガス供給管２１から上段部３ａと中段部３ｂとの間に形成される空間３１及び第１のガス流路３２を介して第１の孔部３３に、ＮＨ3については第２のガス流路４２及び空間４１を介して第２の孔部４３に夫々向かうように構成されている。また第１の孔部３３及び第２の孔部４３の配置は互い違いとされており、両方の成膜ガスが共にウエハの表面全体に均等に行き渡るようになっている。

しかしながら、上述したような複数種の成膜ガスを供給するためのガスシャワーヘッドには以下のような問題がある。即ち、ネジ止めにより固定される各段の金属板間の接触面（接合面）Ｐ２には図７に示すように機械的研磨では解消し得ない微小な凹凸があるため、ネジ止めをしても完全に密着することはなく、図８に示すような数μｍのごく微小な隙間が生じてしまう。従ってこの隙間を介してＴｉＣｌ4ガスとＮＨ3ガスとが混じり合ってしまうことがあり、この場合にガスシャワーヘッド内で生成物が生じることがある。

即ち、両成膜ガスは熱エネルギーにより反応を起こすため、通常はその裏面側を加熱されるウエハの表面近傍で反応が起こるのであるが、ガスシャワーヘッドとウエハとは接近しているため、ウエハから放射される熱によりガスシャワーヘッドも加熱され、その一部がガスシャワーヘッド内で反応してしまうのである。こうして生じた反応生成物はパーティクルの原因となるおそれがある。

一方、前記隙間への対策としては、拡散板の接合時に当該拡散板の接合面にろう材を塗布しておくことで前記隙間を塞ぐという手法もある。しかしながら、この手法は、ろう材を用いているので、各拡散板を分解することが困難となるため、洗浄作業を行う場合に不便であるという問題もある。

本発明はこのような事情に基づいてなされたものであり、その目的は、容易に分解することができるガスシャワーヘッドを提供することにある。他の発明の目的は、前記ガスシャワーヘッドを用いた処理装置を提供することにある。本発明の更に他の目的はガスシャワーヘッドの分解を容易に行うことのできるメンテナンス方法を提供することにある。

本発明は、基板の表面と対向して設けられると共に前記基板と対向する面部に多数の孔部を備え、ガス供給路から送られるガスを、これら孔部を介して前記基板に同時に供給するガスシャワーヘッドにおいて、
前記ガス供給路が接続される上段金属部材と、前記多数の孔部が形成された下段金属部材と、前記上段金属部材及び下段金属部材の間に介在し、ガスの分散用空間を形成するための中段金属部材と、を重ね合わせたシャワーヘッド本体と、
前記上段金属部材と前記中段金属部材とを互いに固定するネジ部材、及び前記中段金属部材と前記下段金属部材とを互いに固定するネジ部材と、
前記シャワーヘッド本体内の各金属部材同士の接触面を横切るように貫通し、前記分散用空間に連通して形成される複数のガス流路と、を備え、
前記シャワーヘッド本体は、上段金属部材、中段金属部材及び下段金属部材を上下に重ね合わせて前記ネジ部材により固定した状態で加熱することにより、各金属部材の接触面同士を金属拡散接合して構成されたことを特徴とする。

このような構成によれば、ガスシャワーヘッドをなす金属部材の接触面同士を加熱により化学的に結合させているので、当該接合面にある機械的な結合では解消し得なかった微小な凹凸により形成される微小な隙間を解消することができる。従って、各ガス流路におけるガス漏れを抑えると共に、ガスシャワーヘッド内で異なる成膜ガス同士が混じり合い、反応生成物が生じることを防ぐことができる。

また本発明に係るガスシャワーヘッドは以上のような効果を有することから、例えば処理装置に適用することが好ましく、処理装置には例えば基板を載置するための載置台が設けられた処理容器と、前記処理容器内を排気する真空ポンプと、を備えたものが用いられる。なお、上記金属部材としては例えばニッケルまたはニッケル合金を用いることが好ましい。

また他の発明は、処理容器内の載置台に載置された基板に対して、当該基板に対向するガスシャワーヘッドからガスを供給し、処理を行う処理方法において、
前記ガスシャワーヘッドは、本発明のガスシャワーヘッドが用いられ、このガスシャワーヘッドからガスを基板に供給し、当該基板の表面に処理を行うことを特徴とする。
更に他の発明は、処理容器内の載置台に載置された基板に対して、ガス供給路から当該基板に対向するガスシャワーヘッドを介して供給し、当該基板の表面に処理を行う処理装置をメンテナンスする方法において、
前記ガス供給路が接続される上段金属部材と、前記多数の孔部が形成された下段金属部材と、前記上段金属部材及び下段金属部材の間に介在し、ガスの分散用空間を形成するための中段金属部材と、を重ね合わせて構成され、各金属部材同士の接触面を横切るように貫通し、前記分散用空間に連通して形成される複数のガス流路を備えたシャワーヘッドを用い、
前記上段金属部材と前記中段金属部材とを互いにネジ部材により固定すると共に前記中段金属部材と前記下段金属部材とを互いにネジ部材により固定した状態で加熱することにより、各金属部材の接触面同士を金属拡散接合してガスシャワーヘッドを組み立てる工程を含むことを特徴とする。
更に他の発明は、ガスシャワーヘッドからガスを基板に供給し、当該基板の表面に処理を行う処理装置をメンテナンスする方法において、
ガスシャワーヘッドを構成する複数の金属部材を重ね合わせた状態でネジ止めを行うと共に、これを加熱して各金属部材の接触面同士を金属拡散接合してガスシャワーヘッドを組み立てる工程と、
基板に対して処理を行った後、加熱により金属拡散接合による結合力を弱めたときに前記ネジ止めされている下段側の金属部材が自重で上段側の金属部材から離脱するように、当該ネジ止めに用いられているネジ部材を緩めた状態でガスシャワーヘッドを保持し、この状態でガスシャワーヘッドを加熱して前記結合力を弱め、複数の金属部材を互いに分離する工程を含むことを特徴とする。

このような方法において、ガスシャワーヘッドをなす各金属部材の加熱は、ガスシャワーヘッドを処理容器に装着して、基板を加熱するための加熱部及びガスシャワーヘッドに設けられた加熱部の少なくとも一方を用いて行うことが好ましい。

本発明によれば、複数の金属部材を上下に重ね合わせた状態で加熱することにより、各金属部材の接触面同士を金属拡散接合してシャワーヘッド本体を構成しているので、容易に接合面を分離することができ、例えばガスシャワーヘッド内に形成されているガス流路の洗浄を容易に行うことができる。

以下に本発明に係るガスシャワーヘッドを適用した成膜装置の実施の形態を、図１〜図３を参照しながら説明する。１１は例えばアルミニウムよりなる処理容器をなすチャンバであり、このチャンバ１１内には基板であるウエハＷを載置するためのウエハＷより僅かに大きな円板状をなす載置台１２と、この載置台１２を下方側で支持する支持体１３とが設けられている。載置台１２内には、例えば抵抗加熱体を用いてなる加熱部をなす第１のヒータ１４が埋設されており、成膜処理時において例えばウエハＷを全面に亘って均等に昇温させ、或いは後述するガスシャワーヘッドの組み立て及び分解の各作業時にガスシャワーヘッドを所定温度に加熱するように、例えば装置外に設けられる電力供給部１５から各用途に応じて温度制御を行う構成とされている。

チャンバ１１の天井部にはガスシャワーヘッド本体３０及びその側方を支持するシールド部３０ａにて構成されるガスシャワーヘッド３が設けられている。このガスシャワーヘッド３は、ガス供給路をなすガス供給管２１，２２と接続され、その下端面に形成される多数の孔部（ここでは図示を省略）を介して前記載置台１２に載置されるウエハＷの表面に成膜ガスの供給を行うものである。またガスシャワーヘッド３の上面部には第２のヒータ２３が設けられており、上述した第１のヒータ１４と同様に電力供給部１５にて温度制御を行うように構成されている。更にまた、ガスシャワーヘッド３には整合器２０ａを介して高周波電源部２０ｂが接続されており、成膜処理時においてウエハＷに供給される成膜ガスをプラズマ化し、成膜反応を促進できるようになっている。

チャンバ１１の側方にはウエハＷの搬入出のためのゲートバルブ１６が設けられている。載置台１２には、ゲートバルブ１６を介して進入してきた図示しない搬送アームとの間でウエハＷの受け渡しを行えるようにリフトピン１７（実際には例えば３本ある）が突没自在に設けられている。リフトピン１７の昇降は、その下端部を支持する支持部材１７ａを介し昇降機構１７ｂの働きにより行われる。また支持体１３の周囲には図示するように排気口１１ａが形成されており、この排気口１１ａには排気管１８及びバルブＶ１を介して真空ポンプ１９が接続されている。

次に本実施の形態の要部をなすシャワーヘッド本体３０について図２及び図３を参照して説明する。図２はこのシャワーヘッド本体３０の全体構造を示す縦断面図であり、例えばニッケルよりなる３つの金属部材である金属板を上下に積み重ねた構成とされている。各金属板の接触面（接合面）は例えば機械加工、機械研磨、化学研磨または電解研磨等によって加工がなされており、その粗さは例えばＲａ３．２〜０．２程度である。

図３はこれら三段の金属板を分解して示したものであり、各金属板を便宜的に上段部３ａ、中段部３ｂ、下段部３ｃと呼ぶものとすると、接合手順等の詳細は後述するが上段部３ａと中段部３ｂとの接合面Ｐ１、及び中段部３ｂと下段部３ｃとの接合面Ｐ２は共に拡散接合により隙間なく接合されており、上段部３ａと中段部３ｂとの間には空間３１が、中段部３ｂと下段部３ｃとの間には空間４１が夫々形成されている。中段部３ｂには空間３１から下段部３ｃへと貫通する多数の第１のガス流路３２と、空間３１へは連通せず空間４１へと連通する第２のガス流路４２とが形成されている。下段部３ｃには第１のガス流路３２に連通する多数の第１の孔部３３と、空間４１に連通する多数の第２の孔部４３とが形成されている。また、上段部３ａと中段部３ｂとの間についてはボルト３４ａによっても固定（ネジ止め）可能とされており、同様に中段部３ｂと下段部３ｃとの間についてもボルト３４ｂにより固定が可能とされている。

上段部３ａの上面には、既述のようにガス供給管２１及びガス供給管２２が夫々接続されているが、ガス供給管２１は空間３１に連通し、ガス供給管２２は第２のガス流路を介して空間４１へと連通している。ここで空間３１及び空間４１の形状について図３を参照しながら説明すると、空間３１は中段部３ｂの上面に形成される例えば円柱状の凹部３５ａと、上段部３ａの下面３５ｂとで囲まれる円柱状の空間であり、横方向に連通する一体的空間として構成されている。空間４１については中段部３ｂの下面に形成される例えば円柱状の多数の凹部３６ａと下段部３ｃの上面３６ｂとで囲まれ、且つ各凹部３６ａが図示しない流路を介して各々が横方向に連通する一体的空間として構成されている。

このため、ガス供給管２１から送られてくる成膜ガスは空間３１にて横方向に分散し、第１のガス流路３２を介して第１の孔部３３へと向かい、ガス供給管２２から送られてくる成膜ガスは、第２のガス流路を介して空間４１へと流入し、この空間４１内で横方向に分散して第２の孔部４３へと向かう。即ち、ガスシャワーヘッド３は、ガス供給管２１及び２２を流れる２種類の成膜ガスがシャワーヘッド本体３０内で混じりあうことなしに独立してウエハＷに向かうマトリックスタイプとなっている。

次いでガス供給管２１、２２の上流側について説明する。ガス供給管２１の上流側にはバルブＶ２を介して第１の成膜ガス（ＴｉＣｌ4）供給源２１ａが、またガス供給管２２の上流側にはバルブＶ３を介して第２の成膜ガス（ＮＨ3）供給源２２ａが夫々接続されている。第１及び第２の成膜ガス供給源２１ａ，２２ａには夫々の成膜成分である液体ソースが貯留されており、例えば成膜処理時にはキャリアガスを用いてこの液体ソースを気化させて蒸気とし、この蒸気をガス供給管２１，２２を介してガスシャワーヘッド３に送る構成とされている。

次に上述実施の形態における作用について図４に示す工程図に沿って説明していく。先ずウエハＷへの成膜処理に先立ち、ガスシャワーヘッド３の組み立てを行う。これは例えば洗浄などを行うために分解されたシャワーヘッド本体３０をなす３つの金属板を接合するものであり、例えばチャンバ１１の外部にて上段部３ａ、中段部３ｂ、下段部３ｃを所定の向き及び位置で密着させ、上段部３ａと中段部３ｂとの間はボルト３４ａにて、中段部３ｂと下段部３ｃとの間はボルト３５ｂにて、各箇所を例えば３０ｋｇ／ｃｍ^２のトルクで仮止めする（ステップＳ１）。そして仮止めされたガスシャワーヘッド３をチャンバ１１内の所定位置に装着し、チャンバ１１内に例えば図示しない窒素ガス供給手段から３６００ｃｃ／分で窒素ガスを供給すると共に、圧力が１．３３３２２×１０^２Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）となるように排気流量の調節を行い、係る状態で第１のヒータ１４及び第２のヒータ２３を用いてチャンバ１１内の加熱を開始する。するとシャワーヘッド本体３０内の上段部３ａの下面と中段部３ｂの上面との接合面Ｐ１及び中段部３ｂの下面と下段部３ｃの上面との接合面Ｐ２をなすニッケル同士が融解し、当該接合面Ｐ１，Ｐ２における微小な隙間を埋めながら、極表層で金属拡散接合が進行する。そして例えばボルト３４ａ，３４ｂを外しても接合面Ｐ１または接合面Ｐ２が分離しない程度の結合力を得られるまでそのまま加熱を継続することで、ガスシャワーヘッド３の組み立てが終了する。具体的には接合面Ｐ１，Ｐ２が所定の結合力を得ることが必要であり、例えば接合面Ｐ１の面積が５０cm^２以上好ましくは１００cm^２以上であるときには、５００℃以上で１２時間の加熱を行うことが好ましい。

続いてウエハＷに対して成膜処理を行う。先ずゲートバルブ１６を開くと図示しない搬送アームがチャンバ１１内へと進入し、ウエハＷは搬送アームからリフトピン１７へと受け渡される。しかる後リフトピンを下降させてウエハＷを載置台１２の中央に載置し、ステップＳ３に示す成膜処理工程を開始する。この工程は先ず第１のヒータ１４及び第２のヒータ２３によりウエハＷの表面温度が所定のプロセス温度例えば４５０℃〜７００℃となるまで昇温させ、バルブＶ１を開いてチャンバ１１内が所定の真空度に維持されるように排気口１１ａを介して真空ポンプ１９から排気を行って、しかる後バルブＶ２及びＶ３を開いてガスシャワーヘッド３への成膜ガスの供給を開始する。このとき図示しない制御部ではＴｉＣｌ4ガス及びＮＨ3ガスが所定の流量でガスシャワーヘッド３に向かうように、例えば図示しない流量調節手段を介して各成膜ガスの流量調節を行う。

ガスシャワーヘッド３内において、ＴｉＣｌ4ガス及びＮＨ3ガスは、各流路内において下方側に向かいながら夫々混じり合うことなく分散していき、互い違いに配置される第１の孔部３３及び第２の孔部４３を介してウエハＷの表面全体に均等に供給される。そして、成膜ガスはウエハＷの表面近傍にて当該ウエハＷから放射される熱エネルギーを受けて分解し、ウエハＷの表面には熱エネルギーによる化学的気相反応によりＴｉＮの薄膜が形成される。所定時間経過後バルブＶ２及びＶ３を閉じて成膜ガスの供給を停止し、更に第１のヒータ１４による加熱を停止して、このチャンバ１１内における所定の後工程を行った後、搬入時とは逆の順序でウエハＷの搬出を行う。

ガスシャワーヘッド３は例えば所定枚数の成膜処理を行うと、図示しないガス供給源から送られるクリーニングガス例えばＣｌＦ3ガスをチャンバ１１内に供給し、チャンバ１１内に成膜された不要な膜の除去（クリーニング）を行う（ステップＳ４）。しかる後、内部の洗浄を行うためにガスシャワーヘッド３は再び解体（分解）される（ステップＳ５）。このガスシャワーヘッド３の解体工程は、基本的にステップＳ１及びＳ２にて説明した組み立て工程と逆の順序で行うものであるが、最初にガスシャワーヘッド３をチャンバ１１から取り出してステップＳ１にて行った仮止めのときよりもボルト３４ａ，３４ｂを例えば１ｍｍ程度ゆるませる。そして再びガスシャワーヘッド３をチャンバ１１内に戻して加熱を行うと、接合面Ｐ１及びＰ２における結合力が弱まり、シャワーヘッド本体３０を構成する各金属板同士が脱離する。

このときの加熱条件はステップＳ２と概ね同じであるが、加熱温度については組み立て時よりも同じか僅かに高いことが好ましく、上述した例と同様のシャワーヘッド本体３０について言えば、組み立て時の接合加熱温度が５００℃であったものを分解時には５００℃以上、好ましくは５５０℃以上とすることが好ましい。そして加熱を停止し、冷却後、上段部３ａ、中段部３ｂ及び下段部３ｃが夫々分離して、チャンバー１１から取り出してボルト３４ａ及びボルト３４ｂを夫々外すことで解体工程が完了する。

このように本実施の形態によれば、ガスシャワーヘッド３（シャワーヘッド本体３０）を構成する複数の金属面間を加熱により化学的に結合させているため、例えばネジ止め等の前記金属板の機械的な結合では解消できなかった隙間、即ち当該接合面にある機械的研磨では解消し得ない微小な凹凸による隙間を解消することができる。従って各金属板間の接合面を横断して形成される成膜ガスの流路において、前記接合面でのガス漏れを完全に抑えることができるため、ガスシャワーヘッド３内で異なる種類の成膜ガス同士が混じり合うことを抑えられると共に、この混じり合いに伴う反応生成物の発生をも完全に抑えることができる。

即ち、本実施の形態では上記混じり合いを完全に防ぐことで、各成膜ガスをガスシャワーヘッド３の孔部３２（３２ａ、３２ｂ）の配列に沿って、ウエハＷ表面上の全体に高い精度で均一に供給できるため、薄膜の面内均一性が向上する。更にガスシャワーヘッド３内における反応生成物の発生を抑えることで、パーティクルの原因が消滅するため、ウエハＷ上のパーティクル等の汚染のおそれが完全になくなり製品の歩留まりが向上するという効果もある。

更に本実施の形態では、金属面の接合にろう材を用いることもないため、ガスシャワーヘッド３の組み立てと同様の手順で簡易に接合面を分離することができ、例えばガスシャワーヘッド３内に形成されている各ガス流路の洗浄を容易に行うことができる。

なお、本実施の形態ではガスシャワーヘッド３の組み立て及び解体のいずれについても成膜処理を行うチャンバ１１内で行うようにしたが、これらの作業は例えばチャンバ１１とは別個に設けた加熱炉等にて行うようにしてもよい。またガスシャワーヘッド３を構成する金属は成膜ガスと反応することがなく、且つ加熱による金属拡散接合及び分離が可能な金属であれば、ニッケル以外のものであってもよく、例えばアルミニウム及びその合金、或いはニッケル、クロム系の合金等であっても同様の効果を得ることができる。更にまた、同様の効果を奏するものである限り、複数の金属板は全て同じ種類の金属である必要はない。具体的には例えばニッケル製の金属板とアルミニウム製の金属板との組み合わせ等が可能である。また、ガスシャワーヘッド３の組み立て及び解体における加熱に際し、使用するヒータは第１のヒータ１４，第２のヒータ２３のいずれか一方であってもよい。

また、シャワーヘッド本体３０の構成は上記実施の形態のものに限定されるものではなく、例えばＴｉ膜或いはＴｉＮ膜等の成膜に用いられる図６に示すシャワーヘッド本体５によっても上述実施の形態と同様の効果を得ることが可能である。以下シャワーヘッド本体５の構成について簡単に説明する。シャワーヘッド本体５についても複数例えば三段の金属板からなり、これら金属板を上側から順に上段部５ａ，中段部５ｂ及び下段部５ｃと呼ぶものとすると、夫々の接合面Ｑ１，Ｑ２は金属拡散接合にて密着されており、これに加えて下段部３ｃの下面側から上段部３ａまで貫通するボルト５０によっても固定が可能とされている。上段部５ａと中段部５ｂとの間には、中段部５ｂの上面に凹部を形成してなる空間５１が形成されており、中段部５ｂと下段部５ｃとの間には中段部５ｂの下面に凹部を形成してなる空間６１が夫々形成されている。

中段部５ｂには、空間５１から下段部５ｃへと連通する多数の第１のガス流路５２と、空間５１には連通せず空間６１から上段部５ａへと連通する第２のガス流路６２とが夫々形成されている。下段部５ｃには第１のガス流路５２と連通する多数の第１の孔部５３と、空間６１と連通する多数の第２の孔部６３とが夫々形成されており、第１の孔部５３と第２の孔部６３とは例えば互い違いとなるように配列される。上段部５ａについては、上面に第１の成膜ガスを供給するガス供給管５４と第２の成膜ガスを供給するガス供給管６４とが接続されている。また上段部５ａ内にはガス供給管５４と空間５１とを連通させる第３のガス流路５５と、ガス供給管６４と第２の流路６２とを連通させる第４のガス流路６５とが形成されている。従って第１の成膜ガスは、ガス供給管５４→第３のガス流路５５→空間５１→第１のガス流路５２→第１の孔部５３という経路でウエハＷへと供給される、第２の成膜ガスは、ガス供給管６４→第４のガス流路６５→第２のガス流路６２→空間６１→第２の孔部６３という経路でウエハＷへと供給され、各々はシャワーヘッド本体５内で混じり合うことがない。なお本実施の形態においても、シャワーヘッド本体５に用いられる金属は上述実施の形態と同様であるため、加熱による接合、離脱についても同様の条件下で行うことが可能である。

上述実施の形態における加熱条件とニッケル同士の結合力を確認するため、一組のニッケル製の試験片を用意して両者の結合力と加熱温度との関係を調べる試験を行った。この試験において用いた試験片同士の接触面積は２５cm^２であり、加熱装置としては本実施の形態にて用いた成膜装置と同様のものを使用した。また当該成膜装置におけるチャンバ内の圧力は１．３３３２２×１０^２Ｐａ（１Ｔｏｒｒ）に維持し、更に窒素ガスを３６００ｃｃ／分の流量で供給すると共に加熱時間を１２時間として試験を行った。

図５はこの試験の結果を示す特性図であり、図示するようにニッケルの結合力は試験片の温度が５００℃以上において急激に上昇することが分かる。なお図中一点鎖線で示す結合力αは、本実施の形態で用いたガスシャワーヘッド３において接合面Ｐ１の面積が５０cm^２以上好ましくは１００cm^２以上であるときに、接合面Ｐ１が分離しない結合力を示すものである。このように拡散接合された金属面同士は高い結合力で結ばれ、接合面の微小な隙間が解消されることが確認できた。

本発明に係る成膜装置の実施の形態を示す縦断面図である。前記成膜装置に設けられるシャワーヘッド本体の構成を示す縦断面図である。前記シャワーヘッド本体を分解して示した縦断面図である。本実施の形態における作用を示す工程図である。本実施の形態の効果を確認するために行った試験の結果を示す特性図である。本発明に係る成膜装置の他の実施の形態におけるシャワーヘッド本体の構成を示す縦断面図である。従来の技術に係るガスシャワーヘッドの課題について示す概略説明図である。従来の技術に係るガスシャワーヘッドの課題について示す概略説明図である。

符号の説明

Ｗ半導体ウエハ
Ｐ１，Ｐ２接合面
Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３バルブ
１１チャンバ
１２載置台
１４第１のヒータ
１５電力供給部
２１，２２ガス供給管
２３第２のヒータ
３ガスシャワーヘッド
３ａ上段部
３ｂ中段部
３ｃ下段部
３０シャワーヘッド本体
３０ａシールド部
３１，４１空間
３２第１のガス流路
３３第１の孔部
４２第２のガス流路
４３第２の孔部

Claims

基板の表面と対向して設けられると共に前記基板と対向する面部に多数の孔部を備え、ガス供給路から送られるガスを、これら孔部を介して前記基板に同時に供給するガスシャワーヘッドにおいて、
前記ガス供給路が接続される上段金属部材と、前記多数の孔部が形成された下段金属部材と、前記上段金属部材及び下段金属部材の間に介在し、ガスの分散用空間を形成するための中段金属部材と、を重ね合わせたシャワーヘッド本体と、
前記上段金属部材と前記中段金属部材とを互いに固定するネジ部材、及び前記中段金属部材と前記下段金属部材とを互いに固定するネジ部材と、
前記シャワーヘッド本体内の各金属部材同士の接触面を横切るように貫通し、前記分散用空間に連通して形成される複数のガス流路と、を備え、
前記シャワーヘッド本体は、上段金属部材、中段金属部材及び下段金属部材を上下に重ね合わせて前記ネジ部材により固定した状態で加熱することにより、各金属部材の接触面同士を金属拡散接合して構成されたことを特徴とするガスシャワーヘッド。
金属部材はニッケル、ニッケル合金、アルミニウム及びアルミニウム合金から選ばれるものであることを特徴とする請求項１記載のガスシャワーヘッド。
基板を載置するための載置台が設けられた処理容器と、
前記処理容器内を排気する真空ポンプと、
前記処理容器に設けられる請求項１または２記載のガスシャワーヘッドと、を備えたことを特徴とする処理装置。
処理容器内の載置台に載置された基板に対して、当該基板に対向するガスシャワーヘッドからガスを供給し、処理を行う処理方法において、
前記ガスシャワーヘッドは、請求項１または２に記載のガスシャワーヘッドが用いられ、このガスシャワーヘッドからガスを基板に供給し、当該基板の表面に処理を行うことを特徴とする処理方法。
金属部材はニッケル、ニッケル合金、アルミニウム及びアルミニウム合金から選ばれるものであることを特徴とする請求項４記載の処理方法。
処理容器内の載置台に載置された基板に対して、ガス供給路から当該基板に対向するガスシャワーヘッドを介して供給し、当該基板の表面に処理を行う処理装置をメンテナンスする方法において、
前記ガス供給路が接続される上段金属部材と、前記多数の孔部が形成された下段金属部材と、前記上段金属部材及び下段金属部材の間に介在し、ガスの分散用空間を形成するための中段金属部材と、を重ね合わせて構成され、各金属部材同士の接触面を横切るように貫通し、前記分散用空間に連通して形成される複数のガス流路を備えたシャワーヘッドを用い、
前記上段金属部材と前記中段金属部材とを互いにネジ部材により固定すると共に前記中段金属部材と前記下段金属部材とを互いにネジ部材により固定した状態で加熱することにより、各金属部材の接触面同士を金属拡散接合してガスシャワーヘッドを組み立てる工程を含むことを特徴とする処理装置のメンテナンス方法。
ガスシャワーヘッドからガスを基板に供給し、当該基板の表面に処理を行う処理装置をメンテナンスする方法において、
ガスシャワーヘッドを構成する複数の金属部材を重ね合わせた状態でネジ止めを行うと共に、これを加熱して各金属部材の接触面同士を金属拡散接合してガスシャワーヘッドを組み立てる工程と、
基板に対して処理を行った後、加熱により金属拡散接合による結合力を弱めたときに前記ネジ止めされている下段側の金属部材が自重で上段側の金属部材から離脱するように、当該ネジ止めに用いられているネジ部材を緩めた状態でガスシャワーヘッドを保持し、この状態でガスシャワーヘッドを加熱して前記結合力を弱め、複数の金属部材を互いに分離する工程を含むことを特徴とする処理装置のメンテナンス方法。
ガスシャワーヘッドの加熱は、ガスシャワーヘッドを処理容器に装着して、基板を加熱するための加熱部及びガスシャワーヘッドに設けられた加熱部の少なくとも一方を用いて行うことを特徴とする請求項６または７記載の処理装置のメンテナンス方法。