KR20060134946A - 가스 처리 장치 및 성막 장치 - Google Patents

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Abstract

가스 처리 장치는 피처리 기판을 지지하는 탑재대(5)와 처리 용기(2)와 포스트 믹스형 샤워 헤드(40)와 샤워 헤드에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 유로 및 샤워 헤드에 산화성 가스를 공급하는 산화성 가스 유로를 갖는 가스 공급 기구(60)를 구비한다. 샤워 헤드는 탑재대 상의 피처리 기판과의 사이에 소정의 간격을 두고 대향하는 바닥면과, 이 바닥면에 형성된 홈과 원료 가스 유로에 연통하고, 홈을 제외한 바닥면에 개구하고, 원료 가스를 토출하는 복수의 원료 가스 토출 구멍(44a)과, 산화성 가스 유로에 연통하고, 홈에 있어서 개구하며, 산화성 가스를 토출하는 복수의 산화성 가스 토출 구멍(44b)을 갖는다.

Description

가스 처리 장치 및 성막 장치{GAS TREATING DEVICE AND FILM FORMING DEVICE}
본 발명은 샤워 헤드로부터 복수의 가스를 별개 독립적으로 토출하여 가스 처리를 실행하는 가스 처리 장치, 및 이러한 샤워 헤드를 이용하여 CVD법에 의해 피처리 기판상에 박막을 형성하는 성막 장치에 관한 것이다.
반도체 제조 프로세스에서는 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라 함) 위로 여러 물질로 이루어지는 박막이 형성되고, 이 박막에 요구되는 물성의 다양화 등에 호응하여, 박막 형성에 사용되는 물질이나 조합의 다양화·복잡화가 진행되고 있다.
최근, 평면 더미(planar stack)형 FeRAM의 메모리 축전기 재료로서, 강 유전성을 갖고, 페로프스카이트 구조(Perovskite structure)의 결정막인 Pb(Zr1 - xTix)O3 막(이하, PZT막이라 함)이 주목받고 있으며, 고품질의 PZT막을 재현성이 양호하게 생성하는 기술의 개발이 진척되고 있다. 예를 들면, 일본 특허공개 공보 제 2000-260766 호는, 처리 용기내에서 웨이퍼를 가열하면서, 해당 처리 용기내에 원료 가 스와 산화제 가스를 공급하고, PZT와 같은 다원계 금속 산화물 박막을 웨이퍼 위로 성막하는 화학 기상 성장법(CVD)을 제안하고 있다.
PZT의 성막 온도는 보통 500℃∼650℃의 범위에 있으며, 산화제에는 일반적인 산소 가스(O2)를 사용한다. 그러나, 디바이스 구조에 따라서는, 허용되는 PZT의 성막 온도가 500℃ 이하가 될 경우가 있다. 500℃ 이하와 같이 통상보다 낮은 온도 영역에서 성막을 실행할 경우에는, 예를 들면 일본 특허공개 공보 제 2000-58526 호에 기재되어 있는 것과 같이, 산화제로서 산화력이 우수한 이산화질소 가스(NO2)를 사용한다. 이 종래 기술에서는, NO2 가스를 포스트 믹스(post mix)형 샤워 헤드를 이용하여 처리 용기내의 웨이퍼에 공급한다.
그러나, 성분이 다른 가스는 물성(특히, 반응성)이 다르기 때문에, 종래의 샤워 헤드와 같이, 단지 평면적으로 형성된 샤워 헤드 저면에 가스 토출 구멍을 개방시키는 것만으로는 가스의 반응성이나 반응의 균일성이 반드시 원하는 바대로 되지 않을 경우가 있다.
또한, NO2 가스와 같은 강 산화제를 이용하여 성막을 실행할 경우에는, 샤워 헤드의 가스 토출 구멍의 주벽에 반응 생성물이 부착되고, 그 부착 반응 생성물이 성장해서 가스 토출 구멍이 좁아져, 성막의 균일성과 재현성이 점차로 악화한다. 또한, 반응 생성물이 구멍의 주벽으로부터 벗겨져 떨어짐으로써 파티클(particle)이 되어 비산하고, 이것이 웨이퍼 표면에 부착될 우려가 있다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 다른 종류의 가스의 반응성 등을 조정할 수 있는 가스 처리 장치 및 성막 장치를 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 목적은 가스의 특성이나 금속을 함유하는 원료 가스 및 상기 금속과 화합물을 형성하는 화합물 형성 가스에 의해 기판상에 금속 화합물막을 형성할 때에, 샤워 헤드의 화합물 형성 가스 토출 구멍으로의 반응 생성물의 부착을 억제할 수 있는 성막 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제 1 관점에서는, 피처리 기판을 지지하는 탑재대와, 상기 탑재대 상의 피처리 기판을 둘러싸는 처리 용기와, 상기 탑재대 상의 피처리 기판을 향해서 제 1 가스 및 제 2 가스를 별개 독립적으로 토출하는 샤워 헤드와, 상기 샤워 헤드에 상기 제 1 가스를 공급하는 제 l 가스 유로 및 상기 샤워 헤드에 상기 제 2 가스를 공급하는 제 2 가스 유로를 갖는 가스 공급 기구를 구비하는 가스 처리 장치로서, 상기 샤워 헤드는 상기 탑재대 상의 피처리 기판과의 사이에 소정의 간격을 두고 대향하는 바닥면과, 상기 바닥면에 형성된 홈과, 상기 가스 공급 기구의 제 1 가스 유로에 연통하고, 상기 홈을 제외한 상기 바닥면에 개구하고, 상기 제 1 가스를 토출하는 복수의 제 1 가스 토출 구멍과, 상기 가스 공급 기구의 제 2 가스 유로에 연통하고, 상기 홈에 있어서 개구하고, 상기 제 2 가스를 토출하는 복수의 제 2 가스 토출 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 가스 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 제 2 관점에서는, 피처리 기판을 지지하는 탑재대와, 상기 탑재대 상의 피처리 기판을 둘러싸는 처리 용기와, 상기 탑재대 상의 피처리 기판과 대향 배치되는 포스트 믹스형 샤워 헤드와, 상기 샤워 헤드에 제 1 가스를 공급하는 제 1 가스 유로 및 상기 샤워 헤드에 제 2 가스를 공급하는 제 2 가스 유로를 갖는 가스 공급 기구를 구비하는 가스 처리 장치로서, 상기 샤워 헤드는 상기 가스 공급 기구의 제 1 가스 유로에 연통하고, 상기 제 1 가스를 토출하는 복수의 제 1 가스 토출 구멍과, 상기 가스 공급 기구의 제 2 가스 유로에 연통하고, 상기 제 2 가스를 토출하는 복수의 제 2 가스 토출 구멍과, 상기 탑재대 상의 피처리 기판과의 사이에 소정의 간격을 두고 대향하며, 상기 제 1 가스 토출 구멍이 개구하는 제 1 면과, 상기 탑재대 상의 피처리 기판과의 사이에 소정의 간격을 두고 대향시키고, 상기 제 2 가스 토출 구멍이 개구하고, 상기 제 1 면에 대하여 단차를 갖는 제 2 면을 갖는 것을 특징으로 하는 가스 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 제 3 관점에서는, 피처리 기판을 지지하는 탑재대와, 상기 탑재대 상의 피처리 기판을 둘러싸는 처리 용기와, 상기 탑재대 상의 피처리 기판을 향해서 원료 가스 및 화합물 형성 가스를 별개 독립적으로 토출하는 샤워 헤드와, 상기 샤워 헤드에 상기 원료 가스를 공급하는 제 1 가스 유로 및 상기 샤워 헤드에 상기 화합물 형성 가스를 공급하는 제 2 가스 유로를 갖는 가스 공급 기구와, 상기 원료 가스는 금속 원소를 함유하는 것과, 상기 화합물 형성 가스는 상기 금속 원소와 반응하여 화합물을 형성하는 성분 원소를 함유하는 것을 구비하는 성막 장치로서, 샤워 헤드는 상기 탑재대 상의 피처리 기판과의 사이에 소정의 간격을 두고 대향하는 바닥면과, 상기 바닥면에 형성된 홈과, 상기 가스 공급 기구의 제 1 가스 유로에 연통하고, 상기 홈을 제외한 상기 바닥면에 개구하고, 상기 원료 가스를 토출하는 복수의 원료 가스 토출 구멍과, 상기 가스 공급 기구의 제 2 가스 유로에 연통하고, 상기 홈에 있어서 개구하며, 상기 화합물 형성 가스를 토출하는 복수의 화합물 형성 가스 토출 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 성막 장치를 제공한다.
본 발명의 제 4 관점에서는, 피처리 기판을 지지하는 탑재대와, 상기 탑재대 상의 피처리 기판을 둘러싸는 처리 용기와, 상기 탑재대 상의 피처리 기판과 대향 배치되는 포스트 믹스형 샤워 헤드와, 상기 샤워 헤드에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 유로 및 상기 샤워 헤드에 화합물 형성 가스를 공급하는 화합물 형성 가스 유로를 갖는 가스 공급 기구를 구비하는 가스 처리 장치로서, 상기 샤워 헤드는 상기 가스 공급 기구의 원료 가스 유로에 연통하고, 상기 원료 가스를 토출하는 복수의 원료 가스 토출 구멍과, 상기 가스 공급 기구의 화합물 형성 가스 유로에 연통하고, 상기 화합물 형성 가스를 토출하는 복수의 화합물 형성 가스 토출 구멍과, 상기 탑재대 상의 피처리 기판의 사이에 소정의 간격을 두고 대향시키고, 상기 원료 가스 토출 구멍이 개구하는 제 1 면과, 상기 탑재대 상의 피처리 기판과의 사이에 소정의 간격을 두고 대향시키고, 상기 화합물 형성 가스 토출 구멍이 개구하며, 상기 제 1 면보다도 피처리 기판으로부터 떨어진 곳에 위치하는 제 2 면을 갖는 것을 특징으로 하는 성막 장치를 제공한다.
여기서 「포스트 믹스형 샤워 헤드」란 복수의 다른 가스 공급 유로/토출구를 개별적으로 갖고, 각 가스 공급 유로/토출구를 거쳐서 다른 종류의 가스(예컨대, 원료 가스와 산화제 가스)를 처리 용기내에 별개로 공급하고, 이러한 가스가 각각 다른 토출구로부터 나간 후에 혼합시키는 타입의 샤워 헤드를 말한다.
상기 제 3 및 제 4 관점에 있어서, 화합물 형성 가스로서 NO2와 같은 산화제 가스가 예시된다. 또한, 원료 가스로서 유기 금속 가스가 예시된다. PZT막을 형성하는 경우는, 유기 금속 가스로서 Pb 함유 원료 가스, Zr 함유 원료 가스, 및 Ti 함유 원료 가스를 혼합하여 사용한다. 구체적으로는, Pb 함유 원료 가스로서 Pb(dpm)2를, Ti함유 원료 가스로서 Ti(O-i-Pr)2(dpm)2를, Zr 함유 원료 가스로서 Zr(dpm)4 및 Zr(O-i-Pr)2(dpm)2 중 적어도 한쪽을 이용할 수 있다. 이러한 유기 금속 가스를 열분해하고, 산화제 가스와 반응시킴으로써 기판상에 PZT막이 형성된다.
본 발명의 제 1 및 제 2 관점에 의하면, 홈의 깊이 또는 단차의 크기를 조정함으로써, 제 1 및 제 2 가스의 피처리 기판으로의 도달 타이밍 등을 제어할 수 있고, 이러한 반응성 등을 적절히 조정하는 것이 가능해진다.
본 발명의 제 3 관점에 의하면, 화합물 형성 가스 토출 구멍이 원료 가스 토출 구멍보다도 기판까지의 거리가 떨어져 있기 때문에, 화합물 형성 가스의 가스류에 의해 원료 가스가 화합물 형성 가스 토출 구멍(홈의 내부) 쪽으로 향하는 것이 방해받고, 원료 가스가 화합물 형성 가스 토출 구멍에 도달하기 어렵다. 이 때문에, 화합물 형성 가스 토출 구멍 주위에서 원료 가스와 화합물 형성 가스의 반응이 생기기 어렵고, 화합물 형성 가스 토출 구멍 주위에 있어서의 반응 생성물의 부착이 억제된다. 또한, 홈의 깊이 만큼, 반응 생성물이 부착되는 면적이 증가하므로, 화합물 형성 가스 토출 구멍이 폐쇄될 때까지의 시간이 대폭 연장된다.
본 발명의 제 4 관점에 의하면, 제 2 면이 제 1 면보다도 기판까지의 거리가 떨어져 있기 때문에, 화합물 형성 가스의 가스류에 의해 원료 가스가 화합물 형성 가스 토출 구멍(제 2 면) 쪽을 향하는 것이 방해받고, 원료 가스가 화합물 형성 가스 토출 구멍(제 2 면)에 도달하기 어렵다. 따라서, 상기 제 3 관점과 같이 화합물 형성 가스 토출 구멍 주위에서 원료 가스와 화합물 형성 가스의 반응이 생기기 어렵고, 화합물 형성 가스 토출 구멍 주위에 있어서의 반응 생성물의 부착을 억제 할 수 있다. 또한, 제 1 면 및 제 2 면의 단차 만큼, 반응 생성물이 부착되는 면적이 증가하므로, 화합물 형성 가스 토출 구멍이 폐쇄될 때까지의 시간이 대폭 연장된다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 성막 장치를 도시하는 블록 단면도,
도 2는 도 1의 성막 장치에 사용되는 샤워 헤드의 바닥면도,
도 3은 도 2의 샤워 헤드의 바닥면의 일부를 확대하여 도시하는 부분 확대도,
도 4는 도 2의 샤워 헤드의 플레이트의 일부를 절취하여 가스의 공급 유로 및 토출 구멍을 도시하는 단면도,
도 5a는 종래 장치의 샤워 헤드의 일부를 절취하고 가스 토출 구멍을 확대하여 도시하는 확대 단면도,
도 5b는 본 발명 장치의 샤워 헤드의 일부를 절취하고 가스 토출 구멍을 확대하여 도시하는 확대 단면도,
도 6a는 종래 장치의 샤워 헤드에 있어서 NO2 가스 토출 구멍의 개구 부분의 상태를 도시하는 사진,
도 6b는 본 발명 장치의 샤워 헤드에 있어서 NO2 가스 토출 구멍의 개구 부분의 상태를 도시하는 사진.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 실시하기 위한 최선의 형태에 대하여 설명한다.
본 실시 형태의 성막 장치는 XZ면의 2차원 투영 형상이 대략 구형인 하우징(1)을 갖는다. 하우징(1)은 예컨대, 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등의 금속으로 제조되어 있다. 이 하우징(1)의 내부에는 바닥있는 원통형의 처리 용기(2)가 설치되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 처리 용기(2)의 바닥부에는 개구(2a)가 형성되고, 이 개구(2a)에 외측으로부터 투과창(2d)이 감입되어 있다. 투과창(2d)은 투명한 석영으로 이루어지고, 처리 용기(2)에 접촉하는 면이 O링(2c)에 의해 밀봉되고, 처리 용기(2) 내부의 기밀성이 유지되도록 되어 있다. 투과창(2d)의 하부에는 램프 유닛(100)이 장착되고, 도시하지 않는 할로겐 램프 등과 같은 가열 램프에 의해 웨이퍼(W)가 가열되도록 되어 있다. 처리 용기(2)의 상부 개구에는 샤워 헤드(40)를 지지하는 커버(3)가 개폐 가능하게 설치되어 있다. 커버(3)를 폐쇄하면, 탑재대(5)상의 웨이퍼(W)와 샤워 헤드(40)가 소정의 간격을 두고 대향하도록 되어 있다.
처리 용기(2)의 내부에는 원통형의 실드 베이스(8)가 처리 용기(2)의 바닥부로부터 입설되어 있다. 실드 베이스(8) 상부의 개구에는 고리 형상의 베이스 링(7)이 배치되어 있고, 베이스 링(7)의 내주측에는 고리 형상의 부착물(6)이 지지되고, 부착물(6)의 내주측의 단차부에 지지되어서 웨이퍼(W)를 탑재하는 탑재대(5)가 설치되어 있다. 실드 베이스(8)의 외측에는 후술하는 배플판(9)이 설치되어 있다.
배플판(9)에는 복수의 배기 구멍(9a)이 형성되어 있다. 처리 용기(2)의 내주 바닥부에 있어서, 실드 베이스(8)를 둘러싸는 위치에는 바닥부 배기 유로(71)가 설치되어 있고, 배플판(9)의 배기 구멍(9a)을 거쳐서 처리 용기(2)의 내부가 바닥부 배기 유로(71)에 연통함으로써, 처리 용기(2)의 배기가 균일하게 실행되도록 되어 있다.
바닥부 배기 유로(71)는 하우징(1)의 바닥부의 대각 위치에 처리 용기(2)를 삽입하여 대칭으로 배치된 배기 합류부(도시하지 않음)에 연통하고 있다. 이 배기 합류부는 하우징(1)의 코너 각부내에 설치된 상승 배기 유로(도시하지 않음) 및 하우징(1)의 상부에 설치된 횡행 배기관(도시하지 않음)을 거쳐서, 하우징(1)의 코너각부를 관통하여 배치된 하강 배기 유로(도시하지 않음)에 연통하고, 또한 하우징(1)의 하방에 배치된 배기 장치(101)에 연통하고 있다.
하우징(1)의 측면에는 처리 공간(S)에 연통하는 웨이퍼 출입구(15)가 설치되고, 이 웨이퍼 출입구(15)는 게이트 밸브(16)를 거쳐서 도시하지 않는 로드록실에 접속하고 있다.
탑재대(5), 부착물(6), 베이스 링(7) 및 실드 베이스(8)로 둘러싸인 공간내에는 원통형의 반사재(4)가 처리 용기(2)의 바닥부로부터 입설되어 있다. 이 반사재(4)는 램프 유닛(100)으로부터 방사되는 열선을 반사하여, 탑재대(5)의 하면으로 유도함으로써, 탑재대(5)가 효율적으로 가열되도록 작용한다. 또한, 가열원으로는 상술한 램프에 한정하지 않고, 탑재대(5)에 저항 가열체를 매설하여 상기 탑재대(5)를 가열하도록 할 수도 있다.
이 반사재(4)에는 예컨대 3개소에 슬릿부가 설치되고, 이 슬릿부와 대응한 위치에 웨이퍼(W)를 탑재대(5)로부터 들어 올리기 위한 리프트 핀(12)이 각각 승강 가능하게 배치되어 있다. 리프트 핀(12)은 핀 부분과 지지 부분으로 일체로 구성되고 반사재(4)의 외측에 설치된 원형 고리 형상의 유지 부재(13)로 지지되어 있으며, 도시하지 않는 액취에이터로 유지 부재(13)를 승강시킴으로써 상하 이동한다. 이 리프트 핀(12)은 램프 유닛(100)으로부터 조사되는 열선을 투과하는 재료, 예컨대 석영이나 세라믹(예컨대, Al2O3, AlN, SiC)으로 구성되어 있다.
리프트 핀(12)은 웨이퍼(W)를 교환할 때에는 리프트 핀(12)이 탑재대(5)로부터 소정 높이로 돌출할 때까지 상승되고, 리프트 핀(12)상에 지지된 웨이퍼(W)를 탑재대(5)상에 탑재할 때에는, 리프트 핀(12)이 탑재대(5)로 인입된다.
반사재(4)는 탑재대(5) 하방의 처리 용기(2)의 바닥부에 개구(2a)를 둘러싸도록 설치되어 있고, 이 반사재(4)의 내주에는 가스 실드(17)가 그 전체 주위를 지지하도록 장착되어 있다. 가스 실드(17)는 석영 등의 열선 투과 재료로 제조되어 있다. 또한, 가스 실드(17)에는 복수의 구멍(17a)이 개구되어 있다.
또한, 가스 실드(17)의 하측 투과창(2d)과의 사이의 공간에는, 도시하지 않는 세정 가스 공급 기구로부터 세정 가스 유로(19)를 거쳐서 세정 가스(예컨대, N2 가스, Ar 가스 등의 불활성 가스)가 공급되도록 되어 있다. 세정 가스 유로(19)는 처리 용기(2)의 바닥부에 형성되고, 반사재(4)의 내측 하부의 8개소에 등배분된 가스 분출구(18)에 있어서 처리 용기(2)내에 개구하고 있다.
이렇게 하여 공급된 세정 가스를 가스 실드(17)의 복수의 구멍(17a)을 통해 탑재대(5)의 배면측에 유입시킴으로써 샤워 헤드(40)로부터의 처리 가스가 탑재대(5)의 이면측의 공간에 침입하여 투과창(2d)에 박막의 퇴적 등의 손상을 주는 것을 방지하고 있다.
탑재대(5)의 상방에는 탑재대(5)에 대향하도록 샤워 헤드(40)가 설치되어 있다. 샤워 헤드(40)는, 예컨대 알루미늄 또는 알루미늄 합금 등과 같은 금속으로 제조되어 있다. 샤워 헤드(40)는 원판 형상의 샤워 베이스(41), 원판 형상의 가스 확산판(42) 및 원판 형상의 샤워 플레이트(43)를 구비하고 있다. 샤워 베이스(41)는 그 외측 가장자리가 커버(3)의 상부와 감합하도록 형성되어 있다. 가스 확산판(42)은 샤워 베이스(41)의 하면에 밀착하여 장착되어 있다. 샤워 플레이트(43)는 가스 확산판(42)의 하면에 장착되어 있다.
샤워 베이스(41)는 커버(3)에 도시하지 않는 나사로 고정되어 있다. 이 샤워 베이스(41)와 커버(3)의 접합부는 O링에 의해 기밀하게 밀봉되어 있다. 샤워 베이스(41)와 가스 확산판(42) 사이는 O링에 의해 기밀하게 밀봉되어 있고, 샤워 베이스(41), 가스 확산판(42), 샤워 플레이트(43)는 나사 고정되어 있다.
샤워 베이스(41)는 원료 가스 도입로(41a) 및 복수의 산화제 가스 도입로(41b)를 구비하고 있다. 원료 가스 도입로(41a)는 샤워 베이스(41)의 중앙에 설치되고, 원료 가스 도입 배관(51)이 접속되어 있다. 산화제 가스 도입로(41b)는 원료 가스 도입로(41a)를 삽입하여 대칭의 위치에 배치되고, 산화제 가스 도입 배관(52)의 산화제 가스 분기 배관(52a) 및 산화제 가스 분기 배관(52b)이 접속되어 있다. 또한, 도 1에 도시하는 샤워 헤드는 도 2의 I-I선을 따라 절단한 단면도이고, 중앙부를 경계로 하여 좌우가 비대칭으로 되어 있다.
원료 가스 도입 배관(51) 및 산화제 가스 도입 배관(52)은 각각 가스 공급 기구(60)에 접속되어 있다. 가스 공급 기구(60)는 각 원료의 원료 탱크(도시하지 않음) 및 기화기(도시하지 않음)를 구비하고 있다. 각 원료 탱크으로부터 공급된 액체 원료, 예컨대 초산 부틸 등의 용매로 용해된 Pb(thd)2, Zr(O-i-C3H7)(thd)3, Ti(O-i-C3H7)2(thd)2가 소정의 비율(예컨대, PZT를 구성하는 Pb, Zr, Ti의 원소가 소정의 화학량론비로 되는 비율)로 혼합된 후에, 그 혼합액이 기화기로 기화되어서 원료 가스로 되고, 원료 가스 도입 배관(51)에 공급된다. 또한, 가스 공급 기구(60)는 산화제 가스원(도시하지 않음)을 가지며, 이 산화제 가스원으로부터 NO2 가스가 배관(52)에 공급되도록 되어 있다.
가스 확산판(42)의 상면측에는 원료 가스를 확산시키는 오목 형상의 공간으로서 원료 가스 헤더(42a)가 형성되어 있다. 이 원료 가스 헤더(42a)는 원료 가스 도입 배관(51)이 접속되는 원료 가스 도입로(41a)에 연통하고 있다. 또한, 원료 가스 헤더(42a)는 가스 확산판(42)을 관통하는 원료 가스 통로(42d)에도 연통하고 있다. 원료 가스 헤더(42a) 중에는 복수의 원주 형상 돌기(42c)가 동심원 형상으로 설치되어 있다. 원주 형상 돌기(42c)의 높이는 원료 가스 헤더(42a)의 깊이와 거의 동일하기 때문에, 원주 형상 돌기(42c)의 상단은 샤워 베이스(41)의 하면에 밀착하고 있다.
가스 확산판(42)의 하면측에는 산화제 가스를 확산시키는 오목형의 공간으로서 산화제 가스 헤더(42b)가 형성되어 있다. 이 산화제 가스 헤더(42b)는 가스 확산판(42)을 관통하는 산화제 가스 통로(42e)를 경유하여 샤워 베이스(41)의 산화제 가스 도입로(41b)에 연통하고 있다. 또한, 산화제 가스 헤더(42b) 중에는 복수의 원주 형상 돌기(42f)가 동심원 형상으로 설치되어 있다. 이러한 원주 형상 돌기(42f) 중 적어도 일부를 원료 가스 통로(42d)가 관통하고 있다. 원주 형상 돌기(42f)의 높이는 산화제 가스 헤더(42b)의 깊이와 거의 동일하므로, 원주 형상 돌기(42f)의 하단은 샤워 플레이트(43)의 상면에 밀착하고 있다.
이와 같이, 샤워 베이스(41)와 가스 확산판(42)을 복수의 원주 형상 돌기(42c)에 의해 직접 접촉시키고, 또한 가스 확산판(42)과 샤워 플레이트(43)를 복수의 원주 형상 돌기(42f)에 의해 직접 접촉시키고 있기 때문에, 샤워 헤드(40) 전체로서 고체간의 열전도 면적이 증대하여 열응답성이 향상된다. 그 결과, 냉각 수단(94) 또는 가열 수단(95)에 의해 샤워 플레이트(43)를 신속하게 냉각 또는 가열할 수 있다.
또한, 원주 형상 돌기(42f) 중 가스 통로(42d)가 형성된 것은 샤워 플레이트(43)의 원료 가스 토출 구멍(43a)의 위치에 있어서 원료 가스 통로(42d)와 연통하도록 배치되어 있다. 또한, 원주 형상 돌기(42f)의 전부에 가스 통로(42d)가 형성되어 있을 수도 있다.
도 2 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 원료 가스 토출 구멍(43a)과 산화제 가스 토출 구멍(43b)이 교대로 이웃하여 샤워 플레이트(43)를 관통하고 있다. 즉, 복수의 원료 가스 토출 구멍(43a)은 가스 확산판(42)의 원료 가스 통로(42d)에 중첩되는 위치에 배치되고, 원료 가스 토출 구멍(43a)의 각각이 원료 가스 통로(42d)에 각각 연통하고 있다. 또한, 복수의 산화제 가스 토출 구멍(43b)은 가스 확산판(42)의 산화제 가스 헤더(42b)에 있어서의 복수의 원주 형상 돌기(42f)의 간극에 개구하도록 배치되어 있다.
본 실시 형태의 샤워 플레이트(43)에서는, 원료 가스 도입 배관(51)에 접속되는 복수의 원료 가스 토출 구멍(43a)이 최외주에 배치되고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 그 내측에 산화제 가스 토출 구멍(43b) 및 원료 가스 토출 구멍(43a)이 교대로 균등하게 배열된다.
샤워 헤드(40)의 바닥면[샤워 플레이트(43)의 하면]에는 도 2 내지 도 4에 도시하는 바와 같이, 홈(44)이 형성되어 있다. 이러한 홈(44)의 바닥면에 있어서 복수의 산화제 가스 토출 구멍(44b)이 각각 개구하고 있다. 이에 대하여, 복수의 원료 가스 토출 구멍(44a)은 홈(44) 이외의 부분에 있어서 개구하고 있다.
홈(44)은 2차원 투영 형상이 격자 형상을 하고, 세로 홈 및 가로 홈을 구비하고 있다. 산화제 가스 토출 구멍(44b)은 세로 홈과 가로 홈이 교차하는 곳에 위치하고 있다. 또한, 원료 가스 토출 구멍(44a)은 홈(44)으로 구획되는 섬(45)의 중앙부에 설치된다. 즉, 도 4에 도시하는 바와 같이, 산화제 가스 토출 구멍(44b)과 원료 가스 토출 구멍(44a)은 단차(L3)를 갖는 다른 면(제 1 면과 제 2 면)에 형성되어 있고, 산화제 가스 토출 구멍(44b) 쪽이 원료 가스 토출 구멍(44a)보다도 웨이퍼(W)로부터 떨어진 곳에 개구하고 있다. 이 단차(L3)(즉, 홈의 깊이)는 0.5∼10㎜의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 홈(44)의 폭(d3)은 O.5∼10㎜의 범위로 하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는 홈의 깊이(L3)(단차)를 약 2㎜로 하고, 홈폭(d3)을 약 3㎜로 했다.
또한, 홈(44)을 규정하는 섬(45)은, 도 4 및 도 5b에 도시하는 바와 같이, 그 각부(48)에 R 가공이 실시되어 있다. 이 경우에, 각부(48)의 R 가공의 곡률 반경은 0.1∼1㎜의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 원료 가스 토출 구멍(44a) 및 산화제 가스 토출 구멍(44b)은 도시하는 바와 같이 모두 확장되도록 형성할 수 있다. 또한, 원료 가스 토출 구멍(43a)의 직경(d1)은 0.5∼3㎜의 범위로 하는 것이 바람직하고, 산화제 가스 토출 구멍(43b)의 직경(d2)도 0.5∼3㎜의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 원료 가스 토출 구멍(44a)의 하단의 직경 및 산화제 가스 토출 구멍(44b)의 하단의 직경도 0.5∼3㎜의 범위로 할 수 있다.
이와 같이 포스트 믹스형의 샤워 헤드(40)에서는 산화제 가스 토출 구멍(44b)과 원료 가스 토출 구멍(44a)이 별개로 개구하고 있기 때문에, 원료 가스 및 산화제 가스가 별개로 독립적으로 토출되고, 이러한 웨이퍼(W)의 바로 위의 공간에서 혼합된다.
또한, 본 실시 형태에서는 상측의 원료 가스 확산 공간(42a)에 원료 가스를 도입하고, 하측의 산화제 가스 확산 공간(42b)에 산화제 가스를 도입하는 예에 대하여 설명했지만, 프로세스 조건에 따라 가스 도입 위치를 변경할 수 있다. 즉, 상측의 원료 가스 확산 공간(42a)에 산화제 가스를 도입하고, 하측의 산화제 가스 확산 공간(42b)에 원료 가스를 도입하도록 할 수도 있다. 또한, 섬(45)의 2차원 투영 형상을 원형으로 함으로써, 홈(44)의 형상을 비격자 형상으로 규정하도록 할 수도 있다.
적층된 샤워 베이스(41), 가스 확산판(42), 샤워 플레이트(43)에는 각각 열전대 삽입 구멍(41i), 열전대 삽입 구멍(42g), 열전대 삽입 구멍(43c)이 두께 방향으로 중첩되는 위치에서 관통되어 있다. 이들 서로 연통하는 관통 구멍에 열전대(10)가 삽입되고, 샤워 플레이트(43)의 하면의 온도가 검출되며, 그 검출 신호가 컨트롤러(80)에 입력되도록 되어 있다. 이하에 설명하는 바와 같이, 컨트롤러(80) 및 온도 제어 기구(90)가 샤워 헤드(40)의 온도를 제어하도록 되어 있다.
샤워 헤드(40)의 상면에는 고리 형상의 복수의 히터(91) 및 이 히터(91)의 사이에 설치되고, 냉각수 등의 냉매가 유통되는 냉매 유로(92)로 이루어지는 온도 제어 기구(90)가 배치되어 있다. 열전대(10)의 검출 신호는 컨트롤러(80)에 입력되고, 컨트롤러(80)는 이 검출 신호에 기초하여, 히터 전원(95) 및 냉매원(94)에 제어 신호를 출력하고, 온도 제어 기구(90)의 히터(91)로의 통전 또는 냉매 유로(92)에 통류하는 냉매의 온도 혹은 유량을 피드백 제어하며, 샤워 헤드(40)의 온도, 특히 샤워 플레이트(43)의 표면 온도를 제어하는 것이 가능하도록 되어 있다.
다음으로, 이렇게 구성된 성막 장치의 동작에 대하여 설명한다.
우선, 처리 용기(2)내에는 바닥부 배기 유로(71) 등의 배기 경로를 경유하여 도시하지 않는 진공 펌프(기압 양수기)에 의해 배기됨으로써, 예컨대 66.65∼1333㎩, 바람직하게는 100∼500㎩의 진공도로 배기된다.
이 때, 도시하지 않는 캐리어/세정 가스 공급원으로부터 세정 가스 유로(19)를 경유하여 복수의 가스 분출구(18)로부터 가스 실드(17)의 배면(하면)측에 Ar 등의 세정 가스가 공급되고, 이 세정 가스는 가스 실드(17)의 구멍(17a)을 통과하여 탑재대(5)의 배면측에 유입하고, 실드 베이스(8)의 극간을 경유하여, 바닥부 배기 유로(71)로 흘러 들어오고, 가스 실드(17)의 하방에 위치하는 투과창(2d)으로의 박막의 퇴적 등의 손상을 방지하기 위한 정상적인 세정 가스류가 형성되어 있다.
이 상태의 처리 용기(2)에 있어서, 도시하지 않은 로봇 핸드 기구 등에 의해, 게이트 밸브(16), 웨이퍼 출입구(15)를 경유하여 웨이퍼(W)를 반입하고, 도시하지 않는 액취에이터에 의해, 유지 부재(13)에 유지된 리프트 핀(12)을 그 핀 부분이 탑재대(5)상으로 돌출하도록 상승시켜서, 웨이퍼(W)를 리프트 핀(12)에 탑재시킨 후, 도시하지 않는 로봇 핸드 기구 등을 처리 용기(2)로부터 퇴피시켜, 게이트 밸브(16)를 폐쇄한다.
다음에, 리프트 핀(12)을 강하시켜서 웨이퍼(W)를 탑재대(5)상에 탑재시키는 동시에, 램프 유닛(100)의 램프를 점등시켜서 열선을 투과창(2d)을 거쳐서 탑재대(5)의 하면(배면)측에 조사하고, 탑재대(5)에 탑재된 웨이퍼(W)를 450℃∼700℃ 사이의 온도, 예컨대 500℃가 되도록 가열한다. 또한, 상술한 램프 유닛(100)의 램프는 온도 안정 시간의 단축이나, 램프 수명의 연장 등을 목적으로 하여 항상 점등시켜 두어도 상관없다.
이 때, 열전대(10)의 검출 온도에 기초하여 샤워 플레이트(43)의 하면 온도를 열전대(10)로 검출하고 컨트롤러(80)에 의해 온도 제어 기구(90)를 제어하여, 샤워 헤드(40)의 온도 제어를 실행한다.
이어서, 가열된 웨이퍼(W)에 대하여, 샤워 헤드(40)의 하면의 샤워 플레이트(43)의 복수의 원료 가스 토출 구멍(44a)으로부터는, 예컨대 Pb(thd)2, Zr(O-i-C3H7)(thd)3, Ti(O-i-C3H7)2(thd)2가 소정의 비율(예컨대 PZT를 구성하는 Pb, Zr, Ti 등의 원소가 소정의 화학량 이론비로 되는 비율)로 혼합된 후에, 기화기(도시하지 않음)에 의해 기화된 원료 가스가 토출 공급되고, 산화제 가스 토출 구멍(44b)으로부터는, NO2 등의 산화제 가스가 각각 토출 공급된다. 이러한 원료 가스나 산화제 가스의 각각의 열분해 반응이나 상호간의 화학 반응에서 웨이퍼(W)의 표면에는 PZT로 이루어지는 박막이 형성된다.
즉, 가스 공급 기구(60)로부터 도래하는 기화된 원료 가스는 캐리어 가스와 함께 원료 가스 배관(51)으로부터 가스 확산판(42)의 헤더(42a), 원료 가스 통로(42d), 샤워 플레이트(43)의 원료 가스 토출 구멍(43a)을 경유하여 원료 가스 토출 구멍(44a)으로부터 웨이퍼(W)의 상부 공간에 토출 공급된다. 동일하게 가스 공급 기구(60)로부터 공급되는 산화제 가스는 산화제 가스 배관(52), 산화제 가스 분기 배관(52a 및 52b), 샤워 플레이트(41)의 산화제 가스 도입로(41b), 가스 확산판(42)의 산화제 가스 통로(42e)를 경유하여 헤더(42b)에 도달하고, 샤워 플레이트(43)의 산화제 가스 토출 구멍(43b)을 경유해서 산화제 가스 토출 구멍(44b)으로부터 웨이퍼(W)의 상부공간으로 토출 공급된다. 이와 같이 하여 원료 가스와 산화제 가스는 각각 샤워 헤드(40)내에 혼합하지 않도록 처리 용기(2)내에 각각 공급된다.
이 경우에, 종래의 장치에서는, 도 5a에 도시하는 바와 같이, 가스 토출 영역은 거의 동일한 샤워 헤드(140)의 원료 가스 토출 구멍(144a)과 산화제 가스 토출 구멍(144b)이 동일 평면상에 개구하고 있었기 때문에, 원료 가스가 용이하게 산화제 가스 토출 구멍(144b)에 도달하여 산화제 가스 토출 구멍(144b)의 주벽에 반응 생성물(146)이 부착된다. 반응 생성물(146)이 부착되면, 산화제 가스 토출 구멍(144b)이 협착 또는 폐쇄되고, 막의 막두께 균일성이 악화하거나 파티클이 발생한다는 문제가 있었다.
이에 대하여, 본 실시 형태의 장치에서는, 도 5b에 도시하는 바와 같이, 샤워 플레이트(43)의 하면에 홈(44)을 형성하고, 이 홈(44) 사이에 있는 산화제 가스 토출 구멍(44b)을 개구시키는 한편, 원료 가스 토출 구멍(44a)을 홈(44) 이외의 부위에 있어서 개구시키고 있기 때문에, 원료 가스 토출 구멍(44a)의 개구부와 산화제 가스 토출 구멍(44b)의 개구부는 Z축 방향의 좌표 위치가 다르다. 이 때문에, 원료 가스는 산화제 가스류에 의해 산화제 가스 토출 구멍(44b) 쪽을 향하는 것이 방해받고, 산화제 가스 토출 구멍(44b)까지 도달하기 어려워진다.
이와 같이 본 발명에 의하면, 산화제 가스 토출 구멍(44b)의 주위에서 원료 가스와 화합물 형성 가스의 반응이 생기기 어렵고, 산화제 가스 토출 구멍(44b)의 주위에 있어서의 반응 생성물의 부착을 억제할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 홈(44)의 깊이(L3)(단차)만큼 반응 생성물이 부착되는 면적이 증가하므로, 화합물 형성 가스 토출 구멍의 폐쇄까지의 시간을 대폭 연장시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 홈을 형성하기만 해도 무방하고, 기존 설비의 샤워 헤드의 구멍의 위치를 변경할 필요는 없다.
또한, 홈(44)은 격자 형상을 하고 있고, 따라서 홈 전체에 걸쳐 연속되고 있게 되므로, 산화제 가스의 확산이 양호하고, 산화제 가스의 농도가 불균일해지는 것이 방지된다. 또한, 산화제 가스 토출 구멍(44b)은 격자 형상의 홈(44)의 격자의 교점에 설치되기 때문에, 산화제 가스 토출 구멍(44b)으로부터 토출된 가스의 확산성을 한층 양호하게 할 수 있다.
또한, 2종류의 가스 토출 구멍의 개구면에 단차(레벨차)를 설치함으로써, 이러한 가스의 도달 타이밍 등을 제어할 수 있고, 이로써 이러한 가스의 반응성 등을 적절하게 조정하는 것도 가능하다.
도 4에 도시하는 단차(L3)(홈의 깊이)는 0.5∼10㎜의 범위로 하는 것이 바람직하다. 이로써, 가공 비용이 과잉되지 않고, 원료 가스의 산화제 가스 토출 구멍(44b)으로의 도달을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 홈(44)을 규정하는 섬(45)은 그 각부(48)가 R 가공되어 있다. 이로써 반응 생성물이 부착되기 어려워진다. 또한, 반응 생성물을 보다 부착되기 어렵게 하는 관점에서, R 가공의 곡률 반경을 0.1∼1㎜의 범위로 하는 것이 바람직하다. 또한, 원료 가스 토출 구멍(44a) 및 산화제 가스 토출 구멍(44b)을 도시와 같이 모두 점차 확장되도록 형성할 수 있고, 이로써 원료 가스의 가스류의 산화제 가스 토출 구멍(44b)으로의 흐름을 억제하고, 반응 생성물을 산화제 가스 토출 구멍(44b)에 부착되기 어렵게 할 수 있다.
또한, 상술한 바와 같이 샤워 헤드(40)를 온도 제어할 때에 샤워 헤드(40)의 바닥면의 온도는 165℃∼170℃의 범위로 제어하는 것이 바람직하다. 이 범위로 온도 제어함으로써, 산화제 가스 토출 구멍(44b)으로의 반응 생성물의 부착이 보다 생기기 어려워진다.
다음에, 본 발명의 효과를 확인한 실험에 대하여 설명한다.
이 실험에서는, 종래의 포스트 믹스형 샤워 헤드와 본 발명의 포스트 믹스형 샤워 헤드를 이용하여 각각 실리콘 웨이퍼상에 PZT 성막을 실행하고, 각 샤워 헤드의 NO2 가스 토출 구멍 주벽으로의 반응 생성물의 부착 상태를 육안으로 확인했다. 종래의 포스트 믹스형 샤워 헤드는 바닥면에 단차가 없는 것이다. 본 발명의 포스트 믹스형 샤워 헤드는 바닥면에 깊이 2㎜의 격자 형상의 홈을 설치하고, 홈 부분에 NO2 가스 토출 구멍을 배치하고, 홈 이외의 부분에 원료 가스 토출 구멍을 배치했다. 또한, NO2 가스 토출 구멍의 직경은 종래 샤워 헤드에서 0.7㎜Φ, 본 발명 샤워 헤드에서 1.2㎜Φ로 했다.
성막 조건은 탑재대 온도: 500℃, 압력: 133.3㎩, NO2 가스 유량: 400mL/min, Pb(thd)2(액체)유량: 0.13mL/min, Zr(O-i-C3H7)(thd)3(액체)유량: 0.27mL/min, Ti(O-i-C3H7)2(thd)2(액체)유량: 0.42mL/min, 성막 시간: 850sec로 하였다.
이상의 조건에서 각각 100장 성막한 후의 샤워 헤드 바닥면을 사진 촬영하고, 그것을 도 6a와 도 6b에 도시했다. 도 6a에 도시하는 종래의 샤워 헤드에서는, NO2 가스 토출 구멍에 반응 생성물이 격렬하게 부착되고, 토출 구멍이 거의 폐쇄되어 있는 것에 반하여, 도 6b에 도시하는 본 발명의 샤워 헤드에서는 NO2 가스 토출 구멍으로의 반응 생성물의 부착은 거의 보이지 않았다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정하지 않고 본 발명의 사상의 범위내에서 각종 변형이 가능하다. 예컨대, 상기 실시 형태에서는, 산화제 가스로서 NO2 가스를 이용한 경우를 예로 들어서 설명했지만, O2 가스, N2O 가스, O3 가스 등 다른 산화제 가스여도 무방하다. 또한, 화합물 형성 가스로서 산화제 가스 이외의 가스를 이용하여, 질화물 등의 다른 금속 화합물을 형성하는 경우에도 적용 가능하다. 또한, PZT 박막을 성막하는 경우를 예로 들어서 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, BST막[Ba(Sr1 - xTix)O3의 페로브스카이트 구조를 갖는 결정막] 등의 다른 유기 금속 원료를 사용한 성막이나, 유기 원료 이외의 금속을 함유하는 원료 가스를 이용한 성막일 수도 있고, 2 종류 이상의 가스를 사용하는 경우에 널리 적용하는 것이 가능하다. 또한, 상기 실시 형태에서는 열 CVD에 의한 성막 장치를 예로 들어서 설명했지만, 플라즈마를 이용한 성막 장치이어도 무방하고, 플라즈마 에칭 장치 등 다른 가스 처리 장치일 수도 있다. 플라즈마를 사용하는 경우는, 그 플라즈마원으로서 고주파, 마이크로파 등 각종의 것의 사용할 수 있다. 고주파 플라즈마원을 이용하는 경우는 용량 결합형 플라즈마, 유도 결합형 플라즈마(IPC), ECR 플라즈마, 마그네트론 플라즈마 등 각종 방식에 적용된다.
또한, 상기 실시 형태에서는 샤워 헤드 바닥면의 홈이 모두 연속되어 형성되도록 격자 형상의 홈을 형성했지만, 홈의 형상은 격자 형상에 한정하지 않는다. 또한, 홈은 모두 연속해서 형성됨으로써 가스 농도 등의 균일성이 특히 양호해지지만, 반드시 모두가 연속해서 형성되어 있을 필요는 없고, 복수의 화합물 형성 가스 토출 구멍이 연속해서 형성된 홈이 복수개 형성되어 있어도 무방하다. 이 예로는 동심원 형상의 홈을 들 수 있다. 물론, 1개의 화합물 가스 토출 구멍마다 홈을 설치하도록 할 수도 있다.
또한, 피처리 기판으로서 반도체 웨이퍼를 예로 들어 설명했지만, 이에 한정하지 않고 액정 표시 장치용 유리 기판 등의 다른 기판이어도 무방하다.
본 발명에 의하면, 샤워 헤드의 화합물 형성 가스 토출 구멍으로의 반응 생성물의 부착이 억제되기 때문에, 그 폐쇄를 효과적으로 방지하는 것이 가능해지고, 이로써 성막의 균일성이나 재현성을 향상시키는 것이 가능해지는 동시에, 장치의 가동율의 향상이나 유지 보수 비용의 삭감을 실현하는 것이 가능해진다. 본 발명은, 처리 용기내에 있어서, 탑재대에 탑재되어서 가열된 기판에 대향하여 설치된 샤워 헤드로부터 처리 가스를 공급하여 소망하는 성막 처리를 실행하는 성막 장치에 널리 적용할 수 있다.

Claims (14)

  1. 피처리 기판을 지지하는 탑재대와, 상기 탑재대 상의 피처리 기판을 둘러싸는 처리 용기와, 상기 탑재대 상의 피처리 기판을 향해서 제 1 가스 및 제 2 가스를 별개 독립적으로 토출하는 샤워 헤드와, 상기 샤워 헤드에 상기 제 1 가스를 공급하는 제 1 가스 유로 및 상기 샤워 헤드에 상기 제 2 가스를 공급하는 제 2 가스 유로를 갖는 가스 공급 기구를 구비하는 가스 처리 장치에 있어서,
    상기 샤워 헤드는,
    상기 탑재대 상의 피처리 기판과의 사이에 소정의 간격을 두고 대향하는 바닥면과,
    상기 바닥면에 형성된 홈과,
    상기 가스 공급 기구의 제 1 가스 유로에 연통하고, 상기 홈을 제외한 상기 바닥면에 개구하며, 상기 제 1 가스를 토출하는 복수의 제 1 가스 토출 구멍과,
    상기 가스 공급 기구의 제 2 가스 유로에 연통하고, 상기 홈에 있어서 개구하며, 상기 제 2 가스를 토출하는 복수의 제 2 가스 토출 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는
    가스 처리 장치.
  2. 피처리 기판을 지지하는 탑재대와, 상기 탑재대 상의 피처리 기판을 둘러싸는 처리 용기와, 상기 탑재대 상의 피처리 기판과 대향 배치되는 포스트 믹스형 샤 워 헤드와, 상기 샤워 헤드에 제 1 가스를 공급하는 제 1 가스 유로 및 상기 샤워 헤드에 제 2 가스를 공급하는 제 2 가스 유로를 갖는 가스 공급 기구를 구비하는 가스 처리 장치에 있어서,
    상기 샤워 헤드는,
    상기 가스 공급 기구의 제 1 가스 유로에 연통하고, 상기 제 1 가스를 토출하는 복수의 제 1 가스 토출 구멍과,
    상기 가스 공급 기구의 제 2 가스 유로에 연통하고, 상기 제 2 가스를 토출하는 복수의 제 2 가스 토출 구멍과,
    상기 탑재대 상의 피처리 기판과의 사이에 소정의 간격을 두고 대향하고, 상기 제 1 가스 토출 구멍이 개구하는 제 1 면과,
    상기 탑재대 상의 피처리 기판과의 사이에 소정의 간격을 두고 대향하고, 상기 제 2 가스 토출 구멍이 개구하며, 상기 제 1 면에 대하여 단차를 갖는 제 2 면을 갖는 것을 특징으로 하는
    가스 처리 장치.
  3. 피처리 기판을 지지하는 탑재대와, 상기 탑재대 상의 피처리 기판을 둘러싸는 처리 용기와, 상기 탑재대 상의 피처리 기판을 향해서 원료 가스 및 화합물 형성 가스를 별개 독립적으로 토출하는 샤워 헤드와, 상기 샤워 헤드에 상기 원료 가스를 공급하는 제 1 가스 유로 및 상기 샤워 헤드에 상기 화합물 형성 가스를 공급하는 제 2 가스 유로를 갖는 가스 공급 기구를 구비하는 성막 장치로서, 상기 원료 가스는 금속 원소를 함유하고, 상기 화합물 형성 가스는 상기 금속 원소와 반응하여 화합물을 형성하는 성분 원소를 함유하는 상기 성막 장치에 있어서,
    상기 샤워 헤드는,
    상기 탑재대 상의 피처리 기판과의 사이에 소정의 간격을 두고 대향하는 바닥면과,
    상기 바닥면에 형성된 홈과,
    상기 가스 공급 기구의 제 1 가스 유로에 연통하고, 상기 홈을 제외한 상기 바닥면에 개구하며, 상기 원료 가스를 토출하는 복수의 원료 가스 토출 구멍과,
    상기 가스 공급 기구의 제 2 가스 유로에 연통하고, 상기 홈에 있어서 개구하고, 상기 화합물 형성 가스를 토출하는 복수의 화합물 형성 가스 토출 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 홈은 복수의 상기 화합물 형성 가스 토출 구멍에 걸쳐 연속해서 형성되어 있는 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 홈은 2차원 투영 형상이 격자 형상이고, 세로 홈과 가로 홈을 포함하는 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 화합물 형성 가스 토출 구멍은 상기 세로 홈과 가로 홈이 교차하는 곳에 개구하는 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 홈의 깊이는 0.5∼10㎜의 범위인 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 면과 상기 제 2 면의 단차가 0.5∼10㎜의 범위인 것을 특징으로 하는
    가스 처리 장치.
  9. 피처리 기판을 지지하는 탑재대와, 상기 탑재대 상의 피처리 기판을 둘러싸는 처리 용기와, 상기 탑재대 상의 피처리 기판과 대향 배치되는 포스트 믹스형 샤워 헤드와, 상기 샤워 헤드에 원료 가스를 공급하는 원료 가스 유로 및 상기 샤워 헤드에 화합물 형성 가스를 공급하는 화합물 형성 가스 유로를 갖는 가스 공급 기구를 구비하는 가스 처리 장치에 있어서,
    상기 샤워 헤드는,
    상기 가스 공급 기구의 원료 가스 유로에 연통하고, 상기 원료 가스를 토출하는 복수의 원료 가스 토출 구멍과,
    상기 가스 공급 기구의 화합물 형성 가스 유로에 연통하고, 상기 화합물 형성 가스를 토출하는 복수의 화합물 형성 가스 토출 구멍과,
    상기 탑재대 상의 피처리 기판과의 사이에 소정의 간격을 두어 대향하고, 상기 원료 가스 토출 구멍이 개구하는 제 1 면과,
    상기 탑재대 상의 피처리 기판과의 사이에 소정의 간격을 두어 대향하고, 상기 화합물 형성 가스 토출 구멍이 개구하며, 상기 제 1 면보다도 피처리 기판으로부터 떨어진 곳에 위치하는 제 2 면을 갖는 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 샤워 헤드의 온도를 제어하는 온도 제어 기구를 더 갖는 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 화합물 형성 가스는 산화제 가스인 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 산화제 가스는 NO2 가스인 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 원료 가스는 유기 금속 가스인 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 유기 금속 가스는 열분해하여 상기 산화제 가스와 반응하여 PZT막을 형성하기 때문에, Pb(dpm)2 및 Ti(O-i-Pr)2(dpm)2를 함유하고, 또한 Zr(dpm)4 및 Zr(O-i-Pr)2(dpm)2 중 적어도 한쪽을 포함하는 것을 특징으로 하는
    성막 장치.
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