KR20080003940A

KR20080003940A - 가스 처리 장치 및 처리 가스 토출 구조체

Info

Publication number: KR20080003940A
Application number: KR1020077029435A
Authority: KR
Inventors: 하치시로 이이즈카; 고이치로 기무라; 교코 이케다; 도모유키 사코다; 아키라 야스무로
Original assignee: 동경 엘렉트론 주식회사
Priority date: 2003-09-03
Filing date: 2004-08-30
Publication date: 2008-01-08
Also published as: US20070022954A1; EP1667217A1; TW200527508A; WO2005024928A1; KR20060064067A; JP4536662B2; CN100495655C; KR100901892B1; CN1830072A; JPWO2005024928A1

Abstract

샤워 베이스(41), 가스 확산판(42), 샤워 플레이트(43)를 중첩하여 구성되고, 가스 확산판(42)의 양면에 형성된 제 1 가스 확산부(42a), 제 2 가스 확산부(42b) 및 샤워 플레이트(43)에 형성되고 제 1 가스 확산 공간(42c)에 연통하는 제 1 가스 토출구(43a), 제 2 가스 확산 공간(42d)에 연통하는 제 2 가스 토출구(43b)를 거쳐서 탑재대(5)상의 웨이퍼(W)에 원료 가스 및 산화제 가스를 공급하는 샤워 헤드(40)에 있어서, 제 1 가스 확산부(42a)내에 샤워 베이스(41)의 하면에 밀착하는 복수의 전열 기둥(42e)을 설치하여 그 동안의 부분이 제 1 가스 확산 공간(42c)이 되도록 하고, 이 전열 기둥(42e)에 의해 탑재대(5)로부터 받는 복사열을 샤워 헤드(40)의 두께 방향으로 전달한다.

Description

가스 처리 장치 및 처리 가스 토출 구조체{GAS TREATMENT DEVICE AND PROCESS GAS DISCHARGING STRUCTURE}

본 발명은 처리 가스를 이용하여 피처리 기판의 가스 처리를 실행하는 가스 처리 장치 및 그러한 가스 처리 장치에 있어서의 처리 가스 토출 기구의 방열 방법에 관한 것이다.

반도체 제조 공정에 있어서는, 피처리체인 반도체 웨이퍼(이하, 단지 웨이퍼라고 지칭함)상에 각종 물질로 이루어지는 박막의 형성이 수행되고, 이 박막에 요구되는 물성의 다양화 등에 호응하여, 박막 형성에 사용되는 물질이나 조합의 다양화, 복잡화가 진행하고 있다.

예를 들면, 반도체 메모리 소자에 있어서, DRAM(Dynamic Random Access Memory) 소자의 리프레쉬 동작에 의한 성능 한계를 극복하기 위해서, 강유전체 박막을 강유전체 축전기에 사용하는 것에 의한 대용량 메모리 소자의 개발이 진척되어 왔다. 이러한 강유전체 박막을 사용하는 강유전체 메모리 소자(Ferroelectric Random Access Memory : FeRAM)는 비휘발성 메모리 소자의 일종으로, 원리상 리프레쉬 동작을 필요로 하지 않고, 전원이 단절된 상태에서도 받아들여진 정보를 유지 할 수 있는 이점과 더불어, 동작 속도도 DRAM에 필적하므로, 차세대 기억 소자로서 주목받고 있다.

이러한 FeRAM의 강유전체 박막에는, 주로 SrBi₂Ta₂O₉(SBT)이나, Pb(Zr, Ti)O₃(PZT)과 같은 절연 물질이 이용되고 있다. 복수의 원소로 이루어지는 복잡한 조성의 이들 박막을 미세한 두께로 정밀도 좋게 형성하는 방법으로서, 가스화시킨 유기 금속 화합물의 열분해를 이용해서 박막의 형성을 실행하는 MOCVD 기술이 적합하다. MOCVD 기술에 의한 성막에 대해서는, 예를 들면 일본 특허 공개 제 1996-291385 호 공보에 나타나 있다.

이러한 MOCVD 기술에 한하지 않고, 일반적으로 CVD 기술은, 탑재대에 탑재되어 가열된 반도체 웨이퍼에, 대향하는 샤워 헤드로부터 원료 가스를 공급하고, 원료 가스의 열분해나 환원 반응 등에 의해 반도체 웨이퍼상에 박막 형성을 실행하는 것으로, 통상, 가스의 균일한 공급을 실행하기 위해서, 샤워 헤드에서는, 내부에 반도체 웨이퍼 직경과 같은 정도의 크기의 편평한 가스 확산 공간을 설치하고, 샤워 헤드의 대향 표면에는, 이 가스 확산 공간에 연통하는 다수의 가스 분출 구멍을 분산되게 배치하는 구성으로 되어 있다.

그러나, 상기한 바와 같이 샤워 헤드내에 편평한 가스 확산 공간을 설치할 경우에는, 그 공간이 배면측으로의 전달(방열)을 방해하기 때문에, 반도체 웨이퍼를 가열하는 탑재대로부터의 복사열에 의해 뜨겁게 되고, 성막을 되풀이하는 동안에 샤워 헤드의 온도가 상승해버린다. 또한, 이와 같이 편평한 가스 확산 공간이 존재할 경우에는, 통상 행해지고 있는 상부, 즉 대기측에서 온도의 제어를 하려고 하여도, 열전도가 불충분하기 때문에, 유효한 온도 제어를 실행하는 것은 곤란하다.

특히, MOCVD에서는, 원료 가스의 열분해를 이용하기 위해서, 샤워 헤드의 온도가 상승해서 그 온도가 상기 원료 가스의 열분해 온도를 넘으면, 샤워 헤드 내부나 샤워 헤드에 가까운 쪽의 배관내 등에서 원치 않는 열분해 반응이 발생하고, 원료 가스의 농도 저하나, 석출 물질이 이물질이 되어서 반도체 웨이퍼에 부착되는 것 등에 의해, 성막 불량의 원인이 된다. 또한, 상술한 바와 같이 성막 온도가 시간 경과적으로 상승하기 때문에, 막 품질이나 막 조성의 격차의 원인이 된다.

본 발명의 목적은, 샤워 헤드 등의 처리 가스 토출 기구의 온도 상승에 기인하는 처리의 불량이나 불균일을 저감할 수 있는 가스 처리 장치 및 방열 방법을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은, 샤워 헤드 등의 처리 가스 토출 기구로의 가스 공급 경로의 단축 및 간소화를 실현할 수 있는 가스 처리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 관점에 따르면, 피처리 기판을 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기내에 배치되고, 피처리 기판이 탑재되는 탑재대와, 상기 탑재대와 대향하는 위치에 설치되고, 상기 처리 용기내에 처리 가스를 토출하는 처리 가스 토출 기구와, 상기 처리 용기내를 배기하는 배기 기구를 구비하며, 상기 처리 가스 토출 기구는 상기 처리 가스가 도입되는 가스 도입부와, 상기 탑재대를 향하여 처리 가스를 토출하기 위한 복수의 가스 토출 구멍을 갖는 가스 토출부와, 상기 가스 도입부와 상기 가스 토출부 사이에 설치된 가스 확산부를 갖고, 상기 가스 확산부는 상기 가스 도입부와 상기 가스 토출부 사이의 열전달을 실행하는 복수의 전열 기둥과, 상기 가스 토출 구멍에 연통하고, 상기 전열 기둥 이외의 부분을 구성하는 가스 확산 공간을 갖는 가스 처리 장치가 제공된다.

본 발명의 제 2 관점에 따르면, 피처리 기판을 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기내에 배치되고, 피처리 기판이 탑재되는 탑재대와, 상기 탑재대상의 피처리 기판과 대향하는 위치에 설치되고, 상기 처리 용기내로 처리 가스를 토출하는 처리 가스 토출 기구와, 상기 처리 용기내를 배기하는 배기 기구를 구비하며, 상기 처리 가스 토출 기구는, 제 1 처리 가스 및 제 2 처리 가스가 각각 도입되는 제 1 플레이트와, 상기 제 1 플레이트의 주면에 접촉하는 제 2 플레이트와, 상기 제 2 플레이트에 접촉되고, 상기 탑재대에 탑재된 피처리 기판에 대응해서 복수의 제 1 및 제 2 가스 토출 구멍이 형성된 제 3 플레이트와, 상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트 사이에 설치된 제 1 가스 확산부와, 상기 제 2 플레이트와 상기 제 3 플레이트 사이에 설치된 제 2 가스 확산부를 갖고, 상기 제 1 가스 확산부는 상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트에 접속된 복수의 제 1 기둥체와, 상기 제 1 가스 토출 구멍에 연통하고, 상기 복수의 제 1 기둥체 이외의 부분을 구성하는 제 1 가스 확산 공간을 갖고, 상기 제 2 가스 확산부는 상기 제 2 플레이트와 상기 제 3 플레이트에 접속된 복수의 제 2 기둥체와, 상기 제 2 가스 토출 구멍에 연통하고, 상기 복수의 제 2 기둥체 이외의 부분을 구성하는 제 2 가스 확산 공간을 갖고, 도입된 상기 제 1 처리 가스가 상기 제 1 가스 확산 공간을 거쳐서 상기 제 1 가스 토출 구멍으로부터 토출되고, 도입된 상기 제 2 처리 가스가 상기 제 2 가스 확산 공간을 거쳐서 상기 제 2 가스 토출 구멍으로부터 토출되는 가스 처리 장치가 제공된다.

본 발명의 제 3 관점에 따르면, 피처리 기판을 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기내에 배치되고, 피처리 기판이 탑재되는 탑재대와, 상기 탑재대상의 피처 리 기판과 대향하는 위치에 설치되고, 상기 처리 용기내로 제 1 및 제 2 처리 가스를 토출하는 처리 가스 토출 기구와, 상기 처리 용기내를 배기하는 배기 기구를 구비하며, 상기 처리 가스 토출 기구는 상기 제 1 및 제 2 처리 가스가 도입되는 가스 도입부와, 상기 탑재대를 향해서 제 1 처리 가스 및 제 2 처리 가스를 각각 토출하기 위한 복수의 제 1 및 제 2 가스 토출 구멍을 갖는 가스 토출부와, 상기 가스 도입부와 상기 가스 토출부 사이에 적층하여 형성되고, 편평 형상을 갖는 제 1 및 제 2 가스 확산부를 갖고, 상기 제 1 가스 확산부는 상기 가스 토출부와 상기 가스 도입부 사이의 열전달을 실행하기 위한 복수의 제 1 기둥체와, 상기 제 1 가스 토출 구멍에 연통하고, 상기 복수의 제 1 기둥체 이외의 부분을 구성하는 제 1 가스 확산 공간을 갖고, 상기 제 2 가스 확산부는 상기 제 1 처리 가스가 통류하는 가스 통류 구멍을 갖는 복수의 제 2 기둥체와, 상기 제 2 가스 토출 구멍에 연통하고, 상기 복수의 제 2 기둥체 이외의 부분을 구성하는 제 2 가스 확산 공간을 갖고, 도입된 상기 제 1 처리 가스가 상기 제 1 가스 확산 공간을 거쳐서 상기 제 1 가스 토출 구멍으로부터 토출되고, 도입된 상기 제 2 처리 가스가 상기 제 2 가스 확산 공간을 거쳐서 상기 제 2 가스 토출 구멍으로부터 토출되는 가스 처리 장치가 제공된다.

본 발명의 제 4 관점에 따르면, 피처리 기판을 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기내에 배치되고, 피처리 기판이 탑재되는 탑재대와, 상기 탑재대와 대향하는 위치에 설치되고, 상기 처리 용기내로 처리 가스를 토출하는 처리 가스 토출 기구와, 상기 처리 용기내를 배기하는 배기 기구와, 상기 처리 가스 토출 기구의 온 도 제어 기구를 구비하며, 상기 처리 가스 토출 기구는 상기 처리 가스가 도입되는 가스 도입부와, 상기 탑재대를 향해서 처리 가스를 토출하기 위한 복수의 가스 토출 구멍을 갖는 가스 토출부와, 상기 가스 도입부와 상기 가스 토출부 사이에 설치된 가스 확산부를 갖고, 상기 가스 확산부는 상기 가스 도입부와 상기 가스 토출부 사이의 열전달을 실행하는 전열 기둥과, 상기 가스 토출 구멍에 연통하고, 상기 전열 기둥 이외의 부분을 구성하는 가스 확산 공간을 갖고, 상기 온도 제어 기구는 상기 처리 가스 도입부의 하부로부터 상기 전열 기둥을 거쳐서 열전도된 열을 방열하는 방열 기구를 갖는 가스 처리 장치가 제공된다.

본 발명의 제 5 관점에 따르면, 피처리 기판을 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기내에 배치되고, 피처리 기판이 탑재되는 탑재대와, 상기 탑재대와 대향하는 위치에 설치되고, 상기 처리 용기내에 처리 가스를 토출하는 처리 가스 토출 기구와, 상기 처리 용기내를 배기하는 배기 기구를 구비하며, 상기 처리 가스 토출 기구는 상기 처리 가스가 도입되는 가스 도입부와, 상기 탑재대를 향해서 처리 가스를 토출하기 위한 복수의 가스 토출 구멍을 갖는 가스 토출부와, 상기 가스 도입부와 상기 가스 토출부 사이에 설치되고, 처리 가스를 그 중의 처리 가스 확산 공간에 확산시켜서 상기 가스 토출 구멍에 도입하는 가스 확산부를 갖는 가스 처리 장치에 있어서의 처리 가스 토출 기구의 방열 방법으로서, 상기 가스 확산부에 전열 기둥을 설치해서 상기 가스 도입부와 상기 가스 토출부 사이의 열전달을 실행하여, 상기 처리 가스 토출 기구의 방열을 실행하는 방열 방법이 제공된다.

본 발명의 제 6 관점에 따르면, 피처리 기판을 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기내에 배치되고, 피처리 기판이 탑재되는 탑재대와, 상기 탑재대상의 피처리 기판과 대향하는 위치에 설치되고, 상기 처리 용기내에 처리 가스를 토출하는 처리 가스 토출 기구와, 상기 처리 용기내를 배기하는 배기 기구를 구비하며, 상기 처리 가스 토출 기구는, 제 1 처리 가스 및 제 2 처리 가스가 각각 도입되는 제 1 플레이트와, 상기 제 1 플레이트의 주면에 접촉하는 제 2 플레이트와, 상기 제 2 플레이트에 접촉되고, 상기 탑재대에 탑재된 피처리 기판에 대응해서 복수의 제 1 및 제 2 가스 토출 구멍이 형성된 제 3 플레이트와, 상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트 사이에 설치된 제 1 가스 확산부와, 상기 제 2 플레이트와 상기 제 2 플레이트와 상기 제 3 플레이트 사이에 설치된 제 2 가스 확산부를 갖는 가스 처리 장치에 있어서의 처리 가스 토출 기구의 방열 방법으로서, 상기 제 1 가스 확산부에 상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트를 접속하도록 복수의 제 1 기둥체를 설치하고, 상기 제 2 가스 확산부에 상기 제 2 플레이트와 상기 제 3 플레이트를 접속하도록 복수의 제 2 기둥체를 설치하고, 상기 제 1 기둥체에 의해 상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트 사이의 열전달을 실행하고, 상기 제 2 기둥체에 의해 상기 제 2 플레이트와 상기 제 3 플레이트 사이의 열전달을 실행하여, 상기 처리 가스 토출 기구의 방열을 실행하는 방열 방법이 제공된다.

본 발명의 제 7 관점에 따르면, 피처리 기판을 수용하는 처리 용기와, 상기 처리 용기내에 배치되고, 피처리 기판이 탑재되는 탑재대와, 상기 탑재대상의 피처리 기판과 대향하는 위치에 설치되고, 상기 처리 용기내로 제 1 및 제 2 처리 가스를 토출하는 처리 가스 토출 기구와, 상기 처리 용기내를 배기하는 배기 기구를 구 비하며, 상기 처리 가스 토출 기구는 상기 제 1 및 제 2 처리 가스가 도입되는 가스 도입부와, 상기 탑재대를 향하여 제 1 처리 가스 및 제 2 처리 가스를 각각 토출하기 위한 복수의 제 1 및 제 2 가스 토출 구멍을 갖는 가스 토출부와, 상기 가스 도입부와 상기 가스 토출부 사이에 적층하여 형성되고, 편평 형상을 갖는 제 1 및 제 2 가스 확산부를 갖는 가스 처리 장치에 있어서의 처리 가스 토출 기구의 방열 방법으로서, 상기 제 1 가스 확산부에 복수의 제 1 기둥체를 설치하고, 상기 제 2 가스 확산부에 상기 제 1 처리 가스가 통류하는 가스 통류 구멍을 갖는 복수의 제 2 기둥체를 설치하고, 상기 제 1 기둥체 및 상기 제 2 기둥체에 의해 상기 가스 토출부와 상기 가스 도입부 사이의 열전달을 가고, 상기 처리 가스 토출 기구의 방열을 실행하는 방열 방법이 제공된다.

본 발명의 제 1, 제 2, 제 3 및 제 5, 제 6, 제 7 관점에 따르면, 피처리 기판을 가열하는 탑재대로부터의 복사열을 받는 처리 가스 토출 기구에 있어서, 종래, 편평한 넓은 공간이 형성되어 있었던 가스 확산부에 열전달을 위한 전열 기둥(기둥체)을 설치했으므로, 처리 가스 토출 기구의 두께 방향에 있어서의 열전달을 충분히 실행할 수 있고, 방열 효율을 향상시킬 수 있다. 이 결과, 탑재대와 대향하는 처리 가스 토출 기구가 받는 상기 탑재대로부터의 복사열이 처리 가스 토출 기구의 두께 방향에 배면측에 효율적으로 방산되어서, 처리 가스 토출 기구 그것에 접속되는 가스 공급 배관계 등의 온도 상승을 확실하게 억제할 수 있다.

이 결과, 가스 처리가, 처리 가스 토출 기구로부터 탑재대상의 피처리 기판 에 공급되는 처리 가스의 열분해 반응에 의해 피처리 기판에 대한 성막 처리인 경우에, 처리 가스 토출 기구의 온도를 원료 가스의 열분해 온도 이하로 확실하게 유지하는 것이 가능해지고, 처리 가스 토출 기구의 과열에 의해, 원료 가스가 피처리 기판에 도달하기 전에, 상기 처리 가스 토출 기구의 내부나 접속 배관내에서 열분해 해버리는 등의 결함이 확실하게 방지되고, 예를 들면, 원료 가스의 농도의 저하나 격차 등에 의한 박막 형성 속도의 저하(소요 시간의 증대), 막두께, 막 품질(조성비)의 흐르러짐의 발생, 또한 상기 처리 가스 토출 기구의 내부에 부착된 열분해 반응의 생성 물질이 이물질이 되어서 피처리 기판에 부착하는 것에 기인하는 성막 결함의 발생 등을 확실하게 억제하는 것이 가능하게 된다.

또한, 이와 같이 전열 기둥(기둥체)을 설치하고, 처리 가스 토출 기구의 두께 방향에 있어서의 열전달을 충분히 실행할 수 있으므로, 처리 가스 토출 기구의 상부에 온도 제어 기구를 설치함으로써, 탑재대로부터의 복사열을 받아서 온도가 상승하기 쉬운 처리 가스 토출 기구의 하부의 온도 제어를 유효하게 실행할 수 있고, 상기 효과를 보다 유효하게 발휘할 수 있다.

또한, 가스 확산부에 전열 기둥(기둥체)을 설치함으로써, 격벽을 설치한 경우와 같이 가스 확산 공간이 분단되지 않고 연속하고 있으므로, 가스가 가스 확산 공간내에서 균일하게 확산되고, 균일하게 하측으로 토출시킬 수 있고, 또 가스 확산 공간에 가스를 공급하는 가스 유로를, 분단 영역마다 분기하여 접속하는 등의 번잡한 가스 배관(유로)의 설치가 불필요하게 되고, 배관 경로의 단축화, 간소화를 실현할 수 있다.

또한, 본 발명의 제 4 관점에 따르면, 처리 가스 토출 기구의 온도를 제어하는 온도 제어 기구가 상기 처리 가스 도입부의 하부로부터 상기 전열 기둥을 거쳐서 방열되는 열을 방열하는 방열 기구를 가지므로, 처리 가스 토출 기구의 열을 유효에 방산시킬 수 있고, 처리 가스 토출 기구의 온도를 균일하게 제어할 수 있는 동시에, 시간 경과적인 온도 상승을 억제하여 고밀도로 온도 제어를 실행할 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조해서 본 발명의 실시 형태에 대해서 구체적으로 설명한다.

[제 1 실시 형태]

우선, 제 1 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 성막 처리 장치를 도시하는 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 성막 장치의 하우징의 내부 구조를 도시하는 평면도이며, 도 3은 그 상부 평면도이다. 또한, 도 4 내지 도 11은 이 성막 장치를 구성하는 샤워 헤드의 구성 부품을 도시한 도면이다.

또한, 도 1에서는, 샤워 헤드의 단면은 후술하는 도 6의 X-X선의 부분에서의 절단면이 도시되어 있고, 중앙부를 경계에 좌우가 비대칭으로 되어 있다.

이 성막 장치는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 예를 들면 알루미늄 등에 의해 구성되는 평단면이 대략 직사각형의 하우징(1)을 갖고 있고, 이 하우징(1)의 내부는 바닥이 원통형으로 형성된 처리 용기(2)로 되어 있다. 처리 용기(2)의 바닥부 에는 램프 유닛(100)이 접속되는 개구(2a)가 설치되고, 이 개구(2a)의 외측에서부터 석영으로 이루어진 투과창(2d)이 O링으로 이루어지는 밀봉 부재(2c)에 의해, 처리 용기(2)가 기밀하게 밀봉되어 있다. 처리 용기(2)의 상부에는 덮개(3)가 개폐가능하게 설치되어 있고, 이 덮개(3)에 지지되도록 가스 토출 기구인 샤워 헤드(40)가 설치된다. 이 샤워 헤드(40)의 상세한 것은 후술한다. 또한, 도 1에는 도시하지는 않았지만, 하우징(1)의 배후에 샤워 헤드(40)를 거쳐서 처리 용기내에 각종 가스를 공급하는 후술하는 가스 공급원(60)(도 18 참조)이 설치된다. 또한, 가스 공급원(60)에는 원료 가스를 공급하는 원료 가스 배관(51) 및 산화제 가스를 공급하는 산화제 가스 배관(52)이 접속되어 있다. 산화제 가스 배관(52)은 산화제 가스 분기 배관(52a, 52b)에 분기하고 있고, 원료 가스 배관(51) 및 산화제 가스 분기 배관(52a, 52b)이 샤워 헤드(40)에 접속되어 있다.

처리 용기(2)의 내부에는 원통형의 실드 베이스(shield base)(8)가 처리 용기(2)의 바닥부로부터 세워 설치되어 있다. 실드 베이스(8) 상부의 개구에는, 환형의 베이스 링(7)이 배치되어 있고, 베이스 링(7)의 내주측에는 환형의 부착 부재(6)가 지지되고, 부착 부재(6)의 내주측의 단차부에 지지되어 웨이퍼(W)를 탑재하는 탑재대(5)가 설치된다. 실드 베이스(8)의 외측에는, 후술하는 배플 플레이트(9)가 설치된다.

배플 플레이트(9)에는 복수의 배기구(9a)가 형성되어 있다. 처리 용기(2)의 외주 바닥부에 있어서, 실드 베이스(8)를 둘러싸는 위치에는, 바닥부 배기 유로(71)가 설치되어 있고, 배플 플레이트(9)의 배기구(9a)를 거쳐서 처리 용기(2)의 내부가 바닥부 배기 유로(71)에 연통함으로써, 처리 용기(2)의 배기가 균일하게 수행되는 구성으로 되어 있다. 하우징(1)의 하측에는 처리 용기(2)를 배기하는 배기 장치(101)가 배치되어 있다. 배기 장치(101)에 의한 배기의 상세에 대해서는 후술한다.

상술한 덮개(3)는 처리 용기(2) 상부의 개구 부분에 설치되어 있고, 이 덮개(3)의 탑재대(5)상에 탑재된 웨이퍼(W)와 대향하는 위치에 샤워 헤드(40)가 설치되어 있다.

탑재대(5), 부착 부재(6), 베이스 링(7) 및 실드 베이스(8)로 둘러싸인 공간내에는, 원통형의 리플렉터(4)가 처리 용기(2)의 바닥부로부터 세워 설치되어 있고, 이 리플렉터(4)는 도시하지 않는 램프 유닛으로부터 방사되는 열선을 반사하여, 탑재대(5)의 하면에 도달하는 것으로, 탑재대(5)가 효율적으로 가열되도록 작용한다. 또한, 가열원으로서는 상술한 램프에 한정하지 않고, 탑재대(5)에 저항 가열체를 매설하여 상기 탑재대(5)를 가열하도록 해도 좋다.

이 리플렉터(4)에는 예를 들면 3개소에 슬릿부가 설치되고, 이 슬릿부와 대응한 위치에 웨이퍼(W)를 탑재대(5)로부터 들어올리기 위한 리프트 핀(12)이 각각 승강 가능하게 배치되어 있다. 리프트 핀(12)은 핀 부분과 지시 부분에서 일체로 구성되고, 리플렉터(4)의 외측에 설치된 원환형의 유지 부재(13)에 지지되어 있고, 도시하지 않는 액추에이터로 유지 부재(13)를 승강시키는 것으로 상하 운동한다. 이 리프트 핀(12)은 램프 유닛으로부터 조사되는 열선을 투과하는 재료, 예컨대 석 영이나 세라믹(Al₂O₃, AlN, SiC)으로 구성되어 있다.

리프트 핀(12)은 웨이퍼(W)를 주고받을 때에는 리프트 핀(12)이 탑재대(5)로부터 소정 길이 돌출할 때까지 상승되고, 리프트 핀(12)상에 지지된 웨이퍼(W)를 탑재대(5)상에 탑재할 때에는, 리프트 핀(12)이 탑재대(5)에 밀어 넣어진다.

탑재대(5) 바로 아래의 처리 용기(2)의 바닥부에는, 개구(2a)를 둘러싸도록 리플렉터(4)가 설치되어 있고, 이 리플렉터(4)의 내주에는, 석영 등의 열선 투과 재료로 이루어진 가스 실드(17)가 그 전체 주위를 지지됨으로써 부착되어 있다. 가스 실드(17)에는 복수의 구멍(17a)이 형성되어 있다.

또한, 리플렉터(4)의 내주에 지지된 가스 실드(17)의 하측의 투과창(2d) 사이의 공간내에는, 퍼지 가스 공급 기구로부터의 퍼지 가스(예를 들면, N₂, Ar 가스 등의 불활성 가스)가 처리 용기(2)의 바닥부에 형성된 퍼지 가스 유로(19) 및 이 퍼지 가스 유로(19)와 연통하는, 리플렉터(4)의 내측 하부의 8개소에 나란히 배치된 가스 배출 구멍(18)을 거쳐서 공급된다.

이와 같이 하여 공급된 퍼지 가스를, 가스 실드(17)의 복수의 구멍(17a)을 통하여, 탑재대(5)의 배면측에 유입시킴으로써, 후술하는 샤워 헤드(40)로부터의 처리 가스나 클리닝 가스가 탑재대(5)의 이면측의 공간에 침입하여 투과창(2d)에 박막의 퇴적이나 에칭에 의한 손상 등의 데미지(damage)를 주는 것을 방지하고 있다.

하우징(1)의 측면에는, 처리 용기(2)에 연통하는 웨이퍼 출입구(15)가 설치 되고, 이 웨이퍼 출입구(15)는 게이트 밸브(16)를 거쳐서 도시한 로드로크실에 접속되어 있다.

도 2에 예시된 바와 같이, 환형의 바닥부 배기 유로(71)는 하우징(1)의 바닥부의 대각 위치에, 처리 용기(2)를 끼어서 대칭으로 배치된 배기 합류부(72)에 연통하고, 이 배기 합류부(72)는 하우징(1)의 모서리부(角部)내에 설치된 상승 배기 유로(73), 하우징(1)의 상부에 설치된 횡방향 배기관(74)을 거쳐서, 하우징(1)의 모서리부를 관통하여 배치된 하강 배기 유로(75)에 접속되고, 하우징(1)의 하측에 배치된 배기 장치(101)(도 1 참조)에 접속되어 있다. 이와 같이, 하우징(1)의 모서리부의 빈 공간을 이용하여 상승 배기 유로(73)나 하강 배기 유로(75)를 배치함으로써, 배기 유로의 설치가 하우징(1)의 풋프린트(footprint)내에서 완결하므로, 장치의 설치 면적이 증대하지 않고, 박막 형성 장치의 설치의 공간 절약화가 가능하게 된다.

또한, 탑재대(5)에는, 복수의 열전대(80)가 예를 들면 하나는 중심 부근에, 또 다른 하나는 에지 부근에 삽입되고, 이들 열전대(80)로 탑재대(5)의 온도가 측정되고, 이 열전대(80)의 측정 결과에 근거하여 탑재대(5)의 온도가 제어되게 되어 있다.

다음에, 샤워 헤드(40)에 대해서 상세하게 설명한다.

샤워 헤드(40)는, 그 외연부가 덮개(3) 상부와 끼워맞춰지도록 형성된 통형상의 샤워 베이스(제 1 플레이트)(41)와, 이 샤워 베이스(41)의 하면에 밀착한 원반 형상의 가스 확산판(제 2 플레이트)(42)과, 이 가스 확산판(42)의 하면에 부착 되는 샤워 플레이트(제 3 플레이트)(43)를 갖고 있다. 샤워 헤드(40)를 구성하는 최상부의 샤워 베이스(41)는 샤워 헤드(40) 전체의 열이 외부에 방산되는 구성으로 되어 있다. 샤워 헤드(40)는 전체적인 형상이 원주 형상을 하고 있지만, 사각기둥 형상이어도 좋다.

샤워 베이스(41)는 베이스 고정 나사(41j)를 거쳐서 덮개(3)에 고정되어 있다. 이 샤워 베이스(41)와 덮개(3)의 접합부에는, 덮개 O링 홈(3a) 및 덮개 O링(3b)이 설치되고, 양자가 기밀하게 접합되어 있다.

도 4는 이 샤워 베이스(41)의 상부 평면도이고, 도 5는 그 하부 평면도, 도 9는 도 4에 있어서의 IX-IX선 부분의 단면도이다. 샤워 베이스(41)는 중앙에 설치되고, 원료 가스 배관(51)이 접속되는 제 1 가스 도입로(41a)와, 산화제 가스 배관(52)의 산화제 가스 분기 배관(52a, 52b)이 접속되는 복수의 제 2 가스 도입로(41b)를 구비하고 있다. 제 1 가스 도입로(41a)는 샤워 베이스(41)를 관통하도록 수직하게 연장되어 있다. 또한, 제 2 가스 도입로(41b)는 도입부로부터 샤워 베이스(41)의 도중까지의 수직하게 연장되고, 거기에서 수평으로 연장되고 다시 수직으로 연장되는 갈고리 형상을 갖고 있다. 도면에서는 산화제 가스 분기 배관(52a, 52b)은 제 1 가스 도입로(41a)를 끼어서 대칭인 위치에 배치되어 있지만, 가스를 균일하게 공급할 수 있으면 어떠한 위치여도 좋다.

샤워 베이스(41)의 하면[가스 확산판(42)에 대한 접합면]에는, 외주 O링 홈(41c) 및 내주 O링 홈(41d)이 설치되고, 외주 O링(41f) 및 내주 O링(41g)이 각각 장착됨으로써, 접합면이 기밀하게 유지되어 있다. 또한, 제 2 가스 도입로(41b)의 개구부에도, 가스 통로 O링 홈(41e) 및 가스 통로 O링(41h)이 설치된다. 이로써, 원료 가스와 산화제 가스가 혼합되는 것을 확실하게 방지하고 있다.

이 샤워 베이스(41)의 하면에는 가스 통로를 갖는 가스 확산판(42)이 배치되어 있다. 도 6은 이 가스 확산판(42)의 상측 평면도이고, 도 7은 그 하측 평면도이며, 도 10은 도 6에 있어서의 X-X선의 단면도이다. 가스 확산판(42)의 상면측 및 하면측에는 각각 제 1 가스 확산부(42a) 및 제 2 가스 확산부(42b)가 설치된다.

상측의 제 1 가스 확산부(42a)는 제 1 가스 통로(42f)의 개구 위치를 피하여, 복수의 원주 형상 돌기의 전열 기둥(42e)을 갖고 있고, 전열 기둥(42e) 이외의 공간부가 제 1 가스 확산 공간(42c)으로 되어 있다. 이 전열 기둥(42e)의 높이는 제 1 가스 확산부(42a)의 깊이와 거의 동일하게 되어 있고, 상측에 위치하는 샤워 베이스(41)에 밀착함으로써, 하측의 샤워 플레이트(43)로부터의 열을 샤워 베이스(41)에 전달하는 기능을 갖는다.

하측의 제 2 가스 확산부(42b)는 복수의 원주 형상 돌기(42h)를 갖고 있고, 원주 형상 돌기(42h) 이외의 공간부가 제 2 가스 확산 공간(42d)으로 되어 있다. 제 2 가스 확산 공간(42d)은 상기 가스 확산판(42)을 수직으로 관통하여 형성된 제 2 가스 통로(42g)를 경유하여 샤워 베이스(41)의 제 2 가스 도입로(41b)에 연통한다. 원주 형상 돌기(42h)의 일부에는, 피처리체의 영역과 동일 영역 이상, 바람직하게는 10% 이상의 영역까지, 중심부에 제 1 가스 통로(42f)가 관통하여 형성되어 있다. 이 원주 형상 돌기(42h)의 높이는 제 2 가스 확산부(42b)의 깊이와 거의 동일하게 이루어져 있고, 가스 확산판(42)의 하측에 밀착하는 샤워 플레이트(43)의 상면에 밀착하고 있다. 또한, 원주 형상 돌기(42h) 중 제 1 가스 통로(42f)가 형성된 것은, 하측에 밀착하는 샤워 플레이트(43)의 후술하는 제 1 가스 토출구(43a)와 제 1 가스 통로(42f)가 연통하도록 배치되어 있다. 또한, 원주 형상 돌기(42h) 전체에 제 1 가스 통로(42f)가 형성되어 있어도 좋다.

도 12에 확대하여 도시하는 바와 같이, 상기 전열 기둥(42e)의 직경(d0)은 예컨대 2~20㎜이며, 바람직하게는 5~12㎜이다. 또한, 인접하는 전열 기둥(42e)의 간격(d1)은 예컨대 2㎜~20㎜이고, 바람직하게는 2~10㎜이다. 또한, 복수의 전열 기둥(42e)의 단면적의 합계값(S1)의 제 1 가스 확산부(42a)의 단면적(S2)에 대한 비[면적비(R)=(S1/S2)]가 0.05~0.50이 되도록 전열 기둥(42e)이 배치되는 것이 바람직하다. 이 면적비(R)가 0.05보다 작으면 샤워 베이스(41)에 대한 열전달 효율 향상 효과가 작아져 방열성이 나빠지고, 반대로 0.50보다 크면 제 1 가스 확산 공간(42c)에 있어서의 가스의 유로 저항이 커져서 가스류의 불균일이 발생하고, 기판에 성막했을 때에 면내의 막두께의 격차(불균일성)가 커질 우려가 있다. 또한, 본 실시 형태에서는, 도 12에 도시하는 바와 같이, 인접하는 제 1 가스 통로(42f)와 전열 기둥(42e) 사이의 거리가 일정하게 되도록 되어 있다. 그러나, 이러한 형태에 한정하지 않고, 전열 기둥(42e)은 제 1 가스 통로(42f) 사이에 있으면 어떤 배치에서도 좋다.

또한, 전열 기둥(42e)의 단면 형상은, 도 12에 도시하는 원형 이외에 타원형 등의 곡면 형상이면 유로 저항이 적으므로 바람직하지만, 도 13에 도시하는 삼각형, 도 14에 도시하는 4각형, 도 15에 도시하는 팔각형 등의 다각형 기둥이어도 좋 다.

또한, 전열 기둥(42e)의 배열은 격자 형상 또는 지그재그 형상으로 배열되는 것이 바람직하고, 제 1 가스 통로(42f)는 전열 기둥(42e)의 배열의 격자 형상 또는 지그재그 형상의 중심으로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 전열 기둥(42e)이 원주인 경우에는, 지름(d0) : 8㎜, 간격(d1) : 2㎜의 치수로 전열 기둥(42e)을 격자 형상 배치함으로써, 면적비(R)는 0.44가 된다. 이러한 전열 기둥(42e)의 치수 및 배치에 의해, 열전도 효율 및 가스류의 균일성을 어느 정도 높게 유지할 수 있다. 또한, 면적비(R)는 각종 가스에 따라 적당하게 설정해도 좋다.

또한, 제 1 가스 확산부(42a)의 주변부 근방[내주 O링 홈(41d)의 외측 근방]의 복수 개소에는, 상기 제 1 가스 확산부(42a)내의 전열 기둥(42e)의 상단부를 상측의 샤워 베이스(41)의 하면에 밀착시키기 위한 복수의 확산판 고정 나사(41k)가 설치되어 있다. 이 확산판 고정 나사(41k)에 의한 체결력에 의해, 제 1 가스 확산부(42a)내의 복수의 전열 기둥(42e)이 샤워 베이스(41)의 하면에 확실하게 밀착하고 열전도 저항이 감소하여 전열 기둥(42e)에 의한 확실한 열전도 효과를 얻을 수 있다. 고정 나사(41k)는 제 1 가스 확산부(42a)의 전열 기둥(42e)에 장착되어도 좋다.

제 1 가스 확산부(42a)내에 설치된 복수의 전열 기둥(42e)은 격벽과 같이 공간을 구획하지 않으므로, 제 1 가스 확산 공간(42c)은 분단되지 않고 연속적으로 형성되어 있고, 제 1 가스 확산 공간(42c)에 도입된 가스는, 그 전체에 걸쳐서 확산한 상태에서 하측으로 토출시킬 수 있다.

또한, 본 발명자의 검토 결과에 따르면, 가스 확산 공간에 있어서의 가스의 확산성은 샤워 헤드로 가스를 도입하는 가스 배관의 수직부의 길이에 의존하고, 수직부의 길이가 충분히 길면, 가스 도입부에서 관성이나 진행 방향의 변화에 의해 기우는 것이 방지되고, 가스 확산 공간에 있어서의 가스의 균일 확산성을 양호한 것으로 할 수 있음이 밝혀졌다. 수직부의 길이가 작으면, 가스 확산 공간으로 가스가 비스듬히 공급됨으로써, 가스의 관성이나 흐름 방향의 변화에 의한 압력 변동에 의해 가스 도입부의 내부에 있어서 가스의 압력 분포가 불균일로 된다. 특히, 원료 가스의 경우에는, 이 가스의 압력 분포의 불균일에 의해 성막 처리의 균일성이 손상된다. 그리고, 이 불균일은 이용되는 가스의 비중의 증가에 따라 현저해진다.

다음에, 가스를 도입하는 배관의 수직부의 길이와 가스 도입부로부터 도입되는 가스의 유속 분포의 시뮬레이션 결과에 대하여 설명한다. 여기에서는, 계산 모듈로서 가스 흐름의 정상 계산을 이용하고, 도 16에 도시하는 바와 같이, 배관을 수평부(P_H) 및 90°굴곡시킨 수직부(P_V)를 갖는 것으로 하고, 조건으로서, 배관 직경을 11㎜φ, 가스·벽면 온도를 210℃로 하고, 유입 가스를 불활성 가스인 Ar 가스 및 유기 가스인 초산 부틸을 미리 균일 혼합한 것으로 하고, 유입 단부에 있어서의 Ar 가스 유량을 300mL/분(가스), 초산 부틸 유량을 1.2mL/분(액체)의 고정값으로 하고, 배관의 유출측의 압력을 319.2Pa(2.4Torr)의 고정값으로서, 수직부(P_V)의 길이(H)를 46㎜, 92㎜, 138㎜로 변화시켜서 계산했다. 또한, 유출측의 압력은 압력 손실의 식인 하겐·포아제유(Hagen-Poisuille)의 식으로부터의 추정값이다.

그 결과를 도 17에 도시한다. 도 17은 횡축에 배관내의 직경방향의 위치로 하고 종축에 유속으로 하여 이들의 관계를 도시하는 그래프이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, H가 46㎜로 작을 경우에는 가스의 유속 분포가 불균일로 되고 있지만, H가 92㎜, 138㎜로 증가함에 따라서, 가스의 유속 분포가 균일해지는 것을 안다. 수직부(P_V)의 길이(H)가 138㎜인 경우에, 가스의 유입량을 50~500%에 변화시켜도 가스 공급량의 격차는 2%보다 작고, 가스 공급 균일성이 실현되고, 성막된 막의 면내 균일성도 높은 것이 되었다.

또한, 상술한 바와 같이 제 1 가스 확산 공간(42c)이 연속적으로 형성되어 있기 때문에, 제 1 가스 확산 공간(42c)에는 하나의 제 1 가스 도입로(41a) 및 원료 가스 배관(51)을 거쳐서 원료 가스를 도입할 수 있고, 원료 가스 배관(51)의 샤워 헤드(40)에 대한 접속 개소의 삭감 및 설치 경로의 간소(단축)화를 실현할 수 있다. 이 결과, 원료 가스 배관(51)의 경로의 단축에 의해, 가스 공급원(60)으로부터 배관 패널(61)을 거쳐서 공급되는 원료 가스의 공급/공급 정지의 제어 정밀도가 향상시키는 동시에, 장치 전체의 설치 스페이스의 삭감을 실현할 수 있다.

도 1에 도시하는 바와 같이, 원료 가스 배관(51)은 전체로서 아치형상으로 구성되고, 원료 가스가 수직하게 상승하는 수직 상승 부분(51a), 거기에 연속하는 비스듬하게 상측으로 상승하는 경사 상승 부분(51b), 거기에 연속하는 하강 부분(51c)을 갖고 있고, 수직 상승 부분(51a)과 경사 상승 부분(51b)의 접속 부분, 경사 상승 부분(51b)과 하강 부분(51c)의 접속 부분은 완만한(곡률반경이 큰) 만곡 형상으로 되어 있다. 이로써, 원료 가스 배관(51)의 도중에 압력 변동을 방지할 수 있다.

상술한 가스 확산판(42)의 하면에는, 가스 확산판(42)의 상면으로부터 삽입되고, 그 원주방향으로 배열된 복수의 고정 나사(42j, 42m, 42n)를 거쳐서 샤워 플레이트(43)가 부착되어 있다. 이와 같이 가스 확산판(42)의 상면으로부터 이들 고정 나사를 삽입하는 것은, 샤워 플레이트(40)의 표면에 나사산 또는 나사 홈을 형성하면 샤워 헤드(40)의 표면에 성막된 막이 벗겨지기 쉬워지기 때문이다. 이하, 샤워 플레이트(43)에 대해서 설명한다. 도 8은 이 샤워 플레이트(43)의 상측의 평면도이고, 도 11은 도 8에 있어서 XI-XI선으로 표시되는 부분의 단면도이다.

이 샤워 플레이트(43)에는, 복수의 제 1 가스 토출구(43a) 및 복수의 제 2 가스 토출구(43b)가 교대로 나란하도록 배치 형성되어 있다. 즉, 복수의 제 1 가스 토출구(43a) 각각은 상측의 가스 확산판(42)의 복수의 제 1 가스 통로(42f)에 연통하도록 배치되고, 복수의 제 2 가스 토출구(43b)는 상측의 가스 확산판(42)의 제 2 가스 확산부(42b)에 있어서의 제 2 가스 확산 공간(42d)에 연통하도록, 즉 복수의 원주 형상 돌기(42h)의 간격으로 배치되어 있다.

이 샤워 플레이트(43)에서는, 산화제 가스 배관(52)에 접속되는 복수의 제 2 가스 토출구(43b)가 최외주에 배치되고, 그 내측에, 제 1 가스 토출구(43a) 및 제 2 가스 토출구(43b)가 교대로 균등하게 배열된다. 이 교대로 배열된 복수의 제 1 가스 토출구(43a) 및 제 2 가스 토출구(43b)의 배열 피치(dp)는 일례로서 7㎜, 제 1 가스 토출구(43a)는 예컨대 460개, 제 2 가스 토출구(43b)는 예컨대 509개이다. 이들의 배열 피치(dp) 및 개수는 피처리체의 사이즈, 성막 특성에 따라 적절하게 설정된다.

샤워 헤드(40)를 구성하는, 샤워 플레이트(43), 가스 확산판(42) 및 샤워 베이스(41)는 주변부에 배열된 적층 고정 나사(43d)를 거쳐서 체결되어 있다.

또한, 적층된 샤워 베이스(41), 가스 확산판(42), 샤워 플레이트(43)에는, 열전대(10)를 장착하기 위한 열전대 삽입 구멍(41i), 열전대 삽입 구멍(42i), 열전대 삽입 구멍(43c)이 두께 방향에 겹치는 위치에 설치되고, 샤워 플레이트(43)의 하면이나, 샤워 헤드(40)의 내부의 온도를 측정하는 것이 가능하게 되어 있다. 열전대(10)를 중심과 외주부에 설치하고, 샤워 플레이트(43)의 하면의 온도를 더욱 균일하게 정밀도 좋게 제어할 수도 있다. 이로써 기판을 균일하게 가열할 수 있으므로, 면내 균일한 성막이 가능하다.

샤워 헤드(40)의 상면에는, 외측과 내측으로 분할된 환형의 복수의 히터(91)와, 히터(91) 사이에 설치되고, 냉각수 등의 냉매가 유통하는 냉매 유로(92)로 이루어지는 온도 제어 기구(90)가 배치되어 있다. 열전대(10)의 검출 신호는 온도 제어기(110)에 입력되고, 온도 제어기(110)는 이 검출 신호에 근거하여, 히터 전원 출력 유닛(93) 및 냉매원 출력 유닛(94)에 제어 신호를 출력하고, 온도 제어 기구(90)에 피드백하여, 샤워 헤드(40)의 온도를 제어하는 것이 가능하게 되어 있다.

다음에, 도 18을 참조하여 샤워 헤드(40)를 거쳐서 처리 용기(2)내에 각종 가스를 공급하기 위한 가스 공급원(60)에 대해서 설명한다.

가스 공급원(60)은 원료 가스를 생성하기 위한 기화기(60h)와, 이 기화기(60h)에 액체 원료(유기 금속 화합물)를 공급하는 복수의 원료 탱크(60a 내지 60c) 및 용매 탱크(60d)를 구비하고 있다. 그리고, PZT의 박막을 형성할 경우에는, 예를 들면, 유기 용매에 소정 온도로 조정된 액체 원료로서, 원료 탱크(60a)에는 Pb(thd)₂가 저류되고, 원료 탱크(60b)에는 Zr(OiPr)(thd)₃이 저류되고, 원료 탱크(60c)에는 Ti(OiPr)₂(thd)₂가 저류되어 있다.

또한, 용매 탱크(60d)에는 CH₃COO(CH₂)₃CH₃이 저류되어 있다.

복수의 원료 탱크(60a 내지 60c)는 유량계(60f), 원료 공급 제어 밸브(60g)를 거쳐서 기화기(60h)에 접속되어 있다. 이 기화기(60h)에는, 퍼지 가스 공급 제어 밸브(60j), 유량 제어부(60n) 및 혼합 제어 밸브(60p)를 거쳐서 캐리어(퍼지) 가스원(60i)이 접속되고, 이로써 각각의 액체 원료 가스가 기화기(60h)에 도입된다.

용매 탱크(60d)는 유체 유량계(60f), 원료 공급 제어 밸브(60g)를 거쳐서 기화기(60h)에 접속되어 있다. 그리고, 압송용 가스원의 He 가스를 복수의 원료 탱크(60a 내지 60c) 및 용매 탱크(60d)에 도입하고, He 가스의 압력에 의해 각각의 탱크로부터 공급되는 각 액체 원료 및 용매는 소정의 혼합비로 기화기(60h)에 공급되고, 기화되어서 원료 가스로서 원료 가스 배관(51)에 송출되고, 밸브 블록(61)에 설치된 밸브(62a)를 거쳐서 샤워 헤드(40)에 도입된다.

또한, 가스 공급원(60)에는, 퍼지 가스 유로(53, 19) 등에, 퍼지 가스 공급 제어 밸브(60j), 밸브(60s, 60x), 유량 제어부(60k, 60y), 밸브(60t, 60z)를 거쳐서, 예컨대 Ar, He, N₂ 등의 불활성 가스를 공급하는 캐리어(퍼지) 가스원(60i) 및 산화제 가스 배관(52)에, 산화제 가스 공급 제어 밸브(60r), 밸브(60v), 유량 제어부(60u), 밸브 블록(61)에 설치된 밸브(62b)를 거쳐서, 예컨대 NO₂, N₂O, O₂, O₃, NO 등의 산화제(가스)를 공급하는 산화제 가스원(60q)이 설치된다.

또한, 캐리어(퍼지) 가스원(60i)은 원료 공급 제어 밸브(60g)가 닫힌 상태에서, 밸브(60w), 유량 제어부(60n) 및 혼합 제어 밸브(60p)를 통하여 캐리어 가스를 기화기(60h)내에 공급함으로써, 필요에 따라서, 기화기(60h)내의 불필요한 원료 가스를 Ar 등으로 이루어지는 캐리어 가스에 의해 원료 가스 배관(51)의 배관내를 포함하여 퍼지 가능하게 되어 있다. 마찬가지로, 캐리어(퍼지) 가스원(60i)은 혼합 제어 밸브(60m)를 거쳐서 산화제 가스 배관(52)에 접속되고, 필요에 따라서, 배관내 등의 산화제 가스나 캐리어 가스를 Ar 등의 퍼지 가스로 퍼지 가능한 구성으로 되어 있다. 또한, 캐리어(퍼지) 가스원(60i)은 밸브(60s), 유량 제어부(60k), 밸브(60t), 밸브 블록(61)에 설치된 밸브(62c)를 거쳐서, 원료 가스 배관(51)의 밸브(62a)의 하류측에 접속되고, 밸브(62)를 닫은 상태에 있어서의 원료 가스 배관(51)의 하류측을 Ar 등의 퍼지 가스로 퍼지 가능한 구성으로 되어 있다.

다음에, 이와 같이 구성되는 성막 장치의 동작에 대해서 설명한다.

우선, 처리 용기(2)내는, 바닥부 배기 유로(71), 배기 합류부(72), 상승 배기 유로(73), 횡방향 배기관(74) 및 하강 배기 유로(75)를 경유한 배기 경로에서 도시하지 않는 진공 펌프에 의해 배기됨으로써, 예컨대 100~550Pa 정도의 진공도로 된다.

이 때, 캐리어(퍼지) 가스원(60i)으로부터 퍼지 가스 유로(19)를 경유하여 복수의 가스 배출 구멍(19)으로부터 가스 실드(17)의 배면(하면)측에는 Ar 등의 퍼지 가스가 공급되고, 이 퍼지 가스는 가스 실드(17)의 구멍(17a)을 통과하여 탑재대(5)의 배면측에 유입하고, 실드 베이스(8)의 간극을 경유하여, 바닥부 배기 유로(71)에 흘러 들어오고, 가스 실드(17)의 하측으로 위치하는 투과창(2d)으로의 박막의 퇴적이나 에칭 등의 데미지를 방지하기 위한 정상적인 퍼지 가스류가 형성되어 있다.

이 상태의 처리 용기(2)에 있어서, 도시하지 않은 로봇 핸드 기구 등에 의해, 리프트 핀(12)을 탑재대(5)상에 돌출하도록 상승시키고, 게이트 밸브(16), 웨이퍼 출입구(15)를 경유하여 웨이퍼(W)를 반입하고, 도시하지 않은 로봇 핸드 기구 등에 의해, 리프트 핀(12)에 탑재되어 게이트 밸브(16)를 닫는다.

다음에, 리프트 핀(12)을 강하시켜서 웨이퍼(W)를 탑재대(5)상에 탑재하는 동시에, 하측의 도시하지 않는 램프 유닛을 점등시켜서 열선을 투과창(2d)을 거쳐서 탑재대(5)의 하면(배면)측에 조사하고, 탑재대(5)에 탑재된 웨이퍼(W)를, 예컨대 450℃~700℃ 사이에서, 예컨대 500℃의 온도가 되도록 가열한다.

그리고, 이와 같이 가열된 웨이퍼(W)에 대하여, 샤워 헤드(40)의 하면의 샤워 플레이트(43)의 복수의 제 1 가스 토출구(43a) 및 제 2 가스 토출구(43b)로부 터, 예컨대 Pb(thd)₂, Zr(OiPr)(thd)₃, Ti(OiPr)₂(thd)₂가 소정 비율(예컨대 PZT를 구성하는 Pb, Zr, Ti, O 등의 원소가 소정의 화학량 이론비가 되도록 한 비율)로 혼합된 원료 가스 및 NO₂ 등의 산화제(가스)를, 가스 공급원(60)에 의해 토출 공급하고, 이들 원료 가스나 산화제 가스의 각각의 열분해 반응이나 상호간의 화학 반응으로, 웨이퍼(W)의 표면에는, PZT로 이루어지는 박막이 형성된다.

즉, 가스 공급원(60)의 기화기(60h)로부터 도래하는 기화된 원료 가스는, 캐리어 가스와 함께 원료 가스 배관(51)으로부터 가스 확산판(42)의 제 1 가스 확산 공간(42c), 제 1 가스 통로(42f), 샤워 플레이트(43)의 제 1 가스 토출구(43a)를 경유하여, 웨이퍼(W)의 상부 공간에 토출 공급된다. 마찬가지로, 산화제 가스원(60q)으로부터 공급되는 산화제 가스는, 산화제 가스 배관(52), 산화제 가스 분기 배관(52a), 샤워 베이스(41)의 제 2 가스 도입로(41b), 가스 확산판(42)의 제 2 가스 통로(42g)를 경유하여 제 2 가스 확산 공간(42d)에 도달하고, 샤워 플레이트(43)의 제 2 가스 토출구(43b)를 경유하여 웨이퍼(W)의 상부 공간에 토출 공급된다. 원료 가스와 산화성 가스는 각각 샤워 헤드(40)내로 혼합하지 않도록 처리 용기(2)내에 공급된다. 그리고, 이 원료 가스 및 산화제 가스의 공급 시간의 제어에 의해, 웨이퍼(W)상에 형성되는 박막의 막두께가 제어된다.

종래의 샤워 헤드에서는, 탑재대로부터 열 복사를 받았을 때에, 외주측 부분에서는 비교적 양호한 열전달을 실행하기 위해서 온도를 억제할 수 있는 것중, 그 제 1 가스 확산부(42a)에 해당하는 부분은 대략 모두 공간으로 되어 있어서 공간 영역이 크기 때문에, 단열 효과에 의해 열전달이 충분히 행하여지지 않고 온도가 높아지고, 샤워 헤드 표면에 온도차가 형성되는 동시에, 성막 처리를 연속적으로 실행함으로써, 샤워 헤드 중앙부의 온도 상승이 현저해지는 것이 문제가 되고 있었다.

이에 대하여, 본 실시 형태의 경우에는, 탑재대(5)로부터의 복사열은 샤워 플레이트(43)에 전달하지만, 그 열은 가스 확산판(42)의 제 2 가스 확산부(42b)에 설치된 복수의 원주 형상 돌기(42h)에 전달되어 가스 확산판(42)에 도달하고, 또한 제 1 가스 확산부(42a)에 설치된 복수의 전열 기둥(42e)에 전달되어 샤워 베이스(41)에 도달한다. 즉, 샤워 플레이트(43)로부터의 열전달 효율이 양호하게 되어서 방열 효과가 향상하고, 대기측의 최상부의 샤워 베이스(41)의 중앙부에 효율적으로 전달되어, 이 샤워 베이스(41)로부터 대기 중에 방산된다. 이 때문에, 본 실시 형태의 경우에는, 탑재대(5)를 상술한 바와 같은 300℃~700℃의 고온으로 가열할 경우에도, 샤워 헤드(40)의 표면(하면)의 온도를 종래에 비해 낮게 하는 것이 가능하다. 또한, 전열 기둥이 존재하지 않을 경우에는, 샤워 헤드 상면에 온도 제어 기구를 설치해도, 샤워 헤드(40)의 내부측에 유효하게 열전도할 수 있지 않기 때문에, 균일한 온도 제어가 실질적으로 곤란했지만, 본 실시 형태에서는 전열 기둥(42e)의 존재에 의해 샤워 헤드(40)의 상면에 설치된 온도 제어 기구(90)에 의해 샤워 헤드(40)의 균일한 온도 제어가 가능해진다.

도 19에, 전열 기둥을 갖는 본 실시 형태의 샤워 헤드와 종래의 공동 상태의 가스 확산 공간을 갖는 샤워 헤드의 온도 분포의 시뮬레이션 결과의 일예를 도시한 다. 여기에서는 기판으로서 200㎜ 웨이퍼를 이용한 경우에 대해서 도시하고, 종래의 공동 상태의 가스 확산 공간을 갖는 샤워 헤드와, 5×5㎜에서 높이 10㎜의 4각 기둥의 전열 기둥을 설치했을 경우(본 실시 형태의 시뮬레이션 모델 1)와, 12×12㎜에서 높이 10㎜의 4각 기둥의 전열 기둥을 설치했을 경우(본 실시 형태의 시뮬레이션 모델 2)에 대해서 시뮬레이션을 수행했다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 종래의 샤워 헤드에서는, 샤워 헤드 전체의 온도가 높아지고, 더구나 웨이퍼의 평면방향에 있어서의 온도 분포도 불균일해진다. 이에 대하여, 본 실시 형태의 시뮬레이션 모델 1에서는, 종래 기술의 경우보다도 샤워 헤드의 온도는 낮아지고, 온도 분포의 균일성도 향상했다. 또한, 본 실시 형태의 시뮬레이션 모델 2에서는, 더욱 샤워 헤드의 온도가 낮아지는 동시에, 온도 분포의 균일성도 보다 양호하게 되었다. 이 결과로, 전열 기둥을 갖는 본 실시 형태의 샤워 헤드를 이용함으로써, 원료 가스의 열분해 반응으로 웨이퍼(W)상에 형성되는 박막의 막두께나 막 품질 분포의 웨이퍼(W)에 있어서의 면내 균일성이 향상하는 것을 알았다. 또한, 본 시뮬레이션에서는 전열 기둥으로서 4각 기둥의 것을 이용했지만, 가스의 흐름의 컨덕턴스를 고려하면 원주 형상이 바람직하다.

또한, 탑재대(5)를 실제로 상술한 바와 같은 300℃~700℃의 고온으로 가열할 경우에도, 샤워 헤드(40)의 표면(하면)의 온도는, 종래에 비해, 예컨대 약 10℃ 낮게 억제 가능한 것이 확인되었다. 예를 들면, 탑재대(5)의 온도를 524℃, 653℃로 설정하고, 샤워 헤드(40)의 온도를 160℃로 설정한 경우, 종래의 실제의 샤워 헤드에서는, 탑재대로부터의 복사열에 의해, 그 온도가 각각 174℃ 정도 및 182℃ 정도 까지 상승한 것에 대해, 본 실시 형태의 경우에는, 각각 164℃ 정도, 172℃ 정도까지의 상승으로 억제하는 것이 가능했다.

도 20은 탑재대의 온도를 653℃로 설정하고, 샤워 헤드의 온도를 160℃로 설정한 경우에 있어서의, 본 실시 형태의 샤워 헤드(40)와 종래의 샤워 헤드의 온도를, 도 21에 도시하는 각 측정 지점마다 비교하여 도시하는 선도이지만, 이 도면에 도시하는 바와 같이, 본 실시 형태에서는, 전열 기둥(42e)의 효과에 의해, 샤워 헤드의 하면[샤워 플레이트(43)]의 온도가 종래 샤워 헤드보다 낮을 뿐만 아니라, 중앙부와 주변부의 온도 분포의 균일화도 달성할 수 있는 것이 확인되었다. 구체적으로는, 전열 기둥 형성 영역(웨이퍼 배치 영역내)의 측정 지점 2~6에서 비교하면, 탑재대로부터의 복사열에 의해 상승한 샤워 헤드 하면의 온도가 종래 샤워 헤드로 180.1~191.1℃로 높고, 더구나 ΔT가 11℃이던 것에 대해, 본 실시 형태의 샤워 헤드에서는 172.2~175.8℃로 종래보다도 저하하고, ΔT가 3.6℃와 샤워 헤드 하면의 중앙부와 주변부의 온도 분포도 5℃ 이내로 종래 샤워 헤드보다도 균일하게 제어되어 있는 것이 확인되었다.

여기서, 원료 가스를 구성하는 Pb(thd)₂, Zr(OiPr)(thd)₃, Ti(OiPr)₂(thd)₂의 분해 온도는, 각각, 230℃, 230℃, 235℃ 정도이지만, 실제는, 샤워 헤드(40)의 내부의 온도가 220℃ 이상인 경우, 원료 가스의 샤워 헤드(40)내의 유통 경로의 고온부에서 불균일한 상기 원료 가스(성막 원료)의 열분해가 일어나고, 웨이퍼(W)에 형성되는 박막의 막 조성의 제어성, 균일성에 악영향을 주는 것이 우려된다. 또한, 이 샤워 헤드(40)내에서의 원료 가스의 열분해에 의해 생성된 고형물은 이물질이 되어서 웨이퍼(W)에 부착되고, 성막 결함의 한가지 원인이 된다. 특히, Pb(thd)₂는, 최종적인 열분해 온도는 220~240℃이기 때문에, 샤워 헤드(40)의 온도는 220℃ 미만으로 한다. 또한, 부분적인 열분해는 150℃로부터 개시되는 것이 알려져 있기 때문에 샤워 헤드(40)의 온도는 150℃ 이상으로 한다. 따라서, 샤워 헤드(40)의 온도는, 바람직하게는 160~180℃, 예컨대 170℃로 한다. 상술한 도 20으로부터 명확한 바와 같이, 전열 기둥(42e)을 구비한 본 실시 형태의 샤워 헤드(40)에 있어서는, 상술한 바와 같이 거의 전역에서 종래의 샤워 헤드의 경우보다도 측정 온도가 낮고, 상술한 바람직한 170℃ 전후로 제어되고 있고, 전열 기둥(42e)의 방열 효과에 의한 샤워 헤드(40)내에 있어서의 원료 가스의 열분해 반응의 억제 효과를 기대할 수 있다.

본 실시 형태의 경우, 상술한 바와 같이 샤워 헤드(40)의 온도는 170℃ 정도 이하로 유지되기 때문에, 샤워 헤드(40)의 내부에 있어서의 원료 가스의 유통 경로에서 바람직하지 않은 열분해가 발생하는 것이 확실하게 회피되고, 웨이퍼(W)에는, 원하는 조성을 갖고, 균일한 막두께의 PZT 등의 박막이 형성된다.

[제 2 실시 형태]

다음에, 본 발명의 제 2 실시 형태에 대해서 설명한다.

상기 제 1 실시 형태에 있어서는, 전열 기둥(42e)을 설치한 샤워 헤드(40)를 채용함으로써, 전열 기둥(42e)을 거쳐서 샤워 헤드(40)의 이면측에서 방열가능한 구조로 하고, 또 온도 제어 기구(90)에 의해 샤워 헤드(40)의 온도 제어를 가능하게 하고 있지만, 샤워 헤드(40)의 표면에 막 형성되었을 경우에는, 막 형성 이전에는 반사하고 있었던 열이 흡수되고, 전열 기둥(42e) 및 온도 제어 기구(90)만으로는 시간 경과적인 온도 상승을 충분히 억제할 수 없는 경우가 생기고, 막 품질이나 막 조성의 면간 불균일의 원인이 된다.

여기에서, 본 실시 형태에서는, 이러한 결함을 해소할 수 있는 구성을 채용한다. 도 22는 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 성막 장치를 도시하는 단면도이고, 도 23은 그 평면도이다. 이 성막 장치의 기본 구성은 제 1 실시 형태의 성막 장치와 동일하기 때문에 기본적으로 도 1과 동일한 것에는 동일 부호를 붙여서 설명을 생략한다. 또한, O링, O링 홈, 나사 등에 대해서는, 도 1과 완전히 같기 때문에, 부호도 생략하고 있다.

본 실시 형태에 있어서는, 제 1 실시 형태에 있어서의 히터(91) 및 냉매 유로(92) 이외에, 내측의 히터(91)의 또한 내측 부분에 설치된 방열 부재(121)를 갖는 샤워 헤드(40)의 온도 제어 기구(120)를 갖고 있다. 방열 부재(121)는 알루미늄, 동, 알루미늄 합금, 동 합금 등의 열전도성의 양호한 재료로 구성되어 있고, 샤워 헤드(40)의 상면의 내측 부분(전열 기둥 형성 영역)에 부착되고, 샤워 헤드(40)에 접속된 접속부(122)와, 접속부(122)의 상단에 설치되고 외측으로 넓어지도록 부채 형상을 하는 히트 싱크 플레이트(열방산부)(123)를 갖고 있다. 또한, 히터(91)로의 통전 및 냉매 유로(92)에 통류시키는 냉매의 온도나 유량 등은 제 1 실시 형태와 같이 제어된다.

이 방열 부재(121)에 있어서는, 샤워 헤드(40)의 열이 접속부(122)를 거쳐서 히트 싱크 플레이트(123)에 도달하고, 히트 싱크 플레이트(123)의 면으로부터 방산된다. 즉, 방열 부재(121)는 샤워 헤드(40)의 중심부의 열을 외기에 방산시키는 기능을 갖고 있다. 또한, 방열 부재(121)의 히트 싱크 플레이트(123)는 온도 제어 기구(120)의 냉매 유로(92)에 접촉하고 있고, 이로써 더욱 냉각 효율을 높이고 있다.

이와 같이, 방열 부재(121)를 설치함으로써, 성막시에 있어서 샤워 헤드(40)의 표면에 막 형성되어 샤워 헤드(40)의 반사율이 저하하고, 샤워 헤드(40)가 탑재대(5)측으로부터의 열을 흡수해도, 샤워 헤드(40)의 중앙부의 열이 전열 기둥(42e) 및 방열 부재(121)를 거쳐서 방산되므로, 샤워 헤드(40)의 열을 유효하게 방산시킬 수 있고, 샤워 헤드(40)의 온도를 균일하게 제어할 수 있는 동시에, 시간 경과적인 온도 상승을 억제하여 고밀도로 온도 제어를 실행할 수 있다.

이와 같이 샤워 헤드(40)의 내부의 열방산을 유효하게 실행할 수 있으므로, 성막시에 샤워 헤드(40)의 온도가 시간 경과적으로 상승하는 것을 방지하고, 또한 샤워 헤드의 균열성을 향상시킬 수 있고, 샤워 헤드(40)의 온도 제어를 안정하게 실행할 수 있다. 또한, 방열 부재의 형상은 한정되지 않고, 요구되는 방열 능력에 따라 적절하게 설정하면 좋다.

다음에, 실제로 이러한 온도 제어를 수행한 경우의 효과에 대해서 설명한다.

도 24는 (a) 전열 기둥을 설치하지 않는 종래의 샤워 헤드, (b) 전열 기둥을 설치한 제 1 실시 형태의 샤워 헤드, (c) 전열 기둥 및 방열 부재를 설치한 제 2 실시 형태의 샤워 헤드를 이용하여 PZT막을 연속적으로 성막 처리했을 때의 처리 매수와 샤워 헤드의 온도의 관계를 도시한 도면이다. 이 도면으로부터 명확한 바와 같이, (a)의 전열 기둥을 설치하지 않는 종래의 샤워 헤드의 경우, 성막 처리 매수가 증가함에 따라서 샤워 헤드 온도가 급격하게 상승하고 있지만, (b)와 같이 전열 기둥을 이용함으로써 샤워 헤드의 온도 상승이 대폭 억제되고, (c)와 같이 전열 기둥에 추가하여 또다른 방열 부재를 이용함으로써, 샤워 헤드의 온도 상승이 거의 발생되지 않고, 고밀도로 샤워 헤드의 온도 제어가 이루어지고 있는 것이 확인되었다. 이와 같이, 전열 기둥+방열 부재로 한 (c)는 샤워 헤드의 온도가 시간 경과적으로 안정하고 있기 때문에, 300장 성막 후에도 PZT막의 Pb/(Zr+Ti)비 및 막두께의 면간 불균일이 각각 ±1.9% 및 ±2.0%이고, (b)의 경우가 각각 ±2.7% 및 ±2.1%인 것에 비해 프로세스의 균일성이 양호했다. 이에 대하여, 전열 기둥을 설치하지 않는 (a)은 샤워 헤드의 온도 변화가 크기 때문에, PZT막의 Pb/(Zr+Ti)비 및 막두께의 면간 불균일이 각각 ±7.3% 및 ±4.6%로 극히 높았다.

[제 3 실시 형태]

다음에, 제 3 실시 형태에 대해서 설명한다.

도 22 및 도 23의 예와 동등한 샤워 헤드의 고밀도의 온도 제어를 실현하기 위해서는, 가열 및 냉각이 샤워 헤드(40)의 상면의 넓은 범위에서 수행되도록 가열 수단 및 냉각 수단을 배치하는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는 그러한 관점으로부터, 도 25에 도시하는 바와 같이, 샤워 헤드(40)의 상면에 환형의 히터(131a, 131b, 131c)와 환형의 냉매 유로(132a, 132b, 132c)를 교대로 설치해서 온도 제어 기구(130)를 구성하고, 이로써 샤워 헤드(40)의 상면의 대략 전면을 가열 냉각 가능하게 하고 있다. 이들 히터(131a, 131b, 131c)로의 급전 제어 및 냉매 유로(132a, 132b, 132c)를 통류하는 냉매의 온도나 유량의 제어는, 도시하지 않는 열전대의 검출 신호에 근거하여, 제 1 실시 형태에 있어서의 제어기(110)에 의한 제어와 같은 피드백 제어에 의해 수행된다. 이 경우에, 히터(131a, 131b, 131c)의 통전, 냉매 유로(132a, 132b, 132c)에 흘리는 냉매의 온도 및/또는 유량을 일괄해서 제어하도록 해도 좋지만, 이들을 독립으로 제어해서 존 제어하도록 함으로써, 보다 고밀도의 제어를 실행할 수 있다.

또한, 도 26과 같이, 냉매 유로(132a, 132b, 132c) 대신에, 냉각 가스를 샤워 헤드(40)의 상면에 공급하는 냉각 가스 공급 장치(133a, 133b, 133c)를 설치한 온도 제어 기구(130')를 설치해도 좋다. 이로써, 샤워 헤드(40) 상면의 적당한 부분에 냉각 가스를 공급해서 샤워 헤드(40)를 냉각하도록 할 수 있다. 이 경우에는, 가스의 공급량을 제어함으로써, 샤워 헤드(40)의 냉각을 제어할 수 있다. 이 경우에도, 일괄 제어 및 존 제어의 어느 것을 채용할 수 있다. 냉각 가스 공급 장치(133a, 133b, 133c)는 복수의 냉각 가스 토출구를 원주에 따라 배치한 구조나, 환형의 냉각 가스 토출구를 갖는 구조 등, 각종 구조를 갖는 것을 채용할 수 있다. 이 경우에도 히터(131a, 131b, 131b)로의 급전 제어 및 냉각 가스 공급 장치(133a, 133b, 133c)의 가스 공급량의 제어는, 도시하지 않는 열전대의 검출 신호에 근거하여, 제 1 실시 형태에 있어서의 제어기(110)에 의한 제어와 같은 피드백 제어에 의해 실행할 수 있고, 또한 상술한 바와 같은 존 제어도 가능하다.

또한, 도 27에 도시하는 바와 같이, 복수의 펠티에 소자(Peltier device) 등의 열전 소자(141)를 샤워 헤드(40)의 상면의 대략 전면에 걸쳐서 설치하도록 한 온도 제어 기구(140)를 설치함으로써도 고밀도의 온도 제어를 실현할 수 있다. 열전 소자(141)는 전압을 가함으로써 발열하고, 그 열에 의해 샤워 헤드(40)를 가열할 수 있고, 또한 발열시의 전압과 역전압을 인가함으로써 흡열하고, 샤워 헤드(40)를 냉각할 수 있다. 이 때에, 열전 소자(141)가 흡열된 열을 놓아주기 위한 냉각 수단, 예컨대 냉매 유로를 설치하는 것이 바람직하다. 복수의 열전 소자(141)의 급전 제어도, 도시하지 않는 열전대의 검출 신호에 근거하여, 제 1 실시 형태에 있어서의 제어기(110)에 의한 제어와 같은 피드백 제어에 의해 실행할 수 있다. 또한, 열전 소자(141)의 급전 제어는 일괄로 수행해도 좋지만, 복수의 존으로 나누어 각각 급전 제어하도록 해도 좋다. 예를 들면, 도 28에 도시하는 바와 같이, 샤워 헤드(40)의 상면을, 그 중앙부에 대응하는 중앙 존(142), 그 외측의 중간 존(143), 또 최외측의 외측 존(144)의 동심원 형상의 3개의 존으로 나누고, 이들 3개의 존의 열전 소자(141)로의 급전 제어가 각각 독립해서 수행되도록 해도 좋다. 이로써, 보다 고밀도의 제어를 실시할 수 있다.

또한, 제 3 실시 형태에 있어서, 상기 히터 및 장치 구성의 형편상, 온도 제어 기구를 샤워 헤드(40)의 상면의 대략 전면에 설치할 수 없을 경우에는, 샤워 헤드(40)의 충분히 냉각하고 싶은 부분에 대응하는 표면 위치에 상기 제 2 실시 형태에 있어서의 방열 부재(121)를 설치하는 것이 유효하다.

[제 4 실시 형태]

다음에, 제 4 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 29는 본 발명의 제 4 실시 형태에 따른 성막 장치의 샤워 헤드 부분을 도시하는 단면도이다. 이 성막 장치의 기본 구성은 제 1 실시 형태의 성막 장치와 같기 때문에 기본적으로 도 1과 같은 것에는 동일 부호를 붙여서 설명을 생략한다. 또한, 0링, O링 홈, 나사 등에 대해서는, 도 1과 완전히 같기 때문에, 부호도 생략하고 있다.

본 실시 형태에서는, 샤워 헤드(40)의 온도 제어 기구(150)로서, 상기의 제 2 실시 형태에 있어서의 온도 제어 기구(120)의 구성요소에, 또 히트 싱크 블록(151) 및 모터 팬(152)을 추가한 것이 설치된다. 또한, 도 29에 있어서, 제 2 실시 형태의 온도 제어 기구(120)의 구성요소에 해당하는 것에 대해서는, 제 2 실시 형태와 동일 부호를 부여하고 있다.

히트 싱크 블록(151)은 방열 부재(121)의 히트 싱크 플레이트(123)상에 설치되어 있고, 모터 팬(152)은 히트 싱크 블록(151)상에 설치되어 있다. 그리고, 샤워 헤드(40)의 열이 접속부(122)를 거쳐서 히트 싱크 플레이트(123)에 도달하고, 히트 싱크 플레이트(123)의 면으로부터 히트 싱크 블록(151)에 전열되고, 모터 팬(152)에 의해 강제적으로 방열된다. 이로써, 제 2 실시 형태에 있어서의 방열 방식보다도 더욱 양호한 방열성을 얻을 수 있고, 샤워 헤드(40)의 내부의 열방산을 한층 유효하게 실행할 수 있으므로, 성막시에 샤워 헤드(40)의 균열성을 더욱 향상시키고, 또 시간 경과적으로 온도가 상승하는 것을 방지할 수 있고, 샤워 헤드(40)의 온도 제어를 보다 안정하게 실행할 수 있다. 또한, 모터 팬(152)은 히트 싱크 블록(151)의 측쪽에 설치해도 좋다.

[제 5 실시 형태]

다음에, 제 5 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 30은 본 발명의 제 5 실시 형태에 따른 성막 장치의 샤워 헤드 부분을 도시하는 단면도, 도 31은 그 평면도이다. 이 성막 장치의 기본 구성은 제 1 실시 형태의 성막 장치와 같기 때문에 기본적으로 도 1과 같은 것에는 동일 부호를 붙여서 설명을 생략한다. 또한, O링, 0링 홈, 나사 등에 대해서는, 도 1과 완전히 같기 때문에, 부호도 생략하고 있다.

본 실시형태에서는, 샤워 헤드(40)의 온도 제어 기구(160)로서, 상기의 제 2 실시 형태에 있어서의 온도 제어 기구(120)의 구성요소에, 또 히트 싱크 부재(161), 히트 싱크 부재(161)에 열교환 매체로서의 건조 공기를 공급하는 건조 공기 공급 기구(162) 및 샤워 헤드(40)의 온도에 근거하여 건조 공기의 온도를 제어하는 온도 제어부(163)를 추가한 것이 설치된다. 또한, 도 30 및 도 31에 있어서, 제 2 실시 형태의 온도 제어 기구(120)의 구성요소에 해당하는 것에 대해서는, 제 2 실시 형태와 동일 부호를 붙이고 있다.

히트 싱크 부재(161)는 방열 부재(121)의 히트 싱크 플레이트(123)상에 설치되어 있고, 이 히트 싱크 부재(161)내에는 다수의 핀(fin)(64)이 설치되어 있다. 히트 싱크 부재(161)에는, 건조 공기를 도입하는 도입부(165a) 및 건조 공기를 배출하는 배출부(165b)가 설치되어 있다. 그리고, 건조 공기 공급 기구(162)와 도입부(165a)는 배관(166)으로 접속되어 있고, 배출부(165b)에는 배관(16)7이 접속되어 있다. 이로써, 히트 싱크 부재(161)내에 건조 공기가 흐르게 되어 있다.

배관(166)에는, 상류측에서 순차로, 수동 밸브(168)와, 레귤레이터(169)와, 온도 제어부(163)의 구성요소이기도 한 매스플로우 제어기(170)가 설치되어 있다.

온도 제어부(163)는 온도 제어기(171)를 갖고 있고, 이 온도 제어기(171)는 샤워 헤드(40)의 온도를 검출하는 열전대(10)의 검출 신호를 받아들이고, 이 신호에 근거하여 매스플로우 제어기(170)에 유량 제어 신호를 출력하고, 건조 공기 공급 기구(162)로부터 히트 싱크 부재(161)에 공급하는 건조 공기의 유량을 제어함으로써 샤워 헤드(40)의 온도를 일정하게 제어하는 것이 가능해지고 있다. 이 온도 제어기(171)는 상기 제 1 실시 형태의 온도 제어기(110)와 같이 히터(91)의 온·오프 및 냉매 유로(92)를 통류하는 냉매의 온도 혹은 유량의 제어도 실행하게 되어 있다. 또한, 온도 제어기(171) 및 매스플로우 제어기(170)에는 AC/DC 전원(173)으로부터 급전되게 되어 있다. 또한, 매스플로우 제어기(170)에는 디스플레이(172)가 접속되어 있어, 유량 정보 등이 표시되게 되어 있다.

이러한 구성에 따르면, 샤워 헤드(40)의 열이 접속부(122)를 거쳐서 히트 싱크 플레이트(123)에 도달하고, 히트 싱크 플레이트(123)의 면으로부터 히트 싱크 부재(161)에 전열되고, 그 내부에서 건조 공기 공급 기구(162)로부터 히트 싱크 부재(161)내에 공급된 건조 공기에 의해 조속히 열교환이 수행되어, 방열된다. 특히, 히트 싱크 부재(161)내에는 다수의 핀(164)이 설치되므로, 이로써 지극히 신속한 열교환이 수행된다. 이 때문에, 샤워 헤드(40)의 열방산을 극히 유효하게 실행할 수 있고, 또 공급하는 건조 공기의 유량을 제어함으로써 방열성을 고밀도로 제어할 수 있다. 이 때문에, 성막시에 있어서의 샤워 헤드(40)의 균열성을 더욱 향상시키고, 또 시간 경과적으로 온도가 상승하는 것을 한층 유효하게 방지할 수 있 고, 샤워 헤드(40)의 온도 제어를 제 4 실시 형태보다도 고 레벨로 안정하게 실행할 수 있다.

또한, 열교환 매체로서는 건조 공기에 한정하지 않고 다른 가스를 공급해도 좋다. 또한, 건조 공기 등의 열교환 매체의 유량의 제어로 충분히 샤워 헤드(40)의 온도 제어를 할 수 있으면, 히터(91) 및 냉매 유로(92)는 설치하지 않아도 좋다.

상기 설명에서는, 히트 싱크 부재(161)를 히트 싱크 플레이트(123)상에 설치했지만, 도 32a 및 도 32b에 도시하는 바와 같이, 히트 싱크 플레이트(123)를 설치하지 않고 접속부(122)상에 직접 히트 싱크 플레이트(123)와 같은 부채형을 갖는 히트 싱크 부재(161')를 설치할 수도 있다. 히트 싱크 부재(161')는 내부에 다수의 핀(164')이 설치되고, 또 건조 공기를 도입하는 도입부(165a') 및 건조 공기를 배출하는 배출부(165b')가 설치되고, 내부에 건조 공기를 통류시킴으로써, 히트 싱크 부재(161)와 완전히 동일하게 열교환을 실행할 수 있다. 또한, 히트 싱크 부재(161')의 형상은 부채형에 한정하는 것은 아니다.

[제 6 실시 형태]

다음에, 제 6 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 33은 본 발명의 제 6 실시 형태에 따른 성막 장치의 샤워 헤드 부분을 도시하는 단면도이다. 이 성막 장치의 기본 구성은 제 1 실시 형태의 성막 장치와 같기 때문에 기본적으로 도 1과 같은 것에는 동일 부호를 붙여서 설명을 생략한다. 또한, O링, 0링 홈, 나사 등에 대해서는, 도 1과 완전히 같기 때문에, 부호도 생략하고 있다.

본 실시 형태에서는, 샤워 헤드(40)의 온도 제어 기구(180)로서, 제 1 실시 형태에 있어서의 히터(91) 및 냉매 유로(92) 이외에, 샤워 헤드(40)의 상면, 즉 덮개(3)의 상면의 중앙부를 덮는 밀폐된 덮개(181)를 갖는 것이 설치되어 있고, 덮개(181)는 열교환 매체인 건조 공기를 도입하는 도입구(182a), 건조 공기를 배출하는 배출구(182b)를 갖고 있다. 커버(181)내에는 도시하지 않는 건조 공기 공급 기구로부터 도입구(182a)를 거쳐서 건조 공기가 도입되고, 배출구(182b)로부터 배출되어서 건조 공기의 흐름이 형성된다. 즉, 덮개(181)는 열교환 부재로서 기능한다. 또한, 히터(91)로의 통전 및 냉매 유로(92)에 통류하는 냉매의 온도나 유량 등은 제 1 실시 형태와 같이 제어된다.

이와 같이, 밀폐된 덮개(181)내에 건조 공기의 흐름을 형성함으로써 샤워 헤드(40)의 덮개(3) 상면과 건조 공기 사이에서 열교환이 생기고, 샤워 헤드(40)의 열을 유효하게 방산시킬 수 있고, 샤워 헤드(40)의 온도를 균일하게 제어할 수 있는 동시에, 시간 경과적인 온도 상승을 억제하여 고밀도로 온도 제어를 실행할 수 있다. 이 때에, 제 5 실시 형태와 같이 건조 공기의 유량을 제어함으로써, 샤워 헤드(40)의 온도를 극히 정밀도 좋게 제어할 수 있다. 또한, 이러한 건조 공기에 의한 열교환에 의한 충분한 온도 제어가 수행되는 경우에는, 히터(91) 및 냉매 유로(92)는 반드시 필요는 없다.

[제 7 실시 형태]

다음에, 제 7 실시 형태에 대해서 설명한다. 도 34는 본 발명의 제 7 실시 형태에 따른 성막 장치의 샤워 헤드 부분을 도시하는 단면도이다. 이 성막 장치의 기본 구성은 제 1 실시 형태의 성막 장치와 같기 때문에 기본적으로 도 1과 같은 것에는 동일 부호를 붙여서 설명을 생략한다. 또한, 0링, 0링 홈, 나사 등에 대해서는, 도 1과 완전히 같기 때문에, 부호도 생략하고 있다.

본 실시형태에서는, 샤워 헤드(40)의 온도 제어 기구(190)로서, 제 1 실시 형태에 있어서의 히터(91) 및 냉매 유로(92) 이외에, 방열 부재로서 복수의 히트 싱크 핀(191)을 갖는 것이 설치된다. 히트 싱크 핀(191)은 내측의 히터(91)의 또한 내측 부분에 덮개(3)와 일체로 또 덮개(3)의 상면으로부터 돌출하도록 설치된다. 또, 히터(91)로의 통전 및 냉매 유로(92)에 통류하는 냉매의 온도나 유량 등은 제 1 실시 형태와 같이 제어된다.

이 히트 싱크 핀(191)은 핀 형상이기 때문에 방열 면적이 크고, 샤워 헤드(40)의 열은 이 히트 싱크 핀(191)의 면으로부터 유효하게 방산된다. 이와 같이 히트 싱크 핀(191)을 설치함으로써, 샤워 헤드(40)가 탑재대(5)측으로부터의 열을 흡수하여도, 샤워 헤드(40)의 중앙부의 열이 전열 기둥(42e) 및 히트 싱크 핀(191)을 거쳐서 방산되므로, 샤워 헤드(40)의 열을 유효하게 방산시킬 수 있고, 샤워 헤드(40)의 온도를 균일하게 제어할 수 있는 동시에, 시간 경과적인 온도 상승을 억제해서 고밀도로 온도 제어를 실행할 수 있다.

이와 같이 샤워 헤드(40)의 내부의 열방산을 유효하게 실행할 수 있으므로, 성막시에 샤워 헤드(40)의 온도가 시간 경과적으로 상승하는 것을 방지하고, 또한 샤워 헤드의 균열성을 향상시킬 수 있고, 샤워 헤드(40)의 온도 제어를 안정하게 실행할 수 있다.

이 히트 싱크 핀(91)은 가장 중앙측의 것의 높이가 가장 높고, 주변측을 향함에 따라서 높이가 낮아져 있다. 이로써, 가장 방열이 필요한 중앙부에 있어서 가장 방열성을 높일 수 있다. 이 히트 싱크 핀(191)은 요구되는 방열성에 따라 적당하게 그 높이, 형상, 두께, 개구가 설정된다.

더욱이 방열성 및 온도 제어성을 양호하게 하는 관점으로부터는, 도 35에 도시하는 바와 같이, 샤워 헤드(40)에 있어서의 덮개(3) 표면의 히트 싱크 핀(191)이 설치되는 부분을 덮개(192)로 덮고, 덮개(192)에 설치된 도입구(193a)로부터 열교환 매체로서 예를 들면 건조 공기를 도입하고, 배출구(193b)로부터 배출하도록 하고, 건조 공기의 흐름을 형성함으로써 열교환을 촉진하는 것이 바람직하다. 이로써, 샤워 헤드(40)의 온도 제어를 한층 고밀도로 실행할 수 있다. 이 때에, 제 5 실시 형태와 같이 건조 공기의 유량을 제어함으로써, 샤워 헤드(40)의 온도를 극히 정밀도 좋게 제어할 수 있다. 또한, 이와 같이 덮개(192)를 설치하고, 그 중에 열교환 매체의 흐름을 형성할 경우에는, 히터(91) 및 냉매 유로(92)는 반드시 필요는 없다.

또한, 본 발명은 상기 실시 형태에 한정하지 않고 본 발명의 사상의 범위내에서 여러 가지 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시 형태에서는, PZT 박막의 성막 처리를 예로 들어서 설명했지만, 이에 한정하지 않고, W막이나 Ti막 등의 다른 막을 성막할 경우에도 적용할 수 있다. 또한, 본 발명은 성막 장치에 한정하지 않고, 열처리 장치, 플라즈마 처리 장치 등의 다른 가스 처리 장치에 적용가능하다. 또한, 샤워 헤드의 구조도 상기 실시 형태에 한정하는 것은 아니다. 더욱이, 샤워 헤드의 온도 제어 기구를 샤워 헤드의 상면에 설치한 예를 도시했지만, 샤워 헤드의 내부에 설치해도 좋다. 또한, 피처리 기판으로서 반도체 웨이퍼를 예로 들어서 설명했지만, 이에 한정하는 것은 아니고, 액정 표시 장치(LCD)용 유리 기판에 대표되는 플랫 디스플레이 패널(FPD) 등, 다른 기판에 대한 처리에도 적용할 수 있다.

본 발명은, 처리 용기내에 있어서, 탑재대에 탑재되어 가열된 기판에 대향해서 설치된 샤워 헤드로부터 원료 가스를 공급하여 원하는 가스 처리를 실행하는 가스 처리 장치에 널리 적용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 성막 장치를 도시하는 단면도,

도 2는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 성막 장치의 하우징의 바닥부의 구조의 일예를 도시하는 투시 평면도,

도 3은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 성막 장치의 하우징을 도시하는 평면도,

도 4는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 성막 장치를 구성하는 샤워 헤드의 샤워 베이스를 도시하는 평면도,

도 5는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 성막 장치를 구성하는 샤워 헤드의 샤워 베이스를 도시하는 저면도,

도 6은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 성막 장치를 구성하는 샤워 헤드의 가스 확산판을 도시하는 평면도,

도 7은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 성막 장치를 구성하는 샤워 헤드의 가스 확산판을 도시하는 저면도,

도 8은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 성막 장치를 구성하는 샤워 헤드의 샤워 플레이트를 도시하는 평면도,

도 9는 샤워 베이스를 IX-IX선으로 절단하여 도시하는 단면도,

도 10은 도 6의 확산판을 X-X선으로 절단하여 도시하는 단면도,

도 11은 도 8의 샤워 플레이트를 XI-XI선으로 절단하여 도시하는 단면도,

도 12는 전열 기둥의 배치를 확대하여 도시하는 도면,

도 13은 전열 기둥의 다른 예를 도시하는 도면,

도 14는 전열 기둥의 또 다른 예를 도시하는 도면,

도 15는 전열 기둥의 또 다른 예를 도시하는 도면,

도 16은 가스 배관의 수직부의 높이가 가스의 확산 균일성에 미치는 영향을 확인하기 위한 시뮬레이션을 설명하기 위한 도면,

도 17은 가스 배관의 수직부의 높이가 가스의 확산 균일성에 미치는 영향을 확인하기 위한 시뮬레이션의 결과를 도시하는 그래프,

도 18은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 성막 장치에 있어서의 가스 공급원인의 구성을 도시하는 개념도,

도 19는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 성막 장치의 효과의 일예를 도시하는 선도,

도 20은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 성막 장치의 효과의 일예를 도시하는 선도,

도 21은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 성막 장치에 있어서의 샤워 헤드의 온도 측정 개소를 도시하는 설명도,

도 22는 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 성막 장치를 도시하는 단면도,

도 23은 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 성막 장치를 도시하는 평면도,

도 24는 본 발명의 제 2 실시 형태의 효과를 설명하기 위한 도면,

도 25는 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 성막 장치의 샤워 헤드를 도시하는 단면도,

도 26은 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 성막 장치의 샤워 헤드의 변형예를 도시하는 단면도,

도 27은 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 성막 장치의 샤워 헤드의 다른 변형예를 도시하는 단면도,

도 28은 도 25의 온도 제어 부분을 존(zone) 제어할 때의 존 분할의 예를 도시하는 평면도,

도 29는 본 발명의 제 4 실시 형태에 따른 성막 장치의 샤워 헤드를 도시하는 단면도,

도 30은 본 발명의 제 5 실시 형태에 따른 성막 장치의 샤워 헤드를 도시하는 단면도,

도 31은 본 발명의 제 5 실시 형태에 따른 성막 장치의 샤워 헤드를 도시하는 평면도,

도 32a는 본 발명의 제 5 실시 형태에 따른 성막 장치의 샤워 헤드에 이용하는 온도 제어 기구의 변형예를 도시하는 평면도,

도 32b는 본 발명의 제 5 실시 형태에 따른 성막 장치의 샤워 헤드에 이용하는 온도 제어 기구의 변형예를 도시하는 단면도,

도 33은 본 발명의 제 6 실시 형태에 따른 성막 장치의 샤워 헤드를 도시하는 단면도,

도 34는 본 발명의 제 7 실시 형태에 따른 성막 장치의 샤워 헤드를 도시하는 단면도,

도 35는 본 발명의 제 7 실시 형태에 따른 성막 장치의 샤워 헤드에 이용하는 온도 제어 기구의 변형예를 도시하는 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

2 : 처리 용기 5 : 탑재대

40 : 샤워 헤드 41a : 제 1 가스 확산부

41b : 제 2 가스 확산부 60 : 가스 공급원

74 : 배기관 91 : 히터

120 : 온도 제어 기구

Claims

피처리 기판을 수용하는 처리 용기와,

상기 처리 용기내에 배치되고, 피처리 기판이 탑재되는 탑재대와,

상기 탑재대와 대향하는 위치에 설치되고, 상기 처리 용기내로 처리 가스를 토출하는 처리 가스 토출 기구와,

상기 처리 용기내를 배기하는 배기 기구를 구비하며,

상기 처리 가스 토출 기구는,

상기 처리 가스가 도입되는 가스 도입로를 형성하는 가스 도입부와,

상기 탑재대를 향해서 처리 가스를 토출하기 위한 복수의 가스 토출 구멍을 갖는 가스 토출부와,

상기 가스 도입부와 상기 가스 토출부 사이에 설치된 가스 확산부를 갖고,

상기 가스 확산부는,

상기 가스 도입부와 상기 가스 토출부를 접속하고, 그 사이의 열전달을 실행하는 복수의 전열 기둥과,

상기 가스 토출 구멍에 연통하고, 상기 전열 기둥 이외의 부분을 구성하는 가스 확산 공간을 구성하고,

상기 전열 기둥이 상기 가스 확산 공간내에 균등하게 배치되는

가스 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

복수의 상기 전열 기둥은 원주 형상을 갖는

가스 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 전열 기둥의 단면적의 합계값(S1)의 상기 가스 확산부의 단면적(S2)에 대한 비(S1/S2)는 0.05~0.50인

가스 처리 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 전열 기둥의 직경은 2~12㎜인

가스 처리 장치.
처리 가스 토출 구조체에 있어서,

제 1 처리 가스 및 제 2 처리 가스가 각각 도입되는 가스 도입로를 갖는 제 1 플레이트와,

상기 제 1 플레이트의 주면에 접촉하는 제 2 플레이트와,

상기 제 2 플레이트에 접촉되고, 복수의 제 1 및 제 2 가스 토출 구멍이 형성된 제 3 플레이트와,

상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트 사이에 설치된 제 1 가스 확산부 와,

상기 제 2 플레이트와 상기 제 3 플레이트 사이에 설치된 제 2 가스 확산부를 갖고,

상기 제 1 가스 확산부는,

상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트에 접속된 복수의 제 1 기둥체와,

상기 제 1 가스 토출 구멍에 연통하고, 상기 복수의 제 1 기둥체 이외의 부분을 구성하는 제 1 가스 확산 공간을 갖고,

상기 제 2 가스 확산부는,

상기 제 2 플레이트와 상기 제 3 플레이트에 접속된 복수의 제 2 기둥체와,

상기 제 2 가스 토출 구멍에 연통하고, 상기 복수의 제 2 기둥체 이외의 부분을 구성하는 제 2 가스 확산 공간을 갖고,

도입된 상기 제 1 처리 가스가 상기 제 1 가스 확산 공간을 거쳐서 상기 제 1 가스 토출 구멍으로부터 토출되고, 도입된 상기 제 2 처리 가스가 상기 제 2 가스 확산 공간을 거쳐서 상기 제 2 가스 토출 구멍으로부터 토출되는

처리 가스 토출 구조체.
제 5 항에 있어서,

복수의 상기 제 2 기둥체는 상기 제 1 가스 확산 공간과 상기 제 1 가스 토출 구멍을 연통시키는 가스 통로가 축방향으로 형성되어 있는

처리 가스 토출 구조체.
처리 가스 토출 구조체에 있어서,

제 1 및 제 2 처리 가스가 도입되는 가스 도입로를 갖는 가스 도입부와,

탑재대를 향하여 제 1 처리 가스 및 제 2 처리 가스를 각각 토출하기 위한 복수의 제 1 및 제 2 가스 토출 구멍을 갖는 가스 토출부와,

상기 가스 도입부와 상기 가스 토출부 사이에 적층하여 형성되고, 편평한 형상을 갖는 제 1 및 제 2 가스 확산부를 갖고,

상기 제 1 가스 확산부는,

상기 가스 토출부와 상기 가스 도입부 사이의 열전달을 실행하기 위한 복수의 제 1 기둥체와,

상기 제 1 가스 토출 구멍에 연통하고, 상기 복수의 제 1 기둥체 이외의 부분을 구성하는 제 1 가스 확산 공간을 갖고,

상기 제 2 가스 확산부는,

상기 제 1 처리 가스가 통류하는 가스 통류 구멍을 갖는 복수의 제 2 기둥체와,

상기 제 2 가스 토출 구멍에 연통하고, 상기 복수의 제 2 기둥체 이외의 부분을 구성하는 제 2 가스 확산 공간을 갖고,

도입된 상기 제 1 처리 가스가 상기 제 1 가스 확산 공간을 거쳐서 상기 제 1 가스 토출 구멍으로부터 토출되고, 도입된 상기 제 2 처리 가스가 상기 제 2 가스 확산 공간을 거쳐서 상기 제 2 가스 토출 구멍으로부터 토출되는

처리 가스 토출 구조체.
제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

복수의 상기 제 1 기둥체는 원주 형상을 갖는

처리 가스 토출 구조체.
제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 기둥체의 단면적의 합계값(S1)의 상기 제 2 가스 확산부의 단면적(S2)에 대한 비(S1/S2)는 0.05~0.50인

처리 가스 토출 구조체.
제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 1 기둥체의 직경은 2~12㎜인

처리 가스 토출 구조체.
제 5 항 또는 제 7 항에 있어서,

상기 처리 가스 토출 구조체의 상부에 설치되고, 상기 처리 가스 토출 구조체의 온도를 제어하는 온도 제어 기구를 더 구비하는

처리 가스 토출 구조체.
제 11 항에 있어서,

상기 온도 제어 기구는 상기 처리 가스 토출 구조체를 가열하는 히터를 갖는

처리 가스 토출 구조체.
제 11 항에 있어서,

상기 온도 제어 기구는 상기 처리 가스 토출 구조체에 냉각 가스를 공급하는 냉각 가스 공급 장치를 갖는

처리 가스 토출 구조체.
제 11 항에 있어서,

상기 온도 제어 기구는 상기 처리 가스 토출 구조체의 상면에 설치된 복수의 열전 소자를 갖는

처리 가스 토출 구조체.
제 11 항에 있어서,

상기 온도 제어 기구는 상기 처리 가스 토출 구조체의 열을 대기(atmosphere) 중에 방산하는 방열 부재를 더 갖는

처리 가스 토출 구조체.
제 15 항에 있어서,

상기 방열 부재는 대면적의 열확산부를 갖는

처리 가스 토출 구조체.
제 15 항에 있어서,

상기 방열 부재는 핀 형상을 갖고 있는

처리 가스 토출 구조체.
처리 가스 토출 구조체에 있어서,

처리 가스가 도입되는 가스 도입부와,

탑재대를 향해서 처리 가스를 토출하기 위한 복수의 가스 토출 구멍을 갖는 가스 토출부와,

상기 가스 도입부와 상기 가스 토출부 사이에 설치된 가스 확산부를 갖고,

상기 가스 확산부는,

상기 가스 도입부와 상기 가스 토출부 사이의 열전달을 실행하는 전열 기둥과,

상기 가스 토출 구멍에 연통하고, 상기 전열 기둥 이외의 부분을 구성하는 가스 확산 공간을 갖고,

온도 제어 기구는 상기 가스 도입부의 하부로부터 상기 전열 기둥을 거쳐서 전열된 열을 방열하는 방열 기구를 갖는

처리 가스 토출 구조체.
제 18 항에 있어서,

상기 방열 기구는 상기 처리 가스 토출 기구의 열을 대기 중에 방산하는 방열 부재를 갖는

처리 가스 토출 구조체.
제 19 항에 있어서,

상기 방열 부재는 대면적의 열확산부를 갖는

처리 가스 토출 구조체.
피처리 기판을 수용하는 처리 용기와,

상기 처리 용기내에 배치되고, 피처리 기판이 탑재되는 탑재대와,

상기 처리 용기내로 처리 가스를 토출하는 처리 가스 토출 기구와,

상기 처리 가스를 상기 처리 가스 토출 기구에 공급하는 처리 가스 공급원과,

상기 처리 용기내를 배기하는 배기 기구와,

일단이 상기 처리 가스 토출 기구에 접속되고, 타단이 상기 처리 가스 공급원에 접속되는 처리 가스 배관을 구비하며,

상기 처리 가스 배관은,

상기 처리 가스 토출 기구보다 수직으로 연장되는 수직 배관부와,

상기 수직 배관부보다 경사진 하강 배관부를 구비하는

가스 처리 장치.
제 21 항에 있어서,

상기 수직 배관부와 상기 경사진 하강 배관부의 접속 부분은 만곡 형상을 갖고 있는

가스 처리 장치.
제 21 항에 있어서,

상기 수직 배관부는 충분한 길이인

가스 처리 장치.
제 23 항에 있어서,

상기 수직 배관부의 길이는 46㎜를 초과하는 길이인

가스 처리 장치.
제 21 항에 있어서,

상기 처리 가스는 비중이 무거운 가스로 이뤄지는

가스 처리 장치.
제 21 항에 있어서,

상기 처리 가스 토출 기구는,

상기 처리 가스가 도입되는 가스 도입부와,

상기 탑재대를 향해서 처리 가스를 토출하기 위한 복수의 가스 토출 구멍을 갖는 가스 토출부와,

상기 가스 도입부와 상기 가스 토출부 사이에 설치된 가스 확산부를 갖고,

상기 가스 확산부는,

상기 가스 도입부와 상기 가스 토출부 사이의 열전달을 실행하는 복수의 전열 기둥과,

상기 가스 토출 구멍에 연통하고, 상기 전열 기둥 이외의 부분을 구성하는 가스 확산 공간을 갖는

가스 처리 장치.
제 21 항에 있어서,

상기 처리 가스 토출 기구는,

제 1 처리 가스 및 제 2 처리 가스가 각각 도입되는 가스 도입로를 갖는 제 1 플레이트와,

상기 제 1 플레이트의 주면에 접촉하는 제 2 플레이트와,

상기 제 2 플레이트에 접촉되고, 상기 탑재대에 탑재된 피처리 기판에 대응하여 복수의 제 1 및 제 2 가스 토출 구멍이 형성된 제 3 플레이트와,

상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트 사이에 설치된 제 1 가스 확산부와,

상기 제 2 플레이트와 상기 제 3 플레이트 사이에 설치된 제 2 가스 확산부를 갖고,

상기 제 1 가스 확산부는,

상기 제 1 플레이트와 상기 제 2 플레이트에 접속된 복수의 제 1 기둥체와,

상기 제 1 가스 토출 구멍에 연통하고, 상기 복수의 제 1 기둥체 이외의 부분을 구성하는 제 1 가스 확산 공간을 갖고,

상기 제 2 가스 확산부는,

상기 제 2 플레이트와 상기 제 3 플레이트에 접속된 복수의 제 2 기둥체와,

상기 제 2 가스 토출 구멍에 연통하고, 상기 복수의 제 2 기둥체 이외의 부분을 구성하는 제 2 가스 확산 공간을 갖고,

도입된 상기 제 1 처리 가스가 상기 제 1 가스 확산 공간을 거쳐서 상기 제 1 가스 토출 구멍으로부터 토출되고, 도입된 상기 제 2 처리 가스가 상기 제 2 가스 확산 공간을 거쳐서 상기 제 2 가스 토출 구멍으로부터 토출되는

가스 처리 장치.
제 27 항에 있어서,

복수의 상기 제 2 기둥체는 상기 제 1 가스 확산 공간과 상기 제 1 가스 토출 구멍을 연통시키는 가스 통로가 축방향으로 형성되어 있는

가스 처리 장치.
제 21 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 처리 용기는 다각형의 하우징내에 원주 형상의 처리 공간을 배치한 형상을 갖고, 상기 배기 기구는, 상기 하우징의 바닥부에, 상기 처리 공간에 연통하고 상기 처리 공간을 둘러싸도록 형성된 제 1 배기 유로와, 상기 하우징의 마주 대하는 복수의 모서리부의 각각에 높이방향으로 배치되고, 상기 제 1 배기 유로에 연통하는 제 2 배기 유로를 구비한

가스 처리 장치.
제 21 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 처리 가스 토출 기구의 상부에 설치되고, 상기 처리 가스 토출 기구의 온도를 제어하는 온도 제어 기구를 더 구비하는

가스 처리 장치.
제 30 항에 있어서,

상기 온도 제어 기구는 상기 처리 가스 토출 기구를 가열하는 히터를 갖는

가스 처리 장치.
제 30 항에 있어서,

상기 온도 제어 기구는 상기 처리 가스 토출 기구의 상면의 소정 위치에 냉각 가스를 공급하는 냉각 가스 공급 장치를 갖는

가스 처리 장치.
제 30 항에 있어서,

상기 온도 제어 기구는 상기 처리 가스 토출 기구의 상면에 설치된 복수의 열전 소자를 갖는

가스 처리 장치.
제 30 항에 있어서,

상기 온도 제어 기구는 상기 처리 가스 토출 기구의 열을 대기 중에 방산하는 방열 부재를 더 갖는

가스 처리 장치.
제 34 항에 있어서,

상기 방열 부재는 대면적의 열확산부를 갖는

가스 처리 장치.
제 34 항에 있어서,

상기 방열 부재는 핀 형상을 갖고 있는

가스 처리 장치.
제 30 항에 있어서,

상기 온도 제어 기구는, 상기 가스 토출 기구와의 사이에서 열교환을 실행하는 열교환 부재와, 상기 열교환 부재에 열교환 매체를 공급하여 그 안에 열교환 매체의 흐름을 형성하는 열교환 매체 공급 기구를 갖는

가스 처리 장치.
피처리 기판을 수용하는 처리 용기와,

상기 처리 용기내에 배치되고, 피처리 기판이 탑재되는 탑재대와,

상기 탑재대와 대향하는 위치에 설치되고, 상기 처리 용기내로 처리 가스를 토출하는 처리 가스 토출 기구와,

상기 처리 용기내를 배기하는 배기 기구를 구비하며,

상기 처리 가스 토출 기구는,

상기 처리 가스가 도입되는 가스 도입부와,

상기 탑재대를 향해서 처리 가스를 토출하기 위한 복수의 가스 토출 구멍을 갖는 가스 토출부와,

상기 가스 도입부와 상기 가스 토출부 사이에 설치된 가스 확산부를 갖고,

상기 가스 확산부는,

상기 가스 도입부와 상기 가스 토출부 사이의 열전달을 실행하는 복수의 전 열 기둥과,

상기 가스 토출 구멍에 연통하고, 상기 전열 기둥 이외의 부분을 구성하는 가스 확산 공간을 갖고,

상기 처리 가스 토출 기구의 상부에 설치되고, 상기 처리 가스 토출 기구의 온도를 제어하는 온도 제어 기구를 더 구비하는

가스 처리 장치.
제 38 항에 있어서,

복수의 상기 전열 기둥은 원주 형상을 갖는

가스 처리 장치.
제 38 항 또는 제 39 항에 있어서,

상기 전열 기둥의 단면적의 합계값(S1)의 상기 가스 확산부의 단면적(S2)에 대한 비(S1/S2)는 0.05~0.50인

가스 처리 장치.
제 38 항에 있어서,

상기 전열 기둥의 직경은 2~12㎜인

가스 처리 장치.
제 38 항에 있어서,

상기 온도 제어 기구는 상기 처리 가스 토출 기구를 가열하는 히터를 갖는

가스 처리 장치.
제 38 항 또는 제 42 항에 있어서,

상기 온도 제어 기구는 상기 처리 가스 토출 기구의 상면의 소정 위치에 냉각 가스를 공급하는 냉각 가스 공급 장치를 갖는

가스 처리 장치.
제 38 항에 있어서,

상기 온도 제어 기구는 상기 처리 가스 토출 기구의 상면에 설치된 복수의 열전 소자를 갖는

가스 처리 장치.
제 38 항, 제 42 항 또는 제 44 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 온도 제어 기구는 상기 처리 가스 토출 기구의 열을 대기 중에 방산하는 방열 부재를 더 갖는

가스 처리 장치.
제 45 항에 있어서,

상기 방열 부재는 대면적의 열확산부를 갖는

가스 처리 장치.
제 45 항에 있어서,

상기 방열 부재는 핀 형상을 갖고 있는

가스 처리 장치.
제 38 항에 있어서,

상기 온도 제어 기구는, 상기 가스 토출 기구와의 사이에서 열교환을 실행하는 열교환 부재와, 상기 열교환 부재에 열교환 매체를 공급하여 그 안에 열교환 매체의 흐름을 형성하는 열교환 매체 공급 기구를 갖는

가스 처리 장치.
제 38 항, 제 42 항, 제 44 항 또는 제 48 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 처리 용기는 다각형의 하우징내에 원주 형상의 처리 공간을 배치한 형상을 갖고, 상기 배기 기구는, 상기 하우징의 바닥부에, 상기 처리 공간에 연통하고 상기 처리 공간을 둘러싸도록 형성된 제 1 배기 유로와, 상기 하우징의 마주 대하는 복수의 모서리부의 각각에 높이방향으로 배치되고, 상기 제 1 배기 유로에 연통하는 제 2 배기 유로를 구비한

가스 처리 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 처리 가스 토출 기구의 상부에 설치되고, 상기 처리 가스 토출 기구의 온도를 제어하는 온도 제어 기구를 더 구비하는

가스 처리 장치.
제 50 항에 있어서,

상기 온도 제어 기구는 상기 처리 가스 토출 기구를 가열하는 히터를 갖는

가스 처리 장치.
제 50 항에 있어서,

상기 온도 제어 기구는 상기 처리 가스 토출 기구에 냉각 가스를 공급하는 냉각 가스 공급 장치를 갖는

가스 처리 장치.
제 50 항에 있어서,

상기 온도 제어 기구는 상기 처리 가스 토출 기구의 상면에 설치된 복수의 열전 소자를 갖는

가스 처리 장치.
제 50 항에 있어서,

상기 온도 제어 기구는 상기 처리 가스 토출 기구의 열을 대기 중에 방산하는 방열 부재를 더 갖는

가스 처리 장치.
제 54 항에 있어서,

상기 방열 부재는 대면적의 열확산부를 갖는

가스 처리 장치.
제 54 항에 있어서,

상기 방열 부재는 핀 형상을 갖고 있는

가스 처리 장치.