WO2005069360A1

WO2005069360A1 - 処理装置

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Publication number: WO2005069360A1
Application number: PCT/JP2005/000395
Authority: WO
Inventors: Manabu Amikura
Original assignee: Tokyo Electron Limited
Priority date: 2004-01-16
Filing date: 2005-01-14
Publication date: 2005-07-28
Also published as: CN1910739A; JP4513329B2; KR100758744B1; US7651584B2; KR20060129341A; US20070158026A1; CN100499033C; JP2005203627A

Description

明細書

処理装置

技術分野

[0001] 本発明は、被処理体例えば半導体ウェハに、所定の処理例えば薄膜堆積のための熱処理施すための処理装置に関する。

背景技術

[0002] 一般に、半導体集積回路を製造するには、半導体ウェハ等の被処理体に、成膜処理、エッチング処理、熱処理、改質処理、結晶化処理等の各種の枚葉処理が繰り返し行なわれる。上記各種の処理を行なう場合には、その処理に必要な処理ガスが処理容器内へ導入される。上記各種の処理のうちの成膜処理を行う装置の一例が JP1 0— 321613Aに開示されている。この成膜装置は、真空引き可能になされた処理容器の天井部に設けられたシャワーヘッド構造を有し、シャワーヘッド構造のガス噴射口から処理容器内に原料ガスや他の支援ガス例えば酸化ガス若しくは還元ガスを供給し、これにより加熱された半導体ウェハの表面に CVDによって薄膜を堆積させる。

[0003] 蒸気圧が比較的低くて活性ィ匕エネルギーが高、原料ガスを用いる場合に、シャヮ一ヘッド構造から原料ガスを噴射する前に原料ガスと支援ガス (例えば酸化ガス)を混合するとそこで成膜反応が生じてしまう。これを防止するために、原料ガスがシャヮ一ヘッド構造カゝら処理容器内へ噴射された時に初めて支援ガスと接触するような噴射方式が採用される。このような噴射方式は、ポストミックス方式と呼ばれている。

[0004] 図 7にはポストミックス方式を採用した成膜装置の一例が示されている。成膜装置 2 は真空引き可能になされた円筒形の処理容器 4を有する。処理容器 4内には、半導体ウェハ Wを載置する載置台 6が設けられており、載置台 6内にはヒータ 8が埋め込まれている。処理容器 4の天井部には、処理容器 4の内部に成膜ガスを導入するためのシャワーヘッド構造 10が設けられている。シャワーヘッド構造 10は、積層された複数枚のヘッド板 10A— 10Dをボルト 12 (図 7にはその一部のみを示す）により一体的に結合してなる。

[0005] 各ヘッド板 10A— 10Dの表面には、複数の凹部及びこれらの凹部を連絡するガス流路が形成されており、ヘッド板 10A— 10Dを組み立てると複数のガス拡散室 14A 、 14B、 14Cが形成される。なお、図示例では、ガス拡散室 14Aおよび 14Cが互いに連通している。最下段のヘッド板 10Aは、多数のガス噴射口 16が形成されたガス噴射板として形成されている。これらのガス噴射孔 16は、ガス拡散室 14Aに連通して酸ィ匕ガス例えば Oガスを噴射する第 1グループのガス噴射口 16Aと、ガス拡散室 14

2

Bに連通して原料ガスを噴射する第 2グループのガス噴射口 16Bとに分かれている。原料ガスと酸ィ匕ガスとはこのシャワーヘッド構造 10内で混合されることなく分離された状態で流れ、それぞれのガス噴射孔 10A、 10Bカゝら別々に処理空間 Sに噴射されてこの処理空間 Sで初めて混合される。従って、シャワーヘッド構造内にパーティクル発生の原因となる不要な膜が堆積することは防止され、主としてウェハ表面のみに必要な薄膜を堆積させることができる。

[0006] シャワーヘッド構造 10の上面の周辺部には、冷却ジャケット等の冷却機構 18が取り付けられている。冷却機構 18は、最下段のヘッド板 10Aを所定の温度に冷却して、熱分解し易い原料ガスがガス噴射孔 16Bから噴射された直後に分解してヘッド板 1 OAの下面すなわちガス噴射面にパーティクルの原因となりうる不要な膜が付着しないようにしている。

[0007] し力しながら、上記シャワーヘッド構造 10は平らな複数枚のヘッド板を積層してボルト結合した構造であり、しかも処理容器 4内は比較的低圧状態に維持されるため、ヘッド板 10A— 10C相互間の熱伝導性はそれ程高くはない。このため、ヘッド板 10 Cに取り付けられた冷却機構 18によるヘッド板 10Aのガス噴射面近傍の冷却制御を効果的に行うことができず、その結果ガス噴射面に不要な膜が付着することがある。

[0008] また、ウェハに対して繰り返し成膜処理を行う過程で、原料ガスを噴射するガス噴射口を中心とした直径数 mm—数 cmの領域にぉヽて処理空間と接するガス噴射面に不要な薄膜が堆積する場合がある。このような不要な薄膜は、放置しておくと剥がれ落ちてパーティクルの原因となるので、シャワーヘッドのクリーニングを定期的に行わなければならない。図示例の装置では、シャワーヘッド構造 10はボルト 12により複数枚のヘッド板 10A— 10Cを一体的に結合した構造であるため、主たるクリーニング対象である最下段のヘッド板 10Aを取り外すと、シャワーヘッド構造のほぼ全体が分解されてしまうことになり、メンテナンス作業が非常に複雑ィ匕し、且つメンテナンス作業時間も長くなる、といった問題がある。

発明の開示

[0009] 本発明の目的は、ガス噴射面の温度制御性の高!、シャワーヘッド構造を有する処理装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、シャワーヘッド構造の構成部品のうちのガス噴射面を有する部品を単独で他の部品から分離することができ、クリーニング等のメンテナンスを迅速かつ容易に行うことができる処理装置を提供することにある。

[0010] 上記目的を達成するため、本発明は、処理容器と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記処理容器の天井部に設けられて前記処理容器内へ処理ガスを導入するシャワーヘッド構造とを有する処理装置において、前記シャワーヘッド構造が、複数のガス噴射口が形成された底壁と前記底壁の周縁部から起立する側壁とを有する全体としてカップ形に形成されたシャワーヘッド本体と、前記処理容器の天井部に設けられて前記シャワーヘッド本体を支持するヘッド取付枠体であって、前記シャワーヘッド本体の側壁の上側部分が挿入される少なくとも

1つの貫通孔を有して!/、るヘッド取付枠体と、前記ヘッド取付枠体の前記貫通孔に挿入されて前記処理容器の外部に露出する前記シャワーヘッド本体の前記側壁の上端部分に取り付けられた冷却機構と、前記シャワーヘッド本体の前記底壁の下面側から前記シャワーヘッド本体の前記底壁を貫通し、前記ヘッド取付枠体に螺合するねじ付きボルトと、前記シャワーヘッド本体内に収容されて前記ヘッド取付枠体に結合され、前記ガス噴射口に連通するとともに処理ガスが供給されるガス拡散室を形成する少なくとも 1つの拡散室区画板と、を有していることを特徴とする処理装置を提供する。

[0011] また、本発明は、処理容器と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記処理容器の天井部に設けられて前記処理容器内へ処理ガスを導入するシャワーヘッド構造とを有する処理装置におヽて、前記シャワーヘッド構造力複数のガス噴射口が形成された底壁と前記底壁の周縁部力起立する側壁とを有する全体としてカップ形に形成されたシャワーヘッド本体と、前記処理容器の天井部に設けられて前記シャワーヘッド本体を支持するヘッド取付枠体であって、前記シャワーヘッド本体の前記側壁の上側部分が前記処理容器外に露出するように前記シャワーヘッド本体が取り付けられるヘッド取付枠体と、前記処理容器の外部に露出する前記シャワーヘッド本体の前記側壁の部分に取り付けられた冷却機構と、前記シャワーヘッド本体内に収容され、前記ガス噴射口に連通するとともに処理ガスが供給されるガス拡散室を形成する少なくとも 1つの拡散室区画板と、を有していることを特徴とする処理装置を提供する。

[0012] 前記ヘッド取付枠体が、前記ヘッド取付枠体が前記処理容器から分離することが可能なように、ヒンジを介して、前記処理容器に旋回可能に取り付けられていることが

、メンテナンス性向上の観点力も好ましい。

[0013] 好ましくは、前記ヘッド取付枠体に、前記シャワーヘッド本体の側壁の上端部分を挿入するための貫通孔が円周方向に沿って間隔を空けて複数設けられている。

[0014] 典型的な実施例において、前記拡散室区画板は、前記シャワーヘッド本体内に積層されて複数設けられてヽる。

[0015] 好ましくは、前記冷却機構は、ペルチェ素子および冷却媒体を流すことができる冷却ジャケットとを含む。

図面の簡単な説明

[0016] [図 1]本発明による処理装置の第 1実施例を示す断面図である。

[図 2]図 1に示すシャワーヘッド構造を拡大して示す断面図である。

[図 3]ヘッド取付枠体の構造の要部を示すために簡略化された処理装置の平面図である。

[図 4]分解された図 2のシャワーヘッド構造を示す断面図である。

[図 5]本発明による処理装置の第 2実施例に用いるシャワーヘッド構造を示す断面図である。

[図 6]分解された図 4のシャワーヘッド構造を示す断面図である。

[図 7]従来の成膜装置の構成を概略的に示す断面図である。

発明を実施するための最良の形態

[0017] 以下に、本発明による処理装置の実施例としての成膜装置について、添付図面を参照して説明する。

[第 1実施例]

まず、図 1乃至図 4を参照して、第 1実施例について説明する。成膜装置 22は、天井部が開口した概ね円筒形のアルミニウム製の処理容器 24を有している。処理容器 24の天井部には、成膜用の処理ガス例えば原料ガスおよび酸ィ匕ガスを処理容器 24 内に供給するためのシャワーヘッド構造 26が設けられている。シャワーヘッド構造 26 の下面のガス噴射面 28には多数のガス噴射口 30が設けられ、そこから処理空間 S に向けて処理ガスが噴射される。このシャワーヘッド構造 26の詳細につ!/、ては後に説明する。

[0018] 処理容器 24の側周壁には、この処理容器 24に被処理体としての半導体ウェハ W を搬入および搬出するための搬出入口 32が設けられている。搬出入口 32は、ゲートバルブ 34により気密に閉鎖することができる。容器底壁 36の中央部には大きな開口 40が形成され、開口 40に有底円筒体 42が装着されている。有底円筒体 42の内部空間は、処理容器 24の排気落とし込み空間（以下、「排気空間」と呼ぶ） 38としての役割を果たす。有底円筒体 42の底壁 44から上方に向けて円筒形の支柱 46が延びている。支柱 46の上端には、載置台 48が溶接により固定されている。支柱 46および載置台 48は、 A1N等のセラミックにより形成することができる。

[0019] 排気空間 38の入口となる開口 40の直径は、載置台 48の直径より小さい。従って、載置台 48の周縁の外側を流下する処理ガスは、載置台 48の下方に回り込んで開口 40へ流入する。有底円筒体 42の側壁の下部には、排気空間 38に面した排気口 50 が形成されており、排気口 50には真空排気系 52が接続されている。真空排気系 52 は、排気口 50に接続されるとともに真空ポンプ（図示せず)が介設された排気管 54を有し、排気空間 38内の雰囲気を吸引排気することができる。

[0020] 排気管 54には図示しない圧力調整弁が介設されている。圧力調整弁の開度は、処理容器 24内の圧力を一定値に維持したり、或いは所望する圧力へ迅速に変化させるために、自動的に調整される。載置台 48には、例えばカーボンワイヤ等の抵抗加熱ヒータよりなる加熱手段 56が埋め込まれている。加熱手段 56には、支柱 46内に配設された給電線 58を介して、制御された電力が供給され、これにより載置台 48の上面に載置された半導体ウェハ wが加熱される。

[0021] 載置台 48には、載置台 48を上下方向に貫通する複数、本例では 3本（図 1においては 2つのみ示す）のピン揷通孔 60が形成されている。各ピン揷通孔 60には、上下移動可能に押し上げピン 62が遊嵌されている。押し上げピン 62の下端には、アルミナ等のセラミックス製の押し上げリング 64が配置されている。各押し上げピン 62の下端は押し上げリング 64に固着されることなく押し上げリング 64により支持されている。押し上げリング 64から延びるアーム 66が、処理容器底壁 36を貫通するロッド 68に連結され、ロッド 68はァクチユエータ 70により昇降可能である。これにより、載置台 48と図示しないウェハ搬送アームとの間でウエノ、 Wを受け渡す際に、各押し上げピン 62 を各ピン揷通孔 60の上端から上方へ突出させることができる。処理容器底壁 36とァクチユエータ 70との間にロッド 68を囲む伸縮可能なベローズ 72が介設されており、これにより、処理容器 24内の気密性を維持しつつロッド 68を昇降させることができる。

[0022] 次に、図 2—図 4を参照してシャワーヘッド構造 26について詳述する。シャワーへッド構造 26は、ヘッド取付枠体 76と、シャワーヘッド本体 78と、シャワーヘッド本体 78 内に収容されてガス拡散室を形成する拡散室区画板 82A、 82B、 82Cとを有する。ヘッド取付枠体 76は、処理容器 24の天井部の周縁部に配置されており、図示例においては、処理容器 24の側周壁の上端に取り付けられている。シャワーヘッド本体 7 8は、複数のガス噴射口 30が形成された底壁 78Aと、底壁 78Aの周縁から上方に起立した側壁 (側周壁） 78Bとを有し、全体として浅、カップ形な、し有底円筒状に形成されている。シャワーヘッド本体 78は、拡散室区画板 82Aおよび 82Bと一緒に、底壁 78A側力もシャワーヘッド本体 78に挿入されるねじ付きボルト 80により、ヘッド取付枠体 76に固定されている。最上段の拡散室区画板 82Cには、シャワーヘッド構造 26内に処理ガスを導入するためのガス導入口 83Aおよび 83Bが設けられている。シャワーヘッド本体 78の側壁 78Bの上端には、シャワーヘッド本体 78を冷却するための冷却機構 84が設けられている。上述のシャワーヘッド構造 26の構成部品は、二ッケル若しくはハステロィ (登録商標）等のニッケル合金、或いはアルミニウム若しくは或いはアルミニウム合金により形成されて、る。

[0023] ヘッド取付枠体 76は、図 3に示すように、平面視で、全体として矩形に形成されている。ヘッド取付枠体 76の中央部には、大口径の円形のヘッド取付開口 74 (図 4参照）が形成されている。ヘッド取付枠体 76は、処理容器 24の側周壁の上端に、 Oリング等のシール部材 86を介して、ねじ付きボルト 88により気密に固着されている。ボルト 88は、図 2においては 1本しか記載していないが、実際には、周方向に等間隔で複数本設けられている。ヘッド取付枠体 76の一端側には、ヘッド取付枠体 76を処理容器 24の側周壁に旋回可能に連結するヒンジ 90がねじ付きボルト 91により取り付けられている。ボルト 88を外した状態で、図示しないァクチユエータによりヒンジ 90を駆動することにより、シャワーヘッド構造 26をヒンジ 90の旋回軸線を中心として一体的に旋回（例えば 180度の旋回）させ、シャワーヘッド構造 26の処理容器 24の処理空間 Sに面した部分を処理容器 24外に露出させることができる。

[0024] ヘッド取付枠体 76には、ヘッド取付開口 74の中心に向力つて突出するとともに周方向に延在するリング状の取付フランジ 92が設けられている。取付フランジ部 92には、その周方向に沿って間隔を空けて配置された複数（図示例では 4つ）の円弧状のシャワーヘッド本体挿入孔（貫通孔） 94が形成されて、る（図 3を参照)。シャワーへッド本体揷入孔 94は、ヘッド取付枠体 76を上下方向に貫通している。シャワーヘッド本体 78は、底板 78Aと側壁 78Bとが一体不可分のワンピース構造を有する。前述したように、底板 78Aに多数のガス噴射口 30が形成されて、る。ガス噴射口 30は、 2 つのグループに分けられており、一方のグループのガス噴射口 30Aは原料ガスを噴射し、他方のグループのガス噴射口 30Bは O等の酸化ガスを噴射する。

2

[0025] シャワーヘッド本体 78の円筒状の側壁 78Bの上部には、ヘッド取付枠体 76の各シャヮーヘッド本体挿入孔 ₉₄にそれぞれ離脱可能に嵌合する平面視で円弧状の凸部

96が、側壁 78Bの周方向に沿って 4つ形成されている（図 3および図 4参照）。シャヮ一ヘッド本体 78の凸部 96をヘッド取付枠体 76の下方からシャワーヘッド本体挿入孔 94に嵌合させれば、シャワーヘッド本体 78の一部である凸部 96の上端面が大気側に露出する。側壁 78Bの外周面から、リング状のシール用フランジ 98が外側に向けて突出している。組み立て時には、シール用フランジ 98の上面とヘッド取付枠体 7 6の下面との間に Oリング等のシール部材 100 (図 2参照）が介設され、両者の間が気密にシールされる。 [0026] 図 2に示すように、ガス噴射面 28の周縁領域において、ガス噴射面 28の下方から上方に向けて底壁 78Aに設けられた孔に揷入され、 2枚の拡散室区画板 82A、 82B を貫通し、そしてその先端が取付フランジ部 92に螺合するねじ付きボルト 80により、シャワーヘッド本体 78が下の 2つの拡散室区画板 82Aおよび 82Bと一緒にヘッド取付枠体 76の取付フランジ 92に固定される。底壁 78Aの上面の周縁部と最下段の拡散室区画板 82Aの下面の周辺部との間には、 Oリング等のシール部材 104が介設されており、両者間を気密にシールしている。図 2及び図 4においては、ボルト 80は 1 本しか記載されていないが、実際には、シャワーヘッド本体 78の周方向に沿って複数本設けられている。

[0027] 3枚の拡散室区画板 82A、 82Bおよび 82Cのうち、下の 2つの拡散室区画板 82A および 82Bの外径はともに、拡散室区画板 82Aおよび 82Bがシャワーヘッド本体 78 内に収容されたときに、これらがシャワーヘッド本体 78の側壁 78Bの内周面に実質的に接するような大きさになっている。最上段の拡散室区画板 82Cの直径は、拡散室区画板 82Aおよび 82Bの直径よりもかなり小さい。最下段の拡散室区画板 82Aの下面の周縁領域において、拡散室区画板 82Aに形成された孔に拡散室区画板 82 Aの下方から上方に向けて挿入され、中段の拡散室区画板 82Bを貫通し、そしてその先端が取付フランジ部 92に螺合するねじ付きボルト 106により、拡散室区画板 82 Aが拡散室区画板 82Bと一緒にヘッド取付枠体 76の取付フランジ 92に固定される。取付フランジ部 92に形成された孔に取付フランジ部 92の上方から下方に向けて挿入され、その先端が中段の拡散室区画板 82Bに螺合するねじ付きボルト 108により、拡散室区画板 82Bがヘッド取付枠体 76の取付フランジ 92に固定される。最上段の拡散室区画板 82Cに形成された孔に拡散室区画板 82Cの上方から下方に向かって挿入され、その先端が中段の拡散室区画板 82Bに螺合するねじ付きボルト 110により、拡散室区画板 82Cが拡散室区画板 82Bに固定される。尚、ボルト 106、 108および 110は、図 2においては、 1本或いは 2本のみ見えている力実際には、シャワーへッド本体 78の周方向に沿って複数本設けられて、る。

[0028] 最下段および中段の拡散室区画板 82Aおよび 82Bの接合面の周辺部、並びに中段および最上段の拡散室区画板 82Bおよび 82Cの接合面の周辺部には、それぞれ Oリング等のシール部材 112および 114が介設されており、これら接合面を気密にシールしている。また中段および最上段の拡散室区画板 82Bおよび 82Cの接合面の中央部にも、 Oリング等のシール部材 116が介設されており、後述するガス流路 130 とガス拡散室 126 (128)との間をシールして!/、る。

[0029] 最下段の拡散室区画板 82Aの下面には、同心円状に配置された複数の溝 118が形成されて、る。組み付けにより拡散室区画板 82Aとシャワーヘッド本体 78が密着すると、溝 118により酸ィ匕ガス用のガス拡散室 120が形成される。ガス拡散室 120には酸ィ匕ガス用のガス噴射口 30Bが連通する。最下段の拡散室区画板 82Aの上面には、幅広の溝 122が形成されている。組み付けにより拡散室区画板 82Aと中段の拡散室区画板 82Bが密着すると、溝 122により原料ガス用のガス拡散室 124が形成される。ガス拡散室 124には原料ガス用のガス噴射口 30Aが連通する。最上段の拡散室区画板 82Cの下面には、幅広の溝 126が形成されている。組み付けにより拡散室区画板 82Cと中段の拡散室区画板 82Bが密着すると、溝 126により酸ィ匕ガス用のガス拡散室 128が形成される。最上段、中段および最下段の拡散室区画板 82C、 82B および 82Aには、原料ガス用の導入口 83 Aを原料ガス用のガス拡散室 124に接続するガス流路 130が形成され、酸化ガス用の導入口 83Bを酸化ガス用のガス拡散室 128および 120に接続するガス流路 132が形成されている。これらのガス流路 130および 132は、例えば、穿孔カ卩ェによって形成することができる。なお、各ガス流路 130 および 132並びに各ガス拡散室 120、 124および 128の構成は実際にはもつと複雑であるが、図 2では理解を容易にするため簡略ィ匕して示してある。

[0030] また、中段および最上段の拡散室区画板 82Bおよび 82Cの上面のうちの大気に晒される部分の全面にわたって、シャワーヘッド構造 26内に導入された原料ガスの再液ィ匕を防止するために拡散室区画板を加熱するヒータ 134が設けられている。組み付けによりシャワーヘッド本体揷入孔 94に挿入されるシャワーヘッド本体 78の側壁 7 8Bすなわち凸部 96の大気に晒される上端面には、冷却機構 84が設けられる。冷却機構 84は、前記上端面に直接に取り付けられるペルチェ素子 138と、このペルチェ素子 138で発生した熱を排出するためにシャワーヘッド本体 78の周方向に沿って配設された冷却ジャケット 140とから構成することができる。冷却ジャケット 140には冷媒として例えば冷却水が流され、これによりシャワーヘッド本体 78を効率よく冷却できる

[0031] 次に、以上のように構成された成膜装置の動作について、処理ガスとして Hf (ハフユウム)を含む有機金属材料ガスカゝらなる原料ガスと Oガスカゝらなる酸ィ匕ガスを用い

2

て半導体ウェハ Wの表面に Hf酸ィ匕物 (HfO )の薄膜を堆積させる場合を例にとって

2

説明する。まず、未処理の半導体ウェハ wが、図示しない搬送アームに保持されて開状態となったゲートバルブ 34および搬出入口 32を介して処理容器 24内へ搬入される。ウエノ、 Wは、上昇された押し上げピン 62に渡された後に、押し上げピン 62を降下させることにより、載置台 48の上面に載置される。

[0032] 次に、シャワーヘッド構造 26へ Hf有機金属含有ガスと Oガスとを流量制御しつつ

2

供給して、これらのガスをそれぞれガス噴射口 30A、 30Bカゝら処理空間 Sに噴射する。尚、この Hf有機金属含有ガスは、常温では液体若しくは固体の有機金属材料を溶剤例えばオクタンに溶かし、これを気化器にて気化させることによって作られる。排気管 54に設けた真空ポンプ（図示せず)の駆動により処理容器 24内および排気空間 3 8を真空引きするとともに排気管 54に設けた圧力調整弁 (図示せず)の弁開度を調整して、処理空間 Sの雰囲気を所定のプロセス圧力に維持する。この時、ウェハ Wの温度は、載置台 48内に設けた加熱手段 56により所定のプロセス温度に維持されている。これにより、半導体ウェハ Wの表面に HfOの薄膜が形成される。

2

[0033] Hf有機金属含有ガスは、活性が非常に高くて分解し易ぐ処理空間 S内に導入されると比較的短時間で分解し、また、この Hf有機金属材料自体に酸素原子が含まれて!、ることから、主にこの酸素原子と Hf原子とが化合してウェハ表面に CVD ( Chemical Vapor Deposition)により HfO膜が堆積する。酸化ガスである Oガスは、上

2 2 記反応を支援する。

[0034] このとき、ガス噴射口 30Aを処理空間 Sに向けて流れる Hf有機金属含有ガスすなわち原料ガスが過度に高温状態になると、この原料ガスが直ちに分解され、ガス噴射口 30A内に堆積物が析出してこれを閉塞したり、ガス噴射面 28に多量の堆積物が付着する。この現象は、冷却機構 84によりガス噴射面 28の部分を冷却することにより抑制される。図 7に示す従来装置にあっては、積層され機械的に結合された複数枚のヘッド板を介して熱伝導が行われて、るため、熱伝導効率が低く効率的な冷却ができない。しかしながら、本実施例に係るシャワーヘッド構造においては、シャワーへッド本体 78の底板 78Aと冷却機構 84が取り付けられた側壁 78Bとが一体的に成形されており、言い換えれば、底板 78Aから冷却機構 84に至る熱伝達経路に機械的継手構造は存在しない。このため、底板 78Aから冷却機構 84への熱伝導効率が優れるため、冷却機構 84による底板 78Aの高精度の温度制御が可能となる。また、側壁 78Bの冷却機構 84が取り付けられる部分は大気に晒されるため、冷却機構 84はその冷却能力を充分に発揮することができる。従って、底板 78Aすなわちガス噴射面 28を、原料ガスが再液化せず、かつ、堆積物の付着が防止される温度に維持することができる。

[0035] 上述したように堆積物の発生は大幅に低減できる力半導体ウェハ Wを複数枚処理するうちに、ガス噴射面 28にパーティクル等の原因となる不要な膜 (堆積物）が次第に付着することは避けられない。このため、ガス噴射面 28を必要に応じてタリー- ングしなければならない。この場合、図 7に示す従来のシャワーヘッド構造においては、ガス噴射面をクリーニングするためにはシャワーヘッド構造全体を分解する必要があるため、メンテナンス作業が非常に煩雑で長時間を要する。し力しながら、本実施例においては、シャワーヘッド構造 26の全体を分解する必要はなぐクリーニング対象であるガス噴射面 28を有するシャワーヘッド本体 78のみを取り外すことができるので、メンテナンス作業を迅速に容易に行うことができる。

[0036] ガス噴射面 28のクリーニングを行う場合には、まず、シャワーヘッド構造 26のシャヮ一ヘッド本体 78に取り付けられている冷却機構 84を取り外す。また、このシャワーへッド構造 26のヘッド取付枠体 76を処理容器 24に固定している全てのボルト 88を取り外して、処理容器 24からシャワーヘッド構造 26を分離可能な状態とする。

[0037] 次に、ヘッド取付枠体 76の一側に設けたヒンジ 90を回転中心として、シャワーへッド構造 26の全体を、 90度或いは 180度旋回させて、処理容器 24から離し、シャワーヘッド本体 78のガス噴射面 28を露出させる。この状態で、図 4に示すように、シャヮ一ヘッド本体 78をヘッド取付枠体 76の取付フランジ部 92へ固定していた全てのボルト 80を取り外し、図 4中の白抜き矢印に示すようにシャワーヘッド本体 78をヘッド取付枠体 76から引き抜く。これにより、シャワーヘッド本体 78のみを、シャワーヘッド構造 26の他の部品を分解することなぐシャワーヘッド構造 26の他の部分から分離することができる。他の部品、例えば 3枚の拡散室区画板 82A— 82Cは、ヘッド取付枠体 76へ固定されたままであり、これらを分解する必要はない。したがって、タリーニング処理等のメンテナンス作業は大幅に簡素化される。

[0038] [第 2実施例]

次に、図 5および図 6を参照して、本発明の第 2実施例について説明する。この第 2 実施例に力かるシャワーヘッド構造は、第 1実施例のようにシャワーヘッド本体を単独で分解できるようには構成されてはいないが、第 1実施例と同様にシャワーヘッド本体を効率的に冷却できるように構成されている。図 5および図 6において、図 1乃至図 4に示す構成部品と同一部品については同一符号を付して重複説明を省略する。この第 2実施例では、シャワーヘッド本体 78の側壁 78Bの上部の外周面に、外側に突出するとともに周方向に延在するリング状のシール用フランジ 152が設けられている。ヘッド取付枠体 76の内周面には係合段部 154が設けられている。フランジ 152は、係合段部 154に載置されて支持される。フランジ 152と係合段部 154との接触面には Oリング等のシール部材 100が介在し、両者間を気密にシールしている。フランジ 152の上方力も差し込んだボルト 156を締め付けることにより、フランジ 152と係合段部 154とが結合される。尚、この第 2実施例では、第 1実施例で必要とされたシール用フランジ 98 (図 2参照）は必要ない。

[0039] この第 2実施例においても、第 1実施例と同様に、シャワーヘッド本体 78の上端面は大気に晒されており、この上端面に冷却機構 84が取り付けられる。また、この第 2 実施例では、最下段の拡散室区画板 82Aはボルト 158によりシャワーヘッド本体 78 の底板 78Aに固定される。中段の拡散室区画板 82Bは、その上方より挿通されるボルト 160により、最下段の拡散室区画板 82Aと一緒にシャワーヘッド本体 78の底板 7 8Aに固定される。この第 2実施例においても、シャワーヘッド本体 78の底板 78Aと側壁 78Bとが 1ピースで形成され、側壁 78Bの上端部が大気に晒され、かつ、側壁 7 8Bの上端部に冷却機構 84が取り付けられている。従って、第 2実施例は、シャワーヘッド本体 78の底板 78Aすなわちガス噴射面 28の温度制御性に関しては、第 1実施例と同様である。

[0040] 第 2実施例に係るシャワーヘッド構造 26のクリーニング等のメンテナンス作業を行う場合には、図 6に示すように、冷却機構 84を取り外した後に、シャワーヘッド本体 78 とヘッド取付枠体 76の係合段部 154とを連結してヽる全てのボルト 156を取り外し、シャワーヘッド本体 78およびその内側に収容された全ての拡散室区画板 82A— 82 Cを一体的にヘッド取付枠体 76から上方に取り外せばよい（図 6中白抜き矢印参照）

[0041] 例示された実施例により本発明を説明してきた力本発明は上述した実施例に限定されるものではない。本発明は、 Hfを含む有機金属材料ガスと Oガスとを用いて

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Hf酸化物膜を成膜する処理を行う場合のみならず、シャワーヘッド表面への処理ガス由来の堆積物が問題となりうる処理を行う場合に特に有効である。し力しながら、本発明は、処理ガス由来の堆積物の問題の有無にかかわらず、シャワーヘッドガス噴射面の高精度の温度制御が求められる場合、或いはシャワーヘッドの容易なメンテナンスが求められる場合にも有効である。また、例示された実施例においては、処理容器 24自体が天井板を有しておらずシャワーヘッド構造 26が処理容器の天井をなす構造であつたが、これには限定されず、処理容器 24がシャワーヘッド構造 26を装着するための開口を有する天井板を有していてもよい。この場合、ヘッド取付枠体 76 は天井板と別部品であってもよ、し、ヘッド取付枠体 76および天井板が統合された単一の部品であってもよい。また、シャワーヘッド構造の具体的構成も例示された実施例に限定されるものではなぐ拡散室区画板の数、ガス拡散室の数、および用いられる処理ガスの種類および数も必要に応じて適宜変更される。むろん、被処理体は半導体ウェハに限定されず、ガラス基板および LCD基板等であってもよ、。

Claims

請求の範囲

[1] 処理容器と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記処理容器の天井部に設けられて前記処理容器内へ処理ガスを導入するシャヮ一ヘッド構造とを有する処理装置において、

前記シャワーヘッド構造は、

複数のガス噴射口が形成された底壁と前記底壁の周縁部から起立する側壁とを有する全体としてカップ形に形成されたシャワーヘッド本体と、

前記処理容器の天井部に設けられて前記シャワーヘッド本体を支持するヘッド取付枠体であって、前記シャワーヘッド本体の側壁の上側部分が挿入される少なくとも

1つの貫通孔を有しているヘッド取付枠体と、

前記ヘッド取付枠体の前記貫通孔に挿入されて前記処理容器の外部に露出する前記シャワーヘッド本体の前記側壁の上端部分に取り付けられた冷却機構と、前記シャワーヘッド本体の前記底壁の下面側から前記シャワーヘッド本体の前記底壁を貫通し、前記ヘッド取付枠体に螺合するねじ付きボルトと、

前記シャワーヘッド本体内に収容されて前記ヘッド取付枠体に結合され、前記ガス噴射口に連通するとともに処理ガスが供給されるガス拡散室を形成する少なくとも 1 つの拡散室区画板と、

を有して!/ヽることを特徴とする処理装置。

[2] 前記ヘッド取付枠体は、前記ヘッド取付枠体が前記処理容器力分離することが可能なように、ヒンジを介して、前記処理容器に旋回可能に取り付けられていることを特徴とすることを特徴とする請求項 1に記載の処理装置。

[3] 前記ヘッド取付枠体に、前記シャワーヘッド本体の側壁の上側部分を挿入するための貫通孔が円周方向に沿って間隔を空けて複数設けられていることを特徴とする

、請求項 1に記載の処理装置。

[4] 前記拡散室区画板は、前記シャワーヘッド本体内に積層されて複数設けられていることを特徴とする、請求項 1に記載の処理装置。

[5] 前記冷却機構は、ペルチェ素子および冷却媒体を流すことができる冷却ジャケットとを含むことを特徴とする、請求項 1に記載の処理装置。処理容器と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記処理容器の天井部に設けられて前記処理容器内へ処理ガスを導入するシャヮ一ヘッド構造とを有する処理装置において、

前記シャワーヘッド構造は、

前記処理容器の天井部に設けられて前記シャワーヘッド本体を支持するヘッド取付枠体であって、前記シャワーヘッド本体の前記側壁の上側部分が前記処理容器外に露出するように前記シャワーヘッド本体が取り付けられるヘッド取付枠体と、前記処理容器の外部に露出する前記シャワーヘッド本体の前記側壁の部分に取り付けられた冷却機構と、

前記シャワーヘッド本体内に収容され、前記ガス噴射口に連通するとともに処理ガスが供給されるガス拡散室を形成する少なくとも 1つの拡散室区画板と、

を有して!/ヽることを特徴とする処理装置。