WO2020085128A1 - Shower head and substrate treatment device - Google Patents

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WO2020085128A1
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飯塚　八城
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東京エレクトロン株式会社
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
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Abstract

Inside a head body part, a diffusion chamber for diffusing gas used for substrate treatment is formed, and a plurality of jetting holes communicating with the diffusion chamber are provided in a facing surface facing a substrate. A heat insulating part is disposed on the side opposite to the facing surface side of the diffusion chamber, a hollow part connected to a supply and exhaust mechanism is formed therein, and a temperature regulation mechanism is provided on the facing surface side of the hollow part.

Description

シャワーヘッドおよび基板処理装置Shower head and substrate processing equipment
　本開示は、シャワーヘッドおよび基板処理装置に関するものである。 The present disclosure relates to a shower head and a substrate processing apparatus.
　特許文献１には、ガス噴出ヘッド内部に区画部材により区画して複数の拡散空間を設けて、各拡散空間に供給されたガスを処理空間に供給する技術が提案されている。 Patent Document 1 proposes a technique in which a plurality of diffusion spaces are provided inside the gas ejection head by partitioning members, and the gas supplied to each diffusion space is supplied to the processing space.
特開２００４－１５８４９９号公報JP 2004-158499 A
　本開示は、温度変化を抑えてガスを供給できる技術を提供する。 The present disclosure provides technology that can supply gas while suppressing temperature changes.
　本開示の一態様によるシャワーヘッドは、ヘッド本体部と、断熱部とを有する。ヘッド本体部は、基板処理に用いるガスを拡散する拡散室が内部に形成され、拡散室に連通する複数の噴出孔が基板と対向する対向面に設けられている。断熱部は、拡散室の対向面側に対する反対側に配置され、給排気機構と接続される中空部が内部に形成され、中空部の対向面側に温調機構が設けられている。 A shower head according to an aspect of the present disclosure has a head main body portion and a heat insulating portion. A diffusion chamber for diffusing a gas used for processing a substrate is formed inside the head main body, and a plurality of ejection holes communicating with the diffusion chamber are provided on a facing surface facing the substrate. The heat insulating part is arranged on the opposite side to the facing surface side of the diffusion chamber, the hollow part connected to the air supply / exhaust mechanism is formed inside, and the temperature controlling mechanism is provided on the facing surface side of the hollow part.
　本開示によれば、温度変化を抑えてガスを供給できる。 According to the present disclosure, the gas can be supplied while suppressing the temperature change.
図１は、第１実施形態に係る成膜装置の概略構成の一例を示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view showing an example of a schematic configuration of a film forming apparatus according to the first embodiment. 図２は、第１実施形態に係るシャワーヘッド全体の構成の一例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the overall configuration of the shower head according to the first embodiment. 図３Ａは、第１実施形態に係るシャワーヘッドの一部を拡大した拡大図である。FIG. 3A is an enlarged view in which a part of the shower head according to the first embodiment is enlarged. 図３Ｂは、第１実施形態に係るシャワーヘッドの一部を拡大した拡大図である。FIG. 3B is an enlarged view in which a part of the shower head according to the first embodiment is enlarged. 図４は、第１実施形態に係るシャワーヘッドの噴出孔付近を拡大した拡大図である。FIG. 4 is an enlarged view in which the vicinity of the ejection hole of the shower head according to the first embodiment is enlarged. 図５は、第２実施形態に係るシャワーヘッド全体の構成の一例を示す断面図である。FIG. 5: is sectional drawing which shows an example of a structure of the whole shower head which concerns on 2nd Embodiment. 図６Ａは、第２実施形態に係るシャワーヘッドの一部を拡大した拡大図である。FIG. 6A is an enlarged view in which a part of the shower head according to the second embodiment is enlarged. 図６Ｂは、第２実施形態に係るシャワーヘッドの一部を拡大した拡大図である。FIG. 6B is an enlarged view in which a part of the shower head according to the second embodiment is enlarged. 図７は、第２実施形態に係るシャワーヘッドの噴出孔付近を拡大した拡大図である。FIG. 7 is an enlarged view in which the vicinity of the ejection hole of the shower head according to the second embodiment is enlarged.
　以下、図面を参照して本願の開示するシャワーヘッドおよび基板処理装置の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示するシャワーヘッドおよび基板処理装置が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。 Hereinafter, embodiments of a shower head and a substrate processing apparatus disclosed in the present application will be described in detail with reference to the drawings. The disclosed showerhead and substrate processing apparatus are not limited to the present embodiment. Further, the respective embodiments can be appropriately combined within the range in which the processing content is not inconsistent.
　ところで、半導体ウエハ等の基板を処理容器に配置し、基板に対向して配置されたシャワーヘッドからガスを供給して、成膜やエッチングなどの各種の基板処理を実施する基板処理装置が知られている。ガスには、基板処理に適した温度範囲がある。基板処理装置では、基板処理に適した温度範囲の温度でガスをシャワーヘッドのガス導入孔に供給する。シャワーヘッドは、ガス拡散室と、ガス拡散室に連通する多数の噴出孔が形成され、供給されたガスをガス拡散室で拡散して各噴出孔から処理容器内部へ向けて噴出する。しかし、シャワーヘッドでは、放熱などにより、シャワーヘッドのガス導入孔からガス拡散室を通り噴出孔から噴出するまでの間にガスの温度が変化してしまう場合がある。この結果、例えば、シャワーヘッドでは、中央部分と周辺部分で噴出されるガスの温度が異なってしまう場合がある。そこで、温度変化を抑えてガスを供給できる技術が期待されている。 By the way, there is known a substrate processing apparatus in which a substrate such as a semiconductor wafer is placed in a processing container, and a gas is supplied from a shower head placed so as to face the substrate to perform various substrate processing such as film formation and etching. ing. The gas has a temperature range suitable for substrate processing. In the substrate processing apparatus, the gas is supplied to the gas introduction hole of the shower head at a temperature within a temperature range suitable for substrate processing. The shower head is formed with a gas diffusion chamber and a large number of ejection holes communicating with the gas diffusion chamber. The supplied gas is diffused in the gas diffusion chamber and ejected from the ejection holes toward the inside of the processing container. However, in the shower head, the temperature of the gas may change during the time from the gas introduction hole of the shower head, through the gas diffusion chamber, and before being ejected from the ejection hole due to heat radiation or the like. As a result, for example, in the shower head, the temperature of the gas ejected at the central portion may be different from that at the peripheral portion. Therefore, a technology that can supply gas while suppressing temperature change is expected.
（第１実施形態）
［装置の構成］
　次に、実施形態に係る基板処理装置の構成について説明する。以下では、基板処理装置を、基板に対して成膜を行う成膜装置とした場合を例に説明する。図１は、第１実施形態に係る成膜装置の概略構成の一例を示す断面図である。成膜装置１００は、処理容器１と、載置台２と、シャワーヘッド３と、排気部４と、ガス供給機構５と、制御部６とを有している。 (First embodiment)
[Device configuration]
Next, the configuration of the substrate processing apparatus according to the embodiment will be described. The case where the substrate processing apparatus is a film forming apparatus for forming a film on a substrate will be described below as an example. FIG. 1 is a sectional view showing an example of a schematic configuration of a film forming apparatus according to the first embodiment. The film forming apparatus 100 includes a processing container 1, a mounting table 2, a shower head 3, an exhaust unit 4, a gas supply mechanism 5, and a control unit 6.
　処理容器１は、アルミニウム等の金属により構成され、略円筒状を有している。 The processing container 1 is made of a metal such as aluminum and has a substantially cylindrical shape.
　処理容器１の側壁には、半導体ウエハ等の基板Ｗを搬入又は搬出するための搬入出口１１が形成されている。搬入出口１１は、ゲートバルブ１２により開閉される。処理容器１の本体の上には、断面が矩形状をなす円環状の排気ダクト１３が設けられている。排気ダクト１３には、内周面に沿ってスリット１３ａが形成されている。排気ダクト１３の外壁には、排気口１３ｂが形成されている。排気ダクト１３の上面には、処理容器１の上部開口を塞ぐようにシャワーヘッド３が設けられている。排気ダクト１３とシャワーヘッド３の間は、シール１５で気密に封止されている。 The side wall of the processing container 1 is formed with a loading / unloading port 11 for loading or unloading a substrate W such as a semiconductor wafer. The loading / unloading port 11 is opened and closed by a gate valve 12. An annular exhaust duct 13 having a rectangular cross section is provided on the main body of the processing container 1. The exhaust duct 13 has a slit 13a formed along the inner peripheral surface thereof. An exhaust port 13b is formed on the outer wall of the exhaust duct 13. A shower head 3 is provided on the upper surface of the exhaust duct 13 so as to close the upper opening of the processing container 1. A seal 15 hermetically seals between the exhaust duct 13 and the shower head 3.
　載置台２は、処理容器１内で基板Ｗを水平に支持する。載置台２は、基板Ｗに対応した大きさの円板状に形成されており、支持部材２３に支持されている。載置台２は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックス材料や、アルミニウムやニッケル合金等の金属材料で形成されており、内部に基板Ｗを加熱するためのヒータ２１と静電吸着電極２９とが埋め込まれている。ヒータ２１は、ヒータ電源（図示せず）から給電されて発熱する。そして、載置台２の上面の近傍に設けられたファイバー温度計（図示せず）の温度信号によりヒータ２１の出力を制御し、これにより、基板Ｗが所定の温度に制御される。 The mounting table 2 horizontally supports the substrate W in the processing container 1. The mounting table 2 is formed in a disk shape having a size corresponding to the substrate W, and is supported by the support member 23. The mounting table 2 is made of a ceramic material such as aluminum nitride (AlN) or a metal material such as aluminum or a nickel alloy, and has a heater 21 for heating the substrate W and an electrostatic attraction electrode 29 embedded therein. Has been. The heater 21 is supplied with power from a heater power supply (not shown) to generate heat. Then, the output of the heater 21 is controlled by the temperature signal of a fiber thermometer (not shown) provided near the upper surface of the mounting table 2, whereby the substrate W is controlled to a predetermined temperature.
　静電吸着電極２９には、処理容器１の外側に配置したＯＮ／ＯＦＦスイッチ２０を介して吸着電源４０に接続され、吸着電源４０から所定の直流電圧が印加される。静電吸着電極２９は、直流電圧が印加されることによって生じるクーロン力によって基板Ｗを吸着する。 The electrostatic adsorption electrode 29 is connected to the adsorption power source 40 via the ON / OFF switch 20 arranged outside the processing container 1, and a predetermined DC voltage is applied from the adsorption power source 40. The electrostatic attraction electrode 29 attracts the substrate W by the Coulomb force generated by applying the DC voltage.
　シャワーヘッド３は、載置台２の上部に、載置台２と対向するように配置されている。シャワーヘッド３には、ガス供給機構５が接続されている。ガス供給機構５は、成膜に用いる各種のガスのガス供給源に、それぞれ不図示のガス供給ラインを介して接続されている。各ガス供給ラインは、成膜のプロセスに対応して適宜分岐し、開閉バルブ、流量制御器が設けられている。ガス供給機構５は、各ガス供給ラインに設けられた開閉バルブや流量制御器を制御することにより、各種のガスの流量の制御が可能とされている。ガス供給機構５は、成膜に用いる各種のガスをシャワーヘッド３に供給する。 The shower head 3 is arranged above the mounting table 2 so as to face the mounting table 2. A gas supply mechanism 5 is connected to the shower head 3. The gas supply mechanism 5 is connected to gas supply sources of various gases used for film formation via gas supply lines (not shown). Each gas supply line is appropriately branched according to the film forming process, and an opening / closing valve and a flow rate controller are provided. The gas supply mechanism 5 is capable of controlling the flow rates of various gases by controlling the on-off valves and flow rate controllers provided in each gas supply line. The gas supply mechanism 5 supplies various gases used for film formation to the shower head 3.
　シャワーヘッド３は、内部にガス流路が形成され、ガス供給機構５から供給された各種のガスを載置台２シャワーヘッド３との間の処理空間３８にシャワー状に供給する。シャワーヘッド３の詳細な構成は、後述する。 The shower head 3 has a gas flow path formed therein, and supplies various gases supplied from the gas supply mechanism 5 to the processing space 38 between the shower head 3 and the mounting table 2 in a shower shape. The detailed configuration of the shower head 3 will be described later.
　なお、成膜装置１００は、シャワーヘッド３からガスを供給すると共にプラズマ放電させたプラズマ処理により基板Ｗに成膜を行ってもよい。プラズマ放電させる場合は、シャワーヘッド３を上部電極として、高周波を印加してもよい。例えば、成膜装置１００は、シャワーヘッド３に整合器を介して、高周波電源を接続し、高周波電源からプラズマの生成用に所定周波数の電力をシャワーヘッド３に印加してもよい。また、プラズマ放電させる場合は、載置台２を下部電極として、高周波を印加してもよい。例えば、成膜装置１００は、載置台２の内部に高周波用電極をさらに埋め込み、高周波用電極に整合器を介して高周波電源を接続し、高周波電源からイオン引き込み用に所定周波数の電力を高周波用電極に印加してもよい。 Note that the film forming apparatus 100 may form a film on the substrate W by a plasma process in which gas is supplied from the shower head 3 and plasma discharge is performed. When plasma discharge is performed, high frequency may be applied using the shower head 3 as an upper electrode. For example, the film forming apparatus 100 may connect a high frequency power supply to the shower head 3 via a matching device, and apply power of a predetermined frequency to the shower head 3 for plasma generation from the high frequency power supply. In the case of plasma discharge, high frequency may be applied with the mounting table 2 as a lower electrode. For example, in the film forming apparatus 100, a high-frequency electrode is further embedded inside the mounting table 2, a high-frequency power source is connected to the high-frequency electrode via a matching device, and a high-frequency power is supplied from the high-frequency power source to a predetermined frequency for ion attraction. It may be applied to the electrodes.
　載置台２には、上面の外周領域および側面を覆うようにアルミナ等のセラミックスにより形成されたカバー部材２２が設けられている。載置台２の底面には、シャワーヘッド３と載置台２の間のギャップを調整する調整機構３０が設けられている。調整機構３０は、支持部材２３と昇降機構２４とを有する。支持部材２３は、載置台２の底面の中央から載置台２を支持する。また、支持部材２３は、処理容器１の底壁に形成された孔部を貫通して処理容器１の下方に延び、下端が昇降機構２４に接続されている。載置台２は、昇降機構２４により、支持部材２３を介して昇降する。調整機構３０は、図１の実線で示す処理位置と、その下方の二点鎖線で示す基板Ｗの搬送が可能な搬送位置の間で昇降機構２４を昇降させ、基板Ｗの搬入および搬出を可能にする。 The mounting table 2 is provided with a cover member 22 formed of ceramics such as alumina so as to cover the outer peripheral area and the side surface of the upper surface. An adjustment mechanism 30 that adjusts the gap between the shower head 3 and the mounting table 2 is provided on the bottom surface of the mounting table 2. The adjustment mechanism 30 includes a support member 23 and a lifting mechanism 24. The support member 23 supports the mounting table 2 from the center of the bottom surface of the mounting table 2. Further, the support member 23 extends through the hole formed in the bottom wall of the processing container 1 and extends below the processing container 1, and the lower end is connected to the elevating mechanism 24. The mounting table 2 is moved up and down via the support member 23 by the lifting mechanism 24. The adjusting mechanism 30 raises and lowers the elevating mechanism 24 between the processing position indicated by the solid line in FIG. 1 and the conveyance position under which the substrate W can be conveyed indicated by the chain double-dashed line so that the substrate W can be loaded and unloaded. To
　支持部材２３の処理容器１の下方には、鍔部２５が取り付けられており、処理容器１の底面と鍔部２５の間には、処理容器１内の雰囲気を外気と区画し、載置台２の昇降動作にともなって伸縮するベローズ２６が設けられている。 A flange portion 25 is attached to the support member 23 below the processing container 1, and the atmosphere in the processing container 1 is separated from the outside air between the bottom surface of the processing container 1 and the flange portion 25. A bellows 26 is provided that expands and contracts with the raising and lowering operation of the.
　処理容器１の底面の近傍には、昇降板２７ａから上方に突出するように３本（２本のみ図示）のウエハ支持ピン２７が設けられている。ウエハ支持ピン２７は、処理容器１の下方に設けられた昇降機構２８により昇降板２７ａを介して昇降する。 Near the bottom surface of the processing container 1, three wafer support pins 27 (only two are shown) are provided so as to project upward from the elevating plate 27a. The wafer support pins 27 are moved up and down via an elevating plate 27a by an elevating mechanism 28 provided below the processing container 1.
　ウエハ支持ピン２７は、搬送位置にある載置台２に設けられた貫通孔２ａに挿通されて載置台２の上面に対して突没可能となっている。ウエハ支持ピン２７を昇降させることにより、搬送機構と載置台２の間で基板Ｗの受け渡しが行われる。載置台２が処理位置に存在した状態で、載置台２とシャワーヘッド３の間に、処理空間３８が形成される。 The wafer support pins 27 are inserted into the through holes 2 a provided in the mounting table 2 at the transfer position and can be projected and retracted with respect to the upper surface of the mounting table 2. By raising and lowering the wafer support pins 27, the substrate W is transferred between the transfer mechanism and the mounting table 2. A processing space 38 is formed between the mounting table 2 and the shower head 3 with the mounting table 2 in the processing position.
　排気部４は、処理容器１の内部を排気する。排気部４は、排気口１３ｂに接続された排気配管４１と、排気配管４１に接続された真空ポンプや圧力制御バルブ等を有する排気機構４２とを有する。処理に際しては、処理容器１内のガスがスリット１３ａを介して排気ダクト１３に至り、排気ダクト１３から排気配管４１を通って排気機構４２により排気される。 The exhaust unit 4 exhausts the inside of the processing container 1. The exhaust unit 4 has an exhaust pipe 41 connected to the exhaust port 13b, and an exhaust mechanism 42 having a vacuum pump, a pressure control valve, etc. connected to the exhaust pipe 41. At the time of processing, the gas in the processing container 1 reaches the exhaust duct 13 through the slit 13a, is exhausted from the exhaust duct 13 through the exhaust pipe 41 by the exhaust mechanism 42.
　次に、シャワーヘッド３の詳細な構成について説明する。図２は、第１実施形態に係るシャワーヘッド全体の構成の一例を示す断面図である。図３Ａおよび図３Ｂは、第１実施形態に係るシャワーヘッドの一部を拡大した拡大図である。図３Ａは、図２の右側を拡大した拡大図である。図３Ｂは、図２の左側を拡大した拡大図である。図４は、第１実施形態に係るシャワーヘッドの噴出孔付近を拡大した拡大図である。 Next, the detailed configuration of the shower head 3 will be described. FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of the overall configuration of the shower head according to the first embodiment. 3A and 3B are enlarged views in which a part of the shower head according to the first embodiment is enlarged. FIG. 3A is an enlarged view in which the right side of FIG. 2 is enlarged. FIG. 3B is an enlarged view of the left side of FIG. 2. FIG. 4 is an enlarged view in which the vicinity of the ejection hole of the shower head according to the first embodiment is enlarged.
　シャワーヘッド３は、ヘッド本体部５０と、支持部５１とを有する。 The shower head 3 has a head main body 50 and a support 51.
　ヘッド本体部５０は、支持部５１により周囲が支持されて載置台２の上部に配置される。支持部５１と排気ダクト１３の間、および、ヘッド本体部５０と支持部５１の間は、不図示のシールで気密に封止されている。 The head body 50 is arranged above the mounting table 2 with the periphery thereof being supported by the support 51. The space between the support portion 51 and the exhaust duct 13 and the space between the head main body portion 50 and the support portion 51 are hermetically sealed by a seal (not shown).
　ヘッド本体部５０は、複数のパーツが組み合わされて構成されている。例えば、本実施形態に係るヘッド本体部５０は、主なパーツとして、シャワーヘッドベース５２と、シャワープレート５３と、リング５４とを有する。シャワーヘッドベース５２、シャワープレート５３およびリング５４は、例えば、アルミナ等の誘電体やアルミニウム、ステンレス等の導電性材料などにより形成されている。 The head body 50 is configured by combining multiple parts. For example, the head body 50 according to this embodiment has a shower head base 52, a shower plate 53, and a ring 54 as main parts. The shower head base 52, the shower plate 53, and the ring 54 are formed of, for example, a dielectric material such as alumina or a conductive material such as aluminum or stainless steel.
　シャワーヘッドベース５２およびシャワープレート５３は、基板Ｗの直径と同程度の円盤状とされている。リング５４は、シャワーヘッドベース５２およびシャワープレート５３と同程度の外径の円環状とされ、下部の内径が小さくされた取付部５４ａが形成されている。リング５４の上部にはシャワーヘッドベース５２が締結されている。リング５４の下部の取付部５４ａの下面にはシャワープレート５３が締結されている。ヘッド本体部５０は、リング５４を介してシャワーヘッドベース５２とシャワープレート５３と締結することで、内部に内部空間５５が形成されている。ヘッド本体部５０は、シャワープレート５３が基板Ｗと対向するように配置される。シャワープレート５３の下面は、基板Ｗと対向する対向面５３ａとなる。シャワープレート５３は、対向面５３ａに複数の噴出孔５６が設けられている。 The shower head base 52 and the shower plate 53 are in the shape of a disk having the same size as the diameter of the substrate W. The ring 54 has a circular ring shape having an outer diameter similar to that of the shower head base 52 and the shower plate 53, and a mounting portion 54a having a smaller inner diameter at the lower portion is formed. The shower head base 52 is fastened to the upper portion of the ring 54. A shower plate 53 is fastened to the lower surface of the mounting portion 54a below the ring 54. The head body 50 has an internal space 55 formed therein by fastening the shower head base 52 and the shower plate 53 via a ring 54. The head main body 50 is arranged so that the shower plate 53 faces the substrate W. The lower surface of the shower plate 53 becomes a facing surface 53 a facing the substrate W. The shower plate 53 is provided with a plurality of ejection holes 56 on the facing surface 53a.
　ヘッド本体部５０は、内部空間５５に断熱部６０が配置され、断熱部６０により内部空間５５が遮蔽されて複数の拡散室６１が重なるように形成されている。例えば、ヘッド本体部５０は、取付部５４ａの上面と接触するように断熱部６０ａが配置されている。取付部５４ａと断熱部６０ａの間は、不図示のシールで気密に封止されている。断熱部６０ａとシャワープレート５３との間には、隙間が形成されており、当該隙間が拡散室６１ａとして機能する。断熱部６０ａの上部には、断熱部６０ｂが配置されている。断熱部６０ｂは、下面の縁部６２が下側に突出しており、当該縁部６２が断熱部６０ａに接触するように配置されている。縁部６２と断熱部６０ａの間は、不図示のシールで気密に封止されている。断熱部６０ａと断熱部６０ｂの間には、隙間が形成されており、当該隙間が拡散室６１ｂとして機能する。このように、第１実施形態に係るヘッド本体部５０は、内部空間５５に２つの断熱部６０ａ、６０ｂが配置されており、内部空間５５が断熱部６０ａにより遮蔽されて２つの拡散室６１ａ、６１ｂが重なるように形成されている。断熱部６０ａは、内部空間５５の底面と同程度のサイズの平板部６０ａ１が形成され、平板部６０ａ１の中央に円筒状の円筒部６０ａ２が形成されている。断熱部６０ｂも、内部空間５５の底面と同程度のサイズの平板部６０ｂ１が形成され、平板部６０ｂ１の中央に、円筒部６０ｂ２が形成されている。 The head body 50 is formed such that the heat insulating part 60 is arranged in the internal space 55, the internal space 55 is shielded by the heat insulating part 60, and the plurality of diffusion chambers 61 overlap. For example, in the head body 50, the heat insulating portion 60a is arranged so as to come into contact with the upper surface of the mounting portion 54a. An airtight seal is provided between the mounting portion 54a and the heat insulating portion 60a with a seal (not shown). A gap is formed between the heat insulating portion 60a and the shower plate 53, and the gap functions as the diffusion chamber 61a. The heat insulating part 60b is arranged on the upper part of the heat insulating part 60a. The heat insulating portion 60b is arranged such that the edge portion 62 on the lower surface projects downward and the edge portion 62 contacts the heat insulating portion 60a. The rim 62 and the heat insulating portion 60a are hermetically sealed with a seal (not shown). A gap is formed between the heat insulating portion 60a and the heat insulating portion 60b, and the gap functions as the diffusion chamber 61b. As described above, in the head main body 50 according to the first embodiment, the two heat insulating parts 60a and 60b are arranged in the inner space 55, and the inner space 55 is shielded by the heat insulating part 60a, so that the two diffusion chambers 61a, 61b are formed to overlap. The heat insulation part 60a is formed with a flat plate part 60a1 having a size similar to the bottom surface of the internal space 55, and a cylindrical cylindrical part 60a2 is formed at the center of the flat plate part 60a1. The heat insulating portion 60b also has a flat plate portion 60b1 having a size similar to the bottom surface of the internal space 55, and a cylindrical portion 60b2 formed at the center of the flat plate portion 60b1.
　また、断熱部６０ａ、６０ｂは、平板部６０ａ１、６０ｂ１のそれぞれの側面６３に凹部が設けられ、拡散室６１が重なる方向に対して側面６３が屈曲されて形成されている。 Further, the heat insulating portions 60a and 60b are formed by forming concave portions on the side surfaces 63 of the flat plate portions 60a1 and 60b1 and bending the side surfaces 63 in the direction in which the diffusion chambers 61 overlap.
　シャワーヘッドベース５２は、平板部６０ｂ１の上面を覆うように平板部５２ａが形成され、円筒部６０ｂ２を覆うように円筒部５２ｂが形成されている。断熱部６０ａの円筒部５２ｂには、ガスを導入するためのガス導入孔６４ａ、ガス導入孔６４ｂが形成されている。円筒部６０ａ２の上部は、ガス導入孔６４ａと連通する開口６５ａが形成されており、内部に中心軸に沿ってガス流路６５ｂが形成されている。 In the shower head base 52, a flat plate portion 52a is formed so as to cover the upper surface of the flat plate portion 60b1, and a cylindrical portion 52b is formed so as to cover the cylindrical portion 60b2. A gas introduction hole 64a and a gas introduction hole 64b for introducing gas are formed in the cylindrical portion 52b of the heat insulating portion 60a. An opening 65a communicating with the gas introduction hole 64a is formed in the upper part of the cylindrical portion 60a2, and a gas flow path 65b is formed inside along the central axis.
　円筒部６０ｂ２の内径は、円筒部６０ａ２の外径よりも若干大きいため、円筒部６０ｂ２の内面と円筒部６０ａ２の外面の間には、隙間空間６６が形成されている。隙間空間６６は、ガス導入孔６４ｂと連通している。 Since the inner diameter of the cylindrical portion 60b2 is slightly larger than the outer diameter of the cylindrical portion 60a2, a gap space 66 is formed between the inner surface of the cylindrical portion 60b2 and the outer surface of the cylindrical portion 60a2. The gap space 66 communicates with the gas introduction hole 64b.
　ガス導入孔６４ａおよびガス導入孔６４ｂには、ガス供給機構５から各種のガスが供給される。ガス導入孔６４ａに供給されたガスは、ガス流路６５ｂを介して拡散室６１ａに流れる。ガス導入孔６４ｂに供給されたガスは、隙間空間６６を介して拡散室６１ｂに流れる。 Various gases are supplied from the gas supply mechanism 5 to the gas introduction hole 64a and the gas introduction hole 64b. The gas supplied to the gas introduction hole 64a flows into the diffusion chamber 61a via the gas flow path 65b. The gas supplied to the gas introduction hole 64b flows into the diffusion chamber 61b through the gap space 66.
　シャワープレート５３の各噴出孔５６は、拡散室６１ａ、６１ｂの何れかと連通している。例えば、シャワープレート５３は、各噴出孔５６の位置に貫通穴５７が形成されている。拡散室６１ａ、６１ｂのうち、最も対向面側の拡散室６１ａは、貫通穴５７を介して噴出孔５６と連通している。拡散室６１ａ、６１ｂのうち、対向面側に拡散室６１ａがある拡散室６１ｂは、貫通穴５７に連通管５８が配置され、連通管５８および貫通穴５７を介して噴出孔５６と連通している。例えば、噴出孔５６ａは、拡散室６１ａと導通している。噴出孔５６ｂは、連通管５８を介して拡散室６１ｂと導通している。拡散室６１ａに流れたガスは、噴出孔５６ａから噴出される。拡散室６１ｂに流れたガスは、噴出孔５６ｂから噴出される。連通管５８は、熱伝導率の低い材料であって金属、脆性材、樹脂材などから形成されている。例えば、連通管５８は、ステンレスにより形成されている。 Each of the ejection holes 56 of the shower plate 53 communicates with either of the diffusion chambers 61a and 61b. For example, the shower plate 53 has through holes 57 formed at the positions of the ejection holes 56. Of the diffusion chambers 61a and 61b, the diffusion chamber 61a closest to the facing surface is in communication with the ejection hole 56 through the through hole 57. Of the diffusion chambers 61a and 61b, the diffusion chamber 61b having the diffusion chamber 61a on the opposite surface side has the communication pipe 58 arranged in the through hole 57 and communicates with the ejection hole 56 through the communication pipe 58 and the through hole 57. There is. For example, the ejection hole 56a is electrically connected to the diffusion chamber 61a. The ejection hole 56b is electrically connected to the diffusion chamber 61b through the communication pipe 58. The gas flowing into the diffusion chamber 61a is ejected from the ejection hole 56a. The gas flowing into the diffusion chamber 61b is ejected from the ejection hole 56b. The communication pipe 58 is a material having a low thermal conductivity and is formed of a metal, a brittle material, a resin material, or the like. For example, the communication pipe 58 is made of stainless steel.
　断熱部６０ａは、拡散室６１ｂと噴出孔５６とを連通する連通管５８の配置位置に貫通穴６７が形成されている。拡散室６１ａは、連通管５８の配置位置にそれぞれシール管６８が配置されている。シール管６８は、中央に貫通穴６８ａが形成され、連通管５８が貫通穴６８ａを通過する。シール管６８は、拡散室６１ａの厚さと同程度の高さに形成されて、拡散室６１ａの上面および下面と接触している。また、シール管６８は、上面および下面に貫通穴６８ａを囲むようにシール６８ｂを設けてガスが漏洩することを抑制している。 In the heat insulating portion 60a, a through hole 67 is formed at a position where a communication pipe 58 that connects the diffusion chamber 61b and the ejection hole 56 is arranged. In the diffusion chamber 61a, seal pipes 68 are arranged at the positions where the communication pipes 58 are arranged. A through hole 68a is formed in the center of the seal pipe 68, and the communication pipe 58 passes through the through hole 68a. The seal tube 68 is formed at a height approximately equal to the thickness of the diffusion chamber 61a and is in contact with the upper surface and the lower surface of the diffusion chamber 61a. Further, the seal pipe 68 is provided with a seal 68b on the upper surface and the lower surface so as to surround the through hole 68a, thereby suppressing gas leakage.
　断熱部６０ａ、６０ｂは、それぞれ内部に中空の中空部７０ａ、７０ｂが拡散室６１ａ、６１ｂと並列に形成されている。例えば、断熱部６０ａ、６０ｂは、それぞれ所定の容器厚の中空の容器とされており、中空部７０ａ、７０ｂとして機能する空間が内部に形成されている。 The heat insulating portions 60a and 60b have hollow portions 70a and 70b formed therein in parallel with the diffusion chambers 61a and 61b, respectively. For example, the heat insulating parts 60a and 60b are hollow containers each having a predetermined container thickness, and the spaces functioning as the hollow parts 70a and 70b are formed inside.
　断熱部６０ａは、中空部７０ａ内を給排気するための給排気部７１ａが設けられている。断熱部６０ｂは、給排気部７１ａが通過する部分に給排気部７１ａを通過させるための通過穴７２が形成されている。給排気部７１ａは、通過穴７２を通過してヘッド本体部５０の上面まで到達している。 The heat insulating section 60a is provided with an air supply / exhaust section 71a for supplying / exhausting the inside of the hollow section 70a. The heat insulating portion 60b is formed with a passage hole 72 for allowing the air supply / exhaust portion 71a to pass therethrough at a portion through which the air supply / exhaust portion 71a passes. The air supply / exhaust portion 71 a passes through the passage hole 72 and reaches the upper surface of the head main body portion 50.
　断熱部６０ｂは、中空部７０ｂ内を給排気するための給排気部７１ｂが円筒部５２ｂに対して給排気部７１ａと対称な位置に設けられている。給排気部７１ｂは、ヘッド本体部５０の上面まで到達している。 In the heat insulating part 60b, an air supply / exhaust part 71b for supplying / exhausting the inside of the hollow part 70b is provided in a position symmetrical to the air supply / exhaust part 71a with respect to the cylindrical part 52b. The air supply / exhaust portion 71b reaches the upper surface of the head main body portion 50.
　給排気部７１ａ、７１ｂには、給排気を行う不図示の給排気機構が接続されている。例えば、給排気部７１ａ、７１ｂには、真空ポンプなどの排気機器が接続されている。また、給排気部７１ａ、７１ｂには、所定の種類のガスを供給するガス供給機器が接続されている。断熱部６０ａ、６０ｂは、排気機器により排気を行うことで中空部７０ａ、７０ｂ内を真空とすることが可能とされている。また、断熱部６０ａ、６０ｂは、ガス供給機器から所定の種類のガスを供給することで中空部７０ａ、７０ｂ内を所定の種類のガスで満たすことが可能とされている。なお、排気部４が給排気部７１ａ、７１ｂから中空部７０ａ、７０ｂ内を真空排気してもよい。また、ガス供給機構５が給排気部７１ａ、７１ｂに所定の種類のガスを供給してもよい。 An air supply / exhaust mechanism (not shown) that supplies and exhausts air is connected to the air supply / exhaust units 71a and 71b. For example, an exhaust device such as a vacuum pump is connected to the air supply / exhaust units 71a and 71b. A gas supply device that supplies a predetermined type of gas is connected to the air supply / exhaust units 71a and 71b. The heat insulating portions 60a and 60b are capable of creating a vacuum inside the hollow portions 70a and 70b by exhausting air with an exhaust device. Further, the heat insulating parts 60a and 60b can fill the insides of the hollow parts 70a and 70b with a gas of a predetermined type by supplying a gas of a predetermined type from a gas supply device. The exhaust unit 4 may evacuate the hollow portions 70a, 70b from the air supply / exhaust units 71a, 71b. Further, the gas supply mechanism 5 may supply a predetermined type of gas to the air supply / exhaust units 71a and 71b.
　中空部７０ａ、７０ｂには、それぞれ対向面５３ａ側に温調機構が設けられている。例えば、第１実施形態に係るヘッド本体部５０は、中空部７０ａ、７０ｂの対向面５３ａ側に、温調機構として、シースヒータなどのヒータ７３ａ、７３ｂがそれぞれ設けられている。ヒータ７３ａ、７３ｂは、それぞれ管状とされ、中空部７０ａ、７０ｂの底面の全面に湾曲させて配置されている。第１実施形態に係る成膜装置１００では、ヒータ７３ａ、７３ｂによる加熱により、拡散室６１ａ、６１ｂに供給されるガスの温度をそれぞれ個別に調整する。 Each of the hollow portions 70a and 70b is provided with a temperature control mechanism on the facing surface 53a side. For example, in the head body 50 according to the first embodiment, heaters 73a and 73b such as sheath heaters are provided as temperature control mechanisms on the facing surfaces 53a side of the hollow portions 70a and 70b, respectively. The heaters 73a and 73b are respectively tubular and are arranged in a curved manner on the entire bottom surfaces of the hollow portions 70a and 70b. In the film forming apparatus 100 according to the first embodiment, the temperatures of the gases supplied to the diffusion chambers 61a and 61b are individually adjusted by heating with the heaters 73a and 73b.
　中空部７０ａには、遮蔽板７４ａが配置されている。中空部７０ｂには、遮蔽板７４ｂが配置されている。遮蔽板７４ａ、７４ｂは、輻射を遮蔽できる部材であればよい。遮蔽板７４ａ、７４ｂとしては、例えば、積層マイカ（雲母）などを用いることができる。遮蔽板７４ａは、中空部７０ａの底面と同程度のサイズまたは若干小さいサイズとされている。遮蔽板７４ａは、中空部７０ａの内壁に形成された突起部に保持され、対向面側および反対側の内壁と間隔を空けて配置されている。例えば、遮蔽板７４ａは、中空部７０ａの内壁の側面や貫通穴６７部分の内壁の側面に形成された突起部７５ａに保持され、対向面側および反対側の内壁に接触しないように配置されている。遮蔽板７４ｂは、中空部７０ｂの底面と同程度のサイズまたは若干小さいサイズとされている。遮蔽板７４ｂは、中空部７０ｂの内壁に形成された突起部に保持され、対向面側および反対側の内壁と間隔を空けて配置されている。例えば、遮蔽板７４ｂは、中空部７０ｂの内壁の側面に形成された突起部７５ｂに保持され、対向面側および反対側の内壁に接触しないように配置されている。遮蔽板７４ａ、７４ｂは、長時間のうちには加熱され、反対側の内壁に接触していた場合、熱伝導経路が構成される可能性がある。このため、断熱部６０ａ、６０ｂは、遮蔽板７４ａ、７４ｂを中空部７０ａ、７０ｂ内に対向面側および反対側の内壁に接触しないように配置することで熱伝導経路による伝熱を防ぐことができる。なお、遮蔽板７４ａ、７４ｂは、複数設けられてもよい。 A shield plate 74a is arranged in the hollow portion 70a. A shielding plate 74b is arranged in the hollow portion 70b. The shield plates 74a and 74b may be members that can shield the radiation. As the shielding plates 74a and 74b, for example, laminated mica (mica) can be used. The shielding plate 74a has a size similar to or slightly smaller than the bottom surface of the hollow portion 70a. The shield plate 74a is held by a protrusion formed on the inner wall of the hollow portion 70a, and is arranged with a space between the inner wall on the opposite surface side and the inner wall on the opposite side. For example, the shielding plate 74a is held by the protrusions 75a formed on the side surface of the inner wall of the hollow portion 70a and the side surface of the inner wall of the through hole 67 portion, and is arranged so as not to contact the inner wall on the opposite surface side and the opposite side. There is. The shielding plate 74b has a size similar to or slightly smaller than the bottom surface of the hollow portion 70b. The shield plate 74b is held by a protrusion formed on the inner wall of the hollow portion 70b, and is arranged with a space from the inner wall on the opposite surface side and the inner wall on the opposite side. For example, the shielding plate 74b is held by the projection 75b formed on the side surface of the inner wall of the hollow portion 70b, and is arranged so as not to contact the inner wall on the opposite surface side and the inner wall on the opposite side. When the shield plates 74a and 74b are heated for a long time and are in contact with the inner wall on the opposite side, a heat conduction path may be formed. Therefore, the heat insulating parts 60a and 60b prevent the heat transfer by the heat conduction path by arranging the shield plates 74a and 74b in the hollow parts 70a and 70b so as not to contact the inner walls on the opposite surface side and the opposite surface side. it can. A plurality of shield plates 74a and 74b may be provided.
　図１に戻る。上記のように構成された成膜装置１００は、制御部６によって、動作が統括的に制御される。制御部６は、例えばコンピュータであり、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）、補助記憶装置等を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭ又は補助記憶装置に格納されたプログラムや、プラズマ処理のプロセス条件に基づいて動作し、装置全体の動作を制御する。例えば、制御部６は、ガス供給機構５からの各種のガスの供給動作、昇降機構２４の昇降動作、排気機構４２による処理容器１内の排気動作、ヒータ７３ａ、７３ｂの温度を制御する。なお、制御に必要なコンピュータに読み取り可能なプログラムは、記憶媒体に記憶されていてもよい。記憶媒体は、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ（Compact　Disc）、ＣＤ－ＲＯＭ、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはＤＶＤ等よりなる。また、制御部６は、成膜装置１００の内部に設けられていてもよく、外部に設けられていてもよい。制御部６が外部に設けられている場合、制御部６は、有線又は無線等の通信手段によって、成膜装置１００を制御することができる。 Return to Figure 1. The operation of the film forming apparatus 100 configured as described above is comprehensively controlled by the controller 6. The control unit 6 is, for example, a computer and includes a CPU (Central Processing Unit), a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), and an auxiliary storage device. The CPU operates based on the program stored in the ROM or the auxiliary storage device or the process condition of the plasma processing, and controls the operation of the entire device. For example, the control unit 6 controls the supply operation of various gases from the gas supply mechanism 5, the lift operation of the lift mechanism 24, the exhaust operation of the inside of the processing container 1 by the exhaust mechanism 42, and the temperatures of the heaters 73a and 73b. The computer-readable program necessary for control may be stored in a storage medium. The storage medium is, for example, a flexible disk, a CD (Compact Disc), a CD-ROM, a hard disk, a flash memory, a DVD, or the like. Further, the control unit 6 may be provided inside the film forming apparatus 100 or may be provided outside thereof. When the control unit 6 is provided outside, the control unit 6 can control the film forming apparatus 100 by a wired or wireless communication means.
　次に、制御部６の制御により成膜装置１００が実行する成膜処理の流れを簡単に説明する。成膜装置１００は、排気機構４２により、処理容器１内を真空雰囲気に減圧する。成膜装置１００は、基板Ｗを搬入する際、載置台２を基板Ｗの受け渡し位置まで降下させ、ゲートバルブ１２を開放する。搬入出口１１を介してウエハ搬送機構により基板Ｗが載置台２に搬入される。成膜装置１００は、ゲートバルブ１２を閉じ、載置台２を処理位置まで上昇させる。 Next, the flow of the film forming process executed by the film forming apparatus 100 under the control of the control unit 6 will be briefly described. The film forming apparatus 100 reduces the pressure in the processing container 1 to a vacuum atmosphere by the exhaust mechanism 42. When the substrate W is carried in, the film forming apparatus 100 lowers the mounting table 2 to the delivery position of the substrate W and opens the gate valve 12. The substrate W is loaded into the mounting table 2 by the wafer transport mechanism via the loading / unloading port 11. The film forming apparatus 100 closes the gate valve 12 and raises the mounting table 2 to the processing position.
　成膜装置１００は、処理容器１内の圧力調整を行った後、シャワーヘッド３から処理容器１内に各種のガスを供給して基板Ｗに成膜を行う。 After the pressure inside the processing container 1 is adjusted, the film forming apparatus 100 supplies various gases into the processing container 1 from the shower head 3 to form a film on the substrate W.
　ここで、成膜手法には、一般には各種のガスをシャワーヘッドから分けて噴出させるポストミックス方式や、各種のガスをシャワーヘッド内で混合させた後に噴出させるプリミックス方式などがある。本実施形態に係る成膜装置１００は、シャワーヘッド３から各種のガスを分けて噴出させてポストミックス方式で成膜を行う。 Here, as a film forming method, there are generally a post-mix method in which various gases are separately jetted from the shower head, and a premix method in which various gases are jetted after being mixed in the shower head. The film forming apparatus 100 according to the present embodiment separately forms various gases from the shower head 3 and ejects them to form a film by a post-mix method.
　ところで、ガスには、基板処理に適した温度範囲がある。例えば、液体材料及び固体材料を気化した成膜材料ガスと反応ガスとにより成膜を行う場合、成膜材料ガスおよび反応ガスには、それぞれ成膜に適した温度範囲がある。ガス供給機構５は、成膜材料ガスおよび反応ガスをそれぞれ成膜に適した温度範囲の温度で、シャワーヘッド３のガス導入孔６４ａ、ガス導入孔６４ｂに分けて供給する。しかし、シャワーヘッド３では、放熱などにより、噴出孔５６から噴出するまでにガスの温度が変化してしまう場合がある。 By the way, the gas has a temperature range suitable for substrate processing. For example, when a film is formed using a film forming material gas obtained by vaporizing a liquid material and a solid material and a reaction gas, the film forming material gas and the reaction gas each have a temperature range suitable for film formation. The gas supply mechanism 5 separately supplies the film forming material gas and the reaction gas to the gas introduction holes 64a and the gas introduction holes 64b of the shower head 3 at temperatures in a temperature range suitable for film formation. However, in the shower head 3, the temperature of the gas may change before being ejected from the ejection hole 56 due to heat radiation or the like.
　そこで、本実施形態に係る成膜装置１００は、シャワーヘッド３の断熱部６０ａ、６０ｂの中空部７０ａ、７０ｂ内を真空とする。例えば、制御部６は、成膜を開始する際に事前処理として、給排気機構により給排気部７１ａ、７１ｂから排気を行い、中空部７０ａ、７０ｂを所定の真空度の真空雰囲気とする。 Therefore, in the film forming apparatus 100 according to the present embodiment, the inside of the hollow portions 70a and 70b of the heat insulating portions 60a and 60b of the shower head 3 is evacuated. For example, as a pretreatment before starting the film formation, the control unit 6 evacuates the air supply / exhaust units 71a and 71b by the air supply / exhaust mechanism to set the hollow portions 70a and 70b to a vacuum atmosphere having a predetermined vacuum degree.
　また、本実施形態に係る成膜装置１００では、断熱部６０ａ、６０ｂのヒータ７３ａ、７３ｂから加熱により、それぞれガスが成膜に適した温度範囲の温度を維持するように制御する。例えば、制御部６は、成膜を開始する際に事前処理として、拡散室６１ａに流すガスの温度範囲の温度にヒータ７３ａの温度を制御し、拡散室６１ｂに流すガスの温度範囲の温度にヒータ７３ｂの温度を制御する。これにより、成膜装置１００は、拡散室６１ａ、６１ｂの温度を、流すガスの温度範囲の温度に制御できる。例えば、シャワープレート５３に近い拡散室６１ａを２００℃程度とし、拡散室６１ｂを１００℃程度とすることができる。 In addition, in the film forming apparatus 100 according to the present embodiment, heating is performed by the heaters 73a and 73b of the heat insulating units 60a and 60b so that each gas is controlled to maintain the temperature in the temperature range suitable for film forming. For example, the control unit 6 controls the temperature of the heater 73a to a temperature within the temperature range of the gas flowing into the diffusion chamber 61a as a pre-treatment before starting the film formation, so that the temperature within the temperature range of the gas flowing into the diffusion chamber 61b is controlled. The temperature of the heater 73b is controlled. As a result, the film forming apparatus 100 can control the temperature of the diffusion chambers 61a and 61b within the temperature range of the flowing gas. For example, the diffusion chamber 61a near the shower plate 53 can be set to about 200 ° C, and the diffusion chamber 61b can be set to about 100 ° C.
　ガス供給機構５は、各種のガスをシャワーヘッド３のガス導入孔６４ａ、ガス導入孔６４ｂに供給する。例えば、ガス供給機構５は、成膜材料ガスと反応ガスとをシャワーヘッド３のガス導入孔６４ａ、ガス導入孔６４ｂに分けて供給する。例えば、ガス供給機構５は、ガス導入孔６４ａに成膜材料ガスを供給し、ガス導入孔６４ｂに反応ガスを供給する。ガス導入孔６４ａに供給された成膜材料ガスは、ガス流路６５ｂを介して拡散室６１ａに流れ、噴出孔５６ａから噴出される。ガス導入孔６４ｂに供給された反応ガスは、隙間空間６６を介して拡散室６１ｂに流れ、噴出孔５６ｂから噴出される。これにより、第１実施形態に係るシャワーヘッド３は、成膜材料ガスおよび反応ガスをそれぞれ成膜に適した温度範囲の温度で噴出できる。 The gas supply mechanism 5 supplies various gases to the gas introduction hole 64a and the gas introduction hole 64b of the shower head 3. For example, the gas supply mechanism 5 separately supplies the film forming material gas and the reaction gas to the gas introduction hole 64a and the gas introduction hole 64b of the shower head 3. For example, the gas supply mechanism 5 supplies the film forming material gas to the gas introduction hole 64a and the reaction gas to the gas introduction hole 64b. The film forming material gas supplied to the gas introduction hole 64a flows into the diffusion chamber 61a through the gas flow path 65b and is ejected from the ejection hole 56a. The reaction gas supplied to the gas introduction hole 64b flows into the diffusion chamber 61b through the gap space 66 and is ejected from the ejection hole 56b. As a result, the showerhead 3 according to the first embodiment can eject the film forming material gas and the reaction gas at temperatures within a temperature range suitable for film formation.
　ここで、例えば、シャワーヘッド３に、中空部７０ａ、７０ｂに変えて断熱部材を断熱部６０ａ、６０ｂに設けることが考えられる。しかし、断熱部材は、温度変化が遅いものの熱が伝播し、長時間経過した定常状態では周囲と同様の温度になってしまう。また、シャワーヘッド３は、断熱のために利用できるスペース（厚さ）が限られており、断熱部材を厚く配置できない。このため、断熱部材では、十分に断熱できず、拡散室６１ａ、６１ｂのガスの温度が変化してしまう。 Here, for example, it is conceivable that the shower head 3 is provided with heat insulating members in the heat insulating portions 60a and 60b instead of the hollow portions 70a and 70b. However, although the temperature of the heat insulating member changes slowly, the heat propagates and the temperature becomes the same as that of the surroundings in a steady state after a long time. Further, in the shower head 3, the space (thickness) that can be used for heat insulation is limited, and the heat insulation member cannot be arranged thick. Therefore, the heat insulating member cannot sufficiently insulate the heat, and the temperature of the gas in the diffusion chambers 61a and 61b changes.
　一方、本実施形態に係るシャワーヘッド３は、断熱部６０ａ、６０ｂに真空に排気することが可能な中空部７０ａ、７０ｂを設けている。これにより、シャワーヘッド３は、中空部７０ａ、７０ｂにより熱の伝播を抑制される。例えば、拡散室６１ａを温めるために加熱されたヒータ７３ａの熱が拡散室６１ｂに伝播することを抑制できる。また、拡散室６１ｂを温めるために加熱されたヒータ７３ｂの熱がシャワーヘッド３の上方に放熱されることを抑制できる。これにより、シャワーヘッド３は、拡散室６１ａ、６１ｂのガスの温度が変化してしまうことを抑制できる。 On the other hand, in the shower head 3 according to the present embodiment, the heat insulating portions 60a and 60b are provided with hollow portions 70a and 70b capable of being evacuated. Thereby, in the shower head 3, the propagation of heat is suppressed by the hollow portions 70a and 70b. For example, the heat of the heater 73a that is heated to warm the diffusion chamber 61a can be prevented from propagating to the diffusion chamber 61b. Further, it is possible to suppress the heat of the heater 73b heated to warm the diffusion chamber 61b from being radiated above the shower head 3. Thereby, the shower head 3 can suppress the temperature of the gas in the diffusion chambers 61a and 61b from changing.
　また、シャワーヘッド３は、断熱部６０ａ、６０ｂの中空部７０ａ、７０ｂに遮蔽板７４ａ、７４ｂを設けている。これにより、シャワーヘッド３は、ヒータ７３ａ、７３ｂや中空部７０ａ、７０ｂのヒータ７３ａ、７３ｂの配置側の面などから発生する輻射を遮蔽板７４ａ、７４ｂで遮蔽できるため、輻射による熱の伝播を抑制できる。 Further, in the shower head 3, shield plates 74a and 74b are provided in the hollow portions 70a and 70b of the heat insulating portions 60a and 60b. As a result, the shower head 3 can shield the radiation generated from the heaters 73a and 73b and the surfaces of the hollow portions 70a and 70b on the side where the heaters 73a and 73b are arranged by the shielding plates 74a and 74b, so that the propagation of heat due to the radiation can be prevented. Can be suppressed.
　このように、成膜装置１００は、各種のガスをそれぞれ成膜に適した温度範囲の温度でシャワーヘッド３から分けて噴出させて成膜を行うことができる。例えば、不揮発性メモリー用の薄膜の成膜では、三元系材料と酸化還ガスをそれぞれの温度範囲の温度で基板Ｗに向け噴出させて成膜を行うことで、基板Ｗに薄膜を成膜できる。また、例えば、ＳｉＯ２膜の成膜では、水を気化した水蒸気と材料ガスとをそれぞれ成膜に適した温度範囲の温度でシャワーヘッド３から分けて噴出させて成膜を行うことで、基板ＷにＳｉＯ２膜を成膜できる。 In this way, the film forming apparatus 100 can perform film formation by separately ejecting various gases from the shower head 3 at temperatures within a temperature range suitable for film formation. For example, in forming a thin film for a non-volatile memory, the thin film is formed on the substrate W by ejecting the ternary material and the redox gas toward the substrate W at temperatures in respective temperature ranges. it can. Further, for example, in forming a SiO 2 film, the vaporized water vapor and the material gas are separately ejected from the shower head 3 at temperatures within a temperature range suitable for the film formation to form the substrate. A SiO 2 film can be formed on W.
　ここで、不揮発性メモリー用の薄膜には、ＰＺＴ膜、ＳＢＴ膜、ＲＲＡＭ膜などがある。ＰＺＴ膜、ＳＢＴ膜、ＲＲＡＭ膜の成膜で用いるガスの一例と温度範囲の一例を以下に示す。
　Ｐｂ(ｄｐｍ)２:(蒸気圧:１３０℃/０．１Ｔｏｒｒ)
　Ｚｒ(ｏ－ｉＰｒｏ)(ｄｐｍ)３:(蒸気圧:２１０℃/０．１Ｔｏｒｒ)
　Ｔｉ(ｏ－ｉＰｒｏ)２(ｄｐｍ)２:(蒸気圧:１２３℃/０．１Ｔｏｒｒ)
　Ｓｒ(ｄｐｍ)２:(蒸気圧:２３１℃/０．１Ｔｏｒｒ)
　Ｂａ(ｄｐｍ)２:(蒸気圧:２３９℃/０．１Ｔｏｒｒ) Here, the thin film for the non-volatile memory includes a PZT film, an SBT film, an RRAM film and the like. An example of the gas used for forming the PZT film, the SBT film, and the RRAM film and an example of the temperature range are shown below.
Pb (dpm) 2: (vapor pressure: 130 ° C / 0.1 Torr)
Zr (o-iPro) (dpm) 3: (vapor pressure: 210 ° C / 0.1 Torr)
Ti (o-iPro) 2 (dpm) 2: (vapor pressure: 123 ° C / 0.1 Torr)
Sr (dpm) 2: (vapor pressure: 231 ° C / 0.1 Torr)
Ba (dpm) 2: (vapor pressure: 239 ° C / 0.1 Torr)
　また、ＳｉＯ２膜の成膜で用いるガスの一例と温度範囲の一例を以下に示す。
　ＳｉＯ２膜:　水蒸気(温度範囲:１００℃)＋　シラン系ガス In addition, an example of gas used in the formation of the SiO 2 film and an example of temperature range are shown below.
SiO 2 film: Water vapor (temperature range: 100 ° C) + silane-based gas
　また、成膜装置１００は、装置が所定の温度状態となるように温度制御が行われる。例えば、成膜装置１００は、成膜など基板処理を開始する際、シャワーヘッド３が成膜に適した所定の温度状態となるように温度制御が行われる。このような場合、成膜装置１００は、共通の温度域内までは中空部７０ａ、７０ｂに不活性ガスなどを供給して熱伝達または熱移動しやすい恒温層として温度制御を行うことで、シャワーヘッド３を速やかに所定の温度状態に温度制御できる。すなわち、本実施形態に係るシャワーヘッド３は、中空部７０ａ、７０ｂ内を給排気可能として中空部７０ａ、７０ｂ内の状態を制御することにより、伝熱特性を変えることができる。 Further, the film forming apparatus 100 is temperature-controlled so that the apparatus is in a predetermined temperature state. For example, in the film forming apparatus 100, when the substrate processing such as film formation is started, temperature control is performed so that the shower head 3 is in a predetermined temperature state suitable for film formation. In such a case, the film forming apparatus 100 supplies the inert gas or the like to the hollow portions 70a and 70b within the common temperature range to perform temperature control as a constant temperature layer in which heat transfer or heat transfer is easily performed. The temperature of 3 can be quickly controlled to a predetermined temperature state. That is, in the shower head 3 according to the present embodiment, the heat transfer characteristics can be changed by making it possible to supply / exhaust the hollow portions 70a, 70b and controlling the state inside the hollow portions 70a, 70b.
　以上のように、本実施形態に係るシャワーヘッド３は、ヘッド本体部５０と、断熱部６０ａ、６０ｂとを有する。ヘッド本体部５０は、基板処理に用いるガスを拡散する拡散室６１ａ、６１ｂが内部に形成され、拡散室６１ａ、６１ｂに連通する複数の噴出孔５６が基板Ｗと対向する対向面５３ａに設けられている。断熱部６０ａは、拡散室６１ａの対向面５３ａ側に対する反対側に配置され、給排気機構と接続される中空部７０ａが内部に真空に形成され、中空部７０ａの拡散室６１ａ側にヒータ７３ａが設けられている。断熱部６０ｂは、拡散室６１ｂの対向面５３ａ側に対する反対側に配置され、給排気機構と接続される中空部７０ｂが内部に形成され、中空部７０ｂの拡散室６１ｂ側にヒータ７３ｂが設けられている。これにより、シャワーヘッド３は、温度変化を抑えて最適な温度範囲でガスを供給できる。 As described above, the shower head 3 according to the present embodiment has the head main body portion 50 and the heat insulating portions 60a and 60b. The head body 50 has diffusion chambers 61a and 61b formed therein for diffusing a gas used for substrate processing, and a plurality of ejection holes 56 communicating with the diffusion chambers 61a and 61b are provided on a facing surface 53a facing the substrate W. ing. The heat insulating portion 60a is arranged on the opposite side of the diffusion chamber 61a from the facing surface 53a side, and the hollow portion 70a connected to the air supply / exhaust mechanism is formed in a vacuum inside, and the heater 73a is provided on the diffusion chamber 61a side of the hollow portion 70a. It is provided. The heat insulating portion 60b is disposed on the opposite side of the diffusion chamber 61b from the facing surface 53a side, and has a hollow portion 70b connected to the air supply / exhaust mechanism formed therein. A heater 73b is provided on the diffusion portion 61b side of the hollow portion 70b. ing. Thereby, the shower head 3 can suppress the temperature change and supply the gas in the optimum temperature range.
　また、本実施形態に係る中空部７０ａは、拡散室６１ａ側からの輻射を遮蔽する遮蔽板７４ａが配置されている。本実施形態に係る中空部７０ｂは、拡散室６１ｂ側からの輻射を遮蔽する遮蔽板７４ｂが配置されている。これにより、シャワーヘッド３は、輻射による熱の伝播を抑制できるため、ガスの温度変化をより抑制できる。 Further, the hollow portion 70a according to the present embodiment is provided with a shield plate 74a that shields radiation from the diffusion chamber 61a side. The hollow portion 70b according to the present embodiment is provided with a shield plate 74b that shields radiation from the diffusion chamber 61b side. Thereby, the shower head 3 can suppress the propagation of heat due to radiation, and thus can further suppress the temperature change of the gas.
　また、本実施形態に係るシャワーヘッド３は、遮蔽板７４ａ、７４ｂが中空部７０ａ、７０ｂの内壁に形成された突起部に保持され、対向面５３ａ側および反対側の内壁と間隔を空けて配置されている。これより、シャワーヘッド３は、遮蔽板７４ａ、７４ｂからの伝熱を抑制できる。 Further, in the shower head 3 according to the present embodiment, the shield plates 74a and 74b are held by the protrusions formed on the inner walls of the hollow portions 70a and 70b, and are spaced apart from the facing surface 53a side and the inner wall on the opposite side. Has been done. As a result, the shower head 3 can suppress heat transfer from the shield plates 74a and 74b.
　また、本実施形態に係るシャワーヘッド３は、中空部７０ａ、７０ｂに連通し、給排気機構と接続され、中空部７０ａ、７０ｂ内を給排気するための給排気部７１ａ、７１ｂを有する。これにより、シャワーヘッド３は、中空部７０ａ、７０ｂ内を給排気することで、伝熱特性を変えることができる。 Further, the shower head 3 according to the present embodiment has air supply / exhaust portions 71a, 71b which communicate with the hollow portions 70a, 70b and are connected to an air supply / exhaust mechanism, and which supply / exhaust air inside the hollow portions 70a, 70b. Thus, the shower head 3 can change the heat transfer characteristics by supplying and exhausting the inside of the hollow portions 70a and 70b.
　また、本実施形態に係るシャワーヘッド３は、拡散室６１ａ、６１ｂが重なるように形成されている。断熱部６０ａ、６０ｂは、拡散室６１ａ、６１ｂの対向面５３ａ側に対する反対側にそれぞれ配置されている。これにより、シャワーヘッド３は、拡散室６１ａ、６１ｂとの間の伝熱、および拡散室６１ｂの対向面５３ａ側に対する反対側からの伝熱を抑えることができ、拡散室６１ａ、６１ｂから温度変化を抑えてガスを供給できる。 Further, the shower head 3 according to the present embodiment is formed so that the diffusion chambers 61a and 61b overlap each other. The heat insulating parts 60a and 60b are respectively arranged on the opposite sides of the diffusion chambers 61a and 61b from the facing surface 53a side. Thereby, the shower head 3 can suppress the heat transfer between the diffusion chambers 61a and 61b and the heat transfer from the side opposite to the facing surface 53a side of the diffusion chamber 61b, and the temperature change from the diffusion chambers 61a and 61b. The gas can be supplied while suppressing the above.
　また、本実施形態に係る断熱部６０ａ、６０ｂは、拡散室６１ａ、６１ｂが重なる方向に対して側面が屈曲されて形成されている。これにより、断熱部６０ａ、６０ｂの側面は、伝熱経路となるため、側面を屈曲させることで伝熱経路を長くでき、熱の伝播を抑制できる。 Further, the heat insulating portions 60a and 60b according to the present embodiment are formed by bending the side surfaces in the direction in which the diffusion chambers 61a and 61b overlap. As a result, the side surfaces of the heat insulating portions 60a and 60b serve as heat transfer paths, so that the heat transfer paths can be lengthened by bending the side surfaces, and heat propagation can be suppressed.
　また、本実施形態に係るシャワーヘッド３では、拡散室６１ａ、６１ｂのうち、対向面５３ａ側に拡散室６１ａがある拡散室６１ｂは、連通管５８を介して噴出孔５６ｂと連通している。対向面５３ａ側に対する反対側に拡散室６１ｂがある断熱部６０ａは、当該拡散室６１ｂと噴出孔５６ｂを連通する連通管５８の配置位置に貫通穴６７が形成されている。これにより、シャワーヘッド３は、拡散室６１ａ、６１ｂが重なるように配置された場合でも、対向面５３ａ側に対する反対側に配置された拡散室６１ｂのガスを噴出孔５６ｂから噴出させることができる。 Further, in the shower head 3 according to the present embodiment, of the diffusion chambers 61a and 61b, the diffusion chamber 61b having the diffusion chamber 61a on the side of the facing surface 53a communicates with the ejection hole 56b via the communication pipe 58. In the heat insulating portion 60a having the diffusion chamber 61b on the opposite side to the facing surface 53a side, the through hole 67 is formed at the position where the communication pipe 58 that connects the diffusion chamber 61b and the ejection hole 56b is arranged. Accordingly, even if the shower head 3 is arranged so that the diffusion chambers 61a and 61b are overlapped with each other, the gas in the diffusion chamber 61b arranged on the opposite side to the facing surface 53a side can be ejected from the ejection holes 56b.
　また、本実施形態に係るシャワーヘッド３は、拡散室６１ａ、６１ｂに、成膜に用いる温度範囲が異なるガスがそれぞれ供給され、それぞれ対応するヒータ７３ａ、７３ｂによりガスの温度が調整される。これにより、シャワーヘッド３は、各種のガスをそれぞれ成膜に適した温度範囲の温度で噴出させて成膜を行うことができる。 Further, in the shower head 3 according to the present embodiment, gases having different temperature ranges used for film formation are supplied to the diffusion chambers 61a and 61b, respectively, and the temperature of the gas is adjusted by the corresponding heaters 73a and 73b. As a result, the shower head 3 can perform film formation by ejecting various gases at temperatures within a temperature range suitable for film formation.
（第２実施形態）
　次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、３種類のガスを分けて噴出可能なシャワーヘッド３について説明する。第２実施形態に係る成膜装置１００は、第１実施形態に係る成膜装置１００と同様の構成であるため、説明を省略する。 (Second embodiment)
Next, a second embodiment will be described. In the second embodiment, a shower head 3 that can eject three types of gas separately will be described. Since the film forming apparatus 100 according to the second embodiment has the same configuration as the film forming apparatus 100 according to the first embodiment, the description thereof will be omitted.
　図５は、第２実施形態に係るシャワーヘッド全体の構成の一例を示す断面図である。図６Ａおよび図６Ｂは、第２実施形態に係るシャワーヘッドの一部を拡大した拡大図である。図６Ａは、図５の右側を拡大した拡大図である。図６Ｂは、図５の左側を拡大した拡大図である。図７は、第２実施形態に係るシャワーヘッドの噴出孔付近を拡大した拡大図である。第２実施形態に係るシャワーヘッド３は、第１実施形態に係るシャワーヘッド３と一部同様の構成であるため、同一部分に同一の符号を付して説明を省略し、異なる部分について主に説明する。 FIG. 5 is a sectional view showing an example of the overall configuration of the shower head according to the second embodiment. 6A and 6B are enlarged views in which a part of the shower head according to the second embodiment is enlarged. FIG. 6A is an enlarged view of the right side of FIG. FIG. 6B is an enlarged view in which the left side of FIG. 5 is enlarged. FIG. 7 is an enlarged view in which the vicinity of the ejection hole of the shower head according to the second embodiment is enlarged. Since the shower head 3 according to the second embodiment has a part of the same configuration as the shower head 3 according to the first embodiment, the same parts are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. explain.
　第２実施形態に係る断熱部６０ｂは、縁部６２が上下に突出しており、当該縁部６２の上面がシャワーヘッドベース５２に接触し、当該縁部６２の下面が断熱部６０ａに接触するように配置されている。縁部６２と断熱部６０ａの間および縁部６２とシャワーヘッドベース５２の間は、不図示のシールで気密に封止されている。断熱部６０ａと断熱部６０ｂの間には、隙間が形成されており、当該隙間が拡散室６１ｂとして機能する。また、断熱部６０ｂとシャワーヘッドベース５２の間には、隙間が形成されており、当該隙間が拡散室６１ｃとして機能する。このように、第２実施形態に係るヘッド本体部５０は、内部空間５５に２つの断熱部６０ａ、６０ｂが配置されており、内部空間５５が断熱部６０ａ、６０ｂにより遮蔽されて３つの拡散室６１ａ、６１ｂ、６１ｃが重なるように形成されている。 In the heat insulating part 60b according to the second embodiment, the edge part 62 projects vertically, the upper surface of the edge part 62 contacts the shower head base 52, and the lower surface of the edge part 62 contacts the heat insulating part 60a. It is located in. An airtight seal is provided between the edge portion 62 and the heat insulating portion 60a and between the edge portion 62 and the shower head base 52 with a seal (not shown). A gap is formed between the heat insulating portion 60a and the heat insulating portion 60b, and the gap functions as the diffusion chamber 61b. Further, a gap is formed between the heat insulating portion 60b and the shower head base 52, and the gap functions as the diffusion chamber 61c. As described above, in the head main body 50 according to the second embodiment, the two heat insulating parts 60a and 60b are arranged in the inner space 55, and the inner space 55 is shielded by the heat insulating parts 60a and 60b, so that three diffusion chambers are provided. 61a, 61b, 61c are formed so as to overlap.
　シャワーヘッドベース５２の円筒部５２ｂは、円筒部６０ａ２の外径よりも内径が若干大きくされている。円筒部５２ｂには、ガスを導入するためのガス導入孔６４ｃがさらに形成されている。円筒部５２ｂの内径は、円筒部６０ｂ２の外径よりも若干大きいため、円筒部５２ｂの内面と円筒部６０ｂ２の外面の間には、隙間空間８０が形成されている。隙間空間８０は、ガス導入孔６４ｃと連通している。 The inner diameter of the cylindrical portion 52b of the shower head base 52 is slightly larger than the outer diameter of the cylindrical portion 60a2. A gas introduction hole 64c for introducing gas is further formed in the cylindrical portion 52b. Since the inner diameter of the cylindrical portion 52b is slightly larger than the outer diameter of the cylindrical portion 60b2, a gap space 80 is formed between the inner surface of the cylindrical portion 52b and the outer surface of the cylindrical portion 60b2. The gap space 80 communicates with the gas introduction hole 64c.
　ガス導入孔６４ａ、ガス導入孔６４ｂ、ガス導入孔６４ｃには、ガス供給機構５から各種のガスが供給される。ガス導入孔６４ａに供給されたガスは、ガス流路６５ｂを介して拡散室６１ａに流れる。ガス導入孔６４ｂに供給されたガスは、隙間空間６６を介して拡散室６１ｂに流れる。ガス導入孔６４ｃに供給されたガスは、隙間空間８０を介して拡散室６１ｃに流れる。 Various gases are supplied from the gas supply mechanism 5 to the gas introduction hole 64a, the gas introduction hole 64b, and the gas introduction hole 64c. The gas supplied to the gas introduction hole 64a flows into the diffusion chamber 61a via the gas flow path 65b. The gas supplied to the gas introduction hole 64b flows into the diffusion chamber 61b through the gap space 66. The gas supplied to the gas introduction hole 64c flows into the diffusion chamber 61c through the gap space 80.
　シャワープレート５３の各噴出孔５６は、拡散室６１ａ、６１ｂ、６１ｃの何れかと連通している。例えば、シャワープレート５３は、各噴出孔５６の位置に貫通穴５７が形成されている。拡散室６１ａ、６１ｂ、６１ｃのうち、最も対向面側の拡散室６１ａは、貫通穴５７を介して噴出孔５６と連通している。拡散室６１ｂ、６１ｃは、貫通穴５７に連通管５８が配置され、連通管５８および貫通穴５７を介して噴出孔５６と連通している。例えば、噴出孔５６ａは、拡散室６１ａと導通している。噴出孔５６ｂは、連通管５８を介して拡散室６１ｂと導通している。噴出孔５６ｃは、連通管５８を介して拡散室６１ｃと導通している。拡散室６１ａに流れたガスは、噴出孔５６ａから噴出される。拡散室６１ｂに流れたガスは、噴出孔５６ｂから噴出される。拡散室６１ｃに流れたガスは、噴出孔５６ｃから噴出される。 Each of the ejection holes 56 of the shower plate 53 communicates with any of the diffusion chambers 61a, 61b, 61c. For example, the shower plate 53 has through holes 57 formed at the positions of the ejection holes 56. Of the diffusion chambers 61a, 61b, 61c, the diffusion chamber 61a closest to the facing surface communicates with the ejection hole 56 via the through hole 57. In the diffusion chambers 61 b and 61 c, a communication pipe 58 is arranged in the through hole 57 and communicates with the ejection hole 56 via the communication pipe 58 and the through hole 57. For example, the ejection hole 56a is electrically connected to the diffusion chamber 61a. The ejection hole 56b is electrically connected to the diffusion chamber 61b through the communication pipe 58. The ejection hole 56c is electrically connected to the diffusion chamber 61c via the communication pipe 58. The gas flowing into the diffusion chamber 61a is ejected from the ejection hole 56a. The gas flowing into the diffusion chamber 61b is ejected from the ejection hole 56b. The gas flowing into the diffusion chamber 61c is ejected from the ejection hole 56c.
　断熱部６０ａは、拡散室６１ｂ、６１ｃと噴出孔５６とを連通する連通管５８の配置位置に貫通穴６７が形成されている。断熱部６０ｂは、拡散室６１ｃと噴出孔５６とを連通する連通管５８の配置位置に貫通穴８３が形成されている。拡散室６１ａ、６１ｂは、連通管５８の配置位置にそれぞれシール管６８が配置されている。 In the heat insulating part 60a, a through hole 67 is formed at a position where a communication pipe 58 that connects the diffusion chambers 61b and 61c and the ejection hole 56 is arranged. In the heat insulating portion 60b, a through hole 83 is formed at a position where a communication pipe 58 that connects the diffusion chamber 61c and the ejection hole 56 is arranged. In the diffusion chambers 61a and 61b, seal pipes 68 are arranged at the positions where the communication pipes 58 are arranged.
　断熱部６０ａ、６０ｂは、それぞれ内部に中空の中空部７０ａ、７０ｂが形成されている。例えば、断熱部６０ａ、６０ｂは、それぞれ所定の容器厚の中空の容器とされており、中空部７０ａ、７０ｂとして機能する空間が内部に形成されている。 The heat insulating portions 60a and 60b have hollow portions 70a and 70b formed therein, respectively. For example, the heat insulating parts 60a and 60b are hollow containers each having a predetermined container thickness, and the spaces functioning as the hollow parts 70a and 70b are formed inside.
　中空部７０ａには、それぞれ対向面５３ａ側および対向面５３ａに対する反対側に温調機構が設けられている。例えば、第２実施形態に係るヘッド本体部５０は、中空部７０ａの対向面５３ａ側に、シースヒータなどのヒータ７３ａがそれぞれ設けられ、中空部７０ａの反対側に、シースヒータなどのヒータ７３ｂがそれぞれ設けられている。また、第２実施形態に係るシャワーヘッド３は、シャワーヘッドベース５２の上面に、シート状のヒータ７３ｃが設けられ、ヒータ７３ｃを覆うように断熱部材による断熱部８２が設けられている。第２実施形態に係る成膜装置１００では、ヒータ７３ａ、７３ｂ、７３ｃによる加熱により、拡散室６１ａ、６１ｂ、６１ｃに供給されるガスの温度をそれぞれ個別に調整する。制御部６は、ヒータ７３ｃの温度をさらに制御する。 The hollow portion 70a is provided with a temperature control mechanism on the opposing surface 53a side and on the opposite side to the opposing surface 53a, respectively. For example, in the head body 50 according to the second embodiment, the heater 73a such as a sheath heater is provided on the facing surface 53a side of the hollow portion 70a, and the heater 73b such as a sheath heater is provided on the opposite side of the hollow portion 70a. Has been. Further, in the shower head 3 according to the second embodiment, a sheet-shaped heater 73c is provided on the upper surface of the shower head base 52, and a heat insulating portion 82 made of a heat insulating member is provided so as to cover the heater 73c. In the film forming apparatus 100 according to the second embodiment, the temperatures of the gases supplied to the diffusion chambers 61a, 61b, 61c are individually adjusted by heating with the heaters 73a, 73b, 73c. The controller 6 further controls the temperature of the heater 73c.
　次に、制御部６の制御により成膜装置１００が実行する成膜処理の流れを簡単に説明する。成膜装置１００は、排気機構４２により、処理容器１内を真空雰囲気に減圧する。また、成膜装置１００は、シャワーヘッド３の断熱部６０ａ、６０ｂの中空部７０ａ、７０ｂを真空とする。例えば、制御部６は、給排気機構により給排気部７１ａ、７１ｂから排気を行い、中空部７０ａ、７０ｂを所定の真空度の真空雰囲気とする。また、成膜装置１００では、ヒータ７３ａ、７３ｂ、７３ｃの加熱により、それぞれガスが成膜に適した温度範囲の温度を維持するように制御する。例えば、制御部６は、拡散室６１ａに流すガスの温度範囲の温度にヒータ７３ａの温度を制御し、拡散室６１ｂに流すガスの温度範囲の温度にヒータ７３ｂの温度を制御し、拡散室６１ｃに流すガスの温度範囲の温度にヒータ７３ｃの温度を制御する。これにより、成膜装置１００は、拡散室６１ａ、６１ｂ、６１ｃの温度を、流すガスの温度範囲の温度に制御できる。例えば、シャワープレート５３に近い拡散室６１ａを２００℃程度とし、拡散室６１ｂを１００℃以上とし、拡散室６１ｃを１００℃以下とするができる。 Next, the flow of the film forming process executed by the film forming apparatus 100 under the control of the control unit 6 will be briefly described. The film forming apparatus 100 reduces the pressure in the processing container 1 to a vacuum atmosphere by the exhaust mechanism 42. Further, in the film forming apparatus 100, the hollow portions 70a and 70b of the heat insulating portions 60a and 60b of the shower head 3 are evacuated. For example, the control unit 6 exhausts air from the air supply / exhaust units 71a, 71b by the air supply / exhaust mechanism, and sets the hollow portions 70a, 70b in a vacuum atmosphere having a predetermined vacuum degree. In the film forming apparatus 100, the heaters 73a, 73b, and 73c are heated so that the gases are controlled to maintain the temperature in the temperature range suitable for film formation. For example, the control unit 6 controls the temperature of the heater 73a to a temperature in the temperature range of the gas flowing in the diffusion chamber 61a, controls the temperature of the heater 73b to a temperature in the temperature range of the gas flowing to the diffusion chamber 61b, and controls the diffusion chamber 61c. The temperature of the heater 73c is controlled to a temperature within the temperature range of the gas flowing to the. As a result, the film forming apparatus 100 can control the temperature of the diffusion chambers 61a, 61b, 61c within the temperature range of the flowing gas. For example, the diffusion chamber 61a near the shower plate 53 can be set to about 200 ° C., the diffusion chamber 61b can be set to 100 ° C. or higher, and the diffusion chamber 61c can be set to 100 ° C. or lower.
　成膜装置１００は、基板Ｗを搬入する際、載置台２を基板Ｗの受け渡し位置まで降下させ、ゲートバルブ１２を開放する。搬入出口１１を介してウエハ搬送機構により基板Ｗが載置台２に搬入される。成膜装置１００は、ゲートバルブ１２を閉じ、載置台２を処理位置まで上昇させる。 When the substrate W is carried in, the film forming apparatus 100 lowers the mounting table 2 to the delivery position of the substrate W and opens the gate valve 12. The substrate W is loaded into the mounting table 2 by the wafer transport mechanism via the loading / unloading port 11. The film forming apparatus 100 closes the gate valve 12 and raises the mounting table 2 to the processing position.
　成膜装置１００は、処理容器１内の圧力調整を行った後、シャワーヘッド３から処理容器１内に各種のガスを供給して基板Ｗに成膜を行う。 After the pressure inside the processing container 1 is adjusted, the film forming apparatus 100 supplies various gases into the processing container 1 from the shower head 3 to form a film on the substrate W.
　成膜装置１００は、シャワーヘッド３から各種のガスを分けて噴出させてポストミックス方式で成膜を行う。ガス供給機構５は、各種のガスをシャワーヘッド３のガス導入孔６４ａ、ガス導入孔６４ｂ、ガス導入孔６４ｃに供給する。ガス導入孔６４ａに供給されたガスは、ガス流路６５ｂを介して拡散室６１ａに流れ、噴出孔５６ａから噴出される。ガス導入孔６４ｂに供給されたガスは、隙間空間６６を介して拡散室６１ｂに流れ、噴出孔５６ｂから噴出される。ガス導入孔６４ｃに供給されたガスは、隙間空間８０を介して拡散室６１ｃに流れ、噴出孔５６ｃから噴出される。これにより、第２実施形態に係るシャワーヘッド３は、各種のガスをそれぞれ成膜に適した温度範囲の温度で噴出できる。 The film forming apparatus 100 forms various gases from the shower head 3 separately and ejects them by a post-mix method. The gas supply mechanism 5 supplies various gases to the gas introduction hole 64a, the gas introduction hole 64b, and the gas introduction hole 64c of the shower head 3. The gas supplied to the gas introduction hole 64a flows into the diffusion chamber 61a via the gas flow path 65b and is ejected from the ejection hole 56a. The gas supplied to the gas introduction hole 64b flows into the diffusion chamber 61b through the gap space 66 and is ejected from the ejection hole 56b. The gas supplied to the gas introduction hole 64c flows into the diffusion chamber 61c through the gap space 80 and is ejected from the ejection hole 56c. Thereby, the shower head 3 according to the second embodiment can eject various gases at temperatures within a temperature range suitable for film formation.
　このように、成膜装置１００は、各種のガスをそれぞれ成膜に適した温度範囲の温度でシャワーヘッド３から分けて噴出させて成膜を行うことができる。例えば、リチウム固体二次電池用の薄膜の成膜では、反応性ガス、リチウム系ガス、リン系ガスをそれぞれの温度範囲の温度で基板Ｗに向け噴出して成膜を行うことができる。 In this way, the film forming apparatus 100 can perform film formation by ejecting various gases separately from the shower head 3 at temperatures within a temperature range suitable for film formation. For example, in forming a thin film for a lithium solid state secondary battery, a reactive gas, a lithium-based gas, and a phosphorus-based gas can be ejected toward the substrate W at temperatures in respective temperature ranges to form the film.
　ここで、リチウム固体二次電池用の薄膜の成膜に使用する反応性ガス、リチウム系ガス、リン系ガスの一例と温度範囲の一例を以下に示す。
・反応性ガス:　(温度範囲:２００℃)
　酸化系ガス（Ｏ２、Ｈ２Ｏ、Ｎ２Ｏ）、窒化系ガス（ＮＨ３）など
・リチウム系ガス:
　リチウムターシャリーブトキシド（Ｌｉ（ｔ－Ｏ　Ｂｕ））(温度範囲:　７０－２３０℃)、リチウム２，２，６，６－テトラメチル－３，５－ヘプタンジオナート（Ｌｉ（ＴＭＨＤ））(温度範囲:２００－３１０℃)　、ヘキサメチルジシラザンリチウム（Ｌｉ（ＨＭＤＳ））(温度範囲:９０－１８０℃)など
・リン系ガス:
　リン酸トリメチル（ＴＭＰ）、トリメチルホスフェート（ＴＭＯＰ）(温度範囲:３０－１１０℃)、トリエチルホスフェート（ＴＥＯＰ）、リン酸トリエチル（ＴＥＰ）(温度範囲:２５－６０℃)、トリス（ジメチルアミノ）ホスフィン（ＴＤＭＡＰ）　(温度範囲:２５－１２０℃)　、トリス　（ジメチルアミノ）ホスフィンオキシド（ＴＤＭＡＰＯ）(温度範囲:８０－１６０℃)など。 Here, an example of a reactive gas, a lithium-based gas, a phosphorus-based gas and an example of a temperature range used for forming a thin film for a lithium solid state secondary battery are shown below.
・ Reactive gas: (Temperature range: 200 ℃)
Oxidizing gas (O 2 , H 2 O, N 2 O), nitriding gas (NH 3 ) etc. ・ Lithium gas:
Lithium tertiary butoxide (Li (t-O Bu)) (temperature range: 70-230 ° C), lithium 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate (Li (TMHD)) (temperature Range: 200-310 ° C), lithium hexamethyldisilazane (Li (HMDS)) (temperature range: 90-180 ° C), etc.Phosphorus-based gas:
Trimethyl phosphate (TMP), trimethyl phosphate (TMOP) (temperature range: 30-110 ° C), triethyl phosphate (TEOP), triethyl phosphate (TEP) (temperature range: 25-60 ° C), tris (dimethylamino) phosphine (TDMAP) (temperature range: 25-120 ° C), tris (dimethylamino) phosphine oxide (TDMAPO) (temperature range: 80-160 ° C) and the like.
　以上のように、本実施形態に係るシャワーヘッド３は、断熱部６０ａ、６０ｂにより遮蔽されて拡散室６１ａ、６１ｂ、６１ｃが重なるように形成され、最も対向面５３ａ側に対する反対側となる拡散室６１ｃの反対側にヒータ７３ｃがさらに設けられている。これにより、シャワーヘッド３は、断熱部６０ａ、６０ｂにより拡散室６１ａ、６１ｂ、６１ｃの伝熱を抑えることができ、ヒータ７３ａ、７３ｂ、７３ｃにより拡散室６１ａ、６１ｂ、６１ｃのガスの温度を制御できる。 As described above, the shower head 3 according to the present embodiment is formed such that the diffusion chambers 61a, 61b, 61c are shielded by the heat insulating portions 60a, 60b and overlap each other, and the diffusion chamber is the most opposite side to the facing surface 53a side. A heater 73c is further provided on the opposite side of 61c. As a result, the shower head 3 can suppress heat transfer in the diffusion chambers 61a, 61b, 61c by the heat insulating portions 60a, 60b, and control the temperature of the gas in the diffusion chambers 61a, 61b, 61c by the heaters 73a, 73b, 73c. it can.
　また、本実施形態に係るシャワーヘッド３は、拡散室６１ａ、６１ｂ、６１ｃに、成膜に用いる温度範囲が異なるガスがそれぞれ供給され、それぞれ対応するヒータ７３ａ、７３ｂ、７３ｃによりガスの温度が調整される。これにより、シャワーヘッド３は、各種のガスをそれぞれ成膜に適した温度範囲の温度で噴出させて成膜を行うことができる。 Further, in the shower head 3 according to the present embodiment, the diffusion chambers 61a, 61b, 61c are supplied with gases having different temperature ranges used for film formation, and the temperature of the gas is adjusted by the corresponding heaters 73a, 73b, 73c. To be done. As a result, the shower head 3 can perform film formation by ejecting various gases at temperatures within a temperature range suitable for film formation.
　以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。 The embodiments have been described above, but the embodiments disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. Indeed, the above-described embodiments may be implemented in various forms. In addition, the above-described embodiments may be omitted, replaced, or modified in various forms without departing from the scope and spirit of the claims.
　例えば、実施形態では、基板Ｗを半導体ウエハとした場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板Ｗは、ガラス基板など、他の基板であってもよい。 For example, in the embodiment, the case where the substrate W is a semiconductor wafer has been described as an example, but the present invention is not limited to this. The substrate W may be another substrate such as a glass substrate.
　また、実施形態では、温調機構として、ヒータ７３ａ、７３ｂ、７３ｃを設けてガスの加熱を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。温調機構として、チラーなどの熱伝導体が流れる配管や流路を設けて、熱伝導体により加熱または冷却を行うことでガスの温度調整を行ってもよい。 In the embodiment, the case where the heaters 73a, 73b, 73c are provided as the temperature adjusting mechanism to heat the gas has been described as an example, but the present invention is not limited to this. As the temperature adjusting mechanism, a pipe or a channel through which a heat conductor such as a chiller flows may be provided, and the temperature of the gas may be adjusted by heating or cooling the heat conductor.
　また、実施形態では、基板処理装置を成膜装置１００とし、基板処理として、シャワーヘッド３からガスを供給して成膜を行う場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。基板処理は、成膜以外の他の基板処理であってもよい。例えば、基板処理装置は、エッチング装置とし、シャワーヘッド３からガスを供給してエッチングを行ってもよい。例えば、エッチング装置では、水を気化した水蒸気と反応性ガスとをそれぞれエッチングに適した温度範囲でシャワーヘッド３からそれぞれ基板に向けて噴出すると共に、プラズマで解離させることで、基板上の酸化シリコン系材料膜をエッチングできる。プラズマ放電させる場合は、シャワーヘッド３を上部電極として、高周波を印加してもよい。また、プラズマ放電させる場合は、載置台２を下部電極として、高周波を印加してもよい。 Further, in the embodiment, the case where the substrate processing apparatus is the film forming apparatus 100 and the film is supplied by supplying the gas from the shower head 3 as the substrate processing has been described as an example, but the present invention is not limited to this. The substrate treatment may be another substrate treatment other than film formation. For example, the substrate processing apparatus may be an etching apparatus, and gas may be supplied from the shower head 3 to perform etching. For example, in the etching apparatus, water vaporized water vapor and reactive gas are jetted from the shower head 3 toward the substrate in a temperature range suitable for etching, respectively, and are dissociated by plasma, so that silicon oxide on the substrate is discharged. The material film can be etched. When plasma discharge is performed, high frequency may be applied using the shower head 3 as an upper electrode. In the case of plasma discharge, high frequency may be applied with the mounting table 2 as a lower electrode.
　ここで、酸化シリコン系材料膜をエッチングする場合の一例と温度範囲の一例を以下に示す。
・水蒸気(温度範囲:１００℃以上)　＋　フッ化炭素ガス　＋　プラズマアシスト Here, an example of etching a silicon oxide-based material film and an example of a temperature range are shown below.
・ Steam (Temperature range: 100 ° C or higher) ＋ Fluorocarbon gas ＋ Plasma assist
　また、実施形態では、シャワーヘッド３に拡散室を２つまたは３つ設けた場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。シャワーヘッド３に拡散室を４つ以上設けてもよい。 Further, in the embodiment, the case where the shower head 3 is provided with two or three diffusion chambers has been described as an example, but the present invention is not limited to this. The shower head 3 may be provided with four or more diffusion chambers.
１　処理容器
２　載置台
３　シャワーヘッド
６　制御部
５０　ヘッド本体部
６０ａ、６０ｂ　断熱部
６１ａ、６１ｂ、６１ｃ　拡散室
５３ａ　対向面
７０ａ、７０ｂ　中空部
５６　噴出孔
６７　貫通穴
５８　連通管
７１ａ、７１ｂ　給排気部
７３ａ、７３ｂ、７３ｃ　ヒータ
７４ａ、７４ｂ　遮蔽板
１００　成膜装置
Ｗ　基板 1 Processing Container 2 Placement Table 3 Shower Head 6 Control Section 50 Head Main Body Sections 60a, 60b Heat Insulation Sections 61a, 61b, 61c Diffusion Chamber 53a Facing Faces 70a, 70b Hollow Section 56 Spout Hole 67 Through Hole 58 Communication Pipe 71a, 71b Supply / Exhaust Parts 73a, 73b, 73c Heaters 74a, 74b Shielding plate 100 Film forming apparatus W substrate

Claims (10)

  1. 　基板処理に用いるガスを拡散する拡散室が内部に形成され、前記拡散室に連通する複数の噴出孔が基板と対向する対向面に設けられたヘッド本体部と、
    　前記拡散室の前記対向面側に対する反対側に配置され、給排気機構と接続される中空部が内部に形成され、前記中空部の前記拡散室側に温調機構が設けられた断熱部と、
    　を有することを特徴とするシャワーヘッド。     A diffusion chamber for diffusing a gas used for substrate processing is formed inside, and a plurality of ejection holes communicating with the diffusion chamber are provided on a head main body portion provided on a facing surface facing the substrate,
    Arranged on the opposite side to the facing surface side of the diffusion chamber, a hollow portion connected to the air supply and exhaust mechanism is formed inside, a heat insulating portion provided with a temperature control mechanism on the diffusion chamber side of the hollow portion,
    Shower head characterized by having.
  2. 　前記中空部は、前記拡散室側からの輻射を遮蔽する遮蔽板が配置された
    　ことを特徴とする請求項１に記載のシャワーヘッド。     The shower head according to claim 1, wherein a shielding plate that shields radiation from the diffusion chamber side is arranged in the hollow portion.
  3. 　前記遮蔽板は、前記中空部の内壁に形成された突起部に保持され、前記対向面側および前記反対側の内壁と間隔を空けて配置された
    　ことを特徴とする請求項２に記載のシャワーヘッド。     The shower plate according to claim 2, wherein the shielding plate is held by a protrusion formed on an inner wall of the hollow portion, and is arranged with a space from the inner wall on the opposite surface side and the inner wall on the opposite side. head.
  4. 　前記中空部に連通し、給排気機構と接続され、前記中空部内を給排気するための給排気部
    　をさらに有することを特徴とする請求項１～３の何れか１つに記載のシャワーヘッド。     The shower head according to any one of claims 1 to 3, further comprising: an air supply / exhaust unit communicating with the hollow unit, connected to an air supply / exhaust mechanism, and configured to supply / exhaust the inside of the hollow unit.
  5. 　前記ヘッド本体部は、複数の前記拡散室が重なるように形成され、
    　前記断熱部は、各拡散室の前記反対側にそれぞれ配置された
    　ことを特徴とする請求項１～４の何れか１つに記載のシャワーヘッド。     The head main body is formed so that the plurality of diffusion chambers overlap each other,
    The shower head according to any one of claims 1 to 4, wherein the heat insulating portion is arranged on the opposite side of each diffusion chamber.
  6. 　前記ヘッド本体部は、前記断熱部により遮蔽されて複数の前記拡散室が重なるように形成され、最も前記反対側となる拡散室の前記反対側に温調機構がさらに設けられた
    　ことを特徴とする請求項１～４の何れか１つに記載のシャワーヘッド。     The head main body is formed so that the plurality of diffusion chambers are covered by the heat insulating unit so as to overlap each other, and a temperature adjusting mechanism is further provided on the opposite side of the diffusion chamber closest to the opposite side. The shower head according to any one of claims 1 to 4.
  7. 　前記断熱部は、前記拡散室が重なる方向に対して側面が屈曲されて形成された
    　ことを特徴とする請求項５または６に記載のシャワーヘッド。     The shower head according to claim 5 or 6, wherein the heat insulating portion is formed by bending a side surface thereof in a direction in which the diffusion chambers overlap each other.
  8. 　前記複数の前記拡散室のうち、前記対向面側に他の拡散室がある拡散室は、管を介して噴出孔と連通し、
    　前記反対側に前記拡散室がある断熱部は、当該拡散室と前記噴出孔を連通する前記管の配置位置に貫通穴が形成された
    　ことを特徴とする請求項５～７の何れか１つに記載のシャワーヘッド。     Of the plurality of diffusion chambers, a diffusion chamber having another diffusion chamber on the opposite surface side communicates with the ejection hole via a pipe,
    8. The heat insulating portion having the diffusion chamber on the opposite side has a through hole formed at a position where the pipe communicating the diffusion chamber and the ejection hole is arranged. Shower head described in.
  9. 　複数の前記拡散室は、前記基板の加工に用いる温度範囲が異なるガスがそれぞれ供給され、それぞれ対応する前記温調機構によりガスの温度が調整される
    　ことを特徴とする請求項５～８の何れか１つに記載のシャワーヘッド。     9. The plurality of diffusion chambers are respectively supplied with gases having different temperature ranges used for processing the substrate, and the temperature of each gas is adjusted by the corresponding temperature control mechanism. Shower head according to one.
  10. 　基板処理に用いるガスを拡散する拡散室が内部に形成され、前記拡散室に連通する複数の噴出孔が基板と対向する対向面に設けられたヘッド本体部および、前記拡散室の前記対向面側に対する反対側に配置され、給排気機構と接続される中空部が内部に形成され、前記中空部の前記拡散室側に温調機構が設けられた断熱部を有することを特徴とするシャワーヘッドと、
    　前記ガスの温度が前記基板の加工に用いる温度範囲の温度となるように温調機構を制御する制御部と、
    　を有することを特徴とする基板処理装置。     A diffusion chamber for diffusing a gas used for processing a substrate is formed inside, and a plurality of ejection holes communicating with the diffusion chamber are provided on a facing surface facing the substrate, and a head body portion, and the facing surface side of the diffusion chamber. A shower head, which is disposed on the opposite side to, and has a hollow portion formed inside, which is connected to the air supply / exhaust mechanism, and which has a heat insulating portion provided with a temperature control mechanism on the diffusion chamber side of the hollow portion; ,
    A control unit that controls the temperature control mechanism so that the temperature of the gas is in the temperature range used for processing the substrate;
    A substrate processing apparatus comprising:
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