JP2002327274A - 成膜装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 シャワーヘッドを短時間で所望の温度にする
ことができ、かつシャワーヘッドの温度安定性が高い成
膜装置を提供すること。 【解決手段】 被処理基板Ｗに成膜処理を施すチャンバ
ー２と、チャンバー２内で被処理基板Ｗを載置する載置
台３と、載置台３に対向して設けられた多数のガス吐出
孔を有するシャワーヘッド１０と、シャワーヘッド１０
を介してチャンバー２内に処理ガスを供給するガス供給
機構３０と、シャワーヘッド１０の温度を制御するシャ
ワーヘッド温度制御手段６０とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化学的蒸着（ＣＶ
Ｄ）によって被処理基板に対して所定の薄膜を形成する
成膜装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程においては、被処理体で
ある半導体ウエハに形成された配線間のホールを埋め込
むために、あるいはバリア層として、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ
等の金属や、ＷＳｉ、ＴｉＮ、ＴｉＳｉ等の金属化合物
を堆積させて薄膜を形成している。

【０００３】従来、これら金属や金属化合物の薄膜は物
理的蒸着（ＰＶＤ）を用いて成膜されていたが、最近で
はデバイスの微細化および高集積化が特に要求され、デ
ザインルールが特に厳しくなっており、埋め込み性の悪
いＰＶＤでは十分な特性を得ることが困難となってい
る。そこで、このような薄膜をより良質の膜を形成する
ことが期待できるＣＶＤで成膜することが行われてい
る。

【０００４】従来のＣＶＤ成膜装置は、Ｔｉ成膜用のも
のを例にとると、ヒーターを有するチャンバー内にヒー
ターを内蔵した半導体ウエハ載置用ステージおよびステ
ージの上方に対向して処理ガス吐出用のシャワーヘッド
を設け、チャンバーを所定温度に加熱し、かつチャンバ
ー内を所定の真空度にするとともに、ステージ上の半導
体ウエハを所定の温度に加熱しつつ、シャワーヘッドか
らＴｉＣｌ_４、Ｈ_２等の処理ガスを供給し、シャワーヘ
ッドに高周波電力を供給してこれらのガスをプラズマ化
して成膜を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近時、
半導体ウエハが３００ｍｍと大型化されつつあるため、
このような成膜装置も大型化する必要があり、それにと
もなって以下のような問題点が顕在化するに至ってい
る。

【０００６】すなわち、ステージに対向して設けられた
シャワーヘッドは、ステージ内のヒーターが昇温された
際の輻射熱により加熱されるが、装置の大型化にともな
いシャワーヘッドも大型化しているためその熱容量が大
きく、昇温時に温度が安定するまでに長時間を要する。
つまり、スループットが悪くなる。一方、シャワーヘッ
ドの温度、特にシャワーヘッドの表面の温度が安定しな
いで処理すると、均一処理がなされない。また、従来の
シャワーヘッドは処理時の温度安定性を確保するために
断熱性の高い構造となっており、例えばクリーニング時
に所定の温度まで降温する際にもやはり極めて長時間を
要する。このため、高温状態でクリーニングすることが
考えられるが、高温状態でクリーニングするとシャワー
ヘッド部材へダメージを与える。

【０００７】また、従来は、プラズマ処理すると、プラ
ズマにより、チャンバ内の部材の温度が上昇する。特に
シャワーヘッド表面は、ウエハ面と対向してプラズマに
曝される面積が大きいため温度が高くなりやすい。しか
し、アイドリングやクリーニングの後に成膜すると、ウ
エハ１枚目を成膜した際、成膜レートが低い場合があ
る。これは、シャワーヘッドの温度が、通常の成膜時に
５００℃程度のものが４７０〜４８０℃と２０〜３０℃
低いことが原因と考えられる。そのため、ステージ温度
を成膜時の温度より高い温度に設定する必要がある。

【０００８】さらに、従来は、シャワーヘッドのメンテ
ナンスの際、装置の制約上、シャワーヘッドを含む上蓋
を９０度以下の角度で開いてからシャワーヘッドの取り
外し等のメンテナンスを行っていたが、成膜装置の大型
化に伴ってシャワーヘッドが大型化し、重量が大きくな
ると、このような方法でシャワーヘッドのメンテナンス
を行うことが困難である。

【０００９】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、シャワーヘッドを短時間で所望の温度にする
ことができ、かつシャワーヘッドの温度安定性が高い成
膜装置を提供すること、およびシャワーヘッドのメンテ
ナンス性が高い成膜装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、被処理基板に成膜処理を施すチャンバー
と、チャンバー内で被処理基板を載置する載置台と、前
記載置台に対向して設けられた多数のガス吐出孔を有す
るシャワーヘッドと、前記シャワーヘッドを介してチャ
ンバー内に処理ガスを供給するガス供給機構と、前記シ
ャワーヘッドの温度を制御するシャワーヘッド温度制御
手段とを具備する成膜装置を提供する。この場合に、前
記チャンバーは真空引き可能に構成されていることが好
ましい。

【００１１】また、本発明は、真空雰囲気で被処理基板
に成膜処理を施すチャンバーと、チャンバー内で被処理
基板を載置する載置台と、前記載置台に対向して設けら
れた多数のガス吐出孔を有するシャワーヘッドと、前記
シャワーヘッドを介してチャンバー内に処理ガスを供給
するガス供給機構と、前記シャワーヘッドの温度を制御
するシャワーヘッド温度制御手段とを具備し、前記シャ
ワーヘッドは、そのガス吐出孔形成面を含むチャンバー
内に位置するチャンバー内部分と、チャンバー外の大気
側に位置する大気側部分とを有し、前記シャワーヘッド
温度制御手段は、前記チャンバーの大気側部分に設けら
れていることを特徴とする成膜装置を提供する。この場
合に、チャンバーを加熱する加熱手段を設けることが好
ましい。

【００１２】上記構成の本発明によれば、シャワーヘッ
ドに温度制御手段を設けたので、シャワーヘッドの加熱
の際にステージからの輻射が支配的に作用するのではな
く、積極的に所望の温度に制御することができ、大型の
装置であっても、昇温および降温を短時間で行うことが
できる。また、このようにシャワーヘッドを積極的に温
度制御することができることにより、シャワーヘッドの
温度安定性を高めることができる。

【００１３】さらに、例えば被処理基板への処理前の、
シャワーヘッド等へプリコートを形成する場合や、被処
理基板へ成膜した際に、シャワーヘッド表面にも成膜さ
れるが、安定した膜をシャワーヘッドに成膜させるの
に、中間反応で生じるＴｉＣｌ _ｘを揮発させる必要があ
ることから、シャワーヘッドを４２５℃以上、好ましく
は５００℃以上に昇温する必要がある。従来の技術では
シャワーヘッドの昇温に長時間を要したり、シャワーヘ
ッドが所望の温度になっているか否かが不明確であった
ため安定した膜を生成し得ない場合も生ずるが、シャワ
ーヘッドに温度制御手段を設けることにより、成膜や、
プリコートの際にシャワーヘッドを所望温度に制御する
ことができ、安定した膜をシャワーヘッドに確実に形成
することができる。そして、最初の成膜を安定して行う
ことができる。

【００１４】また、シャワーヘッドを大気側部分を有す
るように構成し、温度制御手段をその大気側部分に設け
たので、温度制御手段を大気雰囲気で取り扱うことがで
き、取扱いが容易である。

【００１５】この場合に、前記載置台を加熱する載置台
加熱手段をさらに具備することが好ましく、前記チャン
バーを加熱するチャンバー加熱手段をさらに具備するこ
とが好ましい。また、前記シャワーヘッド温度制御手段
は、シャワーヘッドを加熱する加熱機構と、シャワーヘ
ッドを冷却する冷却機構と、シャワーヘッドの温度を検
出する温度検出機構と、温度検出機構の検出結果に基づ
いて少なくとも前記加熱機構を制御するコントローラと
を有する構成とすることができる。これにより、昇温お
よび降温のいずれの場合にもシャワーヘッドを迅速に所
望の温度にすることが可能である。

【００１６】また、前記加熱機構は、前記シャワーヘッ
ドの内側部分を加熱する内側ヒーターと、外側部分を加
熱する外側ヒーターとを有し、前記温度検出機構は、前
記内側部分の温度を検出する内側温度検出部と、前記外
側部分の温度を検出する外側温度検出部とを有する構成
とすることができる。また、前記コントローラは、前記
内側温度検出部の検出値に基づいて設定温度になるよう
に内側ヒーターを制御するとともに、内側温度検出部と
外側温度検出部との検出温度差がゼロになるように外側
ヒーターを制御する構成とすることができる。このよう
な構成により、シャワーヘッドの外周部からの熱の散逸
を抑制することができ、より高精度の温度制御を実現す
ることができる。

【００１７】前記シャワーヘッドのチャンバーと反対側
の面に面して断熱材が設けられた構成とすることができ
る。これにより、処理中におけるシャワーヘッドからの
熱の散逸を有効に抑制することができる。

【００１８】前記シャワーヘッドは、シャワーヘッド本
体と、シャワーヘッド本体の外周上方に連続する環状の
支持部とを有し、前記支持部はリブ構造を有する構成と
することができる。これにより支持部のリブ以外の部分
を薄くすることができ、支持部からの熱の散逸を少なく
することがでるので、温度制御性をより高めることがで
きる。

【００１９】さらに、前記シャワーヘッドとチャンバー
壁面との間に環状の充填部材と、充填部材を固定する部
材とを設け、この充填部材と前記充填部材を固定する部
材との間に弾性部材を介在した構成とすることができ
る。この弾性部材により、固定部材との隙間を均等にす
ることができ、また、例えば充填部材に石英やセラミッ
クス等を使用した場合、破損を防止することができる。
さらにまた、前記チャンバー内で処理ガスのプラズマを
生成するためのプラズマ生成手段をさらに具備すること
ができる。

【００２０】本発明の他の観点の成膜装置は、被処理基
板に成膜処理を施すチャンバーと、チャンバー内で被処
理基板を載置する載置台と、前記載置台に対向して設け
られた多数のガス吐出孔を有するシャワーヘッドと、前
記シャワーヘッドを介してチャンバー内に処理ガスを供
給するガス供給機構と、前記シャワーヘッドを前記チャ
ンバーの外側へ旋回させて反転させる反転機構とを具備
することを特徴とする。

【００２１】このような構成の成膜装置によれば、シャ
ワーヘッドをチャンバーの外側へ旋回させて反転させる
ので、シャワーヘッドをほぼ完全にチャンバー外へ存在
させることができ、これによりシャワーヘッドのメンテ
ナンスを極めて容易に行うことが可能となる。

【００２２】この場合に、前記シャワーヘッドとチャン
バー壁面との間に環状の充填部材と、充填部材を固定す
る部材とを有し、この充填部材と充填部材を固定する部
材の間には、弾性部材が介在されていることが好まし
い。これにより、この弾性部材により、固定部材との隙
間を均等にすることができ、また、例えば充填部材に石
英やセラミックス等を使用した場合、破損を防止するこ
とができる。また、前記固定部材は、前記シャワーヘッ
ドを反転させた状態で外側へ外すことが可能であり、前
記充填部材は、前記固定部材を外側へ外した後に上方へ
外すことが可能であり、前記充填部材を上方へ外した後
にシャワーヘッドのメンテナンスを行うことが可能であ
るように構成とすることが好ましい。これにより、固定
部材および充填部材を容易に取り外すことができ、シャ
ワーヘッドのメンテナンスが一層容易に行うことができ
る。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、Ｔｉ薄膜形成用のＣＶＤ成膜装置を例にとって具体
的に説明する。

【００２４】図１は本発明の一実施形態に係るＴｉ薄膜
形成用のＣＶＤ成膜装置を示す断面図であり、図２は図
１のＣＶＤ成膜装置のシャワーヘッド上部を示す平面図
である。このＣＶＤ成膜装置１は、気密に構成された略
円筒状あるいは箱状のチャンバー２を有しており、その
中には被処理体である半導体ウエハＷを水平に載置する
ためのステージ３が設けられている。チャンバー２の底
部中央には下方に突出したステージ保持部材７がシール
リングを介して取り付けられており、ステージ３に接合
された円筒形状の部材４がステージ保持部材７に取り付
けられている。チャンバー２、ステージ保持部材７は図
示しない加熱機構を有し、これらは図示しない電源から
給電されることにより所定の温度に加熱される。

【００２５】ステージ３の外縁部には例えばプラズマの
生成を安定させるリング５が設けられている。また、ス
テージ３内にはヒーター６が埋め込まれており、このヒ
ーター６は図示しない電源から給電されることにより被
処理体である半導体ウエハＷを所定の温度に加熱する。
また、ステージ３のヒーター６の上方部分には、メッシ
ュ電極７１が設けられている。

【００２６】ステージ３には、ウエハＷを支持して昇降
させるための３本（２本のみ図示）のウエハ支持ピン７
５がステージ３の表面に対して突没可能に設けられ、こ
れらウエハ支持ピン７５は支持板７６に固定されてい
る。そして、ウエハ支持ピン７５は、エアシリンダ等の
駆動機構７７により支持板７６を介して昇降される。

【００２７】チャンバー２の側壁には、ウエハＷの搬入
出を行うための搬入出口７３と、この搬入出口７３を開
閉するゲートバルブ７４とが設けられている。

【００２８】チャンバー２の上部には、ステージ３に対
向するようにシャワーヘッド１０が設けられている。こ
のシャワーヘッド１０は、上段プレート１０ａ、中段プ
レート１０ｂ、下段プレート１０ｃを有しており、平面
形状が円形をなしている。

【００２９】上段プレート１０ａは、中段プレート１０
ｂおよび下段プレート１０ｃとともにシャワーヘッド本
体部分を構成する水平部１０ｄと、この水平部１０ｄの
外周上方に連続する環状の支持部１０ｅとを有し、凹状
に形成されている。この支持部１０ｅの内側には、図１
および図２に示すようにシャワーヘッド１０の中心に向
かって等間隔にリブ１０ｆが配置されている。このリブ
１０ｆの厚さは５ｍｍ以上が好ましい。このリブ１０ｆ
を形成したことにより、支持部１０ｅの熱変形を抑制
し、かつ支持強度を高めることができ、支持部１０ｅの
肉厚を薄くすることができる。これにより、シャワーヘ
ッド１０からの熱の散逸を抑制することができる。

【００３０】上段プレート１０ａはベース部材として機
能し、この上段プレート１０ａの水平部１０ｄの外周下
部に、環状に形成された凹状の中段プレート１０ｂの外
周上部がネジ止めされている。また、中段プレート１０
ｂの下面に、下段プレート１０ｃの上面がネジ止めされ
ている。上段プレート１０ａの水平部１０ｄの下面と凹
部を有する中段プレート１０ｂの上面との間に空間１１
ａが気密に形成されている。中段プレート１０ｂの下面
には、複数の溝が放射状に均等に形成されている。中段
プレート１０ｂと下段プレート１０ｃとも気密に接合さ
れ、中段プレート１０ｂの下面に形成された複数の溝と
下段プレート１０ｃの上面と間に空間１１ｂが形成され
ている。中段プレート１０ｂには、空間１１ａから中段
プレート１０ｂに形成される複数の孔を介して下段プレ
ート１０ｃへ貫通する多数の第１のガス通路１２ａと、
空間１１ａへは連通せず空間１１ｂへ連通する第２のガ
ス通路１２ｂとが形成されている。下段プレート１０ｃ
には、第１ガス通路１２ａに連通する多数の第１のガス
吐出孔１３ａと、空間１１ｂに連通する多数の第２のガ
ス吐出孔１３ｂとが形成されている。

【００３１】ここで、中段プレート１０ｂに形成された
第１のガス流路１２ａの内径は、例えばφ０．５〜３ｍ
ｍ、好ましくは１．０〜２．０ｍｍである。また、下段
プレート１０ｃに形成された第１のガス吐出孔１３ａは
２段構造となっており、その内径は、空間１１ａ側が例
えばφ１〜３．５ｍｍ、好ましくは１．２〜２．３ｍｍ
であって、下面の開口側が例えばφ０．３〜１．０ｍ
ｍ、好ましくは０．５〜０．７ｍｍである。

【００３２】上段プレート１０ａの上面には、第１のガ
ス導入管１４ａと第２のガス導入管１４ｂとが接続され
ている。そして、第１のガス導入管１４ａは空間１１ａ
に連通しており、第２のガス導入管１４ｂは中段プレー
ト１０ｂの第２のガス通路１２ｂに連通し、さらに空間
１１ｂに連通している。したがって、第１のガス導入管
１４ａを通って導入されたガスは、空間１１ａおよび第
１のガス通路１２ａを通り、第１のガス吐出孔１３ａか
ら吐出され、第２のガス導入管１４ｂを通って導入され
たガスは、第２のガス通路１２ｂを通り空間１１ｂへ導
入され、第２のガス吐出孔１３ｂから吐出される。すな
わち、シャワーヘッド１０は、第１のガス導入管１４ａ
を介して供給されたガスと第２のガス導入管１４ｂを介
して供給されたガスとがシャワーヘッド１０内で混ざら
ないように別々にチャンバー２内に供給されるマトリッ
クスタイプとなっている。

【００３３】図３は、図１のシャワーヘッド１０の拡大
図である。図１および図３に示すように、上段プレート
１０ａ上面の第２のガス導入管１４ｂとの接続部を含む
部分には凸部１０ｇが形成されており、上段プレート１
０ａの凸部１０ｇに対応する部分の下面には凹部１０ｈ
が形成されている。一方、中段プレート１０ｂの第２の
ガス導入管１４ｂと対応する位置には、その上面から上
方に突出する、内部に第２のガス通路が形成された管部
１０ｊが一体に設けられ、この管部１０ｊの上端には上
記凹部１０ｈに嵌合するフランジ部１０ｉが一体に形成
されている。上記凹部１０ｈにおいて、上段プレート１
０ａの下面とフランジ部１０ｉの上面との間にはシール
リング１０ｋが設けられている。これにより、第１のガ
ス導入管１４ａおよび第２のガス導入管１４ｂから供給
される各々のガスが混合されることをより確実に防止す
ることができる。

【００３４】図３のＡ−Ａ線による断面図を図４に、Ｂ
−Ｂ線による断面図を図５に示す。図３および図４に示
すように、中段プレート１０ｂと下段プレート１０ｃと
はボルト１０１により締結されている。図５における矢
印は、第２のガス通路１２ｂから空間１１ｂ内に供給さ
れるガスの流れの概略方向を示している。第２のガス導
入管１４ｂにつながる管部１０ｊの先端部分には、図５
および図６に示すように、平面扇形状に形成された一対
のスリット状の吐出口１２１が設けられており、第２の
ガス通路１２ｂを通過してきたガスがこれら吐出口１２
１から矢印方向に吐出されるようになっている。平面扇
形状の吐出口１２１の開口度は、第１のガス通路１２ａ
に連通しない程度、例えば１６０°より小さい開口度が
好ましい。なお、図７に示すように、スリット状の吐出
口１２１の代わりに複数の孔（図では両側に３個ずつ）
からなる吐出口１２２を設けてもよい。この際の孔の配
列は図示のような水平方向であっても垂直方向であって
もよい。また、孔は第２のガス通路１２ｂより小さく、
その数は片側１個であってもよい。

【００３５】一方、図１に示すように、上段プレート１
０ａに接続された第１および第２のガス導入管１４ａ，
１４ｂの他端にはフランジ１４が溶接されている。フラ
ンジ１４には、第１のガス通路２４ａおよび第２のガス
通路２４ｂを有する絶縁部材２４が接続されている。こ
の絶縁部材２４の他方には、第１のガス通路２６ａおよ
び第２のガス通路２６ｂを有するガス導入部材２６が接
続されている。ガス導入部材２６は蓋部材１５の上面に
接続されている。蓋部材１５およびチャンバー２は、そ
れぞれ第１のガス通路１５ａ，２ａおよび第２のガス通
路１５ｂ，２ｂを有し、フランジ１４からチャンバー２
までの各ガス通路接続部には、それぞれＯリング等のシ
ールリングが介装されている。また、ガス配管２５ａが
チャンバー２の第１のガス通路２ａに、ガス配管２５ｂ
が第２のガス通路２ｂに接続されている。ガス配管２５
ａ，２５ｂの他端にはガス供給部３０が接続されてい
る。

【００３６】ガス供給部３０は、クリーニングガスであ
るＣｌＦ_３を供給するＣｌＦ_３ガス源３１、成膜ガスで
あるＴｉＣｌ_４を供給するＴｉＣｌ_４ガス源３２、キャ
リアガスであるＡｒを供給するＡｒガス源３３、還元ガ
スであるＨ_２を供給するＨ_２ガス源３４およびＴｉ膜の
窒化の際に使用するＮＨ_３を供給するＮＨ_３ガス源３５
を有している。ＣｌＦ_３ガス源３１、ＴｉＣｌ_４ガス源
３２、Ａｒガス源３３にはそれぞれガス配管３６，３
７，３８が接続されており、これらガス配管３６，３
７，３８は、ガス配管２５ｂに接続されている。また、
Ｈ_２ガス源３４およびＮＨ_３ガス源３５にはそれぞれガ
ス配管３９，４０が接続されており、これらガス配管３
９，４０はガス配管２５ａに接続されている。したがっ
て、ＣｌＦ_３ガス源３１、ＴｉＣｌ_４ガス源３２、Ａｒ
ガス源３３からのガスは、ガス配管２５ｂから、上記の
各部品の第２のガス通路２ｂ，１５ｂ，２６ｂ，２４ｂ
およびガス導入管１４ｂを通ってシャワーヘッド１０の
中段プレート１０ｂの第２のガス通路１２ｂに至り、次
いで空間１１ｂに導入され、下段プレート１０ｃの第２
のガス吐出孔１３ｂから吐出される。また、Ｈ_２ガス源
３４、ＮＨ_３ガス源３５からのガスは、ガス配管２５ａ
から、上記の各部品の第１のガス通路２ａ，１５ａ，２
６ａ，２４ａおよびガス導入管１４ａを通ってシャワー
ヘッド１０の空間１１ａに導入され、そこから中段プレ
ート１０ｂの第１のガス通路１２ａを通って下段プレー
ト１０ｃの第１のガス吐出孔１３ａから吐出される。し
たがって、成膜処理の際には、ＴｉＣｌ_４ガスとＨ_２ガ
スとは、ガスの供給途中では混合されず、チャンバー２
内に吐出した後に混合され、これらガスのプラズマが形
成されて所望の反応が生じ、半導体ウエハＷ上にＴｉ膜
が生じるようにされている。なお、各ガス源からのガス
配管３６，３７，３８，３９，４０には、いずれもマス
フローコントローラー４１およびマスフローコントロー
ラを挟むように設けられた一対の開閉バルブ４２，４３
が設けられている。ここでは図示されないが、ガス供給
部３０には、Ｎ_２ガス源やその他の配管、開閉バルブ等
を含んでいる。また、ガス導入部材２６内に形成された
の第１のガス通路２６ａおよび第２のガス通路２６ｂに
接続するガス源を変更することによって、空間１１ａ，
１１ｂに供給されるガスを変更してもよい。

【００３７】上記チャンバー２の上面には、開口を有す
る蓋部材１５が取り付けられており、この蓋部材１５の
内周部分には環状の絶縁部材１６が取り付けられてい
る。そして、絶縁部材１６を介して上記上段プレート１
０ａの支持部１０ｅが蓋部材１５に支持されている。支
持部１０ｅの上は、保温のために環状の絶縁部材２１に
よってカバーされ、絶縁部材２１は蓋部材１５に支持さ
れている。絶縁部材１６はシャワーヘッド１０とチャン
バー２との間を絶縁し、かつ断熱の効果を有している。
なお、チャンバー２と蓋部材１５との間、蓋部材１５と
絶縁部材１６との間、絶縁部材１６と支持部１０ｅとの
間にＯリング等のシールリングを介装することにより気
密性を維持している。

【００３８】上段プレート１０ａの水平部１０ｄの上面
には、ステージ３上の半導体ウエハＷ全面に対応するよ
うに、内側ヒーター１７が配置されている。また、その
外側を囲むように円環状（ドーナツ状）の外側ヒーター
１８が嵌合されている。内側ヒーター１７は、例えば、
ヒーター線を形成した薄いシートを一対のマイカ絶縁板
でサンドイッチした構造を有している。また、外側ヒー
ター１８は、外管の内側に絶縁材が配され、その内側に
発熱体が内装されたシース型である。なお、後述する図
１６に示すように、外側ヒーターとして内側ヒーターと
同じものを用いることもできる。これらヒーターは後述
するシャワーヘッド温度制御手段の構成要素として機能
する。

【００３９】内側ヒーター１７と上段プレート１０ａの
水平部１０ｄとの間には絶縁板７２が設けられている。
また内側ヒーター１７の上方には空間１９が設けられ、
その上には断熱部材２０が設けられている。断熱部材２
０としては、Ａｌ_２Ｏ_３等のセラミックス、樹脂材等を
挙げることができる。断熱部材２０は、冷却ガス通路２
０ａと排出口２０ｂとを有し、内側冷却用のドライエア
ー供給配管６１ａがその上部に接続されている。そし
て、配管６１ａから吐出されたドライエアーは空間１９
に供給されて内側ヒーター１７およびその周辺を冷却す
るようになっている。また、上段プレート１０ａの支持
部１０ｅの上方には外側冷却用のドライエアー供給配管
６１ｂが配置されている。この配管６１ｂは、絶縁部材
２１の内周側に沿って環状に設けられた配管６１ｃに接
続されており、この配管６１ｃには下向きにドライエア
を吐出する孔が全周に均等に設けられている。この吐出
されたドライエアは、絶縁部材１６と断熱部材２０との
隙間およびその周辺に供給され、外側ヒーター１８およ
びその周辺を冷却するようになっている。

【００４０】シャワーヘッド１０の上段プレート１０ａ
には、その上方から延びる給電棒４５が接続されてお
り、この給電棒４５には、整合器４６を介して高周波電
源４７が接続されている。そして、この高周波電源４７
からシャワーヘッド１０に高周波電力が供給され、これ
によって前記メッシュ電極７１との間に形成された高周
波電界により、チャンバー２内に供給された処理ガスが
プラズマ化され、成膜反応が促進される。

【００４１】シャワーヘッド１０の下部の周囲の、上段
プレート１０ａ、中段プレート１０ｂ、下段プレート１
０ｃの側方と、絶縁部材１６の下面と、蓋部材１５の下
面および側面と、チャンバー２の側壁とで囲まれた空間
に、プラズマが形成されることを防止するための環状の
石英製のフィラー４８が嵌め込まれている。図８に示す
ように、このフィラー４８はその外側部分に凹部４８ａ
を有し、この凹部４８ａに、蓋部材１５にネジ止めされ
た複数個の支持部材４９の凸部４９ａが嵌め込まれてフ
ィラー４８を支持するようになっている。そして、フィ
ラー４８の凹部４８ａの側面と支持部材４９の凸部４９
ａの側面との間にはフッ素ゴム等の弾性材料からなる複
数の弾性部材５０が介装されている。この弾性部材５０
の存在により、シャワーヘッド１０のセンター合わせを
容易に行うことができるとともに、フィラー４８の着脱
を簡略化することができ、さらに、熱による伸縮等によ
るフィラー４８の破損を防止することができる。また、
フィラー４８と蓋部材１５との間にも弾性部材５１が介
装されており、この弾性部材５１もフィラー４８の破損
防止機能を有する。

【００４２】チャンバー２の底部に取り付けられた円筒
状のステージ保持部材７の底部側壁には、排気管５２が
接続されており、この排気管５２には排気装置５３が接
続されチャンバー２内を排気するようになっている。図
示していないが、この排気装置５３の上流側には、未反
応物や副生成物を捕捉する装置を有する。そしてこの排
気装置５３を作動させることによりチャンバー２内を所
定の真空度まで減圧することが可能となっている。ま
た、蓋部材１５上にはシールドボックス２３が設けら
れ、その上部には、排気ポート５４が設けられている。
この排気ポート５４からシールドボックス２３内のイン
ナードライエアおよびアウタードライエアの熱排気がな
されるようになっている。

【００４３】また、本実施形態に係るＣＶＤ成膜装置１
は、シャワーヘッド１０の温度を制御するシャワーヘッ
ド温度制御手段６０が設けられている。以下、この温度
制御手段６０について詳細に説明する。

【００４４】このシャワーヘッド温度制御手段６０は、
加熱機構として上述した内側ヒーター１７および外側ヒ
ーター１８と、冷却機構としてドライエアーを供給する
ドライエアー供給配管６１ａ，６１ｂと、内側ヒーター
１７、外側ヒーター１８、シャワーヘッド１０の下段プ
レート１０ｃの温度を検出する熱電対６５ａ，６５ｂ，
６６ａ，６６ｂと、これらを制御するコントローラ６２
とを有している。

【００４５】図９に拡大して示すように、内側ヒーター
１７には電源６３が接続されており、外側ヒーター１８
には電源６４が接続されている。また、シャワーヘッド
１０の上段プレート１０ａ上の内側に配置される内側ヒ
ーター１７に対応する位置には、それぞれ内側ヒーター
１７近傍と下段プレート１０ｃの内側の温度を検出する
ための熱電対６５ａ，６５ｂが設けられている。熱電対
６５ａは内側ヒーター１７を貫通してその先端が絶縁板
７２の上面に位置し、熱電対６５ｂの先端は下段プレー
ト１０ｃの内部に達している。また、上段プレート１０
ａ上の外周側に配置される外側ヒーター１８に対応する
位置には、それぞれ上段プレート１０ａの外側および下
段プレート１０ｃの外側の温度を検出するための熱電対
６６ａ，６６ｂが設けられている。熱電対６６ａ，６６
ｂの先端はそれぞれ上段プレート１０ａ，下段プレート
１０ｃの内部に達している。これら熱電対６５ａ，６５
ｂ，６６ａ，６６ｂは複数設けることができる。さら
に、コントローラ６２の指令および熱電対６５ａまたは
６５ｂの検出信号に基づいて、内側ヒーター１７の出力
をＰＩＤ制御して温度調節を行う内側温度制御器６７
と、コントローラ６２の指令および熱電対６６ａまたは
６６ｂの検出信号に基づいて、外側ヒーター１８の出力
をＰＩＤ制御して温度調節を行う外側温度制御器６８と
を有している。そして、これらにより加熱時におけるシ
ャワーヘッド１０の温度制御が実現される。

【００４６】一方、上記冷媒体として、上記ドライエア
ー供給配管６１ａより供給されたドライエアーは、断熱
部材２０の冷却ガス通路２０ａを通り空間１９へ導入さ
れ、内側ヒーター１７から空間１９内に放出された熱を
奪い、排出口２０ｂを経て、蓋部材１５上部に設けられ
たシールドボックス２３の排気ポート５４から排出され
る。また、ドライエアー供給配管６１ｂに供給されたド
ライエアーは、配管下方の吐出孔より供給され、シャワ
ーヘッド外側部の熱を奪い、シールドボックス２３の排
気ポート５４から排出される。ドライエアー供給配管６
１ａおよび６１ｂには、それぞれエアーオペレーション
バルブ６９ａ，６９ｂが設けられており、これらエアー
オペレーションバルブ６９ａ，６９ｂはコントローラ６
２により制御が行われる。

【００４７】このようなシャワーヘッド温度制御手段６
０を用いた加熱時においては、図１０に示すように制御
することにより、好ましい温度制御を実現することがで
きる。図１０の制御においては、コントローラ６２に温
度設定を行い、熱電対６５ａまたは６５ｂの検出温度が
設定温度となるように温度制御器６７により内側ヒータ
ー１７の出力を制御するとともに、この熱電対６５ａま
たは６５ｂの検出値がコントローラ６２から温度制御器
６８に出力され、外側ヒーター１８に対応する位置の熱
電対６６ａまたは６６ｂの検出温度と内側ヒーター１７
に対応する熱電対６５ａまたは６５ｂの検出温度との差
が０になるように温度制御器６８により外側ヒーター１
８の出力を制御する。これにより、シャワーヘッド１０
の外側部分が内側部分と略同じ温度になるように制御さ
れる。

【００４８】なお、シャワーヘッド１０の上段プレート
１０ａの上面およびその上の部分は、大気雰囲気に曝さ
れている。つまり、シャワーヘッド温度制御手段６０の
熱電対６５ｂ，６６ｂはシャワーヘッド１０内に配置さ
れており真空中であるが、それ以外の構成要素は大気雰
囲気に配置される。

【００４９】図２に示すように、シャワーヘッド１０
は、ヒンジ機構からなる反転機構８０によりチャンバー
２外へ反転可能となっており、これによりシャワーヘッ
ド１０は、図１１に示すように、そのガス吐出面を上に
した状態でほぼ完全にチャンバー２外に存在させること
ができるので、シャワーヘッド１０のメンテナンスを極
めて容易に行うことが可能となる。具体的には、図１１
の状態から、まず複数の支持部材４９を固定ネジを外す
ことで容易に取り外すことができ（矢印）、支持部材
４９が取り外されると、フィラー４８を上方へ容易に取
り外すことが可能となる（矢印）。そして、フィラー
４８が取り外されると、シャワーヘッド１０のメンテナ
ンスを容易に行うことが可能となる。例えば下段プレー
ト１０ｃおよび中段プレート１０ｂを容易に上方へ取り
外すことが可能となる（矢印）。シャワーヘッド１０
を反転させる際には、シャワーヘッド１０が１８０度回
転した位置に存在することが好ましいが、その近傍の角
度であればよい。なお、シャワーヘッド１０をこのよう
な角度に保持するために、例えばガススプリング等を用
いることができる。

【００５０】次に、このように構成されるＣＶＤ成膜装
置１の処理動作について説明する。はじめに、半導体ウ
エハＷ上にＴｉ薄膜を形成するに先立って、次の手順で
シャワーヘッド１０やステージ３等の表面上にＴｉのプ
リコート膜を成膜する。まず、チャンバー２周辺、ステ
ージ３のヒーター６、シャワーヘッド１０の内側および
外側ヒーター１７，１８を加熱し、排気装置５３により
チャンバー２内を排気しつつ、所定のガスを所定の流量
比でチャンバー２内に導入し、チャンバー２内を所定の
圧力にする。次いで、Ｈ_２ガス、ＴｉＣｌ_４ガス、その
他のガスを含む成膜ガスを所定流量でチャンバー２内に
供給し、高周波電源４７からシャワーヘッド１０に高周
波電力を供給してチャンバー２内にプラズマを生成さ
せ、シャワーヘッド１０やステージ３等の表面にＴｉ膜
を成膜する。次いで、高周波電源４７の給電とＴｉＣｌ
_４ガスの供給を停止し、ＮＨ_３ガスおよびその他のガス
を所定流量で供給し、再び高周波電源４７からシャワー
ヘッド１０に高周波電力を供給してプラズマを生成さ
せ、成膜されたＴｉ膜の表面を窒化する。これにより、
シャワーヘッド１０およびステージ３等の表面に安定し
たプリコート膜が形成される。窒化処理終了後、高周波
電源４７の給電とＮＨ_３ガスの供給を停止する。

【００５１】プリコート終了後、ゲートバルブ７４を開
にして半導体ウエハＷをチャンバー２内に搬入し、突出
されたウエハ支持ピン７５へ受け渡し、ウエハ支持ピン
７５を下降させてステージ３上に載置する。次いで
Ｈ_２、ＴｉＣｌ_４ガス、その他のガスを所定流量で供給
し、高周波電源４７からシャワーヘッド１０に高周波電
力を供給してチャンバー２内にプラズマを生成させ、半
導体ウエハＷ上にＴｉ膜を成膜する。次いで、高周波電
源４７の給電とＴｉＣｌ_４ガスの供給を停止し、ＮＨ_３
ガスおよびその他のガスを所定流量で供給し、再び高周
波電源４７からシャワーヘッド１０に高周波電力を供給
してプラズマを生成させ、半導体ウエハＷに成膜された
Ｔｉ膜を窒化する。窒化処理終了後、高周波電源４７の
給電とＮＨ_３ガスの供給を停止する。このようにして成
膜処理が終了した後、チャンバー２から半導体ウエハＷ
を搬出し、次に処理する半導体ウエハＷを搬入し、その
上に同様の成膜処理を行う。

【００５２】このような成膜処理を所定枚数の半導体ウ
エハＷについて行った後、ステージ３、シャワーヘッド
１０を所定温度まで降温させ、クリーニングガスである
ＣｌＦ_３ガスをチャンバー２内に供給し、クリーニング
を行う。

【００５３】以上のような一連の工程において、本実施
形態では、シャワーヘッド１０にシャワーヘッド温度制
御手段６０を設けたことにより以下のような効果を得る
ことができる。

【００５４】プリコートや成膜の際に、ＴｉＣｌ_ｘ（ｘ
＝１，２，３）が発生するが、シャワーヘッドに安定し
た膜を形成するためこのようなＴｉＣｌ_ｘをガスとして
揮発させる必要がある。そのためには、４２５℃以上の
温度が必要であるが、従来のシャワーヘッドの加熱はス
テージ内のヒーターによる受動的な加熱であったため、
シャワーヘッドが必ずしも４２５℃以上になる保証はな
く、シャワーヘッドに対して安定したプリコート膜を形
成し得ない場合が生じていた。これに対し、本実施形態
のようにシャワーヘッド１０にシャワーヘッド温度制御
手段６０を設けることにより、シャワーヘッド１０を積
極的に４２５℃以上好ましくは５００℃以上にすること
ができ、シャワーヘッド１０に確実に安定したプリコー
ト膜を形成することができる。

【００５５】また、チャンバー２内を成膜温度まで加熱
する際に、従来のようにシャワーヘッド１０をステージ
３の輻射熱のみで昇温する場合には、所定の加熱温度に
安定するまで長時間を要するが、本実施形態ではステー
ジ３のヒーター６からの受動的な加熱に加えて、シャワ
ーヘッド温度制御手段６０の構成要素であるヒーター１
７，１８により予めシャワーヘッド１０を積極的に加熱
することができるため、短時間でシャワーヘッド１０の
全体が加熱されて、シャワーヘッド１０の下段プレート
１０ｃの表面の温度がほぼ一定の温度に安定化される。
このため、チャンバー２内の温度を短時間で所定温度に
安定させることができる。このように、シャワーヘッド
１０の温度が均一に制御されることで、半導体ウエハＷ
上にＴｉ膜を均一に成膜することが可能となる。特に、
半導体ウエハが３００ｍｍと大型化したことに伴って装
置が大型化した場合にその効果が著しい。

【００５６】さらに、アイドリングの際には高周波電源
がオフにされていることから、シャワーヘッド１０の温
度を所定の温度に保持するため、従来ではステージ内の
ヒーターの温度を高めに設定していた。これに対して、
このようにシャワーヘッド温度制御手段６０によりシャ
ワーヘッド１０の温度を制御することにより、アイドリ
ングの際の温度を所定の温度に保持し、安定化させるこ
とができる。

【００５７】さらにまた、クリーニングの際には、シャ
ワーヘッド１０の温度を成膜温度から２００〜３００℃
のクリーニング温度まで低下させなくてはならず、従来
は、シャワーヘッドの放熱性が悪かったため温度低下に
長時間を要していたが、本実施形態ではシャワーヘッド
温度制御手段６０の構成要素であるドライエアー供給配
管６１ａ，６１ｂから冷媒体としてのドライエアーをシ
ャワーヘッド１０上部に供給して冷却することにより、
チャンバー２内を速やかにクリーニング温度まで低下さ
せることができる。

【００５８】本実施形態の装置において、シャワーヘッ
ド１０はその上段プレート１０ａの上面が大気雰囲気に
存在しているため、シャワーヘッド温度制御手段６０の
大部分の部材は大気雰囲気に設けることができ、シャワ
ーヘッド温度制御手段６０の取扱いが容易である。

【００５９】また、上述のように、シャワーヘッド温度
制御手段６０の加熱機構として、内側ヒーター１７と外
側ヒーター１８とを設け２ゾーン制御とし、図９に示す
ように、熱電対６５ａまたは６５ｂの検出温度が設定温
度となるように温度制御器６７により内側ヒーター１７
の出力を制御するとともに、外側ヒーター１８に対応す
る位置の熱電対６６ａまたは６６ｂの検出温度と、内側
ヒーター１７に対応する熱電対６５ａまたは６５ｂの検
出温度との差が０になるように温度制御器６８により外
側ヒーター１８の出力を制御することにより、シャワー
ヘッド１０の外側部分が内側部分と常に同じ温度になる
ように制御されるため、シャワーヘッド１０の外側部分
からの熱の散逸を抑制することができ、温度制御性を高
めることができる。特に、半導体ウエハのサイズが３０
０ｍｍと大型化した場合に、シャワーヘッド１０の外側
から熱が散逸しやすいため、このような制御がより有効
である。

【００６０】シャワーヘッド１０のメンテナンス時に
は、シャワーヘッド１０を反転機構８０によりチャンバ
ー２外へ反転する。これによりシャワーヘッド１０は、
図１１に示すように、そのガス吐出面を上にした状態で
メンテナンスが可能であるため、メンテナンスを極めて
容易に行うことが可能となる。具体的には、図１１の状
態から、まず複数の支持部材４９を外側へ外し、次いで
フィラー４８を上方へ取り外し、その後シャワーヘッド
１０の下段プレート１０ｃおよび中段プレート１０ｂを
上方へ取り外すことができるので、これらの取り外し動
作が極めて容易であるため、メンテナンスを極めて容易
に行うことが可能となる。

【００６１】なお、本発明は上記実施形態に限らず本発
明の思想の範囲内で種々変形が可能である。以下、その
ような変形例について具体的に説明する。

【００６２】図５、図６に示すように、上記実施形態に
おいては、第２のガス通路１２ｂを介して供給されるガ
スは、空間１１ｂの略中央部分における第２ガス通路１
２ｂの吐出口１２１から直接的に空間１１ｂ内に拡散す
るようになっている。しかしながら、このような態様で
は、第２のガス通路１２ｂを介して供給されるガスの空
間１１ｂへの拡散が不十分な場合があり得る。そこで、
空間１１ｂの略中央部分における第２のガス通路１２ｂ
の吐出口１２１にガス拡散促進用パイプを連結すること
が好ましい。このような例を図１２に示す。図１２の例
では下段プレート１０ｃの上方の空間１１ｂ内に、略Ｈ
字状のガス拡散促進用パイプ１１０が設けられている。
このガス拡散促進用パイプ１１０は、両側の吐出口１２
１に直接嵌合された中央管１１０ａと、この中央管１１
０ａの両端にこれに垂直に接合（溶接）され一体化され
た２つの側部管１１０ｂ，１１０ｃとを有している。側
部管１１０ｂ，１１０ｃの両端部にガス吐出口１１０ｄ
が上段プレート１０ａ側に向けて開口するように形成さ
れている。そして、吐出口１２１から吐出されたガス
が、中央管１１０ａおよび側部管１１０ｂ，１１０ｃを
通って側部管１１０ｂ，１１０ｃの両端部にそれぞれ設
けられた合計４つのガス吐出口１１０ｄから図の矢印方
向に吐出されるようになっている。したがって、第２の
ガス通路１２ｂを介して供給されるガスが空間１１ｂ内
に十分に均等に拡散可能である。側部管１１０ｂ，１１
０ｃの両端部は２つの支持部材１１０ｅ，１１０ｆによ
り支持されており、これにより中央管１１０ａのぶれが
防止される。なお、ガス吐出口１１０ｄの個数および開
口の態様は、第２のガス通路１２ｂを介して供給される
ガスが空間１１ｂ内に十分に均等に拡散できるものであ
れば特に限定されない。ただし、ガス吐出口１１０ｄは
空間１１ｂ内に均等に配置されることが好ましい。図１
３は、図１２に示す下段プレート１０ｃおよびガス拡散
促進用パイプ１１０に対して中段プレート１０ｂを取り
付けた状態の断面図である。この図から理解されるよう
に、支持部材１１０ｅは上方から側部管１１０ｂ，１１
０ｃを支持しており、支持部材１１０ｆは中段プレート
１１０ｂと下段プレート１１０ｃとの間に挟持された状
態で側部管１１０ｂ，１１０ｃを支持している。

【００６３】また、図１４および図１５は、制御系に関
する変形例を示している。図１４は、図９の加熱機構に
相当する部分の変形例を示す模式図であり、図１５は、
図１０の制御態様の変形例を示す図である。図１４の例
では制御系と各熱電対６５ａ，６５ｂ，６６ａ，６６ｂ
との間に、また図１５の例では制御系と各ヒータ１７，
１８との間にノイズフィルタ１２０が設けられている。
このようにノイズフィルタ１２０を設けることにより、
高周波電源４７からのノイズを有効に除去することがで
き、制御特性を向上させることができる。

【００６４】さらに、図１６に示す変形例では、断面円
形のリング状のシース型ヒーターである外側ヒーター１
８の代わりに、内側ヒーター１７と同様の平板状ヒータ
ーをドーナツ状とした外側ヒーター１１８を配置してい
る。このように、ヒーターの形状は特に限定されない。
また、内側ヒーター１７と上段プレート１０ａとの間に
は絶縁部材７２の代わりに、より厚い絶縁板１３１が介
在され、外側ヒータ１１８と上段プレート１０ａとの間
にも厚い絶縁板１３２が介在されている。上段プレート
１０ａは、プラズマ生成用電極として機能するため、ヒ
ーターが受けるノイズの影響を抑制する必要があり、そ
のため、このように厚い絶縁板１３１および１３２を設
けることが好ましい。ノイズの影響を有効に防止する観
点からこのような絶縁板の厚さは０．５〜１０ｍｍであ
ることが好ましい。このような絶縁板１３１および１３
２は、高い熱伝導率と耐熱性を有する必要がある。した
がって、絶縁板１３１および１３２の材料としては、窒
化アルミニウムのような熱伝導率および耐熱性の高いセ
ラミックスが好適である。

【００６５】さらにまた、図１７に示す変形例では、図
８のフィラー４８の凹部４８ａの側面と支持部材４９の
凸部４９ａの側面との間に介装された弾性部材５０の代
わりに、例えばインコネル等のＮｉ合金材で形成された
耐食性メタルスプリングからなる弾性部材１５０が介装
されている。このように、フィラー４８の凹部４８ａの
側面と支持部材４９の凸部４９ａの側面との間に介装さ
れる弾性部材の態様は特に限定されない。

【００６６】その他、上記実施形態ではＴｉ膜の成膜処
理を例にとって説明したが、これに限らずＴｉＮ膜等他
の膜のＣＶＤ成膜処理に適用することもできる。また、
プラズマを形成した場合を例にとって説明したが、プラ
ズマは必ずしも必須なものではない。シャワーヘッドの
温度制御手段についても上記構成に限るものではなく、
その制御方法も上記方法に限るものではない。例えば冷
媒としてドライエアーを用いたがＡｒ、Ｎ_２等他のガス
であってもよい。プラズマを用いない場合には、冷媒と
して水等の液体を用いることもできる。さらに、半導体
ウエハの処理を例にとって説明したが、これに限るもの
ではなく、液晶表示装置用ガラス基板等、他の基板に対
する処理にも適用することができる。

【００６７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シャワーヘッドに温度制御手段を設けたので、シャワー
ヘッドが輻射によって加熱されるのではなく、積極的に
所望の温度に制御することができ、大型の装置であって
も、昇温および降温を短時間で行うことができる。ま
た、このようにシャワーヘッドを積極的に温度制御する
ことができることにより、チャンバー内の温度安定性を
高めることができる。

【００６８】さらに、このようにシャワーヘッドに温度
制御手段を設けることにより、成膜やプリコートの際に
シャワーヘッドを所望温度に制御することができるた
め、シャワーヘッドに安定した膜を形成することがで
き、被処理体上に均一な膜を確実に形成することができ
る。

【００６９】さらにまた、シャワーヘッドの温度制御手
段を大気側部分に設けたので、温度制御手段を大気雰囲
気で取り扱うことができ、取扱いが容易である。

【００７０】さらにまた、前記シャワーヘッドを前記チ
ャンバーの外側へ旋回させて反転させる反転機構を設け
たので、これによりシャワーヘッドをほぼ完全にチャン
バー外へ存在させることができ、したがってシャワーヘ
ッドのメンテナンスを極めて容易に行うことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るＣＶＤ成膜装置を示
す断面図。

【図２】本発明の一実施形態に係るＣＶＤ成膜装置のシ
ャワーヘッド上部を示す平面図。

【図３】図１の装置のシャワーヘッドを示す拡大図。

【図４】図３のＡ−Ａ線による断面図。

【図５】図３のＢ−Ｂ線による断面図。

【図６】第２のガス通路からのガス吐出部を示す下面図
および側面図。

【図７】第２のガス通路からのガス吐出部の他の例を示
す下面図および側面図。

【図８】図１の装置のフィラー部分を拡大して示す断面
図。

【図９】図１の装置の温度制御手段のうち、加熱機構に
相当する部分を示す模式図。

【図１０】図１の装置の温度制御手段により加熱制御す
る場合の好ましい制御態様を示す図。

【図１１】図１の装置のシャワーヘッドを反転機構によ
り反転させた状態を示す断面図。

【図１２】ガス拡散促進用パイプが設けられた場合の下
段プレートを示す平面図。

【図１３】図１２の下段プレートおよびガス拡散促進用
パイプに中段プレートを取り付けた状態の断面図。

【図１４】図１の装置の温度制御手段のうち、図９の加
熱機構に相当する部分の変形例を示す模式図。

【図１５】図１４の温度制御手段により加熱制御する場
合の好ましい制御態様を示す図。

【図１６】加熱機構に相当する部分の変形例を示す断面
図。

【図１７】図８のフィラー部分の変形例を示す断面図。

【符号の説明】

１；ＣＶＤ成膜装置 ２；チャンバー ３；ステージ ６；ヒーター １０；シャワーヘッド １０ａ；上段プレート １０ｂ；中段プレート １０ｃ；下段プレート １０ｄ；水平部 １０ｅ；支持部 １０ｆ；リブ １４ａ，１４ｂ；ガス導入管 １５；蓋部材 １７；内側ヒーター（加熱機構） １８；外側ヒーター（加熱機構） ２０；断熱部材 ２５ａ，２５ｂ；ガス配管 ３０；ガス供給部 ４７；高周波電源 ４８；フィラー ４９；支持部材 ５０，５１；弾性部材 ５３；排気装置 ６０；シャワーヘッド温度制御手段 ６１ａ，６１ｂ；ドライエアー供給配管（冷却機構） ６２；コントローラ ６３，６４；電源 ６５ａ，６５ｂ，６６ａ，６６ｂ；熱電対（温度検出機
構） ６７，６８；温度制御器 ８０；反転機構 Ｗ；半導体ウエハ（被処理基板）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 CA04 CA12 EA04 JA10 KA22 KA23 KA25 KA39 KA41 4M104 BB14 BB30 DD44 DD45

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理基板に成膜処理を施すチャンバー
   と、 チャンバー内で被処理基板を載置する載置台と、 前記載置台に対向して設けられた多数のガス吐出孔を有
   するシャワーヘッドと、 前記シャワーヘッドを介してチャンバー内に処理ガスを
   供給するガス供給機構と、 前記シャワーヘッドの温度を制御するシャワーヘッド温
   度制御手段とを具備することを特徴とする成膜装置。
2. 【請求項２】 前記チャンバーは真空引き可能に構成さ
   れていることを特徴とする請求項１に記載の成膜装置。
3. 【請求項３】 真空雰囲気で被処理基板に成膜処理を施
   すチャンバーと、 チャンバー内で被処理基板を載置する載置台と、 前記載置台に対向して設けられた多数のガス吐出孔を有
   するシャワーヘッドと、 前記シャワーヘッドを介してチャンバー内に処理ガスを
   供給するガス供給機構と、 前記シャワーヘッドの温度を制御するシャワーヘッド温
   度制御手段とを具備し、 前記シャワーヘッドは、そのガス吐出孔形成面を含むチ
   ャンバー内に位置するチャンバー内部分と、チャンバー
   外の大気側に位置する大気側部分とを有し、前記シャワ
   ーヘッド温度制御手段は、前記チャンバーの大気側部分
   に設けられていることを特徴とする成膜装置。
4. 【請求項４】 前記載置台を加熱する載置台加熱手段を
   さらに具備することを特徴とする請求項１から請求項３
   のいずれか１項に記載の成膜装置。
5. 【請求項５】 前記チャンバーを加熱するチャンバー加
   熱手段をさらに具備することを特徴とする請求項１から
   請求項４のいずれか１項に記載の成膜装置。
6. 【請求項６】 前記シャワーヘッド温度制御手段は、シ
   ャワーヘッドを加熱する加熱機構と、シャワーヘッドを
   冷却する冷却機構と、シャワーヘッドの温度を検出する
   温度検出機構と、温度検出機構の検出結果に基づいて少
   なくとも前記加熱機構を制御するコントローラとを有す
   ることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１
   項に記載の成膜装置。
7. 【請求項７】 前記加熱機構は、前記シャワーヘッドの
   内側部分を加熱する内側ヒーターと、外側部分を加熱す
   る外側ヒーターとを有し、前記温度検出機構は、前記内
   側部分の温度を検出する内側温度検出部と、前記外側部
   分の温度を検出する外側温度検出部とを有することを特
   徴とする請求項６に記載の成膜装置。
8. 【請求項８】 前記コントローラは、前記内側温度検出
   部の検出値に基づいて設定温度になるように内側ヒータ
   ーを制御するとともに、内側温度検出部と外側温度検出
   部との検出温度差がゼロになるように外側ヒーターを制
   御することを特徴とする請求項６に記載の成膜装置。
9. 【請求項９】 前記シャワーヘッドのチャンバーと反対
   側の面に面して断熱材が設けられていることを特徴とす
   る請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の成膜装
   置。
10. 【請求項１０】 前記シャワーヘッドは、シャワーヘッ
    ド本体と、シャワーヘッド本体の外周上方に連続する環
    状の支持部とを有し、前記支持部はリブ構造を有してい
    ることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１
    項に記載の成膜装置。
11. 【請求項１１】 前記シャワーヘッド本体の上方であっ
    て、前記支持部の内側に断熱材が設けられていることを
    特徴とする請求項１０に記載の成膜装置。
12. 【請求項１２】 前記シャワーヘッドとチャンバー壁面
    との間に環状の充填部材と、充填部材を固定する部材と
    を有し、この充填部材と充填部材を固定する部材の間に
    は、弾性部材が介在されていることを特徴とする請求項
    １から請求項１１に記載の成膜装置。
13. 【請求項１３】 前記チャンバー内で処理ガスのプラズ
    マを生成するためのプラズマ生成手段をさらに具備する
    ことを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか１
    項に記載の成膜装置。
14. 【請求項１４】 前記シャワーヘッドを前記チャンバー
    の外側へ旋回させて反転させる反転機構をさらに具備す
    ることを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか
    １項に記載の成膜装置。
15. 【請求項１５】 被処理基板に成膜処理を施すチャンバ
    ーと、 チャンバー内で被処理基板を載置する載置台と、 前記載置台に対向して設けられた多数のガス吐出孔を有
    するシャワーヘッドと、 前記シャワーヘッドを介してチャンバー内に処理ガスを
    供給するガス供給機構と、 前記シャワーヘッドを前記チャンバーの外側へ旋回させ
    て反転させる反転機構とを具備することを特徴とする成
    膜装置。
16. 【請求項１６】 前記シャワーヘッドとチャンバー壁面
    との間に環状の充填部材と、充填部材を固定する部材と
    を有し、この充填部材と充填部材を固定する部材の間に
    は、弾性部材が介在されていることを特徴とする請求項
    １５に記載の成膜装置。
17. 【請求項１７】 前記固定部材は、前記シャワーヘッド
    を反転させた状態で外側へ外すことが可能であり、前記
    充填部材は、前記固定部材を外側へ外した後に上方へ外
    すことが可能であり、前記充填部材を上方へ外した後に
    シャワーヘッドのメンテナンスを行うことが可能である
    ことを特徴とする請求項１６に記載の成膜装置。