JP6107327B2 - 成膜装置及びガス供給装置並びに成膜方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板に対して反応ガスを用いて成膜を行う技術分野に関する。
基板である例えば半導体ウエハ（以下「ウエハ」と言う）に膜を成膜する手法として、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法やＭＬＤ（Ｍｕｌｔｉ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法（以下、これらを総合してＡＬＤ法と称する）などと呼ばれる方法が知られている。このＡＬＤ法は、緻密な薄膜を成膜でき、また良好な埋め込み特性を得ることができる手法であり、この方法では、処理室内に置かれたウエハに対して、互いに反応する複数種類の反応ガスを順番に供給して、所定の膜が形成されている。
一般に成膜処理ではウエハのみならず処理室の内壁にも膜が堆積し、この堆積膜の膜厚が大きくなるとパーティクルの発生要因となることから、所定枚数のウエハに成膜処理を行った後、クリーニングを行っている。この処理は、例えば処理室内に腐食性の大きいクリーニングガスを供給することにより行われ、処理室の内壁に付着した堆積物は、クリーニングガスとの接触により前記内壁から剥離される。この剥離された成分の大部分は処理室内を排気することにより除去されるが、前記剥離された成分の一部が処理室の内部に残留することがある。このため処理室内にパージガスを供給し、処理室内の残留物をパージガスの流れと共に処理室の外部へ運び、除去している。
クリーニングとパージガスの通流を行った後、処理室にウエハを搬入して所定の成膜処理が行われるが、この成膜時にウエハにパーティクルが付着する場合がある。この要因は、成膜ガスの流路内にクリーニングによる残留物が存在し、成膜ガスの通流によって成膜ガスと共にウエハに供給されることにあると推察される。
パーティクル低減処理については、特許文献１に、ウエハの処理を行う際には所定流量の不活性ガスを反応ガスと共に導入し、パーティクル低減処理を行うときには大流量の不活性ガスをパージガスとして導入する技術が記載されている。しかしながらこの特許文献１では、不活性ガスの流路と反応ガスの流路とは別個であるため、反応ガスの流路にパーティクルが存在する場合には反応ガスの供給と共にパーティクルがウエハに付着するという懸念がある。また特許文献２には、半導体装置の点検において、プロセスチャンバに接続されたガスラインに関する点検項目を実施する際に、ガスラインにパージフローを最大流量で流すことが記載されている。さらに特許文献３には、ガス供給配管に圧力制御用タンクを設けると共に、圧力制御タンクの排気配管に圧力計を設け、圧力計によってタンク内の圧力が所定圧になるように制御して、ガスをパルス状に供給する技術が記載されている。
また特許文献４には、成膜処理を行う場合にチャンバ内の圧力を検出し、この検出値に基づいてバルブの開閉動作の確認を行う技術が記載されている。さらに特許文献５には、反応ガスの流路に圧力計を備えた反応ガスタンクを設け、反応ガスタンクに予め充填させておいた反応ガスをチャンバ内に供給してプラズマ処理を行う技術が記載されている。この手法では、チャンバの容量が大きい場合でも、チャンバ内が設定圧力となるように反応ガスを短時間で供給することができる。しかしながら特許文献２〜５においては、パージガスを通流させてパーティクルを低減させることについては記載されておらず、これら特許文献1〜５によっても、本発明の課題を解決することは困難である。
特開２００６−２５３６２９号公報：段落０１４６〜０１５１、段落０１６６、０１６７ 特開２０１１−１９２９３１号公報：段落００４４、００５２ 特開平６−４５２５６号公報：段落００１２、００１３、００１８ 特開２００８−２７７６６６号公報：段落００５７〜００６０ 特開２００８−９１６２５号公報：段落００３２、００３７、００４２、００４３
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、互いに反応する複数種類の反応ガスを基板に順番に供給して成膜を行うにあたり、基板のパーティクル汚染を低減させることができる技術を提供することにある。
本発明の成膜装置は、
真空雰囲気である処理室内の基板に対して互いに反応する複数種類の反応ガスを順番に供給し、反応生成物を積層して薄膜を形成する成膜装置において、
前記反応ガスを処理室に供給するために、反応ガスの種類毎に設けられたガス供給路と、
前記ガス供給路に設けられ、ガスの貯留によりその内部を昇圧するための貯留部と、
前記ガス供給路における前記貯留部の上流側及び下流側の各々に設けられたバルブと、
前記貯留部にパージガスを供給するためのパージガス供給部と、
複数種類の反応ガスの各々について、前記貯留部に反応ガスを貯留して昇圧した後、当該貯留部から処理室内に吐出するように前記バルブを操作する動作を順番に行う成膜ステップと、
成膜後の基板が前記処理室から搬出された後、次の基板が当該処理室内に搬入されるまでの間に、各貯留部に前記パージガスを貯留して前記成膜ステップにおける対応する貯留部の昇圧時の圧力よりも高い圧力に昇圧し、次いで当該貯留部から処理室内に吐出するように前記バルブを操作する動作を複数回繰り返すパージステップと、を実行するための制御部と、を備えたことを特徴とする。
また本発明のガス供給装置は、
真空雰囲気である処理室内の基板に対して互いに反応する複数種類の反応ガスを順番に供給し、反応生成物を積層して薄膜を形成する成膜装置に用いられるガス供給装置において、
前記反応ガスを処理室に供給するために、反応ガスの種類毎に設けられたガス供給路と、
前記ガス供給路に設けられ、ガスの貯留によりその内部を昇圧するための貯留部と、
前記ガス供給路における前記貯留部の上流側及び下流側の各々に設けられたバルブと、
前記貯留部にパージガスを供給するためのパージガス供給部と、
複数種類の反応ガスの各々について、前記貯留部に反応ガスを貯留して昇圧した後、当該貯留部から処理室内に吐出するように前記バルブを操作する動作を順番に行う成膜ステップと、
成膜後の基板が前記処理室から搬出された後、次の基板が当該処理室内に搬入されるまでの間に、各貯留部に前記パージガスを貯留して前記成膜ステップにおける対応する貯留部の昇圧時の圧力よりも高い圧力に昇圧し、次いで当該貯留部から処理室内に吐出するように前記バルブを操作する動作を複数回繰り返すパージステップと、を実行するための制御部と、を備えたことを特徴とする。
さらに本発明の成膜方法は、
真空雰囲気である処理室内の基板に対して互いに反応する複数種類の反応ガスを、反応ガスの種類毎に設けられたガス供給路を介して順番に供給し、反応生成物を積層して薄膜を形成する成膜方法において、
複数種類の反応ガスの各々について、前記ガス供給路に設けられた貯留部に反応ガスを貯留して昇圧した後、当該貯留部から処理室内に吐出する動作を順番に行う成膜工程と、
成膜後の基板が前記処理室から搬出された後、次の基板が当該処理室内に搬入されるまでの間に、各貯留部にパージガスを貯留して前記成膜工程における対応する貯留部の昇圧時の圧力よりも高い圧力に昇圧し、次いで当該貯留部から処理室内に吐出する動作を複数回繰り返すパージ工程と、を含むことを特徴とする
本発明では、互いに反応する複数種類の反応ガスを基板に順番に供給して薄膜を形成する処理を行った後、反応ガスに接触する部位に付着したパーティクルをパージガスの通流により削除するようにしている。そして反応ガスを一旦昇圧して処理室内に吐出させるための昇圧用の貯留部を利用して、パージガスの圧力を反応ガスの昇圧時の圧力よりも高めてから処理室に供給している。このためパージガスの強い流れにより、貯留部の下流側の流路に存在するパーティクルがパージガスと共に流されて除去される。従って基板のパーティクル汚染を低減させることができる。
本発明に係わる成膜装置の縦断面図である。 成膜装置のガス供給系を示す構成図である。 成膜装置にて行われる成膜方法の一例を示す工程図である。 成膜装置にて行われる成膜処理を説明する構成図である。 成膜装置にて行われる成膜処理を説明する構成図である。 成膜装置にて行われるクリーニングを説明する構成図である。 成膜装置にて行われるパージ処理の一例を示す工程図である。 成膜装置にて行われるパージ処理を説明する構成図である。 成膜装置にて行われるパージ処理を説明する構成図である。 ウエハの処理枚数とパーティクル数との関係を示す特性図である。
本発明の実施の形態に係わる成膜装置の構成について、図１及び図２を参照して説明する。本成膜装置は、例えば直径が３００ｍｍのウエハＷの表面に、互いに反応する反応ガスである塩化チタン（ＴｉＣｌ４）ガス（原料ガス）とアンモニア（ＮＨ３）ガス（窒化ガス）とを交互に供給してＡＬＤ法により窒化チタン（ＴｉＮ）膜を成膜する装置として構成されている。
図１、図２に示すように成膜装置は、処理室を構成する真空容器よりなる処理容器１を備え、この処理容器１内にはウエハＷが載置される載置台２が設けられると共に、この載置台２と対向するように天板部材３が配設されている。処理容器１の上部側の位置には排気ダクト１３が設けられており、排気ダクト１３の内周面には開口部１３１が形成されると共に、排気ダクト１３の外壁面は、排気口１３２を介して真空ポンプなどからなる排気部１４に圧力調整弁１４１を介して接続されている。図中１１はウエハＷの搬入出口、１２はゲートバルブである。
前記載置台２は、その内部にウエハＷを例えば３５０℃〜５３０℃の成膜温度に加熱するためのヒーター２１を備えると共に、ウエハＷの載置領域の外周側の領域がカバー部材２２により覆われている。このカバー部材２２は、上下端が各々開口する概略円筒形状に形成されると共に、その上端部が内側に向かって周方向に亘って水平方向に屈曲している。
載置台２の下面側中央部は、処理容器１の底面を貫通し、上下方向に伸びる支持部材２３により、支持板２３１を介して昇降機構２４に接続されている。図中２３２はベローズである。昇降機構２４は、載置台２を、図示しない搬送機構との間でウエハＷを受け渡す受け渡し位置と、この受け渡し位置の上方側であって、ウエハＷへの成膜が行われる処理位置（図１に示す位置）との間で昇降させる。図中２５は、前記搬送機構とのウエハＷの受け渡し時に、ウエハＷを持ち上げるための支持ピン、図中２６は支持ピン２５の昇降機構であり、載置台２には支持ピン２５の貫通孔２０１が形成されている。
排気ダクト１３の上面側には支持板３１が設けられており、この支持板３１の下面側には、処理空間３０に反応ガスや置換ガス等を供給するための天板部材３が配設されている。この天板部材３の下面側には凹部３２が形成されており、この凹部３２の中央側から外周側へ向けて末広がりの形状の傾斜面が形成されている。この傾斜面のさらに外側には、環状で平坦な先端部３３が設けられている。
載置台２を処理位置まで上昇させたとき、天板部材３の先端部３３の下面は、カバー部材２２の上面と互いに対向するように配置され、このときに天板部材３の凹部３２と載置台２の上面とによって囲まれた空間は、ウエハＷに対する成膜が行われる処理空間３０となる。また天板部材３の先端部３３の下面と、カバー部材２２の上面との間には隙間３４が形成されるように処理位置の高さ位置が設定されている。前記排気ダクト１３の開口部１３１は、この隙間３４に向けて開口している。
天板部材３の前記凹部３２の中央部には、処理空間３０内へ反応ガスを供給するためのガス供給路４１が形成されている。ガス供給路４１は天板部材３を上下方向に貫通し、その下端部は載置台２側へ向けて下方側に開口している。またガス供給路４１は接続部材４２及びバルブ機構４３を介してガス供給系５に接続されている。前記接続部材４２は例えばステンレスやハステロイにより構成され、その内部にはガスの流路が形成されている。この例では、ガス供給路４１は２本の流路４１１、４１２に分岐し、前記バルブ機構４３に接続されている。バルブ機構４３は例えば４個のバルブＶ１〜Ｖ４を備えており、これらバルブＶ１〜Ｖ４には夫々ガス供給路５１〜５４が接続されている。
前記ガス供給系５について図２を参照して具体的に説明すると、バルブＶ２は塩化チタン（ＴｉＣｌ４）ガスの供給路である塩化チタン供給路５２に接続され、バルブＶ３はアンモニア（ＮＨ３）ガスの供給路であるアンモニア供給路に接続されている。またバルブＶ１、Ｖ４は夫々置換用ガス例えば窒素（Ｎ２）ガスの供給路である置換ガス供給路に夫々接続されている。前記塩化チタン供給路５２及びアンモニア供給路５３は本発明のガス供給路に夫々相当する。
塩化チタン供給路５２の一端側は塩化チタンガス供給部５２１に接続されると共に、この塩化チタン供給路５２におけるバルブＶ２の上流側には、処理容器１側から順に、貯留部をなす貯留タンク６１と、バルブＶ２１と、流量調整部ＭＦ２と、バルブＶ２２と、が設けられている。また塩化チタン供給路５２は、流量調整部ＭＦ２とバルブＶ２２との間から分岐し、バルブＶ２３を備えた分岐路５２２を介してパージガスである窒素ガスの供給源５２３に接続されている。前記塩化チタン供給路５２、分岐路５２２、バルブＶ２３、窒素ガスの供給源５２３は本発明のパージガス供給部に相当する。さらに塩化チタン供給路５２におけるバルブＶ２１と流量調整部ＭＦ２との間には排気路５２４が接続されており、この排気路５２４はバルブＶ２４を介して排気部１４に接続されている。前記バルブはガスの給断、流量調整部はガス供給量の調整を夫々行うものであり、以降のバルブ及び流量調整部についても同様である。
同様にアンモニア供給路５３の一端側はアンモニアガス供給部５３１に接続されており、このアンモニア供給路５３のバルブＶ３の上流側には、処理容器１側から順に、貯留部をなす貯留タンク６２と、バルブＶ３１と、流量調整部ＭＦ３と、バルブＶ３２と、が設けられている。またアンモニア供給路５３は、流量調整部ＭＦ３とバルブＶ３２との間から分岐し、バルブＶ３３を備えた分岐路５３２を介してパージガスである窒素ガスの供給源５３３に接続されている。前記アンモニア供給路５３、分岐路５３２、バルブＶ３３、窒素ガスの供給源５３３は本発明のパージガス供給部に相当する。さらにアンモニア供給路５３におけるバルブＶ３１と流量調整部ＭＦ３との間には排気路５３４が接続されており、この排気路５３４はバルブＶ３４を介して排気部１４に接続されている。
前記貯留タンク６１、６２は例えば同様に構成され、貯留タンク６１（６２）と処理容器１との間のバルブＶ２（Ｖ３）を閉じ、貯留タンク６１（６２）にガスを供給したときに、当該貯留タンク６１（６２）内にガスが貯留されるようになっている。またこのガスの供給を続けることにより貯留タンク６１（６２）内が昇圧されるように構成されている。これら貯留タンク６１、６２には当該タンク６１、６２内の圧力を検出するための圧力計６３、６４が夫々設けられている。これら貯留タンク６１、６２は例えばステンレス製であり、例えばその耐圧性能が０．３ＭＰａ（２２５０Ｔｏｒｒ）、内容積が４００ｍｌ程度のものが用いられる。
置換ガス供給路５１は、流量調整部ＭＦ１及びバルブＶ１１を介して窒素ガス供給源５１１に接続されると共に、流量調整部ＭＦ１とバルブＶ１１との間から分岐し、バルブＶ１２を備えた分岐路５１２によりクリーニング用流体であるフッ化塩素（ＣｌＦ３）ガスの供給源５１３に接続されている。同様に置換ガス供給路５４は、流量調整部ＭＦ４及びバルブＶ４１を介して窒素ガス供給源５４１に接続されると共に、流量調整部ＭＦ４とバルブＶ４１との間から分岐し、バルブＶ４２を備えた分岐路５４２によりフッ化塩素ガスの供給源５４３に接続されている。
以上に説明した構成を備えた成膜装置は、図１に示すように制御部７と接続されている。制御部７は例えば図示しないＣＰＵと記憶部とを備えたコンピュータからなり、記憶部には成膜装置の作用、即ち処理容器１内にてウエハＷに成膜処理を行うときの制御と、処理容器１内をクリーニングするときの制御と、処理容器１内をパージするときの制御についてのステップ（命令）群が組まれたプログラムが記録されている。このプログラムは、例えばハードディスク、コンパクトディスク、マグネットオプティカルディスク、メモリーカード等の記憶媒体に格納され、そこからコンピュータにインストールされる。
続いて本成膜装置の作用について、成膜工程と、処理容器１をクリーニングする工程と、パージ工程と、を実施する場合を例にして、図３〜図９を参照して説明する。先ず成膜工程について図３〜図５を参照して説明する。予め処理容器１内を真空雰囲気に減圧した後、図示しない搬送機構によりウエハＷを処理容器１に搬入する（ステップＳ１）。そして受け渡し位置にあり、例えば４４０℃に加熱された載置台２に対して、前記搬送機構と支持ピン２５との協働作業によりウエハＷを受け渡す。
次いで載置台２を処理位置まで上昇させると共に、処理容器１内の圧力調整を行った後、塩化チタン供給路５２を介して塩化チタンガスを供給する。この塩化チタンガスの供給では、図４（ａ）に示すように、バルブＶ２を閉じ、バルブＶ２１、Ｖ２２を開く。これにより塩化チタンガスを、塩化チタン供給路５２を介して貯留タンク６１に所定の流量例えば５０ｓｃｃｍで供給して、当該タンク６１内に塩化チタンガスを充填する（ステップＳ２）。またバルブＶ１、１１、Ｖ４、Ｖ４１を開き、置換ガス供給路５１、５４を介して、窒素ガスを夫々例えば３０００ｓｃｃｍの流量で処理容器１に導入する。バルブＶ２３等その他のバルブについては閉じておく。なお図４〜図６、図８、図９については、バルブのうち、開いているものについては「Ｏ」を付すと共に白色で示し、閉じているものについては「Ｃ」を付すと共に黒色で示している。また図示の便宜上、閉じているバルブについては「Ｃ」を省略している場合が多く、関連する部分についてのみ、符号を付している。
塩化チタンガスの供給により、貯留タンク６１では徐々に圧力が高まってくる。そして貯留タンク６１内の圧力が第１の圧力例えば１２．８０ｋＰａ（９６Ｔｏｒｒ）以上に昇圧すると、図４（ｂ）に示すように、バルブＶ２を開いて、処理容器１内に所定量の塩化チタンガスを供給する（ステップＳ３）。前記第１の圧力とは、例えば空の貯留タンク６１に塩化チタンガスの供給を開始したときの当該貯留タンク６１の圧力よりも高い圧力であり、例えば１２．４０ｋＰａ（９３Ｔｏｒｒ）〜１３．０７ｋＰａ（９８Ｔｏｒｒ）に設定される。この工程では、バルブＶ２を開く以外、バルブの開閉は貯留タンク６１に塩化チタンガスを充填する場合（図４（ａ））と同様である。
前記塩化チタンガス及び窒素ガスは、接続部材４２及び天板部材３内のガスの流路４１１、４１２及びガス供給路４１を介して処理空間３０内に供給され、処理空間３０の天井部の傾斜面に案内されながら、天板部材３の中央部側から外周部側へ向け広がっていき、ウエハＷに到達する。また先端部３３とカバー部材２２との間の隙間３４に到達した塩化チタンガス及び窒素ガスは、当該隙間３４から処理容器１内に流れ出た後、排気ダクト１３を介して外部へ排出される。
前記バルブＶ２を開いて処理容器１へ塩化チタンガスを供給すると、貯留タンク６１内の圧力が下がってくるので、例えば１２．４０ｋＰａ（９３Ｔｏｒｒ）以下になると、バルブＶ２を閉じて塩化チタンガスの供給を停止する。一方、バルブＶ１及びバルブＶ４は開いたままにして、処理容器１内に、置換ガス供給路５１、５４から窒素ガスを夫々例えば３０００ｓｃｃｍの流量で供給する（ステップＳ４）。窒素ガスは、前記ガスの流路４１１、４１２及びガス供給路４１を介して処理空間３０内に供給され、処理容器１内に流出して、排気ダクト１３から排気される。こうして前記ガスの経路及び処理空間３０内の塩化チタンガスが窒素ガスと置換される。
この窒素ガスの供給によりガスを置換した後、アンモニアガス供給路５３を介して処理容器１にアンモニアガスを供給する。このアンモニアガスの供給では、図５（ａ）に示すように、バルブＶ３を閉じ、バルブＶ３１、Ｖ３２を開く。これによりアンモニアガスを貯留タンク６２に所定の流量例えば２７００ｓｃｃｍで供給して、当該タンク６２内にアンモニアガスを充填する（ステップＳ５）。またバルブＶ１、Ｖ４を開き、置換ガス供給路５１、５４を介して、窒素ガスを夫々例えば３０００ｓｃｃｍの流量で処理容器１に導入する。バルブＶ３３等その他のバルブについては閉じておく。
アンモニアガスの供給により、貯留タンク６２内の圧力が第２の圧力例えば２１．７３ｋＰａ（１６３Ｔｏｒｒ）以上になると、図５（ｂ）に示すように、バルブＶ３を開いて、処理容器１内に所定量のアンモニアガスを供給する（ステップＳ６）。前記第２の圧力とは、例えば空の貯留タンク６２にアンモニアガスの供給を開始したときの当該貯留タンク６２の圧力よりも高い圧力であり、例えば１９．２０ｋＰａ（１４４Ｔｏｒｒ）〜２４．９３ｋＰａ（１８７Ｔｏｒｒ）に設定される。この工程では、バルブＶ３を開く以外、バルブの開閉は貯留タンク６２にアンモニアガスを充填する場合（図５（ａ））と同様である。
処理容器１に供給されたアンモニアガスは、塩化チタンガスの場合と同様の流れを形成して処理空間３０内に供給される。処理空間３０内を流れるアンモニアガスがウエハＷの表面に到達すると、先にウエハＷに吸着している塩化チタンガスの成分を窒化して窒化チタンが形成される。
バルブＶ３を開いて処理容器１へアンモニアガスを供給すると、貯留タンク６２内の圧力が下がってくるので、例えば１９．３３ｋＰａ（１４５Ｔｏｒｒ）以下になると、バルブＶ３を閉じてアンモニアガスの供給を停止する。一方、バルブＶ１及びバルブＶ４は開いたままにして、処理容器１内に、置換ガス供給路５１、５４から窒素ガスを夫々例えば３０００ｓｃｃｍの流量で供給する（ステップＳ６）。こうして処理容器１に供給される置換ガス供給路５１、５４からの置換用の窒素ガスにより、処理空間３０内のアンモニアガスを置換する（ステップＳ７）。
このようにして、塩化チタンガス→窒素ガス→アンモニアガス→窒素ガスの順番で反応ガス（塩化チタンガス、アンモニアガス）と置換用のガス（窒素ガス）とを供給することにより、ウエハＷの表面に窒化チタン（ＴｉＮ）の分子層が積層され、窒化チタンの膜が成膜される。この塩化チタンガスの供給とアンモニアガスの供給とを例えば数十回〜数百回繰り返し、所望の膜厚の窒化チタンの膜を成膜する。塩化チタンガスと窒素ガスとアンモニアガスと窒素ガスの供給時間の一例を挙げると、塩化チタンガス０．０５秒→窒素ガス０．２秒→アンモニアガス０．３秒→窒素ガス０．３秒である。
こうして置換用の窒素ガスを供給して最後のアンモニアガスを排出した後、載置台２を受け渡し位置まで降下させる。そして搬入時とは逆の手順で成膜後のウエハＷを搬出させた後（ステップＳ８）、次のウエハＷの搬入を待つ。
この例では、貯留タンク６１（６２）に塩化チタンガス（アンモニアガス）を充填するときには、タンク６１（６２）内の圧力が予め設定された時間で第１の圧力（第２の圧力）になるように、貯留タンク６１（６２）への塩化チタンガス（アンモニアガス）の供給量と供給時間とが設定されている。例えば塩化チタンガス(アンモニアガス)の供給量を一定にしておき、供給時間を調整することによって、貯留タンク６１（６２）内の圧力を所定時間で第１の圧力（第２の圧力）に設定する。そして前記供給時間に基づいて、バルブＶ２（Ｖ３）の開閉を制御している。
さらに貯留タンク６１（６２）から処理容器１へ塩化チタンガス（アンモニアガス）を供給するときには、タンク６１（６２）内が所定の圧力（１２．８０ｋＰａ（９６Ｔｏｒｒ）、２１．７３ｋＰａ（１６３Ｔｏｒｒ）になるまでの、処理容器１への塩化チタンガス（アンモニアガス）の供給時間を予め把握しておき、この供給時間に基づいてバルブＶ２（Ｖ３）の開閉を制御している。
以上においては、塩化チタンガス→窒素ガス→アンモニアガス→窒素ガスの順番でガスを切り換えて処理容器１に供給すればよく、例えば貯留タンク６１、６２への塩化チタンガス及びアンモニアガスの充填は夫々並行して行われる。また例えば塩化チタンガス及びアンモニアガスの一方の処理容器１への供給と、塩化チタンガス及びアンモニアガスの他方の貯留タンク６１、６２への充填は並行して行われる。
上述の成膜処理を例えば５００枚のウエハＷに対して行った後、クリーニングを行う。処理容器１内における反応ガスが到達する領域には、塩化チタンガスとアンモニアガスとの反応により膜が形成され、この膜が次第に堆積していく。このため、クリーニングは処理容器１内の前記堆積膜を除去するために行われる。具体的には、例えば処理容器１内を引ききり状態（圧力調整弁１４１が全開の状態）にて排気する。その後、図６（ａ）に示すように、バルブＶ１、Ｖ１２を開き、置換ガス供給路５１を介して所定流量のフッ化塩素ガスを所定時間供給する。このときバルブＶ４、Ｖ４１を開き、置換ガス供給路５４を介して所定流量の窒素ガスを供給する。所定時間が経過した後に、バルブＶ１、Ｖ４、Ｖ１２、Ｖ４１を閉じる。次いで図６（ｂ）に示すように、バルブＶ４、Ｖ４２を開き、置換ガス供給路５４を介して所定流量のフッ化塩素ガスを所定時間供給する。このときバルブＶ１、Ｖ１１を開き置換ガス供給路５１を介して所定流量の窒素ガスを供給する。
フッ化塩素ガスは、ガスの流路４１１、４１２、ガス供給路４１を介して処理空間３０内に供給され、反応ガスと同様の経路で流れていく。そして隙間３４から処理容器１内に流出し、排気ダクト１３を介して外部へ排出される。このように反応ガスの到達する領域にフッ化塩素ガスが供給されるため、処理容器１内に堆積した膜が除去される。
フッ化塩素ガスを所定時間供給してクリーニングを行った後、処理容器１を真空排気しながら、バルブＶ１２、Ｖ４２を閉じ、バルブＶ１、Ｖ１１、Ｖ４、Ｖ４１を開いて窒素ガスを置換ガス供給路５１、５４を介して処理容器１に導入する。この処理を所定時間行った後、処理容器１の排気を停止すると共に、バルブＶ１、Ｖ１１、Ｖ４、Ｖ４１を閉じてクリーニングを終了する。
クリーニングを行った後、パージ工程を実施する。この工程は、反応ガスのガス供給路である塩化チタン供給路５２とアンモニア供給路５３にパージガスである窒素ガスを供給することにより行う。以下、図７〜図９を参照して具体的に説明する。先ずアンモニア供給路（ＮＨ３ライン）５３の実ガス抜きを行う（ステップＳ１１）。この工程は、バルブＶ１、Ｖ１１、Ｖ４、Ｖ４１、Ｖ３１、Ｖ３４を開き、これら以外のバルブを閉じ、排気部１４により排気することにより行う。これによりアンモニア供給路５３は、バルブＶ３の上流側が排気され、当該アンモニア供給路５３内に残存するガスが除去される。
次いで塩化チタン供給路（ＴｉＣｌ４ライン）５２の実ガス抜きを行う（ステップＳ１２）。この工程は、バルブＶ１、Ｖ１１、Ｖ４、Ｖ４１、Ｖ２１、Ｖ２４を開き、これら以外のバルブを閉じ、排気部１４により排気することにより行う。これにより塩化チタン供給路５２は、バルブＶ２の上流側が吸引排気され、当該塩化チタン供給路５２内に残存するガスが除去される。
続いて、図８に示すように、貯留タンク６１、６２にパージガスである窒素ガスを充填する（ステップＳ１３）。つまりバルブＶ１、Ｖ１１、Ｖ４、Ｖ４１、Ｖ２１、Ｖ２３、Ｖ３１、Ｖ３３を開き、これら以外のバルブを閉じる。バルブＶ２、Ｖ３は閉じられているので、塩化チタン供給路５２及びアンモニア供給路５３を介して夫々流れてくる窒素ガスは、夫々貯留タンク６１、６２に貯留される。こうして塩化チタン供給路５２を介して貯留タンク６１に窒素ガスを所定の流量例えば１９０ｓｃｃｍで供給して、当該タンク６１内に窒素ガスを充填する。またアンモニア供給路５３を介して貯留タンク６２に窒素ガスを所定の流量例えば９００ｓｃｃｍで供給して、当該タンク６２内に窒素ガスを充填する。一方置換ガス供給路５１、５４を介して窒素ガスを夫々例えば３０００ｓｃｃｍの流量で処理容器１に導入する。
前記貯留タンク６１、６２では、夫々窒素ガスの供給により、タンク６１、６２内の圧力が徐々に圧力が高まってくる。貯留タンク６１内の圧力が前記第１の圧力よりも高い圧力例えば５６．００ｋＰａ（４２０Ｔｏｒｒ）になると、図９（ａ）に示すように、バルブＶ２を開く。これにより処理容器１に貯留タンク６１から窒素ガスを塩化チタン供給路５２を介して処理容器１に供給してパージを行う（ステップＳ１４）。この状態で開いているバルブは、バルブＶ１、Ｖ１１、Ｖ４、Ｖ４１、Ｖ２、Ｖ２１、Ｖ２３、Ｖ３１、Ｖ３３である。
処理容器１内に貯留タンク６１内で加圧された窒素ガス（パージガス）が供給されると、窒素ガスは圧力差により急激に処理空間３０内を拡散し、前記隙間３４を介して処理容器１内に広まっていく。また貯留タンク６１にて加圧されてから処理容器１へ供給されるので、窒素ガスは強い圧力で処理容器１へ供給される。従って貯留タンク６１の下流側における窒素ガスの流路では、窒素ガスの強い流れが発生し、この流れと共に前記流路に存在するパーティクルが除去される。
このように貯留タンク６１から処理容器１にパージガスを供給すると、貯留タンク６１内の圧力が下がってくるので、貯留タンク６１内の圧力が例えば４６．６６ｋＰａ（３５０Ｔｏｒｒ）になると、バルブＶ２を閉じて処理容器１への窒素ガスの供給を停止する。
これにより塩化チタン供給路５２では、ステップＳ１３の窒素ガスの充填工程が再び行われ、貯留タンク６１への窒素ガスの供給により、次第に貯留タンク６１の圧力が高まっていく。こうして再び貯留タンク６１内の圧力が５６．００ｋＰａ（４２０Ｔｏｒｒ）になるとバルブＶ２を開き、窒素ガスを処理容器１に供給してパージを行う。このように塩化チタン供給路５２では、貯留タンク６１内への窒素ガスの充填（ステップＳ１３）と、処理容器１への窒素ガスのパージ（ステップＳ１４）が例えば１０００回繰り返される。このとき処理容器１への窒素ガスのパージは例えば０．１秒行われ、貯留タンク６１への窒素ガスの充填は例えば３秒行われる。
同様にアンモニア供給路５３においても、窒素ガスの供給により貯留タンク６２内の圧力が前記第２の圧力よりも高い圧力例えば５６．００ｋＰａ（４２０Ｔｏｒｒ）になると、図９（ｂ）に示すように、バルブＶ３を開いて、アンモニア供給路５３を介して処理容器１内に窒素ガスを供給し、パージを行う（ステップＳ１５）。この状態で開いている開閉バルブは、バルブＶ１、Ｖ１１、Ｖ４、Ｖ４１、Ｖ２１、Ｖ２３、Ｖ３、Ｖ３１、Ｖ３３である。これにより貯留タンク６２の下流側における窒素ガスの流路では、窒素ガスの強い流れが発生し、この流れと共に前記流路に存在するパーティクルが除去される。
このようにして貯留タンク６２から処理容器１に窒素ガスを供給し、貯留タンク６２内の圧力が例えば４６．６６ｋＰａ（３５０Ｔｏｒｒ）になると、バルブＶ３を閉じて処理容器１への窒素ガスの供給を停止する。これによりアンモニア供給路５３では、ステップＳ１３の窒素ガスの充填工程が再び行われ、貯留タンク６２への窒素ガスの供給により、次第に貯留タンク６２の圧力が高まっていく。そして再び貯留タンク６２内の圧力が５６．００ｋＰａ（４２０Ｔｏｒｒ）程度になると、バルブＶ３を開き、窒素ガスを処理容器１に供給し、アンモニア供給路５３のパージを行う。このようにアンモニア供給路５３では、貯留タンク６２内への窒素ガスの充填（ステップＳ１３）と、処理容器１への窒素ガスのパージ（ステップＳ１５）が例えば１０００回繰り返される。このとき処理容器１への窒素ガスのパージは例えば０．１秒行われ、貯留タンク６１への窒素ガスの充填は例えば２秒行われる。
この例では、貯留タンク６１、６２に窒素ガスを夫々充填するときには、タンク６１、６２内の圧力が予め設定された時間で夫々５６．００ｋＰａ（４２０Ｔｏｒｒ）程度の圧力になるように、貯留タンク６１、６２への窒素ガスの供給量と供給時間とが夫々設定され、この供給時間に基づいてバルブＶ２、Ｖ３の夫々の開閉を制御している。このとき窒素ガスの供給量は、窒素ガスを貯留タンク６１、６２に充填する間、必ずしも一定である必要はない。
さらに貯留タンク６１、６２から処理容器１へ窒素ガスを供給するときには、タンク６１、６２内の圧力が所定の圧力（４６．６６ｋＰａ（３５０Ｔｏｒｒ））になるまでの、処理容器１への窒素ガスの供給時間を予め把握しておき、前記供給時間に基づいてバルブＶ２、Ｖ３の夫々の開閉が制御される。
前記貯留タンク６１に窒素ガスを充填するときには、貯留タンク６１へ塩化チタンガスを供給するときの第１の圧力よりも高い圧力になるまで充填すればよい。同様に前記貯留タンク６２に窒素ガスを充填するときには、貯留タンク６２へアンモニアガスを供給するときの第２の圧力よりも高い圧力になるまで充填すればよい。これら貯留タンク６１、６２への窒素ガスの充填時のタンク圧力は、貯留タンク６１、６２の耐圧性能等や窒素ガスの供給量、供給時間を考慮して適宜設定される。
さらに貯留タンク６１、６２から窒素ガスの放出を開始したときのタンク６１、６２の圧力（５６．００ｋＰａ（４２０Ｔｏｒｒ））と、貯留タンク６１、６２からの窒素ガスの放出を停止するときの圧力（４６．６６ｋＰａ（３５０Ｔｏｒｒ））との変動分は、反応ガス供給時における貯留タンク６１、６２の圧力の変動分よりも大きいことが好ましい。但しこの変動分を大きくし過ぎると、再び貯留タンク６１、６２を昇圧するときに時間がかかり、またパージガスの供給時の貯留タンク６１、６２内の圧力が低下し過ぎると、パージ効果が薄れてくる。従って例えばパージガスを処理容器１に供給するときには、貯留タンク６１、６２からパージガスの放出を開始したときの貯留タンク６１、６２の圧力（この例では５６．００ｋＰａ（４２０Ｔｏｒｒ））に対して、貯留タンク６１、６２の圧力が８０％以上９０％以下の圧力になったときにバルブＶ２を閉じ、再び貯留タンク６１、６２内を昇圧することが好ましい。
さらにまた窒素ガスを貯留タンク６１に充填する工程と、窒素ガスを貯留タンク６２に充填する工程とは、夫々異なるタイミングで開始するようにしてもよいし、タイミングを揃えて開始するようにしてもよい。同様に窒素ガスを貯留タンク６１から処理容器１に供給する工程と、窒素ガスを貯留タンク６２から処理容器１に供給する工程とは、夫々異なるタイミングで開始するようにしてもよい。
上述の例では、貯留タンク６１、６２に設けられた圧力計６３、６４の検出値に基づいてバルブＶ２、Ｖ３の開閉を制御しているわけではない。このため厳密には、貯留タンク６１、６２内の圧力が第１又は第２の圧力にならない前にバルブＶ２、Ｖ３を開いて反応ガスを放出し、貯留タンク６１、６２内の圧力が前記所定の圧力（１７．３３ｋＰａ（１３０Ｔｏｒｒ）、２５．３３ｋＰａ（１９０Ｔｏｒｒ））以下にならない前にバルブＶ２、Ｖ３を閉じて反応ガスを充填する場合が発生する場合もある。
しかしながら貯留タンク６１、６２の圧力が、空の貯留タンク６１、６２に反応ガスの供給を開始したときの当該貯留タンク６１、６２の圧力よりも高くなれば、本発明の効果を得ることができる。従って前記第１の圧力又は第２の圧力は目安であり、実際に貯留タンク６１、６２内の圧力が前記第１の圧力又は第２の圧力以上にならない場合にバルブＶ２、Ｖ３を開き、貯留タンク６１、６２内の圧力が前記所定の圧力（１２．８０ｋＰａ（９６Ｔｏｒｒ）、２１．７３ｋＰａ（１６３Ｔｏｒｒ））以下にならない前にバルブＶ２、Ｖ３を閉じる場合も本発明に含まれる。
パージガス（窒素ガス）を処理容器１に供給する場合も同様である。貯留タンク６１、６２の圧力が第１の圧力又は第２の圧力よりも高くなれば、本発明の効果を得ることができ、貯留タンク６１、６２への窒素ガスを充填するときの目標圧力が夫々例えば５６．００ｋＰａ（４２０Ｔｏｒｒ）となる。このため実際にはタンク６１、６２内の圧力が目標圧力よりも低い段階でバルブＶ２、Ｖ３を開き、貯留タンク６１、６２内の圧力が前記所定の圧力（４６．６６ｋＰａ（３５０Ｔｏｒｒ））以下にならない前にバルブＶ２、Ｖ３を閉じる場合も本発明に含まれる。
こうして塩化チタン供給路５２を介してのパージ処理と、アンモニア供給路５３を介してのパージ処理を行った後、塩化チタン供給路（ＴｉＣｌ４ライン）５２の窒素ガス抜き（ステップＳ１６）と、アンモニア供給路（ＮＨ３ライン）５３の窒素ガス抜き（ステップＳ１７）を行ってパージ処理を終了する。この塩化チタン供給路５２の窒素ガス抜きは、バルブＶ１、Ｖ１１、Ｖ４、Ｖ４１、Ｖ２１、Ｖ２４を開き、これら以外の開閉バルブを閉じ、排気部１４により排気することにより行う。これにより塩化チタン供給路５２は、バルブＶ２の上流側が排気され、当該塩化チタン供給路５２内に残存する窒素ガスが除去される。またアンモニア供給路５３の窒素ガス抜きは、バルブＶ１、Ｖ１１、Ｖ４、Ｖ４１、Ｖ３１、Ｖ３４を開き、これら以外の開閉バルブを閉じ、排気部１４により排気することにより行う。これによりアンモニア供給路５３は、バルブＶ３の上流側が排気され、当該アンモニア供給路５３内に残存する窒素ガスが除去される。図７に示す一連のパージ処理の間、置換ガス供給路５１、５４を介して窒素ガスを夫々例えば３０００ｓｃｃｍの流量で処理容器１に導入しておく。
このようにパージ工程を行った後、例えば処理容器１内のプリコートを行い、再び成膜工程が行われる。プリコートとは、処理容器１内へウエハ成膜時と同じガスを流して、処理容器１の内部表面を成膜する処理である。
上述の実施の形態によれば、塩化チタン供給路５２とアンモニア供給路５３に夫々貯留タンク６１、６２を設け、反応ガスを処理容器１に供給するときには、一旦貯留タンク６１、６２と処理容器１との間のバルブＶ２、Ｖ３を閉じる。そして反応ガスを貯留タンク６１、６２に供給し続けることによって当該貯留タンク６１、６２内を昇圧している。これにより貯留タンク６１、６２の内部は、貯留タンク６１、６２を設けずに単に塩化チタン供給路５２やアンモニア供給路５３に反応ガスを通流させたときの供給路の圧力よりも高くなる。そして貯留タンク６１、６２内が第１の圧力及び第２の圧力に昇圧してから、前記バルブＶ２、Ｖ３を開いて反応ガスを処理容器１に供給すると、反応ガスは、貯留タンク６１、６２内を昇圧しない場合に比べて、処理容器１に対して大きな供給圧力で供給される。処理容器１内は真空排気されているので、反応ガスを供給したときの圧力差が大きく、これにより処理空間３０内に反応ガスが一気に拡散する。このためウエハＷ面内に対して均一に反応ガスを供給することができるので、面内均一性の高い膜を形成することができる。また処理容器１に対して反応ガスが大きな供給圧力で供給されることから、一定量の反応ガスを供給するときの供給時間が短くなり、スループットの向上を図ることができる。
さらにパージ工程を行うときには、パージガスを貯留タンク６１、６２に供給し続けることによって当該貯留タンク６１、６２の圧力を、反応ガスを供給するときの貯留タンク６１、６２圧力よりも高くしてから、パージガスを処理容器１に供給している。従ってパージガスは、貯留タンク６１、６２の下流側において、処理容器１内に反応ガスを供給するときよりも大きな圧力で供給される。これによりパージガスの供給時に、このパージガスの強い流れによって、貯留タンク６１、６２の下流側の流路に存在するパーティクルがパージガスと共に流されて除去される。この結果、パージガスの後に反応ガスを処理容器１に供給するときに、反応ガスにより処理容器１に持ち込まれるパーティクルが低減され、ウエハＷのパーティクル汚染が抑制される。
またパージガスを塩化チタン供給路５２とアンモニア供給路５３を介して、夫々の供給路に設けられた貯留タンク６１、６２に供給しているので、これら塩化チタン供給路５２及びアンモニア供給路５３のパーティクルがパージガスの通流により除去され、よりウエハＷのパーティクル汚染を低減することができる。
例えばクリーニングを行った後には、処理容器１や接続部材４２等のクリーニングガスの流路において、クリーニングの残留物が排気されずにパーティクルとして残っている場合がある。従ってクリーニングの後にパージ処理を行うと、前記残留物が接続部材４２や処理容器１の内壁等に付着していたとしても、パージガスにより強い衝撃力が与えられて前記堆積物が前記内壁から剥離され、パージガスの強い流れと共に処理容器１の外へ排出される。
このパージ処理を行った後には、反応ガスを処理容器１に供給して、成膜処理が行われるが、このときに処理容器１に供給される反応ガスは、既述のようにパージガスよりも供給圧力が小さい。このため仮に接続部材４２や処理容器１等の反応ガスの流路に、クリーニング後の残留物が付着していたとしても、この残留物はパージ処理において、パージガスを大きな供給圧力で導入したときでさえパージガスと共に移動せずに除去できなかったものである。従って反応ガスの供給時に、前記残留物が反応ガスの通流と共に移動し、パーティクルとなってウエハＷに付着することは考えにくい。このようにクリーニング後にパージ処理を行うことによって、ウエハＷのパーティクル汚染をより低減することができる。
またパージガスを供給するときには、既述のように貯留タンク６１、６２内の圧力変動が、反応ガスを供給するときよりも大きい。このため処理容器１内においても、パージガスを繰り返して供給するときには、反応ガスを繰り返して供給するときも、大きな圧力変動が繰り返されることになる。これによりパージガスの供給時には、貯留タンク６１、６２の下流側のガスの流路に付着するパーティクルが圧力変動によって浮き上がってパージガスの流れに乗って移動しやすく、この点からもパーティクルを低減することができる。
以上において、反応ガス及びパージガスは、例えば貯留タンク６１、６２内の圧力を検出し、この検出値に基づいてバルブＶ２、Ｖ３を開閉させることによって処理容器１へ供給するようにしてもよい。この場合には、例えば貯留タンク６１、６２内の圧力が予め設定された上限値になったら、貯留タンク６１、６２と処理容器１との間のバルブＶ２、Ｖ３を開いて処理容器１に反応ガス又はパージガスを供給する。そして貯留タンク６１、６２からの反応ガス又はパージガスの供給により、タンク６１、６２内の圧力が降圧し、予め設定された下限値になったら、バルブＶ２、Ｖ３を閉じて、再び貯留タンク６１、６２内を上限値まで昇圧するように制御される。
さらに反応ガス及びパージガスは、例えば貯留タンク６１、６２内の圧力が一定になるように貯留タンク６１、６２内へのガスの流量を制御し、貯留タンク６１、６２へのガスの供給時間に基づいて、バルブＶ２、Ｖ３を開閉させることによって処理容器１へ供給するようにしてもよい。この場合には、貯留タンク６１、６２からガスを放出すると、貯留タンク６１、６２内の圧力が下がるので、貯留タンク６１、６２への供給量を多くして、例えば貯留タンク６１、６２の圧力が所定時間で予め設定された値になるように制御する。そして前記所定時間経過後、処理容器１との間のバルブＶ２、Ｖ３を開いて処理容器１に反応ガス又はパージガスを供給する。これにより貯留タンク６１、６２内が降圧するので、例えば予め設定された所定時間経過後、バルブＶ２、Ｖ３を閉じて、再び貯留タンク６１、６２内を昇圧するように制御を行う。
以上において、上述の実施の形態では、パージガス（窒素ガス）を塩化チタン供給路５２、アンモニア供給路５３を介して夫々貯留タンク６１、６２に供給したが、パージガスを塩化チタン供給路５２やアンモニア供給路５３を介さずに、貯留タンク６１、６２に直接供給するようにしてもよい。この場合であっても、貯留タンク６１、６２の下流側のガスの流路はパージガスの通流によりパーティクルが除去されるため、ウエハＷのパーティクル汚染を抑制することができる。
また貯留部６１、６２としてタンクを用いずに、ガス供給路の一部を貯留部とし、当該貯留部の下流側及び上流側のバルブの開閉により、貯留部内の圧力を昇圧するようにしてもよい。
またパージ工程は、クリーニングの後ではなく、成膜工程の後に実施するようにしてもよい。この場合においても、パージ工程を行うことにより、反応ガスに接触する部位に付着したパーティクルがパージガスの通流により削除されるので、ウエハＷのパーティクル汚染を低減できる。さらに置換ガス供給路５１、５４を設けずに、置換ガスである窒素ガスを塩化チタン供給路５２及びアンモニア供給路５３を介して処理容器１に供給するようにしてもよい。さらにまたクリーニングは、フッ化塩素（ＣｌＦ３）ガス等の塩素・フッ素系ガスの他に、例えば三フッ化窒素（ＮＦ３）ガス、六フッ化エタン（Ｃ２Ｆ６）ガス等のフッ素系ガスや塩素（Ｃｌ２）ガス等の塩素系ガス等のハロゲン系のクリーニングガスよりなるクリーニング用流体を処理容器１に供給して行うようにしてもよい。
この他、本発明の成膜装置では、既述のＴｉＮ膜の成膜の他に、金属元素、例えば周期表の第３周期の元素であるＡｌ、Ｓｉ等、周期表の第４周期の元素であるＴｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇｅ等、周期表の第５周期の元素であるＺｒ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ等、周期表の第６周期の元素であるＢａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、ｌｒ、Ｐｔ等の元素を含む膜を成膜してもよい。ウエハＷ表面に吸着させる金属原料としては、これらの金属元素の有機金属化合物や無機金属化合物などを反応ガス（原料ガス）として用いる場合が挙げられる。金属原料の具体例としては、上述のＴｉＣｌ４の他に、ＢＴＢＡＳ（（ビスターシャルブチルアミノ）シラン）、ＤＣＳ（ジクロロシラン）、ＨＣＤ（ヘキサジクロロシラン）、ＴＭＡ(トリメチルアルミニウム)、３ＤＭＡＳ（トリスジメチルアミノシラン）などが挙げられる。
またウエハＷの表面に吸着した原料ガスを反応させて、所望の膜を得る反応は、例えばＯ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ等を利用した酸化反応、Ｈ２、ＨＣＯＯＨ、ＣＨ３ＣＯＯＨ等の有機酸、ＣＨ３ＯＨ、Ｃ２Ｈ５ＯＨ等のアルコール類等を利用した還元反応、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ６、Ｃ２Ｈ４、Ｃ２Ｈ２等を利用した炭化反応、ＮＨ３、ＮＨ２ＮＨ２、Ｎ２等を利用した窒化反応等の各種反応を利用してもよい。
さらに反応ガスとして、３種類の反応ガスや４種類の反応ガスを用いてもよい。例えば３種類の反応ガスを用いる場合の例としては、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）を成膜する場合があり、例えばＳｒ原料であるＳｒ（ＴＨＤ）２（ストロンチウムビステトラメチルヘプタンジオナト）と、Ｔｉ原料であるＴｉ（ＯｉＰｒ）２（ＴＨＤ）２（チタニウムビスイソプロポキサイドビステトラメチルヘプタンジオナト）と、これらの酸化ガスであるオゾンガスが用いられる。この場合には、Ｓｒ原料ガス→置換用のガス→酸化ガス→置換用のガス→Ｔｉ原料ガス→置換用のガス→酸化ガス→置換用のガスの順でガスが切り替えられる。
（実験１）
上述の図１に示す成膜装置を用いて、処理空間３０内に塩化チタンガスとアンモニアガスを供給して窒化チタンの膜を成膜し、ウエハＷに付着したパーティクルの個数を測定した。窒化チタン膜は、上述の成膜工程にて説明した処理条件にて成膜した。
そしてウエハを５０枚処理する毎に、ウエハＷに付着した０．１６μｍ以上の大きさのパーティクルの個数をウエハ表面検査装置（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製Ｓｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ２）により測定した。この結果を図１０に示す。図中横軸はウエハの処理枚数、縦軸はパーティクルの個数である。
前記成膜工程は、ステンレス製の接続部材４２を用い、クリーニングを行った成膜装置において、既述のパージ工程を実施した後に行い、このときのウエハＷに付着したパーティクル数については△でプロットした(実施例１)。またハステロイ性の接続部材４２を用い、クリーニングを行った成膜装置において、既述のパージ工程を実施した後に行い、このときのウエハＷに付着したパーティクル数については□でプロットした(実施例２)。さらに既述のパージ工程の代わりに、塩化チタン供給路５２及びアンモニア供給路５３に夫々パージガスを２００ｓｃｃｍと３０００ｓｃｃｍの流量で供給してパージを行った場合（比較例１）については▲でプロットした。
実施例１及び実施例２のパージ処理の処理条件、及び前記クリーニング処理の条件は、実施の形態にて説明したとおりである。
この結果、実施例１及び実施例２は比較例１に比べて格段にパーティクル数が少ないことが認められ、本発明のパージ工程を実施することにより、ウエハＷのパーティクル汚染が低減できることが確認された。また実施例２ではパーティクル数が非常に少ないことから、接続部材４２をハステロイにすることは、パーティクルの低減に有効であることが認められた。
パーティクルの発生のメカニズムについて次のように推察される。パーティクルの主要因は、接続部材４２の内壁が腐食性の大きいクリーニングガスにより腐食されてしまうことにある。そしてパージ処理を行うことにより、前記接続部材４２の内壁では、パージガスの強い流れによって、クリーニングガスにより腐食された領域に存在する残渣が前記内壁から剥がされて除去される。このため次に成膜処理を行ったときに、接続部材４２の内壁には残渣がない状態となり、処理容器１に反応ガスによって運び込まれるパーティクルが低減する。
一方比較例では、パージガスを塩化チタン供給路５２及びアンモニア供給路５３に夫々２００ｓｃｃｍと３０００ｓｃｃｍの流量で供給しているだけであるので、パージガスを処理容器１に供給するときの供給圧力は、反応ガスを供給するときよりも小さい。このためパージガスを接続部材４２に通流させても、当該パージガスの流れが弱いので、クリーニングガスにより腐食された領域に存在する残渣を前記内壁から剥がすことはできない。一方パージガスの後に反応ガスを流すと、反応ガスは貯留タンク６１、６２にて加圧されてから供給されるので、接続部材４２の内部をパージガスよりも強い流れで通流していく。このため前記内壁の残渣が反応ガスにより剥がされて、当該反応ガスと共に処理容器１に運び込まれるため、パーティクルが増加するものと推察される。
Ｗ ウエハ
１ 処理容器
２ 載置台
３ 天板部材
４１ ガス供給路
５１、５ 置換ガス供給路
５２ 塩化チタン供給路
５３ アンモニア供給路
６１、６２ 貯留タンク
Ｖ１〜Ｖ４ バルブ
７ 制御部

Claims (8)

  1. 真空雰囲気である処理室内の基板に対して互いに反応する複数種類の反応ガスを順番に供給し、反応生成物を積層して薄膜を形成する成膜装置において、
    前記反応ガスを処理室に供給するために、反応ガスの種類毎に設けられたガス供給路と、
    前記ガス供給路に設けられ、ガスの貯留によりその内部を昇圧するための貯留部と、
    前記ガス供給路における前記貯留部の上流側及び下流側の各々に設けられたバルブと、
    前記貯留部にパージガスを供給するためのパージガス供給部と、
    複数種類の反応ガスの各々について、前記貯留部に反応ガスを貯留して昇圧した後、当該貯留部から処理室内に吐出するように前記バルブを操作する動作を順番に行う成膜ステップと、
    成膜後の基板が前記処理室から搬出された後、次の基板が当該処理室内に搬入されるまでの間に、各貯留部に前記パージガスを貯留して前記成膜ステップにおける対応する貯留部の昇圧時の圧力よりも高い圧力に昇圧し、次いで当該貯留部から処理室内に吐出するように前記バルブを操作する動作を複数回繰り返すパージステップと、を実行するための制御部と、を備えたことを特徴とする成膜装置。
  2. 前記パージガス供給部は、各ガス供給路における前記貯留部の上流側にパージガスを供給するように設けられることを特徴とする請求項１記載の成膜装置。
  3. 前記処理室内にクリーニング用流体を供給するクリーニング用流体供給部を備え、
    前記パージガスは、クリーニング用流体を処理室内に供給した後、反応ガスを貯留部に供給する前に当該貯留部に供給されることを特徴とする請求項1又は２記載の成膜装置。
  4. 前記パージガスにより昇圧された貯留部から、パージガスを処理室内に吐出した後、パージガスによる貯留部内の次の昇圧のために貯留部の下流側のバルブを閉じるときの貯留部内の圧力は、パージガスによる貯留部内の昇圧時の圧力の８０％以上、９０％以下に設定されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の成膜装置。
  5. 真空雰囲気である処理室内の基板に対して互いに反応する複数種類の反応ガスを順番に供給し、反応生成物を積層して薄膜を形成する成膜装置に用いられるガス供給装置において、
    前記反応ガスを処理室に供給するために、反応ガスの種類毎に設けられたガス供給路と、
    前記ガス供給路に設けられ、ガスの貯留によりその内部を昇圧するための貯留部と、
    前記ガス供給路における前記貯留部の上流側及び下流側の各々に設けられたバルブと、
    前記貯留部にパージガスを供給するためのパージガス供給部と、
    複数種類の反応ガスの各々について、前記貯留部に反応ガスを貯留して昇圧した後、当該貯留部から処理室内に吐出するように前記バルブを操作する動作を順番に行う成膜ステップと、
    成膜後の基板が前記処理室から搬出された後、次の基板が当該処理室内に搬入されるまでの間に、各貯留部に前記パージガスを貯留して前記成膜ステップにおける対応する貯留部の昇圧時の圧力よりも高い圧力に昇圧し、次いで当該貯留部から処理室内に吐出するように前記バルブを操作する動作を複数回繰り返すパージステップと、を実行するための制御部と、を備えたことを特徴とするガス供給装置。
  6. 真空雰囲気である処理室内の基板に対して互いに反応する複数種類の反応ガスを、反応ガスの種類毎に設けられたガス供給路を介して順番に供給し、反応生成物を積層して薄膜を形成する成膜方法において、
    複数種類の反応ガスの各々について、前記ガス供給路に設けられた貯留部に反応ガスを貯留して昇圧した後、当該貯留部から処理室内に吐出する動作を順番に行う成膜工程と、
    成膜後の基板が前記処理室から搬出された後、次の基板が当該処理室内に搬入されるまでの間に、各貯留部にパージガスを貯留して前記成膜工程における対応する貯留部の昇圧時の圧力よりも高い圧力に昇圧し、次いで当該貯留部から処理室内に吐出する動作を複数回繰り返すパージ工程と、を含むことを特徴とする成膜方法。
  7. 前記処理室内にクリーニング用流体を供給してクリーニングを行う工程を含み、
    前記パージ工程は、前記クリーニングを行う工程の後、成膜工程の前に行うことを特徴とする請求項６記載の成膜方法。
  8. 前記パージガスにより昇圧された貯留部から、パージガスを処理室内に吐出した後、パージガスによる貯留部内の次の昇圧のために貯留部の下流側のバルブを閉じるときの貯留部内の圧力は、パージガスによる貯留部内の昇圧時の圧力の８０％以上、９０％以下に設定されていることを特徴とする請求項６又は７記載の成膜方法。
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