(57)【要約】      （修正有）【課題】ガスの切り替えの応答性を向上させることが可能なガス導入機構及びこれを用いた成膜装置を提供する。【解決手段】被処理体Ｗに対して成膜処理を施す成膜装置２２の処理容器２４内へ必要な複数種類のガスを導入するためのガス導入機構６２において、処理容器２４に取り付けられるガス導入機構本体６４と、ガス導入機構本体６４に設けられて、複数種類の各ガスを供給するガス通路に接続された複数のガス室６６Ａ〜６６Ｃと、各ガス室６６Ａ〜６６Ｃと処理容器２４内とを連通するようにそれぞれ設けられたガス噴出口６８Ａ〜６８Ｃと、各ガス室６６Ａ〜６６Ｃ内に設けられてガス噴出口６８Ａ〜６８Ｃを開閉する可動蓋７０Ａ〜７０Ｃと、可動蓋７０Ａ〜７０Ｃを駆動する蓋駆動部７２Ａ〜７２Ｃと、蓋駆動部７２Ａ〜７２Ｃを制御する可動蓋制御部７４とを備える。これにより、ガスの切り替えの応答性を向上させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理体に対して成膜処理を施す成膜装置の処理容器内へ必要な複数種類のガスを導入するためのガス導入機構において、
前記処理容器に取り付けられるガス導入機構本体と、
前記ガス導入機構本体に設けられて、前記複数種類の各ガスを供給するガス通路に接続された複数のガス室と、
前記各ガス室と前記処理容器内とを連通するようにそれぞれ設けられたガス噴出口と、
前記各ガス室内に設けられて前記ガス噴出口を開閉する可動蓋と、
前記可動蓋を駆動する蓋駆動部と、
前記蓋駆動部を制御する可動蓋制御部と、
を備えたことを特徴とするガス導入機構。
【請求項２】
前記蓋駆動部はアクチュエータよりなることを特徴とする請求項１記載のガス導入機構。
【請求項３】
前記蓋駆動部は、カム機構よりなることを特徴とする請求項１記載のガス導入機構。
【請求項４】
前記可動蓋は、前記ガス噴出口に対して非接触状態で閉じるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のガス導入機構。
【請求項５】
前記ガス導入口を閉じた時の前記非接触状態の時の隙間は０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４記載のガス導入機構。
【請求項６】
前記可動蓋は、前記ガス噴出口に対して接触状態で閉じるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のガス導入機構。
【請求項７】
前記可動蓋の表面にはシール部材が形成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のガス導入機構。
【請求項８】
前記ガス導入機構本体は、前記処理容器の天井部に設けられることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のガス導入機構。
【請求項９】
前記複数種類のガスはＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法による成膜処理に用いられるガスであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のガス導入機構。
【請求項１０】
複数種類のガスを用いて被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置において、
内部に前記被処理体を収容する処理容器と、
前記被処理体を載置する載置台と、
前記処理容器に設けられて必要なガスを導入するための請求項１乃至９のいずれか一項に記載のガス導入機構と、
前記ガス導入機構に接続された処理ガス供給系と、
前記処理容器内の雰囲気を排気する排気手段と、
成膜装置全体の動作を制御する装置制御部と、
を備えたことを特徴とする成膜装置。
【請求項１１】
更に、前記被処理体を加熱するための加熱手段を有することを特徴とする請求項１０記載の成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に対して薄膜を形成する成膜装置及びこれに用いられるガス導入機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＩＣ（集積回路）等の半導体装置を製造するためには、半導体ウエハ等の被処理体に、成膜処理、エッチング処理、熱処理、改質処理等の各種の処理を繰り返し行って目的とする回路装置等を製造するようになっている。
【０００３】
例えば半導体ウエハに対して１枚毎に熱処理を施す枚葉式の処理装置を例にとれば、真空引き可能になされた処理容器内に、例えば抵抗加熱ヒータや静電チャックを内蔵した載置台構造を設置し、この上面に半導体ウエハを載置した状態で所定の処理ガスを流し、所定のプロセス条件下にてウエハに各種の熱処理を施すようになっている（特許文献１）。
【０００４】
ここで半導体ウエハの表面に薄膜を形成する従来の成膜装置を例にとって説明する。図９は従来の一般的な枚葉式の成膜装置を示す概略構成図である。図９において、この成膜装置は筒体状になされた処理容器２を有しており、この処理容器２内には、半導体ウエハＷを上面に載置するための載置台４が設けられている。この処理容器２の天井部には、ガス導入手段としてシャワーヘッド部６が設けられ、この下面のガス噴射孔６ａから必要なガスを噴射するようになっている。このシャワーヘッド部６には開閉弁８を介設したガス流路１０が接続されている。
【０００５】
また処理容器２の底部には排気口１２が設けられており、処理容器２内の雰囲気を排気できるようになっている。そして、上記載置台４は、容器底部より支柱１４により起立されている。この載置台４は例えば耐熱性及び耐腐食性のあるＡｌＮ等のセラミックよりなり、この内部には加熱手段として例えばカーボンワイヤヒータやタングステンヒータ等よりなる加熱ヒータ１６が埋め込まれており、ウエハＷを加熱するようになっている。
【０００６】
このような成膜装置を用いて薄膜の成膜処理を行う場合には、処理容器２の天井部に設けたシャワーヘッド部６から処理容器２内へ成膜用の原料ガスや反応ガスを同時に供給し、これと同時に載置台４上のウエハＷを加熱ヒータ１６により所定のプロセス温度に加熱すると共に、処理容器２内を所定のプロセス圧力に維持しておく。これにより、上記原料ガスと反応ガスとが載置台４とシャワーヘッド部６とで囲まれた反応空間Ｓにて反応して反応によって生成した物質がウエハＷの表面に薄膜として堆積することになる。このような成膜方法を熱ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法と称す。
【０００７】
また、この熱ＣＶＤによる成膜方法の他に、原料ガスと反応ガスとを交互に処理容器内へ供給し、原子レベル、或いは分子レベルの非常に薄い厚さで薄膜を一層ずつ形成するＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法も知られている（例えば特許文献２）。このＡＬＤ法は、膜質特性が良好で、しかも膜の厚さが精度よく制御できることから膜厚の均一性、ステップカバレッジに優れた成膜が可能である、という利点を有している。
【０００８】
具体的には、例えばＴｉＮの薄膜を形成する場合には、処理容器２内へ、まず原料ガスとして例えばＴｉＣｌ４ ガスを供給してこのガスをウエハ表面に付着させ、次に、処理容器内をＮ２ ガスにてパージすることにより残留した原料ガスを排除する。その後に反応ガスとして例えばＮＨ３ ガスを供給してウエハ表面に付着していた上記ＴｉＣｌ４ ガスと反応させて薄い一層のＴｉＮ膜を形成する。次に、処理容器２内をＮ２ ガスにてパージすることによって残留ガスを排除する。そして、上記した一連の工程を繰り返し行うことによって薄膜を積層させて行く。そして、最近にあっては、ドーパントとしての特性が良好であったり、膜質特性が良好であることから、成膜処理の原料ガスとしてＲｕ等の貴金属を含む原料を用いたり、錯体よりなる原料を用いたりする場合もある（例えば特許文献３）。
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−０７８７６６号公報
【特許文献２】特開２００７−０３９８０６号公報
【特許文献３】特開２００８−１３１０５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、成膜方法として上述したようなＡＬＤ法を採用する場合には、原料ガス等の各種のガスの供給を間欠的に繰り返し行って多数サイクルに亘って成膜処理を行うが、この場合、特に原料ガスの供給の開始と停止のガス応答性を良好にしなければならない。
【００１１】
しかしながら、ガス導入手段として上述したようなシャワーヘッド部６を用いた場合には、このシャワーヘッド部６に接続されたガス流路１０の開閉弁８をＡＬＤ法のために開閉を繰り返し行っても、上記シャワーヘッド部６内はかなりの容積があることから、ここに残留するガス量がかなり多量となる。その結果、上述のように開閉弁の開閉動作を行っても、処理空間Ｓへ導入されるガスの切り替えを迅速に行うことが困難であって、ガスの切り替えの応答性が劣る、といった問題があった。
【００１２】
このため、ガスの切り替えを行うために、原料ガスや反応ガスを供給した後に行われる処理容器内の残留ガスを排除するパージ処理に長い時間を要してしまい、全体としてスループットが低下する、といった問題があった。
【００１３】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを解決すべく創案されたものである。本発明の目的は、ガスの切り替えの応答性を向上させることが可能なガス導入機構及びこれを用いた成膜装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
請求項１に係る発明は、被処理体に対して成膜処理を施す成膜装置の処理容器内へ必要な複数種類のガスを導入するためのガス導入機構において、前記処理容器に取り付けられるガス導入機構本体と、前記ガス導入機構本体に設けられて、前記複数種類の各ガスを供給するガス通路に接続された複数のガス室と、前記各ガス室と前記処理容器内とを連通するようにそれぞれ設けられたガス噴出口と、前記各ガス室内に設けられて前記ガス噴出口を開閉する可動蓋と、前記可動蓋を駆動する蓋駆動部と、前記蓋駆動部を制御する可動蓋制御部と、を備えたことを特徴とするガス導入機構である。
【００１５】
このように、被処理体に対して成膜処理を施す成膜装置の処理容器内へ必要な複数種類のガスを導入するためのガス導入機構において、ガス噴出口を介して処理容器内に連通された複数のガス室を設け、このガス噴出口をガス室内側より可動蓋で開閉するようにしてガスの供給開始及びガスの供給停止を行うようにしたので、ガスの切り替えの応答性を向上させることが可能となる。従って、残留ガスを排除するパージ処理に要する時間等も短くなり、全体的にスループットを向上させることが可能となる。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記蓋駆動部はアクチュエータよりなることを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記蓋駆動部は、カム機構よりなることを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項の発明において、前記可動蓋は、前記ガス噴出口に対して非接触状態で閉じるように構成されていることを特徴とする。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項４の発明において、前記ガス導入口を閉じた時の前記非接触状態の時の隙間は０．５ｍｍ以下であることを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項の発明において、前記可動蓋は、前記ガス噴出口に対して接触状態で閉じるように構成されていることを特徴とする。
請求項７の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項の発明において、前記可動蓋の表面にはシール部材が形成されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項８の発明は、請求項１乃至７のいずれか一項の発明において、前記ガス導入機構本体は、前記処理容器の天井部に設けられることを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項１乃至８のいずれか一項の発明において、前記複数種類のガスはＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法による成膜処理に用いられるガスであることを特徴とする。
【００１９】
請求項１０の発明は、複数種類のガスを用いて被処理体の表面に薄膜を形成する成膜装置において、内部に前記被処理体を収容する処理容器と、前記被処理体を載置する載置台と、前記処理容器に設けられて必要なガスを導入するための請求項１乃至９のいずれか一項に記載のガス導入機構と、前記ガス導入機構に接続された処理ガス供給系と、前記処理容器内の雰囲気を排気する排気手段と、成膜装置全体の動作を制御する装置制御部と、を備えたことを特徴とする成膜装置である。
請求項１１の発明は、請求項１０の発明において、更に、前記被処理体を加熱するための加熱手段を有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るガス導入機構及び成膜装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
被処理体に対して成膜処理を施す成膜装置の処理容器内へ必要な複数種類のガスを導入するためのガス導入機構において、ガス噴出口を介して処理容器内に連通された複数のガス室を設け、このガス噴出口をガス室内側より可動蓋で開閉するようにしてガスの供給開始及びガスの供給停止を行うようにしたので、ガスの切り替えの応答性を向上させることができる。従って、残留ガスを排除するパージ処理に要する時間等も短くなり、全体的にスループットを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明に係るガス導入機構及び成膜装置の好適な一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係るガス導入機構を備えた成膜装置を示す断面構成図、図２はガス導入機構を示す平面図、図３はガス導入機構の可動蓋の部分を示す拡大断面図、図４は可動蓋の動作を説明するための説明図である。ここでは原料ガスとして有機金属化合物であるＲｕ錯体を用い、反応ガスとしてＯ２ ガスを用いてＲｕ膜をＡＬＤ法により成膜する場合を例にとって説明する。
【００２２】
図１に示すように、この成膜装置２２は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等により筒体状に成形された処理容器２４を有している。この処理容器２４内には、支持手段として容器底部より支柱２６により起立させて支持された例えば窒化アルミ等のセラミックよりなる円形の載置台２８が設けられており、この上面側にウエハＷを載置できるようになっている。このウエハＷの直径は、例えば３００ｍｍである。
【００２３】
この載置台２８内には、加熱手段として例えばカーボンワイヤヒータ３０が埋め込んで設けられており、上記ウエハＷを所定の温度に加熱できるようになっている。このカーボンワイヤヒータ３０には、給電線３２を介してヒータ電源３４が接続されており、所望の温度にウエハＷを温度制御できるようになっている。
【００２４】
尚、プロセス温度が低い場合には、この加熱手段３０を設けない場合もあるし、また、この加熱手段３０として加熱ランプを用いてもよい。上記載置台２８の下方には、ウエハＷの搬出入時に、これを下から突き上げて支持する昇降ピン機構３６が設けられる。この昇降ピン機構３６は、載置台２８の周方向に沿って等間隔で配置された例えば３本（図示例では２本のみ記す）の昇降ピン３８を有しており、各昇降ピン３８の下端部は例えば円弧状のベース板４０により支持されている。
【００２５】
このベース板４０は、容器底部を貫通する昇降ロッド４２に連結されており、この昇降ロッド４２の下端部は、アクチュエータ４４に接続されて上下動可能になされている。また昇降ロッド４２の容器底部の貫通部には容器内の気密性を維持しつつ昇降ロッド４２の上下動を許容するために伸縮可能になされたベローズ４６が設けられる。
【００２６】
また上記載置台２８には、上記各昇降ピン３８に対応させてピン挿通孔４８が設けられており、上記昇降ロッド４２を上下動させることにより、上記ピン挿通孔４８内を挿通された昇降ピン３８が、載置面上に出没してウエハＷを突き上げて持ち上げたり、持ち下げたりできるようになっている。
【００２７】
また、この処理容器２４の底部には排気口５０が形成されると共に、この排気口５０には真空ポンプ５２や圧力調整弁５４等を含む真空排気系５６が接続されており、上記処理容器２４内の雰囲気を真空引きして所定の圧力に維持できるようになっている。尚、上記排気口５０を処理容器２４の側壁の下部に設ける場合もある。
【００２８】
また処理容器２４の側壁には、ウエハＷを搬出入できる大きさの開口５８が形成されており、この開口５８に開閉可能になされたゲートバルブ６０が設けられている。更に、処理容器２４の天井部は開口されており、この開口部分に各種の必要な複数種類のガスを処理容器２４内へ導入する本発明に係るガス導入機構６２が設けられている。
【００２９】
具体的には、このガス導入機構６２は、上記処理容器２４に取り付けられるガス導入機構本体６４と、このガス導入機構本体６４に設けられた複数、ここでは例えば３つのガス室６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃと、上記各ガス室６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃと上記処理容器２４内とを連通するように設けられたガス導入口６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃと、上記各ガス室６６Ａ、６６Ｂ、６６Ｃ内に設けられてガス導入口６８Ａ、６８Ｂ、６８Ｃをそれぞれ開閉する可動蓋７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃと、この可動蓋７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃをそれぞれ駆動する蓋駆動部７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃと、上記蓋駆動部７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃを制御する可動蓋制御部７４とにより主に構成されている。
【００３０】
上記ガス導入機構本体６４は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金により板状に成形されており、上記処理容器２４の天井部の開口に、これを閉じるように例えばＯリング等よりなるシール部材７６を介して気密に取り付けられている。上記各ガス室６６Ａ〜６６Ｃは、図２にも示すように、有天井の３つの円筒状のガス室区画壁７８を一列に連結して上記ガス導入機構本体６４の上面側に接合することにより区画形成されており、各ガス室６６Ａ〜６６Ｃの下方に位置する板状のガス導入機構本体６４に貫通孔を形成することにより上記各ガス噴出口６８Ａ〜６８Ｃを設けている。
【００３１】
ここで上記各ガス噴出口６８Ａ〜６８Ｃは、図示例ではそれぞれ２つずつ設けているが、この数は限定されず、１つ或いは３つ以上でもよい。そして、上記各ガス室６６Ａ〜６６Ｃには、このガス室６６Ａ〜６６Ｃ内へ対応するガスを導入するガス導入口８０Ａ、８０Ｂ、８０Ｃがそれぞれ設けられている。
【００３２】
上記各可動蓋７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃには、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等によって円板状に形成されており、対応する上記各ガス噴出口６８Ａ〜６８Ｃをそれぞれその上方より閉じることができる大きさに設定されている。また上記蓋駆動部７２Ａ〜７２Ｃは、例えばステッピングモータを内蔵して回転運動を往復運動に変換するアクチュエータ８２Ａ、８２Ｂ、８２Ｃよりなり、各アクチュエータ８２Ａ〜８２Ｃから延びる作動ロッド８４Ａ、８４Ｂ、８４Ｃは上記ガス室区画壁７８の天井部に形成した各ロッド孔８６Ａ、８６Ｂ、８６Ｃに挿通されて各ガス室６６Ａ〜６６Ｃ内へ延びており、その先端部が上記各可動蓋７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃに連結されている。
【００３３】
また上記各可動蓋７０Ａ〜７０Ｃと上記各ロッド孔８６Ａ〜８６Ｃを形成したガス室区画壁７８の天井部との間には、上記各作動ロッド８４Ａ〜８４Ｃの周囲を囲むようにしてそれぞれ伸縮可能になされた金属製のベローズ８８Ａ、８８Ｂ、８８Ｃが掛け渡すようにして設けられており、上記各ガス室６６Ａ〜６６Ｃ内の気密性を保持しつつ上記各作動ロッド８４Ａ〜８４Ｃの上下移動（昇降移動）を許容するようになっている。これにより、上記可動蓋７０Ａ〜７０Ｃを上下移動させることにより上記各可動蓋７０Ａ〜７０Ｃで上記ガス噴出口６８Ａ〜６８Ｃを開閉できるようになっている。
【００３４】
この場合、上記各可動蓋７０Ａ〜７０Ｃの上下方向のストロークは例えば１０ｍｍ程度であり、また、ガス噴出口６８Ａ〜６８Ｃを閉じた時の状態は、図３に示すように、部材の接触によるパーティクルの発生を防止するためにガス導入機構本体６４の上面から僅かな距離Ｌ１だけ上方へ離間させた位置で停止させて隙間を形成するようにしてもよいし、或いは可動蓋７０Ａ〜７０Ｃの下面をガス導入機構本体６４の上面に完全に接触させるようにしてもよく、いずれにしても可動蓋７０Ａ〜７０Ｃを閉状態とした時のコンダクタンスを非常に低くできればよく、閉状態の時の高い気密性は特に必要としない。
【００３５】
従って、ここでは上記距離Ｌ１の大きさは０（接触時）〜０．５ｍｍ程度の範囲内の大きさであり、この距離Ｌ１が０．５ｍｍを越えて大きくなると、コンダクタンスが大きくなり過ぎてしまって閉状態の時に過剰にガスが洩れ出てしまうので好ましくない。
【００３６】
また、上記可動蓋７０Ａ〜７０Ｃの下面がガス導入機構本体６４の上面に接触する場合でも、接触直前の可動蓋７０Ａ〜７０Ｃの移動速度を低下させるなどして両者が激しく衝突或いは接触しないように各蓋駆動部７２Ａ〜７２Ｃの動作を制御するのが好ましい。そして、上述のように、上記各蓋駆動部７２Ａ〜７２Ｃの動作は、可動蓋制御部７４により制御されるようになっており、具体的には、図４に示すように、各可動蓋７０Ａ〜７０Ｃがそれぞれタイミングを異ならせて開閉されるように制御される。
【００３７】
そして、図１に戻って、上述のように形成されたガス導入機構６２に各種の必要なガスを供給する処理ガス供給系９０が接続されている。上記処理ガス供給系９０は、処理容器２４内へ金属を含む原料ガスを供給する原料ガス供給手段９２と、反応ガスを供給する反応ガス供給手段９４と、不活性ガスを供給する不活性ガス供給手段９６とを有している。ここで上記原料ガスとしては蒸気圧の低い有機金属材料である貴金属のルテニウムを含むＲｕ錯体が用いられ、反応ガスとしてはＯ２ ガスが用いられ、不活性ガスとしてはＡｒガスが用いられる。また、上記原料ガスは例えばキャリアガスとしてＡｒガスと共に供給される。
【００３８】
この原料ガスの発生の態様は原料の状態によって種々適用され、液体の場合には、流量制御されたキャリアガスにより液体原料を気化器で蒸気化したり、流量制御された液体原料をキャリアガスにより気化器で蒸気化したり、或いは流量制御されたバブリングガスで気化させたりして原料ガスを形成でき、また、原料が固体の場合にはキャリアガスの存在下で加熱により昇華させて原料ガスを形成でき、その原料ガスの発生形態は種々採用することができる。
【００３９】
そして、上記ガス導入機構６２の３つのガス導入口８０Ａ〜８０Ｃの内の上記第１のガス導入口８０Ａには、原料ガス供給手段９２のガス流路９８が接続されると共に、このガス流路９８には、開閉弁９８Ｂが介設されている。また第２のガス導入口８０Ｂには、上記不活性ガス供給手段９６のガス流路１００が接続されると共に、このガス流路１００の途中には、マスフローコントローラのような流量制御器１００Ａ及び開閉弁１００Ｂが順次介設されており、希釈ガスやパージガスとして例えばＡｒガスを流量制御しつつ供給できるようになっている。また、第３のガス導入口８０Ｃには、反応ガス供給手段９４のガス流路１０２が接続されると共に、このガス流路１０２の途中には、マスフローコントローラのような流量制御器１０２Ａ及び開閉弁１０２Ｂが順次介設されており、反応ガスを流量制御しつつ供給できるようになっている。
【００４０】
そして、この成膜装置全体の動作、例えばウエハ温度、処理容器内の圧力、各ガスの供給の開始、供給の終了、各ガスの供給量等の各制御は、コンピュータよりなる装置制御部１１０によって行われる。また上記可動蓋制御部７４は上記装置制御部１１０の支配下で動作する。そして、この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１１２に予め記憶されている。この記憶媒体１１２は、例えばフレキシブルディスク、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。
【００４１】
次に、以上のように構成された成膜装置２２の動作について、図５も参照して説明する。図５は各ガスの供給態様と各可動蓋の開閉状態を示すタイミングチャートである。まず、この処理容器２４内へ半導体ウエハＷを搬入する場合には、開放されたゲートバルブ６０から開口５８を介して真空雰囲気下の図示しない搬送室から搬送アームで半導体ウエハＷを処理容器２４内へ搬入し、この状態で昇降ピン機構３６のアクチュエータ４４を駆動して昇降ロッド４２を上方へ延ばし、これにより昇降ピン３８を上昇させる。
【００４２】
これにより、搬送アーム（図示せず）によって処理容器２４内へ搬入されているウエハＷが下方より上昇してくる昇降ピン３８により突き上げられ、これにより搬送アームより昇降ピン３８側へウエハＷが受け渡されて保持される。
【００４３】
次に、搬送アームを処理容器２４内から抜き出して、上述のようにウエハＷを昇降ピン３８で保持した状態で、上記昇降ロッド４２を降下させることにより、図１に示すようにウエハＷは載置台２８上に載置されることになる。そして、ゲートバルブ６０を閉じて処理容器２４内を密閉し、加熱手段のカーボンワイヤヒータ３０によりウエハＷを所定のプロセス温度に維持する。
【００４４】
そして、原料ガス供給手段９２、反応ガス供給手段９４及び不活性ガス供給手段９６を有する処理ガス供給系９０から必要なガス、すなわちＲｕを含む原料ガス、反応ガスであるＯ２ ガス、不活性ガスとしてＡｒガスをそれぞれ流量制御しつつ流してこれらの各ガスを本発明に係るガス導入機構６２から処理容器２４内へ供給し、更に、真空排気系５６を駆動して処理容器２４内を真空引きして所定の圧力雰囲気に維持する。この真空排気系５６は、処理中は連続的に駆動して処理容器２４内を真空引きしている。上記原料ガスはキャリアガスであるＡｒガスと共にガス流路９８から第１のガス導入口８０Ａを介して第１のガス室６６Ａ内に導入され、このガスは第１のガス噴出口６８Ａより反応空間Ｓへ供給される。
【００４５】
また反応ガスであるＯ２ ガスはガス流路１０２から第３のガス導入口８０Ｃを介して第３のガス室６６Ｃ内に導入され、このガスは第３のガス噴出口６８Ｃより反応空間Ｓへ供給される。また不活性ガスであるＡｒガスはガス流路１００から第２のガス導入口８０Ｂを介して第２のガス室６６Ｂ内に導入され、このガスは第２のガス噴出口６８Ｂより処理空間Ｓへパージガスとして供給される。各ガスの供給に際しては、装置制御部１１０の支配下にある可動蓋制御部７４が各蓋駆動部７２Ａ〜７２Ｃを制御し、各アクチュエータ８２Ａ〜８２Ｃが作動ロッド８４Ａ〜８４Ｃをそれぞれ昇降させることにより各可動蓋７０Ａ〜７０Ｃを図４に示すように選択的に上下動して、各ガス噴出口６８Ａ〜６８Ｃを開閉する。
【００４６】
そして、可動蓋７０Ａ〜７０Ｃが開状態になった時にそれに対応するガスが処理空間Ｓに供給されることになる。尚、各ガスを供給する場合、各ガス流路９８、１００、１０２の途中に介設されている各開閉弁９８Ｂ、１００Ｂ、１０２Ｂは常時開状態を維持するようにしてもよいし、対応する可動蓋７０Ａ〜７０Ｃの開閉動作に同期させて開閉するようにしてもよい。
【００４７】
ここで具体的に各ガスの供給態様について説明する。図５に示すように、各ガスはパルス状に供給され、ＡＬＤ法による成膜処理では、Ｒｕを含む原料ガスと反応ガスであるＯ２ ガスとを間に間欠期間１２０を挟んで交互に噴射させる。また、上記間欠期間１２０では処理容器２４内に残留するガスの排除を効率的に行うためにパージガスとしてＡｒガスを流す。原料ガスを１回供給してから次に原料ガスを供給するまでの間が１サイクルであり、このサイクルを所望する膜厚に応じて複数回繰り返してＲｕ膜の成膜が行われる。
【００４８】
まず、図５（Ａ）に示すように、吸着工程では図４（Ａ）に示すような第１の可動蓋７０Ａを開状態にしてからＲｕを含む原料ガスを第１のガス噴出口６８Ａより反応空間Ｓへ導入する。これにより、原料ガスがウエハＷの表面に吸着されることになる。この場合、ガス流路９８にあっては蒸気圧の低いＲｕを含む原料ガスが低い蒸気圧の状態で上流側から下流側に向けて常時流れてきて第１のガス室６６Ａ内には原料ガスが十分に貯め込まれており、上記吸着工程の時に、第１の可動蓋７０Ａを開状態にした時にコンダクタンスが低い状態なので、第１のガス室６６Ａ内の原料ガスが処理空間Ｓへ迅速に且つ多量に供給される。
【００４９】
この際、第１の可動蓋７０Ａは期間Ｔ１だけ開状態が維持されて原料ガスを流す。このようにして、上記吸着工程が完了したならば、次にパージ工程（間欠期間１２０）に入る。このパージ工程では、図４（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示すように第１の可動蓋７０Ａを閉じると同時に第２の可動蓋７０Ｂを開くことにより上記原料ガスとＯ２ ガスの供給を停止した状態で第２のガス室６６Ｂに貯め込まれていたＡｒガスを第２のガス噴出口６８Ｂよりパージガスとして噴射する。これにより、反応空間Ｓに滞留していた原料ガスを効率的に排気口５０側へ流して処理容器２４の外へ排出させる。
【００５０】
上記パージ工程が完了したならば、次に反応工程に入る。この反応工程では、図４（Ｃ）及び図５（Ｂ）に示すように、第２の可動蓋７０Ｂを閉じると同時に第３の可動蓋７０Ｃを開くことにより上記Ａｒガスの供給を停止して、これに切り替えて第３のガス室６６Ｃに貯め込まれていた反応ガスであるＯ２ ガスを第２のガス噴出口６８Ｃより反応空間Ｓへ導入する。これにより、上記導入されたＯ２ ガスがウエハＷの表面に多量に吸着している原料ガスと反応してＲｕ膜が形成されることになる。
【００５１】
上記反応工程が完了したならば、次にパージ工程（間欠期間１２０）に入る。このパージ工程では、各可動蓋７０Ａ〜７０Ｃを図４（Ｂ）に示すような状態にして上記原料ガスと反応ガス（Ｏ２ ガス）の供給を停止した状態で第２のガス噴出口６８ＢよりパージガスとしてＡｒガスを噴射する。これにより、反応空間Ｓに滞留していた反応ガスを効率的に排気口５０側へ流して処理容器２４の外へ排出させる。
【００５２】
ここで上記各工程の時間は、吸着工程Ｔ１が２秒程度、パージ工程（間欠期間）Ｔ２が４秒程度、反応工程Ｔ３が２秒程度、パージ工程（間欠期間）Ｔ４が４秒程度である。これらの時間は単に一例を示しただけであり、これに限定されない。上記間欠期間１２０では、パージガスを供給して処理容器２４内に残留するガスを高速で置換して排気するようにしたが、このパージガスを流さないで高速で真空排気するようにしてもよい。以後、上述したようなプロセスのサイクルが繰り返し行われることになる。
【００５３】
この時のプロセス条件は、例えば原料ガスの流量が０〜３００ｓｃｃｍの範囲内、Ｏ２ ガスの流量が０〜２０００ｓｃｃｍの範囲内、Ａｒガスの流量が０〜５０００ｓｃｃｍの範囲内である。またプロセス温度は１００〜６００℃程度の範囲内、プロセス圧力は１．３３〜１３３０Ｐａ程度の範囲内である。
【００５４】
また、上記各可動蓋７０Ａ〜７０Ｃが閉じた状態では、各ガス噴出口６８Ａ〜６８Ｃを完全に気密に閉じるのではなく、図３に示したように各可動蓋７０Ａ〜７０Ｃと各ガス噴出口６８Ａ〜６８Ｃとの間には最大０．５ｍｍ程度の距離Ｌ１の隙間が生じているので、各ガスの僅かなリークが生じることは避けられないが、この部分のコンダクタンスは非常に小さいので、成膜処理に過度の悪影響を与えることはない。
【００５５】
このように、本発明によれば、被処理体に対して成膜処理を施す成膜装置２２の処理容器２４内へ必要な複数種類のガスを導入するためのガス導入機構において、ガス噴出口を介して処理容器内に連通された複数、例えば３つのガス室６６Ａ〜６６Ｃを設け、このガス噴出口６８Ａ〜６８Ｃをガス室内側より可動蓋７０Ａ〜７０Ｃで開閉するようにしてガスの供給開始及びガスの供給停止を行うようにしたので、ガスの切り替えの応答性を向上させることができる。従って、残留ガスを排除するパージ処理に要する時間等も短くなり、全体的にスループットを向上させることができる。
【００５６】
＜変形実施形態＞
次に、本発明のガス導入機構６２の変形実施形態について説明する。図１に示すガス導入機構６２には、蓋駆動部７２Ａ〜７２Ｃとしてそれぞれアクチュエータ８２Ａ〜８２Ｃを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、例えばカム機構を用いてもよい。図６はこのようなガス導入機構の変形実施形態を示す断面図、図７は図６中のカム機構が有する板カムの一例を示す平面図である。尚、図６中において、先の第１〜第５に示す構成部分と同一構成部分については同一参照符号を付して、その説明を省略する。
【００５７】
図６及び図７に示すように、ここでは蓋駆動部７２Ａ〜７２Ｃとして、アクチュエータに替えてカム機構１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃを設けている。具体的には、ここでは上記カム機構１２２Ａ〜１２２Ｃは一体化されており、１つのカム駆動モータ１２４の駆動軸１２６に、上記各可動蓋７０Ａ〜７０Ｃに対応させて第１〜第３の３つの板カム１２８Ａ、１２８Ｂ、１２８Ｃを取り付け固定している。
【００５８】
上記各作動ロッド８４Ａ〜８４Ｃの上端には、それぞれ上記各板カム１２８Ａ〜１２８Ｃの側面である接触面と接する接触板１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃが取り付け固定されている。また、上記各接触板１３０Ａ〜１３０Ｃとガス区画壁７８との間には、内部に上記各作動ロッド８４Ａ〜８４Ｃを挿通させてコイルバネ１３２Ａ、１３２Ｂ、１３２Ｃが介設されており、各作動ロッド８４Ａ〜８４Ｃに対して常時上方へ向かう付勢力を与えるようになっている。
【００５９】
ここでは上記駆動軸１２６の１回転が各可動蓋７０Ａ〜７０Ｃに対して図５に示す１サイクルの開閉動作を行うように設定されており、従って、図７（Ａ）及び図７（Ｃ）に示すように、第１の板カム１２８Ａと第３の板カム１２８Ｃは、大部分が円弧になって一部が突出しているような接触面のプロフィールを有していると共に、互いに１８０度異なった接触面のプロフィールとなっており、それぞれ図５（Ｄ）及び図５（Ｅ）に示すような可動蓋７０Ａ、７０Ｃの開閉動作を行い得るようになっている。
【００６０】
これに対して、図７（Ｂ）に示すように、第２の板カム１２８Ｂは繭型の接触面のプロフィールとなっており、図５（Ｆ）に示すような可動蓋７０Ｂの開閉動作を行い得るようになっている。この変形実施形態の場合にも、図１乃至図５を参照して説明した作用効果と同様な作用効果を発揮することができる。
【００６１】
尚、ここではカム駆動モータ１２４を１つ設けて、これにより各カム機構１２２Ａ〜１２２Ｃを一体的に駆動したが、これに限定されず、各カム機構１２２Ａ〜１２２Ｃ毎にカム駆動モータを設けて、これらを同期させて回転駆動するようにしてもよい。また、カム機構は上述した構成のものに限定されず、図５に示すような可動蓋の開閉パターンを形成できるものであれば、どのような構成のカム機構も適用することができる。
【００６２】
また、以上説明した各実施形態では、各可動蓋７０Ａ〜７０Ｃの表面に何ら形成しなかったが、図８に示す可動蓋の変形例のように、この表面に軟らかなシール部材１３４を形成するようにしてもよい。このシール部材１３４としては、例えばテフロン（登録商標）やフッ素系或いはパープロ系Ｏリング等を用いることができる。このようにシール部材１３４を設けることにより、可動蓋７０Ａ〜７０Ｃを閉じた時にこの可動蓋７０Ａ〜７０Ｃがガス噴出口６８Ａ〜６８Ｃに接触した時に、そのシール性を高めると共にパーティクルの発生を抑制することができる。
【００６３】
また、上記各実施形態では反応ガスとしてＯ２ ガスを用いたが、原料ガスに応じて反応ガスとして還元ガス、或いは酸化ガス等の種々のガスを用いることができる。また、ここではパージガス、希釈ガス、或いはキャリアガスとしてＡｒガスを用いたが、これに限定されず、Ｈｅ等の他の希ガスやＮ２ ガスを用いてもよい。
【００６４】
また、上記の各実施形態では低蒸気圧の原料ガスとしてＲｕ錯体を用いたが、他の原料ガスとして例えばＴＥＭＡＴ（テトラキスエチルメチルアミノチタニウム）、ＴＡＩＭＡＴＡ、Ｃｕ（ＥＤＭＤＤ）２ 、Ｒｕ３ （ＣＯ）１２、Ｗ（ＣＯ）６ 、ＴａＣｌ５ 、Ｃｕ（ｈｆａｃ）ＴＭＶＳ（ヘキサフルオロアセチルアセトナト−トリメチルビニルシリル銅）、ＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）、ＴＢＴＤＥＴ（ターシャリーブチルイミド−トリ−ジエチルアミドタンタル）、ＰＥＴ（ペンタエトキシタンタル）、ＴＭＳ（テトラメチルシラン）、ＴＥＨ（テトラキスエトキシハフニウム）等を用いることができる。
【００６５】
また、ここではガス室を３つ設けた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、２以上あれば数に制限はなく、使用するガス種に応じて複数設ければよく、また１つのガス室を２種以上のガス種で共用するようにしてもよい。また図５に示す各ガスの供給パターンはＡＬＤ法の単なる一例を示したに過ぎず、各ガスの供給と供給停止を繰り返すＡＬＤ法ならば、どのようなガス供給パターンでも本発明を適用することができる。
【００６６】
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、この半導体ウエハにはシリコン基板やＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体基板も含まれ、更にはこれらの基板に限定されず、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック基板等にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係るガス導入機構を備えた成膜装置を示す断面構成図である。
【図２】ガス導入機構を示す平面図である。
【図３】ガス導入機構の可動蓋の部分を示す拡大断面図である。
【図４】可動蓋の動作を説明するための説明図である。
【図５】各ガスの供給態様と各可動蓋の開閉状態を示すタイミングチャートである。
【図６】ガス導入機構の変形実施形態を示す断面図である。
【図７】図６中のカム機構が有する板カムの一例を示す平面図である。
【図８】可動蓋の変形例を示す平面図である。
【図９】従来の一般的な枚葉式の成膜装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００６８】
２２  成膜装置
２４  処理容器
２８  載置台
３０  カーボンワイヤヒータ（加熱手段）
５６  真空排気系
６２  ガス導入機構
６４  ガス導入機構本体
６６Ａ，６６Ｂ，６６Ｃ  ガス室
６８Ａ，６８Ｂ，６８Ｃ  ガス噴出口
７０Ａ，７０Ｂ，７０Ｃ  可動蓋
７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃ  蓋駆動部
７４  可動蓋制御部
８２Ａ，８２Ｂ，８２Ｃ  アクチュエータ
８４Ａ，８４Ｂ，８４Ｃ  作動ロッド
９０  処理ガス供給系
９２  原料ガス供給手段
９４  反応ガス供給手段
９６  不活性ガス供給手段
１１０  装置制御部
１１２  記憶媒体
１２２Ａ，１２２Ｂ，１２２Ｃ  カム機構
１２４  カム駆動モータ
１２８Ａ，１２８Ｂ，１２８Ｃ  板カム
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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