(57)【要約】【課題】ガス供給ラインとベントラインとの間でガスの流れを切り替える際に、ガスの逆流を防止することが可能なガス供給系を提供する。【解決手段】成膜処理を施す処理容器４へ成膜処理に必要なガスを供給するガス供給系１０において、第１の開閉弁Ｖ１が介設されてガスを処理容器に供給するガス供給ライン５４と、第２の開閉弁Ｖ２が介設されてガス供給ラインから分岐されたベントライン５６と、ガスの流れを処理容器側からベントライン側へ切り替える場合には第１及び第２の開閉弁を同時に閉じている状態にしてベントライン側の圧力よりもガス供給ラインにおける圧力が大きくなる第１の所定時間Ｔ１が経過した時に第２の開閉弁を開状態になるように制御し、ベントライン側から処理容器側へ切り替える場合には第１及び第２の開閉弁を同時に閉じている状態にした後に第１の開閉弁を開状態になるように制御する弁制御部６６とを備える。【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処理容器へ成膜処理に必要なガスを供給するガス供給系において、
第１の開閉弁が介設されて流量制御された前記ガスを前記処理容器に対して供給するガス供給ラインと、
前記ガスを棄てるために第２の開閉弁が介設されて前記第１の開閉弁の上流側の前記ガス供給ラインから分岐されたベントラインと、
前記ガスの流れを前記処理容器側から前記ベントライン側へ切り替える場合には前記第１及び第２の開閉弁を同時に閉じている状態にして前記ベントライン側の圧力よりも前記ガス供給ラインにおけるガス源側の圧力が大きくなる第１の所定時間が経過した時に前記第２の開閉弁を開状態になるように制御し、
前記ガスの流れを前記ベントライン側から前記処理容器側へ切り替える場合には前記第１及び第２の開閉弁を同時に閉じている状態にした後に前記第１の開閉弁を開状態になるように制御する弁制御部と、
を備えたことを特徴とするガス供給系。
【請求項２】
前記ベントラインの下流側は、前記処理容器の排気系側に接続されていることを特徴とする請求項１記載のガス供給系。
【請求項３】
前記ベントラインの下流側は、前記排気系の大気圧雰囲気部分に接続されていることを特徴とする請求項２記載のガス供給系。
【請求項４】
前記ベントラインの下流側は、前記排気系の真空雰囲気部分に接続されていることを特徴とする請求項２記載のガス供給系。
【請求項５】
前記ベントラインの下流側は、大気圧雰囲気部分の除害装置に接続されていることを特徴とする請求項１記載のガス供給系。
【請求項６】
前記第１の所定時間は、前記成膜処理のプロセス条件及び前記ガス供給系の各ラインの設計値に基づいて求めることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のガス供給系。
【請求項７】
前記第１の所定時間は、前記ガスを実際に流してガスの流れを処理容器側とベントライン側とに切り替えると共に前記ガス供給ラインのガス源側の圧力を計測することによって予め求めることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のガス供給系。
【請求項８】
前記第１の所定時間は、５〜１０ｓｅｃの範囲内であ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供給系。
【請求項９】
前記第１及び第２の開閉弁が同時に閉じている状態にするために、前記第１の開閉弁又は前記第２の開閉弁が開状態から半開き状態を経て閉状態へ移行するまで第２の所定時間を要す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供給系。
【請求項１０】
前記第２の所定時間は、２００〜５００ｍｓｅｃの範囲内であることを特徴とする請求項９記載のガス供給系。
【請求項１１】
前記ガスは、原料ガス及び反応ガスの内の少なくともいずれか一方のガスであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のガス供給系。
【請求項１２】
被処理体に対して成膜処理を施す成膜装置において、
前記被処理体を収容する処理容器と、
前記被処理体を保持する保持手段と、
前記処理容器内の雰囲気を排気する排気系と、
請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のガス供給系を有するガス供給手段と、
を備えたことを特徴とする成膜装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコン基板等よりなる半導体ウエハ等に成膜処理を施す成膜装置及びこれに用いられるガス供給系に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ＩＣ等の半導体集積回路を形成するには、シリコン基板等よりなる半導体ウエハに対して、成膜処理、エッチング処理、酸化拡散処理、アニール処理等の各種の処理が行われる。例えば上記各種の処理の内、成膜処理を例にとれば、この成膜処理では、成膜する膜種にもよるが、例えば原料ガスと酸化ガスや還元ガスなどの反応ガスとを真空雰囲気になされた処理容器内で加熱して反応させて、ウエハ上に所望の膜種を成膜するようになっている。
【０００３】
上記成膜に際しては、原料ガスと反応ガスとを減圧雰囲気（真空雰囲気）になされた処理容器内へ供給して上述のように両ガスを反応させているが、上記各ガスは常に処理容器内へ導入されているものではない。例えばガス流量を安定化させるためにガス源からはガスを流出させるが処理容器内へは導入させたくない場合もあり、このような場合にはガス源からガス供給ラインを介して流出させたガスを途中で流れを切り替えて処理容器に対してバイパスするように設けたベントラインに向けて流すことにより処理容器内へ導入させることなくガスを棄てるようにしている。
【０００４】
また処理容器内へのガス供給の切り替え時の圧力変動を抑制するために、上記ベントライン内の圧力調整を行うようにすることも行われている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２００８−０９１６５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ガスの流れを上記ガス供給ラインとベントラインとの間で切り替える場合には、一般的には両ラインに設けた各開閉弁を同時に開状態から閉状態へ、或いはその逆方向へ動作させる。しかしながら、この開閉弁の開閉動作を完了するためには、開閉弁の機種にもよるが、例えば１００ｍｓｅｃ程度の時間を要し、従って、両開閉弁が共に半開き状態の期間が僅かに生じ、この間にガスがベントライン側からガス供給ライン側へ逆流して汚染が生ずる、という問題点があった。
【０００７】
特に、このガスの逆流は、ベントラインの下流側が大気圧雰囲気側に接続されている場合に多く生ずる傾向にある。この逆流を防止するために、両開閉弁が同時に閉状態となる期間を短時間、例えば数１００ｍｓｅｃだけ設けることも試みられているが、この時間が最適化されていないのが現状である。
【０００８】
特に、原料ガスと反応ガスとを交互に間欠的に処理容器内へ導入して一層ずつ薄膜を形成するようにした、いわゆるＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒｅｄ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を採用した場合には、上記したようなガスの流れの切り替え動作を１回の成膜処理で数１０〜数１００回も行う必要があり、上記した問題点の早期解決が望まれている。
【０００９】
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明は、ガス供給ラインとベントラインとの間でガスの流れを切り替える際に、ガスの逆流を防止することが可能なガス供給系及び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】
【００１０】
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処理容器へ成膜処理に必要なガスを供給するガス供給系において、第１の開閉弁が介設されて流量制御された前記ガスを前記処理容器に対して供給するガス供給ラインと、前記ガスを棄てるために第２の開閉弁が介設されて前記第１の開閉弁の上流側の前記ガス供給ラインから分岐されたベントラインと、前記ガスの流れを前記処理容器側から前記ベントライン側へ切り替える場合には前記第１及び第２の開閉弁を同時に閉じている状態にして前記ベントライン側の圧力よりも前記ガス供給ラインにおけるガス源側の圧力が大きくなる第１の所定時間が経過した時に前記第２の開閉弁を開状態になるように制御し、前記ガスの流れを前記ベントライン側から前記処理容器側へ切り替える場合には前記第１及び第２の開閉弁を同時に閉じている状態にした後に前記第１の開閉弁を開状態になるように制御する弁制御部と、を備えたことを特徴とするガス供給系である。
【００１１】
このように、本発明によれば、ガス供給ラインとベントラインとの間でガスの流れを切り替える際に、ガスの逆流を防止することができる。
【００１２】
請求項１２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において、前記被処理体を収容する処理容器と、前記被処理体を保持する保持手段と、前記処理容器内の雰囲気を排気する排気系と、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のガス供給系を有するガス供給手段と、を備えたことを特徴とする成膜装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係るガス供給系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。
ガス供給ラインとベントラインとの間でガスの流れを切り替える際に、ガスの逆流を防止することができる。従って、成膜処理に汚染が生ずることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るガス供給系を用いた成膜装置の一例を示す概略構成図である。
【図２】各ガスの供給態様の一例を示すタイミングチャートである。
【図３】ガス供給系の開閉弁の開閉動作を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、本発明に係るガス供給系及び成膜装置の一実施例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供給系を用いた成膜装置の一例を示す概略構成図、図２は各ガスの供給態様の一例を示すタイミングチャート、図３はガス供給系の開閉弁の開閉動作を示すタイミングチャートである。
【００１６】
ここでは成膜処理として原料ガスとしてＳｉ含有ガスを用い、反応ガスとして酸化ガスであるオゾンを用いてシリコン酸化膜の薄膜をＡＬＤ法によって成膜する場合を例にとって説明する。また、ここでは本発明のガス供給系を反応ガスであるオゾンを供給するガス供給系に適用した場合を例にとって説明する。
【００１７】
図示するように、この成膜装置２は、被処理体である半導体ウエハＷを収容する処理容器４と、この半導体ウエハＷを保持する保持手段の一例であるウエハボート６と、処理容器４内の雰囲気を排気する排気系８と、本発明に係るガス供給系１０を有するガス供給手段１２とを有している。
【００１８】
具体的には、上記処理容器４は、下端が開口されて石英により有天井の筒体状に成形されている。この処理容器４内には、石英により形成された上記ウエハボート６に多段に支持された複数枚の半導体ウエハＷが収容されている。この処理容器４の下端の開口は、例えばステンレススチールよりなる蓋部１４によりＯリング等のシール部材１６を介して気密に閉じられている。上記ウエハボート６は、上記蓋部１４上に保温筒１８を介して回転可能に支持されており、この蓋部１４とウエハボート６は、昇降機構２０により一体的に昇降可能になされ、処理容器４に対してウエハＷをロード及びアンロードできるようになっている。
【００１９】
また処理容器４の周囲には、これを囲むようにしてカーボンワイヤヒータ等を内蔵する円筒状の加熱手段２２が設けられており、ウエハＷを加熱して温度制御できるようになっている。また処理容器４の下部側壁には、排気口２４が設けられており、この排気口２４には上記排気系８が接続されて、処理容器４内の雰囲気を例えば真空排気できるようになっている。この排気系８は、上記排気口２４に接続された排気通路２６を有している。
【００２０】
この排気通路２６には、その上流側から下流側に向けて処理容器４内の圧力調整を行う圧力調整弁２８、真空ポンプ３０及び排気ガス中の可燃ガスを燃焼させて無害化する燃焼器３２が順次介設されており、最下流は工場排気を行う工場ダクト３４に接続されている。ここで真空ポンプ３０よりも下流側の燃焼器３２内や工場ダクト３４内の圧力はほぼ大気圧となっている。ここで使用するガス種によっては上記燃焼器３２に替えて、除害装置を設ける場合もある。
【００２１】
また処理容器４には、この処理容器４内へ各種のガスを導入するガス導入部３６が設けられる。このガス導入部３６は複数のノズル３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃを有している。これらのノズル３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃとしては、例えば直線状ノズルや多数の孔が形成された分散形ノズルを用いることができる。そして、上記処理容器４へ成膜処理に必要なガスを供給する上記ガス供給手段１２は、ここでは反応ガスを供給するための本発明に係る反応ガスのガス供給系１０、原料ガスを供給する原料ガスのガス供給系４０及びパージガスを供給するパージガスのガス供給系４２を有している。
【００２２】
まず、上記原料ガスのガス供給系４０は、原料ガス源側に接続された原料ガス用のガス供給ライン４４を有しており、この原料ガス用のガス供給ライン４４の下流側は、上記処理容器４に設けたガス導入部３６のノズル３６Ａに接続されている。
【００２３】
この原料ガス用のガス供給ライン４４には、上流側より下流側に向けてマスフローコントローラのような流量制御器４６及び第１の開閉弁４８が順次介設されている。そして、上記第１の開閉弁４８の上流側の上記原料ガス用のガス供給ライン４４からは原料ガス用のベントライン５０が分岐されており、この原料ガス用のベントライン５０の下流側は上記排気系８の圧力調整弁２８と真空ポンプ３０との間の排気通路２６、すなわち真空雰囲気部分に接続されている。
【００２４】
そして、この原料ガス用のベントライン５０の途中には第２の開閉弁５２が介設されている。従って、上記第１及び第２の開閉弁４８、５２を切り替え操作することにより、原料ガスを処理容器４側へ流したり、或いは原料ガス用のベントライン５０側へ流したり、切り替えて選択できるようになっている。ここで上記原料ガスとしてはシリコン含有ガス、例えばトリスジメチルアミノシラン（３ＤＭＡＳ）を用いることができる。
【００２５】
また、上記反応ガスのガス供給系１０は、反応ガス源側に接続された反応ガス用のガス供給ライン５４を有しており、この反応ガス用のガス供給ライン５４の下流側は、上記処理容器４に設けたガス導入部３６のノズル３６Ｂに接続されている。
【００２６】
この反応ガス用のガス供給ライン５４には、上流側より下流側に向けてマスフローコントローラのような流量制御器５７及び第１の開閉弁Ｖ１が順次介設されている。そして、上記第１の開閉弁Ｖ１の上流側の上記反応ガス用のガス供給ライン５４からは反応ガス用のベントライン５６が分岐されており、この反応ガス用のベントライン５６の下流側は上記排気系８の燃焼器３２、すなわち大気圧雰囲気部分に接続されている。
【００２７】
そして、この反応ガス用のベントライン５６の途中には第２の開閉弁Ｖ２が介設されている。従って、上記第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２を切り替え操作することにより、反応ガスを処理容器４側へ流したり、或いは反応ガス用のベントライン５６側へ流したり、切り替えて選択できるようになっている。
【００２８】
そして、上記反応ガス用のガス供給ライン５４の第１の開閉弁Ｖ１よりも上流側、すなわちガス源側には、後述するように成膜処理前に事前にこの反応ガス用のガス供給ライン５４の圧力変動を計測するための圧力計５８が設けられている。この圧力計５８は、上述のように事前の圧力変動を求めたならば、実際の成膜処理時には取り外すようにしてもよい。ここで上記反応ガスとしては、酸化ガスの一種であるオゾンを用いている。
【００２９】
上述のように、反応ガスを排気系８の排気通路２６の真空雰囲気部分ではなく、大気圧雰囲気部分である燃焼器３２に棄てるようにした理由は、この反応ガスを真空雰囲気部分に棄てると、ここではＡＬＤ法により頻繁にガスの切り替えを行うことからこの真空雰囲気部分に残留する原料ガスと反応ガスとが反応して真空ポンプ３０内に不要な薄膜が付着する不都合が生ずるので、この不都合の発生を防止するためである。
【００３０】
また、上記パージガスのガス供給系４２は、パージガス源側に接続されたパージガス用のガス供給ライン６０を有しており、このパージガス用のガス供給ライン６０の下流側は、上記処理容器４に設けたガス導入部３６のノズル３６Ｃに接続されている。
【００３１】
このパージガス用のガス供給ライン６０には、上流側より下流側に向けてマスフローコントローラのような流量制御器６２及び開閉弁６４が順次介設されている。ここで上記パージガスとしては不活性ガス、例えばＮ２ ガスが用いられている。尚、このＮ２ ガスに替えてＨｅ等の希ガスを用いてもよい。
【００３２】
そして、上記各開閉弁４８、５２、６４、Ｖ１、Ｖ２の開閉動作を制御するために例えばマイクロコンピュータ等よりなる弁制御部６６が設けられており、各開閉弁４８、５２、６４、Ｖ１、Ｖ２の切り替え動作を行うようになっている。
【００３３】
ここで、上記弁制御部６６は、上記反応ガスの流れを上記処理容器４側から上記反応ガス用のベントライン５６側へ切り替える場合には上記第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２を同時に閉じている状態にして上記反応ガス用のベントライン５６側の圧力よりも上記反応ガス用のガス供給ライン５４におけるガス源側の圧力が大きくなる第１の所定時間Ｔ１（図３参照）が経過した時に上記第２の開閉弁Ｖ２を開状態になるように制御し、上記反応ガスの流れを上記反応ガス用のベントライン５６側から上記処理容器４側へ切り替える場合には上記第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２を同時に閉じている状態にした後に上記第１の開閉弁Ｖ１を開状態になるように制御するようになっている。
【００３４】
これにより、反応ガス用のベントライン５６側へ棄てた反応ガスが反応ガス用のガス供給ライン５４側へ逆流することを阻止するようになっている。上記第１の所定時間Ｔ１は、後述するように成膜処理を行う前に例えば処理容器にガスを流して予め求めておく。尚、本実施例の場合は原料ガスのガス供給系４０では原料ガスの逆流が生ずる危惧が少ないので、上記反応ガス系１０のような弁操作は行わなくてよく、通常の弁操作を行うようにしている。
【００３５】
以上のように形成された成膜装置２の全体の動作は、例えばコンピュータ等よりなる装置制御部７０により制御されるようになっている。上記装置制御部７０は装置全体の動作の制御を行い、この動作を行うコンピュータのプログラムはフレキシブルディスクやＣＤ（ＣｏｍｐａｃｔＤｉｓｃ）やハードディスクやフラッシュメモリ等の記憶媒体７２に記憶されている。具体的には、この装置制御部７０からの指令により、各ガスの供給の開始、停止や流量制御、プロセス温度やプロセス圧力の制御等が行われる。この際、弁制御部６６は、上記装置制御部７０の支配下で動作する。
【００３６】
次に、以上のように構成された成膜装置を用いて行われるＡＬＤ法の成膜処理について説明する。まず、この成膜処理の一般的な動作について簡単に説明する。まず、半導体ウエハＷを保持するウエハボート６は、処理容器４内より下方へ降下されて、すなわちアンロード状態になされて下方のローディングエリア内に待機状態になされている。
【００３７】
ここで半導体ウエハＷに薄膜を形成する場合には、上記ウエハボート６には多段に複数、例えば５０〜１５０枚程度の未処理の半導体ウエハＷが保持される。そして、処理容器４はプロセス温度、或いはそれよりも低い温度に維持されており、ウエハボート６を上昇させてこれを処理容器４内へ挿入、すなわちロードし、蓋部１４で処理容器４の下端開口部を閉じることにより処理容器４内を密閉する。
【００３８】
そして、処理容器４内を真空引きして所定のプロセス圧（真空雰囲気）に維持すると共に、加熱手段２２への投入電力を増大して内部の温度を上昇させ、所定のプロセス温度に安定的に維持する。そして、ガス供給手段１２の原料ガスの供給系４０、反応ガスのガス供給系１０及びパージガスのガス供給系４２から各ガスを図２に示すように供給し、シリコン含有ガスと酸化ガスであるオゾンとを反応させて半導体ウエハＷ上に薄膜としてシリコン酸化膜を形成する。
【００３９】
具体的には、図２に示すように、シリコン含有ガス（図２（Ａ））とオゾン（図２（Ｂ））とを間欠的に交互に処理容器４内へ供給する。図２中でパルスが立っている部分はガスが処理容器４内へ供給され、パルスが立っていない部分はベントライン５０、５６を介して排気系８側へ棄てられている状態を示している。すなわち、原料ガスと反応ガスはその流量を安定化させるためにガス源側からは連続的に流されている状態となっている。
【００４０】
また、ガス供給のためのパルスが立っていない部分では、パージガスであるＮ２ ガスが処理容器４内に供給され、容器内における残留ガスの排出を促進させている。排気系８へ排出された原料ガス及び反応ガスは、ほぼ大気圧になっている燃焼器３２内で燃焼されて無害化され、工場ダクト３４側へ排出される。上記原料ガスの供給のパルスの開始から次の供給のパルスの開始までの間が１サイクルであり、１回の成膜処理では成膜すべき膜厚によっても異なるが、例えば数１０サイクルから数１００サイクル程度行われる。
【００４１】
ここで図３も参照して反応ガスのガス供給系１０の第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２の開閉動作について説明する。図３（Ａ）は反応ガス用のガス供給ライン５４のガス源側の圧力Ｐ１の変動状態を示し、この時、反応ガス用のベントライン５６の圧力Ｐ３は、大気圧よりも僅かに高い加圧（陽圧）状態でほぼ一定値を示している。図３（Ｂ）はオゾン（反応ガス）の処理容器４への供給態様を示し、図２（Ｂ）に対応する。
【００４２】
まず、成膜処理を開始する直前には、第１の開閉弁Ｖ１を閉状態として処理容器４側へオゾンが流れ込まないようにし、第２の開閉弁Ｖ２を開状態としてオゾンを反応ガス用のベントライン５６側へ流すようにして流量を安定化させている。
【００４３】
そして、反応ガスの流れを反応ガス用のベントライン５６側から処理容器４側へ切り替える場合、すなわちポイントＡ１と、反応ガスの流れを処理容器４側から反応ガス用のベントライン５６側へ切り替える場合、すなわちポイントＡ２とを交互に間欠的に行って行く。ポイントＡ１では、第２の開閉弁Ｖ２を先に閉じることによって第１と第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２の同時閉状態を実現し、その後、直ちに第１の開閉弁Ｖ１を開くことによってガスの流れを切り替えて処理容器４内へ反応ガスを流す。
【００４４】
また、ポイントＡ２では、第１の開閉弁Ｖ１を先に閉じることによって第１と第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２の同時閉状態を実現し、その後、少し経過して第２の開閉弁Ｖ２を開くことによってガスの流れを切り替えて反応ガス用のベントライン５６へ反応ガスを流す。ポイントＡ１、Ａ２でガスの流れを切り替える時には圧力Ｐ１にピークが生じており、反応ガスを処理容器４へ流している時には圧力Ｐ１は大気圧よりも低い減圧状態になっている。
【００４５】
具体的には、前述したように、反応ガスの流れを処理容器４側から反応ガス用のベントライン５６へ切り替える場合には、すなわちポイントＡ２では、第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２を同時に閉じている状態にして（Ｖ１：閉）、上記反応ガス用のベントライン５６側の圧力Ｐ３よりも反応ガス用のガス供給ライン５４におけるガス源側の圧力Ｐ１が大きくなる第１の所定時間Ｔ１が経過した時に第２の開閉弁Ｖ２を開状態にしてガスの流れを切り替え、反応ガス用のガス供給ライン５４へ反応ガスを流して棄てるようになっている。
【００４６】
このように、第１の所定時間Ｔ１を大きく設定している理由は、この直前までは反応ガスは真空引きされている処理容器４内へ流れているので、圧力Ｐ１は大気圧よりも低い減圧状態になっており、この状態で第１と第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２の開閉状態を同時に逆に切り替えると大気圧よりも少し高い圧力Ｐ３になっている反応ガス用のベントライン５６から反応ガス用のガス供給ライン５４に向けて逆流が生じてしまう。そこで、この逆流を阻止するために、”圧力Ｐ１＞圧力Ｐ３”の状態になるまで第１と第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２が同時に閉じている状態を長く保持し、すなわち第１の所定時間Ｔ１だけ保持し、その後、第２の開閉弁Ｖ２を開状態にして上記逆流を阻止している。
【００４７】
この場合、”圧力Ｐ１＞圧力Ｐ３”を実現するためには、上記圧力Ｐ１、Ｐ３が同じになる最少時間ΔＴだけ第２の開閉弁Ｖ２の開動作を遅らせればよく、従って、”第１の所定時間Ｔ１＞最少時間ΔＴ”のように設定すればよい。実際の第１の所定時間Ｔ１の設定に関しては、安全性のマージンを見込み、且つ開閉弁の開閉動作には通常は１００ｍｓｅｃ程度を要することから、１００ｍｓｅｃ程度の半開き状態が発生し、この分の安全性も見込んで第１の所定時間Ｔ１は、最少時間ΔＴよりも長く設定している。
【００４８】
この第１の所定時間Ｔ１の長さは、プロセス条件やガスラインを形成する配管類の長さや径にも依存するが、５〜１０ｓｅｃの範囲内、好ましくは７〜８ｓｅｃの範囲内である。この第１の所定時間Ｔ１を１０ｓｅｃよりも長く設定すると、逆流の発生は阻止できるが、成膜処理のスループットが低下するので好ましくない。
【００４９】
上述のような圧力Ｐ１の変動状態は、実際の成膜装置を行う前に、予めこの成膜装置２に成膜処理時と同様にガスを流してガスの流れを処理容器４側と反応ガスのベントライン５６側への切り替え動作を行い、この時の反応ガス用のガス供給ライン５４のガス源側の圧力Ｐ１を圧力計５８で計測することにより求めることができる。そして、反応ガス用のベントライン５６内の圧力Ｐ３は上記したようにほぼ一定なので、最少時間ΔＴが求められ、また、上記安全マージン等を見込んだ第１の所定時間Ｔ１が予め定められることになる。このように、ポイントＡ２では、第１の開閉弁Ｖ１の閉動作指示に対して第１の所定時間Ｔ１だけ遅延した後に、第２の開閉弁Ｖ２の開動作の指示を出すことになる。
【００５０】
また、反応ガスの流れを反応ガス用のベントライン５６側から処理容器４へと切り替える場合には、すなわちポイントＡ１ではポイントＡ２と同様に第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２を同時に閉じている状態にして（Ｖ２：閉）、その後に直ちに、具体的には上記第１の所定時間Ｔ１より非常に短い第２の所定時間Ｔ２が経過した時に第１の開閉弁Ｖ１を開状態にしてガスの流れを切り替え、処理容器４側へガスを流すようにしている。
【００５１】
この場合、処理容器４内は常に真空引きされて減圧乃至真空状態になされているので、処理容器４内の圧力Ｐ２は、圧力Ｐ３よりも常に小さくなっており、従って、第１の開閉弁Ｖ１を開いても逆流が発生する危惧は生じない。そのため、第２の開閉弁Ｖ２が確実に閉状態になったことを確認した後に、第１の開閉弁Ｖ１を開くようにすればよい。この際、前述したように開閉弁の開閉動作には、通常は１００ｍｓｅｃ程度を要することから、１００ｍｓｅｃ程度の半開き状態が発生する。従って、この分の安全性を見込んで上記第２の所定時間Ｔ２は、２００〜５００ｍｓｅｃの範囲内、好ましくは３００〜４００ｍｓｅｃの範囲内に設定する。すなわち、この第２の所定時間Ｔ２の長さは、第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２が同時に半開き状態となることが発生しないような長さに設定する。
【００５２】
このように上記第１の所定時間Ｔ１は、上記第２の所定時間Ｔ２よりもかなり大きな値に設定されている。このように、ポイントＡ１では第２の開閉弁Ｖ２の閉動作指示に対して第２の所定時間Ｔ２だけ遅延した後に、第１の開閉弁Ｖ１の開動作指示を出すことになる。この結果、ガスの流れ方向を切り替える際の第１及び第２の開閉弁Ｖ１、Ｖ２の同時閉状態の時間の長さを最適化して最短化できると共に、ガスの逆流の発生も阻止することが可能となる。
【００５３】
以上のように、本発明によれば、ガス供給ライン、例えば反応ガス用のガス供給ラインとベントライン、例えば反応ガス用のベントラインとの間でガスの流れを切り替える際に、ガスの逆流を防止することができる。従って、成膜処理時に半導体ウエハに対して汚染された薄膜が形成されることも防止することができる。
【００５４】
尚、上記実施例にあっては、図３（Ａ）に示す圧力Ｐ１の変動パターンを得るために、実際に成膜装置に反応ガスを流して圧力計５８で測定するようにしたが、これに限定されず、成膜処理のプロセス条件、例えばガスの流量、プロセス圧力等及び反応ガスのガス供給系１０の各ラインを形成する配管の長さや内径等の設計値に基づいて上記図３（Ａ）に示す圧力Ｐ１の変動パターンを求めるようにしてもよい。
【００５５】
また、上記実施例では、反応ガス用のベントライン５６の下流側を排気系８に設けた大気圧雰囲気部分である燃焼器３２に接続した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、反応ガス用のベントライン５６の下流側を排気系８とは別個独立させて設けた大気圧雰囲気部分である除害装置（図示せず）に接続し、ここで燃焼させた後に工場ダクト３４から排出させるようにしてもよい。
【００５６】
更に、上記実施例では、反応ガスの供給系１０に対して本発明を適用した場合を例にとって説明したが、これに限定されず、或いはこれに替えて、ガス供給ラインの圧力Ｐ１がベントラインの圧力Ｐ３よりも大きくなる変動が生ずる場合にはベントライン５６の下流側が真空雰囲気部分（排気通路２６中の真空雰囲気になっている部分）に接続されている原料ガスのガス供給系４０に対して本発明を適用するようにしてもよい。また本発明は、プラズマを用いた成膜装置に適用できるのみならず、半導体ウエハを１枚ずつ処理する枚葉式の成膜装置にも適用することができる。
【００５７】
また、ここではシリコン含有ガスとしてトリスジメチルアミノシラン（３ＤＭＡＳ）を用いたが、これに限定されず、このシリコン含有ガスとしてはＤＣＳガスに限定されず、上記シリコン含有ガスとしては、ジクロロシラン（ＤＣＳ）、ヘキサクロロジシラン（ＨＣＤ）、モノシラン［ＳｉＨ４ ］、ジシラン［Ｓｉ２ Ｈ６ ］、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、テトラクロロシラン（ＴＣＳ）、ジシリルアミン（ＤＳＡ）、トリシリルアミン（ＴＳＡ）、ビスターシャルブチルアミノシラン（ＢＴＢＡＳ）、ビスジエチルアミノシラン（ＢＤＥＡＳ）、ジイソプロピルアミノシラン（ＤＩＰＡＳ）、トリスジメチルアミノシラン（３ＤＭＡＳ）よりなる群より選択される１以上のガスを用いることができる。
【００５８】
更に、上記原料ガスとしては上記シリコン含有ガスに限定されず、有機金属化合物ガスを用いることができ、この有機金属化合物ガスとしては、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、テトラキスジメチルアミノハフニウム（ＴＤＭＡＨ）、テトラキスエチルメチルアミノハフニウム（ＴＥＭＡＨ）、テトラキスエチルメチルアミノジルコニウム（ＴＥＭＡＺ）、テトラキスジメチルアミノチタン（ＴＤＭＡＴ）よりなる群より選択される１以上のガスを用いることができる。この場合には、上記反応ガスとしては、窒化ガスと酸化ガスと還元ガスとよりなる群から選択される１のガスを用いることができる。
【００５９】
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。
【符号の説明】
【００６０】
２  成膜装置
４  処理容器
６  ウエハボート（保持手段）
１０  反応ガスのガス供給系
１２  ガス供給手段
２２  加熱手段
３２  燃焼器
３４  工場ダクト
４０  原料ガスのガス供給系
４２  パージガスのガス供給系
５４  反応ガス用のガス供給ライン
５６  反応ガス用のベントライン
５８  圧力計
６６  弁制御部
Ｔ１  第１の所定時間
Ｔ２  第２の所定時間
Ｖ１  第１の開閉弁
Ｖ２  第２の開閉弁
Ｗ  半導体ウエハ（被処理体）
【図１】
2014154751.tif 000003
【図２】
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【図３】
2014154751.tif 000005