(57)【要約】【課題】原料切替えバルブの交換が少ない稼働率の高い成膜装置及び成膜方法を提供する。【解決手段】第１成膜原料供給配管４１に、第１と第３ベント配管５０、５２の一端を連結し、他端を排気配管７０に連結すると共に、前記第１成膜原料供給配管４１の第１ベント配管５０と第３ベント配管５２の連結位置間にバルブ１００、第３ベント配管５２と反応室１間にバルブ１０１を設ける。そして、原料導入時はバルブ１００，１０１を開、遮断時はバルブ１００，１０１を閉にする。【効果】バルブにリークが発生した場合でも、反応室１への成膜原料の導入と遮断が確実に行えるため、バルブ交換頻度が少なくなり、稼働率の高い成膜装置を実現できると言う効果がある。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応室と、
成膜原料を前記反応室に供給する成膜原料供給部と、
前記成膜原料供給部と前記反応室とを連結する成膜原料供給配管と、
一端が前記成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結する第１ベント配管とを備え、
前記反応室に前記成膜原料を供給して、前記反応室に配置された基板に膜を形成する成膜装置において、
前記第１ベント配管が前記成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記成膜原料供給配管に２つのバルブを設け、
前記２つのバルブ間の前記成膜原料供給配管に第２ベント配管を設けたことを特徴とする成膜装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成膜装置において、前記第２ベント配管は、前記排気配管に連結されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項３】
反応室と、
第１成膜原料を前記反応室に供給する第１成膜原料供給部と、
第２成膜原料を前記反応室に供給する第２成膜原料供給部と、
前記第１成膜原料供給部と前記反応室とを連結する第１成膜原料供給配管と、前記第２成膜原料供給部と前記反応室とを連結する第２成膜原料供給配管と、一端が前記第１成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結する第１ベント配管と、
一端が前記第２成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結する第２ベント配管とを備え、
前記第１成膜原料と前記第２成膜原料とを前記反応室に交互に供給して、前記反応室に配置された基板に膜を形成する成膜装置において、
前記第１ベント配管が前記第１成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記第１成膜原料供給配管に２つのバルブを設け、
前記２つのバルブ間の前記第１成膜原料供給配管に第３ベント配管を設け、
前記第２ベント配管が前記第２成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記第２成膜原料供給配管に２つのバルブを設け、
前記２つのバルブ間の前記第２成膜原料供給配管に第４ベント配管を設けたことを特徴とする成膜装置。
【請求項４】
請求項３に記載の成膜装置において、前記第３及び第４ベント配管は、前記排気配管に連結されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項５】
請求項３に記載の成膜装置において、前記第１乃至第４ベント配管は、前記排気配管に同一位置で連結されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項６】
請求項３に記載の成膜装置において、前記第１乃至第４ベント配管は、前記排気配管に相互に異なる位置で連結されていることを特徴とする成膜装置。
【請求項７】
反応室と、
成膜原料を前記反応室に供給する成膜原料供給部と、
前記成膜原料供給部と前記反応室とを連結する成膜原料供給配管と、
一端が前記成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結するベント配管とを備え、
前記成膜原料を前記反応室に供給して、前記基板に膜を成膜する成膜装置において、
前記ベント配管が前記成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記成膜原料供給配管に２つのバルブを設け、
前記２つのバルブ間の前記成膜原料供給配管に加圧配管を設けたことを特徴とする成膜装置。
【請求項８】
反応室と、
第１の成膜原料を前記反応室に供給する第１成膜原料供給部と、
第２成膜原料を前記反応室に供給する第２成膜原料供給部と、
前記成膜原料供給部と前記反応室とを連結する第１成膜原料供給配管と、
前記成膜原料供給部と前記反応室とを連結する第２成膜原料供給管と、
一端が前記第１成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結する第１ベント配管と、
一端が前記第２成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結する第２ベント配管とを備え、
前記第１成膜原料と前記第２成膜原料とを前記反応室に交互に供給して、前記反応室に配置された基板に膜を形成する成膜装置において、
前記第１ベント配管が前記第１成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記第１成膜原料供給配管に２つのバルブを設け、
前記２つのバルブ間の前記第１成膜原料供給配管に第１加圧配管を設け、
前記第２ベント配管が前記第２成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記第２成膜原料供給配管に２つのバルブを設け、
前記２つのバルブ間の前記第２成膜原料供給配管に第２加圧配管を設けたことを特徴とする成膜装置。
【請求項９】
反応室と、
第１の成膜原料を前記反応室に供給する第１成膜原料供給部と、
第２成膜原料を前記反応室に供給する第２成膜原料供給部と、
前記成膜原料供給部と前記反応室とを連結する第１成膜原料供給配管と、
前記成膜原料供給部と前記反応室とを連結する第２成膜原料供給管と、
一端が前記第１成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結する第１ベント配管と、
一端が前記第２成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結する第２ベント配管とを備え、
前記第１成膜原料と前記第２成膜原料を前記反応室に交互に供給して、前記反応室に配置された基板に膜を形成する成膜装置において、
前記第１ベント配管に複数個のバルブを設け、
前記第１ベント配管が前記第１成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記第１成膜原料供給配管に複数個のバルブを設け、
前記第２ベント配管に複数個のバルブを設け、
前記第２ベント配管が前記第２成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記第２成膜原料供給配管に複数個のバルブを設けたことを特徴とする成膜装置。
【請求項１０】
請求項３、７、８及び９のうちの何れか１項に記載の成膜装置において、前記膜は、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で成膜することを特徴とする成膜装置。
【請求項１１】
請求項３、７、８及び９のうちの何れか１項に記載の成膜装置において、前記バルブは、手動、空気圧作動、電磁力作動バルブであることを特徴とする成膜装置。
【請求項１２】
反応室と、
成膜原料を前記反応室に供給する成膜原料供給部と、
前記成膜原料供給部と前記反応室とを連結する成膜原料供給配管と、
一端が前記成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結する第１ベント配管と、
前記第１ベント配管が前記成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記成膜原料供給配管に設けた２つのバルブと、
前記２つのバルブ間の前記成膜原料供給配管に設けた第２ベント配管とを備えた成膜装置を使用し、
前記反応室に前記成膜原料を供給して、前記反応室に配置された基板に膜を形成する成膜方法において、
前記成膜原料を前記反応室に供給する時に、前記成膜原料供給配管に設けた前記２つのバルブを開にし、遮断時に閉にする工程を有することを特徴とする成膜方法。
【請求項１３】
反応室と、
第１成膜原料を前記反応室に供給する第１成膜原料供給部と、
第２成膜原料を前記反応室に供給する第２成膜原料供給部と、
前記第１成膜原料供給部と前記反応室とを連結する第１成膜原料供給配管と、前記第２成膜原料供給部と前記反応室とを連結する第２成膜原料供給配管と、一端が前記第１成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結する第１ベント配管と、
一端が前記第２成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結する第２ベント配管と、
前記第１ベント配管が前記第１成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記第１成膜原料供給配管に設けた２つのバルブと、
前記２つのバルブ間の前記第１成膜原料供給配管に設けた第３ベント配管と、前記第２ベント配管が前記第２成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記第２成膜原料供給配管に設けた２つのバルブと、
前記２つのバルブ間の前記第２成膜原料供給配管に設けた第４ベント配管とを備えた成膜装置を使用し、
前記第１成膜原料と前記第２成膜原料とを前記反応室に交互に供給して、前記反応室に配置された基板に膜を形成する成膜方法において、
前記第１成膜原料を前記反応室に供給する時に、前記第１成膜原料供給配管に設けた前記２つのバルブを開にし、遮断時に閉にする工程と、
前記第２成膜原料を前記反応室に供給する時に、前記第２成膜原料供給配管に設けた前記２つのバルブを開にし、遮断時に閉にする工程とを有することを特徴とする成膜方法。
【請求項１４】
反応室と、
成膜原料を前記反応室に供給する成膜原料供給部と、
前記成膜原料供給部と前記反応室とを連結する成膜原料供給配管と、
一端が前記成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結するベント配管と、
前記ベント配管が前記成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記成膜原料供給配管に直列に設けた２つのバルブと、
前記２つのバルブ間の前記成膜原料供給配管に設けた加圧配管とを備えた成膜装置を使用し、
前記成膜原料を前記反応室に供給して、前記反応室に配置された基板に膜を成膜する成膜方法において、
前記成膜原料を前記反応室に供給する時に、前記成膜原料供給配管に設けた前記２つのバルブを開にし、遮断時に閉にすると共に、前記加圧配管から加圧ガスを導入する工程を有することを特徴とする成膜方法。
【請求項１５】
反応室と、
第１の成膜原料を前記反応室に供給する第１成膜原料供給部と、
第２成膜原料を前記反応室に供給する第２成膜原料供給部と、
前記成膜原料供給部と前記反応室とを連結する第１成膜原料供給配管と、
前記成膜原料供給部と前記反応室とを連結する第２成膜原料供給管と、
一端が前記第１成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結する第１ベント配管と
一端が前記第２成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結する第２ベント配管と、
前記第１ベント配管が前記第１成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記第１成膜原料供給配管に設けた２つのバルブと、
前記２つのバルブ間の前記第１成膜原料供給配管に設けた第１加圧配管と、
前記第２ベント配管が前記第２成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記第２成膜原料供給配管に設けた２つのバルブと、
前記２つのバルブ間の前記第２成膜原料供給配管に設けた第２加圧配管とを備えた成膜装置を使用し、
前記第１成膜原料と前記第２成膜原料とを前記反応室に交互に供給して、前記反応室に配置された基板に膜を形成する成膜方法において、
前記第１成膜原料を前記反応室に供給する時に、前記第１成膜原料供給配管に設けた前記２つのバルブを開にし、遮断時に閉にすると共に前記第１加圧配管から加圧ガスを導入する工程と、
前記第２成膜原料を前記反応室に供給する時に、前記第２成膜原料供給配管に設けた前記２つのバルブを開にし、遮断時に閉にすると共に前記第２加圧配管から加圧ガスを導入する工程とを有することを特徴とする成膜方法。
【請求項１６】
反応室と、
第１の成膜原料を前記反応室に供給する第１成膜原料供給部と、
第２成膜原料を前記反応室に供給する第２成膜原料供給部と、
前記成膜原料供給部と前記反応室とを連結する第１成膜原料供給配管と、
前記成膜原料供給部と前記反応室とを連結する第２成膜原料供給管と、
一端が前記第１成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結する第１ベント配管と、
一端が前記第２成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結する第２ベント配管と、
前記第１ベント配管に直列に設けた複数個のバルブと、
前記第１ベント配管が前記第１成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記第１成膜原料供給配管に直列に設けた複数個のバルブと、
前記第２ベント配管に直列に設けた複数個のバルブと、
前記第２ベント配管が前記第２成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記第２成膜原料供給配管に直列に設けた複数個のバルブとを備えた成膜装置を使用し、
前記第１成膜原料と前記第２成膜原料を前記反応室に交互に供給して、前記反応室に配置された基板に膜を形成する成膜方法において、
前記第１成膜原料供給配管と前記第１ベント配管に設けた前記複数個のバルブの各々１個のバルブを対として用いて、前記第１成膜原料の前記反応室への供給と遮断を行う工程と、
前記第２成膜原料供給配管と前記第２ベント配管に設けた前記複数個のバルブの各々１個のバルブを対として用いて、前記第２成膜原料の前記反応室への供給と遮断を行う工程と、
前記第１及び第２成膜原料の前記反応室への供給と遮断に用いるバルブの対を順次切替える工程とを有することを特徴とする成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウエハなどの基板に薄膜を形成する成膜装置及び成膜方法に関し、特に、成膜原料の供給配管構造と供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの消費電力を減らすために、酸化シリコン膜（ＳｉＯ２）からなるゲート絶縁膜の薄膜化が進められている。ＳｉＯ２ゲート絶縁膜が薄膜化すると次の事が問題となる。つまり、ゲート電極とチャネル層との間の直接トンネル効果による漏れ電流が増加する。さらには、ゲート絶縁膜の絶縁破壊の信頼性が低下する。この問題を解決するために、ＳｉＯ２に代わる材料として、物理的に厚い膜を用いてもＳｉＯ２と同じ静電容量が得られる高誘電率材料の適用検討が進んでいる。これにより、漏れ電流や絶縁破壊を抑えることができる。
【０００３】
これらの高誘電率ゲート絶縁膜を成膜する成膜装置として、２つの異なる成膜原料を反応室内に交互に供給することにより、ウエハに薄膜（例えば、酸化膜や金属酸化膜）を数原子層毎に成膜するＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：原子層気相成長）装置がある。これらの装置では、成膜原料として、有機金属化合物や金属化合物を用いるため、原料を反応室に導入する前に、気化器を用いて気化させる必要がある。ＡＬＤでは成膜原料を高速（数秒以下）で切替えなければならない。気化器で成膜原料の切替え（導入、遮断）を行うと、成膜原料の気化量が不安定となる。そのため、気化器を連続作動させたまま、例えば、特開平１１−２６９６５２号公報には、原料供給配管にベント配管を設け、それぞれの配管にバルブを設けて、このバルブの開閉を行うことにより成膜原料の切替えを行っている。
【０００４】
また、特開平２００２−４０５４号公報には、成膜原料の供給配管にパージ配管とベント配管を設けて、パージ配管からパージガス（Ａｒ、Ｎ２など）を流す事により、パージ配管からベント配管へ向かう流れを形成し、成膜原料の反応室への供給をバルブを使用しないで遮断する方法で原料の切替を行う方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２６９６５２号公報
【特許文献２】
特開平２００２−４０５４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記ＡＬＤ装置では、（１）成膜原料として有機金属化合物や無機化合物を用い、気化させて反応室に供給するため、気化後の成膜原料が再固化、再液化しない様に成膜原料配管などを１００〜２５０℃程度に加熱する。また、（２）ウエハ１枚当り数十回の成膜原料の切替えが必要であり、例えば、部品交換頻度を１年（お客様の要求）、１日のウエハ処理枚数を２００枚、ウエハ１枚の原料切替え回数を３０回とすると、部品交換までに必要な総開閉回数は約２２０万回（３６０日×２００枚×３０回）である。原料の切替えをバルブを用いて行う場合、通常、最高２５０℃の環境下で使用できるバルブの開閉回数（リーク量が許容値を超えるまでの開閉回数）は数万から１０万回程度で、常温（〜８０℃）で使用するバルブの開閉回数２００〜４００万回に比較して大幅に低下する。これは、高温の場合、弁座などの材質を金属系のものにするために、シール性能を維持するためには強い力で開閉を行う必要があるため摩耗や変形が起こり易く、寿命が低下するためである。
【０００７】
この様に、原料切替えにバルブを用いた場合、毎月単位でのバルブ交換が必要となり、装置稼働率が大幅に低下すると言う問題があり、バルブ交換頻度を延伸するための工夫改良が必要である。
【０００８】
この様な問題点に鑑み、特開平２００２−４０５４号公報ではバルブを使用しないで、パージガスを原料供給配管に流して原料の切替を行う方法が開示されている。しかし、この方法では原料の切替に多量のパージガスが必要であること、成膜条件（流量、反応室圧力など）が変化した場合にパージ流量を変える等の再調整を行う必要があり、装置稼働率が低下すると言う問題がある。
【０００９】
以上説明した様に、本発明の目的は、バルブ交換頻度が少なく、メンテナンス期間が長い、装置稼働率の高い成膜装置とその成膜方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明では開閉回数の増加と共に、バルブのリーク量が増加することを前提としてバブル交換頻度を延伸するために、例えば以下のような形態をとることができる。
【００１３】
（１）第１形態
反応室と、
第１成膜原料を前記反応室に供給する第１成膜原料供給部と、
第２成膜原料を前記反応室に供給する第２成膜原料供給部と、
前記第１成膜原料供給部と前記反応室とを連結する第１成膜原料供給配管と、前記第２成膜原料供給部と前記反応室とを連結する第２成膜原料供給配管と、一端が前記第１成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結する第１ベント配管と、
一端が前記第２成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結する第２ベント配管とを備え、
前記第１成膜原料と前記第２成膜原料を前記反応室に交互に供給して、前記反応室に配置された基板（例えば半導体ウエハと呼称される半導体基板）に膜を形成する成膜装置において、
前記第１ベント配管が前記第１成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記第１成膜原料供給配管に２つのバルブを設け、
前記２つのバルブ間の前記第１成膜原料供給配管に第３ベント配管を設け、
前記第２ベント配管が前記第２成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記第２成膜原料供給配管に２つのバルブを設け、
前記２つのバルブ間の前記第２成膜原料供給配管に第４ベント配管を設ける。
【００１４】
ここで、第１から第４ベント配管のコンダクタンスは配管の直径や長さ、バルブ、絞りなどを設けることで調整し、第１及び第２成膜原料供給配管のコンダクタンスに比べて小さくなるようにする。これを小さくする程、第１や第２成膜原料を反応室に導入する時に、第１から第４ベント配管を経由して排気（捨てる）される第１及び第２成膜原料の量を少なくすることができる。
【００１５】
この様な構造にし、前記第１成膜原料を前記反応室に供給する場合には、前記第１成膜原料供給配管に設けた２つのバルブを開にする。供給を停止する場合には前記２つのバルブが閉になる様にバルブを制御する。前記２つのバルブの開閉回数が増加して、前記２つのバルブの上流側のバルブからの前記第１成膜原料のリーク量が増加しても、前記２つのバルブのコンダクタンスに比較して前記第３ベント配管のコンダクタンスが大きいため、リークした前記第１成膜原料は前記第３ベント配管から排気され、前記反応室に前記第１成膜原料が流入することがない。
【００１６】
同様に、前記第２成膜原料を前記反応室に供給する場合には、前記第２成膜原料供給配管に設けた２つのバルブを開にする。供給を停止する場合には前記２つのバルブが閉になる様にバルブを制御する。前記２つのバルブの開閉回数が増加して、前記２つのバルブの上流側のバルブからの前記第２成膜原料のリーク量が増加しても、前記２つのバルブのコンダクタンスに比較して前記第４ベント配管のコンダクタンスが大いため、リークした前記第２成膜原料は前記第４ベント配管から排気されるため、前記反応室に前記第２成膜原料が流入することはない。
【００１７】
（２）第２形態
反応室と、
第１の成膜原料を前記反応室に供給する第１成膜原料供給部と、
第２成膜原料を前記反応室に供給する第２成膜原料供給部と、
前記成膜原料供給部と前記反応室とを連結する第１成膜原料供給配管と、
前記成膜原料供給部と前記反応室とを連結する第２成膜原料供給管と、
一端が前記第１成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結する第１ベント配管と、
一端が前記第２成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結する第２ベント配管とを備え、
前記第１成膜原料と前記第２成膜原料を前記反応室に交互に供給して、前記反応室に配置された基板（例えば半導体ウエハ）に膜を形成する成膜装置において、
前記第１ベント配管が前記第１成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室間の前記第１成膜原料供給配管に２つのバルブを設け、
前記２つのバルブ間の前記第１成膜原料供給配管に第１加圧配管を設け、
前記第２ベント配管が前記第２成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記第２成膜原料供給配管に２つのバルブを設け、
前記２つのバルブ間の前記第２成膜原料供給配管に第２加圧配管を設ける。
【００１８】
この様な構造にし、前記第１成膜原料を前記反応室に供給する場合には、前記第１成膜原料供給配管に設けた２つのバルブを開にする。供給を停止する場合には前記２つのバルブが閉になる様にバルブを制御するとともに、前記第１加圧配管から加圧ガスを供給する。前記２つのバルブの開閉回数が増加して、前記２つのバルブの上流側のバルブからの前記第１成膜原料のリーク量が増加しても、前記２つのバルブ間には加圧ガスが封入されているため、前記第１成膜原料が前記２つのバルブ間にリークすることがないため、前記反応室に前記第１成膜原料が流入することがない。
【００１９】
同様に、前記第２成膜原料を前記反応室に供給する場合には、前記第２成膜原料供給配管に設けた２つのバルブを開にする。供給を停止する場合には前記２つのバルブが閉になる様にバルブを制御するとともに、前記第２加圧配管から加圧ガスを供給する。前記２つのバルブの開閉回数が増加して、前記２つのバルブの上流側のバルブからの前記第２成膜原料のリーク量が増加しても、前記２つのバルブ間には加圧ガスが封入されているため、前記第２成膜原料が前記２つのバルブ間にリークすることがないため、前記反応室に前記第２成膜原料が流入することがない。
【００２０】
（３）第３形態
反応室と、
第１の成膜原料を前記反応室に供給する第１成膜原料供給部と、
第２成膜原料を前記反応室に供給する第２成膜原料供給部と、
前記成膜原料供給部と前記反応室とを連結する第１成膜原料供給配管と、
前記成膜原料供給部と前記反応室とを連結する第２成膜原料供給管と、
一端が前記第１成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結する第１ベント配管と、
一端が前記第２成膜原料供給配管に連結して他端が前記反応室の排気配管に連結する第２ベント配管とを備え、
前記第１成膜原料と前記第２成膜原料を前記反応室に交互に供給して、前記反応室に配置された基板に膜を成形する成膜装置において、
前記第１ベント配管に集合バルブを設け、
前記第１ベント配管が前記第１成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記第１成膜原料供給配管に集合バルブを設け、
前記第２ベント配管に集合バルブを設け、
前記第２ベント配管が前記第２成膜原料供給配管に連結する位置と前記反応室との間の前記第２成膜原料供給配管に集合バルブを設ける。
【００２１】
この様な構造にし、前記第１ベント配管に設けた前記集合バルブ（Ａ〜Ｎ）と前記第１成膜原料供給配管に設けた前記集合バルブ（ａ〜ｎ）を、Ａとａ、……、Ｎとｎの様に組み合わせ、規定回数又は規定期間使用した後、順次、バルブの組み合わせを変えて使用し、使用しないバルブは全て開にする様にする。
【００２２】
同じく、前記第２ベント配管に設けた前記集合バルブ（Ａ〜Ｎ）と前記第２成膜原料供給配管に設けた前記集合バルブ（ａ〜ｎ）を、Ａとａ、……、Ｎとｎの様に組み合わせ、規定回数又は規定期間使用した後、順次、バルブの組み合わせを変えて使用し、使用しないバルブは全て開にする様にする。
【００２３】
この様にして、まず、前記第１成膜原料を前記反応室に供給する場合には、前記第１成膜原料供給配管に設けた集合バルブのａを開にし、前記第１ベント配管に設けた集合バルブＡを閉にする。供給を停止する場合には、前記第１成膜原料供給配管に設けた前記複数個のバルブのａを閉にし、前記第１ベント配管に設けた集合バルブＡを開にする。
【００２４】
同様に、前記第２成膜原料を前記反応室に供給する場合には、前記第２成膜原料供給配管に設けた前記集合バルブのａを開にし、前記第１ベント配管に設けた前記集合バルブＡを閉にする。供給を停止する場合には、前記第２成膜原料供給配管に設けた前記集合バルブのａを閉にし、前記第２ベント配管に設けた前記集合バルブＡを開にする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の望ましい実施形態を図１から図８を用いて説明する。
【００２６】
（第一実施形態）
図１は第一実施形態のＣＶＤ装置の構造と構成を示したものである。このＣＶＤ装置の主な構成要素は、反応室１、第１成膜原料供給部３１、第２成膜原料供給部３２、第１及び第２成膜原料供給部３１，３２と反応室１とを連結する第１及び第２成膜原料供給配管４１，４２、及び酸素などのガス２１を前記反応室１に供給するためのガス供給部である。
【００２７】
第１成膜原料供給部３１は第１成膜原料（例えば有機金属化合物（液体原料））１４を反応室１に送り込むために気化させるためのものである。Ｈｅガス１７の圧力で押し出された第１成膜原料１４  は液体マスフローコントローラ１５により、所望量が気化器２０に送り込まれる。送り込まれた第１成膜原料１４は、同様に、マスフローコントローラ１６により供給される所望量の不活性ガス１８と混ざり合い、高温に保持された気化器２０内の気化室に噴霧されて気化する。
【００２８】
この気化した第１成膜原料１４と不活性ガス（例えばＮ２ガス）１８は、第１成膜原料供給配管４１からシャワーヘッド６を経由して反応室１内に供給される構造である。第１成膜原料供給配管４１には第１ベント配管５０の一端が連結してあり、その他端は反応室１の排気配管７０に連結してある。また、第１成膜原料供給配管４１に第１ベント配管５０が連結する位置と反応室１との間の第１成膜原料供給配管４１に２個のバルブ１００，１０１（例えば、空気圧作動バルブや電磁バルブ）を設け、さらに、バルブ１００と１０１との間の第１成膜原料供給配管４１に第３ベント配管５２の一端が連結され、他端が排気配管７０に連結してある。
【００２９】
第１及び第３ベント配管５０，５２のコンダクタンスは配管の直径や長さ、図示しないが、バルブ、絞りなどを設けることで調整し、第１成膜原料供給配管４１のコンダクタンスに比べて小さくなるようにする。これを小さくする程、第１成膜原料１４を反応室１に導入する時に、第１及び第３ベント配管５０，５２を経由して排気（捨てる）される第１成膜原料１４の量を少なくすることができる。
【００３０】
尚、前記第１成膜原料１４の一例として、有機金属化合物のうち、テトラキス（１−メトキシ−２−メチル−２−プロポキシ）ハフ二ウム〔  Ｈｆ（ＯＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＯＣＨ３）４  〕、テトラキス（１−メトキシ−２−メチル−２−プロポキシ）ジルコ二ウム〔  Ｚｒ（ＯＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＯＣＨ３）４  〕、ハフ二ウム  ｔ−ブトキシド〔  Ｈｆ（ＯＣ（ＣＨ３）３）４  〕、ジルコ二ウム  ｔ−ブトキシド〔  Ｚｒ（ＯＣ（ＣＨ３）３）４  〕が挙げられる。
【００３１】
気化器２０から反応室１に至る経路の第１成膜原料供給配管４１、第１及び第３ベント配管５０，５２、排気配管７０、バルブ１００，１０１、並びにシャワーヘッド６は、気化した第１成膜原料１４が再液化しない様に所望の温度（成膜原料が気化状態を維持するより高く、かつ、成膜原料が熱分解する温度よりも低い温度（例えば、ＨｆＯ２膜をテトラキス（１−メトキシ−２−メチル−２−プロポキシ）ハフ二ウム〔  Ｈｆ（ＯＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＯＣＨ３）４  〕を用いて成膜する場合であれば、１８０〜２００℃））に加熱してある。
【００３２】
第２成膜原料供給部３２は第２成膜原料（例えばＨ２Ｏ）２５を反応室１に送り込むために気化させるためのものである。Ｈｅガス１７の圧力で押し出された第２成膜原料２５  は液体マスフローコントローラ２７により、所望量が気化器２６に送り込まれる。送り込まれた第２成膜原料２５は、同様に、マスフローコントローラ２９により所望量の不活性ガス１８と混ざり合い、高温に保持された気化器２６内の気化室で気化する。
【００３３】
この気化した第２成膜原料２５と不活性ガス（例えばＮ２ガス）１８は第２成膜原料供給配管４２からシャワーヘッド６を経由しない経路で反応室１内に供給される構造である。配管４２の先端は、ウエハ５の中心を避ける位置に配置し、ウエハ５を回転することで、ウエハ５の全面に第２成膜原料２５を供給する。第２成膜原料２５をシャワーヘッド６とは別に、反応室１内に直接導入するのは、シャワーヘッド６内に残留する第１成膜原料１４と第２成膜原料２５が反応し、シャワーヘッド６内に反応生成物が堆積して異物の原因となる事を防止するためである。
【００３４】
第２成膜原料供給配管４２には第２ベント配管５１の一端が連結してあり、その他端は反応室１の排気配管７０に連結してある。また、第２成膜原料供給配管４２に第２ベント配管５１が連結する位置と反応室１との間の第２成膜原料供給配管４２に２個のバルブ１０２，１０３（例えば、空気圧作動バルブや電磁バルブ）を設け、さらに、バルブ１０２と１０３の間の第２成膜原料供給配管４２に第４ベント配管５３の一端が連結され、他端が排気配管７０に連結してある。
【００３５】
第２及び第４ベント配管５１、５３のコンダクタンスは配管の直径や長さ、図示しないが、バルブ、絞りなどを設けることで調整し、第２成膜原料供給配管４２のコンダクタンスに比べて小さくなるようにする。これを小さくする程、第２成膜原料２５を反応室１に導入する時に、第２及び第４ベント配管５１，５３を経由して排気（捨てる）される第２成膜原料２５の量を少なくすることができる。
【００３６】
気化器２６から反応室１に至る経路の第２成膜原料供給配管４２、第２及び第４ベント配管５１，５３、バルブ１０２，１０４は、気化した第２成膜原料２５が再液化しない様に所望の温度（成膜原料が気化状態を維持するより高く、かつ、成膜原料が熱分解する温度よりも低い温度）に加熱してある。
【００３７】
図２及び図３は、第１実施形態の第１成膜原料１４の反応室１への導入時と遮断時の第１成膜原料１４の流れを説明したものである。第２成膜原料２５の導入／遮断も同様なため省略してある。
【００３８】
図２を用いて原料導入時の成膜原料の流れを説明する。第１成膜原料１４を反応室１に導入する場合は、バルブ１００と１０１を開にする。この様にすると、前記した様に、第１成膜原料供給配管４１のコンダクタンスが、第１及び第３ベント配管５０，５２のコンダクタンスよりも大きいため、第１成膜原料供給部３１からの第１成膜原料１４の大部分は、第１成膜原料供給配管４１を経由して反応室１に供給されると同時に、第１ベント配管５０及び第３ベント配管５２を経由して少量の第１成膜原料が排気配管７０から排気される。
【００３９】
図３を用いて原料遮断時の成膜原料の流れを説明する。第１成膜原料１４の反応室１への導入を遮断する場合は、バルブ１００と１０１を閉にする。この様にすると、殆ど全ての第１成膜原料１４は第１ベント配管５０を経由して排気配管７０から排気され、反応室１に第１成膜原料１４が流入することはない。
【００４０】
図２及び図３に示す様な第１成膜原料１４の反応室１への導入と遮断を多数回（数万回程度）繰返すと、徐々にバルブ１００と１０１を閉じたときの遮断（シール）性能が低下し、微少リークが発生する様になる。この様な場合においても、第１実施形態によれば、バルブ１０１のコンダクタンスに比べて第３ベント配管５２のコンダクタンスが十分大きいため、バルブ１００からリークした第１成膜原料１４は、第３ベント配管５２を経由して排気配管７０から排気されるため、反応室１に第１成膜原料１４が流入することはない。そのため、バルブ１００と１０１は開閉回数で数百万回程度まで交換する必要が無くなる。
【００４１】
反応室１の内壁面２などのクリーニングガスと接触する部位は、クリーニングによるダメージを低減するために、クリーニングガスに対して耐性のある材料または表面処理（例えば、アルマイト処理、フッカニッケル不働態処理など）が施されている。
【００４２】
また、図１中の各バルブ（１００〜１０３）、ヒーター４、マスフローコントローラ（１５，１６，１９，２７，２９）、気化器（２０，２６）、真空ポンプ１２や、各部は、配線を省略してあるが図示していない制御装置により制御されている。もちろん、配線に限らず無線で制御信号を連絡するようにして制御しても良い。
【００４３】
図４はこのＣＶＤ装置での作業の流れを示したものである。図４に示す様に、このＣＶＤ装置では〔１〕成膜作業（複数枚ウエハ処理）、〔２〕クリーニング作業、〔３〕プリ成膜作業を順次繰り返す。
【００４４】
〔１〕成膜作業
まず、上記〔１〕成膜作業の手順について説明する。
▲１▼ウエハ導入と昇温
サセプター３をさげて、その上面位置が搬送口１０の水平面位置になる様にする。そして、ゲートバルブ１１を開けて、図示しない搬送アームでウエハ５を搬送口１０からサセプター３上に移動し、押上棒８を上方に移動させることで、ウエハ５を搬送アームから受け取り、搬送アームを反応室１外に移動すると共にゲートバルブ１１を閉じる。
【００４５】
次に、押上棒８を下げると共にサセプター３を成膜位置まで上方に移動させる。この時、サセプター３内に埋め込まれたヒーター４に給電線７から電力を供給することによりウエハ５を所望の温度（例えば１００〜５００℃）に上昇させる。また、反応室１の内壁面（反応室内壁面）２とシャワーヘッド６も、気化した成膜原料が再液化しない様に、所望の温度（成膜原料が気化状態を維持するより高く、かつ、成膜原料が熱分解する温度よりも低い温度（例えば、ＨｆＯ２膜をＨｆ（ＭＭＰ）４を用いて成膜する場合であれば、１８０〜２００℃）に、温調ユニット１３で所望の温度（〜２００℃）に上昇させておく。
【００４６】
次に、▲２▼の第１成膜原料の供給と遮断を行う。
▲２▼第１成膜原料の供給と遮断
第１成膜原料１４と不活性ガス（例えばＮ２ガス）１８を反応室１に導入するときは、バルブ１００と１０１を開にする。この時、必要に応じて、酸素などのガス２１などのガスを所望量マスフローコントローラ１９で反応室１内に導入しても良い。この時の反応室１内の圧力は、真空ポンプ１２で所望の圧力（数〜数１０００Ｐａ）に調整する。
【００４７】
この様にして、ウエハ５表面に第１成膜原料を均一に所望量（数原子層）付着させた後、第１成膜原料１４を遮断するためにバルブ１００と１０１を閉にする。この様にすると、気化器２０からの第１成膜原料は、第１ベント配管５０から排気配管７０を経由して排気される。その後、一定時間（数秒間）、反応室１内を不活性ガスでパージしたり、真空引きする。
【００４８】
次に、▲３▼の第２成膜原料の供給と遮断を行う。
▲３▼第２成膜原料の供給と遮断
第２成膜原料２５と不活性ガス（例えばＮ２ガス）１８を反応室１に導入するときは、バルブ１０２と１０３を開にする。この時、真空ポンプ１２で反応室１内を所望の圧力（数１００〜数１０００Ｐａ）にする。ウエハ５表面に付着した第１成膜原料１４と第２成膜原料２５を必要時間（数秒）反応させ、ウエハ５表面に金属酸化物を１〜２原子層堆積させた後、第２成膜原料２５を遮断するためにバルブ１０２と１０３を閉にする。この様にすると、気化器２６からの第２成膜原料は、第２ベント配管５１から排気配管７０を経由して排気される。その後、一定時間、反応室１内を不活性ガスでパージしたり、又は真空引きする。
【００４９】
上記▲２▼▲３▼のプロセスを複数回繰り返すことで堆積膜厚を増加させて行く。つまり、繰り返し回数によりウエハ５に所望の膜厚の薄膜を堆積させた後、反応室１からウエハ５を取出す。
▲４▼ウエハの取出し
以上の様に、ＡＬＤ法で所望量の膜厚（数ｎｍ）を堆積させ、反応室１内の残留ガスを排気した後、サセプター３をさげて、その上面位置が搬送口１０の水平面位置になる様にする。そして、押上棒８でウエハ５を上方に持ち上げる。
次に、ゲートバルブ１１を開けて、図示しない搬送アームを搬送口１０からサセプター３上に移動し、押上棒８を下方に移動させることで、ウエハ５を搬送アームに載せる。そして、搬送アームを反応室１外に移動すると共にゲートバルブ１１を閉じる。
【００５０】
複数回、この様な成膜処理作業を繰り返すと、反応室１の内壁面２にもウエハ５表面と同様に金属酸化物が堆積する。この堆積物は堆積量が増加するほど、熱応力や膜自身が持つ応力で壁面から剥がれ易くなる。剥がれた堆積物は、重力、静電気力、流体力でウエハ５表面に付着して、配線の断線や短絡を引き起こす。そのため、この様な事態になる前に、堆積物を除去して反応室１内を清浄化するためのクリーニング作業を実施する。
【００５１】
〔２〕クリーニング作業
上記〔２〕のクリーニング作業の手順について説明する。
【００５２】
サセプター３をさげて、その上面位置が搬送口１０の水平面位置になる様にする。そして、ゲートバルブ１１を開けて、図示しない搬送アームでアルミナ製等のカバーウエハを搬送口１０からサセプター３上に移動し、押上棒８を上方に移動させることで、カバーウエハを搬送アームから受け取り、搬送アームを反応室１外に移動すると共にゲートバルブ１１を閉じる。次に押上棒８を下げると共にサセプター３を成膜位置まで上方に移動させる。
【００５３】
この時、サセプター３内に埋め込まれたヒーター４に給電線７から電力を供給することによりサセプター３を所望の温度（２００〜７００℃程度）にする。同様に、反応室壁面２とシャワーヘッド６も温調ユニット１３で所望の温度（〜３００℃）にする。
【００５４】
この様な温度設定のもとで、図示しないがクリーニングガス供給部から活性化したＣｌなどを所望量反応室１内に導入すると共に真空ポンプ１２で反応室１内を所望の圧力（数１００〜数１００００Ｐａ）にして必要時間（数分）クリーニングする。
【００５５】
その後、サセプター３をさげて、その上面位置が搬送口１０の水平面位置になる様にする。そして、押上棒８でカバーウエハを上方に持ち上げる。
【００５６】
次に、ゲートバルブ１１を開けて、図示しない搬送アームを搬送口１０からサセプター３上に移動し、押上棒８を下方に移動させることで、カバーウエハを搬送アームに載せる。そして、搬送アームを反応室１外に移動すると共にゲートバルブ１１を閉じる。これで、クリーニング作業が終了する。
【００５７】
〔３〕プリ成膜作業
次に、上記〔３〕のプリ成膜作業を実施する。この作業の目的は、反応室１の内壁面２などに薄膜を成膜することにより、クリーニング後の反応室内壁面２の残留吸着ガスの封じ込めや表面を平滑にすることにより、以後の成膜の安定性を確保するためである。
【００５８】
以上説明した様に、第１実施形態によれば、長期間に亘って前記１００〜１０３のバルブを交換する必要がないため、装置メンテナンス期間の延伸を図ることができるため、装置稼働率が向上すると言う効果がある。
【００５９】
（第二実施形態）
図５は第２実施形態のＣＶＤ装置の構造と構成を示したものである。このＣＶＤ装置の主な構成要素は、反応室１、第１成膜原料供給部３１、第２成膜原料供給部３２、第１成膜原料供給部３１と反応室１とを連結する第１成膜原料供給配管４１、第２成膜原料供給部３２と反応室１とを連結する第２成膜原料供給配管４２、及び酸素などのガス２１を前記反応室１に供給するためのガス供給部である。
【００６０】
第１成膜原料供給部３１は第１成膜原料（例えば有機金属化合物（液体原料））１４を反応室１に送り込むために気化させるためのものである。Ｈｅガス１７の圧力で押し出された第１成膜原料１４  は液体マスフローコントローラ１５により、所望量が気化器２０に送り込まれる。送り込まれた第１成膜原料１４は、同様に、マスフローコントローラ１６により供給される所望量の不活性ガス１８と混ざり合い、高温に保持された気化器２０内の気化室に噴霧されて気化する。
【００６１】
この気化した第１成膜原料１４と不活性ガス（例えばＮ２ガス）１８は、第１成膜原料供給配管４１からシャワーヘッド６を経由して反応室１内に供給される構造である。第１成膜原料供給配管４１には第１ベント配管５０の一端が連結してあり、その他端は反応室１の排気配管７０に連結してある。さらに、前記第１ベント配管５０が前記第１成膜原料供給配管４１に連結する位置と前記反応室１との間の前記第１成膜原料供給配管４１に２つのバルブ１００，１０１（例えば、空気圧作動バルブや電磁バルブ）を設け、前記２つのバルブ１００と１０１との間の前記第１成膜原料供給配管４１に第１加圧配管５４が連結された構造である。
【００６２】
第１ベント配管５０のコンダクタンスは配管の直径や長さ、図示しないが、バルブ、絞りなどを設けることで調整し、第１成膜原料供給配管４１のコンダクタンスに比べて小さくなるようにする。これを小さくする程、第１成膜原料１４を反応室１に導入する時に、第１ベント配管５０を経由して排気（捨てる）される第１成膜原料１４の量を少なくすることができる。
【００６３】
気化器２０から反応室１に至る経路の第１成膜原料供給配管４１、第１ベント配管５０、排気配管７０、バルブ１００，１０１、第１加圧配管５４及びシャワーヘッド６は、気化した第１成膜原料１４が再液化しない様に所望の温度（成膜原料が気化状態を維持するより高く、かつ、成膜原料が熱分解する温度よりも低い温度（例えば、ＨｆＯ２膜をテトラキス（１−メトキシ−２−メチル−２−プロポキシ）ハフ二ウム〔  Ｈｆ（ＯＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＯＣＨ３）４  〕を用いて成膜する場合であれば、１８０〜２００℃）に加熱してある。
【００６４】
第２成膜原料供給部３２は第２成膜原料（例えばＨ２Ｏ）２５を反応室１に送り込むために気化させるためのものである。Ｈｅガス１７の圧力で押し出された第２成膜原料２５は液体マスフローコントローラ２７により、所望量が気化器２６に送り込まれる。送り込まれた第２成膜原料２５は、同様に、マスフローコントローラ２９により所望量の不活性ガス１８と混ざり合い、高温に保持された気化器２６内の気化室で気化する。
【００６５】
この気化した第２成膜原料２５と不活性ガス（例えばＮ２ガス）１８は第２成膜原料供給配管４２からシャワーヘッド６を経由しない経路で反応室１内に供給される構造である。第２成膜原料供給配管４２の先端は、ウエハ５の中心を避ける位置に配置し、ウエハ５を回転することで、ウエハ５の全面に第２成膜原料２５を供給する。第２成膜原料２５をシャワーヘッド６とは別に、反応室１内に直接導入するのは、シャワーヘッド６内に残留する第１成膜原料１４と第２成膜原料２５が反応し、シャワーヘッド６内に反応生成物が堆積して異物の原因となる事を防止するためである。
【００６６】
第２成膜原料供給配管４２には第２ベント配管５１の一端が連結してあり、その他端は反応室１の排気配管７０に連結してある。さらに、前記第２ベント配管５１が前記第２成膜原料供給配管４２に連結する位置と前記反応室１との間の前記第２成膜原料供給配管４２に２つのバルブ１０２，１０３（例えば、空気圧作動バルブや電磁バルブ）を設け、前記２つのバルブ１０２と１０３との間の前記第２成膜原料供給配管４２に第２加圧配管５５が連結された構造である。
【００６７】
第２ベント配管５１のコンダクタンスは配管の直径や長さ、図示しないが、バルブ、絞りなどを設けることで調整し、第２成膜原料供給配管４２のコンダクタンスに比べて小さくなるようにする。これを小さくする程、第２成膜原料２５を反応室１に導入する時に、第２ベント配管５１を経由して排気（捨てる）される第２成膜原料２５の量を少なくすることができる。
【００６８】
気化器２６から反応室１に至る経路の第２成膜原料供給配管４２、第２ベント配管５１、第２加圧配管５５、バルブ１０２と１０３は、気化した第２成膜原料２５が再液化しない様に所望の温度（成膜原料が気化状態を維持するより高く、かつ、成膜原料が熱分解する温度よりも低い温度）に加熱してある。
【００６９】
図６及び図７は、第２実施形態の第１成膜原料１４の反応室１への導入時と遮断時の第１成膜原料１４の流れを説明したものである。第２成膜原料２５の導入／遮断も同様なため省略してある。
【００７０】
図６を用いて原料導入時の成膜原料の流れを説明する。第１成膜原料１４を反応室１に導入する場合は、バルブ１００と１０１を開、バルブ１０４を閉にする。この様にすると、前記した様に、第１成膜原料供給配管４１のコンダクタンスが、第１ベント配管５０のコンダクタンスよりも大きいため、第１成膜原料供給部３１からの第１成膜原料１４の大部分は、第１成膜原料供給配管４１を経由して反応室１に供給されると同時に、第１ベント配管５０を経由して少量の第１成膜原料が排気配管７０から排気される。
【００７１】
図７を用いて原料遮断時の成膜原料の流れを説明する。第１成膜原料１４の反応室１への導入を遮断する場合はバルブ１００と１０１を閉、バルブ１０４を開にして窒素等の加圧（〜０．１ＭＰａ程度）ガスをバルブ１００と１０１間の第１成膜原料供給配管４１及び第１加圧配管５４内に封入する。この様にすると、殆ど全ての第１成膜原料１４は第１ベント配管５０を経由して排気配管７０から排気され、反応室１に第１成膜原料１４が流入することはない。
【００７２】
さらに、図６、図７に示す様な第１成膜原料１４の反応室１への導入と遮断を多数回（数万回程度）繰返すと、徐々にバルブ１００と１０１を閉じたときの遮断（シール）性能が低下し、微少リークが発生する様になる。この様な場合においても、第２実施形態によれば、前記した様に、バルブ１００と１０１間の第１成膜原料供給配管４１及び第１加圧配管５４内に加圧ガスが封入されているため、バルブ１００の上流側（第１成膜原料供給部３１側：一次側）の配管内圧力に比べて下流側（二次側）の圧力が高いため、加圧ガスが上流側に向かって微量流れるため、第１成膜原料１４がバルブ１００と１０１間に流入することはない。
この時、バルブ１０１から反応室１側に向かって、微量の加圧ガスが流れるが、第１成膜原料１４を遮断すると言う意味では全く問題ない。この様に、バルブ１００と１０１にリークが発生しても、第１成膜原料１４の供給と遮断が確実に行えるため、バルブ１００と１０１は開閉回数で数百万回程度まで交換する必要が無くなる。
【００７３】
反応室１の内壁面２などのクリーニングガスと接触する部位は、クリーニングによるダメージを低減するために、クリーニングガスに対して耐性のある材料または表面処理（例えば、アルマイト処理、フッカニッケル不働態処理など）が施されている。
【００７４】
また、図５中の各バルブ１００〜１０３、ヒーター４、マスフローコントローラ１５、１６、１９、２７、２９、気化器２０、２６、真空ポンプ１２や、各部は配線を省略してあるが図示していない制御装置により制御されている。もちろん、配線に限らず無線で制御信号を連絡するようにして制御しても良い。
【００７５】
図４はこのＣＶＤ装置での作業の流れを示したものである。図４に示す様に、このＣＶＤ装置では〔１〕成膜作業（複数枚ウエハ処理）、〔２〕クリーニング作業、〔３〕プリ成膜作業を順次繰り返す。
【００７６】
〔１〕成膜作業
まず、上記〔１〕の成膜作業の手順について説明する。
▲１▼ウエハ導入と昇温
サセプター３をさげて、その上面位置が搬送口１０の水平面位置になる様にする。そして、ゲートバルブ１１を開けて、図示しない搬送アームでウエハ５を搬送口１０からサセプター３上に移動し、押上棒８を上方に移動させることで、ウエハ５を搬送アームから受け取り、搬送アームを反応室１外に移動すると共にゲートバルブ１１を閉じる。次に押上棒８を下げると共にサセプター３を成膜位置まで上方に移動させる。この時、サセプター３内に埋め込まれたヒーター４に給電線７から電力を供給することによりウエハ５を所望の温度（例えば１００〜５００℃）に上昇させる。また、反応室壁面２とシャワーヘッド６も、気化した成膜原料が再液化しない様に、所望の温度（成膜原料が気化状態を維持するより高く、かつ、成膜原料が熱分解する温度よりも低い温度（例えば、ＨｆＯ２膜をＨｆ（ＭＭＰ）４を用いて成膜する場合であれば、１８０〜２００℃）に、温調ユニット１３で所望の温度（〜２００℃）に上昇させておく。
【００７７】
次に、▲２▼の第１成膜原料の供給と遮断を行う。
▲２▼第１成膜原料の供給と遮断
第１成膜原料１４と不活性ガス（例えばＮ２ガス）１８を反応室１に導入するときは、バルブ１００と１０１を開、バルブ１０４を閉にする。この時、必要に応じて、酸素などのガス２１などのガスを所望量マスフローコントローラ１９で反応室１内に導入しても良い。この時の反応室１内の圧力は、真空ポンプ１２で所望の圧力（数〜数１０００Ｐａ）に調整する。
【００７８】
この様にして、ウエハ５表面に第１成膜原料を均一に所望量（数原子層）付着させた後、第１成膜原料１４を遮断するためにバルブ１００と１０１を閉、バルブ１０４を開にする。この様にすると、気化器２０からの第１成膜原料は、第１ベント配管５０から排気配管７０を経由して排気される。その後、一定時間（数秒間）、反応室１内を不活性ガスでパージしたり、真空引きする。次に、▲３▼の第２成膜原料の供給と遮断を行う。
▲３▼第２成膜原料の供給と遮断
第２成膜原料２５と不活性ガス（例えばＮ２ガス）１８を反応室１に導入するときは、バルブ１０２と１０３を開、バルブ１０５を閉にする。この時、真空ポンプ１２で反応室１内を所望の圧力（数１００〜数１０００Ｐａ）にする。ウエハ５の表面に付着した第１成膜原料１４と第２成膜原料２５を必要時間（数秒）反応させ、ウエハ５の表面に金属酸化物を１〜２原子層堆積させた後、第２成膜原料２５を遮断するためにバルブ１０２と１０３を閉にする。この様にすると、気化器２６からの第２成膜原料は、第２ベント配管５１から排気配管７０を経由して排気される。その後、一定時間、反応室１内を不活性ガスでパージしたり、又は真空引きする。
【００７９】
上記▲２▼▲３▼のプロセスを複数回繰り返すことで堆積膜厚を増加させて行く。つまり、繰り返し回数によりウエハ５に所望の膜厚の薄膜を堆積させた後、反応室１からウエハ５を取出す。
▲４▼ウエハの取出し
以上の様に、ＡＬＤ法で所望量の膜厚（数ｎｍ）を堆積させ、反応室１内の残留ガスを排気した後、サセプター３をさげて、その上面位置が搬送口１０の水平面位置になる様にする。そして、押上棒８でウエハ５を上方に持ち上げる。次に、ゲートバルブ１１を開けて、図示しない搬送アームを搬送口１０からサセプター３上に移動し、押上棒８を下方に移動させることで、ウエハ５を搬送アームに載せる。そして、搬送アームを反応室１外に移動すると共にゲートバルブ１１を閉じる。
【００８０】
複数回、この様な成膜処理作業を繰り返すと、反応室１の内壁面２にもウエハ５の表面と同様に金属酸化物が堆積する。この堆積物は堆積量が増加するほど、熱応力や膜自身が持つ応力で壁面から剥がれ易くなる。剥がれた堆積物は、重力、静電気力、流体力でウエハ５の表面に付着して、配線の断線や短絡を引き起こす。そのため、この様な事態になる前に、堆積物を除去して反応室１内を清浄化するためのクリーニング作業を実施する。
【００８１】
〔２〕クリーニング作業
上記〔２〕のクリーニング作業の手順は第１実施形態と同様であるためここでは記述を省略する。
【００８２】
〔３〕プリ成膜作業
上記〔３〕のプリ成膜作業を実施する。
【００８３】
以上説明した様に、第２実施形態によれば、長期間に亘って前記１００〜１０３のバルブを交換する必要がないため、装置メンテナンス期間の延伸を図ることができるため、装置稼働率が向上すると言う効果がある。
【００８４】
（第三実施形態）
図８は第３実施形態のＣＶＤ装置の構造と構成を示したものである。このＣＶＤ装置の主な構成要素は、反応室１、第１成膜原料供給部３１、第２成膜原料供給部３２、第１成膜原料供給部３１と反応室１とを連結する第１成膜原料供給配管４１、第２成膜原料供給部３２と反応室１とを連結する第２原料供給配管４２、及び酸素などのガス２１を前記反応室１に供給するためのガス供給部である。
【００８５】
第１成膜原料供給部３１は第１成膜原料（例えば有機金属化合物（液体原料））１４を反応室１に送り込むために気化させるためのものである。Ｈｅガス１７の圧力で押し出された第１成膜原料１４  は液体マスフローコントローラ１５により、所望量が気化器２０に送り込まれる。送り込まれた第１成膜原料１４は、同様に、マスフローコントローラ１６により供給される所望量の不活性ガス１８と混ざり合い、高温に保持された気化器２０内の気化室に噴霧されて気化する。
【００８６】
この気化した第１成膜原料１４と不活性ガス（例えばＮ２ガス）１８は、第１成膜原料供給配管４１からシャワーヘッド６を経由して反応室１内に供給される構造である。第１成膜原料供給配管４１には第１ベント配管５０の一端が連結してあり、その他端は反応室１の排気配管７０に連結してある。さらに、前記第１ベント配管５０に集合バルブ１０７（例えば、空気圧作動バルブや電磁バルブ）と、前記第１ベント配管５０が前記第１成膜原料供給配管４１に連結する位置と前記反応室１との間の前記第１成膜原料供給配管４１に集合バルブ１０６（例えば、空気圧作動バルブや電磁バルブ）を設けた構造である。
【００８７】
気化器２０から反応室１に至る経路の第１成膜原料供給配管４１、第１ベント配管５０、排気配管７０、集合バルブ１０６、１０７及びシャワーヘッド６は、気化した第１成膜原料１４が再液化しない様に所望の温度（成膜原料が気化状態を維持するより高く、かつ、成膜原料が熱分解する温度よりも低い温度（例えば、ＨｆＯ２膜をテトラキス（１−メトキシ−２−メチル−２−プロポキシ）ハフ二ウム〔  Ｈｆ（ＯＣ（ＣＨ３）２ＣＨ２ＯＣＨ３）４  〕を用いて成膜する場合であれば、１８０〜２００℃）に加熱してある。
【００８８】
この様な構造にし、前記第１ベント配管５０に設けた前記集合バルブ（Ａ，Ｂ，Ｃ）１０７と前記第１成膜原料供給配管４１に設けた前記集合バルブ（ａ，ｂ，ｃ）１０６を、Ａとａ、Ｂとｂ、Ｃとｃの様に組み合わせ、規定回数又は規定期間使用した後、順次、バルブの組み合わせを変えて使用し、使用しないバルブは全て開にする様にする。
【００８９】
この様にして、まず、前記第１成膜原料１４を前記反応室１に供給する場合には、前記第１成膜原料供給配管４１に設けた集合バルブ１０６のａを開にし、前記第１ベント配管５０に設けた集合バルブのＡを閉にする。供給を停止する場合には、前記第１成膜原料供給配管４１に設けた集合バルブ１０６のａを閉にし、前記第１ベント配管５０に設けた前記集合バルブ１０７のＡを開にする。
【００９０】
第２成膜原料供給部３２は第２成膜原料（例えばＨ２Ｏ）２５を反応室１に送り込むために気化させるためのものである。Ｈｅガス１７の圧力で押し出された第２成膜原料２５は液体マスフローコントローラ２７により、所望量が気化器２６に送り込まれる。送り込まれた第２成膜原料２５は、同様に、マスフローコントローラ２９により所望量の不活性ガス２８と混ざり合い、高温に保持された気化器２６内の気化室で気化する。
【００９１】
この気化した第２成膜原料２５と不活性ガス（例えばＮ２ガス）１８は第２成膜原料供給配管４２からシャワーヘッド６を経由しない経路で反応室１内に供給される構造である。配管４２の先端は、ウエハ５の中心を避ける位置に配置し、ウエハ５を回転することで、ウエハ５の全面に第２成膜原料を供給する。第２成膜原料をシャワーヘッド６とは別に、反応室１内に直接導入するのは、シャワーヘッド６内に残留する第１成膜原料１４と第２成膜原料２５が反応し、シャワーヘッド６内に反応生成物が堆積して異物の原因となる事を防止するためである。
【００９２】
第２成膜原料供給配管４２には第２ベント配管５１の一端が連結してあり、その他端は反応室１の排気配管７０に連結してある。さらに、前記第２ベント配管５１に集合バルブ１０９が設けられ、前記第２ベント配管５１が前記第２成膜原料供給配管４２に連結する位置と前記反応室１との間の前記第２成膜原料供給配管４２に集合バルブ１０８（例えば、空気圧作動バルブや電磁バルブ）を設けた構造である。
【００９３】
気化器２６から反応室１に至る経路の第２成膜原料供給配管４２、第２ベント配管５１、バルブ１０８と１０９は、気化した第２成膜原料２５が再液化しない様に所望の温度（成膜原料が気化状態を維持するより高く、かつ、成膜原料が熱分解する温度よりも低い温度）に加熱してある。
【００９４】
この様な構造にし、前記第２ベント配管５１に設けた前記集合バルブ（Ａ，Ｂ，Ｃ）１０９と前記第２成膜原料供給配管４２に設けた前記集合バルブ（ａ，ｂ，ｃ）１０８を、Ａとａ、Ｂとｂ、Ｃとｃの様に組み合わせ、規定回数又は規定期間使用した後、順次、バルブの組み合わせを変えて使用し、使用しないバルブは全て開にする様にする。
【００９５】
この様にして、まず、前記第２成膜原料２５を前記反応室１に供給する場合には、前記第２成膜原料供給配管４２に設けた前記集合バルブ１０８のａを開にし、前記第２ベント配管５１に設けた前記集合バルブのＡを閉にする。供給を停止する場合には、前記第２成膜原料供給配管４２に設けた集合バルブ１０８のａを閉にし、前記第２ベント配管５１に設けた集合バルブ１０９のＡを開にする。
【００９６】
尚、本実施形態では、集合バルブ１０６〜１０９は、複数のバルブが直列に配置されているが、もちろん、並列配置でも良いことは言うまでもない。
【００９７】
反応室１の内壁面２などのクリーニングガスと接触する部位は、クリーニングによるダメージを低減するために、クリーニングガスに対して耐性のある材料または表面処理（例えば、アルマイト処理、フッカニッケル不働態処理など）が施されている。
【００９８】
また、図８中の各バルブ１００〜１０３、集合バルブ１０６〜１０９、ヒーター４、マスフローコントローラ１５，１６，１９，２７，２９、気化器２０，２６、真空ポンプ１２や、各部は配線を省略してあるが図示していない制御装置により制御されている。もちろん、配線に限らず無線で制御信号を連絡するようにして制御しても良い。
【００９９】
図４はこのＣＶＤ装置での作業の流れを示したものである。図４に示す様に、このＣＶＤ装置では〔１〕成膜作業（複数枚ウエハ処理）、〔２〕クリーニング作業、〔３〕プリ成膜作業を順次繰り返す。
【０１００】
〔１〕成膜作業
まず、上記〔１〕の成膜作業の手順について説明する。
▲１▼ウエハ導入と昇温
サセプター３をさげて、その上面位置が搬送口１０の水平面位置になる様にする。そして、ゲートバルブ１１を開けて、図示しない搬送アームでウエハ５を搬送口１０からサセプター３上に移動し、押上棒８を上方に移動させることで、ウエハ５を搬送アームから受け取り、搬送アームを反応室１外に移動すると共にゲートバルブ１１を閉じる。次に押上棒８を下げると共にサセプター３を成膜位置まで上方に移動させる。この時、サセプター３内に埋め込まれたヒーター４に給電線７から電力を供給することによりウエハ５を所望の温度（例えば１００〜５００℃）に上昇させる。また、反応室１の内壁面（反応室内壁面）２とシャワーヘッド６も、気化した成膜原料が再液化しない様に、所望の温度（成膜原料が気化状態を維持するより高く、かつ、成膜原料が熱分解する温度よりも低い温度（例えば、ＨｆＯ２膜をＨｆ（ＭＭＰ）４を用いて成膜する場合であれば、１８０〜２００℃）に、温調ユニット１３で所望の温度（〜２００℃）に上昇させておく。
【０１０１】
次に、▲２▼の第１成膜原料の供給と遮断を行う。
▲２▼第１成膜原料の供給と遮断
第１成膜原料１４と不活性ガス（例えばＮ２ガス）１８を反応室１に導入するときは、バルブ１０６を開、バルブ１０７を閉にする。この時、必要に応じて、酸素などのガス２１などのガスを所望量マスフローコントローラ１９で反応室１内に導入しても良い。この時の反応室１内の圧力は、真空ポンプ１２で所望の圧力（数〜数１０００Ｐａ）に調整する。
【０１０２】
この様にして、ウエハ５表面に第１成膜原料を均一に所望量（数原子層）付着させた後、第１成膜原料１４を遮断するために集合バルブ１０６を閉、集合バルブ１０７を開にする。この様にすると、気化器２０からの第１成膜原料は、第１ベント配管５０から排気配管７０を経由して排気される。その後、一定時間（数秒間）、反応室１内を不活性ガスでパージしたり、真空引きする。次に、▲３▼の第２成膜原料の供給と遮断を行う。
▲３▼第２成膜原料の供給と遮断
第２成膜原料２５と不活性ガス（例えばＮ２ガス）１８を反応室１に導入するときは、集合バルブ１０８を開、集合バルブ１０９を閉にする。この時、真空ポンプ１２で反応室１内を所望の圧力（数１００〜数１０００Ｐａ）にする。ウエハ５の表面に付着した第１成膜原料１４と第２成膜原料２５を必要時間（数秒）反応させ、ウエハ５の表面に金属酸化物を１〜２原子層堆積させた後、第２成膜原料２５を遮断するために集合バルブ１０８を閉、集合バルブ１０９を開にする。この様にすると、気化器２６からの第２成膜原料は、第２ベント配管５１から排気配管７０を経由して排気される。その後、一定時間、反応室１内を不活性ガスでパージしたり、又は真空引きする。
【０１０３】
上記▲２▼▲３▼のプロセスを複数回繰り返すことで堆積膜厚を増加させて行く。つまり、繰り返し回数によりウエハ５に所望の膜厚の薄膜を堆積させた後、反応室１からウエハ５を取出す。
▲４▼ウエハの取出し
以上の様に、ＡＬＤ法で所望量の膜厚（数ｎｍ）を堆積させ、反応室１内の残留ガスを排気した後、サセプター３をさげて、その上面位置が搬送口１０の水平面位置になる様にする。そして、押上棒８でウエハ５を上方に持ち上げる。次に、ゲートバルブ１１を開けて、図示しない搬送アームを搬送口１０からサセプター３上に移動し、押上棒８を下方に移動させることで、ウエハ５を搬送アームに載せる。そして、搬送アームを反応室１外に移動すると共にゲートバルブ１１を閉じる。
【０１０４】
複数回、この様な成膜処理作業を繰り返すと、反応室１の内壁面２にもウエハ５表面と同様に金属酸化物が堆積する。この堆積物は堆積量が増加するほど、熱応力や膜自身が持つ応力で壁面から剥がれ易くなる。剥がれた堆積物は、重力、静電気力、流体力でウエハ５表面に付着して、配線の断線や短絡を引き起こす。
そのため、この様な事態になる前に、堆積物を除去して反応室１内を清浄化するためのクリーニング作業を実施する。
【０１０５】
〔２〕クリーニング作業
上記〔２〕のクリーニング作業の手順は第１実施形態と同様であるためここでは記述を省略する。
【０１０６】
〔３〕プリ成膜作業
上記〔３〕のプリ成膜作業を実施する。
【０１０７】
以上説明した様に、第３実施形態によれば、長期間に亘って前記１０６〜１０９のバルブを交換する必要がないため、装置メンテナンス期間の延伸を図ることができるため、装置稼働率が向上すると言う効果がある。
【０１０８】
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。
【０１０９】
【発明の効果】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
【０１１０】
本発明により、バルブ等の交換頻度が大幅に低下するため、稼働率の高い成膜装置及びその形成方法を提供することができると言う効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態であるＣＶＤ装置の主要部を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態の成膜原料導入時のガス流れ説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態の成膜原料遮断時のガス流れ説明図である。
【図４】本発明のＣＶＤ装置の成膜作業の流れを示す作業流れ図である。
【図５】本発明の第２実施形態であるＣＶＤ装置の主要部を示す断面図である。
【図６】本発明の第２実施形態の成膜原料導入時のガス流れ説明図である。
【図７】本発明の第２実施形態の成膜原料遮断時のガス流れ説明図である。
【図８】本発明の第３実施形態であるＣＶＤ装置の主要部を示す断面図である。
【符号の説明】
１…反応室、２…内壁面（反応室内壁面）、３…サセプター、４…ヒーター、５…ウエハ、６…シャワーヘッド、７…給電線、８…押上棒、９…ベローズ、１０…搬送口、１１…ゲートバルブ、１２…真空ポンプ、１３…温調ユニット、１４…第１成膜原料、１５…液体マスフローコントローラ、１６…マスフローコントローラ、１７…Ｈｅガス、１８…不活性ガス、１９…マスフローコントローラ、２０…気化器、２１…ガス、２５…第２成膜原料、２６…気化器、２７…液体マスフローコントローラ、２９…マスフローコントローラ、３１…第１成膜原料供給部、３２…第２成膜原料供給部、４１…第１成膜原料供給配管、４２…第２成膜原料供給配管、５０…第１ベント配管、５１…第２ベント配管、５２…第３ベント配管、５３…第４ベント配管、５４…第１加圧配管、５５…第２加圧配管、７０…排気配管、１００，１０１，１０２，１０３，１０４，１０５…バルブ、１０６，１０７，１０８，１０９…集合バルブ
【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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