本發(fā)明涉及在用于在形成為真空氣氛的處理容器內(nèi)對基板進(jìn)行成膜處理的氣體供給裝置、以及氣體供給裝置所使用的閥裝置。

背景技術(shù)：

作為對基板、即半導(dǎo)體晶片(以下稱為“晶片”)進(jìn)行成膜的手法，已知向晶片交替多次地供給原料氣體、和與原料氣體反應(yīng)的反應(yīng)氣體，使反應(yīng)生成物的分子層在晶片的表面堆積而得到薄膜的ALD(Atomic Layer Deposition：原子層沉積)法。

在ALD法中，需要在原料氣體的供給與反應(yīng)氣體的供給之間用于對處理氣氛進(jìn)行置換的置換氣體的供給，為了獲得高處理能力，迅速地進(jìn)行氣氛置換是非常重要的。例如，在專利文獻(xiàn)1中公開了為了防止其他的處理氣體侵入處理氣體的流路，經(jīng)常流通不活潑氣體，在停止處理氣體時將該不活潑氣體用作置換氣體，進(jìn)行處理容器的處理氣體的置換的方法。在這種情況下，為了提高處理氣體的置換效率，列舉了增加不活潑氣體的流量的方法，但是在增加了不活潑氣體的流量時，可能因處理氣體的氣體分壓下降而導(dǎo)致堆積速度下降。

另外，在處理容器內(nèi)，為了抑制基于處理氣體的吸附或再液化而產(chǎn)生顆粒，利用加熱機構(gòu)進(jìn)行加熱。但是，在增大置換氣體的流量時，容易被置換氣體冷卻，存在處理氣體在氣體接觸部位吸附并殘留，發(fā)生再液化、再固化的問題。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2009－038408號公報：第0038段

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明想要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明是在這樣的背景下完成的，其目的在于提供一種在將互不相同的處理氣體交替多次向基板供給而進(jìn)行成膜時，能夠抑制氣體接觸部位的冷卻、并且增大置換氣體的流量，有助于提高處理能力的技術(shù)。

另外，本發(fā)明的另一目的在于提供一種適合于上述技術(shù)的實施的閥裝置。

用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案

本發(fā)明的氣體供給裝置是用于向放置有基板的形成為真空氣氛的處理容器內(nèi)依次多次循環(huán)供給作為處理氣體的第一反應(yīng)氣體、用于對氣氛進(jìn)行置換的置換氣體和作為處理氣體的第二反應(yīng)氣體的氣體供給裝置，上述氣體供給裝置包括：

用于對上述處理容器內(nèi)供給上述處理氣體的處理氣體流路；

用于對上述處理容器供給上述置換氣體的置換氣體流路；和

為了對上述置換氣體進(jìn)行加熱而設(shè)置在上述置換氣體流路的置換氣體加熱部。

本發(fā)明的閥裝置是在第一閥室內(nèi)開閉流路的第一閥體部、和在第二閥室內(nèi)開閉流路的第二閥體部連通設(shè)置的閥裝置，上述閥裝置包括：

第一氣體導(dǎo)入口、第二氣體導(dǎo)入口和氣體排出口；

從上述第一氣體導(dǎo)入口與上述第一閥室連接，由上述第一閥體部開閉的第一氣體流路；

從上述第一閥室至上述氣體排出口的氣體排出流路；

從上述第二氣體導(dǎo)入口經(jīng)由節(jié)流孔(orifice)，以不由上述第一閥體部和第二閥體部每一個開閉的方式與上述氣體排出流路連通的第二氣體流路；和

從上述第二氣體導(dǎo)入口經(jīng)由上述第二閥室，以與上述第二氣體流路中的上述節(jié)流孔的下游側(cè)合流方式形成并且由上述第二閥體部開閉的旁通流路。

發(fā)明效果

本發(fā)明中，在將互不相同的處理氣體交替多次向基板供給而進(jìn)行成膜時，在一種處理氣體的供給與另一種處理氣體的供給之間，預(yù)先置換氣體加熱部將供給至處理容器內(nèi)的氣氛置換用的置換氣體加熱。因此，能夠抑制處理容器的內(nèi)壁或基板等氣體接觸部位的冷卻、并且增大置換氣體的流量，因而能夠縮短氣氛置換所需要的時間，有助于處理能力的提高，并且能夠抑制因氣體接觸部位的冷卻而發(fā)生的反應(yīng)生成物附著等的不良情況。

附圖說明

圖1是具備本發(fā)明的實施方式所使用的氣體供給裝置的ALD裝置的截面圖。

圖2是表示本發(fā)明的實施方式的閥裝置的截面圖。

圖3是表示本發(fā)明的實施方式的氣體供給順序的時序圖。

圖4是表示利用本發(fā)明的實施方式的氣體供給裝置供給氣體的說明圖。

圖5表示利用上述閥裝置供給氣體的說明圖。

圖6是表示利用本發(fā)明的實施方式的氣體供給裝置供給氣體的說明圖。

圖7是表示利用上述閥裝置供給氣體的說明圖。

圖8是表示利用本發(fā)明的實施方式的氣體供給裝置供給氣體的說明圖。

圖9是表示利用上述閥裝置供給氣體的說明圖。

圖10是表示利用本發(fā)明的實施方式的氣體供給裝置供給氣體的說明圖。

圖11是表示利用本發(fā)明的實施方式的氣體供給裝置供給氣體的說明圖。

圖12是表示本發(fā)明的實施方式所使用的閥裝置的其他示例的截面圖。

具體實施方式

對將本發(fā)明的實施方式所涉及的氣體供給裝置應(yīng)用于對基板進(jìn)行成膜的成膜裝置ALD裝置的實施方式進(jìn)行說明。圖1表示ALD裝置的整體結(jié)構(gòu)。該ALD裝置由裝置主體部分200和氣體供給裝置100構(gòu)成，向作為基板的晶片W的表面交替地供給TiCl₄氣體和NH₃氣體，構(gòu)成為通過ALD法形成TiN膜的裝置。

裝置主體部分200具備作為真空腔室的處理容器10，在處理容器10內(nèi)，在對晶片W進(jìn)行成膜處理的處理位置與進(jìn)行晶片W的交接的交接位置之間，設(shè)置有經(jīng)由升降軸23通過升降機構(gòu)24升降的載置臺2，在載置臺2內(nèi)埋設(shè)置有加熱器21。在交接位置，在利用推起機構(gòu)28通過形成在載置臺2的孔部22將晶片W推起的例如3根推起銷27和由閘閥12開閉的搬入搬出口11進(jìn)入的外部的例如真空搬送室內(nèi)設(shè)置的搬送機構(gòu)(未圖示)之間，進(jìn)行晶片W的交接。

圖1表示載置臺2置于處理位置的狀態(tài)，通過載置臺2、設(shè)置在載置臺2周圍的筒狀的罩部件20和處理容器10側(cè)的環(huán)狀的分割部件45，隔著間隙33分割成載置臺2的上方側(cè)的空間和下方側(cè)的空間。處理容器10的天井部3的下表面從中央部傾斜地向下方側(cè)擴展，從而形成扁平的圓錐狀的空間，天井部3與載置臺2之間成為處理空間30。在天井部3的中央部形成有在厚度方向貫穿的2條氣體供給路徑31、32，在氣體供給路徑31、32的下方，例如水平地設(shè)置有用于使從氣體供給路徑31、32排出的氣體在處理空間30內(nèi)分散的分散板36。

在包圍處理空間30的周圍的方式設(shè)置有彎曲成圓環(huán)狀構(gòu)成的排氣管4。排氣管4的內(nèi)周面?zhèn)仍谡麄€圓周方向開口，從處理空間30流出的氣體向排氣管4內(nèi)排出。在排氣管的外周面?zhèn)?，?jīng)由貫穿處理容器10的排氣口41連接有排氣管42。排氣管42從排氣口41側(cè)起設(shè)置有壓力調(diào)節(jié)部43、開關(guān)閥44，與真空排氣泵40連接。

另外，在處理容器10的側(cè)壁內(nèi)或天井部3的內(nèi)部，設(shè)置有未圖示的加熱器等的升溫機構(gòu)，天井部3和處理容器10的內(nèi)表面的溫度例如被設(shè)定為150℃。由此，能夠抑制例如處理容器10的內(nèi)部處理氣體的吸附。

氣體供給路徑31、32連接有氣體供給裝置100，該氣體供給裝置100用于供給原料氣體TiCl₄氣體、反應(yīng)氣體NH₃氣體、和作為防止逆流用氣體或置換氣體的不活潑氣體例如N₂氣體。原料氣體TiCl₄氣體相當(dāng)于第一反應(yīng)氣體，反應(yīng)氣體NH₃氣體相當(dāng)于第二反應(yīng)氣體。

氣體供給裝置100具備：用于供給TiCl₄氣體的作為原料氣體流路的TiCl₄氣體流路80、用于供給NH₃氣體的作為反應(yīng)氣體流路的NH₃氣體流路82、和用于供給N₂氣體的2個N₂氣體流路8、81。

N₂氣體流路8從上游側(cè)設(shè)置有N₂氣體供給源83、壓力調(diào)節(jié)部85、主閥V3和置換氣體加熱部54，下游側(cè)與閥裝置1連接。另外，N₂氣體流路81同樣從上游側(cè)起設(shè)置有N₂氣體供給源84、壓力調(diào)節(jié)部86、主閥V6、置換氣體加熱部64，下游側(cè)與閥裝置1連接。置換氣體加熱部54、64具備：以氣體呈螺旋狀流通的方式形成的圓筒狀的容器；和從流路的外部對流路內(nèi)進(jìn)行加熱的加熱器，將N₂氣體加熱到例如180℃～300℃。

在TiCl₄氣體流路80設(shè)置有TiCl₄儲存部87，通過未圖示的加熱器加熱至80～90℃，TiCl₄以液體的狀態(tài)被儲存。另外，TiCl₄儲存部87連接有載氣供給部90，以通過從該載氣供給部90供給的N₂氣體等(例如流量50sccm)供給儲存在TiCl₄儲存部87內(nèi)的原料的方式構(gòu)成。并且，設(shè)置有控制載氣流量的流量調(diào)節(jié)部91，通過載氣的流量來調(diào)節(jié)TiCl₄氣體的氣化量和流量。NH₃氣體流路82從上游側(cè)起設(shè)置有NH₃氣體供給源89、流量調(diào)節(jié)部88。TiCl₄儲存部87的下游側(cè)和NH₃氣體流路82中的流量調(diào)節(jié)部88的下游側(cè)與閥裝置1連接。

在圖1中虛線所圍起來的部分以配管圖的方式表示閥裝置1內(nèi)的流路等，圖2表示閥裝置1的構(gòu)造。閥裝置1構(gòu)成為，例如由不銹鋼等構(gòu)成的大致為長方體形狀的塊體7內(nèi)形成有構(gòu)成氣體流路的孔路，并且形成有與孔路連接的、由第一和第二閥座57a、57b以及第一和第二閥體部59a、59b構(gòu)成的流路開關(guān)部，形成為一個部件。在圖1中，將由閥裝置1內(nèi)的第一閥座57a和第一閥體部59a構(gòu)成的相當(dāng)于流路開關(guān)部的部分表示為閥V1，將由第二閥座57b和第二閥體部59b構(gòu)成的相當(dāng)于流路開關(guān)部的部分表示為閥V2。并且，將NH₃供給系側(cè)相當(dāng)于閥V1的部分表示為閥V4，將相當(dāng)于閥V2的部分表示為閥V5。

閥裝置1中，與TiCl₄氣體流路80合流的例如說TiCl₄氣體類部位如圖2所示，構(gòu)成為具備2連閥的結(jié)構(gòu)體，并且與NH₃氣體流路82合流的例如說由NH₃氣體類部位構(gòu)成的部位，也構(gòu)成為與圖2所示的結(jié)構(gòu)體同樣的結(jié)構(gòu)體。由NH₃氣體類部位構(gòu)成的結(jié)構(gòu)體，在本示例中與構(gòu)成圖2所示的TiCl₄氣體類部位的結(jié)構(gòu)體在紙面的左右方向并排地形成一體。因此，該閥裝置1可以為具備由2個具有2連閥的結(jié)構(gòu)體構(gòu)成的4連閥的結(jié)構(gòu)體。形成TiCl₄氣體類部位的結(jié)構(gòu)體相當(dāng)于第一閥部，形成NH₃氣體類部位的結(jié)構(gòu)體相當(dāng)于第二閥部。因此，對于閥裝置1的構(gòu)造，參照圖2僅對形成TiCl₄氣體類部位的結(jié)構(gòu)體(第一閥)進(jìn)行說明。

閥裝置1具備塊體7，在塊體7的側(cè)面左右并列設(shè)置有導(dǎo)入TiCl₄氣體的作為第一氣體導(dǎo)入口的TiCl₄氣體導(dǎo)入口74和導(dǎo)入N₂氣體的作為第二導(dǎo)入口的N₂氣體導(dǎo)入口75。

塊體7形成有TiCl₄氣體導(dǎo)入口74向側(cè)面開口、并向上方延伸的處理氣體流路5。并且，在塊體7的內(nèi)部形成有作為第一反應(yīng)氣體流路的處理氣體流路5在其底面開口的圓筒狀的第一閥室58a。在第一閥室58a以將處理氣體流路5的開口的周圍包圍的方式設(shè)置有環(huán)狀的第一閥座57a，配置有開關(guān)第一閥座57a的第一閥體部59a。第一閥體部59a與配置于塊體7的上面?zhèn)鹊尿?qū)動部72a連接，驅(qū)動部72a使第一閥體部59a在第一閥室58a內(nèi)升降。第一閥體部59a為圓柱的前端以前端側(cè)呈曲面的方式配置的形成為半球狀的蘑菇狀的部件，以前端朝向下方的方式配置。

并且，氣體排出流路55從第一閥室58a的底面的周緣部向下方延伸，氣體排出流路55貫穿塊體7的下表面，與作為氣體排出口的氣體排出口76連接。

塊體7形成有N₂氣體導(dǎo)入口75向側(cè)面開口、并向上方延伸的圖1中所示的旁通流路51。塊體7的內(nèi)部形成有旁通流路51在其底面開口的圓筒狀的第二閥室58b。在第二閥室58b以將旁通流路51的開口的周圍包圍的方式設(shè)置有環(huán)狀的第二閥座57b，配置由開關(guān)第二閥座57b的第二閥體部59b。第二閥體部59b與配置于塊體7的上面?zhèn)鹊尿?qū)動部72b連接，驅(qū)動部72b使第二閥體部59b在第二閥室58b內(nèi)升降。

另外，第二閥室58b中的旁通流路51的開口部由圓板狀的節(jié)流孔形成部件53a堵住，節(jié)流孔形成部件53a形成有口徑0.1～1.0mm的構(gòu)成節(jié)流孔53的孔部。并且，節(jié)流孔形成部53a可以兼用作第二閥座57b。

并且，塊體7形成有從N₂氣體導(dǎo)入口75向斜上方延伸、與第二閥室58b的周緣部連接的N₂氣體導(dǎo)入路50。第二閥室58b中的N₂氣體導(dǎo)入路50的開口部由圓板狀的節(jié)流孔形成部件52a封閉，節(jié)流孔形成部件52a形成有口徑0.1～1.0mm的構(gòu)成節(jié)流孔52的孔部。并且，在第二閥室58b的底面的周緣部形成有向斜下方延伸、之后其方向變?yōu)樾鄙戏?、與第一閥室58a的底面的周緣部連接的V字流路56。

在閥裝置1中，TiCl₄氣體導(dǎo)入口74→第一閥室58a→氣體排出流路55→氣體排出口76的流路相當(dāng)于圖1所示的TiCl₄氣體流路80中的從TiCl₄氣體導(dǎo)入口74到氣體排出口76的部分。另外，N₂氣體導(dǎo)入口75→N₂氣體導(dǎo)入路50和旁通流路51→第二閥室58b→V字流路56→第一閥室58a→氣體排出流路55→氣體排出口76的流路相當(dāng)于圖1所示的N₂氣體流路8中的從N₂氣體導(dǎo)入口75到氣體排出口76的部分。

其中，在后述的作用的說明中，將閥V1(V2)打開是指第一閥體部59a(第二閥體部59b)離開第一閥座57a(第二閥座57b)的狀態(tài)。另外，將閥V1(V2)關(guān)閉是指第一閥體部59a(第二閥體部59b下降，落于第一閥座57a(第二閥座57b)的狀態(tài)。

設(shè)置于NH₃氣體流路82與N₂氣體流路81所合流的部位的閥裝置1，如圖1所示，第一氣體導(dǎo)入口為NH₃氣體導(dǎo)入口78，供給NH₃氣體代替TiCl₄氣體，除此之外，閥裝置1相對于圖2中的I－I'線呈鏡面對稱。其中，圖1中的79是氣體排出口、77是N₂氣體導(dǎo)入口、60是N₂氣體導(dǎo)入路、63是設(shè)置于旁通流路61的節(jié)流孔。并且，閥裝置1設(shè)置有具備例如將塊體7的周圍包圍的鋁套管和覆套加熱器的加熱機構(gòu)71，閥裝置1中的氣體的流路的壁面的溫度例如被加熱到150℃。

ALD裝置還具備控制部9。該控制部9例如由計算機構(gòu)成，具備程序、存儲器、CPU。程序中編入了步驟S組，以實施后述的作用說明中的一系列的動作，按照程序，進(jìn)行各閥V1～V6的開關(guān)、各氣體的流量的調(diào)節(jié)、處理容器10內(nèi)的壓力的調(diào)節(jié)等。該程序存儲在計算機存儲介質(zhì)中，例如存儲在軟盤、光盤、硬盤、光磁盤等中，由控制部9實施。

接著對本發(fā)明的實施方式的作用進(jìn)行說明。圖3是表示ALD成膜工序中的各閥V1～V6的開關(guān)(氣體的供給、停止)的時序圖。另外，圖4、圖6、圖8、圖10和圖11是表示從氣體供給裝置100向處理容器10內(nèi)供給氣體的狀態(tài)的說明圖，圖5、圖7和圖9表示氣體供給時的閥裝置1的動作。另外，在圖4、圖6、圖8、圖10和圖11中，為了便于理解記載內(nèi)容，裝置主體部200簡化記載。并且，關(guān)于節(jié)流孔53的開口直徑，夸張記載。并且，在圖4以后的表示氣體供給的說明圖中，關(guān)閉的閥簡記為陰影。

首先，晶片W通過外部的未圖示的真空搬送室內(nèi)的搬送機構(gòu)載置在載置臺2上之后，將閘閥12關(guān)閉，晶片W被設(shè)置于載置臺2的加熱器21例如加熱到350℃。另外，通過設(shè)置于處理容器10的未圖示的加熱器，處理容器10的壁面的溫度例如設(shè)定為170℃。

接著，在圖3所示的時刻t0，如圖4所示，將N₂氣體流路8、81的主閥V3、V6打開。此時雖然閥V2關(guān)閉，但由圖5可知，從N₂氣體導(dǎo)入口75流入閥裝置1內(nèi)的N₂氣體通過N₂氣體導(dǎo)入路50、節(jié)流孔52和第二閥室58b、V字流路56、第一閥室58a、氣體排出流路55、氣體排出口76。因此，N₂氣體從N₂氣體供給源83、84分別經(jīng)由N₂氣體流路8、81和氣體供給路徑31、32被供給至處理容器10內(nèi)。N₂氣體導(dǎo)入路50和節(jié)流孔52相當(dāng)于第一不活潑氣體流路。N₂氣體被置換氣體加熱部54、64被加熱到例如300℃，并且各N₂氣體流路8、81均被設(shè)定為例如3000sccm的流量。

接著，使載置臺2上升至圖1中實現(xiàn)所示的處理位置，形成處理空間30，之后，作為步驟S1，在時刻t1如圖6所示打開閥V1。閥裝置1如圖7所示，第一閥體部59a上升，從處理氣體流路5向第一閥室58a供給TiCl₄氣體。然后，在第一閥室58a中，從V字流路56流入、經(jīng)由第一閥室58a流入氣體排出流路55的N₂氣體與TiCl₄氣體合流。由此，TiCl₄氣體與作為不活潑氣體的N₂氣體一起從氣體供給路徑31流入處理容器10內(nèi)，供給至晶片W。此時，由于N₂氣體在氣體供給路徑32流通，因而能夠抑制TiCl₄氣體在該氣體供給路徑32中逆流。因此，在氣體供給路徑32中流通的N₂氣體可以作為防止逆流用的氣體。并且，在氣體供給路徑31中流通的N₂氣體也是用于防止來自處理氣氛的氣體的逆流的氣體。

在從時刻t1起經(jīng)過0.05～0.5秒的時刻t2，作為步驟S2，將閥V1關(guān)閉，將閥V2打開。由此，如圖8所示，TiCl₄氣體的供給停止，被加熱的作為置換氣體的N₂氣體經(jīng)由N₂氣體流路8、81、閥裝置1和氣體供給路徑31、32流入處理容器10內(nèi)。對于N₂氣體進(jìn)行詳細(xì)說明，如圖9所示，使閥V2的第二閥體部59b上升，從而從N₂氣體導(dǎo)入口75流入的N₂氣體經(jīng)由旁通流路51、節(jié)流孔53流入第二閥室58b，與上述的通過了節(jié)流孔52的N₂氣體合流。旁通流路51和節(jié)流孔53相當(dāng)于第一置換氣體流路。

合流的N₂氣體的流量比TiCl₄氣體供給時或NH₃氣體供給時發(fā)揮防止逆流作用的N₂氣體的流量大，例如以10000sccm的流量從閥裝置1經(jīng)由氣體供給路徑31流入處理容器10內(nèi)。此時，N₂氣體也從氣體供給路徑32繼續(xù)排出。因此，這些N₂氣體作為用于在處理氣體(TiCl₄氣體、NH₃氣體)的間歇供給的休止時對處理容器10和氣體供給路徑31、32等的處理氣體的供給路內(nèi)的氣氛進(jìn)行置換的置換氣體發(fā)揮作用。

接著，作為步驟S3，如圖10所示，從時刻t2經(jīng)過0.1～0.5秒的時刻t3起，關(guān)閉閥V2、打開閥V4。此時，在NH₃氣體系側(cè)的閥裝置1內(nèi)，與圖7所示的TiCl₄氣體同樣，流通NH₃氣體，與作為不活潑氣體的N₂氣體一起從氣體供給路徑32流入處理容器10內(nèi)，向晶片W供給。由于此時氣體供給路徑31流通有N₂氣體，所以能夠抑制NH₃氣體流入該氣體供給路徑31。因此，在氣體供給路徑31內(nèi)流通的氣體可以為防止逆流用的氣體。并且，在氣體供給路徑32內(nèi)流通的N₂氣體也是防止處理氣氛的逆流的氣體。

然后，從時刻t3經(jīng)過0.05～0.5秒的時刻t4起，作為步驟S4，關(guān)閉閥V4、打開閥V5。由此，如圖11所示NH₃氣體的供給停止，被加熱的作為置換氣體的N₂氣體經(jīng)由N₂氣體流路8、81、閥裝置1和氣體供給路徑31、32流入處理容器10內(nèi)。此時，在NH₃氣體類部位側(cè)的閥裝置1內(nèi)，與圖9同樣流通N₂氣體，例如10000sccm的N₂氣體作為置換氣體流入處理容器10內(nèi)。

然后，從步驟S1至步驟S4的、由TiCl₄氣體的供給→利用N₂氣體的置換→NH₃氣體的供給→利用N₂氣體的處理氣氛的置換構(gòu)成的循環(huán)，在時刻t5之后反復(fù)進(jìn)行原先設(shè)定的次數(shù)，例如反復(fù)進(jìn)行20次。通過反復(fù)進(jìn)行該循環(huán)，晶片W上吸附TiCl₄氣體，接著TiCl₄氣體與NH₃氣體反應(yīng)，生成TiN的分子層，逐步疊層TiN的分子層，形成TiN膜。

在反復(fù)進(jìn)行設(shè)定次數(shù)的供給循環(huán)后，向處理容器10內(nèi)供給N₂氣體片刻，之后使載置臺2下降至搬入搬出位置，將閘閥12打開，將晶片W從處理容器1搬出。

在上述實施方式中，在進(jìn)行ALD時，專門使用與閥裝置1獨立的置換氣體加熱部54、64對作為氣氛置換用的置換氣體的N₂氣體進(jìn)行加熱。為了實現(xiàn)氣體接觸部位的氣體的脫離，閥裝置1也被加熱機構(gòu)71加熱，考慮到密封材料的耐熱性，加熱溫度受到限制，例如只能升溫到150℃左右。對此，若使用專用的置換氣體加熱部54、64，則能夠使N₂氣體升溫至在流通提高置換效率的程度的大容量的N₂氣體時對于抑制氣體接觸部位的冷卻作用而言足夠的溫度。

在ALD中，作為處理氣體的原料氣體(第一反應(yīng)氣體)與反應(yīng)氣體(第二反應(yīng)氣體)、例如TiCl₄氣體與NH₃氣體之間的氣氛置換所需要的時間對處理能力有影響，但在該實施方式中，能夠流通大容量的N₂氣體，因而能夠在短時間內(nèi)進(jìn)行氣氛的置換，能夠?qū)崿F(xiàn)處理能力的提高。于是，在氣體接觸部位的溫度降低時，在如上所述處理容器10內(nèi)，TiCl₄氣體與NH₃氣體的一方附著在內(nèi)壁并殘留，因而與另一種氣體反應(yīng)成為產(chǎn)生顆粒的主要原因。關(guān)于NH₃氣體的吸附概率，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了在150℃至400℃期間溫度越高吸附概率越低，溫度越低吸附概率越高。另外，在氣體供給路徑31、32分別附著有TiCl₄氣體、NH₃氣體時，NH₃氣體在氣體供給路徑31中逆流、或者TiCl₄氣體在氣體供給路徑32中逆流，因而存在氣體供給路徑31、32內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的可能性。并且，TiCl₄氣體還可能在處理容器10的內(nèi)壁或氣體供給路徑31內(nèi)再液化。根據(jù)上述實施方式，流通大容量的置換氣體，能夠消除這種不良情況。

另外，在氣體供給路徑31、32內(nèi)流通有防止逆流用的N₂氣體，但設(shè)置有將限制防止逆流用的N₂氣體的流量的節(jié)流孔52、62分支的旁通流路51、61，能夠?qū)⒆鳛橹脫Q氣體的N₂氣體與防止逆流用的N₂氣體分別地供給、停止。因此，能夠避免作為處理氣體的TiCl₄氣體、NH₃氣體的供給時這些處理氣體的分壓下降、成膜速度降低。并且，使用將處理氣體用的閥V1、V4與N₂氣體用的閥V2、V5連接設(shè)置的作為所謂多連閥的閥裝置1。并且，在該閥裝置1中，使作為置換氣體的N₂氣體的旁通流路51、61相對于作為防止逆流用的N₂氣體流路的一部分的N₂氣體導(dǎo)入路50、60分支，利用第二閥體59b、第二閥座57b進(jìn)行置換氣體的供給、停止。并且，使這些N₂氣體導(dǎo)入路50、60、旁通流路51、61與處理氣體的氣體排出流路55(參照圖2)合流。因此，具有能夠?qū)崿F(xiàn)氣體供給裝置的小型化的優(yōu)點。

本發(fā)明不限定于上述的實施方式，也可以構(gòu)成為例如如下所述的變形例。

在閥裝置1中，可以如圖12所示，將防止逆流用的N₂氣體的氣體流路50經(jīng)由節(jié)流孔92與V字流路56連接，還可以代替圖12所示的結(jié)構(gòu)，使N₂氣體導(dǎo)入路50不與V字流路56連接、而是經(jīng)由節(jié)流孔直接與氣體排出流路55連接。另外，相當(dāng)于圖2所示的V字流路56的流路、即作為防止逆流用的N₂氣體和置換氣體的N₂氣體合流之后的流路的出口可以不介由第一閥室58a地向氣體排出流路55開口。

并且，代替將防止逆流用的N₂氣體的N₂氣體導(dǎo)入路50與第二閥室58b連接的結(jié)構(gòu)，可以為以不由第一閥體部59a開閉的方式與第一閥室58a直接連接、另一方面將從第二閥室58b延伸的相當(dāng)于上述V字流路56的流路不介由第一閥室58a地與氣體排出流路55直接連接的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，設(shè)置于N₂氣體導(dǎo)入路50的節(jié)流孔52，可以將與圖2所示的同樣的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于第一閥室58a的內(nèi)壁部而構(gòu)成。并且，N₂氣體導(dǎo)入路50與旁通流路51在氣體排出流路55合流。在閥室58a、58b的內(nèi)壁部由節(jié)流孔形成部件52a形成節(jié)流孔52時，存在加工操作容易的優(yōu)點。

氣體的置換氣體加熱部54、64不限設(shè)置在閥裝置1的上游側(cè)的情況，也可以設(shè)置在閥裝置1的下游側(cè)。

在上述的實施方式中，將TiCl₄氣體系側(cè)的閥裝置(相當(dāng)于第一閥部)示于圖2，但實際上如上所述，NH₃氣體系側(cè)的閥裝置(相當(dāng)于第二閥部)也與圖2所示的結(jié)構(gòu)相同，圖1所示的閥裝置1形成為這些2個閥裝置一體化的結(jié)構(gòu)。但是，閥裝置1也可以為TiCl₄氣體系側(cè)的閥裝置與NH₃氣體系側(cè)的閥裝置分離而形成的分體結(jié)構(gòu)。

作為成膜處理的種類，不限定于TiCl₄氣體、NH₃氣體，也可以為使用有機系的硅源作為原料氣體、使用臭氧氣體作為反應(yīng)氣體，形成硅氧化膜的情況?；蛘哌€可以使用二氯硅烷氣體等的硅烷類的氣體作為原料氣體、使用NH₃氣體作為反應(yīng)氣體，形成所謂的SiN膜的情況等。

并且，本發(fā)明不限于進(jìn)行ALD的情況。例如，可以向處理容器內(nèi)供給第一CVD用的處理氣體形成第一CVD膜，接著使用與第一CVD用的處理氣體不同的第二CVD用的處理氣體，形成第二CVD膜。還可以應(yīng)用于將這兩種處理氣體經(jīng)由利用置換氣體進(jìn)行的氣氛的置換交替多次向處理容器10內(nèi)供給，制造薄膜的方法。這種情況下，第一CVD用的處理氣體相當(dāng)于第一反應(yīng)氣體、第二CVD用的處理氣體相當(dāng)于第二反應(yīng)氣體。

作為置換氣體的N₂氣體的流路，可以設(shè)置與流通防止逆流用的N₂氣體和處理氣體的流路分開的專用的流路，向處理容器10內(nèi)供給。