特許 6359913 処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6359913

(24)【登録日】2018年6月29日

(45)【発行日】2018年7月18日

(54)【発明の名称】処理装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/455 20060101AFI20180709BHJP

【ＦＩ】

   C23C16/455

【請求項の数】6

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2014-164213(P2014-164213)

(22)【出願日】2014年8月12日

(65)【公開番号】特開2016-40397(P2016-40397A)

(43)【公開日】2016年3月24日

【審査請求日】2017年6月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100115118

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 和浩

(74)【代理人】

【識別番号】100107559

【弁理士】

【氏名又は名称】星宮 勝美

(74)【代理人】

【識別番号】100166257

【弁理士】

【氏名又は名称】城澤 達哉

(72)【発明者】

【氏名】廣瀬 勝人

(72)【発明者】

【氏名】宮澤 俊男

【審査官】 神▲崎▼ 賢一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−０９１８７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０９７２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５１７２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２３９０８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２２８０５９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／４５５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理体を収容する処理容器と、
前記被処理体の処理に使用される、パージガスを除く複数のガスを前記処理容器内に供給するための複数の第１のガス供給路と、
前記被処理体の処理に使用される、パージガスを除くガスを前記処理容器内に供給するための第２のガス供給路と、
前記複数の第１のガス供給路の開閉を行う複数の第１のバルブと、
前記第２のガス供給路の開閉を行う第２のバルブと、
前記複数の第１のバルブと前記第２のバルブの開閉動作を制御する制御部と
を備えた処理装置であって、
前記複数の第１のガス供給路は、１つ以上の第１のガス吐出口を有し、
前記第２のガス供給路は、前記１つ以上の第１のガス吐出口とは異なる位置に配置された１つ以上の第２のガス吐出口を有し、
前記複数の第１のバルブは、前記第２のバルブが追従して開閉動作を行う追従対象バルブを含み、
前記追従対象バルブが開閉を行う１つの第１のガス供給路と前記第２のガス供給路は、前記処理容器内に同じガスを供給するものであり、
前記制御部は、前記複数の第１のバルブの開期間が互いに重ならないように前記複数の第１のバルブの開閉動作を制御すると共に、前記第２のバルブの開期間の少なくとも一部分が、前記追従対象バルブの開期間と所定の時間上の関係を有して重なるように、前記第２のバルブの開閉動作を制御することを特徴とする処理装置。

【請求項2】

前記１つ以上の第２のガス吐出口は、前記１つ以上の第１のガス吐出口の周囲に配置された複数の第２のガス吐出口であることを特徴とする請求項１に記載の処理装置。

【請求項3】

前記制御部は、前記追従対象バルブの開期間に対する前記第２のバルブの開期間のずれを示す開期間ずれ情報を保持し、前記開期間ずれ情報に基づいて、前記追従対象バルブの開期間を基準として前記第２のバルブの開期間を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の処理装置。

【請求項4】

前記制御部は、それぞれ前記複数の第１のバルブの開閉動作を指示する複数の第１の指示信号を出力する上位制御部と、前記上位制御部が出力する前記複数の第１の指示信号をそれぞれ前記複数の第１のバルブに与えて前記複数の第１のバルブの開閉動作を直接制御する下位制御部とを備え、
前記下位制御部は、前記追従対象バルブの開期間に対する前記第２のバルブの開期間のずれを示す開期間ずれ情報を保持する開期間ずれ情報保持部と、前記複数の第１の指示信号のうちの前記追従対象バルブの開閉動作を指示する第１の指示信号と前記開期間ずれ情報保持部が保持する前記開期間ずれ情報とに基づいて、前記第２のバルブの開閉動作を指示する第２の指示信号を生成する第２の指示信号生成部とを含み、
前記第２の指示信号によって前記第２のバルブの開閉動作が制御されることを特徴とする請求項１又は２に記載の処理装置。

【請求項5】

前記上位制御部は、前記複数の第１のバルブのうちのどれを前記追従対象バルブとするかを示す追従対象バルブ指定情報を出力し、
前記下位制御部は、更に、前記上位制御部が出力する前記追従対象バルブ指定情報に基づいて、前記複数の第１の指示信号の中から、前記追従対象バルブの開閉動作を指示する第１の指示信号を選択する選択部を含むことを特徴とする請求項４に記載の処理装置。

【請求項6】

前記被処理体に対して、前記複数のガスを、互いに異なるタイミングで間欠的に繰り返し供給して成膜を行うＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）装置であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の処理装置。

【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複数のガスを供給して成膜処理等を行う処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造過程では、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が繰り返し行われる。半導体ウエハの表面に薄膜を形成する成膜処理としては、成膜装置の処理容器内に半導体ウエハを配置し、処理容器内に原料ガスを含むガスを導入して反応生成物を生じさせ、半導体ウエハの表面に該反応生成物の薄膜を堆積させるＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法による成膜処理が知られている。

【0003】

また、近年では、原料ガスと反応ガスとを交互に処理容器内へ供給し、原子レベルもしくは分子レベルの厚さの薄膜を一層ずつ形成するＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法という成膜方法も知られている。このＡＬＤ法は、膜質が良好で、膜厚を精度よく制御できることから、微細化が進行する半導体装置の製造手法として注目を集めている。

【0004】

ここで、ＡＬＤ法によるＴｉＮ膜の成膜処理の一例について説明する。この例では、以下の（１）〜（４）の一連の工程を繰り返し行うことによって、ＴｉＮ薄膜を繰り返し堆積させて、所望の膜厚のＴｉＮ膜を形成する。
（１）処理容器内へ原料ガスとして例えばＴｉＣｌ_４ガスを供給してＴｉＣｌ_４をウエハの表面に付着させる。
（２）処理容器内をＮ_２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。
（３）処理容器内へ反応ガスとして例えばＮＨ_３ガスを供給し、ウエハの表面に付着していた上記ＴｉＣｌ_４と反応させて、原子レベルもしくは分子レベルの厚さのＴｉＮ薄膜を形成する。
（４）処理容器内をＮ_２ガスにてパージすることによって残留ガスを排除する。

【0005】

ＡＬＤ法による成膜処理では、上記のＴｉＮ膜の成膜例で示したように、原料ガスを含む複数のガスの供給と停止を短時間で間欠的に繰り返し行う必要がある。ＡＬＤ法による成膜処理を行う成膜装置であるＡＬＤ装置では、ガスの供給と停止は、制御部がガス供給レシピに基づき、処理容器内にガスを導くガス供給路に設けられた電磁バルブに信号を送り、このバルブを開閉させることによって行われる。

【0006】

ＡＬＤ法による成膜処理の場合、ＣＶＤ法による成膜処理に比べて、処理容器に対する１つのガスの供給時間が短い。そのため、ＡＬＤ法による成膜処理において面内均一性の高い膜を成膜するためには、処理容器に対する１つのガスの供給の開始後、短時間で、ウエハの近傍においてガスの濃度の均一性が高くなるような条件で、ガスを供給することが求められる。

【0007】

ＡＬＤ法による成膜処理において面内均一性の高い膜を成膜するための技術が記載された文献としては、例えば特許文献１ないし３がある。

【0008】

特許文献１には、縮径端側から拡径端側にガスを通流させるための概ね円錐形状のガス通流空間を形成する本体部と、ガス通流空間の縮径端側に設けられ、ガス通流空間にガスを導入するためのガス導入ポートと、ガス通流空間を、外側に向かうにつれて末広がりの程度が大きくなるように同心円状に区画するための区画部材とを備えたガス供給装置が記載されている。

【0009】

特許文献２には、基板の中央部上方に配置された中央ガス吐出部と、中央ガス吐出部を囲むように配置された周囲ガス供給部とを設けた成膜装置が記載されている。

【0010】

特許文献３には、基板に薄膜を形成するための原料を含むガスを成膜室に供給するための複数のガス供給配管と、複数のガス供給配管の各々に設けられた複数のバルブと、成膜室の状態を測定する複数の成膜室モニタと、複数の成膜室モニタの測定結果に基づいて複数のバルブの開度または開放時間を個別に制御する制御部とを備えた原子層成膜装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開２００９−２３９０８２号公報

【特許文献2】特開２０１３−２０９７２２号公報

【特許文献3】特開２００９−２２８０５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

特許文献１，２に記載された各技術によれば、ウエハの表面に向けて、互いに異なる複数の位置から同じガスを吐出させることができ、これにより、ガスをウエハの表面の全域の近傍に行き渡らせることが可能になる。

【0013】

しかし、ＡＬＤ法による成膜処理において面内均一性の高い膜を成膜するためには、特許文献１，２に記載された各技術では、十分とは言えない。以下、その理由について説明する。特許文献１，２に記載された各技術では、１つのガス供給路を経由したガスが、分流されて複数の分流ガスとなり、この複数の分流ガスがそれぞれ互いに異なる複数の位置から吐出される。この技術では、複数の分流ガスの吐出の期間は、１つのガス供給路に設けられた１つのバルブのみによって制御される。

【0014】

前述のように、ＡＬＤ法による成膜処理において面内均一性の高い膜を成膜するためには、処理容器に対する１つのガスの供給の開始後、短時間で、ウエハの近傍においてガスの濃度の均一性が高くなるような条件で、ガスを供給することが求められる。しかし、特許文献１，２に記載された各技術では、複数の分流ガスの吐出の期間が１つのガス供給路に設けられた１つのバルブのみによって制御されるため、上記の条件を満たすように、ウエハの近傍におけるガスの分布を細かく制御することができない。

【0015】

また、特許文献３には明確に記載されていないが、特許文献３に記載された技術の趣旨から考えると、特許文献３に記載された原子層成膜装置では、複数のガス供給配管によって、ほぼ同時に同じガスを成膜室に供給していると考えられる。そのため、この原子層成膜装置では、同じ複数のガス供給配管に対して、特許文献３の段落００１４に記載された原料ガス、酸化ガス、パージガスを切り換えて供給することによって、これらのガスを成膜室に切り換えて供給していると考えられる。この方法では、複数のガス供給配管内におけるガスを完全に切り換えるのに時間が掛かることから、成膜室に供給するガスの切り換えに時間が掛かり、その結果、成膜にも時間が掛かるという問題点がある。

【0016】

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、その目的は、被処理体の処理に使用されるガスの切り換えを短時間で行うことができ、且つ被処理体の近傍におけるガスの分布を制御できるようにした処理装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明の処理装置は、被処理体を収容する処理容器と、被処理体の処理に使用される、パージガスを除く複数のガスを処理容器内に供給するための複数の第１のガス供給路と、被処理体の処理に使用される、パージガスを除くガスを処理容器内に供給するための第２のガス供給路と、複数の第１のガス供給路の開閉を行う複数の第１のバルブと、第２のガス供給路の開閉を行う第２のバルブと、複数の第１のバルブと第２のバルブの開閉動作を制御する制御部とを備えている。

【0018】

複数の第１のガス供給路は、１つ以上の第１のガス吐出口を有している。第２のガス供給路は、１つ以上の第１のガス吐出口とは異なる位置に配置された１つ以上の第２のガス吐出口を有している。複数の第１のバルブは、第２のバルブが追従して開閉動作を行う追従対象バルブを含んでいる。追従対象バルブが開閉を行う１つの第１のガス供給路と第２のガス供給路は、処理容器内に同じガスを供給するものである。制御部は、複数の第１のバルブの開期間が互いに重ならないように複数の第１のバルブの開閉動作を制御すると共に、第２のバルブの開期間が、追従対象バルブの開期間と所定の時間上の関係を有するように、第２のバルブの開閉動作を制御する。

【0019】

本発明の処理装置において、第２のバルブの開期間の少なくとも一部分が、追従対象バルブの開期間と重なってもよい。

【0020】

また、本発明の処理装置において、１つ以上の第２のガス吐出口は、１つ以上の第１のガス吐出口の周囲に配置された複数の第２のガス吐出口であってもよい。

【0021】

また、本発明の処理装置において、制御部は、追従対象バルブの開期間に対する第２のバルブの開期間のずれを示す開期間ずれ情報を保持し、開期間ずれ情報に基づいて、追従対象バルブの開期間を基準として第２のバルブの開期間を決定してもよい。

【0022】

また、本発明の処理装置において、制御部は、それぞれ複数の第１のバルブの開閉動作を指示する複数の第１の指示信号を出力する上位制御部と、上位制御部が出力する複数の第１の指示信号をそれぞれ複数の第１のバルブに与えて複数の第１のバルブの開閉動作を直接制御する下位制御部とを備えていてもよい。この場合、下位制御部は、追従対象バルブの開期間に対する第２のバルブの開期間のずれを示す開期間ずれ情報を保持する開期間ずれ情報保持部と、複数の第１の指示信号のうちの追従対象バルブの開閉動作を指示する第１の指示信号と開期間ずれ情報保持部が保持する開期間ずれ情報とに基づいて、第２のバルブの開閉動作を指示する第２の指示信号を生成する第２の指示信号生成部とを含んでいてもよく、また、第２の指示信号によって第２のバルブの開閉動作が制御されてもよい。

【0023】

また、上位制御部は、複数の第１のバルブのうちのどれを追従対象バルブとするかを示す追従対象バルブ指定情報を出力してもよく、下位制御部は、更に、上位制御部が出力する追従対象バルブ指定情報に基づいて、複数の第１の指示信号の中から、追従対象バルブの開閉動作を指示する第１の指示信号を選択する選択部を含んでいてもよい。

【0024】

また、本発明の処理装置は、被処理体に対して、複数のガスを、互いに異なるタイミングで間欠的に繰り返し供給して成膜を行うＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）装置であってもよい。

【発明の効果】

【0025】

本発明の処理装置では、制御部は、複数の第１のバルブの開期間が互いに重ならないように複数の第１のバルブの開閉動作を制御すると共に、第２のバルブの開期間が、複数の第１のバルブのうちの１つである追従対象バルブの開期間と所定の時間上の関係を有するように、第２のバルブの開閉動作を制御する。これにより、本発明の処理装置によれば、被処理体の処理に使用されるガスの切り換えを短時間で行うことができ、且つ被処理体の近傍におけるガスの分布を制御することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の一実施の形態に係る処理装置の概略構成を示す説明図である。

【図2】図１に示した天井部材およびガス導入部を示す斜視図である。

【図3】図１に示した集合バルブユニットを示す説明図である。

【図4】本発明の一の実施の形態に係る処理装置を含む基板処理システムの制御系統の概略構成を示す説明図である。

【図5】図３および図４に示したモジュールコントローラの概略構成を示す説明図である。

【図6】図３および図４に示したＩ／Ｏボードの構成を示す説明図である。

【図7】本発明の一実施の形態における３つのバルブの動作の一例を示すタイミングチャートである。

【図8】本発明の一実施の形態における３つのバルブの動作の他の例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】

【0027】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。

【0028】

＜成膜装置の構成例＞
まず、図１ないし図３を参照して本発明の一実施の形態に係る処理装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る処理装置の概略構成を示す説明図である。図２は、図１に示した天井部材およびガス導入部を示す斜視図である。図３は、図１に示した集合バルブユニットを示す説明図である。図１には、本実施の形態に係る処理装置としての成膜装置１００を示している。成膜装置１００は、被処理体としての半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」と記す。）Ｗに対して、複数のガスを、互いに異なるタイミングで間欠的に繰り返し供給して成膜を行うＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）装置として構成されている。この成膜装置１００は、処理部１０と、ウエハＷの処理に使用される複数のガスを供給するガス供給部２０と、処理部１０とガス供給部２０との間に設けられた集合バルブユニット８０と、成膜装置１００の複数の構成部の制御を行う制御部とを備えている。

【0029】

処理部１０は、ウエハＷを収容する処理容器１を有している。図１に示したように、処理容器１は、互いに連結された下部２と上部３とを含み、略円筒状に形成されている。また、処理容器１は、気密に構成されている。処理容器１は、処理容器１の下部２に形成された排気口２ａおよび搬入出口２ｂを含んでいる。処理部１０は、更に、排気装置１７と、排気口１１ｄと排気装置１７とを接続する排気管１８と、搬入出口２ｂと図示しない搬送室との間を開閉するゲートバルブ１９とを有している。排気装置１７および排気管１８は、排気装置１７を作動させることにより、処理容器１内を所定の真空度まで減圧することができるように構成されている。ウエハＷの搬入出は、搬入出口２ｂおよびゲートバルブ１９を通して行われる。

【0030】

処理部１０は、更に、処理容器１の中においてウエハＷを水平に支持するためのサセプタ１５と、サセプタ１５を支持する円筒状の支持部材１６と、サセプタ１５に埋め込まれた図示しないヒータとを有している。このヒータは、ウエハＷを所定の温度に加熱するためのものである。支持部材１６は、処理容器１の外部に設けられた図示しない昇降装置に接続されている。図示しない昇降装置は、ウエハＷの受け渡しが行われるサセプタ１５の位置と、この位置よりも上方の位置であってウエハＷに対して成膜処理が行なわれるサセプタ１５の位置（以下、処理位置と言う。）との間で、サセプタ１５を上下に昇降させる。図１には、サセプタ１５を処理位置まで上昇させた場合の例を示している。また、支持部材１６は、処理容器１の外部に設けられた図示しない回転装置に接続されていてもよい。図示しない回転装置は、支持部材１６を回転させることによって、サセプタ１５に支持されたウエハＷを水平方向に回転させる。ウエハＷを水平方向に回転させることによって、ウエハＷの面内において周方向に成膜処理の均一性を向上させることができる。

【0031】

処理部１０は、更に、サセプタ１５の外周部よりも外側の位置において下部２の内周面に固定されたリング状部材４と、上部３に固定された天井部材５とを有している。図２に示したように、天井部材５は、円板状の形状を有している。なお、図２は、天井部材５の一部を省略して描いている。また、天井部材５は、天井部材５におけるサセプタ１５側に形成された円錐状の凹部５ａと、この凹部５ａの外側に位置する平坦部５ｂとを有している。サセプタ１５が処理位置にある場合、天井部材５の凹部５ａとサセプタ１５の上面とによって囲まれた空間は、ウエハＷに対して成膜処理が行なわれる処理空間９となる。

【0032】

処理部１０は、更に、天井部材５の凹部５ａの中央部に設けられたガス導入部６を有している。図２に示したように、ガス導入部６は、後述する第１の反応ガスと第１のパージガスを処理空間９内に吐出する複数のガス吐出口６ａと、後述する原料ガスと第２のパージガスを処理空間９内に吐出する複数のガス吐出口６ｂとを有している。複数のガス吐出口６ａおよび複数のガス吐出口６ｂは、本発明における「１つ以上の第１のガス吐出口」に対応する。

【0033】

処理部１０は、更に、ガス導入部６よりも外側の位置において天井部材５の内部に設けられた環状のバッファ部７と、バッファ部７に接続された複数のガス流路８とを有している。複数のガス流路８は、バッファ部７と処理空間９との間に設けられている。また、複数のガス流路８は、処理空間９内に後述する第２の反応ガスを吐出する複数のガス吐出口８ａを有している。複数のガス吐出口８ａは、複数のガス吐出口６ａおよび複数のガス吐出口６ｂとは異なる位置に配置されている。具体的には、複数のガス吐出口８ａは、複数のガス吐出口６ａおよび複数のガス吐出口６ｂの周囲の位置であって、天井部材５の凹部５ａにおける複数のガス吐出口６ａおよび複数のガス吐出口６ｂよりも外側の位置に配置されている。更に具体的には、天井部材５において、複数のガス吐出口６ａが、支持部材１６に支持されたウエハＷの中央部に対向する位置に設けられているのに対し、複数のガス吐出口８ａは、支持部材１６に支持されたウエハＷのエッジ付近である周縁部に対向する位置に設けられている。つまり、複数のガス吐出口６ａと、複数のガス吐出口８ａとは、支持部材１６に支持されたウエハＷの径方向において、互いにウエハＷの半径程度の距離をあけて離間した位置に配設されている。また、複数のガス吐出口８ａは、互いに所定の間隔を開けて環状に配置されている。複数のガス吐出口８ａは、本発明における「１つ以上の第２のガス吐出口」に対応する。なお、「１つ以上の第２のガス吐出口」は、天井部材５において、ウエハＷの周縁部に対向する位置以外の位置に設けてもよい。例えば、「１つ以上の第２のガス吐出口」は、ウエハＷの中央部と周縁部との間の中間部に対向する位置に設けてもよい。また、「１つ以上の第２のガス吐出口」は、天井部材５において、支持部材１６に支持されたウエハＷの径方向に対し、複数の位置に設けてもよい。

【0034】

処理部１０は、更に、ガス導入部６に接続された２つのガス流路１４Ａ，１４Ｂと、バッファ部７に接続されたガス流路１４Ｃとを有している。ガス導入部６は、ガス流路１４Ａと複数のガス吐出口６ａとの間に設けられた第１の分流路と、ガス流路１４Ｂと複数のガス吐出口６ｂとの間に設けられた第２の分流路とを含んでいる。

【0035】

ガス供給部２０は、第１のパージガスを供給する第１のパージガス供給源３０と、第１の反応ガスを供給する第１の反応ガス供給源４０と、原料ガスを供給する原料ガス供給源５０と、第２のパージガスを供給する第２のパージガス供給源６０と、第２の反応ガスを供給する第２の反応ガス供給源７０とを有している。図１および図３には、一例として、ウエハＷの表面にＡＬＤ法によりＴｉＮ膜を形成する場合におけるガス供給部２０の構成を示している。この例では、原料ガスはＴｉＣｌ_４ガスであり、第１の反応ガスと第２の反応ガスは、同じＮＨ_３ガスである。また、第１のパージガスと第２のパージガスは、同じＮ_２ガスである。原料ガス供給源５０は、液体のＴｉＣｌ_４を気化させる図示しない気化器を有している。

【0036】

集合バルブユニット８０は、配管３１，４１，５１，６１，７１，１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃを有している。配管３１の一端は、第１のパージガス供給源３０に接続されている。配管４１の一端は、第１の反応ガス供給源４０に接続されている。配管３１，４１のそれぞれの他端は、配管１３Ａの一端に接続されている。配管１３Ａの他端は、ガス流路１４Ａに接続されている。

【0037】

配管５１の一端は、原料ガス供給源５０に接続されている。配管６１の一端は、第２のパージガス供給源６０に接続されている。配管５１，６１のそれぞれの他端は、配管１３Ｂの一端に接続されている。配管１３Ｂの他端は、ガス流路１４Ｂに接続されている。

【0038】

配管７１の一端は、第２の反応ガス供給源７０に接続されている。配管７１の他端は、配管１３Ｃの一端に接続されている。配管１３Ｃの他端は、ガス流路１４Ｃに接続されている。

【0039】

配管３１，１３Ａ、ガス流路１４Ａおよびガス導入部６の第１の分流路は、第１のパージガス（Ｎ_２ガス）を処理容器１内に供給するための第１のパージガス供給路を構成する。配管４１，１３Ａ、ガス流路１４Ａおよびガス導入部６の第１の分流路は、第１の反応ガス（ＮＨ_３ガス）を処理容器１内に供給するための第１の反応ガス供給路を構成する。配管５１，１３Ｂ、ガス流路１４Ｂおよびガス導入部６の第２の分流路は、原料ガス（ＴｉＣｌ_４ガス）を処理容器１内に供給するための原料ガス供給路を構成する。配管６１，１３Ｂ、ガス流路１４Ｂおよびガス導入部６の第２の分流路は、第２のパージガス（Ｎ_２ガス）を処理容器１内に供給するための第２のパージガス供給路を構成する。配管７１，１３Ｃ、ガス流路１４Ｃ、バッファ部７および複数のガス流路８は、第２の反応ガス（ＮＨ_３ガス）を処理容器１内に供給するための第２の反応ガス供給路を構成する。

【0040】

第１の反応ガス供給路および原料ガス供給路は、ウエハＷの処理に使用される、パージガス（Ｎ_２ガス）を除く複数のガスを処理容器１内に供給するためのガス供給路であり、本発明における「複数の第１のガス供給路」に対応する。第２の反応ガス供給路は、ウエハＷの処理に使用される、パージガス（Ｎ_２ガス）を除くガスを処理容器１内に供給するためのガス供給路であり、本発明における「第２のガス供給路」に対応する。なお、「ウエハＷの処理に使用される、パージガスを除く（複数の）ガス」というのは、ウエハＷの実質的な処理（本実施の形態では成膜処理）に使用されるガスという意味である。

【0041】

本発明の「複数の第１のガス供給路」に対応する第１の反応ガス供給路および原料ガス供給路は、本発明の「１つ以上の第１のガス吐出口」に対応する複数のガス吐出口６ａおよび複数のガス吐出口６ｂを有している。本発明の「第２のガス供給路」に対応する第２の反応ガス供給路は、本発明の「１つ以上の第２のガス吐出口」に対応する複数のガス吐出口８ａを有している。

【0042】

集合バルブユニット８０は、更に、バルブ３３，４３，５３，６３，７３と、流量制御のためのマスフローコントローラ（以下、ＭＦＣと記す。）３５，４５，５５，６５，７５と、チャンババルブ３７，４７，５７，６７，７７とを有している。配管３１には、バルブ３３、ＭＦＣ３５およびチャンババルブ３７が、第１のパージガス供給源３０側からこの順に設けられている。配管４１には、バルブ４３、ＭＦＣ４５およびチャンババルブ４７が、第１の反応ガス供給源４０側からこの順に設けられている。配管５１には、バルブ５３、ＭＦＣ５５およびチャンババルブ５７が、原料ガス供給源５０側からこの順に設けられている。配管６１には、バルブ６３、ＭＦＣ６５およびチャンババルブ６７が、第２のパージガス供給源６０側からこの順に設けられている。配管７１には、バルブ７３、ＭＦＣ７５およびチャンババルブ７７が、第２の反応ガス供給源７０側からこの順に設けられている。

【0043】

集合バルブユニット８０は、更に、配管４１においてＭＦＣ４５とチャンババルブ４７の間に設けられたバッファタンク４８と、バッファタンク４８に付設され、バッファタンク４８の内部の圧力を計測する圧力計４８Ａと、配管５１においてＭＦＣ５５とチャンババルブ５７の間に設けられたバッファタンク５８と、バッファタンク５８に付設され、バッファタンク５８の内部の圧力を計測する圧力計５８Ａと、配管７１においてＭＦＣ７５とチャンババルブ７７の間に設けられたバッファタンク７８と、バッファタンク７８に付設され、バッファタンク７８の内部の圧力を計測する圧力計７８Ａとを有している。なお、図１では、バッファタンク４８，５８，７８および圧力計４８Ａ，５８Ａ、７８Ａの図示を省略している。

【0044】

チャンババルブ３７，４７，５７，６７，７７は、それぞれ、配管３１，４１，５１，６１，７１に設けられた複数の構成部のうち、処理容器１に最も近接した位置に設けられた構成部である。チャンババルブ３７，６７は、それぞれ、第１および第２のパージガス供給路（配管３１，６１）の開閉を行うバルブである。チャンババルブ４７，７７は、それぞれ、第１および第２の反応ガス供給路（配管４１，７１）の開閉を行うバルブである。チャンババルブ５７は、原料ガス供給路（配管５１）の開閉を行うバルブである。チャンババルブ３７，４７，５７，６７，７７を開放することによって、処理容器１内への各ガスの導入が行われ、チャンババルブ３７，４７，５７，６７，７７を閉じることによって、処理容器１内への各ガスの導入が停止される。チャンババルブ４７，５７は、本発明における「複数の第１のバルブ」に対応する。チャンババルブ７７は、本発明における「第２のバルブ」に対応する。

【0045】

チャンババルブ３７，４７，５７，６７，７７は、いずれも高速での開閉が可能な電磁弁（ソレノイドバルブ）である。チャンババルブ３７，４７，５７，６７，７７は、それぞれバルブ駆動部としてのソレノイド３７ａ，４７ａ，５７ａ，６７ａ，７７ａを含んでいる。なお、図３では、説明の便宜上、ソレノイド３７ａ，４７ａ，５７ａ，６７ａ，７７ａを、チャンババルブ３７，４７，５７，６７，７７とは別に描いている。

【0046】

集合バルブユニット８０は、更に、それぞれチャンババルブ３７，４７，５７，６７，７７のセンサ部として用いられる５つのチャンババルブセンサ（以下、ＣＶセンサと記す。）３９，４９，５９，６９，７９を有している。ＣＶセンサ３９，４９，５９，６９，７９は、それぞれ、ソレノイド３７ａ，４７ａ，５７ａ，６７ａ，７７ａによって駆動される各チャンババルブ３７，４７，５７，６７，７７の開動作および閉動作を検出する。なお、図１では、ＣＶセンサ３９，４９，５９，６９，７９の図示を省略している。

【0047】

なお、ガス供給部２０は、更に、処理容器１内をクリーニングするためのクリーニングガスを供給する他のガス供給源を有していてもよい。この場合、集合バルブユニット８０は、更に、この他のガス供給源と配管１３Ａ、配管１３Ｂまたは配管１３Ｃの一端とを接続する配管と、この配管に設けられたバルブ、ＭＦＣおよびチャンババルブ等を有していてもよい。

【0048】

＜制御系統の構成例＞
次に、図３ないし図５を参照して、成膜装置１００を含む基板処理システムの制御系統の概要について説明する。図４は、成膜装置１００を含む基板処理システムの制御系統の概略構成を示す説明図である。図５は、図３および図４に示したモジュールコントローラの概略構成を示す説明図である。

【0049】

図４は、成膜装置１００を含む基板処理システム（図示せず）における全体の制御や、基板処理システム内の成膜装置１００等の複数の処理装置の個々の制御を行う制御システム３００を示している。制御システム３００は、成膜装置１００が備える制御部を含んでいる。以下、制御システム３００によって制御される各構成部を、エンドデバイス２０１と言う。図１に示した成膜装置１００におけるエンドデバイス２０１としては、チャンババルブ３７，４７，５７，６７，７７（ソレノイド３７ａ，４７ａ，５７ａ，６７ａ，７７ａ）、ＭＦＣ３５，４５，５５，６５，７５、ＣＶセンサ３９，４９，５９，６９，７９、排気装置１７等が挙げられる。

【0050】

図４に示したように、制御システム３００は、基板処理システム全体を制御する統括制御部であるＥＣ（Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）３０１と、複数のモジュールコントローラ（Ｍｏｄｕｌｅ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ；以下、ＭＣと記す。）４０１と、ＥＣ３０１に接続されたユーザーインターフェース５０１と、ＥＣ３０１と各ＭＣ４０１とを接続するシステム内ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）５０３とを備えている。複数のＭＣ４０１は、基板処理システム内の成膜装置１００等の複数の処理装置の個々の制御を行うものである。

【0051】

なお、図４には、制御システム３００のうち、成膜装置１００の制御に関連する部分を示している。図４に示したＭＣ４０１は、制御システム３００が備える複数のＭＣ４０１のうちの成膜装置１００用のＭＣ４０１である。成膜装置１００が備える制御部は、この成膜装置１００用のＭＣ４０１を含んでいる。成膜装置１００は、後述するように、成膜装置１００用のＭＣ４０１によって、処理容器１内で所定の処理が行えるように制御される。

【0052】

ユーザーインターフェース５０１は、工程管理者が基板処理システムを管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、基板処理システムの稼働状況を可視化して表示するディスプレイ、メカニカルスイッチ等を有している。

【0053】

システム内ＬＡＮ５０３は、スイッチングハブ（ＨＵＢ）５０５を有している。このスイッチングハブ５０５は、ＥＣ３０１からの制御信号に応じて、ＥＣ３０１に接続されるＭＣ４０１を切り替える。

【0054】

（ＥＣ）
図４に示したように、ＥＣ３０１は、ＣＰＵ（中央演算装置）３０３と、揮発性メモリとしてのＲＡＭ３０５と、記憶部としてのハードディスク装置（図４では、ＨＤＤと記す。）３０７とを有し、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体（以下、単に記憶媒体と記す。）５０７に対して情報を記録し、また記憶媒体５０７より情報を読み取ることができるように構成されている。基板処理システムの制御プログラムやウエハＷの処理方法に関するレシピは、例えば、記憶媒体５０７に格納された状態のものをハードディスク装置３０７にインストールすることによって利用することができる。記憶媒体５０７としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ハードディスク、フレキシブルディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等を使用することができる。また、上記レシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで利用することも可能である。

【0055】

ＥＣ３０１において、ＣＰＵ３０３は、ユーザーインターフェース５０１によって工程管理者等によって指定されたレシピを含むプログラム（ソフトウェア）を、ハードディスク装置３０７や記憶媒体５０７から読み出す。そして、読み出したプログラムは、ＥＣ３０１から各ＭＣ４０１に送信される。

【0056】

また、ＥＣ３０１は、ＬＡＮ６０１を介して基板処理システムが設置されている工場全体の製造工程を管理するＭＥＳ（Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｅｘｅｃｕｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）としてのホストコンピュータ６０３に接続されている。ホストコンピュータ６０３は、制御システム３００と連携して、工場における種々の工程に関するリアルタイム情報を基幹業務システム（図示せず）にフィードバックすると共に、工場全体の負荷等を考慮して工程に関する判断を行う。

【0057】

（ＭＣ）
複数のＭＣ４０１は、ＥＣ３０１によって統括されて制御される。なお、ＭＣ４０１は、基板処理システム内の複数の処理装置だけでなく、ロードロック室や、ローダーユニットに対応させて設けることが可能であり、これらもＥＣ３０１によって統括されて制御される。

【0058】

以下、成膜装置１００用のＭＣ４０１を例にとって、ＭＣ４０１の構成について説明する。図５に示したように、ＭＣ４０１は、ＣＰＵ４０３と、ＲＡＭ等によって構成された揮発性メモリ部４０５と、Ｉ／Ｏ（入出力）情報記憶部として用いられる不揮発性メモリ部４０７と、Ｉ／Ｏ制御部４０９とを有している。不揮発性メモリ部４０７は、例えばＳＲＡＭ、ＭＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリによって構成されている。不揮発性メモリ部４０７には、成膜装置１００における種々の履歴情報、例えば、サセプタ１５に埋め込まれたヒータの交換時間や、排気装置１７の稼動時間等が保存される。また、不揮発性メモリ部４０７は、Ｉ／Ｏ情報記憶部としても機能する。後述するように、ＭＣ４０１は、ＭＣ４０１と各エンドデバイス２０１との間で取り交される各種のＩ／Ｏ情報（特に、後述するデジタル・アウトプット情報ＤＯおよびアナログ・アウトプット情報ＡＯ）を不揮発性メモリ部４０７に随時書き込んで保存できるように構成されている。

【0059】

（Ｉ／Ｏモジュール）
制御システム３００は、更に、各ＭＣ４０１に対応する１つ以上のＩ／Ｏモジュール４１３と、各ＭＣ４０１とそれに対応する１つ以上のＩ／Ｏモジュール４１３とを接続するネットワーク４１１とを備えている。図４には、成膜装置１００用のＭＣ４０１に対応する複数のＩ／Ｏモジュール４１３を示している。ネットワーク４１１は、Ｉ／Ｏモジュール４１３毎に割り当てられた複数のチャンネルＣＨ０，ＣＨ１，ＣＨ２，…を有している。成膜装置１００が備える制御部は、成膜装置１００用のＭＣ４０１の他に、成膜装置１００用のＭＣ４０１に対応する１つ以上のＩ／Ｏモジュール４１３を含んでいる。

【0060】

成膜装置１００用のＭＣ４０１に対応する１つ以上のＩ／Ｏモジュール４１３は、成膜装置１００を構成する各エンドデバイス２０１への制御信号およびエンドデバイス２０１からの入力信号の伝達を行う。ＭＣ４０１のＩ／Ｏ制御部４０９は、Ｉ／Ｏモジュール４１３に種々の制御信号を送出したり、Ｉ／Ｏモジュール４１３から各エンドデバイス２０１に関するステータス情報等の信号を受け取ったりする。ＭＣ４０１による各エンドデバイス２０１の制御は、Ｉ／Ｏモジュール４１３を介して行われる。

【0061】

（Ｉ／Ｏボード）
１つのＩ／Ｏモジュール４１３は、１つ以上のＩ／Ｏボード４１５を有している。Ｉ／Ｏボード４１５は、ＭＣ４０１の支配のもとで動作し、各エンドデバイス２０１を直接制御する下位の制御ユニットである。Ｉ／Ｏモジュール４１３におけるデジタル信号、アナログ信号およびシリアル信号の入出力の制御は、１つ以上のＩ／Ｏボード４１５において行われる。１つのＩ／Ｏボード４１５には、１つ以上のエンドデバイス２０１が接続されている。本実施の形態では、図４に示したように、１つのＩ／Ｏボード４１５に、複数のエンドデバイス２０１であるソレノイド３７ａ，４７ａ，５７ａ，６７ａ，７７ａが接続されている。

【0062】

１つのＩ／Ｏボード４１５において入出力される入出力情報は、デジタル・インプット情報ＤＩ、デジタル・アウトプット情報ＤＯ、アナログ・インプット情報ＡＩ、アナログ・アウトプット情報ＡＯの４種のうちの１種以上を含む。デジタル・インプット情報ＤＩは、制御系統の下位に位置する各エンドデバイス２０１から、制御系統の上位に位置するＭＣ４０１へインプットされるデジタル情報を含む。デジタル・アウトプット情報ＤＯは、ＭＣ４０１から各エンドデバイス２０１へアウトプットされるデジタル情報を含む。アナログ・インプット情報ＡＩは、各エンドデバイス２０１からＭＣ４０１へインプットされるアナログ的情報を含む。アナログ・アウトプット情報ＡＯは、ＭＣ４０１から各エンドデバイス２０１へアウトプットされるアナログ的情報を含む。なお、ここで言うアナログ的情報とは、アナログ値で表される性質を有する情報をデジタル化した情報を意味する。

【0063】

デジタル・インプット情報ＤＩおよびアナログ・インプット情報ＡＩは、例えば各エンドデバイス２０１のステータスに関する情報を含む。デジタル・アウトプット情報ＤＯおよびアナログ・アウトプット情報ＡＯは、例えば各エンドデバイス２０１へのプロセス条件等に関する値の設定や指令（コマンド）を含む。デジタル情報としては、各チャンババルブ３７，４７，５７，６７，７７（ソレノイド３７ａ，４７ａ，５７ａ，６７ａ，７７ａ）の開閉、排気装置１７のＯＮ／ＯＦＦや排気系統におけるバルブ（図示せず）の開閉等の情報が例示される。また、アナログ的情報としては、サセプタ１５におけるヒータ（図示せず）の設定温度、ＭＦＣ３５，４５，５５，６５，７５における設定流量等の情報が例示される。

【0064】

１つのＩ／Ｏボード４１５において入出力される入出力情報は、上記の４種の情報ＤＩ，ＤＯ，ＡＩ，ＡＯのいずれか１つに分類される複数の情報を含むことができる。上記入出力情報は、アドレス部とデータ部を含んでいる。データ部は、例えば１６ビットで構成されている。この場合、データ部は、最大で１６ビットのデジタル情報、または、例えば１６進数で表したときに００００〜ＦＦＦＦの範囲内の数値で表されるアナログ的情報を含むことができる。アドレス部は、チャンネルを特定するためのチャンネル番号と、Ｉ／Ｏボード４１５を特定するためのノード番号と、データ部に格納された情報の内容の種類に応じたＩ／Ｏアドレスを含んでいる。従って、アドレス部の内容に基づいて、データ部に格納された情報が、どのチャンネルの、どのＩ／Ｏボード４１５の、どの内容の種類の情報であるかを特定することができる。

【0065】

Ｉ／Ｏボード４１５は、例えば、ファームウェアによって構成が設定されたプログラマブルロジックデバイスによって実現される。プログラマブルロジックデバイスとしては、例えばＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）が用いられる。

【0066】

＜制御部の構成例＞
次に、図５および図６を参照して、成膜装置１００が備える制御部のうち、チャンババルブ３７，４７，５７，６７，７７の開閉動作の制御に関連する部分（以下、ガス供給制御部２００と言う。）について説明する。図６は、Ｉ／Ｏボード４１５の構成を示す説明図である。ガス供給制御部２００は、図５に示した成膜装置１００用のＭＣ４０１と、図６に示したＩ／Ｏボード４１５とによって実現され、チャンババルブ３７，４７，５７，６７，７７の開閉動作を制御する。ガス供給制御部２００は、本発明における「制御部」に対応する。

【0067】

ガス供給制御部２００は、以下のようにして、本発明の「複数の第１のバルブ」に対応するチャンババルブ４７，５７の開閉動作と、本発明の「第２のバルブ」に対応するチャンババルブ７７の開閉動作を制御する。すなわち、ガス供給制御部２００は、チャンババルブ４７，５７の開期間が重ならないように、チャンババルブ４７，５７の開閉動作を制御する。また、ガス供給制御部２００は、チャンババルブ７７の開期間の少なくとも一部分が、複数の第１のバルブのうちの１つである追従対象バルブの開期間と所定の時間上の関係を有して重なるように、チャンババルブ７７の開閉動作を制御する。以下、チャンババルブ４７が追従対象バルブである場合の例について説明する。この場合、ガス供給制御部２００は、チャンババルブ７７の開期間の少なくとも一部分が、チャンババルブ４７の開期間と所定の時間上の関係を有して重なるように、チャンババルブ７７の開閉動作を制御する。上記所定の時間上の関係については、後で詳しく説明する。

【0068】

以下、ガス供給制御部２００について更に詳しく説明する。ガス供給制御部２００は、上位制御部と下位制御部とを備えている。本実施の形態では、上位制御部は、ＭＣ４０１によって実現されている。また、下位制御部は、Ｉ／Ｏボード４１５によって実現されている。

【0069】

上位制御部（ＭＣ４０１）および下位制御部（Ｉ／Ｏボード４１５）は、以下のようにして、本発明の「複数の第１のバルブ」に対応するチャンババルブ４７，５７の開閉動作を制御する。すなわち、上位制御部は、それぞれチャンババルブ４７，５７の開閉動作を指示する２つの第１の指示信号を含む２つのデジタル・アウトプット情報（以下、指示情報と言う。）Ｖ２ＤＯ，Ｖ３ＤＯを出力する。下位制御部は、上位制御部が出力する２つの指示情報Ｖ２ＤＯ，Ｖ３ＤＯが含む２つの第１の指示信号をそれぞれチャンババルブ４７，５７に与えてチャンババルブ４７，５７の開閉動作を直接制御する。

【0070】

同様に、上位制御部（ＭＣ４０１）および下位制御部（Ｉ／Ｏボード４１５）は、以下のようにして、チャンババルブ３７，６７の開閉動作を制御する。すなわち、上位制御部は、それぞれチャンババルブ３７，６７の開閉動作を指示する２つの指示信号を含む２つの指示情報Ｖ１ＤＯ，Ｖ４ＤＯを出力する。下位制御部は、上位制御部が出力する２つの指示情報Ｖ１ＤＯ，Ｖ４ＤＯが含む２つの指示信号をそれぞれチャンババルブ３７，６７に与えてチャンババルブ３７，６７の開閉動作を直接制御する。

【0071】

指示情報Ｖ１ＤＯ〜Ｖ４ＤＯが含む４つの指示信号は、それぞれ、下位制御部（Ｉ／Ｏボード４１５）から、フォトカプラ８１，８２，８３，８４を介して、チャンババルブ３７，４７，５７，６７のソレノイド３７ａ，４７ａ，５７ａ，６７ａに伝達される。フォトカプラ８１〜８４は、Ｉ／Ｏモジュール４１３（図４参照）に設けられていてもよいし、Ｉ／Ｏボード４１５に設けられていてもよい。

【0072】

また、上位制御部（ＭＣ４０１）および下位制御部（Ｉ／Ｏボード４１５）は、以下のようにして、本発明の「第２のバルブ」に対応するチャンババルブ７７の開閉動作を制御する。すなわち、上位制御部は、複数の第１のバルブのうちのどれを追従対象バルブとするかを示す追従対象バルブ指定情報ＳＬＤＯを出力する。チャンババルブ４７が追従対象バルブである場合には、上位制御部は、チャンババルブ４７を追従対象バルブとすることを示す追従対象バルブ指定情報ＳＬＤＯを出力する。

【0073】

下位制御部は、選択部４１９を含んでいる。選択部４１９は、上位制御部が出力する追従対象バルブ指定情報ＳＬＤＯに基づいて、下位制御部に入力される複数の第１のバルブの開閉動作を指示する複数の第１の指示信号の中から、追従対象バルブの開閉動作を指示する第１の指示信号を選択する。チャンババルブ４７が追従対象バルブである場合には、選択部４１９は、指示情報Ｖ２ＤＯ，Ｖ３ＤＯが含むチャンババルブ４７，５７の開閉動作を指示する２つの第１の指示信号の中から、チャンババルブ４７の開閉動作を指示する第１の指示信号を選択する。なお、図６に示した例では、選択部４１９は、上記２つの第１の指示信号と、指示情報Ｖ１ＤＯ，Ｖ４ＤＯが含むチャンババルブ３７，６７の開閉動作を指示する２つの指示信号の、合わせて４つの指示信号の中から１つの指示信号を選択できるように構成されている。

【0074】

また、上位制御部は、開時間差情報ＯＰＤＯと閉時間差情報ＣＬＤＯを出力する。開時間差情報ＯＰＤＯは、追従対象バルブであるチャンババルブ４７の開動作のタイミングに対するチャンババルブ７７の開動作のタイミングのずれを示す開時間差を表す。閉時間差情報ＣＬＤＯは、追従対象バルブであるチャンババルブ４７の閉動作のタイミングに対するチャンババルブ７７の閉動作のタイミングのずれを示す閉時間差を表す。チャンババルブ４７の開期間に対するチャンババルブ７７の開期間のずれを示す開期間ずれ情報は、上記開時間差と閉時間差とを含む。

【0075】

下位制御部は、更に、開時間差情報ＯＰＤＯが表す開時間差を保持する開時間差保持部４２６と、閉時間差情報ＣＬＤＯが表す閉時間差を保持する閉時間差保持部４２８とを含んでいる。本発明における「開期間ずれ情報保持部」は、開時間差保持部４２６と閉時間差保持部４２８とによって構成されている。

【0076】

下位制御部は、更に、開タイミング生成部４２７と閉タイミング生成部４２９とを含んでいる。開タイミング生成部４２７および閉タイミング生成部４２９には、選択部４１９によって選択された第１の指示信号が入力される。開タイミング生成部４２７には、更に、開時間差保持部４２６が保持する開時間差が入力される。本実施の形態では、開タイミング生成部４２７は、チャンババルブ４７の開閉動作を指示する第１の指示信号のうちのチャンババルブ４７の開動作を指示する部分と、開時間差とに基づいて、チャンババルブ７７の開動作のタイミングを指定する開タイミング指定信号を生成する。この開タイミング指定信号は、チャンババルブ４７の開動作のタイミングに対して開時間差だけずれたチャンババルブ７７の開動作のタイミングを指定する。

【0077】

また、閉タイミング生成部４２９には、更に、閉時間差保持部４２８が保持する閉時間差が入力される。本実施の形態では、閉タイミング生成部４２９は、チャンババルブ４７の開閉動作を指示する第１の指示信号のうち、チャンババルブ４７の閉動作を指示する部分と、閉時間差とに基づいて、チャンババルブ７７の閉動作のタイミングを指定する閉タイミング指定信号を生成する。この閉タイミング指定信号は、チャンババルブ４７の閉動作のタイミングに対して閉時間差だけずれたチャンババルブ７７の閉動作のタイミングを指定する。

【0078】

下位制御部は、更に、チャンババルブ７７の開閉動作を指示する第２の指示信号を生成する第２の指示信号生成部４２４を含んでいる。第２の指示信号生成部４２４には、開タイミング生成部４２７によって生成された開タイミング指定信号と、閉タイミング生成部４２９によって生成された閉タイミング指定信号が入力される。第２の指示信号生成部４２４は、チャンババルブ７７が、開タイミング指定信号によって指定されたタイミングの開動作と閉タイミング指定信号によって指定されたタイミングの閉動作を行うように、第２の指示信号を生成する。

【0079】

第２の指示信号は、下位制御部（Ｉ／Ｏボード４１５）から、フォトカプラ８５を介して、チャンババルブ７７のソレノイド７７ａに伝達される。このようにして伝達された第２の指示信号によって、チャンババルブ７７の開閉動作が制御される。フォトカプラ８５は、フォトカプラ８１〜８４と同様に、Ｉ／Ｏモジュール４１３（図４参照）に設けられていてもよいし、Ｉ／Ｏボード４１５に設けられていてもよい。

【0080】

また、第２の指示信号生成部４２４には、更に、選択部４１９によって選択された第１の指示信号が入力される。第２の指示信号生成部４２４は、例外判定部４２５を含んでいる。例外判定部４２５の動作については、後で詳しく説明する。

【0081】

＜ＡＬＤ法による成膜処理＞
次に、図１に示した成膜装置１００によって実行されるＡＬＤ法による成膜処理について説明する。ＡＬＤ法による成膜処理では、ウエハＷは、処理容器１内においてサセプタ１５に載置された状態で、図示しないヒータによって加熱される。この状態で、ウエハＷに対して、複数のガスを、互いに異なるタイミングで間欠的に繰り返し供給することによって、ウエハＷ表面に所定の薄膜が成膜される。

【0082】

一例として、ＡＬＤ法によってＴｉＮ膜を形成する場合について説明する。この場合には、以下の（１）〜（８）の一連の工程を繰り返し行うことによって、ＴｉＮ薄膜を繰り返し堆積させて、所望の膜厚のＴｉＮ膜を形成する。なお、以下の一連の工程は、バルブ３３，４３，５３，６３，７３が開放された状態で行われる。
（１）チャンババルブ５７を開放し、原料ガス供給源５０から処理容器１内へ原料ガスとしてＴｉＣｌ_４ガスを供給して、ＴｉＣｌ_４をウエハＷ表面に付着させる。
（２）チャンババルブ５７を閉鎖し、ＴｉＣｌ_４ガスの供給を停止する。
（３）チャンババルブ６７を開放し、第２のパージガス供給源６０から処理容器１内へＮ_２ガスを供給して、処理容器１内をＮ_２ガスにてパージすることにより残留したＴｉＣｌ_４ガスを排除する。
（４）チャンババルブ６７を閉鎖し、Ｎ_２ガスの供給を停止する。
（５）チャンババルブ４７，７７を開放し、第１および第２の反応ガス供給源４０，７０から処理容器１内へ反応ガスとしてＮＨ_３ガスを供給して、ウエハＷ表面に付着していた上記ＴｉＣｌ_４と反応させて、原子レベルもしくは分子レベルの厚さのＴｉＮ薄膜を形成する。
（６）チャンババルブ４７，７７を閉鎖し、ＮＨ_３ガスの供給を停止する。
（７）チャンババルブ３７を開放し、第１のパージガス供給源３０から処理容器１内へＮ_２ガスを供給して、処理容器１内をＮ_２ガスにてパージすることにより残留したＮＨ_３ガスを排除する。
（８）チャンババルブ３７を閉鎖し、Ｎ_２ガスの供給を停止する。

【0083】

図７は、上記のＡＬＤ法による成膜処理における、３つのチャンババルブ４７，５７，７７の動作の一例を示すタイミングチャートである。図７では、チャンババルブ４７，５７，７７を、それぞれ記号Ｖ４７，Ｖ５７，Ｖ７７で表している。タイミングチャートにおける立ち上がりと立ち下りは、それぞれ、チャンババルブの開動作のタイミングと閉動作のタイミングを表している。また、図７では、チャンババルブ４７，５７，７７の開期間を、それぞれ記号Ｔ４７，Ｔ５７，Ｔ７７で表し、チャンババルブ４７の開動作のタイミングに対するチャンババルブ７７の開動作のタイミングのずれを示す開時間差を記号ｔ_１で表し、チャンババルブ４７の閉動作のタイミングに対するチャンババルブ７７の閉動作のタイミングのずれを示す閉時間差を記号ｔ_２で表している。なお、図７に示したタイミングチャートは模式的に示したものであり、実際の動作は、これとは異なっていてもよい。

【0084】

図７に示したように、ガス供給制御部２００は、本発明の「複数の第１のバルブ」に対応するチャンババルブ４７，５７の開期間Ｔ４７，Ｔ５７が重ならないように、チャンババルブ４７，５７の開閉動作を制御する。また、図７に示したように、ガス供給制御部２００は、本発明の「第２のバルブ」に対応するチャンババルブ７７の開期間Ｔ７７の少なくとも一部分が、追従対象バルブであるチャンババルブ４７の開期間Ｔ４７と所定の時間上の関係を有して重なるように、チャンババルブ７７の開閉動作を制御する。図７に示した例では、開時間差ｔ_１および閉時間差ｔ_２が、所定の時間上の関係に対応する。

【0085】

なお、図７に示した例では、チャンババルブ７７の開動作のタイミングは、チャンババルブ４７の開動作のタイミングよりも後にずれている。また、チャンババルブ７７の閉動作のタイミングは、チャンババルブ４７の閉動作のタイミングよりも後にずれている。開時間差ｔ_１と閉時間差ｔ_２は、異なっていてもよいし、等しくてもよい。

【0086】

＜本実施の形態の効果＞
以上説明したように、成膜装置１００は、処理容器１と、第１の反応ガス供給路と、原料ガス供給路と、第２の反応ガス供給路と、第１の反応ガス供給路の開閉を行うチャンババルブ４７と、原料ガス供給路の開閉を行うチャンババルブ５７と、第２の反応ガス供給路の開閉を行うチャンババルブ７７と、チャンババルブ４７，５７，７７の開閉動作を制御するガス供給制御部２００とを備えている。第１の反応ガス供給路は、複数のガス吐出口６ａを有している。原料ガス供給路は、複数のガス吐出口６ｂを有している。第２の反応ガス供給路は、複数のガス吐出口６ａおよび複数のガス吐出口６ｂとは異なる位置に配置された複数のガス吐出口８ａを有している。

【0087】

本実施の形態では、原料ガスと第１の反応ガスは、それぞれ、原料ガス供給路と第１の反応ガス供給路によって処理容器１内に供給される。また、ガス供給制御部２００は、第１の反応ガス供給路の開閉を行うチャンババルブ４７と原料ガス供給路の開閉を行うチャンババルブ５７を、それらの開期間Ｔ４７，Ｔ５７が互いに重ならないように制御する。これにより、本実施の形態によれば、共通のガス供給路を用いて原料ガスと反応ガスを切り換えて処理容器１内に供給する場合に比べて、処理容器１内に供給する原料ガスと反応ガスの切り換えを短時間で行うことが可能になる。

【0088】

また、本実施の形態に係る成膜装置１００は、第２の反応ガス供給路と、第２の反応ガス供給路の開閉を行うチャンババルブ７７を備えている。第２の反応ガス供給路は、複数のガス吐出口６ａ，６ｂとは異なる位置に配置された複数のガス吐出口８ａを有している。これにより、本実施の形態によれば、短時間で、第１および第２の反応ガスをウエハＷの表面の全域の近傍に行き渡らせることが可能になる。

【0089】

更に、本実施の形態では、ガス供給制御部２００は、チャンババルブ７７の開期間Ｔ７７の少なくとも一部分が、チャンババルブ４７の開期間Ｔ４７と所定の時間上の関係を有して重なるように、チャンババルブ７７の開閉動作を制御する。これにより、本実施の形態によれば、処理容器１内への第１の反応ガスの供給期間と処理容器１内への第２の反応ガスの供給期間の関係を調整することができる。そのため、本実施の形態によれば、処理容器１内への第１の反応ガスの供給期間と処理容器１内への第２の反応ガスの供給期間が１つのチャンババルブによって制御される場合に比べて、ウエハＷの近傍における第１および第２の反応ガスの分布を細かく制御することが可能になる。

【0090】

また、本実施の形態では、特に、チャンババルブ４７が開閉を行う１つの第１のガス供給路（第１の反応ガス供給路）と、チャンババルブ７７が開閉を行う第２のガス供給路（第２の反応ガス供給路）は、処理容器１内に同じ反応ガスであるＮＨ_３ガスを供給する。従って、本実施の形態によれば、ウエハＷの近傍におけるＮＨ_３ガスの分布を細かく制御して、ウエハＷの近傍においてＮＨ_３ガスの濃度の均一性を高くすることが可能になる。

【0091】

第１のガス供給路および複数のガス吐出口６ａを介して処理空間９内に吐出されたＮＨ_３ガスは、ウエハＷの中央付近から径外方向へ拡散していくが、この過程で原料ガスであるＴｉＣｌ_４との反応によってＮＨ_３が消費されていくものと考えられる。ここで、例えば３００ｍｍ径以上の大型のウエハＷを処理する場合、ＮＨ_３ガスをウエハＷの中央付近のみから吐出すると、ウエハＷの周縁部にＮＨ_３ガスが十分な量で到達しない場合があり、該周縁部での成膜反応が効率的に進行せず、ウエハ面内でＴｉＮ膜の膜厚に不均一が生じる懸念がある。それに対して、本実施の形態では、第１のガス供給路および複数のガス吐出口６ａに加え、第２の反応ガス供給路および複数のガス吐出口８ａを介して、別途ＮＨ_３ガスをウエハＷの周縁部に向けて供給することによって、ウエハＷの面内に均等にＮＨ_３ガスを供給できる。

【0092】

更に、本実施の形態では、ガス吐出口６ａを介して処理空間９に吐出され、ウエハＷの中央付近から径外方向へ拡散していくＮＨ_３ガスの拡散速度を考慮して、チャンババルブ４７の開閉動作にチャンババルブ７７の開閉動作を追従させている。例えば図７に示したように、チャンババルブ７７の開動作のタイミングを、チャンババルブ４７の開動作のタイミングよりも開時間差ｔ_１だけ遅延させている。このような時間制御によって、成膜反応によって消費されたＮＨ_３の不足分を補うための、必要最小限の量のＮＨ_３ガスを、ガス吐出口８ａから直接ウエハＷの周縁部へ向けて供給することが可能になり、ウエハＷの面内で均一な成膜処理が実現する。また、チャンババルブ７７の開動作のタイミングを、チャンババルブ４７の開動作のタイミングよりも開時間差ｔ_１だけ遅延させることによって、チャンババルブ４７とチャンババルブ７７の開動作を同期させる場合に比べて、ＮＨ_３ガスの供給量を節約することができる。なお、チャンババルブ７７の開時間差ｔ_１、開期間Ｔ７７およびガス吐出口８ａから吐出させるＮＨ_３ガスの流量は、ウエハＷの径、ガス吐出口６ａから供給するＮＨ_３ガスの流量やその拡散速度などを考慮して決定することができる。

【0093】

以上のことから、本実施の形態によれば、成膜装置１００において、ウエハＷの処理に使用される第１および第２の反応ガスの切り替えを短時間で行い、且つウエハＷの近傍における第１および第２の反応ガスの分布を制御することが可能になる。

【0094】

なお、本実施の形態では、第２の指示信号生成部４２４は、開時間差情報ＯＰＤＯによって与えられた開時間差と閉時間差情報ＣＬＤＯによって与えられた閉時間差の両方に基づいて、第２のチャンババルブ７７の開閉動作を指示する第２の指示信号を生成している。しかし、第２の指示信号生成部４２４は、開時間差と、予め設定されたチャンババルブ７７の開期間Ｔ７７とに基づいて、第２の指示信号を生成してもよい。

【0095】

図８は、上述のように、第２の指示信号生成部４２４が、開時間差と、予め設定されたチャンババルブ７７の開期間Ｔ７７とに基づいて、第２の指示信号を生成する場合についての、３つのチャンババルブ４７，５７，７７の動作の例を示すタイミングチャートである。図８におけるチャンババルブ４７，５７，７７の動作の表し方は、図７における表し方と同じである。上述のように第２の指示信号を生成する場合には、図８に示したように、チャンババルブ７７の開期間Ｔ７７がチャンババルブ４７の開期間Ｔ４７よりも短く、チャンババルブ７７の閉動作のタイミングが、チャンババルブ４７の閉動作のタイミングよりも早くなる場合もある。

【0096】

また、図７および図８に挙げた例では、チャンババルブ７７の開期間Ｔ７７が追従対象バルブであるチャンババルブ４７の開期間Ｔ４７と部分的に重なっているが、開期間Ｔ７７は、必ずしも開期間Ｔ４７と重ならなくてもよい。

【0097】

また、本実施の形態では、ガス供給制御部２００は、追従対象バルブであるチャンババルブ４７の開期間Ｔ４７に対するチャンババルブ７７の開期間Ｔ７７のずれを示す開期間ずれ情報（開時間差および閉時間差）を保持し、この開期間ずれ情報に基づいて、チャンババルブ４７の開期間Ｔ４７を基準としてチャンババルブ７７の開期間Ｔ７７を決定している。しかし、ガス供給制御部２００は、追従対象バルブ以外の第１のバルブであるチャンババルブ５７の開期間Ｔ５７に対するチャンババルブ７７の開期間Ｔ７７のずれを示す開期間ずれ情報を保持し、この開期間ずれ情報に基づいて、チャンババルブ５７の開期間Ｔ５７を基準としてチャンババルブ７７の開期間Ｔ７７を決定してもよい。この場合には、チャンババルブ５７の開動作のタイミングに対するチャンババルブ７７の開動作のタイミングのずれと、チャンババルブ５７の閉動作のタイミングに対するチャンババルブ７７の閉動作のタイミングのずれは、比較的大きくなる。そのため、この場合には、処理時間に余裕を持って第２の指示信号を生成することが可能になる。

【0098】

＜例外判定部の動作＞
次に、図６および図７を参照して、例外判定部４２５の動作について説明する。例外判定部４２５は、第２の指示信号生成部４２４において生成された第２の指示信号が正常であるか否かを判定し、正常ではない場合には、上位制御部（ＭＣ４０１）に対して、正常ではないことを示すデジタル・インプット情報（以下、エラー情報と言う。）ＥＲＤＩを出力する。正常ではない場合の例としては、追従対象バルブであるチャンババルブ４７の開動作のタイミングに対するチャンババルブ７７の開動作のタイミングのずれを示す開時間差ｔ_１が大きすぎて、チャンババルブ４７，７７の開期間Ｔ４７，Ｔ７７ａが重ならない場合が挙げられる。正常ではない場合の他の例としては、チャンババルブ４７の閉動作のタイミングに対するチャンババルブ７７の閉動作のタイミングのずれを示す閉時間差ｔ_２が大きすぎて、チャンババルブ７７の開期間Ｔ７７がチャンババルブ４７の次の開期間Ｔ４７と重なる場合が挙げられる。上位制御部（ＭＣ４０１）は、エラー情報ＥＲＤＩを取得すると、成膜装置１００における成膜処理を中止するように、成膜装置１００の各構成部を制御する。

【0099】

なお、本発明は、上記実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、ガス供給制御部２００は、上位制御部（ＭＣ４０１）が、チャンババルブ７７の開閉動作を指示する第２の指示信号を含む指示情報を出力できるように構成されていてもよい。この場合、下位制御部（Ｉ／Ｏボード４１５）は、上記指示情報に含まれる第２の指示信号をチャンババルブ７７に与えてチャンババルブ７７の開閉動作を直接制御する。なお、この場合には、チャンババルブ７７の開動作のタイミングを、チャンババルブ４７の開動作のタイミングよりも前にずらすことも可能である。

【0100】

また、本発明の処理装置は、ＡＬＤ装置に限らず、複数のガスを供給して成膜処理等を行う他の処理装置に適用することができる。また、本発明は、半導体ウエハに限らず、液晶表示装置、有機ＥＬディスプレイ、薄膜太陽電池パネル等に用いられる大型のガラス基板等を処理する処理装置にも適用することができる。

【符号の説明】

【0101】

１…処理容器、１０…処理部、２０…ガス供給部、３０，４０，５０，６０，７０…ガス供給源、３１，４１，５１，６１，７１…配管、３７，４７，５７，６７，７７…チャンババルブ、３７ａ，４７ａ，５７ａ，６７ａ，７７ａ…ソレノイド、８０…集合バルブユニット、１００…成膜装置、２００…ガス供給制御部、３００…制御装置、３０１…ＥＣ、４０１…モジュールコントローラ（ＭＣ）、４１３…Ｉ／Ｏモジュール、４１５…Ｉ／Ｏボード、４１９…選択部、４２４…第２の指示信号生成部、４２５…例外判定部、４２６…開時間差保持部、４２７…開タイミング生成部、４２８…閉時間差保持部、４２９…閉タイミング生成部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】