JP4579157B2

JP4579157B2 - 処理装置及び切り替え機構

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Publication number: JP4579157B2
Application number: JP2005504003A
Authority: JP
Inventors: 忠大石坂; 直樹吉井; 剛平川村; 幸夫福田; 隆重岡; 康彦小島; 康弘大島; 淳一荒見; 淳五味
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2003-03-25
Filing date: 2004-03-15
Publication date: 2010-11-10
Anticipated expiration: 2024-03-15
Also published as: US20060027167A1; KR100674279B1; WO2004085703A1; KR20050108395A; US7717061B2; JPWO2004085703A1

Description

本発明は処理装置に係り、より詳細にはガスを励起して励起種を生成する励起源を備えた処理装置に関する。

近年、半導体素子の微細化に伴い、より微細な構造を達成し得る様々な処理方法が提案されている。その中で、ガスを励起して生成した励起種を用いて半導体基板上に薄膜を形成する方法が注目されている。

例えば、加熱した基板に減圧下で処理ガスを供給して基板上に高品質な薄膜を形成する方法として、ＡＬＤ（Atomic Layer Deposition）が近年注目されている。ＡＬＤでは複数種類の原料ガスを減圧下で交互に基板に対して供給し、加熱した基板上で反応させて反応生成物の非常に薄い膜を形成する。基板上での原料ガスの反応を促進するには、基板温度を高くすることが効果的であるが、基板の加熱温度には制約がある。例えば半導体用シリコンウェハの場合、基板温度を４００℃以下とすることが好ましい
一方、比較的低い温度において基板上で原料ガスの反応を促進するために、原料ガスを励起して励起種を用いる技術がある。励起種を生成するには様々な方法があるが、原料ガスをプラズマ化する方法が一般的である。

また、半導体集積回路における配線工程において、配線材料である銅（Ｃｕ）膜が低誘電率層間絶縁膜（ｌｏｗ−ｋ膜）へ拡散するのを抑制するために、バリア膜の形成が要求されている。バリア膜を形成する材料として有望視されている材料に、ＴｉＮ膜、ＴａＮ膜、ＷＮ膜、Ｔｉ膜、Ｔａ膜等がある。これらのバリア膜を、プラズマ化した処理ガスを用いて生成することが提案されている（例えば、下記特許文献７及び非特許文献１参照。）。

本願発明の技術背景に係る文献として以下の文献がある。
特開平６−８９８７３号公報特開平６−３３３８７５号公報特開平７−２５２６６０号公報米国特許第５３０６６６６号明細書米国特許第５９１６３６５号明細書米国特許第６３４２２７７号明細書米国特許第６３８７２０７号明細書 S.M. Rossnagel, A. Sherman, F. Turner,"Plasma-enhanced atomic layer deposition of Ta and Ti for interconnect diffusion barriers", J. Vac. Sci. Technol. July/Aug 2000, pp.2016-2020

プラズマ化した処理ガスを用いてＴｉ膜を生成する方法の一例として、原料ガスとしてＴｉＣｌ_４を用い、還元ガスとしてＨ_２を用いる方法がある。この方法では、還元ガスＨ_２を誘電結合プラズマ発生器（ＩＣＰ:Inductively coupled Plasma）により励起してプラズマ化し、原料ガスＴｉＣｌ_４と交互に供給することよりウェハ等の基体上にＴｉ膜を生成する。このような方法をＰＥ−ＡＬＤ法と称する。

上述のように、ＰＥ−ＡＬＤ（Plasma-Enhanced Atomic Layer Deposition）法によりＴｉ膜を生成する処理装置では、ＴｉＣｌ_４とＨ_２の供給を交互に切り替えるため、ＴｉＣｌ_４を供給する時はＨ_２の供給を停止する。このため、Ｈ_２の供給を停止する間は励起源であるＩＣＰの作動を停止する。ＰＥ−ＡＬＤ法では、ＴｉＣｌ_４とＨ_２の交互供給を数百回繰り返し行なうため、その都度ＩＣＰを停止することとなる。

ここで、ＩＣＰの動作を停止して一旦プラズマが消えてしまうと、次にプラズマを再度生成するためには、プラズマ着火のための時間が必要となる。また、プラズマが着火しても、プラズマが安定して生成される状態になるまでにはさらに時間が必要である。そのため、ＴｉＣｌ_４とＨ_２の供給を切り替える毎に、プラズマ着火及び安定化のための時間がかかり、その分全体の処理時間が長くなるという問題がある。

本発明の総括的な目的は、上述の問題を解決した改良された有用な処理装置及び切り替え機構を提供することである。

本発明のより具体的な目的は、還元ガスのプラズマを連続して生成しながら、原料ガスと還元ガスの供給を交互に切り替えながら供給することのできる処理装置及び切り替え機構を提供することである。

上述の目的を達成するために、本発明によれば、供給された処理ガスを励起する励起装置と、励起装置に接続され、励起された処理ガスが供給される処理容器と、前記励起装置と前記処理容器との間に設けられ、励起された処理ガスの前記励起装置からの流れを切り替える切り替え機構と、前記切り替え機構に接続されたバイパスラインとを有し、前記切り替え機構は、励起された処理ガスの前記励起装置からの流れを、前記処理容器と前記バイパスラインとのいずれか一方に切り替えるように構成され、
前記切替え機構は、シリンダと、該シリンダの内部に設けられた回転弁と、該回転弁を継続的に一方向に回転させるモータ機構を含み、前記シリンダに、前記励起装置により励起された処理ガスが供給される励起ガス供給通路と、励起された処理ガスを前記処理容器に供給するガス供給通路と、励起された処理ガスを前記処理容器を介さず排気する前記バイパスラインとが接続され、前記回転弁の外周に、一部を除いて円周方向に形成される溝状の環状通路が形成され、該環状通路の下方に中央通路が設けられ、前記環状通路は、前記励起ガス供給通路と前記バイパスラインとを連通可能に設けられ、前記中央通路は、前記回転弁の外周に設けられた開口部から回転弁の中心まで延在する横通路と、前記回転弁の軸に沿って中心から前記ガス供給通路まで下方に延在して前記励起ガス供給通路を前記ガス供給通路に接続する縦通路とを含み、前記回転弁の前記溝状の環状通路が形成されてない前記一部と、前記回転弁の外周に設けられた前記開口部とは、前記回転弁の回転軸に沿って上方から見たときに、同じ角度位置であり、平面上で互いに重なり合うように配置され、前記回転弁は、前記励起ガス供給通路が前記横通路の前記開口部に連通するときには励起された処理ガスが前記処理容器に流れるように切り替え、前記励起ガス供給通路が前記環状通路に連通するときには励起された処理ガスが前記バイパスラインに流れるように切り替えるよう動作することを特徴とする処理装置が提供される。

また、本発明によれば、供給された処理ガスを励起する励起装置と励起された処理ガスが供給される処理容器との間に設けられ、励起された処理ガスの前記励起装置からの流れを切り替える切り替え機構であって、前記切り替え機構にバイパスラインが接続され、前記切り替え機構は、励起された処理ガスの前記励起装置からの流れを、前記処理容器と前記バイパスラインとのいずれか一方に切り替えるように構成され、
前記切り替え機構は、シリンダと、該シリンダの内部に設けられた回転弁と、該回転弁を継続的に一方向に回転させるモータ機構を含み、前記シリンダに、前記励起装置により励起された処理ガスが供給される励起ガス供給通路と、励起された処理ガスを前記処理容器に供給するガス供給通路と、励起された処理ガスを前記処理容器を介さず排気する前記バイパスラインとが接続され、前記回転弁の外周に、一部を除いて円周方向に形成される溝状の環状通路が形成され、該環状通路の下方に中央通路が設けられ、前記環状通路は、前記励起ガス供給通路と前記バイパスラインとを連通可能に設けられ、前記中央通路は、前記回転弁の外周に設けられた開口部から回転弁の中心まで延在する横通路と、前記回転弁の軸に沿って中心から前記ガス供給通路まで下方に延在して前記励起ガス供給通路を前記ガス供給通路に接続する縦通路とを含み、前記回転弁の前記溝状の環状通路が形成されてない前記一部と、前記回転弁の外周に設けられた前記開口部とは、前記回転弁の回転軸に沿って上方から見たときに、同じ角度位置であり、平面上で互いに重なり合うように配置され、前記回転弁は、前記励起ガス供給通路が前記横通路の前記開口部に連通するときには励起された処理ガスが前記処理容器に流れるように切り替え、前記励起ガス供給通路が前記環状通路に連通するときには励起された処理ガスが前記バイパスラインに流れるように切り替えるよう動作することを特徴とする切り替え機構が提供される。

上述の本発明によれば、励起する処理ガス以外の処理ガスが処理容器に供給されている間でも、処理ガスを連続して励起装置供給して処理ガスを連続して励起することができる。したがって、励起する処理ガス以外の処理ガスが処理容器に供給されている間でも、処理ガスの励起を停止する必要はなく、励起動作の停止に伴う再励起動作に要する時間及び励起条件が安定するまでの時間を確保する必要はない。これにより、処理全体の所要時間が短縮され、処理コストを低減することができる。

次に、本発明の第１実施例による処理装置について、図１を参照しながら説明する。図１は本発明の第１実施例による処理装置の全体構成を示す図である。

図１に示す処理装置は、複数種類の原料ガス（処理ガス）を交互に処理容器２に導入し、処理容器２内の被処理基体であるウェハＷ上に薄膜を形成するための装置である。処理容器２内にはウェハＷを載置する載置台４が配置される。載置台４の載置面の上方にガス供給口６が配置される。還元ガス（処理ガス）としてのＮＨ_３がガス供給口６を介して処理容器２内の処理空間へ導入される。

また、処理容器２の底部には排気手段としてターボモレキュラポンプ（ＴＭＰ）８が接続され、処理容器２内の処理空間を所定の減圧環境に維持することができる。ターボモレキュラポンプ８はドライポンプ（ＤＰ）１０に接続され、ターボモレキュラポンプ８から排気されたガスは、ドライポンプ１０から除害装置（図示せず）などを通じて外部に排気される。

本実施例では、原料ガス（処理ガス）としてのＴｉＣｌ_４は、処理容器２の側壁から処理容器２内の処理空間に供給される。そして、原料ガスＴｉＣｌ_４と還元ガスＮＨ_３は交互に処理容器２に供給され、処理容器２内の処理空間に導入される。

処理容器２にＮＨ_３の励起種を供給するために、励起源として励起装置１２がガス供給口６に接続される。すなわち、励起装置１２の内部にＮＨ_３を導入し、ＮＨ_３に対してエネルギを注入して励起種を生成して、生成した励起種をガス供給口６に供給する。ＮＨ_３の励起種を生成する方法として、高周波プラズマ又はＥＣＲプラズマを生成する方法、あるいは紫外線による励起する方法などがある。本実施例では励起装置１２を高周波プラズマ発生装置（ＩＣＰ）とし、励起装置１２の励起容器１４内で発生したプラズマにより励起種を生成する。

励起装置１２として高周波プラズマ発生装置を用いた場合、図２に示すように、励起容器１４を筒状に形成し、その外側に電磁コイル１３を設けて高周波電界を励起容器１４の内部に発生させることにより、励起容器１４の外部から励起エネルギを注入することができる。したがって、励起容器１４は、原料ガスがプラズマ化される空間を形成するだけでよく、内部に部材を設ける必要がない。これにより、励起空間に設けることにより原料ガスが汚染されるといった問題が発生することはない。

また、本実施例による処理装置は、還元を目的とする処理に適するように、励起種を生成するための空間に酸素が放出されない構成となっている。このような構成を達成するために、内部でプラズマが生成される励起容器１４は、酸素を含まない材料として窒化物よりなる材料を用いて形成される。窒化物としては、窒化ケイ素（ＳｉＮ）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を用いることが好ましい。高周波励起によりプラズマを生成する場合、酸化耐性やスパッタ耐性の高い窒化ケイ素（ＳｉＮ）を用いることが特に好ましい。

このように、励起空間を形成する励起容器１４を窒化物による材料で形成することにより、ＮＨ_３等の原料ガスの励起時に励起容器１４から酸素が放出されることがなく、酸素の励起種が生成されることはない。したがって、還元を目的とする処理において酸素の励起種に起因した問題の発生を防止することができる。

なお、処理容器２、載置台４及びガス供給口６などの処理空間に接する部分は酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）などを用いて形成することができる。ただし、励起容器１４のように材料自体がスパッタされるおそれはないが、表面に吸着されていた酸素や他のガスなどが放出されないように、酸化アルミニウムの表面に陽極酸化被膜を形成し、さらに封孔処理を施しておくことが好ましい。

本実施例では、複数種類の原料ガスのうち、プラズマ化して励起種を生成するＮＨ_３は、第１の原料ガス供給装置１６から励起装置１２に供給される。一方、プラズマ化する必要のないＴｉＣｌ_４は、第２の原料ガス供給装置１８から処理容器２に供給される。

第１の原料ガス供給装置１６は、励起種として還元作用のある原料ガスであるＮＨ_３を供給する供給ライン１６Ａを有する。還元作用のある原料ガスとしてはＮＨ_３の他に、例えば、Ｎ_２，Ｈ_２，ＮＨ_３，Ｎ_２Ｈ_２，ＳｉＨ_２，ＳｉＨ_４，Ｓｉ_２Ｈ_４，ＰＨ_３，ＡｓＨ_３などがある。また、第１の原料ガス供給装置１６は、キャリアガスとしてＮ_２をＮＨ_３と同時に供給するために、供給ライン１６Ｂを有する。各供給ライン１６Ａ，１６Ｂの途中には開閉弁及び流量制御用のマスフローコントローラ（ＭＦＣ）が設けられる。

第２の原料ガス供給装置１８は、原料ガスであるＴｉＣｌ_４を供給する供給ライン１８Ａを有する。また、第２の原料ガス供給装置１８は、キャリアガスとしてＮ_２を同時に供給するために、供給ライン１８Ｂを有する。各供給ライン１８Ａ，１８Ｂの途中には開閉弁及び流量制御用のマスフローコントローラ（ＭＦＣ）が設けられる。

ここで、ＮＨ_３は還元ガスと称しているが、原料ガスの一種と見なすことができる。すなわち、本実施例では、複数種類の原料ガスのうち少なくとも一種類の原料ガスをプラズマ化して励起種を生成し、生成した励起種を処理容器２内の処理空間に導入する。励起種は、処理容器２内の原料ガスあるいはウェハＷ上に付着した原料ガスと反応し、載置台４上に載置されたウェハＷに対して所望の処理が施される。

本実施例のように、複数種類の原料ガスを交互に独立して供給する場合、原料ガスの切り替え時間をできる限り短縮して全体の処理工程に要する期間を短縮することが重要である。

本実施例では、ＮＨ_３を励起装置１２によりプラズマ化し、ＮＨ_３の励起種を処理容器２に供給する。ＴｉＣｌ_４が処理容器２に供給されている間は、処理容器２へのＮＨ_３の供給は停止される。したがって、従来の処理装置であれば、ＴｉＣｌ_４が処理容器２に供給されている間は、ＮＨ_３のプラズマの生成も停止されることとなるが、本実施例では、励起装置１２と処理容器２のガス供給口６との間に切り替え機構２０を設けることにより、ＮＨ_３の励起種を処理容器２に供給する必要がない時間は、ＮＨ_３の励起種をバイパスライン２２に流すように構成している。

すなわち、切り替え機構２０は、励起装置１２から流れてくるＮＨ_３の励起種を、処理容器２のガス供給口６とバイパスライン２２のいずれか一方供給するように切り替える。バイパスライン２２はターボモレキュラポンプ８とドライポンプ１０の間の排気配管に接続されており、バイパスライン２２に供給されたＮＨ_３はドライポンプ１０を通じて排気される。

したがって、励起装置１２には第１の原料ガス供給装置１６から連続的にＮＨ_３が供給され、プラズマ化されてその励起種は連続して切り替え機構２０に供給される。そして、第２の原料ガス供給装置１８からＴｉＣｌ_４が処理容器２に供給されている間は、ＮＨ_３の励起種の流れは切り替え機構２０によりバイパスライン２２側に切り替えられる。すなわち、ＴｉＣｌ_４が処理容器２に供給されている間は、ＮＨ_３の励起種はバイパスライン２２を通って排気される。

切り替え機構２０は、例えば、図３に示すような構成とすることができる。図３に示す切り替え機構２０は、励起装置１２と処理装置のガス排気口６とを接続する通路２０ａを有する。通路２０ａの途中には開閉弁２４が設けられ、通路２０ａを開閉する。通路２０ａの開閉弁２４より励起装置１２側には、バイパスライン２２に繋がる通路２０ｂが接続される。また、通路２０ｂには開閉弁２６が設けられ。通路２０ｂを開閉する。

図３に示す切り替え機構２０において、開閉弁２４を開いて開閉弁２６を閉じることにより、励起装置１２から供給されるＮＨ_３の励起種は、処理容器２のガス供給口に流れる。一方、開閉弁２４を閉じて開閉弁２６を開くことにより、励起装置１２から供給されるＮＨ_３の励起種は、バイパスライン２２に流れる。この際、開閉弁２４と開閉弁２６とを同期して動作するように制御することが好ましい。

また、図３に示す切り替え機構２０の動作を一つの弁体の動作で行なう三方弁を設けることとしてもよい。これにより、２つの開閉弁を同期して動作させる必要がなくなり、装置の構造を簡素化できる。

上述のような切り替え機構２０を有する本実施例による処理装置では、ＴｉＣｌ_４が処理容器２に供給されている間でも、ＮＨ_３を連続して励起装置１２に供給し、ＮＨ_３のプラズマを連続して生成することができる。すなわち、ＴｉＣｌ_４が処理容器２に供給されている間でも、ＮＨ_３のプラズマの生成を停止する必要はなく、プラズマの停止に伴うプラズマの再着火及びプラズマが安定化するまでの時間を確保する必要はない。これにより、処理全体の所要時間が短縮され、処理コストを低減することができる。

次に図１に示す処理装置で行なわれる処理について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は図１に示す処理装置で行われる処理のフローチャートである。図５は図１に示す処理装置で行われる処理における開閉弁及び切り替え機構の動作状態を示すタイムチャートである。

まず、ステップＳ１において処理容器２へウェハＷを搬入し、ステップＳ２において載置台４上にウェハＷを載置する。次に、ステップＳ３において、載置台４を加熱することによりウェハＷを例えば４００℃というような所定の温度まで昇温すると同時に処理容器２内を真空引きして所定の真空度とする。

次に、ステップＳ４において、ＮＨ_３供給用の開閉弁（第１の原料ガス供給装置１６の開閉弁）を開くと共に励起装置１２を作動させる。同時に、切り替え機構２０をバイパスライン２２側に切り替える。これにより、ＮＨ_３が励起装置１２に供給されてプラズマ化され、ＮＨ_３の励起種が励起装置１２から切り替え機構２０を介してバイパスライン２２に流れる。

続いて、ステップＳ５においてＴｉＣｌ_４供給用の開閉弁（第２の原料ガス供給装置１８の開閉弁）を開き、ＴｉＣｌ_４を処理容器２に供給する。処理容器２に供給されたＴｉＣｌ_４はウェハＷの表面に吸着される。ＴｉＣｌ_４を所定の時間供給した後、ステップＳ６においてＴｉＣｌ_４供給用の開閉弁を閉じ、処理チャンバ内を真空引きして気相中に残留しているＴｉＣｌ_４を処理容器２から排出する。

次に、ステップＳ７において、切り替え機構２０を処理容器２側へ切り替える。これにより、ＮＨ_３の励起種が励起装置１２から切り替え機構２０を介して処理容器２に供給される。処理容器２に供給されたＮＨ_３の励起種は、ウェハＷに吸着されていたＴｉＣｌ_４と反応して、ウェハＷ上にＴｉＮ膜が形成される。

ＮＨ_３の励起種を所定時間供給した後、ステップＳ８において、切り替え機構２０をバイパスライン側へと切り替え、処理チャンバ内を真空引きして反応副生成物及び未反応のＮＨ_３を処理容器２から排出する。

次に、ステップＳ９において、ウェハＷ上に形成された膜厚が所望の膜厚に達したか否かを判定する。膜厚が所望の膜厚に達していないと判定された場合、処理はステップＳ４へと戻り、ステップＳ４〜Ｓ９までの工程を繰り返す。ステップＳ９において、膜厚が所望の膜厚に達したと判定された場合、処理はステップＳ１０へと進む。

ステップＳ１０において、ＮＨ_３供給用の開閉弁を閉じ、励起装置１２の作動を停止する。そして、ステップＳ１１においてウェハＷを載置台４から持ち上げ、ステップＳ１２においてウェハＷを処理容器２から搬出し、処理を終了する。

以上の処理において、図５に示すように、処理が開始されて励起装置１２内でＮＨ_３のプラズマが生成されると、処理が終了するまで、ＮＨ_３のプラズマは連続して生成される。ＮＨ_３の励起種の供給は、切り替え機構２０により処理容器２側とバイパスライン２２側の間で切り替えられるため、処理容器２には、ＴｉＣｌ_４とＮＨ_３とを交互に供給することができる。

ＮＨ_３のプラズマが連続して生成されるため、プラズマの生成条件を安定化することができ、変動のない一様なプラズマを生成することができる。また、プラズマの着火及び安定化に費やす時間が不要なため、処理全体の時間を短縮することができる。

次に、本発明の第２実施例による処理装置について説明する。本発明の第２実施例による処理装置の構成は、切り替え機構２０を回転式三方弁に置き換えたことを除いて図１に示す処理装置と同様であり、その説明は省略する。

図６は本発明の第２実施例による処理装置に設けられた回転式三方弁３０を示す模式図であり、図６−(ａ）は縦断面図、図６−（ｂ）はＩ−Ｉ断面図、図６−（ｃ）はＩＩ−ＩＩ断面図である。

図６に示す回転式三方弁３０は、ＴｉＣｌ_４とＮＨ_３＋Ｎ_２のプラズマとを交互に切り替えながら処理容器２に供給するための切り替え弁であり、図１に示す構成において切り替え機構２０の代わりに設けられる。

回転式三方弁３０は、シリンダ３２と、シリンダ３２の中で回転可能に設けられた回転弁３４と、回転弁３４を回転駆動するモータ機構３６とよりなる。シリンダ３２には、ＮＨ_３＋Ｎ_２のプラズマを供給するためのプラズマ供給通路３８と、ＴｉＣｌ_４を供給するための処理ガス供給通路４０とが設けられる。また、シリンダ３２には、プラズマを処理容器２に供給する必要のない期間に、処理容器２を通さないでプラズマを排気するためのプラズマ排気通路４２が設けられている。

プラズマ供給通路３８は、プラズマ供給源である励起装置１２に接続され、励起装置からＮＨ_３＋Ｎ_２のプラズマが連続的に供給される。処理ガス供給通路４０は第２の処理ガス供給装置１８に接続され、ＴｉＣｌ_４が供給される。また、プラズマ排気通路４２はバイパスライン２２に接続され、バイパスライン２２に流れるプラズマは排気用のドライポンプ１０により排気される。

回転弁３４には、プラズマ供給通路３８から供給されたプラズマをプラズマ排気通路４２に流すための環状通路３４Ａと、ＴｉＣｌ_４とプラズマとを交互に処理チャンバ２に流すための中央通路３４Ｂとが形成されている。

環状通路３４Ａは、回転弁３４の外周で円周方向に形成された溝状の通路であり、一部を残してほぼ回転弁３４の外周全週にわたって形成されている。環状通路３４Ａとは異なる位置（下方）には、外周の一箇所に開口して中心まで延在する横通路と底面の中央から軸方向に延在する縦通路とよりなる中央通路３４Ｂが形成されている。

以下に回転式三方弁３０の動作について図７及び図８を参照しながら説明する。図７は回転弁の動作とガス供給状態とを示す図である。図８は処理容器２へのガス供給状態を示すタイムチャートである。

回転弁３４がモータ機構３６により回転されて、図７−（ａ）に示す位置となると、プラズマ供給通路３８から供給されたプラズマは、環状通路３４Ａを経由してプラズマ排気通路４２に流れる。こととき、回転弁３４の中央通路３４Ｂの開口は、プラズマ供給通路３８と処理ガス供給通路４０との間に位置しており、プラズマとＴｉＣｌ_４のどちらも処理容器２には供給されない。すなわち、図７−（ａ）に示された状態では、回転式三方弁３０を介してプラズマもＴｉＣｌ_４も供給されることがなく、処理容器２の内部に残留した処理ガスや反応副生成物は、ターボモレキュラポンプ８により排気される（真空引き）。この状態は、図８−（ａ）に示す状態である。

次に、回転弁３４が回転して図７−（ｂ）に示す位置となると、プラズマ供給通路３８は環状通路３４Ａを介してプラズマ排気通路４２に繋がったままであるが、中央通路３４Ｂの開口部が処理ガス供給通路４０と繋がる。したがって、中央通路３４Ｂを通じてＴｉＣｌ_４が処理容器２に供給される。このとき、プラズマ供給通路３８に供給されているプラズマは環状通路３４Ａを通じてプラズマ排気通路４２に流れ、排気されている。この状態は、図８−（ｂ）に示す状態である。

回転弁３４が更に回転して図７−（ｃ）に示す位置となると、中央通路３４Ｂの開口部は処理ガス供給通路４０から外れてＴｉＣｌ_４の処理容器２への供給は停止する。このときも、プラズマ供給通路３８に供給されているプラズマは環状通路３４Ａを通じてプラズマ排気通路４２に流れたままである。したがって、図７−（ｃ）に示された状態では、回転式三方弁３０を介してプラズマもＴｉＣｌ_４も供給されることがなく、処理容器２の内部に残留したＴｉＣｌ_４や反応副生成物は、ターボモレキュラポンプ８により排気される（真空引き）。この状態は、図８−（ｃ）に示す状態である。

次に、回転弁３４が更に回転して図７−（ｄ）に示す位置となると、中央通路３４Ｂの開口部がプラズマ供給通路３８に繋がり、且つ環状通路３４Ａが形成されていない部分がプラズマ供給通路３８の開口部に位置する。したがって、プラズマ供給通路３８に供給されたプラズマは、環状通路３４Ａを通じてプラズマ排気通路に流れることはなく、中央通路３４Ｂを通じて処理容器２へと流れる。この状態は図８−（ｄ）に示す状態である。

以上の動作で回転弁３４の一回転の動作が終了する。回転弁３４はモータ機構３６により連続して回転されており、以上の動作が繰り返されることにより、間に真空引きによる排気を行ないながら、ＴｉＣｌ_４の供給とＮＨ_３＋Ｎ_２のプラズマの供給とが交互に行なわれる。

以上の動作では、回転式三方弁３０に対してプラズマを常時供給することとなる。すなわち、供給されるプラズマは、処理容器２への供給と排気ラインへの排気が切り替えられるだけであり、連続的に回転式三方弁３０に供給される。これにより、プラズマ供給源である励起装置１２においてプラズマの着火・停止を繰り返し行うことなく、連続してプラズマを供給することができる。したがって、プラズマ着火時の不安定な状態がなく、連続的に安定して生成された一様なプラズマを処理容器２に間欠的に供給することができる。

また、一つの回転式三方弁を用いるだけで、真空引き、処理ガスの供給、プラズマの供給を交互に行なうことができる。したがって、複数の開閉弁を同期して動作させる必要もなく、簡単な構成で処理ガスの交互供給を行なうことができるといった利点がある。

上述の処理では、処理容器２内の原料ガスの排気を真空引きのみで行なっているが、Ｎ_２又はＡｒ，Ｈｅ等の不活性ガスによるパージにより行なってもよい。また、真空引きとパージを組合わせて用いることとしてもよい。

上述の処理装置とＴｉＮ膜の形成工程を用いてＴｉＮ膜を実際に生成した際の生成条件を以下に示す。
基板（ウェハ）温度：４００℃
ＴｉＣｌ_４供給量：３０ｓｃｃｍ
ＮＨ_３供給量：２００ｓｃｃｍ
ＲＦパワー：２００Ｗ
Ｎ_２キャリアガス供給量：２００ｓｃｃｍ
原料ガス排気方法：真空排気

また、成長時間シーケンスを以下に示す。
ＴｉＣｌ_４供給時間：５秒
真空引き時間：５秒
ＮＨ_３供給時間：５秒
真空時間：５秒
成長サイクル数：２００サイクル

なお、プラズマ着火の際にはＡｒ又はＨｅガスを還元性ガスと共に励起装置に供給した。

以上のような生成条件と成長時間シーケンスによりＴｉＮ膜を形成した結果、膜厚が９ｎｍで比抵抗が１８０μΩｃｍのＴｉＮ膜が得られた。このＴｉＮ膜は膜厚が均一で、良好なステップカバレージを有し、不純物（Ｆ，Ｃｌ等）の含有量が非常に少なかった。

以上の例では、ＴｉＣｌ_４とＮＨ_３の交互供給により低抵抗のバリアメタル膜としてＴｉＮ膜を生成したが、本実施例による処理装置は、Ｔｉ膜、Ｔａ膜、ＴａＮ膜、ＷＮ膜等の他のバリアメタル膜の生成にも用いることができる。

Ｔｉ膜あるいはＴｉＮ膜を生成する場合、Ｔｉを含む原料ガスとして、ＴｉＣｌ_４，ＴｉＦ_４，ＴｉＩ_４，Ｔｉ［Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５ＣＨ_３）］_４（ＴＥＭＡＴ），Ｔｉ［Ｎ（ＣＨ_３）_２］_４（ＴＤＭＡＴ），Ｔｉ［Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_２］_４（ＴＥＤＭＡＴ）等を用い、窒化水素系原料として、Ｈ_２，ＳｉＨ_４，Ｓｉ_２Ｈ_６，ＳｉＨ_２Ｃｌ_２，ＳｉＣｌ_４，ＮＨ_３，Ｎ_２Ｈ_４，ＮＨ（ＣＨ_３）_２，Ｎ_２Ｈ_３ＣＨ_３、Ｎ_２／Ｈ_２等を適宜組み合わせて用いる。

Ｔａ膜あるいはＴａＮ膜，ＴａＣＮ膜を生成する場合は、Ｔａを含む原料ガスとして、ＴａＣｌ_５，ＴａＦ_５，ＴａＢｒ_５，ＴａＩ_５，Ｔａ（ＮＣ（ＣＨ_３）_３）（Ｎ（Ｃ_２Ｈ_５）_２）_３（ＴＢＴＤＥＴ），Ｔａ（ＮＣ（ＣＨ_３）_２Ｃ_２Ｈ_５）（Ｎ（ＣＨ_３）_２）_３等を用い、還元ガスとして、Ｈ_２，ＳｉＨ_４，Ｓｉ_２Ｈ_６，ＳｉＨ_２Ｃｌ_２，ＳｉＣｌ_４，ＮＨ_３，Ｎ_２Ｈ_４，ＮＨ（ＣＨ_３）_２，Ｎ_２Ｈ_３ＣＨ_３、Ｎ_２／Ｈ_２等を適宜組み合わせて用いる。

ＷＮ膜を生成する場合は、Ｗを含む原料ガスとしてＷＦ_６等を用い、還元ガスとして、Ｈ_２，ＳｉＨ_４，Ｓｉ_２Ｈ_６，ＳｉＨ_２Ｃｌ_２，ＳｉＣｌ_４，ＮＨ_３，Ｎ_２Ｈ_４，ＮＨ（ＣＨ_３）_２，Ｎ_２Ｈ_３ＣＨ_３等を適宜組み合わせて用いる。

また、本発明による処理装置は、半導体素子のゲート誘電体膜あるいはキャパシタ用誘電体膜として、ＨｆＯ_２，ＺｒＯ_２，Ｔａ_２Ｏ_５，Ａｌ_２Ｏ_３等の薄膜の生成に用いることができる。

次に、本発明による成膜処理方法を用いてＴａＮ膜を生成する処理について説明する。

図９は本発明の第３実施例による処理装置の全体構成を示す図である。図９に示す処理装置は、特にＴａＮ膜を生成するための成膜処理装置である。図９において、図１に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。

本実施例において、ＴａＮ膜の生成は、Ｔａを含む原料ガスとしてＴａ（ＮＣ（ＣＨ_３）_２Ｃ_２Ｈ_５）（Ｎ（ＣＨ_３）_２）_３を用い、還元ガスとしてＨ_２を用い、また、キャリアガスとしてＡｒを用いている。Ｔａ（ＮＣ（ＣＨ_３）_２Ｃ_２Ｈ_５）（Ｎ（ＣＨ_３）_２）_３は、Ｔａｉｍａｔａ（登録商標）という名称で市販されており、以下の説明では「Ｔａｉｍａｔａ^ＴＭ」と称する。

本実施例による処理装置は基本的に図１に示す処理装置と同じ構成であるが、原料ガス及び還元ガスの供給部分が異なる。また、本実施例による装置には後述するようなクリーニング機構が設けられている。

第２の原料ガス供給装置１８では、気化されたＴａｉｍａｔａ^ＴＭが供給ライン１８Ａに供給される。また、キャリアガスとしてＡｒが供給ライン１８Ｂに供給される。気化されたＴａｉｍａｔａ^ＴＭとキャリアガスは、第２の原料ガス供給装置１８から所定のタイミングで処理容器２に供給される。

一方、第１の原料ガス供給装置１６では、還元ガスとしてＨ_２が供給ライン１６Ａに供給され、キャリアガスとしてＡｒが供給ライン１６Ｂに供給される。Ｈ_２及びＡｒは、第１の原料ガス供給装置１６から励起装置１２に供給される。

励起装置１２に供給されたＨ_２は励起されプラズマ化され、切り替え機構２０を介して所定のタイミングで処理容器２に供給される。

上述の処理装置によるＴａＮ膜の生成は、図９において切り替え機構２０を、プラズマ化されたＨ_２とＡｒとが処理容器２に供給されるように制御した状態で行われる。換言すれば、バイパスライン２２は使用されない。

図１０は、ＴａＮ膜の成膜処理における原料ガス供給動作のフローチャートである。図１１は原料ガスの供給量（流量）及び励起装置１２に印加されるＲＦ出力を示す図である。まず、図１０に示すように、ステップＳ２１（第１段階）において、気化されたＴａｉｍａｔａ^ＴＭとキャリアガスＡｒとが第２の原料ガス供給装置１８から処理容器２に供給される。ステップＳ２１の処理において、Ｔａｉｍａｔａ^ＴＭの流量は２０ｍｇ／ｍｉｎであり、キャリアガスとしてのＡｒは２００ｓｃｃｍである。

ステップＳ２１において、還元ガスＨ_２を供給する第１の供給装置１６からは、Ａｒだけが１００ｓｃｃｍの流量で励起装置１２を介して処理容器２に供給される。これは処理容器２に供給されたＴａｉｍａｔａ^ＴＭが励起装置１２に流れ込むことを防止するためである。処理容器２と励起装置１２との間に開閉弁が設けられている場合は、第１の原料ガス供給装置からのＡｒの供給は必ずしも必要ではない。

なお、Ｔａｉｍａｔａ^ＴＭは常温常圧で液体であり、これを気化器により気化させるので、液体のＴａｉｍａｔａ^ＴＭが単位時間当たりに気化されて供給される量（ｍｇ／ｍｉｎ）を流量の単位として用いている。

次に、ステップＳ２２（第２段階）において、Ｔａｉｍａｔａ^ＴＭとキャリアガスＡｒとの供給が停止され、代わりに還元ガスであるＨ_２とＨ_２用のキャリアガスであるＡｒとが第１の原料ガス供給装置１６から処理容器２に供給されると共に処理容器２内がパージされる。この時のＨ_２の流量は２００ｓｃｃｍであり、Ａｒの流量も２００ｓｃｃｍである。

ステップＳ２２においてＨ_２及びＡｒの処理容器２への流れが安定したら、処理はステップＳ２３（第３段階）に進む。ステップＳ２３では、励起装置１２に高周波電力（ＲＦパワー）を印加して励起装置１２内でＨ_２をプラズマ化する（プラズマ着火）。ステップＳ２３においても、Ｈ_２の流量は２００ｓｃｃｍであり、Ａｒの流量も２００ｓｃｃｍである。このとき、Ｈ_２だけでなくＡｒも励起装置１２に供給するのは、Ａｒがプラズマ着火の安定性を高める効果があるためである。

ステップＳ２３においてプラズマが安定すると、処理はステップＳ２４（第４段階）に進む。ステップＳ２４では、第１の原料ガス供給装置１６からのＡｒの供給が停止され、Ｈ_２のみが励起装置１２に供給される。このときのＨ_２の流量は２００ｓｃｃｍである。そして、励起装置１２には８００Ｗの高周波電力が供給されており、励起装置内でプラズマ化されたＨ_２は処理容器２に供給される。

ステップＳ２４においてＡｒの供給を停止するのは、処理容器２内でのプラズマの拡散を促進するためである。すなわち、Ｈ_２に比較するとＡｒは重いガスであり、処理容器２の中央から供給された還元ガスにＡｒが含まれていると、還元ガスが拡散しにくくなる。そこで、Ａｒの供給によりプラズマ着火が促進されてプラズマが安定した後にＡｒの供給を停止する。

ステップＳ２４において所定量のプラズマを処理容器２に供給した後、処理はステップＳ２５（第５段階）に進む。ステップＳ２５では、第１の原料ガス供給装置１６からのガスの供給が停止される。これにより、処理容器２への全てのガスの供給が停止される。したがって、処理容器２内のＨ_２及びＡｒはターボモレキュラポンプ８により排気される。

以上で、１サイクル分の処理が終了する。

なお、ステップＳ２５の処理は処理容器２内のＨ_２を真空排気する処理であるが、Ａｒを供給してパージすることによりＨ_２を排気することとしてもよい。また、上述の第１〜第５段階の間、Ｈ_２を常に供給しておいてもよい。

基板温度を２２０℃とし、上述の処理を２００サイクル行なった結果、膜厚２９ナノメートルのＴａＮ膜を生成することができた。生成されたＴａＮ膜をＸ線回折及びＸ線光電子分光法を用いてＣ１ｓスペクトル、Ｔａ４ｆスペクトルを調べた結果、生成されたＴａＮ膜はほぼ純粋なＴａＮであることが確認できた。

次に、本発明による成膜処理方法を用いてＴａ膜を生成する処理について説明する。

図１２は本発明の第４実施例による処理装置の全体構成を示す図である。図１２に示す処理装置は、特にＴａ膜を生成するための成膜処理装置である。図１２において、図１に示す構成部品と同等な部品には同じ符号を付し、その説明は省略する。

本実施例において、Ｔａ膜の生成は、Ｔａを含む原料ガスとして５塩化タンタルＴａＣｌ_５を用い、還元ガスとしてＨ_２を用い、また、キャリアガスとしてＡｒを用いている。

第２の原料ガス供給装置１８では、個体昇華法により気化されたＴａＣｌ_５が供給ライン１８Ａに供給される。また、キャリアガスとしてＡｒが供給ライン１８Ｂに供給される。気化されたＴａＣｌ_５とキャリアガスは、第２の原料ガス供給装置１８から所定のタイミングで処理容器２に供給される。

上述の処理装置によるＴａ膜の生成は、図１２において、切り替え機構２０を、プラズマ化されたＨ_２とＡｒとが処理容器２に供給されるように制御した状態で行なわれる。換言すれば、バイパスライン２２は使用されない。

図１３は、Ｔａ膜の成膜処理における原料ガス供給動作のフローチャートである。図１４は原料ガスの供給量（流量）及び励起装置１２に印加されるＲＦ出力を示す図である。まず、図１３に示すように、ステップＳ３１（第１段階）において、気化されたＴａＣｌ_５とキャリアガスＡｒとが第２の原料ガス供給装置１８から処理容器２に供給される。ステップＳ３１の処理において、ＴａＣｌ_５の流量は３ｓｃｃｍである。また、還元ガスの供給装置である第１の原料ガス供給装置１６からは、Ａｒが２００ｓｃｃｍの流量で供給される。これは、処理容器２に供給されたＴａＣｌ_５が励起装置１２に流れ込まないようにするためである。なお、ＴａＣｌ_５は常温常圧で個体であり、これを個体昇華法（約１５０℃に加熱）により気化させて、処理容器２に供給する。

次に、ステップＳ３２（第２段階）において、ＴａＣｌ_５とキャリアガスＡｒとの供給が停止され、代わりにＨ_２用のキャリアガスであるＡｒが第１の原料ガス供給装置１６から処理容器２に供給される。この時のＨ_２は未だ供給されず、Ａｒの流量は２００ｓｃｃｍである。ステップ３２の処理は、処理容器２内のＴａＣｌ_５をＡｒのパージにより排気する処理である。なお、この段階からＨ_２を供給しながら次の段階までにＨ_２の流量を安定化させることとしてもよい。

ステップＳ３２においてＡｒによるパージが終了したら、処理はステップＳ３３（第３段階）に進む。ステップＳ３３では、Ｈ_２を７５０ｓｃｃｍの流量で処理容器２に供給し、且つ励起装置１２に１０００Ｗの高周波電力（ＲＦパワー）を印加して励起装置１２内でＨ_２をプラズマ化する。ステップＳ３２においては、Ａｒの供給は停止されＨ_２のみが励起装置に供給される。

ステップＳ３３においてプラズマ供給が終了すると、処理はステップＳ３４（第４段階）に進む。ステップＳ３４では、第１の原料ガス供給装置１６からのＨ_２の供給が停止される。これにより、処理容器２への全てのガスの供給が停止される。したがって、処理容器２内のＨ_２及びＡｒはターボモレキュラポンプ８により排気される。

以上で、１サイクル分の処理が終了する。

なお、ステップＳ３４の処理は処理容器２内のＨ_２を真空排気する処理であるが、Ａｒを供給してパージすることによりＨ_２を排気することとしてもよい。

基板温度を２７０℃とし、上述の処理を３００サイクル行なった結果、膜厚２．９ｎｍのＴａ膜を生成することができた。生成されたＴａ膜をＸ線回折及びＸ線光電子分光法を用いてＴａ４ｆスペクトルを調べた結果、生成されたＴａ膜はほぼ純粋なＴａであることが確認できた。

なお、本実施例によるＴａ膜の成膜処理には、安定したプラズマを得るためのプラズマ着火処理が設けられていないが、上述の第３実施例によるＴａＮ膜の成膜処理と同様に、ステップＳ３２（第２段階）とステップＳ３３（第３段階）の間に、プラズマ着火処理を加えてもよい。すなわち、ステップＳ３２（第２段階）とステップＳ３３（第３段階）の間において、Ｈ_２とＡｒとを励起装置１２に供給し、且つ励起装置に高周波電力を印加してプラズマ着火を行い、安定してプラズマが発生する状態となった後、第３段階に進むこととしてもよい。

次に、上述の第３及び第４本実施例において、処理装置に設けられているクリーニング機構について説明する。

図９及び図１２に示すように、励起装置１２には、クリーニング機構に相当するクリーニンガス供給装置５０が接続されている。クリーニングガス供給装置５０は、本実施例ではクリーニングガスとしてＮＦ_３を励起装置１２を介して処理容器２に供給し、励起装置１２及び処理容器２の内面をクリーニングする。

クリーニングは、例えば所定の枚数の基板を処理した後で、成膜処理とは別に行なわれる。すなわち、所定の枚数の基板を処理すると処理容器２及び励起装置１２の内面に反応副生成物が付着するため、これを除去するためにクリーニングを行なう。本実施例では、クリーニグガスとしてＮＦ_３をプラズマ化して用いているが、ＮＦ_３は非常に活性なガスであり、処理容器２及び励起装置１２の内面に付着した反応副生成物はＮＦ_３のプラズマと反応してガス状になり、処理容器２から排気される。

なお、ＮＦ_３のプラズマは非常に活性が強いため、付着した反応副生成物が取り除かれた後に継続して供給されると、処理容器２の内面を侵食するおそれがある。そこで、ＮＦ_３のプラズマの供給を時間で制御し、クリーニングに必要な時間だけＮＦ_３のプラズマを処理チャンバ２供給することとする。このためには、ＮＦ_３のプラズマが安定した時点で処理装置２に供給を開始し、所定の時間だけ処理容器２にＮＦ_３のプラズマを供給する。

図１５は、上述の図１２に示す処理装置により厚さ２ｎｍのＴａ膜を５００枚成膜した後に行なうクリーニング処理を説明するための図である。

まず、クリーニング処理の第１段階で、クリーニングガスとしてＮＦ_３とキャリアガスとしてＡｒとが、クリーニングガス供給装置５０から励起装置１２に供給される。この段階では、切り替え機構２０はＮＦ_３とＡｒとがバイパスライン２２に流れるように制御されている。この段階は、ＮＦ_３とＡｒとを安定して励起装置１２に供給するための段階であり、約５秒間である。

次に、クリーニング処理の第２段階で、励起装置１２に高周波電力を印加してＮＦ_３をプラズマ化する。この段階でも、切り替え機構２０はＮＨ_３とＡｒとがバイパスライン２２に流れるように制御されている。この段階はプラズマ着火の段階であり、約１０秒間である。

ＮＦ_３のプラズマが安定した後に、クリーニング処理の第３段階において、切り替え機構２０を、プラズマされたＮＦ_３とＡｒとが処理容器１２に供給されるよう制御する。この段階は、処理容器２０の内面をクリーニングする段階であり、約７５０秒である。このクリーニング時間は、その前に成膜処理を行なった基板の枚数や、処理時間に基づいて決定される。

クリーニングが終了したら、第４段階において、ＮＦ_３の供給が停止される。Ａｒは供給され続けているので、処理容器２内のＮＦ_３はＡｒと共に排気される。この段階は約３０秒である。次に、第５段階において、Ａｒの供給が停止される。これにより、処理容器２にはガスの供給が無くなり、処理容器２は真空排気される。この段階は約３０秒間である。

続いて、第６段階において、再びＡｒのみを約３０秒間、処理容器２に供給し、第７段階において、Ａｒの供給を停止して約３０秒間、処理容器の真空排気を行なう。第４及び第６段階の処理は、処理容器２内に残留するクリーニングガスであるＮＦ_３を極力少なくするために行なわれる。

以上でクリーニングが終了する。

上述の如く本発明の各実施例によれば、還元ガスのプラズマを連続して生成しながら、原料ガスと還元ガスの供給を交互に切り替えながら供給することができる。

本発明の第１実施例による処理装置の全体構成を示す図である。図１に示す励起装置として用いることのできる高周波プラズマ発生装置の概略構成図である。図１に示す切り替え機構の一例を示す図である。図１に示す処理装置で行われる処理のフローチャートである。図１に示す処理装置で行われる処理における開閉弁及び切り替え機構の動作状態を示すタイムチャートである。本発明の第２実施例による処理装置に設けられた回転式三方弁を示す模式図である。回転弁の動作とガス供給状態の関係を示す図である。処理容器へのガス供給動作を示すタイムチャートである。本発明の第３実施例による処理装置の全体構成を示す図である。ＴａＮ膜の成膜処理における原料ガス供給動作のフローチャートである。原料ガスの供給量（流量）及び励起装置に印加されるＲＦ出力を示す図である。本発明の第４実施例による処理装置の全体構成を示す図である。Ｔａ膜の成膜処理における原料ガス供給動作のフローチャートである。原料ガスの供給量（流量）及び励起装置に印加されるＲＦ出力を示す図である。クリーニング処理を説明するための図である。

２処理容器
４載置台
６ガス供給口
８ターボモレキュラポンプ
１０ドライポンプ
１２励起装置
１４励起容器
１６第１の原料ガス供給装置
１８第２の原料ガス供給装置
２０切り替え機構
２２バイパスライン
２４開閉弁
３０回転式三方弁
３２シリンダ
３４回転弁
３６モータ機構
３８プラズマ供給通路
４０処理ガス供給通路
４２プラズマ排気通路

Claims

供給された処理ガスを励起する励起装置と、
励起装置に接続され、励起された処理ガスが供給される処理容器と、
前記励起装置と前記処理容器との間に設けられ、励起された処理ガスの前記励起装置からの流れを切り替える切り替え機構と、
前記切り替え機構に接続されたバイパスラインと
を有し、
前記切り替え機構は、励起された処理ガスの前記励起装置からの流れを、前記処理容器と前記バイパスラインとのいずれか一方に切り替えるように構成され、
前記切り替え機構は、シリンダと、該シリンダの内部に設けられた回転弁と、該回転弁を継続的に一方向に回転させるモータ機構を含み、
前記シリンダに、前記励起装置により励起された処理ガスが供給される励起ガス供給通路と、励起された処理ガスを前記処理容器に供給するガス供給通路と、励起された処理ガスを前記処理容器を介さず排気する前記バイパスラインとが接続され、
前記回転弁の外周に、一部を除いて円周方向に形成される溝状の環状通路が形成され、該環状通路の下方に中央通路が設けられ、
前記環状通路は、前記励起ガス供給通路と前記バイパスラインとを連通可能に設けられ、
前記中央通路は、前記回転弁の外周に設けられた開口部から回転弁の中心まで延在する横通路と、前記回転弁の軸に沿って中心から前記ガス供給通路まで下方に延在して前記励起ガス供給通路を前記ガス供給通路に接続する縦通路とを含み、
前記回転弁の前記溝状の環状通路が形成されてない前記一部と、前記回転弁の外周に設けられた前記開口部とは、前記回転弁の回転軸に沿って上方から見たときに、同じ角度位置であり、平面上で互いに重なり合うように配置され、
前記回転弁は、前記励起ガス供給通路が前記横通路の前記開口部に連通するときには励起された処理ガスが前記処理容器に流れるように切り替え、前記励起ガス供給通路が前記環状通路に連通するときには励起された処理ガスが前記バイパスラインに流れるように切り替えるよう動作することを特徴とする処理装置。
請求項１記載の処理装置であって、
第２の処理ガスを供給するための処理ガス供給通路が前記回転弁の前記開口部に連通可能に設けられ、前記処理ガス供給通路が前記開口部に連通したときには前記第２の処理ガスが前記ガス供給通路を介して前記処理容器に供給され、
前記回転弁が一方向に連続して回転することにより、前記励起された処理ガスと前記第２の処理ガスが前記ガス供給通路を介して前記処理容器に交互に供給されるよう構成されたことを特徴とする処理装置。
請求項１記載の処理装置であって、
前記処理容器は前記処理ガス以外の第２の処理ガスを供給するガス供給装置に接続可能であり、励起された前記処理ガスと、励起された前記処理ガス以外の前記第２の処理ガスとを交互に前記処理容器に供給するように構成されたことを特徴とする処理装置。
請求項１記載の処理装置であって、
前記励起装置は、高周波プラズマ、ＥＣＲプラズマ、紫外線のいずれかにより処理ガスを励起することを特徴とする処理装置。
請求項１記載の処理装置であって、
前記励起装置は、筒状の励起容器と、該励起容器の外側に設けられた電磁コイルとを含み、電磁コイルにより高周波電界を前記励起容器の内部に発生させることにより、前記励起容器の外部から励起エネルギを前記励起容器内の処理ガスに注入するよう構成されたことを特徴とする処理装置。
請求項１記載の処理装置であって、
前記バイパスラインに接続された排気用のドライポンプをさらに有することを特徴とする処理装置。
供給された処理ガスを励起する励起装置と励起された処理ガスが供給される処理容器との間に設けられ、励起された処理ガスの前記励起装置からの流れを切り替える切り替え機構であって、
前記切り替え機構にバイパスラインが接続され、
前記切り替え機構は、励起された処理ガスの前記励起装置からの流れを、前記処理容器と前記バイパスラインとのいずれか一方に切り替えるように構成され、
前記切り替え機構は、シリンダと、該シリンダの内部に設けられた回転弁と、該回転弁を継続的に一方向に回転させるモータ機構を含み、
前記シリンダに、前記励起装置により励起された処理ガスが供給される励起ガス供給通路と、励起された処理ガスを前記処理容器に供給するガス供給通路と、励起された処理ガスを前記処理容器を介さず排気する前記バイパスラインとが接続され、
前記回転弁の外周に、一部を除いて円周方向に形成される溝状の環状通路が形成され、該環状通路の下方に中央通路が設けられ、
前記環状通路は、前記励起ガス供給通路と前記バイパスラインとを連通可能に設けられ、
前記中央通路は、前記回転弁の外周に設けられた開口部から回転弁の中心まで延在する横通路と、前記回転弁の軸に沿って中心から前記ガス供給通路まで下方に延在して前記励起ガス供給通路を前記ガス供給通路に接続する縦通路とを含み、
前記回転弁の前記溝状の環状通路が形成されてない前記一部と、前記回転弁の外周に設けられた前記開口部とは、前記回転弁の回転軸に沿って上方から見たときに、同じ角度位置であり、平面上で互いに重なり合うように配置され、
前記回転弁は、前記励起ガス供給通路が前記横通路の前記開口部に連通するときには励起された処理ガスが前記処理容器に流れるように切り替え、前記励起ガス供給通路が前記環状通路に連通するときには励起された処理ガスが前記バイパスラインに流れるように切り替えるよう動作することを特徴とする切り替え機構。