(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応室の上であって、前記反応室とプラズマ原子層堆積反応炉の遠隔プラズマ源との間に基板移送室を設けることと、
前記基板移送室を通じて少なくとも１つの基板を前記反応室に装填することと、
前記反応室内の前記少なくとも１つの基板に連続自己飽和表面反応によって材料を堆積させるように、前記プラズマ原子層堆積反応炉を作動させることと、
堆積サイクルのほぼ全体にわたって、不活性ガス源からのガスを、前記反応室に向かって開いた拡張型ラジカル供給部へと前記遠隔プラズマ源を通じて流すことと、
を含む方法。
【請求項２】
前記方法は、プラズマ原子層堆積期間のうちのプラズマ前駆体パルス期間中、前記不活性ガス源からのガスを、前記遠隔プラズマ源を通して前記ラジカル供給部に流入させることを含み、前記ガスは、当該パルス期間中、発生させたラジカルのキャリアガスとして機能する、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記方法は、プラズマ原子層堆積期間のうちのパージ期間中、前記不活性ガス源からのガスを、前記遠隔プラズマ源を通して前記ラジカル供給部に流入させることを含み、前記ガスは、当該パージ期間中、パージおよび不活性シールドガスとして機能する、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
プラズマ原子層堆積期間および熱原子層堆積期間の両期間中、前記不活性ガス源からのガスを、前記遠隔プラズマ源を通して前記ラジカル供給部に流入させること、
を含む請求項１から３の何れか１項に記載の方法。
【請求項５】
不活性ガス源からのガスを、前記遠隔プラズマ源を迂回する経路で前記ラジカル供給部に流入させること、
を含む請求項１から４の何れか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記プラズマ原子層堆積期間中、前記不活性ガス源からのガスを、前記遠隔プラズマ源を通る経路および前記遠隔プラズマ源を迂回する別の経路の両経路で、前記ラジカル供給部に流入させること、
を含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記熱原子層堆積期間中、前記不活性ガス源からのガスを、前記遠隔プラズマ源を迂回する前記経路のみで、前記ラジカル供給部に流入させることと、
当該期間中、前記遠隔プラズマ源を通って流れる前記不活性ガス源からのガスを排気管路に導くことと、
を含む請求項１または６に記載の方法。
【請求項８】
前記方法は、前記プラズマ原子層堆積期間中、１つ以上の熱原子層堆積供給管路を通して不活性ガスを前記反応室に向けて導くことを含み、前記１つ以上の熱原子層堆積供給管路は、前記プラズマ原子層堆積期間中、ラジカルを前記反応室に導く１つ以上のプラズマ源管路から離隔される、
請求項１から７の何れか１項に記載の方法。
【請求項９】
少なくとも１つの機械式アクチュエータによって収縮形状と伸長形状との間で変形可能な変形可能供給部を使用すること、
を含む請求項１から８の何れか１項に記載の方法。
【請求項１０】
少なくとも１つの基板を担持する基板ホルダが前記変形可能供給部に機械的に結合され、前記方法は、
前記変形可能供給部を変形させることによって、少なくとも１つの基板を担持する前記基板ホルダを装填または取り出しのための上方位置に上昇させること、
を含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
プラズマ原子層装置であって、
不活性ガス源から反応室に向かって開いた拡張型ラジカル供給部までのガス管路と、
遠隔プラズマ源と、
前記反応室の上であって、前記反応室と前記遠隔プラズマ源との間に設けられる基板移送室と、
堆積サイクルのほぼ全体にわたって前記不活性ガス源からのガスを供給部に流入させるように構成された制御システムと、
を備え、
前記基板移送室を通じて少なくとも１つの基板を前記反応室に装填し、
前記反応室内の少なくとも１つの基板に連続自己飽和表面反応によって材料を堆積させる、
ように構成される、プラズマ原子層装置。
【請求項１２】
前記制御システムは、プラズマ原子層堆積期間のうちのプラズマ前駆体パルス期間中、前記不活性ガス源からのガスを、前記遠隔プラズマ源を通して前記ラジカル供給部に流入させるように構成され、前記ガスは、当該パルス期間中、発生させたラジカルのキャリアガスとして機能する、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記制御システムは、プラズマ原子層堆積期間のうちのパージ期間中、前記不活性ガス源からのガスを、前記遠隔プラズマ源を通して前記ラジカル供給部に流入させるように構成され、前記ガスは、当該パージ期間中、パージおよび不活性シールドガスとして機能する、請求項１１または１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記制御システムは、プラズマ原子層堆積期間および熱原子層堆積期間の両期間中、前記不活性ガス源からのガスを、前記遠隔プラズマ源を通して前記ラジカル供給部に流入させるように構成される、請求項１１乃至１３の何れかに記載の装置。
【請求項１５】
前記制御システムは、不活性ガス源からのガスを、前記遠隔プラズマ源を迂回する経路で、前記ラジカル供給部に流入させるように構成される、請求項１１から１４の何れか１項に記載の装置。
【請求項１６】
前記制御システムは、前記プラズマ原子層堆積期間中、前記不活性ガス源からのガスを、前記遠隔プラズマ源を通る経路および前記遠隔プラズマ源を迂回する別の経路の両方で、前記ラジカル供給部に流入させるように構成される、請求項１１に記載の装置。
【請求項１７】
前記制御システムは、前記熱原子層堆積期間中、前記不活性ガス源からのガスを、前記遠隔プラズマ源を迂回する前記経路のみで、前記ラジカル供給部に流入させるべく、さらに、
当該期間中、前記遠隔プラズマ源を通って流れる前記不活性ガス源からのガスを排気管路に導くべく、
構成される、請求項１１または１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記制御システムは、前記プラズマ原子層堆積期間中、１つ以上の熱原子層堆積供給管路を通して不活性ガスを前記反応室に向けて導くように構成され、前記１つ以上の熱原子層堆積供給管路は、前記プラズマ原子層堆積期間中、ラジカルを前記反応室に導く１つ以上のプラズマ源管路から離隔される、請求項１１から１７の何れか１項に記載の装置。
【請求項１９】
前記供給部は変形可能であり、前記装置は前記供給部を収縮形状と伸長形状との間で変形させるための機械式アクチュエータを少なくとも１つ備える、請求項１１から１８の何れか１項に記載の装置。
【請求項２０】
少なくとも１つの基板を担持する基板ホルダが前記変形可能供給部に機械的に結合され、前記変形可能供給部を変形させることによって、少なくとも１つの基板を担持する前記基板ホルダを装填または取り出しのための上方位置に上昇させる、請求項１９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、全般的には、プラズマ源を有する堆積反応炉に関する。特に、本発明は、このような堆積反応炉であって、材料が表面に連続自己飽和表面反応によって堆積される堆積反応炉に関するが、これだけに限定されるものではない。
【発明の背景】
【０００２】
原子層エピタキシー（ＡＬＥ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｅｐｉｔａｘｙ）法は、１９７０年代初頭にツオモ・サントラ（Ｔｕｏｍｏ  Ｓｕｎｔｏｌａ）博士によって発明された。この方法は別の一般名として原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）とも呼ばれ、今日ではＡＬＥの代わりにＡＬＤが使用されている。ＡＬＤは、少なくとも２つの反応性前駆体種を基板に順次導入することによる特殊な化学的堆積法である。基板は、反応空間内に配置される。反応空間は、一般には加熱される。ＡＬＤの基本的な成長メカニズムは、化学的吸着（化学吸着）と物理的吸着（物理吸着）との間の結合強度の差を利用する。ＡＬＤは、堆積プロセス中、化学吸着を利用し、物理吸着を排除する。化学吸着中、固相表面の原子（単数または複数）と気相から到来する分子との間に強力な化学結合が形成される。物理吸着による結合は、ファンデルワールス力のみが作用するため、相対的にはるかに弱い。物理吸着による結合は、局部温度が分子の凝縮温度を超えると、熱エネルギーによって容易に破壊される。
【０００３】
ＡＬＤ反応炉の反応空間は、薄膜の堆積に用いられる各ＡＬＤ前駆体に交互に順次曝露される全ての加熱された表面を含む。基本的なＡＬＤ堆積サイクルは、連続する４つのステップ、すなわち、パルスＡ、パージＡ、パルスＢ、およびパージＢ、で構成される。パルスＡは、一般には金属前駆体蒸気で構成され、パルスＢは非金属前駆体蒸気、特に窒素または酸素前駆体蒸気、で構成される。パージＡおよびパージＢ期間中は、ガス状の反応副生成物とガス状の残留反応物分子とを反応空間からパージするために、窒素またはアルゴンなどの不活性ガスと真空ポンプとが用いられる。１つの堆積シーケンスは、少なくとも１つの堆積サイクルを含む。この堆積シーケンスによって所望の厚さの薄膜が発生されるまで、堆積サイクルが繰り返される。
【０００４】
前駆体種は、加熱された表面の反応部位への化学結合を化学吸着によって形成する。一般には、１つの前駆体パルス期間中に固体材料の単一分子層のみが各表面に形成されるように、条件が構成される。したがって、この成長プロセスは自己終結または飽和する。例えば、第１の前駆体はリガンドを含むことができる。リガンドは吸着種に付着したままでいることによって表面を飽和させ、さらなる化学吸着を防止する。反応空間の温度は、前駆体分子種が基本的にそのままの状態で基板（単数または複数）上に化学吸着されるように、使用される前駆体の凝縮温度より高く、熱分解温度より低く維持される。基本的にそのままの状態でとは、前駆体分子種が表面に化学吸着されるときに、揮発性リガンドが前駆体分子から離脱できることを意味する。表面は、基本的に、第１の種類の反応部位、すなわち第１の前駆体分子の吸着種で飽和する。この化学吸着ステップの後に、一般には第１のパージステップ（パージＡ）が続き、第１の前駆体の余剰分と存在しうる反応副生成物とが反応空間から除去される。次に、第２の前駆体蒸気が反応空間に導入される。第２の前駆体分子は、一般には第１の前駆体分子の吸着種と反応し、これにより所望の薄膜材料が形成される。この成長は、吸着された第１の前駆体の全量が消費されて表面が基本的に第２の種類の反応部位で飽和すると終了する。次に、第２の前駆体蒸気の余剰分と存在しうる反応副生成物蒸気とが第２のパージステップ（パージＢ）によって除去される。その後、このサイクルは、膜が所望の厚さに成長するまで繰り返される。堆積サイクルをより複雑にすることもできる。例えば、各堆積サイクルは、パージステップによってそれぞれ分離された３つ以上の反応物蒸気パルスを含むことができる。これら堆積サイクルの全てによって、論理ユニットまたはマイクロプロセッサによって制御される１つの調時式堆積シーケンスが形成される。
【０００５】
ＡＬＤによって成長させた薄膜は緻密であり、ピンホールがなく、厚さが均一である。例えば、トリメチルアルミニウム（ＣＨ３）３Ａｌ（ＴＭＡ）と水とから、熱ＡＬＤによって２５０〜３００℃で成長させた酸化アルミニウムは、直径１００〜２００ｍｍのウエハ全体にわたる不均一性が通常約１％である。ＡＬＤによって成長させた金属酸化物薄膜は、ゲート絶縁膜、エレクトロルミネセンス表示装置の絶縁体、磁気読取ヘッド間隙用の充填層、キャパシタ絶縁膜、および不動態化層に適している。ＡＬＤによって成長させた金属窒化物薄膜は、例えばデュアルダマシン構造における、拡散障壁に適している。
【０００６】
さまざまなＡＬＤ反応炉におけるＡＬＤプロセスに適した前駆体は、例えば、Ｒ．プールネン（Ｒ．Ｐｕｕｒｕｎｅｎ）の評論記事「原子層堆積の界面化学：トリメチルアルミニウム／水プロセスのケーススタディ（Surface chemistry of atomic layer deposition: A case study for the trimethylaluminium/water process）」、ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス（Journal of Applied Physics）、第９７巻（２００５年）、ｐ．１２１３０１、に開示されており、この内容は参照によって本願に組み込まれるものとする。
【０００７】
ＡＬＤプロセスにラジカルを使用することにより、感熱基板を極めて低い堆積温度で使用できるなどの、いくつかの利点がもたらされる。プラズマＡＬＤ反応炉においては、プラズマ源によってラジカルを発生させる。しかし、プラズマ源の使用は、堆積反応炉に対していくつかの要件または特定の問題を引き起こすこともある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｒ．プールネン（Ｒ．Ｐｕｕｒｕｎｅｎ）著、「原子層堆積の界面化学：トリメチルアルミニウム／水プロセスのケーススタディ（Surface chemistry of atomic layer deposition: A case study for the trimethylaluminium/water process）」、ジャーナル・オブ・アプライド・フィジクス（Journal of Applied Physics）、第９７巻（２００５年）、ｐ．１２１３０１
【摘要】
【０００９】
本発明の第１の例示的態様によると、
反応室内の少なくとも１つの基板に連続自己飽和表面反応によって材料を堆積させるように構成されたプラズマ原子層堆積反応炉を作動させることと、
堆積サイクルのほぼ全体にわたって、不活性ガス源からのガスを反応室に向かって開いた拡張型ラジカル供給部に流入させることと、
を含む方法が提供される。
【００１０】
「流入させる（"ａｌｌｏｗｉｎｇ...ｔｏ  ｆｌｏｗ"）」という表現は、実際には「導く（"ｇｕｉｄｉｎｇ"）」、「誘導する（"ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ"）」、または「流入するように導く（"ｇｕｉｄｉｎｇ  ｔｏ  ｆｌｏｗ"）」を意味する。
【００１１】
いくつかの実施形態において、堆積反応炉は、プラズマ増強原子層堆積反応炉、すなわちＰＥＡＬＤ（ｐｌａｓｍａ  ｅｎｈａｎｃｅｄ  ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）反応炉、である。いくつかの実施形態において、堆積反応炉はプラズマ源を反応室の上側に備える。いくつかの実施形態において、プラズマ源は、誘導結合型プラズマ源である。いくつかの実施形態において、プラズマ源は、堆積反応炉内で反応物質として用いられるラジカルを生じさせる。いくつかの実施形態において、プラズマ源から出力される活性化された種は、ラジカルで構成される。これらの実施形態において、出力される活性化された種は、イオンを実質的に含有しないラジカルである。
【００１２】
いくつかの実施形態において、このプラズマ原子層堆積反応炉（プラズマＡＬＤ反応炉）は、プラズマＡＬＤおよび熱ＡＬＤの両方に使用されてもよい。熱ＡＬＤ用の供給管路群は、ラジカルを反応室に導くプラズマＡＬＤ源管路から離隔されてもよい。
【００１３】
１つの堆積プロセスは、連続する１つ以上の堆積サイクルで構成される。各堆積サイクルは、熱ＡＬＤ期間とこれに続くプラズマＡＬＤ期間とで、またはプラズマＡＬＤ期間とこれに続く熱ＡＬＤ期間とで構成されてもよい。各プラズマＡＬＤ期間は、プラズマＡＬＤパルス期間（ラジカル発生期間）とこれに続くプラズマＡＬＤパージ期間とでほぼ構成されてもよい。同様に、各熱ＡＬＤ期間は、熱ＡＬＤパルス期間とこれに続く熱ＡＬＤパージ期間とでほぼ構成されてもよい。いくつかの実施形態において、各ＡＬＤサイクルは２つを超える数のパルス期間を含んでもよい（それぞれの後に対応するパージ期間が続いてもよい）。
【００１４】
いくつかの実施形態において、本方法は、
プラズマ原子層堆積期間のうちのプラズマ前駆体パルス期間中、不活性ガス源からのガスを、プラズマ源を通してラジカル供給部に流入させることを含み、このガスは、当該パルス期間中、発生させたラジカルのキャリアガスとして機能する。
【００１５】
いくつかの実施形態において、本方法は、
プラズマ原子層堆積期間のうちのパージ期間中、不活性ガス源からのガスを、プラズマ源を通してラジカル供給部に流入させることを含み、このガスは、当該パージ期間中、パージおよび不活性シールドガスとして機能する。
【００１６】
いくつかの実施形態において、本方法は、
プラズマ原子層堆積期間および熱原子層堆積期間の両期間中、不活性ガス源からのガスを、プラズマ源を通してラジカル供給部に流入させることを含む。
【００１７】
いくつかの実施形態において、本方法は、
不活性ガス源からのガスを、プラズマ源を迂回する経路でラジカル供給部に流入させることを含む。
【００１８】
いくつかの実施形態において、本方法は、
プラズマ原子層堆積期間中、不活性ガス源からのガスを、プラズマ源を通る経路およびプラズマ源を迂回する別の経路の両経路で、ラジカル供給部に流入させることを含む。
【００１９】
いくつかの実施形態において、本方法は、
熱原子層堆積期間中、不活性ガス源からのガスを、プラズマ源を迂回する経路のみでラジカル供給部に流入させることと、
当該期間中、プラズマ源を通って流れる不活性ガス源からのガスを排気管路に導くことと、
を含む。
【００２０】
いくつかの実施形態において、本方法は、
プラズマ原子層堆積期間中、熱原子層堆積供給管路（単数または複数）を通して不活性ガスを反応室に向けて導くことを含み、当該熱原子層堆積供給管路（単数または複数）は、当該プラズマ原子層堆積期間中、ラジカルを反応室内に導くプラズマ源管路（単数または複数）から離隔される。
【００２１】
したがって、本堆積反応炉は、いくつかの実施形態においては、不活性ガス源から供給部までの経路を２つ備えてもよく、他の複数の実施形態においては、単一の経路のみが実装されてもよい。いくつかの実施形態においては、プラズマ源を通る経路を供給部経由で反応室まで連続させずに反応室を完全に迂回させる必要がある場合は、当該経路を閉鎖するゲート弁または匹敵する閉鎖部材によってプラズマ源を反応室から離隔してもよい。
【００２２】
いくつかの実施形態において、本方法は、少なくとも１つの機械式アクチュエータによって収縮形状と伸長形状との間で変形させることができる変形可能供給部を使用することを含む。
【００２３】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの基板を担持する基板ホルダは、変形可能な供給部に機械的に結合され、本方法は、前記変形可能な供給部を変形させることによって、少なくとも１つの基板を担持する前記基板ホルダを装填または取り出しのための上方位置に上昇させることを含む。
【００２４】
本発明の第２の例示的態様によると、プラズマ原子層装置が提供される。本プラズマ原子層装置は、
不活性ガス源から反応室に向かって開いた拡張型ラジカル供給部までのガス管路と、
堆積サイクルのほぼ全体にわたって当該不活性ガス源からのガスを供給部に流入させるように構成された制御システムと、
を備え、
当該プラズマ原子層堆積反応炉は、反応室内の少なくとも１つの基板に連続自己飽和表面反応によって材料を堆積させるように構成される。
【００２５】
いくつかの実施形態において、本装置または制御システムは、プラズマ原子層堆積期間のうちのプラズマ前駆体パルス期間中、不活性ガス源からのガスを、プラズマ源を通してラジカル供給部に流入させるように構成され、このガスは、当該パルス期間中、発生させたラジカルのキャリアガスとして機能する。
【００２６】
いくつかの実施形態において、本装置または制御システムは、プラズマ原子層堆積期間のうちのパージ期間中、不活性ガス源からのガスを、プラズマ源を通してラジカル供給部に流入させるように構成され、このガスは、当該パージ期間中、パージおよび不活性シールドガスとして機能する。
【００２７】
いくつかの実施形態において、本装置または制御システムは、プラズマ原子層堆積期間および熱原子層堆積期間の両期間中、不活性ガス源からのガスを、プラズマ源を通してラジカル供給部に流入させるように構成される。
【００２８】
いくつかの実施形態において、本装置または制御システムは、不活性ガス源からのガスを、プラズマ源を迂回する経路でラジカル供給部に流入させるように構成される。
【００２９】
いくつかの実施形態において、本装置または制御システムは、プラズマ原子層堆積期間中、不活性ガス源からのガスを、プラズマ源を通過する経路およびプラズマ源を迂回する別の経路の両経路で、ラジカル供給部に流入させるように構成される。
【００３０】
いくつかの実施形態において、本装置または制御システムは、
不活性ガス源からのガスを、熱原子層堆積期間中、プラズマ源を迂回する経路のみでラジカル供給部に流入させるべく、さらに、
当該期間中、プラズマ源を通って流れる不活性ガス源からのガスを排気管路に導くべく、
構成される。
【００３１】
いくつかの実施形態において、本装置または制御システムは、プラズマ原子層堆積期間中、熱原子層堆積供給管路（単数または複数）を通して不活性ガスを反応室に向けて導くように構成され、この熱原子層堆積供給管路（単数または複数）は、当該プラズマ原子層堆積期間中、ラジカルを反応室に導くプラズマ源管路（単数または複数）から離隔される。
【００３２】
いくつかの実施形態において、拡張空間を画成または形成する前記供給部は、その寸法、あるいはその形状またはサイズ、が可変である。いくつかの実施形態において、昇降機構は、前記供給部の寸法を変えるように構成される。
【００３３】
いくつかの実施形態において、前記供給部はラジカルが反応室に入るときに通る部分である。いくつかの実施形態において、前記供給部は収縮形状と伸長形状とを有し、これらの形状間の移行は昇降機構（昇降機など）によって操作される。昇降機は、前記供給部を押すことによって、または引くことによって、前記伸長形状から前記収縮形状に変化させ、前記供給部がその収縮形状のときに前記少なくとも１つの基板の前記装填を可能にするように構成されてもよい。いくつかの実施形態において、前記供給部は鉛直方向に変形するように構成される。
【００３４】
いくつかの実施形態において、前記供給部は相互に嵌入するよう移動可能な１組の入れ子部分またはリング状部材を備える。これら部分は内側が中空でもよい。入れ子部分の数は、伸縮式構造を形成するために２つ以上にしてもよい。各入れ子部分の形態は円錐台にしてもよい。前記供給部が実際に２つ以上の部分で構成される一実施形態においては、少なくとも反応空間に近い方の部分を円錐台にしてもよい。いくつかの実施形態において、前記供給部は２つの入れ子部分で構成される。
【００３５】
いくつかの実施形態において、供給部は変形可能であり、本装置は、供給部を収縮形状と伸長形状との間で変形させるために、少なくとも１つの機械式アクチュエータを備える。
【００３６】
いくつかの実施形態において、少なくとも１つの基板を担持する基板ホルダは、変形可能な供給部に機械的に結合され、前記変形可能な供給部を変形させることによって、少なくとも１つの基板を担持する前記基板ホルダを装填または取り出しのための上方位置に上昇させる。
【００３７】
本発明の第３の例示的態様によると、プラズマ原子層装置が提供される。本プラズマ原子層装置は、
反応室内の少なくとも１つの基板に連続自己飽和表面反応によって材料を堆積させるように構成されたプラズマ原子層堆積反応炉を作動させる手段と、
堆積サイクルのほぼ全体にわたって、不活性ガス源からのガスを反応室に向かって開いた拡張型ラジカル供給部に流入させる手段と、
を備える。
【００３８】
ここまで、本発明を拘束しないさまざまな例示的態様および実施形態を例示してきた。上記の各実施形態は、本発明の実装例に利用できる選択された態様またはステップを説明するためにのみ使用される。いくつかの実施形態は、本発明のいくつかの例示的態様への言及によってのみ提示されることもある。対応する実施形態を他の例示的態様にも適用できることを理解されたい。これら実施形態は、任意かつ適切に組み合わされてもよい。
【００３９】
次に添付の図面を参照して本発明を単なる例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】一例示的実施形態による堆積反応炉のフレームワーク全体を示す。
【図２】一例示的実施形態による堆積反応炉のいくつかの詳細を示す。
【図３】一例示的実施形態による堆積反応炉の反応室といくつかの関連部分とを示す。
【図４】一例示的実施形態による堆積反応炉のプロセス器具類を示す。
【図５】図４の例示的実施形態のタイミング図の一例を示す。
【図６】別の例示的実施形態による堆積反応炉のプロセス器具類を示す。
【図７】図６の例示的実施形態のタイミング図の一例を示す。
【図８】一例示的実施形態による堆積反応炉制御システムの概略ブロック図を示す。
【詳細な説明】
【００４１】
以下の説明においては、原子層堆積（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）技術を一例として用いる。ただし、この技術に厳密に限定することは目的としておらず、いくつかの実施形態は他の匹敵する原子スケールの堆積技術を用いる方法および装置にも適用可能であることを認識されるべきである。
【００４２】
ＡＬＤ成長メカニズムの基本は、当業者には公知である。ＡＬＤ法の詳細は、本特許出願の導入部にも説明されている。ここでは、これらの詳細を繰り返さない。その点に関しては、導入部を参照されたい。
【００４３】
図１は、堆積反応炉（プラズマＡＬＤ反応炉など）の側面図である。本堆積反応炉は、基板移送室の下方、ＡＬＤ反応炉モジュール１３０の内部に反応室（図１には図示せず）を備える。原料ガスがキャリアおよびパージガス管路１０１を通って反応室の上側にあるプラズマ源１１０に流入する。プラズマ源１１０によって原料ガスから発生させたラジカルが反応室供給管路またはプラズマ源管路１０２を通って反応室に向かって流れる。プラズマ源１１０と反応室との間に基板移送室１２０がある。少なくとも１つの基板が移送室１２０を介して反応室内に装填される。基板移送室１２０は、前記少なくとも１つの基板を装填するためのロードロックの取り付け部を備える。一例示的実施形態において、この取付け部は、ゲート弁を有するロードロックを取り付け可能なロードロックフランジ１２２などでもよい。一例示的実施形態において、少なくとも１つの基板を移送室内へ装填する手順は、自動化されてもよい。あるいは、少なくとも１つの基板を手動で装填してもよい。移送室に組み込まれた大型ハッチ１２３は、室内圧力下での手動装填および取り出しに特に適している。
【００４４】
プラズマ源からのプラズマ源管路１０２は、プラズマ源管路１０２に取り付けられたゲート弁などの閉鎖部材または弁１１５（以降、ゲート弁１１５と称する）によって移送室１２０の前で閉鎖されてもよい。弁１１５が開いているとき、プラズマ源１１０によって原料ガスから発生させたラジカルがプラズマ源管路１０２を通って反応室に向かって流れる。ラジカルは、移送室の上側フランジ１２１を通り、反応室に向かって広がる拡大空間（図１に図示せず）に流入する。これは、および他のさらなる詳細は、図２により詳細に示されている。図６および関連の説明により詳細に示されているような一実施形態においては、閉鎖部材または弁１１５を本構成から省いてもよい。この場合は、堆積プロセス中、原料ガス管路１０１からの保護用不活性ガス（アルゴンなど）がプラズマ発生器１１０を通って反応空間（３３１、図３）に向かって流れる。
【００４５】
拡張空間は、相互に嵌入するよう移動可能な入れ子部分またはリング状部材を１組備えた供給部または組立体によって画成または形成される。図２に示されている実施形態において、入れ子部分の数は２つである。部分２４１および２４２は、伸縮式構造を形成する。図２に示されている例示的実施形態において、上側部分２４１は移送室の上側フランジ１２１に取り付けられる。フランジ１２１は、真空室フランジとも称される。その理由は、一般には、供給部を取り囲む移送室部分内に真空またはほぼ真空状態を生じさせることができるためである。図２に示されている例示的実施形態において、下側部分２４２は、拡張空間のフランジ２２４に取り付けられる。フランジ２２４は、堆積中、反応室のフランジ２３４に実質的に封密嵌着されて反応空間（３３１、図３）と反応室（３３５、図３）を取り囲むガス空間との間のガス漏れを防止する。
【００４６】
図２に示されている実施形態においては、昇降機２５０のリトラクタブルシャフトが拡張空間のフランジ２２４に、または供給部に直接、取り付けられる。昇降機２５０の本体も移送室の上側フランジ１２１に、または堆積反応炉内の別の適した対応物に、取り付けられてもよい。昇降機２５０は、例えば、蛇腹２５１などによって少なくとも部分的に覆われたリトラクタブル硬質シャフトによって作動する昇降機でもよい。一実施形態において、この構成は、空圧式またはリニアアクチュエータと拡張空間のフランジ２２４または供給部との間に、鉛直方向に可撓性の封密カバーを形成する。一実施形態においては、供給部と拡張空間のフランジとを基板ホルダと一緒に真空内で移動させるために、大気側から制御されるリニアフィードスルーが用いられる。
【００４７】
図２に示されている堆積反応炉は、プラズマ源管路１０２と流体連通する任意使用の排気管路２０７を有する。排気管路２０７は、プラズマ源１１０とゲート弁１１５との間のプラズマ源管路１０２部分において、プラズマ源管路１０２に接合される。
【００４８】
さらに、図２に示されている堆積反応炉は、プラズマ源管路１０２と流体連通する任意使用のシールドガス管路２０４を有する。このシールドガス管路内を流れる不活性シールドガスは、上流方向への粒子またはガス流を防止する。シールドガス管路２０４は、ゲート弁１１５より後方のプラズマ源管路１０２部分において、プラズマ源管路１０２に接合される。一実施形態において、シールドガス管路２０４は、ゲート弁１１５に下流側で直接隣接する部分において、プラズマ源管路１０２に接合される。
【００４９】
一代替実施形態において、拡張空間のフランジ２２４は供給部から独立せずに供給部の一部を形成し、ひいては供給部の底部を形成する。この実施形態における底部は、反応室に対するリムシールとして機能する。他方、この底部は、昇降機２５０（昇降機のシャフト）の取り付け箇所として機能する。
【００５０】
反応室３３５の反応空間３３１において、水平に載置された少なくとも１つの基板３６０は、図３に示されているように、基板ホルダ３６１によって支持される、すなわち基板ホルダ３６１上に位置する。一実施形態において、基板ホルダは２つの独立した区間を備る。これら区間の間の解離間隙は、基板フォークをこれら区間の間で自由に移動させるために十分である。基板ホルダ３６１は、複数のホルダ支持部３６２によって拡張空間のフランジ２２４に取り付けられる。一例示的実施形態において、基板ホルダ３６１は、拡張空間のフランジ２２４と共に移動するように構成される。一実施形態において、昇降機の蛇腹２５１の最下部は、シャフトに封密結合される。アクチュエータによって昇降機の蛇腹２５１内のシャフトを引っ張ると、昇降機の蛇腹２５１が収縮する。これにより、基板操作領域とその周囲環境とを真空に維持したまま、少なくとも１つの基板３６０または基板ホルダ３６１を装填または取り出しのために引き上げることができる。部分２４２が摺動して小さい方の部分２４１に被さると、部分２４１および２４２を備えた供給部は鉛直方向に収縮し、移送室１２０（図１）を介した装填および取り出し用のスペースを空ける。２つの昇降機など、複数の昇降機を存在させることもできる。第２の昇降機の昇降機蛇腹３５１が図３に点線で示されている。
【００５１】
一実施形態において、基板ホルダ３６１は、拡張空間のフランジ２２４に取り外し可能に取り付け可能である。これにより、基板ホルダ３６１は、引き上げられたとき、少なくとも１つの基板３６０と共に装填または取り出し可能である。同様に、基板ホルダに鉛直方向に載置された１バッチ分の基板の堆積反応炉への装填および堆積反応炉から取り出しも可能である。
【００５２】
少なくとも１つの基板３６０への材料の堆積は、反応室３３５の反応空間３３１における交替式連続自己飽和表面反応によって起こる。あるいは、プラズマ源１１０（図１および図２）からのラジカルと他の前駆体蒸気とが反応室３３５の反応空間３３１に流れる。プラズマ源１１０からのラジカルは、拡張空間を通る上から下への流れ３０１として反応空間３３１に流れる。他の前駆体蒸気は、供給管路３７１から例示的管継手３８１と反応室のフランジ２３４内のチャネル３７３とを通って流れるか、または供給管路３７２から例示的管継手３８２と反応室のフランジ２３４内のチャネル３７４とを通って流れる。反応炉の一般的構成において、供給管路の数は、例えば４または６である。あるいは、プラズマの発生を遮断し、他の前駆体を、プラズマ源管路１０２を通して反応室３３５に流入させることも可能である。排出ガスは、矢印３０５によって流れの方向が示されているように、底部の排気誘導管を通って排気管路に除去される。
【００５３】
一実施形態において、プラズマ発生器（プラズマ源１１０）と基板ホルダ３６１との間のガス空間は、プラズマ発生器によって発生させたラジカルの大部分が、基板３６０の前に何れの表面にも衝突せずに基本的にそのままの状態で基板に到達できるように、開けたガス空間でほぼ構成される。
【００５４】
図４は、一例示的実施形態による堆積反応炉のプロセス器具類を示す。不活性（"ｉｎｅｒｔ"または"ｉｎａｃｔｉｖｅ"）ガス源からの不活性ガス流は、キャリアおよびパージガス管路１０１を通って流れるキャリアおよびパージガス流と、シールドガス管路２０４を通って流れるシールドガス流とに分割される。一実施形態においては、アルゴンまたはヘリウムなどが不活性ガスとして用いられる。キャリアおよびパージガス管路１０１は、キャリアおよびパージ弁４１０によって開閉可能である。作動中、弁４１０のデフォルト位置は「開」である。シールドガス管路２０４は、シールドガス弁４１６によって開閉可能である。作動中、弁４１６のデフォルト位置は「開」である。キャリアおよびパージガス管路１０１内の流量は質量流量制御装置（ＭＦＣ：Ｍａｓｓ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）４３１によって制御され、シールドガス管路２０４内の流量は、質量流量制御装置４３２によって制御される。シールドガス管路２０４は、ゲート弁１１５の下流でプラズマ源管路１０２に接合される。作動中、ゲート弁のデフォルト位置は「開」である。複合流は、プラズマ源管路１０２を通って流れ、拡張空間４２５を通って反応室３３５に入る。排出ガスを反応空間３３１から排気管路にパージするために、真空ポンプ４３８が用いられる。プラズマ源管路内の圧力が遠隔プラズマ発生器の作動に適した範囲内にあることを検証するために、圧力変換器ＰＴ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）が用いられる。
【００５５】
キャリアおよびパージ弁４１０の下流において、プラズマ源１１０に入る前に、キャリアおよびパージガスはプラズマ源前駆体パルス送出弁４１１〜４１４を通って流れる。一実施形態において、これらの弁は三方弁である。キャリアおよびパージガスは、パルス送出弁の第１の入口に流入し、出口から出る。この文脈においては、パルス送出弁４１１〜４１４を通ってキャリアおよびパージガス管路１０１に流入可能であり、かつその後にプラズマ源１１０においてラジカルを発生させるために使用可能な前駆体をプラズマ源前駆体と称する。所望のプラズマ源前駆体は、適用される堆積サイクルに応じて、質量流量計（ＭＦＭ：Ｍａｓｓ  Ｆｌｏｗ  Ｍｅｔｅｒ）を介して、および毛細管またはニードル弁を通って、対応するパルス送出弁の第２の入口に導かれる。作動中、弁４１１〜４１４のデフォルト位置は、第１の入口と出口とが「開」であり、第２の入口が「閉」である。第２の入口は、選択されたプラズマ源前駆体のプラズマ前駆体パルス期間中のみ開く。
【００５６】
図４に示されている実施形態において、窒素ガス、水素ガス、アンモニアガス、および酸素ガスは、プラズマ源前駆体の例である。質量流量計ＭＦＭ４４１は、窒素ガス源から毛細管またはニードル弁４５１を通って窒素パルス送出弁４１１に向かう窒素ガスの流量を計測する。同様に、ＭＦＭ４４２は、水素ガス源から毛細管またはニードル弁４５２を通って水素パルス送出弁４１２に向かう水素ガスの流量を計測する。ＭＦＭ４４３は、アンモニアガス源から毛細管またはニードル弁４５３を通ってアンモニアパルス送出弁４１３に向かうアンモニアガスの流量を計測する。ＭＦＭ４４４は、酸素ガス源から毛細管またはニードル弁４５４を通って酸素パルス送出弁４１４に向かう酸素ガスの流量を計測する。ＭＦＭ４４１〜４４４は、プラズマ源前駆体の質量流量が所望値に落ち着くことを検証するために用いられる。この所望値は、毛細管またはニードル弁４５１〜４５４の上流側のプラズマ源前駆体の圧力によって、さらには毛細管のオリフィス寸法によって、またはニードル弁４５１〜４５４の調整によって制御される。パルス送出弁の第２の入口が開くと、対応するプラズマ源前駆体はキャリアガス流と混合され、ラジカルを発生させるためにプラズマ源１１０に向かってさらに流れる。
【００５７】
プラズマ源１１０の下流かつゲート弁１１５の上流においてプラズマ源管路１０１に接合される排気管路２０７は、平常作動中は使用されない。したがって、排気弁４１７（排気管路２０７を開閉できる弁）のデフォルト位置は「閉」である。
【００５８】
図４には、例えば熱ＡＬＤ期間中、他の前駆体蒸気を反応室３３５に流入させる、図３に見えている他の供給管路３７１および３７２も示されている。
【００５９】
図５は、一例示的実施形態による図４の堆積反応炉の動作をタイミング図によって示す。この堆積プロセスは、基本的に、堆積サイクルの繰り返しによって形成される。時点ｔ１において、プラズマ源管路１０２のゲート弁１１５は開かれる。ゲート弁１１５は、堆積プロセス全体にわたって開かれている。時点ｔ２において、キャリアおよびパージガス管路１０１の遮断弁（キャリアおよびパージ弁４１０）が開かれる。キャリアおよびパージガス管路１０１のＭＦＣ４３１は、処理値、例えば５０ｓｃｃｍ、に設定される。時点ｔ３において、シールドガス管路２０４のＭＦＣ４３２は、高い値から低い値、例えば２０ｓｃｃｍ、に設定される。ｔ３とｔ４の間の時間は、反応室３３５のパージに使用可能である。時点ｔ４において、（非金属）プラズマ源前駆体のパルス送出弁が開かれる。図５に示されている例では、水素ガスがプラズマ源前駆体として用いられるので、パルス送出弁４１２が開かれるのは時点ｔ４である。時点ｔ５において、プラズマ発生器（プラズマ源１１０）の電力がラジカル発生レベル、例えば２０００Ｗ、に上げられる。一実施形態において、本願明細書に記載の電力は、高周波（ＲＦ：ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電力である。ｔ５とｔ６の間の時間にラジカルが発生する。換言すると、時点ｔ５と時点ｔ６の間にプラズマＡＬＤフェーズが実施される。時点ｔ６において、プラズマ発生器（プラズマ源１１０）の電力は、ラジカルが発生しないレベル、例えば、１００Ｗ未満の電力に下げられる。時点ｔ７において、プラズマ源前駆体のパルス送出弁（ここでは弁４１２）が閉じられる。時点ｔ８において、シールドガス管路２０４のＭＦＣ４３２が低い値から高い値に設定される。ｔ７とｔ９の間の時間は、反応室３３５のパージに使用可能である。時点ｔ９において、第２の前駆体蒸気が反応室３３５に導かれる。本実施形態において、第２の前駆体は金属前駆体である。ｔ９とｔ１０の間に、第２の前駆体パルスフェーズが実施される。ｔ９と時点ｔ１０の間の時間は、第２の前駆体パルスと、余分な第２の前駆体分子と反応副生成物とを反応空間３３１から除去するための第３のパージ期間とで構成されてもよい。このとき、ゲート弁１１５および遠隔プラズマ発生器１１０側への反応性分子の逆流を防止するために、シールドガス管路２０４を通るシールドガスの質量流量は高い値にある。これは、それ自体は公知である従来の熱ＡＬＤ方法として実施可能である。ｔ３とｔ４の間のパージ期間と、ｔ５とｔ６の間のプラズマＡＬＤフェーズと、ｔ７とｔ９の間の第２のパージ期間と、ｔ９とｔ１０の間の熱ＡＬＤフェーズとによって形成される本堆積サイクルは、反応室３３５内の少なくとも１つの基板上に所望の厚さの材料が成長するまで繰り返される。最後に、時点ｔ１１において、キャリアおよびパージ弁４１０が閉じられ、キャリアおよびパージガス管路１０１のＭＦＣ４３１がゼロ値に設定される。最後に、ゲート弁１１５が時点ｔ１２において閉じられる。
【００６０】
一代替実施形態は、例えば、或る理由により、堆積プロセス中、プラズマ源管路１０２をゲート弁１１５によって閉じることが望ましい状況に関する。この状況が起こりうるのは、例えば、熱ＡＬＤフェーズ中か、または反応炉で熱ＡＬＤフェーズのみで堆積プロセスを実施することが望ましい場合である。これらの実施形態においては、パルス送出弁４１１〜４１４とプラズマ源１１０とを通って反応空間３３１に至る経路が閉じられる。プラズマ源１１０において定圧が維持されることが好ましいので、定圧を維持するために、排気管路の弁４１７は開かれ、プラズマ源１１０を通るガス流が排気管路２０７を通って排気管路に直接導かれる。シールドガス管路２０４から流れるシールドガスが遮蔽用緩衝体を形成し、反応室３３５の方向からゲート弁１１５の方向への粒子およびガス流の上昇を防止する。
【００６１】
図６は、別の例示的実施形態による堆積反応炉のプロセス器具類を示す。図６に示されている実施形態は、ゲート弁１１５と、関連する排気管路２０７と、シールドガス管路２０４と、キャリアおよびパージ弁４１０とを含まない点以外は、図４に示されている実施形態に対応する。
【００６２】
いくつかの実施形態において、酸素ガスから発生させた酸素ラジカルは、第３族金属類の酸化物（例えば酸化イットリウム）、第４族金属類の酸化物（例えば二酸化ハフニウム）、第５族金属類の酸化物（例えば五酸化タンタル）、および第１３族金属類の酸化物（例えば酸化アルミニウム）などの金属酸化物を成長させるために用いられる。アンモニアガスから発生させたアンモニアラジカルと窒素ガスから発生させた窒素ラジカルとは、第４族金属類の窒化物（例えば窒化チタン）、第５族金属類の窒化物（例えば窒化タンタルおよび超伝導窒化ニオブ）、および第１４族元素の窒化物（例えば窒化珪素）などの金属窒化物を成長させるために用いられる。水素ガスから発生させた水素ラジカルは、第４族金属類（例えばチタン）、第５族金属類（例えばタンタル）、第６族金属類（例えばタングステン）、および第１１族金属類（例えば銀）などの元素薄膜を成長させるための還元剤として用いられる。揮発性炭化水素は、第４族金属類の炭化物（例えば炭化チタン）などの金属炭化物を成長させるための炭化水素ラジカルの発生に利用される。
【００６３】
図７は、一例示的実施形態による図６の堆積反応炉の動作をタイミング図によって示す。時点ｔＡにおいて、キャリアおよびパージガス管路１０１のＭＦＣ４３１は、好ましくは１０〜２００ｓｃｃｍの範囲内、より好ましくは２０〜１００ｓｃｃｍの範囲内、の処理値、例えば５０ｓｃｃｍ、に設定される。ｔＢとｔＣの間の時間は、熱ＡＬＤモードにおいては約５０〜５００℃の範囲内から選択された温度、例えばＴＭＡが金属前駆体として用いられる場合は２００℃、に加熱された反応空間３３１に金属前駆体蒸気、例えばトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、をパルス送出するために用いられる。ｔＣとｔＤの間の時間は、プラズマ源管路１０２からのアルゴンまたはヘリウムガスと供給管路３７１、３７２からの窒素ガスとで構成される不活性ガスによって反応空間３３１をパージするために用いられる。時点ｔＤにおいて、（非金属）プラズマ源前駆体のパルス送出弁が開かれる。図６に示されている利用可能なプラズマ源ガス群から酸素ガスが選択されるので、時点ｔＤにおいて開かれる弁はパルス送出弁４１４である。時点ｔＥにおいて、プラズマ発生器（プラズマ源１１０）の電力がラジカル発生レベルに上げられる。酸素ラジカルを発生させる場合は、１００〜３０００Ｗの範囲から選択されたＲＦ電力、例えば２０００Ｗ、に上げられる。ｔＥとｔＦの間の時間にラジカルが発生する。換言すると、時点ｔＥとｔＦの間にプラズマＡＬＤフェーズが実施される。時点ｔＦにおいて、プラズマ発生器（プラズマ源１１０）の電力は、ラジカルが発生されないレベル、好ましくは１００Ｗ未満の電力、例えば０Ｗ、に下げられる。時点ｔＧにおいて、プラズマ源前駆体のパルス送出弁（ここでは、酸素ガス弁４１４）が閉じられる。ｔＧとｔＨの間の時間は、システムを不活性ガスでパージするために用いられる。金属前駆体パルスと、パージと、ラジカル前駆体パルスと、パージとで構成される時点ｔＢから時点ｔＨまでの堆積サイクルは、所望厚の薄膜が基板３６０上に成長するまで繰り返される。
【００６４】
なお、本願明細書に提示された実施形態の変形例もいくつか実施できることに注目されたい。図４に示されている構成においては、堆積サイクルは、図５に示されている順番または図７に示されている順番等で実施されてもよい。
【００６５】
いくつかの実施形態においては、プラズマＡＬＤ期間のうちのプラズマ前駆体パルス期間中、ガスが不活性ガス源からプラズマ発生器（プラズマ源１１０）を通ってラジカル供給部（または拡張空間４２５）に流入するように導かれる。このガスは、当該パルス期間中、発生させたラジカルのキャリアガスとして機能する。いくつかの実施形態において、プラズマＡＬＤ期間のうちのパージ期間中、ガスが不活性ガス源からプラズマ発生器を通って拡張空間４２５に流入するように導かれる。このガスは、当該パージ期間中、不活性またはパージガスとして機能する。いくつかの実施形態においては、これら両期間中、ガスが上記のように導かれる。いくつかの実施形態においては、これら両期間中、さらに不活性ガス源からのガスがシールドガス管路２０４を通って拡張空間４２５内に導かれる。いくつかの実施形態においては、例えば熱ＡＬＤ期間中、不活性ガス源からのガスは、両経路を通って、または（例えば、プラズマ発生器から拡張空間４２５への経路が閉じられている場合は）シールドガス管路２０４のみを通って、拡張空間４２５内に導かれる。さらに、プラズマ発生器から拡張空間４２５への経路が別様に閉じられている場合、いくつかの実施形態においては、不活性ガス源からのガスは、これら期間中、シールドガス管路２０４を通って拡張空間４２５内に導かれる。これにより不活性ガス流が途切れずに拡張空間４２５に流入するため、逆流作用が防止される。プラズマ発生器から拡張空間４２５への経路が閉じられると、不活性ガス源からプラズマ発生器を通って流れるガスは、いくつかの実施形態においては、当該期間中、プラズマ発生器内の定圧を維持するように排気管路に導かれる。
【００６６】
以下の実験例は、選択された複数の例示的実施形態の動作をさらに実証する。
【実施例１】
【００６７】
１００ｍｍのシリコンウエハを図３に示されている複式昇降機によって反応室３３５に装填した。トリメチルアルミニウムＴＭＡと水Ｈ２Ｏとからの酸化アルミニウムＡｌ２Ｏ３を２００℃でシリコンウエハ上に成長させるために、図６による堆積反応炉の器具類と図７のタイミング図とを用いた。キャリアおよびパージガス管路１０１を通るアルゴンガスの流量は３０ｓｃｃｍであった。ＴＭＡパルス長は０．１秒であり、この後に６秒間のパージが続いた。酸素ガスパルス送出弁４１４を開き、５０ｓｃｃｍの酸素ガスを、パルス送出弁４１４を介して遠隔プラズマ発生器１１０に流した。プラズマをオンにするためにＲＦ電力を０Ｗから２５００Ｗに上げ、２５００Ｗレベルに６秒間維持した。その後、プラズマをオフにするために、ＲＦ電力を２５００Ｗから０Ｗに下げた。次に、酸素ガス弁を閉じ、システムを不活性ガスで１０秒間パージした。３６ｎｍ厚のＡｌ２Ｏ３薄膜が成長するまで、この堆積サイクルを繰り返した。この結果、楕円偏光計によって４９箇所で測定した薄膜の厚さの不均一性は１σで僅か１．３％であった。
【００６８】
一例示的実施形態において、本願明細書に記載の堆積反応炉は、コンピュータ制御のシステムである。システムのメモリに格納されたコンピュータプログラムはいくつかの命令を含む。これら命令は、システムの少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、命令どおりに堆積反応炉を作動させる。これら命令は、コンピュータ可読プログラムコードの形態でもよい。図８は、堆積反応炉制御システム８００の概略ブロック図を示す。基本的なシステムセットアップ工程においては、ソフトウェアの助けによりパラメータがプログラミングされ、ヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ：ｈｕｍａｎ  ｍａｃｈｉｎｅ  ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）端末８０６によって命令が実行され、イーサネットバス８０４を介して制御ボックス８０２にダウンロードされる。一実施形態において、制御ボックス８０２は、汎用プログラマブル論理制御（ＰＬＣ：ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ｌｏｇｉｃ  ｃｏｎｔｒｏｌ）ユニットを備える。制御ボックス８０２は、メモリに格納されたプログラムコードを含む制御箱ソフトウェアを実行するための少なくとも１つのマイクロプロセッサと、ダイナミックおよびスタティックメモリと、Ｉ／Ｏモジュールと、Ａ／ＤおよびＤ／Ａコンバータと、複数の電源リレーとを備える。制御ボックス８０２は、堆積反応炉の各弁の空圧式制御装置に電力を送り、質量流量制御装置との双方向通信を有し、プラズマ源の作動およびラジカルの発生、ならびに昇降機の動作を制御するほか、堆積反応炉の作動を別様に制御する。制御ボックス８０２は、堆積反応炉からのプローブ読み取り値を測定してＨＭＩ端末８０６に中継してもよい。点線８１６は、堆積反応炉の各部と制御ボックス８０２との間の境界線を示す。
【００６９】
上記の説明は、本発明の特定の実装例および実施形態の非限定例として、本発明の実施のために本発明者らが現時点で最良と考えている形態についての完全かつ有益な説明を提供した。ただし、本発明は上記の実施形態の詳細に限定されず、本発明の特性から逸脱することなく他の実施形態において同等の手段を用いて実現することも可能であることは当業者には明らかである。
【００７０】
さらに、本発明の上記実施形態の特徴のいくつかは、他の特徴を同様に使用することなく効果的に使用されてもよい。したがって、上記説明は、本発明を限定するものではなく、本発明の原理の単なる例示として考えられたい。よって、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【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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