(57)【要約】原子層蒸着方法では原子層蒸着室内へ複数の半導体ウェハーが配置される。蒸着室内へ受け取られたウェハーのそれぞれと連携するガス引込口のそれぞれから蒸着前駆体を噴射して前記蒸着室内へ受け取られたウェハー上へそれぞれ単層を形成する。単層形成後、蒸着室内へ受け取られたウェハーのそれぞれと連携するガス引込口のそれぞれからパージガスを噴射する。原子層蒸着装置には低圧負荷室、低圧搬送室、及び複数の原子層蒸着室が設けられる。さらに他の態様及び装置構成についても開示する。
2005539146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧搬送室、前記搬送室と連結された低圧負荷室、及び前記搬送室と連結された複数の低圧原子層蒸着室を備えるクラスタ型処理装置を準備し、
ウェハーキャリア上へ複数の半導体ウェハーを載せて前記ウェハーキャリアを前記負荷室内へ入れ、
前記ウェハーを上に載せたウェハーキャリアを前記負荷室から前記搬送室中へ移動させ、
前記ウェハーを上に載せたウェハーキャリアを前記搬送室から前記原子層蒸着室の１室中へ移動させ、及び、
前記原子層蒸着室の１室内で前記ウェハーキャリアが受け取った個々のウェハー上へ材料を原子層蒸着する各工程から構成される原子層蒸着方法。
【請求項２】
前記ウェハーキャリア上への複数のウェハーの装荷が前記負荷室内で行われることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項３】
前記複数のウェハーを受け取ったウェハーキャリアが前記ウェハーを装荷したキャリアの３つの最大直線外寸の積によって限定される負荷容積を占め、前記原子層蒸着室の１室の内容積が前記負荷容積の１２５％を上回らないことを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項４】
前記複数のウェハーを受け取ったウェハーキャリアが前記ウェハーを装荷したキャリアの３つの最大直線外寸の積によって限定される負荷容積を占め、前記原子層蒸着室の１室の内容積が前記負荷容積の１１０％を上回らないことを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項５】
前記複数のウェハーを受け取ったウェハーキャリアが前記ウェハーを装荷したキャリアの３つの最大直線外寸の積によって限定される負荷容積を占め、前記原子層蒸着室のすべての内容積がそれぞれ前記負荷室の１１０％を上回らないことを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項６】
前記複数のウェハーを受け取ったウェハーキャリアが前記ウェハーを装荷したキャリアの３つの最大直線外寸の積によって限定される負荷容積を占め、前記原子層蒸着室のすべてが前記負荷室の１１０％を上回らない共通の内容積をもつことを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項７】
前記ウェハーキャリア上へ装荷される複数のウェハーの個数が２００個以下であることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項８】
前記ウェハーキャリア上へ装荷される複数のウェハーの個数が１００個以下であることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項９】
前記ウェハーキャリア上へ装荷される複数のウェハーの個数が５０個以下であることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項１０】
前記ウェハーキャリア上へ装荷される複数のウェハーの個数が２０〜２５個であることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項１１】
前記複数のウェハーを受け取ったウェハーキャリアが前記ウェハーを装荷したキャリアの３つの最大直線外寸の積によって限定される負荷容積を占め、前記原子層蒸着室の１室が前記負荷室の１１０％を上回らない内容積をもち、及び、
前記ウェハーキャリア上へ装荷される複数のウェハーの個数が５０個以下であることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項１２】
原子層蒸着の実施中に、別のウェハーキャリア上へ別の複数の半導体ウェハーが装荷され、かつ前記負荷室内に前記別のウェハーキャリアが供給されることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項１３】
前記別のウェハーキャリア上への前記別の複数のウェハーの装荷が前記負荷室内で行われることを特徴とする請求項１２項記載の方法。
【請求項１４】
前記クラスタ型処理装置内での複数回の原子層蒸着後に、前記原子層蒸着室の個々内のウェハーキャリアを洗浄する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項１５】
前記洗浄中に前記キャリアによるウェハーの受け取りが行われないことを特徴とする請求項１４項記載の方法。
【請求項１６】
前記原子層蒸着に、前記原子層蒸着室の１室内において、前記キャリアが受け取った個々のウェハーのそれぞれと連携する個々のガス引込口から蒸着前駆体を噴射する工程が含まれることを特徴とする請求項１項記載の方法。
【請求項１７】
前記原子層蒸着に、前記個々の前駆体ガス引込口からパージガスを噴射する工程が含まれることを特徴とする請求項１６項記載の方法。
【請求項１８】
前記原子層蒸着に、前記原子層蒸着室の１室内において、前記キャリアが受け取った個々のウェハーとそれぞれ連携する異なる個々のガス引込口からパージガスを噴射する工程が含まれることを特徴とする請求項１６項記載の方法。
【請求項１９】
前記個々のガス引込口からの噴射が、前記原子層蒸着室の１室内において、前記キャリアが受け取ったウェハーそれぞれの各球状蒸着面に対して平行なそれぞれの線に沿って行われることを特徴とする請求項１６項記載の方法。
【請求項２０】
前記噴射が、前記原子層蒸着室の１室内において、前記キャリアが受け取った個々のウェハーとそれぞれ連携する少なくとも１個のガス引込口から行われることを特徴とする請求項１６項記載の方法。
【請求項２１】
前記個々のガス引込口からの噴射が、前記原子層蒸着室の１室内において、前記キャリアが受け取ったウェハーそれぞれの各球状蒸着面に対して平行なそれぞれの線に沿って行われることを特徴とする請求項２０項記載の方法。
【請求項２２】
原子層蒸着後に、ウェハーを載せた前記キャリアを前記搬送室中及び前記原子層蒸着室の別の１室中へ移動させて、前記原子層蒸着室の前記別の１室内でウェハーキャリアが受け取った個々のウェハー上へ材料を原子層蒸着する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１６項記載の方法。
【請求項２３】
原子層蒸着室内へ複数の半導体ウェハーを配置する工程と、
前記蒸着室内で受け取られた前記ウェハーの個々と連携する個々のガス引込口のから蒸着前駆体を噴射して前記蒸着室内で受け取られた前記個々のウェハー上へそれぞれ単層を形成する工程と、
前駆体単層の形成後、前駆体蒸着室内へ受け取られた前記ウェハーの個々と連携する個々のガス引込口からパージガスを噴射する工程から構成される原子層蒸着方法。
【請求項２４】
前記蒸着前駆体及びパージガスが、前記ウェハーの個々と連携する同じ個々のガス引込口から噴射されることを特徴とする請求項２３項記載の方法。
【請求項２５】
記蒸着前駆体及びパージガスが前記ウェハーの個々と連携する異なる個々のガス引込口から噴射されることを特徴とする請求項２３項記載の方法。
【請求項２６】
さらに別の蒸着前駆体噴射を行って前記蒸着室内へ受け取られた前記個々のウェハー上へさらに別の単層を形成し、及びさらに別のパージガス噴射を行う工程を含むことを特徴とする請求項２３項記載の方法。
【請求項２７】
配置された各ウェハーが、そのウェハーに連携する蒸着前駆体引込口を少なくとも１個有し、前記蒸着前駆体引込口から蒸着前駆体が噴射されて配置された各ウェハー上へ単層が形成されることを特徴とする請求項２３項記載の方法。
【請求項２８】
前記蒸着室内へ受け取られた前記ウェハーのそれぞれと連携する複数の蒸着前駆体引込口をさらに含むことを特徴とする請求項２３項記載の方法。
【請求項２９】
前記複数の蒸着前駆体引込口が、前記蒸着室内へ受け取られた前記ウェハーそれぞれの各外辺周囲に同一間隔をおいて配置されることを特徴とする請求項２８項記載の方法。
【請求項３０】
前記複数の蒸着前駆体引込口が、前記蒸着室内へ受け取られた前記ウェハーそれぞれの各外辺周囲に異なる間隔をおいて配置されることを特徴とする請求項２８項記載の方法。
【請求項３１】
前記蒸着前駆体及びパージガスが前記ウェハーのそれぞれと連携する異なる個々のガス引込口から噴射され、少なくとも１個の蒸着前駆体ガス引込口と少なくとも１個のパージガス引込口が前記個々のウェハーを挟んでウェハーの直径方向に対向して配置されることを特徴とする請求項２３項記載の方法。
【請求項３２】
前記蒸着前駆体及びパージガスが前記ウェハーのそれぞれと連携する異なる個々のガス引込口から噴射され、及び前記蒸着室内へ受け取られた前記ウェハーのそれぞれと連携する複数の蒸着前駆体引込口及び複数のパージガス引込口をさらに含むことを特徴とする請求項２３項記載の方法。
【請求項３３】
前記蒸着前駆体引込口及びパージガス引込口が前記蒸着室内へ受け取られた前記ウェハーそれぞれの外辺周囲に交互に配置されることを特徴とする請求項３２項記載の方法。
【請求項３４】
前記蒸着前駆体の噴射が前記蒸着室内に置かれた前記個々のウェハーの各球状蒸着面に対して平行なそれぞれの線に沿って行われることを特徴とする請求項２３項記載の方法。
【請求項３５】
複数の半導体ウェハーを保持するウェハーキャリアを受け取るように構成された低圧負荷室、
前記負荷室と連結し、かつ前記複数の半導体ウェハーを保持するウェハーキャリアを受け取るように構成された低圧搬送室、及び
前記搬送室と連結した複数の低圧原子層蒸着室であって、前記蒸着室はそれぞれ、前記ウェハーの個々上へ一纏めに原子層蒸着を行うため、前記複数の半導体ウェハーを保持するウェハーキャリアを受け取るように構成された前記複数の低圧原子層蒸着室、から構成される原子層蒸着装置。
【請求項３６】
前記複数のウェハーを受け取ったウェハーキャリアが、ウェハーを載せた前記ウェハーキャリアの３つの最大直線外寸の積によって限定される負荷容積を占め、及び前記原子層蒸着室の少なくともいくつかがそれぞれ前記負荷容積の１２５％を上回らない内容積をもつことを特徴とする請求項３５項記載の装置。
【請求項３７】
前記複数のウェハーを受け取ったウェハーキャリアが、ウェハーを載せた前記ウェハーキャリアの３つの最大直線外寸の積によって限定される負荷容積を占め、及び前記原子層蒸着室の少なくともいくつかがそれぞれ前記負荷容積の１１０％を上回らない内容積をもつことを特徴とする請求項３５項記載の装置。
【請求項３８】
前記複数のウェハーを受け取ったウェハーキャリアが、ウェハーを載せた前記ウェハーキャリアの３つの最大直線外寸の積によって限定される負荷容積を占め、及び前記原子層蒸着室のすべてがそれぞれ前記負荷容積の１１０％を上回らない内容積をもつことを特徴とする請求項３５項記載の装置。
【請求項３９】
前記ウェハーキャリアが２００個以下のウェハーを保持することを特徴とする請求項３５項記載の装置。
【請求項４０】
前記ウェハーキャリアが１００個以下のウェハーを保持することを特徴とする請求項３５項記載の装置。
【請求項４１】
前記ウェハーキャリアが５０個以下のウェハーを保持することを特徴とする請求項３５項記載の装置。
【請求項４２】
前記ウェハーキャリアが２５個以下のウェハーを保持することを特徴とする請求項３５項記載の装置。
【請求項４３】
前記複数のウェハーを受け取ったウェハーキャリアが、ウェハーを載せた前記ウェハーキャリアの３つの最大直線外寸の積によって限定される負荷容積を占め、前記原子層蒸着室の少なくともいくつかがそれぞれ前記負荷容積の１２５％を上回らない内容積をもち、及び
前記ウェハーキャリアが５０個以下のウェハーを保持することを特徴とする請求項３５項記載の装置。
【請求項４４】
前記キャリアが前記原子層蒸着室の前記１室内へ受け取られた時に、前記キャリアが受け取った個々のウェハーのそれぞれと個別に連携する蒸着前駆体ガス引込口が前記原子層蒸着室の少なくとも１室内にさらに含まれることを特徴とする請求項３５項記載の装置。
【請求項４５】
前記個々のガス引込口がパージガスを噴射するようにも構成されていることを特徴とする請求項４４項記載の装置。
【請求項４６】
前記キャリアが前記原子層蒸着室の前記１室内へ受け取られた時に、前記キャリアが受け取ったウェハーのそれぞれと個別に連携する異なる個々のパージガス引込口をさらに含むことを特徴とする請求項４４項記載の装置。
【請求項４７】
前記個々のガス引込口が、前記原子層蒸着室の前記１室内において前記キャリアが受け取った個々のウェハーの各球状蒸着面に対して平行なそれぞれの線に沿ってガスを噴射するように構成されていることを特徴とする請求項４４項記載の装置。
【請求項４８】
前記ウェハーを載せたキャリアが前記原子層蒸着室の前記１室内に受け取られた時に個々のウェハーと連携する少なくとも１個の蒸着前駆体ガス引込口をさらに含むことを特徴とする請求項４４項記載の装置。
【請求項４９】
前記個々のガス引込口が、前記原子層蒸着室の前記１室内において前記キャリアが受け取った個々のウェハーの各球状蒸着面に対して平行なそれぞれの線に沿ってガスを噴射するように構成されていることを特徴とする請求項４８項記載の装置。
【請求項５０】
前記キャリアが前記原子層蒸着室の前記１室内へ受け取られた時に前記キャリアが受け取ったウェハーのそれぞれと連携する蒸着前駆体ガス排出口が前記原子層蒸着室の少なくとも１室内にさらに含まれることを特徴とする請求項３５項記載の装置。
【請求項５１】
前記負荷室が前記複数のウェハーキャリアを受け取れる大きさの内容積をもつことを特徴とする請求項３５項記載の装置。
【請求項５２】
半導体ウェハーをバッチで受け取るように構成された蒸着室、及び、
前記蒸着室内に配置され、かつ前記蒸着室内へ受け取られた個々のウェハーとそれぞれ連携する複数の蒸着前駆体引込口を備えることを特徴とする原子層蒸着装置。
【請求項５３】
前記蒸着前駆体引込口がパージガスもまた噴射するように構成されていることを特徴とする請求項５２項記載の装置。
【請求項５４】
前記蒸着室内の前記蒸着前駆体引込口とは別に複数のパージガス引込口をさらに備え、及び前記蒸着室内に前記ウェハーがバッチで受け取られた時に前記パージガス引込口のそれぞれが前記ウェハーのそれぞれと連携されることを特徴とする請求項５２項記載の装置。
【請求項５５】
前記蒸着室内に前記ウェハーがバッチで受け取られた時に各ウェハーと連携する少なくとも１個の蒸着前駆体引込口を備えることを特徴とする請求項５２項記載の装置。
【請求項５６】
前記蒸着室内に前駆体ウェハーがバッチで受け取られた時に前記ウェハーのそれぞれと連携する複数の蒸着前駆体引込口をさらに備えることを特徴とする請求項５２項記載の装置。
【請求項５７】
前記蒸着室内へ前記ウェハーがバッチで受け取られた時に、前記複数の蒸着前駆体引込口が前記ウェハーのそれぞれの外辺周囲に同間隔をおいて配置されることを特徴とする請求項５６項記載の装置。
【請求項５８】
前記蒸着室内へ受け取られた前記ウェハーそれぞれの外辺周囲に前記複数の蒸着前駆体引込口が同間隔でなく配置されることを特徴とする請求項５６項記載の装置。
【請求項５９】
前記蒸着室内の前記蒸着前駆体引込口とは別に複数のパージガス引込口を備え、前記ウェハーが前記蒸着室内へバッチで受け取られた時に前記パージガス引込口のそれぞれが前記ウェハーのそれぞれと連携し、及び前記ウェハーが前記蒸着室内へバッチで受け取られた時に少なくとも１個の蒸着前駆体引込口と少なくとも１個のパージガス引込口が前記ウェハーのそれぞれを挟んでウェハーの直径方向に対向して配置されることを特徴とする請求項５２項記載の装置。
【請求項６０】
前記蒸着室内に前記蒸着前駆体引込口とは別に複数のパージガス引込口をさらに備え、かつ前記ウェハーが前記蒸着室内へバッチで受け取られた時に前記ウェハーのそれぞれと連携する複数の蒸着前駆体引込口及び複数のパージガス引込口をさらに備えることを特徴とする請求項５２項記載の装置。
【請求項６１】
前記ウェハーが前記蒸着室内へバッチで受け取られた時に、前記蒸着前駆体引込口と前記パージガス引込口が前記ウェハーそれぞれの外辺周囲に交互に配置されることを特徴とする請求項６０項記載の装置。
【請求項６２】
前記蒸着室内へ前記ウェハーがバッチで受け取られる時に前記ウェハーそれぞれの各球状蒸着面に対して平行なそれぞれの線に沿って前記蒸着前駆体を噴射するように前記前駆体引込口が構成されていることを特徴とする請求項５２項記載の装置。
【請求項６３】
前記蒸着室内に複数の蒸着前駆体ガス排出口をさらに備え、前記蒸着前駆体排出口のそれぞれが前記蒸着室内へ受け取られた前記ウェハーそれぞれと連携されることを特徴とする請求項５２項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は原子層蒸着方法及び原子層蒸着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
集積回路製作における半導体加工では一般的に半導体基板上への層蒸着が行われる。かかる層蒸着方法の一つとして、一般的に低圧状態下に保持された蒸着室内で基板上へ単層を連続状に蒸着する単層原子層蒸着（ＡＬＤ）がある。一般的ＡＬＤ法においては、種々の蒸着前駆体を連続的に送入することによって単原子層が連続状に基板へ吸着され、及び／または基板表面において単原子層が基板外層と反応する。
【０００３】
ＡＬＤ法の一例では、気化させた前駆体１種を蒸着室内へ送流して前記室内に受け取られた基板上へ第一の単層を形成する。その後前記第一蒸着前駆体の送流を減じ、不活性パージガスを前記室内へ送流することにより前記室内部から基板へ付着しなかった残存第一前駆体を除去する。次いで、第一前駆体とは異なる第二蒸着前駆体蒸気を前駆体室内へ送流して前駆体第一単層上及び該単層中に第二の単層を形成する。前駆体第二単層は前駆体第一単層と反応してもよい。さらに前駆体を加えて単層を連続状に形成するか、あるいは基板上へ所望の厚さの組成物層が形成されるまで上記処理を反復してもよい。
【０００４】
現在のＡＬＤ装置及び方法には、単一ウェハー蒸着と多段ウェハー蒸着がある。単一ウェハーＡＬＤ系には、蒸着処理速度が遅いことによるスループットの本来的限界と、及び一回のウェハー処理におけるスループット量の本来的限界があるという問題を抱えている。多段ウェハー蒸着は炉型装置を使用し、この炉型装置内には一般的に２００以上のウェハーが保持されて蒸着される。それゆえ、かかる装置の反応器容積は非常に大きく、一般的にパージガスパルス時間と同様に極めて長時間の蒸着前駆体パルス時間が必要とされるため、一時に多数のウェハーを処理する場合スループットを増量してもそのかなりの部分が無駄になる可能性がある。さらに、反応器容積が大きいことによる生来的な洗浄の問題が派生し、さらに炉側壁からの剥離材のウェハー上への蒸着を防止するため短期間の間隔で洗浄を行う必要もある。
【０００５】
本発明は上記問題に着目し、上述した限界がなくなるように上記欠点を解消することを意図している。本発明は、（上記背景技術に関する記載、その他の明細書中の記載及び図面中の記載によって解釈あるいは限定されないと明記しているように）、添付の特許請求の範囲及び均等の原則のみによって限定される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は原子層蒸着方法及び原子層蒸着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施態様として、原子層蒸着方法では、低圧搬送室、前記搬送室と連絡された低圧負荷室、及び前記搬送室と連絡された複数の低圧原子層蒸着室を備えるクラスタ型処理装置が用いられる。ウェハーキャリア上へ複数の半導体ウェハーを載せ、このウェハーキャリアを前記負荷室内に入れる。ウェハーを上に載せた前記ウェハーキャリアを前駆体負荷室から前記搬送室内へ移動させる。次いでウェハーを上に載せた前記ウェハーキャリアを前記搬送室から前記原子層蒸着室の１室内へ移動させる。前記原子層蒸着室の前記１室内のウェハーキャリア上へ載せられた個々のウェハー上へ材料１種を原子層蒸着する。
【０００８】
本発明の一実施態様として、原子層蒸着方法では複数の半導体ウェハーが原子層蒸着室内に配置される。前記室内に配置された個々のウェハーへ連携される各ガス引込口から蒸着前駆体を噴射し、前記室内に配置された前記個々のウェハー上へそれぞれ単層を形成する。前記単層の形成後、前記室内に受け取られた個々のウェハーと連携した各ガス引込口からパージガスを噴射する。
【０００９】
本発明の一実施態様では、原子層蒸着装置には複数の半導体ウェハーを保持するウェハーキャリアを受け取るように構成された低圧負荷室が備えられる。低圧搬送室は前記負荷室と連絡されていて、複数の半導体ウェハーを保持するウェハーキャリアを受け取るように構成されている。前記搬送室は複数の低圧原子層蒸着室と連絡されており、また個々のウェハー上へ一纏めに原子層蒸着を行うため、前記蒸着室のそれぞれは複数の半導体ウェハーを保持するウェハーキャリアを受け取るように構成されている。
【００１０】
本発明の一実施態様では、原子層蒸着装置に複数の半導体ウェハーをバッチで受け取るように構成された蒸着室が備えられる。この蒸着室内は複数の蒸着前駆体引込口を受けている。前記蒸着前駆体引込口のそれぞれは前記蒸着室内へ受け取られたウェハーのそれぞれと連携している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下において添付図面を参照しながら本発明の好ましい実施態様について説明する。
【００１２】
図１に本発明に従って構成された原子層蒸着装置を符号１０で示す。好ましい実施態様としての蒸着装置１０は、低圧搬送室１２、及び前記搬送室と連絡された複数の低圧原子層蒸着室１３、１４及び１５を備えるクラスタ型処理装置に構成されている。低圧負荷室１６も前記搬送室１２と連絡状態で設けられている。
【００１３】
図２は本発明のいずれかの態様に従って使用可能なウェハーキャリア１８を例示的に示している。好ましい実施態様としてのウェハーキャリア１８は、図示された立方体容積内部で複数のウェハーの１個を個別に受け取るようになっている複数のウェハースロット３０を構成する複数の支持体２９を有したほぼ中空な立方体様構造の形状で示されている。一般的にウェハーキャリアが受け取ったウェハーに対して蒸着が行われる際、ウェハーキャリア１８に対しても種々処理室内において蒸着が行われる。キャリア１８は、好ましくはキャリア上へ蒸着された材料が剥がれ落ちないように熱膨張係数の極めて低い材料から成る。好ましい前記材料の例としては炭化ケイ素を挙げることができる。このウェハーキャリア１８は単なる例示的態様であり、本発明の種々態様においては、既存のものあるいは開発中のものも含めてあらゆる可能なウェハーキャリアの使用が想定されている。本発明の好ましい一実施態様ではウェハーキャリアは２００以下のウェハーを保持するように作製され、また他の実施態様では１００以下、さらに他の実施態様では５０以下のウェハーを保持するように作製される。本発明の最も好ましい実施態様ではウェハーキャリアは２５以下のウェハーを保持するように構成され、好ましい一実施例ではウェハーキャリアのウェハー保持数は２０〜２５である。
【００１４】
図示された好ましい実施態様では、半導体ウェハーが前記スロット３０内に保持され、また図示されたキャリアの容積内に完全に収まっている。勿論、別態様としてウェハーがキャリアから外側へ突き出していてもよい。図示された複数のウェハーを受け取ったウェハーキャリアは、該ウェハーを載せたキャリアの３つの最大直線外寸の積、図示された好ましい実施態様では寸法Ａ、Ｂ及びＣの積、によって限定される負荷容積を占める。例として８インチウェハーを２５個保持するウェハーキャリアの場合、Ａ、Ｂ及びＣの例示的積は４５０ｉｎ３となる。
【００１５】
図１に示すように、原子層蒸着装置１０の低圧負荷室１６は複数の半導体ウェハーを保持するウェハーキャリア１８を受け取るように構成されている。この図における好ましい実施態様としての負荷室１６は複数のウェハーキャリアを受け取るに足るサイズの内容積をもつように示されている。さらに、低圧搬送室１２は複数の半導体ウェハーを保持するウェハーキャリア１８を受け取るように構成されている。低圧原子層蒸着室１３、１４及び１５のそれぞれは、各室内の個々のウェハーへ一纏めに原子層蒸着を行うため、複数の半導体ウェハーを保持するウェハーキャリア１８を受け取るように構成されている。搬送ロボット２０は各ウェハーキャリア１８を負荷室１６から搬送室１２中へ及び各原子層蒸着室１３、１４及び１５の外部へ移動させるように概略的に図示されている。
【００１６】
図３には例示的原子層蒸着室１５の内容積２０が概略的に示されている。前記内容積２０は、好ましくはキャリア１８の負荷容積の１２５％、より好ましくは１１０％を上回らない。クラスタ型処理装置１０のすべての原子層蒸着室の内容積は、好ましくはそれぞれキャリア１８の負荷容積の１２５％あるいは１１０％を上回らない最大容積をもち、量的に共通の内容積をもつように構成することができる。蒸着中の温度調節のためのヒーターコイル等の例示的温度調節コイル２２が蒸着室１５の内容積中に収容された状態で示されている。別態様として、前記コイルを部分的あるいは完全に室壁中へ埋め込む状態で内容積２０の外部へ取り付けられることは勿論である。
【００１７】
個々の蒸着前駆体ガス引込口２５が、蒸着室１５内での蒸着処理のためキャリアが受け取った各ウェハー２４とそれぞれ連携された状態で示されている。本発明の一態様においては、原子層蒸着装置には複数の半導体ウェハーをバッチで受け取るように構成された蒸着室が備えられ、前記蒸着室内には複数の蒸着前駆体引込口が含まれ、前記蒸着前駆体引込口のそれぞれは前記蒸着室内に受け取られた各ウェハーと連携されるように構成される。従って、かかる態様はいずれのクラスタ型処理装置及びそれを用いた方法からも独立しており、従ってウェハーキャリアが用いられるかどうかに関わらず負荷室及び搬送室を含む構成から独立している。
【００１８】
図示された好ましい実施態様において、ウェハーを載せたキャリア１８が原子層蒸着室内に受け取られた時、少なくとも１個の蒸着前駆体ガス引込口２５がキャリア１８内に受け取られたウェハーのそれぞれと連携される。個々の蒸着前駆体ガス引込口２５は、１または２以上の適当な蒸着前駆体源への接続のため適当な配管２８を介して蒸着室１５の外部へ接続された状態で概略的に図示されている。
【００１９】
さらに、個々の蒸着前駆体ガス排出口３１も、キャリア１８が図示された原子層蒸着室内に受け取られた時、キャリア１８によって受け取られたウェハー２４のそれぞれと連携される状態で示されている。排出口３１は蒸着室から前駆体及び他のガスを排出する適当な配管３２へ接続された状態で図示されている。
【００２０】
キャリア１８によって受け取られた際、ウェハー２４はそれぞれ蒸着室内に球状の蒸着面３４をもち、該蒸着面上へ原子蒸着によって所望の材料が蒸着されると考えられる。図示された好ましい実施態様としての個々のガス引込口２５は、球状の蒸着面３４のそれぞれに対して平行な各線３６に沿ってガスを噴射するように構成されて示されている。
【００２１】
個々のガス引込口２５を、パージガスを（配管２８と連携する適当な配管及びバルブ調節を介して）噴射するように構成することも一実施形態である。キャリアが従属する蒸着室内に受け取られた時に、前記蒸着前駆体引込口とは別の異なる複数のパージガス引込口をキャリアが受け取ったウェハーのそれぞれと連携させることも一実施形態である。好ましくは、蒸着前駆体引込口の場合と同様に、個々のパージガス引込口が蒸着室内に受け取られたウェハーのそれぞれと連携される。
【００２２】
単に例示として、図４〜７に種々の例示的実施態様を概略的に示す。各図は単に例示として原子層蒸着室内においてキャリア１８によって保持されたウェハー２４の水平方向の略断面図を示している。図４はウェハー２４へ連携された単一の蒸着前駆体引込口４０を示す。なお、前記引込口は例えば上述の場合と同様に、蒸着前駆体及びパージガスの双方を噴射するように構成することもできる。
【００２３】
図５は個々のウェハーと連携された蒸着前駆体引込口４０及びパージガス引込口４２を示す。これら引込口は個々のウェハー２４を挟んで略対向している。あるいは、単に例示であるが、操作者の選択によって引込口４０及び４２のそれぞれから蒸着前駆体及びパージガスの双方を噴射するように構成することもできる。従って、本発明の一態様として、蒸着室内にバッチで受け取られたウェハーを処理する際に、個々のウェハーへ複数の蒸着前駆体引込口を連携させる構成も考えられる。
【００２４】
図６は蒸着前駆体引込口４６及び／またはパージガス引込口４８がさらに追加された構成を示した図である。蒸着室内にバッチで受け取られたウェハーを処理する時に、前駆体引込口４０、４２、４６及び４８によって個々のウェハー２４の各外辺周囲に同間隔で複数の蒸着前駆体引込口を設ける構成とするのも一実施形態である。従って図５は、蒸着室内にバッチで受け取られたウェハーを処理する時に、複数の蒸着前駆体引込口４０及び４２が個々のウェハーの各外辺周囲に同間隔で設けられた構成と考えることもできる。
【００２５】
さらに単に例示であるが、図７には、蒸着前駆体引込口４０及び４８が２個だけ備えられ、これら引込口がウェハー２４の外辺周囲に同間隔でなく配置されている別の実施例を示す。
【００２６】
さらに単なる例示であり、図６に関連した例であるが、引込口４０及び４２を蒸着前駆体引込口としてのみ特別に配管し、引込口４６及び４８をパージガス引込口としてのみ特別に配管し、これらパージガス引込口及び蒸着前駆体引込口を個々のウェハーの外辺周囲に交互に配置することも可能である。
【００２７】
図８には、単なる例示として、本発明のいくつかの方法に関する態様に従って使用可能な別の原子層蒸着室１５ａの実質態様が示されている。当て嵌まる構成部分に関しては最初に記載した実施態様と同一の符号を用い、相違がある場合には末尾に「ａ」を付す。蒸着室１５ａには、単に例示として、その室外に側面から温度調節を行う温度調節コイル２２ａが備えられている。さらに、前駆体引込口及び／または不活性ガス引込口２８ａによって蒸着室上部からガスが導入され、また排ガス排出口３２ａによって蒸着室からガスが排出される。
【００２８】
本発明のいくつかの態様は原子層蒸着方法に関する。例示的に図示され特許請求の範囲において限定された装置を用いることにより、本発明方法の各態様に従って本発明の各態様を実施することが可能である。しかしながら、特許請求の範囲に記載がない限り、本発明方法の各態様が本発明装置の態様によって限定されることはない。同様に、特に特許請求の範囲に記載がない限り、本発明装置の各態様が本発明方法の態様によって限定されることもない。
【００２９】
原子層蒸着方法の一態様に従い、複数の半導体ウェハーをウェハーキャリア上へ載せ、該ウェハーキャリアを負荷室内へ入れる。前記ウェハーキャリア上への複数のウェハーの定置は前記負荷室内で行っても、あるいは該室外で行ってもよい。いずれにしても、ウェハーを上に載せたウェハーキャリアは負荷室から搬送室中へと移動される。さらに、ウェハーを上に載せたウェハーキャリアは搬送室から複数の原子層蒸着室を有するクラスタ型蒸着装置の原子層蒸着室の１室中へ移動される。次いで適当な既存のあるいは未開発である方法を用いて、材料を前記原子層蒸着室の１室内でウェハーキャリアによって受け取られた個々のウェハー上へ原子層蒸着する。さらに、本発明には好ましくは別のウェハーキャリア上へ別の複数の半導体ウェハーを載せ、前記原子層蒸着を行いながら負荷室内へ前記別のウェハーキャリアを搬入する操作が含まれる。これによってスループット処理を最大化できる。本発明の特徴的方法のいくつかの態様においては、好ましい原子層蒸着において、例えば前記原子層蒸着装置あるいは既存あるいは未開発に拘わらず他の原子層蒸着装置を用いて、個々のガス引込口から蒸着前駆体、また個々のガス引込口からパージガスが噴射される。
【００３０】
本発明の一態様として、ウェハーキャリア上への材料の蒸着がある。上述したクラスタ型処理装置内での複数回の原子層蒸着後に、例えば本発明では原子層蒸着室内のウェハーキャリアが洗浄される。一般的に及び好ましくは、かかる洗浄中はキャリアによるウェハーの受け取りは行われない。
【００３１】
原子層蒸着後、本発明方法のいくつかの態様では、ウェハーを保持するキャリアを搬送室及び原子層蒸着室の別の１室中へ移動させ、該別の原子層蒸着室内でウェハーキャリアが受け取った個々のウェハー上へ材料を原子層蒸着する。勿論、この蒸着あるいはいずれか他の態様による蒸着において使用される蒸着材料、前駆体及び不活性ガスは同一であっても異なってもよい。
【００３２】
本発明に係る原子層蒸着方法の一実施態様においては、原子層蒸着室内に複数の半導体ウェハーが配置される。この蒸着室は既存のものでも未開発の蒸着室でもよく、クラスタ型処理装置あるいは負荷室及び搬送室を用いるいずれか他の装置の使用には関わりなく、またウェハーキャリアの使用にも関わりなく独立したものでよい。いずれにしても、蒸着室内に受け取られた個々のウェハーと連携した個々のガス引込口から蒸着前駆体が噴射されて蒸着室内に受け取られた個々のウェハー上へ単層がそれぞれ形成される。前記単層形成後、蒸着室内へ受け取られた個々のウェハーと連携する個々のガス引込口からパージガスが噴射される。上記処理及び該処理に関わる装置のいずれも、他の実施態様のそれぞれにおいて、上述した手順に従って利用可能である。一般的に、本発明に従った工業的に実施可能な原子層蒸着においては、さらに別の蒸着前駆体噴射（一回目と同じかあるいは異なる噴射）を行って蒸着室内に受け取られた個々のウェハー上へさらに別の単層（一回目と同じかあるいは異なる層）を形成する操作、及びさらにパージガス噴射を行う操作が含まれる。また別に、単層の連続蒸着を行って所望する最終的な厚さをもつ層を形成することも可能である。
【００３３】
単に例示であるが、本発明方法及び装置を用いることにより、極めて高速な原子層蒸着サイクルの提供及び、蒸着及びパージ効果のための各ウェハーへの好ましい薄層状ガス流の提供が可能となる。さらに、ウェハーが装荷されたキャリアを使用することにより、原子層蒸着室の容積を最小化でき、さらに必要とされる蒸着及びパージガスパルス時間を最小化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の一態様に従った原子層蒸着装置の略上面図である。
【図２】本発明のいくつかの態様に従って使用可能なウェハーキャリアの透視図である。
【図３】図１に示した線３−３の位置で切断した状態における略断面図である。
【図４】本発明の一態様に従った原子層蒸着室の例示的な水平方向断面を示す略上部正面図である。
【図５】図４の別の実施態様を示す図である。
【図６】図４の別の実施態様を示す図である。
【図７】図４の別の実施態様を示す図である。
【図８】図３に示した原子層蒸着装置断面の別の実施態様であり、この別の実施態様について図１と同様に線３−３の位置で切断した状態における略断面図である。
【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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【国際調査報告】
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