(57)【要約】  本発明の開示は、例えば原子層堆積を使用して超小型電子半導体上に材料を堆積させることによって、微細形状ワークピースを処理するための装置及び方法を説明する。これらの装置の幾つかは、ガス分配器を有する微細形状ワークピースホルダーを含む。１つの例示的な実施は、複数の微細形状ワークピースを保持するように適合されている微細形状ワークピースホルダーを提供する。このワークピースホルダーは、複数のワークピース支持体とガス分配器とを含む。ワークピース支持体は、離間した関係で複数の微細形状ワークピースを支持して各微細形状ワークピースの表面に隣接した処理スペースを定めるように適合されている。ガス分配器は、１つの注入口と複数の排出口とを含み、排出口の各々は、処理スペースの１つにプロセスガスの流れを向けるよう位置付けられる。【選択図】図１５
2007503126.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学処理のための複数の微細形状ワークピースを保持するように適合された微細形状ワークピースホルダーであって、
長さに沿って縦方向に間隔を置いて配置された複数のワークピース支持体を有し、該ワークピース支持体が前記複数の微細形状ワークピースを処理のために離間した関係で支持するように適合されている縦方向に延びる部材と、
前記縦方向に延びる部材によって保持され、注入口と、第１排出口と、該第１排出口から縦方向に間隔を置いて配置された第２排出口とを有し、前記第１排出口が前記ワークピース支持体の第１ペアの間にプロセスガスの流れを向けるように位置付けられ、前記第２排出口が前記ワークピース支持体の第２ペアの間にプロセスガスの流れを向けるように位置付けられている、縦方向に延びるガス送出導管と、
を備える微細形状ワークピースホルダー。
【請求項２】
前記ワークピース支持体の各々は、前記微細形状ワークピースの１つの縁部を受け入れるように適合されたスロットを前記縦方向に延びる部材内に含むことを特徴とする請求項１に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項３】
前記縦方向に延びる部材は第１の縦方向に延びる部材であり、前記微細形状ワークピースホルダーが更に、複数のワークピース支持体を含む第２の縦方向に延びる部材を備え、前記第２の縦方向に延びる部材のワークピース支持体の各々は、前記微細形状ワークピースの１つを協働して支持するように前記第１の縦方向に延びる部材のワークピース支持体に相対的に位置付けられることを特徴とする請求項１に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項４】
前記縦方向に延びる部材は第１の縦方向に延びる部材であり、前記ガス送出導管は第１ガス送出導管であり、前記微細形状ワークピースホルダーが更に、第２の縦方向に延びる部材と該第２の縦方向に延びる部材によって保持される第２のガス送出導管とを備えることを特徴とする請求項１に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項５】
前記縦方向に延びる部材は第１の縦方向に延びる部材であり、前記ガス送出導管は第１プロセスガスの流れを送出するように適合された第１ガス送出導管であり、前記微細形状ワークピースホルダーが更に、第２の縦方向に延びる部材と、該第２の縦方向に延びる部材によって保持される第２ガス送出導管とを備え、前記第２ガス送出導管は、前記第１プロセスガスの流れとは独立した第２プロセスガスの流れを送出するように適合されていることを特徴とする請求項１に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項６】
前記ガス送出導管は、前記縦方向部材の内腔を含むことを特徴とする請求項１に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項７】
前記縦方向に延びる部材は、第１の縦方向に延びる部材であり、前記ガス送出導管は、前記第１の縦方向部材の内腔を含む第１ガス送出導管であり、前記微細形状ワークピースホルダーが更に、第２ガス送出導管を定める内腔を有する第２の縦方向に延びる部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項８】
前記ガス送出導管は、前記縦方向部材とは別個に形成され、前記ガス送出導管の長さは、前記縦方向部材の長さと平行して延びることを特徴とする請求項１に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項９】
前記ガス送出導管の注入口に開放可能に結合されたプロセスガス送出導管を更に備えることを特徴とする請求項１に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項１０】
前記ガス送出導管の第１及び第２排出口の各々は、前記微細形状ワークピースが前記微細形状ワークピースホルダー内に装荷されたときに、前記複数の微細形状ワークピースの１つの中心に向かって内側にプロセスガスの流れを向けるように位置付けられることを特徴とする請求項１に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項１１】
複数の微細形状ワークピースを保持するように適合されている微細形状ワークピースホルダーであって、
離間した関係で前記複数の微細形状ワークピースを支持して、隣接する前記微細形状ワークピースのペア間に処理スペースを定めるように適合されている複数のワークピース支持体と、
注入口と複数の排出口とを含み、前記ワークピース支持体に対して固定されたガス分配器と、
を備え、
前記排出口は、前記処理スペースにプロセスガスの流れを向けるように前記ワークピース支持体に相対的に位置付けられることを特徴とする微細形状ワークピースホルダー。
【請求項１２】
前記ワークピース支持体の各々は、前記微細形状ワークピースの１つの縁部を受け入れるように適合されたスロットを含むことを特徴とする請求項１１に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項１３】
前記ワークピース支持体は縦方向に延びる部材によって保持され、前記ガス分配器の少なくとも一部分が前記縦方向に延びる部材によって保持されることを特徴とする請求項１１に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項１４】
前記ワークピース支持体は、第１ワークピース支持体のセットと第２ワークピース支持体のセットとを含み、前記第１ワークピース支持体のセットは第１部材によって保持され、前記第２ワークピース支持体のセットは第２部材によって保持されることを特徴とする請求項１１に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項１５】
前記ワークピース支持体は複数の第１ワークピース支持体と複数の第２ワークピース支持体とを含み、前記複数の第１ワークピース支持体は第１部材によって保持され、前記複数の第２ワークピース支持体は第２部材によって保持され、前記第２ワークピース支持体の各々は、前記微細形状ワークピースの１つを協働して支持するように前記第１ワークピース支持体の１つに相対的に位置付けられることを特徴とする請求項１１に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項１６】
前記ガス分配器は第１ガス送出導管と第２ガス送出導管とを含み、前記注入口は前記第１ガス送出導管と流体連通した第１注入口であり、前記微細形状ワークピースホルダーが更に、前記第２ガス送出導管と流体連通した第２注入口を備えることを特徴とする請求項１１に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項１７】
前記第１ガス送出導管が第１プロセスガスの流れを送出するように適合され、前記第２ガス送出導管が前記第１プロセスガスの流れから独立した第２プロセスガスの流れを送出するように適合されていることを特徴とする請求項１６に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項１８】
前記ワークピース支持体が縦方向に延びる部材によって保持され、前記ガス分配器の少なくとも一部分が前記縦方向に延びる部材と一体的に形成されることを特徴とする請求項１１に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項１９】
前記ワークピース支持体が縦方向に延びる部材によって保持され、前記ガス分配器が前記縦方向部材の長さに平行に延びる長さを有するガス送出導管を含むことを特徴とする請求項１１に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項２０】
前記ガス送出導管の注入口に開放可能に結合されたプロセスガス送出導管を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項２１】
前記排出口の各々は、前記微細形状ワークピースが前記微細形状ワークピースホルダー内に装荷されたときに、前記複数の微細形状ワークピースの１つの中心に向かって内側にプロセスガスの流れを向けるように位置付けられることを特徴とする請求項１１に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項２２】
複数の微細形状ワークピースを保持するように適合されている微細形状ワークピースホルダーであって、
長さに沿って間隔を置いて配置された複数の第１ワークピース支持体と、２つの隣接する前記ワークピース支持体の間に配置され且つ長さに沿って間隔を置いて配置された複数の排出口と、前記排出口の各々に注入口を結合する内腔とを有する第１部材と、
長さに沿って間隔を置いて配置された複数の第２ワークピース支持体を有し、該第２ワークピース支持体の各々がワークピースを協働して支持するように前記第１ワークピース支持体の１つに相対的に位置付けられた第２部材と、
前記第１及び第２部材に接合された少なくとも１つの横方向部材と、
を備えることを特徴とする微細形状ワークピースホルダー。
【請求項２３】
前記第１及び第２ワークピース支持体の各々が、前記微細形状ワークピースの１つの縁部を受け入れるように適合されたスロットを含むことを特徴とする請求項２２に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項２４】
前記第２部材は、該第２部材の長さに沿って間隔を置いて配置された複数の第２部材排出口と、第２部材注入口を前記第２部材排出口の各々に結合する内腔とを含むことを特徴とする請求項２２に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項２５】
前記注入口に開放可能に結合されたプロセスガス送出導管を更に備えることを特徴とする請求項２２に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項２６】
前記排出口の各々は、前記微細形状ワークピースが前記微細形状ワークピースホルダー内に装荷されたときに、前記複数の微細形状ワークピースの１つの中心に向かって内側にプロセスガスの流れを向けるように位置付けられることを特徴とする請求項２２に記載の微細形状ワークピースホルダー。
【請求項２７】
複数の微細形状ワークピースを保持するように適合されている微細形状ワークピースホルダーであって、
離間した関係で複数の微細形状ワークピースを支持して、隣接する微細形状ワークピースの各ペア間に処理スペースを定めるワークピース支持手段と、
前記処理スペースの１つにプロセスガスの流れを向けるように各々が位置付けられた複数の排出口を含む、前記ワークピース支持手段に隣接したガス分配手段と、
を備えることを特徴とする微細形状ワークピースホルダー。
【請求項２８】
微細形状ワークピース処理システムであって、
プロセスチャンバを定める容器と、
前記プロセスチャンバ内に配置された取外し可能な微細形状ワークピースホルダーと、
を備え、
前記微細形状ワークピースホルダーが、
離間した関係で複数の微細形状ワークピースを支持して、前記微細形状ワークピースの各々の表面に隣接した処理スペースを定めるように適合された複数のワークピース支持体と、
注入口と複数の排出口とを含み、前記排出口の各々が前記処理スペースの１つにプロセスガスの流れを向けるように位置付けられているガス分配器と、
を含み、微細形状ワークピース処理システムが更に、
前記微細形状ワークピースホルダーのガス分配器の注入口に結合されたプロセスガス送出導管を備えることを特徴とする微細形状ワークピース処理システム。
【請求項２９】
前記ガス分配器が、第１導管と、該第１導管から間隔を置いて配置された第２導管とを含み、前記第１及び第２導管の各々が、前記処理スペースに隣接して縦方向に延びることを特徴とする請求項２８に記載の微細形状ワークピース処理システム。
【請求項３０】
前記注入口が第１注入口を含み、前記ガス分配器が、第１導管と、該第１導管から間隔を置いて配置された第２導管とを含み、前記微細形状ワークピースホルダーが更に、第２注入口と、前記第１注入口と流体連通した前記第１導管と、前記第２注入口と流体連通した前記第２導管とを含むことを特徴とする請求項２８に記載の微細形状ワークピース処理システム。
【請求項３１】
前記プロセスガス送出導管が第１プロセスガス送出導管であり、前記微細形状ワークピース処理システムが更に、第２ガス送出排出口に結合された第２ガス送出導管を備え、前記第２ガス送出排出口が、前記ガス分配器排出口からの前記ガスの流れ方向に対して横断する方向でガスの流れを送出するように適合されていることを特徴とする請求項２８に記載の微細形状ワークピース処理システム。
【請求項３２】
前記ワークピースホルダーは、前記ワークピース支持体の少なくとも幾つかを保持する縦方向に延びる部材を含み、前記ガス分配器が、前記縦方向に延びる部材の内腔を含むことを特徴とする請求項２８に記載の微細形状ワークピース処理システム。
【請求項３３】
前記ワークピース支持体の各々が、前記微細形状ワークピースの１つの縁部を受け入れるように適合されているスロットを含むことを特徴とする請求項２８に記載の微細形状ワークピース処理システム。
【請求項３４】
前記ワークピース支持体が縦方向に延びる部材によって保持され、前記ガス分配器の少なくとも一部分が前記縦方向に延びる部材によって保持されることを特徴とする請求項２８に記載の微細形状ワークピース処理システム。
【請求項３５】
前記ワークピース支持体が縦方向に延びる部材によって保持され、前記ガス分配器の少なくとも一部分が前記縦方向に延びる部材の内腔であることを特徴とする請求項２８に記載の微細形状ワークピース処理システム。
【請求項３６】
前記ワークピース支持体が縦方向に延びる部材によって保持され、前記ガス分配器が、前記縦方向部材の長さに平行に延びる長さを有するガス送出導管を含むことを特徴とする請求項２８に記載の微細形状ワークピース処理システム。
【請求項３７】
前記排出口の各々が、前記微細形状ワークピースが前記微細形状ワークピースホルダー内に装荷されたときに、前記複数の微細形状ワークピースの１つの中心に向かって内側に前記プロセスガスの流れを向けるように位置付けられることを特徴とする請求項２８に記載の微細形状ワークピース処理システム。
【請求項３８】
微細形状ワークピース処理システムであって、
プロセスチャンバを定める容器と、
前記プロセスチャンバ内に配置された取外し可能な微細形状ワークピースホルダーと、
を備え、
前記微細形状ワークピースホルダーが、
前記縦方向に延びる部材の長さに沿って縦方向に間隔を置いて配置された複数のワークピース支持体を有し、ウェーハ支持体が処理のために離間した関係で前記複数の微細形状ワークピースを支持するように適合されている縦方向に延びる部材と、
前記縦方向に延びる部材によって保持され、注入口と、第１排出口と、該第１排出口から縦方向に間隔を置いて配置された第２排出口とを有し、前記第１排出口が、前記ウェーハ支持体の第１ペアの間にプロセスガスの流れを向けるように位置付けられ、前記第２排出口が、前記ウェーハ支持体の第２ペアの間にプロセスガスの流れを向けるように位置付けられている縦方向に延びるガス送出導管と、
を含み、前記微細形状ワークピース処理システムが更に、
前記微細形状ワークピースホルダーのガス分配器の注入口に結合されたプロセスガス送出導管を備えることを特徴とする微細形状ワークピース処理システム。
【請求項３９】
前記ワークピース支持体の各々が、前記微細形状ワークピースの１つの縁部を受け入れるように適合されているスロットを前記縦方向に延びる部材内に含むことを特徴とする請求項３８に記載の微細形状ワークピース処理システム。
【請求項４０】
前記縦方向に延びる部材が第１の縦方向に延びる部材であり、前記ガス送出導管が第１ガス送出導管であり、前記微細形状ワークピースホルダーが更に、第２の縦方向に延びる部材と、該第２の縦方向に延びる部材によって保持された第２ガス送出導管とを含むことを特徴とする請求項３８に記載の微細形状ワークピース処理システム。
【請求項４１】
前記ガス送出導管が前記縦方向部材の内腔を含むことを特徴とする請求項３８に記載の微細形状ワークピース処理システム。
【請求項４２】
前記ガス送出導管が前記縦方向部材とは別個に形成され、前記ガス送出導管の長さは、前記縦方向部材の長さと平行して延びることを特徴とする請求項３８に記載の微細形状ワークピース処理システム。
【請求項４３】
前記ガス送出導管の第１及び第２排出口の各々は、前記微細形状ワークピースが前記微細形状ワークピースホルダー内に装荷されたときに、前記複数の微細形状ワークピースの１つの中心に向かって内側にプロセスガスの流れを向けるように位置付けられることを特徴とする請求項３８に記載の微細形状ワークピース処理システム。
【請求項４４】
微細形状ワークピースを処理する方法であって、
離間した状態で第１、第２、及び第３微細形状ワークピースを支持して、前記第１及び第２微細形状ワークピースの間に第１処理スペースを定め且つ前記第２及び第３微細形状ワークピースの間に第２処理スペースを定める微細形状ワークピースホルダーをプロセスチャンバ内に位置付ける段階と、
ガス分配器を保持する前記微細形状ワークピースホルダーに対して、前記ガス分配器が前記第１処理スペースに横断方向に第１プロセスガスの第１の流れを送出し、且つ前記第２処理スペースに横断方向に前記第１プロセスガスの第２の流れを送出するように前記第１プロセスガスを送出する段階と、
第２プロセスガスを前記プロセスチャンバに送出する段階と、
前記プロセスチャンバから前記微細形状ワークピースホルダー及び前記微細形状ワークピースを除去する段階と、
を含む方法。
【請求項４５】
前記プロセスチャンバ内に前記微細形状ワークピースホルダーを位置付ける段階が、前記微細形状ワークピースホルダーを容器内に配置する段階と、前記容器を実質的に密封して前記プロセスチャンバを定める段階とを含む請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記第２プロセスガスを前記プロセスチャンバに送出する段階が、前記ガス分配器とは独立した送出導管を介して前記第２プロセスガスを前記プロセスチャンバに直接送出する段階を含む請求項４４に記載の方法。
【請求項４７】
前記第２プロセスガスを前記プロセスチャンバに送出する段階が、前記第２プロセスガスを前記微細形状ワークピースホルダーに送出する段階と、前記第２プロセスガスの第１の流れを前記ガス分配器を介して前記第１処理スペースに横断方向に送出する段階と、前記第２プロセスガスの第２の流れを前記ガス分配器を介して前記第２処理スペースに横断方向に送出する段階とを含む請求項４４に記載の方法。
【請求項４８】
前記ガス分配器は、第１ガス送出導管と、独立した第２ガス送出導管とを含み、前記第１プロセスガスを前記微細形状ワークピースホルダーに送出する段階が、前記第１プロセスガスを前記第１導管に送出する段階を含み、前記第２プロセスガスを前記プロセスチャンバに送出する段階が、前記第２プロセスガスを前記第２ガス送出導管に送出する段階を含む請求項４４に記載の方法。
【請求項４９】
前記第２ガス送出導管は、前記第２プロセスガスの第１の流れを前記第１処理スペースに横断方向に送出し、且つ前記第２プロセスガスの第２の流れを前記第２処理スペースに横断方向に送出する請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記ガス分配器はガス送出導管を含み、前記第１プロセスガスの第１の流れが、前記ガス送出導管を介して、前記第１プロセスガスを前記第１処理スペースに向ける第１排出口に送出され、前記第１プロセスガスの第２の流れは、前記ガス送出導管を介して、前記第１プロセスガスを前記第２処理スペースに向ける第２排出口に送出されることを特徴とする請求項４４に記載の方法。
【請求項５１】
前記ガス分配器は第１ガス送出導管と第２ガス送出導管とを含み、
前記第１プロセスガスの第１の流れが、前記第１プロセスガスを前記第１処理スペースに向ける第１排出口に前記ガス送出導管を介して送出され、
前記第１プロセスガスの第２の流れが、前記第１プロセスガスを前記第２処理スペースに向ける第２排出口に前記ガス送出導管を介して送出され、
前記第２プロセスガスを前記プロセスチャンバに送出する段階が、
前記第２プロセスガスの第１の流れを、前記第２プロセスガスを前記第１処理スペースに横断方向に向ける第３排出口に前記第２ガス送出導管を介して送出する段階と、
前記第２プロセスガスの第２の流れを、前記第２プロセスガスを前記第２処理スペースに横断方向に向ける第４排出口に前記第２ガス送出導管を介して送出する段階と、
を含む請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
微細形状ワークピース上に材料を堆積させる方法であって、
離間した状態で第１、第２、及び第３微細形状ワークピースを支持して、前記第１及び第２微細形状ワークピースの間に第１処理スペースを定め且つ前記第２及び第３微細形状ワークピースの間に第２処理スペースを定める微細形状ワークピースホルダーをプロセスチャンバ内に位置付ける段階と、
前記プロセスチャンバに第１前駆体ガスを送出して、ある量の前記第１前駆体ガスを前記第１、第２、及び第３微細形状ワークピースの各々の表面上に堆積させる段階と、
ガス分配器を保持する前記微細形状ワークピースホルダーに対して、前記ガス分配器がパージガスの第１の流れを前記第１処理スペースに横断方向に送出し、且つ前記パージガスの第２の流れを前記第２処理スペースに横断方向に送出するように前記パージガスを送出する段階と、
前記量の第１前駆体ガスに反応して前記第１、第２、及び第３微細形状ワークピースの表面上に材料の層を形成する第２前駆体ガスを前記プロセスチャンバに送出する段階と、
前記プロセスチャンバから前記微細形状ワークピースホルダー及び前記微細形状ワークピースを除去する段階と、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば半導体ウェーハなどの微細形状ワークピースを処理するための装置及び方法に関する。本発明の態様は、原子層堆積又は化学気相蒸着などによる微細形状ワークピース上の材料のバッチ堆積に関して特に有用である。
【背景技術】
【０００２】
薄膜蒸着技術は、表面トポロジーに厳密に一致するコーティングをワークピース上に形成する微細形状部品の製造において広く使用されている。超小型電子構成部品の関連において、例えば、ウェーハ上のデバイスにおける個々の構成部品のサイズは常に小さくなり、デバイスの層の数は増え続けている。従って、構成部品の密度及び陥凹部のアスペクト比（例えば、開口部のサイズに対する深さの比）が増大している。このようなウェーハのサイズはまた、多くのスペースを提供して単一のウェーハ上により多くのダイ（すなわちチップ）を形成するために増々大きくなっている。多くの製造業者が、現在２００ｍｍから３００ｍｍワークピースに移行しつつあり、将来は更に大きなワークピースが使用されることになると思われる。薄膜蒸着技術はこれに伴い、極小開口部を有する深い陥凹部の側壁、底部、及び角部を覆う極めて均一な共形の層を生成するよう努めている。
【０００３】
１つの広く使用されている薄膜蒸着技術は、化学気相蒸着（ＣＶＤ）である。ＣＶＤシステムでは、固体薄膜を形成するよう反応することができる１つ又はそれ以上の前駆体を気体又は蒸気状態で混合し、次いで、この前駆体混合物がワークピース表面に与えられる。ワークピースの表面は、前駆体間の反応に触媒作用を及ぼし、ワークピース表面に固体薄膜を形成する。ワークピースの表面の反応に触媒作用を及ぼす一般的な方法は、反応を生じる温度までワークピースを加熱することである。
【０００４】
ＣＶＤ技術は多くの応用で有用であるが、これらはまた幾つかの欠点もある。例えば、前駆体の反応性が高い場合、適度な蒸着率を達成するためには、ワークピースの温度が高いことが必要とされる。ワークピースの加熱は、該ワークピース上に既に形成されている構造及び他の材料に対し悪影響を及ぼす可能性があるので、このような高温は一般に望ましくない。例えば、注入又はドープ材料は、高温でシリコンワークピース内に移動することができる。他方、より強く反応する前駆体を用いてワークピース温度を下げることができるようになる場合には、ワークピースの目標とする表面に達する前に気相状態で早期に反応が生じる可能性がある。これは、膜品質及び均一性が低下する可能性があり、更に使用できる前駆体のタイプが限定されるので望ましくない。
【０００５】
原子層堆積（ＡＬＤ）は、別の薄膜蒸着技術である。図１Ａ及び１Ｂは、ＡＬＤプロセスの基本動作を概略的に示している。図１Ａを参照すると、気体分子Ａの層が、ワークピースＷの表面をコーティングする。Ａ分子の層は、ワークピースＷをＡ分子を含む前駆体ガスに曝し、次いでパージガスでチャンバをパージして余分なＡ分子を除去することによって形成される。このプロセスは、表面のＡ分子が中程度の温度での物理吸着力又は高温での化学吸着力によってパージサイクル中に所定位置に保持されるので、ワークピースＷの表面上のＡ分子の単分子層を形成できる。次に、Ａ分子の層は、Ｂ分子を含む別の前駆体ガスに曝される。Ａ分子は、Ｂ分子と反応して、ワークピースＷ上に固体材料Ｃの超薄層を形成する。次いで、チャンバが再度パージガスでパージされ、余分なＢ分子が除去される。
【０００６】
図２は、ＡＬＤ技術を使用して薄い固体層を形成するための１サイクルのステージを示している。典型的なサイクルは、（ａ）ワークピースを第１前駆体Ａに曝す段階、（ｂ）余分なＡ分子をパージする段階、（ｃ）ワークピースを第２前駆体Ｂに曝す段階、及び（ｄ）余分なＢ分子をパージする段階を含む。パージプロセスは通常、いずれの前駆体ともほとんど反応しないパージガスを導入する段階と、ポンピングステップで反応チャンバからパージガス及び余分な前駆体を排出する段階とを含む。実際の処理では、幾つかのサイクルが繰り返され、所要の厚みを有する薄膜をワークピース上に堆積する。例えば、各サイクルでは約０．５−１．０Åの厚さの単層を形成することができ、従って、約６０Åの厚さの固体層を形成するためには約６０−１２０サイクルを必要とする。
【０００７】
ＡＬＤ処理の１つの欠点は、ＣＶＤ技術に比べてスループットが相対的に低いことである。例えば、ＡＬＤ処理は通常、各Ａ−パージ−Ｂ−パージサイクルを実行するのに数秒を必要とする。これは、わずか６０Åの単一の薄層を形成するのに数分の合計プロセス時間を結果として生じる。ＡＬＤ処理とは異なり、ＣＶＤ技術は、６０Å厚の層を形成するのに約１分必要とするだけである。シングルウェーハプロセスチャンバでは、ＡＬＤプロセスは、対応するシングルウェーハＣＶＤプロセスよりも５００％−２０００％長くなる可能性がある。既存のシングルウェーハＡＬＤ技術のスループットが低いことで、ＡＬＤが全体的な製造プロセスのボトルネックとなる可能性があることから、現状では技術の有用性が制限される。
【０００８】
ＡＬＤ処理のスループットを向上させる１つの有望な解決策は、複数のウェーハ（例えば２０−２５０）をバッチプロセスで同時に処理することである。図３は、ガス供給源３０と真空装置４０とに結合された処理容器２０を有する従来のバッチＡＬＤ反応器１０を概略的に示している。処理容器２０は一般に、外壁２２及び環状ライナー２４を含む。プラットフォーム６０は、プロセスチャンバ２５を定めるためにシール６２を介して容器２０の外壁又はある他の部分に対して密閉している。ガスは、ガス供給源３０から、プロセスチャンバ２５のメインチャンバ２８にガスを導入するガスノズル３２によってプロセスチャンバ２５に導入される。ガスノズル３２によって導入されたガスは、真空装置４０の作用によりメインチャンバ２８を通って外方に流れて、環状の排出路２６に流れ込み、真空装置４０で引き抜かれることになる。複数のワークピースＷ、例えば半導体ウェーハは、ワークピースホルダー７０で処理容器内に保持することができる。作動中、ヒータ５０がワークピースＷを要求温度まで加熱し、ガス供給源３０が、図２に関して上述したように第１前駆体Ａ、パージガス、及び第２前駆体Ｂを送出する。
【０００９】
しかしながら、図３に示されるようにＡＬＤ反応器１０で多数のワークピースに対し材料を同時に堆積させる場合、ワークピースＷの各々の表面全体にわたり前駆体Ａ及びＢを均一に堆積させるのは困難な場合がある。また、ワークピースＷ間のスペースから余分な前駆体を除去することも問題となる可能性がある。図３に示されたようなＡＬＤ反応器では、ワークピースの１つの表面上で化学吸着されなかった残留前駆体を除去する主な方法は拡散である。これは、反応器１０のスループットを有意に低下させる比較的遅いプロセスであるばかりでなく、残留前駆体を十分に除去することができない場合がある。従って、従来のバッチＡＬＤ反応器は、スループットが低く、不均一な薄膜を形成する場合がある。
【００１０】
【特許文献１】ＰＣＴ国際公開番号ＷＯ０２／０９５８０７
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
Ａ．概要
本発明の種々の実施形態は、微細形状ワークピースホルダー、プロセスチャンバを含むシステム、及び微細形状ワークピースに材料を堆積させる方法を提供する。本発明の多くの特定の詳細は、微細形状ワークピースに材料を堆積させるための反応器に関して以下に説明する。用語「微細形状ワークピース」は、超小型電子デバイス、超小型機械デバイス、データ記憶素子、読み取り／書き込み構成部品、及び他のデバイスがその上及び／又はその中に製造される基板を含むのに全体にわたって使用される。例えば、微細形状ワークピースは、シリコン又はガリウムヒ素ウェーハなどの半導体ウェーハ、ガラス基板、絶縁基板、及び他の多くのタイプの材料とすることができる。微細形状ワークピースは一般的に、０．０５ミクロン又はそれより大きい寸法を有するサブミクロンのフィーチャ（形状）を有する。更に、用語「ガス」は、固定形状を持たない物質のいずれかの形態を含むのに全体にわたり使用され、特に蒸気（すなわち一定温度で圧縮することによって液化又は固化することができるような、臨界温度よりも低い温度を有するガス）を含む利用可能なスペースと容積で一致することになる。本発明による幾つかの実施形態を図４−１７及び以下の本文に記載し、本発明の特定の実施形態の完全な理解を提供する。しかしながら当業者であれば、本発明が別の実施形態を有することができ、又は図４−１７に示された実施形態の幾つかの詳細がなくとも実施することができることを理解するであろう。
【００１２】
本発明の幾つかの実施形態は、例えばＡＬＤのような化学処理のため、複数の微細形状ワークピースを保持するように適合された微細形状ワークピースホルダーを提供する。これらのワークピースホルダーは、１つ又はそれ以上のガス送出導管を備えたガス分配器を含むことができる。ガス送出導管は、１つの注入口と複数の排出口とを有することができ、これらは、プロセスガスの流れをワークピース間のスペースに向けるように位置付けることができる。これは、例えば微細形状ワークピース表面への反応前駆体の均一な分布をより促進することができる。これらの排出口の配置もまた、ワークピース間のスペースの迅速かつ効果的なパージを促進することができる。
【００１３】
本発明の他の実施形態は、プロセスチャンバを定める容器、プロセスチャンバに配置された取外し可能な微細形状ワークピースホルダー、及びプロセスガス送出導管を含むことができる微細形状ワークピース処理システム提供する。ワークピースホルダーは、上述されたワークピースホルダーと類似のものとすることができ、プロセスガス供給源からのガスの流れを微細形状ワークピース間に向けるように適合された排出口を有するガス分配器を含む。
【００１４】
本発明の他の実施形態は、微細形状ワークピース上に材料を堆積させる方法を提供する。幾つかの方法を以下に説明するが、ＡＬＤに関係した特定の有用性を有する１つの方法は、プロセスチャンバ内に微細形状ワークピースホルダーを位置付ける段階を含み、微細形状ワークピースホルダーが、隣接するワークピースの各ペア間の処理スペースを定める複数のワークピースを支持している。第１前駆体ガスは、プロセスチャンバに送出され、微細形状ワークピースの各々の表面にある量の第１前駆体ガスを堆積させることができる。パージガスは、微細形状ワークピースホルダーに送出することができる。微細形状ワークピースホルダーは、パージガスの第１の流れをワークピースのペア間のスペースに横断方向に送出し、パージガスの第２の流れをワークピースの別のペア間の処理スペースに横断方向に送出するガス分配器を保持することができる。この方法は更に、第２前駆体ガスをプロセスチャンバに送出する段階を含むことができ、第２前駆体ガスは、ある量の第１前駆体ガスと反応してワークピースの表面上に材料の層を形成する。
【００１５】
理解を容易にするために、以下の説明を３つの重点エリアに分ける。第１セクションでは、本発明の選択された実施形態による微細形状ワークピースホルダーを説明する。第２のセクションでは、本発明の別の実施形態の微細形状ワークピース処理システムの態様を説明する。第３のセクションでは、本発明の別の態様による方法の概略を説明する。
【００１６】
Ｂ．微細形状ワークピースホルダー
図４−８は、本発明の１つの実施形態による微細形状ワークピースホルダー１００を概略的に示している。この微細形状ワークピースホルダー１００は一般に、ベース、複数の支柱１２０、及びキャップ１５０を含む。図４−８に示されている特定の実施形態は、３つの支柱、すなわち支柱１２０ａ、１２０ｂ、及び１２０ｃを用いている。ベース１１０及びキャップ１５０は各々ほぼ半円形であり、支柱１２０ａ−ｃは、２つの外側の支柱１２０ａ及び１２０ｃがほぼ互いに正反対になるように互いに約９０゜間隔を置いて配置されている。これは、ほぼ円形の微細形状ワークピースに関して有用とすることができる１つの利用可能な実施形態に過ぎない点を理解されたい。他の実施形態では、これよりも多いか又は少ない支柱１２０を用いることができる。更に、ベース１１０及び／又はキャップ１５０は、固体プレート又はディスクの形態を取ることができ、或いは他の何らかの所望の形状であってもよい。他の実施形態では、ベース１１０又はキャップ１５０の１つだけが用いられる。例えば、キャップ１５０は省くことができ、ベース１１０は、支柱１２０に必要な支持を提供することができる。
【００１７】
微細形状ワークピースホルダー１００の支柱１２０の各々は、断面がほぼ円形である。他の実施形態では、支柱は他の形状であってもよい。例えば支柱１２０は、引用によりその教示事項が本明細書に組み込まれる、名称「Ｓｉｌｉｃｏｎ  Ｆｉｘｔｕｒｅｓ  Ｕｓｅｆｕｌ  ｆｏｒ  Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｗａｆｅｒ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（高温ウェーハ処理に有用なシリコン固定材）」のＰＣＴ国際公開番号ＷＯ０２／０９５８０７で提案されたようなほぼ楔型とすることができる。
【００１８】
支柱１２０の各々は、その長さに沿って縦方向に間隔を置いて配置された複数のワークピース支持体を含む。図示された実施形態では、これらのワークピース支持体は、支柱１２０の本体に延びるスロット１２２を含む。他の実施形態では、ワークピースホルダーは、内側に延びるフィンガー、リング、クランプ、又は当該技術分野で公知の他のワークピース支持構造体（例えば半導体ウェーハ取扱及び処理装置で使用される支持体）を含むことができる。図４及び５は、多少の数のスロット１２２を備えた支柱を示している。ワークピースホルダー１００が使用される用途によって、支柱１２０は、上記より少ないか又は多いスロットを含むことができる。
【００１９】
スロット１２２の大きさ及び形状は、要求に応じて変更することができる。１つの実施形態では、スロット１２２の各々は、微細形状ワークピースの１つの縁部を受け入れるように適合されている（図５で提案されているように）。単一のスロット１２２は、ワークピースＷを支持するため微細形状ワークピースＷの十分な部分を受け入れる程十分深くない場合がある。図示された実施形態では、支柱１２０ａ−ｃの各々のスロット１２２は、ワークピースＷを協働して支持するように互いに位置付けられている。図５に示されるように、各スロット１２２は、他の２つの支柱１２０の各々のスロット１２２の対応するスロットとほぼ水平に整列させることができる。これにより、ワークピースＷは、ワークピースＷの各々の支持を強化するために３つの別個の周辺位置で支持することができる。これらのスロット１２２が支柱１２０の各々の長さに沿って等間隔で配置される場合、スロット１２２は、離間してほぼ平行な関係で複数の微細形状ワークピースＷを支持することができる。ワークピースＷの離間した関係は、ワークピースＷの各々の間に処理スペースＳを定めることになる。
【００２０】
図５に概略的に示されるように、微細形状ワークピースホルダー１００はまた、ガス分配器１３０を含む。このガス分配器１３０は、ワークピースＷに対してプロセスガスの流れを向けるように適合された少なくとも１つのガス送出導管１３４を含む。１つの実施形態では、単一のガス送出導管１３４が用いられる。図５に概略的に示される特定の実施形態では、ガス分配器１３０は、複数のガス送出導管１３４ａ−ｃを接続しているマニホールド１３２を含む。マニホールド１３２は、ベース１１０のガス注入口１４０とガス送出導管１３４ａ−ｃの各々との間に流体連通を形成するアーチ形ベース１１０内に形成されたアーチ形の流体通路を含むことができる。図示された実施形態では、個々のガス送出導管１３４が、支柱１２０の各々に関連付けられる。従って、第１ガス送出導管１３４ａは、第１の支柱１２０ａによって保持され、第２ガス送出導管１３４ｂは、第２の支柱１２０ｂによって保持され、第３ガス送出導管１３４ｃは、第３の支柱１２０ｃによって保持される。幾つかの実施形態では、支柱１２０の１つ又はそれ以上は、ガス送出導管１３４を含まない場合がある。他の実施形態では、１つより多いガス送出導管１３４が、各支柱１２０によって保持されてもよい。
【００２１】
図６−８でよく分かるように、ガス送出導管１３４ｂは、第２の支柱１２０ｂ内に形成された内腔を含むことができる。（図６−８は第２の支柱１２０ｂだけを示しているが、他の支柱１２０ａ及び１２０ｃの構造はほぼ同じとすることができる。従って、以下の説明は、支柱１２０とガス送出導管１３４を一般的に言及している。）ガス送出導管１３４は、複数の横断通路１３６を含み、その各々は、ガス送出導管１３４から複数の排出口１３８の１つに流体を向ける。これらの排出口１３８は、２つの隣接するスロット１２２間に配置されている。横断通路１３６の各々を含むガス送出導管１３４は、断面がほぼ円形であり、排出口１３８はほぼ円形の開口部を定める。しかしながら、微細形状ワークピースホルダー１００のガス送出導管１３４及び排出口１３８の大きさ及び形状は変えることができる。他の実施形態では、例えば、排出口１３８は、縦方向の寸法よりも長い横方向の寸法を有する楕円又はスロットを含むことができ、或いは方向性ノズル（図示せず）を含むことができる。
【００２２】
微細形状ワークピースＷが微細形状ワークピースホルダー１００に装荷されると、これらは一連の処理スペースＳを定めることになる。少なくとも１つの排出口１３８は、これらの処理スペースＳの各々に関連付けられるのが望ましい。図示された実施形態では、１つの排出口１３８は、支柱１２０ａ−ｃの各々の隣接するスロット１２２の各ペアの間に位置付けられる。その結果、３つの排出口１３８は、各処理スペースに関連付けられ、１つの排出口は、ワークピースＷを支持する支柱１２０ａ−ｃの各々に関連付けられる。処理スペースＳに横断ガス流を向けることで、ガス分配器１３０から処理スペースＳに入り通り抜けるプロセスガスの流れを更に強化することができる。
【００２３】
図４に戻り参照すると、排出口１３８の各々は、微細形状ワークピースホルダー１００の中心軸Ａ（図４で）に向かって内側に向けられる。結果として、ワークピースＷがホルダー１００に位置付けられると、排出口１３８の各々は、ワークピースＷの１つの中心に向かって内側にプロセスガスの流れを向けるように位置付けられることになる。これにより、材料堆積の均一性が更に強化され、及び／又はシステムのパージに必要な時間が短縮されることが期待される。
【００２４】
微細形状ワークピースホルダー１００は、使用されることになる微細形状ワークピースＷ及び予測される使用条件の観点で好適な何らかの材料で形成することができる。微細形状ワークピースＷが例えば半導体ウェーハを含む場合には、微細形状ワークピースホルダー１００は、他の材料の中でもとりわけ、ガラス、溶融シリカ（例えば石英ガラス）、又はポリシリコン（すなわち多結晶シリコン）から形成することができる。汚れの影響をあまり受けない用途の他のタイプでは、微細形状ワークピースホルダー１００は、金属、セラミック、又は適切に剛性があり耐久性もあるポリマー材料で形成することができる。
【００２５】
図９は、本発明の別の実施形態による微細形状ワークピースホルダー１０２を概略的に示している。この微細形状ワークピースホルダー１０２は、図４−８に示された微細形状ワークピースホルダー１００と多くの点で類似しており、図４−９では同じ参照番号が同じ要素を示すのに使用される。
【００２６】
微細形状ワークピースホルダー１００及び１０２間の１つの相違点は、ガス分配器の設計に関するものである。図５に示されたガス分配器１３０は、共通のマニホールド１３２を通ってガス送出導管１３４ａ−ｃの各々と連通している単一のガス注入口１４０を用いている。図９の微細形状ワークピースホルダー１０２は、マニホールド１３２を含まない。その代わりに図９のガス分配器１３１では、ガス送出導管１３４の各々に個別のガス注入口１４０を有する。従って、１つの注入口１４０ａは、ガス送出導管１３４ａの第１の導管と流体連通しており、第２のガス注入口１４０ｂは、第２のガス送出導管１３４ｂと流体連通し、第３のガス注入口１４０ｃは、第３のガス送出導管１３４ｃと流体連通している。この設計では、ガス送出導管１３４の各々は、他の導管１３４の各々を通じて送出されるプロセスガスの流れとは無関係のプロセスガスの流れを送出するよう適合可能である。以下に示されるように、これにより、異なるプロセスガスを導管１３４ａ−ｃの各々を通して送出することが可能になる。図１及び２に関して上記で概説されたＡＬＤプロセスの関連において、例えばガス送出導管の１つ（例えば導管１３４ａ）を第１前駆体ガスＡの送出専用に設けることができ、ガス送出導管の第２の導管（例えば導管１３４ｂ）は、第２前駆体ガスＢを送出するのに使用することができ、更に第３ガス送出導管１３４ｃは、パージガスを送出するのに使用することができる。
【００２７】
図１０−１４は、本発明の別の実施形態による微細形状ワークピースホルダー２００を概略的に示している。この微細形状ワークピースホルダー２００は一般に、ベース２１０、キャップ２５０、及びベース２１０とキャップ２５０との間に延びる少なくとも１つの支柱２２０を含む。図示された実施形態は、図４の微細形状ワークピースホルダー１００に関して上述されたものと同様の方法でほぼ等しい角度で間隔を置いて配置された３つの支柱２２０ａ−２２０ｃを用いている。支柱２２０ａ−ｃの各々は、微細形状ワークピースホルダー２００の中心軸Ａに向かって内側に向いた一連の縦方向に離間したスロット２２２を含むことができる。これらのスロット２２２の各々は、微細形状ワークピースＷの縁部を受け入れるように適合することができる（理解を容易にするために、図１０−１４では省略されている）。特定の支柱２２０のスロット２２２の各々は、他の支柱２２０の各々の対応するスロット２２２と相対的に位置付けることができ、そのため、３つの対応するスロット２２２は、微細形状ワークピースＷを協働して支持することができる。
【００２８】
図４−８及び図１０−１４それぞれの微細形状ワークピースホルダー１００及び２００間の相違の１つは、ガス分配器とワークピースホルダーの支柱との関係に関するものである。図４−８のワークピースホルダー１００では、ガス分配器１３０は、幾つかのガス送出導管１３４を含み、その各々が支柱１２０の１つの内腔を含む。これとは対照的に、図１０−１４の微細形状ワークピースホルダー２００は、ほぼ中実の支柱２２０を有する。図１２及び１４に示されるように、支柱２２０は、支柱の内側に面した表面内に形成された一連の離間したスロット２２２を備える中実の内部を有することができる。
【００２９】
図１１を参照すると、微細形状ワークピースホルダー２００はまた、全体が参照番号２３０で示されるガス分配器を含み、このガス分配器は、一連のガス送出導管２３４を含む。特に、第１ガス送出導管２３４ａは、第１の支柱２２０ａに対して保持され、第２ガス送出導管２３４ｂは第２の支柱２２０ｂに対して保持され、第３ガス送出導管２３４ｃは第３の支柱２２０ｃに対して保持される。ガス送出導管２３４の各々の位置は、どのような所望の方法によっても隣接する支柱２２０に対して決定することができる。１つの実施形態では、ガス送出導管２３４は、ベース２１０及び／又はキャップ２５０によって全体的に支持することができる。図１０及び１１に示される特定の実施形態では、導管２３４の各々のベース部分２４２は、ベース２１０の開口部内に受けられてこれを貫通するが、ガス送出導管２３４の反対側の端部は、キャップ２５０から間隔を置いて配置されている。別の実施形態では、導管２３４の各々は、同様にキャップ２５０に取り付けられる。図１１及び１２に示されるように、図示された実施形態のガス送出導管２３４の各々は、支柱２２０の１つの直近に位置付けられる。このような配置では、導管２３４の各々は、隣接する支柱２２０に取り付け、或いは該支柱２２０によって物理的に支持されることが可能である。他の実施形態（図示せず）では、導管２３４は、ベース２１０又はキャップ２５０に直接取り付けられることなく隣接する支柱２２０にだけ取り付けることができる。更に他の実施形態では、ガス送出導管２３４は、支柱２２０のいずれにも近接して位置付ける必要がない。例えば、１つのガス送出導管２３４は、第１の２つの支柱２２０ａ及び２２０ｂの間に位置付けることができ、第２のガス送出導管２３４は、第２及び第３の支柱２２０ｂと２２０ｃの間に位置付けることができる。
【００３０】
ガス送出導管２３４は、ガス注入口２４０と複数のガス排出口２３８との間の流体経路を提供する。図１３に示されるように、ガス送出導管２３４（この場合、ガス送出導管２３４ｂ）は、縦方向に延びるチャンネル２３５と、微細形状ワークピースホルダー２００の軸（図１０の軸Ａ）に向かって横断方向内側に延びる一連の横断路２３６とを含むことができる。これらの経路２３６の排出口２３８は、それぞれの導管２３４の長さに沿って水平方向に位置付けることができ、そのため、各排出口２３８は、隣接するスロット２２２のペアの中間のプロセスガスの流れを向けることができる。微細形状ワークピースＷ（図１０及び１１では図示せず）が微細形状ワークピースホルダー２００内に位置付けられる場合には、従ってこれらの排出口２３８は、プロセスガスの流れを２つの隣接する微細形状ワークピースＷの間に定められた処理スペース（図５のＳ）に向けることになる。
【００３１】
図１０−１４のガス分配器２３０は、ガス送出導管２３４の各々に個々のガス注入口２４０を含む。他の実施形態では、ガス送出導管２３４の２つ又はそれ以上は、上述の微細形状ワークピースホルダー１００のマニホールド１３２と同様に、ベース２１０のマニホールド（図示せず）を介して共通の注入口２４０と連通することができる。
【００３２】
Ｃ．微細形状ワークピース処理システム
微細形状ワークピースホルダー１００、１０２、及び２００は、種々の処理に使用することができる。図１５−１７は、微細形状ワークピースホルダーを用いて微細形状ワークピースのバッチを同時に処理する、選択した微細形状ワークピース処理システムを概略的に示している。これらの処理システムで用いられる微細形状ワークピースホルダーは、選択した実施形態では、上述の微細形状ワークピースホルダー１００、１０２、及び／又は２００の特徴を用いることができる。
【００３３】
図１５は、本発明の１つの実施形態による微細形状ワークピース処理システム３００を概略的に示している。このシステム３００は、ホルダーに複数の微細形状ワークピースＷを受け入れるように適合された反応器３１０を含む。図１５に示された特定の実施形態では、ワークピースＷは、図４−８に関して上述されたように実質的にワークピースホルダー１００内に保持することができる。
【００３４】
反応器３１０は一般に、壁３２２によって定められる容器３２０と、ホルダーを支持するプラットフォーム３２６とを含む。壁３２２は、図１５にＯリングシール３２４として概略的に示されるように、プラットフォーム３２６をシール係合することができる。これは、微細形状ワークピースホルダー１００を受け入れることができるプロセスチャンバ３２５を定めることになる。反応器３１０はまた、ヒータ３３０と真空装置３４０を含むことができ、該真空装置３４０は真空ライン３４２によってプロセスチャンバ３２５と連通する。ヒータ３３０は、例えばインダクタンスヒータ又は同様のものなど、どのような従来の設計のものであってもよい。
【００３５】
反応器３１０のガス供給システム３５０は一般に、複数の個々のガス供給源３５２を含み、少なくとも１つのガス供給源３５２は、システム３００のワークピースＷの処理に使用されるプロセスガスの各々を供給する。図示の実施形態は、第１ガス（ＧＡＳ1）を送出する第１ガス供給源３５２ａ、第２ガス（ＧＡＳ2）を送出するように適合された第２ガス供給源３５２ｂ、及び第３ガス（ＧＡＳ3）を送出するように適合された第３ガス供給源３５２ｃを含む。図１及び２に関して上述されたようなＡＬＤの関連において、第１ガス供給源３５２ａは、第１前駆体Ａを供給することができ、第２ガス供給源３５２ｂは、第２前駆体Ｂを供給することができ、第３ガス供給源３５２ｃは、パージガスを供給することができる。個々のガス供給源３５２ａ−ｃの各々は、個々のガス供給源ライン３５６ａ−ｃをそれぞれ備えることができる。これらの個々の供給ライン３５６ａ−ｃは、一次ガス供給源ライン３５６に結合されている。図示された実施形態では、個々のガス供給源ライン３５６ａ−ｃの各々は、選択的に制御可能な二次バルブ３５４ａ−ｃをそれぞれ備える。これらの二次バルブを用いて、個々のガス供給源３５２の各々から一次ガス供給源ライン３５６へのガスの流量を制御することができ、従って、ガス供給源ライン３５６へのガスの組成及び流量を調節する。
【００３６】
ホルダー１００のガス分配器１３０は、種々の方法でガス供給システム３５０に結合することができる。図１５の概略図では、プラットフォーム３２６のガス取付具３６０をホルダー１００のガス注入口１４０に開放可能に結合することができる。この取付具３６０は、供給ライン３５６によってガス供給源３５０の他の部分に結合される。
【００３７】
供給ライン３５６を通ってホルダー１００のガス分配器１３０に入るガスの流れは、コントローラ３７０の制御下にあるメインバルブ３６２によって少なくとも部分的に制御することができる。コントローラ３７０は、種々の形態のいずれも取ることができる。１つの実施形態では、コントローラ３０は、システム３００の動作を制御して材料をワークピースＷ上に堆積させるようにプログラムされた、プログラム可能なプロセッサを有するコンピュータを含む。コントローラ３７０はまた、二次バルブ３５４ａ−ｃに動作可能に結合され、供給ライン３５６を介してメインバルブ３６２に送出されるガスの組成を管理する。コントローラ３７０はまた、真空装置３４０（図示されるように）、又は、例えばヒータ３３０などの処理システム３００の他のいずれかの構成部品に結合することができる。
【００３８】
図１６は、本発明の別の実施形態による微細形状ワークピース処理システム３０２を概略的に示している。この処理システム３０２は、図１５の処理システム３００と多くの点で類似しており、図１５及び１６において同じ参照番号が同じ要素を示すのに使用される。処理システム３００は、図４−８の微細形状ワークピースホルダー１００を使用する。図１６の処理システム３０２のワークピースＷは、代わって、図９の微細形状ワークピースホルダー１０２内に保持される。上述のように、このホルダー１０２のガス分配器１３１は、一連の独立したガス送出導管１３４を有し、その各々は、別個のガス注入口１４０を有する。
【００３９】
図１６のガス供給源３５１は、多くの点で図１５のガス供給源３５０に類似している。図１５では、個々のガス供給ライン３５６ａ−ｃの各々は、単一のガス取付具３６０への送出のためにメイン供給ライン３５６に統合されていた。しかしながら、図１６のガス供給源３５１では、個々のガス供給源３５２ａ−ｃの各々は、個別のガス取付具３６０ａ−ｃそれぞれに独立して結合されている。特に、第１ガス取付具３６０ａは、第１ガス供給ライン３５６ａを第１注入口１４０ａに開放可能に結合し、第２ガス取付具３６０ｂは、第２ガス供給ライン３５６ｂを第２ガス注入口１４０ｂに開放可能に結合し、第３ガス取付具３６０ｃは、第３ガス供給ライン３５６ｃを第３ガス注入口１４０ｃに開放可能に結合することができる。ガス供給源３５２ａ−ｃの各々からのガスの流れは、共通のコントローラ３７０により個別のバルブ３５４ａ−ｃによって独立して制御することができる。個別の専用ガス送出導管１３４を介してプロセスガスの各々を導くことで、１つの前駆体を送出後、別の前駆体を送出する前にガス送出導管１３４をパージする必要を排除することができる。これは、前駆体ガスをプロセスチャンバ３２５に個別に導入することが可能となり、ワークピースＷの近傍への反応物質の堆積をより効果的に制限するので、ＣＶＤ用途では有利とすることができる。
【００４０】
図１７は、本発明の更に別の実施形態による微細形状ワークピース処理システム４００を示している。この処理システム４００は一般に、処理容器４２０を有する反応器４１０を含み、該処理容器４２０内に１つ又はそれ以上のワークピースＷを保持するワークピースホルダー（例えば、図４−８のワークピースホルダー１００）を収容することができる。処理容器４２０は一般に、外壁４２２と、ワークピースホルダー１００を保持するように適合されたプラットフォーム４２６とによって定められる。この処理容器４２０はまた、プロセスチャンバ４２５をメインチャンバ４２７と、真空ライン４４２によって真空装置４４０に結合されたほぼ環状の排出口４２８とに機能的に分割するライナー４２４を含む。反応器４１０はまた、ヒータ４３０を含むことができる。
【００４１】
処理システム４００は、第１ガス供給システム４５０と第２ガス供給システム４６０とを含むことができる。第１ガス供給システム４５０は、複数の個々のガス供給源４５２ａ−ｃを含み、その各々は、個別のプロセスガスを含むことができる。従って、第１ガス供給源４５２ａは前駆体ガスＡ（ＧＡＳ1）を含むことができ、第２ガス供給源４５２ｂは第２前駆体ガスＢ（ＧＡＳ2）を供給することができる。任意選択的であるが、第１ガス供給システム４５０はまた、第３ガス供給源にパージガス（ＧＡＳ3）の供給源を含むことができる。これらの個々のガス供給源４５２ａ−ｃの各々は、共通のガス供給ライン４５６に結合することができる。個別のバルブ４５４ａ、４５４ｂ、又は４５４ｃは、コントローラ４７０によって動作させ、個々のガス供給源４５２ａ、４５２ｂ、及び４５２ｃからのガスの流れをそれぞれ制御することができる。
【００４２】
第１ガス供給システム４５０のガス供給ライン４５６は、１つ又はそれ以上のガス供給ノズル４５８と流体連通することができる。ガス供給ノズル４５８は、プロセスガスの流れをプロセスチャンバ４２５の処理スペースＳの外側のメインチャンバ４２７に送出するように適合させることができる。このガスは、メインチャンバ４２７をほぼ縦方向に通って、次いで環状排出口４２８を介してプロセスチャンバ４２５の外に流出することができる。このガス供給システム４５０は、図３に示されたガス供給源３０及びガスノズル３２に幾つかの点で類似している。
【００４３】
微細形状ワークピース処理システム４００はまた、第２ガス供給システム４６０を含む。このガス供給システム４６０は、１つ又はそれ以上のプロセスガスをワークピースホルダー１００のガス分配器１３０を介してプロセスチャンバ４２５に送出するように適合させることができる。ガスは、ノズル４５８から縦方向に向けられた流れを横断する方向でガス分配器１３０の排出口１３８から出ることになる。図１７に示された特定の実施形態では、第２ガス供給システム４６０は、パージガス（ＧＡＳ3）を容れた単一の個々のガス供給源４６２を含む。個々のガス供給源４６２は、コントローラ４７０に動作可能に連結されたバルブ４６４によってプラットフォーム４２６のガス取付具４６８に結合される。ガス取付具４６８は、ガス分配器１３０の注入口１４０に開放可能に結合するよう適合されている。図１６に示された第２ガス供給システム４６０は、単一のパージガスだけを供給するが、このガス供給システム４６０は、２つ又はそれ以上の個々のガス供給源４６２を含み、ガス分配器１３０に種々の異なるプロセスガス組成物を供給することができる。
【００４４】
Ｄ．微細形状ワークピース上に材料を堆積させる方法
上述のように、本発明の他の実施形態は、微細形状ワークピースを処理する方法を提供する。以下の説明では、図１５−１７に示された特定の微細形状ワークピース処理システム３００、３０２、及び４００について述べる。しかしながら、本明細書で使用されるこれらの特定の処理システム及びワークピースホルダーへの言及は、単に例証の目的に過ぎず、以下で概説される方法は、図面で示され又は上記で詳細に説明されたどのような特定のワークピースホルダー又は処理システムにも限定されないことを理解されたい。更に、以下の説明は主にＡＬＤを中心としており、更に利用可能なＣＶＤ応用に言及している。以下に概説されるプロセスが、これらの特定の堆積プロセスに限定すべきではない点を理解されたい。実際に、以下に概説される方法の態様は、例えば選択的エッチングなどの材料堆積以外のプロセスを行うことができる用途において有用とすることができる。
【００４５】
１つの実施形態によれば、微細形状ワークピースを処理する方法は、プロセスチャンバ３２５において微細形状ワークピースホルダー１００を位置付ける段階を含むことができる（実施例として処理システム３００を使用）。ワークピースホルダー１００は、離間した関係で複数のワークピースＷを支持して、隣接するワークピースＷの各ペア間に処理スペースＳを定めることができる。微細形状ワークピースホルダー１００は、プラットフォーム３２６上にホルダー１００を配置することによってプロセスチャンバ内に位置付けることができる。１つの実施形態では、ガス取付具３６０は、この時点でガス分配器１３０のガス注入口１４０に結合することができる。ホルダー１００がプラットフォーム３２６上の所定位置に置かれると、シール３２４が容器３２０を実質的に密閉してプロセスチャンバ３２５を定めるまで、プラットフォーム３２６は壁３２２に向かって移動することができる。
【００４６】
この実施形態はまた、少なくとも第１プロセスガス及び第２プロセスガスをプロセスチャンバ３２５に送出する段階を含む。１つの実施形態では、第１プロセスガス、例えば第１前駆体Ａは、第１調節バルブ３５４ａとメインバルブ３６２を開放することによってプロセスチャンバ３２５に送出することができる。これによって、第１ガスがガス分配器１３０内に入って外側に流れ、排出口１３８を介してプロセスチャンバ３２５に流れ込むことが可能になる。上述のように、これらの排出口１３８は、プロセスガスの流れをワークピースＷ間の処理スペースＳに横断方向に送出することになる。
【００４７】
第２プロセスガスは、第１プロセスガスの送出と同時（例えば、ＣＶＤの場合）又は異なる時間でプロセスチャンバ３２５に送出することができる。図１５の処理システム３００がＡＬＤによる材料の堆積に使用される場合、例えば第１供給源３５２ａからの第１前駆体ガスＡの流れは、バルブ３５４ａを閉鎖することによって終了させることができる。第３ガス供給源３５２ｃからのパージガスの流れは、関連する調節バルブ１５４ｃを開放することによって処理スペースＳに送出することができる。調節バルブ１５４ｃは閉鎖することができ、次いで、第２ガス供給源３５２ｂからの第２前駆体ガスＢの流れをノズル１３８を介して導入することができる。バルブ３５４及び３６２と真空装置３４０との適切な制御により、コントローラ３７０を用いて、図１及び２に関して上述されたようなＡＬＤプロセスによって反応生産物を堆積させることができる。
【００４８】
排出口１３８を介してワークピースＷ間の処理スペースＳに横断方向にプロセスガスを送出することで、処理スペースＳに存在するガスをかなり急速に交換させることができる。図３の従来のシステムでは、ワークピースＷ間のスペースにおけるガス交換の主な方法の１つは拡散である。本発明の実施形態によりガスの横断方向の流れを送出することで、ワークピースＷの表面上で化学吸着又は反応することになる前駆体のより均一な施工を提供することができる。排出口１３８を通ってパージガスを送出することもまた、処理スペースＳでのガスのより積極的な洗浄を可能にし、処理スペースＳからあらゆる余分な前駆体ガスをかなり迅速に除去するのに役立つ。これにより、図２に示されたプロセスのパージ段階を大いにスピードアップすることができる。
【００４９】
図１５の処理システム３００は、ワークピースホルダー１００の単一の注入口１４０及びガス分配器１３０を介してプロセスガスを導入する。図１６の処理システム３０２によって、プロセスガスの各々（ガス1-3）を別個のガス送出導管１３４ａ、１３４ｂ、又は１３４ｃを介してプロセスチャンバ３２５に導入することができる。これは、ＡＬＤ及びＣＶＤ応用の両方で特に有用とすることができる。反応前駆体の供給のための経路を個別の導管１３４に分けることにより、同じガス供給システムを介して第２前駆体を導入する前に第１前駆体のガス供給システムをパージするように留意する必要性が少なくなる。ＣＶＤの関連において、ガスは、別々に導入することができ、処理スペースＳで混合させて、ワークピースＷの直近で反応させることができる。これは、前駆体が共通のガス供給経路を介して共に導入される場合に問題となる可能性のある、極めて反応性に富む前駆体の使用を可能にすることができる。
【００５０】
別の特定の実施形態では、プロセスガスの１つは、ワークピースホルダー１００のガス分配器１３０を介して導入することができるが、第２プロセスガスは、ガス分配器１３０とは独立した送出導管を介して送出することができる。図１７の微細形状ワークピース処理システム４００の関連において、例えば前駆体ガスは、ガス供給ノズル４５８を介して別個の個々のガス供給源４５２ａ及び４５２ｂから導入することができる。これにより、図３のＡＬＤ反応器１０と同じ方法でワークピースＷ間の処理スペースＳに前駆体が送出されることになる。しかしながら、図２に示されたパージ段階では、パージガス（ＧＡＳ3）は、ノズル４５８を介したパージガスの導入に加え、或いはこれに代わってガス分配器１３０を介して導入することができる。ワークピースホルダーガス分配器１３０の排出口１３８を介してパージガスを送出することで、処理スペースＳの洗浄を積極的に助け、あらゆる余分な前駆体をかなり迅速に一掃することになる。
【００５１】
文脈上他の意味に解すべき場合を除き、説明及び請求項全体を通じて、単語「含む」、「含んでいる」、又は同様のものは、排他的又は網羅的な意味とは対立するものとして包括的な意味、すなわち「限定ではないが含む」の意味に解釈すべきものとする。単数又は複数を用いる単語はまた、複数又は単数をそれぞれ含む。請求項が、２つ又はそれ以上の項目の列挙に関して単語「又は」を使用する場合、当該単語は、単語の以下の解釈、すなわち、列挙項目のいずれか、全て、及びいずれかの組合せの全てを対象として含む。
【００５２】
本発明の実施形態の上述の説明は網羅的なものではなく、或いは、上記で開示された厳密な形式に対し本発明を限定するものではない。当業者が理解するように、本発明の特定の実施形態及びその実施例は、例証の目的で上されたが、種々の同等の修正形態が本発明の範囲内で可能である。例えば、各段階が所与の順序で示されているが、別の実施形態では異なる順序で該段階を実行することができる。本明細書で説明された種々の実施形態を組み合わせて別の実施形態を提供することができる。
【００５３】
一般に、添付の請求項で使用される用語は、上述の説明がこのような用語を明確に定義しない限り、本明細書で開示された特定の実施形態に本発明を限定するものと解釈すべきではない。本発明の幾つかの態様が幾つかの請求項の形式で以下に提示されているが、発明者らは、どの番号の請求項形式においても本発明の種々の態様を企図している。従って、発明者らは、本発明の他の態様に対するこのような追加の請求項の形態を進めるために本出願申請後に付加的な請求項を追加する権利を留保する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１Ａ】従来技術によるＡＬＤ処理でのステージの概略断面図である。
【図１Ｂ】従来技術によるＡＬＤ処理でのステージの概略断面図である。
【図２】従来技術によるＡＬＤ技術を使用して層を形成するためのサイクルを示すグラフである。
【図３】従来技術による微細形状ワークピース上に材料を堆積させるための反応器を含むシステムの概略図である。
【図４】本発明の１つの実施形態による微細形状ワークピースホルダーの等角図である。
【図５】図４の微細形状ワークピースホルダーの側面図である。
【図６】図５の線６−６に沿って見た図４及び５の微細形状ワークピースホルダーの概略断面図である。
【図７】図６の線７−７に沿って見た図４−６の微細形状ワークピースホルダーの概略断面図である。
【図８】図６の線８−８に沿って見た図４−７の微細形状ワークピースホルダーの概略断面図である。
【図９】本発明の別の実施形態による微細形状ワークピースホルダーの概略側面図である。
【図１０】本発明の更に別の実施形態による微細形状ワークピースホルダーの概略等角図である。
【図１１】図１０の微細形状ワークピースホルダーの概略側面図である。
【図１２】図１１の線１２−１２に沿って見た図１０及び１１の微細形状ワークピースホルダーの概略断面図である。
【図１３】図１２の線１３−１３に沿って見た図１０−１２の微細形状ワークピースホルダーの一部分の概略断面図である。
【図１４】図１２の線１４−１４に沿って見た図１０−１３の微細形状ワークピースホルダーの一部分の概略断面図である。
【図１５】本発明の別の実施形態による微細形状ワークピース処理システムの概略図である。
【図１６】本発明の別の実施形態による微細形状ワークピース処理システムの概略図である。
【図１７】本発明の更に別の実施形態による微細形状ワークピース処理システムの概略図である。
【符号の説明】
【００５５】
１００  微細形状ワークピースホルダー
３００  微細形状ワークピース処理システム
３１０  反応器
３２０  ヒータ
３４０  真空装置
３５０  ガス供給システム
３６２  メインバルブ
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
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