(57)【要約】  薄膜を形成するための蒸着反応器および方法。蒸着反応器は、円の孤に沿って配列された、第１の部分から第３の部分を備える。第１の部分は、第１の部分内の凹部に物質を注入するための少なくとも１つの第１の注入部を有する。第２の部分は、第１の部分に隣接しており、第１の部分の凹部に連通可能に接続された凹部を有する。第３の部分は、第２の部分と隣接しており、第２の部分の凹部と連通可能に接続された凹部と、蒸着反応器から物質を排出するための排出部とを有する。
2013506762.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円孤の第１の位置に第１の凹部が形成された第１の部分であって、前記第１の凹部は、第１の物質を前記第１の凹部中に注入するための少なくとも１つの第１の注入部に連通可能に接続されている第１の部分と、
前記第１の部分に隣接して、前記円弧の第２の位置に配置された第２の部分であって、前記第１の凹部と連通可能に接続された第２の凹部が形成されている第２の部分と、
前記第２の部分と隣接して、前記円弧の第３の位置に配置された第３の部分であって、前記第２の凹部と連通可能に接続された第３の凹部、および蒸着反応器から前記第１の物質を排出するための排出部が形成されたものである第３の部分とを備えることを特徴とする蒸着反応器。
【請求項２】
前記円弧の第４の位置に配置された第４の部分であって、不活性ガスを注入するための少なくとも１つの第２の注入部に接続された第４の部分をさらに備え、
前記排出部は前記蒸着反応器から前記不活性ガスをさらに排出することを特徴とする請求項１に記載の蒸着反応器。
【請求項３】
前記不活性ガスは、Ｎ２、ＡｒおよびＨｅからなる群から選択される、１種または２種以上のガスを含むことを特徴とする請求項２に記載の蒸着反応器。
【請求項４】
円筒の形状を少なくとも部分的に有する本体をさらに備え、
前記第１の部分から前記第３の部分は、前記本体の表面上に形成されるとともに、前記本体の周囲に沿って配列されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸着反応器。
【請求項５】
曲面を有する基板を前記蒸着反応器に取り付けた状態で回転するように構成されていることを特徴とする請求項４に記載の蒸着反応器。
【請求項６】
貫通穴を有する円筒の形状を少なくとも部分的に有する本体をさらに備え、
前記第１の部分から前記第３の部分は、前記貫通穴の表面上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸着反応器。
【請求項７】
前記第１の物質は、原料前駆体、反応前駆体、不活性ガス、反応物ガスまたはそれらの混合物からなる群から選択される１種または２種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の蒸着反応器。
【請求項８】
前記第１の凹部、前記第２の凹部および前記第３の凹部は順に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸着反応器。
【請求項９】
空隙は前記少なくとも１つの第１の注入部に連通可能に接続されているとともに、
前記蒸着反応器は、前記空隙内の前記第１の物質に電圧をかけることによって前記第１の物質のラジカルを発生させるための複数の電極を備えることを特徴とする請求項１に記載の蒸着反応器。
【請求項１０】
前記第１の部分に隣接して前記円弧の第５の位置に配置された第５の部分であって、前記第１の凹部と連通可能に接続された第５の凹部が形成された第５の部分と、
前記第５の部分に隣接して前記円弧の第６の位置に配置された第６の部分であって、前記第５の凹部と連通可能に接続された第６の凹部と、第２の物質を前記第６の凹部に注入するための少なくとも１つの第３の注入部とが形成された第６の部分と
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の蒸着反応器。
【請求項１１】
前記第２の物質は、原料前駆体、反応前駆体、不活性ガス、反応物ガスまたはそれらの混合物からなる群から選択される１種または２種以上のガスを含むことを特徴とする請求項１０に記載の蒸着反応器。
【請求項１２】
前記第６の凹部、前記第５の凹部、前記第１の凹部、前記第２の凹部および前記第３の凹部は順に接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の蒸着反応器。
【請求項１３】
空隙が、前記少なくとも１つの第３の注入部に連通可能に接続されているとともに、
前記蒸着反応器は、前記空隙内の前記第２の物質に電圧をかけることによって前記第２の物質のラジカルを発生させるための複数の電極を備えることを特徴とする請求項１０に記載の蒸着反応器。
【請求項１４】
前記第３の部分に隣接して、前記円弧の第５の位置に配置された第５の部分であって、前記第３の凹部と連通可能に接続された第５の凹部が形成された第５の部分と、
前記第５の部分に隣接して、前記円弧の第６の位置に配置された第６の部分であって、前記第５の凹部と連通可能に接続された第６の凹部と、第２の物質を前記第６の凹部に注入するための少なくとも１つの第３の注入部とが形成された第６の部分と
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の蒸着反応器。
【請求項１５】
前記第２の物質は、原料前駆体、反応前駆体、不活性ガス、反応物ガスまたはそれらの混合物からなる群から選択される１種または２種以上のガスを含むことを特徴とする請求項１４に記載の蒸着反応器。
【請求項１６】
前記第１の凹部、前記第２の凹部、前記第３の凹部、前記第５の凹部および前記第６の凹部は順に接続されていることを特徴とする請求項１４に記載の蒸着反応器。
【請求項１７】
空隙が、前記少なくとも１つの第３の注入部に連通可能に接続されているとともに、
前記蒸着反応器は、前記空隙内の前記第２の物質に電圧をかけることによって前記第２の物質のラジカルを発生させるための複数の電極を備えることを特徴とする請求項１４に記載の蒸着反応器。
【請求項１８】
曲面上に薄膜を形成する方法であって、
円の孤に沿って配列された、第１の部分、第２の部分および第３の部分を備える蒸着反応器を設けるステップと、
少なくとも１つの第１の注入部を介して第１の物質を供給することによって、前記第１の部分に形成された第１の凹部に前記第１の物質を充填するステップと、
前記第１の凹部を介して、前記第２の部分に形成された第２の凹部に前記第１の物質を受け入れるステップであって、前記第２の部分は前記第１の部分に隣接して配置されているステップと、
前記第２の凹部を介して、前記第３の部分に形成された第３の凹部に前記第１の物質を受け入れるステップであって、前記第３の部分は前記第２の部分に隣接して配置されているステップと、
前記第３の部分に形成された排出部を介して、前記第３の凹部内の前記第１の物質を排出するステップと、
前記第１の凹部、前記第２の凹部および前記第３の凹部を横切って前記曲面を移動させるステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記蒸着反応器と前記曲面との間に不活性ガスを注入するステップと、
前記排出部を介して前記不活性ガスを排出するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記不活性ガスは、Ｎ２、ＡｒおよびＨｅからなる群から選択される１種または２種以上を含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の物質は、原料前駆体、反応前駆体、不活性ガス、反応物ガスまたはそれらの混合物からなる群から選択される１種または２種以上のガスを含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの第１の注入部に連通可能に接続された空隙内の複数の電極に電圧をかけて、前記第１の物質のラジカルを発生させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記蒸着反応器は、前記円の孤に沿って配列された、第５の部分および第６の部分をさらに備え、前記方法は、
少なくとも１つの第３の注入部を介して第２の物質を供給することによって、前記第６の部分に形成された第６の凹部内に前記第２の物質を充填するステップと、
前記第６の凹部を介して、前記第５の部分に形成された第５の凹部内に前記第２の物質を受け入れるステップであって、前記第５の部分は前記第６の部分および前記第１の部分と隣接して配置されているステップと、
前記第５の凹部を介して、前記第１の凹部内に前記第２の物質を受け入れるステップと、
前記第１の凹部を介して、前記第２の凹部内に前記第２の物質を受け入れるステップと、
前記第２の凹部を介して、前記第３の凹部内に前記第２の物質を受け入れるステップと、
前記排出部を介して、前記第３の凹部内に前記第２の物質を排出するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２４】
前記第２の物質は、原料前駆体、反応前駆体、不活性ガス、反応物ガスまたはそれらの混合物からなる群から選択される１種または２種以上のガスを含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの第３の注入部に連通可能に接続された空隙内の複数の電極に電圧をかけて、前記第２の物質のラジカルを発生させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記蒸着反応器は、前記円の孤に沿って配列された第５の部分および第６の部分をさらに備えとともに、前記方法は、
少なくとも１つの第３の注入部を介して第２の物質を供給することによって、前記第６の部分に形成された第６の凹部に前記第２の物質を充填するステップと、
前記第６の凹部を介して、前記第５の部分に形成された第５の凹部に前記第２の物質を受け入れるステップであって、前記第５の部分は前記第６の部分および前記第３の部分と隣接して配置されているステップと、
前記第２の凹部を介して、前記第３の凹部内に前記第２の物質を受け入れるステップと、
前記排出部を介して前記第３の凹部内の前記第２の物質を排出するステップと
をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２７】
前記第２の物質は、原料前駆体、反応前駆体、不活性ガス、反応物ガスまたはそれらの混合物からなる群から選択される１種または２種以上を含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの第３の注入部に連通可能に接続された空隙内の複数の電極に電圧をかけて、前記第２の物質のラジカルを発生させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、特許文献１および２の優先権および米国特許法第１１９条（ｅ）項の下での利益を主張するものであり、両者を全体として参照により本明細書に組み入れる。
本開示は、曲面上に薄膜を形成するための蒸着反応器（ｒｅａｃｔｏｒ）および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子層堆積（ＡＬＤ）プロセスには、４つの段階、すなわち（ｉ）原料前駆体（ｓｏｕｒｃｅ  ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）の注入、（ｉｉ）物理吸着層の除去、（ｉｉｉ）反応前駆体（ｒｅａｃｔａｎｔ  ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）の注入、および（ｉｖ）物理吸着層の除去が含まれる。例えば、本明細書に参照によりその全体を組み込む特許文献３には、原子層を形成することのできるユニットモジュール（いわゆる、リニア・インジェクタ）を備える蒸着反応器が記載されている。このユニットモジュールは、原料物質用の注入ユニットおよび排出ユニット（原料モジュール）、ならびに反応物用の注入ユニットおよび排出ユニット（反応物モジュール）を備える。原料モジュールおよび反応物モジュールは、互いに隣接して配置される。
【０００３】
図１に、平坦基板上にＡＬＤ層を堆積させるための２組のリニア・リアクタ１１００、１２００を有する、従来型のＡＬＤ蒸着チャンバ１０００を示す。第１のリニア・リアクタ１１００内で、平坦基板１３００が、原料モジュールおよびパージ／ポンピングユニットの下方を通過する。原料モジュールは、気相の原料前駆体を平坦基板１３００上に注入ないし導入する、原料前駆体注入ユニットを有する。パージ／ポンピングユニットは、化学吸着された原料前駆体分子を平坦基板１３００上に残すが、物理吸着された原料前駆体分子を平坦基板１３００から除去する。
【０００４】
次いで、平坦基板１３００は、反応前駆体注入ユニットおよびパージ／ポンピングユニットを有する反応物モジュールを備える第２のリニア・インジェクタ１２００の下方を通過する。反応前駆体注入ユニットは、気相の反応前駆体を平坦基板１３００上に注入する。反応物モジュールのパージ／ポンピングユニットは、物理吸着された反応前駆体分子を除去して、ＡＬＤ層を得る。原料モジュールが反応物モジュールと空間的に離隔されており、チャンバ１０００がポンピングシステムによって排出されるので、漏洩または拡散した原料前駆体ガスは、反応器内部で反応前駆体ガスと混合しない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願第６１／２４７０９６号明細書
【特許文献２】米国特許出願第６１／３６６９０６号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００９／０１６５７１５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施形態は、管（ｔｕｂｅ）の内壁、管の外壁、フレキシブル基板の前面、フレキシブル基板の背面、またはフレキシブル基板の両面などの曲面上に薄膜を形成するための蒸着反応器および方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
曲面上に原子層堆積（ＡＬＤ）薄膜を堆積させるために、蒸着反応器は、原料前駆体および反応前駆体などの反応物質を非平坦表面上に連続的に供給する。さらに、Ａｒガスなどの不活性ガスが、過剰な原料前駆体分子および／または反応前駆体分子を曲面から引き離すために供給される。残りの原料前駆体、反応前駆体およびＡｒガスは、ポンプを使用して蒸着反応器から排出してもよい。
【０００８】
一実施形態において、蒸着反応器は、第１の凹部（ｒｅｃｅｓｓ）が形成された第１の部分であって、第１の凹部は第１の物質を前記第１の凹部に注入するための少なくとも１つの第１の注入部に連通可能に接続されている（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）第１の部分と、前記第１の部分に隣接する第２の部分であって、銭第１の凹部と連通可能に接続された第２の凹部が形成されている第２の部分と、前記第２の部分と隣接する第３の部分とを備える。前記第３の部分は、前記第２の凹部に連通可能に接続された第３の凹部、および、前記蒸着反応器から前記第１の物質を放出するための排出部が形成されている。前記第１の部分、前記第２の部分および前記第３の部分は、円の孤に沿って配列されている。
【０００９】
一実施形態において、曲面上に薄膜を形成する方法は、円の孤に沿って配列された第１の部分、第２の部分、および第３の部分を備える蒸着反応器を設けるステップと、少なくとも１つの第１の注入部を介して第１の物質を供給することによって、前記第１の部分内に形成された第１の凹部内に前記第１の物質を充填するステップと、前記第１の凹部を介して、前記第１の部分に隣接して位置する前記第２の部分内に形成された、第２の凹部内に前記第１の物質を受け入れるステップと、前記第２の凹部を介して、前記第２の部分に隣接して位置する前記第３の部分内に形成された、第３の凹部内に前記第１の物質を受け入れるステップと、前記第３の部分内に形成された排出部を介して、前記第３の凹部内の前記第１の物質を放出するステップと、前記第１の凹部、前記第２の凹部および前記第３の凹部を横切って前記曲面を移動させるステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の上記およびその他の態様、特徴および利点は、添付図面と合わせて示される好ましい実施形態についての以下の説明から明らかになるであろう。
【００１１】
【図１】従来型の原子層堆積（ＡＬＤ）蒸着チャンバの斜視図である。
【図２Ａ】一実施形態による蒸着反応器の断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａの蒸着反応器の斜視図である。
【図３】一実施形態による蒸着反応器の分解斜視図である。
【図４】一実施形態による蒸着反応器の断面図である。
【図５】一実施形態による蒸着反応器の断面図である。
【図６】一実施形態による蒸着反応器の断面図である。
【図７】図２から６の蒸着反応器にプラズマユニットを付加することによって得られる蒸着反応器の横断面図である。
【図８】別の実施形態による、蒸着反応器の横断面図である。
【図９】図８の蒸着反応器にプラズマユニットを付加することによって得られる蒸着反応器の横断面図である。
【図１０】さらに別の実施形態による、蒸着反応器の横断面図である。
【図１１】図１０の蒸着反応器にプラズマユニットを付加することによって得られる蒸着反応器の横断面図である。
【図１２】さらに別の実施形態による、蒸着反応器の横断面図である。
【図１３】さらに別の実施形態による、蒸着反応器の横断面図である。
【図１４】さらに別の実施形態による、蒸着反応器の横断面図である。
【図１５】さらに別の実施形態による、蒸着反応器の横断面図である。
【図１６】図１５の蒸着反応器にプラズマユニットを付加することによって得られる蒸着反応器の横断面図である。
【図１７】さらに別の実施形態による、蒸着反応器の横断面図である。
【図１８】さらに別の実施形態による、蒸着反応器の横断面図である。
【図１９】さらに別の実施形態による、蒸着反応器の横断面図である。
【図２０】図１９の蒸着反応器にプラズマユニットを付加することによって得られる蒸着反応器の横断面図である。
【図２１】さらに別の実施形態による、蒸着反応器の横断面図である。
【図２２】図２１の蒸着反応器にプラズマユニットを付加することによって得られる蒸着反応器の横断面図である。
【図２３】さらに別の実施形態による、蒸着反応器の横断面図である。
【図２４Ａ】一実施形態による、蒸着反応器の分解斜視図である。
【図２４Ｂ】図２４に示す縦方向堆積反応器の図である。
【図２５】本発明の実施形態による蒸着反応器を備える堆積装置の概略図である。
【図２６】本発明の実施形態による蒸着反応器を備える堆積装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
次に、例示的な実施形態が示されている添付図面を参照して、例示的な実施形態をより詳細に以下に説明する。しかしながら、本開示は、多数の異なる形態で実現できるものであり、本開示に記載する例示的な実施形態に限定されるものと解釈すべきではない。そうではなく、これらの例示的実施形態は、本開示を詳細で完全なものとし、当業者に対して本開示の範囲を完全に伝達するために提供するものである。詳細な説明においては、提示する実施形態を不必要に分かり難くするのを避けるために、周知の機能や技法の詳細について省略することがある。
【００１３】
本明細書で使用する用語は、特定の実施形態のみを説明するためのものであり、本開示を限定するものではない。本明細書において、単数形（「ａ」、「ａｎ」および「ｔｈｅ」）は、文脈により特段の明示がない限り、複数形も含めるものとする。さらに、１つ（「ａ」、「ａｎ」）などの使用は、量的な限定を意味するものではなく、むしろ参照された項目が少なくとも１つ存在することを意味するものである。「第１」、「第２」、その他の同様の用語の使用は、いかなる特定の順序も暗示するものではなく、個別の要素を識別するために含まれるものである。さらに、「第１」、「第２」などの用語の使用は、いかなる順序または重要性を意味するものではなく、「第１」、「第２」などは、１つの要素を別の要素から区別するために含まれるものである。さらに、本明細書において、用語「備える」、「含む」（"comprises" and/or "comprising", or "includes" and/or "including"）は、記載された特徴、領域、完全体（ｉｎｔｅｇｅｒ）、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を規定するが、１つまたは複数のその他の特徴、領域、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの群の存在または追加を除外するものではないことを理解されたい。
【００１４】
特に断らない限り、本明細書において使用するすべての用語（技術用語および科学用語を含む。）は、当業者によって共通に理解されるのと同じ意味を有する。一般に使用される辞書において定義されるような用語は、関係技術および本開示の文脈におけるその意味と一致する意味を有するものと解釈すべきであり、本明細書においてそのように明示されない限り、理想化されたり、過度に形式的な意味で解釈されないことをさらに理解されたい。
【００１５】
図面においては、同一の参照番号は同一の要素を示している。図面の形状、大きさ、領域その他は、分かり易くするために誇張されていることがある。
【００１６】
図２Ａは、一実施形態による蒸着反応器の断面図である。図２Ｂは、図２Ａの蒸着反応器の斜視図である。蒸着反応器１は、少なくとも部分的に円筒の形状を有してもよい。蒸着反応器１は、薄膜がその中において堆積される管２の中に挿入してもよい。蒸着反応器１は、注入部および排出部を中に有する本体３を備えることができる。ここで、注入部は、薄膜を形成するための反応物等を注入し、排出部は、蒸着反応器１から余分の反応物等を排出する。蒸着反応器１は、本体３を覆うカバー４をさらに備えることができる。
【００１７】
蒸着反応器１を管２に対して相対的に移動させ、それによって、蒸着反応器１によって注入された反応物は、管２の内表面に堆積されて、管２の内表面に薄膜を形成する。例えば、管２を固定した状態で、蒸着反応器１を回転させてもよい。あるいは、蒸着反応器１を固定した状態で、管２を回転させてもよい。蒸着反応器１と管２の内表面の間の間隙は、周囲の位置によって異なってもよい。図２Ａにおいて破線の円で特定された区域において、蒸着反応器１の外周部分と、管２の内表面との間の間隙をｚとしてもよい。例えば、この間隔ｚは約０．１から３ｍｍとしてもよい。
【００１８】
図３は、図２Ａの蒸着反応器の分解斜視図である。この蒸着反応器は、注入部、排出部等を中に有する本体３と、本体３の両端部をそれぞれ覆うように配置されたカバー４および５とを備えることができる。この場合、反応物および不活性ガスを注入または排出するための１つまたは複数の開口を、一方向のカバー５に形成してもよい。また、１つまたは複数の開口の位置に対応する、１つまたは複数のチャネルを、本体３内に形成してもよい。チャネルのそれぞれは、円筒形の本体３の長手方向に延長させて、反応物または不活性ガスを本体３中に移送してもよい。
【００１９】
図４は、図２Ａの蒸着反応器の横断面図および縦断面図を示す。反応物などの注入および排出を行う１つまたは複数のモジュールが、薄膜を形成するために、蒸着反応器の本体３内に形成されている。すなわち、蒸着反応器は、第１の部分１０、第２の部分２０および第３の部分３０を有するユニットモジュール、および第１の部分１０’、第２の部分２０’および第３の部分３０’を有する別のユニットモジュールを備えることができる。蒸着反応器は、それぞれのユニットモジュールに隣接して配置された、第４の部分４０および４０’をさらに備えることができる。
【００２０】
図４Ａおよび４Ｂにおいては蒸着反応器が２つのユニットモジュールだけを備えるように図示されているが、ユニットモジュールの数は、一例にすぎない。すなわち、蒸着反応器は、１つのユニットモジュール、または３つまたは４つ以上のユニットモジュールを備えることができる。
【００２１】
１つの蒸着反応器に含まれるユニットモジュールの構成は、同一としてもよい。説明のために、第１の部分１０、第２の部分２０および第３の部分３０を有するユニットモジュールの構成を詳細に説明する。ユニットモジュールにおいて、第１の部分１０、第２の部分２０および第３の部分３０内にそれぞれ形成された凹部または空間は、互いに連通可能に接続（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）してもよい。反応物を注入するための１つまたは複数の第１の注入部１１を、第１の部分１０内に形成してもよい。１つまたは複数の第１の注入部１１を、反応物がそれに沿って移送されるチャネル１２に接続してもよい。蒸着反応器から余分の反応物などを排出するための排出部３１は、第３の部分３０内に形成してもよい。
【００２２】
一方で、不活性ガスを注入するための１つまたは複数の第２の注入部４１を、第４の部分４０に形成してもよい。例えば、Ａｒガスを不活性ガスとして使用してもよい。１つまたは複数の第２の注入部４１を、不活性ガスがそれを通って移送されるチャネル４２に接続してもよい。１つまたは複数の第２の注入部４１によって注入される不活性ガスは、１つまたは複数の第１の注入部１１を通って注入される物質、および別の１つまたは複数の第１の注入部１１’を通って注入される物質を互いにシールド（ｓｈｉｅｌｄ）する。また、この不活性ガスは、蒸着反応器の本体３と曲面との間の間隙を通って流れる間に対象曲面上に吸収された、前駆体などの物理吸収層を除去する働きをする。不活性ガスは、第３の部分３０および３０’の排出部３１および３１’を通って、蒸着反応器の外部に排出される。
【００２３】
図４の第４の部分４０において、１つまたは複数の第２の注入部４１は、蒸着反応器の本体３の長さ方向に沿って延びるスリット形の凹部内に形成された穴として構成してもよい。しかしながら、これは、例証のためにだけ提示するものである。別の実施形態において、第４の部分４０には、別個の凹部を設けずに、１つまたは複数の第２の注入部４１は、蒸着反応器の本体３の表面上に直接形成してもよい。あるいは、第２の注入部４１は、蒸着反応器の本体３の縦方向に沿って延びるスリット形の凹部として構成してもよい。
【００２４】
上記の蒸着反応器は、反応器パラメータのうちでもとりわけ、第１の部分１０および１０’のそれぞれの幅ｗ０およびｗ１ならびに高さｈ０およびｈ１、第２の部分２０および２０’のそれぞれの高さｚ０およびｚ１ならびに長さφ１およびφ２、第３の部分３０および３０’のそれぞれの幅Ｅ０およびＥ１、ならびに蒸着反応器の本体３の長さＬによって特徴づけられる。また、反応に関係するプロセスパラメータとしては、１つまたは複数の第１の注入部１１および１１’を通って注入される反応物の流量νＡおよびνＢ、排出部３１および３１’を通るポンピング速度ΩＡおよびΩＢ、蒸着反応器に対する管の回転速度ω、第１の部分１０および１０’それぞれの圧力ＰＡ０およびＰＢ０、第２の部分２０および２０’それぞれの圧力ＰＡ１およびＰＢ１、第３の部分３０および３０’それぞれの圧力ＰＡ２およびＰＢ２、第４の部分４０および４０’それぞれの圧力ＰＳ０およびＰＳ１、などが挙げられる。
【００２５】
一実施形態において、蒸着反応器の第４の部分４０および４０’のそれぞれの圧力ＰＳ０またはＰＳ１は、第４の部分４０および４０’のそれぞれに隣接するその他の部分の圧力よりも大きくてもよい。すなわち、第４の部分４０の圧力ＰＳ０は、第４の部分４０に隣接する第１の部分１０および第３の部分１０３０’の圧力ＰＡ０およびＰＢ２と同一又はそれ以上であってもよい。第４の部分４０’の圧力ＰＳ１は、第４の部分４０’に隣接する第３の部分３０および第１の部分１０’の圧力ＰＡ２およびＰＢ０と同一又はそれ以上であってもよい。第１の部分１０の圧力ＰＡ０は、第２の部分２０の圧力ＰＡ１よりも大きくてもよく、第２の部分２０の圧力ＰＡ１は、第３の部分３０の圧力ＰＡ２よりも大きくてもよい。同様に、第１の部分１０’の圧力ＰＢ０は、第２の部分２０’の圧力ＰＢ１よりも大きくてもよく、第２の部分２０’の圧力ＰＢ１は、第３の部分３０’の圧力ＰＢ２よりも大きくてもよい。
【００２６】
図５は、図２Ａの蒸着反応器の横断面図および縦断面図を示す。蒸着反応器の本体３の長さ方向に沿って配列された１つまたは複数の第１の注入部１１および１１’は、第１の部分１０および１０’それぞれの中に形成してもよい。１つまたは複数の第１の注入部１１および１１’は、本体３の長さ方向に沿って延在して、反応物がそれを通って移送されるチャネル１２および１２’に接続してもよい。１つまたは複数の第１の注入部１１を通って注入される反応物は、１つまたは複数の第１の注入部１１’を通って注入されるものと同一であっても、異なってもよい。
【００２７】
図６は、図２Ａの蒸着反応器の横断面図および縦断面図を示す。第１の部分１０における１つまたは複数の第１の注入部１１は、ある間隔で配列されて、円形断面を有する穴の形状に形成してもよい。しかしながら、これは、説明のためだけに提示するものである。すなわち、１つまたは複数の第１の注入部１１は、円形断面と異なる断面を有する穴の形状に形成してもよい。
【００２８】
以下では、前述の実施形態による蒸着反応器を使用して薄膜を形成する方法を、図２から６を参照して説明する。
【００２９】
蒸着反応器１が管２の中に挿入された状態において管２が回転すると、管２の内表面は、第１の部分１０、第２の部分２０および第３の部分３０を連続して通過することができる。管２の内表面は、第４の部分４０を通過する間に不活性ガスに曝され、次に、その後に第１の部分１０を通過する間に、１つまたは複数の第１の注入部１１を通って注入された反応物に曝される。注入された反応物は、管２の内表面上に物理吸収層および化学吸収層を形成してもよい。その後、管２の内表面が第２の部分２０を通過する間に、反応物の物理吸収層は、第２の部分２０の圧力が相対的な低いために、少なくとも部分的に脱着してもよい。脱着した反応物の分子は、管２の内表面が第３の部分３０を通過する間に、排出部３１を通って蒸着反応器の外部へと放出される。
【００３０】
その後に、管２の内表面は、第４の部分４０’、第１の部分１０’、第２の部分２０’および第３の部分３０’を通過させてもよい。この場合に、第１の部分１０’の１つまたは複数の第１の注入部１１’を通って注入された反応物は、第１の部分１０の１つまたは複数の第１の注入部１１を通って注入された反応物の物理吸収層と反応して、それによって管２の内表面に薄膜を形成してもよい。
【００３１】
例えば、原料前駆体と反応前駆体との反応による原子層堆積（ＡＬＤ）薄膜を、原料前駆体を１つまたは複数の第１の注入部１１から注入し、反応前駆体を１つまたは複数の第１の注入部１１’から注入することによって、管２の内表面上に形成してもよい。あるいは、反応器パラメータの制御下で物理吸収層を完全に除去することなく、管２の内表面上に原料前駆体および／または反応前駆体の物理吸収層の一部分を残すことによって、数原子層に対応する厚さのナノ層（ｎａｎｏｌａｙｅｒ）を、管２の内表面上に形成してもよい。
【００３２】
一例として、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を原料前駆体として１つまたは複数の第１の注入部１１を通して注入し、Ｈ２Ｏ２またはＯ３を反応前駆体として１つまたは複数の第１の注入部１１’を通して注入することによって、Ａｌ２Ｏ３層を管２の内表面上に形成することができる。別の例として、ＴｉＣｌ４を原料前駆体として１つまたは複数の第１の注入部１１を通して注入し、ＮＨ３を反応前駆体として１つまたは複数の第１の注入部１１’を通して注入することによって、ＴｉＮ層を管２の内表面上に形成することができる。前述の方法において、管２の回転速度は、約１０から１００ｒｐｍに調整してもよい。また、Ａｒガスを、１つまたは複数の第２の注入部４１および４１’を通して注入される不活性ガスとして使用してもよい。
【００３３】
さらに別の例において、テトラエチルメチルアミノジルコニウム（ＴＥＭＡＺｒ）とテトラエチルメチルアミノシリコン（ＴＥＭＡＳｉ）の混合物を原料前駆体として１つまたは複数の第１の注入部１１を通して注入してもよい。ＴＥＭＡＺｒとＴＥＭＡＳｉは先に互いに混合して、同一の第１の注入部１１を通して注入するか、またはＴＥＭＡＺｒおよびＴＥＭＡＳｉをそれぞれ注入するための２種類の第１の注入部１１を設けて、第１の部分１０内に形成された凹部内で互いに混合させるようにしてもよい。Ｈ２Ｏ２またはＯ３を反応前駆体として、１つまたは複数の第１の注入部１１’を通して注入してもよい。結果として、ＺｒｘＳｉｉ−ｘＯ２層を、管２の内表面上に形成してもよい。最終的に形成されたＺｒｘＳｉｉ−ｘＯ２層の組成は、原料前駆体として使用したＴＥＭＡＺｒおよびＴＥＭＡＳｉの混合比、ＴＥＭＡＺｒおよびＴＥＭＡＳｉのそれぞれの流量、混合原料前駆体の割合（ｒａｔｅ）などに基づいて決めることができる。この場合に、管２の回転速度は、約１０から１００ｒｐｍに調整することができる。また、Ａｒガスを、１つまたは複数の注入部４１および４１’を通して注入される不活性ガスとして使用してもよい。
【００３４】
図７は、図２Ａから６を参照して説明した実施形態による蒸着反応器をプラズマを使用するように改変して得られる、蒸着反応器を示す横断面図である。１つまたは複数の第１の注入部１１’に接続された空隙１３’を、蒸着反応器に含まれる第１の部分１０および１０’のいずれか一方にさらに形成してもよい。プラズマを発生させるための複数の電極１４’および１５’を、空隙１３’内に配置してもよい。一実施形態において、複数の電極１４’および１５’は、同軸容量型（ｃｏａｘｉａｌ  ｃａｐａｃｉｔｉｖｅ  ｔｙｐｅ）プラズマを発生させるように、同心円断面を有する内部および外部の電極１４’および１５’を含むことができる。しかしながら、これは説明のためだけに提示するものである。別の実施形態において、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）などの異なる種類のプラズマを発生させるための電極構造を使用してもよい。
【００３５】
内部電極１４’は、空隙１３’内に配置されて、円形断面を有する電極としてもよい。一方で、蒸着反応器の本体３が、アルミニウムやインコネルスチールなどの導電性材料で作製されている場合には、別個の要素を外部電極１５’として使用せず、内部電極１４’に隣接する領域を、蒸着反応器の本体３内の外部電極１５’として使用してもよい。一実施形態において、空隙１３’は、約１０から２０ｍｍの直径の円形断面を有する空間としてもよく、蒸着反応器の本体３内の対応する空間を画定する部分を、外部電極１５’と対応させてもよい。しかしながら、これは、説明のためだけに提示するものである。別の実施形態において、複数の電極１４’および１５’のうちの１つまたは２つ以上を、蒸着反応器の本体３と異なる材料で作製された別個の要素としてもよい。
【００３６】
プラズマは、複数の電極１４’および１５’を使用して空隙１３’内で発生させてもよい。この目的で、ＤＣ電圧、パルス電圧またはＲＦ電圧を、複数の電極１４’、１５’の両端にかけてもよい。例えば、約５００から１５００Ｖの電圧を、複数の電極１４’、１５’間にかけてもよい。結果として、１つまたは複数の第１の注入部１１’を通して注入された物質のラジカルを発生させて、このラジカルを使用してラジカル・アシストＡＬＤを実施することができる。この場合に、１つまたは複数の第１の注入部１１’を通して注入される物質としては、Ａｒガスなどの不活性ガスおよび／または反応物ガスを含めてもよい。反応物ガスとしては、Ｏ２、Ｎ２ＯおよびＨ２Ｏなどの酸化性ガス、Ｎ２およびＮＨ３などの窒化ガス、ＣＨ４などの炭化ガス、またはＨ２などの還元性ガスなどが挙げられるが、それに限定はされない。
【００３７】
Ａｒガスなどの不活性ガスのラジカル（例えば、Ａｒ＊ラジカル）が空隙１３’内に発生すると、不活性ガスのラジカルが、前工程の結果として管２の内表面上に形成された薄膜内の分子間の結合を切断して、その結果、後続の工程において薄膜の堆積特性を改善することができる。一方で、Ｏ２、Ｎ２Ｏ、Ｈ２Ｏ、Ｎ２、ＮＨ３、ＣＨ４またはＨ２などの、反応物ガスのラジカル（例えば、Ｏ＊ラジカル、Ｈ＊ラジカルまたはＮ＊ラジカル）が空隙１３’内で発生し、発生した反応物ガスのラジカルによって、管２の内表面上で吸収された分子またはラジカルが、第２の部分２０’および第３の部分３０’を介して排出部３１’を通り蒸着反応器の外部に排出される間に、脱着させられる。前述の工程において、短い寿命のラジカル（例えばＡｒ＊ラジカル、Ｈ＊ラジカルまたはＮ＊ラジカル）は、管２の内表面上に吸収された物質とある程度の時間だけ反応して、不活性状態に戻ることがある。不活性状態に戻ったラジカルは、過剰に吸収された前駆体を、排出部３１’を通り排出される間に、管２の内表面から除去することができる。
【００３８】
図７に示す実施形態において、プラズマを発生させるための電極１４’および１５’、ならびに空隙１３’は、２つの第１の部分１０および１０’の第１の部分１０’だけに設けられている。しかしながら、これは説明のためだけに提示するものである。別の実施形態において、プラズマを発生させるための電極構造を、２つの第１の部分１０および１０’の両方に設けてもよい。
【００３９】
図８は、さらに別の実施形態による、蒸着反応器の断面図である。以下に示す実施形態の説明において、先に記載した実施形態から当業者が容易に理解できる部分の説明は省略し、先に記載した実施形態との差異だけについて説明する。
【００４０】
図８を参照すると、この実施形態による蒸着反応器において、ユニットモジュールは、第１の部分１０、１０’を間にはさんで第２の部分２０、２０’と反対側に配置された第５の部分５０、５０’をさらに備えることができる。第６の部分６０は、第５の部分５０に隣接して位置し、第６の部分６０’は、第５の部分５０’に隣接して位置してもよい。第１の部分１０、第５の部分５０および第６の部分６０のそれぞれに形成された凹部は、互いに連通可能に接続してもよい。同様に、第１の部分１０’、第５の部分５０’および第６の部分６０’のそれぞれに形成された凹部は、互いに連通可能に接続してもよい。反応物を注入するための１つまたは複数の第３の注入部６１および６１’は、第６の部分６０および６０’のそれぞれの中に形成してもよい。１つまたは複数の第３の注入部６１および６１’は、反応物がそれを通して移送されるチャネル６２および６２’に接続してもよい。
【００４１】
上述のように構成された蒸着反応器を使用して薄膜が形成される場合には、反応器パラメータとしては、図４を参照して説明した反応器パラメータに加えて、第５の部分５０および５０’のそれぞれの長さφ２およびφ３、第６の部分６０の幅および高さ、第６の部分６０’の幅ｗ３および高さｈ３、ならびに１つまたは複数の第３の注入部６１および６１’を通して注入される反応物の流量が挙げられる。
【００４２】
ここで、第２の部分２０および第５の部分５０の長さφ０およびφ２は、１つまたは複数の第１の注入部１１、および１つまたは複数の第３の注入部５１を通して注入された物質の、付着係数（ｓｔｉｃｋｉｎｇ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）またはファンデルワールス力に少なくとも部分的に基づいて決めることができる。同様に第２の部分２０’および第５の部分５０’の長さφ１およびφ３は、１つまたは複数の第３の注入部５１’を通して注入された物質の付着係数またはファンデルワールス力に少なくとも部分的に基づいて決めることができる。さらに、第６の部分６０と、第６の部分６０に隣接する第４の部分４０との間の長さφ４は、１つまたは複数の第３の注入部分６１を通して注入された反応物の蒸気圧および拡散率に少なくとも部分的に基づいて決めることができる。同様に、第６の部分６０’と、第６の部分６０’に隣接する第４の部分４０’との間の長さφ５は、１つまたは複数の第３の注入部分６１’を通して注入された反応物の蒸気圧および拡散率に少なくとも部分的に基づいて決めることができる。
【００４３】
一実施形態において、第６の部分６０の圧力ＰＡ６は、第６の部分６０に隣接する第５の部分５０の圧力ＰＡ５よりも大きくてもよい。第５の部分５０の圧力ＰＡ５は、第３の部分３０の圧力ＰＡ３よりも大きくてもよい。同様に、第６の部分６０’の圧力ＰＢ６は、第５の部分５０’の圧力ＰＢ５よりも大きくてもよく、第５の部分５０’の圧力ＰＢ５は、第３の部分３０’の圧力ＰＢ３よりも大きくてもよい
【００４４】
以下では、前述の実施形態による蒸着反応器を使用して薄膜を形成する方法について図８を参照して説明する。
【００４５】
図８に示す実施形態による蒸着反応器１が管２の中に挿入された状態において、管２が回転される場合には、管２の内表面は、第４の部分４０、第６の部分６０、第５の部分５０、第１の部分１０、第２の部分２０および第３の部分３０を連続して通過してもよい。この場合、反応物は、第６の部分６０の１つまたは複数の第３の注入部６１を通して注入してもよく、不活性ガスは、第１の部分１０の１つまたは複数の第１の注入部１１を通して注入してもよい。例えば、原料前駆体は、１つまたは複数の第３の注入部６１を通して注入してもよく、Ａｒガスは、１つまたは複数の第１の注入部１１を通して注入してもよい。余分の原料前駆体分子およびＡｒガスは、第３の部分３０の排出部３１を通って排出される。結果として、化学吸着された原料前駆体の分子は、第３の部分３０を通過する管２の内表面上に残される。
【００４６】
その後に、管２の内表面は、第４の部分４０’、第６の部分６０’、第５の部分５０’、第１の部分１０’、第２の部分２０’および第３の部分３０’を連続的に通過してもよい。この場合、反応前駆体は、第６の部分６０’の１つまたは複数の第３の注入部６１’を通して注入してもよく、Ａｒガスは、第１の部分１０’の１つまたは複数の第１の注入部１１’を通して注入してもよい。反応前駆体は、管２の内表面上に形成された原料前駆体の化学吸着された分子と反応して、薄膜を形成し、反応後に残された、余分の原料前駆体分子、反応前駆体分子および／またはＡｒガスは、排出部３１’を通して蒸着反応器の外部に排出することができる。
【００４７】
上記の薄膜を形成する方法によれば、Ａｒガスなどの不活性ガスは、１つまたは複数の第１の注入部１１および１１’を通して注入され、それによって、物理吸着された原料前駆体の分子、または管２の内表面上に吸収された反応前駆体を除去する。結果として、最終的に形成された薄膜を、単一原子層の形態で得ることができる。
【００４８】
図９は、図８を参照して説明した実施形態による蒸着反応器をプラズマを使用するように改変することによって得られた、蒸着反応器の横断面図である。
【００４９】
図９を参照すると、１つまたは複数の第３の注入部６１’に接続された空隙６３’を、蒸着反応器に含まれる第６の部分６０および６０’のうちの第６の部分６０’内にさらに形成してもよい。プラズマを発生させるための複数の電極６４’および６５’を、空隙６３’内に配置してもよい。例えば、複数の電極６４’および６５’は、同軸容量型プラズマを発生するように同心円断面を有する内部および外部の電極６４’および６５’を含むことができる。しかしながら、これは説明のためだけに提示するものである。すなわち、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）などの異なる種類のプラズマを発生するための電極構造を使用してもよい。
【００５０】
図９に示す実施形態による蒸着反応器の動作は図７の実施形態と類似しており、したがって、その詳細な説明は簡単にするために本明細書においては省略する。
【００５１】
図１０は、さらに別の実施形態による蒸着反応器の断面図である。ユニットモジュールは、第３の部分３０、３０’を間にはさんで、第２の部分２０、２０’と反対側に配置された、第５の部分５０、５０’をさらに備えることができる。第６の部分６０は、第５の部分５０に隣接して配置してもよく、第６の部分６０’は、第５の部分５０’に隣接して配置してもよい。第３の部分３０、第５の部分５０および第６の部分６０のそれぞれの中に形成された凹部を、互いに連通可能に接続してもよい。同様に、第３の部分３０’、第５の部分５０’および第６の部分６０’のそれぞれの中に形成された凹部を、互いに連通可能に接続してもよい。反応物を注入するための１つまたは複数の第３の注入部６１および６１’は、第６の部分６０および６０’のそれぞれの中に形成してもよい。１つまたは複数の第３の注入部６１および６１’は、反応物がそれを通して移送されるチャネル６２および６２’に接続してもよい。
【００５２】
以下では、図１０を参照にして説明した実施形態による蒸着反応器を使用して薄膜を形成する方法について説明する。
【００５３】
図１０に示される実施形態による蒸着反応器１の状態で管２を回転させると、管２の内表面は、第４の部分４０、第１の部分１０、第２の部分２０、第３の部分３０、第５の部分５０および第６の部分６０を連続して通過することができる。この場合、反応物は、１つまたは複数の第１の注入部１１を通して注入してもよく、Ａｒガスなどの不活性ガスは、１つまたは複数の第３の注入部６１を通して注入してもよい。余分の原料前駆体およびＡｒガスは、管２の中央に配置された排出部３１’を通して排出してもよい。結果として、化学吸着された原料前駆体の分子は、第６の部分６０を通過する管２の内表面上に残される。
【００５４】
その後に、管２の内表面は、第４の部分４０’、第１の部分１０’、第２の部分２０’、第３の部分３０’、第５の部分５０’および第６の部分６０’を連続的に通過させてもよい。この場合、反応前駆体は、１つまたは複数の第１の注入部１１’を通して注入してもよく、Ａｒガスは、１つまたは複数の第３の注入部６１’を通して注入してもよい。反応前駆体は、管２の内表面上に形成された化学吸着された原料前駆体の分子と反応して薄膜を形成し、反応後に残された余剰の前駆体およびＡｒガスは、管２の中央に配置された排出部３１’を通して蒸着反応器の外部に排出することができる。
【００５５】
図１０に示される蒸着反応器において、ガスの絞り（ｃｏｎｓｔｒｉｃｔｉｏｎ）およびスキミング（ｓｋｉｍｍｉｎｇ）のための第２の部分２０および２０’ならびに第５の部分５０および５０’は、その中に排出部３１および３１’がそれぞれ形成された、第３の部分３０および３０’の両側に位置している。ユニットモジュールは、不活性ガスを注入するための第４の部分４０および４０’によって離隔されている。結果として、管２の内表面上に形成された物理吸着された分子および不活性ガスは、容易に脱着及び排出され、単一原子層を得ることができる。
【００５６】
図１１は、図１０を参照して説明した実施形態による蒸着反応器をプラズマを使用するように改変することによって得られた、蒸着反応器の横断面図である。１つまたは複数の第３の注入部６１’に接続された空隙６３’を、蒸着反応器に含まれる第６の部分６０および６０’のうちの第６の部分６０’内にさらに形成してもよい。プラズマを発生させるための複数の電極６４’および６５’を、空隙６３’内に配置してもよい。図１１に示す実施形態による蒸着反応器の動作は、簡単にするために本明細書では省略する。
【００５７】
図９および図１１に示す実施形態において、プラズマを発生させる装置は、２つの第６の部分６０および６０’のうちの第６の部分６０’内だけに形成されている。しかしながら、これは説明のためだけに提示するものである。別の実施形態において、プラズマを発生する電極構造を、２つの第６の部分６０および６０’の両方に適用してもよい。
【００５８】
さらに別の実施形態において、プラズマを発生するための電極構造は、第６の部分６０’に加えて、第１の部分１０’に適用してもよい。この場合には、反応前駆体のラジカルは、第６の部分６０’内に形成された１つまたは複数の第３の注入部６１’を通して注入してもよく、不活性ガスのラジカルは、第１の部分１０’内に形成された１つまたは複数の第１の注入部１１’を通して注入してもよい。この場合に、不活性ガスのラジカルは、先行工程の結果として管２の内表面上に形成された薄膜内の分子間の結合を切断し、それによって、後続の工程において薄膜の堆積特性を改善することができる。
【００５９】
図１２は、さらに別の実施形態による、蒸着反応器の横断面図である。蒸着反応器は、反応物などの注入および排出のための４つのユニットモジュールを備えることができる。ユニットモジュールのそれぞれは、第１の部分から第３の部分を有し、不活性ガスを注入するための第４の部分を、ユニットモジュール間に配置してもよい。すなわち、蒸着反応器は、４つの第１の部分１０、１０’、１０’’および１０’’’、４つの第２の部分２０、２０’、２０’’および２０’’’、４つの第３の部分３０、３０’、３０’’および３０’’’、ならびに４つの第４の部分４０、４０’、４０’’および４０’’’を備えることができる。これらの部分のそれぞれの詳細な構成は、図２から６を参照して説明した実施形態による蒸着反応器の構成と同一である。したがって、その詳細な説明は省略する。
【００６０】
以下では、図１２に示す薄膜を形成する方法の実施形態について説明する。
【００６１】
一実施形態において、第１の部分１０および第１の部分１０’’の中に形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して、ＴＭＡを原料前駆体として注入してもよく、また、第１の部分１０’および第１の部分１０’’’の中に形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して、Ｈ２ＯまたはＯ３を反応前駆体として注入してもよい。この場合に、管は、約１０から１００ｒｐｍの回転速度で回転させてもよい。結果として、管２が蒸着反応器のまわりに一回転するたびに、２つのＡｌ２Ｏ３層を、管２の内表面上に形成させることができる。
【００６２】
別の実施形態において、第１の部分１０内に形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して、ＴＭＡを原料前駆体として注入してもよく、また、第１の部分１０’’内に形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して、テトラエチルメチアミノチタニウム（ＴＥＭＡＴｉ：ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｍｅｔｈｙａｍｉｎｏｔｉｔａｎｉｕｍ）を別の原料前駆体として注入してもよい。Ｈ２ＯまたはＯ３は、反応前駆体として、第１の部分１０’および第１の部分１０’’’の中に形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して、注入してもよい。この場合に、管２は、約１０から１００ｒｐｍの回転速度で回転させてもよい。結果として、管２が蒸着反応器のまわりに一回転するたびに、Ａｌ２Ｏ３層およびＴｉＯ２層をナノスケールで積層（ｎａｎｏｌａｍｉｎａｔｅ）して得られる薄膜を、管２の内表面上に形成させることができる。
【００６３】
さらに別の実施形態において、第１の部分１０内に形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して、テトラエチルメチルアミノジルコニウム（ＴＥＭＡＺｒ）を原料前駆体として注入してもよく、また、第１の部分１０’’内に形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して、テトラエチルメチルアミノシリコン（ＴＥＭＡＳｉ）を別の原料前駆体として注入してもよい。Ｈ２ＯまたはＯ３は反応前駆体として、第１の部分１０’および第１の部分１０’’’の中に形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して、注入してもよい。この場合に、管２は、約１０から１００ｒｐｍの回転速度で回転させてもよい。結果として、管２が蒸着反応器のまわりに一回転するたびに、ＺｒＯ２層およびＳｉＯ２層をナノスケールで積層して得られる薄膜を、管２の内表面上に形成させることができる。
【００６４】
図１３は、さらに別の実施形態による、蒸着反応器の横断面図である。
【００６５】
図１３を参照すると、この実施形態による蒸着反応器は、反応物などの注入および排出のための３つのユニットモジュールを備えることができ、各ユニットモジュールは、第１の部分から第３の部分を有することができる。不活性ガスを注入するための第４の部分は、ユニットモジュール間に配置してもよい。すなわち、蒸着反応器は、３つの第１の部分１０、１０’および１０’’、３つの第２の部分２０、２０’および２０’’、３つの第３の部分３０、３０’および３０’’、ならびに３つの第４の部分４０、４０’および４０’’を備えることができる。
【００６６】
図１３に示す蒸着反応器を使用して薄膜を形成する方法の一例として、第１の部分１０に形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して、ＴＥＭＡＺｒを原料前駆体として注入してもよく、また、第１の部分１０’に形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して、ＴＥＭＡＳｉを別の原料前駆体として注入してもよい。Ｈ２ＯまたはＯ３は反応前駆体として、第１の部分１０’’に形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して注入してもよい。この場合に、管２は、約１０から１００ｒｐｍの回転速度で回転させてもよい。結果として、管２が蒸着反応器のまわりに一回転するたびに、ＺｒｘＳｉ１−ｘＯ２で構成された均一な層を、管２の内表面上に形成させることができる。
【００６７】
図１４は、さらに別の実施形態による、蒸着反応器の横断面図である。蒸着反応器は、反応物などの注入および排出のための３つのユニットモジュールを備えることができる。各ユニットモジュールは、第１の部分、第２の部分、第３の部分、第５の部分および第６の部分を有することができる。不活性ガスを注入するための第４の部分は、ユニットモジュール間に配置してもよい。すなわち、蒸着反応器は、３つの第１の部分１０、１０’および１０’’、３つの第２の部分２０、２０’および２０’’、３つの第３の部分３０、３０’および３０’’、３つの第４の部分４０、４０’および４０’’、３つの第５の部分５０、５０’および５０’’、ならびに３つの第６の部分６０、６０’および６０’’を備えることができる。これらの部分のそれぞれの詳細な構成は、図８を参照して説明した蒸着反応器の構成と同一であり、したがって、その詳細な説明は省略する。
【００６８】
以下では、図１４に示す薄膜を形成する方法の実施形態を説明する。
【００６９】
一実施形態において、第６の部分６０に形成された１つまたは複数の第３の注入部を通して、ＴＥＭＡＺｒを原料前駆体として注入してもよく、また、第６の部分６０’に形成された１つまたは複数の第３の注入部を通して、ＴＥＭＡＳｉを別の原料前駆体として注入してもよい。Ｈ２ＯまたはＯ３は反応前駆体として、第６の部分６０’’に形成された１つまたは複数の第３の注入部を通して注入してもよい。この場合に、Ａｒガスなどの不活性ガスを、第１の部分１０、１０’および１０’’のそれぞれに形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して注入してもよい。管２は、約１０から１００ｒｐｍの回転速度で回転させてもよい。結果として、管２が蒸着反応器のまわりに一回転するたびに、ＺｒｘＳｉ１−ｘＯ２製ので構成された均一な層を、管２の内表面上に形成させることができる。
【００７０】
別の実施形態において、第６の部分６０および第６の部分６０’に形成された１つまたは複数の第３の注入部を通して、ＴＥＭＡＺｒを原料前駆体として注入してもよく、また、第１の部分１０および第１の部分１０’に形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して、ＴＥＭＡＳｉを別の原料前駆体として注入してもよい。Ｈ２ＯまたはＯ３は反応前駆体として、第６の部分６０’’に形成された１つまたは複数の第３の注入部を通して、注入してもよい。管２は、約１０から１００ｒｐｍの回転速度で回転させてもよい。結果として、管２が蒸着反応器のまわりに一回転するたびに、ＺｒｘＳｉ１−ｘＯ２で構成された均一な層を、管２の内表面上に形成させることができる。
【００７１】
この場合に、Ｈ２ＯもしくはＯ３、またはＡｒガスなどの不活性ガスを、第１の部分１０’’に形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して注入してもよい。Ｈ２ＯまたはＯ３を、第１の部分１０’’に形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して注入すれば、最終的に形成されるＺｒｘＳｉ１−ｘＯ２層における酸素濃度を増大させることができる。他方、Ａｒガスが、第１の部分１０’’に形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して注入される場合には、最終的に形成されるＺｒｘＳｉ１−ｘＯ２層内で酸素濃度を減少させることができる。
【００７２】
前述の実施形態による蒸着反応器の３つのユニットモジュールを備える蒸着反応器に基づいて、薄膜を形成する方法を上述した。しかしながら、これは、説明のためだけに提示するものである。すなわち、前述の薄膜を形成する方法は、前述の蒸着反応器と異なる蒸着反応器を使用して実施してもよい。例えば、前述の薄膜を形成する方法は、図１０を参照して説明した実施形態による蒸着反応器の３つのユニットモジュールを備える蒸着反応器を使用して形成してもよい。
【００７３】
図１５は、さらに別の実施形態による、蒸着反応器の横断面図である。蒸着反応器は、その中に形成された穴７を有する本体６を備えることができる。例えば、蒸着反応器の本体６は、円形断面を有する穴７がその中に形成される円筒の形状を有してもよい。蒸着反応器は、穴７の表面上に配列される、反応物の注入および排出のための１つまたは複数のユニットモジュールをさらに備えることができる。ユニットモジュールのそれぞれは、第１の部分１０、１０’、１０’’および１０’’’、第２の部分２０、２０’、２０’’および２０’’’、ならびに第３の部分３０、３０’、３０’’および３０’’’を備えることができる。第４の部分４０、４０’、４０’’および４０’’’は、ユニットモジュール間に配置してもよい。
【００７４】
薄膜を堆積させるための管２は、蒸着反応器の本体６の穴７の中に挿入してもよい。蒸着反応器内の第１の部分１０、１０’、１０’’および１０’’’、第２の部分２０、２０’、２０’’および２０’’’、第３の部分３０、３０’、３０’’および３０’’’、ならびに第４の部分４０、４０’、４０’’および４０’’’は管２の外壁に向かって配列されており、それによって、蒸着反応器と管２とが相対的に移動するにつれて、管２の外壁上に薄膜を形成させることができる。蒸着反応器の詳細な構成は、図２から６の蒸着反応器と類似しており、したがって、簡単にするために、本明細書においては構成についての詳細な説明は省略する。
【００７５】
以下では、図１５を参照して説明した実施形態による蒸着反応器を使用して薄膜を形成する方法について説明する。
【００７６】
一例として、第１の部分１０および第１の部分１０’’に形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して、ＴＭＡを原料前駆体として注入してもよく、また、第１の部分１０’および第１の部分１０’’’に形成された１つまたは複数の第３の注入部を通して、Ｈ２ＯまたはＯ３を反応前駆体として注入してもよい。この場合に、管は、約１０から１００ｒｐｍの回転速度で回転させてもよい。結果として、管２が蒸着反応器内で一回転するたびに、２つのＡｌ２Ｏ３層を、管２の外壁上に形成させることができる。
【００７７】
別の例として、第１の部分１０に形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して、ＴＭＡを原料前駆体として注入してもよく、また、第１の部分１０’に形成された１つまたは複数の第３の注入部を通して、Ｈ２ＯまたはＯ３を反応前駆体として注入してもよい。また、第１の部分１０’’内に形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して、ＴｉＣｌ４を別の原料前駆体として注入してもよく、また、第１の部分１０’’’に形成された１つまたは複数の第３の注入部を通して、ＮＨ３を別の反応前駆体として注入してもよい。結果として、管２が蒸着反応器内で一回転するたびに、Ａｌ２Ｏ３層とＴｉＮ層とを交互に積層して得られる薄膜を、管２の外壁上に形成させることができる。
【００７８】
図１６は、図１５を参照して説明した実施形態による蒸着反応器を、プラズマを使用するように改変することによって得られた、蒸着反応器の横断面図である。プラズマを発生させるための装置は、蒸着反応器に含まれる、第１の部分１０、１０’、１０’’および１０’’’の一部または全部に形成してもよい。例えば、プラズマを発生させるための空隙１３および１３’’ならびにプラズマを発生させるための複数の電極１４、１４’’、１５および１５’’を、第１の部分１０および第１の部分１０’’にそれぞれ形成してもよい。この場合に、反応物のラジカルを、第１の部分１０および第１の部分１０’’に形成される１つまたは複数の第１の注入部を通して注入される反応物から、プラズマを使用して発生させてもよい。あるいは、不活性ガスのラジカルを、１つまたは複数の第１の注入部を通して注入される不活性ガスから、プラズマを使用して発生させてもよい。
【００７９】
図１７は、さらに別の実施形態による、蒸着反応器の横断面図である。蒸着反応器は、その中に形成された穴７を有する本体６を含むことができる。蒸着反応器は、穴７の表面に沿って配列される、反応物の注入および排出のための１つまたは複数のユニットモジュールをさらに含むことができる。ユニットモジュールのそれぞれは、第１の部分１０、１０’、１０’’および１０’’’、第２の部分２０、２０’、２０’’および２０’’’、第３の部分３０、３０’、３０’’および３０’’’、第５の部分５０、５０’、５０’’および５０’’’、ならびに第６の部分６０、６０’、６０’’および６０’’’を備えることができる。不活性ガスを注入するための第４の部分４０、４０’、４０’’および４０’’’は、ユニットモジュール間に配置してもよい。これらの部分のそれぞれの詳細な構成は、簡単にするために、本明細書では省略する。
【００８０】
以下では、図１７を参照して説明した実施形態による蒸着反応器を使用して薄膜を形成する方法について説明する。
【００８１】
一例として、ＴＥＭＡＺｒとＴＥＭＡＳｉの混合物を、第６の部分６０および第６の部分６０’’に形成された１つまたは複数の第３の注入部を通して、原料前駆体として注入してもよい。この場合に、ＴＥＭＡＺｒとＴＥＭＡＳｉは先に互いに混合して、同一の第３の注入部を通して注入するか、またはＴＥＭＡＺｒおよびＴＥＭＡＳｉをそれぞれ注入するための２種類の第３の注入部を設けて、第６の部分６０および第６の部分６０’’に形成された凹部内で互いに混合されるようにしてもよい。Ｈ２ＯまたはＯ３は、第６の部分６０’および第６の部分６０’’’の中に形成された１つまたは複数の第３の注入部を通して、反応前駆体として注入してもよい。この場合に、Ａｒガスなどの不活性ガスは、第１の部分１０、１０’、１０’’および１０’’’のそれぞれの中に形成された１つまたは複数の第３の注入部を通して注入してもよい。結果として、管２が蒸着反応器内で一回転するたびに、２つのＺｒｘＳｉ１−ｘＯ２層を、管２の外壁上に形成させることができる。
【００８２】
別の例として、ＴＥＭＡＺｒとＴＥＭＡＳｉの混合物を、第６の部分６０内に形成された１つまたは複数の第３の注入部を通して、原料前駆体として注入し、Ｈ２ＯまたはＯ３を、第６の部分６０’内に形成された１つまたは複数の第３の注入部を通して、反応前駆体として注入してもよい。一方で、ＴＥＭＡＳｉを、第６の部分６０’’内に形成された１つまたは複数の第３の注入部を通して、別の原料前駆体として注入し、ＮＨ３を、第６の部分６０’’’内に形成された１つまたは複数の第３の注入部を通して、別の反応前駆体として注入してもよい。結果として、管２が管２のまわりに一回転するたびに、ＺｒｘＳｉ１−ｘＯ２層およびＳｉＮ層を有する薄膜を、蒸着反応器の外壁上に形成させることができる。
【００８３】
図１７を参照して説明した実施形態による蒸着反応器において、構成要素の配列は、構成要素が管２の内部に配列されるのではなく、管２の外部に配列されるという違いを除いて、図１を参照して説明した前述の実施形態による蒸着反応器における配列と一致する。しかしながら、これは説明のためだけに提示するものである。別の実施形態において、蒸着反応器は、前述の配列と異なる配列を有してもよい。例えば、蒸着反応器は、図１０を参照して説明した前述の実施形態による蒸着反応器における構成要素の配列に基づいて、管２の外部に構成要素を配列して構成される。
【００８４】
図１８は、さらに別の実施形態による蒸着反応器を含むことができる。図１８を参照すると、２種類の蒸着反応器を組み合わせることによって、管の内表面上と外壁上に同時に薄膜を形成することができる。すなわち、本実施形態による蒸着反応器は、２つの本体３および６を備えることができる。一方の本体３は、円筒の形状に形成して、薄膜が堆積される管２の中に少なくとも部分的に注入してもよい。一方、他方の本体６は穴７を有し、薄膜が堆積される管２を、その穴７の中に挿入してもよい。本体３および６のそれぞれに形成された、１つまたは複数の注入部および排出部を使用して、管２の内表面上および外壁上に薄膜を同時に形成してもよい。
【００８５】
図１９は、さらに別の実施形態による蒸着反応器を含むことができる。図１９を参照すると、この実施形態による蒸着反応器を使用して、フレキシブル基板８の上に薄膜を形成することができる。この場合、フレキシブル基板８は、ロールプラスチックフィルム、ステンレス鋼箔、グラファイト箔または可撓性を有する適当な部材とすることができる。フレキシブル基板８は、蒸着反応器に対して相対的に移動されるローラ９のまわりに部分的に巻回してもよい。
【００８６】
蒸着反応器の本体６’は、ローラ９によって移送されるフレキシブル基板８を、少なくとも部分的に取り囲むように配置することができる。本体６’の断面は、円の一部分（例えば、半円）の形状を有してもよい。フレキシブル基板８が、本体６’に形成された第１の部分１０、第２の部分２０、第３の部分３０、第４の部分４０、第１の部分１０’、第２の部分２０’および第３の部分３０’を連続的に通過する間に、薄膜を、フレキシブル基板８の上に形成することができる。このことは当業者であれば容易に理解できることであり、したがって、その詳細な説明は省略する。
【００８７】
図２０は、図１９を参照して説明した実施形態による蒸着反応器を、プラズマを使用するように改変することによって得られた、蒸着反応器の横断面図である。プラズマを発生させるための装置は、蒸着反応器に含まれる第１の部分１０および１０’の一方または両方に形成してもよい。例えば、プラズマを発生させるための空隙１３’およびプラズマを発生させるための複数の電極１４’および１５’を、第１の部分１０’内に形成してもよい。この場合には、反応物のラジカルを、第１の部分１０’に形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して注入される反応物から、プラズマを使用して発生させてもよい。あるいは、不活性ガスのラジカルを、１つまたは複数の第１の注入部を通して注入される不活性ガスから、プラズマを使用して発生させてもよい。
【００８８】
図１９および２０に示す実施形態において、蒸着反応器のそれぞれは、第１の部分１０、１０’、第２の部分２０、２０’、第３の部分３０、３０’を備えるユニットモジュール間に第４の部分４０を配設することによって構成されている。ここで、これらのユニットモジュールの配列は、説明のためだけに提示するものである。すなわち、これらのユニットモジュールは、本明細書において説明した実施形態のいずれか１つによる蒸着反応器内のユニットモジュールの配列に基づいて構成してもよい。
【００８９】
例えば、図８に示すように、ユニットモジュールのそれぞれは、第６の部分、第５の部分、第１の部分、第２の部分および第３の部分が連続的に接続された構造を有してもよい。あるいは、図８に示すように、ユニットモジュールのそれぞれは、第１の部分、第２の部分、第３の部分、第５の部分および第６の部分が連続的に接続された構造を有してもよい。この場合に、プラズマを発生させるための空隙、およびプラズマを発生させるための複数の電極を、１つまたは複数の第１の部分、および１つまたは複数の第６の部分に形成してもよい。
【００９０】
図２１は、さらに別の実施形態による、蒸着反応器の横断面図である。この実施形態の蒸着反応器の本体３’は、フレキシブル基板８を移送するように構成することができる。例えば、本体３’は円筒の形状を有してもよく、フレキシブル基板８は、本体３’のまわりに巻回されている間に移送されるように構成してもよい。すなわち、蒸着反応器の本体３’は、フレキシブル基板８を移送するローラの役割を果たしてもよい。薄膜は、蒸着反応器内で、フレキシブル基板８が第４の部分４０、第１の部分１０、第２の部分２０および第３の部分３０を連続的に通過する間に、フレキシブル基板８の表面上に反応物を注入することによって形成してもよい。
【００９１】
図２２は、図２１を参照して説明した実施形態による蒸着反応器をプラズマを使用するように改変することによって得られる、蒸着反応器の横断面図である。プラズマを発生するための装置を、蒸着反応器の第１の部分１０に形成してもよい。例えば、プラズマを発生させるための空隙１３、およびプラズマを発生させるための複数の電極１４および１５を、第１の部分１０に形成してもよい。この場合には、反応物のラジカルは、第１の部分１０内に形成された１つまたは複数の第１の注入部を通して注入された反応物から、プラズマを使用して発生させてもよい。あるいは、不活性ガスのラジカルは、１つまたは複数の第１の注入部を通して注入された不活性ガスから、プラズマを使用して発生させてもよい。
【００９２】
図２１および２２に示す実施形態において、蒸着反応器には、第１の部分１０、第２の部分２０および第３の部分３０、ならびに第１の部分と隣接する第４の部分を有するユニットモジュールを備える。しかしながら、これは説明のためだけに提示するものである。別の実施形態において、蒸着反応器は、第３の部分３０に隣接して配置された、追加の第４の部分（図示せず）をさらに備えることができる。この場合には、不活性ガスを注入するための前方部分が、ユニットモジュールの両端に位置しているので、ユニットモジュールに対する大気環境の影響、および反応物の漏洩を最小化することができる。さらに別の実施形態において、蒸着反応器は第４の部分４０を備えずに、第１の部分１０、第２の部分２０および第３の部分３０のみを備えることができる。この場合には、反応物の物理吸収層はフレキシブル基板８上に部分的に残されるので、複数の単一原子層を含む、ナノレイヤー（ｎａｎｏｌａｙｅｒ）をフレキシブル基板８の表面上に形成させてもよい。
【００９３】
図２１および２２を参照して説明した実施形態において、蒸着反応器のユニットモジュールには、第１の部分１０、第２の部分２０および第３の部分３０が配列されている。しかしながら、これは説明のためだけに提示するものである。すなわち、蒸着反応器のユニットモジュールは、本明細書において説明した実施形態のいずれかによる蒸着反応器のユニットモジュールに対応する構成を有してもよい。あるいは、蒸着反応器は、複数のユニットモジュールを備えることができる。
【００９４】
図２３は、さらに別の実施形態による、蒸着反応器の横断面図である。本発明の実施形態による２種類の蒸着反応器を組み合わせることによって、フレキシブル基板８の内表面上と外壁上に、薄膜を同時に形成してもよい。すなわち、この実施形態による蒸着反応器は、２つの本体３’および６’を備えることができる。一方の本体３’は、円筒の形状を有してもよく、薄膜が堆積されるフレキシブル基板８が本体３’のまわりに巻回されている間に、移動させてもよい。一方で、他方の本体６’は、穴を有する円筒の形状を有するか、または円筒の一部分の形状を有してもよい。本体３’は、本体６’の内表面上に配置され、フレキシブル基板８は、本体３’と本体６’との間の空間内で移動させてもよい。本体３’および６’のそれぞれの中に形成された、１つまたは複数の注入部および排出部を使用して、フレキシブル基板８の内表面上および外壁上に薄膜を同時に形成してもよい。
【００９５】
図２４Ａは、一実施形態による、蒸着反応器の分解斜視図である。図２４Ｂは、図２４Ａに示す蒸着反応器の縦断面図である。図２４Ａおよび２４Ｂは、図２１から２３を参照して説明したように、フレキシブル基板を巻回して移送する本体を有する、蒸着反応器の図である。蒸着反応器は、反応物を注入する注入部、不活性ガスを注入する注入部、排出部などを有する本体３’、および本体３’の両端部分を覆うように配置されたカバー４’および５’を備えることができる。この場合、反応物および不活性ガスの注入用または排出用の１つまたは複数の開口を、一方向のカバー５’に形成してもよい。カバー４’および５’の厚さｔ０を、約１から５ｍｍとしてもよい。
【００９６】
蒸着反応器は、本体３’の端部の両方を覆うカバー４’および５’の外側にそれぞれ配置されたエッジガイド４’’および５’’をさらに備えることができる。エッジガイド４’’および５’’は、フレキシブル基板を移送するように、フレキシブル基板の側面と接触させてもよい。エッジガイド４’’および５’’は、フレキシブル基板の本体３’およびカバー４’および５’よりも大きい直径を有するように構成してもよい。例えば、エッジガイド４’’および５’’の半径は、カバー４’および５’の半径と、約０．１から３ｍｍの差ｒ０を有してもよい。結果として、エッジガイド４’’および５’’によって移送されるフレキシブル基板は、本体３’と接触していない間に、本体３’に対して相対的に移動させてもよい。
【００９７】
図２５は、一実施形態による蒸着反応器を含む、蒸着装置の概略図である。本実施形態による蒸着装置は、排出部１１０、入口部１２０および出口部１３０を有するチャンバ１００内に、蒸着反応器１、１’、１’’および１’’’を配列することによって構成することができる。フレキシブル基板８は、ローラ１４０によって移送されて、入口部１２０を通ってチャンバ１００中に導入される。フレキシブル基板８は、チャンバ１００内の蒸着反応器１、１’、１’’および１’’’によって巻回されることによって移送される。この場合、第１の蒸着反応器１および第３の蒸着反応器１’’が、フレキシブル基板８の表面上に薄膜を堆積させるようにしてもよい。第２の蒸着反応器および第４の蒸着反応器１’および１’’’が、フレキシブル基板８の別の表面上に薄膜を堆積させるようにしてもよい。堆積が完了した後に、フレキシブル基板８を、出口部１３０を通ってチャンバ１００の外部へ移動させてもよい。
【００９８】
第１の蒸着反応器から第４の蒸着反応器１、１’、１’’および１’’’の本体は、約１００ｍｍの直径としてもよい。第１の蒸着反応器から第４の蒸着反応器１、１’、１’’および１’’’のそれぞれは、２つのユニットモジュールを備え、各ユニットモジュールは、ＴＭＡを原料前駆体として注入し、Ｈ２Ｏを反応前駆体として注入するように構成してもよい。ＴＭＡおよび／またはＨ２Ｏは、約１０から１００立法センチメートル毎分（ｓｃｃｍ）のＡｒバブリング法を使用して注入してもよい。チャンバ１００内の温度は、約５０から２５０℃とし、チャンバ１００内の圧力は、約５０ミリトル（０．６６×１０−５ＭＰａ）から約１気圧（０．１０１３ＭＰａ）にしてもよい。フレキシブル基板８は、約０．５ｍｍの厚さを有するポリカーボネート膜としてもよい。ローラ１４０によるフレキシブル基板８の移送速度は、毎分約１００から１０００ｍｍとしてもよい。
【００９９】
上記のように構成された蒸着装置を使用することによって、フレキシブル基板８が第１の蒸着反応器から第４の蒸着反応器１、１’、１’’および１’’’を通過する間に、Ａｌ２Ｏ３膜とＡＬＤ膜をそれぞれフレキシブル基板８の両表面に形成してもよい。この場合、Ａｌ２Ｏ３膜およびＡＬＤ膜の成長率は、フレキシブル基板８がユニットモジュールを通過する間に、約０．８から１．５Åである。蒸着反応器１、１’、１’’および１’’’のそれぞれが、２つのユニットモジュールを備えるので、薄膜の成長率は、フレキシブル基板８が蒸着反応器１、１’、１’’および１’’’を通過する間に、約１．６から３Åである。
【０１００】
図２５に示すような蒸着装置を使用すれば、より小型のチャンバ１００が、従来型のロールツーロール堆積システムのチャンバとして使用されるので、装置の設置面積を低減することができる。装置に含まれる蒸着反応器１、１’、１’’および１’’’の数、および／または蒸着反応器１、１’、１’’および１’’’のそれぞれに含まれるユニットモジュールの数は増大し、その結果として、装置の設置面積を増大させることなく形成される薄膜の厚さを増大させることができる。堆積は、フレキシブル基板８の両方の表面上で実施されるので、フレキシブル基板８にかかる応力を低減することができる。また、蒸着反応器およびフレキシブル基板８は互いに緊密に固着されるので、低い真空度または大気圧力（ＡＴＭ）のチャンバ１００を使用することができる。
【０１０１】
図２６は、別の実施形態による蒸着反応器を含む蒸着装置の概略図である。この蒸着装置は、互いに隣接して配置された複数のチャンバ１００、２００および３００を備えることができる。第１のチャンバ１００の出口部１３０を出るフレキシブル基板８は、第２のチャンバ２００の入口部に入る。第２のチャンバ２００の出口部２３０から出るフレキシブル基板８は、第３のチャンバ３００の入口部３２０に入る。第１のチャンバ１００および第３のチャンバ３００内に配置された１つまたは複数の蒸着反応器においては、ＴＭＡを原料前駆体として注入し、Ｈ２Ｏを反応前駆体として注入してもよい。他方、第２のチャンバ２００内に配置された１つまたは複数の蒸着反応器においては、ＴＥＭＡＴｉを原料前駆体として注入し、Ｈ２Ｏを反応前駆体として注入してもよい。
【０１０２】
結果として、フレキシブル基板８が第１のチャンバ１００および第３のチャンバ３００を通過する間に、フレキシブル基板８の両表面上にＡｌ２Ｏ３層を形成することができる。他方、フレキシブル基板８が第２のチャンバ２００を通過する間に、フレキシブル基板８の両表面上にＴｉＯ２層を形成してもよい。すなわち、フレキシブル基板８が蒸着装置全体を通過する間に、Ａｌ２Ｏ３／ＴｉＯ２／Ａｌ２Ｏ３として構成されたナノスケールの積層膜を形成することができる。フレキシブル基板８が蒸着反応器の各ユニットモジュールを通過する間のＡｌ２Ｏ３層の成長率は、約０．８から２．５Åとしてもよい。フレキシブル基板８が各蒸着反応器を通過する間のＡｌ２Ｏ３層の成長率は、約１．６から５．０Åとしてもよい。一方で、フレキシブル基板８が蒸着反応器の各ユニットモジュールを通過する間のＴｉＯ２層の成長率は、約１から５Åとしてもよい。フレキシブル基板８が各蒸着反応器を通過する間のＡｌ２Ｏ３層の成長率は、約２から１０Åとしてもよい。
【０１０３】
別の実施形態において、前述の実施形態による蒸着反応器を使用して、Ａｌｑ３（トリス（８−キノリノラト）アルミニウム（ｔｒｉｓ（８−ｈｙｄｒｏｘｙｑｕｉｎｏｌｉｎａｔｏ）ａｌｕｍｉｎｕｍ））層を形成してもよい。Ａｌｑ３層は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）ディスプレイ装置などに使用される層としてもよい。Ａｌｑ３層を形成するのが望ましい場合には、蒸着装置のチャンバは、約１００から３５０℃に加熱してもよい。例えば、チャンバの温度は約２５０℃にしてもよい。チャンバの壁が加熱されるので、分子凝縮（ｍｏｌｅｃｕｌｅ  ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ）を防止することができる。気相において堆積させようとする反応性分子は、液体供給システム（ＬＤＳ）または昇華器（ｓｕｂｌｉｍｅｒ）を介して、チャンバを通って搬送ガス（例えば、アルゴン）で搬送される。チャンバの基礎圧力は約１０（１．３３×１０−３ＭＰａ）から４Ｔｏｒｒ（５．３３×１０−４ＭＰａ）であり、チャンバの作動圧力は約１０ｍＴｏｒｒ（１．３３×１０−６ＭＰａ）から約１Ｔｏｒｒ（１．３３×１０−４ＭＰａ）である。
【０１０４】
この実施形態による蒸着反応器を使用してＡｌｑ３層を形成する工程は次のとおりである。最初に、シード分子層を、堆積させようとする基板の表面にＴＭＡを注入することによって形成してもよい。ＴＭＡの注入時間は、蒸着反応器のパラメータおよび／または基板と蒸着反応器の相対移動速度を制御することによって、約１０から５０ミリ秒に調整してもよい。結果として、基板の表面上に、（ＣＨ３）２−Ａｌ−を共有結合させてもよい。
【０１０５】
その後に、シード分子層が形成された後に、基板上に８−ヒドロキシキノリン（Ｃ９Ｈ７ＮＯ）を注入してもよい。８−ヒドロキシキノリンの注入時間は、約２０から１００ミリ秒に調整してもよい。８−ヒドロキシキノリンの２つの分子が、シード分子の（ＣＨ３）配位子（ｌｉｇａｎｄ）を置換して、基板の表面上にＡｌ（Ｃ９Ｈ６ＮＯ）２を形成する。結果として、基板の表面が（Ｃ９Ｈ６ＮＯ）で覆われる。表面は、Ａｌｑ３と同じ配位子のために、Ａｌｑ３と非常に親和性となる。余分の８−ヒドロキシキノリン分子は、不活性ガスを使用するスキミング工程によって除去してもよい。
【０１０６】
その後に、有機層を形成するためのＡｌｑ３分子は、基板の表面に注入してもよい。Ａｌｑ３分子は、気相状態で注入してもよい。Ａｌｑ３分子の注入工程は、所望の厚さの層が得られるまで、反復して実施してもよい。その後に、形成された有機層をプラズマ中で後処理する工程が実施される。この場合、ＮＨ３などから発生した遠隔プラズマを使用して、アミン基を、基板の表面上の反応基として形成してもよい。例えば、基板を、約１０ミリ秒から１秒の間、ＮＨ３遠隔プラズマに曝してもよい。
【０１０７】
その後に、ＴＭＡを、基板上に形成された有機層の表面上に注入してもよい。例えば、ＴＭＡの注入時間は、約１０から５０ミリ秒に調整してもよい。上記の工程は、１つまたは複数のＡｌｑ３層を得るように、必要に応じて反復して実施してもよい。Ａｌｑ３層の形成に関係して、記述した工程およびパラメータは、説明のためだけに提示するものである。すなわち、Ａｌｑ３層の形成工程は、この明細書に記載されていない改変された実施形態によって実施してもよい。
【０１０８】
この工程を、本明細書においては、本発明の実施形態による蒸着反応器を使用して、管の内壁の曲面上、管の外壁上、フレキシブル基板の前面上、フレキシブル基板の背面上、またはフレキシブル基板の両面上に、形成される薄膜について記述して、例示的に説明した。しかしながら、本発明の実施形態による薄膜を形成するための蒸着反応器および方法を使用して堆積を実施することができる表面は、この明細書に記載されたものに限定されるものではなく、また、本発明の実施形態は、非平坦表面上の薄膜を可能にするように適用してもよい。
【０１０９】
本発明を、特定の例示的実施形態に関係して説明したが、本発明は開示した実施形態に限定されるものではなく、逆に、添付の特許請求の範囲の趣旨と範囲内に含まれる様々な改変および等価な構成ならびにそれらの均等物を範囲に含めるものとすることを理解されたい。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４Ａ】
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【図２４Ｂ】
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【図２５】
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【図２６】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年4月2日(2012.4.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円孤の第１の位置に第１の凹部が形成された第１の部分であって、前記第１の凹部は、第１の物質を前記第１の凹部中に注入するための少なくとも１つの第１の注入部に連通可能に接続されている第１の部分と、
前記第１の部分に隣接して、前記円弧の第２の位置に配置された第２の部分であって、前記第１の凹部と連通可能に接続された第２の凹部が形成されている第２の部分と、
前記第２の部分と隣接して、前記円弧の第３の位置に配置された第３の部分であって、前記第２の凹部と連通可能に接続された第３の凹部、および蒸着反応器から前記第１の物質を排出するための排出部が形成されたものである第３の部分とを備えることを特徴とする蒸着反応器。
【請求項２】
前記円弧の第４の位置に配置された第４の部分であって、不活性ガスを注入するための少なくとも１つの第２の注入部に接続された第４の部分をさらに備え、
前記排出部は前記蒸着反応器から前記不活性ガスをさらに排出することを特徴とする請求項１に記載の蒸着反応器。
【請求項３】
前記不活性ガスは、Ｎ２、ＡｒおよびＨｅからなる群から選択される、１種または２種以上のガスを含むことを特徴とする請求項２に記載の蒸着反応器。
【請求項４】
円筒の形状を少なくとも部分的に有する本体をさらに備え、
前記第１の部分から前記第３の部分は、前記本体の表面上に形成されるとともに、前記本体の周囲に沿って配列され、
前記蒸着反応器は、曲面を有する基板を前記蒸着反応器に取り付けた状態で回転するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸着反応器。
【請求項５】
貫通穴を有する円筒の形状を少なくとも部分的に有する本体をさらに備え、
前記第１の部分から前記第３の部分は、前記貫通穴の表面上に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の蒸着反応器。
【請求項６】
前記第１の物質は、原料前駆体、反応前駆体、不活性ガス、反応物ガスまたはそれらの混合物からなる群から選択される１種または２種以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の蒸着反応器。
【請求項７】
前記第１の凹部、前記第２の凹部および前記第３の凹部は順に接続されており、
空隙が、前記少なくとも１つの第１の注入部に連通可能に接続されているとともに、
前記蒸着反応器は、前記空隙内の前記第１の物質に電圧をかけることによって前記第１の物質のラジカルを発生させるための複数の電極を備えることを特徴とする請求項１に記載の蒸着反応器。
【請求項８】
前記第１の部分に隣接して前記円弧の第５の位置に配置された第５の部分であって、前記第１の凹部と連通可能に接続された第５の凹部が形成された第５の部分と、
前記第５の部分に隣接して前記円弧の第６の位置に配置された第６の部分であって、前記第５の凹部と連通可能に接続された第６の凹部と、第２の物質を前記第６の凹部に注入するための少なくとも１つの第３の注入部とが形成された第６の部分と
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の蒸着反応器。
【請求項９】
前記第２の物質は、原料前駆体、反応前駆体、不活性ガス、反応物ガスまたはそれらの混合物からなる群から選択される１種または２種以上のガスを含むことを特徴とする請求項８に記載の蒸着反応器。
【請求項１０】
前記第６の凹部、前記第５の凹部、前記第１の凹部、前記第２の凹部および前記第３の凹部は順に接続されていることを特徴とする請求項８に記載の蒸着反応器。
【請求項１１】
空隙が、前記少なくとも１つの第３の注入部に連通可能に接続されているとともに、
前記蒸着反応器は、前記空隙内の前記第２の物質に電圧をかけることによって前記第２の物質のラジカルを発生させるための複数の電極を備えることを特徴とする請求項８に記載の蒸着反応器。
【請求項１２】
前記第３の部分に隣接して、前記円弧の第５の位置に配置された第５の部分であって、前記第３の凹部と連通可能に接続された第５の凹部が形成された第５の部分と、
前記第５の部分に隣接して、前記円弧の第６の位置に配置された第６の部分であって、前記第５の凹部と連通可能に接続された第６の凹部と、第２の物質を前記第６の凹部に注入するための少なくとも１つの第３の注入部とが形成された第６の部分と
をさらに備え、
前記第２の物質は、原料前駆体、反応前駆体、不活性ガス、反応物ガスまたはそれらの混合物からなる群から選択される１種または２種以上のガスを含み、
前記第１の凹部、前記第２の凹部、前記第３の凹部、前記第５の凹部および前記第６の凹部は順に接続され、
空隙が、前記少なくとも１つの第３の注入部に連通可能に接続されているとともに、
前記蒸着反応器は、前記空隙内の前記第２の物質に電圧をかけることによって前記第２の物質のラジカルを発生させるための複数の電極を備えることを特徴とする請求項１に記載の蒸着反応器。
【請求項１３】
曲面上に薄膜を形成する方法であって、
円の孤に沿って配列された、第１の部分、第２の部分および第３の部分を備える蒸着反応器を設けるステップと、
少なくとも１つの第１の注入部を介して第１の物質を供給することによって、前記第１の部分に形成された第１の凹部に前記第１の物質を充填するステップと、
前記第１の凹部を介して、前記第２の部分に形成された第２の凹部に前記第１の物質を受け入れるステップであって、前記第２の部分は前記第１の部分に隣接して配置されているステップと、
前記第２の凹部を介して、前記第３の部分に形成された第３の凹部に前記第１の物質を受け入れるステップであって、前記第３の部分は前記第２の部分に隣接して配置されているステップと、
前記第３の部分に形成された排出部を介して、前記第３の凹部内の前記第１の物質を排出するステップと、
前記第１の凹部、前記第２の凹部および前記第３の凹部を横切って前記曲面を移動させるステップと
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１４】
前記蒸着反応器と前記曲面との間に不活性ガスを注入するステップと、
前記排出部を介して前記不活性ガスを排出するステップと
をさらに含み、
前記不活性ガスは、Ｎ２、ＡｒおよびＨｅからなる群から選択される１種または２種以上を含み、
前記第１の物質は、原料前駆体、反応前駆体、不活性ガス、反応物ガスまたはそれらの混合物からなる群から選択される１種または２種以上のガスを含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの第１の注入部に連通可能に接続された空隙内の複数の電極に電圧をかけて、前記第１の物質のラジカルを発生させるステップをさらに含むことを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【国際調査報告】
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