(57)【要約】【課題】可動基板ホルダに取付けられた基板上に薄膜を作成する方法および装置を開示する。堆積チャンバ内で、基板は一連の専用の堆積ゾーンを通過し、少なくとも２つの異なる反応物質で表面反応が繰り返される。反応物質は、ガス供給システムから専用の排気ゾーンに送られる。該システムは、基板の通過を調整するよう時間設定された高速弁を有し、それにより、反応ガスは堆積ゾーンに繰り返し注入される。専用の堆積ゾーンは、専用の排気ゾーンによって区切られ、該排気ゾーンは、排気ガス中に異なる反応化学種が混合することを最小化するか解消するために分離した通路に沿って反応ガスを指向させる。その結果、排気システム内の堆積が減少する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の前駆物質領域を有し、前記前駆物質領域のそれぞれは、１つまたは複数の排気ゾーンで区切られた１つまたは複数の吸気ゾーンを有する、チャンバ部と、
前記チャンバ部に近接して配置され、基板を前記前駆物質領域に周期的に通過させる基板ホルダと、を備え、
基板を前記前駆物質領域の前記吸気ゾーンに通過させることにより、前記前駆物質領域に対応した堆積ゾーンを形成し、
隣接する前駆物質領域に対応した堆積ゾーンは、前記チャンバ部と前記基板ホルダとの間に形成されたギャップによって分離し、前記ギャップは前記排気ゾーンよりも低いガスコンダクタンスを有し、
前記前駆物質領域のそれぞれに関し、前記吸気ゾーンは前記堆積ゾーン内に前駆物質ガスを注入するためのものであり、前記排気ゾーンは前記堆積ゾーンから過剰な前駆物質ガスおよび／または反応副生成物を排気するためのものであり、前記排気ゾーンは前記堆積ゾーンよりも高いガスコンダクタンスを有し、前記ギャップおよび前記排気ゾーンは、前記前駆物質ガスの他の前駆物質領域へのクロス流動を抑制するように配置されていることを特徴とするＡＬＤ装置。
【請求項２】
前記過剰な前駆物質ガスおよび／または反応副生成物は、主に遷移流および／または分子流で、前記排気ゾーンから排気されることを特徴とする請求項１のＡＬＤ装置。
【請求項３】
基板はどれも互いに隣接する前駆物質領域に対応した複数の堆積ゾーンを同時に形成できないように、隣接する前駆物質領域に対応した前記吸気ゾーン同士は十分に分離していることを特徴とする請求項１のＡＬＤ装置。
【請求項４】
前記前駆物質領域は直線配列にしたがい配置され、前記基板ホルダは直線的に前記基板を移動させることを特徴とする請求項１のＡＬＤ装置。
【請求項５】
前記前駆物質領域は円環状に配列したがい配置され、前記基板ホルダは円環的に前記基板を移動させることを特徴とする請求項１のＡＬＤ装置。
【請求項６】
前記基板ホルダは単一の面内に前記基板を保持することを特徴とする請求項５のＡＬＤ装置。
【請求項７】
前記基板ホルダは円筒の周辺部に沿って前記基板を保持することを特徴とする請求項５のＡＬＤ装置。
【請求項８】
前記排気ゾーンと結合した排気路をさらに備え、種々の前駆物質ガスが分離された排気路を通じて排気されることを特徴とする請求項１のＡＬＤ装置。
【請求項９】
如何なるパージ吸気ゾーンも備えないことを特徴とする請求項１のＡＬＤ装置。
【請求項１０】
隣接する前駆物質領域の間に配置されたパージ吸気ゾーンをさらに備える請求項１のＡＬＤ装置。
【請求項１１】
前記前駆物質領域のそれぞれは、単一の前駆物質ガス専用に用いられることを特徴とする請求項１のＡＬＤ装置。
【請求項１２】
前記前駆物質ガスのパルス注入用に、前記吸気ゾーンに結合した弁をさらに備えることを特徴とする請求項１のＡＬＤ装置。
【請求項１３】
前記前駆物質領域のそれぞれに対して、前記排気ゾーンは前記吸気ゾーンを完全に囲んだ境界が形成していることを特徴とする請求項１のＡＬＤ装置。
【請求項１４】
中央軸の周りに円環状に配列された複数の前駆物質領域を有し、その前駆物質領域のそれぞれは、１つまたは複数の排気ゾーンによって区切られた１つまたは複数の吸気ゾーンを有する、チャンバ部と、
前記チャンバ部に近接して位置した回転可能な基板ホルダと、を備え、
前記基板ホルダを回転させて、基板を前記前駆物質領域に周期的に通過させ、基板を前駆物質領域の前記吸気ゾーンを通過させることにより、前記前駆物質領域に対応した堆積ソーンを形成し、
隣接する前駆物質領域に対応した堆積ゾーンは、前記チャンバ部と前記基板ホルダとの間に形成されたギャップによって分離され、前記ギャップは前記排気ゾーンよりも低いガスコンダクタンスを有し、
前記前駆物質領域のそれぞれに関し、前記吸気ゾーンは前記堆積ゾーン内に前駆物質ガスを注入するためのものであり、前記排気ゾーンは前記堆積ゾーンから過剰な前駆物質ガスおよび／または反応副生成物を排気するためのものであり、前記排気ゾーンは前記堆積ゾーンよりも高いガスコンダクタンスを有し、前記ギャップおよび前記排気ゾーンは、前記前駆物質ガスの他の前駆物質領域へのクロス流動を抑制するように配置されていることを特徴とするＡＬＤ装置。
【請求項１５】
前記過剰な前駆物質ガスおよび／または反応副生成物は、主に遷移流および／または分子流で、前記堆積ゾーンから前記排気ゾーン内に排気されることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項１６】
基板はどれも互いに隣接する前駆物質領域に対応した複数の堆積ゾーンを同時に形成できないように、隣接する前駆物質領域に対応した前記吸気ゾーンは十分に分離されていることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項１７】
前記排気ゾーンと結合した排気路をさらに備え、種々の前駆物質ガスが分離された排気路を通じて排気されることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項１８】
前記前駆物質領域は、それぞれ１つの前駆物質ガス専用に用いられることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項１９】
前記吸気ゾーンおよび排気ゾーンは、半径方向に沿って延設されていることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項２０】
前記排気ゾーンの接線方向の幅は前記吸気ゾーンよりも広いことを特徴とする請求項１９のＡＬＤ装置。
【請求項２１】
前記前駆物質ガスのパルス注入用に、前記吸気ゾーンに結合した弁をさらに備えることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項２２】
前記前駆物質領域のそれぞれに対して、前記排気ゾーンは前記吸気ゾーンを完全に囲んだ境界を形成していることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項２３】
少なくとも１つの前駆物質領域に対して、少なくとも２つの成分ガスを有するガスを注入するための少なくとも１つの弁をさらに備えることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項２４】
前記成分ガスは、前駆物質ガスと触媒とを含むことを特徴とする請求項２３のＡＬＤ装置。
【請求項２５】
前記成分ガスは、前駆物質ガスとプラズマを維持する（plasma sustaining）ガスとを含むことを特徴とする請求項２３のＡＬＤ装置。
【請求項２６】
少なくとも１つの前駆物質領域に対して、前記堆積ゾーンにガスと注入するための少なくとも２つの弁をさらに備えることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項２７】
前記弁の少なくとも２つは、前記前駆物質領域を通じて前記基板に交互のサイクルで同一のガスを注入することを特徴とする請求項２６のＡＬＤ装置。
【請求項２８】
前記弁の少なくとも２つは、前記前駆物質領域を通じて前記基板に同一のサイクルで同一のガスを注入することを特徴とする請求項２６のＡＬＤ装置。
【請求項２９】
前記弁の少なくとも１つが、前記前駆物質を注入し、前記弁の他の少なくとも１つが、触媒ガスを注入することを特徴とする請求項２６のＡＬＤ装置。
【請求項３０】
前記弁の少なくとも１つが、前記前駆物質を注入し、前記弁の他の少なくとも１つが、プラズマを維持する（plasma sustaining）ガスを注入することを特徴とする請求項２６のＡＬＤ装置。
【請求項３１】
少なくとも１つの前駆物質領域に対して、その前駆物質領域内にプラズマを継続的に維持するガスを注入するための少なくとも１つの弁をさらに備える請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項３２】
如何なるパージ吸気ゾーンも備えないことを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項３３】
隣接する前駆物質領域の間に配置されたパージ吸気ゾーンをさらに備えることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項３４】
前記ギャップは、約２．５４ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項３５】
前記ギャップは、約０．５０８ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項３６】
前記ギャップは、約０．１２７ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項３７】
前記チャンバ部と前記基板の表面との間の凹部のギャップは、約０．５０８ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項３８】
前記チャンバ部と前記基板の表面との間の凹部のギャップは、０．０２５４〜０．５０８ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項３９】
前記基板ホルダは、基板を収容する凹部を有することを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項４０】
前記凹部は、前記吸気ゾーンから前記基板に向かって前記前駆物質ガスを引き寄せるための真空容積部分を提供することを特徴とする請求項３９のＡＬＤ装置。
【請求項４１】
半径方向に沿って前駆物質ガスのクロス流を制限するハブをさらに備えることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項４２】
前記基板ホルダは、０．５〜３０００ｒｐｍの速度で回転することを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項４３】
前記基板ホルダは、３０〜１０００ｒｐｍの速度で回転することを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項４４】
前記基板ホルダは、毎秒０．２５〜１０００ＡＬＤサイクルを終了するのに十分な速度で回転することを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項４５】
前記基板ホルダは、毎秒１〜１００ＡＬＤサイクルを終了するのに十分な速度で回転することを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項４６】
前記基板ホルダは、毎秒１〜１０ＡＬＤサイクルを終了するのに十分な速度で回転することを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項４７】
前記基板ホルダが１回転する毎に、１ＡＬＤサイクルが完了することを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項４８】
前記基板ホルダが１回転する毎に、２またはそれ以上のＡＬＤサイクルが完了することを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項４９】
前記基板ホルダは、毎分１〜１０００ｎｍの堆積速度を達成するのに十分な速度で回転することを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項５０】
前記基板ホルダは、毎分５〜１００ｎｍの堆積速度を達成するのに十分な速度で回転することを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項５１】
種々の前駆物質領域を異なる温度で保持するヒータをさらに備えることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項５２】
複数の前記前駆物質領域は、少なくとも３つの異なる前駆物質ガス専用に用いられることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項５３】
前記堆積ゾーンから残留物を除去するために、前記基板ホルダは、前記基板の間に凹部を有することを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項５４】
前記基板ホルダを取り出し、および、装填するための少なくとも１つのロードロック領域を備えることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項５５】
前記前駆物質ガスの少なくとも１つが励起プラズマであることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項５６】
前記ギャップを調整する詰め金をさらに備えることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項５７】
前記ギャップを調整するエッジ副尺をさらに備えることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項５８】
前記ギャップをモニタする光干渉装置をさらに備えることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項５９】
前記ギャップをモニタ、かつ／または調整する機構装置をさらに備えることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項６０】
前記ＡＬＤ装置によるＡＬＤ堆積を容易に測定するための測定ウィンドウをさらに備えることを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項６１】
前記基板が前記吸気ゾーンを通過すると、前記吸気ゾーンは、前記基板の表面の単分子層の飽和を達成するのに適した圧力と流動で、かつパルス状で間欠的に前記前駆物質ガスを注入することを特徴とする請求項１４のＡＬＤ装置。
【請求項６２】
少なくとも２つの前駆物質領域に基板を通過させるステップと、
基板を少なくとも２つの前駆物質領域に通過させる前記ステップを周期的に繰り返すステップと、を含み、
前記少なくとも２つの前駆物質領域に基板を通過させるステップにおいて、それぞれの前駆物質領域を前記基板が通過する間に、  
前記基板を１つまたは複数の吸気ゾーンを通過させることにより、堆積ゾーンを形成させ、
前記吸気ゾーンから前記堆積ゾーン内に前駆物質ガスを注入し、
前記堆積ゾーンよりも高いガスコンダクタンスを有し、かつ前記吸気ゾーンを区切る１つまたは複数の排気ゾーンを介して、前記堆積ゾーンから過剰な前駆物質ガスおよび／または反応副生成物が排気し、
前記排気ゾーンと、前記堆積ゾーンの周りにギャップとを配置することによって、前記前駆物質ガスの他の前駆物質領域へのクロス流動を制限すること、
を特徴とする基板へのＡＬＤ堆積方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、３５ＵＳＣ１１９（ｅ）に基づき、２００４年１０月４日に出願した米国特許仮出願第６０／６１６，１６７号「Multi-Zone Atomic Layer Deposition Apparatus and Method」および２００５年９月３０日に出願した米国特許出願第１１／ｘｘｘ，ｘｘｘ号「Multi-Zone Atomic Layer Deposition Apparatus and Method」の優先権を主張し、これらの全文が参照によって本願に援用されるものとする。
【０００２】
本発明は、概して薄膜堆積装置および方法に関する。より詳細には、原子層堆積装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
薄膜は、一般にスパッタリングなどの物理蒸着法（ＰＶＤ）プロセスまたは化学気相蒸着法（ＣＶＤ）プロセスによって、半導体基板上に堆積される。しかし、今日の半導体設計で行われているような、基板表面がかなり段差（たとえば、狭く、深い高アスペクト比構造）を有し、かつ、構造体の上部に形成された開口部が小さい場合には、ＰＶＤおよびＣＶＤ法で堆積した薄膜には、欠陥のある段差が形成される可能性がある。さらに、ＣＶＤ法は比較的高温で使用するため、製造するデバイスに悪影響を与える恐れがある。そして、磁気記録システムで使用される読み込み／書き込みヘッドなどに応用する場合には、薄膜の厚みの正確な制御およびピンホールのない品質が要求される。さらに、半導体デバイスが小型化するにつれ、要求される膜は薄くなり、より正確な膜厚制御が必要となる。それゆえ、ＰＶＤおよびＣＶＤ法は適切に膜を堆積するためには不十分となり、歩留まり損失を生じ、また、極端な場合には機能的なデバイスを作成することができなくなる。半導体技術がプロセスの形状の限界に向かって押し進むにつれて、ＰＶＤおよびＣＶＤプロセスに代わる、様々な用途に対応したプロセスが望まれている。
【０００４】
原子層堆積（ＡＬＤ）は、ＰＶＤおよびＣＶＤ法に関する課題を解決するための最も主流な候補である。ＡＬＤでは、自己制御式化学反応を同時に繰り返すことにより、薄膜の材料は本質的に１層の原子層に成長する。従来のＡＬＤ方法において、反応物、いわゆる前駆物質は、基板を含む反応体に個別に注入される。前駆物質は基板表面で順番に反応して、対象となる元素または化合物を堆積させる。典型的なシステムおいて、第１の前駆物質は基板表面の利用可能な位置に単分子層として吸着される。次いで、反応チャンバは過剰な第１の前駆物質を取り除き、第２の前駆物質が導入される。第２の前駆物質は、基板表面に付着した第１の前駆物質と反応して、その反応の結果、基板上に（すなわち、基板の表面に沿って）対象の材料が基板の表面形状にしたがって堆積する。過剰な第２の前駆物質および反応副生成物は取り除かれる。このサイクルは繰り返すことができ、その場合は、新たに堆積した層に第１の前駆物質を吸着させることから始める。次いで、対象の層は所望の厚みに成長することが可能となる。
【０００５】
しかし、従来のＡＬＤ装置には多くの短所がある。例えば、Suntola等の米国特許第４，０５８，４３０号は、概して、排気ゾーンで分離された、種々の反応ガスが連続的に供給されるゾーンを回転ディスク保持基板が通過するＡＬＤ機器に関する。この装置は、反応ガスおよび反応副生成物を適切に分離していないため、Suntola等の米国特許第４，３８９，９７３号に記載しているような低品位特性の堆積となってしまう。この２番目の特許において、連続的なパージフローおよび前駆物質の間欠的な導入によって、初期の設計は改善されている。反応物および副生成物は、互いに混合しあうこと（cross mixing）が低減するような方法でパージガスによって掃引および排出される。このパージガスは、気相において前駆物質の交雑な混合に対する効果的な拡散バリアとして機能する。しかし、このアプローチでは、材料は反応チャンバの壁にも堆積し、いくつかの不具合を引き起こす。例えば、反応物を効果的に除去（パージ）するには数秒かかるため、サイクル時間が長くなる。さらに、不適切なパージが、ＣＶＤの反応動作および反応副生成物に影響を与え、劣った特性の膜が作成される恐れが生じる。また、排気流は下流でも混合して、ＣＶＤのバキュームポンプの動作に影響を与え、ポンプを早期に故障させる恐れがある。最後の例として、チャンバの壁がコーティングされ、これらが潜在的なパーティクル源となり、さらにはチャンバの熱伝導特性に影響を与えてしまう。
【０００６】
より最近のアプローチでは、入力および出力ガスフローを同期させるように調節して、ガスの入出力をより迅速にすることによって処理能力を向上させること（Sneh等の米国特許第６，５４０，８３８号）、プラズマを反応チャンバに導入して、前駆物質の反応度を高めること（Chiang等の米国特許第６，５６９，５０１号）、ゲート弁を用いて異なる複数の経路への前方のラインからの排気を抑制することによって、真空ポンプ内への悪影響を及ぼすＣＶＤ堆積を低減させること（Campbell等の米国特許出願第６，７１６，２８４）が挙げられる。しかし、これらのアプローチは、何れも産業における現行の処理能力要求に十分に対応していない。また、同時に、廃棄物管理における所有者のコスト負担の低減、長期の保守間隔、広範囲の化学作用をサポート可能なフレキシブルなプラットフォーム上の前駆物質の効率的な使用を備えていない。
【０００７】
Suntola等の第１のアプローチ（米国特許第４，０５８，４３０号）を連想させるプラズマの励起（Shin、Cheol Ho等の米国特許公報２００４００８２１７１号）に基づく別の試みにおいて、プラズマで励起された反応チャンバは、排気がディスクの外側エッジに沿って起こる状態で、ガスホルダ上のハウジングの上エッジに搭載されたアレイ状のガススプレーユニットを有する回転ディスク基板ホルダを備えている。この場合、単一のチャンバ内でのプロセスにおいて、それぞれの前駆物質がパージガスカーテン（拡散バリア）を形成して、前駆物質化学種の分離を保持する。この場合、ＡＬＤチャンバ内の所与の堆積サブ容量内に複数の化学種（前駆物質＋パージガス）が存在する。これにより、前駆物質が希釈され、効率が低下する。さらに、このシステムは、容量ポンプ内で潜在的に堆積速度を上げる共通排気路も有しており、これにより、ポンプが汚染されやすくなっている。最後に、チャンバ内で混合させる要素として効率的に機能する、回転基板ホルダによるガスカーテンを用いると、システムの回転速度は極度に制限され、サイクル速度（処理能力）は比較的低くなってしまう。
【０００８】
ごく最近のYudovskyによる米国特許第６，８２１，５６３号は、回転基板ホルダと共に複数の隣接したガス吸気口および真空ポートを備えた堆積システムに関するものであり、この回転基板ホルダはSuntola等（米国特許第４，０５８，４３０号）の初期のシステムに類似している。このシステムにおいて、前駆物質間の分離はパージガスの能動的な使用によって行われ、前駆物質ガスの分離が保持されている。すなわち、パージガスは、前駆物質間に存在する反応チャンバに能動的に導入され、その結果、共通排気路に向かって粘性流として流動し、チャンバから過剰な前駆物質を分離かつ除去する拡散バリアを形成する。しかし、システムが粘性のない流動状態で動作した場合には、パージガスは前駆物質のクロス流動および共有排気路の逆流を防止できず、その結果、ＣＶＤが過剰に動作する恐れがある。このアプローチの他の短所としては、パージガスが前駆物質を希釈することによって堆積プロセスを遅延させ、前駆物質の使用効率を悪くし、膜の特性を潜在的に劣化させてしまうことである。そして、使用しているパージガスの圧力／流動が相当量に達しない場合には、すなわち、システムが粘着流動状態で動作しない場合には、共有真空／排気ラインが、逆流する前駆物質が隣接する吸気口ゾーンに入るための経路をとなってしまう。さらに、共有排気路は、早期にポンプを故障させ得る重大なＣＶＤ堆積の領域となる可能性がある。
【０００９】
Sferlazzo（米国特許公報第２００４０１８７７８４号）による他の最近のアプローチは、内部チャンバ壁の境界と、パージガスおよび／または移動シールを用いて他の領域から隔離された継続流動ゾーンとを組み合わせることによって、前駆物質ゾーンを隔離させるシステムに関するものである。さらに、所望の真空度までポンプで吸い上げられた、すべてのゾーンに隣接した共有領域が存在する。このアプローチの短所は、前駆物質が共有領域に漏れ出してしまうため、共有領域がＣＶＤのような堆積領域として機能してしまうことである。さらに、パージガスを再び広範に使用することにより、前駆物質を希釈して、処理能力を下げ、前駆物質の利用率を低下させてしまう。移動シールを使用することによって、回転速度が抑制され、パーティクルの生成および保守上の問題を引き起こす恐れがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
したがって、好ましくは、高い収率と、高い清浄度と、高い化学上の利用性と、改善された廃棄物管理性と、より良好なプロセス管理性とを有する改善されたＡＬＤシステムが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
１つの態様において、本発明は、チャンバ内に配置された可動基板ホルダと共に、大きな体積を有する専用排気ゾーンによって分離された小さな体積を有する一連の専用の前駆物質堆積ゾーンを使用することによって、先行技術における制約を克服している。チャンバの内部壁および基板ホルダによって小さなギャップが形成される。そのギャップは、所与の専用堆積ゾーン内の基板に渡って所与の前駆物質ガスが流通させるが、その堆積ゾーンから他の専用のゾーン内へ種々の前駆物質および／または反応副生成物の流動を抑制するように働く。通常、システム内部は漏れを保証していないが、高レベルの前駆物質分離を実現し、高い堆積速度で高品質のＡＬＤ膜を作成可能なプラットフォームとなる。
【００１２】
基板が基板ホルダによって前駆物質吸気ゾーン内に移動すると、前駆物質ガスが注入され、大きな体積を有する専用排気ゾーンに向かい、かつ基板に渡って流動する。そして、堆積ゾーンが作成される。堆積ゾーンは所与の前駆物質吸気ゾーン専用のため、すなわち、１つの前駆物質のみ導入するので、ゾーンから過剰な前駆物質を除去する必要がない。排気ゾーンは大きな体積を有するため、基板が次の前駆物質ガスに対応する堆積ゾーンに移動した場合には、堆積ゾーンでの過剰な前駆物質および反応副生成物の圧力は非常に小さくなる。前駆物質／副生成物の圧力が低く、効率よく排気され、ギャップ、ディスクハブなどにより流動が抑制されるため、前駆物質の大部分は、１つの前駆物質領域から他の前駆物質領域に到達できない。このアプローチにより、堆積ゾーンから前駆物質を明白に（explicit）パージする必要がなくなり、サイクル速度が改善される。しかしながら、隣接する排気ゾーンの間でパージを行えば、追加の拡散バリアが生成され、専用の堆積および排気ゾーン内への所与の前駆物質の流動を抑制することができる。現在市販中の高速弁を使用して、前駆物質の供給タイミングを設定して注入すれば、システムのガス管理、清浄度、速度が全体的に改善される。前駆物質吸気ゾーンでも圧力を通常１ｔｏｒｒオーダ未満に保持することにより、パーティクルが顕著に移動しなくなる。そのため、基板の清浄度がさらに高まる。チャンバおよび／または基板が十分に清潔でない場合には、排気ゾーン間で明白なパージを行えば、これらのゾーンは高圧となり、基板へ有害な粒子が移動する恐れがある。
【００１３】
本発明の様々な態様を以下に示す。前駆物質反応物は、基板の表面で反応する場合を除き、（専用の前駆物質堆積ゾーンによって）分離されていることが望ましい。小さな体積を有する専用の堆積ゾーンを用いることにより、効率、清浄度、速度が改善される。比較的低い圧力のシステム内にガスをパルス状で間欠的に導入させることで、システム内に導入されるガスの量を抑え、ガスは必要なところへ急速に移動する。最後の例としては、高いガスコンダクタンスおよび高いポンプ速度で大きな体積の排気ガスを使用することにより、過剰な前駆物質および反応副生成物を効率よく除去する。
【００１４】
１つの設計において、基板ホルダは基板を収納するための凹部を有している。この凹部は、チャンバの内部壁と基板ホルダの凹部以外の箇所とのギャップを狭く保持するように設けられ、隣接する堆積ゾーンの間の前駆物質ガスの流動を抑制している。所与の凹部が、基板が内部に設置された状態で所与の前駆物質吸気ゾーンに近接すると、所与の前駆物質ガスが注入され、基板に吸着する。この時、堆積ゾーンが形成される。１つまたは複数の基板がホルダのそれぞれの凹部内に配置され、一連の前駆物質吸気ゾーンおよび排気ゾーンを通過する。すると、第１の前駆物質は第１の堆積ゾーン内の基板表面に吸着し、過剰な第１の前駆物質の大部分が第１の排気ゾーン内で除去され、第２の前駆物質が第２の堆積ゾーン内で基板に吸着した第１の前駆物質と反応する。その結果、所望の材料の基板上に堆積が形成され、第２の排気ゾーンで過剰な第２の前駆物質と関連する副生成物とが除去される。第３、第４などの専用堆積ゾーンおよび関連した排気ゾーンを設ければ、より高レベルの反応システムを実現することができる。
【００１５】
本発明による構造は、従来のＡＬＤ装置を超える有意な利点を提供している。例えば、前駆物質ガスを、前駆物質吸気ゾーンと基板ホルダとの間に形成された小さな専用の堆積ゾーン内で基板上を流通させる。望ましくは、小さな体積の堆積ゾーンによって、前駆物質の過剰な使用を減らし、排気する材料の量を減少させる。同様に、体積ゾーンが専用のため、１つの前駆物質が主に存在して、基板以外の堆積ゾーンの壁に前駆物質が沈殿しないため、前駆物質の利用性が改善される。さらに、少量の前駆物質が堆積ゾーンを適切に「加圧」しなくてはならないため、関連する排気ゾーンによって過剰な前駆物質および副生成物をより簡単に除去することができる。これにより、非常に低圧のために以前はＡＬＤに不適当または望ましくなかった前駆物質でさえ問題無く使用することができる。なぜならば、システム内の（例えば、パージバス以外のガス、またはキャリアガスの）背圧が非常に低く、希釈されないためであり、さらに堆積容器が非常に小さいからである。
【００１６】
比較的大きな体積の排気ゾーンにより、高いガスコンダクタンスを有する高い真空度のリザーバが存在する。基板が所与の前駆物質吸気ゾーンに隣接した専用の排気ゾーン内に移動したときに、このリザーバは効率的に過剰な前駆物質および反応副生成物を除去する。通常、排気マニホールドまたはプレナム内の平均圧力は、２．６７Ｐａ未満、好ましくは１．３３Ｐａ未満である。基板が前駆物質吸気ゾーンを通過する際に、比較的スムーズなパルス状に間欠導入される前駆物質ガスを、適切な圧力と流動で前駆物質吸気ゾーンに導入し、基板表面の飽和を達成している。堆積ゾーンが比較的小さな体積に抑制されている場合には、基板上の前駆物質の圧力は比較的高く保持される。パルス状で間欠的に導入されるガスおよび基板が排気ゾーンに向かって進むと、大きく体積膨張し、高いコンダクタンス路および高真空ポンプに向かって急激にかつ効率よく排気されるため、ガス圧力が急激に下がる。さらに、隣接する排気ゾーンを分離するパージゾーンを追加して、堆積ゾーンを希釈せずに、または直接影響せずに、反応ガスの間のガス拡散バリアを形成することで、追加の断路を与えることができる。これは、隣接する排気ゾーンの間で、かつそれぞれの専用の排気ゾーンの方向に、連続的に、あるいは好ましくはパルス状に間欠導入される、不活性ガスの流れを保持することで達成される。
【００１７】
適切に分離された専用の堆積ゾーンを使用することによって、多くの利点が得られる。例えば、相互の汚染が最小限になり、それゆえ、従来のシステムのように、パージガスによって堆積容器内で前の前駆物質をクリアするために必要な時間を待つ必要無く、基板は容易に次のガス注入に利用可能となる。さらに、前駆物質排気路が適切に分離しているため、特定の真空ポンプを含む真空システム内のＣＶＤのような堆積が、除去しない場合には最小化される。その結果、ポンプの寿命が長くなり、所有者のコスト負担が減少する。
【００１８】
所与の堆積ゾーン内における所与の基板の回転に対して適切に時間設定された高速弁を用いることによって、前駆物質吸気ゾーンに前駆物質ガスをパルス状で間欠的に導入させることができる。１つまたは複数の弁、および／または、スリット状の特徴を含む１つまたは複数の特徴を、それらのいくつかは、基板のように湾曲させることだが、前駆物質の堆積で適切な均一性を要求される場合には、所与の吸気ゾーンで使用して、基板に渡ってガス分布の高い均一性を適切に達成することができる。ある条件下で、スリットと異なり、簡単な吸気孔／ポートで十分に前駆物質を吸気ゾーンに導入させることができる。
【００１９】
様々な加熱手段およびチャンバ材料を用いることによって、基板ホルダおよび前駆物質領域をそれぞれ異なる温度で保持することができる。通常、プラズマを用いない堆積用のプロセス温度は、１５０°Ｃ〜５００°Ｃの範囲である。プラズマを所与の堆積ゾーンに結合させることによって、所与の前駆物質の反応性を高めることができる。プラズマは直接または間接タイプであってよい。プラズマを用いた堆積に対して、温度は通常１５０°Ｃ未満である。本発明の別の態様において、異なる前駆物質吸気ゾーンを適度に異なる温度で保持する。さらに、２つ以上の前駆物質を要する高レベルの化学作用を実現してもよい。同様に、排気ゾーンの温度を独立して制御してもよい。それゆえ、本発明の異なる態様は、堆積プロセスを独立して調整および制御する良好な能力を設けることである。
【００２０】
ディスクを基板として用いる好適な実施形態において、装置に渡って前駆物質の流動を半径方向に沿って、または半径方向近くに方向付けるバリアとして機能するハブ構造を加えてよい。
【００２１】
本発明は、添付の図面と共に参照される以下の詳細な記述および添付の特許請求の範囲からより容易に明らかになる他の利点と特徴を有している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
具体的な実施形態を説明する前に、従来のＡＬＤプロセスおよび装置に係る構成要素について順を追って説明する。従来の完全なサイクルは、単分子層を作成するための４つのステップが必要である。一番目に、第１の前駆物質ガスが反応チャンバ内に導入され、基板上に吸着される。二番目に、過剰な第１の前駆物質ガスが反応チャンバから除去される。三番目に、第２の前駆物質ガスが反応チャンバ内に導入され、吸着した第１の前駆物質と反応する。最後に、反応副産物および過剰な第２の前駆物質ガスが反応チャンバから除去され、基板上に所望の層が残る。このプロセスが繰り返され、層が所望の厚みに成長する。実際、最初の数サイクルでは、基板の数箇所が選択的に成長するため、基板の端から端まで均一の層ができない。しかし、最終的には表面は覆われ、基板全体に渡って成長が続く。留意するべき重要な事項は、チャンバおよび基板の温度は、化学物質が効率よく反応するために十分に高く、第１の前駆物質が基板表面から脱着しないように十分に低いことである。同様に、温度は、前駆物質が分離または破壊するほど高くてはならない。このことは、ＡＬＤプロセスが機能し、かつＡＬＤプロセスが良好に機能するように反応物および基板が好ましく制御されるべき温度範囲があることを意味している。
【００２３】
さらに、他のいくつかの重要な事項は、ＡＬＤ設備およびプロセスの設計に関する。第１に、第２の前駆物質ガスが導入されたときに第１の前駆物質ガスがチャンバ内に存在する場合には、ＣＶＤの作用が反応チャンバ内に起こり、膜の特性が悪化してしまう。第２に、前駆物質ガスを反応チャンバから除去するのに相当な時間を要し、その結果、サイクルが遅くなり、収率を低下させる一因となる。さらに、チャンバ壁での反応により、チャンバ壁上に膜が成長して、将来的にパーティクルの発生源になるか、あるいはチャンバの特性（例えば、熱伝導特性）を劣化させてしまう。別の要素としては、通常の化学効率は非常に低く、反応チャンバに導入される化学前駆物質のうち、約１％のみが基板上に堆積する。前駆物質のほとんどは、真空ポンプシステムで排気され、かつ／または、チャンバ壁上に堆積する。ＡＬＤに関連した化学反応でよく発生するが、ＣＶＤの堆積がポンプ内で顕著に起こった場合には、真空ポンプシステムは急速に劣化し、早期に故障してしまう。最後に、温度および／またはプラズマ（反応）の適切な制御は、プロセス制御および膜の特性の上で重要である。
【００２４】
ＡＬＤ化学作用の一例としては、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）の堆積が挙げられる。トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）は第１の前駆物質として、水（Ｈ2Ｏ）は第２の前駆物質として、Ａｌ2Ｏ3の堆積に通常使用される。水は反応チャンバに強く吸着される傾向がある。その結果、容易に排出できずに除去時間が長くなり、ＡＬＤ装置の処理能力が低下する。サイクルを高速に保持すると、チャンバ表面に残った水および続いて起こるＴＭＡパルスが、チャンバ壁上に層を堆積させ、基板上のＣＶＤ膜の一因となり得る。さらに、ＴＭＡサイクル中に水がポンプで排出された場合には、真空ポンプ内にＡｌ2Ｏ3が堆積して、移動部品を早期に摩耗させる硬い層を形成する。
【００２５】
別の例としてはアンモニア（ＮＨ3）であり、これは金属窒化薄膜を形成するために主に第２の前駆物質ガスとして使用され、反応チャンバに吸着されやすく、排出されにくい。アンモニアを反応チャンバから適切に除去することができない場合には、次にサイクルの前駆物質と反応させ、粒子を生成し、薄膜内の不純物の量を増やすことができる。
【００２６】
ここで図面を参照すると、図１は本発明に係るＡＬＤ装置の一例の正面斜視図である。図１は、チャンバ上部１００と、チャンバ下部１１０と、プレナム１２０と、高真空ポンプ１２５とを示している。同様に、駆動軸１３０と、ドライブモータ１３０と、オプションの背面パージポート１４０と、ロードロック領域１４５とが示されている。図２は、前駆物質吸気ゾーンおよび隣り合う排気ゾーンをより明確に示す上向きの拡大図である。図３は、基板ホルダ（ディスク）および関連した基板凹部をより明解に示す下向き拡大図である。同様に、堆積ゾーンに前駆物質を供給するための高速弁も示されている。ＡＬＤ装置は、複数（図１〜３の例では４つ）の異なる前駆物質領域に分離されている。
【００２７】
この特定の設計において、チャンバ下部１１０は高精密ベアリングと、基板ホルダを支持する磁性流体シールアセンブリ（図５参照）とを有している。チャンバ下部１１０および駆動軸１３０は、磁性流体ベアリングおよび真空シールアセンブリを介して相互に連結している。モータ１３５は、駆動軸１３０に連結し、基板保持ディスク（図面には明瞭に示されていない）と連動して、同基板保持ディスクを回転させるように動作する。プレナム１２０は、種々の前駆物質領域から粗引きポンプ（図示せず）に連結している高真空ポンプへ排気を指向させる。このようにして、所与の前駆物質の排気はより特定の排気路に導かれ、チャンバおよび排気システムの壁への不要な堆積を減少させる。
【００２８】
図２は、本発明の装置のガス流通路を示している。第１の前駆物質用の２つの前駆物質領域と、第２の前駆物質用の２つの前駆物質領域とが存在する。第１の前駆物質用の２つの前駆物質領域は、２つの第１の前駆物質吸気ゾーン２００と、それらに対応する排気ゾーン２２０とを含む。同様に、第２の前駆物質用の２つの前駆物質領域は、２つの第２の前駆物質吸気ゾーン２１０とそれらに対応する排気ゾーン２３０とを含む。吸気ゾーン２００および排気ゾーン２２０は１つの前駆物質領域の一部であり、吸気ゾーン２１０および排気ゾーン２３０は隣接する前駆物質領域の一部である。別の実施形態において、パージ吸気口が、隣接する前駆物質領域の排気ゾーン２２０と２３０との間に設けられ、排気ゾーン２２０と２３０との間の前駆物質と反応副生成物の流動を最小化するガスカーテンを提供する。
【００２９】
吸気ゾーン２００および２１０は、注入する前駆物質の体積を最小化可能な程度に小さいことが望ましい。排気ゾーン２２０および２３０は、良好なガス伝導性および「真空リザーバ」を提供できるように大きく、かつ吸気ゾーン２００および２１０の境界となることが好ましい。本質的に、（吸気ゾーン２００および２１０の何れから注入される）入力ガスパルスが、対応する排気ゾーン２２０および２３０に入力した場合に、圧力は低く、ポンプ速度および効率は高く保持される。前駆物質吸気ゾーンおよび排気ゾーンが重ならない程度に低くなければならない。これは、基板（凹部）が所与の前駆物質吸気ゾーンに入り、ガスが吸入された時に、凹部の如何なる部分も排気ゾーンの直下に存在しないことを意味する。さもなければ、ガスパルスは排気ゾーンへ急速に伝わってしまう。システムによっては、重なることは、基板に沿ってガスを引くことに有利となり得る。排気ゾーン２００および２３０は、吸気ゾーン２００および２１０の回りの境界にならないように配置されることが好ましい。例えば、図２において、排気ゾーン２２０および２３０は、その前側エッジと後ろ側エッジが吸気ゾーン２００および２１０の境界となっている。すなわち、基板が前駆物質領域を通過して回転するため、最初に排気ゾーンの一方を通り、次いで吸気ゾーン、さらに他の排気ゾーンにはいる。
【００３０】
吸気ゾーンと排気ゾーンの形状は変えることが可能である。例えば、円形の対称なウェハを用いる場合には、吸気ゾーン２００および２１０が曲がった軌道を描いた方が、システムの小型化および／またはシステム全体の性能改善に対して有利となる。同様に、排気ゾーン２２０および２３０の形状は、図８に示すような、吸気ゾーンを囲む完全な境界を形成するように一対の排気ゾーンを連結する回路とすることが可能である。
【００３１】
図３は、高速弁３００、基板ホルダ３１０、基板凹部３１５、ディスクハブ３２０を示している。必要に応じ、半導体製造（図示せず）技術において周知である、エッジクリップなどの基板を固定する手段（図示せず）を設けてもよい。図示はしないが、静電チャッキング機構のような他の周知の手段で実装することもできる。通常、熱伝導の必要条件は、加熱された基板ホルダと基板との間の熱伝導によって適切に満たされる。もし、不十分な場合には、ヘリウムガスのような熱伝導結合ガスをウェハの背面に使用することができる。これは、必要に応じて、適切な熱伝導を得るために静電気チャックシステムで通常使用されている。
【００３２】
図４を参照すると、チャンパ上部１００は、（ページにおいて）半径方向に沿って延設され、かつ前駆物質ガスを導入するために使用される前駆物質吸気ゾーン２００で構成されている。チャンパ上部１００および回転基板ホルダ３１０は比較的平坦な「ギャップ領域」４１０を形成している。このギャップ領域４１０によって、種々の堆積吸気ゾーン２００によって導入された前駆物質の流動が抑制される。ギャップ領域４１０は凹部３１５と共に、大きな体積を有する排気ゾーン２２０に隣接した小さな体積を有する堆積ゾーン４２０を画定する働きをする。排気ゾーン２２０は過剰な前駆物質を除去し、かつ前駆物質吸気ゾーン２００周辺のギャップ内で効率的な堆積ゾーン４２０を構成するように該ギャップに沿って流動を指向させる働きをする。ギャップ領域４１０の高さは、方位角および半径方向に沿った流動を低減させるために、２．５４ｍｍ〜０．１２７ｍｍ未満で保持されることが好ましい。より好ましくは、ギャップは０．５０８ｍｍ以下で、これにより、移動ディスクと上部チャンバとの物理的な接触が阻止され、かつ分離しているチャンバ表面とディスクとの距離が最短となる。チャンバの構成要素の相対熱膨張を考慮した場合、加熱時にギャップ４１０は閉ざされてもよい。基板ホルダ３１０とチャンバ上部１００とのクリアランスをそれぞれ独立して調整および制御してもよい。基板４００の温度は、ディスク凹部３１５の下側に取付けられたヒータ４５０によって保持される。また、分散配置した加熱素子で基板ホルダ全体を加熱してもよい。前駆物質２００の温度はヒータ４６０によって保持される。弁３００用の引き込み供給ライン４７０もヒートテープなどの周知の方法で加熱することができる。ヒータおよび／または冷却ラインは、チャンバ上部１００の大気圧側に直接接続され、必要に応じてチャンバ領域の温度を制御する。
【００３３】
図５は、回転エネルギーを伝えるための機械式連結アセンブリ５００と、電気信号を回転ディスク３１０に伝えるための電気結合アセンブリ５５０とを示している。機械式連結アセンブリ５００はチャンバ下部１１０に搭載され、市販の磁性流体シール（日本国東京のRigaku Corp.または米国ニューハンプシャー州ナシュアのFerroTec Corporationから入手可能）と、取り付け器具５３０でディスクと連結された機械式軸５１５を有するベアリングアセンブリ５１０とを含んでいる。図示したオプションのパージポート５２０は、パージすることで、反応ガスのシールアセンブリからの隔離を促進するために用いられる。このパージガスで磁性流体シールアセンブリ５１０と機械式連結アセンブリ５００とを熱結合し、１００°Ｃまでの余り高くない温度で故障する可能性のある磁性流体シールの温度を良好に制御することが可能である。
【００３４】
上部の電気結合アセンブリ５５０は、市販の中空軸磁性流体シール５５５（日本国東京のRigaku Corp.または米国ニューハンプシャー州ナシュアのFerroTec Corporationから入手可能）から構成され、シール５５５の内部には中空管５６０が搭載されている。その管の最上部はＯリングによってエポキシ電気フィードスルーに接続されており、このフィードスルーを介して、ワイヤ５８５によって真空から大気圧に電気信号が通っている。電気信号は、大気圧側のフィードスルーから、回転スリップシングまたは水銀接触器（カリフォルニア州カールズバッドのMercoTac incorporatedから入手可能）アセンブリ５７５に接続される。これらの回転スリップシングまたは水銀接触器によって、信号ワイヤは非回転構造５８０に接続され、電力を供給することが可能となる。真空中を、ワイヤ５８５はシステムの中央部を通り、ディスク３１０に沿って配線され、基板ヒータ４５０および熱電対５４５に接続されている。
【００３５】
ＡＬＤ装置が動作すれば、高速弁３００を介して第１の前駆物質吸気ゾーン２００に第１の前駆物質が導入される。この導入は、単一のガス導入パルスまたは複数のガス導入パルスで行うことができる。そのようにして導入された第１の前駆物質は、隣接するギャップ領域４１０を介して排気ゾーン２２０へ流動する。（吸気ゾーン２１０で導入された前駆物質は排気ゾーン２３０によって排気される。）ディスク３００が回転すると、基板４００（例えば、シリコンウェハ）は１つの前駆物質領域で、基板４００上で単分子層を形成する前駆物質の１つにさらされる。次いで、基板４００は排気ゾーン２２０を通って、過剰な前駆物質が除去されて、その後に排気ゾーン２３０にて区切られた次の前駆物質領域に入れられる。隣接する排気ゾーンを用いるのは、排気流の分離をより良好に保持するためである。隣接する前駆物質吸気ゾーン２１０には第２の前駆物質が吹き込まれる。基板４００が対応する堆積ゾーン４２０を通過すると、第２の前駆物質が基板４００上の第１の前駆物質の単分子層と反応して、第１の原子層が形成される。このプロセスは、基板上で膜が層単位で所望の厚さになるように繰り返される。この具体的な設計において、基板ホルダ３２０の回転速度は３０〜１０００ｒｐｍである。しかし、特に２対以上の前駆物質領域を使用する場合には、回転を低速にすると多くの既存のＡＬＤツールと競合する結果をなる。
【００３６】
前駆物質領域の数を増やせば、各回転で複数のＡＬＤサイクルが可能となる。例えば、ＡＬＤ装置は、１つの前駆物質について２つの前駆物質領域を有する場合には、６００ｒｐｍの回転速度が毎秒２０ＡＬＤサイクルとなる。これは、今日までに発表された最高のＡＬＤシステムを一桁超える改善と思われる。必要に応じて、所与の堆積ゾーンでプラズマの基本技術を用いて反応の化学速度を早め、化学作用を機械的速度により適合させることができる。化学作用が十分早く、かつウェハに渡った分配が均一であると仮定すると、本質的にシステムは数１０００ｒｐｍで回転できる。１つの前駆物質に２つの前駆物質領域を使用し、３０００ｒｐｍで、毎秒１００サイクルのサイクル速度を達成することができる。このサイクルによって１サイクル当たり０．２〜１Åで達成可能ならば、システムは毎秒２０〜１００Åの堆積速度を達成することができる。１秒以内に１２００〜１６００Å（または０．１２〜０．６μｍ）の厚みのＡＬＤ層を形成することができる。６００ｒｐｍでも、システムは毎分２４０〜１２００Åを形成可能であり、これは現行のシステムを超える著しい進歩である。２４０ｒｐｍで動作する、ＴＭＡと水の２つの前駆物質を有するシステムの実験結果によると、１サイクル当たり約１Åで毎秒４ＡＬＤサイクルとなり、毎分２００Åを超える効率的な堆積速度である。これは、現行の入手可能な生産システムに比べても高速な堆積である。
【００３７】
米国オハイオ州ソロンのSwagelekまたは日本国大阪のFujikinを含む様々なベンダから入手可能な高速弁３００を用いて、前駆物質吸気ゾーン２００を介して堆積ゾーン４２０に前駆物質ガスをパルス状で間欠的に導入させることができる。所与の堆積ゾーン４２０に２つ以上の高速弁３００を使用可能なことに留意されたい。これにより、相互に時間遅延可能な複数のパルスを所与の基板４００に対する堆積ゾーン４２０に導入させることができる。複数の弁を交互に使用することにより、所与の弁のデューティサイクルを減少させ、必要な保守サイクルを減らすことができる。複数の弁を使用する別の理由は、適切に前駆物質の流動が可能なためである。なぜならば、現行の高速弁の技術では、流動量が相当に限定されてしまう。非堆積ガス（パージまたはプラズマ背景ガス）用の供給吸気口を図示していないが、これらは堆積ゾーン４２０と排気ゾーン２２０および２３０、および／または、排気ゾーン２２０および２３０の中間地点に連結される。
【００３８】
低体積堆積ゾーン４２０から高真空ポンプ１２５によって実質的に真空引きされる排気ゾーン２２０および２３０に、パルス状で間欠的に導入される前駆物質ガスは拡散する。この拡散により、堆積ゾーン４２０内の相互の前駆物質汚染濃度が著しく低下している。このようにして、基板が堆積ゾーン４２０を通過している短い時間、高濃度の前駆物質が堆積ゾーン４２０内に存在することができる。その上排気ゾーン２２０および２３０で前駆物質および反応副生成物の効率的な除去が可能である。別の重要な利点としては、堆積ゾーン４２０は専用のため、他の前駆物質用に使用するためにパージガスを導入する必要がないことである。これにより、堆積ゾーン４２０を系統立ってパージをする必要がない。内部チャンバ上部１００の壁に層が堆積して積み重なる可能性が大きく減少する。隣接する排気ゾーン（例えば排気ゾーン２２０と２３０）の間では、パージすることで、バックグラウンド不活性ガスを流して、隣接する前駆物質領域間でガスカーテンとして機能させるためにパージすることがある。
【００３９】
システムは、内部の漏れに対して保証をしていないが、内部の漏れに対する抵抗力がある。ディスク下の裏面スペースがパージ吸気口１４０を用いてパージされるか、あるいは比較的大きな真空領域で構成される。その結果、この領域内で堆積が行われ、ワーク基板４００は置かれた上部スペース内で劣化または干渉をしない。如何なる封止機構も許容できないほど過剰なパーティクルを導入または生成することはない。
【００４０】
図６において、システムコンピュータ６００はコントロールパネル６１０によってアクセスされ、ガス制御システムを含むシステム全体へのユーザインターフェースを提供する。プログラムが作られセーブされると、システム制御コンピュータ、および／または、適切に時間設定された信号を弁駆動電子機器および空気圧機器インターフェース６２０に送るプログラム可能ロジックコントローラ（ＰＬＣ）６００がプログラムを実行する。弁駆動機構６２０は適切な信号を弁や高速および標準速度弁６３０などに送り、（図１〜５に示すように）ガス供給源６４０からＡＬＤチャンバ６５０にガスを提供する。弁信号のタイミングは制御システムに、または、自動車のイグニッションタイミング信号と同様にディスク位置センサ６６０を介して弁駆動インターフェース（点線６７０）に直接提供され、それにより、必要に応じて基板の位置に対し速めたり、遅らせたりして、所与の前駆物質領域に適切にガスを分散させることができる。
【００４１】
図７は、半導体製造工場で使用されるようなシステム全体を示す。図１〜６で図示したＡＬＤ装置の複数の構成要素が図示されている。第１のタイプの前駆物質排気ゾーン２２０に対応した高真空ポンプ１２５の２つが上述のように粗引きポンプＲＰ１に接続され、第２のタイプの前駆物質排気ゾーン２３０に対応する他の２つの高真空ポンプは粗引きポンプＲＰ２に接続されている。ガス供給システム６４０、ディスクモータシステム７１０、システム制御コンピュータ／ＰＬＣ６００などのサブシステムうちのいくつかも図示されている。クリーンルームインターフェース７７０はプロセス基板の配置および回収ポイントとなる。また、該インターフェースは、通常基板をノッチ位置合わせ用ツールやロードロック７６０に移動させる空中ロボットを含む。基板の移動を含むシステム全体の制御は、制御システムインターフェース６１０でモニタおよび制御することができる。位置合わせ後に、基板は真空クラスタツール７５０に移動される。真空クラスタツール７５０は、ＡＬＤプラットフォーム７００（図１〜４を参照）および他のポート７５５に配置され、かつ、プロセスモジュールの必要性に従って基板を重ね合わせ、まとめられた他のツールを含む様々なプロセスツールの間で基板を移動させる。粗引きポンプが堆積プロセスに十分に耐える能力があるか、または、真空前方ラインに置かれた真空トラップがあり、粗引きポンプの吸気口前で過剰な堆積生成物を除去する場合には、高真空ポンプの下流の排気流は、合流して１つの粗引きポンプに流動させることができる。
【００４２】
図７の変形として、真空クラスタツールを２つ以上のＡＬＤプラットフォーム７００に接続することも可能である。ＡＬＤプラットフォーム７００はそれぞれ特定のタイプの膜を専用に堆積させる。しかし、中央ロボットが異なるＡＬＤプラットフォーム間に基板を移動させるため、膜の種々の組み合わせを積み重ねることもできる。
【００４３】
図１０と図１１は、２つの前駆物質ゾーンを有するプロトタイプのＡＬＤシステムから得られたデータを示している。図１０は、サイクル数の関数として、堆積したアルミナ層の厚さをプロットしている。実験データは８０、１２０、１６０サイクルに対して得られている。この化学作用に対するＡＬＤの動作は予想されるように、１サイクルに対して約１Åの堆積速度でサイクル数に対して良好な直線性が見られる。図１１は、同じ実験で不均一にプロットしている。低い直線性が見られる。さらに、Ｘ線電子分光による化学分析では、膜の汚染は低く良好な化学量論を示している。プロトタイプのシステムは初期の構成ながら、（０．１ｎｍ／サイクル）×（４サイクル／秒）＝０．４ｎｍ／秒の堆積速度で許容レベルの特性の膜を作成することができる。これで、既に現行で入手可能な作成システムよりも約５〜１０倍速いことになる。
【００４４】
図１〜７は１つの具体的な設計を示している。しかし、他の実施態様も明らかである。例えば、１実施形態において、４つの排気プレナムがあり、第１および第２の前駆物質吸気ゾーンの横にそれぞれ２つずつある。それぞれの排気プレナムがターボポンプを有し、所与の前駆物質領域で対応するターボポンプが同じドライポンプに接続され、前駆物質およびそれに関連する副生成物に対する分離した排気流路を保持する。もしも、製造および／またはプロセスの都合により望ましい場合には、上部チャンバおよびプレナムは別個の構成部品とせずに、一体で作成することもできることは明らかである。
【００４５】
別の実施形態では、前駆物質領域を相互に分離した介在ゾーンで除去および／または排気して、より曲がりくねったパスを効果的に作成する。パージのみを使用すると、通常前駆物質ガスが希釈されるため、十分な結果が得られない。物理的な封止を用いた場合には、一般に微粒子が生成され、急速に疲労する可能性があるため望ましくない。
【００４６】
基板ホルダは、少なくとも１つの基板を保持するために十分大きく、かつ動的にバランスが取れていなければならない。その結果、回転して一連の排気ゾーンを通過することができる。チャンバ設計および／またはシールによって、システムの半径方向の面および垂直方向の面に沿って、分離または部分的に分離することができる。別の１実施形態を図８に示す。この図では、内部および外部半径に沿って接続された共通の排気ゾーン２２０および２３０を有する単純な２つの前駆物質ゾーンシステムを示しており、該ゾーン２２０および２３０がそれぞれ前駆物質吸気ゾーン２００および２１０を囲んだ完全な境界を形成している。真空コンダクタンスを可能とするように窪んだ追加の内部チャンバ壁支持８１０も示されている。光パージ吸気ゾーン８２０も示されている。排気ゾーン内部半径内の内部の１半径上にパージゾーンが存在する。他の１つの可能性としては、軸流システムと同様に、パージ／吸引を行う曲がりくねったパスが半径方向のクロスチャンバ流および基板ホルダ下の垂直流動を最小化することである。
【００４７】
他に考慮する事項としては、内部チャンバ壁と回転ディスクとの間の寸法公差を比較的厳格に保持することである。図９に示すように、チャンバ下部１１０内の封止されたベアリング９００に搭載し、かつ一連に水平に実装した精密ホイールを使用することが有利である。このホイールは、ギャップ４１０を設定するためにチャンバの外側の副尺（vernier）９１０で調整可能である。この調整は、チャンバ上部１００が設置される前にディスクの上面のダイアルインジケータで行われるか、あるいは、チャンバ上部１００を設置中にチャンバ上部１００のビューポートを通じて干渉計を用いて行われる。ディスク３２０は中央駆動軸スプライン９２０に沿って上下に移動でき、ディスクの高さが設定されると、設定ナット９３０で固定される。クリアランスを設定する他の方法としては、ディスクをプレートに搭載する中央軸に単純な詰め金（shims）を使用するか、あるいは真空ベローズを有する垂直ロボットツールを用いることが挙げられる。詰め金の使用は、簡単で、かつ相当に強固である。
【００４８】
基板ホルダ凹部は所与の堆積ゾーン内で回転時に真空源として機能して、前駆物質を基板表面に向かって引き付けることに留意されたい。すなわち、基板上の小体積の凹部の気体は本質的に排出されるため、残存圧力が低い。結果として、基板が隣接する圧力吸気ゾーンに移動した場合に、次に前駆物質ガスは残存する反応副生成物ガスおよび／またはパージガスから過度に干渉されずに急速に基板表面に向かって進行する。１つの具体的な設計において、凹部の深さは、約０．５０８ｍｍの厚さの基板の表面がディスク表面より低くなるレベルから、ディスク表面と同一面、あるいはディスク表面より少し高くなるレベルの範囲内で保持されることが好ましい。例えば、０．５０８ｍｍ厚の基板には、０．５０８〜０．８８９ｍｍの深さの凹部を備え、それにより、基板の表面がちょうどディスク表面と同一平面になるか、約０．３８１ｍｍまで引っ込むことが好ましい。凹部を深くすると、堆積ゾーンの体積が比較的大きくなり、それゆえ取り込むガスの量が多くなる。その結果、通常はシステムの性能が低下し、効率が悪化してしまう。基板の厚みよりも浅い凹部は、基板表面がディスク表面よりも飛び出してしまうため、ディスクと上部チャンバとの間のクリアランスはこの飛び出し量を考慮して設計することになる。通常、０．５０８ｍｍ以内から０．０２５４ｍｍの基板より上部に凹部のギャップは効率的に保持され、ウェハが吸気ゾーンに移動する場合に、堆積ゾーンの体積が非常に小さくなることが望ましい。結果として生じる堆積物の体積は、通常排気物の体積に比べて小さい。それゆえ、少量のパルス状で間欠的に導入される前駆物質ガスによって効率的に基板が覆われることになる。その理由は、堆積容器内（その圧力は１トールより小さいが）のガス濃度の圧力に対する比が大きく、そのガスが排気ゾーンに到達すると急速に低下するからである。追加の凹部（円形である必要はない）を基板ホルダ上の基板凹部の間に付加して、排気ゾーンから残留物を除去するための「シャベル（scoopers）」として機能させてもよい。
【００４９】
堆積ゾーンは、チャンバ上部において熱的に絶縁され、排気ゾーンでの前駆物質の化学作用およびコールドトラップを独立して温度調節可能な独立した加熱および／または冷却素子を有する。それぞれの領域は、吸気ポート、排気ポート、温度ポートも有する。
【００５０】
チャンバ内で基板ホルダを回転させる手段は、直接的な機構手段または間接的な手段であってよい。間接的な手段を用いると、封止の問題を実質的に改善することができる。なぜならば、機構軸やワイヤ貫通接続とは異なり、貫通接続ワイヤのみが必要となるからである。しかし、回転真空シールを用いた直接的な機構結合は、より標準的なアプローチである。また、凹部から基板を持ち上げるために何らかの機構を設け、真空ロボットを配置して、ディスクから基板を取り出すことが可能である。これは、通常真空ベローズを介して垂直ロボット機構と接続されたリフトピンによって達成できる。基板がロードロック領域に配置された場合には、リフトピンは小さな貫通孔を通じてディスクによって上部に移動し、クラスタツール真空ロボットが基板の底にアクセスできる高さまで基板を持ち上げる。
【００５１】
別の実施形態において、形状は円形ではなく線形にすることができる。図１〜９の円形状では、堆積ゾーンは、基板が吸気ゾーンを回転して通過した結果である。線形形状においては、線形に往復する基板ホルダが一連の線形の吸気ゾーンを横断することにより、一連の線形な堆積ゾーンが形成される。しかし、回転システムは機構的に容易さ、信頼性、能力で利点がある。
【００５２】
堆積ゾーンにおける０．１３３Ｐａから１３３Ｐａまでの作業圧力の拡散プロセスは、粘性のある流動力学が基板に渡って各前駆物質を分配するという軽微な役割のみを行う程度の速さで行われる。おそらく、流れの挙動は、遷移流またはクヌーセン流として最もよく表される。パルス状で間欠的に導入される前駆物質は、堆積ゾーンを通って、排気ゾーンに急速に拡散または移動し、いくつかの目的を達成する。まず、比較的高い濃度で基板に渡って前駆物質を流動させる。次に、パルス状に間欠で間欠的に導入される物質が排気ゾーンへ向かって、かつ内部で伝播するにつれて、その圧力／濃度の比が下がり、ポンプが効率的な真空圧力、すなわち、高収率レジームで動作することが可能となる。過剰な前駆物質ガスは主に遷移流および／または分子流によって排気ゾーンから排気される。
【００５３】
排気プレナムの体積は、堆積ゾーンの体積の１０〜１０００倍以上大きく、堆積した体積のＰａオーダの圧力は、排気ゾーンの０．１３３Ｐａから１３．３Ｐａの圧力と同一となるっことが好ましい。通常、高真空ターボ分子ポンプは、約１３．３Ｐａ未満の圧力で、高収率レジームで動作する。行われる化学反応によって、堆積ゾーン内の所与のパルス体積の前駆物質ガスで、等価の圧力（または同一体積で高い圧力）でより大きい体積のガスを流出できることに留意されたい。例えば、ＴＭＡ分子は、水との反応で遊離した３つのメチル基を含み、反応したＴＭＡのすべての分子に対して、３つの分子のメタンガス（ＣＨ4）が遊離して、圧力を３倍に上昇させる。圧力がより高く、かつ流動がより強くなると、同等のポンプ能力を保持するためにはより大型のポンプが必要となる。圧力が高くなるにつれて、パーティクルが移動する可能性が高くなる。逆に、膜の品質を改善するには、より高い能力のポンプを用いて、排気プレナム圧力を１．３３Ｐａ未満程度に保持することが有利である。通常、これは容易に達成可能であり、ポンプのコスト、要求される流動、要求される膜の特性はトレードオフの関係にある。
【００５４】
より高い圧力で所与の前駆物質吸気ゾーンから隣接する低圧排気ゾーンに移動する場合のゾーン間の漏れによって、前駆物質のウェハを横切る流路が形成され、その流路は本質的にギャップ内のスリットを超えて効率的な堆積ゾーンに伸張する。ギャップ内のガスのパルスの拡散の簡単な分析によると、前駆物質領域に回転するウェハが存在する時間に一致するタイムスケールで、適度に高レベルの前駆物質がギャップ内に存在する。これにより、いくつかの利点が生じる。必要な前駆物質の体積は、一般に先行技術のアプローチと比べて小さい。さらに、１サイクル毎に必要な前駆物質は少量であり、より効率的で、かつよりクリーンなシステムが構成可能である。実際には、弁および／または管を通過する流れを抑制するために、前駆物質の圧力が比較的高い場合などに、（例えば、米国メリーランド州グレンアームのLenox Laser社で）市販の流動制限（flow restrictor）オリフィスを使用してもよい。代替的に、ニードル弁を用いれば同様の目的を果たす。あるいは、米国オハイオ州のSwagelok of Solonで入手可能な調整スクリューで弁Ｃｖの調整を行うことが可能である。
【００５５】
前駆物質吸気ゾーン内およびギャップ内での粘性のある流動が優勢となるように、高圧力で動作させることは容易に可能である。これらの条件で、シャワーヘッドを用いることは、前駆物質吸気ゾーンおよび／または堆積ゾーンを渡って前駆物質を流通させることに有利である。この場合、高速弁は、より連続的に動作する低速で、かつより標準的な弁に置き換えられる可能性がある。本実施形態は、薄膜へのＣＶＤの影響が許容された場合に有利になる。産業における現行の要求として、所望の収率を達成するためにＡＬＤツールを近ＣＶＤ方式で動作させることをＡＬＤツールサプライヤは強いられている。
【００５６】
他の留意すべき事項は、半導体プロセス設備内でのパーティクルの生成である。このことを考慮して、チャンバ壁上、または半導体ホルダから堆積層の剥離を最小化する。１つの前駆物質またはパージガス／排気ガスを含む領域を分離して使用すれば、除去しない場合には壁への堆積は減少する。これにより、保守サイクル間のインターバルを延ばし、パーティクル生成源を減らす。一方、基板ホルダは、基板と共に種々の前駆物質領域を通過してしまう。１つの解決策としては、基板ホルダを保守アイテムとするか、または、所与の堆積化学作用により如何なる前駆物質に対して親和力を有さない材料で作成するか、コーティングすることである。最後に、作用圧力を低くすれば、流動によるパーティクルの移動を容易に起こらない。
【００５７】
もう１つの他の考察すべき事項としては、前駆物質領域を分離して、それぞれの前駆物質の温度を変えて、恐らく反応を高める。これは他のシステムでは実現しない有利点となる。本システムの他の有利な点は、１種の前駆物質領域からの排気ガスを他の前駆物質領域から独立した真空ポンプと接続できることである。その結果、排気システム内の堆積は最小化されるか、あるいは解消される。これにより、真空ポンプを長く使用できるため、所有者コスト負担に対して大きな利益をもたらす。
【００５８】
別の実施形態において、高圧ポンプを省略して、粗引きポンプに直接接続することで代用するこができる。これは、堆積プロセスが所望の結果を得るために高い真空を不要とする場合である。通常、これは、ＡＬＤよりもＣＶＤ動作に当てはまる。
【００５９】
別の実施形態において、プラズマまたはラジカル源を堆積ゾーンに接続して、化学作用の反応速度を上げることができる。この種のラジカル源としては、サーファトロンマイクロ波プラズマ源が挙げられる。プラズマ源を連結する１つのアプローチとしては、吸気ゾーン（２００および／または２１０）に沿ってチャンバ上部１００の横にアクセスポートを設けることである。
【００６０】
別の実施形態において、伝統的な２つの前駆物質を有するシステムは、共通または分離した堆積ゾーンへ触媒と、プラズマを維持するガスと、中間物質とを導入する連結手段を設けるようになっている。追加の前駆物質を含まれるようにこの検討をより複雑な化学作用に応用することもできる。
【００６１】
別の実施形態において、必要ならば基板ホルダを回転軸に対して傾けて、遠心力またはエッジクリップで、回転ディスク上の適所にウェハを保持することができる。この遠心力により、ディスクへの熱伝導接触が向上し、より良好な温度制御が可能となる。
【００６２】
相対的真空内での熱の伝導は一般に低い。それは、高真空条件下で表面の間で数点の直接接触が存在するからである。ディスクの凹部と基板との間の熱伝導を高めるために基板の背面に相当なガス流を導入することが望ましい。ディスクへ基板を固定する手段としては、静電チャンクを用いることが挙げられる。これにより、ディスクシステムは完成するが、基板の温度を十分に制御する必要がある。
【００６３】
図１２および１３は、２つの同軸シリンダ１２００および１２１０を有し、これらのシリンダの間に真空領域１２０５が設けられたＡＬＤ装置の設計を示している。図１３は、図１２の右側から見た図である。基板ホルダ１２２０が内部のシリンダ１２００の外径上に配置されている。内部のシリンダが回転し、外のシリンダが静止することにより、基板は異なる前駆物質領域を循環する。内部のシリンダは軸１２１５で支持され、この軸は、例えば、機構的な動力および電力をシリンダおよび真空内に伝え、管１２１８を介してヒータ１２７０を加熱させ、調整する強磁性流体のアセンブリで構成される。外のシリンダは排気領域１２４０および１２４１と、バルブが付いた前駆物質吸気ゾーン１２３０および１２３１と、ロードロック１２８０とを有する。図１３は、前駆物質領域の１つを回転しながら通過する、３つの異なる位置にある基板１２２０を示している。
【００６４】
この設計は、専用の排気プレナム／高伝導性経路１２４０（１２４１）と、高真空ポンプ１２５０（１２５１）と、前方ライン１２５５（１２５６）と、粗引きポンプ１２６０（１２６１）とを用いて、所与の前駆物質用の分離したガス経路の原理を用いている。前駆物質は、弁１２３０（１２３１）によって、低体積の吸気ゾーンへパルス状に入力される。平坦なウェハ面をカーブ経路で回転させる必要があるため、堆積ゾーンは通常、図１〜９の形状に比べて少しだけ大きな体積を有している。しかし、レンズのように非平面の表面を有する基板の場合には、より小さい堆積容器で達成することができる。この実施形態では、図８に示した原理が使用されており、それによって、図１３に示すように堆積ゾーン全体が専用の排気ゾーン１２４０で囲まれている。
【００６５】
本実施形態において、バレルの向き（垂直または水平）に依存して、上側か横側にロードロック１２８０を配置して、真空環領域１２０５を形成する内および外のチャンバの間のクリアランスを再度狭くして、異なる前駆物質領域間のクロス流動量を低減させている。
【００６６】
別のアプローチにおいて、基板は、外のシリンダ１２１０の内径に搭載され、次いで現行では静止状態の内部チャンバ壁の内側に搭載された弁とプレナムによって回転される。このアプローチは、基板が良好に支持され、遠心力で破壊される可能性が低い点でより好ましい。しかし、ロードロックをより困難にする。
【００６７】
双方のアプローチにおいても、エンドキャップはクロス流動を低減するように設計されている。１実装において、エンドキャップ間にクリアランスが存在するように、平坦な円形の板を封止材で各バレルの終端に溶着またはボルト留めをする。強磁性流体回転封止材は、バレルの一端に（必要に応じて両端に）搭載され、小さな軸半径１２１５上で相互に相対移動を許容している。
【００６８】
別の例としては、上述のＡＬＤ装置を、計測ウィンドウまたは他のモニタ装置を備えるように設計することができる。光高温計、偏光解析装置、レーザ伝送などの光計測を、計測ウィンドウを介して行うことができる。例えば、レーザは、計測ウィンドウを介して堆積制御へ送られ、同一または異なる計測ウィンドウを介してチャンバから出力される。出力したレーザビームが光検出器に入射して、成長中の層の厚みを測定することができる。このアセンブリは、直接的にプロセスを制御するツールとして用いられる。
【００６９】
異なる化学作用を上述のＡＬＤ装置に用いることもできる。例えば、２成分のシステムにおいては、２つの前駆物質が用いられる。一例としては、第１の前駆物質は、トリメチルアルミニウム、cyclepentadienylcopper、ペンタキス（ジメチルアミノ）タンタルなどのＡｌ、Ｃｕ、Ｈｆ、Ｉｒ、Ｌａ、Ｐｔ、Ｐａ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｓｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｗ、Ｙ、Ｚｎ、Ｚｒの有機金属化合物、あるいは、例えば塩化銅、四酸化ルテニウムなどのハロゲン化合物、窒化物、酸化物、硫化物などの無機化合物から選択することができる。第１の前駆物質を酸化または還元するための第２の前駆物質は、Ｏ*、Ｏ2、Ｏ3、Ｈ*、Ｈ2、ＮＨ3、Ｎ*、Ｈ2Ｏ、ＯＨ、空気、上述の何れかと不活性および／または希ガスとの混合物から選択することができる。＊はラジカルまたはプラズマ拡張素子に対応する。
【００７０】
３つ以上の前駆物質を用いたシステムを上述の２成分システムを基に作成することができる。３つ以上の前駆物質を用いたシステムの例としては、ＨｆＳｉＯＮ化合物またはＬａＳｒＣｕＯ化合物などの３つの化学前駆物質を含むより複雑な化学反応層が挙げられる。他の種類としては、バラバラな（disjointed）２値または３値配列のナノラミネートを形成である。１種類の層を１つの２値または３値配列を用いて数Å程度成長させ、次いで、Ａ−ＢまたはＡ−Ｂ−Ｃなどのパターンの繰り返しの２値または３値配列によって他の種類の層を成長させ、薄い層の積み重ねで構成されるナノラミネートを形成する。
【００７１】
詳細な説明には多数の具体的な事項が含まれているが、これらは本発明の内容を限定するものではなく、単に本発明の種々の実施例および態様を例示しているに過ぎない。本発明の範囲には、詳述していない他の実施形態も含まれることは理解されるであろう。それゆえ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲と法的等価物で決定されるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明に係るＡＬＤ装置の正面透視図である。
【図２】図１のＡＬＤ装置の斜め拡大透視図である。
【図３】図１のＡＬＤ装置の他の斜め拡大透視図である。
【図４】図１のＡＬＤ装置の前駆物質領域を示す断面図である。
【図５】真空空間での機構動力および電力の回転結合を示す断面図である。
【図６】図１のＡＬＤ装置を制御するためのガス制御システムのブロック図である。
【図７】図１のＡＬＤ装置を用いたシステムの全体像を示す概略図である。
【図８】ＡＬＤ装置用の代替上部チャンパ部の平面図である。
【図９】クリアランスを設定する機構を表した装置の断面図である。
【図１０】プロトタイプのＡＬＤ装置を用いた実験から求めた、サイクル数を関数としたＡＬＤ堆積層の厚みを示すグラフである。
【図１１】プロトタイプのＡＬＤ装置を用いた実験から求めた、サイクル数を関数としたＡＬＤ堆積層の厚みの不均一性を示すグラフである。
【図１２】真空の環帯を有する同心のシリンダを用いたＡＬＤ装置の代替実施形態の上面図である。
【図１３】図１２のＡＬＤ装置の側面図である。
【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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【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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