(57)【要約】  少なくとも１つのガスインジェクタユニットを備えるガス分配プレートを含む原子層堆積装置及び方法が提供される。各ガスインジェクタユニットは少なくとも２つの第１の反応性ガスインジェクタ及び少なくとも１つの第２の反応性ガスインジェクタを含む複数の細長いガスインジェクタを備え、少なくとも２つの第１の反応性ガスインジェクタは少なくとも１つの第２の反応性ガスインジェクタを包囲する。また、複数のガスインジェクタユニットを備えるガス分配プレートを含む原子層堆積装置及び方法も提供される。
2014508224.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内にあるガス分配プレートであって、前記ガス分配プレートは少なくとも１つのガスインジェクタユニットを備え、各ガスインジェクタユニットは、第１の反応性ガスと流体連通している少なくとも２つの第１の反応性ガスインジェクタと、前記第１の反応性ガスとは異なる第２の反応性ガスと流体連通している少なくとも１つの第２の反応性ガスインジェクタとを含む、複数の細長いガスインジェクタを備え、前記少なくとも２つの第１の反応性ガスインジェクタは前記少なくとも１つの第２の反応性ガスインジェクタを包囲する、ガス分配プレートと、
基板を前記細長いガスインジェクタの軸に対して垂直に行き来させて、前記ガスインジェクタユニットに対して往復移動させる基板キャリアと
を備える、原子層堆積システム。
【請求項２】
前記ガス分配プレートは１つのガスインジェクタユニットを有し、前記ガスインジェクタユニットは、順番に、前方の第１の反応性ガスインジェクタ、第２の反応性ガスインジェクタ及び後方の第１の反応性ガスインジェクタから基本的になる、請求項１に記載の原子層堆積システム。
【請求項３】
２個〜２４個の範囲のガスインジェクタユニットが存在する、請求項１に記載の原子層堆積システム。
【請求項４】
前記ガスインジェクタはそれぞれ、順番に、前方の第１の反応性ガスインジェクタ、第２の反応性ガスインジェクタ及び後方の第１の反応性ガスインジェクタから基本的になる、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の原子層堆積システム。
【請求項５】
基板を搬送し、処理中に第１の区域と第２の区域との間の直線往復経路内を移動させる基板キャリアを更に備え、前記第１の区域と前記第２の区域との間の距離は前記基板の長さをガスインジェクタユニットの数で割った値に概ね等しい、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の原子層堆積システム。
【請求項６】
前記基板キャリアは前記基板を回転させる、請求項１ないし５のいずれか一項に記載の原子層堆積システム。
【請求項７】
基板を処理する方法であって、
基板の一部が、順番に、前方の第１の反応性ガスストリーム、前記第１の反応性ガスストリームとは異なる第２の反応性ガスストリーム及び後方の第１の反応性ガスストリームに暴露されるように、前記基板の前記一部をガスインジェクタユニットにわたって第１の方向に送り、第１の層を堆積することと、
前記基板の前記一部が、順番に、前記後方の第１の反応性ガスストリーム、前記第２の反応性ガスストリーム及び前記前方の第１の反応性ガスストリームに暴露されるように、前記基板の前記一部を前記ガスインジェクタユニットにわたって前記第１の方向と反対の第２のガス方向に送り、第２の層を作製することと
を含む、方法。
【請求項８】
前記基板は約２個〜約２４個の範囲内の複数の部分に分割され、それぞれの個々の部分が前記ガスストリームに概ね同時に暴露される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
基板を処理するための原子層堆積システムであって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内にある往復運動基板キャリアと、
前記処理チャンバ内にあり、前記往復運動基板キャリアに隣接する１組のガスインジェクタであって、前記１組のガスインジェクタは、第１の反応性ガスインジェクタと、第２の反応性ガスインジェクタと、第３の反応性ガスインジェクタとを含み、前記第１の反応性ガスインジェクタ及び前記第２の反応性ガスインジェクタは第１の反応性ガスＡと流体連通し、ガスＡを前記処理チャンバに注入し、前記第３の反応性ガスインジェクタは第２の反応性ガスＢと流体連通し、ガスＢを前記処理チャンバに注入する、１組のガスインジェクタと
を備え、
前記往復運動基板キャリアは、前記反応性ガスインジェクタのそれぞれの下方を第１の方向に前記基板を搬送して前記基板をＡＢＡの順番でガスに暴露し、前記往復運動基板キャリアは、前記反応性ガスインジェクタのそれぞれの下方を第２の方向に前記基板を搬送して前記基板をＡＢＡの順番でガスに暴露する、原子層堆積システム。
【請求項１０】
前記１組のガスインジェクタは第４の反応性ガスインジェクタ及び第５の反応性ガスインジェクタを更に含み、前記第４の反応性ガスインジェクタは前記第１の反応性ガスＡと流体連通し、ガスＡを前記処理チャンバに注入し、前記第５の反応性ガスインジェクタは、前記第２の反応性ガスＢと流体連通し、ガスＢを前記処理チャンバに注入し、
前記往復運動基板キャリアは、前記反応性ガスインジェクタのそれぞれの下方を第１の方向に前記基板を搬送して前記基板をＡＢＡＢＡの順番でガスに暴露し、前記往復運動基板キャリアは、前記反応性ガスインジェクタのそれぞれの下方を第２の方向に前記基板を搬送して前記基板をＡＢＡＢＡの順番でガスに暴露する、請求項９に記載の原子層堆積システム。
【請求項１１】
前記処理チャンバ内に、前記往復運動基板キャリアに隣接して位置する更なるｎ組のガスインジェクタを備え、前記更なるｎ組のガスインジェクタはそれぞれ第４の反応性ガスインジェクタ、第５の反応性ガスインジェクタ及び第６の反応性ガスインジェクタを含み、前記第４の反応性ガスインジェクタ及び前記第５の反応性ガスインジェクタは前記第１の反応性ガスＡと流体連通し、ガスＡを前記処理チャンバに注入し、前記第６の反応性ガスインジェクタは、前記第２の反応性ガスＢと流体連通し、ガスＢを前記処理チャンバに注入し、
前記往復運動基板キャリアは、前記反応性ガスインジェクタのそれぞれの下方を第１の方向に前記基板を搬送して前記基板をＡＢＡＡＢＡの順番でガスに暴露し、前記往復運動基板キャリアは、前記反応性ガスインジェクタのそれぞれの下方を第２の方向に前記基板を搬送して前記基板をＡＢＡＡＢＡの順番でガスに暴露する、請求項９又は１０に記載の原子層堆積システム。
【請求項１２】
基板を処理するための原子層堆積システムであって、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内にある往復運動基板キャリアと、
前記処理チャンバ内にあり、前記往復運動基板キャリアに隣接する１組のガスインジェクタであって、前記１組のガスインジェクタは、第１の反応性ガスＡと流体連通し、ガスＡを前記処理チャンバに注入する１つ又は複数の第１の反応性ガスインジェクタと、第２の反応性ガスＢと流体連通し、ガスＢを前記処理チャンバに注入する１つ又は複数の第２の反応性ガスインジェクタと、第３の反応性ガスＣと流体連通し、ガスＣを前記処理チャンバに注入する第３の反応性ガスインジェクタとを含む、１組のガスインジェクタと
を備え、
前記往復運動基板キャリアは、前記反応性ガスインジェクタのそれぞれの下方を第１の方向に前記基板を搬送して前記基板を異なる時点においてガスＡ、Ｂ及びＣに暴露し、前記往復運動基板キャリアは、前記反応性ガスインジェクタのそれぞれの下方を第２の方向に前記基板を搬送して前記基板をガスＡ、Ｂ及びＣに暴露する、原子層堆積システム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの第１の反応性ガスインジェクタ、前記少なくとも１つの第２の反応性ガスインジェクタ及び前記第３の反応性ガスインジェクタは、前記往復運動基板キャリアが前記反応性ガスインジェクタのそれぞれの下方を第１の方向に前記基板を搬送して、前記基板をＡＢＡＣＡＢＡの順番でガスに暴露するように、かつ前記往復運動基板キャリアが前記反応性ガスインジェクタのそれぞれの下方を第２の方向に前記基板を搬送して、前記基板をＡＢＡＣＡＢＡの順番でガスに暴露するように、前記往復運動基板キャリアに対して配置される、請求項１２に記載の原子層堆積システム。
【請求項１４】
第１の反応性ガスインジェクタ、第２の反応性ガスインジェクタ、第３の反応性ガスインジェクタ及び基板を搬送する往復運動基板キャリアを有する処理チャンバにおいて前記基板を処理する方法であって、
ガスＡを前記基板上に注入する前記第１の反応性ガスインジェクタの下方を第１の方向に往復運動基板キャリア上の前記基板を移動させることと、
ガスＢを前記基板上に注入する前記第２の反応性ガスインジェクタの下方を前記第１の方向に往復運動基板キャリア上の前記基板を移動させることと、
ガスＡを前記基板上に注入する前記第３の反応性ガスインジェクタの下方を前記第１の方向に往復運動基板キャリア上の前記基板を移動させることと
を含む、方法。
【請求項１５】
ガスＡを前記基板上に注入する前記第３の反応性ガスインジェクタの下方を前記第１の方向とは反対の第２の方向に往復運動基板キャリア上の前記基板を移動させることと、
ガスＢを前記基板上に注入する前記第２の反応性ガスインジェクタの下方を前記第２の方向に往復運動基板キャリア上の前記基板を移動させることと、
ガスＡを前記基板上に注入する前記第１の反応性ガスインジェクタの下方を前記第２の方向に往復運動基板キャリア上の前記基板を移動させることと
を含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は包括的には材料を堆積するための装置及び方法に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、直線往復運動を用いる原子層堆積チャンバに向けられる。
【背景技術】
【０００２】
半導体処理、フラットパネルディスプレイ処理又は他の電子デバイス処理の分野において、基板上に材料を堆積する際に、気相堆積プロセスが重要な役割を果たしてきた。電子デバイスの形状が縮小し続け、デバイス密度が増加し続けるにつれて、機構のサイズ及びアスペクト比は更に挑戦的になりつつあり、例えば、機構サイズは０．０７μｍに、アスペクト比は１０以上になりつつある。したがって、これらのデバイスを形成するために材料を共形的に堆積することが益々重要になりつつある。
【０００３】
原子層堆積（ＡＬＤ）プロセス中に、基板を含むプロセスチャンバ内に反応性ガスが導入される。一般的に、第１の反応物が１つのプロセスチャンバに導入され、基板表面上に吸着する。第２の反応物がそのプロセスチャンバ内に導入され、第１の反応物と反応し、堆積材料を形成する。パージステップを実行して、生じる反応のみが基板表面上に存在するのを確実にすることができる。パージステップは、キャリアガスを用いる連続パージとすることができるか、又は反応性ガスの供給間のパルスパージとすることができる。
【０００４】
原子層堆積によって基板を処理するための改善された装置及び方法が、当該技術分野において引き続き必要とされている。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の実施形態は処理チャンバを備える原子層堆積システムに向けられる。処理チャンバ内にガス分配プレートが存在する。ガス分配プレートは、少なくとも１つのガスインジェクタユニットを備える。各ガスインジェクタユニットは、第１の反応性ガスと流体連通する少なくとも２つの第１の反応性ガスインジェクタと、第１の反応性ガスとは異なる第２の反応性ガスと流体連通する少なくとも１つの第２の反応性ガスインジェクタとを含む、複数の細長いガスインジェクタを備える。少なくとも２つの第１の反応性ガスインジェクタは少なくとも１つの第２の反応性ガスインジェクタを包囲する。基板キャリアが、基板を細長いガスインジェクタの軸に対して垂直に行き来させて、ガスインジェクタユニットに対して往復移動させるように構成される。具体的な実施形態では、基板キャリアは基板を回転させるように構成される。
【０００６】
詳細な実施形態では、複数のガスインジェクタは、少なくとも１つの第３のガスインジェクタを更に備え、少なくとも２つの第１のガスインジェクタは少なくとも１つの第３のガスインジェクタを包囲する。
【０００７】
幾つかの実施形態では、少なくとも１つのガスインジェクタユニットは、少なくとも２つのパージガスインジェクタを更に備え、各パージガスインジェクタは少なくとも１つの第１のガスインジェクタと少なくとも１つの第２のガスインジェクタとの間にある。詳細な実施形態では、少なくとも１つのガスインジェクタは、少なくとも４つの真空ポートを更に備え、各真空ポートは少なくとも１つの第１の反応性ガスインジェクタ、少なくとも１つの第２の反応性ガスインジェクタ、及び少なくとも２つのパージガスインジェクタのそれぞれ間に配置される。
【０００８】
幾つかの実施形態では、ガス分配プレートは１つのガスインジェクタユニットを有する。ガスインジェクタユニットは、順番に、前方の第１の反応性ガスインジェクタ、第２の反応性ガスインジェクタ、及び後方の第１の反応性ガスインジェクタから基本的になる。詳細な実施形態では、ガス分配プレートは、前方の第１の反応性ガスインジェクタと第２の反応性ガスインジェクタとの間にパージガスインジェクタを、そして、第２の反応性ガスインジェクタと後方の第１の反応性ガスインジェクタとの間にパージガスインジェクタを更に備え、各パージガスインジェクタは反応性ガスインジェクタから真空によって分離される。具体的な実施形態では、ガス分配プレートは、前方の第１の反応性ガスインジェクタの前に、及び第２の第１の反応性ガスインジェクタの後に、順番に、真空ポート、パージガスインジェクタ及び別の真空ポートを更に備える。特定の実施形態では、ガス分配プレートは、第１の真空チャネル及び第２の真空チャネルを更に備え、第１の真空チャネルは第１の反応性ガスインジェクタに隣接する真空ポートと連通し、第２の真空チャネルは第２の反応性ガスインジェクタに隣接する真空ポートと連通する。
【０００９】
幾つかの実施形態では、少なくとも１つのガスインジェクタユニットは、少なくとも１つの第１の反応性ガスインジェクタと少なくとも１つの第２の反応性ガスインジェクタとの間に配置される少なくとも２つの真空ポートを更に備える。
【００１０】
１つ又は複数の実施形態では、基板キャリアは、基板表面全体がガス分配プレートによって占有される領域を通り抜けるように、ガス分配プレートの前方の領域からガス分配プレートの後方の領域まで基板を輸送するように構成される。
【００１１】
幾つかの実施形態では、２個〜２４個の範囲内のガスインジェクタユニットが存在する。詳細な実施形態では、各ガスインジェクタは、順番に、前方の第１の反応性ガスインジェクタ、第２の反応性ガスインジェクタ、及び後方の第１の反応性ガスインジェクタから基本的になる。具体的な実施形態では、そのシステムは、基板を搬送し、処理中に、第１の区域と第２の区域との間の直線往復経路内を移動させるように構成される基板キャリアを更に備え、第１の区域と第２の区域との間の距離は基板の長さをガスインジェクタユニットの数で割った値に概ね等しい。特定の実施形態では、基板キャリアは、第１の区域の外側にある基板をローディング位置まで搬送するように構成される。
【００１２】
本発明の更なる実施形態は、処理チャンバを備える原子層堆積システムに向けられる。処理チャンバ内にガス分配プレートが存在する。ガス分配プレートは複数のガスインジェクタを備える。複数のガスインジェクタは、順番に、真空ポート、パージガスと連通するパージガスインジェクタ、真空ポート、第１の反応性ガスと連通する第１の反応性ガスインジェクタ、真空ポート、パージガスと連通するパージガスインジェクタ、真空ポート、第１の反応性ガスとは異なる第２の反応性ガスと連通する第２の反応性ガスインジェクタ、真空ポート、パージガスと連通するパージガスインジェクタ、真空ポート、第１の反応性ガスと連通する第１の反応性ガスインジェクタ、真空ポート、パージガスと連通するパージガスインジェクタ、及び真空ポートから基本的になる。基板キャリアが、基板を細長いガスインジェクタの軸に対して垂直な軸に沿って行き来させて、ガス分配プレートに対して往復移動させるように構成される。
【００１３】
本発明の更なる実施形態は、基板を処理する方法に向けられる。基板の一部が、順番に、前方の第１の反応性ガスストリーム、第１の反応性ガスストリームとは異なる第２の反応性ガスストリーム及び後方の第１の反応性ガスストリームに暴露されるように、基板の一部がガスインジェクタユニットにわたって第１の方向に送られ、第１の層を堆積する。基板の一部が、順番に、後方の第１の反応性ガスストリーム、第２の反応性ガスストリーム及び前方の第１の反応性ガスストリームに暴露されるように、基板の一部がガスインジェクタユニットにわたって第１の方向とは反対の第２のガス方向に送られ、第２の層を作製する。
【００１４】
幾つかの実施形態では、基板の一部は、第１の反応性ガスストリーム及び第２の反応性ガスストリームのそれぞれの間にあるパージガスストリームに更に暴露される。詳細な実施形態では、基板の一部を第１の方向に送ることは、基板の一部を、順番に、前方の第１の反応性ガスストリーム、前方の第２の反応性ガスストリーム、第１の中間の第１の反応性ガスストリーム、第３の反応性ガスストリーム、第２の中間の第１の反応性ガスストリーム、後方の第２の反応性ガスストリーム及び後方の第１の反応性ガスストリームに暴露し、基板の一部を第２の方向に送ることは、基板の一部を逆の順番にそれらのガスストリームに暴露する。具体的な実施形態では、基板は約２個〜約２４個の範囲内の複数の部分に分割され、個々の部分がガスストリームに実質的に同時に暴露される。
【００１５】
本発明の上記の特徴が達成される態様を詳細に理解できるように、添付の図面において例示される本発明の実施形態を参照することによって、先に手短に要約された本発明の更に詳細な説明を行うことができる。しかしながら、添付の図面は本発明の典型的な実施形態のみを例示しており、本発明は他の同様に実効的な実施形態を受け入れることができるので、添付の図面はその範囲を制限すると見なされるべきでないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の１つ又は複数の実施形態による原子層堆積チャンバの概略的な側面図である。
【図２】本発明の１つ又は複数の実施形態によるサセプタを示す図である。
【図３】本発明の１つ又は複数の実施形態による原子層堆積チャンバの部分斜視図である。
【図４Ａ】本発明の１つ又は複数の実施形態によるガス分配プレートの図である。
【図４Ｂ】本発明の１つ又は複数の実施形態によるガス分配プレートの図である。
【図５】本発明の１つ又は複数の実施形態によるガス分配プレートの概略的な断面図である。
【図６】本発明の１つ又は複数の実施形態によるガス分配プレートの概略的な断面図である。
【図７】本発明の１つ又は複数の実施形態によるガス分配プレートの概略的な断面図である。
【図８】本発明の１つ又は複数の実施形態によるガス分配プレートの概略的な断面図である。
【図９】本発明の１つ又は複数の実施形態によるガス分配プレートの概略的な断面図である。
【図１０】本発明の１つ又は複数の実施形態によるガス分配プレートの概略的な断面図である。
【図１１】本発明の１つ又は複数の実施形態によるガス分配プレートの概略的な断面図である。
【図１２】本発明の１つ又は複数の実施形態によるガス分配プレートの概略的な断面図である。
【図１３】本発明の１つ又は複数の実施形態によるガス分配プレートの概略的な断面図である。
【図１４】本発明の１つ又は複数の実施形態による処理チャンバの部分平面図である。
【図１５Ａ】本発明の１つ又は複数の実施形態によるガス分配プレートの概略図である。
【図１５Ｂ】本発明の１つ又は複数の実施形態によるガス分配プレートの概略図である。
【図１６】本発明の１つ又は複数の実施形態によるクラスタツールを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施形態は、基板の改善された動きを提供する原子層堆積装置及び方法に向けられる。本発明の具体的な実施形態は、細かい構成及び往復直線運動を有するガス分配プレートを組み込む原子層堆積装置（周期的堆積とも呼ばれる）に向けられる。
【００１８】
図１は、本発明の１つ又は複数の実施形態による原子層堆積システム１００又はリアクタの概略的な断面図である。システム１００は、ロードロックチャンバ１０及び処理チャンバ２０を含む。処理チャンバ２０は一般的には封止可能な密閉体であり、真空下で、又は少なくとも低圧下で操作される。処理チャンバ２０は隔離弁１５によってロードロックチャンバ１０から隔離される。隔離弁１５は、閉位置では、処理チャンバ２０をロードロックチャンバ１０から封止し、開位置では、基板６０をロードロックチャンバ１０から弁を通して処理チャンバ２０に、及びその逆に移送できるようにする。
【００１９】
システム１００は、基板６０にわたって１つ又は複数のガスを分配することができるガス分配プレート３０を含む。ガス分配プレート３０は、当業者に既知である任意の適切な分配プレートとすることができ、記述される具体的なガス分配プレートは本発明の範囲を制限するものと見なされるべきはない。分配プレート３０の外面は基板６０の第１の表面６１に面する。
【００２０】
本発明の実施形態とともに用いるための基板は、任意の適切な基板とすることができる。詳細な実施形態では、基板は硬質で、別個の、概ね平坦な基板である。本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられるときに、基板を参照する際の用語「別個の」は、基板が一定の寸法を有することを意味する。具体的な実施形態の基板は、２００ｍｍ又は３００ｍｍ径のシリコンウエハのような半導体ウエハである。
【００２１】
ガス分配プレート３０は、１つ又は複数のガスストリームを基板６０に送出するように構成される複数のガスポートと、各ガスポート間に配置され、処理チャンバ２０からガスストリームを排出するように構成される複数の真空ポートとを備える。図１の詳細な実施形態では、ガス分配プレート３０は、第１の前駆体インジェクタ１２０と、第２の前駆体インジェクタ１３０と、パージガスインジェクタ１４０とを備える。インジェクタ１２０、１３０、１４０は、メインフレームのようなシステムコンピュータ（図示せず）によって、又はプログラマブルロジックコントローラのようなチャンバ専用コントローラによって制御することができる。前駆体インジェクタ１２０は、複数のガスポート１２５を通して、化合物Ａの反応性前駆体の連続（又はパルス）ストリームを処理チャンバ２０に注入するように構成される。前駆体インジェクタ１３０は、複数のガスポート１３５を通して、化合物Ｂの反応性前駆体の連続（又はパルス）ストリームを処理チャンバ２０に注入するように構成される。パージガスインジェクタ１４０は、複数のガスポート１４５を通して、非反応性又はパージガスの連続（又はパルス）ストリームを処理チャンバ２０に注入するように構成される。パージガスは、処理チャンバ２０から反応性材料及び反応性副生成物を除去するように構成される。パージガスは通常、窒素、アルゴン及びヘリウムのような不活性ガスである。ガスポート１４５は化合物Ａの前駆体を化合物Ｂの前駆体から分離するように、ガスポート１２５とガスポート１３５との間に配置され、それにより、前駆体間の相互汚染を回避する。
【００２２】
別の態様では、チャンバ２０に前駆体を注入する前に、遠隔プラズマ源（図示せず）が前駆体インジェクタ１２０及び前駆体インジェクタ１３０に接続される場合がある。遠隔プラズマ源内の化合物に電界をかけることによって、反応性化学種のプラズマを生成することができる。意図した化合物を活性化することができる任意の電源を用いることができる。例えば、ＤＣ、無線周波数（ＦＲ）、及びマイクロ波（ＭＷ）に基づく放電技法を用いる電源を用いることができる。ＲＦ電源が用いられる場合には、その電源は容量性結合又は誘導性結合することができる。活性化は、熱に基づく技法、ガス分解技法、高輝度光源（例えば、ＵＶエネルギー）、又はｘ線源への暴露によって引き起こすこともできる。例示的な遠隔プラズマ源は、ＭＫＳ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，  Ｉｎｃ．及びＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，  Ｉｎｃ．のような販売業者から市販される。
【００２３】
システム１００は処理チャンバ２０に接続されるポンピングシステム１５０を更に含む。ポンピングシステム１５０は一般的に、１つ又は複数の真空ポート１５５を通して、処理チャンバ２０からガスストリームを吸い出すように構成される。真空ポート１５５は、ガスストリームが基板表面と反応した後に処理チャンバ２０からガスストリームを吸い出すように、かつ前駆体間の相互汚染を更に制限するように、各ガスポート間に配置される。
【００２４】
システム１００は処理チャンバ２０上の各ポート間に配置される複数の仕切り１６０を含む。各仕切りの下側部分は、基板６０の第１の表面６１の近くまで、例えば、第１の表面６１から約０．５ｍｍまで延在する。この距離は、ガスストリームが基板表面と反応した後に、ガスストリームが仕切り１６０の下側部分を迂回して真空ポート１５５に向かって流れることができるようにするのに十分な距離だけ、その下側部分が基板表面から離れるようにすべきである。矢印１９８は、ガスストリームの方向を示す。仕切り１６０はガスストリームに対する物理的障壁として機能するので、仕切りは前駆体間の相互汚染も制限する。図示される構成は単なる例示であり、本発明の範囲を制限するものと見なされるべきではない。図示されるガス分配システムが単に１つの実現可能な分配システムであり、他のタイプのシャワーヘッド及びガス分配システムを用いることもできることは当業者には理解されよう。
【００２５】
動作時に、基板６０がロードロックチャンバ１０に（例えば、ロボットによって）供給され、キャリア６５上に置かれる。隔離弁１５が開けられた後に、キャリア６５はトラック７０に沿って移動し、トラックはレール又はフレームシステムとすることができる。キャリア６５が処理チャンバ２０内に入ると、隔離弁１５が閉じて、処理チャンバ２０を封止する。その後、キャリア６５は、処理するために、処理チャンバ２０の中を移動する。一実施形態では、キャリア６５は、チャンバの中を直線経路に沿って移動する。
【００２６】
基板６０は処理チャンバ２０の中を移動するにつれて、基板６０の第１の表面６１がガスポート１２５から来る化合物Ａの前駆体、及びガスポート１３５から来る化合物Ｂの前駆体、その間にあるガスポート１４５から来るパージガスに繰り返し暴露される。パージガスの注入は、基板表面１１０を次の前駆体に暴露する前に、先行する前駆体からの未反応の材料を除去するように設計される。種々のガスストリーム（例えば、前駆体又はパージガス）への各暴露後に、それらのガスストリームはポンピングシステム１５０によって真空ポート１５５を通して吸い出される。各ガスポートの両側に真空ポートを配置することができるので、ガスストリームは両側にある真空ポート１５５を通して吸い出される。したがって、ガスストリームは、それぞれのガスポートから垂直に基板６０の第１の表面６１に向かって下方に流れ、その後、第１の表面１１０にわたって、仕切り１６０の下側部分を迂回して流れ、最終的に真空ポート１５５に向かって上方に流れる。このようにして、各ガスは基板表面１１０にわたって均一に分配することができる。矢印１９８はガス流の方向を示す。基板６０は、種々のガスストリームに暴露されている間に回転することもできる。基板の回転は、形成された層内にストリップが形成されるのを防ぐのに役に立つことがある。基板の回転は連続的にすることができるか、又は離散的なステップにすることができる。
【００２７】
処理チャンバ２０内の最後のガスポートによる完全な暴露を確実にするように、一般的に、処理チャンバ２０の端部に十分な空間が設けられる。基板６０が処理チャンバ２０の端部に達すると（すなわち、第１の表面６１がチャンバ２０内の全てのガスポートに完全に露出されると）、基板６０は、ロードロックチャンバ１０の方向に戻る。基板６０がロードロックチャンバ１０に向かって戻るにつれて、基板表面は、最初の暴露とは逆の順序において、化合物Ａの前駆体、パージガス、及び化合物Ｂの前駆体に再び暴露される場合がある。
【００２８】
基板表面１１０が各ガスに暴露される程度は、例えば、ガスポートから来る各ガスの流量、及び基板６０の移動速度によって決定することができる。一実施形態では、各ガスの流量は、基板表面１１０から吸着された前駆体を除去しないように設定される。各仕切り間の幅、処理チャンバ２０上に配置されるガスポートの数、及び基板が行き来する回数も、基板表面１１０が種々のガスに暴露される程度を決定することができる。結果として、先に参照された要因を変更することによって、堆積された膜の量及び質を最適化することができる。
【００２９】
別の実施形態では、システム１００は、前駆体インジェクタ１２０及び前駆体インジェクタ１３０を含むことができるが、パージガスインジェクタ１４０を含まない。結果として、基板６０が処理チャンバ２０の中を移動するにつれて、基板表面１１０は、その間にパージガスに暴露されることなく、化合物Ａの前駆体及び化合物Ｂの前駆体に交互に暴露されることになる。
【００３０】
図１に示される実施形態は、基板の上方にガス分配プレート３０を有する。それらの実施形態は、この直立した向きに対して記述及び図示されてきたが、反転された向きも可能であることは理解されよう。その状況では、基板６０の第１の表面６１は下方に面し、一方、基板に向かうガス流は上方に向けられることになる。
【００３１】
更に別の実施形態では、システム１００は、複数の基板を処理するように構成することができる。そのような実施形態では、システム１００は、第２のロードロックチャンバ（ロードロックチャンバ１０の反対端に配置される）及び複数の基板６０を含むことができる。基板６０は、ロードロックチャンバ１０に供給され、第２のロードロックチャンバから回収される場合がある。
【００３２】
１つ又は複数の実施形態では、少なくとも１つの放射熱ランプ９０が基板の第２の側を加熱するために配置される。放射熱源は一般的に、基板を挟んでガス分配プレート３０の反対側に配置される。これらの実施形態では、ガスクッションプレートは、放射熱源からの光のうちの少なくとも或る量を透過できるようにする材料から形成される。例えば、ガスクッションプレートは石英から形成することができ、それにより、可視光源からの放射エネルギーがプレートを通り抜けて基板の背面と接触し、基板の温度を高めることができるようになる。
【００３３】
幾つかの実施形態において、キャリア６５は、基板６０を搬送するためのサセプタ６６である。一般的に、サセプタ６６は、基板にわたって均一な温度を生成するのを助けるキャリアである。サセプタ６６は、ロードロックチャンバ１０と処理チャンバ２０との間を両方向に（図１の構成に対して、左から右に、かつ右から左に）移動可能である。サセプタ６６は基板６０を搬送するための上面６７を有する。サセプタ６６は、処理するために基板６０を加熱することができるような加熱式サセプタとすることができる。一例として、サセプタ６６は、サセプタ６６の真下に配置される、放射熱ランプ９０、加熱プレート、抵抗性コイル又は他の加熱デバイスによって加熱することができる。
【００３４】
更に別の実施形態では、サセプタ６６の上面６７は、図２に示されるように、基板６０を収容するように構成される凹部６８を含む。サセプタ６６は、基板の下にサセプタ材料が存在するように、一般的に基板の厚みよりも厚い。詳細な実施形態では、凹部６８は、基板６０が凹部６８内に配置されるときに、基板６０の第１の表面６１がサセプタ６６の上面６７と同一平面を成すように構成される。別の言い方をすると、幾つかの実施形態の凹部６８は、基板６０がその中に配置されるときに、基板６０の第１の表面６１が、サセプタ６６の上面６７より上方に突出しないように構成される。
【００３５】
図３は、本発明の１つ又は複数の実施形態による処理チャンバ２０の部分断面図を示す。処理チャンバ２０は、少なくとも１つのガスインジェクタユニット３１を備えるガス分配プレート３０を有する。本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられるときに、用語「ガスインジェクタユニット」は、基板表面上に別個の膜を堆積することができるガス分配プレート３０内の一連のガス出口を記述するために用いられる。例えば、別個の膜が２つの成分の組み合わせによって堆積される場合には、単一のガスインジェクタユニットが、少なくともそれら２つの成分のための出口を含むことになる。ガスインジェクタユニット３１は、別個の膜を堆積することができるガス出口の内部及び周囲に任意のパージガスポート又は真空ポートを含むこともできる。これが図９に関して後に詳細に説明される。図１に示されるガス分配プレート３０は、単一のガスインジェクタユニット３１から構成されるが、２つ以上のガスインジェクタユニット３１をガス分配プレート３０の一部とすることができることは理解されたい。
【００３６】
幾つかの実施形態では、処理チャンバ２０は基板キャリア６５を含み、基板キャリアは、細長いガスインジェクタに対して垂直な軸に沿って、基板を直線往復経路に沿って移動させるように構成される。本明細書及び添付の特許請求の範囲において用いられるときに、用語「直線往復経路」は、基板を行き来させることができる真っすぐな経路、又はわずかに曲がった経路のいずれかを指している。別の言い方をすると、基板キャリアは、基板を細長いガスインジェクタの軸に対して垂直に行き来させて、ガスインジェクタに対して基板を往復移動させるように構成することができる。図３に示されるように、キャリア６５は、キャリア６５を左から右に、かつ右から左に往復移動させることができるか、又は移動中にキャリア６５を支持することができるレール７４上に支持される。当業者に既知である数多くの機構によって移動を成し遂げることができる。例えば、ステッパモータがレールのうちの１つを駆動することができ、それにより、レールがキャリア６５と相互作用し、結果として基板６０を往復運動させることができる。詳細な実施形態では、基板キャリアは、細長いガスインジェクタ３２対して垂直であり、かつ細長いガスインジェクタ３２の真下にある軸に沿った直線往復経路に沿って、基板６０を移動させるように構成される。特定の実施形態では、基板キャリア６５は、基板６０の表面全体がガス分配プレート３０によって占有される領域７８を通り抜けるように、ガス分配プレート３０前方の領域７６からガス分配プレート３０後方の領域７７まで基板６０を輸送するように構成される。
【００３７】
図４Ａは、本発明の１つ又は複数の実施形態によるガス分配プレート３０の底面斜視図を示す。図３及び図４の両方を参照すると、各ガスインジェクタユニット３１は複数の細長いガスインジェクタ３２を備える。細長いガスインジェクタ３２は、任意の適切な形状又は構成を成すことができ、その例が図４Ａに示されている。その図の左側にある細長いガスインジェクタ３２は密集して配置される一連の穴である。これらの穴はガス分配プレート３０の面内に形成されるトレンチ３３の底面に位置する。ガス分配プレート３０の両端まで延在するトレンチ３３が示されるが、これは単に例示することを目的としており、トレンチは縁部まで延在する必要はないことは理解されよう。中央にある細長いガスインジェクタ３２は密集して配置される一連の長方形の開口部である。このインジェクタは、トレンチ３３内に位置するのではなく、ガス分配プレート３０の面上に直に示される。詳細な実施形態のトレンチは約８ｍｍの奥行及び約１０ｍｍの幅を有する。図４Ａの右側にある細長いガスインジェクタ３２は、２つの細長いチャネルとして示される。図４Ｂは、ガス分配プレート３０の一部の側面図を示す。更に大きな部分及び記述は図１１に含まれる。図４Ｂは、単一のポンピングプレナム１５０ａと真空ポート１５５との関係を示す。ポンピングプレナム１５０ａは、２つのチャネル１５１ａを通ってこれらの真空ポート１５５に接続される。これらのチャネル１５１は、図４Ａに示される細長いインジェクタ３２によって真空ポート１５５と連通している。具体的な実施形態では、細長いインジェクタ３２は、直径が約４．５ｍｍの約２８個の穴を有する。種々の実施形態において、細長いインジェクタ３２は、約１０個〜約１００個の範囲の穴、又は約１５個〜約７５個の範囲の穴、又は約２０個〜約５０個の範囲の穴、又は１０個よりも多くの穴、２０個よりも多くの穴、３０個よりも多くの穴、４０個よりも多くの穴、５０個よりも多くの穴、６０個よりも多くの穴、７０個よりも多くの穴、８０個よりも多くの穴、９０個よりも多くの穴若しくは１００個よりも多くの穴を有する。各種の実施形態において、穴は、約１ｍｍ〜約１０ｍｍの範囲の直径、又は約２ｍｍ〜約９ｍｍの範囲の直径、又は約３ｍｍ〜約８ｍｍの範囲の直径、又は約４ｍｍ〜約７ｍｍの範囲の直径、又は約５ｍｍ〜約６ｍｍの範囲の直径、又は１ｍｍより大きいか、２ｍｍより大きいか、３ｍｍより大きいか、４ｍｍより大きいか、５ｍｍより大きいか、６ｍｍより大きいか、７ｍｍより大きいか、８ｍｍより大きいか、９ｍｍより大きいか、若しくは１０ｍｍより大きい直径を有する。それらの穴は、２つ以上の列に並べることができるか、散在させることができるか、均等に分布させることができるか、又は１列に並べることができる。ガス供給プレナム１２０ａは２つのチャネル１２１ａによって細長いガスインジェクタ３２に接続される。詳細な実施形態では、ガス供給プレナム１２０ａは約１４ｍｍの直径を有する。種々の実施形態において、ガス供給プレナムは、約８ｍｍ〜約２０ｍｍの範囲の直径、又は約９ｍｍ〜約１９ｍｍの範囲の直径、又は約１０ｍｍ〜約１８ｍｍの範囲の直径、又は約１１ｍｍ〜約１７ｍｍの範囲の直径、又は約１２ｍｍ〜約１６ｍｍの範囲の直径、又は約１３ｍｍ〜約１５ｍｍの範囲の直径、又は４ｍｍよりも大きいか、５ｍｍよりも大きいか、６ｍｍよりも大きいか、７ｍｍよりも大きいか、８ｍｍよりも大きいか、９ｍｍよりも大きいか、１０ｍｍよりも大きいか、１１ｍｍよりも大きいか、１２ｍｍよりも大きいか、１３ｍｍよりも大きいか、１４ｍｍよりも大きいか、１５ｍｍよりも大きいか、１６ｍｍよりも大きいか、１７ｍｍよりも大きいか、１８ｍｍよりも大きいか、１９ｍｍよりも大きいか若しくは２０ｍｍよりも大きい直径を有する。特定の実施形態では、これらの（プレナムからの）チャネルは約０．５ｍｍの直径を有し、約１２１個のこれらのチャネルが２列で互い違いに、又は均等に間隔を置いて存在する。種々の実施形態では、その直径は、約０．１ｍｍ〜約１ｍｍの範囲内にあるか、又は約０．２ｍｍ〜約０．９ｍｍの範囲内にあるか、又は約０．３ｍｍ〜約０．８ｍｍの範囲内にあるか、又は約０．４ｍｍ〜約０．７ｍｍの範囲内にあるか、又は０．２ｍｍより大きいか、０．３ｍｍより大きいか、０．４ｍｍより大きいか、０．５ｍｍより大きいか、０．６ｍｍより大きいか、０．７ｍｍより大きいか、０．８ｍｍより大きいか、０．９ｍｍより大きいか若しくは１ｍｍより大きい。ガス供給プレナム１２０ａは第１の前駆体ガスと数値的に関連付けられるが、第２の反応性ガス及びパージガスに対しても同様の構成を成すことができることは理解されよう。任意の特定の動作理論に縛られることなく、プレナム、チャネル及び穴の寸法はチャネルの伝導性及び均一性を規定すると考えられる。
【００３８】
図５〜図１３は、本発明の種々の実施形態によるガス分配プレート３０の部分側断面図を示す。これらの図面において用いられる文字は、そのシステム内で用いられる場合がある異なるガスのうちの幾つかを表す。参照として、Ａは第１の反応性ガスであり、Ｂは第２の反応性ガスであり、Ｃは第３の反応性ガスであり、Ｐはパージガスであり、Ｖは真空である。本明細書及び添付の特許請求において用いられるときに、用語「反応性ガス」は、基板、又は基板表面上の膜若しくは部分膜のいずれかと反応することができる任意のガスを指している。反応性ガスの非限定的な例は、ハフニウム前駆体、水、セリウム前駆体、過酸化物、チタン前駆体、オゾン、プラズマ、ＩＩＩ−Ｖ族元素を含む。パージガスは、自らが接触する化学種又は表面と反応しない任意のガスである。パージガスの非限定的な例は、アルゴン、窒素及びヘリウムを含む。ガス分配プレート３０を通り抜ける基板によって見られる最初と最後の反応性ガスが同じであるように、ガス分配プレート３０の両端にある反応性ガスインジェクタは同じである。例えば、第１の反応性ガスがＡである場合には、最後の反応性ガスもＡになる。ガスＡ及びＢが切り替えられるとき、基板によって見られる最初と最後のガスはガスＢになる。
【００３９】
図５を参照すると、幾つかの実施形態のガスインジェクタユニット３１が、少なくとも２つの第１の反応性ガスインジェクタＡ及び第１の反応性ガスインジェクタのガスとは異なるガスである少なくとも１つの第２の反応性ガスインジェクタＢを含む複数の細長いガスインジェクタを備える。第１の反応性ガスインジェクタＡは第１の反応性ガスと流体連通し、第２の反応性ガスインジェクタＢは、第１の反応性ガスとは異なる第２の反応性ガスと流体連通する。左から右に移動する基板が、順番に、前方の第１の反応性ガスＡ、第２の反応性ガスＢ及び後方の第１の反応性ガスＡを見ることになり、結果として、基板上に完全な層が形成されるように、少なくとも２つの第１の反応性ガスインジェクタＡは少なくとも１つの第２の反応性ガスインジェクタＢを包囲する。同じ経路に沿って戻る基板は逆の順番の反応性ガスを見ることになり、結果として、フルサイクルごとに２つの層が生成される。有用な省略形として、この構成は、ＡＢＡインジェクタ構成にあると呼ばれる場合がある。このガスインジェクタユニット３１にわたって行き来する基板は、
ＡＢ  ＡＡＢ  ＡＡＢ  （ＡＡＢ）ｎ．．．ＡＡＢＡ
のパルス系列を見ることになり、Ｂの均一な膜組成を形成する。その系列の最後に第１の反応性ガスＡに暴露することは、第２の反応性ガスＢが後に続かないので重要ではない。膜組成はＢと呼ばれるが、実際には反応性ガスＡ及び反応性ガスＢの表面反応生成物のうちの１つの生成物であること、並びにＢだけを使用することは、それらの膜を記述する際の便宜にすぎないことは当業者には理解されよう。
【００４０】
図６は、図５に類似の別の実施形態を示しており、２つの第２の反応性ガスＢインジェクタが存在し、それぞれが第１の反応性ガスＡインジェクタによって包囲される。このガスインジェクタユニット３１にわたって行き来する基板は、
ＡＢＡＢ  ＡＡＢＡＢ  （ＡＡＢＡＢ）ｎ．．．ＡＡＢＡＢＡ
のパルス系列を見ることになり、Ｂの均一な膜組成を形成する。図６及び図５の実施形態間の主な違いは各フルサイクル（１回の行き来）が結果として４つの層を生成することである。
【００４１】
同様に、図７はインジェクタユニット３１の別の実施形態を示しており、３つの第２の反応性ガスＢインジェクタが存在し、それぞれが第１の反応性ガスＡインジェクタによって包囲される。このガスインジェクタユニット３１にわたって行き来する基板は、
ＡＢＡＢＡＢ  ＡＡＢＡＢＡＢ  （ＡＡＢＡＢＡＢ）ｎ．．．ＡＡＢＡＢＡＢＡ
のパルス系列を見ることになり、結果としてＢの均一な膜組成を形成する。このガスインジェクタユニット３１にわたるフルサイクルは、結果として、６層のＢを形成することになる。図５、図６、図７の実施形態間の主な違いは、ＡＢ単位を繰り返す回数である。それぞれの場合に、ガスインジェクタユニット内の最初の反応性ガス及び最後の反応性ガスは第１の反応性ガスＡインジェクタである。更なるＡＢ単位を追加することは、設計の複雑さを相対的にわずかに変更するだけで、スループットを高めるのに役に立つ。
【００４２】
図８は、本発明の別の実施形態を示しており、複数のガスインジェクタ３２が、第３の反応性ガスのための少なくとも１つの第３のガスインジェクタを更に備える。少なくとも２つの第１の反応性ガスＡインジェクタが、少なくとも１つの第３のガス反応性ガスインジェクタを包囲する。このガスインジェクタユニット３１にわたって行き来する基板は、
ＡＢ  ＡＣ  ＡＢ  ＡＡＢ  ＡＣ  ＡＢ  （ＡＡＢ  ＡＣ  ＡＢ）ｎ．．．ＡＡＢ  ＡＣ  ＡＢＡ
のパルス系列を見ることになり、結果として、ＢＣＢ（ＢＣＢ）ｎ．．．ＢＣＢの膜組成を形成する。再び、第１の反応性ガスＡに最後の暴露されることは重要ではない。
【００４３】
図９は、本発明の別の実施形態を示しており、少なくとも１つのガスインジェクタユニットは少なくとも２つのパージガスＰインジェクタを更に備える。パージガスＰインジェクタはそれぞれ、少なくとも１つの第１の反応性ガスＡインジェクタと少なくとも１つの第２の反応性ガスＢインジェクタとの間に存在する。パージガスＰは第１の反応性ガスＡ、第２の反応性ガスＢのいずれとも反応しないので、この系列に暴露された基板は図５の膜形成と同じ膜形成を有することになる。パージガスＰの使用は、第１の反応性ガスＡ及び第２の反応性ガスＢが、基板の表面上で、又は基板の表面と実質的に反応するのではなく、基板の表面に隣接して反応しないようにするのを助けることができるという点で特に有用な場合がある。
【００４４】
特定の実施形態では、ガスインジェクタユニット３１は、順番に、前方の第１の反応性ガスＡインジェクタ３２ａ、第２の反応性ガスＢインジェクタ３２ｂ及び後方の第１の反応性ガスＡインジェクタ３２ｃから基本的になる。本明細書及び添付の特許請求において用いられるときに、用語「から基本的になる」等は、ガスインジェクタユニット３１が更なる反応性ガスインジェクタを除外するが、パージガス及び真空ラインのような非反応性ガスインジェクタを除外しないことを意味する。それゆえ、図５に示される実施形態では、パージガスの追加（例えば、図９を参照）は依然としてＡＢＡから基本的になるが、第３の反応性ガスＣインジェクタの追加（例えば、図８を参照）は、ＡＢＡから基本的にならないことになる。図１０は、図９の構成と同じ構成であるが、パージガスＰインジェクタの代わりに、真空ポートＰが用いられている。
【００４５】
図１１は、本発明の更なる実施形態を示しており、複数のガスインジェクタ３２は、４つの第２の反応性ガスＢインジェクタ及び１つの第３の反応性ガスＣインジェクタを更に備える。第２の各反応性ガスＢインジェクタ及び第３の反応性ガスＣインジェクタは第１の反応性ガスＡインジェクタによって分離される。ここで示されるインジェクタ構成はＡＢＡＢＡＣＡＢＡＢＡである。このガスインジェクタユニット３１にわたって行き来する基板は、
ＡＢ  ＡＢ  ＡＣ  ＡＢ  ＡＢ  （ＡＡＢ  ＡＢ  ＡＣ  ＡＢ  ＡＢ）ｎ．．．ＡＡＢ  ＡＢ  ＡＣ  ＡＢ  ＡＢＡ
のパルス系列を見ることになり、結果として、ＢＢＣ（ＢＢＢＢ）ｎ．．．ＣＢＢの膜組成を形成する。再び、第１の反応性ガスＡに最後に暴露されることは重要ではない。
【００４６】
図１２は、更なるガスインジェクタ３２を含む実施形態を示しており、ガスインジェクタユニット３１はＡＢＡ構成から基本的になる。この実施形態では、前方の第１の反応性ガスＡインジェクタ３２ａと第２の反応性ガスＢインジェクタ３２ｂとの間にパージガスＰインジェクタ３２ｄがある。第２の反応性ガスＢインジェクタ３２ｂと後方の第１の反応性ガスＡインジェクタ３２ｃとの間にパージガスＰインジェクタ３２ｅがある。各パージガスＰインジェクタは、真空ポートＶによって反応性ガスインジェクタから分離される。図５の実施形態との場合と同様に、この構成に暴露される基板は、結果として、均一な膜Ｂを形成することになる。より詳細な実施形態は、前方の第１の反応性ガスＡインジェクタ３２ａの前に、かつ後方の第１の反応性ガスＡインジェクタ３２ｃの後に、順番に、真空ポートＶ、パージガスＰインジェクタ及び別の真空ポートＰを更に備える。
【００４７】
図１３は、ガス分配プレート３０の詳細な実施形態を示す。ここに示されるように、ガス分配プレート３０は、単一のガスインジェクタユニット３１を備えており、ガスインジェクタユニット３１は、外側パージガスＰインジェクタ及び外側真空Ｖポートを含むことができる。図示される詳細な実施形態では、ガス分配プレート３０は、ポンピングシステム１５０に接続される少なくとも２つのポンピングプレナムを備える。第１のポンピングプレナム１５０ａは、第１の反応性ガスＡインジェクタ３２ａ、３２ｃに関連付けられるガスポート１２５に（いずれかの側において）隣接する真空ポート１５５と連通している。第１のポンピングプレナム１５０ａは、２つの真空チャネル１５１ａを通して真空ポート１５５に接続される。第２のポンピングプレナム１５０ｂは、第２の反応性ガスＢインジェクタ３２ｂに関連付けられるガスポート１３５に（いずれかの側において）隣接する真空ポート１５５と連通している。第２のポンピングプレナム１５０ｂは、２つの真空チャネル１５２ａを通して真空ポート１５５に接続される。このようにして、第１の反応性ガスＡ及び第２の反応性ガスＢは、気相において反応するのを実質的に妨げられる。端部真空ポート１５５と連通している真空チャネルは、第１の真空チャネル１５０ａ、又は第２の真空チャネル１５０ｂ、又は第３の真空チャネルとすることができる。ポンピングプレナム１５０、１５０ａ、１５０ｂは任意の適切な寸法を有することができる。真空チャネル１５１ａ、１５２ａは、任意の適切な寸法とすることができる。特定の実施形態では、真空チャネル１５１ａ、１５２ａは、約２２ｍｍの直径を有する。端部真空プレナム１５０は、実質的にパージガスのみを収集する。更なる真空ラインが、チャンバ内からガスを収集する。これら４つの排気（Ａ、Ｂ、パージガス及びチャンバ）は、別々に排気することができるか、１つ又は複数のポンプに下流で結合することができるか、２つの別々のポンプを任意に組み合わせることができる。
【００４８】
本発明の特定の実施形態は、その中にガス分配プレートを備える処理チャンバを備える原子層堆積システムに向けられる。ガス分配プレートは、順番に、真空ポート、パージガスインジェクタ、真空ポート、第１の反応性ガスインジェクタ、真空ポート、パージポート、真空ポート、第２の反応性ガスインジェクタ、真空ポート、パージポート、真空ポート、第１の反応性ガスインジェクタ、真空ポート、パージポート及び真空ポートから基本的になる複数のガスインジェクタを備える。
【００４９】
幾つかの実施形態では、ガスプレナム及びガスインジェクタがパージガス供給源（例えば、窒素）と接続される場合がある。これにより、プレナム及びガスインジェクタは、残留ガスをパージして、ガス構成を切り替えることができるようになり、それにより、ＢガスがＡプレナム及びインジェクタから流れることができ、逆も同様である。更に、ガス分配プレート３０は、複数の端部又は縁部に沿って更なる真空ポートを含み、望ましくないガス漏れを抑制するのを助けることができる。インジェクタ下の圧力がチャンバよりも約１ｔｏｒｒだけ高いとき、更なる真空ポートは、反応性ガスがチャンバ内に漏れないようにするのを助けることができる。幾つかの実施形態では、ガス分配プレート３０は、１つ又は複数の加熱器又は冷却器も含む。
【００５０】
本発明の更なる実施形態は、２つ以上のガスインジェクタユニット３１を有するガス分配プレート３０を備える原子層堆積システムに向けられる。図１４は、その中にガス分配プレート３０が位置する処理チャンバ２０を示す。４つの個々のガスインジェクタユニット３１を備えるガス分配プレート３０が示されており、各ガスインジェクタユニットは３つの平行線によって表される。４つのガスインジェクタユニット３１が示されるが、所望の処理に応じて、任意の数のガスインジェクタユニットが存在することができる。詳細な実施形態では、約２個〜約２４個の範囲のガスインジェクタユニットが存在する。
【００５１】
１つの実施形態では、個々のガスインジェクタユニット３１はＡＢＡ構成の一連のガスインジェクタを有する。特定の実施形態では、各ガスインジェクタユニット３１は、順番に、前方の第１の反応性ガスＡインジェクタ、第２の反応性ガスＢインジェクタ及び後方の第１の反応性ガスＡインジェクタから基本的になる。
【００５２】
図１４に示されるシステムのようなシステムでは、１つの層を完全に処理するために、基板はガス分配プレート３０の全長を進む必要はない。これは、短行程プロセス、短行程原子層堆積（ＳＳ−ＡＬＤ）又は他の同様の名称で呼ばれる場合がある。図１３の構成を用いて基板を処理するために、基板６０は、第１の区域９７から第２の区域９８まで移動する必要がある。第１の区域９７は短行程移動のための開始点であり、第２の区域９８は終了点である。図１５Ａは、この実施形態の場合の第１の区域９７における基板６０を示す。図１５Ａにおける基板６０は左から右に移動しつつある。図１５Ｂは、この実施形態の場合の第２の区域９８における基板を示す。その基板は、基板の全ての部分がガスインジェクタユニットのうちの１つに暴露されるように十分に移動している。基板の各部分は細長い膜片を堆積され、その行程長は、これらの膜片を接続して１つの連続した膜にするのに十分である。
【００５３】
最長行程（行き来する経路）では、結果として、基板に対してフルサイクル（２層）が暴露されることになる。この短行程構成では、基板キャリアは、処理中に、第１の区域と第２の区域との間の直線往復経路内を移動するように構成することができる。基板６０は処理中に常にガス分配プレート下にある。第１の区域９７と第２の区域９８との間の距離は、基板の長さをガスインジェクタユニットの数で割った値に概ね等しい。したがって、図１５Ａ及び図１５Ｂに示される実施形態では、基板はその全長の約４分の１だけ移動した。３００ｍｍ基板であれば、その距離は約７５ｍｍの距離になる。ガス分配プレート３０が有するガスインジェクタユニット３１の数が増えるほど、それに比例して進行距離が短くなる。或る特定の実施形態では、行程ごとに、又は複数の行程後に、回転移動が利用される場合もある。回転移動は離散的な移動、例えば、１０度、２０度、３０度、４０度又は５０度の移動とすることができるか、又は他の適切な増分の回転移動とすることができる。そのような回転移動は、直線移動とともに、基板上でより均一な膜形成を提供することができる。
【００５４】
詳細な実施形態では、基板キャリアは、第１の区域９７の外側にある基板をローディング位置に搬送するように構成される。幾つかの実施形態では、基板キャリアは、第２の区域９８の外側にある基板をアンローディング位置まで搬送するように構成される。ローディング位置及びアンローディング位置は、必要に応じて入れ替えることができる。
【００５５】
本発明の更なる実施形態は、基板を処理する方法に向けられる。基板の一部がガスインジェクタユニットにわたって第１の方向に送られる。本明細書及び添付の特許請求において用いられるときに、用語「〜にわたって送られる」は、ガス分配プレートからのガスが基板と、又は基板上の層と反応できるように、基板がガス分配プレートの上方、下方等を移動したことを意味する。基板を第１の方向に移動させる際に、基板は、順番に、前方の第１の反応性ガスストリーム、第２の反応性ガスストリーム及び後方の第１の反応性ガスストリームに暴露され、第１の層を堆積する。その後、基板のその部分は、順番に、後方の第１の反応性ガスストリーム、第２の反応性ガスストリーム及び前方の第１の反応性ガスストリームに暴露されるように、ガスインジェクタユニットにわたって第１の方向と反対方向に送られ、第２の層を生成する。１つのガスインジェクタユニットしか存在しない場合には、基板は、ガス分配プレートの関連部分全体の真下にわたって送られることになる。反応性ガスインジェクタの外側にあるガス分配プレートの領域は、関連部分の一部ではない。２つ以上のガスインジェクタユニットが存在する実施形態では、基板は、ガスインジェクタユニットの数に基づいて基板の長さの一部を移動させることになる。それゆえ、ｎ個のガスインジェクタユニットごとに、基板は基板の全長の１／ｎだけ移動させることになる。
【００５６】
詳細な実施形態では、その方法は、基板のその部分を第１の反応性ガスストリーム及び第２の反応性ガスストリームのそれぞれの間にあるパージガスストリームに暴露することを更に含む。幾つかの実施形態のガスは連続的に流れている。幾つかの実施形態では、ガスは、基板がガス分配プレートの真下を移動するときにのみ発射される。
【００５７】
１つ又は複数の実施形態によれば、基板の一部を第１の方向に送ることは、基板のその部分を、順番に、前方の第１の反応性ガスストリーム、前方の第２の反応性ガスストリーム、第１の中間の第１の反応性ガスストリーム、第３の反応性ガスストリーム、第２の中間の第１の反応性ガスストリーム、後方の第２の反応性ガスストリーム及び後方の第１の反応性ガスストリームに暴露し、基板のその部分を第２の方向に送ることは、基板のその部分を逆の順番においてガスストリームに暴露する。
【００５８】
本発明の更なる実施形態は、記述された少なくとも１つの原子層堆積システムを備えるクラスタツールに向けられる。クラスタツールは中央部分と、そこから延在する１つ又は複数の分岐部分とを有する。分岐部分は堆積装置、すなわち、処理装置である。短行程運動を組み込むクラスタツールは従来の堆積チャンバを有するツールよりも、必要とする空間がかなり小さい。クラスタツールの中央部分は、基板をロードロックチャンバから処理チャンバの中に移動させ、処理後にロードロックチャンバに戻すことができる少なくとも１つのロボットアームを含むことができる。図１６を参照すると、例示的なクラスタツール３００が、一般的に多基板ロボット３１０を含む中央移送チャンバ３０４を含み、多基板ロボットは、複数の基板をロードロックチャンバ３２０及び種々のプロセスチャンバ２０の内外に移送するように構成される。３つの処理チャンバ２０を備えるクラスタツール３００が示されるが、３つより少ない、又は３つよりも多くの処理チャンバが存在できることは当業者には理解されよう。更に、異なるタイプの基板処理技法（例えば、ＡＬＤ、ＣＶＤ、ＰＶＤ）の場合に、その処理チャンバを用いることもできる。
【００５９】
本明細書において本発明が特定の実施形態を参照しながら記述されてきたが、これらの実施形態は、本発明の原理及び応用形態の単なる例示であることは理解されたい。本発明の精神及び範囲から逸脱することなく、本発明の方法及び装置に種々の変更及び改変を加えることができることは当業者には明らかであろう。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びその均等物の範囲内にある変更及び改変を含むことを意図している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１６】
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【国際調査報告】
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