(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板のために、堆積装置内を通るチャネルを設けることと、
前駆体蒸気を前記チャネルへと供給することと、
シェーダの下で、該シェーダに対して前記堆積装置内を移動中の前記基板を前記前駆体蒸気に暴露し、前記チャネル内で光子暴露期間と遮光期間を交互に実行することによって、前記前駆体蒸気から、前記基板上に材料を堆積させることと、
を含む堆積方法であって、前記シェーダは、複数の光子透過領域と、前記シェーダの下で前記基板を遮光する複数の光子不透過領域とを有し、前記光子透過領域は該光子透過領域の下に位置する前記基板の領域に対して前記光子暴露期間を提供し、前記光子不透過領域は該光子不透過領域の下に位置する前記基板の領域に対して前記遮光期間を提供し、前記遮光期間において、第１の前駆体種が前記基板表面上の前記遮光領域の反応部位と反応し、その後の前記光子暴露期間において、第２の前駆体種が、化学吸着した前記第１の前駆体種と反応する、堆積方法。
【請求項２】
前記チャネルは、前記前駆体蒸気の垂直方向の移動を制限する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記前駆体蒸気は第１の前駆体種と第２の前駆体ソースガスとを含み、前記第２の前駆体ソースガスは前記第１の前駆体種のキャリアガスとして機能する、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
受け取った光子エネルギーによって、前記光子暴露期間において前記反応を生じさせることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記遮光期間中の反応は自己飽和表面反応である、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
堆積装置であって、
基板のためのチャネルであって、前記堆積装置内を通るチャネルと、
前駆体蒸気を前記チャネルへと供給する少なくとも１つの供給管路と、
シェーダと、
を備え、前記シェーダの下で、該シェーダに対して前記堆積装置内を移動中の前記基板を前記前駆体蒸気に暴露し、前記チャネル内で光子暴露期間と遮光期間を交互に実行することによって、前記前駆体蒸気から、前記基板上に材料を堆積させるように構成され、
前記シェーダは、複数の光子透過領域と、前記シェーダの下で前記基板を遮光する複数の光子不透過領域とを有し、前記光子透過領域は該光子透過領域の下に位置する前記基板の領域に対して前記光子暴露期間を提供し、前記光子不透過領域は該光子不透過領域の下に位置する前記基板の領域に対して前記遮光期間を提供し、前記遮光期間において、第１の前駆体種が前記基板表面上の前記遮光領域の反応部位と反応し、その後の前記光子暴露期間において、第２の前駆体種が、化学吸着した前記第１の前駆体種と反応する、
堆積装置。
【請求項７】
前記チャネルは、前記前駆体蒸気の垂直方向の移動を制限するように構成される、請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記前駆体蒸気は第１の前駆体種と第２の前駆体ソースガスとを含み、前記装置は、前記第２の前駆体ソースガスを前記第１の前駆体種のキャリアガスとして用いるように構成される、請求項６または７に記載の装置。
【請求項９】
前記光子暴露期間における前記反応を生じさせるために光子エネルギーを放出するように構成される光子源をさらに備える、請求項６に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、全般的には、基板表面に材料を堆積させる堆積技術に関する。
【発明の背景】
【０００２】
このセクションは、有用な背景情報を紹介する。ただし、最先端の技術を紹介しようという意図ではない。
【０００３】
原子層堆積（Atomic Layer Deposition：ＡＬＤ）は、反応空間内にある少なくとも１つの基板に少なくとも２つの反応性前駆体種を順次導入することによる、特殊な化学的堆積法である。ＡＬＤの成長メカニズムは、化学的吸着（化学吸着）と物理的吸着（物理吸着）との間の結合強度の差異を利用する。ＡＬＤは、堆積プロセス中、化学吸着を利用し、物理吸着を排除する。化学吸着中、固相表面の原子（単数または複数）と気相から到達する分子との間に強力な化学結合が形成される。
【０００４】
ＡＬＤ堆積サイクルは、連続する４つのステップ、すなわち、パルスＡ、パージＡ、パルスＢ、およびパージＢで構成される。パルスＡは金属前駆体蒸気で構成され、パルスＢは非金属前駆体蒸気で構成される。パージＡおよびパージＢ期間中は、ガス状の反応副生成物と残留反応物分子とを反応空間からパージするために、窒素またはアルゴンなどの不活性ガスと真空ポンプとが用いられる。１つの堆積シーケンスは、少なくとも１つの堆積サイクルを含む。堆積シーケンスによって所望の厚さの薄膜が生成されるまで、堆積サイクルが繰り返される。
【０００５】
前駆体種は、基板表面の反応部位への化学結合を化学吸着によって形成する。１つの前駆体パルス期間中に固体材料の単一分子層のみが表面に形成される。したがって、成長プロセスは自己完結または自己飽和的である。例えば、第１の前駆体として、吸着種に付着し続け表面を飽和させ、さらなる化学吸着を防止するリガンドを用いることができる。反応空間の温度は、前駆体の分子種が基本的にそのままの状態で基板（単数または複数）に化学吸着されるように、凝縮温度より高く、使用される前駆体の熱分解温度より低い温度に維持される。基本的にそのままの状態でとは、前駆体の分子種が表面に化学吸着されるときに揮発性リガンドが前駆体分子から脱離しうることを意味する。表面は、基本的に、第１の種類の反応部位、すなわち第１の前駆体分子の吸着種で飽和する。この化学吸着ステップの次に、第１のパージステップ（パージＡ）が続く。第１のパージステップ（パージＡ）では、第１の前駆体の余剰分と発生しうる反応副生成物とが反応空間から除去される。次に、第２の前駆体蒸気が反応空間に導入される。第２の前駆体分子は、第１の前駆体分子の吸着種と反応し、これにより所望の薄膜材料が形成される。この成長は、吸着された第１の前駆体の全量が消費され、表面が基本的に第２の種類の反応部位で飽和すると、終了する。次に、第２の前駆体蒸気の余剰分と発生しうる反応副生成物蒸気とが第２のパージステップ（パージＢ）によって除去される。その後、このサイクルは、膜が所望の厚さに成長するまで繰り返される。
【０００６】
ＡＬＤによって成長させた薄膜は、密度が高く、ピンホールがなく、厚さが均一である。例えば、ＴＭＡとも称されるトリメチルアルミニウム（ＣＨ３）３Ａｌと水とからＡＬＤによって酸化アルミニウムを成長させた実験において、基板ウェハ全面における不均一性はわずか１％程度であった。
【０００７】
ＡＬＤ技術の問題の１つは、成長速度がやや遅いことである。
【摘要】
【０００８】
本発明の目的は、比較的に成長速度が速い堆積方法を提供することである。
【０００９】
本発明の第１の例示的態様によると、堆積方法が提供される。前記堆積方法は、堆積装置内を通るチャネルを設けることと、前駆体蒸気を前記チャネルへと供給することと、前記堆積装置内を移動中の基板を前記前駆体蒸気に暴露し、前記チャネル内で光子暴露期間と遮光期間を交互に実行することによって、前記前駆体蒸気から、前記基板上に材料を堆積させることと、を含む。
【００１０】
特定の例示的実施形態において、前記チャネルは、前記前駆体蒸気の垂直方向の移動を制限する。特定の例示的実施形態において、チャネルの上部と前記基板によって反応空間が画定される。特定の例示的実施形態において、前記反応空間は高さが制限され、これによって、前駆体蒸気の前記垂直移動が制限される。特定の例示的実施形態において、前記反応空間の垂直方向の寸法は２ｍｍ未満であり、別の特定の例示的実施形態においては５ｍｍ未満であり、別の特定の例示的実施形態においては１０ｍｍ未満であり、別の特定の例示的実施形態においては５ｃｍ未満であり、別の特定の例示的実施形態においては１０ｃｍ未満である。
【００１１】
特定の例示的実施形態において、前記前駆体蒸気は第１の前駆体種と第２の前駆体ソースガスとを含み、前記第２の前駆体ソースガスは前記第１の前駆体種のキャリアガスとして機能する。特定の例示的実施形態において、第２の前駆体種は、光子の暴露によって前記第２の前駆体ソースガスから活性化される。特定の例示的実施形態において、前記第１の前駆体種と前記第２の前駆体ソースガス／第２の前駆体種は、同量で（互いに混合されて）存在する。特定の例示的実施形態において、前記第１の前駆体種は金属前駆体種であり、前記第２の前駆体種は非金属前駆体種である。特定の他の実施形態では、前駆体種はいずれも非金属前駆体種である。被膜材料の例として、金属、酸化物、窒化物等が挙げられる。
【００１２】
特定の例示的実施形態において、前記遮光期間において、第１の前駆体種が前記基板表面上の反応部位と反応し、その後の前記光子暴露期間において、第２の前駆体種が、化学吸着した前記第１の前駆体種と反応する。
【００１３】
特定の例示的実施形態において、前記方法は、受け取った光子エネルギーによって、前記光子暴露期間において前記反応を生じさせることを含む。
【００１４】
特定の例示的実施形態において、前記方法は、遮光の領域は遮光期間となり、非遮光領域は光子暴露期間となるように、前記基板表面を遮光することによって前記光子暴露期間と前記遮光期間を定義することを含む。
【００１５】
特定の例示的実施形態において、前記遮光期間中の反応は自己飽和表面反応である。特定の例示的実施形態において、前記遮光期間によって、次の光子の暴露まで材料成長が止まる。特定の例示的実施形態において、堆積は自己飽和的成長に基づく。この場合、材料成長は、前記遮光期間において、前記基板表面上で第１の前駆体種との反応部位がすべて消費されたときに終了する。
【００１６】
特定の例示的実施形態において、堆積サイクルはパージ期間を実行せずに実行される。
【００１７】
堆積サイクルは、前記遮光期間または前記光子暴露期間から開始されると見なされてもよい。最初の堆積サイクルは遮光期間から開始されてもよく、この間に、前記第１の前駆体が前記基板表面と反応する。前記遮光期間後、直ちに前記光子暴露期間が続く。前記光子暴露期間において単層の堆積材料の半分が生成され、前記遮光期間において単層の堆積材料の半分が生成される。前記光子暴露期間と前記遮光期間の両方によって、単層の堆積材料（被膜材料）が生成される。
【００１８】
前記第１の前駆体種および前記第２の前駆体種は、通常の処理条件、すなわち活性化（励起）なしの処理温度において、気相で互いに不活性であるように選択してもよい。特定の例示的実施形態において、前記第２の前駆体種は、活性化なしでは前記吸着した第１の前駆体種に対して不活性であるが、前記第１の前駆体種は、活性化なしでも、前記表面に吸着した前記第２の前駆体種と反応する。
【００１９】
特定の例示的実施形態において、前記光子暴露期間と前記遮光期間は交互に実行され、光子の暴露は前記光子暴露期間のみに行われる。前記光子の暴露は、ＵＶランプ、ＬＥＤランプ、キセノンランプ、Ｘ線源、レーザ源、赤外線源等の光子源から放出される光子によって行われてもよい。
【００２０】
特定の例示的実施形態において、前駆体種の数は３つ以上である。これらの実施形態において、前記前駆体の１つは、励起なしで前記表面と反応してもよく、他の前駆体は励起なしでは表面反応に対して不活性である。
【００２１】
第１の例示的態様およびその実施形態による方法は、例えば、任意の適用可能な可動の基板の被覆などの、多様な用途に用いることができる。基板は、例えば、シリコンウエハ、ガラス板、金属フォイル等の板状の物体であってもよい。基板は基板ウェブ、ストランド、または細片であってもよい。基板は、薄いフレキシブルガラス基板であってもよく、ポリマーであってもよい。紙、板、またはナノセルロースの繊維ウェブであってもよい。また、太陽電池、有機発光ダイオード（Organic Light-Emitting Diode：ＯＬＥＤ）ディスプレイ、プリント回路基板部品、または一般的に電子部品であってもよい。本方法は、感熱性の用途の低温不動態化に用いることができる。
【００２２】
本発明の第２の例示的態様によると、堆積装置が提供される。前記堆積装置は、前記堆積装置内を通るチャネルと、前駆体蒸気を前記チャネルへと供給する少なくとも１つの供給管路と、を備え、前記堆積装置内を移動中の基板を前記前駆体蒸気に暴露し、前記チャネル内で光子暴露期間と遮光期間を交互に実行することによって、前記前駆体蒸気から、前記基板上に材料を堆積させるように構成される。
【００２３】
特定の例示的実施形態において、前記チャネルは、前記前駆体蒸気の垂直方向の移動を制限するように構成される。
【００２４】
特定の例示的実施形態において、前記堆積装置は、前記基板を前記チャネルへと搬入するための入口スリットと、前記基板を前記チャネルから搬出するための出口スリットを有する。
【００２５】
特定の例示的実施形態において、前記前駆体蒸気は第１の前駆体種と第２の前駆体ソースガスとを含み、前記装置は、前記第２の前駆体ソースガスを前記第１の前駆体種のキャリアガスとして用いるように構成される。
【００２６】
特定の例示的実施形態において、前記装置は、前記遮光期間において、第１の前駆体種を前記基板表面上の反応部位と反応させ、その後の前記光子暴露期間において、第２の前駆体種を、化学吸着した前記第１の前駆体種と反応させるように構成される。
【００２７】
特定の例示的実施形態において、前記装置は、前記光子暴露期間における前記反応を生じさせるために光子エネルギーを放出するように構成される光子源をさらに備える。
【００２８】
特定の例示的実施形態において、前記装置は、前記基板と光子源との間に設けられ、光子透過領域と光子不透過領域とを有するシェーダであって、遮光の領域は遮光期間となり、非遮光領域は光子暴露期間となるように、前記基板表面を遮光することによって前記光子暴露期間と前記遮光期間を定義するためのシェーダをさらに備える。
【００２９】
特定の例示的実施形態において、前記チャネルの屋根部分は平面状のシェーダによって形成され、前記シェーダの少なくとも下部表面は平面である。
【００３０】
ここまで、本発明を拘束しない様々な例示的態様および実施形態を例示してきた。上記の各実施形態は、本発明の実装に利用されうる選択された態様またはステップを説明するためにのみ使用される。いくつかの実施形態は、本発明の特定の例示的態様への言及によってのみ提示されている場合もある。対応する実施形態は他の例示的態様にも適用できることを理解されるべきである。これら実施形態は、任意かつ適切に組み合わせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
次に、添付図面を参照して単なる例として本発明を説明する。
【図１】一例示的実施形態による方法の例示的タイミング図である。
【図２】一例示的実施形態による方法を実行するための例示的構成を示す図である。
【図３】一例示的実施形態による例示的装置の側面図である。
【図４】一例示的実施形態による装置の上面図である。
【図５】一例示的実施形態による処理ガスの供給を示す図である。
【図６】一例示的実施形態による例示的シェーダを示す図である。
【図７】一例示的実施形態による堆積装置制御システムの概略ブロック図である。
【詳細説明】
【００３２】
図１は、一例示的実施形態による方法の例示的タイミング図である。
【００３３】
複数の堆積サイクルを含む堆積シーケンスが実行され、各サイクルにおいて単層の堆積材料が生成される。堆積サイクルは、第１の前駆体種および第２の前駆体種を、反応空間内の基板表面に導入することを含む。
【００３４】
次のような方法が実行される。この方法は、堆積装置内を通るチャネルを設けることと、前駆体蒸気をチャネルへと供給することと、堆積装置内を移動中の基板を前駆体蒸気に暴露し、チャネル内で光子暴露期間と遮光期間を交互に実行することによって、前駆体蒸気から、基板上に材料を堆積させることとを含む。本方法を、光子支援表面被膜適用（Photon Assisted Surface Coating Application：ＰＡＳＣＡ）法と称する場合もある。
【００３５】
図１に示す例において、光子の暴露がオンである活性化期間（時点ｔ１からｔ２まで）と、光子の暴露がオフである再生期間（時点ｔ２からｔ３まで）が交互に実行される。したがって、図１の活性化期間は本方法の光子暴露期間であり、再生期間は本方法の遮光期間である。
【００３６】
再生期間中、第１の処理ガスの前駆体種（第１の前駆体種）は、基板表面上の反応部位と化学吸着によって反応する。再生期間の終了時には、基板表面に付着した第１の前駆体種によって基板表面が覆われる。第２の処理ガス（第２の前駆体ソースガス）は、光子の暴露なしでは表面に対して不活性である。したがって、材料成長は、第１の前駆体種との反応部位がすべて消費される再生期間の終了時に終了する。成長メカニズムは自己飽和的である。
【００３７】
活性化期間中、第２の処理ガスの前駆体種（第２の前駆体種）は、基板表面に付着した第１の前駆体種と化学吸着によって反応し、これによって、基板表面に付着した第２の前駆体種によって基板表面が覆われる。
【００３８】
活性化期間の反応は、光子エネルギーに暴露される基板領域上で生じる。光子の暴露によって、第２の処理ガスまたは付着した第１の前駆体種のいずれかに、表面反応を起こすために必要な追加のエネルギーが与えられる。
【００３９】
第１の選択肢では、第２の処理ガスが光子エネルギーによって励起され、ラジカルを形成する。これらのラジカル（すなわち第２の前駆体種）は、基板表面上の付着した第１の前駆体種の反応部位と反応する。第２の前駆体種によって基板表面が飽和される。
【００４０】
第２の選択肢では、付着した第１の前駆体種が光子エネルギーによって励起される。この励起によって、基板表面に吸着した第１の前駆体種と、ガス状の第２の前駆体種との間の反応に必要な追加のエネルギーが与えられる。その結果、第２の前駆体種によって基板表面が飽和される。
【００４１】
所望の選択肢は、光子（すなわち光／放射線）の波長を調整することによって選択してもよい。
【００４２】
活性化期間と、その後直ちに続く再生期間と（または、特定の実施形態では再生期間と、その後直ちに続く活性化期間と）で構成される堆積サイクルを繰り返して、所望の厚さの被膜を得る。堆積サイクルはパージ期間なしで実行されるため、パージ期間が用いられる自己飽和的成長法と比べて、より速い成長速度が達成される。
【００４３】
反応空間への第１の処理ガス流と第２の処理ガス流は、堆積サイクル全体を通して維持される。特定の例示的実施形態において、第１の処理ガス（第１の前駆体種）のキャリアガスとして第２の処理ガスが用いられる。これらの実施形態において、第１の前駆体と第２の前駆体は同時に反応空間内に存在してもよい。
【００４４】
第１の前駆体は金属前駆体であってもよく、第２の前駆体は非金属前駆体であってもよい。特定の他の実施形態では、前駆体種はいずれも非金属前駆体種である。被膜材料の例として、金属、酸化物、窒化物等が挙げられる。これらの前駆体種は、気相で互いに不活性であるように選択してもよい。一例示的実施形態において、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ、（ＣＨ３）３Ａｌ）が金属前駆体として、および酸素（Ｏ２）が第２の処理ガスとして用いられる。光子暴露期間中、酸素が励起されて酸素ラジカルＯ＊となり、Ｏ＊ラジカルと、吸着したＴＭＡとの間で表面反応が起こり、所望の被膜材料である酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が形成される。
【００４５】
図２は、一例示的実施形態による開示された方法を実行するための例示的構成を示す図である。本構成において、堆積装置（例えば、反応炉モジュール）は該堆積装置内を通るチャネルを備える。図２に示す例において、このチャネルは、底部２５５と上部２５０とによってそれらの間に形成される。チャネルは、高さが制限された水平チャネルである。供給管路によって、前駆体蒸気が、ガス配送ノズル２１１等を通してチャネルに搬送される。上部２５０および底部２５５は、板または平面状の部品であるか、または上部２５０の少なくともチャネル側が平面である。底部のチャネル側も平面であってもよい。チャネルは両側が開放されていてもよい。
【００４６】
平面基板２０１はチャネルに沿って移動する。別の実施形態において、平面基板２０１は、その上に載せられて移動する少なくとも１つの基板または基板セット（図示しない）を支持する支持ウェブである。
【００４７】
光子源２４０は、上部２５０の上に配置される。光子源２４０は、ＵＶランプ、キセノンランプ、ＬＥＤランプ、あるいは、例えば、Ｘ線源、レーザ源、または赤外線源であってもよい。光子源２４０は、光子２４１を放射することで光子の暴露を提供する。
【００４８】
上部２５０はシェーダであってもよい。このシェーダは光子不透過領域２５１および光子透過領域（または窓部）２５２を有し、シェーダの下の基板２０１の表面を遮光することによって光子暴露期間および遮光期間を定義する。光子透過領域は、ガラス、または前駆体蒸気が通過できない他の材料によって形成してもよい。シェーダの下を基板が搬送される間、遮光の領域は遮光期間となり、非遮光領域２６２は光子暴露期間となる。一例示的実施形態において、基板が遮光されているときに所望の被膜材料の単層の半分が成長し、基板が非遮光領域にあるときに単層の半分が成長する。このような実施形態では、光子不透過領域および光子透過領域の数によってサイクル数が定義され、ひいては得られる所望の被膜の厚さが定義される。
【００４９】
反応空間は、上部２５０と基板２０１によって画定される。反応空間は高さが制限されている。これによって、前駆体蒸気の垂直移動が制限され、蒸気の主な移動方向が水平方向となる。特定の例示的実施形態において、反応空間（およびチャネル）の垂直方向の寸法は２ｍｍ未満であり、別の特定の例示的実施形態においては５ｍｍ未満であり、別の特定の例示的実施形態においては１０ｍｍ未満であり、別の特定の例示的実施形態においては５ｃｍ未満であり、別の特定の例示的実施形態においては１０ｃｍ未満である。
【００５０】
供給管路は、前駆体蒸気を反応空間へと搬送し、第１の前駆体種および第２の前駆体種が反応空間内を占めるようにする。この供給は、側面にある１つ以上のノズルから、または本明細書の後半で説明するように、基板の上部からシェーダノズルを通して行われてもよい。排気管路内の真空ポンプ（図２に示さない）によって、反応室から外部への流れが維持される。
【００５１】
前駆体蒸気は第１の前駆体種と第２の前駆体ソースガスとを含み、第２の前駆体ソースガスは第１の前駆体種のキャリアガスとして機能する。しかしながら、特定の他の実施形態では、反応空間への第１の前駆体種の供給は、第２の前駆体種の供給とは別の供給管路を介して行うことができる（すなわち、専用の供給管路を備えてもよい）。
【００５２】
図３は、一例示的実施形態による例示的装置の側面図である。本装置は、処理ラインの一部として連続堆積に適切な反応炉または反応炉モジュールであってもよい。本装置は、外室２２０によって取り囲まれた反応室２１０を備える。外室２２０と反応室２１０の間の中間空間は、該空間内に不活性シールドガスを搬送することで、反応室２１０内部と比べてわずかに過圧力になるように加圧される。
【００５３】
第１の搬送室２３０は外室２２０の一側面に取り付けられ、第２の搬送室２３０'は外室２２０の反対の側面に取り付けられる。外室内に配置された反応室２１０は、第１の側に入口ポート２６１を、反対の側に出口ポート２６１'を有する。入口ポート２６１および出口ポート２６１'は、反応室の対応する壁のスリットとして形成してもよい。
【００５４】
被覆対象の基板ウェブ２０１は継続的に駆動され、第１の搬送室２３０を通って外室２２０へと入り、そこから入口ポート２６１を通って反応室２１０に入り、堆積が行われる。そこから出口ポート２６１'を通って外室２２０の反対側の部分に入り、第２の搬送室２３０'を通って処理ラインの次のフェーズに入る。別の実施形態において、基板ウェブ２０１は、その上に乗せられて移動する（被覆対象の）基板２０１'セットを支持するウェブである。さらに別の実施形態において、基板はストランドまたは細片である。
【００５５】
本装置は、図２に示す構成を備える。したがって、本装置は、上部２５０と底部２５５とによって形成され、反応室２１０を通って延在するチャネルと、上部２５０の上の光子源２４０とを備える。また、本装置は、上部２５０と基板２０１との間に画定される反応空間へと前駆体蒸気を（ノズル２１１等を介して）搬送する供給管路を備える。
【００５６】
本装置は、必要に応じて反応室内の真空圧を維持するため、および、反応室から外部への流れを維持するための、排気管路２１２および排気管路内の真空ポンプ２１３をさらに備える。
【００５７】
本装置は、図１および図２を参照して説明した動作と同様に動作する。したがって、基板２０１または２０１'が前進すると、基板の異なる領域が光子源２４０に面する。遮光の領域は遮光期間（再生期間）となり、非遮光領域は光子暴露期間（活性化期間）となる。図１および図２を参照して前述した堆積サイクルが実行される。
【００５８】
遮光期間中は、第１の前駆体種が、基板表面上の付着した第２の前駆体種によって生成された反応部位と反応する。光子暴露期間中は、第２の前駆体種が、基板表面に付着した第１の前駆体種と反応する。基板が遮光領域上にあるときに所望の被膜材料の単層の半分が成長し、基板が非遮光領域上にあるときに単層の残りの半分が成長する程度に、非遮光領域の幅に対して基板の搬送速度を維持することによって、材料成長における正確な厚さ制御が達成される。
【００５９】
特定の例示的実施形態は、装填および／または取出し用の搬送室を備えずに実装される。また、特定の例示的実施形態は、反応室の周囲に外室を備えずに実装される。また、反応室の形状は、図面に示す例とは異なる形状であってもよい。特定の例示的実施形態において、装置内を通るチャネルは反応室を形成する。したがって、チャネル以外の別の反応室は存在しない。特定の例示的実施形態において、基板はチャネル内を一定速度で継続的に搬送される。特定の他の実施形態においては、基板は、チャネル内を周期的に（例えば、断続的に）移動する。
【００６０】
図４は、一例示的実施形態による装置の上面図である。同様の特徴には、図２および図３と同じ参照符号を付している。前駆体蒸気の供給を一方の側から、ガスの排気を反対の側から行うように配置することができる。図４の実施形態において、前駆体蒸気供給管路の供給ノズル２１１の列が基板２０１の第１の側にあり、排気管路開口部４２１が反対の側にある。
【００６１】
図５は、第２の処理ガスが第１の処理ガスのキャリアガスとして用いられる一例示的実施形態による処理ガスの供給を示す図である。本装置は、図３および図４に示すタイプのものであってもよい。本装置は、第１の処理ガスソース４１および第２の処理ガスソース４０を備える。
【００６２】
第２の処理ガスソース４０は、キャリアおよびシールドガス管路弁５０の入口と流体連通している。弁５０の第１の出口はシールドガス管路５１２として、本装置の外室２２０と反応室２１０の間の中間空間に通じる。不活性シールドガスとしての第２の処理ガスは、ガス放出点２１２を介して中間空間に放出される。弁５０の第２の出口は、キャリアガス入口弁５４の入口と流体連通している。弁５４の第１の出口は、第１の処理ガスソース４１のキャリアガス入口と流体連通している。弁５４の第２の出口は、前駆体蒸気供給管路弁５１の第２の入口と流体連通している。第１の処理ガスソース４１は、弁５１の第１の入口と流体連通している。弁５１の出口は、前駆体蒸気供給管路５１１として反応室２１０へと続く。供給管路５１１内を流れるガス／蒸気は、ガス放出点またはノズル２１１を介して反応室２１１内の該チャネルへと放出される。第２の処理ガスソース４０から第１の処理ガスソース４１、そして供給管路５１１への経路は、処理中は開いたままにされる。
【００６３】
シールドガス管路５１２は、実装に応じて開いたまま、または閉じたままにされる。特定の例示的実施形態において、堆積サイクル／シーケンス全体でシールドガス管路５１２は開いたままにされ、不活性シールドガスとしての第２の処理ガスがガス放出点２１２を介して中間空間に入ることができる。
【００６４】
図６は、一例示的実施形態による例示的シェーダを示す図である。シェーダ（またはシェーダノズル）８５０は、シェーダと前駆体供給ノズルの両方として用いることができる。また、上部２５０として用いることができる。シェーダ８５０はシェーダフレーム８５１を備え、シェーダフレーム８５１は、放射された光子が通過できない固体部分と、放射された光子が通過できる（ただし、前駆体蒸気は通過できない）、例えば、矩形のガラス製窓部分８５２とを含む。窓部分８５２の形状は、実装に応じて異なる。シェーダ８５０には前駆体供給管路８１１が取り付けられる。供給管路８１１は個々の横方向の流路８７１に分岐し、流路８７１は固体部分に沿ってシェーダフレーム８５１全体に延在する。流路８７１は下部表面に複数の開口部（図示しない）を有し、それらによって前駆体蒸気が基板表面へと下方に導かれる。
【００６５】
図６の右側に、シェーダ８５０の部分断面図を示す。黒い部分は光子不透過領域を示し、白い部分は光子透過領域を示す。流路８７１は、シェーダのフレーム８５１内に埋め込まれている。
【００６６】
シェーダ８５０を用いて、基板の上側から基板表面上に前駆体蒸気を供給する特定の例示的実施形態において、排気管路へのガスの排気は基板の両側から行うことができる。
【００６７】
特定の例示的実施形態によると、前述の装置の前駆体蒸気供給管路は、必要とされる配管およびその制御要素によって実装される。
【００６８】
供給管路の制御要素は、流量制御要素およびタイミング制御要素から成る。一例示的実施形態において、前駆体蒸気供給管路内の前駆体蒸気供給管路弁および質量（または容積）流量コントローラは、反応室に流入する前駆体蒸気のタイミングおよび流量を制御する。同様に、第２の処理ガスソースと流体連通するキャリアおよびシールドガス管路弁および質量（または容積）流量コントローラは、キャリアおよびシールドガスのタイミングおよび流量を制御する。
【００６９】
一例示的実施形態において、供給管路制御要素は、コンピュータ制御システムの一部を成す。システムのメモリに格納されたコンピュータプログラムはいくつかの命令を含む。これらの命令は、システムの少なくとも１つのプロセッサによって実行されると、命令どおりに被覆装置すなわち堆積反応炉を作動させる。これらの命令は、コンピュータ可読プログラムコードの形態であってもよい。図７は、一例示的実施形態による堆積装置制御システム７００の概略ブロック図である。基本的なシステムセットアッププロセスにおいて、パラメータがソフトウェアの支援によりプログラムされ、命令が、ヒューマンマシンインターフェース（Human Machine Interface：ＨＭＩ）端末７０６により実行され、イーサネット（登録商標）バス等の通信バス７０４を介して制御ボックス７０２（制御装置）にダウンロードされる。一実施形態において、上記制御ボックス７０２は、汎用プログラマブルロジックコントローラ（Programmable Logic Control：ＰＬＣ）装置を備える。制御ボックス７０２は、メモリに格納されたプログラムコードにより構成される制御ボックスソフトウェアを実行する少なくとも１つのマイクロプロセッサと、動的および静的メモリ、Ｉ／Ｏモジュール、Ａ／ＤおよびＤ／Ａ変換器、および電力継電器を備えている。制御ボックス７０２は、適切な弁の空気圧式制御器に電力を供給し、装置の質量流量コントローラを制御する。制御ボックスは、光子源の動作と真空ポンプを制御する。制御ボックスはさらに、基板を移動させるために必要な任意の作動デバイスを制御する。制御ボックス７０２は適切なセンサから情報を受信し、装置の動作全体を全般的に制御する。制御ボックス７０２は、装置からのプローブ読取り値を測定してＨＭＩ端末７０６に中継してもよい。点線７１６は、装置の反応炉の各部と制御ボックス７０２との間の境界線を示す。
【００７０】
本願明細書において開示された例示的実施形態のうちの１つ以上の技術的効果のいくつかを以下に列挙するが、これは各特許請求項の範囲および解釈を制限するものではない。技術的効果の１つは、堆積速度の速い、自己飽和的成長に基づく方法である。別の技術的効果は、光子の暴露による、必要とされる処理温度の低減である。さらに別の技術的効果は、第２の処理ガスを前駆体とキャリアガスの両方として用いることによる、より簡易な化学物質の使用である。さらに別の技術的効果は、両方の前駆体が同時に反応空間内に存在しても生じる自己飽和的成長である。
【００７１】
上述のいくつかの機能または方法ステップは、異なる順序で、および／または同時に実行してもよいことに留意されたい。さらに、上述の機能または方法ステップの１つ以上は、任意としてもよく、また組み合わせてもよい。
【００７２】
以上の説明により、本発明の特定の実装および実施形態の非限定例を用いて、発明者によって現在考案されている、本発明を実施するための最良の形態の完全かつ有益な説明を提供した。ただし、本発明は、上記の実施形態の詳細に限定されるものではなく、本発明の特徴から逸脱することなく、同等の手段を用いて他の実施形態で実現可能であることは当業者には明らかである。特定の例示的実施形態において、金属前駆体種は第１の前駆体種の例として用いており、非金属前駆体種は第２の前駆体種の例として用いていることに留意されたい。しかしながら、これらは限定的なものとして見なされるべきではない。第１の前駆体が非金属前駆体であってもよく、両方の前駆体が、例えば非金属前駆体であってもよい。前駆体の選択は、特定の実装および／または所望の被膜材料のみに依存する。
【００７３】
さらに、本発明の上記実施形態の特徴のいくつかは、他の特徴を同様に使用することなく効果的に使用されてもよい。したがって、上記の説明は、本発明の原理の単なる説明であり、本発明を制限するものではないと考えられるべきである。よって、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
【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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