(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子層堆積装置（１０）において、
複数のガス噴射口（１６）を有する下側壁（１２）と、
前記下側壁（１２）と平行に延出し、複数のガス噴射口（１６）を有する上側壁（１４）と、
前記下側壁（１２）に対しほぼ直交して延出する第１の側壁（１８）および第２の側壁（２０）と、
複数のガス排出口と、を備え、
前記下側壁（１２）と、前記上側壁（１４）と、前記第１の側壁（１８）および前記第２の側壁（２０）とは、搬送方向（Ｔ）へ延出する長さを有し、前記搬送方向（Ｔ）を横断して延出する幅（Ｗ）を有し、前記第１の側壁（１８）と前記第２の側壁（２０）との間の中央に位置決めされた垂直中央平面を規定するプロセストンネル（２４）を仕切っており、
前記原子層堆積装置（１０）は、
前記プロセストンネル（２４）の前記搬送方向（Ｔ）に沿って空間的に配列され、前記プロセストンネル（２４）のほぼ全幅（Ｗ）に亘って延出する第１の前駆体ガス噴射領域（３０）を生成するように、前記複数のガス噴射口（１６）のうちの一連のガス噴射口（２８）に接続された第１の前駆体ガス源（２６）と、
前記プロセストンネル（２４）の前記搬送方向（Ｔ）に沿って空間的に配列され、前記プロセストンネル（２４）のほぼ全幅（Ｗ）に亘って延出するパージガス噴射領域（３４）を生成するように、前記複数のガス噴射口（１６）のうちの一連のガス噴射口（３３）に接続された第１のパージガス源（３２）と、
前記プロセストンネル（２４）の前記搬送方向（Ｔ）に沿って空間的に配列され、前記プロセストンネル（２４）のほぼ全幅（Ｗ）に亘って延出する第２の前駆体ガス噴射領域（３８）を生成するように、前記複数のガス噴射口（１６）のうちの一連のガス噴射口（３５）に接続された第２の前駆体ガス源（３６）と、をさらに含み、
前記第１の前駆体ガス源（２６）、前記第１のパージガス源（３２）および前記第２の前駆体ガス源（３６）それぞれのガス噴射口（１６）への接続は、複数の連続したプロセス領域（４０）が、前記搬送方向（Ｔ）に沿って前記プロセストンネル（２４）内に生成されるように行われ、各プロセス領域（４０）は、第１の前駆体ガス噴射領域（３０）、パージガス噴射領域（３４）、第２の前駆体ガス噴射領域（３８）、およびパージガス噴射領域（３４）を連続的に有し、
前記下側壁（１２）および前記上側壁（１４）の前記ガス噴射口（１６）の分布、
処理対象の基板（Ｓ）の厚さと前記下側壁（１２）および前記上側壁（１４）の間の距離（Ｄ）との間の比、
前記ガス噴射口（１６）を介したガスの供給、および
前記ガス排出口を介したガスの排出が、使用時に、
前記プロセストンネル（２４）内に存在する基板（Ｓ）の上下に気体軸受部が形成され、
各第１の前駆体ガス噴射領域（３０）内、各パージガス噴射領域（３４）内、および各第２の前駆体ガス噴射領域（３８）内で、前記プロセストンネル（２４）の前記垂直中央平面からそれぞれ前記第１の側壁（１８）および前記第２の側壁（２０）の方向に流れ、前記搬送方向（Ｔ）に対してほぼ直交する、２つの対向する横方向ガス流が存在するようになっている、原子層堆積装置（１０）であって、
前記第１のパージガス源（３２）より高い圧力を有する第２のパージガス源（４４）と、
前記上側壁（１４）および前記下側壁（１２）のうちの少なくとも一方の第１の一連の高圧ガス噴射口（４６）であり、前記プロセストンネル（２４）のほぼ全幅（Ｗ）に亘って各パージガス噴射領域（３４）内に位置決めされ、前記第２のパージガス源（４４）に接続された、第１の一連の高圧ガス噴射口（４６）とを具備し、
前記ガス排出口は、
前記上側壁（１４）および前記下側壁（１２）のうちの少なくとも一方に設けられ、前記プロセストンネル（２４）のほぼ全幅（Ｗ）に亘って分布する、ガス排出チャネル（４９）に接続された第１の一連のガス排出口（４８）を含み、
前記第１の一連の高圧ガス噴射口（４６）および前記第１の一連のガス排出口（４８）は、協働して各パージガス噴射領域（３４）内に第１の高圧吸引領域（５０）を生成するように位置決めされ、各第１の高圧吸引領域（５０）は、前記プロセストンネル（２４）のほぼ全幅（Ｗ）に亘って延出し、
前記第２のパージガス源（４４）に接続された前記高圧ガス噴射口（４６）の分布、および各第１の高圧吸引領域（５０）内の前記第１の一連のガス排出口のうちの前記ガス排出口（４８）の分布、ならびに前記第２のパージガス源（４４）の圧力、および前記ガス排出口（４８）における圧力が、各第１の高圧吸引領域（５０）内の平均圧力の、基板が存在しないときの前記第１の前駆体ガス噴射領域（３０）、前記第２の前駆体ガス噴射領域（３８）、および前記パージガス噴射領域（３４）内の平均圧力にて定まる参照圧力からの偏差が、３０％未満となるようになっていることを特徴とする、原子層堆積装置（１０）。
【請求項２】
前記第２のパージガス源（４４）に接続された前記高圧ガス噴射口（４６）の分布、および各第１の高圧吸引領域（５０）内の前記第１の一連のガス排出口のうちの前記ガス排出口（４８）の分布、ならびに前記第２のパージガス源（４４）の圧力、および前記ガス排出口（４８）における圧力が、各第１の高圧吸引領域（５０）内の平均圧力の、基板が存在しないときの前記第１の前駆体ガス噴射領域（３０）、前記第２の前駆体ガス噴射領域（３８）、および前記パージガス噴射領域（３４）内の平均圧力にて定まる参照圧力からの偏差が、１０％未満となるようになっていることを特徴とする、請求項１に記載の原子層堆積装置。
【請求項３】
前記第２のパージガス源（４４）に接続された前記高圧ガス噴射口（４６）の分布、および各第１の高圧吸引領域（５０）内の前記第１の一連のガス排出口のうちの前記ガス排出口（４８）の分布、ならびに前記第２のパージガス源（４４）の圧力、および前記ガス排出口（４８）における圧力が、各第１の高圧吸引領域（５０）内の平均圧力の、基板が存在しないときの前記第１の前駆体ガス噴射領域（３０）、前記第２の前駆体ガス噴射領域（３８）、および前記パージガス噴射領域（３４）内の平均圧力にて定まる参照圧力からの偏差が、５％未満となるようになっていることを特徴とする、請求項１に記載の原子層堆積装置。
【請求項４】
前記上側壁（１４）および前記下側壁（１２）のうちの少なくとも一方の第２の一連の高圧ガス噴射口（５２）であり、各パージガス噴射領域（３４）内で前記プロセストンネル（２４）のほぼ全幅に亘って前記第１の一連の高圧ガス噴射口（４６）と平行に位置決めされ、前記第２のパージガス源（４４）に接続された、第２の一連の高圧ガス噴射口（５２）と、
前記上側壁（１４）および前記下側壁（１２）のうちの少なくとも一方に、前記第１の一連の排出開口（４８）と平行に設けられた第２の一連のガス排出口（５４）であり、前記プロセストンネル（２４）のほぼ全幅に亘って分布し、ガス排出路（５１）に接続された、第２の一連の排出開口（５４）と、を含み、
前記第２の一連の高圧ガス噴射口（５２）および前記第２の一連の排出口（５４）は、協働して、各パージガス噴射領域（３４）内に、前記第１の高圧吸引領域（５０）と平行に位置決めされた第２の高圧吸引領域（５６）を生成するように位置決めされ、前記第２の高圧吸引領域（５６）が前記プロセストンネル（２４）のほぼ全幅に亘って延出する、請求項１から３のいずれか一項に記載の原子層堆積装置。
【請求項５】
前記第１の一連のガス排出口（４８）が接続される前記ガス排出チャネル（４９）は、前記第２の一連のガス排出口（５４）が接続される前記ガス排出路（５１）から分離され、使用時に、
前記第１の一連のガス排出口（４８）を介して排出されるガスは、パージガスと前記第１の前駆体ガスとの混合物をほぼ含み、
前記第２の一連のガス排出口（５４）を介して排出されるガスは、パージガスと前記第２の前駆体ガスとの混合物をほぼ含むようになっている、請求項４に記載の原子層堆積装置。
【請求項６】
前記第２のパージガス源（４４）に接続された前記高圧ガス噴射口（４６，５２）の分布、各高圧吸引領域（５０，５６）内の前記ガス排出口（４８、５４）の分布、前記第２のパージガス源（４４）の圧力、および前記ガス排出口（４８，５４）における圧力は、使用時に、各高圧吸引領域（５０，５６）内の平均圧力が前記参照圧力とほぼ等しくなるようになっている、請求項１から５のいずれか一項に記載の原子層堆積装置。
【請求項７】
各第１の高圧吸引領域（５０）内の前記第１の一連の高圧ガス噴射口（４６）および前記第１の一連のガス排出口（４８）は、前記搬送方向に対してほぼ直交して延出する線上に位置決めされる、請求項１から６のいずれか一項に記載の原子層堆積装置。
【請求項８】
各第２の高圧吸引領域（５６）内の前記第２の一連の高圧ガス噴射口（５２）および前記第２の一連のガス排出口（５４）は、前記搬送方向に対してほぼ直交して延出する線上に位置決めされる、請求項４に記載の原子層堆積装置。
【請求項９】
前記下側壁（１２）と前記上側壁（１４）との間の距離（Ｈ）は、式：１．４ＴＳ＜Ｈ＜５．０ＴＳ  によって、処理対象の前記基板（Ｓ）の厚さ（ＴＳ）との関係になっている、請求項１から８のいずれか一項に記載の原子層堆積装置。
【請求項１０】
前記第１の前駆体ガスは、水（Ｈ２Ｏ）である、請求項１から９のいずれか一項に記載の原子層堆積装置。
【請求項１１】
前記第２の前駆体ガスは、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の原子層堆積装置。
【請求項１２】
前記パージガスは、窒素（Ｎ２）である、請求項５に記載の原子層堆積装置。
【請求項１３】
基板（Ｓ）上に層を堆積させる方法であって、
請求項１から１２のいずれか一項に記載の原子層堆積装置（１０）を提供するステップと、
少なくとも１つの基板（Ｓ）を提供するステップと、
前記ガス噴射口（１６）を通して前記プロセストンネル（２４）にガスを噴射するステップと、
前記少なくとも１つの基板（Ｓ）を前記プロセストンネル（２４）内に導入するステップであり、前記基板（Ｓ）の上下に気体軸受部が形成されるステップと、
第１の前駆体ガスを前記第１の前駆体ガス噴射領域（３０）内に噴射して、前記基板（Ｓ）上に第１の層を堆積させ、
第２の前駆体ガスを前記第２の前駆体ガス噴射領域（３８）内に噴射して、前記基板（Ｓ）上に第２の層を堆積させ、
前記一連の高圧ガス噴射口（４６）を使用してパージガスを各パージガス噴射領域（３４）に噴射しつつ、前記第１の一連のガス排出口（４８）を通して前記プロセストンネル（２４）からガスを排出して、前記プロセストンネル（２４）のほぼ全幅（Ｗ）に亘って延出する第１の高圧吸引領域（５０）であり、前記第１の前駆体ガス噴射領域（３０）の前記第１の前駆体ガスが隣接するパージガス噴射領域（３４）を横断して前記第２の前駆体ガス噴射領域（３８）に入ることをほぼ防止すると同時に、前記第２の前駆体ガス噴射領域（３８）の前記第２の前駆体ガスが前記パージガス噴射領域（３４）を横断して前記第１の前駆体ガス噴射領域（３０）に入ることを防止する、第１の高圧吸引領域（５０）を形成する、ことによって、
前記基板（Ｓ）の少なくとも１つの表面に原子層処置を施すステップと、
前記第１の前駆体ガス源（２６）、
前記第１のパージガス源（３２）、
前記第２の前駆体ガス源（３６）、および
前記第２のパージガス源（４４）
の圧力を制御するステップと、
前記ガス排出口（４８）の圧力を制御して、前記第１の高圧吸引領域（５０）内の平均圧力の、基板が存在しないときの前記第１の前駆体ガス噴射領域（３０）、前記第２の前駆体ガス噴射領域（３８）、および前記パージガス噴射領域（３４）内の平均圧力にて定まる参照圧力からの偏差が、３０％未満となるようにするステップと、を含む方法。
【請求項１４】
前記ガス排出口（４８）の圧力を制御するステップは、前記第１の高圧吸引領域（５０）内の平均圧力の、基板が存在しないときの前記第１の前駆体ガス噴射領域（３０）、前記第２の前駆体ガス噴射領域（３８）、および前記パージガス噴射領域（３４）内の平均圧力にて定まる参照圧力からの偏差が、１０％未満となるようにする、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ガス排出口（４８）の圧力を制御するステップは、前記第１の高圧吸引領域（５０）内の平均圧力の、基板が存在しないときの前記第１の前駆体ガス噴射領域（３０）、前記第２の前駆体ガス噴射領域（３８）、および前記パージガス噴射領域（３４）内の平均圧力にて定まる参照圧力からの偏差が、５％未満となるようにする、請求項１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子層堆積（ＡＬＤ）の分野に関し、さらに詳細には原子層堆積装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子層堆積装置は、例えば国際公開第２００９／１４２４８７号および国際公開第２０１２／００５５７７号が知られている。国際公開第２００９／１４２４８７号は、半導体基板を連続的に処理する原子層堆積装置であり、基板が気体軸受にて支持される原子層堆積装置について開示している。この開示された装置は、少なくとも２つの壁によって囲まれた長手方向に延出するプロセストンネルを備えている。これら壁は、互いに平行で離間されており、ほぼ平坦な基板を、その間に平行に収容可能である。プロセストンネルの壁は、プロセストンネル内で基板を浮遊状態で支持する気体軸受を形成する複数のガス噴射チャネルを備えている。
【０００３】
第１の壁および第２の壁の少なくとも一方のガス噴射チャネルは、第１の前駆体ガス源、パージガス源、第２の前駆体ガス源、およびパージガス源に連続的に接続されている。連続的に接続されたガス噴射チャネルは、使用時に、第１の前駆体ガスおよびパージガス、第２の前駆体ガスおよびパージガスをそれぞれ含んだ連続した領域を含む原子層堆積セグメントを生じさせる。このようなトンネルセグメントのうちの少なくとも２つは、図１に示すように、搬送方向に連続して配置されている。これらのセグメントは、化学的に堆積する前駆体反応生成物の層を連続的に塗布する原子層堆積装置を形成する。この装置は、連続的な処理に必要な前進運動を基板に与えるために、下方に傾斜したプロセストンネルを備えている。この下方傾斜により、浮遊状態で支持した基板を、重力によって、連続したセグメントを通過するに駆動して、プロセストンネル内を搬送方向に移動させる間に原子層を基板上に堆積させることが可能になる。
【０００４】
これらの基板の搬送方向への（前進）移動では、特に速度が高いときには、第１の前駆体領域で使用される前駆体ガスの一部が前方に押される、または引っ張られることによって、下流側のパージガス領域を横断して第２の前駆体領域へ入り、両領域の前駆体ガスが混合してしまう可能性がある。前駆体ガスは相互に反応性であるので、このような混合は、プロセストンネル内で望ましくない化学蒸着を生じる。これは、例えばプロセストンネルの堆積、およびパージガス領域でのガス噴射口および側方ガス排出口の詰まりを生じさせる可能性がある。プロセストンネルのこれらのセグメントの堆積を除去するためには、比較的長期間に亘るメンテナンスや洗浄時間が必要である。これが、装置の稼働時間に（有意な）負の影響を及ぼし、その結果、生産力の低下につながる。
【０００５】
前駆体ガスの横断は、２つの原因から生じる。第１は、基板の前のセグメントに配置されるガスが、移動している基板によって搬送方向に変位する。この変位によって、ガスが、（第１の）前駆体領域からパージガス領域を横断し、プロセストンネルの隣接する連続した（第２の）前駆体ガス領域へ入る。このような横断効果の一例を、図２に示す。図２は、前駆体ガスである水蒸気（Ｈ２Ｏ）が、窒素（Ｎ２）であるパージガス領域（＋１Ｎ２，＋２Ｎ２，＋３Ｎ２）を横断して、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）である前駆体ガス領域に入る様子を示す概略図である。
【０００６】
第２は、プロセストンネル内に基板が存在することにより、プロセストンネル内の基板と基板間の開いた領域とを比較して、基板の上下に高圧領域が生じる。その結果として生じる圧力勾配により、基板の前後で比較的高圧な領域から比較的低圧な領域へのガスの流れが生じる。その結果として、基板の存在にて引き起こされるプロセストンネルの隣接するセグメントに流れるガス流が生じる可能性がある。その結果として、高圧領域および低圧領域は、基板の移動とともに「移動する」。例えば、第１の前駆体ガス噴射領域内に噴射される前駆体ガスで構成され、その結果として生じるガス流は、この圧力勾配の影響を受けて、パージガス領域を横断して第２の前駆体ガス領域へ入る可能性がある。この例を、図３に示す。
【０００７】
上述した原因により、前駆体ガスの少なくとも一部がパージガス領域を横断し、その後第２の前駆体領域の異なる第２の前駆体ガスと混合する可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２００９／１４２４８７号
【特許文献２】国際公開第２０１２／００５５７７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、本発明の目的は、比較的高い基板移動速度を可能にしながら、異なる前駆体ガスが互いに混合することをほぼ防止する原子層堆積装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的のために、本発明は、原子層堆積装置において、
複数のガス噴射口を有する下側壁と、
前記下側壁と平行に延出し、複数のガス噴射口を有する上側壁と、
前記下側壁に対しほぼ直交して延出する第１の側壁および第２の側壁と、
複数のガス排出口と、を備え、
前記下側壁と、前記上側壁と、前記第１の側壁および前記第２の側壁とは、搬送方向へ延出する長さを有し、前記搬送方向を横切って延出する幅を有し、前記第１の側壁と前記第２の側壁との間の中央に位置決めされた垂直中央平面を規定するプロセストンネルを仕切っており、
前記原子層堆積装置は、
前記プロセストンネルの前記搬送方向に沿って空間的に配列され、前記プロセストンネルのほぼ全幅に亘って延出する第１の前駆体ガス噴射領域を生成するように、前記複数のガス噴射口のうちの一連のガス噴射口に接続された第１の前駆体ガス源と、
前記プロセストンネルの前記搬送方向に沿って空間的に配列され、前記プロセストンネルのほぼ全幅に亘って延出するパージガス噴射領域を生成するように、前記複数のガス噴射口のうちの一連のガス噴射口に接続されたパージガス源と、
前記プロセストンネルの前記搬送方向に沿って空間的に配列され、前記プロセストンネルのほぼ全幅（Ｗ）に亘って延出する第２の前駆体ガス噴射領域を生成するように、前記複数のガス噴射口のうちの一連のガス噴射口に接続された第２の前駆体ガス源と、をさらに含み、
前記第１の前駆体ガス源、前記パージガス源および前記第２の前駆体ガス源それぞれのガス噴射口への接続は、複数の連続したプロセス領域が、前記搬送方向に沿って前記プロセストンネル内に生成されるように行われ、各プロセス領域は、第１の前駆体ガス噴射領域、パージガス領域、第２の前駆体ガス噴射領域、およびパージガス領域を連続的に有し、
前記下側壁および前記上側壁の前記ガス噴射口の分布、
処理対象の基板の厚さと前記下側壁および前記上側壁の間の距離との間の比、
前記ガス噴射口を介したガスの供給、および
前記ガス排出口を介したガスの排出が、使用時に、
前記プロセストンネル内に存在する基板の上下に気体軸受部が形成され、
各第１の前駆体ガス領域内、各パージガス領域内、および各第２の前駆体ガス領域内で、前記トンネルの前記垂直中央平面からそれぞれ前記第１の側壁および前記第２の側壁の方向に流れ、前記搬送方向に対してほぼ直交する、２つの対向する横方向ガス流が存在するようになっている、原子層堆積装置であって、
前記第１のパージガス源より高い圧力を有する第２のパージガス源と、
前記上側壁および前記下側壁のうちの少なくとも一方の第１の一連の高圧ガス噴射口であり、前記プロセストンネルのほぼ全幅に亘って各パージガス領域内に位置決めされ、前記第２のパージガス源に接続された、第１の一連の高圧ガス噴射口とを具備し、
前記ガス排出口は、前記上側壁および前記下側壁のうちの少なくとも一方に設けられ、前記プロセストンネルのほぼ全幅に亘って分布する、ガス排出チャネルに接続された第１の一連のガス排出口を含み、
前記第１の一連の高圧ガス噴射口および前記第１の一連のガス排出口は、協働して各パージガス領域内に第１の高圧吸引領域を生成するように位置決めされ、各第１の高圧吸引領域は、前記プロセストンネルのほぼ全幅に亘って延出し、
前記第２のパージガス源に接続された前記ガス噴射口の分布、および各第１の高圧吸引領域内の前記第１の一連のガス排出口のうちの前記ガス排出口の分布、ならびに前記第２のパージガス源の圧力、および前記ガス排出口における圧力が、各第１の高圧吸引領域内の平均圧力の、基板が存在しないときの前記第１の前駆体ガス領域、前記第２の前駆体ガス領域、および前記パージガス領域内の平均圧力にて定まる参照圧力からの偏差が、３０％未満、好ましくは１０％未満、より好ましくは５％未満となるようになっていることを特徴とする、原子層堆積装置を提供する。
【００１１】
本発明に係る原子層装置の利点は、各パージガス領域の高圧吸引領域において、前駆体ガスがパージガス領域のいずれかの方向に横断することをほぼ防止することである。その結果として、両前駆体ガス領域の前駆体ガスの混合、およびそれによりもたらされるプロセストンネル内での望ましくない化学蒸着についても、ほぼ防止される。
【００１２】
第１の一連の高圧ガス噴射口および第１の一連の排出口の位置決めにて形成される各パージガス領域の高圧引領域は、前駆体ガスがパージガス領域を通って搬送方向に流れることをほぼ防止できる。この防止効果は、主として、ガスが高圧吸引領域の高圧ガス噴射口を通して噴射される比較的高い圧力によって引き起こされる。パージガス領域を横断する代わりに、前駆体ガス流は、横方向に、第１の一連のガス排出口のうちの排出口に向けられる。その結果として、第１の前駆体ガス領域からの前駆体ガス流は、第２の前駆ガス領域に到達または進入する前に、排出口を通してプロセストンネルからほぼ除去される。
【００１３】
シミュレーションによれば、本発明に係る原子層堆積装置は、例えば前駆体ガスの質量分率で表すことができるパージガス領域を横断して隣接する前駆体ガス領域に入る前駆体ガスの量を、従来の装置と比較して１００分の１に低減できることが分かっている。
【００１４】
さらに、この低減効果は、プロセストンネル内の基板の速度が比較的高い（すなわち＞０．１ｍ／ｓ）ときにも観察できる。これにより、前駆体ガスの混合を防止しながら、比較的高い基板処理速度を可能にできる。
【００１５】
各高圧吸引領域内の平均圧力の、基板が存在しないときの第１の前駆体ガス領域、第２の前駆体ガス領域、およびパージガス領域内の平均圧力にて定まる参照圧力からの偏差が、３０％未満、好ましくは１０％未満、より好ましくは５％未満であるので、基板の搬送方向への前進運動は、高圧吸引領域が存在する影響を全く受けない、またはほぼ受けない。高圧吸引領域が高圧ガス噴射口のみからなる態様では、この領域は、搬送方向への基板の移動を減衰させる。したがって、高圧吸引領域内における第１の一連の高圧ガス噴射口および第１の一連のガス排出口の位置決めは、搬送方向に対して横断する線に沿って、高圧と低圧とが交互となるパターンが生じるようにすればよい。
【００１６】
本発明は、さらに、原子層堆積装置であることもあるが、必ず原子層堆積装置でなければならないというわけではない、基板処理装置にも関する。
【００１７】
この目的のために、本発明は、基板処理装置において、
複数のガス噴射口を有する下側壁と、
前記下側壁と平行に延出し、複数のガス噴射口を有する上側壁と、
前記下側壁に対してほぼ直交して延出する第１の側壁および第２の側壁と、を備え、
前記下側壁と、前記上側壁と、前記第１の側壁および前記第２の側壁とは、前記両側壁間の中央に位置決めされた垂直中央平面内に延出し、かつ前記下側壁と前記上側壁との間の中央に位置決めされた水平中央平面内に延出する長手方向軸を規定する、搬送方向へ延出する長さを有し、前記搬送方向を横断して延出する幅を有するプロセストンネを仕切っており、
前記装置は、
前記ガス噴射口に接続されたガス源と、
前記下側壁および前記上側壁に配列された複数のガス排出口と、
前記ガス排出口に流体接続された排出チャネルと、をさらに含み、
前記下側壁および前記上側壁の前記ガス噴射口の分布、
前記下側壁および／または前記上側壁の前記ガス排出口の分布、
処理対象の基板の厚さと、前記下側壁および前記上側壁の間の距離との比、
前記ガス噴射口を通過したガスの供給、ならびに
前記排出口を通過したガスの排出が、
使用時に、前記プロセストンネル内に存在する基板の上下に気体軸受部が形成され、
前記上側壁および／または前記下側壁において、前記複数のガス噴射口は、ガス噴射口のサブセットを含み、各サブセットは、所定の長さおよび所定の厚さを有する線上に位置決めされ、前記線は、前記搬送方向に対して０°から９０°の間の角度αをなす方向に沿って延出し、前記複数のガス排出口は、ガス排出口のサブセットを含み、ガス噴射口の各サブセットに、ガス排出口のサブセットが関連付けられ、前記サブセットのガス排出口は、前記関連するガス噴射口サブセットの前記ガス噴射口が位置決めされる線上に位置決めされ、前記ガス排出口は、前記ガス噴射口どうし間に不連続に位置決めされ、使用時に、前記ガス噴射口から同じサブセットの隣接するガス排出口に流れるガスが前記基板に抵抗力を与え、前記基板の前進運動および／または回転運動を生じさせる、基板処理装置を提供する。
【００１８】
本態様による装置は、基板を搬送方向に移動し、かつ／または基板を処理中に回転させる、単純な手段を提供するという利点を有する。線ＳＬ上に位置決めされたガス噴射口のサブセットと、それに関連するガス排出口のサブセットとにより、プロセストンネルに収容された基板に前進運動を与えることができる。
【００１９】
ガス噴射口のサブセットおよびガス排出口のサブセットを、搬送方向に対して０°から９０°の間の角度αをなす線上に設けることにより、噴射ガス流に、搬送方向に直交する横方向成分、ならびに搬送方向および／または搬送方向の反対方向の成分の両方が与えられる。その結果として、搬送方向および／または搬送方向の反対方向の抵抗力が基板に及び、基板に前進／後退運動および／または回転運動が与えられる。前記線は、ガス噴射口の中心およびガス排出口の中心の全てが数学的に厳密な線上に正確に乗っていなくてもよいように、特定の厚さを有することができる。この線は、例えば０〜４ｍｍなど、数ミリメートル程度の厚さを有するので、ガス噴射口およびガス排出口の中心は、その線ＳＬの厚さ内に位置決めされている限り、相互にある程度互い違いにずれていてもよい。基板に与えられる運動の速度は、特に、角度α、ガス噴射口のサブセットを通してガスを噴射するために使用される噴射圧力、ガス排出口における圧力、および基板の特性によって決まる。したがって、本発明による装置を使用すると、従来は存在しない方法で、基板を移動し、かつ／または回転させることができる。
【００２０】
さらに、本発明による装置は、様々に異なる形状の基板をこの装置で処理できる利点を有する。これは、基板の幾何学的形状だけでなく、基板の厚さにも関連している。本発明によって提供される駆動効果は、様々な幾何学的形状の基板に使用でき、この駆動システムは、特定の幾何学的形状に合わせて適合できる。この適合は、例えば、各サブセットが位置決めされる線の角度に関連することもあるが、この線上のガス噴射口とガス排出口の間隔、および各線の長さに関することもある。この特徴に加えて、本発明を使用して、様々な厚さの基板を処理できる。
【００２１】
また、本発明は、基板上に層を堆積させる方法であって、
請求項１から１０のいずれか一項に記載の原子層堆積装置を提供するステップと、
少なくとも１つの基板を提供するステップと、
前記ガス噴射口を通して前記プロセストンネルにガスを噴射するステップと、
前記少なくとも１つの基板を前記プロセストンネル内に導入するステップであり、前記基板の上下に気体軸受が形成されるステップと、
第１の前駆体ガスを前記第１の前駆体ガス領域内に噴射して、前記基板上に第１の層を堆積させ、
第２の前駆体ガスを前記第２の前駆体ガス領域内に噴射して、前記基板上に第２の層を堆積させ、
前記一連の高圧ガス噴射口を使用してパージガスを各パージガス領域に噴射しつつ、前記第１の一連のガス排出口を通して前記プロセストンネルからガスを排出して、前記プロセストンネルのほぼ全幅に亘って延出する第１の高圧吸引領域であり、前記第１の前駆体ガス領域の前記第１の前駆体ガスが隣接するパージガス領域を横断して前記第２の前駆体ガス領域に入ることをほぼ防止すると同時に、前記第２の前駆体ガス領域の前記第２の前駆体ガスが前記パージガス領域を横断して前記第１の前駆体ガス領域に入ることを防止する、第１の高圧吸引領域を形成する、ことによって、
前記基板の少なくとも１つの表面に原子層処置を施すステップと、
前記第１の前駆体ガス源、
前記パージガス源、
前記第２の前駆体ガス源、および
前記第２のパージガス源
の圧力を制御するステップと、
前記ガス排出口の圧力を制御して、前記第１の高圧吸引領域内の平均圧力の、基板が存在しないときの前記第１の前駆体ガス領域、前記第２の前駆体ガス領域、および前記パージガス領域内の平均圧力にて定まる参照圧力からの偏差が、３０％未満、好ましくは１０％未満、より好ましくは５％未満となるようにするステップと、を含む方法を提供する。
【００２２】
本発明による方法は、プロセストンネル内で基板を移動し、かつ／または基板を回転させる、改善された代替方法を提供する。この方法の利点は、基板をプロセストンネル内で搬送方向に前進させると同時に基板に回転を与えて、基板の１つまたは複数の表面のより均一な処理を実現できる点の可能性がある。
【００２３】
様々な実施形態は、図面に示すいくつかの例を参照してさらに説明する従属の請求項で請求している。これら実施形態は、互いに組み合わせることもできるし、互いに別々に適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来の原子層堆積装置を示す縦断面図である。
【図２】従来の装置内に存在する前進している基板にて搬送方向に押される前駆体ガスの流れを示す概略上面図である。
【図３】従来の装置のプロセストンネル内の基板の存在によって生じる高圧領域および低圧領域を示す概略上面図である。
【図４】本発明に係る装置の上部プレートの一部を切り欠いた縦断面を示す概略斜視図である。
【図５】図４の装置の概略上面図である。
【図６】図５の線Ａ−Ａに沿った断面図である。
【図７】図５の線Ｂ−Ｂに沿った断面図である。
【図８】図５の線Ｃ−Ｃに沿った断面図である。
【図９】実施形態の一例での前駆体ガス流を示すプロセストンネルの内部の右側を示す概略上面図である。
【図１０】各パージ領域内に２つの平行な高圧吸引領域を有する実施形態の一例のプロセストンネルの内部の右側を示す概略上面図である。
【図１１】ガス噴射口のサブセットおよびガス排出口のサブセットが回転を与えるように配列されたプロセストンネルの一部をその全幅に亘って示す図である。
【図１２】基板に与えられる回転を示すプロセストンネルの一部をその全幅に亘って示す図である。
【図１３】ガス噴射口のサブセットおよびガス排出口のサブセットが前進駆動力を与えるように配列されたプロセストンネルの一部をその全幅に亘って示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本願において、同様のまたは対応する特徴は、同様のまたは対応する参照符号で示している。様々な実施形態の説明は、図面に示す例に限定されるものではなく、詳細な説明および特許請求の範囲で使用される参照符号は、実施形態の説明を限定するためのものではなく、図面に示す例を参照することによって実施形態を明瞭にするためのものである。
【００２６】
図４〜図１０は、本発明の第１の主要な態様を含む様々な実施形態が存在する原子層堆積装置の様々な例を示す図である。
【００２７】
最も一般的に、本開示の第１の態様によれば、
複数のガス噴射口１６を有する下側壁１２と、
下側壁１２と平行に延出し、複数のガス噴射口１６を有する上側壁１４と、
下側壁１２に対してほぼ直交して延出する第１の側壁１８および第２の側壁２０と、
複数のガス排出口と、を備える原子層堆積装置が提供される。
【００２８】
下側壁１２と、上側壁１４と、第１の側壁１８および第２の側壁２０とが、搬送方向Ｔに延出する長さを有し、搬送方向Ｔを横断して延出する幅Ｗを有し、第１の側壁１８と第２の側壁２０との間の中央に位置決めされた垂直中央平面を規定するプロセストンネル２４を仕切っている。
【００２９】
この原子層堆積装置１０は、
プロセストンネル２４の搬送方向Ｔに沿って空間的に配列され、プロセストンネルのほぼ全幅Ｗに亘って延出する第１の前駆体ガス噴射領域３０を生成するように、複数のガス噴射口１６のうちの一連のガス噴射口２８に接続された第１の前駆体ガス源２６と、
プロセストンネル２４の搬送方向Ｔに沿って空間的に配列され、プロセストンネル２４のほぼ全幅Ｗに亘って延出するパージガス噴射領域３４を生成するように、複数のガス噴射口１６のうちの一連のガス噴射口３３に接続されたパージガス源３２と、
プロセストンネル２４の搬送方向Ｔに沿って空間的に配列され、プロセストンネル２４のほぼ全幅Ｗに亘って延出する第２の前駆体ガス噴射領域３８を生成するように、複数のガス噴射口１６のうちの一連のガス噴射口３５に接続された第２の前駆体ガス源３６と、をさらに含む。
【００３０】
第１の前駆体ガス源２６、パージガス源３２、および第２の前駆体ガス源３６のそれぞれのガス噴射口１６への接続は、複数の連続したプロセス領域４０が、搬送方向Ｔに沿ってプロセストンネル２４内に生成されるように行われる。各プロセス領域４０は、第１の前駆体ガス噴射領域３０、パージガス領域３４、第２の前駆ガス噴射領域３８、およびパージガス領域３４を連続的に有する。
【００３１】
この原子層堆積装置では、
下側壁１２および上側壁１４のガス噴射口１６の分布、
処理対象の基板Ｓの厚さと、下側壁１２および上側壁１４の間の距離Ｄとの間の比、
ガス噴射口１６を介したガスの供給、および
ガス排出口を介したガスの排出が、使用時に、
プロセストンネル２４内に存在する基板Ｓの上下に気体軸受部が形成され、
各第１の前駆体ガス領域３０内、各パージガス領域３４内、および各第２の前駆体ガス領域３８内で、トンネル２４の垂直中央平面からそれぞれ第１の側壁１８および第２の側壁２０の方向に流れる、搬送方向Ｔに対してほぼ直交する、２つの対向する横方向ガス流が存在するようになっている。
【００３２】
この原子層堆積装置は、
第１のパージガス源３２より高い圧力を有する第２のパージガス源４４と、
上側壁１４および下側壁１２のうちの少なくとも一方の第１の一連の高圧ガス噴射口４６であり、プロセストンネル２４のほぼ全幅Ｗに亘って各パージガス領域３４内に位置決めされ、第２のパージガス源４４に接続された、第１の一連の高圧ガス噴射口４６と、をさらに含む。
【００３３】
この原子層堆積装置のガス排出口は、
上側壁１４および下側壁１２のうちの少なくとも一方に設けられた、プロセストンネル２４のほぼ全幅Ｗに亘って分布する、ガス排出チャネル４９に接続された第１の一連のガス排出口４８を少なくとも含む。
【００３４】
第１の一連の高圧ガス噴射口４６および第１の一連のガス排出口４８は、協働して各パージガス領域３４内に第１の高圧吸引領域５０を生成するように位置決めされる。各第１の高圧吸引領域５０は、プロセストンネル２４のほぼ全幅Ｗに亘って延出している。第２のパージガス源４４に接続されたガス噴射口４６の分布、および各第１の高圧吸引領域内の第１の一連のガス排出口のうちのガス排出開口４８の分布、ならびに第２のパージガス源４４の圧力、およびガス排出口４８における圧力は、各第１の高圧吸引領域５０内の平均圧力の、基板が存在しないときの第１の前駆体ガス領域３０、第２の前駆体ガス領域３８、およびパージガス領域３４内の平均圧力にて定まる参照圧力からの偏差が、３０％未満、好ましくは１０％未満、好ましくは５％未満となるようになっている。
【００３５】
このような原子層堆積装置の様々な実施形態が可能である。例えば、前駆体ガス領域当たり、またはパージガス領域当たり、一列または複数列のガス噴射口の横断列が存在できる。従来技術を示す図１は、前駆体ガス領域当たり５列のガス噴射口の横断列と、パージガス領域当たり３列のガス噴射口の横断列とを示している。図２、図３、および図９は、前駆体ガス領域当たり１列のガス噴射口と、パージガス領域当たり３列のガス噴射口とを示している。図９の例では、パージガス領域の中央のガス噴射口の列は、ガス噴射口どうしの間に不連続に位置決めされたガス排出口を含む。図４〜図８は、前駆体ガス領域当たり３列のガス噴射口の横断列と、パージガス領域当たり３列のガス噴射口の横断列とを示し、この３列のパージガス噴射口のうちの真ん中の列では、ガス排出口がガス噴射口の間に不連続に位置決めされている。図１０は、前駆体ガス領域が単一列のガス噴射口の横断列を含み、パージガス領域が４列のガス噴射口の横断列を含む例を示している。この４列の横断列のうちの真ん中の２列は、その列のガス噴射口どうしの間に不連続に位置決めされたガス排出口を含む。
【００３６】
少なくとも１つの第１の一連のガス排出口の一部であるガス排出口４８の他に、追加のガス排出口を設けることもできる。例えば、ガス排出口２２を、第１の側壁１８および第２の側壁２０に設ける、または上側壁および／または下側壁に、第１の側壁１８および第２の側壁２０にすぐ隣接して設けることができる。
【００３７】
図４〜図８は、協働して高圧吸引領域５０を形成する、装置１０の一連の高圧ガス噴射口４６および一連のガス排出口４８の分布を明確に示している。この装置の利点については、上記の発明の概要の項で既に述べているので、そちらを参照されたい。
【００３８】
特に、図９は、第１の前駆体ガス領域３０内へ送られる第１の前駆体ガス（Ｈ２Ｏ）がパージガス領域３４を横断して第２の前駆体ガス領域３８へ入ることをほぼ防止する高圧吸引領域５０を示す概略図である。この図では明瞭にするために図示していないが、高圧吸引領域５０は、第２の前駆体ガス領域３８内へ送られる第２の前駆体ガス（ＴＭＡ）がパージガス領域３４を横断して第１の前駆体ガス領域３０に入ることもほぼ防止する。
【００３９】
その一例である図１０に示す本発明の実施形態では、上側壁１４および／または下側壁１２は、第１の一連の高圧ガス噴射口４６と平行に位置決め可能な第２の一連の高圧ガス噴射口５２を含むことができる。この第２の一連の高圧ガス噴射口５２は、各パージガス領域３４内でプロセストンネル２４のほぼ全幅に亘って延出でき、第２のパージガス源４４に接続できる。第２の一連の排出口５４は、上側壁１４および下側壁１２のうちの少なくとも一方に第１の一連の排出口４８と平行に設けることができる。この第２の一連の排出口５４は、プロセストンネル２４のほぼ全幅に亘って分布でき、ガス排出チャネルに接続できる。第２の一連の高圧ガス噴射口５２および第２の一連の排出口５４は、各パージガス領域３４内にそれらが協働して第２の高圧吸引領域５６を生成できるように位置決めできる。第２の高圧吸引領域５６は、第１の高圧吸引領域５０と平行に位置決めでき、プロセストンネル２４のほぼ全幅に亘って延出できる。プロセストンネル内の２つの隣接する平行な高圧吸引領域５０，５６の例を、図１０に示す。
【００４０】
第１の高圧吸引領域５０に平行な第２の高圧吸引領域５６を適用することにより、プロセストンネル２４内のガス流の分離を改善できる。上述のように、前駆体ガスを含むガス流は、搬送方向Ｔ、および搬送方向Ｔと反対の方向の両方に存在する可能性がある。各ガス流は、前駆体ガスおよびパージガスを含むことができる。しかしながら、これらの流れに含まれている前駆体ガスは、同じものではないこともある。実際に、第１の流れが、第１の前駆体ガスとパージガスとの混合物をほぼ含み、第２の流れが、第２の前駆体ガスとパージガスとの混合物をほぼ含むようになっていてもよい。プロセストンネル２４内のパージガス領域３４内で第１の高圧吸引領域５０の隣に第２の高圧吸引領域５６を適用することにより、基本的に、これらの（反対向きの）ガス流のそれぞれに対して１つの高圧吸引領域を設けることができる。これにより両方の流れをプロセストンネル２４から互いに分離して取り出すことが可能となるので、２種類の前駆体ガスが混合する可能性がさらに低下する。
【００４１】
実施形態では、第１の一連の排出口４８を接続できるガス排出チャネル４９は、第２の一連の排出口５４を接続できるガス排出チャネルから分離できる。これは、使用時に、第１の一連のガス排出口４８を介して排出されるガスが、パージガスと第１の前駆体ガスとの混合物をほぼ含むことを意味している。第２の一連のガス排出口５４を介して排出されるガスは、パージガスと第２の前駆体ガスとの混合物をほぼ含んでいる。
【００４２】
２つの分離した排出チャネル４９を備える構成とすることで、いくつかの利点が得られる可能性がある。第１に、プロセストンネル２４内だけでなく、排出チャネルを通じてガスを排出する間も、前駆体ガスどうしの分離が改善される。その結果として、排出チャネル４９内の蒸着の低下も実現でき、これは、その後の装置１０の可用性の向上につながる。さらに、分離した両ガス流を別々に使用して、排出ガスから前駆体ガスおよびパージガスを再生して、プロセス効率を高めることができる。さらに、排出チャネル４９を噴射領域３０，３８の側壁１８，２０の横方向排出チャネルに接続して、ほぼ分離した排出システムを備える各ガス噴射領域を提供することも考えられる。これらの排出システムのそれぞれは、単一の前駆体ガスとパージガスとの組合せを含む排出ガスをほぼ除去することとなり、これを再生して、プロセスの前駆体ガスおよびパージガスを生じることもできる。
【００４３】
実施形態では、第２のパージガス源４４に接続されたガス噴射口４６，５２の分布、および各高圧吸引領域５０，５６内のガス排出口４８，５４の分布、ならびに第２のパージガス源４４の圧力、およびガス排出口４８，５４における圧力は、使用時に、各高圧吸引領域５０，５６内の平均圧力が参照圧力とほぼ等しくなるようにできる。
【００４４】
一連の高圧ガス噴射ガス口４６，５２は、プロセストンネル２４にパージガスの高圧流を提供する構成にできる。その結果として、プロセストンネル２４内では局所的に高い圧力が生じる可能性があり、これが、基板Ｓの前進運動に影響を及ぼす可能性がある。一連のガス排出口４８，５４は、プロセストンネル２４から排出ガスを除去し、それによりプロセストンネル２４内で低圧領域を局所的に生成するように構成できる。これも、搬送方向Ｔの基板Ｓの前進運動に影響を及ぼす可能性がある。ほぼ円滑な中断のない基板Ｓの移動を維持するためには、高圧吸引領域５０の平均圧力を、基準圧力とほぼ等しくすればよい。これは、例えば噴射ガスの圧力を排出口のサイズに合わせて適合させて実現できる。これにより、高圧吸引領域内に局所的に生成される高圧領域および低圧領域が均等化して参照圧力に等しい平均圧力にでき、中断のない基板の移動を実現できるようになる。
【００４５】
その一例である図９に示す実施形態では、各第１の高圧吸引領域５０内の第１の一連の高圧ガス噴射口４６および第１の一連の排出口４８は、搬送方向に対してほぼ直交して延出する線上に位置決めできる。
【００４６】
高圧ガス噴射口４６およびガス排出口４８を搬送方向に直交する線上に位置決めすることにより、プロセストンネル２４の全幅に亘って高圧吸引領域５０内の均衡した圧力プロファイルが得られ、プロセストンネル２４の全幅に亘って延出する一種の抽出幕が形成される。
【００４７】
その一例である図１０に示す実施形態では、各第２の高圧吸引領域５０内の第２の一連の高圧ガス噴射口５２および第２の一連のガス排出口５４も、搬送方向にほぼ直交して延出する線上に位置決めできる。
【００４８】
互いに平行な２つの高圧吸引領域５０，５６を設けることにより、前駆体ガス領域３０と３８との間の分離の改善が得られる。
【００４９】
実施形態では、下側壁１２と上側壁１４との間の距離Ｈは、次の数式によって、処理対象の基板（Ｓ）の厚さ（ＴＳ）に関係している。
１．４ＴＳ＜Ｈ＜５．０ＴＳ
【００５０】
装置１０は、プロセストンネル２４内で基板Ｓを浮遊状態で支持する気体軸受部を提供する。これら気体軸受部は、プロセストンネル２４内のみに存在することもあり、その場合、下側壁１２および上側壁１４は互いに比較的近接して配置される。ただし、基板Ｓの厚さＴＳは変化する可能性があり、この装置は様々な厚さＴＳを処理するように設計できるので、距離Ｈは、基板Ｓの厚さＴＳによって決まる。距離Ｈ、ならびに基板Ｓと下側壁１２および上側壁１４との間の距離は、気体軸受部の特徴を決定する可能性があるだけでなく、プロセストンネル２４内の圧力勾配に影響を及ぼす可能性もあるので、厚さＴＳと距離Ｈの間の関係は、プロセストンネル２４内のガス流に影響を及ぼす。この実施形態による範囲内の高さ／厚さ比では、トンネルの壁面と基板との間の気体軸受部の安定性が最適化される。
【００５１】
実施形態では、第１の前駆体ガスは、水（Ｈ２Ｏ）とできる。
【００５２】
実施形態では、第２の前駆体ガスは、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）とできる。
【００５３】
これらの前駆体ガスは、例えばシリコンウェハをベースとした光電池の製造で使用できる。もちろん、他の前駆体ガスを使用して原子層を堆積させることもできる。
【００５４】
実施形態では、パージガスは、窒素（Ｎ２）とできる。
【００５５】
本発明は、原子層堆積装置であるが、必ずしも原子層堆積装置でなければならないというわけではない、基板処理装置２１０も提供する。この装置２１０は、一般に、複数のガス噴射口を有する下側壁２１２と、下側壁２１２と平行に延出し、複数のガス噴射口を有する上側壁とを備える。装置２１０は、下側壁２１２に対してほぼ直交して延出する第１の側壁２１８および第２の側壁２２０も備えている。下側壁２１２と、上側壁と、第１の側壁２１８および第２の側壁２２０とが、第１の側壁２１８と第２の側壁２２０の間の中央に位置決めされた垂直中央平面内に延出し、かつ下側壁と上側壁２１２との間の中央に位置決めされた水平中央平面内に延出する長手方向軸Ｃを規定する、搬送方向Ｇへ延出する長さを有するプロセストンネル２２４を仕切っている。装置２１０は、ガス噴射口に接続されたガス源と、下側壁２１２および上側壁に配列された複数のガス排出口２２２と、ガス排開口２２２に流体接続された排出チャネルとをさらに含む。使用時には、
下側壁２１２および上側壁のガス噴射口の分布、
下側壁２１２および／または上側壁のガス排出口２２２の分布、
処理対象の基板の厚さと、下側壁２１２および上側壁面の間の距離Ｄとの間の比、
ガス噴射口を通じたガスの供給、ならびに
排出口２２２を通したガスの排出は、
プロセストンネル２２４内に存在する基板Ｓｕの上方および下方に気体軸受部が形成されるようになっている。上側壁および／または下側壁２１２の複数のガス噴射口は、ガス噴射口のサブセット２２８を含む。各サブセット２２８は、所定の長さおよび所定の厚さを有する線ＳＬ上に位置決めされる。線ＳＬは、搬送方向Ｇに対して０°から９０°の間の角度αをなす方向に沿って延出している。複数のガス排出口２２２は、ガス排出口のサブセット２３０を含む。ガス噴射口の各サブセット２２８に、１つのサブセットの上記ガス排出口２３０が関連付けられる。このサブセット２３０のガス排出口は、関連するガス噴射口のサブセット２２８のガス噴射口が位置決めされる線ＳＬ上に位置決めされる。これらのガス排出口２３０は、ガス噴射口２２８どうしの間に不連続に位置決めされ、使用時に、ガス噴射口から同じサブセットの隣接するガス排出口に流れるガスが基板に抵抗力を与え、基板の前進運動および／または回転運動を生じさせるようになっている。
【００５６】
この装置２１０の利点については、発明の概要の項で既に述べているので、そちらを参照されたい。装置２１０の例は、図１１〜図１３に示している。複数のサブセット２２８のガス噴射口と、関連するサブセット２３０のガス排出口とは、様々な構成で配置できる。サブセット２２８，２３０の構成により、従来技術による装置では得ることができない様々な効果の組合せを、プロセストンネル２２４内の基板Ｓｕの動きにもたらすことができる。最も重要な効果は、得られる抵抗力が、搬送方向に沿った基板からの運動および／または回転運動をウェハに付与できることである。この搬送方向に沿った運動および／または回転運動は、アクチュエータなどの機械的手段でウェハに触れることなく、また水平方向に対して角度をなすようにトンネルを位置決めして重力押しを生じることなく、生じさせることができる。特に、４００ｍｍ超の直径および約８００μｍの厚さを有する基板などの大きな基板の場合など、基板の重量が比較的大きい場合には、水平方向に対する角度を通常は０．５°未満程度の非常に小さいものにして、実現可能な重力押しを得なければならない。水平方向に対する角度が大きくなると、基板の速度が大きくなる。回転運動が付与されるときには、基板はほぼ円形であり、これは、集積回路のウェハの製造ではよくあるものである。
【００５７】
前述のように、線ＳＬは、ガス噴射口の中心およびガス排出口の中心の全てが数学的に厳密な線上に正確に乗っていなくてもよいように、特定の厚さを有することができる。この線は、例えば０〜４ｍｍなど、数ミリメートル程度の厚さを有することができるので、ガス噴射口およびガス排出口の中心は、その線ＳＬの厚さ内に位置決めされている限り、互いに対してある程度互い違いにずれていてもよい。
【００５８】
装置２１０の実施形態では、角度αは、６０°≦α≦９０°を満たし、好ましくは、７０°≦α≦８０°を満たす。
【００５９】
角度αがこれらの範囲内である場合には、搬送方向Ｇまたは搬送方向Ｇの反対方向に、十分な速度の回転または前進運動を生じるのに十分な大きさの抵抗力成分が得られる一方で、望ましい場合にガスどうしを中間にある横断方向に延出する領域によってほぼ分離した状態に保つことができる、横断方向に延出する領域を生じるのに十分に大きな搬送方向を横断する方向の速度成分を有する流れが維持される。
【００６０】
実施形態では、上記線ＳＬは、搬送方向Ｇに見たときに、ほぼ上側壁および／または下側壁２１２の全幅Ｕに亘って延出し、得られる抵抗力が使用時に基板に回転を付与し、かつ搬送方向に対して直交する方向に得られる抵抗力がゼロになるようにできる。
【００６１】
その一例である図１１に示す実施形態は、上から見たときに、プロセストンネルに収容された基板Ｓｕに時計回りの回転を与えることができる。角度αが垂直中央平面の反対側にあるときに、抵抗力は、上から見たときに半時計回りの回転を基板Ｓｕに与える。この２つの例を組み合わせることも可能であり、図１２に示している。これは、基板Ｓｕに、プロセストンネル２２４の異なる長手方向区間で２つの反対方向に回転を与える。
【００６２】
基板に回転を与えることは、基板Ｓｕの表面をより一様に処理するのに有利である。例えば、ガス濃度がプロセストンネルの全幅に亘って完全に等しくない場合であっても、ウェハ上に形成される層は、基板に与えられる回転によって一様な構造を有している。また、アニーリング時には、プロセストンネル２２４の幅に亘って非一様な温度プロファイルであっても、基板が回転しているときには、基板表面の全領域に亘るアニーリング効果の品質均一性にとって有害でない。このことに鑑みて、プロセストンネル２２４内で基板を回転できることは、大きな利点がある。
【００６３】
実施形態では、上記線ＳＬは、搬送方向Ｇに見たときに、垂直中央平面から横方向に第１の側壁２１８に向かって、搬送方向Ｇに延出できる。線ＳＬは、垂直中央平面内の第１の終端点と、第１の側壁２１８に隣接する第２の終端点とを有することができる。別の上記の線ＳＬは、搬送方向Ｇに見たときに、垂直中央平面から横方向に第２の側壁２２０に向かって、搬送方向Ｇに延出できる。線ＳＬは、垂直中央平面内の第１の終端点と、第２の側壁２２０に隣接する第２の終端点とを有することができる。このような構成は、使用時に、基板に前進運動または後退運動を与え、基板にかかる抵抗力を生じさせる。搬送方向に対して直交する方向に得られる抵抗力は、ゼロとなる。
【００６４】
この実施形態の一例を、図１３に示す。この実施形態は、搬送方向Ｇに沿って、角度αに応じて前進または後退するように基板Ｓｕを推進させるために使用できるので有利である。さらに、基板は、プロセストンネル２２４の側壁２１８，２２０に対する向上した横方向安定性を生じ得る。対称性により、２つの対向する側壁２１８，２２０の方向にほぼ等しい噴射ガス流を形成する一方、基板Ｓｕに抵抗力を与え、搬送方向Ｇに基板Ｓｕを推進できる。さらに、プロセストンネル内に噴射できるガス流を制御することにより、この実施形態を使用して、搬送方向Ｇの基板Ｓｕの速度を増加または減少できる。
【００６５】
その一例である図１４に示す実施形態では、上記線ＳＬの長さは、関連する上側または下側壁２１２の全幅には及んでいない。上側または下側壁の全幅に及ぶようにするために、線（ＳＬ）のグループを互いに関連付ける。このグループの線のうちの一部は、垂直中央平面の右側に対して角度αをなし、このグループの少なくとも１本の他の線は、垂直中央平面の左側に対して角度αをなす。垂直中央平面の右側に対して角度αをなす線の全長は、垂直中央平面の左側に対して角度αをなす線の全長とは異なる。その結果として、得られる抵抗力は、前進または後退運動および回転運動を基板に与える。この構成においても、搬送方向に対して直交する方向に得られる抵抗力がゼロになることが保証される。
【００６６】
このような実施形態は、回転運動と前進または後退運動との両方を基板に与えるので、非常に有利である。回転は、基板の処理の均一性を高めることになり、前進または後退運動の速度は、機械的なアクチュエータなどのその他の機械的駆動手段に依ることなく、また水平方向に対して角度をなすようにトンネルを位置決めして重力押しを生じる必要もなく、望み通りに選択できる。
【００６７】
実施形態では、基板処理装置２１０は、原子層堆積装置として実施できる。この目的のために、基板処理装置は、複数のガス噴射口のうちの一連のガス噴射口に接続された第１の前駆体ガス源をさらに含む。これにより、プロセストンネルのほぼ全幅Ｕに亘って延出でき、かつプロセストンネル２２４の搬送方向Ｇに沿って空間的に配列できる、第１の前駆体ガス噴射領域を生成できる。また、この装置は、複数のガス噴射口のうちの一連のガス噴射口に接続されたパージガス源も含むことができる。これにより、プロセストンネル２２４のほぼ全幅Ｕに亘って延出でき、かつプロセストンネル２２４の搬送方向Ｇに沿って空間的に配列できる、パージガス噴射領域を生成できる。さらに、この装置は、複数のガス噴射口のうちの一連のガス噴射口に接続された第２の前駆体ガス源を含むことができる。これにより、プロセストンネル２４４のほぼ全幅Ｕに亘って延出でき、かつプロセストンネル２２４の搬送方向Ｇに沿って空間的に配列できる、第２の前駆体ガス噴射領域を生成できる。第１の前駆体ガス源、パージガス源、および第２の前駆体ガス源それぞれのガス噴射口への接続は、複数の連続したプロセス領域が、プロセストンネル２２４内で搬送方向Ｇに沿って生成されるようになっている。各プロセス領域は、連続的に、第１の前駆体ガス噴射領域、パージガス領域、第２の前駆体ガス噴射領域、およびパージガス領域を含む。
【００６８】
プロセス領域は、原子層堆積装置２１０が基板Ｓｕ上に連続的な原子層を堆積させる際に使用できるので有利である。例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を連続的に第１の前駆体ガス領域に導入し、パージガスである窒素（Ｎ２）をパージガス領域に導入し、水蒸気（Ｈ２Ｏ）を第２の前駆体ガス領域に導入し、窒素（Ｎ２）をその後のパージガス領域に導入する、ガス領域の配列を提供できる。もちろん、これらガスは例に過ぎず、任意のその他の適当なガスを選択でき、基板Ｓｕ上に配置する所望の層構造に応じて選択できる。その他の適当なガスは、ＨｆＣｌ４またはＺｒＣｌ４とできる。各プロセス領域が異なるガスの配列を提供する、連続的なプロセス領域を提供できることに留意されたい。これにより、装置２１０を特定の順序で基板上に配列される複数の原子層を提供するように調整できる。各プロセス領域の連続的なガス噴射領域の上側壁および／または下側壁のそれぞれは、ガス噴射口２２８およびガス排出口２３０の１つまたは複数のサブセットを備えることができる。
【００６９】
その例を図１１〜図１４に示す実施形態では、各第１の前駆体ガス噴射領域、各パージガス領域、および各第２の前駆体ガス噴射領域は、上記線ＳＬ上に位置決めされたガス噴射口２２８の上記サブセットのうちの少なくとも１つと、ガス噴射口２２８どうしの間に不連続に位置決めされたガス排出口２３０の上記の関連するサブセットのうちの少なくとも１つとを含み、使用時に、ガス噴射口から同じサブセットの隣接するガス排出口に流れるガスが基板に抵抗力を及ぼし、基板の前進運動および／または回転運動を生じさせるようにできる。
【００７０】
このような構成で、抵抗力は、パージガス領域で生じるだけでなく、全てのガス領域で、すなわち前駆体ガス領域およびパージガス領域で生じる。
【００７１】
本発明は、基板Ｓ上に層を堆積させる方法も提供する。この方法は、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の原子層装置を提供するステップと、少なくとも１つの基板Ｓを提供するステップとを含む。この方法は、ガス噴射口１６を通してプロセストンネル２４にガスを噴射するステップと、少なくとも１つの基板Ｓをプロセストンネル２４内に導入するステップとをさらに含む。その結果として、基板Ｓの上方および下方に、気体軸受部が形成される。この方法は、基板Ｓの少なくとも１つの表面に原子層堆積プロセスを施すステップをさらに含む。このプロセスは、第１の前駆体ガスを第１の前駆体ガス領域３０内に噴射して、基板Ｓ上に第１の層を堆積させるステップと、第２の前駆体ガスを第２の前駆体ガス領域３８内に噴射して、基板Ｓ上に第２の層を堆積させるステップとを含む。このプロセスは、一連の高圧ガス噴射口４６を使用してパージガスを各パージガス領域３４に噴射しながら、同時に一連のガス排出口４８を通してプロセストンネル２４からガスを排出することによって、第１の高圧吸引領域５０を生成するステップも含む。第１の高圧吸引領域５０は、プロセストンネル２４のほぼ全幅Ｗに亘って延出している。第１の高圧吸引領域５０は、第１の前駆体ガス領域３０の第１の前駆体ガスが隣接するパージガス領域３４を横断して第２の前駆体ガス領域３８に入ることをほぼ防止する。同時に、第１の高圧吸引領域５０は、第２の前駆体ガス領域３８の第２の前駆体ガスがパージガス領域３４を横断して第１の前駆体ガス領域３０に入ることを防止する。また、この方法は、第１の前駆体ガス源２６、パージガス源３２、第２の前駆体ガス源３６、および第２のパージガス源４４の圧力を制御するステップと、ガス排出口４８における圧力を制御するステップとを含む。この制御は、第１の高圧吸引領域５０内の平均圧力の、基板が存在しないときの第１の前駆体ガス領域３０、第２の前駆体ガス領域３８、およびパージガス領域ン３４内の平均圧力にて定まる参照圧力からの偏差が、３０％未満、好ましくは１０％未満、好ましくは５％未満となるように行われる。
【００７２】
発明の概要の項で説明したように、この方法の利点は、高圧吸引領域５０を形成することによって、ある前駆体ガス領域の前駆体ガスがパージガス領域を横断して異なる前駆体ガス領域に入ることをほぼ防止する点である。高圧吸引領域５０がパージガス領域３４の方向に流れる前駆体ガスの流れに与える影響を明確に示している図９も参照されたい。
【００７３】
また、本発明は、請求項１１〜１７のいずれか一項に記載の基板処理装置で基板を処理する方法も提供する。この方法は、本発明による原子層堆積装置（２１０）を提供するステップと、少なくとも１つの基板Ｓｕを提供するステップとを含む。この方法は、ガス噴射口２２８のサブセットを通してプロセストンネル２４４にガスを噴射するステップと、それと同時にガス排出口２３０の関連するサブセットからガスを排出するステップとをさらに含む。さらに、この方法は、少なくとも１つの基板Ｓｕをプロセストンネル２２４内に導入し、基板Ｓｕの上方および下方に気体軸受部を形成し、噴射ガスが基板Ｓｕの搬送方向Ｇへの搬送および／または基板Ｓｕの回転を引き起こすステップとをさらに含む。
【００７４】
発明の概要の項で言及したように、この方法は、基板Ｓｕを搬送方向Ｇに前進させると同時に、基板Ｓｕに回転を与えることができる利点を有する。したがって、この方法は、基板Ｓｕを伴う様々なプロセスで使用できる。これは、例えば基板Ｓｕに原子層堆積処理を行なうことに関するものである。この方法は、例えば基板のアニーリングなど、その他の適当な目的に使用できる。
【００７５】
上述の様々な実施形態は、互いに独立して使用または実施でき、様々な方法で互いに組み合わせることもできる。詳細な説明および特許請求の範囲で使用する参照番号は、実施形態の説明を限定せず、また特許請求の範囲も限定しない。参照番号は、単に明確にするために使用したものである。
【符号の説明】
【００７６】
１０  原子層堆積装置
１２  下側壁
１４  上側壁
１６  ガス噴射口
１８  第１の側壁
２０  第２の側壁
２２  ガス排出口
２４  プロセストンネル
２６  第１の前駆体ガス源
２８  一連の第１の前駆体ガス噴射口
３０  第１の前駆体ガス噴射領域
３２  パージガス源
３３  一連のパージガス噴射口
３４  パージガス噴射領域
３５  一連の第２の前駆体ガス噴射口
３６  第２の前駆体ガス源
３８  第２の前駆体ガス噴射領域
４０  プロセス領域
４４  第２のパージガス源
４６  第１の一連の高圧ガス噴射口
４８  第１の一連のガス排出口
４９  ガス排出チャネル
５０  高圧吸引領域
５１  ガス排出チャネル
５２  第２の一連の高圧ガス噴射口
５４  第２の一連のガス排出口
５６  第２の高圧吸引領域
Ｄ  下側壁と上側壁の間の距離
Ｓ  基板
Ｔ  １つまたは複数の基板の搬送方向
ＴＳ  基板の厚さ
Ｗ  プロセストンネルの幅
２１０  原子層堆積装置
２１２  下側壁
２１８  第１の側壁
２２０  第２の側壁
２２４  プロセストンネル
２２８  ガス噴射口のサブセット
２３０  ガス排出口のサブセット
Ｓｕ  基板
Ｕ  プロセストンネルの幅
Ｇ  搬送方向
Ｃ  プロセストンネルの長手方向軸
【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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【図１４】
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