(57)【要約】【解決手段】基板処理システムが、Ｎ個の反応領域を規定する１または複数の処理チャンバを備える。（Ｎ−１）個の第１のバルブが、Ｎ個の反応領域の間に配置されている。コントローラが、（Ｎ−１）個の第１のバルブと通信すると共に、Ｎ個の反応領域の内の第１の反応領域を前駆体ガスで第１の目標圧力まで加圧し、第１の所定のソーク期間だけ待機し、Ｎ個の反応領域の内の第２の反応領域を第１の目標圧力よりも低い第２の目標圧力まで排気し、Ｎ個の反応領域の内の第１の反応領域とＮ個の反応領域の内の第２の反応領域との間にある（Ｎ−１）個の第１のバルブの内の１バルブを開くよう構成されている。【選択図】図３
2015513801.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板処理システムであって、
Ｎ個の反応領域を規定する１または複数の処理チャンバであって、Ｎは、２以上の整数である、処理チャンバと、
前記Ｎ個の反応領域の間に配置された（Ｎ−１）個の第１のバルブと、
前記（Ｎ−１）個の第１のバルブと通信するコントローラと、
を備え、
前記コントローラは、
前記Ｎ個の反応領域の内の第１の反応領域を前駆体ガスで第１の目標圧力まで加圧し、
第１の所定のソーク期間だけ待機し、
前記Ｎ個の反応領域の内の第２の反応領域を前記第１の目標圧力よりも低い第２の目標圧力まで排気し、
前記Ｎ個の反応領域の内の前記第１の反応領域と前記Ｎ個の反応領域の内の前記第２の反応領域との間にある前記（Ｎ−１）個の第１のバルブの内の１バルブを開き、
前記（Ｎ−１）個の第１のバルブの内の前記１バルブを開いた後に、前記（Ｎ−１）個の第１のバルブの内の前記１バルブを閉じ、
さらなる量の前記前駆体ガスを前記Ｎ個の反応領域の内の前記第２の反応領域に導入して、前記（Ｎ−１）個の第１のバルブの内の前記１バルブを閉じた後に第３の目標圧力を達成する、
よう構成されている、基板処理システム。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理システムであって、さらに、前記Ｎ個の反応領域内の圧力を測定するＮ個の圧力センサを備え、前記コントローラは、前記Ｎ個の圧力センサと通信するよう構成されている、基板処理システム。
【請求項３】
請求項１に記載の基板処理システムであって、さらに、Ｎ個の第２のバルブを介して前記Ｎ個の反応領域と流体連通するＮ個のポンプを備え、前記コントローラは、前記Ｎ個のポンプおよび前記Ｎ個の第２のバルブを選択的に作動させるよう構成されている、基板処理システム。
【請求項４】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、
前記Ｎ個の反応領域の内の前記第１の反応領域と前記Ｎ個の反応領域の内の前記第２の反応領域との間に所定の圧力関係が生じるまで待機し、
前記Ｎ個の反応領域の内の前記第１の反応領域と前記Ｎ個の反応領域の内の前記第２の反応領域との間に前記所定の圧力関係が生じたことに応答して、前記（Ｎ−１）個の第１のバルブの内の前記１バルブを閉じるよう構成されている、基板処理システム。
【請求項５】
請求項４に記載の基板処理システムであって、前記所定の圧力関係は、圧力平衡である、基板処理システム。
【請求項６】
請求項４に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記Ｎ個の反応領域の内の前記第１の反応領域から残りの前駆体ガスをパージするよう構成されている、基板処理システム。
【請求項７】
請求項１に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、
第２の所定のソーク期間だけ待機し、
前記Ｎ個の反応領域の内の前記第２の反応領域内の前記前駆体ガスを前記Ｎ個の反応領域の内の別の反応領域に移送するよう構成されている、基板処理システム。
【請求項８】
請求項１に記載の基板処理システムであって、さらに、前記Ｎ個の反応領域の間に配置された（Ｎ−１）個のコンプレッサおよび（Ｎ−１）個の第２のバルブを備え、
前記コントローラは、さらに、前記（Ｎ−１）個のコンプレッサおよび前記（Ｎ−１）個の第２のバルブと通信すると共に、
前記Ｎ個の反応領域の内の前記第２の反応領域を前記第２の目標圧力まで排気した後に、前記Ｎ個の反応領域の内の前記第１の反応領域と前記Ｎ個の反応領域の内の前記第２の反応領域との間にある前記（Ｎ−１）個の第２のバルブの内の１バルブを開き、
前記（Ｎ−１）個のコンプレッサの内の１コンプレッサを作動させて、前記Ｎ個の反応領域の内の前記第１の反応領域から前記Ｎ個の反応領域の内の前記第２の反応領域に前記前駆体ガスを移動させるよう構成されている、基板処理システム。
【請求項９】
請求項８に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記（Ｎ−１）個の第１のバルブの内の前記１バルブおよび前記（Ｎ−１）個の第２のバルブの内の前記１バルブを閉じるよう構成されている、基板処理システム。
【請求項１０】
請求項９に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、さらなる量の前記前駆体ガスを前記Ｎ個の反応領域の内の前記第２の反応領域に追加して、第３の目標圧力を達成するよう構成されている、基板処理システム。
【請求項１１】
請求項９に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記Ｎ個の反応領域の内の前記第１の反応領域から残りの前駆体をパージするよう構成されている、基板処理システム。
【請求項１２】
基板処理システムであって、
反応領域を規定する処理チャンバと、
前記反応領域と貯蔵領域との間に配置された第１のバルブと、
前記第１のバルブと通信するコントローラであって、
前記反応領域を前駆体ガスで第１の目標圧力まで加圧し、
所定のソーク期間だけ待機し、
前記貯蔵領域を前記第１の目標圧力よりも低い圧力まで排気し、
前記第１のバルブを開く、
ように構成されたコントローラと、
前記第１のバルブと前記貯蔵領域との間に配置された第２のバルブと、
前記第１のバルブと前記第２のバルブとの間に配置されたコンプレッサと、
を備え、
前記コントローラは、前記第２のバルブおよび前記コンプレッサと通信すると共に、前記第１のバルブ、前記第２のバルブ、および、前記コンプレッサを作動させて、前記前駆体ガスを前記反応領域から前記貯蔵領域に移動させるよう構成されている、基板処理システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の基板処理システムであって、さらに、
前記反応領域内の圧力を測定する圧力センサと、
第３のバルブを介して前記反応領域と流体連通するポンプと、
を備え、
前記コントローラは、前記圧力センサ、前記ポンプ、および、前記第３のバルブと通信する、基板処理システム。
【請求項１４】
請求項１２に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記第１のバルブおよび前記第２のバルブを閉じるよう構成されている、基板処理システム。
【請求項１５】
請求項１２に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、前記反応領域から残りの前駆体をパージするよう構成されている、基板処理システム。
【請求項１６】
請求項１５に記載の基板処理システムであって、前記コントローラは、
前記反応領域と前記貯蔵領域との間の前記第１のバルブおよび前記第２のバルブを開き、
前記コンプレッサを作動させて、前記前駆体ガスを前記貯蔵領域から前記反応領域に移動させるよう構成されている、基板処理システム。
【請求項１７】
請求項１２に記載の基板処理システムであって、さらに、
Ｎ個のさらなる反応領域と、
前記Ｎ個のさらなる反応領域を前記コンプレッサに接続するＮ個のさらなるバルブと、
を備え、
前記コントローラは、
前記第１のバルブまたは前記Ｎ個のさらなるバルブの内の１バルブの一方を開き、
前記第２のバルブを開き、
前記コンプレッサを作動させて、前記前駆体ガスを前記貯蔵領域から前記反応領域または前記Ｎ個のさらなる反応領域の内の１反応領域の一方にポンプ移送するよう構成されている、基板処理システム。
【請求項１８】
方法であって、
Ｎ個の反応領域の内の第１の反応領域を前駆体ガスで第１の目標圧力まで加圧する工程と、
第１の所定のソーク期間だけ待機する工程と、
前記Ｎ個の反応領域の内の第２の反応領域を前記第１の目標圧力よりも低い第２の目標圧力まで排気する工程と、
前記Ｎ個の反応領域の内の前記第１の反応領域と前記Ｎ個の反応領域の内の前記第２の反応領域との間にある（Ｎ−１）個の第１のバルブの内の１バルブを開く工程と、
前記Ｎ個の反応領域の内の前記第２の反応領域を前記第２の目標まで排気した後に、前記Ｎ個の反応領域の内の前記第１の反応領域と前記Ｎ個の反応領域の内の前記第２の反応領域との間にある（Ｎ−１）個の第２のバルブの内の１バルブを開く工程と、
前記Ｎ個の反応領域の間にある（Ｎ−１）個のコンプレッサの内の１コンプレッサを作動させて、前記前駆体ガスを前記Ｎ個の反応領域の内の前記第１の反応領域から前記Ｎ個の反応領域の内の前記第２の反応領域に移動させる工程と、
を備える、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法であって、さらに、
前記Ｎ個の反応領域の内の前記第１の反応領域と前記Ｎ個の反応領域の内の前記第２の反応領域との間に所定の圧力関係が生じるまで待機する工程と、
前記（Ｎ−１）個の第１のバルブの内の前記第１のバルブを閉じる工程と、
を備える、方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の方法であって、前記所定の圧力関係は、圧力平衡である、方法。
【請求項２１】
請求項１９に記載の方法であって、さらに、さらなる量の前記前駆体ガスを前記Ｎ個の反応領域の内の前記第２の反応領域に導入して、前記（Ｎ−１）個の第１のバルブの内の前記第１のバルブを閉じた後に第３の目標圧力を達成する工程を備える、方法。
【請求項２２】
請求項１９に記載の方法であって、さらに、前記第１の反応領域から残りの前駆体ガスをパージする工程を備える、方法。
【請求項２３】
請求項２１に記載の方法であって、さらに、
第２の所定のソーク期間だけ待機する工程と、
前記前駆体ガスを前記Ｎ個の反応領域の内の別の反応領域に移送する工程と、
を備える、方法。
【請求項２４】
請求項１８に記載の方法であって、さらに、前記（Ｎ−１）個の第１のバルブの内の前記１バルブおよび前記（Ｎ−１）個の第２のバルブの内の前記１バルブを閉じる工程を備える、方法。
【請求項２５】
請求項２４に記載の方法であって、さらに、さらなる量の前記前駆体ガスを前記Ｎ個の反応領域の内の前記第２の反応領域に追加して、第３の目標圧力を達成する工程を備える、方法。
【請求項２６】
請求項２４に記載の方法であって、さらに、前記Ｎ個の反応領域の内の前記第１の反応領域から残りの前駆体ガスをパージする工程を備える、方法。
【請求項２７】
基板処理システムを動作させる方法であって、
反応領域を前駆体ガスで第１の目標圧力まで加圧する工程と、
所定のソーク期間だけ待機する工程と、
貯蔵領域を前記第１の目標圧力よりも低い圧力まで排気する工程と、
前記反応領域と前記貯蔵領域との間に配置された第１のバルブを開く工程と、
前記第１のバルブと前記貯蔵領域との間の第２のバルブを開く工程と、
前記第１のバルブと前記貯蔵領域との間のコンプレッサを作動させて、前記前駆体ガスを前記反応領域から前記貯蔵領域に移動させる工程と、
を備える、方法。
【請求項２８】
請求項２７に記載の方法であって、さらに、前記第１のバルブおよび前記第２のバルブを閉じる工程を備える、方法。
【請求項２９】
請求項２７に記載の方法であって、さらに、前記反応領域から残りの前駆体ガスをパージする工程を備える、方法。
【請求項３０】
請求項２７に記載の方法であって、さらに、
前記反応領域と前記貯蔵領域との間の前記第１のバルブおよび前記第２のバルブを開く工程と、
前記コンプレッサを作動させて、前記前駆体ガスを前記貯蔵領域から前記反応領域に移動させる工程と、
を備える、方法。
【請求項３１】
請求項２７に記載の方法であって、さらに、
前記第１のバルブまたはＮ個のさらなるバルブの内の１バルブを開く工程であって、前記Ｎ個のさらなるバルブは、Ｎ個のさらなる反応領域を前記コンプレッサに接続する、工程と、
前記第２のバルブを開く工程と、
前記コンプレッサを作動させて、前記前駆体ガスを前記貯蔵領域から前記反応領域または前記Ｎ個のさらなる反応領域の内の１反応領域の一方にポンプ移送する工程と、
を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本願は、２０１３年２月２７日出願の米国実用特許出願第１３／７７９，０５６号の優先権、および、２０１２年３月１日出願の米国仮特許出願第６１／６０５，２３１号の利益を主張する。上記の出願の開示全体が、参照によって本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、基板処理チャンバに関し、特に、半導体処理チャンバに関する。
【背景技術】
【０００３】
本明細書で提供されている背景技術の記載は、本開示の背景を一般的に提示するためのものである。ここに名を挙げられている発明者の業績は、この背景技術に記載された範囲において、出願時に従来技術として通常見なされえない記載の態様と共に、明示的にも黙示的にも本開示に対する従来技術として認められない。
【０００４】
誘電率（ｋ）回復および原子層蒸着（ＡＬＤ）など、一部の蒸気を利用した反応技術および関連用途には、高価な前駆体ガスが必要である。これらの処理は、目標圧力の前駆体ガスに基板を暴露させ、基板のソーク（待機）を可能にし、次いで、前駆体ガスを廃棄することを含む（暴露／ソーク／廃棄手順）。前駆体ガスの利用を最小限に抑えるために、反応領域を最小化してウエハあたりの前駆体ガス消費を削減する著しい努力がなされてきた。しかしながら、反応領域を小さくすると、他の望ましくないリアクタ設計上の妥協が生じ、ウエハ通過あたりのコストが増大しうる。
【０００５】
ここで、図１を参照すると、第１の反応領域１０が示されている。ペデスタル１２が、第１の反応領域１０内に配置されており、半導体ウエハなどの基板１４を支持する。前駆体ガス２０−１、２０−２、・・・、および、２０−Ｎ（集合的に前駆体ガス２０）が、バルブ２２−１、２２−２，・・・、および、２２−Ｎ（集合的にバルブ２０）を通して第１の反応領域１０に供給される（ここで、Ｎは整数である）。パージガス２４が、バルブ２６を通して第１の反応領域１０に供給される。ポンプ３０が、第１の反応領域１０から前駆体ガスおよび／またはパージガスを選択的に引き出すために用いられてよい。
【０００６】
ここで、図２を参照すると、第１の反応領域１０を動作させる方法が示されている。工程３１で、Ｎ＝１である。工程３２で、基板１４が、第１の反応領域１０内に配置され、目標圧力の第１の前駆体ガスに暴露される。工程３４で、基板１４は、所定の期間、前駆体ガス内でのソーク（待機）を許容される。工程３６で、前駆体ガスは、第１の反応領域１０からパージされ、廃棄される。工程３８で、別の前駆体ガスが用いられる場合、制御は工程３２に戻る。任意選択的に、手順は、工程３９および工程４１を通して循環しうる。そうでない場合、処理は終了する。
【発明の概要】
【０００７】
基板処理システムが、Ｎ個の反応領域を規定する１または複数の処理チャンバを備えており、ここで、Ｎは、２以上の整数である。（Ｎ−１）個の第１のバルブが、Ｎ個の反応領域の間に配置されている。コントローラが、（Ｎ−１）個の第１のバルブと通信すると共に、Ｎ個の反応領域の内の第１の反応領域を前駆体ガスで第１の目標圧力まで加圧し、第１の所定のソーク期間（待機期間）だけ待機し、Ｎ個の反応領域の内の第２の反応領域を第１の目標圧力よりも低い第２の目標圧力まで排気し、Ｎ個の反応領域の内の第１の反応領域とＮ個の反応領域の内の第２の反応領域との間にある（Ｎ−１）個の第１のバルブの内の１バルブを開くよう構成されている。
【０００８】
別の特徴において、Ｎ個の圧力センサが、それぞれ、Ｎ個の反応領域内の圧力を測定する。コントローラは、Ｎ個の圧力センサと通信するよう構成されている。Ｎ個のポンプが、Ｎ個の第２のバルブを介してＮ個の反応領域と流体連通している。コントローラは、Ｎ個のポンプおよびＮ個の第２のバルブを選択的に作動させるよう構成されている。
【０００９】
別の特徴において、コントローラは、Ｎ個の反応領域の内の第１の反応領域とＮ個の反応領域の内の第２の反応領域との間に所定の圧力関係が生じるまで待機して、（Ｎ−１）個の第１のバルブの内の上記１バルブを閉じるよう構成されている。所定の圧力関係は、圧力平衡である。
【００１０】
別の特徴において、コントローラは、さらなる量の前駆体ガスをＮ個の反応領域の内の第２の反応領域に導入して、（Ｎ−１）個の第１のバルブの内の上記１バルブを閉じた後に第３の目標圧力を達成するよう構成されている。
【００１１】
別の特徴において、コントローラは、Ｎ個の反応領域の内の第１の反応領域から残りの前駆体ガスをパージするよう構成されている。
【００１２】
別の特徴において、コントローラは、第２の所定のソーク期間だけ待機し、Ｎ個の反応領域の内の第２の反応領域内の前駆体ガスをＮ個の反応領域の内の別の反応領域に移送（cascade）するよう構成されている。
【００１３】
さらに別の特徴において、（Ｎ−１）個のコンプレッサおよび（Ｎ−１）個の第２のバルブが、Ｎ個の反応領域の間に配置されている。コントローラは、さらに、（Ｎ−１）個のコンプレッサおよび（Ｎ−１）個の第２のバルブと通信する。コントローラは、Ｎ個の反応領域の内の第２の反応領域を第２の目標圧力まで排気した後に、Ｎ個の反応領域の内の第１の反応領域とＮ個の反応領域の内の第２の反応領域との間にある（Ｎ−１）個の第２のバルブの内の１バルブを開き、（Ｎ−１）個のコンプレッサの内の１コンプレッサを作動させて、Ｎ個の反応領域の内の第１の反応領域からＮ個の反応領域の内の第２の反応領域に前駆体ガスを移動させるよう構成されている。
【００１４】
別の特徴において、コントローラは、（Ｎ−１）個の第１のバルブの内の上記１バルブおよび（Ｎ−１）個の第２のバルブの内の上記１バルブを閉じるよう構成されている。コントローラは、さらなる量の前駆体ガスをＮ個の反応領域の内の第２の反応領域に追加して、第３の目標圧力を達成するよう構成されている。コントローラは、Ｎ個の反応領域の内の第１の反応領域から残りの前駆体をパージするよう構成されている。
【００１５】
反応領域を規定する処理チャンバを備えた基板処理システムが提供されている。第１のバルブが、反応領域と貯蔵領域との間に配置されている。コントローラが、第１のバルブと通信すると共に、反応領域を前駆体ガスで第１の目標圧力まで加圧し、所定のソーク期間だけ待機し、貯蔵領域を第１の目標圧力よりも低い圧力まで排気し、第１のバルブを開くよう構成されている。
【００１６】
別の特徴において、コントローラは、第２のバルブおよびコンプレッサと通信すると共に、第１のバルブ、第２のバルブ、および、コンプレッサを作動させて、前駆体ガスを反応領域から貯蔵領域に移動させるよう構成されている。
【００１７】
別の特徴において、圧力センサが、反応領域内の圧力を測定する。ポンプが、第２のバルブを介して反応領域と流体連通している。コントローラは、圧力センサ、ポンプ、および、第２のバルブと通信する。コントローラは、第１のバルブおよび第２のバルブを閉じるよう構成されている。コントローラは、反応領域から残りの前駆体をパージするよう構成されている。コントローラは、反応領域と貯蔵領域との間の第１のバルブおよび第２のバルブを開き、コンプレッサを作動させて、前駆体ガスを貯蔵領域から反応領域に移動させるよう構成されている。
【００１８】
別の特徴において、Ｎ個のさらなる反応領域およびＮ個のさらなるバルブが、Ｎ個のさらなる反応領域をコンプレッサに接続する。コントローラは、第１のバルブまたはＮ個のさらなるバルブの内の１バルブの一方を開き、第２のバルブを開き、コンプレッサを作動させて、前駆体ガスを貯蔵領域から反応領域またはＮ個のさらなる反応領域の内の１反応領域の一方にポンプ移送するよう構成されている。
【００１９】
詳細な説明、特許請求の範囲、および、図面から、本開示を適用可能なさらなる領域が明らかになる。詳細な説明および具体的な例は、単に例示を目的としており、本開示の範囲を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
本開示は、詳細な説明および以下に説明する添付図面から、より十分に理解できる。
【００２１】
【図１】従来技術に従って、第１の反応領域を示す機能ブロック図。
【００２２】
【図２】従来技術に従って、第１の反応領域の動作を示すフローチャート。
【００２３】
【図３】本開示に従って、第１および第２の反応領域を示す機能ブロック図。
【００２４】
【図４】本開示に従って、３以上のカスケード構成の反応領域を示す機能ブロック図。
【００２５】
【図５】本開示に従って、コントローラを示す機能ブロック図。
【００２６】
【図６】図３の第１および第２の反応領域を動作させる方法を示すフローチャート。
【００２７】
【図７】本開示に従って、第１および第２の反応領域の別の構成を示す機能ブロック図。
【００２８】
【図８】本開示に従って、別のコントローラを示す機能ブロック図。
【００２９】
【図９】図７の第１および第２の反応領域を動作させる方法を示すフローチャート。
【００３０】
【図１０】本開示に従って、反応領域の別の構成を示す機能ブロック図。
【００３１】
【図１１】図１０の反応領域を動作させる方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
本開示によると、基板が、第１の目標圧力の第１の反応領域内で前駆体ガスに暴露される。基板は、前駆体ガス内でのソーク（待機）を許容される。次いで、第１の反応領域から、排気されて第１の目標圧力よりも低い圧力の第２の反応領域（または、貯蔵領域）へのバルブが開かれる。圧力を等しくした後、バルブは閉じられ、第２の目標圧力（第１の目標圧力と同じであってもよいし、同じでなくてもよい）を達成するように、前駆体ガスが第２の反応領域に追加される。
【００３３】
ここで、図３を参照すると、第１の反応領域４０が示されている。ペデスタル４２が、第１の反応領域４０内に配置されており、半導体ウエハなどの基板４４を支持する。圧力センサ４５が、圧力を監視するために第１の反応領域４０内に配置されてよい。第２の反応領域４６も示されている。ペデスタル４８が、第２の反応領域４６内に配置されており、半導体ウエハなどの基板５０を支持する。圧力センサ５１が、圧力を監視するために第２の処理領域４６内に配置されてよい。あるいは、圧力センサ４５および５１は省略されてもよく、タイマを用いて、タイミングおよび／またはその他のパラメータに基づいて圧力を評価してもよい。
【００３４】
前駆体ガス６０−１、６０−２、・・・、および、６０−Ｎ（集合的に前駆体ガス６０）が、バルブ６２−１、６２−２，・・・、および、６２−Ｎ（集合的にバルブ６２）を通して、第１の反応領域４０に選択的に供給される。パージガス６４が、バルブ６６を通して第１の反応領域４０に供給される。ポンプ６８およびバルブ６９が、第１の反応領域４０から前駆体ガスおよび／またはパージガスを選択的に引き出すために用いられてよい。
【００３５】
前駆体ガス７０−１、７０−２、・・・、および、７０−Ｎ（集合的に前駆体ガス７０）が、バルブ７２−１、７２−２，・・・、および、７２−Ｎ（集合的にバルブ７２）を通して、第２の反応領域４６に選択的に供給される。パージガス７４が、バルブ７６を通して第２の反応領域４６に選択的に供給される。ポンプ７８およびバルブ７９が、第２の反応領域４６から前駆体ガスおよび／またはパージガスを選択的に引き出すために用いられてよい。
【００３６】
以下で詳述するように、基板４４は、第１の反応領域４０内で前駆体ガスに暴露される。基板４４は、第１の目標圧力の前駆体ガス内でのソークを許容される。次いで、第１の反応領域４０と第２の反応領域４６との間のバルブ７９が開かれる。バルブ７９を開く前に、第２の反応領域４６は排気されて、第１の反応領域４０よりも低い圧力に維持される。圧力を等しくした後、第２の目標圧力（第１の目標圧力と同じであってもよいし、同じでなくてもよい）を達成するように、前駆体ガスが第２の反応領域４６に追加される。基板５０は、ソークを許容される。理解できるとおり、前駆体ガスはパージされ、廃棄されてもよいし、反応領域４０で再利用されてもよい。
【００３７】
図３は、第１および第２の反応領域４０および４６を示しているが、３以上のカスケード構成の反応領域が用いられてもよい。ここで、図４を参照すると、３以上のカスケード構成の反応領域８２−１、８２−２、および、８２−Ｍを備えるシステム８０が示されており、ここで、Ｍは３以上の整数である。さらに、１つの反応領域が各処理チャンバについて図示されているが、各処理チャンバは、１または複数の反応領域に関連付けられてよい。
【００３８】
ここで、図５を参照すると、複数の反応領域を用いる処理を制御するために利用できるコントローラ９０が示されている。コントローラ９０は、１または複数のバルブ（バルブ６２、７２、および、７９など、図５では集合的に９２と示している）、ポンプ（ポンプ６８および７８など、図５では集合的に９４と示している）、および／または、圧力センサ（圧力センサ４５および５１など、図５では集合的に９６と示している）と通信する、および／または、それらを制御する。
【００３９】
ここで、図６を参照すると、図３の第１および第２の反応領域のためにコントローラを動作させる方法１００の一例が示されている。工程１０４で、第１の反応領域が、第１の目標圧力まで前駆体ガスで加圧される。工程１０８で、基板が、所定の期間、ソークを許容される。工程１１２で、第２の反応領域が、第１の反応領域よりも低い圧力まで排気される。工程１１６で、バルブ７９が開かれる。工程１２０で、所定の期間を計って、圧力平衡が起きることを可能にする。本明細書で用いられているように、平衡とは、等しい圧力または実質的に等しい圧力を指す。一部の例において、実質的に等しい圧力とは、互いの１０％、５％、２％、１％、または、それ未満の範囲内の圧力のことである。平衡圧は、第２の反応領域の目標ソーク圧力よりも低くなる。体積が等しい場合、平衡圧は、処理体積が等しいと仮定すると目標圧力のほぼ半分になる。
【００４０】
工程１２４で、バルブ７９が閉じられる。工程１２８で、さらなる前駆体ガスが、第２の目標圧力を達成するように第２の反応領域に導入される。工程１３２で、第１の反応領域内の残りの前駆体ガスが廃棄されてよい。基板が、第２の反応領域内でのソークを許容される。工程１３６で、第２の反応領域内の前駆体ガスがパージされ、廃棄されてもよいし、必要に応じてさらなる反応領域に移送されてもよい。
【００４１】
ここで、図７〜図８を参照すると、第１および第２の反応領域の別の構成が示されている。コンプレッサ１５０が、（第１の反応領域４０に接続された）バルブ１５１および（第２の反応領域４６に接続された）バルブとの間に配置されている。図８において、コントローラ９０は、さらに、コンプレッサ１５０に接続されてよい。
【００４２】
ここで、図９を参照すると、図７の第１および第２の反応領域のためにコントローラを動作させる方法２００の一例が示されている。工程２０４で、第１の反応領域が、第１の目標圧力まで前駆体ガスで加圧される。工程２０８で、基板が、所定の期間、前駆体ガス内でのソークを許容される。工程２１２で、第２の反応領域が、第１の反応領域よりも低い圧力まで排気される。工程２１６で、バルブ１５１および１５２がコンプレッサ１５０に向かって開かれる。コンプレッサ１５０は、追加のエネルギで前駆体を圧縮して、第２の反応領域４６内に押し込む。
【００４３】
第２の反応領域の加圧は、一次指数関数の応答曲線に従う。さらに、圧縮による熱力学的損失から、定常状態での最大達成可能圧力は、第２の反応領域の目標圧力よりも低くなるが、図３および図６で説明した処理によって提供される圧力よりも高くなる。
【００４４】
工程２２０で、バルブ１５１および１５２が閉じられる。工程２２４で、さらなる前駆体ガスが、第２の目標圧力を達成するように第２の反応領域に導入される。工程２２８で、第１の反応領域内の残りの前駆体ガスが廃棄されてよい。第２の反応領域内の基板は、ソークを許容される。工程２３２で、第２の反応領域内の前駆体ガスが、必要に応じてさらなる反応領域に移送されてよい。
【００４５】
反応領域の例は、基板処理チャンバまたは基板処理チャンバのステーションを含むが、これらに限定されない。処理の例は、共形薄膜蒸着、原子層蒸着、プラズマ原子層蒸着、および、誘電率（ｋ）回復処理を含むが、これらに限定されない。ペデスタルは、温度制御されてよい、および／または、ＲＦバイアスによってバイアスされてよい。上述の処理はソーク工程を含むが、さらなる動作が実行されてもよい。
【００４６】
ここで、図１０を参照すると、別の基板処理システム３００が示されている。処理ガス３０４−１、３０４−２、・・・、および、３０４−Ｔが、それぞれ、反応領域３１０−１、３１０−２、・・・、および、３１０−Ｔに、バルブ３０６−１、３０６−２、・・・、および、３０６−Ｔを介して選択的に供給される。圧力センサ３１２−１、３１２−２、・・・、および、３１２−Ｔが、それぞれ、反応領域３１０−１、３１０−２、・・・、および、３１０−Ｔ内の圧力を監視する。反応領域３１０−１、３１０−２、・・・、および、３１０−Ｔは、それぞれ、バルブ３１８−１、３１８−２、・・・、および、３１８−Ｔ、ならびに、ポンプ３２０−１、３２０−２、・・・、３２０−Ｔを用いて排気されうる。バルブ３２４−１、３２４−２、・・・、および、３２４−Ｔ、コンプレッサ３２６、ならびに、第２のバルブ３３０が、それぞれ、反応領域３１０−１、３１０−２、・・・、および、３１０−Ｔと、貯蔵領域３３４との間に接続されている。貯蔵領域３３４は、バルブ３３８およびポンプ３４０を用いて排気されうる。
【００４７】
コントローラ３５０が、圧力センサ３１２および３３６、ポンプ３１８および３３８、バルブ３１８、３２４、３３０、および、３３８、ならびに、コンプレッサ３２６と通信する。コントローラ３５０は、前駆体で反応領域３１０−１の反応領域を第１の目標圧力まで加圧する。コントローラ３５０は、所定のソーク期間、待機する。コントローラ３５０は、第１の目標圧力よりも低い圧力まで貯蔵領域３３４を排気する。コントローラ３５０は、反応領域３１０−１と貯蔵領域３３４との間のバルブ３２４−１および３３０を開く。コントローラ３５０は、反応領域３１０−１から貯蔵領域３３４に前駆体ガスをポンプ移送するためにコンプレッサ３２６を作動させる。
【００４８】
コントローラ３５０は、バルブ３２４−１および３３０を閉じる。コントローラ３５０は、第１の反応領域から残りの前駆体をパージしてよい。コントローラ３５０は、反応領域３１０−１、３１０−２、・・・、３１０−Ｔの内の１つと貯蔵領域３３４との間にあるバルブ３２４−１、３２４−２、・・・、および、３２４−Ｔの内のいずれかのバルブならびにバルブ３３０を開いてよく、コンプレッサ３２６を作動させて、貯蔵領域３３４から反応領域３１０−１、３１０−２、・・・、および、３１０−Ｔの内の上記１つに前駆体を戻す。さらなる前駆体ガスが、上述のように、選択された反応領域に追加されてよい。
【００４９】
理解できるとおり、Ｔ個の処理チャンバが、Ｓ個の貯蔵領域に接続されてよく、ここで、ＴおよびＳは整数であり、Ｔ＞＝Ｓである。例えば、図１０において、Ｔ個の処理チャンバは、共有された１つの貯蔵領域に接続されてよい。前駆体ガスは、同じ処理チャンバに戻されてもよいし、別の処理チャンバに戻されてもよい。
【００５０】
ここで、図１１を参照すると、図１０の反応領域および貯蔵領域を動作させる方法４００の一例が示されている。工程４０４で、第１の反応領域が、第１の目標圧力まで前駆体ガスで加圧される。工程４０８で、基板が、所定の期間、前駆体ガス内でのソークを許容される。工程４１２で、貯蔵領域が、第１の反応領域よりも低い圧力まで排気される。工程４１６で、バルブが開かれ、コンプレッサが作動される。コンプレッサは、追加のエネルギで前駆体を圧縮して、貯蔵領域内に押し込む。
【００５１】
工程４２０で、コントローラはバルブを閉じる。工程４２８で、第１の反応領域内の残りの前駆体ガスが廃棄されてよい。１または複数の動作が、第１の反応領域内で実行されてよい。工程４３２で、貯蔵領域から第１の反応領域またはその他の反応領域のいずれかまでのバルブが開かれ、コンプレッサが、選択された反応領域に前駆体ガスを供給するよう作動される。
【００５２】
上述の記載は、本質的に例示に過ぎず、本開示、応用例、または、利用法を限定する意図はない。本開示の広範な教示は、様々な形態で実施されうる。したがって、本開示には特定の例が含まれるが、図面、明細書、および、以下の特許請求の範囲を研究すれば他の変形例が明らかになるため、本開示の真の範囲は、それらの例には限定されない。わかりやすいように、図面では、同様の要素を特定する際には同じ符号を用いている。本明細書で用いられているように、「Ａ、Ｂ、および、Ｃの少なくとも１つ」という表現は、非排他的な論理和ＯＲを用いて、論理（ＡまたはＢまたはＣ）を意味すると解釈されるべきである。方法に含まれる１または複数の工程が、本開示の原理を改変することなく、異なる順序で（または同時に）実行されてもよいことを理解されたい。
【００５３】
本明細書で用いられているように、コントローラという用語は、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）；電子回路；組み合わせ論理回路；フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）；コードを実行する（共有、専用、または、グループ）プロセッサ；記載された機能を提供するその他の適切なハードウェアコンポーネント；または、上記の一部または全部の組み合わせ（システムオンチップなど）、を指しうる、の一部でありうる、もしくは、を含みうる。コントローラという用語は、プロセッサによって実行されるコードを格納する（共有、専用、または、グループ）メモリを含みうる。
【００５４】
コードという用語は、上記で用いられているように、ソフトウェア、ファームウェア、および／または、マイクロコードを含んでよく、プログラム、ルーチン、関数、クラス、および／または、オブジェクトを指しうる。上で用いられているように、共有という用語は、複数のコントローラからのコードの一部または全部が、単一の（共有）プロセッサを用いて実行されうることを意味する。さらに、複数のコントローラからのコードの一部または全部が、単一の（共有）メモリに格納されうる。上で用いられているように、グループという用語は、単一のコントローラからのコードの一部または全部が、プロセッサのグループを用いて実行されうることを意味する。さらに、単一のコントローラからのコードの一部または全部が、メモリのグループを用いて格納されうる。
【００５５】
本明細書に記載の装置および方法は、１または複数のプロセッサによって実行される１または複数のコンピュータプログラムによって実施されてもよい。コンピュータプログラムは、持続的な有形のコンピュータ読み取り可能媒体に格納されたプロセッサ実行可能な命令を含む。コンピュータプログラムは、格納されたデータも含みうる。持続的な有形のコンピュータ読み取り可能媒体の例は、不揮発性メモリ、磁気ストレージ、および、光学ストレージを含むが、これらに限定されない。
【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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【国際調査報告】
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