(57)【要約】      （修正有）【課題】ソースガスコンパートメントおよびパージガスコンパートメントがサセプタのサセプタ回転方向において交互して与えられる処理ターゲット上に薄膜を堆積するための装置および方法を提供する。【解決手段】  処理ターゲット上に薄膜を堆積するための装置が：反応空間；上下に移動可能であり、かつその中心軸周りに回転可能であるサセプタ１；および、ソースガスコンパートメントおよびパージガスコンパートメントを含む複数のコンパートメントＣ１〜Ｃ４に反応空間を分割するための分離壁３を含み、それにおいて膜の堆積のためにサセプタが上昇されたとき、サセプタと分離壁の間に小さいギャップが作られ、それによってそれぞれのコンパートメントの間にガス分離が設定される。【選択図】図１
2007247066.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット上に薄膜を堆積するための装置であって：
反応空間；
複数のターゲット支持エリアを上に有し、前記ターゲット支持エリア上にそれぞれが位置する複数のターゲットを配置するための前記反応空間の内側に位置するサセプタであって、軸線方向において上側位置と下側位置の間で移動可能であり、かつ前記上側位置にあるときはその軸線周りに回転可能となるサセプタ；および、
処理のための複数のコンパートメントであって、前記複数のコンパートメントの中心軸線からそれぞれが放射状に延びる隔壁によって分割されており、前記反応空間の内側で、前記ターゲット上における膜の堆積のために前記サセプタが前記上側位置において前記隔壁と接触することなく連続回転可能となるギャップを形成するように前記サセプタの上方に配置され、前記ターゲットが上に配置された前記サセプタが前記上側位置において回転する間、同時に前記コンパートメント内において異なる処理を施すべく構成された複数のコンパートメント；
を含む装置。
【請求項２】
前記隔壁のうちの少なくとも１つは、前記隔壁のうちの前記少なくとも１つによって画定される前記複数のコンパートメントのうちの１つの中に反応ガスまたはパージガスを導入するための少なくとも１つのガス流出孔を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記隔壁の中心は、パージガスまたは不活性ガスを前記複数のコンパートメントの中心に導入するためのガス流出孔を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記隔壁は、ガスに関して前記複数のコンパートメントを分離するガス・カーテンとして不活性ガスを前記サセプタに向けて排出するためのガス流出孔を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記隔壁のうちの少なくとも１つは、サセプタ回転方向に関して前および後側を有し、前記隔壁のうちの前記少なくとも１つは、前記複数のコンパートメントのうちの２つを分離し、前記前および後側のうちの一方は、前記２つのコンパートメントのうちの一方の中に反応ガスまたはパージガスを導入するための少なくとも１つのガス流出孔を有し、前記前および後側のうちの他方は、前記２つのコンパートメントのうちの前記一方を前記２つのコンパートメントのうちの他方からガスに関して分離するガス・カーテンとして不活性ガスを前記サセプタに向けて排出するための少なくとも１つのガス流出孔を有する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記隔壁の前記前および後側は、それぞれ、サセプタに面し、互いに対して角度を有し、かつ互いから離れる方向に面する平面を有する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つは、その中に反応ガスまたはパージガスを導入するために、前記複数のコンパートメントのうちの前記少なくとも１つの上側部分にガス流出孔が設けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記サセプタは、前記ターゲット支持エリアの周囲に形成されたガスを通過させるための環状スリットを有する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記サセプタは、前記ターゲット支持エリアの間にそれぞれが形成されたガスを通過させるためのスリットを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記スリットは、前記サセプタの周縁から前記サセプタの中心軸に向かって延びる凹部によって構成される、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
さらに、前記サセプタの下側に設けられるガス流入ポートを有する排気システムを含む、請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記排気システムは、前記サセプタの前記軸方向において、その軸線の周りに回転することなく前記サセプタとともに移動可能である、請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記複数のコンパートメントは、サセプタ回転方向において異なるサイズを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１４】
各ターゲット支持エリアは、その軸周りに前記サセプタより速い回転速度で回転可能である、請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つは、前記複数のコンパートメントのうちの前記少なくとも１つに対応する領域内に各ターゲット支持エリアが完全に含まれ得ないようなサイズを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つは、ＲＦ電源ユニットまたはアニール・ユニットを備える、請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つは、前記複数のコンパートメントのうちの前記少なくとも１つの中に反応ガスを導入するためのシャワー・プレートが備えられる、請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
処理ターゲット上に薄膜を堆積するための装置であって：
反応空間；
複数の処理ターゲットを上に配置するたのサセプタであって、上下に移動可能であり、かつその中心軸線の周りに回転可能であるサセプタ；および、
前記反応空間を、ソースガスコンパートメントおよびパージガスコンパートメントを含む複数のコンパートメントに分割するための分離壁を含み、膜の堆積のために前記サセプタが上昇されたとき、前記サセプタと前記分離壁の間に小さいギャップが形成され、それによってそれぞれのコンパートメントの間にガス分離が設定され、各ソースガスコンパートメントおよび各パージガスコンパートメントが前記サセプタのサセプタ回転方向において交互に提供される装置。
【請求項１９】
前記小さいギャップは、約０．５ｍｍから約２．０ｍｍまでである、請求項１８に記載の装置。
【請求項２０】
半導体ターゲットを処理するための方法であって：
反応空間の内側に位置するサセプタ上に設けられたターゲット支持エリア上に複数の半導体ターゲットのそれぞれを配置すること；
前記サセプタの上に位置する複数のコンパートメントであって、前記複数のコンパートメントの中心軸線からそれぞれが放射状に延びる隔壁によって分割される処理のための複数のコンパートメントに対して、前記サセプタが前記ターゲット上における膜の堆積のために前記隔壁と接触することなく連続回転するようにギャップを形成する上側位置にある前記サセプタをその軸線の周りに回転すること；および、
前記ターゲットを処理するために、前記ターゲットが上に配置された前記サセプタが前記上側位置において連続的に回転する間、各コンパートメント内において独立に、かつ同時に処理条件を作り出すこと；
を含む方法。
【請求項２１】
前記作り出すことは、前記隔壁のうちの少なくとも１つに設けられた少なくとも１つのガス流出孔から、前記隔壁のうちの前記少なくとも１つによって画定される前記複数のコンパートメントのうちの１つの中に反応ガスまたはパージガスを導入することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記作り出すことは、前記隔壁の中心に設けられたガス流出孔から前記複数のコンパートメントの中心にパージガスまたは不活性ガスを導入することを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記作り出すステップは、前記隔壁内に設けられたガス流出孔から前記サセプタに向けてガス・カーテンとして不活性ガスを排出し、それによってガスに関して前記複数のコンパートメントを分離することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２４】
前記作り出すステップは：
前記隔壁のうちの少なくとも１つに備えられた前または後側のうちのいずれかに設けられる少なくとも１つのガス流出孔から、前記隔壁のうちの前記少なくとも１つによって分割される前記複数のコンパートメントのうちの２つの一方の中に反応ガスまたはパージガスを導入すること；および、
前記隔壁のうちの前記少なくとも１つに備えられた前記前または後側のうちの他方に設けられる少なくとも１つのガス流出孔から前記サセプタに向けて、前記２つのコンパートメントのうちの前記一方を前記２つのコンパートメントのうちの他方からガスに関して分離するガス・カーテンとして不活性ガスを導入すること；
を含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２５】
前記反応ガスまたはパージガスと前記不活性ガスは、互いから離れる方向に導入される、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
前記作り出すことは、前記複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つの中に、前記複数のコンパートメントのうちの前記少なくとも１つの上側部分に設けられるガス流出ポートから反応ガスまたはパージガスを導入することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２７】
前記作り出すことは、さらに、前記サセプタの前記ターゲット支持エリアの周囲に形成された環状スリットにガスを通過させることを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記作り出すことは、さらに、それぞれが前記ターゲット支持エリアの間に形成された前記サセプタ内に設けられたスリットにガスを通過させることを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２９】
前記ガスは、前記サセプタの周縁から前記サセプタの中心軸に向かって延びるスリットに通される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記作り出すことは、さらに、前記サセプタの下側に設けられたガス流入ポートを介して前記反応空間からガスを排出することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３１】
さらに、前記作り出すことに先行して、前記ガス流入ポートを、前記サセプタの前記軸線方向に、その軸線周りの回転なしに前記サセプタとともに移動することを含む、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記作り出すことは、さらに、各ターゲット支持エリアを、その軸線周りに前記サセプタより速い回転速度で回転することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３３】
前記作り出すことは、前記複数のコンパートメントのうちの１つの中に反応ガスを導入し、サセプタ回転方向において前記コンパートメントのうちの前記１つの上流に隣接する前記複数のコンパートメントのうちの別の１つの中にパージガスを導入することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３４】
前記複数のコンパートメントのうちの別のものは、前記ターゲット支持エリア上の各ターゲットが、前記サセプタの回転のいかなる時点においても前記複数のコンパートメントのうちの前記別のものに対応する領域内に完全に含まれ得ないようなサイズを有する、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記作り出すことは、前記複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つの中においてＲＦ電力を印加すること、または前記ターゲットのアニールを行うことを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３６】
前記作り出すことは、前記複数のコンパートメントを通って移動する間に前記ターゲット上に原子層を堆積させるべく前記サセプタの回転速度を制御することを含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項３７】
前記作り出すことは、前記サセプタが回転する間に、前記複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つの中においてＲＦ電力を一定して印加し、それによってＲＦ電力の断続的なオン／オフ操作の必要性なしに前記ターゲット上に原子層を堆積させることを含む、請求項３６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願に対するクロスリファレンス
本件は、２００６年３月１５日に出願された米国特許出願第１１／３７６０４８号の一部継続出願であり、その開示は参考文献として組み込まれる。
【０００２】
本発明は、概して原子層化学蒸着（ＡＬＣＶＤ）によって、たとえば半導体ウエハ等の処理ターゲット上に薄膜を堆積させるための膜堆積装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
より高度の集積回路を取り扱うことができる半導体装置に対する需要の増加に従って、薄膜堆積について従来のＣＶＤ（化学蒸着）方法より良好な制御を行えるＡＬＣＶＤ（原子層ＣＶＤ）方法が注目されている。この分野の従来技術について、下記の特許文献１、特許文献２、特許文献３、および特許文献４が挙げられる。ＡＬＣＶＤにおいては、膜堆積のために使用される反応ガスＡおよびＢ（２つのガスに限定されず、堆積される膜のタイプに従ってＡ、Ｂ、Ｃ、およびＤ等の複数のガスの使用および切り替えが可能である）が、処理ターゲットに交互に吸着され、吸着された層だけが膜の堆積に使用される。この理由のため、この方法は、制御された状態で数分子から薄膜が堆積されることを可能にし、ステップのある部分もまた効果的にコーティング（良好なステップカバレージ）されることが可能である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このＡＬＣＶＤプロセスの実施においては、ガスＡからガスＢ、またはその逆の切り替え前に反応器から残存ガスを完全に排出することが重要になる。またバルブが、ソースガスとパージガスの間を切り替えるために頻繁に開閉されなければならないことから、寿命が短くなる傾向にある。さらに質量流量制御およびそのほかの従来的な流量制御手段の使用が、高速ガス切り替えのために不可能であり、それがオンタイム・プロセス監視を阻害している。ガスが反応器の内側に残存している場合には、ＣＶＤ反応が気相で生じ、それがまた分子層レベルでの膜厚の制御を困難にする。また、気相における反応は、より大きなグレインを生成し、それが望ましくない粒子となる。従来は反応器から残存ガスＡまたはＢを完全に排出するために長いパージ時間が必要とされており、それが生産性を低下させていた。
【０００５】
これに対して、ステージ上に複数の処理ターゲットを配置し、その後そのステージを回転して複数のシャワーヘッドの下に移動することによって膜を堆積する方法が、生産性を向上させるために提案されている（特許文献５）。しかしながらこの方法は、先駆物質ＡおよびＢによって共に占められ、したがって大量のデッドスペースを有するシャワーヘッドの内側が、必然的に長時間にわたってパージされる必要がある。特許文献５の特許においては、先駆物質ＡおよびＢが別々のシャワーヘッドを占有することを可能にする似た方法もまた提案されている。しかしながらこの場合は、ガス・カーテンによる分割が、横並びで配置される先駆物質ＡとＢの間の化学反応を防止し得ず、結果として粒子が生成される。さらにこの方法は、処理ターゲットより大きい反応チャンバを必要とし、そのことは、３類、４種、またはそれを超えるタイプの先駆物質が使用される場合には装置のサイズが増加されなければならないことを意味する。
【０００６】
従来方法に伴う別の問題は、ＰＥＡＬＤの下におけるＲＦプラズマの高速反復オン／オフ切り替えの必要性であり、それにおいてオン期間は、プラズマを安定化させるために少なくとも１秒、好ましくは２秒の長さでなければならない。チャンバのインピーダンスにおける変化を自動的に調整する整合回路から、この要件を満たすためには、ＲＦプラズマをオンにした直後に、安定点を見つけるために可変容量を変化させなければならず、それが反復オン／オフ・プロセスにおけるボトルネックを呈している。
【０００７】
このほかに、デッドスペース内のパージ効率を向上させるために、シャワーヘッドに排気バルブが取り付けられる方法が提案されている（たとえば、特許文献６、特許文献７、および特許文献８；すべてこの出願と同一の譲受人によって譲渡されている）。しかしながら、いくつかの場合においては、それらが充分な有効性を提供していない。
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，５７２，７０５号明細書
【特許文献２】米国特許第６，６５２，９２４号明細書
【特許文献３】米国特許第６，７６４，５４６号明細書
【特許文献４】米国特許第６，６４５，５７４号明細書
【特許文献５】米国特許第６，９０２，６２０Ｂ１号明細書
【特許文献６】米国特許公報第２００４／０２２１８０８号明細書
【特許文献７】米国特許公報第２００５／０２０８２１７号明細書
【特許文献８】米国特許公報第２００５／０２２９８４８号明細書
【０００９】
したがって、本発明の目的は、上記の課題の１つまたはそれより多くを解決できる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】
ある実施態様においては、半導体ウエハ等の処理ターゲット上に薄膜を堆積するための装置が：反応チャンバ；上に複数の処理ターゲットを配置するための、上下に移動可能であり、かつその中心軸線の周りに回転可能であるサセプタ；および、ソースガスチャンバおよびパージガスチャンバを含む複数のチャンバ（コンパートメント）に反応空間を分割するための分離壁を含み、それにおいて膜の堆積のためにサセプタが上昇されたとき、サセプタと分離壁の間に小さいギャップが作られ、それによってそれぞれのチャンバの間にガス分離が設定され、各ソースガスチャンバおよび各パージガスチャンバがサセプタのサセプタ回転方向において交互に提供される。複数のターゲットが上に配置されたサセプタが回転され、その間、ソースガスＡの吸着、パージ、吸着されたソースガスＡとソースガスＢの反応、およびパージの工程が連続的して交互に実施され各ターゲット上に薄膜を堆積させる。
【００１１】
上記において、各ターゲットが、そのターゲットを処理する間に各コンパートメント内でサセプタ回転方向に静止している必要はない。ターゲットが連続的にサセプタ回転方向に移動する間、ターゲットは、各コンパートメント内において特定の処理を受ける。サセプタの回転速度（すなわち、サセプタの円周方向における各ターゲットの移動速度）は、使用される先駆物質の吸着速度および反応速度をはじめ、必要なパージ時間から決定できる。ＡＬＤ膜堆積の実施態様においては、これらの時間パラメータのうちの最長時間を回転速度として使用することができる。ＡＬＤ膜堆積は、自己飽和反応であることから、回転サセプタを停止する必要性、または回転速度を変更してそれぞれの最適時間に適応させる必要がない。
【００１２】
ある実施態様においては、サセプタの温度を、使用されるガスのタイプの吸着および分解の温度に応じて約５０℃から約５００℃までの範囲内に制御することができる。ある実施態様においては、シャワーヘッドの温度（コンパートメントの温度）もまた約５０℃から約５００℃までの範囲内に制御することができる。ある実施態様においては、壁と、膜堆積の間に上昇したサセプタとの間の小さいギャップを約０．５ｍｍから約２ｍｍまでの範囲内に設定できる。ある実施態様においては、より完全にそれぞれの反応チャンバを分離するために、この装置が、それらの壁のボトムに沿って設けられた複数のガス取り入れ口から不活性ガスを導入し、その後サセプタ内に設けられた排気ポートから不活性ガスを排出するべく構成される。本発明において、ある実施態様内の『分離』は、実質的なガス分離を意味し、それが完全な物理的分離である必要はない。別の実施態様においては、『分離』が圧力的分離、温度的分離（シャワー・プレートが使用される場合）、または電気的分離を含むことがある。
【００１３】
ある実施態様においては、ソースガスが隣接するチャンバに漏れた場合であっても膜堆積結果が影響されることがないように、交互に配置されるソースガスとパージガスのチャンバを含むことができる。また、各ソースガスの吸着および／または反応を別々に最適圧力に制御することが可能である。ソースガスチャンバが横並びで備えられることなく、パージガスチャンバによって分離されていれば、セッティングがソースガスチャンバ間に圧力差をもたらす場合であっても安定した制御が可能になる。
【００１４】
ある実施態様においては、飽和プロセスではないＣＶＤ類似プロセスを実施するためにターゲット自体をサセプタより速い速度で回転することも可能である。
【００１５】
壁によって分割される各チャンバが同一サイズである必要はない。各チャンバが処理ターゲットより小さい場合であっても、サセプタの回転によって処理ターゲットが反応チャンバを通過する間に、ソースガスの吸着および／または反応またはパージの実施が可能である。
【００１６】
上記の実施態様の少なくとも１つによれば、各ソースガスが特定の別々のチャンバ内に流れることから、ソースガスを切り替えるための追加のパージを必要としない。サセプタの回転によって、処理ターゲットがパージ・チャンバを通過する間にその処理ターゲットの表面をパージできることから、ターゲットが次のソースガスに暴露される時点までにパージ処理を完了することが可能である。これは、生産性における有意な改善を実現する。さらに、前述の実施態様の少なくとも１つにおいては、ソースガスが気相で混じることがなく、それが粒子生成を抑え、膜厚の一様性を改善する。それに加えて、サセプタによって吸着されたソースガスだけが反応を生じ、したがって不要な膜堆積が防止されることからメンテナンス周期を長くすることが可能になる。しかも前述の実施態様の少なくとも１つにおいては、高速ガス切り替えが必要なくなり、それがバルブ寿命を延ばし、さらに質量流量制御を使用した異常についてのソースガスのフロー・レートのオンタイム監視を可能にし、それによって安定した製造装置が提供される。
【００１７】
前述の実施態様のすべてにおいて、実施態様内に使用される任意の要素は、別の実施態様内において相互交換可能に、または追加的に使用されることが可能であるが、その種の置換が実行可能でないか、有害な効果を生じるときはその限りでない。さらに本発明は、装置および方法に等しく適用され得る。本発明を、装置および方法の両方に適用することが可能である。
【００１８】
本発明および関連技術を超えて達成されるその利点を要約する目的のため、本発明の特定の目的および利点を上に述べた。当然のことながら、その種の目的または利点がすべて、本発明のいずれかの特定の実施態様に従って必ずしも達成されないことは理解されよう。したがって、たとえば当業者は認識することになろうが、本発明が、ここに教示されている１つの利点または利点のグループを、ここに教示されているか示唆されているとし得るほかの目的または利点を必ずしも達成することなしに達成し、または最適化する態様で具体化され、または実施されることがある。
【００１９】
本発明の追加の態様、特徴、および利点は、続く好適実施態様の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００２０】
以上の、およびそのほかの本発明の特徴を、以下、本発明の限定ではなく例示が意図された好適な実施態様の図面を参照して説明する。図面は、例示目的のため多分に簡略化されており、縮尺は考慮されていない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明を、好適な実施態様および図面を参照して詳細に説明する。しかしながら、これらの好適な実施態様および図面は、本発明を限定する意図ではない。
【００２２】
本発明は、限定の意図ではないが以下の実施態様を含む種々の方法で実施することが可能であり、それにおいて図面内で使用されている数は、純粋に実施態様の理解を容易にする目的だけのために使用されており、それらの数にそれが限定されないものとする。さらに、この明細書において、同一要素に異なる用語または名称が割り当てられることがあり、その場合には、それらの異なる用語または名称のうちの１つが、機能的に、または構造的にその残りとオーバーラップするかまたは含むか、またはその残りと相互交換可能に使用され得る。
【００２３】
ある実施態様においては、半導体処理装置が：（ｉ）反応空間（たとえば１００）；（ｉｉ）上に複数のターゲット支持エリアを有し、反応空間の内側に位置し、複数の半導体ターゲット（たとえば２）のそれぞれをターゲット支持エリア上に配置するためのサセプタ（たとえば、１、１’、１０１）であって、その軸線方向において上側位置と下側位置の間で移動可能であり、上側位置にあるときはその軸線の周りに回転可能となるサセプタ；および（ｉｉｉ）処理のための複数のコンパートメント（たとえば、Ｃ１〜Ｃ４；Ｐ１〜Ｐ２およびＲ１〜Ｒ３；Ｐ１〜Ｐ４およびＲ１〜Ｒ４；Ｐ１〜Ｐ３およびＲ１〜Ｒ２、およびＲＦＡ）であって、それらの複数のコンパートメントの中心軸線からそれぞれが放射状に延びる隔壁（たとえば、３；３ａ〜３ｄ、１０３）によって分割されており、反応空間の内側において、サセプタが隔壁に接触することなくターゲット上における膜の堆積のために上側位置において連続回転できるようにギャップ（たとえばΔ）を形成するようにサセプタの上方に配置されており、ターゲットが上に配置されたサセプタがその上側位置において連続的に回転する間、同時にそれらのコンパートメント内において異なる処理を施すべく構成された複数のコンパートメントを含む。
【００２４】
上記の実施態様は、限定の意図ではないが以下の実施態様を含む。
【００２５】
隔壁のうちの少なくとも１つは、その隔壁のうちの少なくとも１つによって画定される複数のコンパートメントのうちの１つの中に反応ガスまたはパージガス（たとえば、Ｎ２、Ａｒ、Ｈｅ、またはＮｅ）を導入するための少なくとも１つのガス流出孔（たとえば、１１、１８、４０）を有することができる。隔壁の中心（たとえば４）は、パージガスまたは不活性ガスを複数のコンパートメントの中心に導入するためのガス流出孔（たとえば１０）を有することができる。隔壁は、ガスに関して複数のコンパートメントを分離するガス・カーテンとして不活性ガスをサセプタに向けて排出するためのガス流出孔（たとえば、５、１２、１７、１０５）を有することができる。
【００２６】
隔壁のうちの少なくとも１つは、サセプタ回転方向に関して前および後側（たとえば、３ａＦ、３ｂＦ；３ａＢ、３ｂＢ）を有することができ、その隔壁のうちの少なくとも１つは複数のコンパートメントのうちの２つを分離し、前および後側のうちの一方は、それらの２つのコンパートメントのうちの一方の中に反応ガスまたはパージガスを導入するための少なくとも１つのガス流出孔（たとえば、１１、１８）を有し、前および後側のうちの他方は、それらの２つのコンパートメントのうちの一方をそれらの２つのコンパートメントのうちの他方からガスに関して分離するガス・カーテンとして不活性ガスをサセプタに向けて排出するための少なくとも１つのガス流出孔（たとえば、１７、１２）を有する。隔壁の前および後側（たとえば、３ａＦ、３ｂＦ；３ａＢ、３ｂＢ）は、それぞれ、サセプタに面し、互いに対して角度を有し、かつ互いから離れる方向に面する平面を有することができる。
【００２７】
複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つ（たとえばＣ６）には、その中に反応ガスまたはパージガスを導入するために、その複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つの上側部分にガス流出孔（たとえば４０）を設けることができる。サセプタは、ターゲット支持エリアの周囲に形成されたガスを通過させるための環状スリット（たとえば３３）を有することができる。
【００２８】
サセプタは、それぞれがターゲット支持エリアの間に形成されたガスを通過させるためのスリット（たとえば、６、１０６）を有することができる。これらのスリットは、サセプタの周縁からサセプタの中心軸に向かって延びる凹部によって構成することができる。
【００２９】
この半導体処理装置は、さらに、サセプタの下側に設けられるガス流入ポート（たとえば、３１、３２、３７ａ〜３７ｄ）を有する排気システム（たとえば３０）を含むことができる。この排気システムは、サセプタの軸線方向において、その軸線の周りの回転なしに、サセプタとともに移動可能とすることができる。
【００３０】
複数のコンパートメント（たとえば、Ｐ１〜Ｐ３に対するＲ１〜Ｒ３：Ｐ１〜Ｐ４に対するＲ１〜Ｒ４；ＲＦＡに対するＰ１〜Ｐ２／Ｒ１〜Ｒ２）は、サセプタ回転方向において異なるサイズを有することができる。複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つ（たとえば、Ｐ１〜Ｐ３；Ｐ１〜Ｐ４およびＲ１〜Ｒ４；Ｐ１〜Ｐ３およびＲ１〜Ｒ２）は、その複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つに対応する領域内に各ターゲット支持エリアが完全に含まれ得ないようなサイズを有することができる。複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つ（たとえばＲＦＡ）には、ＲＦ電源ユニットまたはアニール・ユニットを備えることができる。複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つには、その複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つの中に反応ガスを導入するためのシャワー・プレート（たとえば４０）を備えることができる。
【００３１】
各ターゲット支持エリア（たとえば２０２）は、その軸線の周りにサセプタより速い回転速度で回転することができる。
【００３２】
別の態様においては、本発明を、半導体ターゲットを処理する方法に適用することが可能であり、当該方法は：（ａ）複数の半導体ターゲット（たとえば２）のそれぞれを、反応空間（たとえば１００）の内側に位置するサセプタ（たとえば、１、１’、１０１）上に設けられたターゲット支持エリア上に配置すること；（ｂ）サセプタの上に位置する複数のコンパートメント（たとえば、Ｃ１〜Ｃ４；Ｐ１〜Ｐ２およびＲ１〜Ｒ３；Ｐ１〜Ｐ４およびＲ１〜Ｒ４；Ｐ１〜Ｐ３およびＲ１〜Ｒ２、およびＲＦＡ）であって、複数のコンパートメントの中心軸線からそれぞれが放射状に延びる隔壁（たとえば、３；３ａ〜３ｄ、１０３）によって分割される処理のための複数のコンパートメントに対して、サセプタがターゲット上における膜の堆積のために隔壁と接触することなく連続回転するようにギャップ（たとえばΔ）を形成する上側位置にあるサセプタをその軸線の周りに回転すること；および（ｃ）ターゲットを処理するために、ターゲットが上に配置されたサセプタがその上側位置において連続的に回転する間、各コンパートメント内において独立に、かつ同時に処理条件を作り出すことを含む。
【００３３】
上記の実施態様は、限定の意図ではないが以下の実施態様を含む。
【００３４】
上記の作り出すことは、隔壁のうちの少なくとも１つに設けられた少なくとも１つのガス流出孔（たとえば、１１、１８、４０）から、その隔壁のうちの少なくとも１つによって画定される複数のコンパートメントのうちの１つの中に反応ガスまたはパージガスを導入することを含むことができる。この作り出すことは、隔壁の中心（たとえば４）に設けられたガス流出孔（たとえば１０）から複数のコンパートメントの中心にパージガスまたは不活性ガスを導入することを含むことができる。この作り出すことは、隔壁内に設けられたガス流出孔（たとえば、５、１２、１７、１０５）からサセプタに向けてガス・カーテンとして不活性ガスを排出し、それによってガスに関して複数のコンパートメントを分離することを含むことができる。
【００３５】
上記の作り出すことは：（Ｉ）隔壁のうちの少なくとも１つに備えられた前または後側（たとえば、３ａＦ、３ｂＦ；３ａＢ、３ｂＢ）のうちのいずれかに設けられる少なくとも１つのガス流出孔（たとえば、１１、１８、または１２、１７）からその隔壁のうちの少なくとも１つによって分割される複数のコンパートメントのうちの２つの一方の中に反応ガスまたはパージガスを導入すること；および（ＩＩ）その隔壁のうちの少なくとも１つに備えられた前または後側のうちの他方に設けられる少なくとも１つのガス流出孔（たとえば、１１、１８、または１２、１７）からサセプタに向けて、それら２つのコンパートメントのうちの一方をそれらの２つのコンパートメントのうちの他方からガスに関して分離するガス・カーテンとして不活性ガスを導入することを含むことができる。これらの反応ガスまたはパージガスと不活性ガスは、互いから離れる方向に導入されるようにできる。
【００３６】
上記の作り出すことは、複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つの中に、その複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つの上側部分に設けられたガス流出孔（たとえば４０）から反応ガスまたはパージガスを導入することを含むことができる。この作り出すことは、さらに、サセプタのターゲット支持エリアの周囲に形成された環状スリット（たとえば３３）にガスを通過させることを含むことができる。
【００３７】
上記の作り出すことは、さらに、それぞれがターゲット支持エリアの間に形成されたサセプタ内に設けられるスリット（たとえば、６、１０６）にガスを通過させることを含むことができる。ガスは、サセプタの周縁からサセプタの中心軸に向かって延びるスリットに通すようにできる。
【００３８】
上記の作り出すことは、さらに、サセプタの下側に設けられるガス流入ポート（たとえば、３１、３２；３７ａ〜３７ｄ）を介して反応空間からガスを排出することを含むことができる。さらにこの方法は、上記の作り出すことに先行して、このガス流入ポートを、サセプタの軸線方向に、その軸線の周りの回転なしにサセプタとともに移動することを含むことができる。
【００３９】
上記の作り出すことは、さらに、各ターゲット支持エリア（たとえば２０２）を、その軸線の周りにサセプタより速い回転速度で回転することを含むことができる。
【００４０】
上記の作り出すことは、さらに、複数のコンパートメントのうちの１つ（たとえば、Ｒ１〜Ｒ３；Ｒ１〜Ｒ４；Ｒ１〜Ｒ２）の中に反応ガスを導入し、サセプタ回転方向においてそのコンパートメントの１つの上流に隣接する複数のコンパートメントのうちの別の１つ（たとえば、それぞれＰ１〜Ｐ３；Ｐ１〜Ｐ４；Ｐ１〜Ｐ３）の中にパージガスを導入することを含むことができる。複数のコンパートメントのうちの別のもの（たとえば、Ｐ１〜Ｐ３；Ｐ１〜Ｐ４およびＲ１〜Ｒ４；Ｐ１〜Ｐ３およびＲ１〜Ｒ２）は、ターゲット支持エリア上の各ターゲットが、サセプタの回転のいかなる時点においてもその複数のコンパートメントのうちのその別のものに対応する領域内に完全に含まれ得ないようなサイズを有することができる。
【００４１】
上記の作り出すことは、複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つ（たとえばＲＦＡ）の中においてＲＦ電力を印加すること、またはターゲットのアニールを行うことを含むことができる。
【００４２】
上記の作り出すことは、複数のコンパートメントを通って移動する間にターゲット上に原子層を堆積させるべくサセプタの回転速度を制御することを含むことができる。さらにこの作り出すことは、サセプタが回転する間に、複数のコンパートメントのうちの少なくとも１つの中においてＲＦ電力を一定して印加し、それによってＲＦ電力の断続的なオン／オフ操作の必要性なしにターゲット上に原子層を堆積させることを含むことができる。
【００４３】
以下、各図面を参照し、本発明を限定する意図のない好適な実施態様について説明する。
【００４４】
図１は、本発明の実施態様に従ったサセプタ１および分離壁３の略図的な平面図、図４はサセプタ１および分離壁３の略図的な斜視図であり、それぞれ例示目的のためにトップ・プレートが省略されている。ターゲット２（たとえば半導体基板）は、サセプタ１上に形成されたそれぞれのターゲット支持エリア上に配置される。ターゲット支持エリアは、ターゲット２と概ね、または実質的に同一のサイズを有するか、またはそれよりわずかに大きく、したがって図から省略されている。サセプタ１は、４つより多くのターゲット（たとえば、５、６、８、１０、およびそれらの数のうちの任意の２つの間の数）または４つより少ないターゲット（たとえば、２または３）を保持するべく構成可能である。ちなみにターゲット支持エリアは、必ずしもすべてが使用される必要はなく、与えられた処理に応じてターゲット支持エリアより少ないターゲットをその上に保持することが可能である。
【００４５】
処理ターゲットは、半導体基板またはデバイスとすることができ、２００ｍｍまたは３００ｍｍの直径を有することができるが、サイズおよび形状はそれに限定されないものとする。
【００４６】
図１および４においては、４つのコンパートメントＣ１〜Ｃ４が形成され、分離壁３によって分割されている。たとえばコンパートメントＣ１およびＣ３は、パージガスコンパートメント、コンパートメントＣ２およびＣ４は反応ガスコンパートメントであり、それにおいてはパージガスコンパートメントと反応ガスコンパートメントが交互に配置されており、その結果、パージガスコンパートメントがバッファとして機能可能であることから、反応ガスに関して各コンパートメントの分離を確保することが可能になる。コンパートメントの数は４つである必要はなく、ターゲット支持エリアの数とは独立に、与えられた処理に応じてそれを決定することができる。図２４は、本発明の別の実施態様に従ったサセプタ１および分離壁３の略図的な平面図である。これらの図においても例示目的のためにトップ・プレートが省略されている。さらに、後述するサセプタ１内に備えることができる排気ポートについても例示目的のために省略されている。
【００４７】
図２４では、サセプタ回転方向において交互に配置されたパージガスコンパートメントＰ１〜Ｐ３および反応ガスコンパートメントＲ１〜Ｒ３からなる６つのコンパートメントが存在する。図１の場合と同様に、各反応ガスコンパートメントに異なる反応ガスが提供される。この構成においては、Ｒ１、Ｒ２、またはＲ３からいくらかの反応ガスが漏れることがあっても、パージガスコンパートメントＰ１〜Ｐ３がバッファ・エリアとして機能することから、漏れた反応ガスがほかの反応ガスコンパートメント内に入ることがない。図１の場合と同様に、分離壁を使用したガス流の操作が比較的困難な中心またはその近傍における反応ガスの望ましくない混合が防止されるように、分離壁３が中心パージ・ポート４を有する。
【００４８】
図２は、本発明の実施態様に従った図１のサセプタ１および分離壁３の略図的な正面図である。中心パージ・ポート４は、分離壁３のボトムから下側に突出している。図５は、実施態様における中心パージ・ポート４の構造を略図的に示している。この図において、サセプタ１は、中心に凹状部分または凹部を有する（たとえば、約２ｍｍから約２０ｍｍまでの深さ、および約５ｍｍから約４０ｍｍまでの幅を有する）。中心パージ・ポート４は、パージガスが排出される開口部を下端に有する管状出口１０を有することができる。管状出口１０は、約５ｍｍから約４０ｍｍまでの長さを有することができる。管状出口１０から排出されたパージガスは、サセプタ１の中心から周縁に向かって流れる。このパージガスの流れは、コンパートメント間における反応ガスの望ましくない混合を効果的に防止する。
【００４９】
図３は、本発明の実施態様に従った分離壁３の略図的な部分斜視図である。分離壁３は、下端に流出孔５を有する。これらの流出孔５は、中心から周縁に向かって整列されている。この図において流出孔５は直線に整列されているが、別の流出孔を、流出孔５の隣のラインに整列させることも可能であり、それによって２つの異なるタイプのガスをそれぞれ分離壁３の前側および後側から排出することが可能になる。さらに、流出孔５から排出されるガスの流れの角度を、特定のコンパートメント内にガスが効果的に排出されるように整えることができる。ある実施態様においては、反応ガスが指定のコンパートメントに向かって排出され、それに対してパージガスは、ガス・カーテンとして機能するようにまっすぐ下に排出される。パージガスコンパートメントが備えられる場合には、効果的にそのコンパートメントに入るように、そのコンパートメントに向かう角度でパージガスを排出することができる。分離壁は、約５ｍｍから１００ｍｍまで、好ましくは約２０ｍｍから４０ｍｍまでの幅を有することができる（図８における分離壁の高さα＋β；流出孔のサイズについては後述）。
【００５０】
図２の実施態様においては、サセプタ１が排気切り欠き６を有し、それを介して反応ガスおよび／またはパージガスが下方に通過し、その結果、汚染または反応ガスの望ましくない混合をより効果的に防止することが可能になる。切り欠き６は、１つのターゲット支持エリアを通過したガスが、隣接するターゲット支持エリアに入る前に切り欠き６を通って排出されるように隣接するターゲット支持エリアの間に形成することができる。ある実施態様においては、図１３、１６、または２０に示されているとおり、切り欠き６が周縁から中心に向かって延びている。周縁における切り欠き６の幅は、約５ｍｍから約１００ｍｍまでの範囲内とすることができ、周縁から中心に向かう長さは、約１００ｍｍから約４００ｍｍまでの範囲内とすることができる。切り欠き６は、中心に向かって次第に狭くなるようにしてもよく、または長さ方向において一定の幅を有するようにしてもよい。別の実施態様においては、切り欠き６が複数スリットから形成されるようにできる。切り欠きは、その切り欠きを介してコンパートメント内のガスの排出を促進できる限り、任意の形状で形成することが可能である。さらに、ある実施態様においては、切り欠きがサセプタのトップにおいて、サセプタのボトムにおける開口部より広い開口部を有することができる。図８（後述）においては、サセプタの切り欠きがテーパ付き表面を有する。
【００５１】
図７は、本発明の実施態様に従った分離壁３ａ、３ｂ、およびトップ・プレート２０の略図的な（図６のＡ−Ｂ線に沿った）部分断面斜視図である。この図においてはトップ・プレート２０が示されている。典型的に、トップ・プレート２０は、分離壁３ａ、３ｂと連結される別体の部品である。トップ・プレート２０はアルミニウムから作ることができ、分離壁３ａ、３ｂはアルミニウムから作ることができる。ある実施態様においては、トップ・プレート２０を単一部品として分離壁と一体で形成することができる。
【００５２】
この図の中の分離壁３ａは、サセプタ回転方向における前側３ａＦおよび後側３ａＢを有する。分離壁３ｂは、サセプタ回転方向における前側３ｂＦおよび後側３ｂＢを有する。前側３ａＦは、分離壁３ａと３ｂの間のコンパートメントにガスが効果的に排出されることが可能となるように、サセプタの軸線方向に関して角度が付けられた流出孔１１を有する。ある実施態様においては、流出孔１１からのガスの流れの排出角度を、サセプタに面するトップ・プレート２０の平面に関して約５°から約９０°まで（好ましくは約１０°から約８５°まで）とすることができる。ある実施態様においては、流出孔の数を５から３００まで（好ましくは１０から２００まで）とすることができる。ある実施態様においては、流出孔の直径を約０．１ｍｍから約５ｍｍまで（好ましくは約０．５ｍｍから約２ｍｍまで）の範囲内とすることができる。以上の流出孔の構造的特性は、前側３ｂＦ上の流出孔１８に対しても適用できる。
【００５３】
それぞれの後側３ａＢおよび３ｂＢ上の流出孔１７および１２は、流出孔１１と類似の構造的特性を有することが可能であるが、排出角度が異なる。この図において、流出孔１７および１２は、ガス・カーテンとして機能するパージガスまたは不活性ガスの排出用であり、したがって排出角度は、典型的に、サセプタの軸線方向と平行になる。ある実施態様においては、装置内に備わる排気システムに応じて流出孔１７および１２の排出角度を整えることができる。言い換えると、ガスが効果的かつ安定して流れ、それによって良好なガス・カーテンの形成が可能となるように排気システムの方向にガスが排出される。パージガスまたは不活性ガスを排出するための流出孔の数は、反応ガスを排出するための流出孔より多くすることができる。
【００５４】
分離壁に備えられている流出孔の形状は、円形である必要はなく、楕円形または矩形（スリット等）とすることができる。図７において、マニフォールド１３、１４、１５、および１６は、それぞれ孔１７、１１、１８、および１２と連結している。中心の管状出口１０は独立に備えることができる。流出孔を配管で連結する必要はなく、ある実施態様においては中空の分離壁内に形成することができる。
【００５５】
図１６は、本発明の実施態様に従ったサセプタ１０１、トップ・プレート１２０、トップ外壁１２１、分離壁１０３、排気プレート１３０、側方外壁１４０、およびサセプタ支持部１０７の部分断面図を伴った略図的な斜視図である。図１６においては、分離壁１０３が中空であり、流出孔１０５が、分離壁１０３のボトム表面内に形成されている。さらに、中心パージ・ポート１０４が配管に連結されることなく、それもまた分離壁１０３のボトム表面内に形成されている。パージガスまたは不活性ガスは、孔６３を通って分離壁１０３の内側の中に導入される。孔６１および６４は、分離壁１０３の内側の中にパージガスまたは不活性ガスを導入するために使用される。孔６２は、分離壁１０３の別の内側（この図には示されていない）の中に反応ガスを導入するために使用される。その場合、分離壁１０３の内側のウイング（中心から周縁に延びる部分）が２つの長手方向の部分に分割され、一方はパージガスまたは不活性ガス用、他方は反応ガス用である。
【００５６】
図１７は、本発明の実施態様に従った分離壁３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの配管を示した概略図である。ここで注意を要するが、分離壁は、その中心から周縁に延びるウイングを有する単一部品として一体形成することが可能であり、その場合には、それらのウイングを集合的に分離壁と呼ぶ。また単に、複数の分離壁が中心部分に接続される場合における反応空間を分割する各部を分離壁と呼ぶことも可能である。図１７においては、分離壁３ａ〜３ｄが導管および図７に示されているようなマニフォールドを使用する。
【００５７】
図１７においては、サセプタ支持部７がサセプタを反時計回りに回転する。ソースガスＡがＭＦＣ（質量流量制御器）７３およびバルブ７６を通り、ライン８２を経由して分離壁３ａに導入される。ソースガスＡは、分離壁３ａからコンパートメントＣ２に向かって、図７に示されているような傾斜付きの角度で排出される。言い換えると、ソースガスＡは、サセプタ回転方向に抗する方向に導入される。ソースガスＢは、ＭＦＣ  ７１およびバルブ７４を通り、ライン８３を経由して分離壁３ｃに導入される。ソースガスＢは、分離壁３ｃからコンパートメントＣ４に向かって、図７に示されているような傾斜角度でもって排出される。パージガスは、ＭＦＣ  ７２およびバルブ７５を通り、ライン８１、８２を経由して分離壁３ａ〜３ｄおよび中心パージ・ポート４に導入される。
【００５８】
各分離壁は、サセプタ回転方向に関して前および後側（図示せず）を有する。ソースガスＡおよびソースガスＢは、分離壁３ａおよび３ｃのそれぞれの前側から排出される。パージガスは、図７に示されているように、分離壁３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄのそれぞれの後側からまっすぐ下側にサセプタの軸線方向に排出される。パージガスは、分離壁３ｂ、３ｄのそれぞれの前側から傾斜角度でもって排出される。パージガスは、中心パージ・ポート４からまっすぐ下側に排出される。図１８は、本発明の実施態様に従った装置内のガスの流れを示した略図的な仮想断面図であり、それにおいては、分離壁３ａと３ｂの間の角度（４５°）を仮想的に１８０°に展開して描かれている。ソースガスＡは、サセプタが回転する間に、分離壁３ａから、ターゲット２の上をサセプタ回転方向と逆方向に移動する。ソースガスＡは、その後、コンパートメントＣ２からサセプタの周縁および排気ポート３７ｂ（図２１参照）を通り、排気チャンネル３０ｂに排出される。この排気の圧力は、圧力センサ３６ｂによって測定することができる。分離壁３ａからのパージガスは、排気ポート３７ａ（図２１参照）を通り、排気チャンネル３０ａに排出される。この排気の圧力は、圧力センサ３６ａによって測定することができる。
【００５９】
図２１は、図１８に示されている本発明の実施態様に従った排気プレート３０の略図的な平面図である。図２２は、図２１に示されている本発明の実施態様に従った排気プレート３０の略図的な斜視図である。排気プレート３０は、コンパートメントＣ１〜Ｃ４に対応する開口部３７ａ〜３７ｄを有する。これらの開口部は、排気チャンネル３０ａ〜３０ｄ（図１９参照）にそれぞれ連結されている。３７ａ〜３７ｄ等の排気ポートがＣ１〜Ｃ４等のコンパートメントに対応するとき、サセプタと分離壁の間に小さいギャップを伴って形成される場合であっても、それらコンパートメントの圧力コントロールを、圧力センサ３６ａ、３６ｂ等の圧力測定手段および排気システムによって別々に行うことが可能である。さらに、各コンパートメントの圧力は、それぞれの反応ガスが気相において互いに混じらない態様で個別に設定することが可能である。排気プレート３０の中心には、貫通孔３８が設けられ、そこにサセプタ１のシャフト７が挿入される。
【００６０】
排気ポート３７ａ〜３７ｄは、図２１に示されている開口部である必要はなく、中心から周縁に向かって放射状に延びる複数のスリットによって構成してもよい。
【００６１】
図２３は、本発明の実施態様に従った装置の略図的な仮想断面図であり、排気チャンネル３０ａ、３０ｂ、および排気プレート３０を示している。排気プレート３０は、サセプタ１と同様に移動可能である。サセプタ１は回転可能であるが、排気プレート３０は回転可能でない。サーボ・モータ９１が、サセプタ１および排気プレート３０の上昇／下降を行う。排気プレート３０は、シールを破ることなくサセプタ１の回転の間に排気プレート３０が回転しないように磁気シール９５を使用してサセプタ１に接続される。排気チャンネル３０ａ、３０ｂは、それぞれベローズ９３ａ、９３ｂを介して排気パイプ９４ａ、９４ｂに連結される。装置の内部は、排気部９６に連結されており、ベローズ９２によってシールされている。ある実施態様においては、反応空間内の確実な排気の流れが効率的に達成され、それによって各コンパートメントがガスに関して効果的に分離されている限り、排気プレートが移動可能でなく、装置に固定される。サセプタおよび排気プレートがともに移動可能であるとき、分離壁からのガスが安定して反応空間から排気されることが可能になる。
【００６２】
図２に示されているとおり、実施態様においては、分離壁３の下端とサセプタ１のトップ表面の間の距離Δが、ターゲット２の厚さより大きく、その結果、サセプタが上側位置において、分離壁と接触することなくターゲット上における膜の堆積のために連続して回転することが可能となり、かつコンパートメントがガスの流れまたは気相に関して分離されることが可能となる。距離Δは、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍ、４．０ｍｍ、およびそれらの数のうちの任意の２つの間の範囲（好ましくは約０．５ｍｍから約２．０ｍｍまで）を含む約０．４ｍｍから約５．０ｍｍまでに設定できる。分離壁３の下端とターゲット２のトップ表面の間の距離は、０．２ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、およびそれらの数のうちの任意の２つの間の範囲を含む約０．１ｍｍから約３．０ｍｍまでの範囲内とすることができる。
【００６３】
図８は、本発明の実施態様に従ったサセプタ１、分離壁３ａおよび３ｂ、トップ・プレート２０、ならびに排気プレート３０の仮想的な（図６のＡ−Ｂ線に沿った）部分断面図である。分離壁の軸線が、中心パージ・ポートではない太線２１によって示されている。分離壁３ａおよび３ｂは、反応空間１００を分割し、下側にコンパートメントＣ５が形成されるトップ・プレート２０を挟み込んでいる。分離壁３ａは、サセプタ回転方向に関して前側３ａＦおよび後側３ａＢを有する。分離壁３ａの前側３ａＦには、反応ガス用の流出孔１１が設けられている。分離壁３ａの後側３ａＢには、パージガスまたは不活性ガス用の流出孔１７が設けられている。分離壁３ｂは、サセプタ回転方向に関して前側３ｂＦおよび後側３ｂＢを有する。分離壁３ｂの前側３ｂＦには、反応ガス用の流出孔１８が設けられている。分離壁３ｂの後側３ｂＢには、パージガスまたは不活性ガス用の流出孔１２が設けられている。この実施態様においては排気プレート３０が排気ポート３１、３２を有する。
【００６４】
分離壁３ａ、３ｂの厚さα＋βは、トップ表面から最下端までを測定したとき、ある実施態様では約１０ｍｍから約１００ｍｍまでとすることができる。分離壁３ａ、３ｂは、トップ・プレート２０の下側平面からαだけ突出している。この差αは、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍ、４．０ｍｍ、および以上のうちの任意の２つの数の間の範囲（好ましくは１．０ｍｍから２．０ｍｍまで）を含む約０．５ｍｍから約５．０ｍｍまでの範囲内とすることができる。
【００６５】
図１０は、図８に示されている構造の略図的な部分断面図であり、本発明の実施態様に従ったガス流の方向５１、５２、５３、５４、およびサセプタの回転の方向５５を示している。サセプタ１は方向５５に回転する。流出孔１１から排出された反応ガスは、サセプタ回転方向５５とは逆の方向５１に流れ、それにおいて反応ガスがターゲットの表面に接触し、ターゲット上にＡＬＤ膜が堆積される。これは自己飽和反応であり、したがってターゲットがコンパートメントＣ５内にとどまる間にＡＬＤ膜の堆積が完了するような速度においてサセプタ１が回転する限り、時間制御が精密に行われる必要はない。パージガスまたは不活性ガスは、流出孔１７および１２からまっすぐ下側に、それぞれ方向５２および５３に排出される。反応ガスは、矢印５４で示されるとおり、排気プレート３０の排気ポート３２に吸い込まれるが、パージガスは、矢印５８で示されるとおり排気プレート３０の排気ポート３１に吸い込まれ、それによって反応ガス流とパージガス流が効果的に分離される。この実施態様においては、パージガス流５２、５３がガス・カーテンとして機能し、反応ガス流５１が隣接するコンパートメントに入ることが遮断される。さらに、反応ガスは、ターゲット支持エリアの間に形成された切り欠きを通ってコンパートメントＣ５から排出され、その結果、反応ガス流が隣接するコンパートメントに入ることが遮断される。
【００６６】
図９は、本発明の実施態様に従ったサセプタ１’、分離壁３ｃおよび３ｄ、トップ・プレート２０’、および排気プレート３０’の略図的な（図６のＡ−Ｂ線に沿った）部分断面図である。この実施態様においては、分離壁３ｃおよび３ｄによって画定されるコンパートメントＣ６内のトップ・プレート２０’の下側表面にシャワー・プレート４０が備えられている。このシャワー・プレート４０が反応ガスの排出に使用されることから、分離壁３ｃが反応ガスの排出のために流出孔を有する必要はない。またシャワー・プレート４０を、パージガスのために使用することも可能である。図１２は、本発明の実施態様に従ったシャワー・プレート４０、および分離壁３ｃ、３ｄを備えるトップ・プレート２０’の略図的な部分底面図である。シャワー・プレートは、それを通してガスを排出するための複数の孔を有している（図示せず）。シャワー・プレートは、電極として働くことも可能であり、コンパートメントＣ６をプラズマＣＶＤ処理チャンバまたはアニール・チャンバとして使用することができる。
【００６７】
分離壁３ｃは、流出孔１７’を有する後側３ｃＢを有している。分離壁３ｄは、分離壁３ｃと類似の構造を有しており、流出孔１２’をもつ後側３ｄＢを有している。さらにこの実施態様においては、サセプタ１’が、ターゲット２の周囲に形成されて反応ガス流を効果的に作り出す円形の排気ポート３３（環状スリット）を有する（図１３〜１５参照）。さらに、排気プレート３０が、円形の排気ポート３３を通過したガスを集めて受け入れる排気ポート３９を有する。図１３は、本発明の実施態様に従った排気ポート３３および排気切り欠き６をもつサセプタ１’の略図的な部分平面図である。円形の排気ポート３３は、ターゲット支持エリア（図では、ターゲット２に関する円形の排気ポートの位置を示すためにそれと等しくなっている）の周縁の近傍に配置される。
【００６８】
図１４は、本発明の実施態様に従った図１３に示されているｂ−ｂ線に沿ったサセプタ１’の略図的な部分断面図である。図１５は、本発明の実施態様に従った図１３に示されているａ−ａ線に沿ったサセプタ１’の略図的な部分断面図である。円形の排気ポート３３は、サセプタのトップ表面上の上側連続環状開口部３３ａおよび上側連続環状開口部３３ａより広い（たとえば、２〜３倍広い）幅を有する下側の複数の開口部３３ｂから構成される。上側連続環状開口部３３ａの幅は約１ｍｍから約１０ｍｍまでの範囲内（好ましくは約２ｍｍから約５ｍｍまで）とすることができる。円形の排気ポートは、図１４に示されている断面を有し、そこにはステップが示されている。しかしながら円形の排気ポートが段を有する必要はなく、サセプタの下側表面において、サセプタの上側表面におけるより広い開口部を有するテーパ付き表面を有することができる。別の実施態様においては、円形の排気ポートが段またはテーパ付き表面を有してなく、矩形の断面を有する。別の実施態様においては、サセプタのトップ表面において、サセプタのボトム表面におけるより広い開口部を有する。円形の排気ポートを使用することによって、より安定したガス流をコンパートメント内に作り出すことが可能になり、それによってガスの混合が効果的に防止され、ターゲット全体にわたってガスが一様に分配される。
【００６９】
図１１は、図９に示されている構造の略図的な部分断面図であり、本発明の実施態様に従ったガス流の方向５２、５３、５４、５６、５７、およびサセプタの回転の方向５５を示している。ガス流５２、５３は、図１０と同じとすることができる。図１１においては、矢印５６を用いて示されているとおり、反応ガスがシャワー・プレート４０からターゲット２に向かって流れる。この反応ガスは、矢印５７を用いて示されているとおり、円形の排気ポート３３を通過して排気プレート３０’に向かう。排気プレート３０’は図１０と異なる形状を有し、円形の排気ポート３３を通過したガスが共通排気ポート３９に向かうことが可能になるように図１０より広い開口部を有する。矢印５２を用いて示されているパージガスは、矢印５８’を用いて示されているとおり、排気プレート３０’の排気ポート３１’に受け取られる。この排気プレートは、図２２に示されているとおりに構成されることが可能である。言い換えると、図８および９の各排気ポート３１、３２、３１’、３９は、排気チャンネルに接続される開口部またはスリットによって構成されている。
【００７０】
分離壁の構成は、たとえば図２５および２６に示されているとおりの変更が可能である。図２５および２６のそれぞれは、本発明の実施態様に従ったサセプタ１および分離壁３の略図的な平面図であり、それにおいてトップ・プレートは、例示目的のために省略されている。いずれの実施態様においても、各反応ガスコンパートメント（Ｒ１〜Ｒ４；Ｒ１〜Ｒ２）がパージガスコンパートメント（Ｐ１〜Ｐ４；Ｐ１〜Ｐ３）によって挟み込まれており、その結果、反応ガスがほかの反応ガスコンパートメントに入り込むことが防止できる。図２６においては、プラズマＣＶＤ処理／アニール・コンパートメントＲＦＡが形成されている。従来装置とは異なり、ＰＥＡＬＤ（プラズマ原子層烝着）膜を堆積させるために、ＲＦの断続的なオン／オフ操作の必要性を伴うことなくＲＦプラズマが連続的に生成されるコンパートメントＲＦＡ内を、処理ターゲットが通過することができる。２またはそれより多くのコンパートメントがシャワー・プレートまたは電極を備えることができる。シャワー・プレートが電極として働く必要、およびＲＦ電源に接続される必要はない。それに対してシャワー・プレートを備えずににコンパートメント内に電極を取り付けることは可能である。
【００７１】
各コンパートメントのサイズは、反応のタイプ（吸収速度、反応速度等）、サセプタの回転速度等に基づいて決定されることが可能であり、各ターゲット支持エリアがコンパートメントに対応する領域内に完全に含まれ得ないようにしてもよい。通常、パージガスコンパートメントは、反応ガスコンパートメントより小さい領域を必要とする。図２４において、パージガスコンパートメントＰ１〜Ｐ３は、サセプタの中心に関する周囲角として測定したときターゲット２より小さい。たとえば中心に関するターゲット支持エリアの周囲角が６０°であるとき、中心に関するパージガスコンパートメントＰ１、Ｐ２、Ｐ３の周囲角６０°より小さく、たとえば３０〜４５°になる。ある実施態様においては、中心に関するパージガスコンパートメントの周囲角を、ターゲット支持エリアの周囲角の約２０％から約９０％までとすることができる（３０％、５０％、７０％、および以上のうちの任意の２つの数の間の範囲を含む）。別の実施態様においては、コンパートメントＣ１およびＣ３をパージガスコンパートメントとし、コンパートメントＣ２およびＣ４を反応ガスコンパートメントとする図１に示されているように、中心に関するパージガスコンパートメントの周囲角をターゲット支持エリアの周囲角の約１００％から約２００％までとすることができる（１２０％、１５０％、１８０％、および以上のうちの任意の２つの数の間の範囲を含む）。
【００７２】
ある実施態様においては、中心に関する反応ガスコンパートメントの周囲角をパージガスコンパートメントのそれより大きく、かつ一般に、ターゲット支持エリアの周囲角の約６０％から約２００％までとすることができる（８０％、１００％、１２０％、１５０％、および以上のうちの任意の２つの数の間の範囲を含む）。ある実施態様においては、反応ガスコンパートメントの周囲角をターゲット支持エリアの周囲角のそれより大きくすることができる。
【００７３】
図２５および２６に示されている構成は、各コンパートメントのサイズに関して上記の範囲内に含まれる。図２６においては、ＰＥＡＬＤが電極として働くシャワー・プレートを使用し、一様なプラズマの生成に一様なＲＦの印加を必要とすることから、コンパートメントＲＦＡが最大となっている。非プラズマＡＬＤプロセスの場合には、反応が自己飽和となることから、セグメントごとに処理をターゲットに適用することが可能であり、最低時間が満たされる限り反応時間が決定的とはならない。したがって、サセプタの中心に関して反応ガスコンパートメントがターゲットより小さい場合であっても、ターゲットの処理を効果的に行うことが可能である。
【００７４】
さらに、ある実施態様においては、ターゲット支持エリア自体を回転することができる。ターゲット支持エリアの回転は、プラズマＣＶＤ等の非自己飽和反応が行われるときに効果的である。その場合においては、ターゲットに適用される処理の高い一様性を達成するために、そのコンパートメントのサイズをほかのコンパートメントのそれより大きくすることができる。ターゲット支持エリアが回転可能である場合には、そのコンパートメントが比較的小さい場合であっても高い一様性を効果的に達成することが可能になる。その場合、好ましくはターゲット支持エリアが、より良好な一様性のためにサセプタより速く回転する。ターゲット支持エリアの回転は、ＡＬＤ等の自己飽和反応についても効果的である。図２７は、本発明の実施態様に従った、回転するターゲット２および分離壁３を備えるサセプタ１の略図的な平面図であるが、例示目的のためにトップ・プレートが省略されている。図２８は、本発明の実施態様に従った図２７に示されているターゲット回転エリア２０２および分離壁３の略図的な横断面図である。
【００７５】
ある実施態様においては、ターゲット支持エリアの回転速度を約５ｒｐｍから約４００ｒｐｍまで、好ましくは約１０ｒｐｍから約１８０ｒｐｍまでとすることができる。ある実施態様においては、ターゲット支持エリアの速度をサセプタのそれより少なくとも１．５倍速くすることができる（２倍、５倍、１０倍、および以上のうちの任意の２つの数の間の範囲を含む）。別の実施態様においては、反応のタイプに応じて、ターゲット支持エリアの回転速度をサセプタのそれより低くすることができる。典型的に、サセプタの回転速度を、反応のタイプ、最低堆積時間、コンパートメントのサイズ等に応じて約２ｒｐｍから約１００ｒｐｍまで、好ましくは約５ｒｐｍから約６０ｒｐｍまでとすることができる。
【００７６】
次に、ある実施態様において、処理ターゲット上にどのようにして薄膜が堆積されるかについて図面を参照しつつ説明する。この実施態様は、本発明の限定を意図するものではない。図８においては、処理ターゲット載置手段（真空ロボット等、図示せず）を使用して複数の半導体ウエハ２がサセプタ１上に配置され、上昇／下降移動手段（図２３に示されているサーボ・モータ９１等）を使用してサセプタ１および排気プレート３０が反応位置まで上昇されている。この時点において、サセプタ１と分離壁３の間のギャップ（Δ）が、たとえば０．５ｍｍから２ｍｍまでといった指定寸法に調整される。
【００７７】
その後、図１０に示されているとおり、特定の量の反応ガスが流出孔１７から分離壁内に導入される。次に、図８および１０に示されているとおり、特定の量の先駆物質Ａが流出孔１１からコンパートメントＣ５（図１におけるコンパートメントＣ２に対応する）内に導入される。特定の量のパージガスが流出孔１２から、図１におけるパージガスコンパートメントＣ１およびＣ３内に導入され、その後、先駆物質Ｂが流出孔１１から、図１におけるコンパートメントＣ４内に導入される。サセプタが、図１において反時計回りに特定の速度で回転され、薄膜を堆積するために、先駆物質Ｂと反応する先駆物質Ａを処理ターゲットに吸着させる。このプロセスは、反応ガスコンパートメントＣ２から、パージガスコンパートメントＣ１、反応ガスコンパートメントＣ４、およびパージガスコンパートメントＣ３の順番で開始することができる。
【００７８】
サセプタは、特定の膜厚が達成されるまで回転され、その後、反応ガスコンパートメントＣ２およびＣ４に対する先駆物質の供給、およびパージガスコンパートメントＣ１およびＣ３に対するパージガスの供給が停止され、サセプタが指定位置まで下降されて処理ターゲットが取り外される。
【００７９】
ここで、先駆物質が導入される反応ガスコンパートメントＣ２およびＣ４を、図９および１１に示されているトップ・フロー型とすることができる。図９に示されている構成について言えば、シャワー・プレート４０を、必要であればＲＦプラズマ処理が実行可能となるようにＲＦ電極としても働くシャワーヘッドによって置換することができる。さらに１つのパージガスコンパートメントを図９および１１に示されているトップ・フロー型に適合させ、ＲＦプラズマによるアニールを、各回転に対応する膜堆積サイクルに組み込むことも可能である。また、反応ガスコンパートメントおよび／またはパージガスコンパートメントを、図２４および２５に示されているとおり、処理ターゲットより小さくすることも可能である。
【００８０】
サセプタの回転速度は、先駆物質の吸着速度および反応速度をはじめ、必要とされるパージ時間に依存し、それらすべての時間のうちの最長のものから決定される。堆積される膜の厚さは、サセプタが回転する回数によって制御が可能である。たとえば、先駆物質ＡおよびＢとして、それぞれＴＭＡ（トリメチルアルミニウム）およびＨ２Ｏ（水）を使用するＡｌ２Ｏ３（アルミナ）膜の堆積プロセスにおいては、先駆物質Ａの供給、パージ、先駆物質Ｂの供給、およびパージからなるサセプタの各回転について約０．１１ｎｍの厚さの膜を堆積することが可能である。したがって、４ｎｍの厚さの膜を堆積するためには、サセプタを３６回、回転させる必要がある。
【００８１】
この場合、反応空間が４つのセクションに分割され、もっとも長い時間を必要とするＨ２Ｏパージの期間が７５０ミリ秒に設定される。これは、サセプタ速度における２０ｒｐｍに換算され、それにおいては１．８分の膜堆積時間の間に４つの半導体ウエハを処理することが可能になる。結果として得られるスループットは、時間当たり１３３のウエハとなる。従来方法の下においては、反応器内の先駆物質を切り替えるために追加のパージ時間が必要となることから、スループットが時間当たり約４０ウエハである。本特許出願のこの実施態様においては、サセプタ上に４つのターゲットが配置される。任意の従来方法の下においてコンパートメントの数を単純に４つまで増加した場合には、その種の構成が等しいスループットを達成できる。しかしながら各コンパートメントが別々のガスラインおよび排気ポンプをはじめ、ＲＦが使用される場合には別々のＲＦ回路を必要とし、したがって装置コストが増加する。またその種の従来構成では、シャワーヘッドに吸着される先駆物質ＡおよびＢの反応に起因してメンテナンス周期がより短くなる。さらに、本特許出願の下においては、サセプタ上に配置ができる処理ターゲットの数が４つに限定されない。サセプタの回転速度が２０ｒｐｍに限定されることもなく、使用される先駆物質ＡおよびＢがより高い吸着速度および反応速度を有していれば、サセプタの速度をさらに上昇させることが可能である。これは、スループットにおける更なる向上を可能にする。他の図面に示されているとおり、飽和プロセスではないＣＶＤ類似プロセスを実施するためにサセプタより速い速度でウエハを回転することも可能である。
【００８２】
提案の方法の使用は、それぞれの先駆物質が専用の反応チャンバ（コンパートメント）内にだけ導入され、従来プロセスの下における生産性の減少、プロセスの不安定、および反復性の低下の主要原因であった先駆物質切り替えのための追加のパージが必要ないことから生産性を向上させる。また、反応ガスのコンパートメントとパージガスのコンパートメントとを交互に配置することは、先駆物質が気相で互いに混じることを防止し、それが粒子の生成を抑圧し、不要エリアにおける膜の堆積を防止し、その結果としてメンテナンス周期をより長くする。それに加えて、先駆物質が連続的に導入されることが可能であり、それがバルブ寿命を延ばし、質量流量制御器等を使用するプロセス監視を可能にする。結果として、異常等について材料供給量のオンタイム監視が可能になる。米国特許公報第２００４／０２２１８０８号、同第２００５／０２０８２１７号、および同第２００５／０２２９８４８号は、すべてこの出願と同一の譲受人によって所有されているが、ＡＬＤプロセスについて述べており、それらの開示は、その全体が参考文献としてここに組み込まれる。
【００８３】
図２９〜３４は、本発明の別の実施態様を示している。図２９は、サセプタ３０１、分離壁３０３、排気プレート３３０、および側外壁３４０の部分断面を伴う略図的な斜視図である。サセプタ３０１は４つのセクションを有し、隣接するセクションは、排気切り欠き３０６によって分離されている。各セクションは、くぼんだ部分であるターゲット支持エリア３０２を有し、その中に基板が嵌め込まれる。図２９からはトップ外壁が省略されているが、図３０に示されるとおり、分離壁３０３の上方にトップ外壁３２１が配置される。図３０は、トップ外壁３２１および分離壁３０３を示した分解概略図である。
【００８４】
トップ外壁３２１は、側外壁３４０のトップに連結されて反応チャンバをシールするようにそれが下に向かって延びている環状エッジ部分３２３を有する（図３４参照）。図３４は、サセプタ３０１、分離壁３０３、排気プレート３３０、側外壁３４０、およびトップ外壁３２１の部分断面を示す略図的な斜視図である。図３０に示されているとおり、この実施態様においては、トップ外壁３２１が凹部またはグルーブ３２２を有し、その中に分離壁３０３が嵌め込まれてガス流チャンネルが形成される。トップ外壁３２１のトップ部分は、それぞれのガス流チャンネルと連通する孔３６１、３６２、３６３、３６４、３６５等を有し、それらの孔を介して分離壁３０３内のそれぞれのガス流チャンネル内に特定のガスが導入される。この実施態様においては分離壁３０３が十字形状であり、４つの壁またはアームが中心から放射状に延びており、そこには中心パージ・ポート３０４が形成されている。
【００８５】
図３１は、分離壁３０３の略図的な斜視図である。この実施態様においては、各壁が３面（分離壁の中心から見たときに左右の角度付きの面および中央の面）の下側部分を有する。各面は、この実施態様において、長手方向と垂直な方向において実質的に同一または略同一の幅を有し、かつ直線に整列された複数の孔を有する。第１の隔壁３５１においては、右側の傾斜角度をもつ面および中央の面は孔３１１を通るパージガス（たとえば、Ｎ２またはＡｒ）の排出のために使用される。第１の隔壁３５１の左側の角度付きの面は、孔３１２を通る反応ガスＡの排出のために使用される。第３の隔壁３５３（第１の隔壁３５１の反対側）は、同一の構造を有するが、左側の角度付きの面が反応ガスＢの排出のために使用される点が異なる。第２の隔壁３５２および第４の隔壁３５２は、直線に整列されており、３面がすべてパージガス（たとえば、Ｎ２またはＡｒ）の排出のために使用される。中心パージ・ポート３０４もまた、パージガス（たとえば、Ｎ２またはＡｒ）の排出のために使用される。
【００８６】
各隔壁の内側は、ガスの分離に関して２つのガス流チャンネルに分割してもよく、たとえば右側の角度付きの面および中央の面が互いにガスに関して連通して一方のガス流チャンネルを形成し、左側の傾斜角度をもつ面がガスに関して右側の傾斜角度をもつ面および中央の面から分離され、他方のガス流チャンネルを形成する。その場合にトップ外壁３２１は、各ガス流チャンネルについて１つのガス取り入れ孔を有することができる。図３４において、トップ外壁３２１は、第１の隔壁の右側の傾斜角度をもつ面および中央の面とガスに関して連通したパージガス取り入れ孔３６１、第１の隔壁の左側の傾斜角度をもつ面とガスに関して連通した反応ガスＡ取り入れ孔３６２を有する。同様にトップ外壁３２１は、それぞれ第２の隔壁の右側の角度付きの面および中央の面、および第２の隔壁の左側の角度付きの面とガスに関して連通した２つのパージガス取り入れ孔３６４を有する。第３および第４の隔壁は、それぞれ第１および第２の隔壁に対応する構造を有する。図３４は、第４の隔壁の右側の角度付きの面に接続されたパージガス取り入れ孔３６３を示している。またトップ外壁３２１は、中心パージ・ポート３０４に接続されたパージガス取り入れ孔３６５も有する。
【００８７】
図３２は、サセプタ３０１の略図的な斜視図である。このサセプタは、放射状に４つのセクションに分割され、隣接するセクションが排気切り欠き３０６によって分離されている。各セクションは、基板が嵌め込まれる凹部である基板支持エリア３０２を有する。サセプタ支持部３０７は、サセプタ３０１を回転する。
【００８８】
図３３は、排気プレート３３０の略図的な斜視図である。サセプタ支持部３０７は、排気プレート３３０の中心孔３３８を通って挿入される（図３４参照）。排気プレート３３０は、放射状に４つのセクション３３７ａ、３３７ｂ、３３７ｃ、および３３７ｄに分割されている。各セクションは、排気チャンネルに連結された孔を有する。セクション３３７ａは排気チャンネル３３０ａに連結された孔３３０ａ’を有し、同様にセクション３３７ｂは排気チャンネル３３０ｂに連結された孔３３０ｂ’を有する。隣接するセクションの間には、仕切片３６０が備えられている。この実施態様においては、仕切片３６０が分離壁と同様に排気ガス流を促進するように３面構成である。すべての仕切片３６０は、中心近傍および外周縁に沿って接続されている。
【００８９】
上記の実施態様において構造が特定されていない場合に、当業者であれば、この開示に照らし、日常的に実施する上でその種の構造を容易に提供できるものである。
【００９０】
例１
以下は、先駆物質としてＴＥＢ（トリエチルボロン）、ＷＦ６（六フッ化タングステン）、ＮＨ３（アンモニア）を、Ａｒをパージガスまたは不活性ガスとして使用したＷＮＣ（窒化炭化タングステン）膜堆積の例における本発明の実施態様に従った方法および従来方法の膜堆積結果である。本発明の実施態様については図８、１７、および２４に示されている装置が使用され、それにおいて：
【００９１】
ギャップΔ：１．２ｍｍ
【００９２】
分離壁の高さα＋β：５１．５ｍｍ
【００９３】
トップ・プレートの厚さβ：５０ｍｍ
【００９４】
切り欠きの幅：１０ｍｍ
【００９５】
パージガスコンパートメントの周縁角：２０°
【００９６】
反応ガスコンパートメントの周縁角：３０°
【００９７】
パージガスおよび反応ガス用の流出孔の数：５０
【００９８】
ウエハの直径：３００ｍｍ
【００９９】
中心からのパージガスの流量：２０ｓｃｃｍ
【０１００】
コンパートメントに対するパージガスの流量：１０００ｓｃｃｍ
【０１０１】
先駆物質ＴＥＢの流量：４００ｓｃｃｍ（キャリアガスＮ２を伴う）
【０１０２】
先駆物質ＷＦ６の流量：１５ｓｃｃｍ
【０１０３】
先駆物質ＮＨ３の流量：４００ｓｃｃｍ
【０１０４】
コンパートメントＰ１〜Ｐ３の圧力：２００Ｐａ
【０１０５】
コンパートメントＲ１の圧力：３００Ｐａ
【０１０６】
コンパートメントＲ２の圧力：１５０Ｐａ
【０１０７】
コンパートメントＲ３の圧力：１５０Ｐａ
【０１０８】
反応チャンバの温度（堆積温度）：３２０℃
【０１０９】
比較に用いた方法（米国特許公報第２００４／０２２１８０８号、同第２００５／０２０８２１７号、および同第２００５／０２２９８４８号）：シャワーヘッド型、シャワーヘッド排気付き
【０１１０】
堆積は、以下の表１に示されている条件の下に行われた。
【０１１１】
【表１】
2007247066.tif 000003
【０１１２】
膜堆積結果（ＷＮＣ  ２５ｎｍ）の結果を表２に示す。
【０１１３】
【表２】
2007247066.tif 000004
【０１１４】
表２に示されているとおり、例１においては、パージガスおよび先駆物質ガスの連続流を使用し、各反応ガスコンパートメントをパージガスコンパートメントの間に挟み込むことによって先駆物質の混合が効果的に抑制されたことから膜内の粒子汚染が有意に抑制された。さらに例１においては、膜特性の一様性が非常に高かった。さらにまた、例１においてはスループットは従来方法の約９倍の高さであった。
【０１１５】
例２
以下の例は、本発明の実施態様に従ったＰＥＡＬＤ（プラズマＡＬＤ）によるＲｕ膜の堆積の例である。本発明のこの実施態様のために、図９、１３、および２６に示されている装置が使用されることを仮定し、以下に示されていない条件は例１と同一としてシミュレーションを行い、スループットを計算した：
【０１１６】
パージガスコンパートメントの周縁角：１５°
【０１１７】
反応ガスコンパートメントの周縁角：２０°
【０１１８】
ＲＦＡコンパートメントの周縁角：９０°
【０１１９】
ＲＦ出力：２００Ｗ、１３．５６ＭＨｚ
【０１２０】
中心からのパージガスの流量：２０ｓｃｃｍ
【０１２１】
コンパートメントに対するパージガスの流量：１０００ｓｃｃｍ
【０１２２】
先駆物質Ｒｕの流量：４００ｓｃｃｍ（キャリアガスＨｅを伴う）
【０１２３】
先駆物質ＮＨ３の流量：４００ｓｃｃｍ
【０１２４】
コンパートメントＰ１〜Ｐ２の圧力：２００Ｐａ
【０１２５】
コンパートメントＲ１の圧力：４００Ｐａ
【０１２６】
コンパートメントＲＦＡの圧力：１５０Ｐａ
【０１２７】
反応チャンバの温度（堆積温度）：３２０℃
【０１２８】
比較に用いた方法（米国特許公報第２００４／０２２１８０８号、同第２００５／０２０８２１７号、および同第２００５／０２２９８４８号）：シャワーヘッド型、シャワーヘッド排気付き
【０１２９】
堆積は、表３に示されている条件の下にシミュレーションされた。
【０１３０】
【表３】
2007247066.tif 000005
【０１３１】
結果として、シミュレーションは、例２におけるスループットが従来方法の約１０倍の高さとなることを明らかにしている。
【０１３２】
この開示において条件および／または構造が特定されていない場合に、当業者であれば、この開示に照らし、日常的に実施する上でその種の条件および／または構造を容易に提供できる。
【０１３３】
本発明は、以上の実施態様およびそのほかの多様な実施態様を含み、それには以下が含まれる：
【０１３４】
（１）処理ターゲットとなる半導体ウエハ上に薄膜を堆積するための装置が：反応チャンバ、上に複数の処理ターゲットが据えられるサセプタ、およびサセプタを上下に移動するための上昇／下降手段；中心軸周りにサセプタを回転するための回転手段；および反応器を複数のチャンバに分割するための壁；を含み、この装置は、膜の堆積時に、壁に沿って小さいギャップを形成するまでサセプタが上昇され、それによってそれぞれの反応チャンバが分離されてソースガスおよびパージガスのチャンバが交互に提供されること、および上に処置ターゲットが配置されたサセプタ手段が回転し、処理ターゲット上に薄膜を堆積することを特徴とする。
【０１３５】
（２）（１）で記述した装置は、膜の堆積時にサセプタが上昇され、反応チャンバを複数のチャンバに分離する壁に沿って形成される小さいギャップの中に不活性ガスが導入され、その後その不活性ガスが、それぞれのチャンバを分離するために、サセプタ手段上にある壁に正対する位置に備えられた排気ポートから排出されることを特徴とする。
【０１３６】
（３）（２）で記述した装置は、不活性ガスがＮ２、Ａｒ、Ｈｅ、またはＮｅであることを特徴とする。
【０１３７】
（４）（１）で記述した装置は、ソースガスまたはパージガスが、サセプタの回転方向において出口側の壁から導入され、入口側から排出されることを特徴とする。
【０１３８】
（５）（１）で記述した装置は、ソースガスまたはパージガスが、壁によって分割される空間の上方から導入され、サセプタ上の各処理ターゲットの外周縁に備えられた排気ポートから排出されることを特徴とする。
【０１３９】
（６）（１）で記述した装置は、サセプタの回転によって、壁によって分割された、処理ターゲットより小さいチャンバを処理ターゲットが通過する間にソースガスが吸着および／または反応またはパージされることを特徴とする。
【０１４０】
（７）（１）で記述した装置は、サセプタが連続的に回転することを特徴とする。
【０１４１】
（８）（１）で記述した装置は、膜を堆積するため、またはアニール効果を提供するために、壁によって分割された１つまたはそれより多くのチャンバにＲＦプラズマが印加されることを特徴とする。
【０１４２】
（９）（１）で記述した装置は、サセプタと壁の間の小さいギャップによって形成されるチャンバが、圧力測定手段および圧力コントロール手段によって別々に圧力制御されることを特徴とする。
【０１４３】
（１０）（９）で記述した装置は、各チャンバの圧力が、それぞれのソースガスが互いに気相で混じらない方法で設定されることを特徴とする。
【０１４４】
（１１）（１）で記述した装置は、ＲＦの断続的なオン／オフ操作を必要とすることなくＰＥＡＬＤ膜を堆積するために、処置ターゲットがサセプタの回転によって、ＲＦプラズマが連続的に生成されているＲＦプラズマ・チャンバ内に通されることを特徴とする。
【０１４５】
（１２）（１）で記述した装置は、サセプタの回転速度より速い速度で処理ターゲットが回転して膜が堆積されることを特徴とする。
【０１４６】
当業者は理解することになろうが、本発明の精神から逸脱することなしに多くの多様な変更が行われ得る。したがって、本発明の形式は例示のみに過ぎす、本発明の範囲の限定を意図しないことが明確に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【０１４７】
【図１】本発明の実施態様に従ったサセプタ１および分離壁３の、例示目的のためにトップ・プレートが省略された略図的な平面図である。
【図２】本発明の実施態様に従ったサセプタ１および分離壁３の、例示目的のためにトップ・プレートが省略された略図的な正面図である。
【図３】本発明の実施態様に従った分離壁３の略図的な部分斜視図である。
【図４】本発明の実施態様に従ったサセプタ１および分離壁３の、例示目的のためにトップ・プレートが省略された略図的な斜視図である。
【図５】本発明の実施態様に従ったサセプタ１および分離壁３の、例示目的のためにトップ・プレートが省略された、部分拡大図を伴う断面図である。
【図６】本発明の実施態様に従ったサセプタ１および分離壁３の、例示目的のためにトップ・プレートが省略された、図７の断面の位置を示した略図的な平面図である。
【図７】本発明の実施態様に従った分離壁３およびトップ・プレート２０の、略図的な（図６のＡ−Ｂ線に沿った）部分断面斜視図である。
【図８】本発明の実施態様に従ったサセプタ１、分離壁３ａおよび３ｂ、トップ・プレート２０、および排気プレート３０の略示的な（図６のＡ−Ｂ線に沿った）部分断面図である。この図は縮尺を考慮していない。
【図９】本発明の実施態様に従ったサセプタ１’、分離壁３ｃおよび３ｄ、トップ・プレート２０’、および排気プレート３０’の略図的な（図６のＡ−Ｂ線に沿った）部分断面図である。この図は縮尺を考慮していない。
【図１０】本発明の実施態様に従ったガス流の方向５１、５２、５３、５４、およびサセプタの回転の方向５５を示した図８に示されている構造の略図的な部分断面図である。
【図１１】本発明の実施態様に従ったガス流の方向５２、５３、５４、５６、５７、およびサセプタの回転の方向５５を示した図９に示されている構造の略図的な部分断面図である。
【図１２】本発明の実施態様に従ったシャワー・プレート４０（電極としても働く）および分離壁３ｃ、３ｄを備えるトップ・プレート２０’の略図的な部分底面図である。
【図１３】本発明の実施態様に従った円形の排気ポート３３および排気切り欠き６を備えるサセプタ１’の略図的な部分平面図である。
【図１４】本発明の実施態様に従った図１３に示されているｂ−ｂ線に沿ったサセプタ１’の略図的な部分断面図である。
【図１５】本発明の実施態様に従った図１３に示されているａ−ａ線に沿ったサセプタ１’の略図的な部分断面図である。
【図１６】本発明の実施態様に従ったサセプタ１０１、トップ・プレート１２０、トップ外壁１２１、分離壁１０３、排気プレート１３０、および側方外壁１４０の部分断面図を伴った略図的な斜視図である。
【図１７】本発明の実施態様に従った分離壁３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄについての配管を示した概略図である。
【図１８】本発明の実施態様に従った装置内のガスの流れを示した、分離壁３ａと３ｂの間の角度（４５°）が仮想的に１８０°に展開した略図的な仮想断面図である。
【図１９】本発明の実施態様に従った図１８に示されているｃ−ｃ線に沿った排気システムの略図的な断面図である。
【図２０】本発明の実施態様に従った図１８に示されているサセプタ１の略図的な平面図である。
【図２１】本発明の実施態様に従った図１８に示されている排気プレート３０の略図的な平面図である。
【図２２】本発明の実施態様に従った図２１に示されている排気プレート３０の略図的な斜視図である。
【図２３】本発明の実施態様に従った装置の略図的な仮想断面図である。
【図２４】本発明の実施態様に従ったサセプタ１および分離壁３の、例示目的のためにトップ・プレートが省略された略図的な平面図である。
【図２５】本発明の実施態様に従ったサセプタ１および分離壁３の、例示目的のためにトップ・プレートが省略された略図的な平面図である。
【図２６】本発明の実施態様に従ったサセプタ１および分離壁３の、例示目的のためにトップ・プレートが省略された略図的な平面図である。
【図２７】本発明の実施態様に従ったサセプタ１の、回転するターゲット２および分離壁３を備える、例示目的のためにトップ・プレートが省略された略図的な平面図である。
【図２８】本発明の実施態様に従ったサセプタ１の、図２７に示されているターゲット回転エリア２０２および分離壁３を示す、例示目的のためにトップ・プレートが省略された略図的な横断面図である。
【図２９】本発明の実施態様に従ったサセプタ３０１、分離壁３０３、排気プレート３３０、および側外壁３４０の部分断面を伴う略図的な斜視図である。
【図３０】本発明の実施態様に従ったトップ外壁３２１および分離壁３０３を示した分解概略図である。
【図３１】本発明の実施態様に従った分離壁３０３の略図的な斜視図である。
【図３２】本発明の実施態様に従ったサセプタ３０１の略図的な斜視図である。
【図３３】本発明の実施態様に従った排気プレート３３０の略図的な斜視図である。
【図３４】本発明の実施態様に従ったサセプタ３０１、分離壁３０３、排気プレート３３０、側外壁３４０、およびトップ外壁３２１の部分断面を示す略図的な斜視図である。
【符号の説明】
【０１４８】
１  サセプタ
１’  サセプタ
２  ターゲット（半導体ウエハ）
３  分離壁
３ａ  分離壁
３ａＢ  後側
３ａＦ  前側
３ｂ  分離壁
３ｂＢ  後側
３ｂＦ  前側
３ｃ  分離壁
３ｃＢ  後側
３ｄ  分離壁
３ｄＢ  後側
４  中心パージ・ポート
５  流出孔
６  切り欠き
７  サセプタ支持部（シャフト）
１０  管状出口
１１  流出孔
１２  流出孔
１２’  流出孔
１３、１４、１５、１６  マニフォールド
１７  流出孔
１７’  流出孔
１８  流出孔
２０  トップ・プレート
２０’  トップ・プレート
３０  排気プレート
３０’  排気プレート
３０ａ〜３０ｄ  排気チャンネル
３１  排気ポート
３１’  排気ポート
３２  排気ポート
３３  排気ポート（円形の排気ポート）
３３ａ  上側連続環状開口部
３６ａ  圧力センサ
３６ｂ  圧力センサ
３７ａ〜３７ｄ  開口部（排気ポート）
３８  貫通孔
３９  排気ポート
４０  シャワー・プレート
６１  孔
６２  孔
６３  孔
６４  孔
７１  ＭＦＣ
７２  ＭＦＣ
７３  質量流量制御器（ＭＦＣ）
７４  バルブ
７５  バルブ
７６  バルブ
８１  ライン
８２  ライン
８３  ライン
９１  サーボ・モータ
９２  ベローズ
９３ａ  ベローズ
９３ｂ  ベローズ
９４ａ  排気パイプ
９４ｂ  排気パイプ
９５  磁気シール
９６  排気部
１００  反応空間
１０１  サセプタ
１０３  分離壁
１０４  中心パージ・ポート
１０５  流出孔
１０７  サセプタ支持部
１２０  トップ・プレート
１２１  外壁（トップ外壁）
１３０  排気プレート
１４０  外壁（側方外壁）
２０２  ターゲット回転エリア
３０１  サセプタ
３０２  ターゲット支持エリア（基板支持エリア）
３０３  分離壁
３０４  中心パージ・ポート
３０６  排気切り欠き
３０７  サセプタ支持部
３１１  孔
３１２  孔
３２１  トップ外壁
３２２  グルーブ
３２３  環状エッジ部分
３３０  排気プレート
３３０ａ  排気チャンネル
３３０ａ’  孔
３３０ｂ  排気チャンネル
３３０ｂ’  孔
３３７ａ  セクション
３３７ｂ  セクション
３３７ｃ  セクション
３３７ｄ  セクション
３３８  中心孔
３４０  側外壁
３５１  第１の隔壁
３５２  第２の隔壁
３５３  第３の隔壁
３５４  第４の隔壁
３６０  仕切片
３６１  孔（パージガス取り入れ孔）
３６２  孔（反応ガスＡ取り入れ孔）
３６３  孔（パージガス取り入れ孔）
３６４  孔（パージガス取り入れ孔）
３６５  孔（パージガス取り入れ孔）
Ａ  ソースガス
Ｂ  ソースガス
Ｃ１〜Ｃ４  コンパートメント
Ｃ５  コンパートメント
Ｃ６  コンパートメント
Ｐ１〜Ｐ３  パージガスコンパートメント
Ｐ１〜Ｐ４  パージガスコンパートメント
Ｒ１〜Ｒ３  反応ガスコンパートメント
Ｒ１〜Ｒ４  反応ガスコンパートメント
ＲＦＡ  プラズマＣＶＤ処理／アニール・コンパートメント；コンパートメント
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【手続補正書】
【提出日】平成19年5月16日(2007.5.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
図１７においては、サセプタ支持部７がサセプタを反時計回りに回転する。ソースガスＡがＭＦＣ（質量流量制御器）７３およびバルブ７６を通り、ライン８２を経由して分離壁３ａに導入される。ソースガスＡは、分離壁３ａからコンパートメントＣ２に向かって、図７に示されているような傾斜付きの角度で排出される。言い換えると、ソースガスＡは、サセプタ回転方向に抗する方向に導入される。ソースガスＢは、ＭＦＣ  ７１およびバルブ７４を通り、ライン８３を経由して分離壁３ｃに導入される。ソースガスＢは、分離壁３ｃからコンパートメントＣ４に向かって、図７に示されているような傾斜角度でもって排出される。パージガスは、ＭＦＣ  ７２およびバルブ７５を通り、ライン８0、８1を経由して分離壁３ａ〜３ｄおよび中心パージ・ポート４に導入される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
各コンパートメントのサイズは、反応のタイプ（吸着速度、反応速度等）、サセプタの回転速度等に基づいて決定されることが可能であり、各ターゲット支持エリアがコンパートメントに対応する領域内に完全に含まれ得ないようにしてもよい。通常、パージガスコンパートメントは、反応ガスコンパートメントより小さい領域を必要とする。図２４において、パージガスコンパートメントＰ１〜Ｐ３は、サセプタの中心に関する周囲角として測定したときターゲット２より小さい。たとえば中心に関するターゲット支持エリアの周囲角が６０°であるとき、中心に関するパージガスコンパートメントＰ１、Ｐ２、Ｐ３の周囲角６０°より小さく、たとえば３０〜４５°になる。ある実施態様においては、中心に関するパージガスコンパートメントの周囲角を、ターゲット支持エリアの周囲角の約２０％から約９０％までとすることができる（３０％、５０％、７０％、および以上のうちの任意の２つの数の間の範囲を含む）。別の実施態様においては、コンパートメントＣ１およびＣ３をパージガスコンパートメントとし、コンパートメントＣ２およびＣ４を反応ガスコンパートメントとする図１に示されているように、中心に関するパージガスコンパートメントの周囲角をターゲット支持エリアの周囲角の約１００％から約２００％までとすることができる（１２０％、１５０％、１８０％、および以上のうちの任意の２つの数の間の範囲を含む）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８５】
図３１は、分離壁３０３の略図的な斜視図である。この実施態様においては、各壁が３面（分離壁の中心から見たときに左右の角度付きの面および中央の面）の下側部分を有する。各面は、この実施態様において、長手方向と垂直な方向において実質的に同一または略同一の幅を有し、かつ直線に整列された複数の孔を有する。第１の隔壁３５１においては、右側の傾斜角度をもつ面および中央の面は孔３１１を通るパージガス（たとえば、Ｎ２またはＡｒ）の排出のために使用される。第１の隔壁３５１の左側の角度付きの面は、孔３１２を通る反応ガスＡの排出のために使用される。第３の隔壁３５３（第１の隔壁３５１の反対側）は、同一の構造を有するが、左側の角度付きの面が反応ガスＢの排出のために使用される点が異なる。第２の隔壁３５２および第４の隔壁３５４は、直線に整列されており、３面がすべてパージガス（たとえば、Ｎ２またはＡｒ）の排出のために使用される。中心パージ・ポート３０４もまた、パージガス（たとえば、Ｎ２またはＡｒ）の排出のために使用される。
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
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【外国語明細書】
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