(57)【要約】  実施形態は、２つのモード（堆積モードおよび洗浄モード）で動作する堆積装置に関する。堆積モードでは、モジュール噴射器が、層を形成するために基板上に材料を噴射する。洗浄モードでは、堆積装置が、分解することなく、洗浄ガスを噴射することによって洗浄される。噴射器モジュールアセンブリは、洗浄モードにおいて、反応前駆体を除去するために排気部を介して洗浄ガスを噴射し、原料前駆体を除去するために排気部から別の排気部に洗浄ガスを送ることによって洗浄され得る。あるいは、噴射器モジュールアセンブリは、洗浄モードにおいて、原料前駆体を噴射するための噴射器と反応前駆体を噴射するための別の噴射器との間の通路に洗浄ガスを噴射し、排気部の１つに洗浄ガスを送ることによって洗浄される。【選択図】図７Ａ
2017509787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射器モジュールアセンブリを動作させる方法であって、
堆積モードにおいて、第１の反応チャンバによって基板上に第１の材料を堆積させるための第１のガスを噴射するステップと、
前記堆積モードにおいて、前記基板上に前記第１のガスを噴射した後に残っている前記第１のガスを第１の排気部を介して排出するステップと、
洗浄モードにおいて、前記噴射器モジュールアセンブリ上に堆積した第２の材料を除去するための第２のガスを、前記噴射器モジュールアセンブリの前記第１の排気部を介して噴射するステップと、
前記洗浄モードにおいて、前記第１の排気部と第２の排気部との間の、前記噴射器モジュールアセンブリの部分に堆積した前記第２の材料を除去するために前記第１の排気部から前記噴射器モジュールアセンブリの前記第２の排気部に前記第２のガスを送るステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記洗浄モードにおいて、前記第２の排気部を介して前記第２のガスを排出するステップであって、前記第２の排気部に堆積した前記第２の材料が、前記第２のガスによって除去されるステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２のガスが、前記堆積モードにおいて、通路を介して前記第１の排気部から前記第２の排気部に送られ、前記方法が、
前記堆積モードにおいて、前記第１のガスが前記第２の排気部に流入することを防止するために分離ガス噴射器によって前記通路に分離ガスを噴射するステップと、
前記洗浄モードにおいて、前記第２のガスが前記分離ガスに流入することを防止するために前記分離ガス噴射器によって前記通路に前記分離ガスを噴射するステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記堆積モードにおいて、前記第１の材料を堆積させるために第２の噴射チャンバによって前記基板上に第３のガスを噴射するステップと、
前記洗浄モードにおいて、前記第２のガスが前記第２の噴射チャンバに流入することを防止するために前記第２の噴射チャンバによって分離ガスを噴射するステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第２のガスが、不活性ガスのプラズマラジカルを噴射し、洗浄原料ガスを前記不活性ガスの前記プラズマラジカルに接触させて、前記洗浄ガスのための解離化学種を発生させることによって生成される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記洗浄原料ガスが、ＮＦ３、Ｆ２、およびＳＦ６の少なくとも１種類またはＣｌＦ３およびＣｌ２の少なくとも一方を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
噴射器モジュールアセンブリを動作させる方法であって、
堆積モードにおいて、原料噴射器によって基板上に原料ガスを噴射するステップと、
前記堆積モードにおいて、原料排気部を介して前記噴射器モジュールアセンブリから前記原料ガスを排出するステップと、
前記堆積モードにおいて、反応物噴射器によって前記基板上に反応ガスを噴射するステップと、
前記堆積モードにおいて、反応物排気部を介して前記噴射器モジュールアセンブリから前記反応ガスを排出するステップと、
前記堆積モードにおいて、前記原料ガスと前記反応ガスとを分離するために前記原料噴射器と前記反応物噴射器との間に分離ガス噴射器によって分離ガスを噴射するステップと、
洗浄モードにおいて、前記分離ガス噴射器によって洗浄ガスを噴射するステップと、
前記洗浄モードにおいて、前記原料排気部または前記反応物排気部に堆積した材料を除去するために前記原料排気部および前記反応物排気部の一方に前記洗浄ガスを送るステップと
を含む方法。
【請求項８】
前記洗浄ガスが、前記原料排気部の圧力および前記反応物排気部の圧力を制御することによって前記原料排気部および前記反応物排気部の一方に送られる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記洗浄ガスが、前記分離ガス噴射器において洗浄原料ガスに対してプラズマを生成することによって生成される、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記洗浄原料ガスが、ＮＦ３、Ｆ２、およびＳＦ６の少なくとも１種類またはＣｌＦ３およびＣｌ２の少なくとも一方を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記プラズマが、前記分離ガス噴射器の電極に電気信号を加えることによって生成される、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
噴射器モジュールアセンブリであって、
堆積モードにおいて基板上に原料ガスを噴射するように構成された原料噴射器と、
前記原料噴射器に対する前記基板の移動方向に沿った、前記噴射器モジュールアセンブリの位置で前記噴射モジュールアセンブリに形成された原料排気部であって、前記堆積モードにおいて、前記基板上に前記原料ガスを噴射した後に残っている前記原料ガスを前記噴射器モジュールアセンブリから排出するように構成された原料排気部と、
前記堆積モードにおいて前記基板上に反応ガスを噴射するように構成された反応物噴射器と、
前記反応物噴射器に対する前記基板の移動方向に沿って前記噴射モジュールに形成された反応物排気部であって、前記堆積モードにおいて、前記基板上に前記反応ガスを噴射した後に残っている前記反応ガスを前記噴射器モジュールアセンブリから排出するように構成された反応物排気部と、
前記原料噴射器と前記反応物噴射器との間に形成された分離ガス噴射器であって、該分離ガス噴射器に、プラズマラジカルチャンバが形成されており、前記堆積モードにおいて前記原料ガスと前記反応ガスとを分離するために前記堆積モードにおいて分離ガスを噴射するように構成され、かつ前記原料排気部または前記反応物排気部に堆積した材料を除去するために洗浄モードにおいて前記プラズマラジカルチャンバによって生成される洗浄ガスを噴射するように構成された分離ガス噴射器と
を備える噴射器モジュールアセンブリ。
【請求項１３】
前記プラズマラジカルチャンバが、電極を備え、前記洗浄ガスを生成する目的でプラズマを生成するために前記洗浄モードにおいて前記電極に電気信号が加えられる、請求項１２に記載の噴射器モジュールアセンブリ。
【請求項１４】
前記分離ガス噴射器が、前記原料排気部と前記反応物排気部との間に形成されている、請求項１２に記載の噴射器モジュールアセンブリ。
【請求項１５】
前記洗浄ガスが、前記原料排気部または前記反応物排気部を介して排出される、請求項１２に記載の噴射器モジュールアセンブリ。
【請求項１６】
前記反応物噴射器、前記原料噴射器、および前記分離ガス噴射器が、前記噴射器モジュールアセンブリの幅に沿って延在する、請求項１２に記載の噴射器モジュールアセンブリ。
【請求項１７】
前記プラズマラジカルチャンバが、同軸の容量結合プラズマ（ＣＣＰ）リアクタを形成している、請求項１２に記載の噴射器モジュールアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、米国特許法第１１９条（ｅ）に基づき、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、２０１４年３月１５日に出願された米国特許仮出願第６１／９５３，７４２号明細書および２０１４年３月１６日に出願された米国特許仮出願第６１／９５３，８７６の優先権の利益を主張する。
【０００２】
本開示は、基板上に材料の層を堆積させるために基板上に材料を噴射するための噴射アセンブリで堆積装置を洗浄する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
原子層堆積（ＡＬＤ：ａｔｏｍｉｃ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）または化学蒸着（ＣＶＤ：ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）などの堆積は、基板上に材料の１つ以上の層を堆積させるための工程である。１つ以上の層を堆積させることは、堆積装置を用いて基板上に様々な種類の化学物質を噴射することを含む。ＡＬＤは、２種類の化学物質（原料前駆体（ｓｏｕｒｃｅ  ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ）および反応前駆体（ｒｅａｃｔａｎｔ  ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ））を噴射することを含む。連続して化学物質を塗布すると、基板上に層が形成される。
【０００４】
堆積工程の最中または後に、堆積装置が、化学物質にさらされると、堆積装置上に寄生層（ｐａｒａｓｉｔｉｃ  ｌａｙｅｒ）が堆積し得る。堆積装置上の寄生層の厚さは、堆積工程が繰り返されるにつれて増加する。結果として、化学物質を噴射するための堆積装置の噴射器または化学物質を排出するための、堆積装置の排気部が詰まり、堆積の効率が低下する。さらに、堆積装置上の寄生層が厚くなるにつれて、寄生層の応力が増加し、これにより、寄生層の剥落または基板上への粒子の剥離がもたらされ、この結果、基板上に堆積される層の品質が低下する。
【発明の概要】
【０００５】
実施形態は、噴射器モジュールアセンブリを分解することなく噴射器モジュールアセンブリを洗浄することに関する。第１の材料を堆積させるための第１のガスは、堆積モードにおいて、噴射器モジュールアセンブリの第１の反応チャンバを介して基板上に噴射される。基板上に第１のガスを噴射した後に残っている第１のガスは、堆積モードにおいて、第１の排気部を介して排出される。噴射器モジュールアセンブリ上に堆積した第２の材料を除去するための第２のガスは、洗浄モードにおいて、噴射器モジュールアセンブリの第１の排気部を介して噴射される。第２のガスは、洗浄モードにおいて、第１の排気部と第２の排気部との間の、噴射器モジュールアセンブリの部分に堆積した第２の材料を除去するために第１の排気部から噴射器モジュールアセンブリの第２の排気部に送られる。
【０００６】
１つ以上の実施形態において、第２のガスは、洗浄モードにおいて第２の排気部を介して排出される。第２の排気部に堆積した第２の材料は、第２のガスによって除去される。
【０００７】
１つ以上の実施形態において、第２のガスは、堆積モードにおいて、通路を介して第１の排気部から第２の排気部に送られる。堆積モードにおいて、分離ガスは、第１のガスが第２の排気部に流入することを防止するために分離ガス噴射器によって通路に噴射される。洗浄モードにおいて、分離ガスは、第２のガスが分離ガスに流入することを防止するために分離ガス噴射器によって通路に噴射される。
【０００８】
１つ以上の実施形態において、第３のガスが、堆積モードにおいて、第１の材料を堆積させるために第２の噴射チャンバによって基板上に噴射される。分離ガスは、洗浄モードにおいて、第２のガスが第２の噴射チャンバに流入することを防止するために第２の噴射チャンバによって噴射されてもよい。
【０００９】
１つ以上の実施形態において、第２のガスは、不活性ガスのプラズマラジカルを噴射し、洗浄原料ガスを不活性ガスのプラズマラジカルに接触させて、洗浄ガスのための解離化学種（ｄｉｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｓｐｅｃｉｅｓ）を発生させることによって生成される。
【００１０】
また、実施形態は、洗浄モードにおいて、堆積モードでは分離ガスを噴射するために使用される分離ガス噴射器を介して洗浄ガスを噴射することによって噴射器モジュールアセンブリを動作させることに関する。原料ガスは、堆積モードにおいて、原料噴射器（ｓｏｕｒｃｅ  ｉｎｊｅｃｔｏｒ）によって基板上に噴射される。原料ガスは、堆積モードにおいて、原料排気部（ｓｏｕｒｃｅ  ｅｘｈａｕｓｔ）を介して噴射器モジュールアセンブリから排出される。反応ガスは、堆積モードにおいて、反応物噴射器によって基板上に噴射される。反応ガスは、堆積モードにおいて、反応物排気部を介して噴射器モジュールアセンブリから排出される。分離ガスは、堆積モードにおいて、原料ガスと反応ガスとを分離するために原料噴射器と反応物噴射器との間に分離ガス噴射器によって噴射される。洗浄ガスは、洗浄モードにおいて、分離ガス噴射器によって噴射される。洗浄ガスは、洗浄原料ガス（ＮＦ３、Ｆ２、ＳＦ６、ＣｌＦ３、またはＣｌ２など）の少なくとも１種類を用いて、分離ガス噴射器において具体化されるプラズマリアクタによって励起されてもよい。なお、分離ガス噴射器は、堆積モードではプラズマなしに分離ガスを噴射し、洗浄モードでは、プラズマリアクタを作動させることによってプラズマリアクタにより生成される洗浄ガスのラジカル（例えば、Ｆ＊またはＣｌ＊のラジカル）が、分離ガス噴射器によって噴射される。洗浄ガスは、洗浄モードにおいて、原料排気部または反応物排気部に堆積した材料を除去するために原料排気部および反応物排気部の一方に送られる。
【００１１】
１つ以上の実施形態において、洗浄ガスは、原料排気部の圧力および反応物排気部の圧力を制御することによって原料排気部および反応物排気部の一方に送られる。洗浄ガスは、Ｆ＊またはＣｌ＊のラジカルを含んでもよい。洗浄ガスは、分離ガス噴射器において洗浄原料ガス（ＮＦ３、Ｆ２、ＳＦ６、ＣｌＦ３、またはＣｌ２など）に対してプラズマを生成することによって生成されてもよい。プラズマは、分離ガス噴射器の電極に電気信号を加えることによって生成されてもよい。
【００１２】
また、実施形態は、堆積モードでは原料ガスと反応ガスとを分離するために分離ガスを噴射するが、洗浄モードでは原料排気部または反応物排気部に堆積した材料を除去するために洗浄ガスを噴射するための分離ガス噴射器を有する噴射器モジュールアセンブリに関する。分離ガス噴射器は、原料噴射器と反応物噴射器との間に配置される。原料排気部は、原料噴射器に対する基板の移動方向に沿った、噴射器モジュールアセンブリの位置で噴射モジュールアセンブリに形成される。原料排気部は、堆積モードにおいて、基板上に原料ガスを噴射した後に残っている原料ガスを排出する。反応物噴射器は、堆積モードにおいて、基板上に反応ガスを噴射する。反応物排気部は、反応物噴射器に対する基板の移動方向に沿って噴射モジュールに形成される。反応物排気部は、堆積モードにおいて、基板上に反応ガスを噴射した後に残っている反応ガスを噴射器モジュールアセンブリから排出する。分離ガス噴射器には、洗浄ガスを生成するためにプラズマラジカルチャンバが形成される。
【００１３】
１つ以上の実施形態において、プラズマラジカルチャンバは、電極を備える。電極には、洗浄ガスを生成する目的でプラズマを生成するために洗浄モードにおいて電気信号が加えられる。
【００１４】
１つ以上の実施形態において、分離ガス噴射器は、原料排気部と反応物排気部との間に形成される。
【００１５】
１つ以上の実施形態において、洗浄ガスは、原料排気部または反応物排気部を介して排出される。
【００１６】
１つ以上の実施形態において、反応物噴射器、原料噴射器、および分離ガス噴射器は、噴射器モジュールアセンブリの幅に沿って延在する。
【００１７】
１つ以上の実施形態において、プラズマラジカルチャンバは、同軸の容量結合プラズマ（ＣＣＰ：ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ）リアクタを形成する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一実施形態に係る、直線堆積装置（ｌｉｎｅａｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｄｅｖｉｃｅ）の概略断面図である。
【図２】一実施形態に係る、直線堆積装置の斜視図である。
【図３】一実施形態に係る、前駆体噴射器およびラジカル噴射器が取り付けられている、直線堆積装置の噴射器モジュールアセンブリの斜視図である。
【図４】一実施形態に係る、図３の噴射器モジュールアセンブリの底面図である。
【図５】一実施形態に係る、ラジカル噴射器の斜視図である。
【図６】一実施形態に係る、原料噴射器の斜視図である。
【図７Ａ】一実施形態に係る、堆積モードで動作している噴射器モジュールアセンブリの断面図である。
【図７Ｂ】一実施形態に係る、洗浄モードで動作している図７Ａの噴射器モジュールアセンブリの断面図である。
【図８Ａ】一実施形態に係る、堆積モードで動作している噴射器モジュールアセンブリの断面図である。
【図８Ｂ】一実施形態に係る、洗浄モードで動作している図８Ａの噴射器モジュールアセンブリの断面図である。
【図９Ａ】一実施形態に従って、噴射器モジュールアセンブリを用いて層を堆積させ、層を堆積させた後に噴射器モジュールアセンブリを洗浄する工程を示すフローチャートである。
【図９Ｂ】別の実施形態に係る、噴射器モジュールアセンブリを用いて層を堆積させ、層を堆積させた後に噴射器モジュールアセンブリを洗浄する工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施形態は、本明細書において、添付図面を参照して説明される。しかしながら、本明細書に開示されている原理は、多くの異なる形態で実施され得るものであり、本明細書で述べられている実施形態に限定されるものとして解釈されるべきではない。説明において、周知の特徴および技術の詳細は、実施形態の特徴を不必要に不明瞭にすることを回避するために省略される場合がある。
【００２０】
図面において、図面中の同じ参照符号は、同じ要素を示している。図面中の形状、サイズ、および領域などは、明確にするために誇張されている場合がある。
【００２１】
実施形態は、２つのモード（堆積モードおよび洗浄モード）で動作する堆積装置に関する。堆積モードでは、モジュール噴射器が、基板上に材料の層を堆積させるために基板上に材料を噴射する。洗浄モードでは、堆積装置が、分解することなく、洗浄化学種（ｃｌｅａｎｉｎｇ  ｓｐｅｃｉｅｓ）（本明細書では「洗浄ガス」とも呼ばれる）を噴射することによって洗浄される。噴射器モジュールアセンブリは、洗浄モードにおいて、反応前駆体を除去するために排気部を介して洗浄ガスを噴射し、原料前駆体を除去するために排気部から別の排気部に洗浄ガスを送ることによって洗浄され得る。あるいは、噴射器モジュールアセンブリは、洗浄モードにおいて、原料前駆体を噴射するための噴射器と反応前駆体を噴射するための別の噴射器との間の通路に洗浄ガスを噴射し、排気部の１つに洗浄ガスを送ることによって洗浄される。分解することなく堆積装置の洗浄を実行することによって、堆積装置を洗浄する時間を低減することができ、堆積効率を改善することができる。
【００２２】
本明細書で説明されているように、堆積装置は、基板に対して堆積工程を実行する。堆積工程は、数ある中でも、原子層堆積（ＡＬＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、および分子層堆積（ＭＬＤ：ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｌａｙｅｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を含む。
【００２３】
本明細書で説明されている堆積モードは、堆積装置が１種類以上のガスを噴射することによって基板上に材料の層を噴射する動作モードを意味する。
【００２４】
本明細書で説明されている洗浄モードは、堆積装置が洗浄ガスを噴射することによって洗浄される動作モードを意味する。
【００２５】
図１は、一実施形態に係る、直線堆積装置１００の概略断面図である。図２は、一実施形態に係る、直線堆積装置１００（説明を容易にするためにチャンバ壁を有さない）の斜視図である。直線堆積装置１００は、他の構成要素の中でも、支柱１１８、処理チャンバ１１０、および噴射器モジュールアセンブリ（ＩＭＡ：ｉｎｊｅｃｔｏｒ  ｍｏｄｕｌｅ  ａｓｓｅｍｂｌｙ）１３６を含んでもよい。ＩＭＡ１３６は、前駆体噴射器またはラジカル噴射器の１つ以上を含んでもよい。噴射器のそれぞれは、原料前駆体（本明細書では「原料ガス」、「前駆体」、または「前駆体ガス」とも呼ばれ得る）、反応前駆体（本明細書では「反応ガス」、「反応物」、または「ラジカル」とも呼ばれ得る）パージガス、またはこれらの材料の組み合わせを基板１２０上に噴射する。原料前駆体および／または反応前駆体は、ガス混合物のラジカルであってもよい。
【００２６】
壁によって囲まれている処理チャンバは、汚染物質が堆積工程に影響を及ぼすことを防止するために真空状態に保たれてもよい。処理チャンバ１１０は、基板１２０を受けるサセプタ１２８を含む。サセプタ１２８は、摺動するように支持板１２４上に配置されている。支持板１２４は、基板１２０の温度を制御するために温度コントローラ（例えば、加熱器または冷却器）を含んでもよい。また、直線堆積装置１００は、サセプタ１２８上に基板１２０を載せることまたはサセプタ１２８から基板１２０を降ろすことを容易にするリフトピン（図示せず）を含んでもよい。
【００２７】
一実施形態において、サセプタ１２８は、延在棒１３８であって、その上に形成されたねじを有する延在棒１３８にわたって移動するブラケット２１０に固定されている。ブラケット２１０は、延在棒１３８を受け入れるその孔の中に形成された対応するねじを有する。延在棒１３８は、モータ１１４のスピンドルに固定され、この結果、延在棒１３８は、モータ１１４のスピンドルが回転するのに合わせて回転する。延在棒１３８の回転は、ブラケット２１０（したがって、サセプタ１２８）を支持板１２４上で直線移動させる。モータ１１４の速度および回転方向を制御することによって、サセプタ１２８の直線移動の速度および方向が制御され得る。モータ１１４および延在棒１３８の使用は、サセプタ１２８を移動させるための機構の例に過ぎない。サセプタ１２８を移動させる様々な他の方法（例えば、サセプタ１２８の底部、上部、または側部におけるギヤおよびピニオンの使用）が実施されてもよい。さらに、サセプタ１２８を移動させる代わりに、サセプタ１２８は、静止したままであってもよく、ＩＭＡ１３６が移動されてもよい。
【００２８】
図３は、一実施形態に係る、前駆体噴射器３０４（本明細書では「原料噴射器３０４」とも呼ばれる）およびラジカル噴射器３０２（本明細書では「反応物噴射器３０２」または「プラズマ噴射器３０２」とも呼ばれる）が取り付けられているＩＭＡ１３６の斜視図である。ＩＭＡ１３６は、本体３１２および本体３１２の１つの端部に取り付けられた端部板３１４を含む。端部板３１４および本体３１２は、例えばねじによって固定されてもよい。
【００２９】
本体３１２には、前駆体噴射器３０４およびラジカル噴射器３０２を受け入れるための排気部８４０および８４５が形成されている。前駆体噴射器３０４およびラジカル噴射器３０２は、例えばねじを用いて本体３１２の排気部８４０および８４５に取り付けられてもよい。前駆体噴射器３０４およびラジカル噴射器３０２は、交換のために本体３１２から取り外され得る。ＩＭＡ１３６をモジュール化することによって、前駆体噴射器３０４またはラジカル噴射器３０２の一部のみが、残りの前駆体噴射器３０４またはラジカル噴射器３０２および本体３１２はそのままで、交換のためにＩＭＡ１３６から取り外され得る。
【００３０】
ＩＭＡ１３６は、Ｗｍの幅およびＬｍの長さを有する。排気部８４０および８４５のそれぞれは、ＩＭＡ１３６の幅Ｗｍに沿って延在する。排気部８４０および８４５のそれぞれは、本体３１２の底面から本体３１２の上面まで延在する。取り付けられているとき、底部の各噴射口を介して、前駆体噴射器３０４は、原料前駆体を噴射し、ラジカル噴射器３０２は、反応前駆体を噴射する。堆積モードにおいて、矢印３１８によって示されているように、上部を介して、原料排気部８４０（本明細書では「前駆体排気部８４０」とも呼ばれる）は、余分な原料前駆体を排出し、反応物排気部８４５（本明細書では「ラジカル排気部８４５」、「プラズマ排気部８４５」、または「プラズマラジカル排気部８４５」とも呼ばれる）は、余分な反応前駆体を排出する。
【００３１】
図示のように、前駆体噴射器３０４およびラジカル噴射器３０２は、本体３１２に取り付けられている。図３の例において、前駆体噴射器３０４およびラジカル噴射器３０２は交互に配置されている。しかしながら、前駆体噴射器３０４およびラジカル噴射器３０２は、異なる方法で配置されてもよい。さらに、前駆体噴射器３０４またはラジカル噴射器３０２の一方のみが、本体３１２に取り付けられてもよい。基板１２０にＩＭＡ１３６の下方を通過させる（回転運動または直線運動のどちらかによって）ことによって、基板１２０の領域が、原子層堆積（ＡＬＤ）工程または他の堆積工程を用いて材料を堆積させるために異なるラジカルおよび前駆体に連続してさらされる。
【００３２】
図４は、一実施形態に係る、図３の噴射器モジュールアセンブリの底面図である。前駆体噴射器３０４は、基板１２０上に原料前駆体を噴射するために原料排気部８４０を介して露出されている。ラジカル噴射器３０２は、基板１２０上に反応前駆体を噴射するために反応物排気部８４５を介して露出されている。ＩＭＡ１３６または基板１２０を移動させることによって、原料前駆体および反応前駆体は、層を堆積させるために基板１２０の領域上に連続して噴射されてもよい。
【００３３】
また、本体３１２には、例えばパージガスまたは不活性ガス（例えば、アルゴン）を基板１２０上に噴射するためのスリット４２２が形成されている。スリット４２２は、本体３１２の前端、本体３１２の後端、および原料排気部８４０と反応物排気部８４５との間に形成されている。スリット４２２は、堆積モードにおいて原料前駆体が反応物排気部８４５に流入することおよび反応前駆体が原料排気部８４０に流入することを防止するために不活性ガス（本明細書では「分離ガス」とも呼ばれる）を噴射する分離ガス噴射器の一部を形成している。これにより、原料排気部８４０または反応物排気部８４５における層の形成が防止され得る。
【００３４】
しかしながら、ＩＭＡ１３６または基板１２０が移動されるときに、余分な反応前駆体が、原料排気部８４０に侵入するか、あるいは、原料前駆体が、反応物排気部８４５に侵入し、ＩＭＡ１３６上に、寄生層４７０（例えば、ＴｉＯ２、ＳｉＯ２）が形成される場合がある。一般に、プラズマによって生成される反応前駆体は、原料前駆体よりも軽く、ラジカル排気部８４５を介して排出される傾向にある。一方、原料前駆体は、反応前駆体よりも重い場合があり、したがって、原料排気部８４０に残っている原料前駆体は、反応前駆体と反応して、原料排気部８４０に寄生層４７０を形成し得る。
【００３５】
図５は、一実施形態に係る、ラジカル噴射器３０２の斜視図である。ラジカル噴射器３０２は、ラジカル噴射器３０２内に形成されたチャンバ内にプラズマを生成することにより、ガスまたは混合物を用いてラジカルを生成する。ラジカル噴射器３０２は、他の部分の中でも、細長い本体５２０、細長い本体５２０の一方の端部にある突出脚５４０、および細長い本体５２０の他方の端部にある端部ブロック５１０を含んでもよい。細長い本体５２０は、噴射口５３０を含み、また、細長い本体５２０には、図７Ａを参照して以下で詳細に説明されるように、ガス通路８２０、反応チャンバ８２６、およびラジカルチャンバ８２４（本明細書では「プラズマチャンバ８２４」または「プラズマラジカルチャンバ８２４」とも呼ばれる）が形成されている。
【００３６】
突出脚５４０は、ラジカル噴射器３０２の長さに沿って延在する。組み立てるとき、突出脚５４０は、端部板３１４に形成された支持孔に挿入される。突出脚５４０の形状は、例えば、円筒形である。
【００３７】
端部ブロック５１０は、ラジカル噴射器３０２を本体３１２に固定するために使用される。この目的のために、端部ブロック５１０は、ねじを受け入れるためのねじ孔５１２を含む。また、電力線が、細長い本体５２０内にプラズマを生成するための電気信号を供給するために端部ブロック５１０に接続される。また、ラジカルを生成するためのガスまたは混合物が、端部ブロック５１０を介してラジカル噴射器３０２内に噴射される。
【００３８】
図６は、一実施形態に係る、前駆体噴射器３０４の斜視図である。前駆体噴射器３０４は、前駆体噴射器３０４がラジカルを生成せず、噴射口６３０を介して基板１２０上にガスまたは混合物を噴射するに過ぎない点でラジカル噴射器３０２と異なる。ラジカル噴射器３０２と同様に、前駆体噴射器３０４は、突出脚６４０、細長い本体６２０、および端部ブロック６１０を含む。細長い本体６２０は、噴射口６３０を含む。細長い本体６２０には、図７Ａを参照して以下で詳細に説明されるように、ガス通路８３０および反応チャンバ８３６が形成されている。寄生層は、ラジカル噴射器３０２の細長い本体５２０よりも前駆体噴射器３０４の細長い本体６２０上に堆積する傾向にあり、したがって、前駆体噴射器３０４は、より頻繁に洗浄する必要があり得る。
【００３９】
突出脚６４０および端部ブロック６１０の構造および機能は、端部ブロック６１０に電力線が接続されない点を除いて、突出脚５４０および端部ブロック５１０と略同じであり、したがって、突出脚６４０および端部ブロック６１０の詳細な説明は、簡潔にするために本明細書では省略される。
【００４０】
図７Ａは、一実施形態に係る、堆積モードで動作している、前駆体噴射器３０４およびラジカル噴射器３０２が取り付けられたＩＭＡ１３６の断面図である。本体３１２は、底面８１３から上面８１１まで延在する壁８６２を含む。原料排気部８４０および反応物排気部８４５は、ラジカル噴射器３０２および前駆体噴射器３０４を収容するように壁８６２間に形成されている。
【００４１】
ラジカル噴射器３０２には、細長い本体５２０の長さに沿って延在するガス通路８２０が形成されている。ガスは、ガス孔８２２を介してガス通路８２０からラジカルチャンバ８２４内に噴射される。ラジカルチャンバ８２４は、同軸の容量結合プラズマ（ＣＣＰ）リアクタであってもよい。ラジカルチャンバ８２４内では、ラジカルが、電極８５２とラジカルチャンバ８２４の内面との間にプラズマを生成することによって形成される。生成されたラジカルは、スリット８１０（例えば１ｍｍ〜５ｍｍの幅を有する）を介して反応チャンバ８２６に移され、そこから、ラジカルは、サセプタ１２８上の基板１２０上に噴射される。
【００４２】
前駆体噴射器３０４には、細長い本体６２０の長さに沿って延在するガス通路８３０が形成されている。前駆体ガスは、ガス孔８３４を介してガス通路８３０から、細長い本体６２０に形成された反応チャンバ８３６内に噴射される。
【００４３】
分離ガス噴射器８６０は、本体３１２の壁８６２内に形成されている。分離ガス噴射器８６０は、ガス通路８４４およびスリット４２２を含む。堆積モードにおいて、洗浄ガス（またはパージガス）は、ガス通路８４４およびスリット４２２とガス通路８４４との間のガス孔８４８を介してスリット４２２に供給される。分離ガスは、原料排気部８４０と反応物排気部８４５との間の壁８６２の底部の下方の通路８６８に噴射される。
【００４４】
余分なラジカル（または不活性状態に逆戻りしたガス）およびスリット４２２によって噴射されたパージガスの一部は、堆積モードにおいて、原料噴射器３０４を囲む壁８６２間に形成された反応物排気部８４５を介して排出される。同様に、余分な前駆体およびパージガスの一部は、堆積モードにおいて、ラジカル噴射器３０２を囲む壁８６２間に形成された原料排気部８４０を介して排出される。
【００４５】
一実施形態において、余分なラジカル、パージガス、および前駆体は、ＩＭＡ１３６から外に排出される。この構成では、堆積モードにおいて、余分な原料前駆体は、原料排気部８４０を介して排出され、余分な反応前駆体は、反応物排気部８４５を介して排出され、分離ガスは、隣り合う原料排気部８４０および反応物排気部８４５の両方を介して排出される。
【００４６】
図７Ｂは、一実施形態に係る、洗浄モードで動作している、前駆体噴射器３０４およびラジカル噴射器３０２が取り付けられたＩＭＡ１３６の断面図である。図７ＢのＩＭＡ１３６の構造は、図７ＡのＩＭＡ１３６と同様であり、したがって、その詳細は、簡潔にするために省略される。洗浄モードにおいて、基板１２０は取り除かれてもよいし、あるいは、基板１２０は、洗浄目的で使用される基板１２５に置き換えられてもよい。洗浄モードでは、堆積モードとは異なる材料が噴射され、異なる圧力が排気部に加えられる。
【００４７】
一実施形態において、リモートプラズマ源が、反応物排気部８４５に結合され、洗浄モードにおいて反応物排気部８４５を介して洗浄ガスを噴射する。例えば、ＡＳＴＲＯＮ（登録商標）ｉＡＸ７６７０（ＭＫＳインスツルメンツ（ＭＫＳ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）（米国（ＵＳＡ）のマサチューセッツ州（ＭＡ）のアンドーバー（Ａｎｄｏｖｅｒ）にある）から入手可能な）が、リモートプラズマ源として使用される。洗浄ガス（例えば、解離フッ素種（ｄｉｓｓｏｃｉａｔｅｄ  ｆｌｕｏｒｉｎｅ  ｓｐｅｃｉｅｓ）（ＮＦ３に由来するＦ＊など））は、通路８６８を介して原料排気部８４０に送られ、ＩＭＡ１３６から排出される。反応物排気部８４５から原料排気部８４０に送られる間に、洗浄ガスは、ＩＭＡから望ましくない堆積物（寄生層４７０など）を除去する。原料排気部８４０に送られる洗浄ガスは、その経路の途中で寄生層４７０と反応し、ＩＭＡ１３６から寄生層４７０を除去する。
【００４８】
別の実施形態では、洗浄モードにおいて、リモートプラズマ源は、原料排気部８４０に洗浄ガスを噴射し、隣の反応物排気部８４５を介して、除去される材料と共に洗浄ガスを排出する。例えば、リモートプラズマ源は、洗浄モードにおいて、外向きの圧力を原料排気部８４０に加え、内向きの圧力を反応物排気部８４５に加える。この構成において、洗浄ガスは、通路８６８を介して原料排気部８４０から隣の反応物排気部８４５に送られる。
【００４９】
リモートプラズマ源によって生成される洗浄ガスは、Ｆ＊またはＣｌ＊のラジカルを含んでもよい。洗浄ガスは、マイクロ波装置または誘導結合プラズマ装置を用いてプラズマを発生させて、フッ素含有ガス（例えば、ＮＦ３、Ｆ２、もしくはＳＦ６）または塩素含有ガス（例えば、ＣｌＦ３またはＣｌ２）を含む混合ガスをこのプラズマにさらすことによって生成されてもよい。例えば、混合ガスは、１０〜６０％のＮＦ３および４０〜９０％のＡｒを含んでもよい。
【００５０】
反応物噴射器３０２は、洗浄モードの洗浄効率を改善するために反応物排気部８４５にアルゴンプラズマを生成してもよい。反応物噴射器３０２は、反応物排気部８４５にアルゴンプラズマを噴射し、アルゴンプラズマは、洗浄ガスのラジカル（Ｆ＊またはＣｌ＊）に接触する。ペニングイオン化によって、さらなるプラズマが生成されてもよいし、または、ラジカルが、ラジカル噴射器３０２の反応チャンバ８２６の近くに再生成されてもよい。生成されるさらなるプラズマが、さらなるラジカルを生成してもよく、または、反応チャンバ８２６の近くに再生成されたラジカルは、原料排気部８４０に送られ、ＩＭＡ１３６上の寄生層と反応する。このようして、洗浄効率が改善され得る。
【００５１】
原料噴射器３０４は、洗浄モードにおいて、洗浄ガスが原料噴射器３０４に流入することを防止するために分離ガス（例えば、Ａｒ）を噴射する。同様に、分離ガス噴射器８６０は、洗浄モードにおいて、洗浄ガスが分離ガス噴射器８６０に流入することを防止するために分離ガスを噴射する。
【００５２】
図８Ａは、一実施形態に係る、堆積モードで動作している噴射器モジュールアセンブリの断面図である。図８ＡのＩＭＡ１３６の構造は、図８Ａの分離ガス噴射器８６５が、洗浄モードにおいてプラズマを生成するために電極８４２およびラジカルチャンバ８４６（本明細書では「プラズマチャンバ８４６」または「プラズマラジカルチャンバ８４６」とも呼ばれる）を含む点を除いて、図７ＡのＩＭＡ１３６と同様であり、したがって、その詳細な説明は、簡潔にするために省略される。堆積モードにおいて、分離ガス噴射器８６５は、プラズマを生成せずに分離ガス（例えば、Ａｒ）を通路８６８に噴射する。したがって、堆積モードにおける８ＡのＩＭＡ１３６の動作は、図７Ａを参照して上で説明したＩＭＡ１３６の動作と同じであり、したがって、図８ＡのＩＭＡ１３６の動作の詳細な説明は、簡潔にするために本明細書では省略される。
【００５３】
図８Ｂは、一実施形態に係る、洗浄モードで動作している図８Ａの噴射器モジュールアセンブリ１３６の断面図である。図８ＢのＩＭＡ１３６の構造は、図８ＡのＩＭＡ１３６の構造と同じであり、したがって、その詳細は、簡潔にするために省略される。
【００５４】
洗浄モードにおいて、分離ガス噴射器８６５は、ラジカルチャンバ８４６内に洗浄ガスを生成する。洗浄原料ガスは、フッ素含有ガス（例えば、ＮＦ３、Ｆ２、もしくはＳＦ６）または塩素含有ガス（例えば、ＣｌＦ３、Ｃｌ２）を含んでもよい。ラジカルチャンバ８４６内では、例えばＦ＊またはＣｌ＊のラジカルを含む洗浄ガスが、電極８４２とラジカルチャンバ８４６の内面との間にプラズマを発生させることによって生成される。洗浄ガスとして生成されたラジカルは、通路８５８を介してスリット４２２に移され、そこから、ラジカルは、通路８６８に噴射される。
【００５５】
一実施形態において、余分なラジカル、パージガス、および前駆体は、ＩＭＡ１３６に結合された真空源（図示せず）を用いて排出される。真空源は、原料排気部８４０および反応物排気部８４５の上部に接続されてもよい。真空源は、洗浄モードにおいて原料排気部８４０を介して、除去される材料と共に洗浄ガスを排出する。一実施形態において、真空源は、洗浄モードにおいて、外向きの圧力７２５を原料排気部８４０に加え、外向きの圧力７７５を反応物排気部８４５に加える。一実施形態において、反応物排気部８４５に加えられる外向きの圧力７７５は、原料排気部８４０に加えられる外向きの圧力７２５よりも低い。外向きの圧力７７５は、反応物排気部８４５を部分的に閉鎖するか、またはより低い圧力を反応物排気部８４５に加えるように真空源を制御することによって低くされてもよい。この構成において、洗浄ガスは、通路８６８を介して分離ガス噴射器８６５から隣の原料排気部８４０に送られる。原料排気部８４０に送られる洗浄ガスは、原料排気部８４０に堆積した寄生層と反応し、洗浄ガスおよび寄生層の材料が化合した化学物質は、原料排気部８４０を介してＩＭＡ１３６から外に除去され得る。
【００５６】
他の実施形態において、真空源は、洗浄モードにおいて反応物排気部８４５を介して、除去される材料と共に洗浄ガスを排出する。反応物排気部８４５に加えられる外向きの圧力７７５は、原料排気部８４０に加えられる外向きの圧力７２５よりも高い。この場合、外向きの圧力７２５は、原料排気部８４０を部分的に閉鎖するか、またはより低い圧力を原料排気部８４０に加えるように真空源を制御することによって低くされてもよい。この構成において、洗浄ガスは、通路８６８を介して分離ガス噴射器８６５から隣の反応物排気部８４５に送られる。
【００５７】
反応物噴射器３０２は、洗浄モードにおいて、洗浄ガスが反応物噴射器３０２に流入することを防止するために分離ガス（例えば、Ａｒ）を噴射する。反応物噴射器３０２から噴射される分離ガスの一部は、通路８６８を介して隣の原料排気部８４０に送られ、分離ガスの一部は、反応物排気部８４５を介してＩＭＡ１３６から外に排出される。洗浄モードにおいて反応物噴射器３０２によって分離ガス（例えば、Ａｒ）を噴射することにより、洗浄ガスは、反応物噴射器３０２に流入しなくなる。したがって、ラジカルチャンバ８２４または電極８５２が洗浄ガスと接触することに起因する、ラジカルチャンバ８２４または電極８５２の損傷または特性の変化が防止され得る。
【００５８】
原料噴射器３０４は、洗浄モードにおいて、洗浄ガスが原料噴射器３０４に流入することを防止するために分離ガス（例えば、Ａｒ）を噴射する。原料噴射器３０４によって噴射される分離ガスおよび反応物噴射器３０２によって噴射されるさらなる分離ガスは、原料排気部８４０および反応物排気部８４５を介してＩＭＡ１３６から外に排出される。
【００５９】
好適には、図７Ａ〜図８Ｂに開示されているＩＭＡ１３６は、分解することなくその組み立てられた形態で洗浄され得る。したがって、ＩＭＡ１３６を洗浄する時間が低減され、この結果、ＩＭＡ１３６が堆積工程のために使用され得る時間の量が増加され得る。
【００６０】
図９Ａは、一実施形態に従って、図７Ａおよび図７ＢのＩＭＡ１３６を用いて層を堆積させ、層を堆積させた後にＩＭＡ１３６を洗浄する工程を示すフローチャートである。堆積モードにおいて、原料ガスが、原料噴射器によって基板上に噴射される（９１０）。堆積モードにおいて、基板上に原料ガスを噴射した後に残っている原料ガスが、原料排気部を介して排出される（９２０）。
【００６１】
次に、原料ガスにさらされた基板の部分が、反応物噴射器の下方に移動されてもよい。反応物噴射器の下方では、基板のその部分に、反応ガスが噴射される（９３０）。堆積モードにおいて、基板上に反応ガスを噴射した後に残っている反応ガスが、反応物排気部を介して排出される（９４０）。
【００６２】
堆積モードにおいて、分離ガスが、原料排気部の原料ガスと反応物排気部の反応ガスが互いに混ざらないようにこれらを分離するために分離ガス噴射器によって噴射される（９５０）。
【００６３】
洗浄モードにおいて、洗浄ガスが、原料排気部および反応物排気部の一方を介して噴射される（９６０）。洗浄ガスは、例えばリモートプラズマ源によって噴射されてもよい。洗浄ガスが、原料排気部および反応物排気部の他方に送られる（９７０）。洗浄ガスは、原料排気部および反応物排気部の他方に堆積した寄生層と反応し、洗浄ガスおよび寄生層の材料が化合した化学物質が、ＩＭＡ１３６から排出される。
【００６４】
図９Ｂは、一実施形態に従って、図８Ａおよび図８ＢのＩＭＡ１３６を用いて層を堆積させ、層を堆積させた後にＩＭＡ１３６を洗浄する工程を示すフローチャートである。堆積モードにおいて、原料ガスが、原料噴射器によって基板上に噴射される（９１０）。堆積モードにおいて、基板上に原料ガスを噴射した後に残っている原料ガスが、原料排気部を介して排出される（９２０）。
【００６５】
次に、原料ガスにさらされた基板の部分が、反応物噴射器の下方に移動されてもよい。反応物噴射器の下方では、基板のその部分に、反応ガスが噴射される（９３０）。堆積モードにおいて、基板上に反応ガスを噴射した後に残っている反応ガスが、反応物排気部を介して排出される（９４０）。
【００６６】
堆積モードにおいて、分離ガスが、原料排気部の原料ガスと反応物排気部の反応ガスが互いに混ざらないようにこれらを分離するために分離ガス噴射器によって噴射される（９５０）。
【００６７】
洗浄モードにおいて、洗浄ガスが、分離ガス噴射器によって噴射される（９６５）。洗浄ガスが、原料排気部および反応物排気部の一方に送られる（９７５）。洗浄ガスは、原料排気部および反応物排気部の圧力を制御することによって原料排気部および反応物排気部の一方に送られてもよい。洗浄ガスは、原料排気部および反応物排気部の一方の寄生層と反応し、洗浄ガスおよび寄生層の材料が化合した化学物質が、ＩＭＡ１３６から排出される。
【００６８】
洗浄動作は、ＡＬＤによって層を堆積させるための堆積装置に関して説明されているが、開示されている原理は、化学蒸着（ＣＶＤ）および分子層堆積（ＭＬＤ）などの他の堆積工程のために使用される堆積装置に関する、洗浄の動作または方法にも適用され得る。
【００６９】
特定の実施形態および用途が示され、説明されているが、開示されている実施形態は、本明細書に開示されているまさにその構成および構成要素に限定されない。様々な修正例、変更例、および変形例が、本明細書に開示されている方法および装置の配置、動作、および詳細に関して作られ得る。
【図１】
2017509787.tif 000003
【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７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【国際調査報告】
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