(57)【要約】縦型の原子層堆積（ＡＬＤ）カートリッジの中央部で上から下まで続く縦方向の通路に沿って、前記カートリッジを通る前駆体蒸気の流れを形成することと：回転させるとき、前記縦方向の通路から前記カートリッジの側壁へと拡がるように設けられる螺旋状の領域によって、ＡＬＤ処理される粒子材料を前記カートリッジ内で上方に移動させること、及び、ＡＬＤ処理の最中に前記粒子材料を循環させるべく、前記縦方向の通路に沿って前記粒子材料を下方に移動させることと；を含む、装置及び方法。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
縦型の原子層堆積（ＡＬＤ）カートリッジの中央部で上から下まで続く縦方向の通路に沿って、前記カートリッジを通る前駆体蒸気の流れを形成することと；
回転させるとき、前記縦方向の通路から前記カートリッジの側壁へと拡がるように設けられる螺旋状の領域によって、ＡＬＤ処理される粒子材料を前記カートリッジ内で上方に移動させること、及び、ＡＬＤ処理の最中に前記粒子材料を循環させるべく、前記縦方向の通路に沿って前記粒子材料を下方に移動させることと；
を含む、方法。
【請求項２】
前記粒子材料を、回転運動及び揺動運動の組み合わせによって上方に移動することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記組み合わせは、持ち上げることと、回転させることと、下げることとからなる連続的な動きである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
回転運動、または、回転・揺動運動は、ガス排出ラインを通じて前記カートリッジに伝達される、請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記粒子材料を、前記カートリッジ内で、時間的に隔てられた前駆体パルスに曝し、逐次的な自己飽和性表面反応により、前記粒子材料の表面に材料を堆積させる、請求項１から４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
側壁で画定される空洞を有する、回転可能な縦型の原子層堆積（ＡＬＤ）カートリッジと；
前記カートリッジを上から下まで前駆体蒸気が流れることを可能にすべく、前記カートリッジの中央部に設けられる縦型の通路であって、前記カートリッジ内を実質的に上から下まで縦方向に伸びる通路と；
前記空洞内において、前記縦方向の通路から前記側壁へと拡がるように設けられる螺旋状の領域と；
を備え、ＡＬＤ処理される粒子材料を前記カートリッジ内で回転によって上方に移動させると共に、ＡＬＤ処理の最中に前記粒子材料を循環させるべく、前記縦方向の通路に沿って前記粒子材料を下方に移動させるように構成される、装置。
【請求項７】
前記粒子材料を、回転運動及び揺動運動の組み合わせによって上方に移動させるように構成される、請求項５に記載の装置。
【請求項８】
前記組み合わせは、持ち上げることと、回転させることと、下げることとからなる連続的な動きである、請求項６に記載の装置。
【請求項９】
前記カートリッジを収容すると共に、前記カートリッジに前駆体蒸気の供給をもたらす反応室を備える、請求項５から７のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記カートリッジを収容する反応室の外側に配され、前記カートリッジに接続される、回転部及び揺動部を備える、請求項５から８のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記回転部及び／又は前記揺動部は、排出ラインの中に取り付けられる、請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には堆積反応装置に関する。より具体的には、本発明は、逐次的な自己飽和性表面反応により、材料を表面に堆積させる原子層堆積反応装置に関する。
【発明の背景】
【０００２】
原子層エピタキシー（ＡＬＥ）法は、１９７０年代初頭にツオモ・サントラ博士によって発明された。この方法は、原子層堆積法（ＡＬＤ）という別名で総称され、今日ではＡＬＥに代わり、こちらが使われている。ＡＬＤは、少なくとも２種類の反応性前駆体種を少なくとも１つの基板に逐次的に導入することに基づく、特殊な化学的堆積法である。
【０００３】
ＡＬＤによって成長した薄膜は緻密でピンホールがなく、かつ均一の厚さを有する。例えば、ＴＭＡとしても知られるトリメチルアルミニウム(CH3)3Alと水から、２５０−３００℃で熱ＡＬＤにより酸化アルミニウムを成長させた実験において、基板ウェーハ上の不均一性はわずか１％程度であった。
【０００４】
ＡＬＤ技術が有望視されている分野の一つは、小さな粒子のコーティングである。粒子に薄いコーティングを施すことにより、粒子のバルク特性を保持したまま、粒子の表面特性を変化させることは、価値のあることであろう。
【摘要】
【０００５】
本発明の第１の例示的側面によれば、
縦型の原子層堆積（ＡＬＤ）カートリッジの中央部で上から下まで続く縦方向の通路に沿って、前記カートリッジを通る前駆体蒸気の流れを形成することと；
回転させるとき、前記縦方向の通路から前記カートリッジの側壁へと拡がるように設けられる螺旋状の領域によって、ＡＬＤ処理される粒子材料を前記カートリッジ内で上方に移動させること、及び、ＡＬＤ処理の最中に前記粒子材料を循環させるべく、前記縦方向の通路に沿って前記粒子材料を下方に移動させることと；
を含む方法が提供される。
【０００６】
前記粒子材料はパウダー状の物質や、もっと粗い物質であってもよい。例えば、ダイヤモンド等であってもよい。前記カートリッジは円形の断面を有していてもよい。ある例示的実施形態において、前記カートリッジは円柱状の形状を有する。別の例示的実施形態においては、例えば、上下逆にされた三角フラスコの形状を有する。
【０００７】
ある例示的実施形態において、前記縦方向の通路は側壁を有する。別の実施形態においては、前記縦方向の通路は側壁を有さない。後者のタイプの実施形態において、前記縦方向の通路の横方向の拡がりは、前記螺旋状の領域が始まる位置までの空間となる。（当該位置は、仮想的な側壁と考えられてもよい。または、仮想的な外郭と考えられてもよい。）ある実施形態において、前記螺旋状の領域は、前記縦方向の通路の側壁（または仮想的な側壁）から、前記カートリッジの側壁まで拡がっている。
【０００８】
ある例示的実施形態において、前記螺旋状の領域は、一つ又は複数のネジ山部を有する。ある例示的実施形態において、ネジ山部は、（空洞）カートリッジの内部に巻かれたような構造を呈し、縦方向の通路の周囲をカートリッジの上方に斜めに進む通路を形成する。ある実施形態において、ネジ山部は、尾根のような形状を有する。ある実施形態において、ネジ山部は、棚のような形状を有する。ある実施形態において、ネジ山部は、湾曲した棚のような形状を有する。ある実施形態において、ネジ山部は、湾曲した突出部のような形状を有する。ある実施形態において、この突出部は、前記カートリッジの側壁から前記縦方向の通路の方へ突出するように設けられてもよい。ある実施形態において、この突出部は、（存在する場合は）前記縦方向の通路から前記カートリッジの側壁の方へ突出するように設けられてもよい。ある実施形態において、ネジ山部は、前記縦方向の通路と前記カートリッジの側壁との間の湾曲した棚のような形状を有し、（存在する場合は）前記縦方向の通路と前記カートリッジの側壁との両方に接触している。
【０００９】
前記カートリッジの下部には、ネジ山開始部が存在してもよい。前記カートリッジの上部には、ネジ山終了部が存在してもよい。ネジ山部は、側壁上の螺旋として、下から上まで延びていてもよい。ネジ山部は、螺旋構造であることができる。ネジ山部は、一つ又は複数のネジ山支持部に取り付けられたものであることができるカートリッジの側壁の内面、及び／又は、（存在する場合は）縦方向の通路の側壁の外面は、ネジ山支持部として用いられることができる。
【００１０】
前記螺旋状の領域は、二つ以上のネジ山部を有してもよい。実施形態によっては、前記螺旋状の領域は、一つの開始部を有する場合もあれば、二つの開始部を有する場合もあり、それ以上の開始部を有する場合もある。ｌ実施形態によっては、ネジ山構造は、カートリッジ側壁に向かって傾斜している場合もあれば、縦方向の通路の側壁に向かって傾斜している場合もある。平坦な場合もある。いずれの場合も、ネジ山構造は、実施例によって、側壁に直接取り付けられている場合もあれば、側壁とは異なる支持部に取り付けられている場合もある。
【００１１】
ある例示的実施形態において、前記方法は、カートリッジの全体を回転させることを含む。ある例示的実施形態において、前記方法は、カートリッジの一部分のみを回転させることを含む。ある実施形態においては、前記カートリッジ内の前記螺旋状の領域とその支持部のみが回転させられる。このように、ある例示的実施形態においては、前記縦方向の通路の側壁とネジ山構造のみが回転させられ、前記カートリッジの側壁は静止したままにされる。別の例示的実施形態においては、前記カートリッジの側壁とネジ山構造のみが回転させられ、前記縦方向の通路の側壁は静止したままにされる。別の例示的実施形態においては、ネジ山構造は、前記縦方向の通路の側壁及び前記カートリッジの側壁以外の支持部によって支持される。このような実施形態においては、ネジ山構造及びその支持部が回転させられるものの、前記縦方向の通路の側壁（存在すれば）及び前記カートリッジの側壁は静止したままとされる。
【００１２】
ある例示的実施形態において、前記方法は、前記粒子材料を、回転運動及び揺動運動の組み合わせによって上方に移動することを含む。上述の、回転運動のみの実施形態と同様の特徴が、回転・揺動運動の組み合わせを含む実施形態にも適用されうる。従って、前記カートリッジの全体が回転・揺動させられる実施形態もあれば、前記カートリッジの一部のみが回転・揺動させられる実施形態もある。
【００１３】
ある例示的実施形態において、前記組み合わせは、持ち上げることと、回転させることと、下げることとからなる連続的な動きである。これも、前記カートリッジ全体に印加される実施形態もあれば、前記カートリッジの一部のみに印加される実施形態もある。上述の、回転運動のみの実施形態と同様の特徴が、回転・揺動運動の組み合わせを含む実施形態にも適用されうる。
【００１４】
ある例示的実施形態において、前記カートリッジは、その頂部に第１の粒子フィルタを備えると共に、その底部に第２の粒子フィルタを備える。第１の粒子フィルタは、前駆体蒸気及び不活性ガスが前記縦方向の通路に入ることを許すが、粒子材料が前記カートリッジから出て行くことは防ぐ。同様に、第２の粒子フィルタは、反応ガス及び不活性ガスが前記縦方向の通路（及びカートリッジ）を出て排出ラインの方へ行くことは許すが、粒子材料が前記カートリッジの外部に出て行くことは防ぐ。
【００１５】
ある例示的実施形態において、回転運動、または、回転・揺動運動は、ガス排出ラインを通じて前記カートリッジに伝達される。
【００１６】
ある例示的実施形態において、前記方法は、前記粒子材料を、前記カートリッジ内で、時間的に隔てられた前駆体パルスに曝し、逐次的な自己飽和性表面反応により、前記粒子材料の表面に材料を堆積させることを含む。
【００１７】
本発明の第２の例示的側面によれば、次のような装置が提供される。この装置は、
側壁で画定される空洞を有する、回転可能な縦型の原子層堆積（ＡＬＤ）カートリッジと；
前記カートリッジを上から下まで前駆体蒸気が流れることを可能にすべく、前記カートリッジの中央部に設けられる縦型の通路であって、前記カートリッジ内を実質的に上から下まで縦方向に伸びる通路と；
前記空洞内において、前記縦方向の通路から前記側壁へと拡がるように設けられる螺旋状の領域と；
を備え、ＡＬＤ処理される粒子材料を前記カートリッジ内で回転によって上方に移動させると共に、ＡＬＤ処理の最中に前記粒子材料を循環させるべく、前記縦方向の通路に沿って前記粒子材料を下方に移動させるように構成される。
【００１８】
ある例示的実施形態において、前記螺旋状の領域は、ネジ山状を呈する。
【００１９】
ある例示的実施形態において、前記装置は、前記粒子材料を、回転運動及び揺動運動の組み合わせによって上方に移動させるように構成される。
【００２０】
ある例示的実施形態において、前記組み合わせは、持ち上げることと、回転させることと、下げることとからなる連続的な動きである。
【００２１】
ある例示的実施形態において、前記装置は、前記カートリッジを収容すると共に、前記カートリッジに前駆体蒸気の供給をもたらす反応室を備える。ある例示的実施形態において、前記装置は、前記反応室を囲む真空室を備える。
【００２２】
ある例示的実施形態において、前記装置は、前記カートリッジを収容する反応室の外側に配されて、前記カートリッジに接続される、回転部を備える。ある例示的実施形態において、前記装置は、前記カートリッジを収容する反応室の外側に配されて、前記カートリッジに接続される、回転部及び揺動部を備える。
【００２３】
ある例示的実施形態において、前記回転部は排出ラインに取り付けられる。ある例示的実施形態において、前記揺動部は排出ラインに取り付けられる。ある例示的実施形態において、前記回転部及び前記揺動部は合体したモジュールであり、排出ラインに取り付けられる。ある例示的実施形態において、回転及び揺動は、単一の縦方向の伝達棒によって伝達される。ある例示的実施形態において、回転運動（または回転・揺動運動）は、ＡＬＤカートリッジの底面から伝達される。ある例示的実施形態において、回転運動（または回転・揺動運動）は、排出ラインのフィードスルーを通じて伝達される。ある例示的実施形態において、前記縦方向の伝達棒は、排出ライン内に配される。
【００２４】
以上、本発明の様々な側面や実施形態を示したが、これらは発明の範囲を限定するために提示されたものではない。上記の実施形態は、本発明の実施にあたり使用され得る特定の側面やステップを説明するために用いられたにすぎない。いくつかの実施形態は、本発明の特定の例示的側面を使ってのみ説明されるかもしれない。いくつかの実施形態は他の実施形態にも適用可能であることが理解されるべきである。該実施形態は適宜組み合わせ可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
以下、添付図面を参照しつつ本発明を以下に説明する。ただし説明される事項は例示に過ぎない。
【図１】本発明の一実施例に従うＡＬＤカートリッジの側面図である。
【図２】本発明の一実施例に従う、図１のＡＬＤカートリッジの上面図である。
【図３】本発明の一実施例に従う、図１の堆積カートリッジの内部における、粒子状物質の伝搬方向を描いたものである。
【図４】図３に描かれる実施形態の別の図示例である。
【図５】本発明の別の実施例に従うＡＬＤカートリッジの上面図である。
【図６】本発明の別の実施例に従うＡＬＤカートリッジの内部における、粒子状物質の伝搬方向を描いたものである。
【図７】本発明のある実施例に従うＡＬＤ装置の側面図である。
【図８】本発明のある実施例に従うＡＬＤカートリッジの側面図である。
【図９】ＡＬＤカートリッジ内の螺旋構造の様々な実施例を示す。
【図１０】ＡＬＤカートリッジ内の螺旋構造の様々な実施例を示す。
【図１１】ＡＬＤカートリッジ内の螺旋構造の様々な実施例を示す。
【詳細説明】
【００２６】
以下の記述において、原子層堆積（ＡＬＤ）技術は一例として用いられる。ＡＬＤ成長メカニズムの基本は当業者の知るところである。本特許出願の導入部にて説明されたように、ＡＬＤは、少なくとも２種類の反応性前駆体種を少なくとも１つの基板に逐次的に導入することに基づく、特殊な化学的堆積法である。反応室内で、時間的に分離した複数の前駆体パルスに基板を曝す。それによって、逐次的な自己飽和性表面反応により、材料が基板表面に堆積する。
【００２７】
基本的なＡＬＤ堆積サイクルは４つの逐次的工程、すなわち、パルスＡ、パージＡ、パルスＢ、およびパージＢ、から構成される。パルスＡは第一の前駆体蒸気から構成され、パルスＢは別の前駆体蒸気から構成される。パージＡおよびパージＢでは、反応空間からガス状の反応副産物や残留反応物分子をパージ（除去）するために、不活性ガスと真空ポンプが用いられる。堆積シーケンスは少なくとも１回の堆積サイクルにより構成される。所望の厚さの薄膜またはコーティングが生成されるまで堆積サイクルが繰り返されるように、堆積シーケンスが組まれる。堆積サイクルは、さらに複雑にすることもできる。例えば、堆積サイクルは、パージステップによって区切られた３回以上の反応物蒸気パルスを含むことができる。これらの堆積サイクルは全て、論理演算装置またはマイクロプロセッサによって制御される、時間的な堆積シーケンスを形成するものである。
【００２８】
本明細書で説明されるように、ある例示的実施形態において、様々な粒子材料からなる薄く均一なコーティングが表面上に形成される。粒子のサイズは粒子材料に依存し、また適用分野にも依存する。適切な粒子のサイズは、一般的に、ナノメートルからマイクロメートルの範囲にある。分野によってはそれ以上大きな粒子である場合もある。非常に多くの種類の粒子材料を用いることができる。基本粒子（ｂａｓｅ  ｐａｒｔｉｃｌｅ）の構成及びコーティングの構成は、通常、一緒に選択され、粒子の表面特性が、応用分野において望ましいものとなるようにされる。基本粒子は、コーティングを形成するＡＬＤ反応シーケンスに使用される基板上で、いくつかの機能的グループに分けられるものであることが好ましい。
【００２９】
図１及び図２は、それぞれ、本発明の一実施例に従うＡＬＤカートリッジの側面図及び上面図である。この実施例において、ＡＬＤカートリッジ１００は、円形の断面を有する。カートリッジ１００は円柱状の形状を有する。なお、実施形態によっては別の形状を有していてもよく、例えば、倒立した円錐状である場合がある。
【００３０】
カートリッジ１００は、空洞を画定する側壁１０１を有する。この空洞内に、カートリッジ１００は、縦方向の通路１０２を有する。縦方向の通路１０２は、カートリッジ１００の中心領域に設けられ、事実上カートリッジ１００の端から端まで縦方向に亘って延在する。
【００３１】
縦方向の通路１０２は、第１の粒子フィルタ１０６によって、その上部が画定される。第１の粒子フィルタ１０６は、図１に描かれているように、縦方向の通路１０２の領域のみをカバーするようにされてもよい。実施例によっては、それよりも広い領域をカバーするようにされてもよい。縦方向の通路１０２の最下部は、第２の粒子フィルタによって画定される（図１や図２には描かれていない）。
【００３２】
通路１０２の周りには、螺旋状の通路が設けられる。螺旋状の領域は、通路１０２の側壁から、カートリッジの側壁１０１まで拡がっている。螺旋状の領域は、１つ又は複数のネジ山部１０３を有する。図１には、ネジ山部１０３が一つ見えている。ネジ山部１０３は、（空洞）カートリッジ１００の内部で巻かれたような構造を呈し、縦方向の通路１０２の周囲をカートリッジ１００の上方に斜めに進む通路を形成する。この実施形態において、ネジ山部１０３は、湾曲した棚状の形状を呈する。ネジ山部１０３は、カートリッジ１００の底部のネジ山開始部１０４から始まり、カートリッジ１００の上部のネジ山終了部１０５で終端する。
【００３３】
カートリッジ１００は、ＡＬＤ処理される粒子材料を備える。カートリッジ１００が回転させられると、粒子材料は、ネジ山部１０３に沿って、上方へと運ばれる。粒子材料の移動経路が図３中に矢印で描かれている。ネジ山部１０３によって形成される湾曲した通路のために、カートリッジ１００が矢印３１０の方向に回転させられると、粒子材料は、カートリッジ１００の底部のネジ山開始部１０４からネジ山部１０３に沿ってネジ山終了部１０５まで移動させられる。ネジ山終了部１０５から、粒子材料は、縦方向の通路１０２の中へと進み、通路１０２に沿って下向きに移動し、底部へと戻る。このようにして、ＡＬＤ処理の間、粒子材料は循環させられる。図３−６において、粒子フィルタは描かれていない。
【００３４】
縦方向の通路１０２は、カートリッジ１００において、前駆体蒸気が頂部から底部へと流れることを可能にするように構成される。第１の粒子フィルタ１０６は、前駆体蒸気及び不活性ガスが通路１０２に入ることを許すが、粒子材料がカートリッジ１００から出て行くことは防ぐ。同様に、第２の粒子フィルタは、反応ガス及び不活性ガスが通路１０２（及びカートリッジ１００）を出て排出ライン（図１−３には描かれていない）の方へ行くことは許すが、粒子材料がカートリッジ１００の外部に出て行くことは防ぐ。
【００３５】
カートリッジ１００は、矢印３１１に描かれるように、振られる場合がある。ある例において、カートリッジ１００は、速い速度で持ち上げられ、その後回転させられる。そのようにすると、粒子材料は、ネジ山部１０３に沿って坂を上るように移動させられる。続いてカートリッジ１００は、元の位置まで下ろされる。持ち上げ、回転させ、下ろすという一連の操作が、粒子材料を上方へ移動させるために、繰り返される。
【００３６】
図４は、図３に描かれる実施形態の別の図示例である。図４には図３と同じ要素が描かれているが、それに加えて、カートリッジ１００内で移動する粒子材料が、小さな点で抱かれている。
【００３７】
図５は、本発明の別の実施例に従うＡＬＤカートリッジの上面図である。図５の実施例においては、粒子材料がネジ山終了部で動けなくなってしまうことを防ぐため、ネジ山終了部５０５は、粒子材料を縦方向の通路１０２へと移動させるように形成されている。図５の実施例においては、ネジ山終了部は、上部から見て螺旋状に形成されている。しかし、実施形態によって、別の形状を採用することも可能である。
【００３８】
前述のように、ネジ山部１０３は棚状を呈する。別の実施形態では、ネジ山は別の形状を有する場合もある。例えば、尾根（ｒｉｄｇｅ）のような形状を有する場合がある。実施形態によっては、（例えば図６に描かれる実施形態においては、）縦方向の通路１０２は側壁を有さない。このような実施形態においては、図６中の矢印で示されるように、粒子材料は、ネジ山終了部１０５に向かう途中においても、縦方向の通路１０２へと落ちていくだろう。
【００３９】
縦方向の通路１０２が側壁を有するか否かによって、次のような構成が採用されうる。
（１）ネジ山部１０３が、通路１０２の側壁から突出する、湾曲した突出部である。
（２）ネジ山部１０３が、カートリッジ１００の側壁１０１から突出する、湾曲した突出部である。
（３）ネジ山部１０３が、通路１０２の側壁及びカートリッジ１００の側壁１０１の両方に接する、湾曲した棚状構造である。上記の構成のうちの最初の二つの場合、実施形態によっては、湾曲した突出部と、カートリッジ１００の側壁１０１または（存在すれば）通路１０２の側壁との間に、隙間が存在しうる。また、上記の構成のうちの最初の二つの場合、実施形態によっては、カートリッジ１００の全体を回転させるのではなく（又は回転及び揺するのではなく）、カートリッジ１００の一部分のみを回転させる（又は回転及び揺する）ようにすることもできる。つまり、（１）の場合は、カートリッジの側壁１０１が静止した状態で、カートリッジの内部を回転させる（又は回転及び揺する）ようにすることができる。（２）の場合は、縦方向の通路の側壁が静止した状態で、ネジ山領域及びカートリッジ側壁を回転させるようにすることができる。
【００４０】
図１−６において、ネジ山部１０３は、側壁１０１の内部のネジ山として、カートリッジの底部から頂部まで形成されている。図示されていない他のネジ山構造でも同様であることができる。ネジ山部１０３は、螺旋構造であることができる。ネジ山部１０３は、一つ又は複数のネジ山支持部に取り付けられたものであることができるカートリッジ１００の側壁１０１の内面、及び／又は、（存在する場合は）縦方向の通路の側壁の外面は、ネジ山支持部として用いられることができる。実施例によっては、その代わりに、別の支持部を設けることも可能である。
【００４１】
ネジ山部１０３の巻数は、実施形態に依存する。ネジ山領域は、二つ以上のネジ山を有する。実施例によって、ネジ山領域は、一つの開始部を有する場合もあれば、二つの開始部を有する場合もあり、それ以上の開始部を有する場合もある。実施例によって、ネジ山構造は、カートリッジ１００の側壁１０１に向かって傾斜している場合もあれば、縦方向の通路１０２の側壁に向かって傾斜している場合もある。平坦な場合もある。いずれの場合も、ネジ山構造は、実施例によって、側壁に直接取り付けられている場合もあれば、側壁とは異なる支持部に取り付けられている場合もある。
【００４２】
図９Ａの例では、ネジ山部９０３の高さが、縦方向の通路又はその側壁９０２とカートリッジの側壁９０１との間で等しい。図９Ｂの例では、ネジ山部９０３は、側壁９０１の方へ傾斜している。一方図９Ｃの例では、ネジ山部９０３は、縦方向の通路又はその側壁９０２の方へ傾斜している。
【００４３】
図１０Ａ−１０Ｃの例では、湾曲した突出構造を呈するネジ山部１００３と、カートリッジの側壁１００１との間に小さな隙間が存在する。図１０Ａの例では、ネジ山部１００３の高さが、縦方向の通路の側壁１００２とカートリッジの側壁１００１との間で等しい。図１０Ｂの例では、ネジ山部１００３は側壁１００１の方へ傾斜している。一方図１０Ｃの例では、ネジ山部１００３は、縦方向の通路の側壁１００２の方へ傾斜している。
【００４４】
図１１Ａ−１１Ｃの例では、湾曲した突出構造を呈するネジ山部１１０３と、縦方向の通路の側壁１１０２との間に小さな隙間が存在する。図１１Ａの例では、ネジ山部１１０３の高さが、縦方向の通路の側壁１１０２とカートリッジの側壁１１０１との間で等しい。図１１Ｂの例では、ネジ山部１１０３は側壁１１０１の方へ傾斜している。一方図１０Ｃの例では、ネジ山部１１０３は、縦方向の通路の側壁１１０２の方へ傾斜している。
【００４５】
図７は、本発明のある実施例に従うＡＬＤ反応装置の側面図である。ＡＬＤ反応装置は、粒子材料原子層堆積カートリッジ７００を有する。
【００４６】
カートリッジ７００は、空洞を画定する側壁７０１を有する。この空洞内に、カートリッジ７００は、縦方向の通路７０２を有する。縦方向の通路７０２は、カートリッジ７００の中心領域に設けられ、事実上カートリッジ７００の端から端まで縦方向に亘って延在する。
【００４７】
縦方向の通路７０２は、第１の粒子フィルタ７０６によって、その上部が画定される。縦方向の通路７０２の最下部は、第７０７の粒子フィルタによって画定される。
【００４８】
通路７０２の周りには、螺旋状の領域が設けられる。螺旋状の領域は、通路７０２の側壁から、カートリッジの側壁７０１まで拡がっている。螺旋状の領域は、１つ又は複数のネジ山７０３を有する。
【００４９】
ＡＬＤ反応装置は、反応室７２０を有する。反応室７２０は、反応室壁７２１によって、その内部が画定される。また、反応室蓋７２２によって、その上部が閉じられる。反応室７２０は、真空室７３０によって包まれている。真空室７３０は、真空室壁７３１によって、その内部が画定される。また、真空室蓋７３２によって、その上部が閉じられる。実施例によっては、真空室蓋７３２及び反応室蓋７２２は、二重蓋システムを形成するように統合されている場合がある。更に、熱反射部７３７も、蓋システムに統合されている場合がある。カートリッジ７００は、蓋システムを開けて、反応装置の上部から内部に入られることができる。
【００５０】
真空室は、熱反射部７３７の他にも熱反射部を備える。例えば、反応室７２０の横にある熱反射部７３６である。熱反射部は、魔法瓶のような構造を形成する。真空室７３０のこの構造の中には、反応室ヒーター７３５が設けられる。反応室ヒーター７３５は、反応室７２０及びカートリッジ７００を所望の温度に温める。
【００５１】
反応室７３０は、反応室フランジ７３４によって、その底部が画定される。反応室ヒーター７３５への電力は、フランジ７３４のフィードスルーを通る電線によって供給される。前駆体蒸気及び不活性ガスの供給ライン７３８も、フランジ７３４のフィードスルーを通って真空室７３０へと達する。そして供給ライン７３８は反応室蓋７２２を通って反応室７２０へと入り、カートリッジ７００の上部の供給部を通じて、前駆体蒸気及び不活性ガスをカートリッジ７００に供給する。
【００５２】
ＡＬＤ反応装置は、反応室７２０の下に排出ライン７４０を備える。排出ライン７４０は、反応ガス及び不活性ガスを、図示されていない真空ポンプへと排出する。この目的のために、反応室（底部）フランジ７３４は、排出ライン用のフィードスルーを備える。排出ライン７４０は、反応室７２０の下で枝分かれしている。（このため排出ライン７４０はＴ字路状を呈する場合がある。）一方の枝は真空ポンプにつながっている（図７では横方向に伸びている枝である）。もう一方の枝はモジュール７４１につながっている（図７では下方向に伸びている枝である）。モジュール７４１は、回転モジュールであることができる。実施形態によっては、モジュール７４１は、回転及び揺動モジュールであることができる。モジュール７４１には縦方向のロッド７４２が取り付けられる。ロッド７４２の下部がモジュール７４１に取り付けられ、ロッド７４２の上部はカートリッジ７００に取り付けられている。ロッド７４２は、カートリッジ７００を回転させるための（又は回転及び揺動させるための）伝達棒として用いられる。ロッド７４２は排出ライン７４０の内部に設けられる。ロッド７４２は、排出ライン用のフィードスルーを介して真空室フランジ７３４を通るように配されている。ロッド７４２は、モジュール７４１と真空室フランジ７３４との間において、支持部７４３によって排出ライン７４０に支えられるようにされてもよい。
【００５３】
カートリッジ７００は、ＡＬＤ処理される粒子材料を備える。ＡＬＤ処理の間、カートリッジ７００は、矢印７１０で示されるように回転させられる。それによって、図１−６に示されたような粒子材料の移動が生じる。粒子材料は螺旋部７０３によって情報へと運ばれ、縦方向の通路７０２を通って下降する。さらに、カートリッジ７００は、矢印７１０に描かれるように、上下に揺すられてもよい。それによって粒子材料は、前述のように、回転運動及び揺動運動の組み合わせによって移動させられる。
【００５４】
縦方向の通路７０２は、カートリッジ７００において、前駆体蒸気が頂部から底部へと流れることを可能にする。第１の粒子フィルタ７０６は、前駆体蒸気及び不活性ガスが反応室７２０の上部から通路７０２へと入っていくことを許すが、粒子材料がカートリッジ７００から出て行くことは防ぐ。同様に、第２の粒子フィルタは、反応ガス及び不活性ガスが通路７０２（及びカートリッジ７００）を出て、反応室７２０の下部から排出ライン７４０の方へ流れて行くことは許すが、粒子材料がカートリッジ７００の外部に出て行くことは防ぐ。
【００５５】
図８は、本発明のある実施例に従うＡＬＤカートリッジの側面図である。ＡＬＤカートリッジ７００が、その全体が回転（又は回転・揺動）させられるのに対して、ＡＬＤカートリッジ８００は、その一部分のみが回転（又は回転・揺動）させられる。その他の点については、ＡＬＤカートリッジ８００はＡＬＤカートリッジ７００と同様の構造を有する。前述のように、このような実施形態においては、カートリッジは、動かない部分と、回転（又は回転・揺動）させられる部分とを有する。図８の例示的実施形態において、伝達棒８４２は縦方向の通路８０２に繋がっている。そして螺旋部８０３は通路８０２に取り付けられている。従って、伝達棒８４２は、縦方向の通路８０２の側壁及び螺旋部８０３のみを回転（又は回転・揺動）させる。その時、カートリッジの側壁８０１、及び第１・第２の粒子フィルタ８０６・８０７は、静止したままである。
【００５６】
本件において開示される１つ又は複数の実施例の技術的効果のあるものを以下に示す。ただし、これらの効果は特許請求の範囲および解釈を制限するものではない。
・  技術的効果の一つは、凝集が生じることを妨げることである。
・  技術的効果の別のものは、ガス排出ラインに沿って、回転運動（又は回転・揺動運動）を、ＡＬＤカートリッジへと伝達することである。
【００５７】
以上の説明により、本発明の特定の実装および実施形態の非限定例を用いて、発明者によって現在考案されている、本発明を実施するための最良の形態の完全かつ有益な説明を提供した。しかしながら、当業者には明らかであるように、上述の実施形態の詳細は本発明を限定するものではなく、本発明の特徴から逸脱することなく同等の手段を用いて、他の実施形態に実装することができる。
【００５８】
さらに、以上に開示した本発明の実施形態の特徴は、対応する他の特徴を用いることなく用いられてもよい。然るに、以上の説明は、本発明の原理を説明するための例に過ぎず、それを限定するものではないと捉えるべきである。よって、本発明の範囲は添付の特許請求のみによって制限されるものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【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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