JP2002353154A5 - - Google Patents

Claims (51)

1. 気相反応物質による交互表面反応に基板をさらすように構成された、該基板上に薄膜を成長させるALD装置であって、
   反応室を画定する複数の反応室内壁と、
   前記反応室に前記気相反応物質を供給する１または複数の導入部と、
   前記反応室からガス状の反応副生物および余剰の反応物質を排出する１または複数の排出部と、
   処理の間、前記反応室内において前記基板を支持する基板支持部と、
   該基板支持部に支持されている間、前記基板を所望の基板温度に維持する第１温度調節手段と、
   前記反応室内壁を所望の反応室内壁温度に維持する第２温度調節手段とを含み、
   前記第１温度調節手段および前記第２温度調節手段が、独立して制御可能であり、且つ、前記所望の反応室内壁温度によって、前記反応室内壁での薄膜成長速度が前記基板上での薄膜成長速度より低くなるように、維持されるように構成されることを特徴とするALD装置。
2. 前記第１温度調節手段が、前記基板支持部を加熱するものであることを特徴とする請求項１に記載のALD装置。
3. 前記第１温度調節手段が、前記基板支持部を冷却するものであることを特徴とする請求項１に記載のALD装置。
4. 前記基板支持部が、前記基板の装填および取り出しのための移動可能なベースプレートであることを特徴とする請求項１に記載のALD装置。
5. 前記第２温度調節手段が、前記反応室内壁を加熱するものであることを特徴とする請求項１に記載のALD装置。
6. 前記第２温度調節手段が、前記反応室内壁を冷却するものであることを特徴とする請求項１に記載のALD装置。
7. 前記第１温度調節手段が、
   前記基板支持部を加熱するために配置された第１ヒータと、
   該第１ヒータを制御するための信号を出力する第１温度コントローラと、
   該第１温度コントローラに信号を出力する第１温度センサとを含むことを特徴とする請求項１に記載のALD装置。
8. 前記第１ヒータが、電気抵抗ヒータであることを特徴とする請求項７に記載のALD装置。
9. 前記第１ヒータが、流体再循環手段であることを特徴とする請求項７に記載のALD装置。
10. 前記第１ヒータが、前記基板支持部に埋め込まれるものであることを特徴とする請求項７に記載のALD装置。
11. 前記第１ヒータが、前記基板支持部に取り付けられるものであることを特徴とする請求項７に記載のALD装置。
12. 前記第２温度調節手段が、
    前記反応室内壁を加熱するために配置された第２ヒータと、
    該第２ヒータを制御するための信号を出力する第２温度コントローラと、
    該第２温度コントローラに信号を出力する第２温度センサとを含むことを特徴とする請求項１に記載のALD装置。
13. 前記第２ヒータが、電気抵抗ヒータであることを特徴とする請求項１２に記載のALD装置。
14. 前記第２ヒータが、前記反応室内壁に埋め込まれるものであることを特徴とする請求項１２に記載のALD装置。
15. 前記第２ヒータが、前記反応室内壁に取り付けられるものであることを特徴とする請求項１２に記載のALD装置。
16. 前記第２ヒータが、流体再循環手段であることを特徴とする請求項１２に記載のALD装置。
17. 前記第１温度調節手段が、流体再循環手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のALD装置。
18. 前記流体再循環手段が、前記基板支持部に埋め込まれた、熱輸送流体を通す流体導管を含むことを特徴とする請求項１７に記載のALD装置。
19. 加熱された熱輸送流体が、前記流体導管を流れるものであることを特徴とする請求項１８に記載のALD装置。
20. 前記流体再循環手段が、前記基板支持部を加熱するものであることを特徴とする請求項１７に記載のALD装置。
21. 前記流体再循環手段が、前記基板支持部から抜熱するものであることを特徴とする請求項１７に記載のALD装置。
22. 前記基板支持部が、前記基板の装填および取り出しのために前記反応室内壁に対して相対的に移動可能であることを特徴とする請求項１７に記載のALD装置。
23. 前記第２温度調節手段が、流体再循環手段を含むことを特徴とする請求項１に記載のALD装置。
24. 前記流体再循環手段が、前記反応室内壁に埋め込まれている流体導管を含むことを特徴とする請求項２３に記載のALD装置。
25. 前記流体再循環手段が、さらに、
    熱輸送流体と、
    該熱輸送流体を加熱または冷却する温度調節器と、
    前記熱輸送流体を循環させるポンプと、
    流体温度を維持する温度コントローラと、
    該温度コントローラに信号を出力する温度センサとを含むことを特徴とする請求項２４に記載のALD装置。
26. 前記第１温度調節手段および前記第２温度調節手段が電気抵抗ヒータを含むことを特徴とする請求項１に記載のALD装置。
27. 前記第１温度調節手段が流体再循環手段を含み、前記第２温度調節手段が電気抵抗ヒータを含むことを特徴とする請求項１に記載のALD装置。
28. 前記第２温度調節手段が、前記反応室内壁温度を前記基板温度より高い温度に維持するように構成されていることを特徴とする請求項２７に記載のALD装置。
29. 前記第１温度調節手段が、２またはそれ以上の温度センサおよび温度コントローラを含み、前記温度センサのそれぞれは前記温度コントローラに信号を出力し、前記基板支持部の異なる部分の温度が独立して制御可能であることを特徴とする請求項１に記載のALD装置。
30. 前記第２温度調節手段が、２またはそれ以上の温度センサおよび温度コントローラを含み、前記温度センサのそれぞれは前記温度コントローラに信号を出力し、前記反応室内壁の異なる部分の温度が独立して制御可能であることを特徴とする請求項１に記載のALD装置。
31. 複数の反応室内壁によって画定された反応室内で、気相反応物質による交互表面反応に基板をさらすことによって、該基板上に薄膜を成長させるALD方法であって、
    前記反応室内壁における、少なくとも前記気相反応物質にさらされる部分の反応室内壁温度を制御する反応室内壁温度制御ステップと、
    前記反応室内の基板支持部上に前記基板を装填する基板装填ステップと、
    前記反応室内壁温度とは独立的に、基板支持部温度を制御する基板支持部温度制御ステップと、
    少なくとも２つの気相反応物質を、交互に、かつ逐次的に前記反応室に供給する気相反応物質供給ステップとを含み、
    前記基板支持部温度を第１の温度に維持し、前記反応室内壁温度を前記基板支持部温度と異なる第２の温度に維持し、
    前記反応室内壁での薄膜成長速度が、前記基板上での薄膜成長速度より低い成長速度を維持するように、前記第１の温度と前記第２の温度との間の差異を選択することを特徴とするALD方法。
32. 前記反応室内壁温度を、前記基板支持部温度より高い温度に維持することを特徴とする請求項３１に記載のALD方法。
33. 前記反応物質の熱分解を防止することが可能となる十分低い温度レベルに、前記反応室内壁温度を制御することを特徴とする請求項３２に記載のALD方法。
34. 前記反応室内壁温度を、前記基板支持部温度より低い温度に維持することを特徴とする請求項３１に記載のALD方法。
35. 前記反応物質の１つの前記反応室内壁における凝縮を防止することが可能な十分高い温度レベルに、前記反応室内壁温度を制御することを特徴とする請求項３４に記載のALD方法。
36. 前記反応物質の１つの前記反応室内壁における物理吸着を防止することが可能な十分高い温度に、前記反応室内壁温度を制御することを特徴とする請求項３４に記載のALD方法。
37. 前記反応物質の１つに水を用い、前記反応室内壁を２００℃またはそれ以上の温度に維持することを特徴とする請求項３４に記載のALD方法。
38. 前記反応室内壁温度を、前記反応物質が前記反応室に入るときの前記反応物質の温度より高い温度に維持することを特徴とする請求項３１に記載のALD方法。
39. 複数の反応室内壁によって画定された反応室内で、気相反応物質による交互表面反応に基板をさらすことによって、該基板上に薄膜を成長させるALD方法であって、
    前記反応室内の基板支持部上に前記基板を装填する基板装填ステップと、
    前記基板支持部を、第１温度コントローラによって第１の温度に維持する第１の温度制御ステップと、
    前記反応室内壁における、少なくとも前記気相反応物質にさらされる部分を、第２温度コントローラによって前記第１の温度と異なる第２の温度に維持する第２の温度制御ステップと、
    少なくとも２つの前記気相反応物質を、交互に、かつ逐次的に前記反応室に供給する気相反応物質供給ステップとを含み、
    前記反応室内壁での薄膜成長速度を、前記基板上での薄膜成長速度より低くするように、前記第２の温度を選択することを特徴とするALD方法。
40. 前記第２の温度を、前記第１の温度より高い温度に維持することを特徴とする請求項３９に記載のALD方法。
41. 前記第１の温度の維持が、前記基板支持部からの抜熱を含むことを特徴とする請求項４０に記載のALD方法。
42. 前記抜熱が、前記基板支持部への熱輸送流体の循環を含むことを特徴とする請求項４１に記載のALD方法。
43. 前記第２の温度を、前記第１の温度より低い温度に維持することを特徴とする請求項３９に記載のALD方法。
44. ALD反応室内壁における不必要な堆積を防止することができるALD方法であって、自己限定的なALDによる基板での薄膜成長速度が最大化され、前記反応室内壁での薄膜成長速度が前記基板単独の温度制御に比べて低下するように、基板温度を制御するステップと、前記反応室内壁における、少なくとも気相反応物質にさらされる部分の反応室内壁温度を独立して制御するステップとを含むALD方法。
45. 前記反応室内壁を加熱して前記反応室内壁温度を制御することを特徴とする請求項４４に記載のALD方法。
46. 前記基板を加熱して前記基板温度を制御することを特徴とする請求項４４に記載のALD方法。
47. 前記反応室内壁温度の制御が、前記反応室内壁でのALDを実現する範囲内に前記反応室内壁温度を維持することを含むことを特徴とする請求項４４に記載のALD方法。
48. 前記反応室内壁温度の制御が、前記反応室内壁での反応物質の凝縮または物理吸着を防止することができる範囲内に前記反応室内壁温度を維持することを含むことを特徴とする請求項４４に記載のALD方法。
49. 前記反応室内壁温度の制御が、前記反応室内壁での反応物質の熱分解を防止することができる範囲内に前記反応室内壁温度を維持することを含むことを特徴とする請求項４８に記載のALD方法。
50. 前記反応室内壁での薄膜成長速度を、前記基板での薄膜成長速度に対して相対的に減少させる範囲内に、前記反応室内壁温度を維持することを含むことを特徴とする請求項４９に記載のALD方法。
51. 複数の反応室内壁によって画定された反応室内で、気相反応物質による交互表面反応に基板をさらすことによって、該基板上に薄膜を成長させる ALD 方法であって、
    前記反応室内壁における、少なくとも前記気相反応物質にさらされる部分の反応室内壁温度を制御する反応室内壁温度制御ステップと、
    前記反応室内の基板支持部上に前記基板を装填する基板装填ステップと、
    前記反応室内壁温度とは独立的に、基板温度を制御する基板温度制御ステップと、
    少なくとも２つの気相反応物質を、交互に、かつ逐次的に前記反応室に供給する気相反応物質供給ステップと、
    １完全サイクル当たり約１モノレイヤが堆積するように前記基板温度を ALD 温度領域内に維持し、且つ前記反応室内壁温度を所定の温度領域に維持するステップとを含み、
    前記所定の温度領域が（ｉ）前記反応室内壁で凝縮が起こる下限温度よりも高く、前記 ALD 温度領域よりも低い領域、或いは（ ii ）熱分解が前記反応室内壁での堆積を引き起こす上限温度よりも低く、前記 ALD 温度領域よりも高い領域のいずれかであることを特徴とするALD方法。