JP2002367992A - 原子層蒸着を用いた薄膜形成方法 - Google Patents
原子層蒸着を用いた薄膜形成方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 原子層蒸着（ＡＬＤ）を利用して薄膜形成方
法を提供する。 【解決手段】 単一反応空間１２を有するＡＬＤ反応器
１０を用意する。一束ねの基板１４を単一反応空間１２
を有するＡＬＤ反応器１０内部へ同時にローディングさ
せる。そして、反応物質を含むガスを単一反応空間１２
内部に導入させることにより、反応物質の一部が単一反
応空間１２内部にある一束ねの基板１４の各基板１５の
最上部表面上に化学的に吸着する。化学的に吸着しない
反応物質は単一反応空間１２から除去される。本発明の
実施形態によると、反応物質を含むガスを導入した後
に、化学的に吸着しない反応物質は単一反応空間１２内
で希釈させることにより、その除去を促進させる。
法を提供する。 【解決手段】 単一反応空間１２を有するＡＬＤ反応器
１０を用意する。一束ねの基板１４を単一反応空間１２
を有するＡＬＤ反応器１０内部へ同時にローディングさ
せる。そして、反応物質を含むガスを単一反応空間１２
内部に導入させることにより、反応物質の一部が単一反
応空間１２内部にある一束ねの基板１４の各基板１５の
最上部表面上に化学的に吸着する。化学的に吸着しない
反応物質は単一反応空間１２から除去される。本発明の
実施形態によると、反応物質を含むガスを導入した後
に、化学的に吸着しない反応物質は単一反応空間１２内
で希釈させることにより、その除去を促進させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体デバイスに関
するものであり、より詳細には、原子層蒸着（ＡＬＤ）
を利用した半導体デバイスの薄膜形成方法に関する。
するものであり、より詳細には、原子層蒸着（ＡＬＤ）
を利用した半導体デバイスの薄膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在の（ｓｔａｔｅ−ｏｆ−ｔｈｅ−ａ
ｒｔ）高集積度を有する半導体デバイスの薄膜形成で
は、低いサーマルバジェット（ｂｕｄｇｅｔ）、優れた
ステップカバレージ、薄膜厚さの正確な制御、簡単な工
程変数および低い汚染度などが厳格に要求されている。
ｒｔ）高集積度を有する半導体デバイスの薄膜形成で
は、低いサーマルバジェット（ｂｕｄｇｅｔ）、優れた
ステップカバレージ、薄膜厚さの正確な制御、簡単な工
程変数および低い汚染度などが厳格に要求されている。
【０００３】減圧化学気相蒸着（ＬＰＣＶＤ）、プラズ
マ励起化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）などのような一般的
なＣＶＤ方法は、現在の（ｓｔａｔｅ−ｏｆ−ｔｈｅ−
ａｒｔ）デバイスの薄膜形成に適合しない。例えば、典
型的なＣＶＤ方法は、相対的に高い温度での薄膜の積層
となる。前記方法はデバイスに不利な熱的効果があるの
で適合しない。かつ、ＣＶＤ薄膜は、不均一な厚さ即
ち、微粒子による汚染または表面厚さの偏差などのよう
な欠陥が頻繁に示される。
マ励起化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）などのような一般的
なＣＶＤ方法は、現在の（ｓｔａｔｅ−ｏｆ−ｔｈｅ−
ａｒｔ）デバイスの薄膜形成に適合しない。例えば、典
型的なＣＶＤ方法は、相対的に高い温度での薄膜の積層
となる。前記方法はデバイスに不利な熱的効果があるの
で適合しない。かつ、ＣＶＤ薄膜は、不均一な厚さ即
ち、微粒子による汚染または表面厚さの偏差などのよう
な欠陥が頻繁に示される。
【０００４】そして、ＬＰＣＶＤにおいて、水素含量が
高いＬＰＣＶＤ薄膜の場合、薄膜のステップカバーレー
ジが悪くなる。
高いＬＰＣＶＤ薄膜の場合、薄膜のステップカバーレー
ジが悪くなる。
【０００５】原子層蒸着（ＡＬＤ）工程は、通常のＣＶ
Ｄ方法より低い温度で実施することができ、優れたステ
ップカバレージを示すために、ＡＬＤ工程が通常の薄膜
形成技術を代替する技術として提案されている。
Ｄ方法より低い温度で実施することができ、優れたステ
ップカバレージを示すために、ＡＬＤ工程が通常の薄膜
形成技術を代替する技術として提案されている。
【０００６】ＡＬＤ工程に関する一例が米国特許第６，
１２４，１５８号に開示されている。米国特許第６，１
２４，１５８号によると、第１反応物質を導入して処理
表面上に反応させ、反応種が結合された単一層を形成す
る。そして、第２反応物質を導入して、基板と反応させ
て所望の薄膜を形成する。各段階を実施した後、反応チ
ャンバを不活性ガスにて浄化させ、表面以外での反応を
阻止する。反応物質および不活性ガスの提供は、製造装
置の維持などの理由から、同一な圧力下でなされる。
１２４，１５８号に開示されている。米国特許第６，１
２４，１５８号によると、第１反応物質を導入して処理
表面上に反応させ、反応種が結合された単一層を形成す
る。そして、第２反応物質を導入して、基板と反応させ
て所望の薄膜を形成する。各段階を実施した後、反応チ
ャンバを不活性ガスにて浄化させ、表面以外での反応を
阻止する。反応物質および不活性ガスの提供は、製造装
置の維持などの理由から、同一な圧力下でなされる。
【０００７】しかし、通常のＡＬＤ技術または原子層の
相対的に低い成長率などの理由から、低い生産性などの
欠陥がある。その上、進行波タイプ（Ｔｒａｖｅｌｉｎ
ｇｗａｖｅ−ｔｙｐｅ）の反応器などの一般的なＡＬＤ
反応器の反応空間が非常に狭く作られるため、反応副産
物などを浄化するための浄化体積を縮小させる。また、
一般的なＡＬＤ反応器は一枚または二枚のウェーハを対
象にしている。したがって、通常のＡＬＤ技術は多くの
製造物を生産するための実際の工程（加工）および工業
生産に不利である。
相対的に低い成長率などの理由から、低い生産性などの
欠陥がある。その上、進行波タイプ（Ｔｒａｖｅｌｉｎ
ｇｗａｖｅ−ｔｙｐｅ）の反応器などの一般的なＡＬＤ
反応器の反応空間が非常に狭く作られるため、反応副産
物などを浄化するための浄化体積を縮小させる。また、
一般的なＡＬＤ反応器は一枚または二枚のウェーハを対
象にしている。したがって、通常のＡＬＤ技術は多くの
製造物を生産するための実際の工程（加工）および工業
生産に不利である。
【０００８】近来、ＡＬＤ工程の生産性を向上させるた
めに幾つかの試みが行われている。その中一つの試みが
米国特許第６，０４２，６５２号に開示されている。米
国特許第６，０４２，６５２号によると、ＡＬＤ反応器
は多数のモジュールまたは多数の反応空間（ステージ）
即ち、多数の組立モジュールを有する分割された空間を
含む。例えば、下部モジュールが上部モジュール下に位
置することにより、モジュール間に一つの反応空間を生
成し、各反応空間に一枚の半導体基板を収容する。
めに幾つかの試みが行われている。その中一つの試みが
米国特許第６，０４２，６５２号に開示されている。米
国特許第６，０４２，６５２号によると、ＡＬＤ反応器
は多数のモジュールまたは多数の反応空間（ステージ）
即ち、多数の組立モジュールを有する分割された空間を
含む。例えば、下部モジュールが上部モジュール下に位
置することにより、モジュール間に一つの反応空間を生
成し、各反応空間に一枚の半導体基板を収容する。
【０００９】しかし、各反応空間（ステージ）が狭く、
互いに分割されているため、反応空間（ステージ）一つ
に一枚の基板が導入されているにすぎない。したがっ
て、多数のウェーハをローディング／アンローディング
するためのウェーハ自動移送装置を使用することは容易
でない。したがって、ウェーハをローディング／アンロ
ーディングするのに非常に多くの時間がかかる。また、
多数のウェーハを対象にローディングおよび加工を十分
に実施することができない。
互いに分割されているため、反応空間（ステージ）一つ
に一枚の基板が導入されているにすぎない。したがっ
て、多数のウェーハをローディング／アンローディング
するためのウェーハ自動移送装置を使用することは容易
でない。したがって、ウェーハをローディング／アンロ
ーディングするのに非常に多くの時間がかかる。また、
多数のウェーハを対象にローディングおよび加工を十分
に実施することができない。
【００１０】したがって、優れた品質を有する薄膜の提
供は勿論であり、前述した問題点を解決するための高い
生産性を有する新しいＡＬＤ工程が要求される。
供は勿論であり、前述した問題点を解決するための高い
生産性を有する新しいＡＬＤ工程が要求される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、原子層蒸着
（ＡＬＤ）を利用して薄膜を形成する方法を提供するこ
とにある。
（ＡＬＤ）を利用して薄膜を形成する方法を提供するこ
とにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、以
下の（１）〜（４１）により達成される。
下の（１）〜（４１）により達成される。
【００１３】（１） 単一反応空間を有する反応器を用
意する段階と、前記反応器の単一反応空間内部へ一束ね
の基板を同時にローディングさせる段階と、前記単一反
応空間内部に反応物質を含むガスを導入し、前記単一反
応空間内部にある前記基板の（最上部）表面上に、前記
反応物質の一部を化学的に吸着させる段階と、化学的に
吸着しない反応物質を前記単一反応空間から除去させる
段階と、を含むことを特徴とする原子層蒸着を利用した
薄膜形成方法。
意する段階と、前記反応器の単一反応空間内部へ一束ね
の基板を同時にローディングさせる段階と、前記単一反
応空間内部に反応物質を含むガスを導入し、前記単一反
応空間内部にある前記基板の（最上部）表面上に、前記
反応物質の一部を化学的に吸着させる段階と、化学的に
吸着しない反応物質を前記単一反応空間から除去させる
段階と、を含むことを特徴とする原子層蒸着を利用した
薄膜形成方法。
【００１４】（２） 前記反応物質を含むガスを導入し
た後、前記単一反応空間内部の化学的に吸着しない反応
物質を希釈させる段階をさらに含むことを特徴とする前
記（１）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
た後、前記単一反応空間内部の化学的に吸着しない反応
物質を希釈させる段階をさらに含むことを特徴とする前
記（１）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
【００１５】（３）前記反応物質を含むガスを導入する
段階は、第１設定圧力で実施し、前記希釈段階は前記第
１設定圧力より高い第２設定圧力で実施することを特徴
とする前記（２）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形
成方法。
段階は、第１設定圧力で実施し、前記希釈段階は前記第
１設定圧力より高い第２設定圧力で実施することを特徴
とする前記（２）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形
成方法。
【００１６】（４）前記第１設定圧力は、０．１〜０．
５Ｔｏｒｒ（１３．３３〜６６．６５Ｐａ）の範囲内で
あることを特徴とする前記（３）に記載の原子層蒸着を
利用した薄膜形成方法。
５Ｔｏｒｒ（１３．３３〜６６．６５Ｐａ）の範囲内で
あることを特徴とする前記（３）に記載の原子層蒸着を
利用した薄膜形成方法。
【００１７】（５）前記第２設定圧力は、前記第１設定
圧力より約１．５倍さらに高いことを特徴とする前記
（３）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
圧力より約１．５倍さらに高いことを特徴とする前記
（３）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
【００１８】（６）前記反応物質を含むガスを導入する
段階は、第１設定圧力で実施し、前記除去段階は前記反
応器の圧力が前記第１設定圧力よりさらに低い第３設定
圧力になるように、前記反応器をポンピングすることを
特徴とする前記（２）に記載の原子層蒸着を利用した薄
膜形成方法。
段階は、第１設定圧力で実施し、前記除去段階は前記反
応器の圧力が前記第１設定圧力よりさらに低い第３設定
圧力になるように、前記反応器をポンピングすることを
特徴とする前記（２）に記載の原子層蒸着を利用した薄
膜形成方法。
【００１９】（７）前記第３設定圧力は、前記第１設定
圧力より約０．５倍さらに低いことを特徴とする前記
（６）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
圧力より約０．５倍さらに低いことを特徴とする前記
（６）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
【００２０】（８）前記ローディング段階は、自動移送
装置を使用して前記一束ねの基板を移送することを特徴
とする前記（１）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形
成方法。
装置を使用して前記一束ねの基板を移送することを特徴
とする前記（１）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形
成方法。
【００２１】（９）反応器内部に半導体基板を供給する
段階と、第１設定圧力の前記反応器内部に反応物質を含
むガスを導入し、前記基板表面上に前記反応物質の一部
を化学的に吸着させる段階と、前記反応器の圧力を第２
設定圧力に増加させ、前記反応器内部の化学的に吸着し
ない反応物質を希釈させる段階と、前記希釈された化学
的に吸着しない反応物質を前記反応器から除去させる段
階とを含むことを特徴とする原子層蒸着を利用した薄膜
形成方法。
段階と、第１設定圧力の前記反応器内部に反応物質を含
むガスを導入し、前記基板表面上に前記反応物質の一部
を化学的に吸着させる段階と、前記反応器の圧力を第２
設定圧力に増加させ、前記反応器内部の化学的に吸着し
ない反応物質を希釈させる段階と、前記希釈された化学
的に吸着しない反応物質を前記反応器から除去させる段
階とを含むことを特徴とする原子層蒸着を利用した薄膜
形成方法。
【００２２】（１０）前記第１設定圧力は、０．１〜
０．５Ｔｏｒｒ（１３．３３〜６６．６５Ｐａ）の範囲
内であることを特徴とする前記（９）に記載の原子層蒸
着を利用した薄膜形成方法。
０．５Ｔｏｒｒ（１３．３３〜６６．６５Ｐａ）の範囲
内であることを特徴とする前記（９）に記載の原子層蒸
着を利用した薄膜形成方法。
【００２３】（１１）前記第２設定圧力は、前記第１設
定圧力より約１．５倍さらに高いことを特徴とする前記
（９）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
定圧力より約１．５倍さらに高いことを特徴とする前記
（９）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
【００２４】（１２）前記除去段階は、前記反応器をポ
ンピングして前記反応器の圧力が前記第１設定圧力より
さらに低い第３設定圧力で実施することを特徴とする前
記（９）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
ンピングして前記反応器の圧力が前記第１設定圧力より
さらに低い第３設定圧力で実施することを特徴とする前
記（９）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
【００２５】（１３）前記第３設定圧力は、前記第１設
定圧力より約０．５倍さらに低いことを特徴とする前記
（１２）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
定圧力より約０．５倍さらに低いことを特徴とする前記
（１２）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
【００２６】（１４）前記反応器は、前記希釈された化
学的に吸着しない反応物質を除去するための排気ライン
と連結された圧力制御バルブを含み、前記希釈は前記制
御バルブを実質的に閉鎖し、前記反応器内部に前記反応
物質を含むガスの導入を実質的に停止させる間に、前記
反応器内部に不活性ガスを供給することを特徴とする前
記（９）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
学的に吸着しない反応物質を除去するための排気ライン
と連結された圧力制御バルブを含み、前記希釈は前記制
御バルブを実質的に閉鎖し、前記反応器内部に前記反応
物質を含むガスの導入を実質的に停止させる間に、前記
反応器内部に不活性ガスを供給することを特徴とする前
記（９）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
【００２７】（１５）前記反応器は、排気ラインと連結
された圧力制御バルブを含み、前記希釈は前記反応器内
部に前記ガス状態の反応物質の導入を停止させる間に、
前記反応器内部に導入させる前記ガス状態の反応物質の
量より実質的に多い量の不活性ガスを供給することを特
徴とする前記（９）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜
形成方法。
された圧力制御バルブを含み、前記希釈は前記反応器内
部に前記ガス状態の反応物質の導入を停止させる間に、
前記反応器内部に導入させる前記ガス状態の反応物質の
量より実質的に多い量の不活性ガスを供給することを特
徴とする前記（９）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜
形成方法。
【００２８】（１６）単一反応器内部に多数枚のウェー
ハを用意する段階と、第１設定圧力の前記単一反応器内
部へガス状態の反応物質を導入し、前記多数枚の基板の
表面上に前記反応物質の一部を化学的に吸着させる段階
と、前記第１設定圧力よりさらに高い第２設定圧力で前
記単一反応器内部の化学的に吸着しない反応物質を希釈
させる段階と、前記希釈された化学的に吸着しない反応
物質を前記単一反応器から除去させる段階とを含むこと
を特徴とする原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
ハを用意する段階と、第１設定圧力の前記単一反応器内
部へガス状態の反応物質を導入し、前記多数枚の基板の
表面上に前記反応物質の一部を化学的に吸着させる段階
と、前記第１設定圧力よりさらに高い第２設定圧力で前
記単一反応器内部の化学的に吸着しない反応物質を希釈
させる段階と、前記希釈された化学的に吸着しない反応
物質を前記単一反応器から除去させる段階とを含むこと
を特徴とする原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
【００２９】（１７）前記反応器は、排気ラインと連結
された圧力制御バルブを含み、前記希釈は前記圧力制御
バルブを実質的に閉鎖し、前記反応器内部に前記ガス状
態の反応物質の導入を停止させる間に、前記反応器内部
に不活性ガスを供給することを特徴とする前記（１６）
に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
された圧力制御バルブを含み、前記希釈は前記圧力制御
バルブを実質的に閉鎖し、前記反応器内部に前記ガス状
態の反応物質の導入を停止させる間に、前記反応器内部
に不活性ガスを供給することを特徴とする前記（１６）
に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
【００３０】（１８）前記反応器は、排気ラインと連結
された圧力制御バルブを含み、前記希釈は前記反応器内
部に前記ガス状態の反応物質の導入を停止させる間に、
前記反応器内部に前記ガス状態の反応物質の量より実質
的に多い量の不活性ガスを供給することを特徴とする前
記（１６）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方
法。
された圧力制御バルブを含み、前記希釈は前記反応器内
部に前記ガス状態の反応物質の導入を停止させる間に、
前記反応器内部に前記ガス状態の反応物質の量より実質
的に多い量の不活性ガスを供給することを特徴とする前
記（１６）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方
法。
【００３１】（１９）前記第１設定圧力は０．１〜０．
５Ｔｏｒｒ（１３．３３〜６６．６５Ｐａ）の範囲内で
あることを特徴とする前記（１６）に記載の原子層蒸着
を利用した薄膜形成方法。
５Ｔｏｒｒ（１３．３３〜６６．６５Ｐａ）の範囲内で
あることを特徴とする前記（１６）に記載の原子層蒸着
を利用した薄膜形成方法。
【００３２】（２０）前記第２設定圧力は、前記第１設
定圧力より約１．５倍さらに高いことを特徴とする前記
（１６）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
定圧力より約１．５倍さらに高いことを特徴とする前記
（１６）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
【００３３】（２１）前記除去段階は、前記反応器をポ
ンピングして、前記反応器の圧力が前記第１設定圧力よ
りさらに低い第３設定圧力で実施することを特徴とする
前記（１６）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方
法。
ンピングして、前記反応器の圧力が前記第１設定圧力よ
りさらに低い第３設定圧力で実施することを特徴とする
前記（１６）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方
法。
【００３４】（２２）前記第３設定圧力は、前記第１設
定圧力より約０．５倍さらに低いことを特徴とする前記
（２１）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
定圧力より約０．５倍さらに低いことを特徴とする前記
（２１）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
【００３５】（２３）前記除去段階は、前記反応器をポ
ンピングして、前記反応器の圧力が前記第１設定圧力よ
りさらに低い第３設定圧力で実施することを特徴とする
前記（１６）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方
法。
ンピングして、前記反応器の圧力が前記第１設定圧力よ
りさらに低い第３設定圧力で実施することを特徴とする
前記（１６）に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方
法。
【００３６】（２４）前記反応器は、ファーネス（ｆｕ
ｒｎａｃｅ）形態の反応器であり、前記基板の表面全て
が実質的に、同一な方向に向かって自動移送することを
特徴とする前記（１６）に記載の原子層蒸着を利用した
薄膜形成方法。
ｒｎａｃｅ）形態の反応器であり、前記基板の表面全て
が実質的に、同一な方向に向かって自動移送することを
特徴とする前記（１６）に記載の原子層蒸着を利用した
薄膜形成方法。
【００３７】（２５）前記多数枚の基板の数は、百枚以
上であることを特徴とする前記（１６）に記載の原子層
蒸着を利用した薄膜形成方法。
上であることを特徴とする前記（１６）に記載の原子層
蒸着を利用した薄膜形成方法。
【００３８】（２６）前記反応器は、原子層蒸着のため
の単一反応空間を有し、前記単一反応空間内部に前記基
板が載置されることを特徴とする前記（１６）に記載の
原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
の単一反応空間を有し、前記単一反応空間内部に前記基
板が載置されることを特徴とする前記（１６）に記載の
原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。
【００３９】（２７）一枚以上の半導体基板をチャンバ
内部に挿入させる段階（ａ）と、第１設定圧力の反応器
内部にガス状態の第１反応物質を導入し、前記一枚以上
の基板の表面上に前記反応物質の一部を化学的に吸着さ
せる段階（ｂ）と、前記反応器の圧力が前記第１設定圧
力よりさらに高く増加するように、前記チャンバ内部に
不活性ガスを噴射して反応器内部に化学的に吸着しない
第１反応物質を希釈させる段階（ｃ）と、前記化学的に
吸着しない第１反応物質を前記チャンバから除去させる
段階（ｄ）と、第２設定圧力の反応器内部にガス状態の
第２反応物質を導入させ、化学的交換により単一の原子
層を形成する段階（ｅ）と、前記反応器の圧力を増加さ
せ、前記反応器内部の化学的に吸着しない反応物質を希
釈させる段階（ｆ）と、前記化学的に吸着しない反応物
質を前記チャンバから除去させる段階（ｇ）と、を含む
ことを特徴とする薄膜層を形成するための原子層蒸着方
法。
内部に挿入させる段階（ａ）と、第１設定圧力の反応器
内部にガス状態の第１反応物質を導入し、前記一枚以上
の基板の表面上に前記反応物質の一部を化学的に吸着さ
せる段階（ｂ）と、前記反応器の圧力が前記第１設定圧
力よりさらに高く増加するように、前記チャンバ内部に
不活性ガスを噴射して反応器内部に化学的に吸着しない
第１反応物質を希釈させる段階（ｃ）と、前記化学的に
吸着しない第１反応物質を前記チャンバから除去させる
段階（ｄ）と、第２設定圧力の反応器内部にガス状態の
第２反応物質を導入させ、化学的交換により単一の原子
層を形成する段階（ｅ）と、前記反応器の圧力を増加さ
せ、前記反応器内部の化学的に吸着しない反応物質を希
釈させる段階（ｆ）と、前記化学的に吸着しない反応物
質を前記チャンバから除去させる段階（ｇ）と、を含む
ことを特徴とする薄膜層を形成するための原子層蒸着方
法。
【００４０】（２８）前記第１設定圧力は前記第２設定
圧力と実質的に同一であることを特徴とする前記（２
７）に記載の薄膜層を形成するための原子層蒸着方法。
圧力と実質的に同一であることを特徴とする前記（２
７）に記載の薄膜層を形成するための原子層蒸着方法。
【００４１】（２９）前記第１設定圧力は、前記第２設
定圧力と異なることを特徴とする前記（２７）に記載の
薄膜層を形成するための原子層蒸着方法。
定圧力と異なることを特徴とする前記（２７）に記載の
薄膜層を形成するための原子層蒸着方法。
【００４２】（３０）前記第一の希釈および第二の希釈
をさせる途中に、前記反応器圧力を前記第１および第２
設定圧力より少なくとも約１．５倍増加させることを特
徴とする前記（２７）に記載の薄膜層を形成するための
原子層蒸着方法。
をさせる途中に、前記反応器圧力を前記第１および第２
設定圧力より少なくとも約１．５倍増加させることを特
徴とする前記（２７）に記載の薄膜層を形成するための
原子層蒸着方法。
【００４３】（３１）前記除去段階は、前記チャンバを
ポンピングして、前記第１または第２設定圧力より実質
的にさらに低い第３設定圧力で実施することを特徴とす
る前記（２７）に記載の薄膜層を形成するための原子層
蒸着方法。
ポンピングして、前記第１または第２設定圧力より実質
的にさらに低い第３設定圧力で実施することを特徴とす
る前記（２７）に記載の薄膜層を形成するための原子層
蒸着方法。
【００４４】（３２）前記単一原子層は、Ａｌ2Ｏ3、Ｔ
ｉＯ2、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2、Ｔａ2Ｏ 5、Ｎｂ2Ｏ5、Ｃｅ
Ｏ2、Ｙ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＲｕＯ2またはＩｒ
Ｏ2の酸化層であることを特徴とする前記（２７）に記
載の薄膜層を形成するための原子層蒸着方法。
ｉＯ2、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2、Ｔａ2Ｏ 5、Ｎｂ2Ｏ5、Ｃｅ
Ｏ2、Ｙ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＲｕＯ2またはＩｒ
Ｏ2の酸化層であることを特徴とする前記（２７）に記
載の薄膜層を形成するための原子層蒸着方法。
【００４５】（３３）前記単一原子層は、ＳｒＴｉ
Ｏ3、ＰｂＴｉＯ3、ＳｒＲｕＯ3、ＣａＲｕＯ3、（Ｂ
ａ、Ｓｒ）ＴｉＯ3、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3、（Ｐｂ、
Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3、（Ｓｒ、Ｃａ）ＲｕＯ3、
（Ｂａ、Ｓｒ）ＲｕＯ3、Ｓｎ ｄｏｐｅｄ Ｉｎ2Ｏ3
（ＩＴＯ）、Ｆｅ ｄｏｐｅｄ Ｉｎ2Ｏ3またはＺｒ
ｄｏｐｅｄ Ｉｎ2Ｏ3の複合酸化層であることを特徴と
する前記（２７）に記載の薄膜層を形成するための原子
層蒸着方法。
Ｏ3、ＰｂＴｉＯ3、ＳｒＲｕＯ3、ＣａＲｕＯ3、（Ｂ
ａ、Ｓｒ）ＴｉＯ3、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3、（Ｐｂ、
Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3、（Ｓｒ、Ｃａ）ＲｕＯ3、
（Ｂａ、Ｓｒ）ＲｕＯ3、Ｓｎ ｄｏｐｅｄ Ｉｎ2Ｏ3
（ＩＴＯ）、Ｆｅ ｄｏｐｅｄ Ｉｎ2Ｏ3またはＺｒ
ｄｏｐｅｄ Ｉｎ2Ｏ3の複合酸化層であることを特徴と
する前記（２７）に記載の薄膜層を形成するための原子
層蒸着方法。
【００４６】（３４）前記単一原子層は、ＳｉＮ、Ｎｂ
Ｎ、ＺｒＮ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｙａ 3Ｎ5、ＡｌＮ、Ｇａ
Ｎ、ＷＮまたはＢＮの窒化層であることを特徴とする前
記（２７）に記載の薄膜層を形成するための原子層蒸着
方法。
Ｎ、ＺｒＮ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｙａ 3Ｎ5、ＡｌＮ、Ｇａ
Ｎ、ＷＮまたはＢＮの窒化層であることを特徴とする前
記（２７）に記載の薄膜層を形成するための原子層蒸着
方法。
【００４７】（３５）前記単一原子層は、ＷＢＮ、ＷＳ
ｉＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴａＳｉＮまたはＡｌＴｉＮの複合
窒化層であることを特徴とする前記（２７）に記載の薄
膜層を形成するための原子層蒸着方法。
ｉＮ、ＴｉＳｉＮ、ＴａＳｉＮまたはＡｌＴｉＮの複合
窒化層であることを特徴とする前記（２７）に記載の薄
膜層を形成するための原子層蒸着方法。
【００４８】（３６）前記単一原子層は、Ｓｉ、Ａｌ、
Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｗ
またはＡｇのメタル層であることを特徴とする前記（２
７）に記載の薄膜層を形成するための原子層蒸着方法。
Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｗ
またはＡｇのメタル層であることを特徴とする前記（２
７）に記載の薄膜層を形成するための原子層蒸着方法。
【００４９】（３７）前記単一原子層は、Ａｌ、Ｗ、Ｔ
ｉまたはＣｏのシリサイド層であることを特徴とする前
記（２７）に記載の薄膜層を形成するための原子層蒸着
方法。
ｉまたはＣｏのシリサイド層であることを特徴とする前
記（２７）に記載の薄膜層を形成するための原子層蒸着
方法。
【００５０】（３８）前記単一原子層は、メタルシリケ
ート物質（Ｍ1-XＳｉXＯ2）であり、前記メタル“Ｍ”
はハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタ
ル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、セシウム（Ｃｓ）および
アルミニウム（Ａｌ）により構成される群から選択され
ることを特徴とする前記（２７）に記載の薄膜層を形成
するための原子層蒸着方法。
ート物質（Ｍ1-XＳｉXＯ2）であり、前記メタル“Ｍ”
はハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタ
ル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、セシウム（Ｃｓ）および
アルミニウム（Ａｌ）により構成される群から選択され
ることを特徴とする前記（２７）に記載の薄膜層を形成
するための原子層蒸着方法。
【００５１】（３９）前記段階（ｂ）から（ｇ）が、少
なくとも一度反復されることを特徴とする前記（２７）
に記載の薄膜層を形成するための原子層蒸着方法。
なくとも一度反復されることを特徴とする前記（２７）
に記載の薄膜層を形成するための原子層蒸着方法。
【００５２】（４０）単一反応空間を有する反応器を用
意する段階（ａ）と、前記単一空間内部に実質的に同一
な方向の加工表面を有する多数枚のウェーハをローディ
ングさせる段階（ｂ）と、前記反応空間内部へその一部
が前記多数枚のウェーハ各々の加工表面上に化学的に吸
着する第１反応物質を導入する段階（ｃ）と、化学的に
吸着しない第１反応物質を前記反応空間から除去させる
段階（ｄ）と、前記反応空間内部へその一部が前記多数
枚のウェーハ各々の加工表面上に化学的に吸着する第２
反応物質を導入する段階（ｅ）と、化学的に吸着しない
第２反応物質を前記反応空間から除去させる段階（ｆ）
と、を含むことを特徴とする薄膜形成方法。
意する段階（ａ）と、前記単一空間内部に実質的に同一
な方向の加工表面を有する多数枚のウェーハをローディ
ングさせる段階（ｂ）と、前記反応空間内部へその一部
が前記多数枚のウェーハ各々の加工表面上に化学的に吸
着する第１反応物質を導入する段階（ｃ）と、化学的に
吸着しない第１反応物質を前記反応空間から除去させる
段階（ｄ）と、前記反応空間内部へその一部が前記多数
枚のウェーハ各々の加工表面上に化学的に吸着する第２
反応物質を導入する段階（ｅ）と、化学的に吸着しない
第２反応物質を前記反応空間から除去させる段階（ｆ）
と、を含むことを特徴とする薄膜形成方法。
【００５３】（４１）前記段階（ｃ）から（ｆ）が、少
なくとも一度反復されることをさらに含むことを特徴と
する前記（４０）に記載の薄膜形成方法。
なくとも一度反復されることをさらに含むことを特徴と
する前記（４０）に記載の薄膜形成方法。
【００５４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の原子層蒸着を利用
した薄膜形成方法および薄膜層を形成するための原子層
蒸着方法の実施の形態につき、製造段階（工程）に即し
て説明する。
した薄膜形成方法および薄膜層を形成するための原子層
蒸着方法の実施の形態につき、製造段階（工程）に即し
て説明する。
【００５５】本発明の方法では、まず単一反応空間を有
する反応器を用意する。一束ねの基板を反応器の単一反
応空間内部へ同時にローディングする。
する反応器を用意する。一束ねの基板を反応器の単一反
応空間内部へ同時にローディングする。
【００５６】続いて、反応物質を含むガスを単一反応空
間内部に導入し、反応物質の一部を単一反応空間内部に
ある一束ねの基板またはウェーハの最上部表面（ｔｏｐ
ｓｕｒｆａｃｅ）上に化学的に吸着させる。化学的に
吸着しない反応物質は単一反応空間から除去させる。
間内部に導入し、反応物質の一部を単一反応空間内部に
ある一束ねの基板またはウェーハの最上部表面（ｔｏｐ
ｓｕｒｆａｃｅ）上に化学的に吸着させる。化学的に
吸着しない反応物質は単一反応空間から除去させる。
【００５７】本発明の一実施形態によると、反応物質を
含むガスを導入した後、化学的に吸着しない反応物質を
単一反応空間で希釈させることにより、化学的に吸着し
ない反応物質の除去を促進させることができる。
含むガスを導入した後、化学的に吸着しない反応物質を
単一反応空間で希釈させることにより、化学的に吸着し
ない反応物質の除去を促進させることができる。
【００５８】また、本発明の他の実施形態によると、薄
膜形成方法が開示される。この方法は単一反応空間を有
する反応器を用意する。各々の加工表面（ｐｒｏｃｅｓ
ｓｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）を有する多数のウェーハを
反応空間内部に導入させる。多数のウェーハの加工表面
は、実質的に同一な方向に向ける。第１反応物質を反応
空間内部へ導入し、第１反応物質の一部を原子層蒸着の
ための多数のウェーハ加工表面上に化学的に吸着させ
る。そして、化学的に吸着しない第１反応物質を反応空
間から除去させる。連続して、第２反応物質を反応空間
内部へ導入し、第２反応物質の一部を多数枚のウェーハ
各々の加工表面上に化学的に吸着させる。そして、化学
的に吸着しない第２反応物質を反応空間から除去させ
る。
膜形成方法が開示される。この方法は単一反応空間を有
する反応器を用意する。各々の加工表面（ｐｒｏｃｅｓ
ｓｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）を有する多数のウェーハを
反応空間内部に導入させる。多数のウェーハの加工表面
は、実質的に同一な方向に向ける。第１反応物質を反応
空間内部へ導入し、第１反応物質の一部を原子層蒸着の
ための多数のウェーハ加工表面上に化学的に吸着させ
る。そして、化学的に吸着しない第１反応物質を反応空
間から除去させる。連続して、第２反応物質を反応空間
内部へ導入し、第２反応物質の一部を多数枚のウェーハ
各々の加工表面上に化学的に吸着させる。そして、化学
的に吸着しない第２反応物質を反応空間から除去させ
る。
【００５９】以下、図面を参照して本発明の望ましい実
施例をより詳細に説明する。
施例をより詳細に説明する。
【００６０】本発明は、ＡＬＤ技術を利用して薄膜を製
造する方法を図ることにより、通常のＡＬＤ技術と比較
する場合、生産性が顕著に向上されることが分かる。
造する方法を図ることにより、通常のＡＬＤ技術と比較
する場合、生産性が顕著に向上されることが分かる。
【００６１】以下で、多数の具体的な事項が本発明の理
解のために説明される。しかしながら、具体的な事項に
関した理解がなくとも当業者であれば本発明を十分に実
施することができるものである。周知の幾つかの段階お
よび技術については、本発明の不明瞭性を回避するため
に詳細に示さなくとも当業者であれば十分に理解および
実施可能であるため、ここでの詳細な説明は行っていな
い。
解のために説明される。しかしながら、具体的な事項に
関した理解がなくとも当業者であれば本発明を十分に実
施することができるものである。周知の幾つかの段階お
よび技術については、本発明の不明瞭性を回避するため
に詳細に示さなくとも当業者であれば十分に理解および
実施可能であるため、ここでの詳細な説明は行っていな
い。
【００６２】本発明の具体的な実施例によるＡＬＤを利
用した薄膜積層方法について説明する。
用した薄膜積層方法について説明する。
【００６３】図１を参照すれば、プロセスチューブ（ｐ
ｒｏｃｅｓｓ ｔｕｂｅ）１１内部に単一反応空間１２
を有するＡＬＤ反応器１０を概略的に示す。ヒータのよ
うな反応器１０の一側部分に設置される部材は簡略化の
ために省略される。望ましいＡＬＤ反応器１０は米国特
許第５，２１７，３４０および第５，１１２，６４１号
に開示された通常のＬＰＣＶＤファーネスと類似なファ
ーネス形態の垂直反応器（垂直した方向）である。しか
し、本発明では、水平などの他の形態の反応器も適切に
適用することができる。
ｒｏｃｅｓｓ ｔｕｂｅ）１１内部に単一反応空間１２
を有するＡＬＤ反応器１０を概略的に示す。ヒータのよ
うな反応器１０の一側部分に設置される部材は簡略化の
ために省略される。望ましいＡＬＤ反応器１０は米国特
許第５，２１７，３４０および第５，１１２，６４１号
に開示された通常のＬＰＣＶＤファーネスと類似なファ
ーネス形態の垂直反応器（垂直した方向）である。しか
し、本発明では、水平などの他の形態の反応器も適切に
適用することができる。
【００６４】本発明によると、反応空間１２は、基板
（またはウェーハ）１５が載置され、ＡＬＤのための様
々な工程が順次行なわれる空間を意味するものである。
また、本発明によると、単一反応空間１２は分割または
分離されない。分割または分離されない単一反応空間は
米国特許第６，０４２，５５２号および第６，０１５，
５９０号に示されるＡＬＤ反応器内にマルチな（分離さ
れた）反応空間を有する通常の反応器の反応空間と異な
る。特に、米国特許第６，０１５，５９０号に開示され
た通常のＡＬＤ反応器は浄化効率のために反応空間の体
積が最小化されるようにマルチな（分離された）反応空
間各々が隣接した位置を有するため、反応空間各々に載
置される基板の数は相当に少ない。例えば、一枚または
二枚程度である。また、通常のＡＬＤ反応器は前述した
構造的制限のため、反応器に載置される基板の数が全体
的に制限される。例えば、米国特許第６，０４２，５５
２号の各々の反応空間は、反応器内部の相当な空間また
は体積を占める。したがって、ＡＬＤ工程の生産性を低
下させる原因になる。
（またはウェーハ）１５が載置され、ＡＬＤのための様
々な工程が順次行なわれる空間を意味するものである。
また、本発明によると、単一反応空間１２は分割または
分離されない。分割または分離されない単一反応空間は
米国特許第６，０４２，５５２号および第６，０１５，
５９０号に示されるＡＬＤ反応器内にマルチな（分離さ
れた）反応空間を有する通常の反応器の反応空間と異な
る。特に、米国特許第６，０１５，５９０号に開示され
た通常のＡＬＤ反応器は浄化効率のために反応空間の体
積が最小化されるようにマルチな（分離された）反応空
間各々が隣接した位置を有するため、反応空間各々に載
置される基板の数は相当に少ない。例えば、一枚または
二枚程度である。また、通常のＡＬＤ反応器は前述した
構造的制限のため、反応器に載置される基板の数が全体
的に制限される。例えば、米国特許第６，０４２，５５
２号の各々の反応空間は、反応器内部の相当な空間また
は体積を占める。したがって、ＡＬＤ工程の生産性を低
下させる原因になる。
【００６５】しかし、本発明によると、ファーネス形態
のＡＬＤ反応器１０は分離されない大きな体積の単一反
応空間を有するため、図１に図示されたように、百枚以
上の基板を収容することができる。したがって、一度に
多くの数の基板を対象にＡＬＤを実施することができる
（これにより、生産性が顕著に向上される）。
のＡＬＤ反応器１０は分離されない大きな体積の単一反
応空間を有するため、図１に図示されたように、百枚以
上の基板を収容することができる。したがって、一度に
多くの数の基板を対象にＡＬＤを実施することができる
（これにより、生産性が顕著に向上される）。
【００６６】前記反応器を使用してＡＬＤ薄膜を形成す
るための工程を実施する場合、図１に図示されたよう
に、一束ねの基板１４をＡＬＤ反応器１０の単一反応空
間１２内部へ実質的に同時にローディングさせる。本発
明において、一束ねの基板１４は一度のＡＬＤ実施によ
り基板１５上に薄膜を形成するために反応器１０内部へ
ローディングされる基板の全体数を意味することができ
る。本発明の一実施形態によると、一束ねの基板１４は
望ましく、約１２５〜１３５枚の基板を含む。そして、
各々の基板１５は、望ましくは、その最上部に加工表面
を有する。
るための工程を実施する場合、図１に図示されたよう
に、一束ねの基板１４をＡＬＤ反応器１０の単一反応空
間１２内部へ実質的に同時にローディングさせる。本発
明において、一束ねの基板１４は一度のＡＬＤ実施によ
り基板１５上に薄膜を形成するために反応器１０内部へ
ローディングされる基板の全体数を意味することができ
る。本発明の一実施形態によると、一束ねの基板１４は
望ましく、約１２５〜１３５枚の基板を含む。そして、
各々の基板１５は、望ましくは、その最上部に加工表面
を有する。
【００６７】本発明のＡＬＤ工程は、望ましくは、基板
１５をローディング／アンローディングするとき、図１
に概略的に図示されたように、ウェーハ自動移送装置１
８を使用して、一束ねの基板１４をＡＬＤ反応器１０に
ローディングさせる。ウェーハ自動移送装置１８として
は、米国特許第５，２１７，３４０号および第５，１１
２，６４１号に開示されたものが挙げられる。しかし、
他の形態のウェーハ自動移送装置も本発明では適切に適
用することができる。
１５をローディング／アンローディングするとき、図１
に概略的に図示されたように、ウェーハ自動移送装置１
８を使用して、一束ねの基板１４をＡＬＤ反応器１０に
ローディングさせる。ウェーハ自動移送装置１８として
は、米国特許第５，２１７，３４０号および第５，１１
２，６４１号に開示されたものが挙げられる。しかし、
他の形態のウェーハ自動移送装置も本発明では適切に適
用することができる。
【００６８】即ち、本発明は、一度のＡＬＤ実施のため
の基板全体が、反応器内の幾つかのマルチな（分離され
た）反応空間に載置されるものではなく、一度のＡＬＤ
実施のための基板全体を、単一反応空間１２に載置させ
ることができる。そのため、ウェーハ自動移送装置を使
用して自動に、そして、迅速に一束ねの基板１４をロー
ディング／アンローディングさせることができる。特
に、一束ねの基板１４はボート１９内部に設定した状態
で整列され、載置される。石英または通常の他の材質で
形成される典型的なボート１９は、その内部面に多数個
の溝を有し、溝に基板１５を載置する。そして、一束ね
の基板１４を積載したボート１９がＡＬＤ反応器１０内
部へローディングされるため、図１に概略的に図示され
たように、ＡＬＤ反応器１０の単一反応空間１２内部へ
一束ねの基板１４が同時にローディングされる。ここ
で、基板１５の最上部表面（加工表面）１７は、全て自
動移送のために、実質的に同一な方向に向ける。
の基板全体が、反応器内の幾つかのマルチな（分離され
た）反応空間に載置されるものではなく、一度のＡＬＤ
実施のための基板全体を、単一反応空間１２に載置させ
ることができる。そのため、ウェーハ自動移送装置を使
用して自動に、そして、迅速に一束ねの基板１４をロー
ディング／アンローディングさせることができる。特
に、一束ねの基板１４はボート１９内部に設定した状態
で整列され、載置される。石英または通常の他の材質で
形成される典型的なボート１９は、その内部面に多数個
の溝を有し、溝に基板１５を載置する。そして、一束ね
の基板１４を積載したボート１９がＡＬＤ反応器１０内
部へローディングされるため、図１に概略的に図示され
たように、ＡＬＤ反応器１０の単一反応空間１２内部へ
一束ねの基板１４が同時にローディングされる。ここ
で、基板１５の最上部表面（加工表面）１７は、全て自
動移送のために、実質的に同一な方向に向ける。
【００６９】したがって、生産性の観点から判断する場
合、前記同一な方向に向ける自動移送は米国特許第６，
０１５，５９０号に開示された通常のＡＬＤ技術に比べ
て生産性が向上されるとする重要な利点がある。これ
は、米国特許第６，０１５，５９０号に開示されたよう
に、基板の最上部表面を反対方向に向ける場合、ウェー
ハ自動移送が容易でないためである。したがって、通常
のＡＬＤ技術では各々の反応空間に順次に大略一枚また
は少ない数の基板が載置される。これは、基板が反応器
の幾つかのマルチな（分離された）反応空間に配置され
るためであり、配置により同時に全ての基板を対象とす
る工程の実施は不可能である。また、米国特許第６，０
４２，６５２号に開示された通常のＡＬＤ技術では多数
の半導体回路基板を反応空間（ステージ）に一枚ずつ順
に移送する。したがって、ローディングに長時間が所要
されることにより、生産性を顕著に低下させ、ＡＬＤ工
程の商業的適用に限界が露呈される。
合、前記同一な方向に向ける自動移送は米国特許第６，
０１５，５９０号に開示された通常のＡＬＤ技術に比べ
て生産性が向上されるとする重要な利点がある。これ
は、米国特許第６，０１５，５９０号に開示されたよう
に、基板の最上部表面を反対方向に向ける場合、ウェー
ハ自動移送が容易でないためである。したがって、通常
のＡＬＤ技術では各々の反応空間に順次に大略一枚また
は少ない数の基板が載置される。これは、基板が反応器
の幾つかのマルチな（分離された）反応空間に配置され
るためであり、配置により同時に全ての基板を対象とす
る工程の実施は不可能である。また、米国特許第６，０
４２，６５２号に開示された通常のＡＬＤ技術では多数
の半導体回路基板を反応空間（ステージ）に一枚ずつ順
に移送する。したがって、ローディングに長時間が所要
されることにより、生産性を顕著に低下させ、ＡＬＤ工
程の商業的適用に限界が露呈される。
【００７０】通常のＡＬＤ技術のように、図３に概略的
に図示された第１反応物質４０または第１反応物質４０
を含むガスをＡＬＤ反応器１０の単一反応空間１２内部
へガス供給ライン（図示せず）のような図１の導入部１
６を通じて導入させる（ドジング（ｄｏｓｉｎｇ）段
階）。そして、第１反応物質４０の一部は単一反応空間
１２内部にある一束ねの基板１４の加工表面上に化学的
に吸着（化学吸着）される。図２に図示したように、ド
ジング段階（Ｓ３１）は１３．３３〜６６．６５Ｐａ
（約０．１〜０．５Ｔｏｒｒ）の第１設定圧力Ｐ１で実
施することが望ましい。
に図示された第１反応物質４０または第１反応物質４０
を含むガスをＡＬＤ反応器１０の単一反応空間１２内部
へガス供給ライン（図示せず）のような図１の導入部１
６を通じて導入させる（ドジング（ｄｏｓｉｎｇ）段
階）。そして、第１反応物質４０の一部は単一反応空間
１２内部にある一束ねの基板１４の加工表面上に化学的
に吸着（化学吸着）される。図２に図示したように、ド
ジング段階（Ｓ３１）は１３．３３〜６６．６５Ｐａ
（約０．１〜０．５Ｔｏｒｒ）の第１設定圧力Ｐ１で実
施することが望ましい。
【００７１】一方、本発明において、ＡＬＤの生産性を
さらに増加させるためには、ＡＬＤを浄化させる時間の
短縮が必要である。一般に、浄化時間は反応器の体積に
かかっている。したがって、本発明では大きな体積を有
するファーネス形態の反応器が有用である。そして、浄
化となる体積は米国特許第６，０４２，５５２号または
第６，０１５，５９０号に図示された進行波タイプ（ｔ
ｒａｖｅｌｉｎｇ ｗａｖｅｔｙｐｅ）の装置など、通
常のＡＬＤ技術に比べて実質的に大きな体積を有する。
さらに増加させるためには、ＡＬＤを浄化させる時間の
短縮が必要である。一般に、浄化時間は反応器の体積に
かかっている。したがって、本発明では大きな体積を有
するファーネス形態の反応器が有用である。そして、浄
化となる体積は米国特許第６，０４２，５５２号または
第６，０１５，５９０号に図示された進行波タイプ（ｔ
ｒａｖｅｌｉｎｇ ｗａｖｅｔｙｐｅ）の装置など、通
常のＡＬＤ技術に比べて実質的に大きな体積を有する。
【００７２】前記観点において、本発明の一実施形態に
よると、第１反応物質４０を導入した後、浄化時間を効
率的に短縮させるために、化学的に吸着しない第１反応
物質４０の一部をＡＬＤ反応器１０から除去する前に希
釈させる。ここで、化学的に吸着しない第１反応物質４
０の一部には物理的に吸着（物理吸着）されている反応
物質、即ち、基板上に物理的に吸着されている第１反応
物質を含む。そして、物理的に吸着されている第１反応
物質は、ＡＬＤ反応器１０内部にある化学的に吸着され
ている第１反応物質４０または残りの反応物質に緩く結
合されている。
よると、第１反応物質４０を導入した後、浄化時間を効
率的に短縮させるために、化学的に吸着しない第１反応
物質４０の一部をＡＬＤ反応器１０から除去する前に希
釈させる。ここで、化学的に吸着しない第１反応物質４
０の一部には物理的に吸着（物理吸着）されている反応
物質、即ち、基板上に物理的に吸着されている第１反応
物質を含む。そして、物理的に吸着されている第１反応
物質は、ＡＬＤ反応器１０内部にある化学的に吸着され
ている第１反応物質４０または残りの反応物質に緩く結
合されている。
【００７３】図２の希釈段階（Ｓ３３）を実施するため
に、図１に図示されたようなＡＬＤ反応器１０は、希釈
された化学的に吸着しない第１反応物質４０の一部をＡ
ＬＤ反応器から除去するために排気ライン２５またはラ
フィング（ｒｏｕｇｈｉｎｇ）ラインと連結される圧力
制御バルブ２１を含む。排気ライン２５はポンプ２３と
連結され、希釈された化学的に吸着しない第１反応物質
４０の一部を反応器１０から外部へ排出させる。希釈段
階（Ｓ３３）を実施する間に、圧力制御バルブ２１は実
質的に閉鎖され、不活性ガスが反応器１０内部へ導入部
１６を通じて供給される。そして、ＡＬＤ反応器１０内
部へ第１反応物質４０が導入されることは実質的に停止
される。即ち、ＡＬＤ反応器１０と排気ライン２５のコ
ンダクタンスが減少する。
に、図１に図示されたようなＡＬＤ反応器１０は、希釈
された化学的に吸着しない第１反応物質４０の一部をＡ
ＬＤ反応器から除去するために排気ライン２５またはラ
フィング（ｒｏｕｇｈｉｎｇ）ラインと連結される圧力
制御バルブ２１を含む。排気ライン２５はポンプ２３と
連結され、希釈された化学的に吸着しない第１反応物質
４０の一部を反応器１０から外部へ排出させる。希釈段
階（Ｓ３３）を実施する間に、圧力制御バルブ２１は実
質的に閉鎖され、不活性ガスが反応器１０内部へ導入部
１６を通じて供給される。そして、ＡＬＤ反応器１０内
部へ第１反応物質４０が導入されることは実質的に停止
される。即ち、ＡＬＤ反応器１０と排気ライン２５のコ
ンダクタンスが減少する。
【００７４】希釈段階（Ｓ３３）を実施する間は、選択
的に、反応器１０内部へ第１反応物質４０の導入を停止
させる途中に、第１反応物質４０よりさらに多い量の不
活性ガスをＡＬＤ反応器１０内部へ導入させる。
的に、反応器１０内部へ第１反応物質４０の導入を停止
させる途中に、第１反応物質４０よりさらに多い量の不
活性ガスをＡＬＤ反応器１０内部へ導入させる。
【００７５】望ましくは、図２に図示されたように、化
学的に吸着されない第１反応物質４０の一部を希釈させ
る間に、反応器圧力は第１設定圧力Ｐ１から第２設定圧
力Ｐ２に増加される。この時、第２設定圧力Ｐ２は第１
設定圧力Ｐ１より大きい。望ましくは、第２設定圧力Ｐ
２が第１設定圧力Ｐ１より約１．５倍さらに大きい。
学的に吸着されない第１反応物質４０の一部を希釈させ
る間に、反応器圧力は第１設定圧力Ｐ１から第２設定圧
力Ｐ２に増加される。この時、第２設定圧力Ｐ２は第１
設定圧力Ｐ１より大きい。望ましくは、第２設定圧力Ｐ
２が第１設定圧力Ｐ１より約１．５倍さらに大きい。
【００７６】化学的に吸着しない第１反応物質４０の一
部が反応器１０で希釈されることは非常に短い時間、即
ち、数秒内に可能であり、従来のＡＬＤ技術と比較する
場合、浄化段階３２は全体的に浄化時間が短縮され、浄
化効率が向上される。このような希釈段階では、化学的
に吸着しない第１反応物質４０の一部の分圧（ｐａｒｔ
ｉａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）が減少する。そして、第１
反応物質４０を希釈させて化学的に反応しない第１反応
物質４０の一部を除去した後は、反応器１０内には非常
に少ない量の化学的に吸着しない第１反応物質４０の一
部が残留する。したがって、浄化効率が最大になる。ま
た、第１反応物質４０が希釈されるため、第１反応物質
４０間の結合を十分に阻止させることができる。
部が反応器１０で希釈されることは非常に短い時間、即
ち、数秒内に可能であり、従来のＡＬＤ技術と比較する
場合、浄化段階３２は全体的に浄化時間が短縮され、浄
化効率が向上される。このような希釈段階では、化学的
に吸着しない第１反応物質４０の一部の分圧（ｐａｒｔ
ｉａｌ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）が減少する。そして、第１
反応物質４０を希釈させて化学的に反応しない第１反応
物質４０の一部を除去した後は、反応器１０内には非常
に少ない量の化学的に吸着しない第１反応物質４０の一
部が残留する。したがって、浄化効率が最大になる。ま
た、第１反応物質４０が希釈されるため、第１反応物質
４０間の結合を十分に阻止させることができる。
【００７７】そして、図４に図示されたように、希釈さ
れた化学的に吸着しない第１反応物質４０の一部を単一
反応空間１２から除去（排出）させた後、第２反応物質
４２を導入して（ドジング段階；Ｓ３５）化学的交換を
通じて、図６のＡＬＤ薄膜４４を形成する。望ましく
は、化学的に吸着しない第１反応物質４０の一部の除去
はポンプ２３を使用した反応器１０のポンピングにより
なされる。この時、反応器１０の圧力は第３設定圧力Ｐ
３まで低くなる（図２参照）。第３設定圧力Ｐ３はドジ
ング段階３１の第１設定圧力Ｐ１より低い。望ましく
は、第３設定圧力Ｐ３は第１設定圧力Ｐ１より約０．５
倍さらに低い。
れた化学的に吸着しない第１反応物質４０の一部を単一
反応空間１２から除去（排出）させた後、第２反応物質
４２を導入して（ドジング段階；Ｓ３５）化学的交換を
通じて、図６のＡＬＤ薄膜４４を形成する。望ましく
は、化学的に吸着しない第１反応物質４０の一部の除去
はポンプ２３を使用した反応器１０のポンピングにより
なされる。この時、反応器１０の圧力は第３設定圧力Ｐ
３まで低くなる（図２参照）。第３設定圧力Ｐ３はドジ
ング段階３１の第１設定圧力Ｐ１より低い。望ましく
は、第３設定圧力Ｐ３は第１設定圧力Ｐ１より約０．５
倍さらに低い。
【００７８】このような段階において、圧力を第３設定
圧力Ｐ３に減少させることは、不活性ガスの導入を停止
または減少させ、圧力制御バルブ２１を開放することに
よりなされる。即ち、排気ラインのコンダクタンスを増
加させるものである。
圧力Ｐ３に減少させることは、不活性ガスの導入を停止
または減少させ、圧力制御バルブ２１を開放することに
よりなされる。即ち、排気ラインのコンダクタンスを増
加させるものである。
【００７９】図５を参照すれば、第２反応物質４２が単
一反応空間１２内部へ導入され、そして第２反応物質４
２の一部が一束ねの基板１４の各基板１５の加工表面１
７に化学的に吸着して化学交換をする。勿論、希釈段階
（Ｓ３７）は第２反応物質４２のドジング段階（Ｓ３
５）以後に実施されることが望ましい。
一反応空間１２内部へ導入され、そして第２反応物質４
２の一部が一束ねの基板１４の各基板１５の加工表面１
７に化学的に吸着して化学交換をする。勿論、希釈段階
（Ｓ３７）は第２反応物質４２のドジング段階（Ｓ３
５）以後に実施されることが望ましい。
【００８０】図６を参照すれば、前述したような除去段
階（Ｓ３４）で第１反応物質４０に適用したと同一な方
法を使用して、化学的に吸着しない第２反応物質４２の
一部を単一反応空間１２内部から除去させる（図２の除
去段階，Ｓ３８）。
階（Ｓ３４）で第１反応物質４０に適用したと同一な方
法を使用して、化学的に吸着しない第２反応物質４２の
一部を単一反応空間１２内部から除去させる（図２の除
去段階，Ｓ３８）。
【００８１】第１および第２反応物質４０、４２の導入
および化学的に吸着しない第１および第２反応物質４
０、４２の一部を単一反応空間１２から除去する前記段
階を反復的に実施することにより、薄膜を形成すること
ができる。
および化学的に吸着しない第１および第２反応物質４
０、４２の一部を単一反応空間１２から除去する前記段
階を反復的に実施することにより、薄膜を形成すること
ができる。
【００８２】本発明で提案する浄化方法は、反応物質の
種類に関係しない。そのため、多様な種類のＡＬＤ薄膜
を形成するのに有用である。例えば、ＡＬＤ薄膜は、Ａ
ｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2
Ｏ5、ＣｅＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＲｕＯ2ま
たはＩｒＯ2の酸化層である。他の例として、ＡＬＤ薄
膜はＳｒＴｉＯ3、ＰｂＴｉＯ3、ＳｒＲｕＯ3、ＣａＲ
ｕＯ3、（Ｂａ、Ｓｒ）ＴｉＯ3、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ
3、（Ｐｂ、Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3、（Ｓｒ、Ｃａ）
ＲｕＯ3、（Ｂａ、Ｓｒ）ＲｕＯ、Ｓｎ ｄｏｐｅｄ
Ｉｎ2Ｏ3（ＩＴＯ）、Ｆｅ ｄｏｐｅｄ Ｉｎ2Ｏ3また
はＺｒ ｄｏｐｅｄ Ｉｎ2Ｏ3の複合酸化層、ＳｉＮ、
ＮｂＮ、ＺｒＮ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｙａ3Ｎ5、ＡｌＮ、
ＧａＮ、ＷＮまたはＢＮの窒化層、ＷＢＮ、ＷＳｉＮ、
ＴｉＳｉＮ、ＴａＳｉＮまたはＡｌＴｉＮの複合窒化
層、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、ＷまたはＡｇのメタル層、Ａｌ、Ｗ、
ＴｉまたはＣｏのシリサイド層そして、メタルシリケー
ト物質（Ｍ1-XＳｉXＯ2）である。ここで、メタル
“Ｍ”はハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、
タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、セシウム（Ｃｓ）
およびアルミニウム（Ａｌ）により構成される群から選
択される。
種類に関係しない。そのため、多様な種類のＡＬＤ薄膜
を形成するのに有用である。例えば、ＡＬＤ薄膜は、Ａ
ｌ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、ＨｆＯ2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2
Ｏ5、ＣｅＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＲｕＯ2ま
たはＩｒＯ2の酸化層である。他の例として、ＡＬＤ薄
膜はＳｒＴｉＯ3、ＰｂＴｉＯ3、ＳｒＲｕＯ3、ＣａＲ
ｕＯ3、（Ｂａ、Ｓｒ）ＴｉＯ3、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ
3、（Ｐｂ、Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3、（Ｓｒ、Ｃａ）
ＲｕＯ3、（Ｂａ、Ｓｒ）ＲｕＯ、Ｓｎ ｄｏｐｅｄ
Ｉｎ2Ｏ3（ＩＴＯ）、Ｆｅ ｄｏｐｅｄ Ｉｎ2Ｏ3また
はＺｒ ｄｏｐｅｄ Ｉｎ2Ｏ3の複合酸化層、ＳｉＮ、
ＮｂＮ、ＺｒＮ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｙａ3Ｎ5、ＡｌＮ、
ＧａＮ、ＷＮまたはＢＮの窒化層、ＷＢＮ、ＷＳｉＮ、
ＴｉＳｉＮ、ＴａＳｉＮまたはＡｌＴｉＮの複合窒化
層、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、ＷまたはＡｇのメタル層、Ａｌ、Ｗ、
ＴｉまたはＣｏのシリサイド層そして、メタルシリケー
ト物質（Ｍ1-XＳｉXＯ2）である。ここで、メタル
“Ｍ”はハフニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、
タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、セシウム（Ｃｓ）
およびアルミニウム（Ａｌ）により構成される群から選
択される。
【００８３】
【実施例】＜実施例１＞本発明のＡＬＤ工程によりＳｉ
Ｎ膜を積層する。リモートプラズマ（４００Ｗ）により
活性化されたＤＣＳ（ＳｉＣｌ2Ｈ2）およびＮＨ3ガス
を反応物質に使用する。積層温度は３７５℃である。反
応物質のフローレートはＤＣＳが５００ｓｃｃｍであ
り、ＮＨ3が２，０００ｓｃｃｍである。化学的に吸着
しない反応物質を除去する前に希釈するために、５，０
００ｓｃｃｍの窒素ガスを反応器内部へ導入させる。Ｄ
ＣＳの供給および浄化そして、ＮＨ3の供給および浄化
に対する各段階の時間および圧力は表１および図７に示
す。また、図８はＡＬＤ工程の結果を示す。
Ｎ膜を積層する。リモートプラズマ（４００Ｗ）により
活性化されたＤＣＳ（ＳｉＣｌ2Ｈ2）およびＮＨ3ガス
を反応物質に使用する。積層温度は３７５℃である。反
応物質のフローレートはＤＣＳが５００ｓｃｃｍであ
り、ＮＨ3が２，０００ｓｃｃｍである。化学的に吸着
しない反応物質を除去する前に希釈するために、５，０
００ｓｃｃｍの窒素ガスを反応器内部へ導入させる。Ｄ
ＣＳの供給および浄化そして、ＮＨ3の供給および浄化
に対する各段階の時間および圧力は表１および図７に示
す。また、図８はＡＬＤ工程の結果を示す。
【００８４】
【表１】
【００８５】実施例では、圧力の単位をＴｏｒｒで測定
（表示）したが、ＳＩ単位（Ｐａ）に換算する場合に
は、１Ｔｏｒｒ＝１３３．３Ｐａとする。
（表示）したが、ＳＩ単位（Ｐａ）に換算する場合に
は、１Ｔｏｒｒ＝１３３．３Ｐａとする。
【００８６】上述したＡＬＤ方法による成長速度は１Å
／サイクルであり、良好なＡＬＤ工程特性を得ることが
できる。
／サイクルであり、良好なＡＬＤ工程特性を得ることが
できる。
【００８７】さらに、本発明のような浄化方法がない場
合は、次の問題点がある。第１に、反応物質のドジング
段階の圧力と同一な圧力下でＡｒまたはＮ2などのよう
な不活性ガスを使用して、浄化段階を実施する場合、反
応器には不活性ガスが実質的な量残留することになる。
そのため、反応物質の分圧が減少する。したがって、以
後のドジング段階のための反応物質のドジング時間が延
長されることになる。また、浄化時間が延長される。第
２に、浄化が希釈なしにただポンピングのみ実施される
場合、浄化は実質的に長時間が必要となる。
合は、次の問題点がある。第１に、反応物質のドジング
段階の圧力と同一な圧力下でＡｒまたはＮ2などのよう
な不活性ガスを使用して、浄化段階を実施する場合、反
応器には不活性ガスが実質的な量残留することになる。
そのため、反応物質の分圧が減少する。したがって、以
後のドジング段階のための反応物質のドジング時間が延
長されることになる。また、浄化時間が延長される。第
２に、浄化が希釈なしにただポンピングのみ実施される
場合、浄化は実質的に長時間が必要となる。
【００８８】＜実施例２＞ＨＣＤ（Ｓｉ2Ｃｌ6）が室温
のバブラーに貯蔵され、キャリアガスとして５００ｓｃ
ｃｍのＮ2により反応器に導入される。そして、５，０
００ｓｃｃｍのＮ2を使用して化学的に吸着されない反
応物質を希釈させ、反応器から化学的に吸着されない反
応物質をポンピング（除去）する浄化を実施する。連続
して、２，０００ｓｃｃｍのリモートプラズマ（４００
Ｗ）ＮＨ3を供給した後に、５，０００ｓｃｃｍのＮ2を
使用して化学的に吸着されない反応物質を希釈させ、反
応器から化学的に吸着されない反応物質をポンピング
（除去）する浄化を実施する。
のバブラーに貯蔵され、キャリアガスとして５００ｓｃ
ｃｍのＮ2により反応器に導入される。そして、５，０
００ｓｃｃｍのＮ2を使用して化学的に吸着されない反
応物質を希釈させ、反応器から化学的に吸着されない反
応物質をポンピング（除去）する浄化を実施する。連続
して、２，０００ｓｃｃｍのリモートプラズマ（４００
Ｗ）ＮＨ3を供給した後に、５，０００ｓｃｃｍのＮ2を
使用して化学的に吸着されない反応物質を希釈させ、反
応器から化学的に吸着されない反応物質をポンピング
（除去）する浄化を実施する。
【００８９】この時、ＨＣＤが２０秒間反応器に供給さ
れる。反応器の圧力は０．１Ｔｏｒｒから２Ｔｏｒｒに
変化し、２Ｔｏｒｒを維持する。浄化の圧力は希釈段階
４秒で、２Ｔｏｒｒから１０Ｔｏｒｒに変化し、ポンピ
ング段階６秒で、０．１Ｔｏｒｒまで低くなる。ＮＨ3
の供給（３０秒）および浄化（４＋６秒）は前述したよ
うな同一な方法によりなされる。図９はＡＬＤ工程の結
果を示す。
れる。反応器の圧力は０．１Ｔｏｒｒから２Ｔｏｒｒに
変化し、２Ｔｏｒｒを維持する。浄化の圧力は希釈段階
４秒で、２Ｔｏｒｒから１０Ｔｏｒｒに変化し、ポンピ
ング段階６秒で、０．１Ｔｏｒｒまで低くなる。ＮＨ3
の供給（３０秒）および浄化（４＋６秒）は前述したよ
うな同一な方法によりなされる。図９はＡＬＤ工程の結
果を示す。
【００９０】ＡＬＤ方法による成長率は２．３Å／サイ
クルであり、良好なＡＬＤ工程特性を獲得することがで
きる。
クルであり、良好なＡＬＤ工程特性を獲得することがで
きる。
【００９１】前述したような本発明の幾つかの特徴は次
のとおりである。
のとおりである。
【００９２】１．ドジング段階での反応器の圧力と浄化
段階での反応器の圧力は相異する。
段階での反応器の圧力は相異する。
【００９３】２．異なる反応物質を使用する各々のドジ
ング段階での反応器の圧力は実質的に同一または異な
る。
ング段階での反応器の圧力は実質的に同一または異な
る。
【００９４】３．浄化段階は、反応器の圧力が反応物質
をドジングさせる段階での圧力から増加させる希釈段階
および反応物質をドジングする段階での圧力より低い圧
力に減少させる除去または排出段階を含むことが可能で
ある。
をドジングさせる段階での圧力から増加させる希釈段階
および反応物質をドジングする段階での圧力より低い圧
力に減少させる除去または排出段階を含むことが可能で
ある。
【００９５】以上、本発明の実施例によって詳細に説明
したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技
術分野において通常の知識を有するものであれば本発明
の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変
更できるものである。
したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技
術分野において通常の知識を有するものであれば本発明
の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変
更できるものである。
【００９６】
【発明の効果】本発明の前記特徴を利用することによ
り、次のような効果を獲得することができる。
り、次のような効果を獲得することができる。
【００９７】１．各反応物質のドジング段階は分圧およ
び時間に依存する。したがって、反応物質をドジングす
る間に供給される反応物質の分圧の増加により、工程時
間を短縮することができる。
び時間に依存する。したがって、反応物質をドジングす
る間に供給される反応物質の分圧の増加により、工程時
間を短縮することができる。
【００９８】２．一定の圧力を維持する通常のＡＬＤ工
程とは異なり、各反応物質のドジング段階はポンピング
による浄化以後に実施される。したがって、低い圧力か
ら所望の圧力を得ることができる。
程とは異なり、各反応物質のドジング段階はポンピング
による浄化以後に実施される。したがって、低い圧力か
ら所望の圧力を得ることができる。
【００９９】３．大きな体積を有する反応器内部で浄化
を実施するとき、不活性ガスがまず供給され、反応物質
を希釈させる。そして、ポンピングを実施して短い時間
内に浄化効果を得る。
を実施するとき、不活性ガスがまず供給され、反応物質
を希釈させる。そして、ポンピングを実施して短い時間
内に浄化効果を得る。
【０１００】結論的に、本発明は通常のＡＬＤ技術より
高い効果を期待することができ、多くの欠陥を克服でき
る。例えば、本発明はＡＬＤ工程の生産性が顕著に向上
される。特に、本発明の望ましい実施形態によると、本
発明のファーネスタイプのＡＬＤ反応器は分割領域がな
い大きな体積の単一反応空間を有するため、同時に１０
０枚以上の基板を対象に工程を実施することができる。
これは、通常のＡＬＤ技術に比べて実質的に多いもので
ある。また、一つのＡＬＤ工程を実施するための加工ウ
ェーハ全てが、反応器の幾つかの反応空間内に配置され
るものではなく、単一反応空間内に載置されるために、
一束ねの基板のローディング／アンローディングをウェ
ーハ自動移送装置を使用して自動で迅速に実施すること
ができる。さらに、化学的に吸着しない反応物質を反応
空間から除去させる前に希釈させることにより、浄化時
間を顕著に短縮することができ、浄化効率を最大化させ
ることができる。
高い効果を期待することができ、多くの欠陥を克服でき
る。例えば、本発明はＡＬＤ工程の生産性が顕著に向上
される。特に、本発明の望ましい実施形態によると、本
発明のファーネスタイプのＡＬＤ反応器は分割領域がな
い大きな体積の単一反応空間を有するため、同時に１０
０枚以上の基板を対象に工程を実施することができる。
これは、通常のＡＬＤ技術に比べて実質的に多いもので
ある。また、一つのＡＬＤ工程を実施するための加工ウ
ェーハ全てが、反応器の幾つかの反応空間内に配置され
るものではなく、単一反応空間内に載置されるために、
一束ねの基板のローディング／アンローディングをウェ
ーハ自動移送装置を使用して自動で迅速に実施すること
ができる。さらに、化学的に吸着しない反応物質を反応
空間から除去させる前に希釈させることにより、浄化時
間を顕著に短縮することができ、浄化効率を最大化させ
ることができる。
【０１０１】上記以外にも、本発明の反応器は通常のＡ
ＬＤより費用的な側面で安く、維持および補修が容易で
ある。そして、本発明のＡＬＤ工程は生産性を増加さ
せ、大量生産が可能である。
ＬＤより費用的な側面で安く、維持および補修が容易で
ある。そして、本発明のＡＬＤ工程は生産性を増加さ
せ、大量生産が可能である。
【図１】 本発明の一実施形態によるＡＬＤ反応器を示
す概略的な断面図である。
す概略的な断面図である。
【図２】 本発明の一実施形態によるＡＬＤ形成のため
の各段階でのＡＬＤ反応器の圧力を示すグラフである。
の各段階でのＡＬＤ反応器の圧力を示すグラフである。
【図３】 本発明の一実施形態によるＡＬＤ薄膜形成の
ための工程段階を示す図である。
ための工程段階を示す図である。
【図４】 本発明の一実施形態によるＡＬＤ薄膜形成の
ための工程段階を示す図である。
ための工程段階を示す図である。
【図５】 本発明の一実施形態によるＡＬＤ薄膜形成の
ための工程段階を示す図である。
ための工程段階を示す図である。
【図６】 本発明の一実施形態によるＡＬＤ薄膜形成の
ための工程段階を示す図である。
ための工程段階を示す図である。
【図７】 本発明の実施例による工程条件を示すグラフ
である。
である。
【図８】 本発明の実施例により実施されたＡＬＤ工程
の結果を示すグラフである。
の結果を示すグラフである。
【図９】 本発明の実施例により実施されたＡＬＤ工程
の結果を示すグラフである。
の結果を示すグラフである。
１０…ＡＬＤ反応器、 １１…工程チューブ、 １２…単一反応空間、 １４…一束ねの基板、 １５…基板、 １６…導入部、 １７…基板の加工表面（processing surface）、 １８…ウェーハ自動移送装置、 １９…ボート、 ２１…圧力制御バルブ、 ２３…ポンプ、 ２５…排気ライン、 ４０…第１反応物質、 ４２…第２反応物質、 ４４…ＡＬＤ薄膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 李 承 換 大韓民国ソウル特別市永登浦区汝矣島洞 銀河アパートビー棟1207号 Ｆターム(参考） 4K030 AA03 AA06 AA13 AA18 BA01 BA40 BA42 BA43 BA44 BA46 BA48 CA04 EA01 FA10 JA09 LA15 5F058 BC03 BC08 BC09 BF11
Claims (41)
- 【請求項１】 単一反応空間を有する反応器を用意する
段階と、 前記反応器の単一反応空間内部へ一束ねの基板を同時に
ローディングさせる段階と、 前記単一反応空間内部に反応物質を含むガスを導入し、
前記単一反応空間内部にある前記基板の表面上に、前記
反応物質の一部を化学的に吸着させる段階と、 化学的に吸着しない反応物質を前記単一反応空間から除
去させる段階と、を含むことを特徴とする原子層蒸着を
利用した薄膜形成方法。 - 【請求項２】 前記反応物質を含むガスを導入した後、
前記単一反応空間内部の化学的に吸着しない反応物質を
希釈させる段階をさらに含むことを特徴とする請求項１
に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。 - 【請求項３】 前記反応物質を含むガスを導入する段階
は、第１設定圧力で実施し、前記希釈段階は前記第１設
定圧力より高い第２設定圧力で実施することを特徴とす
る請求項２に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方
法。 - 【請求項４】 前記第１設定圧力は、１３．３３〜６
６．６５Ｐａの範囲内であることを特徴とする請求項３
に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。 - 【請求項５】 前記第２設定圧力は、前記第１設定圧力
より約１．５倍さらに高いことを特徴とする請求項３に
記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。 - 【請求項６】 前記反応物質を含むガスを導入する段階
は、第１設定圧力で実施し、前記除去段階は前記反応器
の圧力が前記第１設定圧力よりさらに低い第３設定圧力
になるように、前記反応器をポンピングすることを特徴
とする請求項２に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成
方法。 - 【請求項７】 前記第３設定圧力は、前記第１設定圧力
より約０．５倍さらに低いことを特徴とする請求項６に
記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。 - 【請求項８】 前記ローディング段階は、自動移送装置
を使用して前記一束ねの基板を移送することを特徴とす
る請求項１に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方
法。 - 【請求項９】 反応器内部に半導体基板を供給する段階
と、 第１設定圧力の前記反応器内部に反応物質を含むガスを
導入し、前記基板表面上に前記反応物質の一部を化学的
に吸着させる段階と、 前記反応器の圧力を第２設定圧力に増加させ、前記反応
器内部の化学的に吸着しない反応物質を希釈させる段階
と、 前記希釈された化学的に吸着しない反応物質を前記反応
器から除去させる段階とを含むことを特徴とする原子層
蒸着を利用した薄膜形成方法。 - 【請求項１０】 前記第１設定圧力は、１３．３３〜６
６．６５Ｐａの範囲内であることを特徴とする請求項９
に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。 - 【請求項１１】 前記第２設定圧力は、前記第１設定圧
力より約１．５倍さらに高いことを特徴とする請求項９
に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。 - 【請求項１２】 前記除去段階は、前記反応器をポンピ
ングして前記反応器の圧力が前記第１設定圧力よりさら
に低い第３設定圧力で実施することを特徴とする請求項
９に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。 - 【請求項１３】 前記第３設定圧力は、前記第１設定圧
力より約０．５倍さらに低いことを特徴とする請求項１
２に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。 - 【請求項１４】 前記反応器は、前記希釈された化学的
に吸着しない反応物質を除去するための排気ラインと連
結された圧力制御バルブを含み、前記希釈は前記制御バ
ルブを実質的に閉鎖し、前記反応器内部に前記反応物質
を含むガスの導入を実質的に停止させる間に、前記反応
器内部に不活性ガスを供給することを特徴とする請求項
９に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。 - 【請求項１５】 前記反応器は、排気ラインと連結され
た圧力制御バルブを含み、前記希釈は前記反応器内部に
前記ガス状態の反応物質の導入を停止させる間に、前記
反応器内部に導入させる前記ガス状態の反応物質の量よ
り実質的に多い量の不活性ガスを供給することを特徴と
する請求項９に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方
法。 - 【請求項１６】 単一反応器内部に多数枚のウェーハを
用意する段階と、 第１設定圧力の前記単一反応器内部へガス状態の反応物
質を導入し、前記多数枚の基板の表面上に前記反応物質
の一部を化学的に吸着させる段階と、 前記第１設定圧力よりさらに高い第２設定圧力で前記単
一反応器内部の化学的に吸着しない反応物質を希釈させ
る段階と、 前記希釈された化学的に吸着しない反応物質を前記単一
反応器から除去させる段階とを含むことを特徴とする原
子層蒸着を利用した薄膜形成方法。 - 【請求項１７】 前記反応器は、排気ラインと連結され
た圧力制御バルブを含み、前記希釈は前記圧力制御バル
ブを実質的に閉鎖し、前記反応器内部に前記ガス状態の
反応物質の導入を停止させる間に、前記反応器内部に不
活性ガスを供給することを特徴とする請求項１６に記載
の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。 - 【請求項１８】 前記反応器は、排気ラインと連結され
た圧力制御バルブを含み、前記希釈は前記反応器内部に
前記ガス状態の反応物質の導入を停止させる間に、前記
反応器内部に前記ガス状態の反応物質の量より実質的に
多い量の不活性ガスを供給することを特徴とする請求項
１６に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。 - 【請求項１９】 前記第１設定圧力は１３．３３〜６
６．６５Ｐａの範囲内であることを特徴とする請求項１
６に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。 - 【請求項２０】 前記第２設定圧力は、前記第１設定圧
力より約１．５倍さらに高いことを特徴とする請求項１
６に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。 - 【請求項２１】 前記除去段階は、前記反応器をポンピ
ングして、前記反応器の圧力が前記第１設定圧力よりさ
らに低い第３設定圧力で実施することを特徴とする請求
項１６に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。 - 【請求項２２】 前記第３設定圧力は、前記第１設定圧
力より約０．５倍さらに低いことを特徴とする請求項２
１に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。 - 【請求項２３】 前記除去段階は、前記反応器をポンピ
ングして、前記反応器の圧力が前記第１設定圧力よりさ
らに低い第３設定圧力で実施することを特徴とする請求
項１６に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形成方法。 - 【請求項２４】 前記反応器は、ファーネス（ｆｕｒｎ
ａｃｅ）形態の反応器であり、前記基板の表面全てが実
質的に、同一な方向に向かって自動移送することを特徴
とする請求項１６に記載の原子層蒸着を利用した薄膜形
成方法。 - 【請求項２５】 前記多数枚の基板の数は、百枚以上で
あることを特徴とする請求項１６に記載の原子層蒸着を
利用した薄膜形成方法。 - 【請求項２６】 前記反応器は、原子層蒸着のための単
一反応空間を有し、前記単一反応空間内部に前記基板が
載置されることを特徴とする請求項１６に記載の原子層
蒸着を利用した薄膜形成方法。 - 【請求項２７】 一枚以上の半導体基板をチャンバ内部
に挿入させる段階（ａ）と、 第１設定圧力の反応器内部にガス状態の第１反応物質を
導入し、前記一枚以上の基板の表面上に前記反応物質の
一部を化学的に吸着させる段階（ｂ）と、 前記反応器の圧力が前記第１設定圧力よりさらに高く増
加するように、前記チャンバ内部に不活性ガスを噴射し
て反応器内部に化学的に吸着しない第１反応物質を希釈
させる段階（ｃ）と、 前記化学的に吸着しない第１反応物質を前記チャンバか
ら除去させる段階（ｄ）と、 第２設定圧力の反応器内部にガス状態の第２反応物質を
導入させ、化学的交換により単一の原子層を形成する段
階（ｅ）と、 前記反応器の圧力を増加させ、前記反応器内部の化学的
に吸着しない反応物質を希釈させる段階（ｆ）と、 前記化学的に吸着しない反応物質を前記チャンバから除
去させる段階（ｇ）と、を含むことを特徴とする薄膜層
を形成するための原子層蒸着方法。 - 【請求項２８】 前記第１設定圧力は前記第２設定圧力
と実質的に同一であることを特徴とする請求項２７に記
載の薄膜層を形成するための原子層蒸着方法。 - 【請求項２９】 前記第１設定圧力は、前記第２設定圧
力と異なることを特徴とする請求項２７に記載の薄膜層
を形成するための原子層蒸着方法。 - 【請求項３０】 前記第一の希釈および第二の希釈をさ
せる途中に、前記反応器圧力を前記第１および第２設定
圧力より少なくとも約１．５倍増加させることを特徴と
する請求項２７に記載の薄膜層を形成するための原子層
蒸着方法。 - 【請求項３１】 前記除去段階は、前記チャンバをポン
ピングして、前記第１または第２設定圧力より実質的に
さらに低い第３設定圧力で実施することを特徴とする請
求項２７に記載の薄膜層を形成するための原子層蒸着方
法。 - 【請求項３２】 前記単一原子層は、Ａｌ2Ｏ3、ＴｉＯ
2、ＺｒＯ2、ＨｆＯ 2、Ｔａ2Ｏ5、Ｎｂ2Ｏ5、ＣｅＯ2、
Ｙ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｉｎ2Ｏ3、ＲｕＯ2またはＩｒＯ2の
酸化層であることを特徴とする請求項２７に記載の薄膜
層を形成するための原子層蒸着方法。 - 【請求項３３】 前記単一原子層は、ＳｒＴｉＯ3、Ｐ
ｂＴｉＯ3、ＳｒＲｕＯ3、ＣａＲｕＯ3、（Ｂａ、Ｓ
ｒ）ＴｉＯ3、Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3、（Ｐｂ、Ｌａ）
（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ3、（Ｓｒ、Ｃａ）ＲｕＯ3、（Ｂａ、
Ｓｒ）ＲｕＯ3、Ｓｎ ｄｏｐｅｄ Ｉｎ2Ｏ3（ＩＴ
Ｏ）、Ｆｅ ｄｏｐｅｄ Ｉｎ2Ｏ3またはＺｒ ｄｏｐ
ｅｄ Ｉｎ2Ｏ3の複合酸化層であることを特徴とする請
求項２７に記載の薄膜層を形成するための原子層蒸着方
法。 - 【請求項３４】 前記単一原子層は、ＳｉＮ、ＮｂＮ、
ＺｒＮ、ＴｉＮ、ＴａＮ、Ｙａ3Ｎ5、ＡｌＮ、ＧａＮ、
ＷＮまたはＢＮの窒化層であることを特徴とする請求項
２７に記載の薄膜層を形成するための原子層蒸着方法。 - 【請求項３５】 前記単一原子層は、ＷＢＮ、ＷＳｉ
Ｎ、ＴｉＳｉＮ、ＴａＳｉＮまたはＡｌＴｉＮの複合窒
化層であることを特徴とする請求項２７に記載の薄膜層
を形成するための原子層蒸着方法。 - 【請求項３６】 前記単一原子層は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｃ
ｕ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｗま
たはＡｇのメタル層であることを特徴とする請求項２７
に記載の薄膜層を形成するための原子層蒸着方法。 - 【請求項３７】 前記単一原子層は、Ａｌ、Ｗ、Ｔｉま
たはＣｏのシリサイド層であることを特徴とする請求項
２７に記載の薄膜層を形成するための原子層蒸着方法。 - 【請求項３８】 前記単一原子層は、メタルシリケート
物質（Ｍ1-XＳｉXＯ 2）であり、前記メタル“Ｍ”はハ
フニウム（Ｈｆ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、タンタル
（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、セシウム（Ｃｓ）およびア
ルミニウム（Ａｌ）により構成される群から選択される
ことを特徴とする請求項２７に記載の薄膜層を形成する
ための原子層蒸着方法。 - 【請求項３９】 前記段階（ｂ）から（ｇ）が、少なく
とも一度反復されることを特徴とする請求項２７に記載
の薄膜層を形成するための原子層蒸着方法。 - 【請求項４０】 単一反応空間を有する反応器を用意す
る段階（ａ）と、 前記単一空間内部に実質的に同一な方向の加工表面を有
する多数枚のウェーハをローディングさせる段階（ｂ）
と、 前記反応空間内部へその一部が前記多数枚のウェーハ各
々の加工表面上に化学的に吸着する第１反応物質を導入
する段階（ｃ）と、 化学的に吸着しない第１反応物質を前記反応空間から除
去させる段階（ｄ）と、 前記反応空間内部へその一部が前記多数枚のウェーハ各
々の加工表面上に化学的に吸着する第２反応物質を導入
する段階（ｅ）と、 化学的に吸着しない第２反応物質を前記反応空間から除
去させる段階（ｆ）と、を含むことを特徴とする薄膜形
成方法。 - 【請求項４１】 前記段階（ｃ）から（ｆ）が、少なく
とも一度反復されることをさらに含むことを特徴とする
請求項４０に記載の薄膜形成方法。
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