JP2022504088A - プラズマ支援原子層堆積（ｐｅａｌｄ）装置 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022504088000001
真空容器（１）内において、プラズマ支援原子層堆積法（ＰＥＡＬＤ）は、前駆体ガスが前駆体ガス入口部（１３）から取り込まれ、単分子層が吸着によって基材（４）上に堆積されるという形で実行される。その後、反応ガスは、反応ガス入口部（１５）を通して取り込まれ、基材（４）上の単分子層は反応を生じ、基材キャリア（３）およびしたがってこのキャリア上の基材（４）を囲む幾何学的軌跡（Ｌ）に沿って分布する生成されるＵＨＦプラズマ（ＰＬＡ）により助長される。

Description

本発明は、プラズマ支援原子層堆積（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）（ＰＥＡＬＤ）装置、および基材とＰＥＡＬＤにより堆積された層とを含むデバイスを製造する方法を対象とする。原子層堆積法により、分子層が吸着によって堆積される。
三次元的に構造化された非常に小さな（サブナノメートル以下の）構造物への大規模な工業的層堆積は、要求条件が非常に厳しい課題である。
この課題は、本発明により、プラズマ支援原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）装置によって解決され、この装置は
・ 真空容器（ｖａｃｕｕｍ ｒｅｃｉｐｉｅｎｔ）と、
・ 真空容器からの少なくとも１つの制御可能なポンピングポート（ｐｕｍｐｉｎｇ ｐｏｒｔ）と、
・ 容器の内部と連通する少なくとも１つの制御可能なプラズマ源と、
・ 前記容器の内部への少なくとも１つの制御可能な前駆体ガス（ｐｒｅｃｕｒｓｏｒ ｇａｓ）入口部と、
・ 前記容器の内部への少なくとも１つの制御可能な反応ガス入口部と、
・ 前記容器内の基材キャリア（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｃａｒｒｉｅｒ）とを備える。
少なくとも１つのプラズマ源は、ＵＨＦプラズマ源であり、基材キャリアの周全体にわたる軌跡に沿って分布し、真空容器内にプラズマを生成するように製作される。
本発明による装置は、ＰＥＡＬＤ全体の処理時間を短縮し、それによりスループットを高める。これは、もっぱら、装置が１つの共通の真空容器ですべてのＰＥＡＬＤステップを実行するように製作され、高効率の酸化をもたらすことによる。
次の説明を完全に理解できるように、われわれは、本発明によるＰＥＡＬＤ堆積方法の概要を簡単に述べることにする。
処理されるべき基材の表面は、通常、最初に前処理される、すなわち、たとえば、酸素、窒素、炭素のうち少なくとも１つの元素を含み得る、少なくとも１つの反応ガスと反応させられる。これによって、その後の分子層堆積（ＡＬＤ）に最適な堆積条件が形成される。この初期ステップ－－実際には、その後のＡＬＤ堆積のための最適な開始条件を提供する－－は、これをプラズマ支援方式で実行することによって、したがって、さらには前述の制御可能なプラズマ源によって、著しく改善され、短縮される。
反応ガスの供給を停止し、制御可能なプラズマ源を無効化した後、次いで真空容器をポンピングすると、金属を含む前駆体ガスが真空容器に供給され、金属含有前駆体の単分子層が自己制限方式で基材の前処理された表面に吸着する。吸着は、それぞれの表面が吸着分子で飽和すると直ちに停止する。
残りの前駆体ガスを真空容器からポンピングした後、その結果得られる金属含有表面は、たとえば、酸素、窒素、炭素、水素のうちの少なくとも１つの元素を含む反応ガスを使用して反応させられ、前述のプラズマ源のプラズマによって助長される。
吸着による分子層堆積とその後の反応のステップは、真空容器内で２回以上繰り返され得る。それによって、繰り返される反応ステップ、および／または初期反応ステップは、仮に実行されたとしても、等しいまたは異なる反応ガスを使用し得る。したがって、装置は、複数の制御可能な反応ガス入口部を備え得る。
同様に、複数の分子層が堆積される場合、これは異なる前駆体ガスを用いて行われ得る。したがって、装置は、複数の制御可能な前駆体ガス入口部を備え得る。
定義
われわれは、全体を通して、
０．３ＧＨｚ≦ｆ≦３ＧＨｚ
が有効であるＵＨＦ（極超短波）周波数ｆの下で本明細書および請求項を理解する。
定義
われわれは、全体を通して、１つまたは複数のはっきり区別できる被加工物である、ＰＥＡＬＤ装置の基材キャリアによって保持されるべき、または基材キャリア上に保持されるべき「基材」の下で本明細書および請求項を理解する。同時にＰＥＡＬＤで処理されるそのような被加工物の全体は「基材」と名付けられる。基材は、単一の被加工物からなるか、複数の被加工物からなるかに関係なく、基材キャリア上に保持された後、通常、ＰＥＡＬＤ処理を受け、したがって真空容器内の処理空間に曝されるそのような基材の拡張表面全体について画成される。
本発明による装置の一実施形態において、制御可能なプラズマ源は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）源である。これは、それに加えて、１つまたは複数の反応ステップの効率をさらに改善する。
本発明による装置の一実施形態において、プラズマ源は、多数のＵＨＦ電源を備え、各々、たとえば、真空容器の壁を通して、それぞれの結合領域を介して真空容器の内部空間に直接ＵＨＦ結合される。したがって、実際には、１つのプラズマ源が、基材キャリアの周の範囲の等しい単位毎に真空容器の内部空間に異なる位置で結合領域を通して直接結合されており、それによって、ＥＣＲプラズマ源については、ＥＣＲ永久磁石構成が、前述の軌跡全体に沿って分布する。
本発明による装置の一実施形態において、結合領域は、ＵＨＦ電源に関して真空容器の内側を封止する溶融石英窓を備える。
本発明による装置の一実施形態において、プラズマ源は、軌跡全体に沿って分布する導波路構成を備え、基板の周全体に沿って分布する、真空容器内への１つまたは複数の結合領域を備え、少なくとも１つのＵＨＦ電源入力をさらに備える。
それによって、基材のそれぞれの表面に沿った反応効果の均一な分布が達成される。
本発明による装置の一実施形態において、基材キャリア上の基材は、ＰＥＡＬＤコーティングされるべき拡張表面（ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｓｕｒｆａｃｅ）を真空容器内の処理空間に露出させており、前述の軌跡は処理空間の周りに配置されている。この空間内において、少なくとも１つの制御可能な反応ガス入口部、さらには少なくとも１つの制御可能な前駆体ガス入口部が設けられ、基材キャリア上の基材の表面がＰＥＡＬＤのために露出される。
本発明による装置の一実施形態において、導波路構成は複数の異なる導波路セグメントを備え、各々少なくとも１つのＵＨＦ電源入力を備える。それによって、基材に沿った電磁場の分布は、制御され得る。
本発明による装置の一実施形態において、導波路構成は、少なくとも１つの中空導波路によって形成され、結合領域の少なくとも一部は、少なくとも１つの中空導波路のスリットを備える。導波路構成が単一の導波路によって形成される場合、これらのスリットはこの導波路に沿って分布する。導波路構成が複数の異なる導波路セグメントを備える場合、前述のスリットの１つまたは複数は、導波路セグメントの各々に設けられる。
本発明による装置の１つの実施形態において、真空容器は中心軸を有し、中心軸の方向に互い違いに配置された前述の導波路構成の少なくとも２つを備える。
本発明による装置の先に述べた一実施形態において、少なくとも２つの導波路構成のうちの１つの導波路構成の少なくとも１つのＵＨＦ電源入力、および少なくとも２つの導波路構成のうちのさらに別の導波路構成の少なくとも１つの電源入力は、中心軸の方向で見て相互に角度を変位させて配置されている。これによって、基材キャリアの周全体にわたる軌跡に沿って結果として得られるプラズマ密度を均一化することが可能となる。
本発明による装置の先に述べた一実施形態において、基材キャリアは、基材キャリア上の基材が沿って延在する基材平面を画成し、基材平面に垂直な方向に互い違いに配置された前述の導波路構成を少なくとも２つ備える。
本発明による装置の先に述べた一実施形態において、少なくとも２つの導波路構成のうちの１つの導波路構成の少なくとも１つのＵＨＦ電源入力、および少なくとも２つの導波路構成のうちのさらに別の導波路構成の少なくとも１つの電源入力は、基材平面に向かう方向で見て相互に角度を変位させて配置されている。
本発明による装置の一実施形態において、真空容器は中心軸を有し、スリットの少なくともいくつかはそれぞれのスリット開口表面を画成し、その上の中心法線は中心軸の方を指している。処理空間から処理位置にある基材キャリアに向かって見たときに、真空容器の内壁は、通常、円軌跡、楕円軌跡、多角形軌跡、それによって特に正方形または二次曲線軌跡に沿って延在する。したがって、中心軸は明確に画成される。基材キャリアは、基材平面について画成し、それに沿って基材キャリア上の基材が延在する。基材キャリアは、通例、処理位置において、中心軸に関してセンタリングされ、基材平面は、前述の中心軸に対して垂直である。
したがって、本発明による装置の一実施形態において、基材キャリアは、基材キャリア上の基材が沿って延在する基材平面を画成し、中心軸は、基材平面に垂直である。
本発明による装置の一実施形態において、基材キャリアは、基材キャリア上の基材が沿って延在する、基材平面を画成する。前述のようなスリットの少なくともいくつかは、それぞれのスリット開口表面を画成し、その上の中心法線は基材平面に平行である。
本発明による装置の一実施形態において、導波路構成の中空導波路の断面積は、中心軸に垂直であり、および／または基材平面に平行である、対称平面または共通対称平面を有し、スリットの少なくともいくつかは、対称平面から、または共通対称平面からオフセットされる。
本発明による装置の先に述べた一実施形態において、前述のスリットのいくつかは、それぞれの対称平面からまたは共通対称平面から一方の側に、前記スリットのうちの他のスリットが他方の側に、オフセットされる。
本発明による装置の一実施形態において、先に述べたスリットは、それぞれの対称平面または共通対称平面の一方および他方の側に交互にオフセットされる。
本発明による装置の一実施形態において、導波路構成は、矩形の内側断面を有する中空導波路を備えるか、または中空導波路からなる。
本発明による装置の一実施形態において、導波路構成は、中空導波路を備えるか、または中空導波路からなり、中空導波路の内部は、真空容器の内部に関して真空封止されている。
本発明による装置の一実施形態において、前述のスリットは、真空容器の内部に関して真空封止される。
本発明による装置の一実施形態において、スリットは、溶融石英窓で真空容器の内部に関して真空封止される。
本発明による装置の一実施形態において、ＵＨＦプラズマ源は、２．４５ＧＨｚプラズマ源である。
本発明による装置の一実施形態において、導波路構成は、直線的に延在する導波路セクションを備えるか、または直線的に延在する導波路セクションからなる。
本発明による装置の一実施形態において、導波路構成は、真空容器の外側に配置され、ＵＨＦは、真空容器の内側と結合領域を介して連通する。
本発明による装置の一実施形態において、基材キャリアは、基材キャリア上の基材が沿って延在する基材平面を画成し、前述の軌跡は基材平面に平行な平面に沿って延在する。
本発明による装置の一実施形態において、導波路構成は、１つの異なる部品として真空容器から取り外し可能である。
本発明による装置の一実施形態において、プラズマ源はＥＣＲプラズマ源であり、前述の軌跡全体に沿って分布する永久磁石構成を備える。
本発明による装置の一実施形態において、プラズマ源は、導波路構成に隣接し、それに沿った永久磁石構成を備える。
本発明による装置の一実施形態において、導波路構成は、少なくとも１つの中空導波路からなるか、またはそれを備える。永久磁石構成は、一方の磁気極性の外極領域と、他方の磁気極性の内極領域とを備える。外極領域は、少なくとも１つの中空導波路の中空内部空間と整列されて延在し、内極領域は、導波路構成から離れるが、結合領域に隣接して、延在する。
本発明による装置の一実施形態は、プラズマイグナイタ構成を備え、これはイグナイタフラッシュライトを備える。
本発明による装置の一実施形態において、磁石構成は、１つの異なる部品として真空容器から取り外し可能である。
本発明による装置の一実施形態は、金属を含む前駆体を収容し、少なくとも１つの制御可能な前駆体ガス入口部に動作可能に接続されている、少なくとも１つの前駆体貯槽を備える。複数の前駆体貯槽が設けられ、それぞれの制御可能な前駆体ガス入口部にそれぞれ動作可能に接続されている場合、これらの前駆体貯槽は、異なる前駆体を収容してもよい。
本発明による装置の一実施形態において、前述の金属はアルミニウムである。
本発明による装置の一実施形態は、少なくとも１つの制御可能な反応ガス入口部に動作可能に接続されている少なくとも１つの反応ガスタンクを備える。複数の反応ガス貯槽が設けられ、それぞれの制御可能な反応ガス入口部にそれぞれ動作可能に接続されている場合、これらの反応ガス貯槽は、異なる反応ガスを収容してもよい。
本発明による装置の一実施形態において、前述の反応ガスは、酸素、窒素、炭素、水素のうちの少なくとも１つの元素を含む。
本発明による装置の一実施形態において、少なくとも１つの前駆体ガス入口部は、処理位置にある基材キャリア上の基材に関して中心に、基材の方へ、放出する。
本発明による装置の一実施形態において、少なくとも１つの制御可能な前駆体ガス入口部および少なくとも１つの制御可能な反応ガス入口部は共に処理位置にある基材キャリア上の基材に関して中心に、基材の方へ、放出する。
本発明による装置の一実施形態において、処理位置で基材を載せた基材キャリアは、真空容器内に処理区画を画成し、処理区画の容積と基材キャリア上でＰＥＡＬＤ処理されるべき基材の上方視点表面積との比Φに対して有効な
８ｃｍ≦Φ≦８０ｃｍ
好ましくは
１０ｃｍ≦Φ≦２０ｃｍがある。
したがって、一例として、構造化された、または構造化されていない、２００ｍｍのウェハが処理される場合、上方視点表面積は１０２・πｃｍ２である。５リットルの処理区画は、比Φが
Figure 2022504088000002
になるという点で、上述の条件を満たす。基材の拡張表面上の前述の上方視点表面積は、前述の拡張表面が三次元構造であるか、曲がっているか、または平坦であるかには依存しないことに留意されたい。基材の範囲に関する処理区画の容積は非常に小さく、これは、ポンピングタイムスパン、分子層吸着タイムスパン、反応タイムスパンを改善し、高価な前駆体ガスを節減する。
本発明による装置の一実施形態において、基材キャリア上の基材が処理位置にあるときにはいつでも、真空容器内の処理空間を囲む処理区画は、制御可能な圧力ステージによって真空容器内のポンピング区画から分離される。処理区画は、最適な小ささの容積で作製されるものとしてよい。反応し、それぞれの分子層吸着が終了した後、圧力ステージが取り除かれるか、または開かれ、前者の処理区画の高速ポンピングが、前者の処理区画からポンピング区画およびその中の少なくとも１つの制御されるポンピングポートへの広く開かれた流れの連通を通して確立され得る。ポンピング区画は、少なくとも１つの大きな制御されるポンピングポートを収容する最適な大きさの構造に製作され得る。
本発明による装置の一実施形態において、圧力ステージはシールであり、一実施形態では、非接触の流れ制限である。後者の場合、圧力ステージを確立するときの基材の振動荷重は、前述のように、回避され得る。
本発明による装置の一実施形態において、基材キャリアは、ローディング／アンローディング位置とＰＥＡＬＤ処理位置との間で制御可能に移動可能である。
本発明による装置の一実施形態は、基材キャリアに動作可能に結合されている制御可能に移動可能な基材ハンドラ構成を備える。
本発明による装置の一実施形態は、真空容器内に少なくとも１つの基材ハンドリング開口部を備える。
本発明による装置の１つの実施形態は、少なくとも１つの基材ハンドリング開口部と協働する双方向基材ハンドラを備える。
本発明による装置の一実施形態は、真空容器内に少なくとも２つの基材ハンドリング開口部と、少なくとも２つの基材ハンドリング開口部の一方と協働する基材投入ハンドラと、少なくとも２つの基材ハンドリング開口部の他方と協働する基材排出ハンドラとを備える。
本発明による装置の一実施形態において、基材投入ハンドラおよび基材排出ハンドラは共に、通常、基材コンベヤによって実現される。そのような基材コンベヤは、少なくとも２つの基材ハンドリング開口部のうちの１つを通して未処理基材をハンドリングして真空容器内に送り込み－－したがって基材投入ハンドラとして機能し、それと同時に第２の基材ハンドリング開口部を通して処理済みの基材を真空容器から取り出す－－したがって、基材排出ハンドラとして機能する。
本発明による装置の一実施形態において、タイマユニットとも呼ばれる、コンピュータのようなタイミングコントローラが、少なくとも、前記少なくとも１つの前駆体ガス入口部への制御弁構成、前記少なくとも１つの反応ガス入口部への制御弁構成、前記少なくとも１つのプラズマ源－－反応空間内におけるプラズマ源効果を有効化／無効化するための－－、および、少なくとも１つの制御可能なポンピングポート－－真空容器へのポンピング効果を有効化／無効化するための－－に動作可能に接続されている。
本発明による装置全体のタイミング制御は、たとえば、以下で述べる方法およびその変形形態を実施するために、タイミングユニットによって実行される。
本発明による装置の前述の任意の数の実施形態が、矛盾しない限り組み合わせられ得る。
本発明は、層がＰＥＡＬＤによって上に堆積された基材を製造する方法をさらに対象とし、この方法は
（０）容器内に基材を設け、
容器の中身を排出することと、
（１）前駆体ガスを排出された容器内に供給し、
吸着によって前駆体ガス中の材料からの分子層を基材上に堆積することと、
（２）容器から残っている前駆体ガスをポンピングで抜くことと、
（３）容器内のプラズマを点火し、基材上に堆積された分子層を反応ガスとプラズマ支援反応させることと、
（４）容器をポンピングすることと、
（５）容器から基材を取り出すこととを含む。
本発明による方法の一変形形態において、方法は、本発明による装置、またはその少なくとも１つの実施形態によって実行される。
本発明による方法の一変形形態において、ステップ（０）の後およびステップ（５）の前に、ステップ（１）から（４）が少なくとも１回繰り返される。それによって、複数の分子層が堆積され、反応する。
本発明による方法の一変形形態において、ステップ（１）の繰り返しは、繰り返されるステップ（１）の少なくとも一部において異なる前駆体ガスを供給することによって実行される。したがって、複数の分子層の少なくとも一部は、異なる材料のものであってよい。
本発明による方法の一変形形態において、ステップ（３）の繰り返しは、繰り返されるステップ（３）の少なくとも一部において異なる反応ガスを供給することによって実行される。したがって、吸着した分子層の少なくとも一部は、異なる反応を生じ得る。
本発明による方法の一変形形態において、繰り返されるステップ（３）の少なくともいくつかは、プラズマを点火することなく実行される。
本発明による方法の一変形形態は、ステップ（０）の後およびステップ（１）の前にステップ（０ａ）を実行することを含み、このステップ（０ａ）では、基材の表面が反応ガスと反応させられる。
分子層堆積法（ＡＬＤ）では、ほとんどの場合に、前処理された堆積表面を必要とする。これは、ステップ（０）に従って容器内に設けられた基材が基材を容器内に送り込む前に実現されるようなすでに前処理された、すなわち反応を生じた表面をもたらすという点で実現され得るか、または、先に述べた変形形態により、反応ガス雰囲気中で反応させることによって初期の前処理ステップとして基材が中に用意された後に、排出された容器において実現される。
本発明による方法の一変形形態において、プラズマが、ステップ（０ａ）で点火される。
本発明による方法の一変形形態において、ステップ（０ａ）における反応ガスは、少なくとも１つのステップ（３）における反応ガスとは異なる。
本発明による方法の一変形形態において、ステップ（０ａ）における反応ガスおよび少なくとも１つのステップ（３）における反応ガスは同じである。
本発明による方法の一変形形態において、ステップ（１）における前駆体ガスまたは繰り返されるステップ（１）のうちの少なくとも１つのステップにおける前駆体ガスはＴＭＡである。
本発明による方法の一変形形態において、１つまたは複数の反応ガスは、酸素、窒素、炭素、水素のうちの少なくとも１つの元素を含む。
本発明による方法の一変形形態において、前記ステップ（１）または繰り返されるステップ（１）のうちの少なくとも１つのステップは、有効な
０．５秒≦Ｔ１≦２秒
好ましくは
Ｔ１≒１秒
があるタイムスパンＴ１で実行される。
本発明による方法の一変形形態において、ステップ（２）または繰り返されるステップ（２）のうちの少なくとも１つのステップは、有効な
０．５秒≦Ｔ２≦２秒
好ましくは
Ｔ２≒１秒
があるタイムスパンＴ２で実行される。
本発明による方法の一変形形態において、ステップ（３）または繰り返されるステップ（３）のうちの少なくとも１つのステップは、有効な
０．５秒≦Ｔ３≦２秒
好ましくは
Ｔ３≒１秒
があるタイムスパンＴ３で実行される。
本発明による方法の一変形形態において、ステップ（４）または繰り返されるステップ（４）のうちの少なくとも１つのステップは、有効な
０．５秒≦Ｔ４≦２秒
好ましくは
Ｔ４≒１秒
があるタイムスパンＴ４で実行される。
本発明による方法の一変形形態は、ステップ（０）の後およびステップ（１）の前にステップ（０ａ）を実行することを含み、このステップ（０ａ）では、基材の表面が反応ガスと反応させられ、ステップ（０ａ）は、それによって、有効な
０．５秒≦Ｔ０ａ≦２秒
好ましくは
Ｔ０ａ≒１秒
があるタイムスパンＴ０ａで実行される。
本発明による方法の一変形形態は、ステップ（０）とステップ（１）との間、および／またはステップ（２）とステップ（３）との間で処理空間から真空容器内のポンピング空間へのより高いガス流抵抗を確立し、ステップ（１）とステップ（２）との間、および／またはステップ（３）とステップ（４）との間で処理空間からポンピング空間へのより低いガス流抵抗を確立することを含む。
本発明による方法の一変形形態は、基材の周全体にわたる軌跡に沿って分布するステップ（３）で点火されたプラズマを発生することを含む。
本発明による方法の任意の数の変形形態は、矛盾しない限り組み合わせられ得る。
本発明は、前述の本発明の方法、またはその少なくとも１つの変形形態により、層がＰＥＡＬＤによって上に堆積された基材を含むデバイスを製造する方法をさらに対象とする。
本発明の異なる態様およびそれらの組合せ、さらには今日実現されているような態様および組合せは、説明の最後に要約する形で記載されており、例の後続のより詳細な説明を読んだ後になおいっそうよく理解されるであろう。
次に、本発明は、当業者にとって必要である限り、図の助けを借りて、さらに例示されるものとする。
図の説明は次のとおりである。
本発明による方法を操作するのに適している、本発明による装置の主要な構造を、概略的に、また一部ブロック図で、表現する図である。 本発明による装置の実施形態におけるプラズマ源の一実施形態を概略的に、また簡略化して示す一部切欠斜視図である。 本発明による装置の実施形態のプラズマ源における複数の導波路の互い違いに並ぶ結合領域を概略的に、また簡略化して示す図である。 本発明による装置の実施形態のプラズマ源における複数の導波路の互い違いに並ぶＵＨＦ電源配置を概略的に、また簡略化して示す図である。 本発明の装置の実施形態の導波路構成を概略的に、また簡略化して示す断面上面図である。 単一の結合領域を有する図５の実施形態の導波路構成を示す斜視図である。 複数の結合領域を有する図４および図５の実施形態の導波路構成の一部を概略的に、また簡略化して示す図である。 本発明による装置のさらなる実施形態の導波路構成のさらなる実現形態を示す図である。 本発明による装置のさらなる実施形態における真空容器へのＵＨＦ給電を図８に類似する表現で概略的に、また簡略化して示す図である。 本発明による装置のさらなる実施形態における中空導波路を含む導波路構成の実現を概略的に、また簡略化して示す図である。 本発明による装置のさらなる実施形態における導波路構成の実現を図１０に類似する表現で示す図である。 本発明による装置のさらなる実施形態の結合領域を通る断面を簡略化して、概略的に示す図である。 本発明による装置の実施形態における導波路構成に沿った結合スリットの定位を簡略化して、また概略的に示す図である。 本発明による装置の実施形態における湾曲した導波路構成の実現を概略的に、また簡略化して示す上面図である。 本発明による装置の実施形態のＥＣＲプラズマ源を概略的に、また簡略化して示す図である。 本発明による装置の実施形態における前駆体ガスおよび反応ガス入口部構成を概略的に、また簡略化して示す図である。 本発明による装置の実施形態におけるさらなる前駆体ガスおよび反応ガス入口部構成を概略的に、また簡略化して示す図である。 本発明による装置の実施形態におけるさらなる前駆体ガスおよび反応ガス入口部構成を概略的に、また簡略化して示す図である。 本発明による装置の実施形態におけるポンピング空間からの処理空間の制御された分離を概略的に示す、最も簡略化された、一般的な図である。 本発明による装置の実施形態におけるポンピング空間からの処理空間の制御された分離を概略的に示す、最も簡略化された、一般的な図である。 本発明による装置の実施形態において提供され得る基材ハンドラ構成をほとんど概略的に、また簡略化して示す図である。 本発明による装置の実施形態において提供され得る基材ハンドラ構成をほとんど概略的に、また簡略化して示す図である。 本発明による装置の実施形態において提供され得る基材ハンドラ構成をほとんど概略的に、また簡略化して示す図である。 本発明による装置の実施形態において提供され得る基材ハンドラ構成をほとんど概略的に、また簡略化して示す図である。 本発明による装置の実施形態において提供され得る基材ハンドラ構成をほとんど概略的に、また簡略化して示す図である。 前述のような実施形態を組み合わせた、本発明による装置の一実施形態を概略的に、また簡略化して示す図である。 本発明による装置の一実施形態、たとえば、図２６の実施形態において基材ハンドラと基材キャリアとの協働を概略的に、または簡略化して示す斜視図である。 本発明による、また本発明による装置によって実行され得るような方法のフローチャートを示す図である。
図１により、本発明による装置は、真空容器１を備える。真空容器１内では、基材キャリア３が、少なくともＰＥＡＬＤ処理中に、基材４を処理位置に保持し、ＰＥＡＬＤ処理されるべき表面は真空容器１内の処理空間ＴＳに露出される。ＵＨＦプラズマ源５は、真空容器１の内部空間と動作可能に接続されており、図１に概略的に示されているように、基材キャリア３の周全体に沿って、すなわち基材キャリア３上でＰＥＡＬＤ処理されるべき基材４の周に沿って延在する、破線で概略的に示されている、軌跡Ｌ全体に沿って分布するプラズマＰＬＡを処理空間ＴＳ内で生成するように製作される。
プラズマＰＬＡは、必ずしも軌跡Ｌ全体に沿って均一なプラズマ密度である必要はないが、軌跡Ｌ全体に沿って密度が変化していてよく、たとえば、周期的に密度が変化していてもよい。基材４に対するプラズマ効果の均一性を改善するために、Ｗで概略的に示されているように、基材４を回転させることすらあり得る。
基材は、真空容器１の壁内のそれぞれの１つまたは複数のハンドリング開口部（図１には示されていない）を通して制御可能な基材ハンドラ構成７を用いて基材キャリア３の有無にかかわらず処理位置への、または処理位置からのハンドリングが行われる。
真空容器１への制御可能なポンピングポート９は、制御弁構成１０によって、または制御可能なポンピングポート９が動作可能に接続されているポンピング構成１１の直接制御によって制御される。
制御可能な弁構成１４によって制御可能な、制御可能な前駆体ガス入口部１３、および制御可能な弁構成１６によって制御可能な、制御可能な反応ガス入口部１５は、真空容器１の処理空間ＴＳ内を放出先とし、前駆体貯槽構成１７および反応ガスタンク構成１９にそれぞれ接続可能である。
タイマユニット２１、たとえば、コンピュータが、制御可能なポンピングポート９を介して、真空容器１をポンピングするタイミングを、プラズマ源５の動作を、制御可能な前駆体ガス入口部１３を介して、前駆体ガスの流れを、制御可能な反応ガス入口部１５を介して、反応ガスの流れを、基材キャリア３と協働する制御可能な基材ハンドラ構成７を介して基材ハンドリングを、制御する。
図２は、円筒形の真空容器１を概略的に、簡略化して示す一部切欠斜視図である。プラズマ源５は、真空容器１の外面に沿って、例示されているように、基材キャリア３の周上をループする１つまたは、図示されているように、複数の導波路構成２５を備える。導波路構成２５の各々は、真空容器１に沿ってループしている１つの結合領域、または図２に示されているように、それぞれのループ２５に沿って分布する多数の結合領域２７を備える。結合領域２７において、ＵＨＦ電力は、１つまたは複数の導波路構成ループ２５から真空容器の処理空間ＴＳ内に結合される。
真空容器１は、円形、楕円形、多角形、それによって特に正方形または二次曲線軌跡に沿って延在する内部断面形状を有し得る。したがって、図２の方向Ｓで、真空容器１の頂部から見たときの、導波路構成２５の１つまたは複数のループの形状である。導波路構成２５のループの各々は、少なくとも１つのＵＨＦ電源（図２は示されていない）によって供給される。
導波路構成２５の範囲Ｌに沿った結合領域２７の軌跡は、軌跡Ｌに沿ったプラズマ密度の不均一な分布を引き起こし得る。２つまたはそれ以上の導波路構成２５が設けられ、各々それぞれの軌跡Ｌに沿って分布している場合、導波路構成２５の結合領域２７は、図２の方向Ｓで見て、軌跡Ｌに沿って相互に変位してよい。これは、等しい形状の結合領域の変位ｄによって図３に概略的に表されている。
導波路構成２５が軌跡Ｌに沿った領域ＸにおいてＵＨＦ電力を供給されたときに必ず、真空容器１に結合されている電力は、軌跡Ｌに沿って後続の結合領域２７から後続の結合領域２７に向かうにつれ減少する。２つまたはそれ以上の導波路構成２５が設けられ、各々それぞれの軌跡Ｌに沿って分布している場合、それぞれの導波路構成２５にＵＨＦ電力が供給される領域Ｘ１およびＸ２は、図２の方向Ｓで見て、また図４の概略図内のＤによって述べたように軌跡Ｌに沿って相互に変位されてよい。図４では、軌跡Ｌの範囲に沿って導波路構成２５のうちのそれぞれの構成によって真空容器１に送達されるＵＨＦ電力Ｐ１およびＰ２の傾向が定性的に示されている。見るとわかるように、一方の導波路構成２５から真空容器１内に結合されたＵＨＦ電力の減衰は、他方の導波路構成２５からのＵＨＦ電力によって補償される。
したがって、真空容器１に沿って一方が他方の上に置かれる少なくとも２つの導波路構成２５の結合領域２７および／またはＵＨＦ電源領域Ｘ，－Ｄ－の相互変位ｄを調整または選択することによって、軌跡Ｌに沿ったプラズマ密度の均一性が最適化され得る。たとえば図２の導波路構成２５の少なくとも１つが図１０の実施形態に従って製作される場合、２つの導波路構成２５だけの変位を相対的に調整することによって結合領域および／またはＵＨＦ電源領域の相互位置を調整することが可能になることに留意されたい。
図５は、矩形断面の真空容器１に沿って、一例として、単一のループ状導波路２８を備える、導波路構成２５を、概略的に、また簡略化して示す断面上面図である。導波路２８は、ＵＨＦ電源３０によって給電される。破線で示されているように、複数のＵＨＦ電源３０が１つの導波路２８に給電してよく、および／または１つもしくは複数のＵＨＦ電源が異なる給電領域もしくは配置２６で導波路２８に給電してよい。
図６に概略的に示されているように、結合領域２７は、単一のループ状結合領域によって実現され得るか、または図７に示されているように、導波路構成２５の範囲に沿って分布する、複数の、たとえば、多数の、結合領域によって実現され得る。
図８は、本発明による装置のさらなる実施形態の導波路構成２５のさらなる実現形態を示している。ここで、導波路構成２５は、複数の異なる導波路２８を備え、各々少なくとも１つのＵＨＦ電源３０によって給電される。
それによって、各単一の導波路２８は、図６による実施形態の結合領域２７と同様に、単一の連続した結合領域によって真空容器１の内部にＵＨＦ結合され得るか、または図７と同様に、複数の結合領域２７によって、真空容器１の内部、実際にはその中の処理空間ＴＳにＵＨＦ結合され得る。また、この実施形態では、複数のＵＨＦ電源３０が導波路２８の一部または全部に接続されてもよく、および／または１つのＵＨＦ電源３０が複数の導波路２８に接続されてもよく、および／または１つのＵＨＦ電源３０が異なる給電位置２６で導波路２８の１つに接続されてもよい。図８による実施形態の極端な例では、別々の導波路２８の範囲は実質的にゼロにまで縮小され、ＵＨＦ電力は複数のＵＨＦ電力源３０によって真空容器の処理空間ＴＳに直接結合される。そのような実施形態は、図９に概略的に示されている。真空容器１の壁を通る結合領域は、参照番号２７で図９に概略的に示されている。
したがって、この実施形態により、導波路２８は設けられない。ＵＨＦプラズマ電源は、基材キャリア３に関して均等に分布する、すなわち、基材キャリア３の周方向の範囲の等しい単位Ｌ毎に１つのプラズマ電源３０の周が設けられている。
基材キャリア３の周方向の範囲が前述の単位Ｌに等しい場合に、ＵＨＦ電源３０は１つだけ設けられるべきである。
これによって、単位Ｌは、少なくとも４０ｃｍ、または少なくとも５０ｃｍ、または少なくとも６０ｃｍ、またはさらには少なくとも１００ｃｍになるように選択される。選択され得る単位Ｌが大きければ大きいほど、基材キャリアの周方向の範囲の所与の範囲に対して設けられるＵＨＦ電源の数は少なくなる。後で述べる永久磁石構成３６は、基材キャリア３の周全体に沿って、すなわちプラズマが生成されるべき軌跡に沿って、延在しているか、または－－設けられている場合に－－分布していることに留意されたい。そのような永久磁石構成３６を設けることにより、１つまたは複数のプラズマ源は、１つまたは複数の電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）－ＵＨＦプラズマ源となる。
それによって、１つまたは複数の結合領域２７は、ＵＨＦホーンアンテナの出力領域となり得る。
真空容器１の処理空間ＴＳに結合されるべき必要なＵＨＦ電力、および印加されるべきＵＨＦ電力を考慮して、前述のような１つまたは複数の導波路構成２５は、図１０に概略的に示されているように、ほとんどが中空導波路２８として実現される。図２から図９までのようなすべての実施形態は、中空導波路２８を備えるか、または中空導波路２８からなるそれぞれの導波路構成２５で実現され得る。１つまたは複数の結合領域２７は、１つまたは複数の中空導波路２８の壁内の１つまたは複数の結合スリット３２をそれぞれ備える。後で述べるように、これらのスリットは、中空導波路２８が真空容器１内の真空とは異なる内圧で動作する場合に、低損失の誘電体窓、特に溶融石英窓で覆われ、たとえばＯリングによって封止される。
図１０の実施形態において、１つまたは複数の導波路２８は、真空容器１の壁の一部を形成する。それによって、結合領域、特にスリット３２は、真空容器１の壁を横切らない。図２を再び見ると、これは真空容器１の壁を通して設けられた、結合領域２７、特にスリット３２を考慮することなく、複数の導波路構成２５を相互に変位させることを可能にすることがわかる。
処理空間ＴＳに露出している導波路２８の表面へのＰＥＡＬＤ堆積を回避するために、これらの表面は、金のような貴金属の被覆によって覆われてよい。
このような被覆は、より一般的には、本発明による装置において、ＰＥＡＬＤ処理に曝されるがＰＥＡＬＤ被覆されるべきではないすべての表面に施され得る。
図１１は、中空導波路がＰＥＡＬＤ処理に曝されず、１つまたは複数の結合スリット３２が導波路２８の壁、さらには真空容器１の壁を通過する一実施形態を、図１０と同様の表現で示している。
図１０および図１１において、点線４ｏは、基材キャリア３上の基材４のＰＥＡＬＤ処理されるべき拡張表面の配置を示しており、これは真空容器１内の処理空間ＴＳを限定していることに留意されたい。
ほとんどの場合において、真空容器１は、図２の方向Ｓによる上面図において、円、楕円、多角形、それによって特に正方形または四角形に沿って延在する壁によって内部空間が制限されるように製作される。これらすべての場合において、真空容器は中心軸Ａを有している。
さらに、基材キャリア３は、通例、基材キャリア１上の基材が沿って延在する基材平面を画成する。そのような基材平面Ｅｓは、図１に示されている。ほとんどの場合、基材平面Ｅｓは、中心軸Ａに垂直に延在する。
結合領域２７およびそれによって１つまたは複数のスリット３２も、今日実現されている実施形態において、スリット開口部の中心およびその上の法線Ｎが、軸Ａに向かって半径方向に向けられ、および／または基材面Ｅｓに平行になるように、空間的に配向される。これは、図１０および図１１に概略的に示されている。
図１２にさらに示されているように、１つまたは複数の中空導波路２８から真空容器１内の処理空間ＴＳへの１つまたは複数の結合スリット３２は、たとえば、溶融石英の誘電体材料シール３４によって封止して閉じられる。これは、導波路２８を雰囲気中で動作させることを可能にするが、処理空間ＴＳはＰＥＡＬＤに対する異なる条件により動作する。
図１３に概略的に例示されているように、中空導波路２８の断面領域は－－図１３に示されているようにそれが円形断面の導波路であっても正方形断面の導波路であっても－－中心軸Ａに垂直な、および／または基材面Ｅｓに平行な対称平面Ｅｓｙｍまたは共通対称平面を有している。少なくとも１つのスリット３２、または複数のスリット３２のうちの少なくともいくつかは、対称平面Ｅｓｙｍから、または共通対称平面からオフセットされている。
図１３にさらに例示されているように、複数のスリット３２のうちの少なくともいくつかは、対称平面Ｅｓｙｍから、または共通対称平面から、一方の側に、スリット３２のうちの他のスリットは他方の側にオフセットされている。
共通の対称平面Ｅｓｙｍは、導波路構成２５の導波路２８が、中心軸Ａに垂直および／または基材面Ｅｓに平行な単一の平面に沿って延在している場合に存在する。複数の対称平面Ｅｓｙｍは、導波路構成２５の導波路２８が、中心軸Ａに垂直および／または基材面Ｅｓに平行な異なる平面にそれぞれ沿って延在している場合に存在する。
さらに、また図１３にも例示されているように、スリット３２は、それぞれの対称平面Ｅｓｙｍまたは共通対称平面の一方および他方の側に交互にオフセットされている。
前に述べたように、スリット３２は、溶融石英のような誘電体材料のシール３４によって封止して閉じられる。
図１４に概略的に示されているように、真空容器１の断面形状が、湾曲している、たとえば円形であるときに必ず、それぞれ曲げられた導波路２８、特に中空導波路を用いて導波路構成２５を実現する代わりに、導波路構成２５は、直線的に延在する導波路２８を用いて湾曲形状を近似することによって実現され得る。それによって、図１４に示されているように、直線導波路２８のいくつかは、相互に接続されていてもよく、またいくつかは図８の実施形態と同様に分離されていてもよく、その結果、図１４の実施形態において、４つの異なる導波路２８が得られ、各々２つの直線的な連結導波路部分によって形成される。４つの異なる導波路２８は、各々、異なるＵＨＦ電源３０によってＵＨＦ給電される。
われわれは、ここまで、純粋にＵＨＦ電磁力に基づき、本発明の装置によるプラズマ源を用いてプラズマを発生することを提示し、説明した。それによって、低いイオンエネルギーに到達し、その結果、堆積された原子層の損傷率が低くなる。
本発明による装置の実施形態において、今日実現されているような実施形態でも、ＥＣＲプラズマが印加される。ＥＣＲ ＵＨＦプラズマによって、反応ガスの非常に高い解離度と非常に高い反応確率に到達する。これは、まだ堆積されている原子層を酸化反応ガスで反応または酸化させるタイムスパンを著しく短縮し、それによって低イオンエネルギーを保つ。
これは、基材キャリア３の周に沿って、したがって導波路構成２５にも沿って、永久磁石構成３６を設けることによって実現される。
そのような永久磁石構成３６およびその結果得られる磁界Ｈは、すべての図２、図５から図１４において破線で示されている。ＥＣＲプラズマ源であるプラズマ源は、これまでに説明されたが、これから説明される予定の、すべての実施形態とを組み合わせて印加され得る。
図１５は、本発明による装置の一実施形態のＥＣＲプラズマ源を概略的に、また簡略化して示す。永久磁石構成３６は、「馬蹄」形磁石構成と言ってもよい。一方の磁気極性の外側領域３６ｏは導波路構成２５と整列しているが、他方の磁気極性の内側領域３６ｉは、結合領域、図１５の例では、中空導波路２８内の封止被覆されている－－３４－－スリット３２に隣接する導波路構成２５から真空容器１の壁を通して離れる方向に延在する。
図１５による実施形態を見るとわかるように、この構造は、磁石構成３６、さらには導波路構成２５を－－別の導波路２８を備えていない場合に－－保守および／または交換用のそれぞれの異なる部品として取り外すことを可能にする。
プラズマ源によって生成されたプラズマは、一実施形態では、フラッシュライト、たとえば、Ｘｅフラッシュライトを用いて点火され、それぞれのＵＨＦ電源３０を遮断するか、または継続的に動作しているＵＨＦ電源３０と真空容器１内の処理空間ＴＳとの間のそれぞれの動作している接続をオフにすることによって消滅する。
図１に関連して述べたように、本発明による装置は、前駆体貯槽構成１７に接続可能であるか、または接続されている制御可能な前駆体ガス入口部１３を備えている。前駆体貯槽構成１７は、今日の実施されている実施形態において、ＴＭＡ、したがって金属としてのアルミニウムを含む。前駆体貯槽構成は、１つまたは複数の前駆体貯槽を備え、次いで、異なる前駆体を収容する。
さらに、装置は、反応ガスタンク構成１９に接続可能であるか、または接続されている制御可能な反応ガス入口部１５を備えている。反応ガスは、たとえば、酸素、窒素、炭素、水素のうちの少なくとも１つの元素を含むガスであってもよい。今日の実施されている実施形態において、反応ガスは酸素である。
反応ガスタンク構成１９は、１つまたは複数の反応ガスタンクを備えるものとしてよく、次いで異なる反応ガスを含む。
図１６に概略的に示されているように、本発明による装置の一実施形態において、制御可能な前駆体ガス入口部１７は、基材キャリア３に関して中心に来るように真空容器１に配置され、これは基材キャリア３上に保持されている基材４に対向している。それによって、基材４のＰＥＡＬＤ処理されるべき拡張表面に沿った均一な前駆体ガス分布が達成される。そのような分布に関しては何らかの形であまり重要ではないが、制御される反応ガス入口部１５は、中心の前駆体ガス入口部１３の脇の可能な限り中心に配置されている。
前駆体ガスおよび反応ガスは、ＰＥＡＬＤ処理のために同時に処理空間ＴＳに供給されることはないので、本発明による装置の一実施形態では、前駆体ガス入口部１３および反応ガス入口部１５は共に、真空容器１の中心に導かれる。図１７の概略的に示され簡略化されている表現により、これは、両方のガスが共通の入口部１３／１５を通して真空容器１に供給されるという点で、または、図１８により、たとえば反応ガスの入口部１５が前駆体ガスの入口部１３と同軸であるという点で、実現される。
前駆体ガス入口部および反応ガス入口部の実現形態は、前述の、さらに述べる予定である本発明による装置の任意の実施形態と組み合わされ得る。
本発明による装置を通じてＰＥＡＬＤ処理された基材の高いスループットに関して、支配的な要因は処理空間ＴＳの容積である。
本発明による装置では、前に述べたように、基材４が処理位置で載る基材キャリア３は、真空容器１内に処理空間ＴＳを画成する。前述の装置の実施形態において、処理空間ＴＳの容積と、基材キャリア１上に載るＰＥＡＬＤ処理されるべき基材の表面の上方視点表面積との比Φに対して有効な
８ｃｍ≦Φ≦８０ｃｍ
好ましくは
１０ｃｍ≦Φ≦２０ｃｍ
がある。
図１９は、処理空間ＴＳの非常に小さな容積および効率的なポンピングが達成される本発明による装置の実施形態のポンピング／処理構造全体を、最も簡略化して概略的に示している。
基材４および真空容器１の壁は、基材４の周りをループする制御された圧力ステージ構成４０によって連結される。
制御された圧力ステージ構成４０が、事実上無限の流動抵抗までの高い流動抵抗を確立するように制御入力Ｃ４０にて制御されるときには必ず、小さな容積の処理空間ＴＳに対する処理空間区画ＴＣＳが確立される。制御された圧力ステージの高い流動抵抗は、たとえば封止表面の機械的接触によって、またはたとえばラビリンスシールによる非接触によって、確立され得る。
制御された圧力ステージ４０が低い流動抵抗を確立するように制御されるときには必ず、処理空間ＴＳを含む真空容器１の効率的なポンピングが実行される。
処理空間区画ＴＣＳは、ポンピング区画ＰＣとは独立して寸法を決められてよく、ポンピング区画ＰＣは強力なポンピング機器のための空間および低い流動抵抗を確立するように大きく取られてよい。
図１９による実施形態では、制御された圧力ステージ４０は、基材キャリア１と相互作用するか、または基材４と直接相互作用するが、図２０によれば、真空容器１は、真空容器１内の剛体横断壁４２によって２つの区画ＴＳＣおよびＰＣに分離している。制御された圧力ステージ４０ａを用いて、処理空間区画ＴＳＣからポンピング区画ＰＣへの流動抵抗が制御される。制御された圧力ステージ構成４０は、必ずしも基材４または被加工物キャリア３を取り囲む必要はなく、その動作は、接触振動などによって基材に機械的な影響を与えることはほとんどない。
図１９または図２０に例示されているようなポンピング／処理構造は、前述の、またはまだ述べていない任意の実施形態と組み合わされ得る。
図２１から図２５は、本発明による装置の実施形態において提供され得るハンドラ構成７（図１）をほとんど概略的に、また簡略化して示している。図２１により、投入／排出基材ハンドリング開口部４４が設けられており、この開口部を通して、基材ハンドラ４６が、未処理の基材４を真空容器１内に、また基材キャリア３上にローディングし、処理済み基材４を基材キャリア３および真空容器１から取り外す。基材ハンドラ４６は、双方向の動作を行う。
図２２によれば、図２１による実施形態との違いとして、基材ハンドラ４６は、基材キャリア３と一緒に処理されるべき基材４を真空容器１にローディングし、基材キャリア３と一緒に処理済み基材を真空容器１から取り出すが、共に基材ハンドリング開口部４４を通る。ここでもまた、基材ハンドラ４６は、双方向の動作を行う。
図２３および図２４により投入ハンドリング開口部４４ｉおよび排出ハンドリング開口部４４ｏが真空容器１内に設けられている。投入基材ハンドラ４６ｉは、未処理基材４を－－図２３により基材キャリア３なし、図２４により基材キャリア３ありで－－真空容器１にローディングするが、排出基材ハンドラ４６ｏは、処理済み基材を－－図２３により基材キャリア３なし、図２４により被加工物キャリア３ありで－－真空容器１から取り出す。基材ハンドラ４６ｉおよび４６ｏは、一方向の動作を行う。
すべてのハンドリング開口部４４、４４ｉ、４４ｏは、ロードロック（図示せず）を備え得る。
真空容器１内の基材４のローディング／アンローディング位置は、真空容器１内の基材４のＰＥＡＬＤ処理位置と異なり得る。これは、図２１から図２４のすべての実施形態に対して有利である。
図２５は、一例として、基材４のローディング／アンローディング位置が基材４のＰＥＡＬＤ処理位置と異なる、図２１による実施形態を示している。制御された駆動装置４８によって、基材４を載せた基材キャリア３は、ローディング／アンローディング位置ＰＬから処理位置ＰＴに移動され、その逆も同様である。真空容器１に関する基材キャリア３の駆動される動きは、それによって、制御された圧力ステージ構成４０（図１９参照）において、処理位置ＰＴにおける高いガス流動抵抗および基材キャリア３が処理位置ＰＴから離れてすぐの低い流動抵抗を確立するために利用され得る。処理位置ＰＴにおいて、処理空間区画ＴＳＣが確立される。
投入基材ハンドラ４６ｉおよび排出基材ハンドラ４６ｏは、コンベヤ（図示せず）、たとえば、ディスクまたはリング形状のコンベヤ、ドラムコンベヤなどによって、通常、実現されるものとしてよく、このコンベヤによって、未処理基材は真空容器１内に搬送され、ＰＥＡＬＤ処理された基材が真空容器１から取り出されることに留意されたい。
図２１から図２５によるハンドラ構成の実施形態は、前述の、そしてまだ述べていないすべての実施形態と組み合わされ得ることが、再度強調される。
図２６は、前述のような実施形態を組み合わせた、本発明による装置の一実施形態を概略的に、また簡略化して示す。
真空容器１は、図２１の実施形態と同様に投入／排出ハンドリング開口部４４を有する。基材ハンドラ４６は、基材４を基材キャリア３上に、また基材キャリア３から搬送する。矩形断面の導波路２８を備える、導波路構成２５は、図１３の実施形態により、溶融石英窓－封止スリット３２によって、真空容器１の処理空間ＴＳと連通する。プラズマ源は、ＥＣＲプラズマ源として製作され、図１５の実施形態により「馬蹄」形磁石ループとして形成された永久磁石構成３６を備える。制御可能な前駆体ガス入口部１３、さらには制御可能な反応ガス入口部１５は、図１６の実施形態により配置される。
図２７に示されているように、投入／排出ハンドラ４６はフォークとして実現されている。搬送されるべき基材は、２つまたはそれ以上のフォークアーム５２の上に置かれる。フォークアーム５２は、制御された直線的フォーク駆動装置（図示せず）を用いた水平方向の制御された動き－ｈ－によって、基材キャリア３の表面５６内の整列された溝５４内に入る。フォークアーム５２は、これによって、基材キャリア３の表面５６の溝５４から突出し、フォークアーム５２上の基材４は、基材キャリア３に隣接するように移動されるときに表面５６に触れることがない。溝５４は、フォークアーム５２の厚さよりも深い。したがって、基材が基材キャリア３の表面５６に隣接して適切に整列された後、フォークは、制御された垂直駆動装置（図示せず）によって下げられ－ｖ－、基材４は、基材キャリア３の表面５６上にそっと堆積される。
基材が処理され、真空容器１から取り出されることになったら、フォークアーム５２は、表面５６上に置かれている基材に触れることなく、また溝５４の壁に触れることなく、溝５４内に入る。次いで、フォークアーム５２は、上方に移動されて－ｖ－処理済みの基材の裏面に接触し、基材を表面５６から持ち上げ、基材を基材キャリア３との整列から外し－ｈ－、真空容器１から取り出す。
基材キャリア３上に基材をローディングし、基材を基材キャリア３からアンローディングすることは、実際には図２５の実施形態と同様に基材キャリア３の位置ＰＬにおいて実行される。図２６において、基材キャリア３のＰＬ位置は、実線で描かれている。基材キャリア３は、ロッド駆動装置（図示せず）によって制御可能に駆動されるロッド５８を用いて、破線で描かれている、ローディング／アンローディング位置ＰＬと処理位置ＰＴとの間で移動される。ＰＥＡＬＤ処理されるべき基材が載る基材キャリア３が位置ＰＴに置かれた後、フレーム６０は、駆動装置（図示せず）によって制御可能に駆動される、ロッド６２を用いて持ち上げられ、処理空間ＴＳ、現在は処理空間区画ＴＳＣとポンピング区画ＰＣとの間に高い流動抵抗を確立する。フレーム６０のようなフレームを使用することは、図１９の実施形態のような制御された圧力ステージ構成４０を確立することを可能にし、それにより、基材は最小の機械的振動でのみローディングされる。これは、特に、基材キャリア側への圧力ステージ構成がたとえばラビリンスシールによって非接触方式で実現される場合である。
図２８は、これまでに説明したように本発明による、また本発明による装置によって実行され得るような方法の流れ図を示している。
ＰＥＡＬＤ処理されるべき基材が、真空容器（真空容器１）にローディングされる。このステップを「（０）」と名付ける。基材がローディングされる前にすでに真空にされていなければ、ステップ（０）で、真空容器はポンピングにより中身の排出が行われる。
ステップ（１）において、前駆体ガスは真空容器（処理空間ＴＳまたは処理区画ＴＳＣ）に供給され、前駆体は基材の表面に吸着される。
その後のステップ（２）において、真空容器（処理空間または処理区画を含む）から排出が行われ、過剰な前駆体ガスを除去する。
ステップ（３）において、真空容器内でプラズマが点火され（ＥＣＲ－ＵＨＦプラズマＰＬＡ）、ステップ（２）から結果として得られた堆積済み分子層は、反応ガスと反応し、プラズマ支援される。
ステップ（４）において、真空容器がポンピングされ、過剰な反応ガスが除去される。
ステップ（１）から（４）は、ｎ回（ｎ≧１）繰り返され、複数の反応した分子層を堆積させ得る。これによって、ステップ（１）において、異なる前駆体が使用され、および／またはステップ（３）において、異なる反応ガスが使用されて、特に、酸化物、窒化物、炭化物、または金属層を形成するものとしてよい。ステップ（５）において、処理された基材は、真空容器から取り出される。
ステップ（０）の後およびステップ（５）の前にステップ（１）から（４）が少なくとも１回繰り返される場合、ステップ（３）の一部はプラズマを点火することなく実行され得るか、または繰り返されるステップ（３）について異なるプラズマが印加されてよい。
多くの場合、ＴＭＡのような前駆体の満足のいく吸着は、前処理された表面でのみ達成される。したがって、前述の図２８に注目すると、ステップ（０）でローディングされた基材は、ステップ（０）の上流プロセスにおいて、以前に施されている可能性のある、前処理された、たとえば酸化された表面を形成するであろう。
今日の実施されている方法では、ステップ（０）の後に、ステップ（０ａ）が実現され、このステップでは、真空容器の中身の排出が行われ、ＰＥＡＬＤ処理されるべき基材の表面は反応ガスと反応させられる。図２８において、ステップ（０ａ）は破線で示されている。ステップ（０ａ）は、プラズマ支援なしで、または１つもしくは複数の堆積された単分子層の反応に使用されるプラズマ支援とは異なるプラズマ支援を用いて、または少なくとも１つもしくは複数の堆積された単分子層の反応に使用されるプラズマに等しいプラズマを用いて実行され得る。
さらにステップ（０ａ）において、反応は、１つまたは複数の単分子層を反応させるのと同じ反応ガスを用いて、または異なる反応ガスを用いて、実行され得る。
ステップ（０）、（０ａ）、（１）、（２）、（３）、（４）について、上でおよび図２８に示されているようなタイムスパンＴ０ａ、Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４が
・ 処理空間区画の容積：５リットル
・ 基材：２００ｍｍのウェハ
・ ２．４５ＧＨｚのＥＣＲ－ＵＨＦプラズマ
・ 前駆体ガス：ＴＭＡ
・ 反応ガス：酸素
について評価されている。
本発明の異なる態様は、次のように要約され、それに加えて開示される。
態様
１．プラズマ支援原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）装置であって、
・ 真空容器と、
・ 真空容器からの少なくとも１つの制御可能なポンピングポートと、
・ 前記容器の内部と連通する少なくとも１つの制御可能なプラズマ源と、
・ 前記真空容器の内部への少なくとも１つの制御可能な前駆体ガス入口部と、
・ 前記真空容器の内部への少なくとも１つの制御可能な反応ガス入口部と、
・ 前記容器内の基材キャリアとを備え、
前記少なくとも１つのプラズマ源は、ＵＨＦプラズマ源であり、前記基材キャリアの周全体にわたる軌跡に沿って分布し、前記真空容器内にプラズマを生成するように製作される
ＰＥＡＬＤ装置。
２．前記制御可能なプラズマ源は、ＥＣＲ源である態様１に記載のＰＥＡＬＤ装置。
３．前記プラズマ源は、それぞれの結合領域を介して前記真空容器の内部空間に各々直接ＵＨＦ結合される多数のＵＨＦ電源を備える態様１または２に記載のＰＥＡＬＤ装置。
４．前記結合領域はＵＨＦ電源に関して前記真空容器の内部を封止する溶融石英窓を備える態様３に記載のＰＥＡＬＤ装置。
５．前記プラズマ源は、前記軌跡全体に沿って分布する導波路構成を備え、前記基材の前記周全体に沿って分布する前記真空容器内への１つまたは複数の結合領域を備え、少なくとも１つのＵＨＦ電源入力をさらに備える態様１または２のうちの少なくとも一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
６．前記基材キャリア上の基材は、ＰＥＡＬＤコーティングされるべき拡張表面が前記真空容器内の処理空間に露出され、前記軌跡は前記処理空間の周に配置されている態様１から５の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
７．前記導波路構成は、複数の異なる導波路セグメントを備え、各々少なくとも１つのＵＨＦ電源入力を備える態様５または６のうちの一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
８．前記導波路構成は少なくとも１つの中空導波路によって形成され、前記結合領域の少なくともいくつかは前記少なくとも１つの中空導波路内のスリットを備える態様５から７の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
９．前記真空容器は、中心軸を有し、前記中心軸の方向に互い違いに配置されている前記導波路構成のうちの少なくとも２つを備える態様５から８の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
１０．前記少なくとも２つの導波路構成のうちの１つの導波路構成の前記少なくとも１つのＵＨＦ電源入力および前記少なくとも２つの導波路構成のうちのさらなる導波路構成の前記少なくとも１つの電源入力は、前記中心軸の方向で見たときに、相互に角度を変位させて配置される態様９に記載のＰＥＡＬＤ装置。
１１．前記基材キャリアは、前記基材キャリア上の基材が沿って延在する、基材平面を画成し、前記基材平面に垂直な方向に互い違いに配置されている前記導波路構成のうちの少なくとも２つを備える態様５から１０の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
１２．前記少なくとも２つの導波路構成のうちの１つの導波路構成の前記少なくとも１つのＵＨＦ電源入力および前記少なくとも２つの導波路構成のうちのさらなる導波路構成の前記少なくとも１つの電源入力は、前記基材平面に向かう方向で見たときに、相互に角度を変位させて配置される態様１１に記載のＰＥＡＬＤ装置。
１３．前記真空容器は、中心軸を有し、前記スリットの少なくともいくつかはそれぞれのスリット開口部表面を画成し、その上の中心法線は前記中心軸の方を指している態様８から１２の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
１４．前記基材キャリアは、前記基材キャリア上の基材が沿って延在する、基材平面を画成し、前記真空容器は前記基材平面に垂直な中心軸を有する態様１から１３の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
１５．前記基材キャリアは、前記基材キャリア上の基材が沿って延在する、基材平面を画成し、前記スリットの少なくともいくつかはそれぞれのスリット開口部表面を画成し、それぞれの中心法線は前記基材平面に平行である態様８から１４の少なくとも一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
１６．前記真空容器は、中心軸を有し、前記導波路構成の中空導波路の断面領域は、前記中心軸に垂直な、対称平面または共通対称平面を有し、前記少なくとも１つのスリットまたは前記スリットのうちの複数のスリットの少なくともいくつかは、前記対称平面から、または前記共通対称平面からオフセットされる態様８から１５の少なくとも一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
１７．前記スリットのいくつかは、前記それぞれの対称平面から、または前記共通対称平面から、一方の側へ、前記スリットのうちの他のスリットは、他方の側へオフセットされる態様１６に記載のＰＥＡＬＤ装置。
１８．前記スリットは、それぞれの対称平面または共通対称平面の一方および他方の側に交互にオフセットされる態様１７に記載のＰＥＡＬＤ装置。
１９．前記導波路構成は矩形の内側断面を有する中空導波路を備えるか、または中空導波路からなる態様５から１８の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
２０．前記導波路構成は、中空導波路を備えるか、または中空導波路からなり、前記中空導波路の内部は前記真空容器の内部に関して真空封止されている態様５から１９の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
２１．前記スリットは、前記真空容器の内部に関して真空封止されている態様８から２０の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
２２．前記スリットは、溶融石英窓によって前記真空容器の内部に関して真空封止されている態様８から２１の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
２３．前記ＵＨＦプラズマ源は２．４５ＧＨｚプラズマ源である態様１から２２の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
２４．前記導波路構成は、直線的に延在する導波路セクションを備えるか、または直線的に延在する導波路セクションからなる態様５から２３の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
２５．前記導波路構成は、前記真空容器の外側に配置され、前記真空容器の壁を通る結合領域を介して前記真空容器の内部と連通する態様５から２４の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
２６．前記基材キャリアは、前記基材キャリア上の基材が沿って延在する、基材平面を画成し、前記軌跡は前記基材平面に平行な平面に沿って延在する態様１から２５の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
２７．前記導波路構成は、１つの異なる部品として前記真空容器から取り外し可能である態様５から２６の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
２８．前記ＥＣＲプラズマ源は前記軌跡全体に沿って分布する永久磁石構成を備える態様２から２７の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
２９．前記制御可能なプラズマ源は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）源であり、前記導波路構成に隣接し、それに沿う永久磁石構成を備える態様５から２８の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
３０．前記導波路構成は、少なくとも１つの中空導波路を備えるか、または少なくとも１つの中空導波路からなり、前記永久磁石構成は一方の磁気極性の外極領域と他方の磁気極性の内極領域とを含み、前記外極領域は前記少なくとも１つの中空導波路の中空内部空間と整列して延在し、内部領域は前記導波路構成から遠く離れ、前記結合領域に隣接して延在する態様２９に記載のＰＥＡＬＤ装置。
３１．イグナイタフラッシュライトを備えるプラズマイグナイタ構成を具備する態様１から３０の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
３２．前記磁石構成は、１つの異なる部品として前記真空容器から取り外し可能である態様２８から３１の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
３３．金属を含む前駆体を収容し、前記少なくとも１つの制御可能な前駆体ガス入口部に動作可能に接続される、少なくとも１つの前駆体貯槽を具備する態様１から３２の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
３４．前記金属はアルミニウムである態様３１に記載のＰＥＡＬＤ装置。
３５．反応ガスを収容し、前記少なくとも１つの制御可能な反応ガス入口部に動作可能に接続される、少なくとも１つの反応ガスタンクを備える態様１から３４の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
３６．前記反応ガスタンクは酸素、窒素、炭素、水素のうちの少なくとも１つの元素を収容する態様３５に記載のＰＥＡＬＤ装置。
３７．前記少なくとも１つの前駆体ガス入口部は処理位置にある前記基材キャリア上の基材に関して中心に、前記基材の方へ、放出する態様１から３６の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
３８．前記少なくとも１つの制御可能な前駆体ガス入口部および前記少なくとも１つの制御可能な反応ガス入口部は共に、処理位置にある前記基材キャリア上の基材に関して中心に、前記基材の方へ、放出する態様１から３７の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
３９．処理位置で基材を載せた前記基材キャリアは、前記真空容器内に処理空間を画成し、前記処理空間の容積と前記基材キャリア上でＰＥＡＬＤ処理されるべき前記基材の表面の上方視点表面積との比Φに対して有効な
８ｃｍ≦Φ≦８０ｃｍ
好ましくは
１０ｃｍ≦Φ≦２０ｃｍがある
態様１から３８の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
４０．前記真空容器内の処理空間を囲む処理区画は、制御可能な圧力ステージによって、前記少なくとも１つの制御されたポンピングポートを備えるポンピング区画から分離される態様１から３９の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
４１．前記圧力ステージは、ガスシールである態様４０に記載のＰＥＡＬＤ装置。
４２．前記圧力ステージは、非接触ガス流制限部である態様４０に記載のＰＥＡＬＤ装置。
４３．前記基材キャリアは、ローディング／アンローディング位置とＰＥＡＬＤ処理位置との間で制御可能に移動可能である態様１から４２の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
４４．前記基材キャリアに動作可能に結合されている制御可能に移動可能な基材ハンドラ構成を備える態様１から４３の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
４５．前記真空容器内に少なくとも１つの基材ハンドリング開口部を備える態様１から４４の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
４６．前記少なくとも１つの基材ハンドリング開口部と協働する双方向基材ハンドラを備える態様４５に記載のＰＥＡＬＤ装置。
４７．前記真空容器内の少なくとも２つの基材ハンドリング開口部と、前記少なくとも２つの基材ハンドラ開口部のうちの一方と協働する投入基材ハンドラと、前記少なくとも２つの基材ハンドラ開口部のうちの他方と協働する排出基材ハンドラとを備える態様１から４６の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
４８．前記投入基材ハンドラおよび前記排出基材ハンドラは共に、基材コンベヤによって、通常、実現される態様４７に記載のＰＥＡＬＤ装置。
４９．前記少なくとも１つの前駆体ガス入口部への制御弁構成と、前記少なくとも１つの反応ガス入口部への制御弁構成と、前記少なくとも１つのプラズマ源と、前記少なくとも１つの制御可能なポンピングポートとに、少なくとも、動作可能に接続されているタイマユニットを備える態様１から４８の一項に記載のＰＥＡＬＤ装置。
５０．層がＰＥＡＬＤによって上に堆積されている基材を製造する方法であって、
（０）容器内に基材を設け、
容器の中身を抜くことと、
（１）前駆体ガスを前記排出された容器内に供給し、吸着によって前記前駆体ガス中の材料からの分子層を前記基材上に堆積することと、
（２）前記容器から残っている前駆体ガスをポンピングで抜くことと、
（３）前記容器内のプラズマを点火し、前記基材上に堆積された分子層を反応ガスとプラズマ支援反応させることと、
（４）前記容器をポンピングすることと、
（５）前記容器から基材を取り出すこととを
含む方法。
５１．態様１から４９の少なくとも一項に記載の装置を用いて実行される態様５０に記載の方法。
５２．ステップ（１）から（４）は、ステップ（０）の後およびステップ（５）の前に少なくとも１回繰り返される態様５０または５１に記載の方法。
５３．ステップ（１）の前記繰り返しは、前記繰り返されるステップ（１）の少なくともいくつかにおいて異なる前駆体ガスを供給することによって実行される態様５２に記載の方法。
５４．ステップ（３）の前記繰り返しは、前記繰り返されるステップ（３）の少なくともいくつかにおいて異なる反応ガスを供給することによって実行される態様５２または５３の一項に記載の方法。
５５．前記繰り返されるステップ（３）の少なくともいくつかはプラズマを点火することなく実行される態様５２から５４の一項に記載の方法。
５６．前記ステップ（０）の後および前記ステップ（１）の前にステップ（０ａ）を実行することを含み、前記ステップ（０ａ）では、前記容器の中身が排出され、基材の表面は反応ガスと反応させられる態様５０から５５の一項に記載の方法。
５７．プラズマは、前記ステップ（０ａ）において点火される態様５６に記載の方法。
５８．前記ステップ（０ａ）における前記反応ガスは、少なくとも１つのステップ（３）における反応ガスとは異なる態様５６または５７の一項に記載の方法。
５９．前記ステップ（０ａ）における前記反応ガスおよび少なくとも１つのステップ（３）における反応ガスは同じである態様５６から５８の一項に記載の方法。
６０．ステップ（１）または繰り返されるステップ（１）のうちの少なくとも１つのステップにおける前記前駆体ガスはＴＭＡである態様５０から５９の一項に記載の方法。
６１．前記反応ガスは、酸素、窒素、炭素、水素のうちの少なくとも１つの元素を含む態様５０から６０の一項に記載の方法。
６２．前記ステップ（１）または繰り返されるステップ（１）のうちの少なくとも１つのステップは、有効な
０．５秒≦Ｔ１≦２秒
好ましくは
Ｔ１≒１秒
があるタイムスパンＴ１で実行される態様５０から６１の一項に記載の方法。
６３．前記ステップ（２）または繰り返されるステップ（２）のうちの少なくとも１つのステップは、有効な
０．５秒≦Ｔ２≦２秒
好ましくは
Ｔ２≒１秒
があるタイムスパンＴ２で実行される態様５０から６２の一項に記載の方法。
６４．前記ステップ（３）または繰り返されるステップ（３）のうちの少なくとも１つのステップは、有効な
０．５秒≦Ｔ３≦２秒
好ましくは
Ｔ３≒１秒
があるタイムスパンＴ３で実行される態様５０から６３の一項に記載の方法。
６５．前記ステップ（４）または繰り返されるステップ（４）のうちの少なくとも１つのステップは、有効な
０．５秒≦Ｔ４≦２秒
好ましくは
Ｔ４≒１秒
があるタイムスパンＴ４で実行される態様５０から６４の一項に記載の方法。
６６．前記ステップ（０）の後および前記ステップ（１）の前にステップ（０ａ）を実行することを含み、前記ステップ（０ａ）では、前記基材の表面が反応ガスと反応させられ、前記ステップ（０ａ）は有効な
０．５秒≦Ｔ０ａ≦２秒
好ましくは
Ｔ０ａ≒１秒
があるタイムスパンＴ０ａで実行される態様５０から６５の一項に記載の方法。
６７．ステップ（０）とステップ（１）との間、および／またはステップ（２）とステップ（３）との間で処理空間からポンピング空間へのより高いガス流動抵抗を確立し、ステップ（１）とステップ（２）との間、および／またはステップ（３）とステップ（４）との間で前記処理空間から前記ポンピング空間へのより低いガス流量抵抗を確立することを含む態様５０から６６の一項に記載の方法。
６８．前記基材の周全体にわたる軌跡に沿って分布する前記ステップ（３）で点火された前記プラズマを発生することを含む態様５０から６７の一項に記載の方法。
６９．態様５０から６８の少なくとも一項に記載の方法によって層がＰＥＡＬＤによって上に堆積された基材を含むデバイスを製造する方法。
それによって、特に次の態様が今日実施されている。
Ｉ．特に図９に関連して説明されているような、プラズマ支援原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）装置であって、
・ 真空容器と、
・ 真空容器からの少なくとも１つの制御可能なポンピングポートと、
・ 前記容器の内部と連通する少なくとも１つの制御可能なプラズマ源と、
・ 前記真空容器の内部への少なくとも１つの制御可能な前駆体ガス入口部と、
・ 前記真空容器の内部への少なくとも１つの制御可能な反応ガス入口部と、
・ 前記容器内の基材キャリアとを備え、
前記少なくとも１つのプラズマ源は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）－ＵＨＦプラズマ源であり、前記基材キャリアの周全体にわたる軌跡に沿って分布し、前記真空容器内にプラズマを生成するように製作され、前記基材キャリアの周方向の範囲の等しい単位当たりの１つのプラズマ源は、異なる位置にある結合領域を通して前記真空容器の内部空間に直接結合され、前記軌跡全体に沿って分布するＥＣＲ永久磁石構成を備えるプラズマ支援原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）装置。
ＩＩ．前記基材キャリアは、前記単位に等しい周方向の範囲を有する態様Ｉに記載の装置。
ＩＩＩ．前記単位は、少なくとも４０ｃｍ、または少なくとも５０ｃｍ、または少なくとも６０ｃｍ、または少なくとも１００ｃｍである態様ＩまたはＩＩ １の一項に記載の装置。
ＶＩ．前記基材キャリアは、前記基材キャリア上の基材が沿って延在する、基材平面を画成し、前記結合領域は開口部表面を画成し、その上のそれぞれの中心法線は前記基材平面に平行である態様ＩからＩＩＩ １の一項に記載の装置。
Ｖ．処理位置で基材を載せた前記基材キャリアは、前記真空容器内に処理空間を画成し、前記処理空間の容積と前記基材キャリア上でＰＥＡＬＤ処理されるべき前記基材の表面の上方視点表面積との比Φに対して有効な
８ｃｍ≦Φ≦８０ｃｍ
好ましくは
１０ｃｍ≦Φ≦２０ｃｍがある
態様ＩからＩＶの一項に記載の装置。
ＶＩ．前記真空容器内の処理空間を囲む処理区画は、制御可能な圧力ステージによって、前記少なくとも１つの制御されたポンピングポートを備える前記真空容器内のポンピング区画から分離される態様ＩからＶの一項に記載の装置。
ＶＩＩ．前記圧力ステージは、ガスシールである態様ＶＩに記載の装置。
ＶＩＩＩ．前記圧力ステージは、非接触ガス流制限部である態様ＶＩに記載の装置。
ＩＸ．前記基材キャリアは、ローディング／アンローディング位置とＰＥＡＬＤ処理位置との間で制御可能に移動可能である態様ＩからＶＩＩＩの一項に記載の装置。
Ｘ．前記結合領域はＵＨＦ電源に関して前記真空容器の内部を封止する溶融石英窓を備える態様ＩからＩＸの一項に記載の装置。
ＸＩ．前記基材キャリア上の基材は、ＰＥＡＬＤコーティングされるべき拡張表面が前記真空容器内の処理空間に露出され、前記軌跡は前記処理空間の周に配置されている態様ＩからＸの一項に記載の装置。
ＸＩＩ．前記基材キャリアは、前記基材キャリア上の基材が沿って延在する、基材平面を画成し、前記真空容器は前記基材平面に垂直な中心軸を有する態様ＩからＸＩの一項に記載の装置。
ＸＩＩＩ．前記ＵＨＦプラズマ源は２．４５ＧＨｚプラズマ源である態様ＩからＸＩＩの一項に記載の装置。
ＸＩＶ．前記基材キャリアは、前記基材キャリア上の基材が沿って延在する、基材平面を画成し、前記軌跡は前記基材平面に平行な平面に沿って延在する態様ＩからＸＩＩＩの一項に記載の装置。
ＸＶ．イグナイタフラッシュライトを備えるプラズマイグナイタ構成を具備する態様ＩからＸＩＶの一項に記載の装置。
ＸＶＩ．前記磁石構成は、１つの異なる部品として前記真空容器から取り外し可能である態様ＩからＸＶの一項に記載の装置。
ＸＶＩＩ．金属を含む前駆体を収容し、前記少なくとも１つの制御可能な前駆体ガス入口部に動作可能に接続される、少なくとも１つの前駆体貯槽を具備する態様ＩからＸＶＩの一項に記載の装置。
ＸＶＩＩＩ．前記金属はアルミニウムである態様ＸＶＩＩに記載の装置。
ＸＩＸ．反応ガスを収容し、前記少なくとも１つの制御可能な反応ガス入口部に動作可能に接続される、少なくとも１つの反応ガスタンクを備える態様ＩからＸＶＩＩＩの一項に記載の装置。
ＸＸ．前記反応ガスタンクは酸素、窒素、炭素、水素のうちの少なくとも１つの元素を収容する態様ＸＩＸに記載の装置。
ＸＸＩ．前記少なくとも１つの前駆体ガス入口部は処理位置にある前記基材キャリア上の基材に関して中心に、前記基材の方へ、放出する態様ＩからＸＸの一項に記載の装置。
ＸＸＩＩ．前記少なくとも１つの制御可能な前駆体ガス入口部および前記少なくとも１つの制御可能な反応ガス入口部は共に、処理位置にある前記基材キャリア上の基材に関して中心に、前記基材の方へ、放出する態様ＩからＸＸＩの一項に記載の装置。
ＸＸＩＩＩ．前記真空容器内に少なくとも１つの基材ハンドリング開口部を備える態様ＩからＸＸＩＩの一項に記載の装置。
ＸＸＩＶ．前記少なくとも１つの基材ハンドリング開口部と協働する双方向基材ハンドラを備える態様ＸＸＩＩＩに記載の装置。
ＸＸＶ．前記真空容器内の少なくとも２つの基材ハンドリング開口部と、前記少なくとも２つの基材ハンドラ開口部のうちの一方と協働する投入基材ハンドラと、前記少なくとも２つの基材ハンドラ開口部のうちの他方と協働する排出基材ハンドラとを備える態様ＸＸＩＩＩに記載の装置。
ＸＸＶＩ．前記投入基材ハンドラおよび前記排出基材ハンドラは共に、基材コンベヤによって、通常、実現される態様ＸＸＶに記載の装置。
ＸＸＶＩＩ．前記少なくとも１つの前駆体ガス入口部に対する制御弁構成と、前記少なくとも１つの反応ガス入口部に対する制御弁構成と、前記少なくとも１つのプラズマ源と、前記少なくとも１つの制御可能なポンピングポートとに、少なくとも、動作可能に接続されているタイマユニットを備える態様ＩからＸＸＶＩの一項に記載の装置。
ＸＸＶＩＩＩ．前記結合領域は、ホーンアンテナの出力領域である態様ＩからＸＸＶＩＩの一項に記載の装置。
ＸＸＩＸ．層がＰＥＡＬＤによって上に堆積されている基材を製造する方法であって、
（０）基材キャリア上の基材を容器内に入れ、容器の中身を排出することと、
（１）前記排出された容器内に前駆体ガスを供給し、前記前駆体ガス中の物質から分子層を前記基材上に吸着によって堆積させることと、
（２）前記容器から残っている前駆体ガスをポンピングで抜くことと、
（３）前記容器内のプラズマを点火し維持して、前記基材上に堆積された分子層を反応ガスとプラズマ支援反応させることと、
（４）前記容器をポンピングすることと、
（５）基材を前記容器から取り出し、それによって、前記基材キャリアの周全体にわたる軌跡に沿って分布しているときに、前記真空容器内にプラズマを発生するように製作された電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）－ＵＨＦプラズマ源によって、前記基材キャリアの周の範囲の等しい単位毎に１つのプラズマ源を設けることによって、また前記真空容器の内部空間に異なる位置にある結合領域を通して前記１つのプラズマ源を直接結合することによって、また前記軌跡全体に沿ってＥＣＲ－磁界を発生させることによって、点火され維持される前記プラズマを発生させることとを含む方法。
ＸＸＸ．態様ＩからＸＸＶＩＩＩの少なくとも一項に記載の装置を用いて実行される態様ＸＸＩＸに記載の方法。
ＸＸＸＩ．ステップ（１）から（３）は、ステップ（０）の後およびステップ（５）の前に少なくとも１回繰り返される態様ＸＸＩＸまたはＸＸＸに記載の方法。
ＸＸＸＩＩ．ステップ（１）の前記繰り返しは、前記繰り返されるステップ（１）の少なくともいくつかにおいて異なる前駆体ガスを供給することによって実行される態様ＸＸＸＩに記載の方法。
ＸＸＸＩＩＩ．ステップ（３）の前記繰り返しは、前記繰り返されるステップ（３）の少なくともいくつかにおいて異なる反応ガスを供給することによって実行される態様ＸＸＸＩまたはＸＸＸＩＩの一項に記載の方法。
ＸＸＸＩＶ．前記繰り返されるステップ（３）の少なくともいくつかはプラズマを点火することなく実行される態様ＸＸＸＩからＸＸＸＩＩＩの一項に記載の方法。
ＸＸＸＶ．前記ステップ（０）の後および前記ステップ（１）の前にステップ（０ａ）を実行することを含み、前記ステップ（０ａ）では、前記容器の中身が排出され、基材の表面は反応ガスと反応させられる態様ＸＸＩＸからＸＸＸＩＶの一項に記載の方法。
ＸＸＸＶＩ．プラズマは、前記ステップ（０ａ）において点火される態様ＸＸＸＶに記載の方法。
ＸＸＸＶＩＩ．前記ステップ（０ａ）における前記反応ガスは、少なくとも１つのステップ（３）における反応ガスとは異なる態様ＸＸＸＶまたはＸＸＸＶＩの一項に記載の方法。
ＸＸＸＶＩＩＩ．前記ステップ（０ａ）における前記反応ガスおよび少なくとも１つのステップ（３）における反応ガスは同じである態様ＸＸＸＶからＸＸＸＶＩＩの一項に記載の方法。
ＸＸＸＩＸ．ステップ（１）または繰り返されるステップ（１）のうちの少なくとも１つのステップにおける前記前駆体ガスはＴＭＡである態様ＸＸＩＸからＸＸＸＶＩＩＩの一項に記載の方法。
ＸＬ．前記反応ガスは、酸素、窒素、炭素、水素のうちの少なくとも１つの元素を含む態様ＸＸＩＸからＸＸＸＩＸの一項に記載の方法。
ＸＬＩ．前記ステップ（１）または繰り返されるステップ（１）のうちの少なくとも１つのステップは、有効な
０．５秒≦Ｔ１≦２秒
または
Ｔ１≒１秒
があるタイムスパンＴ１で実行される態様ＸＩＸからＸＬの一項に記載の方法。
ＸＬＩＩ．前記ステップ（２）または繰り返されるステップ（２）のうちの少なくとも１つのステップは、有効な
０．５秒≦Ｔ２≦２秒
または
Ｔ２≒１秒
があるタイムスパンＴ２で実行される態様ＸＩＸからＸＬＩの一項に記載の方法。
ＸＬＩＩＩ．前記ステップ（３）または繰り返されるステップ（３）のうちの少なくとも１つのステップは、有効な
０．５秒≦Ｔ３≦２秒
または
Ｔ３≒１秒
があるタイムスパンＴ３で実行される態様ＸＩＸからＸＬＩＩの一項に記載の方法。
ＸＬＩＶ．前記ステップ（４）または繰り返されるステップ（４）のうちの少なくとも１つのステップは、有効な
０．５秒≦Ｔ４≦２秒
または
Ｔ４≒１秒
があるタイムスパンＴ４で実行される態様ＸＩＸからＸＬＩＩＩの一項に記載の方法。
ＸＬＶ．前記ステップ（０）の後および前記ステップ（１）の前にステップ（０ａ）を実行することを含み、前記ステップ（０ａ）では、前記基材の表面が反応ガスと反応させられ、前記ステップ（０ａ）は有効な
０．５秒≦Ｔ０ａ≦２秒
または
Ｔ０ａ≒１秒
があるタイムスパンＴ０ａで実行される態様ＸＩＸからＸＬＩＶの一項に記載の方法。
ＸＬＶＩ．ステップ（０）とステップ（１）との間、および／またはステップ（２）とステップ（３）との間で前記容器内の処理空間から前記容器内のポンピング空間へのより高いガス流動抵抗を確立し、ステップ（１）とステップ（２）との間、および／またはステップ（３）とステップ（４）との間で前記処理空間から前記ポンピング空間へのより低いガス流量抵抗を確立することを含む態様ＸＩＸからＸＬＶの一項に記載の方法。
ＸＬＶＩＩ．態様ＸＩＸからＸＬＶＩの少なくとも一項に記載の方法によって層がＰＥＡＬＤによって上に堆積された基材を含むデバイスを製造する方法。
１ 真空容器
３ 基材キャリア
４ 基材
４ｏ ＰＥＡＬＤ処理されるべき表面
ＴＳ 処理空間
ＴＳＣ 処理空間区画
ＰＣ ポンピング区画
５ ＵＨＦプラズマ源
ＰＬＡ プラズマ
７ 基材ハンドラ構成
９ 制御可能なポンピングポート
１０ 弁構成
１１ ポンピング構成
１３ 制御可能な前駆体ガス入口部
１４ 弁構成
１５ 制御可能な反応ガス入口部
１６ 弁構成
１７ 前駆体貯槽構成
１９ 反応ガスタンク構成
Ｗ 可能な基材回転
Ｌ 軌跡
２１ タイマユニット
２５ 導波路構成
２６ 給電領域
２７ 結合領域
２８ 導波路
３０ ＵＨＦ電源
３２ スリット
３４ 窓
３６ 永久磁石構成
３６ｏ 一方の極性領域（外部）
３６ｉ 他方の極性領域（内部）
４０、４０ａ 制御された圧力ステージ構成
４４、４４ｏ、４４ｉ 基材ハンドリング開口部
４６、４６ｏ、４６ｉ 基材ハンドラ
４８ 制御された駆動装置
５２ フォークアーム
５４ 溝
５６ 表面
５８ ロッド
６２ ロッド
６０ フレーム
Ａ 軸
Ｅｓ 基材が基材キャリア３に載る際に沿う平面
Ｅｓｙｍ 中空導波路２８の対称平面
Ｈ 磁界
ＰＬ ローディング、アンローディング位置
ＰＴ ＰＥＡＬＤ処理位置

Claims (46)

  1. プラズマ支援原子層堆積（ＰＥＡＬＤ）装置であって、
    ・ 真空容器と、
    ・ 前記真空容器からの少なくとも１つの制御可能なポンピングポートと、
    ・ 前記容器の内部と連通する少なくとも１つの制御可能なプラズマ源と、
    ・ 前記真空容器の前記内部への少なくとも１つの制御可能な前駆体ガス入口部と、
    ・ 前記真空容器の前記内部への少なくとも１つの制御可能な反応ガス入口部と、
    ・ 前記容器内の基材キャリアとを備え、
    ・ 前記少なくとも１つのプラズマ源は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）－ＵＨＦプラズマ源であり、前記基材キャリアの前記周全体にわたる軌跡に沿って分布し、前記真空容器内にプラズマを生成するように製作され、前記基材キャリアの周方向の範囲の等しい単位当たりの１つのプラズマ源は、異なる位置にある結合領域を通して前記真空容器の前記内部空間に直接結合され、前記軌跡全体に沿って分布するＥＣＲ永久磁石構成を備えるプラズマ支援原子層蒸着（ＰＥＡＬＤ）装置。
  2. 前記基材キャリアは、前記単位に等しい周方向の範囲を有する請求項１に記載の装置。
  3. 前記単位は、少なくとも４０ｃｍ、または少なくとも５０ｃｍ、または少なくとも６０ｃｍ、または少なくとも１００ｃｍである請求項１または２のいずれか一項に記載の装置。
  4. 前記基材キャリアは、前記基材キャリア上の基材が沿って延在する、基材平面を画成し、前記結合領域は開口部表面を画成し、その上の前記それぞれの中心法線は前記基材平面に平行である請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。
  5. 処理位置で基材を載せた前記基材キャリアは、前記真空容器内に処理空間を画成し、前記処理空間の容積と前記基材キャリア上でＰＥＡＬＤ処理されるべき前記基材の表面の上方視点表面積との比Φに対して有効な
    ８ｃｍ≦Φ≦８０ｃｍ
    好ましくは
    １０ｃｍ≦Φ≦２０ｃｍがある
    請求項１から４のいずれか一項に記載の装置。
  6. 前記真空容器内の処理空間を囲む処理区画は、制御可能な圧力ステージによって、前記少なくとも１つの制御されたポンピングポートを備える前記真空容器内のポンピング区画から分離される請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。
  7. 前記圧力ステージは、ガスシールである請求項６に記載の装置。
  8. 前記圧力ステージは、非接触ガス流制限部である請求項６に記載の装置。
  9. 前記基材キャリアは、ローディング／アンローディング位置とＰＥＡＬＤ処理位置との間で制御可能に移動可能である請求項１から８のいずれか一項に記載の装置。
  10. 前記結合領域は前記ＵＨＦ電源に関して前記真空容器の前記内部を封止する溶融石英窓を備える請求項１から９のいずれか一項に記載の装置。
  11. 前記基材キャリア上の基材は、ＰＥＡＬＤコーティングされるべき拡張表面が前記真空容器内の処理空間に露出され、前記軌跡は前記処理空間の周に配置されている請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置。
  12. 前記基材キャリアは、前記基材キャリア上の基材が沿って延在する、基材平面を画成し、前記真空容器は前記基材平面に垂直な中心軸を有する請求項１から１１のいずれか一項に記載の装置。
  13. 前記ＵＨＦプラズマ源は２．４５ＧＨｚプラズマ源である請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置。
  14. 前記基材キャリアは、前記基材キャリア上の基材が沿って延在する、基材平面を画成し、前記軌跡は前記基材平面に平行な平面に沿って延在する請求項１から１３のいずれか一項に記載の装置。
  15. イグナイタフラッシュライトを備えるプラズマイグナイタ構成を具備する請求項１から１４のいずれか一項に記載の装置。
  16. 前記磁石構成は、１つの異なる部品として前記真空容器から取り外し可能である請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置。
  17. 金属を含む前駆体を収容し、前記少なくとも１つの制御可能な前駆体ガス入口部に動作可能に接続される、少なくとも１つの前駆体貯槽を具備する請求項１から１６のいずれか一項に記載の装置。
  18. 前記金属はアルミニウムである請求項１７に記載の装置。
  19. 反応ガスを収容し、前記少なくとも１つの制御可能な反応ガス入口部に動作可能に接続される、少なくとも１つの反応ガスタンクを備える請求項１から１８のいずれか一項に記載の装置。
  20. 前記反応ガスタンクは酸素、窒素、炭素、水素のうちの少なくとも１つの元素を収容する請求項１９に記載の装置。
  21. 前記少なくとも１つの前駆体ガス入口部は処理位置にある前記基材キャリア上の基材に関して中心に、前記基材の方へ、放出する請求項１から２０のいずれか一項に記載の装置。
  22. 前記少なくとも１つの制御可能な前駆体ガス入口部および前記少なくとも１つの制御可能な反応ガス入口部は共に、処理位置にある前記基材キャリア上の基材に関して中心に、前記基材の方へ、放出する請求項１から２１のいずれか一項に記載の装置。
  23. 前記真空容器内に少なくとも１つの基材ハンドリング開口部を備える請求項１から２２のいずれか一項に記載の装置。
  24. 前記少なくとも１つの基材ハンドリング開口部と協働する双方向基材ハンドラを備える請求項２３に記載の装置。
  25. 前記真空容器内の少なくとも２つの基材ハンドリング開口部と、前記少なくとも２つの基材ハンドラ開口部のうちの一方と協働する投入基材ハンドラと、前記少なくとも２つの基材ハンドラ開口部のうちの他方と協働する排出基材ハンドラとを備える請求項２３に記載の装置。
  26. 前記投入基材ハンドラおよび前記排出基材ハンドラは共に、基材コンベヤによって、通常、実現される請求項２５に記載の装置。
  27. 前記少なくとも１つの前駆体ガス入口部に対する制御弁構成と、前記少なくとも１つの反応ガス入口部に対する制御弁構成と、前記少なくとも１つのプラズマ源と、前記少なくとも１つの制御可能なポンピングポートとに、少なくとも、動作可能に接続されているタイマユニットを備える請求項１から２６のいずれか一項に記載の装置。
  28. 層がＰＥＡＬＤによって上に堆積されている基材を製造する方法であって、
    （０）基材キャリア上の基材を容器内に入れ、前記容器の中身を排出するステップと、
    （１）前記排出された容器内に前駆体ガスを供給し、前記前駆体ガス中の物質から分子層を前記基材上に吸着によって堆積させるステップと、
    （２）前記容器から残っている前駆体ガスをポンピングで抜くステップと、
    （３）前記容器内のプラズマを点火し維持して、前記基材上に前記堆積された分子層を反応ガスとプラズマ支援反応させるステップと、
    （４）前記容器をポンピングするステップと、
    （５）前記基材を前記容器から取り出し、それによって、前記基材キャリアの周全体にわたる軌跡に沿って分布しているときに、前記真空容器内にプラズマを発生するように製作された電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）－ＵＨＦプラズマ源によって、前記基材キャリアの前記周の範囲の等しい単位毎に１つのプラズマ源を設けることによって、また前記真空容器の前記内部空間に異なる位置にある結合領域を通して前記１つのプラズマ源を直接結合することによって、また前記軌跡全体に沿ってＥＣＲ－磁界を発生させることによって、点火され維持される前記プラズマを発生させるステップとを含む方法。
  29. 請求項１から２８の少なくとも一項に記載の装置を用いて実行される請求項２８に記載の方法。
  30. ステップ（１）から（４）は、ステップ（０）の後およびステップ（５）の前に少なくとも１回繰り返される請求項２８または２９に記載の方法。
  31. ステップ（１）の前記繰り返しは、前記繰り返されるステップ（１）の少なくともいくつかにおいて異なる前駆体ガスを供給することによって実行される請求項３０に記載の方法。
  32. ステップ（３）の前記繰り返しは、前記繰り返されるステップ（３）の少なくともいくつかにおいて異なる反応ガスを供給することによって実行される請求項３０または３１のいずれか一項に記載の方法。
  33. 前記繰り返されるステップ（３）の少なくともいくつかはプラズマを点火することなく実行される請求項３０から３１のいずれか一項に記載の方法。
  34. 前記ステップ（０）の後および前記ステップ（１）の前にステップ（０ａ）を実行するステップを含み、前記ステップ（０ａ）では、前記容器の中身が排出され、前記基材の前記表面は反応ガスと反応させられる請求項２８から３３のいずれか一項に記載の方法。
  35. プラズマは、前記ステップ（０ａ）において点火される請求項３４に記載の方法。
  36. 前記ステップ（０ａ）における前記反応ガスは、少なくとも１つのステップ（３）における前記反応ガスとは異なる請求項３４または３５のいずれか一項に記載の方法。
  37. 前記ステップ（０ａ）における前記反応ガスおよび少なくとも１つのステップ（３）における前記反応ガスは同じである請求項３４から３６のいずれか一項に記載の方法。
  38. ステップ（１）または繰り返されるステップ（１）のうちの少なくとも１つのステップにおける前記前駆体ガスはＴＭＡである請求項２８から３７のいずれか一項に記載の方法。
  39. 前記反応ガスは、酸素、窒素、炭素、水素のうちの少なくとも１つの元素を含む請求項２８から３８のいずれか一項に記載の方法。
  40. 前記ステップ（１）または繰り返されるステップ（１）のうちの少なくとも１つのステップは、有効な
    ０．５秒≦Ｔ１≦２秒
    または
    Ｔ１≒１秒
    があるタイムスパンＴ１で実行される請求項２８から３９のいずれか一項に記載の方法。
  41. 前記ステップ（２）または繰り返されるステップ（２）のうちの少なくとも１つのステップは、有効な
    ０．５秒≦Ｔ２≦２秒
    または
    Ｔ２≒１秒
    があるタイムスパンＴ２で実行される請求項２８から４０のいずれか一項に記載の方法。
  42. 前記ステップ（３）または繰り返されるステップ（３）のうちの少なくとも１つのステップは、有効な
    ０．５秒≦Ｔ３≦２秒
    または
    Ｔ３≒１秒
    があるタイムスパンＴ３で実行される請求項２８から４１のいずれか一項に記載の方法。
  43. 前記ステップ（４）または繰り返されるステップ（４）のうちの少なくとも１つのステップは、有効な
    ０．５秒≦Ｔ４≦２秒
    または
    Ｔ４≒１秒
    があるタイムスパンＴ４で実行される請求項２８から４２のいずれか一項に記載の方法。
  44. 前記ステップ（０）の後および前記ステップ（１）の前にステップ（０ａ）を実行するステップを含み、前記ステップ（０ａ）では、前記基材の表面が反応ガスと反応させられ、前記ステップ（０ａ）は有効な
    ０．５秒≦Ｔ０ａ≦２秒
    または
    Ｔ０ａ≒１秒
    があるタイムスパンＴ０ａで実行される請求項２８から４３のいずれか一項に記載の方法。
  45. ステップ（０）とステップ（１）との間、および／またはステップ（２）とステップ（３）との間で前記容器内の処理空間から前記容器内のポンピング空間へのより高いガス流動抵抗を確立し、ステップ（１）とステップ（２）との間、および／またはステップ（３）とステップ（４）との間で前記処理空間から前記ポンピング空間へのより低いガス流量抵抗を確立するステップを含む請求項２８から４４のいずれか一項に記載の方法。
  46. 請求項２８から４５の少なくとも一項に記載の方法によって層がＰＥＡＬＤによって上に堆積された基材を含むデバイスを製造する方法。
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