JP2022541373A - 多孔質インレット - Google Patents

Abstract

基板処理装置（１００，８００）であって、インレット口（１２１，８２１）を有する反応室（１３０）と；前記インレット口を通じて前記反応室に反応性化学物質を供給する引き込みライン（１０１）と；前記引き込みライン内の流入ガス流量制御手段（１０５，８０５）と；を備え、前記引き込みラインは前記流量制御手段から前記反応室へと延びており、前記流量制御手段と前記反応室との間の前記引き込みラインの部分はガス透過壁を有するインレットパイプ（１１１，８１１）の形態を有しており、前記ガス透過壁を有する前記インレットパイプは、前記インレットパイプを少なくとも部分的に囲む空間を通じて前記インレット口の方へ延びており、前記装置は前記インレットパイプの前記部分を囲み該部分に侵入する流体を供給するように構成される。【選択図】図１

Description

一般的にいうと本発明は基板処理方法及び装置に関し、詳細には、化学蒸着法及びエッチング法並びに堆積反応装置及びエッチング装置に関する。より詳細には、本発明は原子層堆積（Ａｔｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ， ＡＬＤ）装置に関する。ただしそれに限られない。

発明の背景

このセクションは、有用な背景情報を説明するが、ここで説明されている技術が技術水準を示していることを認めている訳ではないことに注意されたい。ここに開示される反応装置の構造は、例えば、米国特許第８，２１１，２３５号明細書を参照することにより理解することができる。

化学蒸着法において化学物質は、少なくとも１つの引き込みライン（ｉｎ－ｆｅｅｄ ｌｉｎｅ）によって反応室に供給される。引き込みラインは通常、反応室に入る前に温められた空間を通過する。しかしこれは、引き込みラインの壁面に化学物質が固着したり、引き込みラインの壁面と化学物質が反応したりするリスクを増やす。

摘要

そこで本発明のある実施形態の目的は、引き込みラインに化学物質やプラズマが付着することを低減する方法及び当該付着が低減した装置を提供することである。

より一般的には、ある実施形態の目的は、真空部品の壁面に化学物質やプラズマが付着することを低減する方法及び当該付着が低減した装置を提供することである。ここで真空部品の例には、引き込みラインや反応室、基板ホルダ（サセプタ）、ポンプフォアラインなどがある。なおポンプフォアラインとは、反応生成物や残留ガスを反応室から排出するための経路であり、反応生成物や残留ガスは、ポンプに向かって反応室から出て行く。「付着（ｓｔｉｃｋｉｎｇ）」とは、厚みにおいて、一分子層への物理的吸着を表すことができる。

本発明の第１の例示的態様によれば、次のような基板処理装置が提供される。この装置は、
インレット口を有する反応室と；
前記インレット口を通じて前記反応室に反応性化学物質を供給する引き込みラインと；
前記引き込みライン内の流入ガス流量制御手段と；
を備え、
前記引き込みラインは前記流量制御手段から前記反応室へと延びており、前記流量制御手段と前記反応室との間の前記引き込みラインの部分はガス透過壁を有するインレットパイプの形態を有しており、前記ガス透過壁を有する前記インレットパイプは、前記インレットパイプを少なくとも部分的に囲む空間を通じて前記インレット口の方へ延びており、
前記装置は前記インレットパイプの前記部分を囲み該部分に侵入する流体を供給するように構成される。

実施形態によっては、前記ガス透過壁はガス通路により形成される壁である。前記ガス通路は複数の孔を含んでもよい。多数のガス通路が設けられてもよく、それによってインレットパイプの内表面全体に亘って保護流が提供されてもよい。実施形態によっては、前記ガス透過壁は多孔性である。実施形態によっては、前記壁自体がガス透過性である。実施形態によっては、前記壁は少なくとも１００個のガス通路を有する。実施形態によっては、前記壁は少なくとも１０００個のガス通路を有する。実施形態によっては、前記壁は、前記インレットパイプの全周に亘って長手方向に分散分布する複数のガス通路を有する部分を備える。

実施形態によっては、前記ガス透過壁は、開口部又は特殊な噴射チャネルが設けられる壁を有するパイプとは対照的に、それ自身がガス透過性である。実施形態によっては、前記ガス透過壁は貫通孔を有する。実施形態によっては、前記ガス透過壁は、ガス透過壁部分又はガス透過壁領域の全体に亘って開口部又はガス通路を備える。実施形態によっては、前記開口部又はガス通路は一様な形態に設けられる。実施形態によっては、前記ガス透過壁のガス透過性は、前記インレットパイプに一体化された特徴又は性質である。

実施形態によっては、前記ガス透過壁は前記インレット口へと延びている。実施形態によっては、前記ガス透過壁は前記インレット口に直接繋がっておらず、前記インレット口への経路の一部のみに存在する。そのような実施形態においては、前記インレット口に近い前記反応室の端部又は前記インレット口における前記反応室の端部は、化学物質の付着を低減するために、熱い端部又は加熱された端部になっていてもよい。

実施形態によっては、前記流入ガス流量制御手段は弁である。実施形態によっては、前記流入ガス流量制御手段はパルス弁である。実施形態によっては、前記流入ガス流量制御手段は三方弁（若しくはＡＬＤ弁）又は四方弁である。そのような弁の例がＷＯ２０１８／２０２９３５Ａ１やＷＯ２０１８／２０２９４９Ａ１に開示されている。実施形態によっては、前記流入ガス流量制御手段は、上記手段に加えて又は代えて別の流量制御手段を有する。

実施形態によっては、少なくとも部分的に前記引き込みラインを囲む前記空間は前記反応室の外側の空間である。実施形態によっては、少なくとも部分的に前記引き込みラインを囲む前記空間は少なくとも部分的に前記反応室を囲む空間であり、例えば、前記反応室の壁と外室（又は真空室）との間の中間領域である。

実施形態によっては、前記インレットパイプを囲み該インレットパイプに入り込む流体は高圧流体である。実施形態によっては、"高圧流体"との語句は、前記インレットパイプを囲む流体の圧力が、前記インレットパイプ内を流れるガス又は流体（前記インレットパイプを囲む流体と混じり合う前のガス又は流体）の圧力よりも高いことを表している。

実施形態によっては、前記装置は前記高圧流体を供給する手段を備える。

実施形態によっては、前記装置は、前記反応室が前記インレットパイプの内面に付着することを防止する。

実施形態によっては、前記装置は、前記インレットパイプの周囲のアウターチューブであって、前記少なくとも部分的に囲む空間を提供するアウターチューブを備える。

実施形態によっては、前記アウターチューブはガス透過壁から形成される。

実施形態によっては、前記装置は、前記インレットパイプの周囲に位置するアウターチューブ（又はパイプ）であって、前記インレットパイプを囲み該インレットパイプに入り込む流体を提供するように構成されるアウターチューブ（又はパイプ）を備える。

実施形態によっては、前記インレットパイプを囲む流体はガスである。実施形態によっては、前記インレットパイプを囲む流体は不活性ガスである。

実施形態によっては、前記装置は、前記インレットパイプと前記アウターチューブとの間に不活性ガスを通すように構成される。

実施形態によっては、前記装置は前記インレットパイプと前記アウターチューブとの間に反応性流体を通し、それによって前記インレットパイプ内で前記反応性化学物質と前記反応性流体との間に反応を生じさせるように構成される。実施形態によっては、そのような反応によりパウダーが形成される。

実施形態によっては、前記装置は前記インレットパイプと前記アウターチューブとの間に反応性流体を通し、それによって前記インレットパイプ内で前記反応性化学物質と前記反応性流体との間に反応を生じさせ、別の化学物質やイオン、ラジカル又は同様の形態、種を形成するように構成される。このように形成された種は、続いて反応室内で別の前駆体と反応し、基板上で表面反応を生じる。従って、実施形態によっては、最初は他の化学物質と反応しない化学物質が、前記ガス透過壁を通じて流れる物質によって活性化され、当該他の化学物質と反応できるようにされる。

実施形態によっては、前記装置は、前記反応室の周囲に配される外室であって、前記反応室を囲む空間を形成する外室を備える。

実施形態によっては、前記装置は前記外室に、不活性ガスを前記中間領域へと通すためのフィードスルーを有する。

実施形態によっては、前記装置は、前記反応室と前記外室の壁との間に中間領域を有し、前記中間領域は、前記引き込みラインを少なくとも部分的に囲む空間を提供する。

実施形態によっては、前記装置は前記反応室及び前記外室の両方を真空排気するように構成される。前記ポンプ又はそれとは異なるポンプが使用されてもよい。

実施形態によっては、前記装置は、前記引き込みラインを少なくとも部分的に囲む空間内にヒーターを有する。

実施形態によっては、前記装置は、前記インレットパイプ内で前記化学物質を加熱又は冷却する手段を提供するように構成される。この手段は熱放射であってもよい。または、前記インレットパイプを囲む流体又は前記高圧流体であってもよい。そのような流体は、前記化学物質よりも高温又は低温である。

実施形態によっては、反応性化学物質（又は前駆体）は、前記インレットパイプ内へ、弁（例えばパルス弁や三方弁）を通じてパルスされる。実施形態によっては、前記弁は四方弁である。

実施形態によっては、前記装置は、前記高圧流体によって前記インレットパイプ内で前記化学物質を加熱又は冷却するように構成され、ここで前記アウターチューブ内の流体は、前記インナーパイプ内の流体とは異なる方法で加熱又は冷却される。

実施形態によっては、前記インレットパイプは該インレットパイプを暖める手段を有する。

実施形態によっては、前記アウターチューブは該アウターチューブを暖める手段を有する。

実施形態によっては、前記装置は、前記インレットパイプと前記アウターチューブとの間の空間に少なくとも１つのヒーター要素を備える。実施形態によっては、前記少なくとも１つのヒーター要素は前記インレットパイプの表面に統合される。

実施形態によっては、前記装置は、前記少なくとも１つのヒーター要素に加えて又は代えて少なくとも１つのクーラー要素を、前記インレットパイプと前記アウターチューブとの間の空間に備える。実施形態によっては、前記クーラー要素は、冷却のために、外務の熱交換要素と共に液体循環を使用する。

実施形態によっては、前記ガス透過壁を通じて前記インレットパイプに流れ込むガス又は流体は、前記インレットパイプ内に既に存在するガス又は流体よりも冷たい。又は、前記ガス透過壁を通じて前記インレットパイプに流れ込む際の膨張により冷やされる。

前記ガス透過壁を有する前記インレットパイプは、例えば多孔性材料によって実装されてもよい。多孔性材料としては、焼結ポリマー、焼結金属、（金属やセラミック、セラミック材の可能な焼結ステップを伴う）３Ｄプリントされた材料であってもよい。多孔性材料の例の一つとして、酸化アルミニウムと酸化ケイ素から成り立っている物質（Ｐｏｒｍｕｌｉｔとして知られている）がある。多孔性材料のソリューションによって、様々な多孔率を有するだろう。例えば様々な流体チャネル（流路）を有するだろう。そのようなチャネルは、例えば３Ｄプリント技術によって容易に形成することができる。そのようなチャネルの利点は、例えば、材料表面のいろいろな場所で、流体の流出と流入のバランスを図ること、又は、流体を流出させることであってもよい。

実施形態によっては、前記インレットパイプは、少なくとも、ガス透過性パイプ、多孔性パイプ、孔あきパイプの少なくとも１つを含んでもよく、１つ又は複数のガス透過性ギャップを有する１つ又は複数の部分を含んでもよい。実施形態によっては、このようなギャップや孔は、ガス排出部や、チョーク流れ効果を生成する構造を形成する。ガス透過性又は多孔性領域の開口部の密度は様々であってよい。又は、ガス透過性又は多孔性領域は、液体に壁を通過させるための前述の構造や手段を様々なに組み合わせて形成されてもよい。

実施形態によっては、前記装置は、前記インレットパイプの外部に追加の通路を有する。この通路は前記反応室の外部から前記反応室内への流路を提供する。これは、引き込みライン（又はインレットパイプ）により提供される流路に追加される流路となる。前記装置がインレットパイプを囲むアウターチューブを有する場合は、この追加的通路は前記インレットパイプの外側且つ前記アウターチューブの内側に位置してもよい。実施形態によっては、前記装置は、前記アウターチューブから前記反応室へ直接繋がる追加の通路を備える。実施形態によっては、前記アウターチューブ内の流体は２つの経路を辿って前記反応室へ入る。一つは上に述べた、インレットパイプの外側の通路を通る経路であり、もう一つはインレットパイプ及びインレット口を通る経路である。前記追加の通路は反応室壁内に設けられてもよい。実施形態によっては前記通路は調整可能である。例えばサイズが調整可能である。

実施形態によっては、前記装置は、前記アウターチューブを低圧とすると共に、前記アウターチューブが、前記インレットパイプの外側且つ前記アウターチューブの内側に位置する前記追加の通路を通じて前記反応室に開口するように構成される。実施形態によっては、このような構成は、前記インレットパイプと、前記アウターチューブを囲む前記中間領域との間の温度を分離する。

実施形態によっては、前記装置は前記インレットパイプ内に１つ又は複数の独立した流路を有する。ここで「独立した」とは、流路内を流れる物質が、インレットパイプ内を流れる反応性化学物質と、流体的な接続がないことを意味している。例えば、前記流路は３Ｄプリントされた物質で作られていてもよい。実施形態によっては、前記流路は溶接されたパイプであってもよい。実施形態によっては、前記流路はらせん状であってもよい。前記流路は気体経路であってもよい。前記流路は前記インレットパイプの内面上に位置してもよい。前記インレットパイプ内を流れる反応性化学物質の温度とは異なる温度の流体が前記流路内に流れることで、前記流路は、前記インレットパイプに加熱効果又は冷却効果を提供してもよい。

実施形態によっては、前記流入ガス流量制御手段は三方弁若しくは四方弁を備える。（又は三方弁若しくは四方弁である。）

実施形態によっては、前記装置は、前記流入ガス流量制御手段の上流に第２のインレットパイプを備える。前記第２のインレットパイプもガス透過壁を備え、第２のアウターチューブによって囲まれる。実施形態によっては、前記インレットパイプと前記アウターチューブとの間の空間は、前記第２のインレットパイプと前記第２のアウターチューブとの間の空間とは流体的に直接繋がっていない。

実施形態によっては、前記アウターチューブは断熱層を有する。又は前記装置は前記アウターチューブの周囲に断熱層を有する。

実施形態によっては、前記装置は、前記インレットパイプの前記ガス透過壁を囲む、連続し且つ互いに分離される複数のガス空間を、前記インレットパイプの流れ方向に沿って有する。

実施形態によっては、前記インレットパイプはガス透過壁を有する。又は前記インレットパイプは多孔性である。そして前記アウターチューブは省略される。実施形態によっては、反応室壁と外（室）壁との間の中間領域からのガスは、前記インレットパイプを通じて（直接）流れる。真空室は前記外室として設けられてもよい。

実施形態によっては、前記中間領域は省略される。しかし前記インレットパイプと前記アウターチューブが前記反応室の外側に設けられる。ヒーターは、前記反応室の外表面に立体化されてもよい。又はヒーターは、流入するガスのみに提供されてもよい。

実施形態によっては、前記装置は前記インレットパイプの前記反応室側の端部に粒子フィルタを備える。

実施形態によっては、前記装置は前記インレットパイプと前記アウターチューブとの間の空間からポンプまでの（排気のための）出口路を有する。実施形態によっては、前記出口路は前記インレットパイプの外面と前記アウターチューブの内面によって画定される空間の前記反応室側の端部に発する。

実施形態によっては、前記装置は頂部から前記反応室に近づいていく縦方向の引き込みラインを有する。

実施形態によっては、ＰＣＴ／ＦＩ２０１７／０５０４６５に記載されるように、前記アウターチューブは、少なくともその長さ方向において柔軟性を有し、それによって前記反応室へ取り付けられることが可能になっており、及び／又は、真空室の外側において柔軟性を有する取付部を実現する。

実施形態によっては、前記インレットパイプは複数の領域区分を有し、前記インレットパイプの内部を流れるガス流に、複数の異なるガス又は複数の異なるガスの混合物が導入される。

実施形態によっては、前記ガス透過壁の表面材及び前記ガス透過壁を通って前記インレットパイプの内部へ流れ込む流体に対して、触媒反応を生成するための、適切な温度及び丈夫な材料表面が選択される。

実施形態によっては、前記ガス透過壁の表面材及び前記ガス透過壁を通って前記インレットパイプの内部へ流れ込むガスに対して、触媒反応を生成するための、適切な温度が選択される。

実施形態によっては、前記触媒反応に影響させるために電磁放射が前記インレット内に導入される。

実施形態によっては、前記装置は、前記反応室内の基板表面に連続自己飽和表面反応を遂行する。従って前記装置は原子層堆積（ＡＬＤ）を適用するように構成される。前記基板はウェーハであってもよい。

実施形態によっては、前記装置はパウダーを生成するように構成される。

実施形態によっては、前記装置は、前記反応室内の基板表面にエッチング反応を遂行する。

実施形態によっては、前記ガス透過壁を通過するガスは、前記三方弁（又は流入ガス流量制御手段）の上流で、前記引き込みラインを流れるガスと混合する。

実施形態によっては、前記インレットパイプの前記ガス透過壁は前記パルス弁又は前記流入ガス流量制御手段の上流に延在し、それによって前記ガス透過壁を通って流入するガスは、前記パルス弁又は前記流入ガス流量制御手段の前で、前記インレットパイプ内を流れるガスと混合できる。

実施形態によっては、前記弁又は前記流入ガス流量制御手段は前記中間領域に配される。

実施形態によっては、前記インレットパイプは少なくとも１つのカーブ形状を有し、それによって流体の流れの方向を変え、又は（例えば螺旋のような、）粒子の分離力を有する。

実施形態によっては、前記インレットパイプに取り付けられる前記弁は、少なくとも２つのガスのいずれかを選択するための複数の弁又は手段からなる。

実施形態によっては、弁の後の選択は、ミキサー（又は流れ方向ガイド）を含む。又は、ミキサー（又は流れ方向ガイド）からなる。実施形態によっては、前記ミキサーは、２つ以上の異なるガスラインに接続される。これらガスラインはそれぞれ異なる圧力のガス又は異なる温度のガスであってもよい。実施形態によっては、このような構造は、ガス透過管壁のエッジの周りに更なる保護流を形成する。実施形態によっては、このような構造は、排出流効果又はチョークフロー効果を高める。

実施形態によっては、前記ガス透過管壁は、その長さ方向に亘って幅が変化するようにされる。

実施形態によっては、前記ガス透過管は少なくとも２つの流入枝の混合を形成するようにされる。実施形態によっては、前記ガス透過管は少なくとも２つの流出枝に広がっていくようにされる。従って、実施形態によっては、ガス透過管（インレットパイプ）から少なくとも２つの出口が反応室へと繋がっている。このような構造は、必要であれば反応室の前で化学物質管の所望の化学反応を生じさせるために役立つ。このような化学反応の後にクリーニングがなされてもよい。例えば、インレットパイプの反応室端の前記粒子フィルタが適用され、これを通過する流れから粒子を除去してもよい。

実施形態によっては、前記インレットパイプは前記基板に指向するようにされてもよい。

実施形態によっては、プラズマ形成が、少なくとも部分的に前記インレットパイプ内で生じるようにされてもよい。これは例えば、前記インレットパイプの外部に設置されるＲＦプラズマ生成器を用いてなされてもよい。国際公開公報ＷＯ２０１２／１３６８７５に、ＲＦプラズマ生成器の設置の例が記載されている。実施形態によっては、前記インレットパイプに入り込む周囲ガスの流れが、前記インレットパイプの壁からプラズマを離間している。実施形態によっては、前記流れはプラズマを前記基板の方へ推し進めるようにされる。更に別の実施形態では、前記流れは小さな非一様性を可能にする。実施形態によっては、前記非一様性は、例えば、前記インレットパイプの構造内で前記ガス流内に変化が生じるように前記流れを変化させることにより得られる。

別の実施形態では、インレットパイプに周囲ガスが入り込むことに変えて、インレットパイプ内からガス透過壁を通って前記インレットパイプ外へと流れの方向が生じるように圧力が制御されてもよい。

実施形態によっては、前記反応室はガス透過壁を有する。実施形態によっては、前記反応室壁はガス通路により構成される。前記ガス通路は複数の孔を含んでもよい。多数のガス通路が設けられてもよく、それによって前記反応室の内表面全体に亘って保護流が提供されてもよい。実施形態によっては、前記反応室は多孔性材料により構成される。

実施形態によっては、ガス透過壁を有する前記反応室は、少なくとも部分的に、空間によって囲まれている。実施形態によっては、前記空間は、前記反応室のガス透過壁と前記外室の壁との間に形成される中間領域であってもよい。実施形態によっては、前記空間は、前記反応室のガス透過壁と外側中間壁とによって画定される。前記外側中間壁は前記反応室のガス透過壁と前記外室の壁との間に位置する。実施形態によっては、前記装置は、前記反応室を囲むと共に、前記反応室の周囲の閉空間から前記反応室のガス透過壁を通じて前記反応室に入り込む流体を供給するように構成される。

実施形態によっては、前記装置は多孔性材料から形成される基板ホルダを有する。実施形態によっては、前記装置は少なくとも１つのガス透過壁を有する基板ホルダを備える。

実施形態によっては、前記装置は基板ホルダを有する。前記基板ホルダの面のうち基板に面する面は少なくともガス通路によって構成される。前記ガス通路は複数の孔を含んでもよい。実施形態によっては、前記基板ホルダの面のうち基板に面する面は多孔性である。

実施形態によっては、前記装置は、前記反応室の下流にポンプフォアラインを有する。前記ポンプフォアラインはガス透過壁を有するパイプの形状を有する。

実施形態によっては、前記ポンプフォアラインのガス透過壁を有するパイプは、ガス透過壁を有するアウターチューブで囲まれる。

本発明の第２の例示的側面によれば、上記の第１の側面及びその変形例に従う基板処理装置を動作させる方法が提供される。

従って、前記第２の例示的側面は、
引き込みライン及び反応室インレット口を通じて前記装置の反応室に反応性化学物質を供給することと；
流入ガス流量制御手段により前記引き込みラインを制御することと；
を含み、
前記引き込みラインは前記流量制御手段から前記反応室へと延びており、前記流量制御手段と前記反応室との間の前記引き込みラインの部分はガス透過壁を有するインレットパイプの形態を有しており、前記ガス透過壁を有する前記インレットパイプは、前記インレットパイプを少なくとも部分的に囲む空間を通じて前記インレット口の方へ延びており、
前記方法は更に、前記インレットパイプの前記部分を囲み該部分に侵入する流体を供給することを含む、方法である。

実施形態によっては、前記方法は、前記インレットパイプの周囲のアウターチューブであって、前記少なくとも部分的に囲む空間を提供することを含む。

実施形態によっては、前記方法は、前記アウターチューブに不活性ガスを通すことを含む。

実施形態によっては、前記方法は、前記インレットパイプと前記アウターチューブとの間に反応性流体を通すことにより、前記反応性化学物質と前記インレットパイプ内の前記反応性流体との反応を生じさせることを含む。

実施形態によっては、前記方法は、前記反応室と前記外室の壁との間に中間領域を有し、前記中間領域は、前記引き込みラインを少なくとも部分的に囲む空間を提供することを含む。

実施形態によっては、前記方法は、前記アウターチューブの壁のフィードスルーを通じて前記中間領域に不活性ガスを通すことを含む。

実施形態によっては、前記方法は、ヒーターによって前記少なくとも部分的に囲む空間を暖めることを含む。

実施形態によっては、前記方法は、前記インレットパイプと前記アウターチューブとの間の空間設置された少なくとも１つのヒーター要素により前記装置を暖めることを含む。

実施形態によっては、前記方法は、前記インレットパイプ内の前記反応性化学物質を、該インレットパイプを囲む流体で暖めるか冷やすことを含む。

実施形態によっては、前記方法は、前記アウターチューブから直接前記反応室に入り込む流体を供給することを含む。

実施形態によっては、前記方法は、前記反応室の壁の開口部を通じて、前記アウターチューブから前記反応室に直接進入するガス流を形成することを含む。

実施形態によっては、前記方法は、前記引き込みライン内のガス流を三方弁によって制御することを含む。

実施形態によっては、前記方法は、前記流入ガス流量制御手段の上流に第２のインレットパイプを提供することを含む。前記第２のインレットパイプもガス透過壁を備え、第２のアウターチューブによって囲まれる。

前記第２のインレットパイプを囲み該第２のインレットパイプに侵入する流体を供給することを含む。

実施形態によっては、前記方法は、前記アウターチューブを断熱層で覆うことを含む。

実施形態によっては、前記方法は、前記インレットパイプの前記ガス透過壁を囲む、連続し且つ互いに分離される複数のガス空間を、前記インレットパイプの流れ方向に沿って設けることを含む。

実施形態によっては、前記方法は、前記インレットパイプの前記反応室側の端部の粒子フィルタで粒子を除去することを含む。

実施形態によっては、前記方法は、前記インレットパイプと前記アウターチューブとの間の空間から、前記反応室をバイパスする出口路に物質を排出することを含む。

実施形態によっては、前記方法は、縦方向の引き込みラインを通じて頂部から前記反応室に近づくことを含む。

実施形態によっては、前記方法は、前記反応室内の基板表面に連続自己飽和表面反応を遂行することを含む。

実施形態によっては、前記反応室はガス透過壁を備え、前記方法は、前記反応室を囲み前記ガス透過壁を通じて前記反応室に侵入する流体を供給することを含む。

実施形態によっては、前記反応室は多孔性材料により形成される。

実施形態によっては、基板ホルダは少なくとも１つのガス透過壁を含む。前記基板ホルダは前記反応室内で１つ又は複数の基板を支持してもよい。

実施形態によっては、前記方法は、前記基板ホルダの内部に流体を供給することを含む。この流体は前記基板ホルダの内部から前記少なくとも１つのガス透過壁を通って前記反応室に侵入する。

実施形態によっては、前記方法は、前記反応室及び前記外室の両方を真空排気することを含む。

本発明の更なる側面によれば、更なる方法及び装置が提供される。これらの更なる側面においては、前記第１及び第２の側面に関連して紹介された実施形態が一般的に適用される。しかしこれらの更なる側面においては、前記第１及び第２の側面が含む全ての構成要素を有していない。

このため、更なる例示的側面によれば、次のような基板処理装置が提供される。この装置は、
インレット口を有する反応室と；
前記インレット口を通じて前記反応室に反応性化学物質を供給する引き込みラインと；
前記引き込みラインの部分であって、前記インレット口の上流に位置し、ガス透過壁を有するインレットパイプの形態を有する部分と；
を備える。

本発明の更なる例示的側面によれば、次の方法が提供される。この方法は、
基板処理装置の反応室に、引き込みライン及び反応室のインレット口を通じて反応性化学物質を供給することを含み、ここで前記引き込みラインは前記インレット口の上流に位置し、ガス透過壁を有するインレットパイプの形態を有し、前記方法は更に、
前記インレットパイプの外側から前記ガス透過壁を通じて前記インレットパイプの内部に入る流体を供給することを含む。

更に別の例示的側面によれば、次のような基板処理装置が提供される。この装置は、
反応室と；
前記反応室に反応性化学物質を供給する引き込みラインと；
前記反応室を少なくとも部分的に囲む真空室と；
前記反応室の壁と前記真空室の壁との間の中間領域と；
を備え、前記引き込みラインは前記中間領域においてガス透過壁を有する。

本発明の更に別の例示的側面によれば、次の方法が提供される。この方法は、
基板処理装置の反応室に引き込みラインを通じて反応性化学物質を供給することと；
前記反応室を囲む真空室を設けること、及び、前記反応室の壁と前記真空室の壁との間に中間領域を設けることと；
前記引き込みラインのガス透過壁を通じて前記中間領域から前記引き込みラインへと流体を流すことと；
を含む。

更に別の例示的側面によれば、次のような基板処理装置が提供される。この装置は、
反応室と；
前記反応室に反応性化学物質を供給する引き込みラインと；
を備え、前記引き込みラインは、ガス透過壁を有するインナーパイプと該インナーパイプを囲むアウターチューブの形態を有する。

実施形態によっては、前記アウターチューブは周囲から熱を遮断する。

更に別の例示的側面によれば、ガス透過壁を有する反応室を備える基板処理装置が提供される。。

更に別の例示的側面によれば、ガス透過壁を有する基板ホルダを備える基板処理装置が提供される。。

本発明の更に別の例示的側面によれば、ガス透過壁を備える基板ホルダが提供される。

従って、反応室及び／又は基板ホルダの内部はそれぞれガス透過壁を備える。

本発明の更に別の例示的側面によれば、反応室に出口を有するパイプであって、ガス透過壁を備えるパイプが提供される。

前記インレットパイプのガス透過壁に関して説明した事項は、同じ又は異なる実施形態又は側面における、ガス透過壁を有する他の部分にも適用される。ここで「他の部分」とは、例えばガス透過壁を有する反応室、ガス透過壁を有する基板ホルダ、反応室からポンプへと繋がるフォアライン（ポンプフォアライン）であってガス透過壁を有するフォアラインである。従って、これら「他の部分」のガス透過壁は多孔性であってもよい。また、インナーパイプに関して説明した特徴やソリューションは、上記「他の部分」に関する側面や実施形態に適用可能である。

様々な捉え方や実施形態を紹介してきたが、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。これらの実施形態や後述の実施形態は、本発明の実施にあたり使用され得る特定の態様やステップを説明するために用いられるにすぎない。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。紹介する実施形態は適宜組み合わせ可能でありうる。

本発明を、単なる例示を用いて、かつ添付図面を参照して、以下に説明する。
ある実施形態に従う装置を示す。 別の実施形態に従う装置を示す。 別の実施形態に従う装置を示す。この装置は外管が省略される。 別の実施形態の装置を示す。この装置は外チャンバが省略される。 ある実施形態に従う装置を示す。この装置は三方弁を有する。 ある実施形態に従う装置を示す。この装置は、インレットパイプを取り囲むガス空間を複数有し、これらのガス空間は互いに区切られている。 ある実施形態に従う装置を示す。この装置は粒子フィルタを有する。 更に別の実施形態に従う装置を示す。 更に別の実施形態に従う装置を示す。この装置はガス透過壁を有する反応室を有する。 別の実施形態に従う装置を示す。この装置は多孔質基板ホルダを有する。 別の実施形態に従うインレットパイプ内の流路を示す。 更に別の実施形態に従う装置を示す。 ある実施形態に従う更に別の詳細を示す。

詳細説明

以下の説明において、一例として、原子層堆積（ＡＬＤ）技術が用いられる。しかし、本発明はＡＬＤ技術に限定されない。本発明は広く様々な基板処理装置に生かすことができ、例えば、化学蒸着（ＣＶＤ）反応装置や、原子層エッチング（ＡＬＥ）反応装置のようなエッチング装置に利用することもできる。

ＡＬＤ成長メカニズムの基本は当業者の知るところである。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つの基板に連続的に導入することに基づく、特殊な化学的堆積法である。しかし、これらの反応性前駆体の１つは、エネルギーによって代替できることが知られている。

例えば光改良型ＡＬＤ（ｐｈｏｔｏｎ－ｅｎｈａｎｃｅｄ ＡＬＤ）や、例えばＰＥＡＬＤのようなプラズマアシスト型ＡＬＤ（ｐｌａｓｍａ－ａｓｓｉｓｔｅｄ ＡＬＤ）は、単一の前駆体によるＡＬＤプロセスを生んでいる。例えば、純元素の体積には１つの前駆体しか必要としない。二元化合物、例えば酸化物については、堆積されるべき二元化合物の両方の元素を前駆体化学物質が含んでいる場合は、１つの前駆体化学物質で形成されることができる。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。

基板処理工程に関して述べると、通常少なくとも１枚の基板が、時間的に離間した複数の前駆体パルスに反応器内で曝される。それによって、連続自己飽和表面反応で材料が基板表面に堆積される。本出願の記述において、ＡＬＤという用語は、全ての適用可能はＡＬＤベース技術や、例えば次のＡＬＤの亜類型のような、等価又は密接に関連したあらゆる技術を含むものとする。

ＭＬＤ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，分子層堆積）、例えばＰＥＡＬＤ（Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，プラズマＡＬＤ）のようなプラズマアシスト型ＡＬＤ（ｐｌａｓｍａ－ａｓｓｉｓｔｅｄ ＡＬＤ）、光ＡＬＤ（ｐｈｏｔｏ－ＡＬＤ）やフラッシュ改良型ＡＬＤ（ｆｌａｓｈ ｅｎｈａｎｃｅｄ ＡＬＤ）として知られる光改良型ＡＬＤ（ｐｈｏｔｏｎ－ｅｎｈａｎｃｅｄ ＡＬＤ）。

代替的に又は追加的に、このような処理は、例えば反応室をターゲットにすることができる。例えば反応室を保護したりクリーンにしたりすることを目的にすることができる。

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、及びパージＢ、から構成される。パルスＡは第１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、反応空間から気体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、簡単にすることも、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。また、パージステップのいくつかは省略することもできる。一方、光改良型ＡＬＤは様々なオプションを有する。例えば、たった一つのアクティブな前駆体と、様々なパージオプションを有することができる。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。

反応空間は、反応室内の定められた空間である。堆積やエッチング、クリーニング、アクティブ化や交換といった、要求される化学反応は、通常、反応空間内の基板の表面に生じる。

図１は、ある実施形態に従う装置を示す。装置１００は基板処理装置であり、例えばＡＬＤリアクター、ＡＬＥリアクター、ＣＶＤリアクターであることができる。装置１００の基本的構成は、例えば、フィンランド国エスポーのピコサンから入手可能なＡＬＤシステムＲ－２００に準拠して実装されてもよい。装置１００は反応室１３０及び引き込みライン１０１を有する。引き込みライン１０１は、反応化学物質（実施形態によっては、反応化学物質とキャリアガスの混合物）を反応室１３０に供給する。装置１００は引き込みライン１０１内にパルス弁１０５を有する。パルス弁の状態（開状態や閉状態）は制御システム１８０によって制御される。

装置１００は、反応室１３０の外側の空間を有する。この空間は、少なくとも部分的に引き込みライン１０１を囲んでいる。図１の実施形態においては、反応室１３０と外室１４０（これは真空室であってもよい）との間の中間領域が、反応室１３０と引き込みライン１０１の両方を囲んでいる。引き込みライン１０１の周囲にアウターチューブ１２０が配される。アウターチューブ１２０はガス不透過性壁を有する。引き込みライン１０１はパルス弁１０５に接続されると共に、パルス弁１０５から反応室１３０内へと延伸する。パルス弁１０５から反応室１３０までの部分において、引き込みライン１０１は、ガス透過壁を有するインレットパイプ１１１の形態を取る。これを多孔性インレットと称する。反応室１３０はインレット口１２１及びインレットパイプ１１１を有する。インレットパイプ１１１はガス透過壁を有し、ガス透過壁はインレット口１２１に繋がっている。実施形態によっては、ガス透過壁はインレット口１２１に直接繋がっておらず、インレット口１２１への経路の一部のみに存在する。そのような実施形態においては、インレット口１２１に近い反応室１３０の端部は、化学物質の付着を低減するために、熱い端部又は加熱された端部になっていてもよい。実施形態によって、インレット口１２１は、反応室１３０の底部や頂部、側部や角部に配されてもよい。

実施形態によっては、インレットパイプ１１１は多孔性パイプ又は穴が空いたパイプである。実施形態によっては、インレットパイプ１１１の壁部は複数の穴又は隙間を有する。実施形態によっては、方向性を有する穴である。実施形態によっては、インレットパイプ１１１の壁部は隙間やスリットが設けられる部分を有する。インレットパイプ１１の材質は、例えば金属やセラミックである。アウターチューブ１２０及び中間領域１９０はインレットパイプ１１１を囲む。

引き込みライン１０１を囲む空間の少なくとの一部は、熱せられた空間である。実施形態によっては、反応室１３０（及び中間領域１９０）は、中間領域１９９に設置されるヒーター１６０によって暖められる。アウターチューブ１２０内の空間（及びインレットパイプ１１１内の空間）は、インレットパイプ１１１とアウターチューブ１２０との間に設置されたヒーター１２２によって暖められる。ヒーター１２２は制御システムによって制御される。実施形態によっては、アウターチューブ１２０には断熱材が使われる。この断熱材は、例えば熱反射材層であることができる。実施形態によっては、インレットパイプ１１１及び／又はアウターチューブ１２０を冷却するための、１つ又は複数のクーラー要素が設けられる。

インレットパイプ１１１を囲むように高圧流体（又は高圧ガス）を供給することにより、インレットパイプ１１１内を流れる反応性化学物質が、インレットパイプ１１１の内壁に接触したり付着したりすることを防ぐ。（又は、接触したり付着したりすることを減少させる。）インレットパイプ１１１を囲む高圧ガスは、フィードスルーやバルブ等を通じてアウターチューブ１２０に流入する。例えば高圧ガスは、ガスソース１７０からバルブ１０６を通じてアウターチューブ１２０内に流入する。高圧ガスは、ガス透過壁を通じてインレットパイプ１１１内に入る。高圧ガスの圧力と反応ガスの圧力の差が、反応ガスがインレットパイプ１１１の壁に付着することを防ぐ。実施形態によっては、アウターチューブ１２０は省略され、中間領域１９０内の、インレットパイプ１１１を囲むガスが、上記の高圧ガスの役割を果たす。このような実施形態は、図３を参照して後述される。いずれの実施形態においても、高圧ガスはインレットパイプの壁を通じて内部に入り込み、反応ガスと混ざる。この混合物はインレットパイプ１１１を通じて反応室１３０へと流入する。そこでは基板１１０が、制御システム１８０によって制御される連続自己飽和表面反応に晒される。

残留する反応物質や反応副生成物が存在する場合、それらはフォアライン１４５を通じて真空ポンプ１５０の方へ送り出される。

実施形態によっては、装置１００は、反応室１３０及び外室１４０の両方を真空排気するように構成される。従って、装置は真空条件で動作する。

前述のように、バルス弁１０５は制御システム１８０によって制御される。同様に、制御システム１８０は装置の動作全体を制御する。制御システム１８０は少なくとも一つのプロセッサ及び少なくとも一つのメモリを備える。このメモリにはコンピュータプログラム又はソフトウェアが格納されている。このソフトウェアは、装置１００を制御すべく前記少なくとも１つのプロセッサに実行されるプログラム命令を備える。典型的にはソフトウェアはオペレーティングシステムとそれ以外のアプリケーションを含む。

前記少なくとも１つのメモリは装置の一部を形成してもよい。また、取付可能なモジュールを備えていてもよい。制御システム１８０は更に、少なくとも１つの通信ユニットを備える。この通信ユニットは、装置１００の内部通信のためのインターフェースを提供する。実施形態によっては、制御システム１８０は、共起通信ユニットを使って、装置１００の様々な部分に命令を送信し、またこれらの部分からデータを受信する。ここで前記部分とは、例えば、測定及び制御デバイス、バルブ（弁）、ポンプ、ヒーター等である。

制御システム１８０は更に、ユーザと協働するためのユーザインタフェースを備えてもよい。それによって例えば、処理パラメータ等の入力後ユーザから受け取ってもよい。実施形態によっては、制御システム１８０は、少なくとも部分的にポータブルデバイスによって実装されてもよい。実施形態によっては、ファクトリー・オートメーションのような外部システムによって実装されてもよい。

装置１００の動作に関して制御システム１８０は、例えばＡＬＤに従って、装置の処理タイミングを制御する。実施形態によっては、処理システム１００は例えば、プログラムされることによって、高圧のガスを中間領域やアウターチューブ１２０に通す。実施形態によっては、中間領域やアウターチューブ１２０へ高圧ガスを通すことは、バルブ１０６を制御することを含む。図１には、この事情が破線の一つで示されている。

実施形態によっては、装置１００は、高圧の（インレットパイプ１１１内の圧力よりも高圧の）流体によって、インレットパイプ１１１内の反応化学物質の加熱や冷却を行うように構成される。このような実施形態においては、インレットパイプ１１１を取り囲む流体の温度は制御システム１８０によって制御され、所望の加熱効果や冷却効果が提供される。ある例示的実施形態では、暖められた流体（これはガスでありうる）が、インレットパイプ全体を暖められた状態に保つ。実施形態によっては、加熱された流体が、流入する反応化学物質を反応室１３０の温度又はそれ以上の温度まで昇温するために用いられる。実施形態によっては、そのような昇温が、流入する反応化学物質と加熱された流体との反応を可能にする。実施形態によっては、そのような反応は、インレットパイプ１１１のガス透過壁の領域に限られる。又は、インレットパイプ１１１内に限られる。実施形態によっては、加熱することは、ガス透過壁を通じてインレットパイプ１１１に入り込む不活性ガスによって達成される。それによって、バルブ１０５を通じて流入する反応化学物質が、例えばラジカルやイオンに壊れることが発生する。

ヒーター１２２に代えて、又はヒーター１２２に加えて、アウターチューブ１２０の内部空間の加熱及びインレットパイプ１１１の内部空間の加熱は、別のヒーターによって行われてもよい。このようなヒーターの例には次のようなものがある。
・ 赤外線（ＩＲ）ヒーター。インレットパイプ１１１とアウターチューブ１２０の間に設置される。赤外線ヒーターの赤外線は、インレットパイプ１１１とアウターチューブ１２０の少なくともいずれかに当たるか、これらの少なくともいずれかの内部の流体に当たる。
・ ガス透過壁の表面に作られるヒーター素子。例えば、ガス透過壁の表面にプリントされた厚いフィルム状のワイヤであって、例えば銀のインクや銀のペーストで作られるワイヤ。
・ アウターチューブ１２０の外面と内面との間に製造される（例えば成形される）ヒーター。

実施形態によっては、インレットパイプ１１１内を流れる化学物質と反応する流体（これはガスでありうる）が、インレットパイプ１１１を囲む流体として用いられる。このような実施形態においては、当該流体がインレットパイプ壁を通じて内部に入り、インレットパイプ１１１内を流れる化学物質と混合し反応する。実施形態によっては、このようにして生成された短寿命の化学物質が、基板上の反応に効果的に用いられる。

実施形態によっては、インレットパイプ壁への反応化学物質の接触は妨げられず、むしろ促進される。これは、ガス透過壁を通る流れの方向を調節することによって行われる。そのような接触を促すのは、クリーニングのためや、触媒反応のためである。実施形態によっては、壁部の穴の細かい構造が、流れを調節するために用いられる。付着することを妨げるためには、流れは反応室１３０へと向けられてもよい。反応化学物質とインレットパイプ１１１を囲む流体とがよく混合するようにするためには、流れは反応室１３０から遠ざかる方に方向づけられてもよい。ある実装形態及び実装条件においては、インレットパイプのガス透過面の温度は、これを通じて流れるガスの温度とは異なる。これは、インレットパイプ壁に化学物質が付着することを妨げるためである。実施形態によっては、ガス中及びインレットパイプ壁の中に電気的バイアスが印加されてもよい。これは、特定の種が付着することを減少させるか又は妨げたるためである。かかるバイアスは、インレットパイプ内の化学物質をイオン化させるために用いられることができる。また、バイアスをかける手段によって、バルブ１０５のバイアス電圧は、インレット壁やインレット１１の内部電極のバイアス電圧とは異なるようにされる。

代替的には、イオン化は化学分解によってなされてもよい。化学分解の非限定的な例として、ＵＶプロセスとして知られる光励起がある。更にバルブ１０５は、プラズマが生成される場所に配されることができる。このためプラズマは荷電ガスとなり、荷電面によって案内される。荷電面は、磁場の存在を示してもよい。

図１に示される実施形態において、及び他の実施形態においても、（ソース１７０又は対応するソースからの）高圧流体を供給するラインは、ガス圧制御部及び／又は流量制御部を有してもよい（これらは図示されていない）。バルブ１０６（又は対応するバルブ）はオプションである。

図２は、別の実施形態に従う装置を示す。図２の装置は、反応室１３０の壁に追加的に開口部１２３を有する点が、図１に記載の装置と異なる。その他の構成や動作は図１の装置と同じである。開口部１２３は、アウターチューブ１２０を直接反応室１３０に繋いでいる。図２には断熱層１２４が描かれていないが、図２の実施形態にも断熱層１２４は存在していてもよい。

開口部１２３は、アウターチューブ１２０からのガス流が介在要素を通過することなく反応室１３０に入ることを可能にする。実施形態によっては、そのようなガス流は制御システム１８０によって規制されたり調節されたりする。実施形態によっては、反応室１３０へのこのようなガス流及び／又は当該ガス流についての可能な調節は、ガス透過壁又はガス透過管１１１にかかる圧力（例えば強すぎる高圧）を制限するために使用される。これに加えて又はこれに代えて、反応室１３０への上述の流れは、弁１０５及びインレットパイプ１１１を通って基板１１０へ向かう化学物質の流れを案内することを助ける。実施形態によっては、開口部１２３を通じた上述のガス流は、反応室１３０を流入する化学物質をパージするために使用され、パルス中（又はパルス期間中）であっても常にパージするために使用される。実施形態によっては、この流れは、基板へというよりは、ポンプへと案内される。

図３は、別の実施形態に従う装置を示す。図３の装置は、アウターチューブ１２０が省略されている点が、図１に記載の装置と異なる。その他の構成や動作は図１の装置と同じである。インレットパイプ１１１は直接中間領域１９０に囲まれている。高圧ガスは、矢印３０１で描かれるように、弁１０６及び外室１４０のフィードスルー（又は同様の要素）を通じてガス源１７０から中間領域１９０に入る。高圧ガスは次に、ガス透過壁を通じてインレットパイプ１１１内に入る。高圧ガスの圧力と反応ガスの圧力の差が、反応ガスがインレットパイプ１１１の壁に付着することを防ぐ。

図４は、更に別の実施形態に従う装置を示す。図４の装置の構成や動作は図１－３の装置とおよそ同じであるが、外室１４０が省略されている点が異なる。アウターチューブ１２０は、反応室１３０の外側の空間を形成する。そして、パルス弁１０５から当該空間を通って引き込みライン１０１が反応室１３０内へと到達する。高圧ガスは、矢印４０１で描かれるように、弁１０６及びフィードスルー（又は同様の要素）を通じてガス源１７０からアウターチューブ１２０に入る。高圧ガスは、ガス透過壁を通じてインレットパイプ１１１内に入る。高圧ガスの圧力と反応ガスの圧力の差が、反応ガスがインレットパイプ１１１の壁に付着することを防ぐ。実施形態によっては、反応室１３０の壁にヒーターが１６０が組み込まれる。図４に示される装置の実施形態によっては、開口部１２３を有してもよい。開口部１２３は、アウターチューブ１２０からのガス流が介在要素を通過することなく反応室１３０に入ることを可能にする。

実施形態によっては、インレットパイプ１１１のガス透過壁に印加される圧力が、制御システム１８０を通じて、パルスシーケンスや処理に関係する。

図５は、ある実施形態に従う装置を示す。この装置は三方弁を有する。図５の装置の構成上の特徴や動作は図１－４の装置とおよそ同じであるが、三方弁５０５として実装される弁１０５を有する点が異なる。この弁は、ＡＬＤバルブとしても知られる。更に図５には、その一部が中間領域１９０の外部に存在するガス透過壁を有するインレットパイプ１１１延長部というオプションが図示されている。更に図５には、弁５０５の上流に位置するガス透過壁を有する延長部というオプションが図示されている。更に図５には、引き込みライン１０１の複数の部分がそれぞれ異なる流体で囲まれるというオプションが図示されている。

弁５０５の下流でアウターチューブ１２０がインレットパイプ１１１を囲んでいるが、それに加えて引き込みライン１０１は第２のインレットパイプ１１２を有する。第２のインレットパイプ１１２もガス透過壁を有し、第２のアウターチューブ５２０で囲まれている。これらは弁５０５の下流に位置する。前に説明した実施形態と同様に、高圧ガスは弁１０６を通じてガス源１７０からアウターチューブ１２０に入る（その様子が矢印５０１で描かれている）。高圧ガスは、ガス透過壁を通じてインレットパイプ１１１内に入る。高圧ガスの圧力と反応ガスの圧力の差が、例えば、インレットパイプ１１１内を流れる反応ガスがインレットパイプ１１１の壁に付着することを防ぐ。加えて第２の高圧ガスが、弁５０６を通じてガス源１７０から第２のアウターチューブ５２０に入る。その様子が矢印５０２で描かれている。第２の高圧ガスは、ガス源１７０からのガスと同じガスであってもよいが、それとは異なるガスであってもよい。高圧ガスは、ガス透過壁を通じて第２のインレットパイプ１１２内に入る。三方弁５０５は２つの入口と、反応室１３０に向かう１つの出口を有する。矢印５５１で示されるように、反応性化学物質は、第２のインレットパイプ１１２を通って弁５０５の第１の入口へと導かれる。また矢印５５２で示されるように、第２の化学物質が、弁５０５の第２の入口へと導かれる。制御システム１８０は、どちらの入口（又は両方の入口）が出口を通じてインレットパイプ１１１に接続されるかを制御する。

実施形態によっては、届けられる化学物質はパイプの中で分解されることがあり、フロー５５２とフロー５５１の役割が逆転することがある。

さらに別の実施形態では、フロー５５１は反応性化学物質を運ぶが、５０２の箇所へのガス流入は、排出に置き換えられる。すなわち、アウターチューブ５２０は排出ガスラインに接続される。ここで排出ガスラインはポンプに繋がっていてもよく、また廃棄用や回収用であってもよい。インレットパイプ１１２からのガスは、弁５０５へと入っていかない場合は、ガス透過壁を通ってアウターチューブ５２０へと流出して廃棄される。

他の実施形態と同様に、インレットパイプやアウターチューブを加熱してもよい。

図６は、ある実施形態に従う装置を示す。この装置は、インレットパイプを取り囲むガス空間を複数有し、これらのガス空間は互いに区切られている。図６の装置の構成上の特徴や動作は図１－５の装置とおよそ同じである。しかし、アウターチューブ１２０がインレットパイプ１１１を取り囲む単一の空間を提供するのではなく、連続した複数のガス空間が設けられる。これらのガス空間は互いに区切られている。実施形態によっては、各ガス空間は固有のガス入口を有する。例えば図６に描かれた例では、インレットパイプ１１１を囲む空間は、インレットパイプ１１１の流れ方向に２つの別々のガス空間６６１，６６２に区切られる。これらは例えば間仕切り６１５で区切られる。

第１の流体（これは不活性ガスでありうる）は、ガス源１７０からバルブ１０６を通じて空間６６１に導かれる。インレットパイプ１１１は２つのセクションに分割される。第１のセクション１１１ａは空間６６１の領域にあり、第２のセクション１１１ｂは空間６６２の領域にある。第１の流体は、セクション１１１ａのガス透過壁を通じて空間６６１からインレットパイプ１１１の内部に入る。

第２の流体（これは第１の流体と同じかもしれず、違うかもしれない）は、ガス源６７０からバルブ６０６を通じて空間６６２に導かれる。第２の流体は、セクション１１１ｂのガス透過壁を通じて空間６６２からインレットパイプ１１１の内部に入る。

図６に描かれる例では、インレットパイプ１１１を囲む空間の数は２である。しかし実施形態によっては、そのような空間の数は２より多くてもよい。実施形態によっては、これらの空間は、当該空間に行き渡る圧力に関連して制御される。実施形態によっては、これらの空間は、当該空間に行き渡る温度に関連して制御される。実施形態によっては、これらの空間は流れ方向に関連して制御される。実施形態によっては、これらの空間に導かれるガスは、それぞれ異なっている。ある時間及び／又は処理ステップの間、各ガス透過壁を通じた流体の流れ方向は、逆になってもよく、またそれぞれ反対になってもよい。このような制御は制御手段１８０によって遂行される。実施形態によっては、各空間がそれぞれ固有の制御手段を有する。

実施形態によっては、インレットパイプ１１１を囲む複数の空間のそれぞれが、固有の暖め手段を有する。前述のように、ガス入口及び暖め手段は制御システム１８０によって制御される。実施形態によっては、各空間が固有の制御手段を有する。

図７は、別の実施形態に従う装置を示す。図７の装置の構成上の特徴や動作は図１－６の装置とおよそ同じであるが、オプションの粒子フィルタ７１４を有する点が異なる。粒子フィルタ７１４は反応室１３０の横側でインレットパイプ１１１の終端部に追加され、反応室１３０に粒子が侵入することを防止する。

図７はまた、オプションの出口路７１５（廃棄経路又は回収経路）が描かれている。出口路７１５は、排気のために、インレットパイプ１１１とアウターチューブ１２０との間の空間をポンプ（ポンプ１５０又は同様の要素）へと繋げる。図７に描かれた例では、出口路は、反応室の、インレットパイプ１１１を囲む空間の端部に発する。排出チャネル７１５内の圧力は制御されてもよい。例えば、サイクロン分離流のような、方向性を有するガス流を生じるような形状又は手段によって、制御されてもよい。実施形態によっては、この圧力制御は、フィルタ７１４の必要性を減少させるか又は取り除く。このような実施形態や他の実施形態における流れ方向は、一般的に、インレットパイプ１１１の形状や、ガス透過壁材の穴の方向、プラズマ、インレットパイプ１１１の表面構造のいずれかによって制御されてもよい。

図８は更に別の実施形態に従う装置を示す。この装置は、オプションとしてプラズマが含まれる。図８の装置８００の構成上の特徴や動作は図１－７の装置１００とおよそ同じである。そこで、これまでの説明も参照されたい。しかし装置８００は、例えばプラズマアシスト型ＡＬＤ（ｐｌａｓｍａ－ａｓｓｉｓｔｅｄ ＡＬＤ）やそれに似た技術のような、プラズマアシスト型堆積のために特にデザインされている。

装置８００は反応室１３０及び引き込みライン１０１を有する。引き込みライン１０１はプラズマ又はラジカルを反応室１３０へ供給する。装置８００はまた、引き込みライン１０１内に、制御システム１８０に制御される弁８０５を有する。弁８０５は複数の弁であってもよく、また流入する１又は複数のガス流を制御する手段であってもよい。これら複数のガス流は、全て同じ圧力である場合や互いに異なる圧力である場合、全て同じ温度である場合や互いに異なる温度である場合、全て同じガスである場合や互いに異なるガスである場合、複数のガスの混合物である場合がある。更に装置８００は、オプションでフローガイドユニット８１６を有する。フローガイドユニット８１６は、ガスミキサー、排出装置、多孔性媒体、又はこれらの組み合わせであってよく、ガスを、基板１１０へ向かう垂直下方の流れへと適切に案内する。更に、固定的なガスストリームになるように、流れがデザインされてもよい。例えば符号８１７で示されるように、フローガイドユニット８１６へ向かうようなガス流になるように流れがデザインされてもよい。実施形態によっては、弁８０５はフローガイドユニット８１６に直接接続される。

装置８００は、反応室１３０の外側の空間を有する。この空間は、少なくとも部分的に引き込みライン１０１を囲んでいる。図８の実施形態においては、反応室１３０と外室１４０との間の中間領域が、反応室１３０と引き込みライン１０１の両方を囲んでいる。引き込みライン１０１の周りにアウターチューブ８２０が設置される。引き込みライン１０１はパルス弁８０５から反応室１３０内へと侵入する。弁８０５から反応室１３０までの部分において、引き込みライン１０１は、ガス透過壁を有するインレットパイプ８１１の形態を取る。反応室１３０はその最上部にインレット口１２１を有する。反応室１３０はまた、インレットパイプ８１１を有する。インレットパイプ８１１はガス透過壁を有し、ガス透過壁はインレット口１２１に繋がっている。実施形態によっては、ガス透過壁はインレット口８２１に直接繋がっておらず、インレット口８２１への経路の一部のみに存在する。そのような実施形態においては、インレット口８２１に近い反応室１３０の端部は、化学物質の付着を低減するために、熱い端部又は加熱された端部になっていてもよい。

実施形態によっては、インレットパイプ８１１は多孔性パイプ又は穴が空いたパイプである。実施形態によっては、インレットパイプ８１１の壁部は複数の穴又は隙間を有する。実施形態によっては、方向性を有する穴である。実施形態によっては、インレットパイプ８１１の壁部は隙間やスリットが設けられる部分を有する。インレットパイプの材質は、例えば金属やセラミックである。アウターチューブ８２０及び中間領域１９０はインレットパイプ８１１を囲む。しかし、図８に示される実施例においては、インレットパイプ８１１は中間領域１９０に位置する部分の一部のみにガス透過壁を有する。

引き込みライン１０１を囲む空間の少なくとの一部は、熱せられた空間である。実施形態によっては、反応室１３０（及び中間領域１９０）は、中間領域１９０に設置されるヒーター１６０によって暖められる。同時に、外室８２０（及びインレットパイプ８１１）が、図１に関連して前に説明したように、暖められてもよい。実施形態によっては、外室８２０に断熱材が使用される。

（図示されない）リモートのプラズマ生成器によりプラズマが生成され、それがインレットパイプ８１１内を直接流れ、インレット口８２１を通じて基板１１０へと達する。ＡＬＤツールに使われるプラズマ生成器アセンブリの例が、例えばＷＯ２０１２／１３６８７５Ａ１に開示される。

インレットパイプ８１１を囲むように高圧流体（又は高圧ガス）を供給することにより、インレットパイプ８１１内を流れる反応性化学物質やプラズマが、インレットパイプ８１１の内壁に接触したり付着したりすることを防ぐ。（又は、接触したり付着したりすることを減少させる。）インレットパイプ８１１を囲む高圧ガスは、矢印８０１で示されるように、フィードスルーやバルブ等を通じてアウターチューブ８２０に流入する。高圧ガスは、ガス透過壁を通じてインレットパイプ８１１内に入る。高圧ガスの圧力と、反応ガスやプラズマの圧力の差が、反応ガスがインレットパイプ８１１の壁に付着することを防ぐ。高圧ガスはインレットパイプ８１１の壁を通じて内部に入り込み、反応ガスと混ざる。この混合物はインレットパイプ８２１を通り、インレット口８２１を通じて反応室１３０へと流入する。そこでは基板１１０が、制御システム１８０によって制御される連続自己飽和表面反応に晒される。基板１３０は、処理が始まる前に反応室１３０に装填されてもよい。また、処理が終わってから反応室から取り出されてもよい。基板の装填及び取り出しは、ＰＣＴ／ＦＩ２０１７／０５００７１に記載されているような形で反応室１３０を下降させることによって行われてもよく、又は開口部を通じて横に移動させることによって行われてもよい。高圧ガスは他の不活性ガスとは異なる不活性ガスであってもよい。又は、プラズマ生成で使われるガストは異なるガスであってもよい。プラズマ生成を指定された領域に限定することは、圧力やガスを選択することによって、達成されうる。

残留する反応物質や反応副生成物が存在する場合、それらはフォアライン１４５を通じて真空ポンプ１５０の方へ送り出される。

前述のように、アウターチューブ８２０からのガスは、（図４に示されるように、）直接反応室１３０に入ってもよい。及び／又は、（図７に示されるように）廃棄ライン又は回収ラインに入ってもよく、及び／又は、中間領域１９０に入ってもよい。

追加的に又は代替的に、弁８０５から流入するガスを受け取るインレットパイプ８１１及び／又はミキサー８１６は、排出流を排出するための、少なくとも部分的にパターン形成された領域を有してもよい。実施形態によっては、この排出流は、上部から、横から、又は選択された角度から、方向付けされてもよい。それは、生成されたプラズマや、内部を流れるガス、本願でいう多孔性パイプ（又は多孔性室）を流れるガスが、周囲面の硬い部分に接触することを防止するためである。

実施形態によっては、装置１００又は８００は、例えばガス透過型インレットパイプ１１１／８１１に行き渡る圧力を調節するために、調節手段や、実施形態によっては圧力及び／又は流量測定手段を備えてもよい。このような手段は、弁や質量流コントローラ、ガス圧力センサを備えてもよい。ガス圧力センサは、インレットパイプ１１１／８１１に入る前の圧力や、反応室１３０と真空室（外室１４０）との間の中間領域１９０の圧力のためのセンサであってもよく、排出される流量や排出圧力を測定してもよい。また、インレットパイプ１１１／８１１、アウターチューブ１２０／８２０、中間領域１９０のいずれかの圧力を測定してもよい。

制御システム１８０は、アウターチューブ１２０／８２０の周りの圧力を調整できるようにされてもよい。実施形態によっては、中間領域１９０の温度やアウターチューブ１２０／８２０内部の温度、真空室１４０の外部の温度も制御できるように構成されてもよい。同一の制御システムがこれら全ての制御を行うように構成されてもよいし、各制御のために個別に制御システムが設けられてもよい。流量や真空レベルは、制御システムによってフォアライン１４５又は真空ポンプ１５０を制御することにより調節することができる。実際には、圧力制御は、例えば自動圧力制御（Ａｕｔｏｍａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｃｏｎｔｒｏｌ， ＡＰＣ）として一般的に知られるようなシステムによって行われてもよい。

実施形態によっては、１つ又は複数の反応ガスが、ガス透過型インレットパイプ１１１／８１１に導入されてもよい。しかし、インレットパイプ１１１／８１１の壁に流入するフローの助けによって、これら１つ又は複数の反応ガスがインレットパイプ１１１／８１１の壁に吸収されることは妨げられる。または、インレットパイプ１１１／８１１の壁に流入するガスの（低下された）温度の助けによって、インレットパイプ１１１／８１１の壁に吸収されることが阻止される。

更に別の実施形態では、ガス透過型インレットパイプ１１１／８１１の外側のアウターチューブ１２０／８２０内の空間や、中間領域１９０へ、電磁放射を誘起する手段が設けられてもよい。電磁放射はインレットパイプ１１１／８１１内を流れるガスと相互作用する。この電磁放射はＵＶ光やマイクロ波であってもよく、符号１６０及び／又は１２２で示される要素や同様の要素により誘起されてもよく、外室（真空室）１４０の外部で生成されたのであれば、符号１６０及び／又は１２２で示される位置から放射されたものでもよい。

全ての実施形態に対して繰り返して説明されていなくとも、ある実施形態について紹介された特徴は、一般的に、他の実施形態にも適用されることが可能でありうる。例えば、三方弁は図５等にしか描かれていないが、他の実施形態の弁も三方弁であってもよい。

図９は、別の実施形態に従う装置を示す。この実施形態において、反応室１３０はガス透過壁を有する。反応室の壁はガス通路によって形成される。ガス通路は孔であってもよい。従って、反応室１３０は多孔性である。多数のガス通路が設けられてもよく、それによって反応室１３０の内表面全体に亘って保護流が提供されてもよい。

反応室１３０は、少なくとも部分的に、閉空間によって囲まれている。反応室１３０を取り囲む空間は、反応室１３０のガス透過壁と外室１４０の壁との間に形成される中間領域１９０であってもよい。図９に示されるような実施形態においては、反応室１３０を取り囲む空間は、反応室１３０のガス透過壁と、（オプションの）外側中間壁９２０とによって画定される。外側中間壁９２０は反応室１３０のガス透過壁と外室１４０の壁との間に位置する。実施形態によっては、壁９２０の形状は、反応室１３０の壁と同じような形状である。

実施形態によっては、図９に似たシステムが、外室１４０なしで実装される。（特に中間壁９２０が外壁として用いられる場合、）中間壁９２０に関連してヒーターが設けられることが便利でありうる。及び／又は、装置は、他のいずれかの場所にガスを温める手段を有してもよい。高純度のウェーハコーティングのためには、サンプル又は基板の装填は、外気中・外気圧下で行うよりは、外室内で行うことが好ましい。装填のための開口部が反応室１３０の様々な場所に設けられることができる。図９には、開口部の高さ位置の例９６０が示されている。反応室１３０の上部がこの位置に持ち上げられることができる。又は、反応室１３０の下部がこの位置で下げられることができる。

装置は、反応室１３０を囲むと共に、反応室１３０周囲の閉空間から反応室１３０のガス透過壁を通じて反応室１３０に入り込む流体を供給するように構成される。図９に示されるような実施形態においては、装置は、アウターチューブ１２０で囲まれたインレットパイプ１１１を有する。インレットパイプ１１１はガス透過壁を有する。アウターチューブ１２０を介して、高圧流体が、反応室１３０の壁と壁９２０の間に流れてもよい（または供給されてもよい）。ここで高圧流体とは、反応室１３０の内部より高圧の流体を意味する。別の例では、高圧流体は、（アウターチューブ１２０を通らない）固有の引き込みラインによって上記閉空間に供給されてもよい。このような構成は、アウターチューブ１２０を有しない実施形態や、アウターチューブ１２０から上記閉空間への経路が（符号９５０で示される領域で）壁９２０によってブロックされている実施形態にも適用できる。このような実施形態において、インレットパイプ１１１はガス透過壁を有しなくてもいい。その他は、図９に示される実施形態は、以前に説明した実施形態と同様に動作する。

図１０は、基板１１０の下の基板ホルダ（又はチャンク）１１１５が、少なくとも１つのガス透過壁を有する実施形態を示している。基板ホルダ１１１５は内部に空洞を有する。この空洞に不活性ガスが、例えばチャネル１０を通じて供給される。チャネル１０は制御システム１８０によって制御される。チャネル１０の経路は実施形態に依存する。チャネル１０は、例えばフォアライン１４５を通じて延びている。基板ホルダ１１１５は基板１１０を保持できるようなどのような形状であってもよいが、例えばペトリ皿のような形状であって、その端部で基板１１０を保持してもよい。基板ホルダ１１５は、選択された面において、少なくとも部分的にガスを利用した堆積を妨げるように構成されてもよい。

実施形態によっては、基板ホルダ１１１５の面のうち少なくとも上を向いている面又は基板１１０を向いている面は、ガス透過性である。実施形態によっては、基板ホルダ１１１５はガス透過性を有する側面を有する。実施形態によっては、基板ホルダ１１１５の全体が、すなわち全ての外面が、ガス透過性である。

実施形態によっては、ガス透過性である基板ホルダ壁は、複数の孔を有しうるガス通路で形成されてもよい。従って、そのような基板ホルダ壁は多孔性である。ガス透過性の基板ホルダ壁のそれぞれには、多数のガス通路が設けられてもよい。

基板ホルダ１１１５の周囲圧力よりも高い圧力の不活性ガスは、基板ホルダ内部の空洞からガス透過壁を通じて基板ホルダ１１１５の外部へと流れていく。基板ホルダ１１１５のガス透過壁を通じた流れは、基板ホルダ１１１５の外面に物質が成長することを防ぐか減少させる、保護流を形成する。基板１１０に向いた面を通じた流れは、基板の裏面に物質が成長することを防ぐか減少させる、保護流を形成する。

基板ホルダ１１１５はガス透過性であるとき、システムの他の壁（例えば反応室の壁やインレットパイプの壁）がガス透過性である必要は必ずしもない。

独立した基板ホルダを設ける代わりに、基板ホルダは反応室の一部を形成してもよく、また反応室の構造の一部を形成してもよい。

図１１は、別の実施形態に従うインレットパイプ内の流路を示す。この実施形態では、インレットパイプ１１１（又はアウターチューブ１２０等の囲まれた空間）は、内部に１つ又は複数の独立した流路１１を有する。ここで「独立した」とは、流路１１内を流れる物質が、インレットパイプ１１１内を流れる化学物質と、流体的な接続がないことを意味している。例えば、流路１１は三次元プリントされた物質で作られていてもよい。実施形態によっては、流路１１は溶接されたパイプであってもよい。実施形態によっては、流路１１はらせん状であってもよい。流路１１は気体経路であってもよい。流路１１はインレットパイプ１１１の内面上に位置してもよい。又は、囲まれた空間の境界をなす構造の内面上に位置してもよい。実施形態によっては、インレットパイプ１１１内を流れる化学物質又は反応性化学物質の温度とは異なる温度の流体が流路１１内に流れ、それによって流路１１は、インレットパイプ１１１に加熱効果又は冷却効果を提供する。

図１２は、更に別の実施形態に従う装置を示す。図１２の装置は、前述の装置、特に図９や１０に示した装置の構成上の特徴や動作と一致する。加えて図１２の装置は、アウターチューブ１１２０によって囲まれるインナーパイプ１１２１を有するフォアライン構成を有する。フォアライン１４５は反応室１３０からポンプ１５０へと延伸する。その部分において、インナーパイプ１１２１はガス透過壁を有するパイプの形をしている。ガス透過壁を有する部分は反応室１３０からポンプ１５０への全経路に亘っていてもよいし、その一部のみであってもよい。フォアライン構成は通常、反応室とポンプとの間に少なくとも１つの弁を有するが、図１２では描画から省略されている。

インナーパイプ１１２１を囲むように高圧流体（又は高圧ガス）を供給することにより、フォアライン１４５内を流れる化学物質が、インナーパイプ１１２１の内壁に接触したり付着したりすることを防ぐ。（又は、接触したり付着したりすることを減少させる。）多孔性パイプ１１２１又は流入ガスの温度を制御することによって、流れる流体の温度を上昇又は低下させることで、特にパイプ１１２１内において化学反応が生じることを防止することは、好ましいことであろう。インナーパイプ１１２１を囲む高圧ガスは、前に説明した実施形態の同様の形態で、フィードスルーやバルブ等を通じてアウターチューブ１１２０に流入する。例えば、高圧ガスは、ガス源から弁を通って、（ガス透過壁で形成された）アウターチューブ１１２０内に流入する。高圧ガスは、ガス透過壁を通じてインナーパイプ１１２１内に入る。高圧ガスの圧力と、インナーパイプ１１２１内を流れる化学物質の圧力の差が、当該化学物質がインレットパイプ１１２１の壁に付着することを防ぐ。

実施形態によっては、ポンプ１５０の前に少なくとも１つの弁が存在する。この少なくとも１つの弁は、フォアライン１４５におけるガス透過壁部分にあってもよく、その部分の下流にあってもよい。可能なオプションとして、図６の空間６６１と６６２のように、インナーパイプ１１２１の流れ方向にインナーパイプ１１２１を囲む空間を２つの独立したガス区間に分割することができる。例えば、図６で符号６１５で示した要素のような、分離壁で分割することができる。追加的に又は代替的に、インレットパイプの実施形態に関連して前に説明した他の特徴や動作を適用することもできる。図１２には、典型的なＡＬＤリアクターのいくつかの部品は、明確さを向上させるために敢えて図示していない。

前述のように、反応室１３０からポンプ１５０へと延びるフォアライン１４５は、１つ又は複数の中間要素を備えていてもよい。図１３は、ポンプ１５０への経路の途中に位置する粒子トラップ１１５５を示している。図１３のポンプフォアライン１４５は、図１２で示されたものと同様の構成を有している。従って、インナーパイプ１１２１はアウターチューブ１１２０に囲まれている。フォアライン１４５は反応室１３０からポンプ１５０へと延伸する。反応室１３０とトラップ１１５５との間の部分において、インナーパイプ１１２１はガス透過壁を有するパイプの形をしている。

通常トラップは、トラップ内で化学物質の固形生成物を生じさせるために、反応室１３０からの経路と異なる経路から届けられる第２の化学物質を有する。反応性化学物質が例えばトリメチルアミン（ＴＭＡ）である場合、この第２の化学物質は例えば水や水蒸気であってもよい。図１３に示される実施形態では、第２の化学物質は、制御システム１８０に制御されて、前駆体コンテナ１１３２からバルブ１１０６を通じてトラップ１１５５に供給される。

実施形態によっては、トラップ１１３０は内壁１１３１を有してもよい。内壁１１３１は、反応室１３０からフォアライン１４５を通じて流入するフローを受け取る空間を、内壁１１３１を囲む空間であって弁１１０６を通じて流入するフローを受け取る空間から分離する。内壁１１３１を囲む空間は、トラップの（ガス透過性の）外壁で境界が定められてもよい。

実施形態によっては、内壁１１３１の全体又は少なくともその一部はガス透過性であってもよい。基板処理プロセスの全体を通して、又は堆積若しくは処理サイクルの一部において、コンテナ１３２からのフローはオンオフできてもよい。また、基板処理プロセスの様々なステージにおいて異なる状態をとるように制御されてもよい。例えば水蒸気は、ＴＭＡパルスの最中及び直後に多孔性壁（内壁）１１３１を通じて供給されてもよい。しかしその他の時間においては、少ない流量の不活性ガスが流入するようにされてもよい。

これら以外の事項については、図１３に示される装置は、構成上の特徴や動作が図１２の装置と同じである。

次に、開示された装置又はリアクターの動作条件の例を示す。
・ 流入するガス流量は０．００１－２００００ｓｃｃｍであり、又は１－１０００ｓｃｃｍであり、例えば２００ｓｃｃｍである。流入するガスはキャリアガスを含んでもよい。このキャリアガスは、インレットパイプのガス透過壁を通じて流入するガスと同じものであってもよい。
・ 流入するガスの温度は－６０℃から１５００℃、又は２０から３００℃、例えば１００℃である。所望の温度を得るために、例えば酸化アルミニウム上のタングステンヒータを利用してもよい。
・ 中間領域におけるガス温度は０℃－９００℃、又は５０－５００℃、又は８０－４５０℃、例えば１００℃である。
・ 中間領域におけるガス流量は、０．００１－１００００ｓｃｃｍ、又は１０－２０００ｓｃｃｍ、又は５０－５００ｓｃｃｍ、又は１００－２００ｓｃｃｍである。（ガスが例えばポンプ１５０へと漏れることがあるかもしれない。また、図示されていないが、中間領域からガスを流出させる独立の経路が存在するかもしれない。）
・ アウターチューブとインナーパイプ（インレットパイプ）との間のガス流量は、０．００１－１０００ｓｃｃｍ、又は０．１－１００ｓｃｃｍ、又は１－１０ｓｃｃｍである。これは、アウターチューブとインナーパイプ（インレットパイプ）との間に圧力差が存在するように調整される。それは、インレットパイプを跨いで及び／又はガス透過壁を通ってガスが所望の方向に流れることを可能にするためである。
・ 反応室の内部と反応室の外部（これは中間領域１９０であるか、反応室側壁９２０で画成される空間である）との間のガス流量は、０．００１－１０００ｓｃｃｍ、又は０．１－１００ｓｃｃｍ、又は１－１０ｓｃｃｍである。これは、アウターチューブとインナーパイプ（インレットパイプ）との間に圧力差が存在するように調整される。それは、ガス透過壁を跨いで及び／又は通ってガスが所望の方向に流れることを可能にするためである。
・ アウターチューブとインレットパイプとの間のガスの温度は、使用される化学物質に応じて、６０℃－１０００℃、又は８０－８００℃、又は１０－３００℃である。

プロセスの例によっては、Ｃｕ（ａｃａｃ）_２ （第二銅アセチルアセトナート ｜ Ｃ_１０Ｈ_１６ＣｕＯ_４）のような化学物質が、反応温度１００℃未満で（例えば９０℃で）反応室１３０で処理される。前駆体は、前駆体ソースにある間はより高い温度、例えば１００℃を超える温度（例えば１１０℃）に保たれるが、インレットパイプ１１１／８１１のガス透過壁を通じて流入するガスが、流入するガス全体の温度を下げ、反応室１３０の温度を上記の例の９０℃へと調節する。前述のＡＬＤプロセスにおいてＣｕ_２Ｏを堆積させるための化学物質は、例えば水又はＯ_２であることができる。紹介されている実施例を用いて、反応ガスの１つの温度は上昇させられうる。又は、反応を容易とするための反応イオンが生成されうる。

別のプロセスの例では、引き込みライン２内のＲｕＣｐ_２前駆体流の温度は例えば８５℃である。これは例えば、前駆体ソースタンクや弁１０１／１０５内で前駆体が分解することを防ぐためである。前駆体は、インレットパイプ１１１／８１１のガス透過壁を通じて流入する周囲ガスにより、約３００℃へと熱せられる。すなわち、反応室１３０の温度まで熱せられる。このプロセスには、例えばＯ_２やＯ_３が一緒に用いられる。これらもインレットパイプ１１１／８１１内で３００℃又はそれ以上の温度に熱せられ、ＲｕＣｐ_２の温度を下げることを可能にする。別の例示的構成では、ＲｕＣｐ_２はソースでの温度は１４０℃であるが、反応室までのパイプは徐々に温度が上昇するようにされており、最終的には３５０℃、すなわち反応室の温度まで上昇する。基板に接触する反応ガスが、異なる、熱せられた温度パルスで入室する場合、反応室における反応は、１００℃以上低い温度で実行されることができる。

実施形態によっては、基板１１０の表面の温度は、反応室１３０に入室するガスの温度により制御される。このガスは、ガス透過壁を通じてインレットパイプ１１１／８１１に入る周囲ガスである。このような装置又はリアクターは、上述のガス透過壁構成を有する第１の引き込みラインと、上述のガス透過壁構成を有する第２の引き込みラインを有する。第１の引き込みラインの上記構成は反応室１３０に、第１の温度（例えば１００℃）のガスを供給し、第２の引き込みラインの上記構成は反応室に、第２の温度（例えば１５０℃）のガスを供給する。基板１１０表面の温度は、

処理の様々な時点において、又は処理若しくは堆積シーケンスの様々な時点において、第１の引き込みライン又は第２の引き込みライン（又はそれぞれのガスソース）から流入するガスの量によって制御される。このように、基板１１０の表面の温度を、様々な時点において変化させることができる。そのようにする理由は、前駆体によって異なる反応温度が必要とされるからでありうる。ここで紹介された温度制御方法は、とりわけ、複数の異なる反応温度が必要となる場合に基板を別の反応室に移送する必要性をなくす。

実施形態によっては、インレットパイプ１１１／８１１内にガス透過壁を有する開示された装置は、反応室１３０の内面のパッシベーションやエッチングを可能にする。パッシベーション又はエッチングの最中は、反応室内にウェーハは存在しないかもしれない。例えば除去すべき物質やその物質の下にある物質に応じて、化学の分野で知られている様々な手法、例えばＲＩＥ（反応性イオンエッチング）やＡＬＥ（原子層エッチング）を適用することができる。例えばガス透過壁を有するインレットパイプ１１１／８１１内で熱で形成される化学物質や、化学反応、プラズマによって、エッチングプロセスを改良することができる。

実施形態によっては、原子層エッチングは、シリコン表面からＳｉＣｌ_ｘを除去するために実行される。紹介した実施形態では、表面からＳｉＣｌ_ｘを除去するために反応室へ流入するガスが励起（ｅｘｃｉｔｅｄ）される。流入するガスは適切なエネルギーレベルまで励起されることができる。例えば、従来からエッチングプロセスで用いられてきたＡｒ^＋イオンのエネルギーレベルに対応するエネルギーレベルまで励起されることができる。

実施形態によっては、インレットパイプ１１１／８１１、反応室１３０、基板ホルダ１１１５のいずれかのガス透過壁は、壁材内に１つ又は複数のガスチャネルを有しており、所望の部分の表面への保護ガスの拡散を改善している。

開示された装置においては、熱力学的に安定な１つの物質でも、又は複数の物質でも、インレットパイプ内部のガスに対して触媒作用を奏する触媒面の助けを借りて、広い範囲の反応を有することができる。前記触媒面は、他の化学物質、例えば、ガス透過壁を通過した化学物質に対して触媒作用を奏してもよい。

ガスによっては、プラズマや電磁放射に影響を受けてもよい。寿命の短い生成物が作られてもよい。一般的に述べると、ガスＡのパルスがインレットパイプに生成される。ガス透過壁を通じてガスＢがインレットパイプへ入り、ガスＡと出会う。ガスＡとガスＢは基板１００上で反応しないように選択されるが、インレットパイプの中という条件の下でガスＣを生成する。（すなわちＡ＋Ｂ→Ｃである。）ガスＣは基板１１０表面上で所望の反応を生じる。さらに、触媒反応によって、ガスＡとガスＢ^＊は、インレットパイプの中という条件の下でＤを生成する。（すなわちＡ＋Ｂ^＊→Ｄ）である。この反応は、例えば触媒なしには生じない。適切な場合、粒子フィルタ（図７のフィルタ７１４参照）が、上記の反応に関連する化学物質の少なくとも１つを少なくとも部分的に除去するように選択される。

パルス弁が反応室のすぐ隣にない場合、及び／又はパルス弁がホット弁ではない場合、様々な化学物質（例えば水）の吸着が自発的に生じる。特に金属表面に生じる。実施形態によっては、このような吸着面は、化学物質が流れるパイプの壁から当該化学物質を隔てる適切なガス流によってカバーされることができる。更に、例えば乱流のために生じうる接触部は、例えば暖かい流体によって頻繁にパージされることができる。

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、引き込みラインに化学物質が付着することを最小限に抑えることができることである。周囲ガスがインレットパイプ壁を通じて周囲ガスが押してくるため、反応性化学物質とインレットパイプ壁のガス接触は最低限に抑えられる。別の技術的効果の一つは、インレットパイプ内で反応性化学物質を望み通りに加熱又は冷却することである。更に別の技術的効果は、インレットパイプないで反応ガスを不活性ガスに混合することである。更に別の技術的効果は、周囲の反応ガスとインレットパイプ内を流れる化学物質との間の反応を生じさせ、反応室内で必要な複合物又は化合物を作ることである。技術的効果の一つは、弁（特に引き込みライン内のパルス弁）の直後の引き込みライン内を流れるガスを温めることである。実施形態によっては、弁の直前を流れるガスを温めることである。技術的効果の一つは、反応室の前のインレットパイプ内の自発的化学反応の助けを得て、反応室へと流入する物質の反応を可能にすることである。

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えられている、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。

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。

Claims (46)

1. 基板処理装置であって、
   インレット口を有する反応室と；
   前記インレット口を通じて前記反応室に反応性化学物質を供給する引き込みラインと；
   前記引き込みライン内の流入ガス流量制御手段と；
   を備え、
   前記引き込みラインは前記流量制御手段から前記反応室へと延びており、前記流量制御手段と前記反応室との間の前記引き込みラインの部分はガス透過壁を有するインレットパイプの形態を有しており、前記ガス透過壁を有する前記インレットパイプは、前記インレットパイプを少なくとも部分的に囲む空間を通じて前記インレット口の方へ延びており、
   前記装置は前記インレットパイプの前記部分を囲み該部分に侵入する流体を供給するように構成される、
   装置。
2. 前記インレットパイプの周囲のアウターチューブであって、前記少なくとも部分的に囲む空間を提供するアウターチューブを備える、請求項１に記載の装置。
3. 前記インレットパイプと前記アウターチューブとの間に不活性ガスを通すように構成される、請求項２に記載の装置。
4. 前記インレットパイプと前記アウターチューブとの間に反応性流体を通し、それによって前記インレットパイプ内で前記反応性化学物質と前記反応性流体との間に反応を生じさせるように構成される、請求項２又は３に記載の装置。
5. 前記反応室と外室の壁との間に中間領域を有し、前記中間領域は、前記引き込みラインを少なくとも部分的に囲む空間を提供する、請求項１から４のいずれかに記載の装置。
6. 前記外室に、不活性ガスを前記中間領域へと通すためのフィードスルーを有する、請求項５に記載の装置。
7. 前記少なくとも部分的に囲む空間内にヒーターを備える、請求項１から６のいずれかに記載の装置。
8. 前記インレットパイプと前記アウターチューブとの間の空間内に少なくとも１つのヒーター要素を備える、請求項２に記載の装置。
9. 前記流体によって、前記インレットパイプ内の前記反応性化学物質の加熱又は冷却を行うように構成される、請求項１から８のいずれかに記載の装置。
10. 前記アウターチューブから前記反応室へ直接開口する開口部を有する、請求項２に記載の装置。
11. 前記インレットパイプは、ガス透過性パイプ、多孔性パイプ、孔あきパイプ、複数のガス透過性ギャップを有する１つ又は複数の部分、の少なくともいずれかを有する、請求項１から１０のいずれかに記載の装置。
12. 前記流入ガス流量制御手段は三方弁である、請求項１から１１のいずれかに記載の装置。
13. 前記流入ガス流量制御手段の上流に第２のインレットパイプを備え、前記第２のインレットパイプはガス透過壁を備え、第２のアウターチューブによって囲まれる、請求項１から１２のいずれかに記載の装置。
14. 前記アウターチューブが断熱層を備えるか、又は、前記アウターチューブの周りに断熱層が設けられる、請求項２に記載の装置。
15. 前記インレットパイプの前記ガス透過壁を囲む、連続し且つ互いに分離される複数のガス空間を、前記インレットパイプの流れ方向に沿って有する、請求項１から１４のいずれかに記載の装置。
16. 前記インレットパイプの前記反応室側の端部に粒子フィルタを備える、請求項１から１５のいずれかに記載の装置。
17. 前記インレットパイプと前記アウターチューブとの間の空間からポンプへの出口路を備える、請求項２に記載の装置。
18. 頂部から前記反応室に近づいていく縦方向の引き込みラインを有する、請求項１から１７のいずれかに記載の装置。
19. 前記反応室内で基板表面に連続自己飽和表面反応を遂行する、請求項１から１８のいずれかに記載の装置。
20. 前記反応室はガス透過壁を有する、請求項１から１９のいずれかに記載の装置。
21. 前記反応室は多孔性材料から形成される、請求項１から２０のいずれかに記載の装置。
22. 少なくとも１つのガス透過壁を有する基板ホルダを備える、請求項１から２１のいずれかに記載の装置。
23. 前記反応室の下流にポンプフォアラインを有し、前記ポンプフォアラインはガス透過壁を有するパイプの形状を有する、請求項１から２２のいずれかに記載の装置。
24. 請求項１から２３のいずれかに記載の装置の動作方法。
25. 基板処理装置の動作方法であって、
    引き込みライン及び反応室インレット口を通じて前記装置の反応室に反応性化学物質を供給することと；
    流入ガス流量制御手段により前記引き込みラインを制御することと；
    を含み、
    前記引き込みラインは前記流量制御手段から前記反応室へと延びており、前記流量制御手段と前記反応室との間の前記引き込みラインの部分はガス透過壁を有するインレットパイプの形態を有しており、前記ガス透過壁を有する前記インレットパイプは、前記インレットパイプを少なくとも部分的に囲む空間を通じて前記インレット口の方へ延びており、
    前記方法は更に、前記インレットパイプの前記部分を囲み該部分に侵入する流体を供給することを含む、
    方法。
26. 請求項２５に記載の方法であって、
    前記インレットパイプの周囲のアウターチューブであって、前記少なくとも部分的に囲む空間を提供することを含む、方法。
27. 請求項２６に記載の方法であって、
    前記アウターチューブに不活性ガスを通すことを含む、方法。
28. 請求項２７又は２８に記載の方法であって、
    前記インレットパイプと前記アウターチューブとの間に反応性流体を通すことにより、前記反応性化学物質と前記インレットパイプ内の前記反応性流体との反応を生じさせることを含む、方法。
29. 請求項２５から２８のいずれかに記載の方法であって、
    前記反応室と前記外室の壁との間に中間領域を提供することを含み、前記中間領域は、前記引き込みラインを少なくとも部分的に囲む空間を提供する、方法。
30. 請求項２９に記載の方法であって、
    前記アウターチューブの壁のフィードスルーを通じて前記中間領域に不活性ガスを通すことを含む、方法。
31. 請求項２５から３０のいずれかに記載の方法であって、
    ヒーターによって前記少なくとも部分的に囲む空間を暖めることを含む、方法。
32. 請求項２５、及び請求項２５に従属する請求項２６から３１の、いずれか１項に記載の方法であって、
    前記インレットパイプと前記アウターチューブとの間の空間設置された少なくとも１つのヒーター要素により前記装置を暖めることを含む、方法。
33. 請求項２５から３２のいずれかに記載の方法であって、
    前記インレットパイプ内の前記反応性化学物質を該インレットパイプを囲む流体で暖めるか冷やすことを含む、方法。
34. 請求項２５、及び請求項２５に従属する請求項２６から３３の、いずれか１項に記載の方法であって、
    前記アウターチューブから直接前記反応室に入り込む流体を供給することを含む、方法。
35. 請求項２５から３４のいずれかに記載の方法であって、
    前記引き込みライン内のガス流を三方弁によって制御することを含む、方法。
36. 請求項２５から３５のいずれかに記載の方法であって、
    前記流入ガス流量制御手段の上流に第２のインレットパイプを提供することを含み、前記第２のインレットパイプはガス透過壁を備え、第２のアウターチューブによって囲まれ、
    前記方法は更に、前記第２のインレットパイプを囲み該第２のインレットパイプに侵入する流体を供給することを含む、
    方法。
37. 請求項２５、及び請求項２５に従属する請求項２６から３６の、いずれか１項に記載の方法であって、
    前記アウターチューブを断熱層で覆うことを含む、方法。
38. 請求項２５から３７のいずれかに記載の方法であって、
    前記インレットパイプの前記ガス透過壁を囲む、連続し且つ互いに分離される複数のガス空間を、前記インレットパイプの流れ方向に沿って設けることを含む、方法。
39. 請求項２５から３８のいずれかに記載の方法であって、
    前記インレットパイプの前記反応室側の端部の粒子フィルタで粒子を除去することを含む、方法。
40. 請求項２５、及び請求項２５に従属する請求項２６から３９の、いずれか１項に記載の方法であって、
    前記インレットパイプと前記アウターチューブとの間の空間から、前記反応室をバイパスする出口路に物質を排出することを含む、方法。
41. 請求項２５から４０のいずれかに記載の方法であって、
    縦方向の引き込みラインを通じて頂部から前記反応室に近づくことを含む、方法。
42. 請求項２５から４１のいずれかに記載の方法であって、
    前記反応室内の基板表面に連続自己飽和表面反応を遂行することを含む、方法。
43. 前記反応室がガス透過壁を有する、請求項２５から４２のいずれかに記載の方法であって、
    前記反応室を囲み前記ガス透過壁を通じて前記反応室に侵入する流体を供給することを含む、方法。
44. 前記反応室は多孔性材料から形成される、請求項２５から４３のいずれかに記載の方法。
45. 少なくとも１つのガス透過壁を有する基板ホルダを備える、請求項２５から４４のいずれかに記載の方法
46. 請求項４５に記載の方法であって、
    前記基板ホルダの内部に流体を供給することを含み、該流体は前記基板ホルダの内部から前記少なくとも１つのガス透過壁を通って前記反応室に侵入する、方法。

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