JP6697640B2 - 可動構造をもつ堆積またはクリーニング装置および動作方法 - Google Patents

Description

発明の分野

本発明は、一般に、堆積またはクリーニング装置およびそれらの動作の方法に関する。より詳しくは、排他的ではないが、本発明は、可動構造をもつ基板処理反応器に関する。

発明の背景

この節は、先行技術を表す有用な背景情報を示す。

従来の堆積またはクリーニングプロセスにおいては、基板、例えば、ウェーハが真空クラスタ構造内部において移動される。これらの構造が基板上に与える追加パーティクルを最小限または好ましくは皆無にすべきである。基板の上方にある任意の機械または移動部分が、堆積品質に影響を及ぼしうる潜在的なパーティクル源である。いくつかの用途および寸法について、先行技術における移動部分は、もはや受け入れ可能な解決策を提供できない。

米国特許第9,095,869 B2号は、プラズマ源と反応チャンバとの間に基板搬送チャンバを備える、堆積反応器構造を開示する。搬送チャンバは、反応チャンバの上面側に反応性化学物質のための移動送り込み部分を備える。送り込み部分は、垂直に変形可能であり、収縮形状および拡張形状を有する。収縮形状は、送り込み部分を収縮させることによって形成された経路を介して基板の反応チャンバ中へのローディングを許容する。

米国特許第9,095,869 B2号

摘要

本発明の実施形態の目的は、基板のローディングおよびアンローディングに関して改善された方法および装置を提供し、パーティクル生成によって生じる問題を最小限に抑え、または回避することである。

本発明の第１の例示的側面によれば、堆積またはクリーニング装置が提供され、装置は、
外側チャンバと、
二重チャンバ構造を形成する外側チャンバ内部の反応チャンバとを備え、反応チャンバは外側チャンバ内部において処理位置と下降位置との間で移動するように構成され、下降位置は、１つ以上の基板を反応チャンバ中へロードするためである。

反応チャンバが静止して他の構造が移動される先行技術とは逆に、本発明の実施形態は、反応チャンバ自体の移動を提供する。反応チャンバは、垂直方向に、または少なくとも部分的に垂直方向に可動である。反応チャンバが可動であることは、反応チャンバの側壁も可動であることを含む。ある例示的実施形態において、可動反応チャンバは、モノリシック構造である。ある例示的実施形態において、反応チャンバは、統合的な全体を形成する。ある例示的実施形態において、反応チャンバの移動は、（反応チャンバの）下から作動される。

ある例示的実施形態において、反応チャンバの移動部分は、基板の下に（すなわち、上方ではない）置かれる。ある例示的実施形態において、反応チャンバは、全体として移動するように構成される。ある例示的実施形態において、反応チャンバの側壁は、反応チャンバの残りの部分と一緒に移動するように構成される。ある例示的実施形態において、反応チャンバ底と反応チャンバ側壁との間の距離は、移動の間に一定である。ある例示的実施形態において、外側チャンバは、移動しない、すなわち、外側チャンバは、静止している。

処理位置は、堆積位置および／またはクリーニング位置であってよい。

ある例示的実施形態において、装置は、反応チャンバの下方への移動によって反応チャンバ中へのローディング開口部を形成するように構成される。

ある例示的実施形態において、反応チャンバは、ローディングのための経路を開くために、反応チャンバの下方への移動の際に上側静止部分（すなわち、移動反応チャンバに対して上側の静止部分）から分離するように構成される。ある例示的実施形態において、上側静止部分は、反応チャンバ中への流体送り込みを提供する部分である。

可動反応チャンバの上の部分（すなわち、装置の上側静止部分）は、開いたまたは閉じた部分であってよい。この部分は、幅広チューブ、例えば、ラジカル源から延びるラジカル送り込み部分であってもよい。または、この部分は、例えば、下方への流体分散のための膨張容積を任意に含む蓋状部分であってもよい。

ある例示的実施形態において、反応チャンバは、回転対称性をもつ本体を形成する。反応チャンバは、（その底に排出開口部を有する）椀状部分であってよい。

ある例示的実施形態において、装置は、
１つ以上の基板を外側チャンバの側面を通して反応チャンバ中へロードするためのローディングポートを外側チャンバの側面に備える。ある例示的実施形態において、ローディングポートは、ロードロックである。ある例示的実施形態において、ローディングポートは、ゲートバルブまたはハッチである。

ある例示的実施形態において、装置は、
反応チャンバの垂直移動を許容するように構成された移動要素を備える。ある例示的実施形態において、移動要素は、反応チャンバへ接続される。移動要素は、フレクシャ構造であってよい。移動要素は、気密構造であってよい。

ある例示的実施形態において、移動要素は、装置の排出ラインの一部を形成する。排出ラインは、フォアラインであってよい。ある例示的実施形態において、反応チャンバは、反応チャンバの底に排出ライン開口部を備える。ある例示的実施形態において、反応チャンバは、反応チャンバの底の中心に対称的に排出ライン開口部を備える。ある例示的実施形態において、移動要素は、反応チャンバの底の下に対照的に配置される。ある例示的実施形態において、移動要素は、横方向に見たときに、反応チャンバの底の下の中心に配置される。

ある例示的実施形態において、移動要素は、その長さが調節可能なチューブ状の細長い構造である。適宜に、ある例示的実施形態において、移動要素は、中空の変形可能な要素である。ある例示的実施形態において、この要素は、流体がそれを垂直方向に通過することを許容するが気密な側壁を有する。

ある例示的実施形態において、移動要素は、ベローズである。ある例示的実施形態において、移動要素は、真空ベローズである。ある例示的実施形態において、移動要素（真空ベローズまたは類似のもの）は、その全体が真空にある。

ある例示的実施形態において、移動要素は、互いに対して垂直に可動な２つ（またはそれ以上の）インターレース状または入れ子状チューブによって実装される。

ある例示的実施形態において、装置は、反応チャンバの垂直移動を作動させる作動要素を備える。作動は、反応チャンバが移動要素によって許容されるように移動するよう反応チャンバへ力を加えることによって生じてよい。作動要素の配置は、実装に依存する。ある例示的実施形態において、作動要素は、外側チャンバの外部に置かれる。ある例示的実施形態において、作動要素は、外側チャンバ内ではあるが反応チャンバの外部に置かれる。ある例示的実施形態において、作動要素は、排出ライン内に置かれる。ある例示的実施形態において、作動要素は、省略される。１つのかかる実施形態では、移動要素がこのように外部アクチュエータなしに反応チャンバを移動させる（ここでは、外部とは移動要素の外部を意味する）。移動は、例えば、放射または温度の変化に起因して実施されてよい。１つの例示的実施形態において、移動要素は、形状記憶合金（スマートメタル）から形成され、それによって、移動要素は、それ自体がアクチュエータである。

ある例示的実施形態において、装置は、基板ホルダを備える。基板ホルダは、基板、例えば、ウェーハを水平方向に支持してよい。ある例示的実施形態において、基板は、直径が４５０ｍｍのウェーハである。他の実施形態では、基板は、その直径が４５０ｍｍより小さい、例えば、３００ｍｍのウェーハである。堆積またはクリーニングプロセスは、水平方向の基板（単数または複数）上で実施されてよい。代わりに、基板方向は、垂直である。基板ホルダは、１つの垂直方向の基板または複数の垂直方向の基板を支持してよい。実装に依存して、基板は、それらをロードするときに、水平または垂直のいずれの方向にあってもよい。基板は、１つずつ、またはバッチとしてロードされてよい。

ある例示的実施形態において、基板ホルダは、排出ラインに取り付けられる。ある例示的実施形態において、基板ホルダは、反応チャンバ上部の蓋と一体化可能であるかまたは一体化される。基板ホルダは、例えば、垂直に可動であってよい。基板ホルダは、加熱されてもよく、および／または別の状況では電気的に調節可能であってもよい。ある他の実施形態では、装置は、基板ホルダなしに実装される。かかる実施形態において、基板は、反応チャンバ壁（単数または複数）によって、および／または、排出ライン内に配置されて処理中に物質が移動要素上に堆積するのを防ぐように構成された任意選択の保護要素の上端によって支持されてよい。

ある例示的実施形態において、装置は、
外側チャンバ内部ではあるが反応チャンバの外部にヒータを備える。

ある例示的実施形態において、装置は、反応チャンバと外側チャンバ壁との間に形成された中間スペース中へ向かう、外側チャンバ中への不活性ガス送り込み、および中間スペースからの不活性ガスの出口を備える。本明細書における中間スペースは、反応チャンバを囲む外側チャンバ内の容積である。外側チャンバは、圧力容器によって形成されてよい。外側チャンバは、その中に生成される真空状態のゆえに真空チャンバと表されてもよい。ある例示的実施形態において、反応チャンバおよび外側チャンバは、いずれも基板をロードするときに（ならびに処理、すなわち、堆積および／またはクリーニング中には）真空にある。ある例示的実施形態において、外側チャンバおよび反応チャンバは、分離壁を含み、すなわち、それらは、共通壁を有さないが、外側チャンバが（中間スペースによって分離された）反応チャンバを真に収容する。

ある例示的実施形態において、移動要素の内表面は、排出ライン圧力に直面する。ある例示的実施形態において、移動要素の外表面は、排出ライン内の圧力より高い圧力に直面する。より高い圧力は、中間スペース内の圧力、またはいくつかの実施形態では周囲圧力であってよい。

ある例示的実施形態において、反応チャンバ内のガス流の方向は、上から下へ向かう。反応チャンバ中へのガスまたは流体送り込みは、好ましくは、反応チャンバの上面からであり、出口は、反応チャンバの下側部分（基板の下）から、例えば、反応チャンバの底、または底部を通して排出ライン中へ向かう。

ある他の実施形態では、反応チャンバ内のガス流の方向は、水平方向の基板の上方を完全にまたは部分的に左右に向かう。この実施形態における反応チャンバ中へのガスまたは流体送り込みは、側面から、または基板の中心を外れて配置される。

ある例示的実施形態では、可動反応チャンバが（所望の堆積またはクリーニング反応が生じることが意図された）反応スペースを包み込む。

ある例示的実施形態において、装置は、原子層堆積（ＡＬＤ：ａｔｏｍｉｃ ｌａｙｅｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置である。この文脈では、ＡＬＤという用語は、ＭＬＤ（分子層堆積：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、プラズマアシストＡＬＤ、例えば、ＰＥＡＬＤ（プラズマエンハンスト原子層堆積：Ｐｌａｓｍａ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、およびフォトエンハンスト原子層堆積（フラッシュエンハンスト原子層堆積としても知られる）のような、ＡＬＤサブタイプを含む。代わりの実施形態では、装置は、化学気相堆積（ＣＶＤ：ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置である。代わりの実施形態では、装置は、プラズマアシストクリーニング装置である。

ある例示的実施形態において、装置は、特許文献１におけるように、基板（単数または複数）の上方に変形可能な部分を備え、反応チャンバの送り込み部分を持ち上げることを可能にする。変形可能な部分は、ベローズによって、または変形可能な部品としてチューブをインターレースすることによって実装されてよい。

ある例示的実施形態において、反応チャンバおよび外側チャンバ（もしあれば）の両方内の圧力は、周囲または大気圧より低く、装置は、それゆえに、かかる減圧中で基板を処理するように構成される。

本発明の第２の例示的側面によれば、
堆積またはクリーニング反応器の反応チャンバに処理位置および下降位置を設けることと、
反応チャンバを処理位置と下降位置との間で移動させることとを含む方法が提供され、下降位置は、１つ以上の基板を反応チャンバ中へロードするためである。

ある例示的実施形態において、方法は、
反応チャンバの下方への移動によって反応チャンバ中へのローディング開口部を形成することを含む。

ある例示的実施形態において、反応チャンバは、反応チャンバ本体または反応容器を備え、またはそれから形成される。ある例示的実施形態において、方法は、反応チャンバ本体または反応容器を全体として移動させることを含む。

ある例示的実施形態において、方法は、
反応チャンバの下方への移動の際に反応チャンバを上側静止部分から分離させることを含む。

ある例示的実施形態において、方法は、
１つ以上の基板を反応チャンバを囲む外側チャンバの側面を通して反応チャンバ中へロードすることを含む。

ある例示的実施形態において、方法は、
反応チャンバを、真空ベローズのような、気密フレクシャ要素によって移動させることを含む。

ある例示的実施形態において、方法は、
反応チャンバを堆積またはクリーニング反応器の排出ライン中に置かれた要素によって移動させることを含む。

ある例示的実施形態において、方法は、反応チャンバと外側チャンバ壁との間に形成された中間スペースに反応チャンバ圧力と比較してより大きい圧力を供給することを含む。

ある例示的実施形態において、方法は、外側チャンバおよび外側チャンバ内部の反応チャンバを有する堆積またクリーニング反応器において実装される。

ある例示的実施形態では、方法は、反応チャンバ内で１つ以上の基板上に原子層堆積（ＡＬＤ）方法を実行することを含む。ある代わりの実施形態では、方法は、反応チャンバ内で１つ以上の基板上に化学気相堆積（ＣＶＤ）方法を実行することを含む。ある例示的実施形態では、方法は、反応チャンバ内で、プラズマアシストクリーニングプロセスのような、クリーニングプロセスを実行することを含む。

本発明の第３の例示的側面によれば、第２の側面の方法または第２の側面のいずれかの実施形態を実装するための手段を備える、堆積またはクリーニング反応器（基板処理反応器または装置）が提供される。

本発明の非拘束的な種々の例示的側面および実施形態が先に示された。上記の実施形態は、本発明の実装に利用されてよい選択された側面またはステップを単に説明するために用いられる。いくつかの実施形態は、本発明のある例示的側面のみを参照して提示されうる。当然のことながら、他の例示的側面には対応する実施形態が同様に適用される。実施形態の任意の適切な組み合わせが形成されてもよい。

次に、添付図面を参照して、本発明が例としてのみ記載される。

本発明の１つの実施形態によるローディング段階における装置の概略側面図を示す。 本発明の１つの実施形態による処理段階における図１に開示される装置の概略側面図を示す。 本発明の代わりの実施形態による装置の概略側面図を示す。 本発明のさらに別の実施形態による装置の概略側面図を示す。 本発明の１つの実施形態による装置のある詳細を示す。 本発明の別の代わりの実施形態による装置の概略側面図を示す。 本発明のさらに別の代わりの実施形態による装置の概略側面図を示す。 本発明の１つの実施形態による方法を示す。

詳細説明

以下の記載では、原子層堆積（ＡＬＤ）技術が例として用いられる。しかしながら、本発明は、ＡＬＤ技術には限定されず、多種多様な堆積装置において、例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ）反応器ならびにクリーニング反応器においてそれを活用できる。

ＡＬＤ成長メカニズムの基礎は、当業者に知られている。ＡＬＤは、少なくとも２つの反応性前駆体種の、少なくとも１つの基板への逐次的導入に基づく特別な化学堆積方法である。しかしながら、理解されるべきは、フォトエンハンストＡＬＤまたはプラズマアシストＡＬＤ、例えば、ＰＥＡＬＤを用いるときに、これらの反応性前駆体のうちの１つを、単一前駆体ＡＬＤプロセスをもたらす、エネルギーに置き換えることができることである。ＡＬＤによって成長した薄膜は、緻密でピンホールがなく、均一な厚さを有する。

逐次的自己飽和表面反応によって基板表面上に物質を堆積するために、少なくとも１つの基板が、典型的に、反応容器中で時間的に分離された前駆体パルスに曝露される。本出願の文脈では、ＡＬＤという用語は、すべての適用可能なＡＬＤベースの技法ならびに任意の等価な、または密接に関係した技術、例えば、以下のＡＬＤサブタイプ：ＭＬＤ（分子層堆積）プラズマアシストＡＬＤ、例えば、ＰＥＡＬＤ（プラズマエンハンスト原子層堆積）およびフォトエンハンスト原子層堆積（フラッシュエンハンストＡＬＤとしても知られる）などを備える。

基本的なＡＬＤ堆積サイクルは、４つの逐次的ステップ：パルスＡ、パージＡ、パルスＢおよびパージＢからなる。パルスＡは、第１の前駆体蒸気からなり、パルスＢは、別の前駆体蒸気からなる。パージＡおよびパージＢの間にガス状反応副生成物および残留反応物分子を反応スペースからパージするために、典型的に、不活性ガスおよび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つの堆積サイクルを含む。堆積サイクルは、所望の厚さの薄膜またはコーティングを堆積サイクルが作り出すまで繰り返される。堆積サイクルは、より簡単またはより複雑のいずれであってもよい。例えば、これらのサイクルは、パージングステップによって分離された３つ以上の反応性蒸気パルスを含むことができ、または一定のパージステップが省略されてもよい。すべてのこれらの堆積サイクルが、論理ユニットまたはマイクロプロセッサによって制御される、時間設定された堆積シーケンスを形成する。

図１および２は、１つの例示的実施形態による堆積またはクリーニング装置の概略側面図を示す。装置は、外側チャンバ１１０を画定する外側チャンバ壁を備える。装置は、外側チャンバ１１０内部に反応チャンバ１２０をさらに備え、従って、二重チャンバ構造を形成する。図２に示されるような、外側チャンバ壁と反応チャンバ１２０との間に形成されたスペース（すなわち、外側チャンバ１１０で画定されて、反応チャンバ１２０を囲むスペース）が中間スペース１１１として定義され、反応チャンバ１２０内のスペースが反応スペース１１２として定義される。

反応チャンバ１２０は、外側チャンバ１１０内部において堆積またはクリーニング位置（図２）と下降位置（図１）との間で移動するように構成される。下降位置は、１つ以上の基板１０５を反応チャンバ中へロードするためである。堆積またはクリーニング位置は、選択された堆積またはクリーニング方法、例えば、ＡＬＤまたはＣＶＤに従って１つ以上の基板１０５を処理するためである。

装置は、１つ以上の基板１０５を外側チャンバ１１０の側面を通して反応チャンバ１２０中へロードするためのローディングポート１１５を外側チャンバ１１０の側面に備える。図示されたローディングポート１１５は、ロードロック１１５を描くが、代わりの実施形態では、ロードロック１１５が省略されて、ハッチまたは類似のもののような、より簡単な構造によって置き換えられてもよい。ある例示的実施形態において、ローディングポート１１５は、周囲状態に対するもしくは他の機器に対するゲートバルブまたはロードロックであってもよい。

装置は、反応チャンバ１２０へ接続された移動要素１４０を備える。移動要素１４０は、反応チャンバ１２０が堆積またはクリーニング位置と下降位置との間で垂直に移動することを許容する。移動要素１４０は、フレクシャ構造であってよい。フレクシャ構造は、その長さが調節可能なチューブ状の細長い構造であってよい。移動要素１４０は、変形可能な部品であってよい。図１および２に示される移動要素１４０は、流体が垂直方向に通過することを許容するが気密な側壁を有する、ベローズ、特に真空ベローズである。移動要素１４０は、図１および２に示されるように反応チャンバ１２０の下の排出ライン１５０の一部を形成してよい。移動要素１４０は、その全体が外側チャンバ１１０壁の内部で真空に置かれる。

反応チャンバ１２０の実際の移動は、アクチュエータ（作動要素）によって、または移動要素１４０それ自体によって駆動されてよい。図１および２における実施形態は、外側チャンバ１１０の外部に置かれたアクチュエータ１４５を示す。アクチュエータ１４５は、反応チャンバが移動要素１４０によって許容されるように移動するよう反応チャンバ１２０へ力を加える。図１および２に示されるアクチュエータ１４５は、シャフトまたはロッドのような、力伝達部材を備え、力伝達部材は、外側チャンバのフィードスルーを通して、外側チャンバ１１０と反応チャンバ１２０との間の中間スペース中へ延びる。力伝達部材は、さらに、反応チャンバ１２０と接触して、移動要素１４０によって許容されるように反応チャンバ１２０の移動を可能にする。移動要素１４０は、図１に示されるような収縮形状および図２に示されるような拡張形状を有し、これらの形状で画定された位置間で反応チャンバ１２０の垂直移動を許容する。

他の実施形態では、作動要素の配置、形状、および動作が図１および２に示されるものから逸脱してもよい。作動要素の配置は、実装に依存する。ある例示的実施形態において、作動要素は、外側チャンバの外部に置かれる。ある例示的実施形態において、作動要素は、外側チャンバ内ではあるが反応チャンバの外部に置かれる。ある例示的実施形態において、作動要素は、排出ライン１５０内に置かれる。実装に依存して、堆積またはクリーニング装置は、複数の作動要素を備えることができる。

ある例示的実施形態では、作動要素がまったく省略される。１つのかかる実施形態では、移動要素１４０がこのように外部アクチュエータなしに反応チャンバを移動させる（ここでは、外部とは移動要素の外部を意味する）。移動は、例えば、放射または温度の変化に起因して実施されてよい。図３は、移動要素１４０が形状記憶合金（スマートメタル）から形成された１つのかかる代わりの実施形態を示す。かかる実施形態では、移動要素１４０が実際には反応チャンバ１２０を垂直位置間で移動させるそれ自体が一種のアクチュエータである。

装置は、反応チャンバ１２０の下方への移動によって反応チャンバ１２０中へのローディング開口部を形成するように構成される。適宜に、ある例示的実施形態において、反応チャンバ１２０は、ローディングのための経路を開くために、反応チャンバ１２０の下方への移動の際に上側静止部分から分離するように構成される。ある例示的実施形態において、上側静止部分は、反応チャンバ１２０中への流体送り込みを提供する部分である。

可動反応チャンバの上の部分（すなわち、装置の上側静止部分）は、開いたまたは閉じた部分であってよい。

図１および２に示される実施形態は、ラジカル源（図示されない）から延びるラジカル送り込みチューブ１６０を示す。ラジカル送り込みチューブは、反応チャンバ１２０が下げられるときに静止したままである。ローディング開口部は、反応チャンバ１２０側壁とラジカル送り込みチューブ１６０との間に形成する（図１）。

図１および２に示される実施形態は、例えば、不活性ガスのため、または熱ＡＬＤの前駆体のための送り込みラインであってよい送り込みライン１２５をさらに示す。送り込みライン１２５は、ソース（図示されない）から外側チャンバのフィードスルーを介して中間スペース中へ延びる。送り込みライン１２５は、さらに、（不活性／前駆体ガスまたは流体のその箇所での反応チャンバ１２０中へ進入させるために）可動反応チャンバ１２０の上の固定フランジまたはカラー１６１中の出口へ延びる。部分１６１は、反応チャンバ１２０が下げられるときに静止したままである。実装に依存して、堆積またはクリーニング反応器は、複数の送り込みライン１２５を備えることができる。他の実施形態では、例えば、あるクリーニングの実施形態では、送り込みライン１２５を省略できる。

図４に示される代わりの実施形態は、閉じた上側静止部分の１つの例を示す。閉じた上側静止部分は、例えば、下方への流体分散のための膨張容積４７５を任意に含む蓋状部分４７０であってもよい。

装置は、ローディングポート１１５を通してロードされた１つ以上の基板１０５を受けるように構成された基板ホルダ１３０を備える。ある例示的実施形態において、基板ホルダ１３０は、排出ライン１５０に取り付けられる。ある他の例示的実施形態、例えば、図４に示されるものでは、基板ホルダ４３０が反応チャンバ上部の蓋４７０と一体化可能であるかまたは一体化される。基板ホルダは、反応チャンバ１２０内で、例えば、垂直に可動であってよい。

本明細書に記載される装置は、外側チャンバ１１０内ではあるが反応チャンバ１２０の外部にヒータ１５５も備えるが、いくつかの実施形態ではヒータが省略されてもよい。

ある例示的実施形態において、装置は、反応チャンバ１２０と外側チャンバ１１０壁との間に形成された中間スペース中へ向かう、外側チャンバ１１０中への不活性ガス送り込み、および中間スペースからの不活性ガスの出口を備える（中間スペースは、本明細書では、反応チャンバを囲む外側チャンバ内の容積である）。図５は、１つのかかる実施形態を示す。不活性ガスは、外側チャンバのフィードスルー５８１を介してフィードインされ、フィードスルー５８２を介して排出ライン１５０へポンプアウトされる。出口は、移動部分１４０に対して上流または下流であってよい。代わりの実施形態では、出口が別のポンプラインへ向かう。さらに別の実施形態では、移動する反応チャンバ１２０が上側静止部分と接触する箇所で出口が反応チャンバ１２０中へ向かう。反応チャンバ１２０が堆積またはクリーニング位置にあるときに可動反応チャンバ１２０と静止部分との間で形成される接触は、金属−金属接触であってよい。

ある例示的実施形態において、反応チャンバ１２０内のガス流の方向は、上から下へ向かう。反応チャンバ１２０中へのガスまたは流体送り込みは、好ましくは、反応チャンバ１２０の上面からであり、出口は、反応チャンバの下側部分（基板の下）から、例えば、反応チャンバ１２０の底または底部を通して、排出ライン１５０中へ向かう。排出ライン１５０の端部には真空ポンプ（図示されない）があり、このポンプが反応チャンバ１２０の内側を真空排気する。

ある例示的実施形態において、反応チャンバ１２０は、回転対称性をもつ本体を形成する。反応チャンバ１２０は、（その底に排出開口部を有する）椀状部分であってよい。外側チャンバ１１０は、圧力容器によって形成されてよい。外側チャンバ１１０は、その中に生成される真空状態のゆえに真空チャンバと表されてもよい。ある例示的実施形態において、反応チャンバ１２０および外側チャンバ１１０は、いずれも基板をロードするときに（および処理中に）真空にある。外側チャンバ１１０壁が境界線を形成する。反応チャンバ１２０の内側に特に適用される、真空チャンバ壁内の容積が真空ポンプ（図示されない）で真空排気され、それによって、真空状態が真空チャンバ壁で画定された容積内に行きわたる。

ある例示的実施形態において、処理の間の中間スペース１１１中の圧力は、大気圧より低い。ある例示的実施形態では、中間スペース中の圧力が０．９ｂａｒ以下、好ましくは、１５〜５ｍｂａｒであり、そのときには反応スペース１１２中の圧力が、好ましくは、１．５〜０．１ｍｂａｒである。中間スペース１１１中の圧力は、好ましくは、反応スペース１１２中の圧力の少なくとも２倍である。いくつかの実施形態において、中間スペース１１１中の圧力は、反応スペース１１２中の圧力の５〜１０倍である。いくつかの実施形態において、例えば、マイクロ波プラズマを用いるときには、反応スペース１１２中の圧力が１Ｐａ、中間スペース中の圧力が４〜５Ｐａであってよい。高真空度を得るために、ターボ分子ポンプが適用されてよい。

反応チャンバ１２０がアンローディングのために開けられる（下げられる）ときに、生じうるパーティクルを基板から追いやるために、１つの実施形態では反応チャンバ１２０の圧力が中間スペース１１１中の圧力と比較してより高い圧力の指示値へ上げられる。

ある例示的実施形態では、代わりの移動要素が用いられる。図６に示される移動要素６４０は、互いに対して垂直に可動な２つ（またはそれ以上の）インターレース状または入れ子状チューブによって実装される。この実施形態は、別の面では同様の要素を含み、先に記載された実施形態と同様に動作する。

図７は、排出ライン１５０内に配置されて、処理中に物質が移動要素１４０上に堆積するのを防ぐように構成された任意選択の保護要素７９１を示す。保護要素７９１は、チューブの形状であってよく、移動要素１４０の全長に沿って、そしてさらに先へ延びてよい。保護要素７９１は、排出ライン１５０へ、または外側チャンバ１１０の端部へ固定されてよい。不活性ガスは、１つの実施形態では、中間スペース１１１から、保護要素７９１と移動要素１４０との間に形成されたスペース中へ、スペースの下側デッドエンドに近接したフィードスルー５８２を介してフィードされる。不活性ガスは、形成されたタイトスペースに沿って上方へ保護要素７９１が終わる箇所に向かって流れる。流れは、その箇所で下方向に向きを変えて、排出ライン流と混合する。保護要素７９１と移動要素１４０との間のスペース中への反応性ガスの進入がそれによって妨げられる。基板ホルダ１３０が省略される実施形態では、基板（単数または複数）は、保護要素７９１の上端によって支持されてよい。

さらに別の実施形態では、開示される（第１の）移動要素１４０の周りに第２の移動要素（第２のベローズのような別のチューブ状要素）がある。２つの移動要素の間には閉じたスペースが形成され、移動要素における変形を印加圧力の変化によって得るために、形成されたスペースが必要に応じてガスまたは流体を用いて加圧され、それによって、所望通りに反応チャンバ１２０の垂直移動を生じさせる。前記第２の移動要素は、例えば、その一端で反応チャンバ１２０の外壁に対して、およびその他端で外側チャンバ１１０壁に対してしっかり据え付けられてよい。この配置が空気圧式アクチュエータとして動作する。

さらに別の実施形態では、外側チャンバ１１０が省略される。反応チャンバ１２０が単一のチャンバ反応器の一部を形成する。ローディング開口部は、反応チャンバ１２０を全体として下げることによって形成される。

図８は、本発明の１つの実施形態による方法を示す。ステップ８０１において、反応チャンバが下げられる。１つ以上の基板がステップ８０２においてロードしている。選択された堆積またはクリーニング方法を用いた堆積および／またはクリーニングがステップ８０４において生じるように、ステップ８０３において反応チャンバが堆積またはクリーニング位置へ上げられる。処理後に、ステップ８０５において反応チャンバが再び下げられ、１つ以上の基板がステップ８０６においてアンロードされる。より一般的な実施形態では、ステップ８０２〜８０６のうちの１つ以上が省略されてよい。さらに別の実施形態では、例えば、粉体塗装の実施形態では、粉末が分離したチャンネルに沿ってロードされて、同じかまたは異なるチャンネルに沿ってアンロードされてよい。かかる実施形態では、反応チャンバの下降は、ローディングのためには必要とされないであろうが、もっぱらメンテナンス目的のために反応チャンバの下降が用いられてよい。

いずれか特定の先の実施形態に関する記載が他の開示される実施形態に直接に適用可能である。開示される装置の構造および動作の両方についてこのことが当て嵌まる。

特許請求の範囲およびその解釈を限定することなく、本明細書に開示される１つ以上の例示的実施形態の一定の技術的効果が以下にリストされる。１つの技術的効果は、反応チャンバの移動部分を基板の下に配置することによる、基板処理装置、例えば、堆積またはクリーニング装置における基板表面の上方でのパーティクル形成の低減である。別の技術的効果は、基板の下の流れが基板からさらに遠くへ（すなわち、下方へ）向かうときに、基板の下からのパーティクルが基板の上方のスペースに入るのを防ぐことである。別の技術的効果は、基板処理反応器における、特に、二重チャンバ式基板処理反応器におけるローディング方法の改善である。別の技術的効果は、参照される先行技術と比較して、フレキシブルベローズ、変形可能な部品を用いることによって得ることできる圧力差のさらなる増加である。

留意すべきは、先に考察された機能または方法ステップのいくつかが異なる順序でおよび／または互いに同時に行われてもよいことである。さらに、上述の機能または方法ステップの１つ以上は、任意選択であってよく、または組み合わされてもよい。

前述の記載は、本発明を実施するために本発明者らによって現在考慮される最良の形態の完全かつ参考になる記載を、本発明の特定の実装および実施形態の非限定の例として提供した。しかしながら、本発明は、上に提示された実施形態の詳細には制限されず、他の実施形態では本発明の特徴から逸脱することなく同様な手段を用いて本発明を実施できることが当業者には明らかである。

さらに、上に開示される本発明の実施形態の特徴のいくつかは、他の特徴をそれに対応して使用することなく有利に用いられてよい。このように、上述の記載は、本発明の原理を単に説明するものであり、それらを限定しないと見做されるべきである。従って、本発明の範囲は、添付される特許請求の範囲によってのみ制限される。

Claims (16)

1. 堆積またはクリーニング装置であって、
   外側チャンバと、
   二重チャンバ構造を形成する前記外側チャンバ内部の反応チャンバと、
   前記反応チャンバの垂直移動を許容するように構成された移動要素と、
   を備え、
   前記反応チャンバは前記外側チャンバ内部において処理位置と下降位置との間で移動するように構成され、前記下降位置は１つ以上の基板を前記反応チャンバ中へロードするための位置であり、
   前記移動要素は、前記装置の排出ラインの一部を形成する、
   堆積またはクリーニング装置。
2. 前記装置は、前記反応チャンバの下方への移動によって前記反応チャンバ中へのローディング開口部を形成するように構成される、請求項１に記載の装置。
3. 前記反応チャンバは、ローディングのための経路を開くために、前記反応チャンバの下方への移動の際に上側静止部分から分離するように構成される、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記１つ以上の基板を前記外側チャンバの側面を通して前記反応チャンバ中へロードするためのローディングポートを前記外側チャンバの前記側面に備える、請求項１から３のいずれか１項に記載の装置。
5. 前記移動要素は、真空ベローズである、請求項１に記載の装置。
6. 前記外側チャンバの内部ではあるが前記反応チャンバの外部にヒータを備える、請求項１から５のいずれか１項に記載の装置。
7. 前記反応チャンバと外側チャンバ壁との間に形成された中間スペース中へ向かう、前記外側チャンバ中への不活性ガス送り込み部と、
   前記中間スペースからの前記不活性ガスの出口と、
   を備える、請求項１から６のいずれか１項に記載の装置。
8. 原子層堆積（ＡＬＤ）装置、または化学気相堆積（ＣＶＤ）装置である、請求項１から７のいずれか１項に記載の装置。
9. 堆積またはクリーニング反応器の反応チャンバに処理位置および下降位置を設けることと、
   前記反応チャンバを前記処理位置と前記下降位置との間で移動させることと、
   前記反応チャンバを前記堆積またはクリーニング反応器の排出ライン中に置かれた要素によって移動させることと、
   を含む方法であって、前記下降位置は、１つ以上の基板を前記反応チャンバへロードするためである、方法。
10. 前記反応チャンバの下方への移動によって前記反応チャンバ中へのローディング開口部を形成することを含む、請求項９に記載の方法。
11. 前記反応チャンバの下方への移動の際に前記反応チャンバを上側静止部分から分離させることを含む、請求項９または１０に記載の方法。
12. 前記１つ以上の基板を前記反応チャンバを囲む外側チャンバの側面を通して前記反応チャンバ中へロードすることを含む、請求項９〜１１のいずれか１項に記載の方法。
13. 前記反応チャンバを、真空ベローズのような、気密フレクシャ要素によって移動させることを含む、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の方法。
14. 前記反応チャンバと外側チャンバ壁との間に形成された中間スペースに反応チャンバ圧力と比較してより大きい圧力を供給することを含む、請求項９〜１３のいずれか１項に記載の方法。
15. 前記反応チャンバ内で前記１つ以上の基板上に原子層堆積（ＡＬＤ）方法を実行することを含む、請求項９〜１４のいずれか１項に記載の方法。
16. 請求項９〜１５のいずれか１項に記載の方法を実装するための手段を備える、堆積またはクリーニング反応器。

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