特許 6139412 原子層成膜のための装置及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6139412

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】原子層成膜のための装置及び方法

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/44 20060101AFI20170522BHJP

   C23C 16/455 20060101ALI20170522BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20170522BHJP

【ＦＩ】

   C23C16/44 F

   C23C16/455

   H01L21/31 B

【請求項の数】15

【全頁数】30

(21)【出願番号】特願2013-551935(P2013-551935)

(86)(22)【出願日】2012年1月31日

(65)【公表番号】特表2014-510834(P2014-510834A)

(43)【公表日】2014年5月1日

(86)【国際出願番号】NL2012050052

(87)【国際公開番号】WO2012105834

(87)【国際公開日】20120809

【審査請求日】2015年1月15日

(31)【優先権主張番号】11152805.5

(32)【優先日】2011年1月31日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】511095850

【氏名又は名称】ネーデルランドセ・オルガニサティ・フォール・トゥーヘパスト−ナトゥールウェテンスハッペライク・オンデルズーク・テーエヌオー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100089037

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 隆

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(72)【発明者】

【氏名】アドリアヌス・ヨハネス・ペトルス・マリア・フェルメール

(72)【発明者】

【氏名】ロベルト・コエンラート・ウィット

(72)【発明者】

【氏名】ロハー・エム・ヴェー・ホルトゼン

【審査官】 吉野 涼

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２９１２０９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２３Ｃ １６／００−１６／５６

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

前駆体供給部及び前駆体排出部が提供される成膜空間及びガスベアリングを備える導入ヘッドであって、前記供給部及び前記排出部が、前記前駆体供給部から前記成膜空間を介して前記前駆体排出部へ前駆体ガス流動を提供するように配置され、使用時には前記成膜空間が前記導入ヘッド及び基板表面によって画定され、前記ガスベアリングが、前記導入ヘッドと前記基板表面との間に、ガスベアリングを形成するベアリングガスを導入するように構成されたベアリングガス導入部を備える、導入ヘッド；
前記導入ヘッドと対向して配置され、搬送平面内に導入ヘッドガスベアリング圧力に対抗するガスベアリング圧力構成を提供するように構成された支持部であって、前記基板が、前記導入ヘッドと前記支持部との間で前記ガスベアリング圧力構成によって、支持されることなく均衡される、支持部；並びに
駆動部（１８）を備える搬送システムであって、前記駆動部が、前記基板の平面に沿った前記基板及び前記導入ヘッドの相対的な移動を提供するように構成される搬送要素を備え、前記駆動部の前記搬送要素が、方向を定められたガス流動を提供し、前記相対的な運動を提供する駆動ポケットを形成する少なくとも１つのガス吸入部及び少なくとも１つのガス放出部を備え、少なくとも１つの前記ガス吸入部が、処理される前記基板表面に対向し、少なくとも１つの前記ガス放出部が反応物質を提供するように構成されて、前記駆動部内に、前記成膜空間内に供給される前記前駆体と反応する反応物質を提供する、搬送システムを備える、薄板状の基板の表面上への原子層成膜のための装置。

【請求項2】

前記成膜空間が、前記基板表面に対して成膜空間高さＤ２を画定し；前記ガスベアリングが、前記基板に対して、前記成膜空間高さＤ２よりも小さな空隙間隔Ｄ１を画定する、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記前駆体排出部が、前記前駆体供給部に隣接して提供され、前記基板の搬送方向と平行な前駆体ガス流動を画定し；及び／または、使用時には、前記前駆体排出部及び前記前駆体供給部が、共に基板表面に対向する、請求項１または２に記載の装置。

【請求項4】

前記導入ヘッドが、前記前駆体供給部；排出部及び／または前記ガス導入部のいずれかを、基板の存在に依存して切り替えるための圧力制御部を備える、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置。

【請求項5】

前記支持部が、前駆体排出部に対向する排出部を備え、前記支持部の前記排出部が、前記成膜空間内の基板の存在に依存して切り替え可能であり、基板端部が前記前駆体排出部を通過すると、前駆体流動が、前記支持部に対向する前記基板表面から離れるように提供される、請求項４に記載の装置。

【請求項6】

前記導入ヘッドが、反応物質供給部が提供される追加的な成膜空間を備え、使用時には、前記追加的な成膜空間が、流動障壁によって画定され、前記装置が、好適には反応物質ガス、プラズマ、レーザー誘起放射及び紫外線放射のうち少なくとも１つを、前記追加的な成膜空間内に提供して、前記基板表面の少なくとも一部の上に前記前駆体ガスを付与した後に前記前駆体を反応させるように構成された、請求項１から５のいずれか一項に記載の装置。

【請求項7】

前記搬送システムが搬入領域；搬出領域；及び前記搬入領域に隣接し前記搬送平面に対して位置合わせされた稼働領域を備え；前記導入ヘッドが前記稼働領域内に提供され、薄板状の基板が前記搬入領域内に挿入可能である、請求項１から６のいずれか一項に記載の装置。

【請求項8】

前記導入ヘッド成膜空間が、前記基板表面の平面に、導入ヘッド成膜空間の幅を画定する前記搬送方向に対して横断する方向に延長する細長い形状を有し、前記駆動部内において、前記反応物質供給部が、駆動部成膜空間内に提供され；前記駆動部成膜空間が、前記導入ヘッド成膜空間の幅よりも広い幅方向の寸法を有する、請求項７に記載の装置。

【請求項9】

前記導入ヘッドが前記駆動部成膜空間に隣接する、請求項８に記載の装置。

【請求項10】

前記搬送システムが、ガス吸入部及び放出部が交互に配置されて提供される搬送要素を備え；ガスベアリング圧力及び前記搬送平面に沿ったガス流動を提供し、前記ガス流動を制御することによって前記基板の移動を提供するように構成されたガス流動制御システムを備える、請求項１に記載の装置。

【請求項11】

前記ガス放出部及び吸入部の対が、前記搬送平面に対向するポケット内に提供されて、前記ポケット内に前記搬送平面に沿って放出部から吸入部への流動を提供し、前記ガス放出部が、前記基板平面に沿って前記基板を移動させるための指向性ベアリング力を有する指向性エアベアリングを提供する流動制限部を有して提供される、請求項１０に記載の装置。

【請求項12】

基板を心出しするための第１の心出しエアベアリング及び第２の心出しエアベアリングを有して提供され、前記搬入領域と前記搬出領域との間の中心線に沿って前記基板を移動させる、請求項７に記載の装置。

【請求項13】

導入ヘッドを含む装置を用いた基板表面上への原子層成膜の方法であって、前記導入ヘッドが、前駆体供給部及びベアリングガス導入部で提供されるガスベアリングを有して提供される成膜空間を備え、
ａ）前記前駆体供給部から前記成膜空間内に前駆体ガスを供給して前記基板表面に接触させる段階；
ｂ）前記導入ヘッドと前記基板表面との間にガスベアリングを形成するベアリングガスを導入する段階；
ｃ）前記成膜空間と前記基板との間に、前記基板表面の平面での相対的な運動を確立する段階；及び
ｄ）搬送平面内の前記導入ヘッドガスベアリング圧力に対抗するガスベアリング圧力の構成を提供し、前記導入ヘッドと支持部との間の前記ガスベアリング圧力構成によって前記基板を支持することなしに均衡させる段階；
ｅ）駆動部において、前記基板側面（９２）に向かうベアリングガス流動を提供し、使用時に、ベアリング圧力が前記基板の側面に対抗して提供され、搬送方向に沿って前記基板を心出しする段階；及び
ｆ）前記駆動部において、前記成膜空間内に供給される前駆体と反応する反応物質を提供する段階、を備える、方法。

【請求項14】

前記装置が反応空間を備え、前記前駆体を反応物質ガスと反応させる前記反応空間内に、前記基板表面の少なくとも一部に前記前駆体ガスを付与した後、反応物質ガス、プラズマ、レーザー誘起放射及び紫外線放射のうち少なくとも１つを提供して、前記基板表面の少なくとも一部に原子層を得る段階を備える、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

ガスベアリング圧力及び前記搬送平面に沿ったガス流動を提供し、ガス流動システムの制御に対して前記基板の選択的な運動を提供して前記導入ヘッドに対する前記基板の往復移動を提供するように構成されたガス流動を提供する段階をさらに備える、請求項１３に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板表面上への原子層成膜のための装置に関する。本発明はさらに、基板表面上への原子層成膜のための方法に関する。

【背景技術】

【0002】

原子層成膜は、ターゲット材料の単層の（繰り返し）成膜のための方法として知られる。原子層成膜は、少なくとも２つの処理段階を取る点で、例えば化学的気相成膜とは異なる。これらの処理段階の第１の段階は、基板表面上への前駆体ガスの適用を備える。これらの処理段階の第２の段階は、ターゲット材料の単層を形成するような前駆体材料の反応を備える。原子層成膜は、層の厚さの制御が良好であるという利点を有する。

【0003】

特許文献１は、原子層の成膜のための装置を開示する。この装置は、基板が導入ヘッド上で浮上するという気体ベアリング効果を開示する。薄板状の基板に関しては、このような浮上は前駆体ガスを用いるには効果がない方法でありえ、この場合、汚染の危険性が存在し、層の成膜は精度が低下しうる。

【0004】

特許文献２は、ガス流動ベアリングを介して移送される基板を有する原子層成膜システムを開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】国際公開第２００８／０８５４７４号

【特許文献2】米国特許出願公開第２００９／０８１８８５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

成膜が提供される製造サイクルの効率のさらなる向上が望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

従って、本発明の一態様に従えば、前駆体ガスの使用が改善され、基板支持が精密に提供される原子層成膜の装置及び方法を提供することが目的である。一態様に従えば、本発明は、前駆体供給部及び前駆体排出部が提供される成膜空間を備える導入ヘッドであって、前記供給部及び前記排出部が、前記前駆体供給部から前記成膜空間を介して前記前駆体排出部へ前駆体ガス流動を提供するように配置され、使用時には前記成膜空間が前記導入ヘッド及び基板表面によって画定される、導入ヘッド；前記導入ヘッドと前記基板表面との間に、ガスベアリングを形成するベアリングガスを導入するように構成されたベアリングガス導入部を備える、ガスベアリング；及び前記基板が搬送される方向に沿った搬送平面を形成する前記基板の平面に沿った、前記基板及び前記導入ヘッドの相対的な運動を提供する搬送システム、を備える、薄板状の基板の表面上への原子層成膜のための装置を提供する。支持部は、前記導入ヘッドと対向して配置され、搬送平面内に導入ヘッドガスベアリング圧力に対抗するガスベアリング圧力構成を提供するように構成され、前記基板は、前記導入ヘッドと前記支持部との間で前記ガスベアリング圧力構成によって、支持されることなく均衡される。搬送システムは、駆動部を備えて提供される。前記駆動部は、前記基板がそれに沿って搬送される搬送平面を形成する前記基板の平面に沿った前記基板及び前記導入ヘッドの相対的な移動を提供するように構成される搬送要素を備える。反応物質供給部は、前記駆動部内に前記成膜空間内に供給される前記前駆体と反応する反応物質を提供するように構成されて提供される。

【0008】

これにより、往復移動の場合に少なくとも１または２回、処理サイクルごとの成膜回数が増加しうる。

【0009】

前記成膜空間は、前記基板表面に対して成膜空間高さＤ２を画定しうる。前記ガスベアリングは、前記基板に対して、前記成膜空間高さＤ２よりも小さな空隙間隔Ｄ１を画定する。

【0010】

他の一態様に従えば、本発明は、導入ヘッドを含む装置を用いた基板表面上への原子層成膜の方法を提供し、前記導入ヘッドが、前駆体供給部及びベアリングガス導入部が提供されるガスベアリングを有して提供される成膜空間を備え、前記成膜空間が、前記基板表面に対して成膜空間高さＤ２を画定し；前記ガスベアリングが、前記基板に対して、前記成膜空間高さＤ２よりも小さな空隙間隔Ｄ１を画定し、前記方法が、前記前駆体供給部から前記成膜空間内に前駆体ガスを供給して前記基板表面に接触させる段階；前記導入ヘッドと前記基板表面との間にガスベアリングを形成するベアリングガスを導入する段階；前記成膜空間と前記基板との間に、前記基板表面の平面での相対的な運動を確立する段階；及び搬送平面内の前記導入ヘッドガスベアリング圧力に対抗するガスベアリング圧力の構成を提供し、前記導入ヘッドと前記支持部との間の前記ガスベアリング圧力構成によって前記基板を支持することなしに均衡させる段階、を備える。そのような方法は、任意に、本発明に従う装置を用いて実施されうる。

【0011】

均衡されたエアベアリング支持によって、薄板状の基板を、機械的に基板を損傷させることなく、搬送平面内に保持されるように制御することができる。加えて、エアベアリングの使用によって、成膜空間の独立的な圧力制御が提供され、それによって多くの成膜材料および方法を自由に選択することが可能になる。

【0012】

前駆体ガスを成膜空間に閉じ込めることにより、成膜空間内の圧力、例えば成膜空間内の前駆体ガス圧力または成膜空間内の全圧の制御が可能になる。さらに、装置は成膜空間圧力制御部を含みうる。成膜空間内の圧力は、成膜空間外の圧力と独立に及び／または成膜空間外の圧力と異なるように制御されうる。このようにして、成膜空間内の所定の圧力が、好適には原子層成膜処理をもっぱら最適化するように設定可能である。

【0013】

装置の使用時に、成膜空間は基板表面によって画定される。このように、基板が前駆体ガスの閉じ込めを助けることは明らかでありうる。基板によるこのような閉じ込めにより、基板表面に沿った仮想平面を通る前駆体ガス流動が実質的に妨げられることを確実なものとしうる。しかしながら、十分なベアリング表面がベアリングガス支持を提供するために提供可能であれば、このことは必須ではなく、様々な規模に穴を設けられた基板を支持することさえも可能である。

【0014】

基板表面の面内における成膜空間と基板との間の相対的な運動の組み合わせ、及び成膜空間へ導入された前駆体ガスの閉じ込めによって、さらに前駆体ガスのむしろ効率的な使用が可能になる。このように、前駆体ガスの体積は基板表面全体に効率的に分布させることができ、そのため成膜空間内への導入後、前駆体ガス分子が基板表面に付着する可能性を増大させる。

【0015】

本発明は、添付された図面を参照して、非限定的に記載される。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明に従う実施形態の概略側面図を示す。

【図2】本発明に従う実施形態の概略側面図を示す。

【図3】他の一実施形態の概略平面図を示す。

【図4】本発明の他の一実施形態に従う導入ヘッドの実施形態を示す。

【図5】第４の実施形態の概略側面図を示す。

【図6】第４の実施形態の変形例の概略図を示す。

【図7A】第１の搬送要素、第２の搬送要素及び、導入ヘッドを有する稼働領域の上面図を示す。

【図7B】搬入領域内で搬送される基板を示す。

【図7C】稼働領域内を通過する、搬送される基板を示す。

【図7D】搬出領域における、基板の方向の回転の瞬間における基板を示す。

【図7E】搬入領域における方向の回転の次の瞬間における基板を示す。

【図7F】第２の搬送要素から離れるように移動される基板を示す。

【図7G】代替的な前駆体／反応物質供給部を有する駆動部の構成を示す。

【図7H】代替的な駆動部の構成を示す。

【図8A】開放位置にある壁部を有する受容要素を示す。

【図8B】中間位置にある壁部を有する受容要素を示す。

【図8C】閉位置にある壁部を有する受容要素を示す。

【図9A】第５の実施形態の装置の変形例の上面図を示す。

【図9B】第５の実施形態の装置の変形例の上面図を示す。

【図9C】改良された案内部を有する心出しエアベアリングのための代替的な実施形態を示す。

【図10】複数の装置の概略図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0017】

特に明記しない限り、同一の参照番号は図面を通して類似の構成要素を参照する。

【0018】

図１は、本発明に従う実施形態の概略的な側面図を示す。例のように、導入ヘッド１は、ガスベアリング領域によって離隔された２つの成膜空間２、３を有することが示されている。原理的に原子層に関して、少なくとも２つの処理段階が必要とされる一方で、処理段階のうち１つのみが材料の成膜の関与が必要となりうる。そのような材料の成膜は、前駆体供給部４を有して提供される成膜空間２内で実施されうる。従って、この実施形態において、導入ヘッドは反応物質供給部４０を有して提供されるさらなる成膜空間３を備え、さらなる成膜空間３は使用時にガスベアリング７によって画定されることが示されている。代替的にまたは追加的に、反応物質ガス、プラズマ、レーザー誘起放射及び紫外線放射の少なくとも１つが、基板表面上に少なくとも部分的に原子層を得るために、基板表面上に少なくとも部分的に前駆体ガスを付与した後に反応物質ガスと共に前駆体を反応させるための反応空間内に提供されうる。空間２及び３の好適なパージによって、供給部４及び４０は処理中に切り替えられうる。

【0019】

前駆体および反応物質供給部４、４０は好適にはプラズマ成膜を可能にするために実質的な流動の制限がないように設計される。そのため、基板表面５に向かって、プラズマ流動はどのような流動の制限によっても妨げられない。

【0020】

この実施形態において、前駆体ガスは、基板表面５に平行する流動によって成膜空間２内を循環する。ガス流動は、前駆体供給部４から成膜空間を介して前駆体排出部６まで提供される。使用時には、成膜空間２は導入ヘッド１及び基板表面５によって画定される。ガスベアリング７は、導入ヘッド１と基板表面５との間にベアリングガスを導入するための、成膜空間に隣接して配置されたベアリングガス導入部８を有して提供され、そのためベアリングガスは、導入された前駆体ガスを成膜空間２に閉じ込める一方でガスベアリングを形成する。前駆体排出部６は、追加的に、ベアリングガスを排出して成膜空間２、３内へベアリングガスが流入することを防ぐ機能を果たしうる。

【0021】

本実施形態において、それぞれのガスベアリング７は、原理的には流動障壁としての大きさであるとして示されているが、これは必須ではない。例えば、成膜空間２、３を離隔する流動障壁は、効果的な流動障壁が提供されている限り、ガスベアリングとしての大きさであることを要しない。典型的には、流動障壁は、ガスベアリングが効果的であるような間隙の高さよりも大きな間隙の高さを有しうる。実際の例において、ガスベアリングは、５ｕｍから１００ｕｍの範囲の間隙の高さで動作し、流動障壁は例えば、そのような値より大きくても、５００ｕｍまで依然として効果的でありうる。また、流動障壁は基板９の存在に関わらず作動するように設計されまたは設計されないものでありうる一方で、ガスベアリング７は、基板９の存在時は単に流動障壁（またはさらにはガスベアリング）としてのみ効果的でありうる。重要なことに、成膜空間２、３の間の活性材料の流動は、汚染を防ぐためにどのようなときも流動障壁によって妨げられる。これらの流動障壁は、ガスベアリング７として設計されまたは設計されないものでありうる。

【0022】

図１は搬送システムを具体的には示していない（より詳細には図３を参照）が、基板９は、導入ヘッド２に対して相対的に移動され、成膜空間２及び３から材料の連続的な成膜を受ける。導入ヘッド１に対して基板９を往復移動させることにより、層の数を制御することができる。

【0023】

重要なことに、基板９の中心線として示されうる搬送平面に沿って基板９に対する支持を提供する支持部１０が提供される。支持部１０は、導入ヘッドに対して反対側に配置され、搬送平面において導入ヘッドのガスベアリング７と均衡するガスベアリング圧力構成を提供するように構築される。効果を提供するために可能な配置が完全に対称でないが、好適には、導入ヘッド１によって提供されるのと同じ流動構成を支持部内に有することによって均衡が提供される。そのため、好適には、支持部１０の各流体排出ノズルは、導入ヘッド１の対応するノズルに対して対称的に配置される。このようにして、導入ヘッド１と支持部１０との間の前述のガスベアリング圧力構成によって、基板を支持されることなく、すなわち、機械的な支持がなく保持することができる。より一般的には、導入ヘッド１及び支持部１０における流動配置の、搬送面に沿った位置の、０．５ｍｍより小さく、特に０．２ｍｍより小さい変動は、依然として同一の流動配置としてみなされうる。どのような機械的な支持もないことにより、このような支持の汚染の危険性を防ぐこととなり、このことは導入ヘッド１の基板９に対する最適な作動高さを確保することについて非常に効果的である。さらに、清浄化の目的のために必要なシステムの時間が短縮される。さらに、重要なことに、機械的支持がないことによって、システムの熱容量を減少させることができ、その結果、基板の製造温度までの加熱応答がより速くなり、製造処理量を顕著に増大させうる。

【0024】

この点において、成膜空間は、基板表面に対する成膜空間高さＤ２を画定し、流動障壁として機能するガスベアリング７は、基板表面５に対向し、成膜空間高さＤ２より小さな空隙間隔Ｄ１を基板に対して画定する流動制限表面１１を備える。成膜空間は、前駆体供給部４及び前駆体排出部６を有するように提供される。この供給部及び排出部は、前駆体供給部から成膜空間を介して前駆体排出部までの前駆体ガス流動を提供するように構成されうる。使用時には、成膜空間は、導入ヘッド１及び基板表面によって画定される。成膜空間は、深さＤ２−Ｄ１を有するキャビティ２９によって形成されるものでありえ、そこでは供給部及び排出部が終端し及び／または始まる。従って、より一般的には、キャビティは成膜ヘッド１内に画定され、使用時には基板９に対向する。基板に対向するキャビティ２９を有することによって、基板は実質的に基板に対する蓋を形成し、前駆体ガスの供給に関して閉鎖された環境が形成されると理解される。さらに、基板は、基板の様々な隣接部または隣接する基板またはその他の部分でさえそのような閉鎖部を形成しうるように提供されうる。装置は、実質的に前駆体ガスがキャビティから流出しないように、成膜ヘッド１の前駆体排出部６によってキャビティから前駆体ガスを排出するように構成されうる。ベアリング供給部はキャビティから離隔して位置しうることは明確でありうる。キャビティは、キャビティ内にガスベアリング層における処理条件とは異なる処理条件を適用可能でありうる。好適には、前駆体供給部４及び／または前駆体排出部６は、キャビティ内に位置する。

【0025】

キャビティ２９の深さＤ２−Ｄ１は、基板９と、ベアリングガス導入部８及び前駆体供給部を有して提供される導入ヘッドの出力面との間の距離が局所的に増加するように画定されうる。深さＤ２−Ｄ１は、１０から５００マイクロメートルの範囲、より好適には１０から１００マイクロメートルの範囲でありうる。

【0026】

流動制限表面１１は、ベアリングガス導入部８を含む突出部１１０によって形成されうる。ガスベアリング層は使用時には、例えば表面５と流動制限表面１１との間に形成される。前駆体排出部３０の間の距離Ｃ１は、典型的には１から１０ミリメートルの範囲でありえ、これはまた成膜空間２、３の典型的な幅でもある。ガスベアリング層の典型的な厚さは、Ｄ１によって示され、３から１５マイクロメートルの範囲でありうる。突出部１１０の典型的な幅Ｃ２は、１から３０ミリメートルの範囲でありうる。基板９の平面外の成膜空間２の典型的な厚さＤ２は、３から１００マイクロメートルの範囲でありうる。

【0027】

このことによって、より効果的な処理の設定が可能となる。結果的に、例えば、供給部４から成膜空間２内へ導入される前駆体の体積流速は、ガスベアリング層内のベアリングガスの体積流速よりも高くなることができ、その一方前駆体ガスの導入に必要な圧力は、ガスベアリング層内へのベアリングガスの導入に必要な圧力よりも小さくなることができる。そのため、基板表面外の面で測定されたガスベアリング層７の厚さＤ_１は、一般的に成膜空間２の厚さＤ_２よりも小さくなりうることは了解されるであろう。

【0028】

流路幅１ｍあたり例えば前駆体供給部から前駆体排出部までの距離に等しい及び典型的な距離Ｌ＝５ｍｍでの５×１０^−４から２×１０^−３ｍ^３／ｓの典型的な流速及びでは、流路厚さＤ_ｃ、例えば成膜空間２の厚さＤ_２は、好適には２５から４０μｍよりも大きいものであるべきである。しかしながら、剛性及びガス分離に関して重要な要求に合致するために、及び必要とされるベアリングガスの量を最小化するために、ガスベアリング機能は、好適には前駆体導入ヘッドから基板までがずっと小さな距離、典型的には５μｍ程度であることを必要とする。しかしながら、５μｍである成膜空間２の厚さＤ_２は、上述の処理条件では、２０バールの許容できない高い圧力低下につながりうる。従って、好適には、ガスベアリング層（すなわち、厚さＤ_１）及び成膜空間（すなわち、厚さＤ_２）に関して異なる厚さを有する装置の設計が必要とされる。“平坦な”基板、例えばウェハまたはアスペクト比Ａ（溝の深さを溝の幅で割ったもの）が１０以下である多数の低アスペクト比（すなわち、浅い）溝８を含むウェハに関しては、処理速度は前駆体流速（ｋｇ／ｓ）に依存し、前駆体ガス流速が高いほど、飽和時間が短くなる。

【0029】

多数のＡが５０以上である高いアスペクト比の（すなわち、深く細い）溝を含むウェハに関しては、処理速度は前駆体流速“及び”前駆体分圧に依存しうる。両方の場合において、処理速度は成膜空間２の全圧にはほぼ独立でありうる。処理速度は成膜空間２の全圧には（ほとんど）独立でありうるが、成膜空間２の全圧が大気圧に近いことはいくつかの理由で有益でありうる。

【0030】

１．大気圧以下の圧力では、成膜空間２におけるガスの速度ｖ_ｇは増加することが望ましく、その結果成膜空間２に沿った望ましくない高い圧力低下をもたらす。

【0031】

２．より低い圧力では、ガスの速度ｖ_ｇの増加が成膜空間２内のガス滞留時間の低下につながり、これは収率に対して悪影響を有する。

【0032】

３．より低い圧力では、ガスベアリング層を通した成膜空間２からの前駆体の漏洩の抑制が、より効果的でなくなりうる。

【0033】

４．より低い圧力では、高価な真空ポンプが必要となりうる。

【0034】

成膜空間２内のガスの速度ｖ_ｇの下限は、基板の横断速度ｖ_ｓによって決定されうる。一般には、成膜空間２内の非対称な流動のふるまいを防ぐことができるように、以下の条件が好適には満足されるべきである。

【0035】

【数1】

【0036】

この条件は、反応空間３の厚さＤ、Ｄ_２の好適な上限を提供する。上述の必要性の少なくとも１つ、好適には全てに合致することによって、ＡＬＤ成膜システムは、平板なウェハ上及び多数の高アスペクト比の溝を含むウェハへの高速連続ＡＬＤが得られる。

【0037】

従って、使用時には、成膜空間２のガス全圧は、追加的な成膜空間３のガス全圧と異なるものでありうる。成膜空間２のガス全圧及び／または追加的な成膜空間３のガス全圧は、０．２から３バールの範囲でありえ、例えば０．５バールまたは２バール、または１０ミリバール程度の低さでもありえ、特に０．０１バールから３バールの範囲でありうる。そのような圧力値は、前駆体の特性、例えば前駆体の揮発性に基づいて選択されうる。加えて、装置はベアリングガス圧力と成膜空間内のガス全圧との均衡に関して、成膜空間外への前駆体ガスの流出を最小化するように構成されうる。

【0038】

図２は、基板の端部９０が導入ヘッド１内の多数のノズルを通過する状況に関して、切り替え可能な構成を概略的に示している。好適な実施形態に従えば、導入ヘッド１は、前駆体供給部４、排出部６及び／またはガス導入部８を基板９の存在に依存して切り替えるための圧力制御部１３を備える。明確化のために、いくつかの切り替えラインのみが図示されている。ベアリングガス圧力を等しくするために、対向するベアリングガス導入部８のベアリングガスラインは、等しくされたベアリングガス圧力を提供するように結合されうる。図２においてＸマークで概略的に示されるように、外側ノズル７０のベアリングガス圧力はオフの状態に切り替えられうる。基板が成膜空間３に存在するときには、便宜上前駆体供給部４もオフに切り替えられうる。好適には、前駆体供給部４をオフにする直前に、前駆体排出部６に対向する排出部６０をオフとし、この排出部６０は成膜空間内の基板９の存在に依存して切り替え可能であり、基板の端部９０が前駆体排出部を通過すると、前駆体の流動は支持部に面した基板表面から離れるように提供される。

【0039】

圧力制御部１３は、成膜空間２内の圧力を制御するための成膜空間圧力を制御しうる。加えて、制御部１３は、ガスベアリング層７内のガスベアリング層圧力を制御する。

【0040】

従って、ガス流動７がガスベアリング圧力を提供するように配置されるように提供され、ガス流動が基板９の存在に依存して切り替えられうる方法が示され、これによって、基板端部９０が排出部６０を通過すると、排出部は選択的にオフとなって基板９から離れる流動を提供する。

【0041】

図３は、他の一実施形態の概略平面図を示している。ここでは、導入ヘッド１が平面図で概略的に示されている。導入ヘッド１は、交互に配置され、それぞれがガスベアリング／流動障壁７で画定された、それぞれ前駆体および反応物質のための成膜空間２、３のスリットを備える。基板は、導入ヘッドが稼働している稼働領域１６内に搬入領域１５から搬入されることが示されている。稼働領域１６は、搬入領域１５に隣接し、搬送平面に対して、基板がこれらの領域１５、１６間を容易に搬送可能なように配置されている。追加的な搬出領域１７が提供されうる。処理段階に依存して、搬入及び搬出は入れ替えることが可能である。そのため、基板９は、２つの領域１５、１７の間を、稼働領域１６を通して中心線に沿って往復移動することが可能である。

【0042】

示された実施形態において、搬送システムは、搬送平面に面し、放出部１８２から吸入部１８１へ向かう搬送平面に沿った流動１８３を提供する対となったガス吸入部１８１及び放出部１８２が提供される。明確化の理由のために、図にはただ１つの対のみが参照符号を付されている。ガス流動制御システムは、ガスベアリング圧力及び搬送平面に沿ったガス流動１８３を提供し、ガス流動の制御によって稼働領域１６を通る中心線に沿った搬送平面に沿う基板９の運動を提供するように構成される。

【0043】

図４は、基板表面に直交する方向で示された、導入ヘッド１について起伏のある形状の概略的な例を示す。典型的には、屈曲した形状は、基板の１次曲げモードを防ぐ。従って、薄板状の基板の１次曲げモードを防ぐために、起伏のある形状として、基板表面に垂直な方向にみられる、ガスベアリング７が形成されることを示すことができる。加えて、典型的には成膜空間２、３の形状は、ガスベアリングスリット７の形状に追随して、小型導入ヘッドの構築を可能とする。これらの変形例によって、基板表面の圧力分布の最適化が可能となる。そのような最適化は、脆弱なまたは軟らかい基板にとって重要となる可能性がある。

【0044】

図５は、第４の実施形態の概略側面図を示す。参照符号は、前述の図面になされたものである。特に、搬入領域１５が、稼働領域１６及び搬出領域１７とともに示される。稼働領域は、導入ヘッド１及び支持部１０によって形成される。搬入領域及び搬出領域には、搬送要素または駆動部１８が、搬送平面に沿って方向Ｒによって示された基板９の搬送を提供するように提供される。一実施形態に従えば、搬入領域１５は、搬送平面に面した傾斜した壁部１９を備える。駆動部１８は、基板が搬送される搬送平面を形成する基板の平面に沿った基板及び導入ヘッドの相対運動を提供するように構成された搬送要素（図７Ａを参照）を備える。搬送領域１５は、基板９と適合する搬送平面に対して対称的に配置された傾斜した壁部を備える。傾斜した壁部１９は、駆動部１８に向かう第１の搬送方向Ｐにおいて基板９上の約１００から２００ミクロンの稼働部高さＤｘを、最小ギャップ距離Ｄｙを形成する３０から１００ミクロンの範囲、好適には約５０ミクロンの減少した可動部高さまで減少するように形成され、構築される。

【0045】

図６は、第４の実施形態の変形例における薄板状の基板の表面上への原子層成膜のための装置の概略図を示し、さらに第５の実施形態としても参照される。図６は、図５に示された第４の実施形態の上面図と対応する。薄板状の基板９は、柔軟なものまたは剛体でありえ、例えば箔またはウェハでありうる。装置は導入ヘッド１及び基板９の相対的な運動を提供するための搬送システムを備えうるものであり、導入ヘッド１は基板９の平面に沿って基板９が搬送される搬送平面を形成する。搬送システムは、搬入領域１５及び搬入領域１５に隣接し、搬送平面に対して位置合わせされた稼働領域１６を備えうる。導入ヘッド１は、稼働領域１６内に提供される。薄板状の基板（図６には図示されていないが、図５に参照符号９で示されている）は、搬入領域１５内に挿入可能である。搬出領域１７は、稼働領域１６に隣接して提供される。そのため、稼働領域１６は搬入領域１５と搬出領域１７との間に位置しうる。搬入領域内に第１の搬送要素または駆動部１８Ａが提供され、搬出領域内に第２の搬送要素または駆動部１８Ｂが提供されうる。第１の駆動部１８Ａ及び第２の駆動部１８Ｂは、図７ａからｆにさらに詳細に示されるように、制御されたガス流動を介して、稼働領域１６を通して搬入領域１５と搬出領域１７との間で基板を往復移動させるように構成されうる。そのため、第１の駆動部１８Ａ、稼働領域１６及び第２の駆動部１８Ｂは一緒になって、基板９が駆動部内の制御するガス流動によって原子層成膜の間往復移動しうる処理領域３１を形成しうる。

【0046】

受容要素３２は、基板９の第１の搬送要素１８Ａ内への導入を容易にする。

【0047】

図７Ａは、第１の駆動部１８Ａ、第２の駆動部１８Ｂ及び導入ヘッド１を有する稼働領域１６の上面図を示す。図７Ｂは、搬送領域１５内に搬送される基板９を示す。図７Ｃは、稼働領域１６を通過して搬送される基板９を示す。図７Ｄは、搬出領域１７内で基板９の方向を変える瞬間の基板９を示す。図７Ｅは、搬入領域１５内で方向を変える次の瞬間の基板９を示す。図７Ｆは、第２の搬送要素１８Ｂから離れるように移動する基板９を示す。そのため、図７Ｂから７Ｆは、基板９をどのように搬入領域１５と搬出領域１７との間で稼働領域１６を通して往復移動させることができるかを示している。図７ＡからＦにおいて、基板９の運動の方向は、矢印３１によって示される。

【0048】

搬送システムは、駆動ポケット３４内に備えられ、交互に配置された対となったガス吸入部１８１及びガス放出部１８２を有するように提供されうる。稼働領域１６の対向する側には、搬送要素１８Ａ及び１８Ｂが、稼働領域に配向されたガス流動をそれぞれ提供する。このようにして、典型的には基板が各要素に対向するときに搬送要素１８Ａ、１８Ｂにおけるガス流動を適切に作動させることによって往復移動を提供することができる。この目的を達成するために、位置を例えば光学的、機械的または圧力変動検出によって検出する基板位置検出器が存在できる。ポケットは、５０から５００ミクロンの範囲、典型的には１００ミクロンの深さの凹部を有しうる。搬送システムは、ガスベアリング圧力及び方向Ｒで示された搬送平面に沿ったガス流動を提供するように構成されたガス流動制御システムをさらに備えうる。ガス流動を制御することによって、典型的には駆動部１８Ａ、１８Ｂに対する基板の位置または存在を検出または測定する位置センサを提供することによって、基板９の運動が提供される。そのようにして、基板９上のガス流動によって提供される牽引力が、基板９の運動を実現するために採用されうる。

【0049】

図７ＡからＦにおいて、ガス吸入部１８１及びガス放出部１８２は、搬入領域１５と搬出領域１７との間で稼働領域１６を通して基板を往復移動させるように構成されている。それに加えて、第１及び第２の駆動領域１８Ａ、１８Ｂのそれぞれは、ガス吸入部１８１及びガス放出部１８２の複数の駆動ポケット３４を有して提供されうる。搬送される基板の上下に配置された一対の駆動ポケットが、ガスベアリングとして機能する。典型的には、追加的な非駆動ガスベアリングが搬送のための配向された流動を有さずに提供されうる。そのようなガスベアリングが十分な剛性を提供するのであれば、ポケット３４は基板の平面に対して非対称にまたは特に基板の一方の側のみに提供されうる。駆動部１８Ａ及び１８Ｂの、稼働領域１６から離れた領域では、駆動ポケット３４は、稼働領域に向かって配向され、稼働領域を通る往復移動を提供する。稼働領域に隣接する駆動部１８Ａ及び１８Ｂの領域において、異なる大きさの交互に配向されたポケットが提供されて基板速度を維持する。特に、駆動部１８Ａを出て駆動部１８Ｂに入る基板に関して、稼働領域に向かって配向された、駆動部１８Ａの中央部のより大きなポケット及び稼働領域１６に向かって配向された駆動部１８Ｂにおける中央部のより大きなポケットに隣接して提供される、駆動領域１５から離れるように配向された駆動部１８Ｂにおける２つの中央から外れたより小さなポケットによって維持されることとなる。使用時には、ガス流動は少なくとも部分的にガス放出部１８２からガス吸入部１８１へ指向されうる。ガス流動は、ガス放出部１８２からガス吸入部１８１へ発生する。このように、ガス流動の方向は指向するエアベアリング、すなわち基板を搬送平面内で移動させる搬送平面における指向されたベアリング力を有するエアベアリングを提供する矢印３６によって示されるように定義されうる。より一般的には、ガス放出部１８２は、個々に制限部１８５を有して提供されうる。そのような制限部１８５は、ガス放出部１８２からガス吸入部１８１へのガス供給の制御を改善することを可能としうる。例えば、ガス放出部１８２からガス吸入部１８１へのガス流動によって提供されるガスベアリングは、増大した剛性を有しうる。例えば、ガス流動は、基板９の運動からの結果である摂動に対してより敏感さを減じうる。制限部１８５は、制限部１８５を含む放出部１８２から吸入部１８１へ向かうガス流動の方向を定義する。代替的には、放出部１８２は、制限部なく提供されることができ、このことによってポケット内のガス流動３６を反対にすることが可能となる。この変形例に関して、追加的な、非指向的なエアベアリングが提供されうる。

【0050】

第１及び第２の駆動部１８Ａ、１８Ｂのそれぞれにおいて、ガス吸入部１８１及びガス放出部１８２を有する複数の駆動ポケット３４の少なくとも第１の駆動ポケット３４Ａのガス流動の方向３６は、稼働領域１６の方向へ向けられうる。さらに、第１及び第２の駆動部１８Ａ、１８Ｂのそれぞれにおいて、ガス吸入部１８１及びガス放出部１８２を有する複数の駆動ポケット３４の少なくとも第２の駆動ポケット３４Ｂのガス流動の方向は、稼働領域１６から離れる方向に向けられる。そのため、この変形例について、第１の駆動部１８Ａ及び第２の駆動部１８Ｂにおいて、駆動ポケット３４Ａのガス流動は稼働領域１６の方へ向けられ、駆動ポケット３４Ｂのガス流動は稼働領域から離れる方向へ向けられる。ポケット３４Ａ、３４Ｂの対向するガス流動の方向を有することによって、基板の稼働領域へ向かう移動と共に、基板の稼働領域から離れる移動が可能となる。そのような搬入領域１５内における対向する方向の移動は、基板９の往復移動を可能にするという利点となりうる。

【0051】

第２の駆動ポケット３４Ｂの１つが、第１及び第２の駆動部１８Ａ、１８Ｂ内に、稼働領域１６と少なくとも第１の駆動ポケット３４Ａの１つとの間に配置されうる。そのため、この変形例について、第１の駆動部１８Ａ及び第２の駆動部１８Ｂにおいて、第２のポケット３４Ｂは第１のポケット３４Ａの１つと稼働領域１６との間に配置されうる。そのような構成によって、稼働領域１６を通る基板の移動が、第２のポケット３４Ｂによって進められ、一方、基板が稼働領域１６をほぼ通過したことが（（図示されない）位置検出器によって）検出されると、移動の方向３１は第１のポケット３４Ａによって反転させられることが可能である。

【0052】

代替的に、ガス放出部１８２からガス吸入部１８１へのガス流動は、時間的にほぼ連続的なものでありうる。そのため、ガス流動、例えばガス放出部１８２からガス吸入部１８１へのガス流動の方向は、基板の移動の間、例えば往復移動の間、時間的にほぼ連続でありうる。

【0053】

ポケット３４の少なくとも第１のポケット３４Ａのガス流動の速度及び／または空間的広がりは、ポケットの少なくとも第２ポケット３４Ｂのガス流動の速度及び／または空間的広がりよりも大きく、特に１．５倍大きいものでありうる。ポケット３４のガス吸入部１８１及びガス放出部１８２の対の空間的広がりは、図７Ａに、大きさＨ_１及びＨ_２で示されている。Ｈ_２はポケット３４の吸入部１８１と放出部１８２との間の距離にほぼ等しいものでありうる。Ｈ_１は、ポケット３４の吸入部１８１及び／または放出部１８２の長さとほぼ等しいものでありうる。大きさＨ_１及びＨ_２は、互いに横切る向きの方向に沿って決定されうる。

【0054】

図７ＡからＦを参照して上述されたように、第１の搬送要素１８Ａ及び第２の搬送要素１８Ｂは、稼働領域１６を通して、搬入領域１５と搬出領域１７との間で基板９を往復移動させるように構成されうる。

【0055】

そのため、図３及び図７ＡからＦに、搬送システムが好適には交互に配置されたガス吸入部及び放出部を有して提供され、ガスベアリング圧力及び搬送平面に沿ったガス流動を提供し、ガス流動を制御することによって基板の移動を提供するように構成されたガス流動制御システムを備える、本発明の一態様の例が提供される。好適には、使用時にはガス放出部からそのガス放出部専用でありうる、例えばガス放出部と対を形成しうるガス吸入部へのガス流動は、搬送平面とほぼ平行である経路に沿って指向される。好適には、搬入及び搬出領域において、搬送要素は、搬送平面に沿った基板の搬送を提供するように提供される。好適には、搬送要素はガス吸入部及び放出部を備える。

【0056】

さらに、図３及び図７ＡからＦは、搬送システムが搬入領域、搬入領域に隣接し搬送平面に対して位置合わせされた稼働領域を備え、導入ヘッドが稼働領域内に提供され、薄板状の基板が搬入領域に挿入可能であり、搬出領域が稼働領域に隣接して提供され、ガス吸入部及び放出部が稼働領域を通して搬入領域と搬出領域との間で基板を往復移動させるように構成される本発明の実施形態の例を示している。往復移動は、一方向への移動を行うように構成された装置と比較して、複数の層を適用する空間的により限られた装置という利点を提示しうる。好適には、ガス放出部とガス吸入部との間のガス流動の方向、速度及び／または空間的広がりは、基板の往復移動を可能とするように構成される。

【0057】

図７ＡからＦはさらに、例として、ガス吸入部及び放出部が、搬入領域内に第１の搬送要素を提供し搬出領域内に第２の搬送要素を提供することによって、稼働領域を通って搬入領域と搬出領域との間で基板を往復移動させるように構成される発明に関する実施形態を示している。好適には、第１及び第２の搬送要素のそれぞれは、ガス吸入部及びガス放出部を有する複数のポケットを有して提供される。好適には、ガス制御システムは、第１及び第２の搬送要素のそれぞれにおいて、ガス吸入部及びガス放出部を有するポケットの少なくとも第１のポケットのガス流動の方向が稼働領域の方向へ向けられ、ガス吸入部及びガス放出部を有するポケットの少なくとも第２のポケットのガス流動の方向が稼働領域から離れる方向へ向けられることを実現するように構成される。

【0058】

より一般的に適用されうる更なる実施形態において、第１及び第２の搬送要素のそれぞれには、ガス吸入部及びガス放出部を有するポケットの少なくとも第２のポケットが稼働領域とガス吸入部及びガス放出部を有するポケットの少なくとも第１のポケットとの間に配置される。そのような構成は、既に稼働領域を通過した基板の部分に、ガス吸入部及びガス放出部を有するポケットの少なくとも第２のポケットによって力を印加することにより、稼働領域を通って基板を持続的に移動させるという利点を有しうる。そのような構成は、ガス吸入部及びガス放出部を有するポケットの少なくとも第１のポケットによって、稼働領域に向かう基板の移動を反対にする及び／または開始するという利点を有しうる。

【0059】

より一般的に適用されうる更なる実施形態において、ガス吸入部及びガス放出部を有するポケットの少なくとも第１のポケットのガス流動の速度及び／または空間的広がりは、ガス吸入部及びガス放出部を有するポケットの少なくとも第２のポケットのガス流動の速度及び／または空間的広がりよりも大きく、特に１．５倍大きい。これが有利な比率でありうることは、実験で示された。

【0060】

図７Ｇは、交互に前駆体／反応物質供給部を配置した駆動部を示す。この構成において、反応物質処理段階は、反応物質供給部として駆動部１８を用いることにより増大されることが可能である。心出しエアベアリング５６０は、駆動部１８の側部に相対移動の方向に沿って提供される心出しベアリングガス供給部５６１を備えて提供される。このようにすることにより、心出しの剛性が向上し、基板の案内が改善される。駆動部１８において反応供給部が提供される。このようにすることにより、駆動部が、成膜空間内に供給される前駆体と反応するための反応物質を提供する。駆動部を導入ヘッドから区別するため、心出しエアベアリングが駆動部において相対移動の方向に沿って反応物質供給部の側部に延設することを示すことができる。代替的にまたは追加的に、駆動部は、前駆体供給部が提供されず搬送要素が実質的に提供される機能部である導入ヘッドから区別されることが可能である。発明者は、駆動部において用いられるガス流動を反応物質として用いることが可能であることを発見した。特に、反応物質として、装置は反応物質ガス、プラズマ、レーザー誘起放射及び紫外線放射の少なくとも１つを提供するように構成されうることが理解される。

【0061】

図７Ｈは代替的な駆動部配置を示している。図７Ｇは、原則的に反応物質４、本明細書においては例えば前駆体を含む金属のための酸化剤が案内または搬送の機能を果たすように配置される駆動部に提供されたどのような供給部構成においても供給可能であることが示されている一方で、更なる成膜空間３０が、稼働領域１６の導入ヘッドの成膜空間２内での基板表面の少なくとも一部へ前駆体ガスを付与した後に前駆体を反応させるように構成されうる。

【0062】

図７Ｈの構成において、導入ヘッド成膜空間２は、搬送方向に対して横切る方向に延設する基板表面の平面内に、細長い形状を有し、駆動部において、反応物質供給部が駆動部成膜空間３０に提供され、この駆動部成膜空間３０は、導入ヘッド成膜空間の幅ｗ２よりも広い幅Ｗ３０を有する。この増大された幅は往復移動における基板の転回部における好適な供給を提供しうる。

【0063】

第５の実施形態における装置の変形例が、図８ＡからＣに示されている。本明細書において、さらに受容要素として参照される、基板が導入される搬入領域の部分１５は、搬送平面に対して垂直な方向Ｑに沿って動くことができる頂部壁部１９を有するものでありえ、頂部壁部は稼働高さを設定し及び／または基板の導入ヘッド１への導入を容易にする。さらに、導入ヘッド１は搬送平面に向かう方向及び搬送平面から離れる方向Ｐにそって可動でありえ、適切な稼働高さを設定する。この移動は、エアベアリングのクッション効果によって提供され、すなわち、導入ヘッドは浮いた状態に保持されうる。

【0064】

図８ＡからＣは、図６に示された矢印３８に沿った方向から見た、搬入領域１５内に提供される受容要素３２を示す。搬入領域１５、この変形例では受容要素３２は、壁部、特に頂部壁部１９Ａを有し、これは搬送平面に対して垂直な方向に可動である。底部壁部４０Ｂは、使用時には静止した状態でありうる。代替的に、頂部壁部１９Ａが静止し、底部壁部１９Ｂが可動でありえ、または両方の壁部１９Ａ、１９Ｂが可動でありうる。可動頂部壁部１９Ａによって、導入ヘッド１内への基板９の導入が容易になりうる。そのため、図８ＡからＣの変形例において、搬送平面に対して垂直な方向に沿って可動である壁部１９Ａは、受容要素３２によって形成されて、第１の搬送要素１８Ａ内への基板９の導入を容易にする。

【0065】

壁部、ここでは頂部壁部１９Ａは、開位置から中間位置を経て閉位置へと移動可能である。図８Ａは、開位置になる壁部を有する受容要素３２を示している。図８Ｂは、中間位置にある壁部を有する受容要素３２を示している。図８Ｃは、閉位置にある壁部を有する受容要素３２を示している。図８Ｃにおいて、基板９は使用時には頂部壁部１９Ａと底部壁部１９Ｂとの間で浮いた状態でありうる。

【0066】

そのため、受容要素によって、搬入領域が稼働領域の方向の搬入平面上における稼働高さ、ここでは受容間隔Ｗを低減するように構築されるという選択肢が提供されることが明確なものとなりうる。稼働領域に向かう方向である搬送平面は、例えば図５における方向Ｒで示される。

【0067】

壁部は、搬送平面に垂直な方向における受容間隔Ｗを画定する。図８ＡからＣから、壁部が閉位置に移動すると受容間隔Ｗが減少することが明確になりうる。開位置において受容間隔Ｗは基板９を装置に挿入するように構成されうる。そのため受容間隔は３ｍｍよりも大きく、好適には７ｍｍよりも大きく、例えば２０ｍｍ以下でありうる。基板９と底部壁部１９Ｂとの接触を避けるために、可動ピン４２が、その上に基板を配置するように装置内に提供されうる。

【0068】

中間位置において、受容間隔Ｗは、基板を稼働温度まで加熱するように構成されうる。それによって受容間隔は例えば０．２ｍｍである低い方の値と例えば５ｍｍである高い方の値との間の範囲でありうる。中間位置における壁部での受容間隔Ｗの低い方の値は、ウェハ９と受容要素３２の壁部との間の機械的な接触が避けられるように働きうる。そのような機械的接触は、そうでなければ加熱時に導入される機械的応力の結果として基板の反りによって引き起こされる。中間位置における壁部での受容間隔Ｗの高い方の値は、加熱の速度を促進しうる。例えば、基板９の加熱は、間隙を通して基板９の方へ熱を供給することによって実行可能である。好適には、ピン４２はセラミック材料を備える。その結果、ピン４２を通した熱伝導は実質的に低減されうる。このことにより、基板９を加熱する速度が増加し、ウェハ９における均一な温度分布を促進しうる。

【0069】

閉位置において、受容間隔Ｗは搬入領域１５の残りの部分におけるギャップと等しくなりうる。上部壁部１９Ａが閉位置の方へ移動すると、ピンが底部壁部１９Ｂの表面４４よりも下に移動して、可動壁部がピン４２と結合しうる。

【0070】

そのため、より一般的には、開位置における受容間隔Ｗは中間位置における受容間隔Ｗと実質的に等しいものでありうる。

【0071】

そのため、例が図８ＡからＣに示されている発明のさらなる態様によれば、搬送システムは搬入領域及び搬入領域に隣接し搬送平面に対して位置合わせされた稼働領域を備え、導入ヘッドが稼働領域内に提供され、薄板状の基板が搬入領域内に挿入可能であり、搬入領域が壁部を有し、特に頂部壁部を有し、頂部壁部は搬送平面に対して垂直な方向に沿って可動であり、導入ヘッド内への基板の導入を容易にする。可動である壁部は、頂部壁部と底部壁部との間の間隔を増大することを可能にしうる。そのため、基板の挿入が容易になりうる。特に、壁部と基板との間の機械的な接触が実質的に防止されうる。

【0072】

前述した更なる態様に従えば、搬入領域において受容要素及び好適には第１の搬送要素が提供され、搬送表面に対して垂直な方向に沿って可動である壁部が受容要素によって形成され、第１の搬送要素内への基板の導入を容易なものとしている。搬入領域内に区別された受容要素を有することにより、搬入領域の他の部分、例えば第１の搬送要素内における状態及び／または構築を改善することが可能になりうる。

【0073】

前述のさらなる態様に従う実施形態において、壁部は開位置から中間位置を経て閉位置まで移動可能であり、壁部が閉位置に向かって移動すると壁部によって画定される搬送平面に対して垂直な方向の受容間隔は減少し、開位置において受容間隔は装置内へ基板を挿入するように構成され、中間位置において受容間隔は稼働温度まで基板を加熱するように構成され、及び／または閉位置において受容間隔は基板と装置との間のガスベアリングを形成するように構成される。そのため、改善した受容が実行されうる。受容及び加熱、より具体的には基板を加熱するための加熱速度に関する処理条件は、受容間隔を調整することによって改善されうる。

【0074】

図９Ａ及び９Ｂは、第５の実施形態の装置の変形例の上面図及び断面図をそれぞれ示す。図９Ａ及びＢは、基板９を図示している。図９Ｂに示される断面は図９ＡにおけるＡ−Ａ’線によって示されている。図９Ａはさらに搬送平面に沿った装置の一部４６を示している。装置の一部は例えば搬入領域１５、搬出領域１７及び／または稼働領域１６の一部でありうる。

【0075】

この変形例において、装置は基板９を心出しするための第１の心出しエアベアリング４８Ａ及び第２の心出しエアベアリング４８Ｂを有して提供され、搬入領域１５と搬出領域１７との間の中心線に沿って基板を移動させうる。両矢印５０は、導入ヘッド１に対する中心線に沿い基板の平面内の基板の相対移動の一般的な方向に対して横断する心出し移動を図示している。そのため、第１及び／または第２の心出しエアベアリング４８Ａ、４８Ｂによって、力を方向５０、すなわち搬送平面に沿った基板９の側面、ここではそれぞれ第１の側面４９Ａ及び／または第２の側面４９Ｂに印加することができる。より具体的には、基板９の平面に沿った第１のエアベアリング４８Ａ及び／または第２のエアベアリング４８Ｂの広がりＸ_３は、使用時には、０．１ｍｍから１．５ｍｍの範囲、特に０．３ｍｍから０．８ｍｍの範囲でありうる。

【0076】

装置はさらに、基板９と導入ヘッド１との、ここでは両矢印６０で示される相対運動の方向に沿った基板９の対向する側面４９Ａ、４９Ｂに使用時には隣接する搬送平面に沿って提供される心出しベアリングガス供給部５６を有して提供されうる。供給部５６は、個々に制限部Ｒｉを有して提供されうる。そのような制限部は、第１及び／または第２の心出しエアベアリング４８Ａ、４８Ｂへの空気の供給の制御の改善を可能にしうる。制限部Ｒｉは第１及び／または第２の心出しエアベアリング４８Ａ、４８Ｂの剛性を増大しうる。

【0077】

装置は第１及び第２の心出しエアベアリングにおける圧力を制御する心出しベアリング制御部５４を有して提供されうる。そこで、制御部５４は心出しベアリングガス供給部５６の外部へ流れるガスの量を制御するために心出しベアリングガス供給部５６に接続されうる。心出しエアベアリングのベアリングガスの流動は、矢印５２によって示される。図９Ａ及び９Ｂは、さらに圧力解放切欠き部６２．ｉ（ｉ＝１，４）の例を示している。本明細書では、圧力解放切欠き部６２．１、６２．２は個々に第１のエアベアリング４８Ａに沿い隣接して延設する。本明細書では、圧力解放切欠き部６２．３、６２．４は個々に第２のエアベアリング４８Ｂに沿い隣接して延設する。図９Ａにおいて、圧力解放切欠き部６２．１、６２．２は第１のエアベアリング４８Ａと、導入ヘッド１と支持部１０との間におけるベアリング圧力構成部６４との間に配置される。図９Ａにおいて、圧力解放切欠き部６２．３、６２．４は第２のエアベアリング４８Ｂと、導入ヘッド１と支持部１０との間のベアリング圧力構成部６４との間に個々に配置される。そのため圧力解放切欠き部は、ベアリング圧力構成部と第１または第２の心出しエアベアリング４８Ａ、４８Ｂとの間に個々に配置されて、一方では第１及び／または第２の心出しエアベアリング４８Ａ、４８Ｂ内の圧力の制御と、他方ではベアリング圧力構成部内の圧力の制御とを実質的に切り離しうる。

【0078】

より一般的には、搬送平面と平行な方向における圧力解放切欠き部の個々の幅Ｘ_１は、０．１ｍｍから３ｍｍの範囲、特に０．３ｍｍから２ｍｍの範囲でありうる。圧力解放切欠き部６２．ｉの少なくとも１つから第１または第２のエアベアリング４８Ａ、４８Ｂまでの距離Ｘ_２は、０．１ｍｍから１．５ｍｍの範囲、特に０．３ｍｍから０．８ｍｍの範囲でありうる。

【0079】

そのため、例として図９Ａ及び９Ｂに示されるように、本発明の態様は装置が搬入領域１５及び搬出領域１７の側部に配置された第１の心出しエアベアリング及び第２の心出しエアベアリングを有して提供され、基板を心出しして基板を搬入領域１５と搬出領域１７との間の中心線に沿って移動させることを備えうる。発明者によって実施された実験では、このように、有利な基板の心出しが達成可能であることが示された。第１及び／または第２の心出しエアベアリングによって、力を搬送平面に沿った方向に基板の側面上に印加することができる。好適には、装置は第１及び第２の心出しエアベアリング内の圧力を制御する心出しベアリング制御部を有して提供される。好適には、装置は、基板と導入ヘッドとの相対的な移動の方向に沿って、使用時には基板の対向する側面に隣接する搬送平面に沿って提供される心出しベアリングガス供給部を有して提供される。

【0080】

また、例として図９Ａ及び９Ｂに示されるように、本発明の前述の態様は、第１または第２の心出しエアベアリングに沿い隣接して延設する圧力解放切欠き部、好適には４つの圧力解放切欠きを有して提供される装置を備えうるものであり、好適には個々に一方で第１または第２の心出しエアベアリングと、他方で導入ヘッドと支持部との間のベアリング圧力構成部との間に配置され、切欠き部は使用時には任意に圧力解放切欠き部内の圧力を実質的に均等にするように相互接続される。圧力解放切欠き部は、ベアリング圧力構成部と第１または第２の心出しエアベアリングとの間に個々に配置されて、一方で第１または第２の心出しエアベアリングの圧力及び他方でベアリング圧力構成部の圧力の制御を実質的に切り離しうる。発明者によって行われた実験では、そのような切欠き部が、心出しの実質的に独立した制御を可能にする十分な分離を提供しうることが示された。

【0081】

図９Ｃは、改善された案内を有する心出しエアベアリング５６０の代替的な実施形態を示している。図９ｂの切欠き部６２．１から４の代替的なまたは追加的な、ガスベアリング制限部Ｒｉを有するガス供給部５６１が、基板の平坦な面の対向する側部上の搬送平面に沿って及び使用時には基板９の対向する側壁９１の近傍に提供されうる。すなわち、例えば１５０ｍｍの典型的な幅Ｗのウェハに関して、供給部５６１は搬送方向ｘを横切る方向（紙面を横切る方向）の基板９の対向する側部９１上の駆動部の側壁１８．１から１から６ｍｍの範囲Ｒだけ離れて提供されうる。

【0082】

供給部５６１は、基板９の側部９１に沿った距離に渡って延設する凹部空間５６２内で終端する。凹部空間５６２は、駆動部１８の対向する壁部１８．２と基板の平坦な面９２との間の稼働ギャップ高さｇ２よりも高い凹部内のギャップ高さｇ１を画定する。この凹部空間圧力構成部５６０は、基板９の平面に対して垂直なｚ方向にガスベアリングを提供する。搬送方向ｘを横断するｙ方向における凹部空間５６２のギャップ高さｇ３（典型的には０．３から１ｍｍ）は、追加的に心出しガスベアリングを提供し、基板９は搬送方向に沿って心出しされる。特に、使用時には、ウェハ表面９２上の凹部空間５６２のウェハ表面に対して垂直な第１のギャップ高さｇ１は、基板９の側部９１に対して垂直な第２のギャップ高さｇ３よりも小さい。

【0083】

一実施形態において、基板が移動する一方で、使用時の成膜空間は、基板表面の平面内で移動しない。他の一実施形態において、基板が移動しない一方で、使用時の成膜空間は、基板表面の平面内で移動する。さらに他の一実施形態において、使用時の成膜空間及び基板が共に基板表面の平面内で移動する。

【0084】

基板表面の面外の移動は、導入された前駆体ガスを閉じ込める助けとなる。ガスベアリング層によって、導入ヘッドが基板表面及び／または基板ホルダーに例えば５０マイクロメートルの範囲内または１５マイクロメートルの範囲内まで、例えば３から１０マイクロメートルの範囲、例えば５マイクロメートルまで近接できるようになる。そのように導入ヘッドが基板表面及び／または基板ホルダーまで接近することで、前駆体ガスの成膜空間外への流出が近接により困難になるため、前駆体ガスの成膜空間への閉じ込めが可能となる。使用時に成膜空間の境界となる基板表面は、導入ヘッドの基板表面までの近接を可能としうる。好適には、基板表面は、使用時には、導入ヘッドと機械的に接触しない。そのような接触は容易に基板を損傷する可能性がある。

【0085】

任意に、前駆体供給部がガス導入部を形成する。しかしながら、一実施形態においては、ガス導入部は、ガスベアリング層を生成するためのベアリングガス導入部によって形成され、ベアリングガス導入部は前駆体供給部から分離される。そのようなベアリングガスのための分離した導入部を有することにより、他のガス圧力、例えば成膜空間内の前駆体ガス圧力から分離されたガスベアリング層の圧力制御が可能となる。例えば、使用時に前駆体ガス圧力はガスベアリング層の圧力よりも低くすることができる。任意に、前駆体ガス圧力は大気圧よりも低く、例えば０．０１から１００ミリバールの範囲であり、任意に、０．１から１ミリバールの範囲である。発明者によって行われた数値シミュレーションによれば、後者の範囲では高速な成膜処理が得られうることが示された。例えば化学反応速度が比較的速い場合、成膜時間は典型的には平坦な基板に対しては１０マイクロ秒であり、溝を形成された基板に対しては２０ミリ秒でありうる。成膜空間のガス全圧は典型的には１０ミリバールでありうる。前駆体ガス圧力は、前駆体の特性、例えば前駆体の揮発性に基づいて選択されうる。大気圧よりも低く、特に０．０１から１００ミリバールの範囲である前駆体ガス圧力では、幅広い範囲の前駆体、特に幅広い範囲の揮発性を有する前駆体の使用が可能となる。

【0086】

使用時のガスベアリング層は典型的には基板表面に対して導入ヘッドが近接することの結果として、ガスベアリング層内の圧力の強い増加がみられる。例えば、導入ヘッドが基板に対して２倍の距離まで近接し、例えば基板表面から５０マイクロメートルの位置から、基板表面から２５マイクロメートルの位置まで近接すれば、他の条件が等しければ、使用時にはガスベアリング層内の圧力は少なくとも２倍、例えば典型的には８倍まで増加する。好適には、使用時におけるガスベアリング層の剛性は１メートル当たり１０^３から１０^１０ニュートンであるが、この範囲の外とすることもできる。そのような増加したガス圧力は例えば１．２から２０バールの範囲、特に３から８バールの範囲でありうる。より強い流動障壁は一般にはより高い増加した圧力につながる。前駆体ガス圧力が増大すると、基板表面の前駆体ガスの付与速度が増大する。前駆体ガスの付与はしばしば原子層成膜の重要な律速処理段階を形成するので、この実施形態によれば原子層成膜の速度の増大が可能となる。例えば装置が複数の原子層を含む構造を形成するのに用いられる場合、これは実際にしばしば行われる可能性があるが、処理速度は重要である。速度の増大は、費用効率の高い方法で原子層成膜により適用可能な構造の層の最大厚さを増大させ、例えば１０ナノメートルから１０ナノメートルを超える値まで、例えば２０から５０ナノメートルまたは典型的には１０００ナノメートルまたはそれ以上までも増大させ、このことによって処理サイクルの回数に応じて数分またさらには数秒で現実的に可能となる。限定的でない示唆として、製造速度は数ｎｍ／秒程度で提供されうる。そのため装置は箔状のシステムのバリア層を提供するような原子層成膜の新しい応用を可能とする。一例によれば、基板上に支持された有機ＬＥＤのためのガスバリア層であることができる。そのため有機ＬＥＤは、酸素及び水に対して非常に敏感であることが知られているが、開示された方法及びシステムに従ってＡＬＤで製造されたバリア層を提供することにより製造されうる。

【0087】

一実施形態において、装置は方向Ｐに沿った基板表面に向けられるプレストレス力を導入ヘッドに印加するように構成される。ガス導入部は、ガスベアリング層の圧力を制御することによって、プレストレス力に反作用するように構成されうる。使用時には、プレストレス力はガスベアリング層の剛性を増大させる。そのような増大した剛性は、基板表面の面外の不要な移動を減少させる。結果として、導入ヘッドは基板表面により近づけて基板表面に触れることなく作動させることが可能となる。

【0088】

代替的にまたは追加的に、プレストレス力は、磁気的に及び／または導入ヘッドにプレストレス力を発生させるための重量を追加することにより重力的に形成されうる。代替的にまたは追加的に、プレストレス力は、バネまたはその他の弾性要素によって形成されうる。

【0089】

一実施形態において、前駆体供給部は、成膜空間の長手方向を横切る方向に前駆体ガスを流動させるように構成されている。一実施形態において、前駆体供給部は、少なくとも１つの前駆体供給スリットによって形成され、成膜空間の長手方向は、少なくとも１つの前駆体供給スリットに沿った方向である。好適には、導入ヘッドは少なくとも１つの前駆体供給スリットの長手方向を横切る方向に前駆体ガスを流動させるように構成されている。このことにより、前駆体ガスの基板表面への付着の結果として濃度勾配を形成させないようにできるので、前駆体ガスの濃度を供給スリットに沿って実質的に一定とすることができる。前駆体ガスの濃度は、好適には原子層成膜に必要な最小濃度よりもわずかに高く選択される。このことは、前駆体ガスの効率的な使用を追加することになる。好適には、基板表面の面内における成膜空間と基板との間の相対移動は、少なくとも１つの前駆体供給スリットの長手方向を横切る。従って、前駆体排出部は、前駆体供給部に隣接して配置され、基板の搬送方向に合わせられた前駆体ガス流動を画定する。

【0090】

一実施形態において、ガスベアリング層は、閉じ込め構造、特に流動障壁を形成する。この実施形態において、外側の流動経路は少なくとも部分的にガスベアリング層を貫通しうる。ガスベアリング層はむしろ閉じ込め構造及び／または流動障壁の効果的な型を形成するので、外側の流動経路を介した前駆体ガスの損失は防止されうる。

【0091】

一実施形態において、流動障壁は外側の流動経路に、閉じ込めガスカーテン及び／または閉じ込めガス圧力によって形成される。これらは、流動障壁を形成する信頼性のある、多用途の選択肢を形成する。閉じ込めガスカーテン及び／または圧力を形成するガスは、ガスベアリング層の少なくとも一部をも形成しうる。代替的にまたは追加的に、流動障壁は導入ヘッドに取り付けられた流体構造によって形成される。好適には、そのような流体構造は温度を８０℃、２００℃、４００℃及び６００℃の一つ以下に維持可能である流体からなる。そのような流体は当業者に周知されている。

【0092】

一実施形態において、流動障壁が導入ヘッドと基板表面との間及び／または導入ヘッドと基板表面の面内の基板表面から延設する表面との間の流動ギャップによって形成され、外側の流動経路に沿った流動ギャップの厚さ及び長さは、導入される前駆体ガスの体積流速と比較して、外側の流動経路に沿った前駆体ガスの体積流速を実質的に遅らせるように適合される。好適には、そのような流動ギャップは同時に外側の流動経路を少なくとも部分的に形成する。好適には、流動ギャップの厚さは、ガスベアリング層によって決定される。この実施形態において少量の前駆体ガスは、外側の流動経路に沿って成膜空間の外部に流出しうるが、むしろ流動障壁を形成するための複雑でないさらに効果的な選択肢を可能とする。

【0093】

一実施形態において、成膜空間は、基板表面の面内で細長い形状を有する。基板表面を横切る成膜空間の大きさは、基板表面の面内の成膜空間の１つ以上の大きさよりも顕著に小さく、例えば少なくとも５倍または少なくとも５０倍小さいものでありうる。細長い形状は平面状または曲面状とすることができる。そのような細長い形状は、成膜空間内に導入するのに必要な前駆体ガスの体積を減少させ、そのため導入ガスの効率を増大させる。またこのことにより成膜空間を満たし空にするための時間を短くすることができ、そのため原子層成膜処理全体の速度を向上させる。

【0094】

一実施形態において、装置の成膜空間は、基板表面と導入ヘッドとの間であって、好適には５０マイクロメートルよりも小さく、より好適には１５マイクロメートルよりも小さく、例えば約３マイクロメートルの最小厚さを有する成膜ギャップによって形成される。流動ギャップは類似の大きさを有しうる。５０マイクロメートルよりも小さな最小厚さを有する成膜空間により、むしろ狭いギャップが前駆体ガスのむしろ効果的な使用につながることができ、その一方同時に基板表面の面内の成膜空間と基板との間の相対移動を確立する位置決めシステムの基板表面の面外の偏差に対する厳しい条件の介在を避けることができる。このようにして、位置決めシステムはよりコストを低減することができる。１５マイクロメートルよりも小さな成膜ギャップの最小厚さは、前駆体ガスの使用をさらに効率的なものとしうる。

【0095】

ガスベアリング層は、流動ギャップ及び／または成膜ギャップを比較的小さくすることができ、例えば５０マイクロメートルよりも小さく又は１５マイクロメートルよりも小さく、例えば約１０マイクロメートル、または３マイクロメートル近くでさえある最小厚さを有する。

【0096】

一実施形態において、導入ヘッドはさらに前駆体排出部を備え、前駆体供給部から成膜空間を介して前駆体排出部まで前駆体ガスを導入するように構成される。前駆体排出部の存在は、成膜空間を通して連続的な流動を可能にする。連続的な流動では、前駆体ガスの流動を調整するための高速バルブが省略されうる。好適には、前駆体排出部から前駆体供給部までの距離は、装置の使用の間固定される。好適には、使用時には前駆体排出部及び前駆体供給部は共に基板表面に面する。前駆体排出部及び／または前駆体供給部はそれぞれ前駆体排出部開口部及び／または前駆体供給部開口部によって形成されうる。

【0097】

一実施形態において、前駆体排出部は少なくとも１つの前駆体排出スリットによって形成される。少なくとも１つの前駆体排出部スリット及び／または少なくとも１つの前駆体供給部スリットは、複数の開口を備え、または少なくとも１つのスロットを備えうる。スリットを用いることにより、相対的に大きな基板表面上への効果的な原子層成膜が可能になり、または複数の基板上へ同時に原子層成膜が可能になり、そのため装置の生産性が向上する。好適には、少なくとも１つの前駆体排出部スリットから少なくとも１つの前駆体供給部スリットまでの距離は、前駆体供給部スリット及び／または前駆体排出部スリットの長さよりも十分に小さく、例えば５倍よりも小さい。このことは、前駆体ガスの濃度を成膜空間に沿って実質的に一定とする助けとなる。

【0098】

一実施形態において、装置は基板表面の平面内で基板を移動させるように構成されたリールトゥリールシステムを含むことにより、基板表面の平面内で、成膜空間と基板との間で相対的に運動するように構成される。この実施形態は、装置の一般的な利点に対して有効であり、内部に真空を作る導入ヘッド周囲の密閉されたハウジング及び任意に内部の真空を破ることなく密封されたハウジング内に基板を入れるためのロードロックも省略されうる。リールトゥリールシステムは好適には位置決めシステムを形成する。

【0099】

一態様によれば、本発明は線形システムを提供し、基板キャリアはエアベアリングによって便利なように提供される。このことにより、拡大縮小でき連続的に動作できる容易かつ予測可能な基板の運動が提供される。

【0100】

前駆体ガスは例えば塩化ハフニウム（ＨｆＣｌ_４）を含むことができるが、別の種類の前駆体物質、例えばテトラキス−（エチルメチルアミノ）ハフニウムまたはトリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ_３）_３）も含むことができる。前駆体ガスは、窒素ガスやアルゴンガスのようなキャリアガスと共に導入することができる。キャリアガス内の前駆体ガスの濃度は典型的には０．０１から１体積％の範囲でありうる。使用時には、成膜空間２の前駆体ガス圧力は典型的には０．１から１ミリバールの範囲でありうるが、大気圧に近い圧力とすることもでき、大気圧より顕著に高くすることさえ可能である。導入ヘッドは、成膜空間２内の昇温、例えば１３０から３３０℃の範囲を確立するためのヒーターを有して提供されうる。

【0101】

使用時には、外側の流動経路に沿った前駆体ガスの体積流速の典型的な値は、５００から３０００ｓｃｃｍ（ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｕｂｉｃ ｃｅｎｔｉｍｅｔｅｒｓ ｐｅｒ ｍｉｎｕｔｅ）の範囲でありうる。

【0102】

一般的には、装置は、基板表面４の少なくとも一部上に前駆体ガスを付与した後に、反応物質ガス、プラズマ、レーザー誘起放射及び紫外線放射のうち少なくとも１つを反応空間に提供して前駆体物質を反応させるように構成されうる。このように、例えばプラズマ原子レーザー成膜が可能になり、これは低温、典型的には１３０℃よりも低い温度で処理するのに好適でありえ、例えば柔軟な箔などの上のＯＬＥＤのような柔軟な電子工学応用分野のためのプラスチック上のＡＬＤ処理を容易にし、またはより高い（典型的には１３０℃よりも高い）温度に対して敏感なその他どのような物質も処理しうる。プラズマ原子層成膜は、例えばチップや太陽電池のような半導体製品を製造するための高品質なｌｏｗ−ｋ酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）層の成膜に例えば好適である。反応ガスは例えば酸素（Ｏ_２），オゾン（Ｏ_３）及び／または水（Ｈ_２Ｏ）のような酸化剤ガスを含む。

【0103】

原子層成膜処理の例において、様々な段階が識別可能である。第１の段階において、基板表面は前駆体ガス、例えば四塩化ハフニウムにさらされる。基板表面４が前駆体ガス分子で完全に占められると、前駆体ガスの成膜は通常停止する。第２の段階において、成膜空間２はパージガスを用いて及び／または真空を用いて成膜空間２を排気することによってパージされる。このようにして、余剰の前駆体分子を取り除くことができる。パージガスは好適には前駆体ガスに対して反応性がない。第３の段階において、前駆体分子は反応物質ガス、例えば酸化剤、例えば水蒸気（Ｈ_２Ｏ）にさらされる。反応物質が、付与された前駆体分子と反応することにより、原子層、例えば酸化ハフニウム（ＨｆＯ_２）が形成される。この材料は、新世代のトランジスタにおけるゲート酸化膜として用いることができる。第４の段階において、反応空間が余剰の反応物質分子を除去するようにパージされる。

【0104】

明示されていないかもしれないが、一実施形態に従うどのような装置も、他の実施形態の装置の特徴を有しうる。

【0105】

本発明の任意選択の態様は、薄板状の基板の表面上への原子層成膜のための装置を備えるものでありえ、この装置は：導入ヘッド及び搬送システムを備え；導入ヘッドは成膜空間及びガスベアリングを備え；成膜空間は、前駆体供給部及び前駆体排出部を有して提供され；供給部及び排出部は前駆体供給部から成膜空間を介して前駆体排出部まで前駆体ガス流動を提供するように構成され；成膜空間は使用時には導入ヘッド及び基板表面によって画定され；ガスベアリングは、導入ヘッドと基板表面との間にベアリングガスを導入するように構成されたベアリングガス導入部を備え、そのためベアリングガスがガスベアリングを形成し；搬送システムは、基板が搬送される搬送平面を形成するように基板の面に沿った基板及び導入ヘッドの相対的な移動を提供し；支持部は、導入ヘッドに対向して配置され、支持部は、搬送平面内で導入ヘッドガスベアリングを均衡させるガスベアリング圧力構成を提供するように構築され、そのため基板が導入ヘッドと支持部との間のガスベアリング圧力構成によって支持されることなく保持される。装置は、成膜空間が好適には深さＤ２−Ｄ１を有するキャビティによって形成され、供給部及び排出部が終端し及び／または始まる。装置は、ガスベアリングが形成され、基板表面に垂直な方向に傾斜した形状であり、薄板状の基板の１次曲げモードを防ぐ。装置は、搬送システムが搬入領域及び搬入領域と隣接し搬送平面に対して位置合わせされた稼働領域を備え、導入ヘッドは稼働領域内に提供され、薄板状の基板は搬入領域から挿入することができ、搬入領域は、搬送平面上の、任意選択的に稼働領域に向かう方向の稼働高さを減少させるように構築される。装置は、搬入領域が搬送平面に面する勾配状の壁部を備える。装置は、搬入領域が壁部を有し、特に頂部壁部を有し、稼働高さを設定するために可動である。装置はさらに搬出領域を備える。装置は、導入ヘッドが搬送平面に向かう方向に及び搬送平面から離れる方向に可動である。導入ヘッドを含む装置を用いる基板表面上の原子層成膜の方法は、導入ヘッドが前駆体供給部及び、ベアリングガス導入部を有して提供されるガスベアリングを有して提供される成膜空間を備え、本方法は、次の各段階を備える。ａ）成膜空間内に前駆体供給部から前駆体ガスを供給して基板表面に接触させる段階；ｂ）導入ヘッドと基板表面との間にベアリングガスを導入し、そのためベアリングガスがガスベアリングを形成する段階；ｃ）基板表面の面内で成膜空間と基板との間に相対的な移動を確立する段階；ｄ）搬送平面で導入ヘッドガスベアリングを均衡させるガスベアリング圧力構成を提供して基板を導入ヘッドと支持部との間のガスベアリング圧力構成によって支持なしに保持する段階。本方法は、装置が反応空間を備え、基板表面の少なくとも一部の上に前駆体ガスを付与した後に反応空間内に反応物質ガス、プラズマ、レーザー誘起放射及び紫外線放射の少なくとも１つを提供して前駆体物質を反応物質ガスと反応させて、基板表面の少なくとも一部の上に原子層を得る段階を備える。本方法はさらに：ガスベアリング圧力及び搬送平面に沿ったガス流動を提供し、ガス流動システムの制御に関して基板を選択的に移動させることを提供するように構成されたガス流動を提供する段階；基板の存在に応じてガス流動を切り替え、それによって基板端部が排出部を通過するときに排出部がオフにされて基板から離れる流動を提供する段階を備える。

【0106】

本発明は本明細書に記載されたいかなる実施形態にも限定されず、当業者の範囲内で、添付された特許請求の範囲に含まれると考えられうる変形が可能である。例えば、本発明はまた複数の装置及び複数の装置を使用する原子層成膜の方法に関する。

【0107】

図１０は、複数の装置７２．ｉ．ｊ（ｉ＝１，．．．Ｎ）及び（ｊ＝１，．．．Ｎ）の概略図を示している。この例において、Ｎは５に等しくｊは３に等しい。しかしながら、他の例においてＮは５よりも小さくまたは５以降であることができ、及び／またはＭは３よりも小さくまたは大きいことができる。複数の装置は、直列に連結されうる。例えば、装置７２．１．１、７２．１．２及び７２．１．３は直列に連結される。直列に連結される装置は、１つの及び同一の基板９の上に１つ以上のＡＬＤ層を成膜するために用いられうる。図１０から、複数の装置はまた並列に連結されうることも明らかでありうる。例えば、装置７２．１．１、７２．２．１、７２．３．１、７２．４．１及び７２．５．１は図１０において並列に連結される。全ての運動の反転は等しく本質的に開示され、本発明の範囲内にあると考えられる。

【0108】

多数の実施形態が、成膜空間が基板表面に対して成膜空間高さＤ２を画定し；ガスベアリングが、本発明を実施する目的のために基板に対して成膜空間高さＤ２よりも小さな空隙間隔Ｄ１を画定することを示しているが、当業者であれば、ガスベアリングの間隔と成膜空間の正確な相対的寸法は重要ではないことを理解するであろう。本発明はどのような好適な導入ヘッドについてもそれに隣接する搬送システムと共に実行可能である。導入ヘッド、特に変化する成膜空間の小さな間隙のために心出し剛性が提供できないまたは困難であるヘッドは、これが可能である駆動部に隣接して保持することができ、駆動部においては、反応段階の一つが実行される。このことにより、往復移動の場合において少なくとも１回または２回で、処理サイクルごとの成膜の回数が増加しうる。特定の実施形態において、心出しエアベアリングは、駆動部の反応物質供給部の側部に、相対移動の方向に沿って延設する。「好適には」、「特に」、「典型的には」などのような表現の使用には、発明を限定するための意図はない。限定されていない記載である「１つの」は、複数を除外しない。例えば、本発明に従う実施形態における装置は、複数の導入ヘッドを有して提供されうる。さらに、「相対運動」及び「相対移動」の用語は、区別しないで用いられることが明らかでありうる。開示された実施形態の態様は、好適には他の実施形態と連結されうるものであり、開示されていると考えられる。特にまたは明示的に記載されず主張されない特徴が、本発明に従う構造に、本発明の範囲から逸脱することなく追加的に含まれうる。

【符号の説明】

【0109】

１ 導入ヘッド
２ 成膜空間
３ 成膜空間
４ 前駆体供給部
４０ 反応物質供給部
５ 基板表面
６ 前駆体排出部
７ ガスベアリング
８ ベアリングガス導入部
９ 基板
１０ 支持部
１１ 流動制限表面
１３ 圧力制御部
１５ 搬入領域
１６ 稼働領域
１７ 搬出領域
１８ 駆動部
１８Ａ 第１の駆動部
１８Ｂ 第２の駆動部
１８．１、１８．２ 壁部
１９ 壁部
１９Ａ 頂部壁部
１９Ｂ 底部壁部
２９ キャビティ
３０ 前駆体排出部
３１ 処理領域
３２ 受容要素
３４、３４Ａ、３４Ｂ 駆動ポケット
３６ ガス流動の方向
４２ 可動ピン
４８Ａ、４８Ｂ 心出しエアベアリング
４９Ａ、４９Ｂ 基板の側面
６０ 排出部
６２．ｉ 圧力解放切欠き部
６４ ベアリング圧力構成部
７２．ｉ．ｊ 装置
９０ 基板端部
９１ 基板側部
１８１ 吸入部
１８２ 放出部
１８３ ガス流動
１８５ 制限部
５６０ 心出しエアベアリング
５６１ 心出しベアリングガス供給部
５６２ 凹部空間

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図7D】

【図7E】

【図7F】

【図7G】

【図7H】

【図8A】

【図8B】

【図8C】

【図9A】

【図9B】

【図9C】

【図10】