特表 2022-541372 基板処理方法及び基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-09-26

(54)【発明の名称】基板処理方法及び基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/455 20060101AFI20220915BHJP

【ＦＩ】

C23C16/455

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2021571499

(86)(22)【出願日】2019-06-06

(85)【翻訳文提出日】2022-01-07

(86)【国際出願番号】 FI2019050434

(87)【国際公開番号】W WO2020245493

(87)【国際公開日】2020-12-10

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】510275024

【氏名又は名称】ピコサン オーワイ

【氏名又は名称原語表記】ＰＩＣＯＳＵＮ ＯＹ

【住所又は居所原語表記】Ｔｉｅｔｏｔｉｅ ３， ＦＩ－０２１５０ Ｅｓｐｏｏ， Ｆｉｎｌａｎｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100127188

【弁理士】

【氏名又は名称】川守田 光紀

(72)【発明者】

【氏名】コスタモ ユハナ

(72)【発明者】

【氏名】プダス マルコ

(72)【発明者】

【氏名】マリネン ティモ

【テーマコード（参考）】

4K030

【Ｆターム（参考）】

4K030EA06

4K030EA08

4K030KA02

4K030KA12

(57)【要約】

基板処理方法及び基板処理装置（１００）であって、鉛直流型反応室（１３０）と；前記反応室の水平方向中央部に位置するフローガイド（１１０，３１０）及び基板支持部（１２０，２２０）と；を備え、前記基板支持部は前記フローガイドの下に位置し、前記フローガイドは、前記フローガイドの上方からの鉛直流（１１５，３１５）が前記基板支持部へと下方に向かう途中に前記フローガイドを回り込むようにさせる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板処理装置であって、
鉛直流型反応室と；
前記反応室の水平方向中央部に位置するフローガイド及び基板支持部と；
を備え、
前記基板支持部は前記フローガイドの下に位置し、
前記フローガイドは、前記フローガイドの上方からの鉛直流が前記基板支持部へと下方に向かう途中に前記フローガイドを回り込むようにさせる、
装置。

【請求項2】

前記反応室内で、少なくとも１回向きを変える湾曲した流路を提供する、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記反応室内で複数の方向転換部を有する湾曲した流路であって、各方向転換部において広くなっている流路を提供する、請求項１又は２に記載の装置。

【請求項4】

前記反応室の側部に少なくとも１つの更なるフローガイドを有する、請求項１から３のいずれかに記載の装置。

【請求項5】

最上部のフローガイドよりも高い位置に複数のプロセスケミカル入口を有する、請求項１から４のいずれかに記載の装置。

【請求項6】

前記フローガイドが吊り下がる反応室蓋を備える、請求項１から５のいずれかに記載の装置。

【請求項7】

前記反応室蓋の中央部に下方に突出する凸部を有する、請求項６に記載の装置。

【請求項8】

前記フローガイドは板状の部品であるか、円錐形状を有する、請求項１から７のいずれかに記載の装置。

【請求項9】

前記反応室にガスを噴射するための開口部を有する反応室蓋を備える、請求項１から８のいずれかに記載の装置。

【請求項10】

水平方向中央部に位置する逆さまに向いた円錐であって前記開口部を有する円錐を前記反応室蓋に備える、請求項９に記載の装置。

【請求項11】

前記反応室蓋から前記フローガイドへの流路を備え、該流路は前記反応室蓋の内部から前記フローガイドの内部への流体接続を提供する、請求項１０に記載の装置。

【請求項12】

前記フローガイドは該フローガイド内部から前記反応室へガスを噴射するための開口部を有する、請求項１から１１のいずれかに記載の装置。

【請求項13】

前記反応室は前記フローガイドの上側に、別のフローガイドとしての役割を果たす上部リングを備える、請求項１から１２のいずれかに記載の装置。

【請求項14】

前記反応室は前記フローガイドの下側に、別のフローガイドとしての役割を果たす下部リングを備える、請求項１から１３のいずれかに記載の装置。

【請求項15】

前記フローガイドは、前記上部リングと前記フローガイドとの間、及び前記フローガイドと前記下部リングとの間を進行する湾曲した流路を強要する、請求項１３又は１４に記載の装置。

【請求項16】

前記フローガイドは回転対称な部品である、請求項１から７のいずれかに記載の装置。

【請求項17】

前記フローガイドの回転対称軸は、前記反応室の回転軸に揃えられている、請求項１６に記載の装置。

【請求項18】

基板処理装置の動作方法であって、
鉛直流型反応室を提供することを含み、前記鉛直流型反応室は、その水平方向中央部にフローガイド及び基板支持部を有し、前記基板支持部は前記フローガイドの下に位置し、
前記フローガイドは、前記フローガイドの上方からの鉛直流が前記基板支持部へと下方に向かう途中に前記フローガイドを回り込むようにさせる、
方法。

【請求項19】

請求項１８に記載の方法であって、
前記反応室内で、少なくとも１回向きを変える湾曲した流路を提供することを含む、方法。

【請求項20】

請求項１８又は１９に記載の方法であって、
前記反応室内で複数の方向転換部を有する湾曲した流路であって、各方向転換部において広くなっている流路を提供することを含む、方法。

【請求項21】

請求項１８から２０のいずれかに記載の方法であって、
前記フローガイド内部から前記反応室へガスを噴射することを含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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】

【0002】

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。

【0003】

様々な基板処理装置で様々な化学物質が反応室に供給されている。基板上の連続的な化学処理のために、様々なプロセスケミカルのパルスが適切な形で制御されることが重要である。プロセスの品質を維持するために、前に供給されたケミカルの生じうるテールはできるだけ効果的に除去される必要がある。

【摘要】

【0004】

本発明のある実施形態の目的は、反応性化学物質の生じうるテールがプロセスの品質を毀損することを防ぐ方法及び装置を提供することである。

【0005】

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、
鉛直流型反応室と；
前記反応室の水平方向中央部に位置するフローガイド及び基板支持部と；
を備え、前記基板支持部は前記フローガイドの下に位置し、
前記フローガイドは、前記フローガイドの上方からの鉛直流が前記基板支持部へと下方に向かう途中に前記フローガイドを回り込むようにさせる。

【0006】

実施形態によっては、前記回り込むことは、流れが前記フローガイド内を通過しないように、前記フローガイドを通過するように仕向けることを意味する。すなわち、前記流れが回り道をするように仕向けることを意味する。

【0007】

実施形態によっては、前記装置は、反応室内で、少なくとも１回方向転換する湾曲した流路を提供する。

【0008】

実施形態によっては、前記方向転換は、前記フローガイドによって生じさせられる方向転換であり、前記基板支持部の上流で生じる方向転換である。

【0009】

実施形態によっては、前記装置は、反応室内で複数回の方向転換を有する湾曲した流路を提供する。各方向転換において流路は広くなっている。

【0010】

実施形態によっては、前記装置は反応室の側部に少なくとも１つの更なるフローガイドを有する。

【0011】

実施形態によっては、前記湾曲した流路は前記フローガイドと前記少なくとも１つの更なるフローガイドとの間を進む。

【0012】

実施形態によっては、前記側部とは、前記反応室の側壁に近い境界部又は側壁域を意味する。

【0013】

実施形態によっては、前記装置は、最上部のフローガイドよりも高い位置に複数のプロセスケミカル入口を有する。実施形態によっては、前記装置は、最上部のフローガイドよりも高い位置に少なくとも１つのプロセスケミカル入口を有する。実施形態によっては、前記装置は、反応室の側壁の、最上部のフローガイドよりも高い位置に、少なくとも１つのプロセスケミカル入口又は複数のプロセスケミカル入口を有する。又は、前記入口のためのフィードスルーが前記側壁に設けられる。

【0014】

実施形態によっては、前記装置はフローガイドを有する反応室蓋を備え、前記フローガイドは前記反応室蓋から吊り下げられる。

【0015】

実施形態によっては、前記装置は前記反応室蓋の（水平方向）中央部に下方に突出する凸部を有する。

【0016】

実施形態によっては、前記下方に突出する凸部は回転対称な凸部である。実施形態によっては、前記回転対称な凸部は円錐形である。

【0017】

実施形態によっては、前記フローガイドは板状の部品であるか、円錐状の形状を有する。

【0018】

実施形態によっては、前記装置は、前記反応室にガスを噴射するための開口部を有する反応室蓋を備える。実施形態によっては、前記ガスは不活性ガスである。実施形態によっては、前記ガスはガス状のプロセスケミカルである。実施形態によっては、前記プロセスケミカルは反応性化学物質である。

【0019】

実施形態によっては、前記装置は、水平方向中央部に位置する逆さまに向いた円錐であって前記開口部を有する円錐を前記反応室蓋に備える。

【0020】

実施形態によっては、前記反応室蓋からのガス流は前記湾曲した流路をサポートする。

【0021】

実施形態によっては、前記装置は前記反応室蓋から前記フローガイドへの流路を備え、該流路は前記反応室蓋の内部から前記フローガイドの内部への流体接続を提供する。

【0022】

実施形態によっては、前記フローガイドは該フローガイド内部から前記反応室へガスを噴射するための開口部を有する。

【0023】

実施形態によっては、前記ガスの流路は徐々に広がっている。実施形態によっては、前記徐々に広がる流路は蓋の形状及び／又はフローガイドの形状及び／又はフローガイドの向き（即ちフローガイドが配される角度）によって実現される。

【0024】

実施形態によっては、前記フローガイドは前記基板支持部に向けてガスを噴射するための開口部を有する。実施形態によっては、前記フローガイドは前記基板支持部以外の方向に向けてガスを噴射するための開口部を有する。例えば、下部に部品が何もない方向へ向けてガスを噴射するための開口部を有する。

【0025】

実施形態によっては、前記反応室は前記フローガイドの上側に、別のフローガイドとしての役割を果たす上部リングを備える。

【0026】

実施形態によっては、前記反応室は前記フローガイドの下側に、別のフローガイドとしての役割を果たす下部リングを備える。

【0027】

実施形態によっては、これまで説明した複数のフローガイドは、前記上部リングと前記フローガイドとの間、及び前記フローガイドと前記下部リングとの間を進行する湾曲した流路を強要する。

【0028】

実施形態によっては、前記フローガイドは回転対称の部品である。

【0029】

実施形態によっては、前記フローガイドの回転対称軸は、前記反応室の回転軸に揃えられている。

【0030】

実施形態によっては、前記複数のフローガイドの間のギャップの少なくとも１つは、放電又はプラズマを生成するようにされる。

【0031】

本発明の第２の例示的態様によれば、次のような方法が提供される。この方法は、基板処理装置の動作方法であって、
鉛直流型反応室を提供することを含み、前記鉛直流型反応室は、その水平方向中央部にフローガイド及び基板支持部を有し、前記基板支持部は前記フローガイドの下に位置し、
前記フローガイドは、前記フローガイドの上方からの鉛直流が前記基板支持部へと下方に向かう途中に前記フローガイドを回り込むようにさせる。

【0032】

実施形態によっては、前記方法は、前記反応室内で、少なくとも１回向きを変える湾曲した流路を提供することを含む。

【0033】

実施形態によっては、前記湾曲した流路は２つの方向転換部を有する。実施形態によっては、前記湾曲した流路は３つの方向転換部を有する。

【0034】

実施形態によっては、前記方法は、前記反応室内で複数回の方向転換を有する湾曲した流路を提供することを含む。各方向転換において流路は広くなっている。

【0035】

実施形態によっては、前記方法は、前記フローガイド内部から前記反応室へガスを噴射することを含む。

【0036】

本発明の第３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。

【0037】

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。

【図面の簡単な説明】

【0038】

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。

【図1】ある実施形態に従う、１つの基板処理のための装置の断面図を示す。

【図2】ある実施形態に従う、一括処理のための装置の断面図を示す。

【図3】別の実施形態に従う装置を示す。

【図4】図３の装置のあるディテールを示す。

【図5】図１，２の装置のあるディテールを示す。

【図6】ある実施形態に従う代替構成を示す。

【詳細説明】

【0039】

以下の記述において、原子層堆積（ＡＬＤ）技術は一例として用いられる。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。

【0040】

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。

【0041】

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。 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。

【0042】

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。

【0043】

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）、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）。

【0044】

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。又は、光アシスト型ＡＬＤ（ｐｈｏｔｏｎ－ｅｎｈａｎｃｅｄ ＡＬＤ）のように、例えばＵＶ（紫外線）への暴露のために、パルスは異なってもよい。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。

【0045】

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。

【0046】

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を有する。反応室１３０は少なくとも１つのケミカル入口、好ましくは複数のケミカル入口１２５と、蓋１４５とを有する。実施形態によっては蓋１４５は着脱可能であり、実施形態によっては反応室１３０は下降することが可能であり、又は反応室１３０の横側にドアが形成されてもよい。実施形態によっては、蓋１４５は、基板１０１を基板支持部１２０に装填するために上昇させられることができる。基板支持部１２０は水平方向において（又は全ての水平方向において）中央に位置する。基板支持部１２０は蓋１４５から吊り下げられてもよい。

【0047】

反応室１３０は、底部が丸みを帯びた円筒（シリンダー）であってもよい。水平方向の断面は一般に円形である。シリンダーは着脱可能な蓋１４５で頂部から密封される。

【0048】

反応室１３０は鉛直流型反応室である。鉛直流型との語句は、反応室１３０内のガス流は概して頂部から底部へと流れることを意味している。ケミカル入口１２５は反応室１３０の上部において、例えば側壁に位置する。反応室から排気ライン（又はフォアライン１５０）への出口は反応室１３０の底部に設けられる。実施形態によっては、排気部は基板の横側から、基板直下のルート以外の経路で、横向き又は下向きに設けられる。

【0049】

実施形態によっては、反応室１３０は少なくとも１つのフローガイドを有する。これは蓋の下側に位置する。フローガイドは蓋１４５に取り付けられてもよく、又は基板支持部１２０の上方で反応室１３０の壁に取り付けられてもよい。

【0050】

実施形態によっては、図１に示されるように、反応室１３０は少なくとも１つのフローガイド１１０を備える。フローガイド１１０は基板支持部１２０の上方で、反応室１３０の水平方向中央部に位置する。フローガイド１１０は蓋１４５に取り付けられ、蓋１４５と共に縦方向に移動してもよい。図１に示されるフローガイド１１０は板状の部品である。この部品は回転対称な部品でもよい。例えば円盤状であってもよい。フローガイド１１０はガスタイトであってもよい。その意味は、ガスを通さないということである。その代わりにフローガイド１１０は鉛直流が基板支持部１２０へ向けて下降する途中でフローガイド１１０を回り込まねばならないようにさせる。図１に示される実施形態では、フローガイド１１０は、ガス流が、フローガイド１１０の端部と反応室１３０の側壁との間に形成された横側ルートを通ってフローガイド１１０を通過するように仕向けている。

【0051】

図１の装置は別のフローガイドも有している。特に装置１００は、反応室１３０の円筒状側壁の内面のそれぞれ異なる高さに配される２つのリング状部品を有する。反応室１３０には、フローガイド１１０より高い位置に配される上部リング１１１と、フローガイド１１０より低い位置に配される下部リング１１２とが設けられる。

【0052】

これらのフローガイドは少なくとも１つのカーブを有する湾曲流路１１５を実現する。図１の実施形態では、プロセスケミカルは、反応室１３０の少なくとも１つの側部から入口１２５を通じて水平方向に反応室１３０内に供給される。入口１２５の縦方向の高さは上部リング１１１より上である。従って、ケミカルの流路１１５は初め上部リング１１１に沿って又は上部リング１１１上を反応室１３０の水平方向中央部へ向かっている。そして流路１１５はフローガイド１１０の上部で向きを変え、上部リング１１１とフローガイド１１０との間に形成されたギャップへと進む。従って流路は反応室１３０の側壁へと向かう。フローガイド１１０の高さ位置を通過すると、流路は再び向きを変え、フローガイド１１０と下部リング１１２との間に形成されたギャップへと向かう。従って、流路は再び反応室１３０の水平方向中央部へ向き、基板支持部１２０の上方の空間へと進む。

【0053】

フローガイド１１０を説明されたように回り込んだ後、反応性ケミカルは、基板支持部１２０に支持された基板１０１の表面と反応する。反応残留物及び残ったプロセスケミカルの流路は、基板支持部１２０の端部から排気ライン１５０へと下向きに進む。

【0054】

別のプロセスケミカルのパルスが開始されると、フローガイドの表面は、前のプロセスケミカルのテール（最後の部分）を消費する表面としての役割を果たす。それによってプロセスの品質を改善する。例えば、２つのプロセスケミカルが存在することによって生成されうる粒子の数を減らすことによって、プロセスの品質を改善する。

【0055】

上述のように、部品１１０，１１１，１１２は全てフローガイドとして機能する。実施形態によっては部品１１０及び１１２は省略される。その場合、リング状フローガイド１１１のみが使用される。そのような実施形態では、（また他の実施形態においても、）横向きの入口１２５に加えて又は追加して、プロセスガス又は不活性ガスは蓋１４５に設けられる入口から鉛直流として供給されてもよい。そのような実施形態では、蓋１４５は、反応室１３０にガスを供給又は噴出するための流路及び開口部を有する。

【0056】

図２は、ある実施形態に従う、一括処理のための装置の断面図を示す。図２に示される装置は、その構成及び動作に関して図１に示される装置に一致する。このため、図１に関して説明した事項は繰り返さず、異なる点についてのみ説明する。

【0057】

相違点は基板支持部、基板の数、基板の向き、及び流路にある。

【0058】

基板支持部１２０が水平方向に向いた基板１０１を支持するのに対して、図２の実施形態の基板支持部２２０は、縦方向に向いた一束の基板２０１のための場所を有する。プロセスケミカルの流路２１５は、フローガイド１１０と下部リング１１２との間に形成されたギャップに入った後は、鉛直方向に向いた基板２０１の間を通過する。基板支持部２２０は底部が通れるようになっている。従って流路は、基板支持部２２０をその端部で回避する必要なしに、排気ライン１５０へ向かって基板表面を下降する。その他の事項については、図１に示した実施形態について前述した事項を参照されたい。

【0059】

反応室１３０は、底部が丸みを帯びた形状以外の形状であってもよい。例えば、基板の束の収容に便利なように、長方形や正方形であってもよい。底部が矩形の反応室の蓋も矩形であってもよい。又は、底部の形状から適切に移行した如何なる形状であってもよい。底部及び蓋部についてここで説明した事項は、本明細書で説明する他の実施形態についても適用可能である。

【0060】

図３は、別の実施形態に従う装置３００を示している。この装置は、蓋３４５及びフローガイド３１０が、図１や２に関連して説明した蓋１４５及びフローガイド１１０と異なっている。装置３００は反応室１３０を有する。反応室１３０は少なくとも１つのケミカル（プロセスケミカル）入口、好ましくは複数のケミカル入口１２５と、着脱可能な蓋３４５とを有する。蓋３４５は、基板１０１を基板支持部１２０上に装填するために上昇させられることができる。（しかし、図１に関連して説明したように、全ての実施形態において蓋が着脱可能でなくてもよい。）基板支持部１２０は水平方向において（又は全ての水平方向において）中央に位置する。基板支持部１２０は蓋３４５から吊り下げられてもよい。

【0061】

反応室１３０は、底部が丸みを帯びた円筒（シリンダー）であってもよい。反応室１３０の水平方向の断面は一般に円形である。しかし実施形態によっては、反応室は他の形状・他の断面を有するものであってもよい。反応室１３０は着脱可能な蓋３４５によって頂部から密封される。なお、蓋３４５の形状は、反応室１３０の形状に適合するような如何なる形状であってもよい。

【0062】

反応室１３０は鉛直流型反応室である。これは、反応室１３０内のガス流は概して頂部から底部へと流れることを意味している。ケミカル入口１２５は反応室１３０の上部において、例えば側壁に位置する。反応室から排気ライン（又はフォアライン１５０）への出口は反応室１３０の底部に設けられる。代替的に又は追加的に、実施形態によっては、ケミカル入口は、蓋３４５内の図示されない空洞を通じて実装されてもよい。

【0063】

反応室１３０は少なくとも１つのフローガイド３１０を備える。フローガイド３１０は基板支持部１２０の上方で、反応室１３０の水平方向中央部に位置する。フローガイド３１０は蓋３４５に取り付けられてもよく、蓋３４５の一部であってもよい。また蓋３４５と共に縦方向に移動してもよい。図３に示されるフローガイド３１０（又は蓋とフローガイドの組み合わせ）は、板状の部品１１０に比べて、複雑な形状を有する点で異なる。蓋３４５は、蓋３４５の中央部に下方に突出する円錐状凸部３５１を有する。図３に示される蓋３４５の底面は、円錐状凸部３５１を囲む領域に凹部３５２を有する。円錐状凸部３５１は逆さまに向いた円錐台の形状を有していてもよい。フローガイド３１０は二重円錐形又はダイヤモンド型（又は断面がダイヤモンド型）の形状を有すると共に、ディスク状の伸展部３３３を有する。伸展部３３３は、上方に向いた円錐台３３１が逆向き円錐３３２に出会う基部から横方向に延びている。フローガイド３１０は、蓋３４５の円錐状凸部３５１に、上部円錐３３１の上部で接続している。

【0064】

フローガイド３１０は回転対称の部品であってもよい。フローガイド３１０はガスタイトであってもよい。その意味は、自身の内部にガスを通さないということである。その代わりにフローガイド３１０は鉛直流が基板支持部１２０へ向けて下降する途中でフローガイド３１０を回り込まねばならないようにさせる。図３に示される実施形態では、フローガイド３１０は、ガス流が、ディスク状伸展部３３３の端部と反応室１３０の側壁との間に形成された横側ルートを通ってフローガイド１１０を通過するように仕向けている。

【0065】

図３の装置は更に、図１や２に示されたフローガイドを有する。従って装置３００は、反応室１３０の円筒状側壁の内面のそれぞれ異なる高さに配される２つのリング状部品を有する。反応室１３０には、ディスク状伸展部３３３より高い位置に配される上部リング１１１と、ディスク状伸展部３３３より低い位置に配される下部リング１１２とが設けられる。

【0066】

これらのフローガイドは少なくとも１つのカーブを有する湾曲流路３１５を実現する。図３の実施形態では、プロセスケミカルは、反応室１３０の少なくとも１つの側部から入口１２５を通じて水平方向に反応室１３０内に供給される。入口１２５の縦方向の高さは上部リング１１１より上である。従って、ケミカルの流路３１５は初め上部リング１１１に沿って又は上部リング１１１上を反応室１３０の水平方向中央部へ向かっている。そして流路３１５はディスク状伸展部３３３の上部で向きを変え、上部リング１１１とディスク状伸展部３３３との間に形成されたギャップへと進む。従って流路は反応室１３０の側壁へと向かう。ディスク状伸展部３３３の高さ位置を通過すると、流路は再び向きを変え、ディスク状伸展部３３３と下部リング１１２との間に形成されたギャップへと向かう。従って、流路は再び反応室１３０の水平方向中央部へ向き、基板支持部１２０の上方の空間へと進む。

【0067】

部品３１０を説明されたように回り込んだ後、反応性ケミカルは、基板支持部１２０に支持された基板１０１の表面と反応する。反応残留物及び残ったプロセスケミカルの流路は、基板支持部１２０の端部から排気ライン１５０へと下向きに進む。

【0068】

別のプロセスケミカルのパルスが開始されると、フローガイドの表面は、前のプロセスケミカルのテールを消費する表面としての役割を果たす。それによってプロセスの品質を改善する。

【0069】

図４は、図３に描かれる部品の拡大図である。特に図４には、ある実施形態の蓋３４５が流路４６１を有することが示されている。流路４６１は例えば蓋３４５内に加工されてもよい。流路４６１は開口部を有し、当該開口部を通じて不活性ガスが反応室１３０に噴射される。実施形態によっては、不活性ガスは、流路３１５が通る空間に噴射される。言い換えれば、不活性ガスはプロセスケミカルの流れの中に噴射される。上記開口部から噴射される不活性ガス（流）は、プロセスサイクルの所望のフェーズに同期するよう時間的に調整されることができる。処理条件によっては、例えば乱流のために、不十分なパージが生じやすい空間からある。不活性ガス流は、そのような空間から残留ガスを除去する。

【0070】

実施形態によっては、不活性ガスは蓋３４５から噴射される。追加的に又は代替的に、不活性ガスはフローガイド３１０から噴射される。矢印１は、蓋３４５の円錐状凸部３５１から噴射される不活性ガスを示している。従って実施形態によっては、不活性ガスは蓋３４５から、蓋３４５と部分３１０によって挟まれた空間へと噴射される。

【0071】

実施形態によっては、少なくとも１つの流路４６１はフローガイド３１０内の空間に接続する。矢印２は、フローガイド３１０（実施形態によっては部品３３１）から、蓋３４５と部品３１０とで挟まれた空間内へと噴射される不活性ガスを示している。また矢印３は、フローガイド３１０（実施形態によっては部品３３２）から、部品３１０と基板支持部１２０とで挟まれた空間内へと噴射される不活性ガスを示している。

【0072】

蓋が上昇するようにされた実施形態では、流路４６１は蓋片４５５から延びてきている。部品３４５と４５５の間のインターフェースは、金属面アタッチメントに対する金属面によって実装されてもよい。実施形態によっては、これらの間に別個のシール部品が配されてもよい。

【0073】

図５は、図１に描かれるタイプの反応室の部分の拡大図である。前述のフローガイドが蓋に取り付けられてもよい。図５は、蓋アタッチメント５７１によって蓋１４５に取り付けられた上部リング１１１及び下部リング１１２を示している。また図５は、蓋アタッチメント５７２によって蓋１４５に取り付けられたフローガイド１１０及び基板支持部１２０を示している。蓋アタッチメントは棒又は同様のものによって実装されてもよい。

【0074】

図５は更に、図４の流路４６１と同様に蓋内に設けられた流路５６１を示している。蓋１４５は、反応室１３０内へ不活性ガスを噴射する開口部を備える流路５６１を有する。その様子が矢印４で示されている。実施形態によっては、不活性ガスは蓋１４５から横方向に中央領域に、蓋１４５と部分１１０によって挟まれた空間へと噴射される。上記開口部から噴射される不活性ガス（流）は、プロセスサイクルの所望のフェーズに同期するよう時間的に調整されることができる。処理条件によっては、例えば乱流のために、不十分なパージが生じやすい空間からある。不活性ガス流は、そのような空間から残留ガスを除去する。流れ４は、プロセスガス（プロセスケミカル）流と時間的にバランスすることができる。

【0075】

図１から５を参照して、ある例示的実施形態を説明してきた。次に、更なる代替的実装例を羅列する。
・ 基板支持部１２０は、基板１枚ではなく、水平方向に向けられた複数の基板を支持してもよい。
・ 流路４６１や流路５６１に代えて又は加えて、不活性ガスの噴射が、蓋１４５・３４５及び／又は上部リング１１１及び／又は下部リング１１２及び／又は部品３１０内の空洞を用いて行われるようにされてもよい。また、流路の開口部を通じて噴射されることに代えて、ガス透過面又は多孔壁として実装されうる、不活性ガスが通過して出てくるような面が用いられてもよい。
・ 図４や図５の実施例のように不活性ガスを噴射することに代えて又は加えて、反応ガスが噴射されてもよい。
・ 下向きの凸部は、図３や図４の実施例のように円錐状凸部ではなく、如何なる形状であってもよい。実施形態によっては、例えば対称的な形状でなくともよく、回転対称ではなくともよい。
・ 蓋３４５がフローガイド３１０と流体的に接続されていることに代えて、蓋３４５は部品３１０と離間していてもよく、蓋３４５の内部から部品３１０の内部への内部的な流体接続はなくてもよい。
・ フローガイド３１０がディスク状伸展部を有する二重円錐形であることに代えて、部品３１０は異なる形状であってもよい。例えば部分３３２は省略されてもよい。及び／又は、上部円錐３３１の領域は部品３１０の端部までに亘っていてもよい（このためディスク状伸展部は設けられない）。
・ フローガイド１１０やフローガイド３１０が対称的な形状であること又は回転対称性を有することに代えて、部品１１０や３１０は非対応的な形状であってもよい。例えば、ある入口から反応室に入るプロセスケミカルには異なるフロージオメトリが望ましい場合や、部品１１０や３１０の形状が反応室の断面に適合される場合に、そのような非対称性が導入されてもよい。

【0076】

図６は、上述のフローガイドが使用される代替的構成を示す。

【0077】

左上の図は、（反応室の境界部にある）上部リング１１１と、"中央"フローガイド１１０とを有する構成を描いている。下部リング１１２は省略されている。上部リング１１１は中央フローガイド１１０の高さに比べて高い位置に配されている。プロセスケミカルの供給は、上部リング１１１よりも高い位置から、側壁及び／又は蓋から行われる。

【0078】

左下の図は、（反応室の境界部にある）下部リング１１２と、"中央"フローガイド１１０とを有する構成を描いている。上部リング１１１は省略されている。下部リング１１２は中央フローガイド１１０の高さに比べて低い位置に配されている。プロセスケミカルの供給は、中央フローガイドよりも高い位置から行われる。プロセスケミカルの供給は、側壁から、及び／又は蓋から鉛直方向に、行われてもよい。

【0079】

右上の図は、上部リング１１１及び下部リング１１２、それに"中央"フローガイド１１０を有する、図１から５に描かれた構成を描いている。

【0080】

右下の図は、（反応室１３０の境界部にある）下部リング１１２と、"中央"フローガイド１１０とを有する構成を描いている。上部リング１１１は省略されている。この構成は左下の図と一致しているが、この構成は追加的に、別の中央フローガイド１１０'を有する。中央フローガイド１１０'は下部リング１１２より低い位置に配される。プロセスケミカルの供給は、上側の中央フローガイド１００よりも高い位置から行われる。プロセスケミカルの供給は、側壁から、及び／又は蓋から鉛直方向に、行われてもよい。

【0081】

図１から６に示された実施形態において、"中央"フローガイド１１０及び／又は３１０は、反応室の境界部に位置するフローガイド１１１及び／又は１１２の少なくとも１つと横方向にオーバーラップしてもよい。言い換えれば、部品１１０及び３１０の外側端は、部品１１１及び１１２の内側端よりも反応室壁に近接していてもよい。実施形態によっては、端部は部分的にのみオーバーラップする。これは例えば、円周部又は開口部が同じ形状ではなく、例えば方向によって楕円形であったりする場合であってもよい。

【0082】

（１つ若しくは複数のウェーハ又は１つ若しくは複数の基板を支持する）平板状でありうる基板支持部１２０の代わりに、基板支持部はより複雑な形状を有していてもよく、例えば、縦方向に並べられた基板又はウェーハの束のための基板カセットホルダ（２２０又は同様のもの）であってもよい。

【0083】

更に別の実施形態によっては、前述のように、使用されるフローガイドはリング状部品１１１のみにより形成される。つまり、リング状フローガイド１１１のみが使用され、他のリング状部品や中央部品は省略される。

【0084】

更に別の実施形態によっては、反応室の境界部に位置するフローガイド（リング状、１１１，１１２等）は全て省略される。そのような実施形態では、中央フローガイド（１１０等）のみが使用される。

【0085】

実施形態によっては、装置は、反応室内で、少なくとも１回向きを変える（好ましくは複数回向きを変える）湾曲した流路を提供する。実施形態によっては、向きを変える箇所で流路は広がっている。

【0086】

フローガイドの数は実施形態に依存する。実施形態によっては、反応室の境界部に３つ以上のリングが設けられる。例えば３つか、４つか、５つのリングが設けられる。実施形態によっては、中央フローガイドの数は、リングの数の±１である。

【0087】

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、プロセスケミカルのテールを消費することにより、プロセスの品質を向上させることである。更なる技術的効果の一つは、基板上の前駆体流の安定化である。更なる技術的効果の一つは、流入するガスの温度の安定化である。更なる技術的効果の一つは、基板上に追加されてしまう粒子を減らすことである。

【0088】

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。

【0089】

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。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2022-05-20

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板処理装置であって、
鉛直流型反応室と；
前記反応室の水平方向中央部に位置するフローガイド及び基板支持部と；
を備え、
前記基板支持部は前記フローガイドの下に位置し、
前記フローガイドは、前記フローガイドの上方からの鉛直流が前記基板支持部へと下方に向かう途中に前記フローガイドを回り込むようにさせる、
装置。

【請求項2】

前記反応室内で、少なくとも１回向きを変える湾曲した流路を提供する、請求項１に記載の装置。

【請求項3】

前記反応室内で複数の方向転換部を有する湾曲した流路であって、各方向転換部において広くなっている流路を提供する、請求項１に記載の装置。

【請求項4】

前記反応室の側部に少なくとも１つの更なるフローガイドを有する、請求項１から３のいずれかに記載の装置。

【請求項5】

最上部のフローガイドよりも高い位置に複数のプロセスケミカル入口を有する、請求項４に記載の装置。

【請求項6】

前記フローガイドが吊り下がる反応室蓋を備える、請求項１から３のいずれかに記載の装置。

【請求項7】

前記反応室蓋の中央部に下方に突出する凸部を有する、請求項６に記載の装置。

【請求項8】

前記フローガイドは板状の部品であるか、円錐形状を有する、請求項１から３のいずれかに記載の装置。

【請求項9】

前記反応室にガスを噴射するための開口部を有する反応室蓋を備える、請求項１から３のいずれかに記載の装置。

【請求項10】

水平方向中央部に位置する逆さまに向いた円錐であって前記開口部を有する円錐を前記反応室蓋に備える、請求項９に記載の装置。

【請求項11】

前記反応室蓋から前記フローガイドへの流路を備え、該流路は前記反応室蓋の内部から前記フローガイドの内部への流体接続を提供する、請求項９に記載の装置。

【請求項12】

前記フローガイドは該フローガイド内部から前記反応室へガスを噴射するための開口部を有する、請求項１から３のいずれかに記載の装置。

【請求項13】

前記反応室は前記フローガイドの上側に、別のフローガイドとしての役割を果たす上部リングを備える、請求項１から３のいずれかに記載の装置。

【請求項14】

前記反応室は前記フローガイドの下側に、別のフローガイドとしての役割を果たす下部リングを備える、請求項１から３のいずれかに記載の装置。

【請求項15】

前記反応室は前記フローガイドの上側に、別のフローガイドとしての役割を果たす上部リングを備え、
前記反応室は前記フローガイドの下側に、別のフローガイドとしての役割を果たす下部リングを備え、
前記フローガイドは、前記上部リングと前記フローガイドとの間、及び前記フローガイドと前記下部リングとの間を進行する湾曲した流路を強要する、
請求項１から３のいずれかに記載の装置。

【請求項16】

前記フローガイドは回転対称な部品である、請求項１から３のいずれかに記載の装置。

【請求項17】

前記フローガイドの回転対称軸は、前記反応室の回転軸に揃えられている、請求項１から３のいずれかに記載の装置。

【請求項18】

基板処理装置の動作方法であって、
鉛直流型反応室を提供することを含み、前記鉛直流型反応室は、その水平方向中央部にフローガイド及び基板支持部を有し、前記基板支持部は前記フローガイドの下に位置し、
前記フローガイドは、前記フローガイドの上方からの鉛直流が前記基板支持部へと下方に向かう途中に前記フローガイドを回り込むようにさせる、
方法。

【請求項19】

請求項１８に記載の方法であって、
前記反応室内で、少なくとも１回向きを変える湾曲した流路を提供することを含む、方法。

【請求項20】

請求項１８に記載の方法であって、
前記反応室内で複数の方向転換部を有する湾曲した流路であって、各方向転換部において広くなっている流路を提供することを含む、方法。

【請求項21】

請求項１８から２０のいずれかに記載の方法であって、
前記フローガイド内部から前記反応室へガスを噴射することを含む、方法。

【国際調査報告】