特表 2024-512676 原子層堆積装置

(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】2024-03-19

(54)【発明の名称】原子層堆積装置

(51)【国際特許分類】

   C23C 16/455 20060101AFI20240312BHJP

   C23C 16/44 20060101ALI20240312BHJP

【ＦＩ】

C23C16/455

C23C16/44 B

【審査請求】有

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023560407

(86)(22)【出願日】2022-03-29

(85)【翻訳文提出日】2023-11-28

(86)【国際出願番号】 FI2022050202

(87)【国際公開番号】W WO2022207978

(87)【国際公開日】2022-10-06

(31)【優先権主張番号】20215374

(32)【優先日】2021-03-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】FI

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】522115871

【氏名又は名称】ベネク・オサケユフティオ

【氏名又は名称原語表記】Ｂｅｎｅｑ Ｏｙ

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100132263

【弁理士】

【氏名又は名称】江間 晴彦

(74)【代理人】

【識別番号】100221501

【弁理士】

【氏名又は名称】式見 真行

(72)【発明者】

【氏名】ウェスリン，ヨハンネス

(72)【発明者】

【氏名】ソイニネン，ペッカ

(72)【発明者】

【氏名】アンデション，ヨーナス

【テーマコード（参考）】

4K030

【Ｆターム（参考）】

4K030BB12

4K030EA03

4K030EA05

4K030EA06

4K030HA01

4K030KA04

4K030KA45

(57)【要約】

本発明は、真空チャンバ内に配置される反応チャンバ（１）と、原子層堆積装置に固定して設けられ、真空チャンバの外側から反応チャンバ（１）にガスを供給するように配置される固定ガスマニホールドアセンブリ（３）とを有する原子層堆積装置に関する。反応チャンバ（１）は、真空チャンバに関して、および固定ガスマニホールドアセンブリ（３）に関して移動可能に配置される可動反応チャンバである。原子層堆積装置は、可動反応チャンバ（１）と固定ガスマニホールドアセンブリ（３）とを連結する接続機構（４）をさらに備える。接続機構（４）は、固定ガスマニホールドアセンブリ（３）を囲む可撓性外側フランジアセンブリ（５）と、反応チャンバ（１）の第２接続面（１１）と接続する第１接続面（６）とを備える。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

原子層堆積装置であって、
原子層堆積装置が真空チャンバ内に配置される反応チャンバ（１）と、原子層堆積装置に固定して設けられ、真空チャンバの外側から反応チャンバ（１）にガスを供給するように配置される固定ガスマニホールドアセンブリ（３）とを有し、
反応チャンバ（１）は、真空チャンバに関して、および固定ガスマニホールドアセンブリ（３）に関して移動可能に配置される可動反応チャンバ（１）であり、
原子層堆積装置は、
可動反応チャンバ（１）を固定ガスマニホールドアセンブリ（３）に連結させる接続機構（４）
をさらに備え、
接続機構（４）は、
－固定ガスマニホールドアセンブリ（３）を囲む可撓性外側フランジアセンブリ（５）、および
－反応チャンバ（１）の第２接続面（１１）と接続する第１接続面（６）
を備えることを特徴とする、原子層堆積装置。

【請求項2】

可撓性外側フランジアセンブリ（５）および固定ガスマニホールドアセンブリ（３）が可撓性外側フランジアセンブリ（５）と固定ガスマニホールドアセンブリ（３）との間にガスチャネル（７）を形成する同軸クリアランスを有するように、可撓性外側フランジアセンブリ（５）は、固定ガスマニホールドアセンブリ（３）の周囲に同軸に配置されることを特徴とする、請求項１に記載の原子層堆積装置。

【請求項3】

可撓性外側フランジアセンブリ（５）が、
第１接続面（６）を有する第１接続部（５１）、
固定ガスマニホールドアセンブリ（３）に取り付けられる第２接続部（５２）、および
第１接続部（５１）が第２接続部（５２）に対して移動可能であるように、第１接続部（５１）と第２接続部（５２）とを共に接続する可撓性接続部（５３）
を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の原子層堆積装置。

【請求項4】

可撓性接続部（５３）が、第１接続面（６）に対して垂直方向の移動を供するように配置されるか；または
可撓性接続部（５３）が、第１接続面（６）に対して傾斜方向の移動を供するように配置されるか；または
可撓性接続部（５３）が、第１接続面（６）に対して垂直方向の移動および傾斜方向の移動を供するように配置される
ことを特徴とする、請求項３に記載の原子層堆積装置。

【請求項5】

可撓性接続部（５３）が、
第１接続部（５１）と第２接続部（５２）とを接続し、固定ガスマニホールドアセンブリ（３）を囲む膨張部材（５３ａ）
を備え、
膨張部材（５３ａ）は、第１接続部（５１）と第２接続部（５２）との間に延在し、固定ガスマニホールドアセンブリ（３）の周囲に共に気密壁を形成する
ことを特徴とする、請求項３に記載の原子層堆積装置。

【請求項6】

膨張部材（５３ａ）がベロー構造であることを特徴とする、請求項５に記載の原子層堆積装置。

【請求項7】

可撓性接続部（５３）が、
第１接続部（５１）と第２接続部（５２）とを接続し、膨張部材（５３）と分離される可撓性部分（５３ｂ）
をさらに備え、
可撓性部分（５３ｂ）は、可撓性外側フランジアセンブリ（５）の第１接続面（６）と反応チャンバ（１）の第２接続面（１１）との間の接触を密に保つため、前記接触に応じて膨張収縮するように配置される
ことを特徴とする、請求項５または６に記載の原子層堆積装置。

【請求項8】

可撓性部分（５３ｂ）が、第１接続面と第２接続面（５２）との間に延在する予荷重ばねを備えることを特徴とする、請求項７に記載の原子層堆積装置。

【請求項9】

可撓性部分（５３ｂ）が、第１接続面（６）に対して垂直方向の移動を供するように配置されるか；または
可撓性部分（５３ｂ）が、第１接続面（６）に対して傾斜方向の移動を供するように配置されるか；または
可撓性部分（５３ｂ）が、第１接続面（６）に対して垂直方向の移動および傾斜方向の移動を供するように配置される
ことを特徴とする、請求項７または８に記載の原子層堆積装置。

【請求項10】

固定ガスマニホールドアセンブリ（３）が、ハウジング構造体内にて、ガスユニットからハウジング構造体の端面に延在する剛性ガスパイプを囲むハウジング構造体を備えることを特徴とする、請求項１～９のいずれかに記載の原子層堆積装置。

【請求項11】

真空チャンバおよび固定ガスマニホールドアセンブリ（３）が共に固定され、
固定ガスマニホールドアセンブリ（３）は、真空チャンバの外側から、真空チャンバの壁を通って真空チャンバ内にまで延びるように配置され、
接続機構（４）は真空チャンバ内に設けられる
ことを特徴とする、請求項１～１０のいずれかに記載の原子層堆積装置。

【請求項12】

原子層堆積装置が、原子層堆積装置に固定して設けられる複数の固定ガスマニホールドアセンブリ（３）を備え、
第１固定ガスマニホールドアセンブリ（３）が、真空チャンバの外側から反応チャンバ（１）にガスを供給するように配置され、
第２固定ガスマニホールドアセンブリ（３）が、反応チャンバ（１）から真空チャンバの外側にガスを排出するように配置され、
原子層堆積装置は、
第１固定ガスマニホールドアセンブリ（３）を介して反応チャンバ（１）にガスを供するガス源、および
第２固定ガス排出マニホールドアセンブリを介して反応チャンバ（１）からガスを排出する排出デバイス
をさらに備え、
接続機構（４）は、可動反応チャンバ（１）と固定ガスマニホールドアセンブリとを連結する固定ガスマニホールドアセンブリの各々と接続して設けられる
ことを特徴とする、請求項１～１１のいずれかに記載の原子層堆積装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

発明の分野
本発明は、原子層堆積装置に関し、より詳細には、独立請求項１の前提部に規定される原子層堆積装置に関する。

【背景技術】

【0002】

発明の背景
先行技術の原子層堆積装置では、反応チャンバは通常静止しており、ガスマニホールドは反応チャンバに固定して接続される。しかしながら、移動可能な反応チャンバも存在するものの、反応チャンバとガスマニホールドとの間のガス接続には、使用者による手動接続を必要とする。

【0003】

本発明は、機器の長さが４メートルを超え、反応チャンバ内で処理される基板の幅が１メートルを超え得る大型原子層堆積機器に関する。したがって、供給管および排出管の直径は、２５０ｍｍにもなり得る。このサイズの配管部品は、非常に重く、また大型機器内に配置されるため、汚れた場合の清掃や交換が困難である。

【発明の概要】

【0004】

発明の概要
本発明の目的は、上記課題を解決する原子層堆積装置を提供することである。

【0005】

本発明の目的は、独立請求項に記載されていることを特徴とする原子層堆積装置によって達成される。本発明の好ましい実施形態は、従属請求項に開示されている。

【0006】

本発明は、反応チャンバと固定ガスマニホールドアセンブリとの間に可撓性接続（または伸縮自在の接続、もしくは可動性接続、a flexible connection）を設けるという考えに基づく。可撓性接続部は反応チャンバの動きに反応し、反応チャンバと固定ガスマニホールドアセンブリとの間の接続を堅固に保つ。

【0007】

本発明に係る原子層堆積装置は、真空チャンバ内に配置される反応チャンバと、原子層堆積装置に固定して設けられ、真空チャンバの外側から反応チャンバにガスを供給するように配置される固定ガスマニホールドアセンブリとを有する。反応チャンバは、真空チャンバに対して、および固定ガスマニホールドアセンブリに対して移動可能に配置される可動反応チャンバである。原子層堆積装置は、可動反応チャンバを固定ガスマニホールドアセンブリに結合する接続機構（または接続構造もしくは接続配置、a connection arrangement）をさらに備える。接続機構は、固定ガスマニホールドアセンブリを囲む可撓性外側フランジアセンブリと、反応チャンバの第２接続面に接続する第１接続面とを備える。

【0008】

本発明によれば、可撓性外側フランジアセンブリおよび固定ガスマニホールドアセンブリが可撓性外側フランジアセンブリと固定ガスマニホールドアセンブリとの間にガスチャネルを形成する同軸のクリアランスを有するように、可撓性外側フランジアセンブリは、固定ガスマニホールド組立体の周囲に同軸に配置される。

【0009】

本発明によれば、可撓性外側フランジアセンブリは、第１接続面を有する第１接続部と、固定ガスマニホールドアセンブリに取り付けられる第２接続部と、第１接続部が第２接続部に対して可動であるように、第１接続部と第２接続部とを共に接続する可撓性接続部とを備える。

【0010】

本発明によれば、可撓性接続部は、第１接続部および第２接続部に接続され、固定ガスマニホールドアセンブリを取り囲む膨張部材を備える。膨張部材は、第１接続部と第２接続部との間に延在しており、これらが一体となって固定ガスマニホールドアセンブリの周囲にガス気密壁を形成している。膨張部材は、第１接続面と第２接続面とが共に接続されると収縮し、固定ガスマニホールド構造体と反応チャンバとの間に押圧接続がないと膨張するように配置される。

【0011】

本発明によれば、膨張部材はベロー構造である。

【0012】

本発明によれば、可撓性接続部は、第１接続部および第２接続部に接続され、膨張部材から分離される可撓性部分をさらに備える。可撓性部分は、可撓性外側フランジアセンブリの第１接続面と反応チャンバの第２接続面との間の接触に応じて伸縮するように配置され、接触を密に保つようになっている。

【0013】

本発明によれば、可撓性部分は、第１接続部と第２接続部との間に延在する予荷重ばね（preloaded springs）を備える。

【0014】

本発明によれば、可撓性部品は、第１接続面に垂直方向の運動を供するように配置される。あるいは、可撓性部分は、第１接続面に傾斜運動を供するように配置される。あるいは、可撓性部品は、第１接続面に垂直方向の運動と傾斜方向の運動とを供するように配置される。

【0015】

本発明によれば、固定ガスマニホールドアセンブリは、ガスユニットからハウジング構造体の端面にまで、ハウジング構造体内に延在する剛性ガスパイプを囲むハウジング構造体を備える。

【0016】

本発明によれば、真空チャンバと固定ガスマニホールドアセンブリとは共に固定される。固定ガスマニホールドアセンブリは、真空チャンバの外側から真空チャンバの壁を通って真空チャンバ内に延びるように配置される。接続機構は、真空チャンバ内に設けられる。

【0017】

本発明によれば、原子層堆積装置は、原子層堆積装置に固定して設けられる複数の固定ガスマニホールドアセンブリを備える。第１固定ガスマニホールドアセンブリは、真空チャンバの外側から反応チャンバにガスを供給するように配置され、第２固定ガスマニホールドアセンブリは、反応チャンバから真空チャンバの外側にガスを排出するように配置される。原子層堆積装置は、第１固定ガスマニホールドアセンブリを介して反応チャンバにガスを供給するためのガス源と、第２固定ガス排出マニホールドアセンブリを介して反応チャンバからガスを排出するための排出デバイスとをさらに備える。接続機構は、可動反応チャンバを固定ガスマニホールドアセンブリに結合するために、固定ガスマニホールドアセンブリの各々に接続して設けられる。

【0018】

本発明の利点は、反応チャンバが固定ガスマニホールドアセンブリに対して移動可能に配置されているにもかかわらず、可撓性外側フランジアセンブリを有する接続機構により、両者の間の接続を強固にすることができることである。本発明のさらなる利点は、窒素のような不活性ガスを供給できる固定ガスマニホールドアセンブリと接続機構との間に形成される同軸クリアランスに設けられるガスチャネルにより、固定ガスマニホールド構造体の外表面を清浄に保つことができることである。

【0019】

添付の図面を参照して、具体的な実施形態により、本発明を詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本発明に係る原子層堆積装置の詳細を示す。

【図2】図２は、ある位置における本発明に係る接続機構を示す。

【図3】図３は、別の位置における本発明に係る接続機構を示す。

【図4】図４は、本発明に係る接続機構を示す。

【発明を実施するための形態】

【0021】

発明の詳細な説明
図１には、真空チャンバ内に配置される反応チャンバ１を有する、本発明に係る原子層堆積装置の詳細が示されている。反応チャンバ１は、固定ガスマニホールドアセンブリ３から接続される供給部を備える。図１に示す反応チャンバ１は、真空チャンバに対して移動可能であるようにレール上に配置される。これにより、反応チャンバ１を真空チャンバから移動させ、再び真空チャンバ内に移動させることができる。したがって、反応チャンバ１は、真空チャンバと連結して設けられる固定ガスマニホールドアセンブリ３に対しても移動可能である。したがって、反応チャンバ１は可動反応チャンバ１である。原子層堆積装置は、可動反応チャンバ１と固定ガスマニホールドアセンブリ３とを連結する連結設備４をさらに備える。可動反応チャンバ１が真空チャンバに対して相対的に移動し、固定ガスマニホールドが真空チャンバと接続する固定位置に留まるため、可動反応チャンバ１と固定ガスマニホールド３との接続は、固定ガスマニホールドアセンブリを取り囲む可撓性外側フランジアセンブリ５と、反応チャンバ１の第２接続面１１と接続する第１接続面６とを備える連結設備４を介して行われる。固定ガスマニホールドアセンブリ３と反応チャンバ１との間の連結が行われるに際して、可撓性外側フランジアセンブリ５は、第１接続面６の上下運動と、反応チャンバ１に対する第１接続面６の傾斜運動とを提供する。反応チャンバ１は、固定ガスマニホールドアセンブリ３に従って位置合わせするには重すぎる。一方、固定ガスマニホールドアセンブリは、原子層堆積装置に固定されているために動かすことができない。第１接続面６は反応チャンバ１の第２接続面１１に向かって押圧されるため、固定ガスマニホールドアセンブリ３と反応チャンバ１との間の接続は堅固であり、ガスは真空チャンバとの接続の外側に漏れない。固定ガスマニホールドアセンブリ３は、原子層堆積装置に固定的に設けられ、真空チャンバの外側に設けられるガス源から反応チャンバ１にガスを供給するように配置される。

【0022】

図２には、第１接続面６が反応チャンバ１の第２接続面１１から離れている位置における、本発明に係る接続機構４が示されている。換言すれば、図２には、反応チャンバ１と固定ガスマニホールドアセンブリ３との間の接続がまだ形成されておらず、固定ガスマニホールドアセンブリ３から供給される前駆体が真空チャンバに漏出する原子層堆積装置の状態が示されている。図２には、反応チャンバ１と固定ガスマニホールドアセンブリ３との間の接続を形成するために設けられる原子層堆積装置の接続機構４の詳細が示されている。接続機構４は、反応チャンバ１の第２接続面１１に接続されるように配置される第１接続面６を備える。第１接続面６は、可動反応チャンバ１が真空チャンバ内の所定の位置に設けられるに際して、第２接続面１１に向かって移動可能である。第１接続面６は、固定ガスマニホールドアセンブリ３を取り囲む可撓性外側フランジアセンブリ５の移動の応答として移動する。可撓性外側フランジアセンブリ５は、第１接続面６を有する第１接続部５１と、固定ガスマニホールドアセンブリ３に取り付けられる第２接続部５２と、第１接続部５１が第２接続部５２に対して相対的に移動可能であるように、第１接続部５１と第２接続部５２とを共に接続する可撓性接続部５３とを備える。可撓性接続部５３は、反応チャンバ１と固定ガスマニホールド構造体との位置合わせが必要な場合に、第２接続面１１に対する第１接続面６の上下運動と傾斜運動とを提供する。

【0023】

さらに、図２には、可撓性接続部５３が、第１接続部５１および第２接続部５２に接続され、固定ガスマニホールドアセンブリ３を取り囲む膨張部材５３ａを備えることが示されている。膨張部材５３ａは、第１接続部５１と第２接続部５２との間に延在しており、これらが共に固定ガスマニホールドアセンブリ３の周囲にガス気密壁を形成している。換言すれば、固定ガスマニホールドアッセンブリに最も近い周囲を取り囲む第１接続部５１の一部と第２接続部５２の一部とは、膨張部材５３ａと共に、固定ガスマニホールドアセンブリ３の周囲に延在するガスチャネル７の外壁を形成している。ガスチャネル７は、固定ガスマニホールドアセンブリと反応チャンバ１との接続ポイントからガスマニホールドアセンブリ３の構造体に戻る前駆体ガスの侵入を防止する不活性ガスを供給するためのものである。膨張部材５３ａは、第１接続部５１および第２接続部５２と共に気密構造を提供するために、固定ガスマニホールドアセンブリ３を取り囲む。本発明の本実施形態において、膨張部材５３ａはベロー構造である。

【0024】

可撓性接続部５３は、第１接続部５１および第２接続部５２に接続され、膨張部材５３ａから離間した可撓性部分５３ｂをさらに備える。この可撓部分５３ｂは、可撓性外側フランジアセンブリ５の第１接続面と反応チャンバ１の第２接続面１１との間の接触を密に保つため、接触に応じて伸縮するように配置される。本発明の本実施形態において、可撓部分５３ｂはバネである。図には２つのバネしか示されていないものの、可撓性外側フランジアセンブリ５は固定ガスマニホールドアセンブリ３の周囲に同軸に設けられる。したがって、可撓性部分５３ｂも固定ガスマニホールドアセンブリ３の周囲に一定の間隔で設けられる。

【0025】

図３には、反応チャンバ２と固定ガスマニホールドアセンブリ３との間の接続が確立され、反応チャンバ２と固定ガスマニホールド組立体３との間における、真空チャンバへの流路接続が閉じられるように、第１接続面６と第２接続面１１とが互いに対向している別の位置における、本発明に係る接続機構を示している。固定ガスマニホールドアセンブリ３と接続機構４との間の同軸クリアランスによって形成されるガスチャネル７は、膜堆積を外部構造から排除する拡散バリアを配置するために、固定ガスマニホールドアセンブリ３の周囲に不活性ガスを供給するように配置される。前駆体ガスは、固定ガスマニホールドアセンブリ３のガスチャネルを介して供給される。接続機構４の第１表面６と反応チャンバ２の第２表面１１とが互いに堅く接続されると、固定ガスマニホールドアセンブリ３を囲む可撓性外側フランジアセンブリ５が作動し、可撓部分５３ｂが第２表面１１に向かって第１表面６を押し、表面間の接続を堅く保つ。膨張部材５３ａは、固定ガスマニホールドアセンブリ３の周囲のガスチャネル７が気密になるように、可撓部分５３ｂの膨張または収縮に適応する。

【0026】

図４には、本発明に係る接続機構４がより詳細に示されている。接続機構４は、第１接続面６と可撓性外側フランジアセンブリ５とを備える。可撓性外側フランジアセンブリ５は、第１接続部５１と、第２接続部５２と、第１接続部５１と第２接続部５２との間の可撓性接続部５３とを備える。第１接続部５１には、第１接続面６が設けられる。第２接続部分５２は、固定ガスマニホールドアセンブリ３に取り付けられ、可撓性接続部５３は、可撓性接続部５３を介して第１接続部５１と第２接続部５２とを接続する第２接続部５２に接続される。可撓性接続部５３が伸縮すると、可撓性接続部５３の運動に応じて第１接続面６が移動する。また、可撓性接続部５３は、傾斜移動を可能とする。これにより、反応チャンバ１の第２接続面１１が第１接続面６に対して傾斜して第１接続面６に接する際には、第２接続面１１の位置に応じて第１接続面６が傾斜するため、第１接続面６と第２接続面１１との間の接続が密になる。

【0027】

図４には、可撓部分５３ｂを形成する予荷重ばねが示されている。一方で、第１接続部５１および第２接続部５２が共に膨張部を配置する面を備えることを示すために、膨張部材５３ａは図面から省略されている。

【0028】

以上、図示される実施例を参照して、本発明を説明した。しかしながら、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内で変更され得るものである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】