JP7719829B2

Sequential infiltration synthesis apparatus and a method of forming a patterned structure

Abstract

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JP7719829B2, drawing sheet 1
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17 claims: 2 independent, 15 dependent

  1. 1
    逐次浸透合成装置であって、少なくとも第一の基材を保持するように構成および配置される反応チャンバー、前記反応チャンバーに気化した第一または第二の前駆体を提供し、および前記反応チャンバーから除去する前駆体分配および除去システム、前記反応チャンバー内の圧力を0.001~1000Torrの間のプロセス圧力に制御するように構成され、かつ配置される圧力制御システム、前記前駆体分配および除去システムに動作可能に接続された逐次制御器であって、逐次制御器上で実行された時に前記基材上に提供される浸透材料の浸透を、前記前駆体分配および除去システムを起動して、第一の期間T1の間、前記反応チャンバー内に前記第一の前駆体を提供することと、前記前駆体分配および除去システムを起動して、前記第一の期間T1の間の浸漬期間SPの間、除去流路を閉じた状態にしたまま、第一の前駆体流路を閉じ、前記反応チャンバー内に前記第一の前駆体を維持することと、前記前駆体分配および除去システムを起動して、第二の期間T2の間、前記第一の前駆体の一部を前記反応チャンバーから除去することと、前記前駆体分配および除去システムを起動して、第三の期間T3の間、前記反応チャンバー内に前記第二の前駆体を提供しかつ維持することであって、前記第二の前駆体を前記反応チャンバーに提供しながら除去反応チャンバーバルブを閉じることによって、前記第三の期間T3の負荷期間において前記第二の前駆体の圧力が蓄積され、第三の期間T3において、前記第二の前駆体が前記浸透材料に浸透し、前記基材上の前記浸透材料内に浸透した第一の前駆体誘導体と反応することと、によって実行するプログラムを含むメモリを備える逐次制御器、および前記反応チャンバーの圧力が前記プロセス圧力よりも上に増加した時に開かれ、前記負荷期間を終了させるように構成された圧力放出バルブ、を備え、前記メモリ内の前記プログラムが、前記第二の期間T2より長い前記第一の期間T1でプログラムされている、装置。
  2. 2
    前記メモリ内の前記プログラムが、前記第二の期間T2よりも2~10000倍長い前記第一の期間T1でプログラムされる、請求項1に記載の装置。
  3. 3
    前記メモリ内の前記プログラムが1~20000秒の間の前記第一の期間T1でプログラムされる、請求項1に記載の装置。
  4. 4
    前記メモリ内の前記プログラムが0.1~3000秒の間の前記第二の期間T2でプログラムされる、請求項1に記載の装置。
  5. 5
    前記装置が、前記反応チャンバーの温度を20~450°Cの間のプロセス温度に制御するように構成され、かつ配置される加熱システムを備え、前記圧力制御システムが、前記プロセス圧力を10~50Torrの間に制御するように構成され、かつ配置される、請求項1に記載の装置。
  6. 6
    前記反応チャンバーが、単一の基材を収容するよう構成され、かつ配置され、前記メモリ内の前記プログラムが、前記第二の期間T2よりも2~6000 倍 長い前記第一の期間T1でプログラムされる、請求項1に記載の装置。
  7. 7
    前記反応チャンバーが、2~25の基材を収容するよう構成され、かつ配置され、前記メモリ内の前記プログラムが、前記第二の期間T2よりも2~8000 倍 長い前記第一の期間T1でプログラムされる、請求項1に記載の装置。
  8. 8
    前記反応チャンバーが、26~200の基材を収容するよう構成され、かつ配置され、前記メモリ内の前記プログラムが、前記第二の期間T2よりも2~10000 倍 長い前記第一の期間T1でプログラムされる、請求項1に記載の装置。
  9. 9
    前記メモリ内の前記プログラムが、1~20000秒の間の前記第 三 の期間T3でプログラムされる、請求項1に記載の装置。
  10. 10
    前記メモリ内の前記プログラムが、前記前駆体分配および除去システムを起動して、浸透サイクルの終了時に前記第三の期間T3の後、第四の期間T4の間、前記反応チャンバーから前記第二の前駆体の一部を除去するように、および、前記浸透サイクルをN回繰り返すようにプログラムされ、Nは1~60の間である、請求項1に記載の装置。
  11. 11
    前記メモリ内の前記プログラムが、0.1~3000秒の間の第四の期間T4の間、前記前駆体分配および除去システムを起動するようプログラムされる、請求項10に記載の装置。
  12. 12
    前記第一および第二の前駆体の一方または両方が、液体前駆体であり、前記装置が、前記逐次制御器に動作可能に接続され、前記第一または第二の前駆体を適量に分け、気化する直接液体インジェクタ(DLI)気化器システムを備える、請求項1に記載の装置。
  13. 13
    前記装置が、第一または第二の前駆体を貯蔵するための容器を備え、前記容器が、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリエチルアルミニウム(TEA)、およびジメチルアルミニウムハイドライド(DMAH)からなる群から選択されるアルミニウムのアルキル化合物を含むように構成され、かつ配置される、請求項1に記載の装置。
  14. 14
    前記装置が、第一または第二の前駆体を貯蔵するための容器を備え、前記容器が、チタン(IV)塩化物(TiCl 4 ))、タンタル(V)塩化物(TaCl5)、ジルコニウム(IV)塩化物(ZrCl4)、ハフニウム(IV)塩化物(HfCl4)および/または五塩化ニオブ(NbCl 5 ))などの金属ハライド化合物を含むように構成され、かつ配置される、請求項1に記載の装置。
  15. 15
    前記装置が、第一または第二の前駆体を貯蔵するための容器を備え、前記容器が、水、オゾン、過酸化水素からなる群から選択される酸化剤、または、アンモニアとヒドラジンとからなる群から選択される窒化剤を含むように構成され、かつ配置される、請求項1に記載の装置。
  16. 16
    前記装置が、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリエチルアルミニウム(TEA)、およびジメチルアルミニウムハイドライド(DMAH)、ジメチルエチルアミンアラン(DMEAA)、トリメチルアミンアラン(TEAA)、N-メチルピロリジンアラン(MPA)、トリイソブチルアルミニウム(TIBA)、トリtertブチルアルミニウム(TTBA)、トリメチルホウ素、およびトリエチルホウ素からなる群か ら選 択される、アルミニウムまたはホウ素炭化水素化合 物の 前記第一または第二の前駆体を含むための第一の容器と、チタン(IV)塩化物(TiCl4)、タンタル(V)塩化物(TaCl5)、ジルコニウム(IV)塩化物(ZrCl4)、ハフニウム(IV)塩化物(HfCl4)、および五塩化ニオブ(NbCl5)からなる群か ら選 択される金属ハロゲン化物 の 第一および第二の前駆体の他方を含むための第二の容器と、を備える、請求項1に記載の装置。
  17. 17
    請求項1に記載の逐次浸透合成装置によってパターン付き構造を形成するための方法であって、前記反応チャンバー内で、基材にパターン付き浸透材料を提供することと、少なくとも一つの浸透サイクルで、前記パターン付き浸透材料を浸透材料で浸透させることと、を含む、方法。
Independent claims17