[发明专利]用于原子层沉积的设备

说明书

要求优先权

本专利申请要求本文以引用方式并入的以下美国临时申请的优先权：

用于原子层沉积的设备，序列号61/230,336，提交于2009年7月31日。

发明背景

发明领域本发明涉及用于将一种或多种材料的原子层沉积在基底上的设备。

技术说明原子层沉积(“ALD”)是一种薄膜沉积技术，其对沉积在基底上的一层复合材料的厚度提供极其精密的控制。顾名思义，原子层沉积中的薄膜生长是一层接一层的，其允许沉积极其薄的保角涂层，所述保角涂层也没有晶界和针孔。这种涂层的沉积通常通过施用两种分子前体来进行。基底的表面暴露于第一前体(“前体I”)分子，其与表面发生化学反应。该反应是自限的并且持续直到有一个反应前体I的均匀单层涂层覆盖所述表面为止。所述表面接着暴露于第二前体(“前体II”)，其与涂覆有前体I的表面发生化学反应以形成期望的化合物。如前所述，所述反应是自限的，并且结果是反应的前体II的完成的单层涂层覆盖所述表面，并且因此期望的化合物材料的完成的单层覆盖所述表面。

所述过程接着可被重复，将表面首先暴露于前体I，然后暴露于前体II，直到已形成了期望厚度的涂层。由于每个完成的I-II层具有大约0.1nm的厚度，因此具有非常精密地控制的厚度的极薄层是可能的。

从历史观点上说，原子层沉积已经通过将待涂覆的基底放置在真空室中并且引入包含某些小百分比的前体(同样在气相中)的低压载气来进行。然而，因为从沉积室完全吹扫前体的时间可能很长，因此原子层沉积通常已经被认为是一种慢工艺。

已知原子层沉积涂覆头的一种供选择的替代形式，其允许以高得多的速率沉积。在这种头部布置中，前体气体(还是在惰性载气中的前体分子)通过长而窄的通道递送，并且这些通道与真空摄取通道和吹扫气体通道交替。所述头部接着在垂直于输出通道的长轴的方向上横跨待涂覆的基底穿过(或者保持在某一位置，而基底在其下方平移)。美国公布的专利申请2008/166,880(Levy)是这样一种头部的结构的代表。

在这个引用的公布专利申请中所公开的头部要求所述头部和所述基底之间的间隔非常小(约三十微米)并且极其精密可控。实际上，源自所述装置表面的喷射气体在待涂覆的基底上以类同于气垫船的方式被用作使涂覆头浮动的装置。

鉴于前述，据信提供一种对涂覆头和基底之间的精确距离不敏感而是独立于所述头部和基底之间的间隔并容忍该间隔上的尺寸变化的用于基底的原子层沉积涂层的设备是有利的。这样，不需要特别的措施来保持这个间距不变。具体地讲，据信有利的是不要求从所述头部排出的气体有双重用途：即气体不被要求以牺牲装置的主要功能为代价起到保持固定间隔的作用，沉积原子层沉积涂层。

发明概述

本发明涉及一种用于将材料的原子层沉积在移动基底上的设备，所述设备包括用于沿着预定的行进路径通过所述设备移动基底的传输装置和具有至少一个前体递送通道的涂覆杆。前体递送通道能够将包含待沉积在基底上的材料的流体朝向行进路径引导。在使用时，可沿着行进路径移动的基底限定前体递送通道的出口端和基底之间的间隙。所述间隙限定对于来自前体递送通道的流体流的阻抗Z_g。

所述设备还包括设置在前体递送通道内部的限流器。限流器对于前体递送通道中的所述流呈现预定的阻抗Z_fc。限流器的尺寸被设置成使得阻抗Z_fc为阻抗Z_g的至少五(5)倍，并且更优选地至少十五(15)倍。

阻抗Z_fc具有摩擦因子f。前体递送通道中的限流器的尺寸被设置成使得阻抗Z_fc具有小于100，并且优选地小于10的摩擦因子。

涂覆杆也具有分别设置在前体递送通道的上游侧和下游侧上的第一惰性气体递送通道和第二惰性气体递送通道。