[发明专利]用于原子层沉积的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在基材的表面上进行原子层沉积的装置。本发明还涉及一种用于在基材的表面上进行原子层沉积的方法。

背景技术

原子层沉积（ALD）被认为是一种用于使单层靶材（重复）沉积的方法。原子层沉积与例如化学气相沉积的不同之处在于，原子层沉积采用至少两个过程步骤。这些过程步骤中的第一过程步骤包括将前体（precursor）气体施加在基材表面上。这些过程步骤中的第二过程步骤包括使前体材料发生反应以形成单层靶材。原子层沉积具有能够进行良好的层厚控制的优势。

WO2008/085474公开了一种用于使原子层沉积的装置。该装置公开了空气承载作用，使得基材悬浮在喷射头的上方。对于片状基材而言，这种悬浮对于使用前体气体来说可能是一种无效的方法，其中，存在污染的风险并且可能使层精确较差地沉积。

US2009/081885公开了一种原子层沉积系统，其具有经由气态流体承载进行运输的基材。

ALD是一种每次为基材大致提供由一个原子构成的层的过程。特别是当需要在工业环境中进行操作时，对于这些基材进行表面清洁就是一种挑战。需要一种在插置在ALD装置中之前除去颗粒的高效而节省成本的布置。

发明内容

因此，根据本发明的一方面，目的是提供一种用于利用前体气体的改进使用而进行原子层沉积的装置和方法；其中，精确地提供了基材支承部。根据一方面，本发明提供了一种用于在片状基材的表面上进行原子层沉积的装置，其包括：喷射头，该喷射头包括设置有前体供应部和前体排出部的沉积空间；所述供应部和所述排出部布置成用于将前体气体从前体供应部经由沉积空间提供至前体排出部；该沉积空间在使用中由喷射头和基材表面定界；气体承载部，该气体承载部包括承载气体喷射器，该承载气体喷射器布置成用于将承载气体喷射到喷射头与基材表面之间，承载气体由此形成气体承载部；和输送系统，该输送系统提供基材和喷射头的沿基材的平面的相对移动以形成输送平面，基材沿该输送平面被输送。支承部分与喷射头相对地布置，该支承部分构造成提供气体承载压力布置，该气体承载压力布置抵抗输送平面中的喷射头气体承载压力，使得基材通过所述气体承载压力布置而在喷射头与支承部分之间被平衡成是无支承的。设置有一种输送系统，该输送系统包括引入区域和驱动部段。驱动部段包括运输元件，该运输元件布置成提供基材和喷射头的沿基材的平面的相对移动以形成输送平面，基材沿该输送平面被输送。该引入区域包括倾斜壁部，倾斜壁部相对于输送平面对称地布置并且构造成在朝向驱动部段的第一输送方向上降低了超出输送平面的工作高度。缝隙状出口布置成横跨倾斜壁部和驱动部段，该缝隙状出口使出口以横向于第一输送方向的方式横跨整个引入区域；以及气流供应部，该气流供应部用于提供沿基材流出该缝隙状出口的气流，以提供与所述第一输送方向相反的高冲击颗粒去除气流。

该沉积空间可以相对于基材表面限定沉积空间高度D2。气体承载部相对于基材限定间隙距离D1，该间隙距离D1小于沉积空间高度D2。

根据另一方面，本发明提供了一种用于利用包括喷射头的装置而在基材的表面上进行原子层沉积的方法，该喷射头包括设置有前体供应部的沉积空间和设置有承载气体喷射器的气体承载部，其中，沉积空间相对于基材表面限定沉积空间高度D2；并且其中，气体承载部相对于基材限定间隙距离D1，该间隙距离D1小于沉积空间高度D2，该方法包括如下步骤：将前体气体从前体供应部供应到沉积空间中，以接触基材表面；将承载气体喷射到喷射头与基材表面之间，承载气体由此形成气体承载部；在基材表面的平面中、在沉积空间与基材之间建立相对移动；并且提供气体承载压力布置，该气体承载压力布置抵抗输送平面中的喷射头气体承载压力，使得基材通过所述气体承载压力布置而在喷射头与支承部分之间被平衡成是无支承的。这种方法可以可选择地通过利用根据本发明的装置来实施。

通过平衡的空气承载支承部，片状基材可被控制成被保持在输送平面中，而并不机械地损害该基材。另外，通过使用气体承载部，可以设置沉积空间的独立的压力控制，由此获得对于多种沉积材料和方法的选择自由度。

将前体气体限制于沉积空间能够控制沉积空间中的压力，例如沉积空间中的前体气体压力或者沉积空间中的总压力。另外，该装置可以包括沉积空间压力控制器。沉积空间中的压力可以被控制成独立于和/或不同于沉积空间外的压力。这样，沉积空间中的预定压力可被设定成优选地专门用于使原子层沉积过程最优化。