[发明专利]用于处理基材的表面的设备和喷嘴头

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于通过使得基材的表面经受至少第一前体和第二前体的连续表面反应来处理基材的所述表面的设备，并且更具体地，本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的设备。本发明还涉及用于将至少第一前体和第二前体供应到基材的表面的喷嘴头，并且更具体地，还涉及根据权利要求15的前序部分所述的喷嘴头。

背景技术

在现有技术中，若干类型的设备和喷嘴头用于根据原子层沉积方法(ALD)的原理使基材的表面经受至少第一前体和第二前体的连续表面反应。在ALD应用中，通常使基材的表面连续经受至少两种气态前体。气态前体有效地与基材表面发生反应，从而沉积单个原子层。多个前体阶段之后一般会跟有净化阶段，或者多个前体阶段由净化阶段分开，在单独引入其它前体之前，该净化阶段从基材的表面上除去过多的前体。因此，ALD处理需要使前体依次交替地流至基材表面。交替的表面反应和净化阶段之间重复次序是典型的ALD沉积周期。

现有技术的ALD设备通常包括喷嘴头，所述喷嘴头具有：一个或多个第一前体喷嘴，用于使基材表面经受第一前体；一个或多个第二前体喷嘴，用于使基材表面经受第二前体；和一个或多个净化气体喷嘴，所述净化气体喷嘴布置在第一和第二前体区域之间，用于使基材表面经受净化气体。喷嘴可以交替且连续地布置在喷嘴头上：第一前体区域、净化气体区域、第二前体区域、净化气体区域、第一前体区域、净化气体区域、第二前体区域等等。因此，当喷嘴头相对于基材运动越过基材表面时，将根据ALD方法的原理产生生长层。喷嘴头还可以包括排出通道，所述排出通道布置在第一和第二前体喷嘴之间或者布置在第一前体喷嘴和净化气体喷嘴之间或者布置在第二前体喷嘴和净化气体喷嘴之间。排出通道布置成排出前体或者反应产物和净化气体。替代地，这些现有技术的前体喷嘴和净化气体喷嘴中的每一个均可以包括：至少一个入口，用于供应前体或者净化气体；和至少一个出口，用于排出前体或者净化气体。因此，向喷嘴中的每一个均提供抽吸，以排出前体或净化气体。

喷嘴头通常被支撑在基材表面上方，使得在喷嘴头和基材表面之间存在预定距离。基材被支撑到基材支撑件上，以便形成上述预定距离。由于在一个ALD周期期间在基材表面上仅产生一层原子层，所以喷嘴头可以包括若干第一和第二前体喷嘴，使得喷嘴头在基材表面上的单次扫掠在基材表面上形成若干原子层。利用喷嘴头进行的单次扫掠可以通过移动喷嘴头或基材使得喷嘴头和基材相对于彼此运动来实施。喷嘴头和基材表面之间的预定距离形成为尽可能的小，以便可以有效地控制供应到基材表面上的前体材料，使得前体材料不会逸出到喷嘴头周围，并且使得可以在基材表面上形成良好的涂层。喷嘴头和基材表面之间的预定距离或者处理间隙可以例如是0.3mm至2mm，优选地是0.5mm至1.0mm。

在典型的ALD应用中，处理温度高于70℃，通常至少为100℃或者70℃至150℃。设备的喷嘴头和其它部件由于升高的处理温度而经受热膨胀。通常，若干中材料用于构造ALD设备，并且设备的不同部件在处理期间并且尤其在设备的加热和冷却阶段期间可以处于不同的温度。因此，喷嘴头和基材表面之间的处理间隙可能变化，从而导致处理间隙不可控地增大或者减小。当设备用于涂覆基材时，处理间隙的过度增大导致产生设备的操作问题。处理间隙的减小可以导致喷嘴头和基材表面之间接触，从而阻碍设备操作。当使用圆柱状基材支撑件时，对于半径为0.6m至1.2m的筒体，沿着径向方向的热膨胀可以是1mm至4mm。这意味着热膨胀可以大于处理间隙的高度。当纵向基材被输送通过沉积间隙时，通过利用接合件将接续的基材连接在一起而使得涂覆处理保持连续。通过附接叠置的连续基材来提供接合部。基材的厚度可以例如是0.7mm，并且在接合部中，厚度至少为基材厚度的两倍。因此，接合部不能通过处理间隙。在现有技术的设备中，由于必须拆卸喷嘴头，这意味着停工期。

发明内容

本发明的目的在于提供一种设备和一种喷嘴头，以便克服或者至少缓解上述提及的现有技术问题。利用根据权利要求1的特征部分所述的设备实现本发明的目的。还利用根据权利要求15的特征部分所述的喷嘴头来实现本发明的目的。

从属权利要求中公开了本发明的优选实施例。