[发明专利]用于ALD处理颗粒物质的方法和设备

说明书

技术领域

本发明整体涉及沉积反应器。更具体地，本发明涉及原子层沉积反应器，其中物质通过顺序自饱和表面反应沉积在表面上。

背景技术

Tuomo Suntola博士早在20世纪70年代就发明了原子层外延(ALE)方法。该方法的另一通用名称为原子层沉积(ALD)，现今已代替ALE使用。ALD是基于向至少一个基底顺序引入至少两种反应前体物种的特殊化学沉积方法。

通过ALD生长的薄膜致密、没有小孔并具有均匀的厚度。例如，在一种实验中，通过热ALD由三甲基铝(CH₃)₃Al(也称为TMA)和水于250-300℃生长的氧化铝仅在基底圆片上具有大约1％的不均匀性。

ALD技术的一个感兴趣的应用是小粒子的涂覆。例如，可能希望将薄涂层沉积在粒子上以改变这些粒子的表面特性同时维持其体特性。

发明内容

根据本发明的第一示例方面，提供一种方法，其包括：沿着竖原子层沉积(ALD)筒的中央区域中的上下竖通道安排前体蒸汽流经所述筒；和在转动时，使要进行ALD处理的颗粒物质在筒中向上运动通过基本从竖通道延伸到筒的侧壁的线程区域和向下沿着竖通道运动以引起颗粒物质在ALD处理过程中循环。

颗粒物质可以是粉末或更加粗糙的物质，例如金刚石或类似物质。筒可具有圆形横截面。在某些示例实施方式中，筒是圆柱形式，或者例如是上下倒置的截头圆锥。

在某些示例实施方式中，竖通道具有边缘壁。在其他实施方式中，竖通道没有边缘壁。在后者实施方式中，竖通道在侧方向上延伸到线程区域开始的点(即，到假想边缘壁或轮廓)。在某些示例实施方式中，线程区域从竖通道的边缘壁或虚拟边缘壁延伸到筒侧壁。

在某些示例实施方式中，线程区域包括一个或更多个线程。在某些示例实施方式中，线程是盘绕在(中空)筒内侧使得其朝着筒的顶部围绕竖通道(在其外侧)行进的结构。在某些示例实施方式中，线程是脊或架的形式。在某些示例实施方式中，线程是弯曲的架或突出部的形式。突出部可以从筒的侧壁朝着竖通道突出。替代地，突出部可从竖通道的边缘壁(如果存在的话)朝着筒的侧壁突出。在进一步的实施方式中，线程可以是竖通道和筒侧壁之间附接到竖通道边缘壁(如果存在的话)和筒侧壁的弯曲架。

线程可在筒的底部具有线程起端并在筒的顶部具有末端。它可作为侧壁上的内线程从底部行进到顶部。线程可以是螺旋结构。线程可以附接到一个或更多个线程支撑。筒侧壁的内侧和/或竖通道边缘壁的外侧(如果存在的话)可用作线程支撑。

线程区域可具有多于一个线程。因此，线程区域可具有一个起端或两个起端或更多个起端。线程可朝着侧壁或朝着竖通道倾斜，或者它可以是平的(独立于其所附接的壁或支撑)。

在某些示例实施方式中，所述方法包括转动整个筒。在某些其他示例实施方式中，所述方法包括仅转动部分筒。在某些示例实施方式中，仅转动筒内侧的线程区域与线程支撑。因此，在某些示例实施方式中，所述一个线程或多个线程(具有更多个的情况)与竖通道边缘一起转动，而筒的侧壁静止。在另一些示例实施方式中，所述一个线程或多个线程(具有更多个的情况下)可通过支撑而不是筒侧壁和竖通道边缘壁(如果有的话)支撑。因此，在这些实施方式中，所述一个线程或多个线程(具有更多个的情况下)与(单独的)线程支撑一起转动，而筒侧壁静止且竖通道边缘壁(如果有的化)静止。

在某些示例实施方式中，所述方法包括：通过转动和摇动的组合运动使颗粒物质向上运动。也可以实施与前面的只转动实施方式类似的情形。因此，整个筒或仅部分筒可以转动和摇动。

在某些示例实施方式中，转动和摇动的组合运动包括由提升、转动和降低组成的连续运动。这种运动可应用于整个筒或仅应用于部分筒。可以实施与前面的只转动实施方式类似的情形。

在某些示例实施方式中，所述筒包括在筒的顶部的第一颗粒过滤器和在筒的底部的第二颗粒过滤器。第一颗粒过滤器允许前体蒸汽和惰性气体进入竖通道但阻止颗粒物质离开筒。第二颗粒过滤器允许反应和惰性气体离开竖通道(和筒)到排气线路但阻止颗粒物质去到筒外。

在某些示例实施方式中，转动运动或者转动和摇动运动沿着气体排气线路传递到筒。

在某些示例实施方式中，所述方法包括：使颗粒物质在筒中暴露于时间上间隔开的前体脉冲，以使物质通过顺序自饱和表面反应沉积在颗粒物质的表面上。