用于使基底表面经受连续表面反应的喷嘴头、装置和方法与流程

本发明涉及一种如权利要求1的前序部分所述的喷嘴头，更具体地涉及一种用于使基底的表面经受至少第一前驱体和第二前驱体的连续表面反应的喷嘴头，喷嘴头具有输出面，输出面包括一个或多个前驱体喷嘴(其布置成将第一前驱体和第二前驱体供应到基底的表面)和至少两个排放通道(其用于从基底的表面排放前驱体)。

本发明还涉及一种如权利要求9的前序部分所述的装置，更具体地涉及一种用于使基底的表面经受至少第一前驱体和第二前驱体的连续表面反应的装置，该装置包括用于将前驱体供应到基底的表面的喷嘴头，喷嘴头包括输出面，输出面具有一个或多个前驱体喷嘴(其布置成将第一前驱体和第二前驱体供应到基底的表面)和至少一个排放通道(其用于从基底的表面排放前驱体)，该装置还包括前驱体供应系统，前驱体供应系统包括用于第一前驱体的第一前驱体源、用于第二前驱体的第二前驱体源、和用于将前驱体从第一和第二前驱体源输送到喷嘴头的至少一个前驱体喷嘴的前驱体管道。

本发明还涉及如权利要求25的前序部分所述的方法，更具体地涉及一种用于基底涂覆的方法，该方法包括在基底的表面上方布置喷嘴头，喷嘴头具有输出面，输出面包括至少一个前驱体喷嘴(其用于将前驱体供应到基底的表面)和至少一个排放通道(其用于从基底的表面排放前驱体)并使基底的表面经受至少第一前驱体和第二前驱体的连续表面反应。

背景技术：

原子层沉积(ALD)通常在真空条件下在反应室中进行。首先将一个或多个基底装载到反应室中，然后将真空提供到反应室中或将反应室抽成真空，并将反应室内部的反应空间加热到处理温度。然后通过将至少第一和第二气态前驱体交替地并且重复地供应到反应室中来实施原子层沉积，用于在基底的表面上提供具有期望厚度的涂层。完整的ALD循环(第一和第二前驱体在该循环中被供应到反应室中)包括：将第一前驱体的脉冲供应到反应室中，从反应室清除第一前驱体，将第二前驱体的脉冲供应到反应室中，以及从反应室清除第二前驱体。清除前驱体可以包括从反应室排放前驱体材料、将诸如氮气的清除气体供应到反应室中以及排放该清除气体。当达到期望数目的ALD循环并因此达到期望的涂层厚度时，释放反应室中的真空并从反应室中卸载基底。然后对下一个基底重复相同的处理。

与执行ALD方法的上述常规方法和相关装置有关的缺点之一是，对于工业目的来说、特别是当在大反应室中处理大基底时，处理非常慢。为了增加平均时间的产量，通常在一个大批量中处理多个基底。在该批量处理中，依赖于处理体积、反应室容积和其它条件，进行一个ALD循环的时间通常持续约10至40秒。除了ALD循环时间，提供真空和将真空释放以及加热反应空间占据大量的时间。因此，在基底上提供涂层对于工业制造工艺而言效率低下，因为涂覆处理的产量保持在低水平。传统的批量ALD处理的另一个缺点涉及ALD的基本特性，意味着整个基底在反应空间中被涂覆和处理，这归因于ALD的极高的正形性。然而，通常不期望涂覆基底的所有表面，因此不得不在基底的表面上使用不同种类的掩模，以防止涂层在基底的某些部分上生长。掩蔽是非常困难的，因为前驱体气体倾向于在掩模和基底的表面之间扩散，因此质量受到损害。另一种替代方案是在ALD涂覆处理之后，例如通过蚀刻去除涂层。掩蔽和蚀刻也是困难且耗时的操作，因此进一步减慢了所述处理并使ALD不太适合工业目的。传统的批量ALD处理的优点是可以高度详细地控制该处理，并且所产生的涂层具有非常高的质量。批处理中ALD循环的速度由交替的前驱体脉冲的频率确定，所述频率意味着供应和清除前驱体脉冲所花费的时间。然而，脉冲频率受到反应室的容积的限制，因为供应的前驱体的量必须足以使基底的整个表面经受前驱体，而前驱体也与反应室的壁反应。清理整个反应室也占据时间，这进一步限制了ALD循环时间。

在现有技术中，人们试图通过使用可移动的喷嘴头来克服上述缺点，所述可移动的喷嘴头包括用于在基底的表面上供应第一前驱体的至少一个第一前驱体喷嘴、用于在基底的表面上供应第二前驱体的至少一个第二前驱体喷嘴、和用于从基底的表面排放前驱体的至少一个排放通道。喷嘴头包括输出面，前驱体喷嘴和排放通道设置在该输出面上。喷嘴头布置在待涂覆的基底的表面上方，并且相对于基底在表面上方以往复或类似的方式移动。前驱体从前驱体喷嘴持续且不间断地供应，并排放到排放通道。前驱体的相对运动和持续供应使基底的表面交替和重复地经受第一和第二前驱体并在基底表面上生长涂层。使用喷嘴头的优点是，由于前驱体的供应和前驱体的排放持续进行，可以省略连续的前驱体供应和清除步骤。因此，ALD循环时间取决于基底和喷嘴头的相对移动速度，并且可以相对于传统的批量处理减少ALD循环时间。此外，不需要批量处理，因此可以省略真空的产生和释放。使用喷嘴头还使得能够仅对其上方布置有喷嘴的基底的一个表面或表面的一部分进行涂覆。

使用如上所述的喷嘴头的缺点之一是为了保持两种前驱体在气相中彼此分离，喷嘴头必须保持靠近基底。当对大的基底进行涂覆时，喷嘴头的尺寸也变大，并且在这样大的面积上控制微小的机械公差变得越来越困难，导致涂层质量受损。前驱体的气相反应导致颗粒的产生，这不仅降低了涂层质量，而且导致增加的维护需求。此外，相对运动变得难以进行且由于重复的加速和减速运动所产生的力变得难以抑制。这意味着当大基底被处理和涂覆时，喷嘴头不能合理地使用。喷嘴头还必须完全地在基底的表面上方移动，用于实现涂层的期望厚度。这导致该装置的污染和前驱体的过量使用(因为前驱体被供应到基底的边缘之外)。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种喷嘴头、一种装置和一种方法，以克服或至少减轻上述现有技术的缺点。本发明的目的通过如权利要求1的特征部分所述的喷嘴头来实现，其中输出面以下列顺序包括：排放通道、至少一个前驱体喷嘴(其被布置成供应第一前驱体和第二前驱体)、和排放通道。本发明的目的还通过如权利要求9的特征部分所述的装置来实现，其中喷嘴头的输出面以下列顺序包括：排放通道、至少一个前驱体喷嘴、和排放通道，而前驱体供应系统的前驱体管道被布置成将第一前驱体从第一前驱体源以及将第二前驱体从第二前驱体源输送到至少一个前驱体喷嘴，所述至少一个前驱体喷嘴被设置到喷嘴头，用于将第一和第二前驱体在输出面处的两个连续的排放通道之间供应到基底的表面，用于形成一个或多个反应区域。本发明的目的还通过如权利要求25的特征部分所述的方法来实现，其中该方法还包括将第一和第二前驱体从至少一个前驱体喷嘴经由输出面交替地供应到基底的表面，所述输出面以下列顺序包括：排放通道、至少一个前驱体喷嘴(其被布置成供应第一前驱体和第二前驱体)、和排放通道。

本发明基于提供一种喷嘴头，喷嘴头布置在基底的表面上方，用于使基底的表面根据ALD的原理经受至少第一和第二前驱体的交替表面反应。喷嘴头包括输出面，输出面具有一个或多个前驱体喷嘴和一个或多个排放通道，或两个或更多个前驱体喷嘴和两个或更多个排放通道。根据本发明，输出面按下列顺序包括：排放通道、一个或多个前驱体喷嘴、和排放通道，用于使基底的表面在排放通道之间的反应区域中经受第一和第二前驱体的交替表面反应。输出面可以包括设置于两个连续排放通道之间的至少一个第一前驱体喷嘴(其用于供应第一前驱体)和至少一个第二前驱体喷嘴(其用于供应第二前驱体)，。替代地，输出面可以包括用于至少第一和第二前驱体的至少一个共用的前驱体喷嘴，使得所述至少第一和第二前驱体可以经由同一共用前驱体喷嘴交替地供应在基底的表面上。

本发明还提供了一种装置，其包括喷嘴头和前驱体供应系统。前驱体供应系统包括至少第一和第二前驱体源(其用于第一和第二前驱体)和前驱体管道(其用于将前驱体从前驱体源输送到喷嘴头的前驱体喷嘴)。在本发明中，喷嘴头的输出面包括布置在两个排放通道之间的至少一个前驱体喷嘴，而前驱体供应系统的前驱体管道被布置成将第一前驱体从第一前驱体源以及将第二前驱体从第二前驱体源输送到至少一个前驱体喷嘴，用于在输出面的两个连续的排放通道之间将第一和第二前驱体供应到基底的表面，用于形成一个或多个反应区域。前驱体供应系统的前驱体管道可以被布置成将第一前驱体从第一前驱体源以及将第二前驱体从第二前驱体源输送到至少一个共用的前驱体喷嘴，至少一个共用的前驱体喷嘴被设置到喷嘴头，用于将第一和第二前驱体经由同一共用前驱体喷嘴供应到基底的表面。替代地，前驱体供应系统的前驱体管道布置成将第一前驱体从第一前驱体源输送到第一前驱体喷嘴并将第二前驱体从第二前驱体源输送到第二前驱体喷嘴，用于在连续的排放通道之间将第一和第二前驱体供应到基底表面。

本发明还涉及一种通过使用根据本发明的喷嘴头和装置、根据ALD原理处理基底的表面的方法。该方法包括将喷嘴头布置在基底的表面上方，并使基底的表面经受至少第一前驱体和第二前驱体的连续表面反应。在本发明中，该方法还包括将第一和第二前驱体从至少一个前驱体喷嘴经由输出面交替地供应到基底的表面，该输出面包括布置在两个连续的排放通道之间的至少一个前驱体喷嘴。该方法还可以包括连续且交替地将第一前驱体从第一前驱体喷嘴经由输出面供应到基底的表面和将第二前驱体从第二前驱体喷嘴经由输出面供应到基底的表面，用于使涂层在基底的表面上生长。替代地，本发明可以进一步包括连续且交替地将第一前驱体和第二前驱体从共用的前驱体喷嘴经由输出面供应到基底的表面，用于使涂层在基底的表面上生长。

因此，至少第一和第二前驱体如在传统的批量类型ALD处理中那样以脉冲方式交替地供应，并且优选地经由排放通道持续地排放。反应区域形成在至少一个前驱体喷嘴和相邻的排放通道之间或者在两个连续的排放通道之间。在反应区域中，由于第一和第二前驱体从至少一个前驱体喷嘴交替地并且连续地以脉冲方式供应并且经由排放通道排放，基底的表面经受第一和第二前驱体两者。因此，使涂层在位于反应区域中的基底的表面上生长。

本发明的喷嘴头、装置和方法的优点是其允许非常快地且可选择区域地涂覆大面积基底。前驱体喷嘴和排放通道可以布置成使得在前驱体喷嘴和排放通道之间形成的反应区域上的循环时间最小化。通过限制给定的反应区域面积，可以大大减少前驱体剂量和相关的清除时间，以减少跨越反应区域的循环时间。然后可以以模块方式将多个这样的反应区域添加到喷嘴头上，从而使得喷嘴头能够缩放至非常大的表面面积，而不会有损循环时间和产量。此外，本发明使得能够处理基底而不用将基底装载到反应室中、向反应室中提供真空并且清除整个反应室。当前驱体经由共用的前驱体喷嘴交替地供应在基底的表面上时，不需要相对于彼此移动基底和喷嘴头。前驱体的排放可以持续地同时进行，因此可以省略单独的清除时间。因此，ALD循环时间仅受经由共用的前驱体喷嘴供应的交替前驱体脉冲的频率和持续时间的限制。ALD循环时间短，因为清除可以省略并且不存在这样的反应室，该反应室由前驱体和清除气体连续填充和排放。清除时间也短，因为待清除的距离短。因此，清除气体作为气体前沿快速通过反应室，因此在气体前沿不产生显著的湍流。这同样适用于前驱体供应。

本发明的方法还改进了前驱体的材料利用效率，特别是与批量处理相比，在批量处理中需要显著过量的前驱体以实现整个批次的表面面积上的表面饱和。此外，几种ALD处理化学品在大面积沉积上表现出高度的不均匀性。一个这样的实例为：如果使用TiCl₃和H₂O前驱体来实现TiO₂膜沉积，则过程副产物HCl可导致膜的高度不均匀性。喷嘴头的优点是反应区域长度可以针对特定的前驱体化学物质优化并且在非常大的基底面积上实现高均匀性。此外，本发明使得能够仅处理基底的有限部分，而不需要将掩模附接在基底的表面上或在ALD处理之后去除涂层。这可以通过使用根据本发明的装置和喷嘴头来实现，使得喷嘴仅布置在基底的表面的有限部分上，或者使得装置和喷嘴布置成仅将基底表面的有限部分暴露于第一和第二前驱体材料。由于涂覆限于基底面、喷嘴头、和前驱体排放管道，所以需要定期维护的部件较少，而这些部件的设计可以使得在部件更换期间最小化系统的停机时间。由于前驱体材料利用前驱体供应系统交替地脉冲提供，故可以实现高质量的涂层，因为不存在不期望的前驱体反应的显著风险。因此，本发明能够在没有复杂的装置和不损害涂层质量的情况下使得用于基底的以及用于大基底的ALD循环时间和涂层生长速率非常短。

附图说明

在下文中，将参照附图通过优选实施例更详细地描述本发明，在附图中：

图1示意性地示出了具有第一和第二前驱体喷嘴的根据本发明的装置的一个实施例；

图2示意性地示出了具有第一和第二前驱体喷嘴的根据本发明的喷嘴头的一个实施例；

图3示意性地示出了具有第一和第二前驱体喷嘴的根据本发明的装置的另一个实施例；

图4示意性地示出了具有第一和第二前驱体喷嘴的根据本发明的喷嘴头的另一个实施例；

图5示意性地示出了具有共用的前驱体喷嘴的根据本发明的装置的一个实施例；

图6示意性地示出了具有共用的前驱体喷嘴的根据本发明的喷嘴头的一个实施例；

图7和8示意性地示出了具有共用的前驱体喷嘴的根据本发明的喷嘴头的其他实施例；

图9示意性地示出了具有掩模的图1的实施例；

图10示意性地示出了掩模的一个实施例；

图11示意性地示出了具有共用的前驱体喷嘴的根据本发明的装置的另一个实施例；

图12示意性地示出了具有共用的前驱体喷嘴的根据本发明的装置的再一个实施例；

图13、14和15示意性地示出了操作根据本发明的装置的一个实施例。

具体实施方式

图1是根据本发明的装置的一个实施例，所述装置用于使基底6的表面8经受至少第一前驱体A和第二前驱体B的连续表面反应。该装置包括喷嘴头2(或前驱体供应元件)、前驱体供应系统10和控制单元30。该装置还可以包括用于在处理期间支撑基底6的基底支撑件4。

用于将前驱体A、B供应到基底6的表面8的喷嘴头2包括输出面3，该输出面3具有至少一个第一前驱体喷嘴21和至少一个第二前驱体喷嘴23，以及至少两个排放通道24，其中，第一前驱体喷嘴21用于供应第一前驱体A，第二前驱体喷嘴23用于将第二前驱体B供应到基底6的表面8上，排放通道24用于从基底6的表面8排放前驱体A、B，如图1所示。输出面3还可包括围绕前驱体通道22和排放通道24的周缘排放通道26。替代地或另外地，输出面3还包括用于供应惰性保护气体(例如氮气)的周缘保护气体通道(未示出)，该保护气体通道围绕前驱体通道22和排放通道24。喷嘴头2示意性地示出为布置成使得喷嘴头的输出面3在处理期间位于基底6的表面8上方。输出面3和基底6的表面8之间的距离被布置为尽可能小，使得前驱体不会泄漏到周围大气中且使得前驱体使用的效率处于高水平。喷嘴头2可以是任何机械结构并且优选地由金属制成。喷嘴头2可以是整体元件，前驱体喷嘴22、排放通道24和相关管道被加工到其中，或者可替换地，喷嘴头2可以是包括本体和分离管道的多部件元件，前驱体喷嘴22和排放通道24布置到本体上。

该装置包括前驱体供应系统10，前驱体供应系统包括至少一个用于第一前驱体A的第一前驱体源11和一个用于第二前驱体B的第二前驱体源12。前驱体供应系统10还包括前驱体管道13、15、27、29，用于将前驱体A、B从前驱体源11、12输送到喷嘴头2的前驱体喷嘴21、23，如图1所示。前驱体供应系统10还可以包括两个以上的前驱体源(分别用于两种以上的不同前驱体材料)、和相关的前驱体管道。此外，还可以存在清除气体源和相应的清除气体管道。该装置还包括控制系统30、32，控制系统被布置成对至少第一和第二前驱体A、B到前驱体喷嘴21、23的供应进行控制。在一个实施例中，控制系统30可以包括计算机或微处理器，其经由数据传输连接件31连接到前驱体供应系统。

根据本发明，前驱体供应系统10的前驱体管道13、15、27、29布置成将第一前驱体A从第一前驱体源11输送到第一前驱体喷嘴21，并将第二前驱体B从第二前驱体源12输送到第二前驱体喷嘴23，用于经由输出面3将第一前驱体A和第二前驱体B供应到基底6的表面8。也可以经由第一前驱体喷嘴21和第二前驱体喷嘴23供应可能的清除气体。

图1示出了一个实施例，其中前驱体供应系统10包括从第一前驱体源11伸出的第一子管道13和从第二前驱体源12伸出的第二子管道15，用于将第一和第二前驱体分别从前驱体源11、12输送到第一和第二前驱体喷嘴21、23。第一和第二子管道13、15分别设置有第一和第二前驱体阀14、16，用于控制来自第一和第二前驱体源11、12的第一和第二前驱体A、B的流量。第一和第二子管道13、15可以进一步分支成延伸到第一和第二前驱体喷嘴21、23的两个或更多个分支子管道27、29，如图1所示。第一和第二前驱体A、B经由分离的子管道13、27、15、29从前驱体源11、12输送到第一和第二前驱体喷嘴21、23。

前驱体供应系统10还可以包括排放泵(用于对排放通道24产生抽吸力)、排放管道(未示出)和排放罐(用于从基底6的表面8排放前驱体)。前驱体可以持续或以脉冲方式供应。存在几种不同的脉冲技术，而本发明不限于任何具体的脉冲技术。

用于使基底6的表面8经受至少第一前驱体A和第二前驱体B的连续表面反应的根据本发明的喷嘴头2(如图1所示)具有输出面3，输出面包括至少一个第一和第二前驱体喷嘴21、23(经由该第一和第二前驱体喷嘴将前驱体A、B供应到基底6的表面8)和至少两个排放通道24、26(用于从基底6的表面8排放前驱体A、B)。根据上面提及的输出面3以下列顺序包括：排放通道24、至少一个第一和第二前驱体喷嘴21、23(其被布置成供应第一前驱体A和第二前驱体B)、和排放通道24，被重复一次或多次。因此，可以存在一个或多个第一和第二前驱体喷嘴21、23，其以任何顺序布置在两个连续的排放通道24之间。反应区域(其中基底6的表面8经受第一前驱体A和第二前驱体B的交替表面反应)因此形成在连续的两个排放通道24之间，在所述排放通道24之间布置有前驱体喷嘴21、23。

图2示出了喷嘴头2的输出面3的一个实施例。输出面3设置在基底6的表面8上方或上面，用于经由第一和第二前驱体喷嘴21、23在表面8上供应前驱体A、B。在该实施例中，第一和第二前驱体喷嘴22是开口到喷嘴头2的输出面3的纵向通道。第一和第二前驱体喷嘴21、23彼此相邻布置。类似地，排放通道24是开口到喷嘴头2的输出面3的纵向通道。在图2中，纵向的第一和第二前驱体喷嘴21、23以及排放通道24是线性和笔直的，但它们也可以是弯曲的或呈一些其他形状。第一和第二前驱体喷嘴21、23可以包括一个或多个供应开口(未示出)，供应开口沿着第一和第二前驱体喷嘴21、23的长度设置，来自前驱体管道27、29的前驱体A、B从该供应开口流出。替代地，第一和第二前驱体喷嘴21、23可以包括纵向的供应狭缝或间隙，该供应狭缝或间隙沿着第一和第二前驱体喷嘴21、23的长度延伸，前驱体A、B经由该供应狭缝或间隙从前驱体管道27、29进入第一和第二前驱体喷嘴21、23。排放通道24也可以以类似的方式沿着排放通道24的长度的设置有一个或多个排放开口或者一个或多个狭缝或间隙。应当注意，虽然在图2的实施例中在输出面3上设置有三组第一和第二前驱体喷嘴21、23，但是也可以只有一组或两组第一和第二前驱体喷嘴21、23，或者替代地多于三组。

如图2所示，第一和第二前驱体喷嘴21、23是开口到输出面3的纵向通道，并且排放通道24是开口到输出面3的纵向通道。第一和第二前驱体喷嘴21、23和排放通道24大体上平行于输出面3延伸，用于在相邻的前驱体喷嘴21、23与排放通道24之间、以及在连续排放通道24之间提供反应区域X、Y、Z。原则上，输出面3可以包括布置成供应第一和第二前驱体A、B两者的一组或两组或更多组纵向的第一和第二前驱体喷嘴21、23，并且包括布置成排放前驱体A、B的两个或三个或更多个纵向排放通道24。第一和第二前驱体喷嘴21、23和排放通道24可以大体上平行于一些其它型式交替地布置到输出面3，用于在连续的排放通道24之间提供反应区域X、Y、Z。

前驱体A、B由第一和第二前驱体喷嘴21、23供应，并且它们朝着相邻的排放通道24流动，如图2中的箭头P所示。然后，反应区域X、Y和Z形成在第一和第二前驱体喷嘴21、23与相邻的排放通道24之间，或者在两个连续的排放通道24之间，以及在输出面3和基底6的表面8之间。当前驱体A、B交替地从前驱体源且以连续和脉冲的方式从前驱体源11、12并经第一和第二前驱体喷嘴21、23供应时，基底6的表面8在反应区域X、Y、Z中交替地经受第一和第二前驱体A、B的表面反应，从而根据ALD的原理在表面8上形成涂层。这种布置提供了紧凑的反应区域X、Y、Z，在该反应区域X、Y、Z中，第一和第二前驱体的脉冲前驱体流快速前进，并且脉冲频率可以很高。此外，基底6的表面8交替地经受第一和第二前驱体A、B两者，且在反应区域X、Y、Z的区域中均匀地涂覆于基底6的表面8。

图3和图4示出了替代实施例，其中第一和第二前驱体喷嘴21、23与图1和图2的实施例不同地设置。在该实施例中，仅改变了第一和第二前驱体喷嘴21、23和分支子管道27、29，所有其它特征与图1和图2的实施例相同。在该实施例中，第二前驱体喷嘴23布置在第一前驱体喷嘴21内部，使得第二前驱体喷嘴将第一前驱体喷嘴分成两个第一前驱体子喷嘴，如图3所示。第一前驱体子管道13分支到每个第一前驱体子喷嘴21。替代地，第一前驱体喷嘴21可用第二前驱体喷嘴23分开，使得第一前驱体A可经由仅一个分支前驱体管道27输送到第一前驱体喷嘴。根据上面提及的第二前驱体喷嘴23延伸通过第一前驱体喷嘴21。如图4所示，喷嘴头2的输出面3以下列顺序连续邻近地包括：排放通道24、布置成供应第一前驱体A的第一前驱体喷嘴21、布置成供应第二前驱体B的第二前驱体喷嘴23、设置成供应第一前驱体A的第一前驱体喷嘴21、和排放通道24。通常，根据本发明的输出面3以下列顺序包括：排放通道24、一个或多个第一和第二前驱体通道、和排放通道24，重复一次或多次，用于在连续的排放通道24之间形成反应区域X、Y、Z。

图5示出了本发明的替代实施例，其中前驱体供应系统10的前驱体管道13、15、17、28、27、29布置成将来自第一前驱体源11的第一前驱体A和来自第二前驱体源12的第二前驱体B输送到设置到喷嘴头2上的至少一个共用的前驱体喷嘴22，用于经由同一共用的前驱体喷嘴22将第一前驱体A和第二前驱体B供应到基底6的表面8上。这意味着相同的一个或多个前驱体喷嘴22用于在基底6的表面8上供应两种或所有前驱体A、B。也可以经由相同的一个或多个共用的前驱体喷嘴22供应可能的清除气体。

图5示出了一个实施例，其中前驱体供应系统10包括从第一前驱体源11伸出的第一子管道13和从第二前驱体源12伸出的第二子管道15，用于从前驱体源11、12输送第一和第二前驱体。第一和第二子管道13、15分别设置有第一和第二前驱体阀14、16，用于控制来自第一和第二前驱体源11、12的第一和第二前驱体A、B的流量。前驱体供应系统10还包括延伸到至少一个共用前驱体喷嘴22的前驱体供应管道17、28。第一子管道13设置在第一前驱体源11和前驱体供应管道17、28之间，而第二子管道15设置在第二前驱体源12和前驱体供应管道17、28之间。因此，第一和第二前驱体A、B经由相同的共用前驱体供应管道17、28被输送到共用前驱体喷嘴22。前驱体供应管道17、28设置有对前驱体A、B供应到共用前驱体喷嘴22进行控制的供应阀18。供应阀18也可以省略。前驱体供应管道17进一步分支以形成分支供应管道28，用于将前驱体A、B输送到每个共用前驱体喷嘴22。因此，喷嘴头2可以包括两个或更多个共用前驱体喷嘴22，而前驱体供应管道17、28可以分成两个或更多个分支供应管道28，用于将第一和第二前驱体A、B两者输送到每个共用前驱体喷嘴22。替代地，对于来自前驱体源11、12的每个共用前驱体喷嘴22，可以存在分离的子管道13、15和前驱体供应管道17。应当注意，前驱体管道13、15、17、28的一些或一部分可以被设置到喷嘴头2并且前驱体管道13、15、17、28的一些或一部分可以被设置到喷嘴头2外部。根据上面提及的至少一个前驱体喷嘴22是共用前驱体喷嘴，并且被布置成将第一前驱体A和第二前驱体B两者供应到基底6的表面8。图5示出了一个实施例，其中喷嘴头2包括一个前驱体管道28或多个分支管道28，其延伸到共用前驱体喷嘴22并且布置成将第一和第二前驱体A、B两者输送到共用前驱体喷嘴22。在替代实施例中，前驱体管道13和16可以彼此连接于喷嘴头2处(在前驱体喷嘴22中或在前驱体喷嘴22附近)。

图6示出了喷嘴头2的输出面3的一个实施例。输出面3设置在基底6的表面8上方或上面，用于经由共用前驱体喷嘴22在表面8上供应前驱体A、B。如图6所示，共用前驱体喷嘴22是开口到输出面3的纵向通道，并且排放通道24是开口到输出面3的纵向通道。共用前驱体喷嘴22和排放通道24在输出面3中大体上平行延伸，用于在相邻的共用前驱体喷嘴22和排放通道24之间提供反应区域X、Y、Z。原则上，输出面3可以包括布置成供应第一和第二前驱体A、B两者的一个或两个或更多个纵向的共用前驱体喷嘴22以及布置成排放前驱体的两个或三个或更多个纵向排放通道24。共用前驱体喷嘴22和排放通道24可以大体上平行于一些其它型式交替地布置到输出面3，用于在相邻的共用前驱体喷嘴22和排放通道24之间提供反应区域X、Y、Z。

前驱体A、B由共用前驱体喷嘴22供应，并且流动朝着相邻的排放通道24，如图2中的箭头P所示。然后，反应区域X、Y和Z形成在共用前驱体喷嘴22和相邻的排放通道24之间以及输出面3和基底6的表面8之间。当前驱体A、B交替地从前驱体源并从前驱体源11、12以连续和脉冲的方式并经由共用前驱体喷嘴22供应时，基底6的表面8在反应区域X、Y、Z中交替地经受第一和第二前驱体A、B的表面反应，从而根据ALD的原理在表面8上形成涂层。这种布置提供了紧凑的反应区域X、Y、Z，其中第一和第二前驱体的脉冲前驱体流快速前进，并且脉冲频率可以很高。此外，基底6的表面8交替地经受第一和第二前驱体A、B两者，并且基底6的表面8在反应区域X、Y、Z的区域中被均匀地涂覆。

应当注意，输出面3还可以包括在前驱体喷嘴22之间的两个分离的排放通道24，而不是一个排放通道24。因此，可以存在分离的排放通道24，用于由前驱体喷嘴22供应的两种前驱体。此外，清除气体喷嘴可以设置在这两个分离的排放通道24之间。

图7示出了喷嘴头2的输出面3的一个替代实施例。在该实施例中，共用前驱体喷嘴22中的一个是开口到输出面3的喷嘴。输出面3还包括开口到输出面3并且围绕中央共用前驱体喷嘴22的周缘通道24。替代地，输出面还可以包括至少一个中央排放通道(开口到喷嘴头2的输出面3)和至少一个共用前驱体喷嘴22(设置为周缘通道，其开口到输出面3并且围绕中央排放通道24)。因此，输出面3可以仅包括一个中央共用前驱体喷嘴或排放通道和(分别地)周缘排放通道或围绕周缘排放通道的共用前驱体喷嘴。周缘排放通道使得能够形成没有侧壁的反应空间，并且周缘排放通道在所述侧上封闭反应空间。

共用前驱体喷嘴22、22'、22”中的至少一个可以是开口到输出面3的周缘通道，而排放通道24、24'、24”中的至少一个可以是开口到喷嘴头2的输出面3的纵向通道，如图7所示。因此，输出面3可以包括布置成供应第一和第二前驱体A、B两者的一个或多个周缘共用前驱体喷嘴22'、22”以及布置成排放前驱体的一个或多个周缘排放通道24、24'、24”。周缘共用前驱体喷嘴22’、22”和周缘排放通道24、24'、24”交替地布置到输出面3并且彼此围绕，用于在相邻的共用前驱体喷嘴22、22'、22”和排放通道24、24'、24”之间提供反应区域X、Y、Z。因此，周缘的共用前驱体喷嘴22和周缘排放通道24交替地布置到输出面3且彼此围绕，使得每个共用前驱体喷嘴22'、22”在两个排放通道24、24'、24”之间，用于在相邻的共用前驱体喷嘴22'、22”和排放通道24、24'、24”之间提供反应区域X、Y、Z。在图7的实施例中，存在一个中央共用前驱体通道22和两个或更多个周缘共用前驱体通道22'、22”。反应区域X、Y、Z以类似于结合图6描述的那样的方式形成，而前驱体A、B沿箭头P的方向从共用前驱体喷嘴22、22'、22”趋至排放通道24、24'、24”。

根据本发明的上述和优选实施例，喷嘴头2的输出面3以下列顺序连续邻近地包括：排放通道24；布置成供应第一和第二前驱体A、B两者的共用前驱体喷嘴22；和排放通道24，用于形成反应区域X、Y、Z，在反应区域X、Y、Z中基底6的表面8经受第一和第二前驱体A、B的连续表面反应。喷嘴头2的输出面3还可以邻近地以下列顺序包括：排放通道24；布置成供应第一和第二前驱体A、B两者的共用前驱体喷嘴22；和排放通道24，并重复一次或多次以形成两个或更多个反应区域X、Y、Z，所述两个或更多个反应区域具有共享的排放通道24。

图8示出了图7的喷嘴头2的变型。在该实施例中，输出面3包括开口到输出面3的几个中央共用前驱体喷嘴22，而每个中央共用前驱体喷嘴22被开口到输出面3的周缘排放通道24包围。因此，输出面3包括由周缘排放通道24围绕的中央共用前驱体喷嘴22的矩阵。前驱体沿箭头P的方向从前驱体喷嘴22流动到排放通道24。因此，每对中央前驱体喷嘴22和围绕中央前驱体喷嘴22的周缘排放喷嘴24提供喷嘴区块并形成反应区域X。输出面3因此可以设置有一个或多个相邻的喷嘴区块，用于形成反应区域或喷嘴区块的矩阵或一个或更多相邻的反应区域X，如图8所示。在替代实施例中，输出面3还可以包括一个或多个中央排放通道(其开口到喷嘴头2的输出面3)和至少一个共用前驱体喷嘴22(其设置为周缘通道，该周缘通道开口到输出面3并且围绕中央排放通道24)。在替代实施例中，可以在相邻反应区域X的两个排放通道24之间设置保护气体或清除气体通道。因此，清除气体通道将相邻反应区域X彼此分开，并且使得能够以成型方式涂覆基底的表面，使得相邻的反应区域X可以具有不同的涂层，或者一些反应区域也可以免于涂覆。

图9示出了图5的装置和布置在基底6的表面8和喷嘴头2的输出面3之间的掩模40。掩模40覆盖基底的表面8并防止表面8经受前驱体A、B。掩模40包括开口42，用于提供前驱体进出基底6的表面8的通路。因此，前驱体A、B可以流经开口42而使开口42下方的基底6的表面8的区域经受至少第一和第二前驱体A、B的表面反应。图10示出了掩模40的一个实施例，其中矩形开口42被设置用于在基底的表面8上形成类似的矩形涂覆区域。使用掩模40，可以仅处理基底的表面的一部分。掩模40可以由任何合适的材料例如薄金属板、纸或塑料制造。掩模40还可以是没有开口的均匀元件，用于覆盖基底6的表面8的不需要涂覆的一部分。

图11示意性地示出了本发明的装置的另一实施例。相同的附图标记表示与图5至9中相同的特征，从而省略对它们的描述。图11的装置包括三个共用前驱体喷嘴22，其全部设置成向基底6的表面8供应两种或更多种前驱体。前驱体供应系统10包括分别用于第一前驱体A和第二前驱体B的第一前驱体源11和第二前驱体源12。前驱体供应系统10还包括从第一前驱体源11伸出的第一子管道13和从第二前驱体源12伸出的第二子管道15，用于从前驱体源11、12输送第一和第二前驱体。第一和第二子管道13、15分别设置有第一和第二前驱体阀14、16，用于控制来自第一和第二前驱体源11、12的第一和第二前驱体A、B的流量。前驱体供应系统10还包括延伸到第一共用前驱体喷嘴22的前驱体供应管道17。第一子管道13设置在第一前驱体源11和前驱体供应管道17之间，而第二子管道15设置在第二前驱体源12和前驱体供应管道17之间。因此，第一和第二前驱体A、B经由相同的共用前驱体供应管道17被输送到第一共用前驱体喷嘴22。前驱体供应管道17设置有对前驱体A、B供应到第一共用前驱体喷嘴22进行控制的供应阀18。供应阀18也可以省略。前驱体供应系统10还分别包括用于第三前驱体C和第四前驱体D的第三前驱体源11'和第四前驱体源12'。还设置了第三子管道13'和从第三前驱体源12'伸出的第四子管道15'。第三和第四子管道13'、15'分别设置有第三和第四前驱体阀14'、16'，以及延伸到第二共用前驱体喷嘴22'的第二前驱体供应管道17'，如与第一共用前驱体喷嘴22的连接那样。前驱体供应系统10还包括分别用于第五前驱体E和第六前驱体F的第五前驱体源11”和第六前驱体源12”。还设置了第五子管道13”和从第五前驱体源12”伸出的第六子管道15”。第五和第六子管道13”、15”分别设置有第五和第六前驱体阀14”、16”，以及延伸到第三共用前驱体喷嘴22”的第三前驱体供应管道17”，如与第一共用前驱体喷嘴22的连接那样。在图7的实施例中，有三个共用前驱体喷嘴22、22'、22”，其所有区域布置成连续地交替将两个或更多个前驱体A、B、C、D、E、F供应到基底6的表面8。因此，该装置和喷嘴头2提供三个反应区域，每个反应区域在基底6上提供不同的涂覆。因此，基底6可以在表面8的不同部分上具有不同的涂层。替代地，基底6可以相对于喷嘴头2移动，使得在表面8的区域在一个或多个反应区域内被处理之后该表面8的相同区域位于另一反应区域下方，用于在基底6的表面8上形成不同的叠加涂层。

图12示出了本发明的装置的另一个替代实施例。在该实施例中，前驱体供应系统10包括从第一前驱体源11延伸到共用前驱体喷嘴22并且布置成将第一前驱体A输送到共用前驱体喷嘴22的第一前驱体子管道13，以及从第二前驱体源12延伸到共用前驱体喷嘴22并且布置成将第二前驱体B输送到共用前驱体喷嘴22的第二前驱体子管道15。前驱体管道子管道13、15可以进一步分支成两个或更多个分支子管道27、29，其延伸到两个或更多个共用前驱体喷嘴22，如图12所示。在该实施例中，第一和第二前驱体A、B从前驱体源11、12经由分离的子管道13、27、15、29输送到共用喷嘴头22，使得它们可以经由同一共用前驱体喷嘴22供应到基底6的表面8。

图12示出了一个实施例，其中该装置还包括等离子体发生器或等离子体电极70，其被设置为与第一或第二前驱体源11、12相连。在图8中，等离子体产生器被设置到共用前驱体喷嘴22，但是替代地，其可以被设置到一个或多个前驱体管道13、15、27、29。控制系统30可以控制等离子体发生器70的使用，使得等离子体发生器70仅在前驱体A或B中的一个被供应到基底6的表面8时被打开。本发明的装置和喷嘴头2对于将等离子体用作前驱体来说是理想的，因为等离子体基团仅在相对短的时间内保持在活性等离子体状态，并且在本发明中，相同的前驱体流仅沿着基底6的表面8的一部分输送。这意味着在每个反应区域X、Y、Z中的前驱体流在时间和距离方面都是短的，而等离子体可以沿着整个反应区域X、Y、Z保持在活性等离子体状态。显然，将活性等离子体布置到传统的批量处理(其中前驱体被迫流过整个反应室)是更复杂的。当等离子体发生器不被使用时，等离子体气体可以被用作清除气体。等离子体气体通常是含氧气体，例如CO或CO2，或其混合物。等离子体发生器70包括等离子体电极和电子单元，其通常在该装置外部。在这种情况下，当利用等离子体发生器70产生等离子体时，等离子体气体形成一个前驱体。因此，所述前驱体之一可以远程作为等离子体产生并且经由前驱体喷嘴22作为等离子体予以供应。替代地，所述前驱体之一可以利用在基底的表面附近在前驱体喷嘴处或在基底上方点燃的直接等离子体来产生。

图13示出了处于关闭操作状态下的该装置，其中喷嘴头2布置在基底6的表面8上方或上面。该装置包括反应室，反应室具有底部和盖用于限定反应空间60，基底6的表面8在反应空间60中经受至少第一和第二前驱体A、B的表面反应。如图13所示，在关闭状态下，基底支撑件4或基底6的表面8和喷嘴头2形成具有反应空间60的反应室。因此，喷嘴头2可以形成反应室的盖，使得输出面3布置成朝向基底6的表面8，或者喷嘴头2可以形成反应室的底部，使得输出面3布置成朝向基底6的表面8。基底支撑件4可以布置成将基底6支撑在反应室中，使得基底支撑件4形成反应室的底部。替代地，基底支撑件4可以布置成将基底6支撑在反应室中，使得基底支撑件4形成反应室的盖。喷嘴头2及其输出面3可以在边缘或其附近设置有密封件25，用于当喷嘴头2放置在基底6的表面上时密封反应空间60。密封件还可以限定反应空间60的高度。在图9中，喷嘴头2在关闭状态下抵靠基底6的表面8放置，但是替代地，喷嘴头也可以抵靠基底支撑件4或反应室的底部或盖子放置。这提供了紧凑的结构并且防止了材料在那些可以设置(例如)有电触头的基底的边缘区域上生长。

图13还示意性地示出了本发明的装置的一个实施例，其中该装置包括操作单元50、52，用于将基底6或基底的表面8布置在喷嘴头2或喷嘴头2的输出面3的上方/下方或上面。操作单元可以包括移动部件52，用于使喷嘴头2和/或基底6和/或基底支撑件4相对于彼此移动，用于将喷嘴头布置在基底6的表面8上方或上面。移动部件52可以包括用于使喷嘴头2和/或基底6和/或基底支撑件4相对于彼此移动的任何常规部件，例如液压元件。操作单元还可以包括用于操作移动部件52的驱动部件50。驱动部件50可以包括电动机、阀或电气连接件或类似物。操作单元可以布置成使喷嘴头2或反应室的盖和底部相对于彼此移动，以打开和关闭反应室。操作单元还可以布置成使基底支撑件4或基底6和喷嘴头2相对于彼此移动，以打开和关闭反应室。

图14示出了处于打开状态的装置和反应室，其中喷嘴头2与基底6的表面8和基底支撑件4有一定距离，因此基底6可以被装载到该装置中或从该装置卸载。在图13、14和15的实施例中，操作单元被布置成如箭头H所示竖直地提升和降下基底6。应当注意，操作单元也可以布置成在水平方向上或在竖直与水平方向之间的方向上移动喷嘴头2或基底6、基底支撑件4、反应室的盖或底部。

图15还示出了在喷嘴头2的输出面3和基底6的表面8之间使用掩模40的实施例。在该实施例中，喷嘴头2抵靠掩模40布置，并且反应空间60形成于输出面3和掩模40以及基底6的在掩模40的开口42的区域中的表面8之间。

本发明提供了一种涂覆基底6的方法。该方法包括将喷嘴头2布置在基底6的表面8上方或上面。喷嘴头包括用于将第一和第二前驱体A、B供应到基底6的表面8的至少一个前驱体喷嘴22、21、24，以及用于从基底6的表面8排放前驱体A、B的至少两个排放通道24、26。该方法还包括使基底6的表面8经受至少第一前驱体A和第二前驱体B的连续表面反应。该方法还包括将第一和第二前驱体A、B从至少一个前驱体喷嘴22；21、23经由输出面3交替地供应到基底6的表面8，所述输出面3以下列顺序包括：排放通道24、至少一个前驱体喷嘴22；21、23(其被设置成供应第一前驱体A和第二前驱体B)、和排放通道24。在一个实施例中，该方法包括连续且交替地将第一前驱体A从第一前驱体喷嘴21经由输出面3供应到基底6的表面8和将第二前驱体B从第二前驱体喷嘴23经由输出面3供应到基底6的表面8，用于在基底6的表面8上生长涂层。在替代实施例中，该方法包括连续且交替地将第一前驱体A和第二前驱体B从共用前驱体喷嘴22经由输出面3供应到基底6的表面8，用于在基底6的表面8上生长涂层。

在该方法中，通过将第一和第二前驱体A、B两者连续且交替地从前驱体喷嘴22、21、23供应到基底6的表面8上而使基底6的表面8经受至少第一前驱体A和第二前驱体B的连续表面反应，用于在基底6的表面8上生长涂层。本发明的喷嘴头2和装置可以用于执行该方法。在该方法中，前驱体A、B连续且交替地被供应至基底6的表面8，用于在两个连续的排放通道24之间形成反应区域X、Y、Z在所述反应区域X、Y、Z中基底6的表面8经受前驱体A、B的表面反应。

对于本领域技术人员显而易见的是，随着技术的进步，本发明的概念可以以各种方式实现。本发明及其实施例不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内变化。