所述，替代所示实施方式，沟槽57和气体出口 /入口 58可在密封件55与圆筒5之间互换或以任何组合混合。
[0207]在一实施方式中，圆周密封沟槽沿旋转轨迹62的第一部分延伸，且在旋转轨迹62的第一与第二部分之间终止使得在由前体气体供应器8中断供应前体气体至旋转轨迹62的第二部分上时，利用圆筒5的表面中断气流路径。依此方式，圆筒相对于密封件的相对旋转开启和关闭在气体源/槽与各个气体供应器/泄流部间的气流路径，即组合结构作为阀系统。沟槽可因此作为阀，其中圆筒的旋转作为用以控制阀的装置。
[0208]气体流通板或密封件55可具有数种功能:
[0209]-与氮插入物连接且在圆周方向上产生氮狭缝。
[0210]-作为承载常规圆筒或空气轴承的轴。
[0211]-在外边缘提供较大直径以配合，例如，具有220mm的典型直径的流通板。
[0212]-提供孔以进给通过气体。
[0213]-作为用于圆筒的轴向(气体)轴承。
[0214]各室/插入物宜与单个径向孔连接。出口室可各具有两孔。轴向孔可，例如，具有6mm的典型直径。径向孔可，例如，在靠近圆筒的最外侧的距离处以减少通道体积和无效空间。
[0215]在一实施方式中，圆筒5可利用多孔质碳的标准空气轴衬承载，且利用扁圆形空气轴承固定在轴向上。圆筒可被耐热马达M(例如无刷DC马达)驱动，且该耐热马达M与圆筒轴10直接连接且齿轮箱在其间以增加马达的转矩。
[0216]图18显示装置2的另一实施方式。装置2当前的实施方式包括在圆筒5各侧的两密封件55a、55b。圆筒可相对密封件55a、55b在旋转路径62上旋转，例如，环绕在轴承12中延伸的轴10旋转。第一密封件55a配置成用以供应前体气体108和冲洗气体138至圆筒5和由圆筒泄流多余冲洗和前体气体140b。第二密封件55b配置成用以供应反应性气体142至圆筒5和由圆筒5泄流多余反应性气体140b。透过两分开密封件55a与55b分别供应/和/或泄流前体气体108和反应性气体142的优点是防止两种气体108与142，例如，透过在密封件中的泄漏开口互相会合和在指定区域外的地方反应。另一优点可为在圆筒设计中有较小空间要求。
[0217]在一实施方式中提供具有大量流动中断器或阻止器的切换气体供应线构造，且流动中断器或阻止器完全整合在使用于卷对卷ALD系统中的同轴双圆筒组中，其中中断通过完全整合在力控制或形状控制的构造中的阀和/或气体流通和气体轴承/分离系统达成。
[0218]图19显示可安装在圆筒上的沉积头6。沉积头6以可旋转方式安装以使它可例如如箭头129所示地旋转。基底4在依循沉积头6的圆周的移动路径上被引导通过以箭头122表示的入口点。基底4在被引导远离沉积头6的出口点123离开移动路径。引导单元包括靠近入口点122和出口点123的绞盘14。绞盘14增加张力至基底用以偏压基底，且同样向移动路径弯曲基底4靠近沉积头6的表面。在基底4与沉积头6间的气体轴承防止在基底与沉积头间的接触。
[0219]气体轴承可使用用以提供前体气体、冲洗气体或反应性气体的气体出口中的任意气体出口(该出口未显示在图19中)提供。可了解的是，使用绞盘14提供的张力量有限的以防止气体轴承的不适当作用。如果施加至绞盘的张力太大，则基底会在沿沉积头圆周的某些点接触沉积头，这是不必要的，因为这会对基底造成破坏。
[0220]实线4显示根据本发明的基底的路径，且使用基于压力的牵引单元(120a、120b)牵引基底4远离靠近出口和入口点(122、123)的沉积头6。如果在没有牵引单元120a与120b的情形下只使用绞盘14和气体轴承以维持基底4无接触地移动通过沉积头6的圆周，则基底将依循以图19中的虚线4’所示的路径。可了解的是，因为就气体轴承的适当工作而言张力的量是有限的，在没有进一步引导的情形下基底4在入口点122以移动路径的方向的弯曲会，例如当基底材料比较硬时，造成基底4太靠近沉积头6的表面。这同样会靠近基底4的出口点123发生。为防止这种情形，基底同样可替代地利用使用更和缓弯曲的绞盘14弯曲；但是这将需要出口和入口点122与123设置成互相更远离。因此，沉积头的表面将不会如与本发明一样最佳地使用。
[0221]根据本发明，在入口和出口点122与123，白努力夹持器120a与120b分别设置成靠近引导单元14以将基底表面拉向夹持器120a与120b。白努力夹持器120使用高速气流以便在基底的背侧产生低压区域，将基底拉向白努力夹持器。由于白努力夹持器使用平行于基底表面的高速气流的事实，所以可有效地防止基底表面与白努力夹持器间的接触。白努力夹持器的原理显示在图20中。在图20中，白努力夹持器120包括加压气体入口 124。出口孔125释出加压气体126以形成平行于基底表面4的高速气流127a、127b。根据白努力原理，高速气流127a、127b (远离白努力夹持器)，产生在基底4上施加拉力128的低压区域。
[0222]请再参阅图19，可看见白努力夹持器120a与120b由沉积头6的表面有效地拉开基底4。除此以外，分别靠近入口点122和出口点123且相对于引导单元14的两强制气体供应器121a与121b对基底表面施加另一力以保持它远离沉积头并且使它对齐依循沉积头6的圆周的移动路径。
[0223]图19与20所示的教示、组件和改良可应用于在图中揭露的卷对卷原子层沉积方法和装置中的任意方法和装置。这些教示可特别应用于图UlE(A)、4、7、8、11B、12、13与15，但是它们未明白地显示在这些图中。如图19所示，可靠近入口和出口孔的一个或两个应用例如基于压力的牵引单元120a与120b (例如，以白努力夹持器的形式)，和/或强制气体供应器121a与121b的改良。此外，根据实施方式的精确规格，可沿移动路径的其他位置另外地应用装置以避免破坏。
[0224]根据本发明的一实施方式，本发明的装置的另一横截面显示在图21。图21显示用以加热本发明的卷对卷原子层沉积装置的有利加热系统。在图21中，带有沉积头6的圆筒5由阳极氧化铝材料(优选乳白色阳极氧化铝)或铝的阳极氧化合金或乳白色阳极氧化合金制成，以提供圆筒足够高的红外线辐射吸收系数，例如，大于0.3，优选大于0.8。在圆筒5的中心产生包括例如钨-卤素灯红外线辐射型加热装置131或以碳化硅(SiC)为主的加热器的孔洞134又，气体限制部16可由阳极氧化铝或乳白色阳极氧化铝，或其合金产生。除了加热器131以外，在孔洞134中具有一个或多个热电偶132以容许在本发明的装置中的温度控制。
[0225]可应用图21的加热系统作为本发明的卷对卷原子层沉积方法和装置的另一改良。此外，就在辐射型加热装置和装置的(乳白色)阳极氧化铝组件之间达成的合并效果而言，加热系统可独立地应用在原子层沉积配置中。因此，加热装置大致有关于在基底上沉积扩散层的装置，该装置包括可旋转地安装的圆筒，该圆筒包括具有输出面的沉积头，该输出面在使用时至少部分地面向基底且具有一个或多个气体供应器，该一个或多个气体供应器包括用以向基底供应前体气体的前体气体供应器，其中输出面大体上为圆形，界定基底，该装置进一步包括用以可旋转地安装包括沉积头的圆筒的安装件，且包括驱动器，该驱动器配置成用以旋转圆筒的以相对和沿基底移动在沉积头的输出面上的前体气体供应器；沉积头构造成用以使供应的前体气体靠近，例如在基底上反应以形成原子层；因此该装置配置成用以在一个方向连续地移动前体气体供应器时沉积原子层的叠层，其中该装置配置成用以沿可旋转圆筒的整个、至少部分圆形圆周，其中圆筒由包括阳极氧化铝，优选乳白色阳极氧化铝的材料构成，该装置进一步包括红外线辐射型加热系统。
[0226]本发明的应用领域不限于ALD，而可延伸至例如用于大面积制造OLED的障壁层、有机光伏打电池、柔性有机电子部件(例如晶体管)、钝化和缓冲层薄膜太阳能电池、在(食物)包装中的水分和氧扩散障壁层等的卷对卷沉积设备，且不限于只产生A1203。同样可预想到其他材料(ZnO等)的沉积。
[0227]所有运动学上的倒置同样地被视为固有地被揭露且在本发明的范围内。使用如:“较佳地”、“详细来说”、“特别地”、“典型地”等的术语不是要限制本发明。不定冠词“一”不排除大量。在不偏离本发明的范围的情形下，未特定地或明白地揭露或请求的特征可另外包括在根据本发明的结构中。例如，沉积头可具有用以在基底的一部分上原子层沉积时达成基底的该部分的高温，例如，接近220°C，的加热器。装置的另一例可在前体气体供应器、前体气体泄流部、反应性气体供应器、反应性气体泄流部、承载气体供应器和/或前体气体泄流部中具有用以控制在孔穴中的气体压力的压力控制器。压力控制器可包括气体控制器。此外，装置可，例如，包括适合用以在基底上沉积时增加前体气体材料的反应性或用于在基底上沉积后后沉积处理的微等离子体源或另一能源。可了解的是，外加于或替代沉积头的旋转，使该沉积头往复运动可提供有价值的沉积选项。
【主权项】
1.一种在基底上实施原子层沉积的方法，该方法包括: 使用沉积头向基底供应前体气体，所述沉积头包括一个或多个气体供应器，且该一个或多个气体供应器包括用于供应所述前体气体的前体气体供应器； 使所述前体气体靠近所述基底的表面，例如，在所述基底的表面上反应以形成原子层，所述沉积头具有输出面，该输出面在沉积所述原子层时至少部分地面向所述基底的表面，所述输出面提供有一个或多个气体供应器且大体上为圆形，该圆形界定所述基底的移动路径， 其中所述方法进一步包括: 在供应所述前体气体的同时，通过旋转所述沉积头使所述前体气体供应器相对于所述基底并且沿着所述基底移动；因此在以一个方向连续地移动所述前体气体供应器时沉积原子层的叠层，其中该方法在通过使用该一个或多个气体供应器提供的气体轴承保持所述基底的表面不与输出面接触时实施，且 其中，所述方法包括使用引导单元引导所述基底至移动路径或由该移动路径引导所述基底中的至少一个，该引导单元用于弯曲该基底使所述基底的表面在外弯曲侧，并且在所述引导时，通过使用与所述引导单元连接且与所述输出面相对的基于压力的牵引单元牵引所述基底远离所述输出面，用以防止所述基底的表面与靠近所述引导单元的输出面间的接触。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述牵引的步骤使用用于无接触地牵引所述基底的白努力夹持器实施。3.根据权利要求1或2所述的方法，进一步包括以下步骤，使用强制流动气体入口在面向所述基底的表面的外弯曲侧附近产生气流，用以强迫所述表面远离所述输出面。4.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中所述气体轴承使用所述前体气体供应器提供。5.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，其中所述一个或多个气体供应器进一步包括冲洗气体供应器或反应性气体供应器中的至少一个气体供应器，所述冲洗气体供应器用于供应惰性冲洗气体而所述反应性气体供应器用于供应与该前体气体反应的反应性气体，其中该气体轴承使用该前体气体供应器、该冲洗气体供应器或该反应性气体供应器中的至少一个气体供应器提供。6.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，包括相对于且沿着包括所述沉积头的可旋转圆筒的至少部分圆形的圆周移动。7.根据权利要求6所述的方法，其中该圆筒包括至少一条气流通道，用于将所述一个或多个气体供应器和密封所述圆筒的至少一部分表面的密封件连接，其中所述一个或多个气体供应器提供有气体，在相对于所述密封件旋转所述圆筒用于提供移动所述前体供应器的步骤的同时，该气体由所述密封件通过所述至少一条气流通道， 其中，所述圆筒或所述密封件中的一个包括一个或多个气体出口 /入口，且所述圆筒或所述密封件中的另一个在被所述圆筒密封的表面包括一个或多个的圆周沟槽，且其中在所述圆筒旋转时，为了向基底供应所述气体，所述气体出口 /入口与密封的所述沟槽相对布置，其中所述气流路径的一部分由所述密封的沟槽形成。8.根据前述权利要求中任意一项所述的方法，进一步包括使用加热器预热所述气体或所述基底中的至少一个的步骤，该加热器被包括在所述沉积头、所述一个或多个气体供应器或所述引导单元中的至少一个中。9.根据权利要求6和8所述的方法，其中所述加热的步骤使用红外线辐射型加热系统实施，且其中所述圆筒由包括阳极氧化铝，优选乳白色阳极氧化铝的材料构成。10.一种用于在基底上实施原子层沉积的装置，该装置包括沉积头，该沉积头包括一个或多个气体供应器，所述一个或多个气体供应器包括用于向所述基底供应前体气体的前体气体供应器，其中所述一个或多个气体供应器配置在所述沉积头的输出面上，且其中所述输出面大体上为圆形，该圆形界定出所述基底在所述输出面的至少一部分上的移动路径，使得在使用时所供应的前体气体在面向所述输出面的基底表面附近，例如在面向所述输出面的基底表面上反应，以便在所述基底表面上形成原子层，所述装置进一步包括: 安装件，用于可旋转地安装所述沉积头， 驱动器，配置用于旋转所述沉积头以便在供应所述前体气体的同时相对于所述基底且沿着所述基底移动所述前体气体供应器，用于借此在一个方向连续地移动所述前体气体供应器的同时沉积原子层的叠层，和 气体轴承，由所述一个或多个气体供应器提供，用于保持所述基底的表面不与所述输出面接触，且 其中，所述装置进一步包括: 引导单元，用于通过弯曲所述基底使所述基底的表面在外弯曲侧，引导所述基底至移动路径或由所述移动路径引导该基底中的至少一个，和 基于压力的牵引单元，与所述引导单元连接且与所述输出面相对，用于在所述引导时牵引所述基底远离所述输出面以防止在所述基底表面与靠近所述引导单元的输出面间的接触。11.根据权利要求10所述的装置，其中所述基于压力的牵引单元包括用于无接触地牵引所述基底的白努力夹持器。12.根据权利要求10或11中任意一项所述的装置，进一步包括配置成靠近外弯曲侧、面向所述基底表面的强制流动气体入口，用于产生气流以迫使所述表面远离所述输出面。13.根据权利要求10至12中任意一项所述的装置，包括可旋转的圆筒，该可旋转的圆筒包括沉积头，其中为了提供气体至所述气体供应器，所述圆筒包括至少一条气流通道，该至少一条气流通道将所述一个或多个气体供应器和密封所述圆筒的至少一部分表面的密封件连接，其中所述密封件能与至少一个气体源连接，其中所述圆筒或密封件中的一个包括一个或多个气体出口 /入口，且所述圆筒或密封件中的另一个在被该圆筒密封的表面包括一个或多个圆周沟槽，且其中所述一个或多个气体出口 /入口和所述一个或多个圆周沟槽如此配置以在使用时，当所述圆筒旋转时，所述气体出口 /入口在形成气体源与所述一个或多个气体供应器之间的气流路径的一部分的旋转圆筒的至少部分旋转上与所述密封沟槽相对。14.根据权利要求10至13中任意一项所述的装置，其中加热器被包括在所述安装件、所述沉积头、所述一个或多个供应器、所述引导单元中的至少一个中，或当引用权利要求13时，加热器被包括在所述圆筒、至少一条气流通道、所述气体出口 /入口中的至少一个或至少一个圆周沟槽中的至少一个中。15.根据权利要求10至14中任意一项所述的装置，包括可旋转的圆筒，该可旋转的圆筒包括所述沉积头，其中所述圆筒由包括阳极氧化铝，优选乳白色阳极氧化铝的材料构成，所述装置进一步包括红外线辐射型加热系统。
【专利摘要】一种实施原子层沉积的方法。该方法包括使用包括一个或多个气体供应器的沉积头，向基底供应前体气体，且该一个或多个气体供应器包括前体气体供应器。前体气体靠近该基底的表面反应，用以形成原子层。沉积头具有包括气体供应器的输出面，且在沉积原子层时该输出面至少部分地面向该基底表面。输出面大体上为圆形，界定基底的移动路径。前体气体供应器在供应该前体气体时通过旋转该沉积头相对该基底移动，用以在一个方向连续地移动时沉积原子层的叠层。基底的表面利用气体轴承保持不与该输出面接触。
【IPC分类】C23C16/54, C23C16/458, H01L21/314, C23C16/455
【公开号】CN105102676
【申请号】CN201480019869
【发明人】雷蒙德·雅各布斯·W·克纳彭, R·奥利斯拉格斯, 丹尼斯·范登贝尔赫, 马泰斯·C·范登布尔, 弗雷迪·罗泽博姆
【申请人】荷兰应用自然科学研究组织Tno
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年2月6日
【公告号】EP2765218A1, EP2954094A1, WO2014123415A1