用于涂覆基板表面的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于根据原子层沉积的原理，通过至少一种第一前体和第二前体的连续表面反应在基板表面上提供一种或多种涂覆层的方法，特别是涉及根据权利要求1的前序部分所述的方法。本发明还涉及用于根据原子层沉积的原理，通过至少一种第一前体和第二前体的连续表面反应在基板表面上提供一种或多种层的设备，特别是涉及根据权利要求11的前序部分所述的设备。
【背景技术】
[0002]原子层沉积(ALD)用于在用于制造产品如半导体、电气组件、光学组件或光伏电池的基板上提供涂覆层。根据ALD的基本特征，涂覆层在基板的所有表面上生长，并完全覆盖每个表面。然而，当制造这类产品时，并不总是需要提供完全覆盖一个表面的涂覆层。例如，可以对基板设置电接头，且不需要在电接头上形成涂覆层。因此，需要制造用于产品生产的基板，其中，仅在基板表面的有限子区域上形成涂ALD涂覆层。
[0003]在现有技术中，仅基板的有限子区域涂覆了 ALD涂覆层的基板通过两种方式来形成:使用覆盖基板的一部分表面的掩模防止基板表面上涂覆层的涂覆形成，或涂覆工序后从基板的一部分表面除去涂覆层。将掩模等置于基板表面上，以防止涂覆工序期间掩模所覆盖的基板的表面的区域上的材料生长。在基板表面上生成涂覆层之后常通过刻蚀等去除工序从基板表面除去生产的涂覆层。
[0004]用于生产仅在基板表面的有限子区域上具有ALD涂覆层的基板的现有技术方法需要在如上所提及的实际涂覆工序之前或实际涂覆工序之后进行额外的工序步骤，涉及使用掩模和去除一部分生产的涂覆层。这些额外工序步骤降低了生产效率，因为其耗费时间，并使生产工序更复杂。此外，掩蔽没有有效地阻止涂覆层在掩蔽区上的生长，因为前体气体倾向于从掩模和基板表面之间的掩模边缘区域渗透。
【发明内容】
[0005]本发明的一个目的是提供一种方法和一种设备，以克服或至少缓解上述缺点。本发明的目的通过特点是权利要求1中的特征部分中所声明的方法来实现。本发明的目的还通过特点是权利要求11中的特征部分中所声明的设备来实现。
[0006]本发明的优选实施方式在从属权利要求中公开。
[0007]本发明提供了用于根据原子层沉积的原理，通过至少第一前体和第二前体的连续表面反应在基板表面上提供一种或多种涂覆层的方法和设备。本发明基于以下想法，即根据原子层沉积的原理，通过至少一种第一前体和第二前体的连续表面反应在基板表面上提供一种或多种涂覆层。该方法包括:向基板表面供应来自至少一个第一前体喷嘴的第一前体和来自至少一个第二前体喷嘴的第二前体；同时使基板相对于第一前体喷嘴和第二前体喷嘴中至少一个移动，以对基板表面进行至少第一前体和第二前体的连续表面反应。该方法还包括通过供应第一前体和第二前体并同时使基板相对于第一前体喷嘴和第二前体喷嘴中至少一个移动的协作使基板表面的一个或多个第一有限子区域暴露于第一前体和第二前体两者，以及基板表面的一个或多个第二有限子区域暴露于仅一种前体或不暴露给前体，即暴露于第一前体或第二前体或不暴露于第一和第二前体，以在基板表面的第一有限子区域上提供一种或多种涂覆层。该方法也可包括:向基板表面供应来自至少一个第一前体喷嘴的第一前体和来自至少一个第二前体喷嘴的第二前体，并同时使基板相对于第一前体喷嘴和第二前体喷嘴中至少一个移动，用于对基板表面进行至少第一前体和第二前体的连续表面反应。第一和第二前体喷嘴可以一起同步移动或其可以相对于彼此静止，或可替换地，其可以相对于彼此且相对于基板移动。根据本发明，该方法还包括通过调节第一前体和第二前体的供应并同时使基板相对于第一前体喷嘴和第二前体喷嘴中至少一个移动以仅在基板表面的第一有限子区域上提供一种或多种涂覆层和让第二有限子区域没有涂覆层(因为至少两种前体之一在第二子区域处不可用以引起第二子区域上的膜生长)，使基板表面的仅一个或多个第一有限子区域暴露于第一前体和第二前体两者，以及基板表面的一个或多个第二子区域暴露于第一前体或第二前体或不暴露于第一和第二前体。
[0008]ALD基于至少两种前体的连续表面反应的原则，因此可替换地将基板表面暴露于用于在基板表面上生产ALD涂覆层的至少两种前体。根据上面所提到的，本发明是基于涂覆工序期间将基板表面的仅第一有限子区域暴露于两种或多于一种的前体的想法。用前体喷嘴将前体供应至基板表面。用一个或多个第一前体喷嘴供应第一前体，并用一个或多个第二前体喷嘴供应第二前体。仅将基板表面的第一有限子区域暴露于至少第一和第二前体的连续表面反应可以通过使基板相对于第一和/或第二前体喷嘴移动来进行。可替换地，可以通过使基板相对于第一和/或第二前体喷嘴移动，并同时以中断的前体供应的间隔对基板表面引入前体供应来对基板表面的第一有限子区域进行至少第一和第二前体的连续表面反应。这可通过使基板相对于第一前体喷嘴和第二前体唢嘴中的至少一个移动，从而第一前体喷嘴和第二前体喷嘴在基板表面上的移动仅在基板表面的第一有限子区域上重叠以在第一有限子区域上提供一种或多种涂覆层来实现。这也可通过引入第一前体和第二前体中至少一种的供应并同时使基板相对于第一前体喷嘴和第二前体喷嘴中至少一个移动，从而仅一个或多个第一有限子区域暴露于第一前体和第二前体两者来实现。相应地，基板表面剩余部分或第二有限子区域暴露于仅第一或第二前体或不暴露于第一和第二前体。
[0009]本发明的一个优点是在涂覆工序之前或之后未进行额外工序步骤的情况下，使得能仅在基板表面的第一有限子区域上提供ALD涂覆层。因此在本发明中，仅在基板表面预定的第一有限子区域上形成涂覆层。这就是说仅对这些第一有限子区域进行至少第一和第二前体的连续表面反应。本发明的方法和设备使得能以有效的方式提供清晰边缘的涂覆子区域。因此本发明提供了用于工业规模制造的简单有效的方法。
【附图说明】
[0010]下文中，将参照附图通过优选实施方式来更详细地描述本发明，其中
[0011]图1是用于以一种方式实施本发明的设备的示意图；
[0012]图2是用于以另一种方式实施本发明的设备的示意图；
[0013]图3是用于以又一种方式实施本发明的设备的示意图；
[0014]图4示意性示出用图1-3的设备和操作模式在基板表面的有限子区域上提供的涂覆层；
[0015]图5是用于实施本发明的另一种设备的示意图；
[0016]图6是图2和3的设备的一种操作模式的示意性展示；
[0017]图7示意性示出在基板表面的有限子区域上提供的涂覆层；
[0018]图8是用于在基板表面的有限子区域上生成涂覆层的设备的一种操作模式的示意性展不;
[0019]图9示意性示出用图8的设备和操作模式在基板表面的有限子区域上提供的涂覆层；
[0020]图10示出用于在基板表面的有限子区域上生成涂覆层的另一种设备的一种操作模式的示意性展示；
[0021]图11示意性示出用图10的设备和操作模式在基板表面的有限子区域上提供的涂覆层；
[0022]图12示出用于实施本发明的喷嘴头；
[0023]图13示出用于实施本发明的一种前体喷嘴；
[0024]图14示出用于实施本发明的另一种前体喷嘴；
【具体实施方式】
[0025]本发明涉及一种可用设备实施的涂覆方法，所述设备包括分别用于向基板表面供应第一前体和第二前体的至少一个第一前体喷嘴和至少一个第二前体喷嘴、分别用于将第一前体和第二前体定量给第一前体喷嘴和第二前体喷嘴的前体供应系统、用于使基板相对于第一前体喷嘴和第二前体喷嘴中的至少一个移动以对基板表面进行至少第一前体和第二前体的连续表面反应的移动系统，以及用于控制涂覆工序的控制系统。在本申请的上下文中，省略了前体供应系统的详细说明和附图，因为其可以多种方式来实施。基本上，前体供应系统包括用于传递前体的气体源、导管、栗和阀。该设备可包括用于在反应室中真空环境下操作设备的真空栗。如果在正常气压下操作方法和设备，则可省去真空栗。在本申请的上下文中，也省略了用于移动基板和前体喷嘴或喷嘴头的移动系统的非常详细的说明，同样因为其可以以各种不同的方式来实施。该设备的操作可以用控制系统来控制，所述控制系统可包括一些不同的电气组件、控制单元如使用控制软件的计算机以及其它必要组件。本发明不限于任何特定前体供应系统、移动系统或控制系统，但本发明提供了一种操作方法和用于实施该操作方法的设备。
[0026]图1示意性示出用于涂覆工序的设备，其中根据原子层沉积的原理，通过至少一种第一前体和第二前体的连续表面反应在基板I的表面3上提供一种或多种涂覆层。该设备包括基板移动装置60，在该实施方式中，该基板移动装置60是其上在箭头S的方向上运输基本上平面的基板的运输辊60。该装置还包括设置在基板I的表面3即上表面上的喷嘴头6。喷嘴头6包括朝向基板I的表面3放置的输出面11。输出面11包括在基板I的移动方向上交替设置的第一前体喷嘴2和第二前体喷嘴4。喷嘴头6或设备可包括至少一个第一前体喷嘴2和至少一个第二前体喷嘴4。设置第一前体喷嘴2以在基板的表面3上供应第一前体，和设置第二前体喷嘴4以在基板I的表面3上供应第二前体。应注意的是，可对设置为随移动系统相对于基板I移动的喷嘴6设置第一前体喷嘴2和第二前体喷嘴4，从而第一前体喷嘴2和第二前体喷嘴相对于彼此静止。可替换地，第一前体喷嘴2和第二前体喷嘴4可以是被设置为随移动系统独立地以及可能也相对于彼此移动的分开的部件。
[0027]在图1的实施方式中，示出了设备的一种操作模式，其中，喷嘴头6以及因此第一和第二前体喷嘴2，4保持静止，并在喷嘴头6下箭头S的方向上以恒速运输基板I。可替换地，可以在基板I的表面3上以恒速运输喷嘴头6，或在相同或相反的方向上以不同的恒速运输喷嘴头6和基板I。换言之，用设备的移动系统使基板I相对于喷嘴头6以及第一和第二前体喷嘴2，4移动。使基板I相对于喷嘴头6或第一和第二前体喷嘴2，4移动使得能对基板的表面3进行从第一和第二前体喷嘴2，4同时且分别供应的第一和第二前体的连续表面反应。
[0028]图2示出设备的移动系统