显示在第二实施方式中的沉积头的变化；
[0051]图7显示在根据本发明的第三实施方式中与基底组合的装置；
[0052]图8显示在根据本发明的第四实施方式中与基底组合的装置；
[0053]图9示意地显示基底的移动方向和沉积头的移动方向；
[0054]图9A显示根据本发明的装置的沉积头的实施方式，其中前体气体供应器沿螺旋路径延伸；
[0055]图9B显不如图9A所不的横截面A-A’的一部分；
[0056]图10显不置层且显不后续折返位置；
[0057]图1lA显示沉积头的转轴与基底的移动方向对齐的实例；
[0058]图1IB显示在沿沉积头的转轴的观看方向上的沉积头；
[0059]图12显不包括气体切换结构的一实施方式的不意横截面；
[0060]图13显不包括另一气体切换结构的一实施方式的不意横截面；
[0061]图14显不又一气体切换结构；
[0062]图15显不具有又一气体切换结构的一实施方式；
[0063]图16显示图15的该气体切换结构的放大图；
[0064]图17显不图15的气体切换结构的一实施方式；
[0065]图18显不图15的气体切换结构的一实施方式；
[0066]图19示意地显示在本发明的装置和方法中用以引导基底到达和离开依循沉积头的圆周的移动路径的引导结构；
[0067]图20示意地显示白努力夹持器的原理；
[0068]图21示意地显示在本发明的装置和方法中的加热配置。
【具体实施方式】
[0069]除非另外声明，在全部图中类似符号表示类似组件。
[0070]原子层沉积已知是在至少两加工步骤，即半周期中沉积单层靶材的方法。这些自限制加工步骤中的第一加工步骤包括在基底的表面上施加前体气体。这些自限制加工步骤中的第二加工步骤包括反应前体材料以便在基底上形成单层靶材。前体气体可例如包括金属卤化物蒸气，如四氯铪(HfCl4),但同样可包括另如金属有机蒸气的一种前体材料，例如四_(乙基-甲基-胺基)铪或三甲基铝(Al (CH3)3)。前体气体可与例如氮气、氩气或氢气或其混合物的载体气体一起注入。在载体气体中前体气体的浓度通常可在由0.01至I体积％的范围内，但同样可在该范围外。
[0071]前体气体的反应可以多种方式实施。首先，单层沉积前体材料可暴露于等离子体。等离子体加强的原子层沉积特别适用于沉积高质量的中_k氧化铝(Al2O3)层，例如用于制造如芯片和太阳能电池的半导体产品。因此，本发明可例如用于制造太阳能电池，特别是用于利用沉积一层或一层以上的太阳能电池，制造柔性太阳能电池。其次，向沉积的单层沉积前体材料供应反应性气体。反应性气体包括，例如，如氧(O2)、臭氧(O3)和/或水(H2O)的氧化剂。同样可使用如N2、NH3等的氮化剂形成如氮化硅(Si3N4)的氮化物。应注意的是反应性气体同样可被视为(第二)前体气体，例如二种或二种以上前体气体可互相反应以形成原子层作为反应产物。
[0072]在原子层沉积的工艺的实例中，可发现各种阶段。在第一阶段中，使基底表面暴露于前体气体中，例如四氯化铪。前体气体的沉积利用单层化学吸附前体气体分子在基底表面以单层化学吸附前体气体分子饱和时自动地终止。这自限制是原子层沉积方法的特性特征。在第二阶段中，使用冲洗气体和/或真空冲洗多余前体气体。依此方式，可移除大量前体分子。冲洗气体宜相对于前体气体为惰性。在第三阶段中，暴露前体分子于等离子体或反应性气体，例如氧化剂，如水蒸气(H2O)。利用反应物的官能配位基与化学吸附前体分子的剩余官能配位基的反应，可形成原子层，例如，氧化铪(HfO2)。在第四阶段中，利用冲洗移除多余反应物分子。此外，可使用另外的反应物激发系统，例如，热、光子或等离子体激发。
[0073]图1显示在根据本发明的第一实施方式中，在例如柔性的基底4上沉积原子层的装置2。装置2包括沉积头6，且该沉积头6具有前体气体供应器8。沉积头6可由可旋转的圆筒5构成。圆筒5可包括可旋转的轮5’且沉积头6附接在该可旋转的轮5’上。利用前体气体供应器，可向基底4供应前体气体。装置2进一步包括配置成用以沿基底4旋转前体气体供应器的安装件。安装件可包括轴承12，且该轴承12配置成可收纳轴10。轴可与前体气体供应器刚性地连接。透过轴承12，轴10和沉积头6可相对安装件旋转。沉积头旋转环绕的转轴可与轴10的中心，例如与轴10的长向轴一致。因此安装件可适合获得前体气体供应器沿基底的位移速度。
[0074]或者，可使用不包括轴10或轴承12的其他安装实施方式。特别地，可透过输出面26安装圆筒。因此，更一般来说，可了解的是沉积头的转轴可与圆筒的转轴一致。
[0075]装置2进一步包括与轴10连接的驱动器，用以驱动轴10和沉积头。驱动器可具有驱动控制器9A。利用驱动控制器，驱动器可适合获得和控制前体气体供应器沿基底的位移速度。所述驱动器和驱动控制器是常规的，因此进一步的说明被认为是多余的。
[0076]轴10可包括沿其轴对齐的长形孔穴。使用时，前体气体可运送通过轴的孔穴IlA(例如，请参见图1C)。此外，气体供应结构可延伸进入轴的孔穴。由轴10的孔穴11A，前体气体可运送至前体气体供应器。
[0077]以下，例如参照图1C至IF和图15至18更详细地说明多种方式，来得到在气体供应结构与轴之间且容许在轴与气体供应结构间的旋转运动的气密连接。
[0078]在旋转空间卷对卷(R2R)原子层沉积(ALD)系统上，气体供应系统的数种一般要求可为如果气体供应来自固定进给总成，对移动，即旋转、空间ALD系统而言，需要气体流通设计以便由固定进给总成进给气体至旋转ALD系统。流通不应产生将无可避免地污染ALD工艺的粒子，从而导致例如在沉积障壁层中产生针孔。因此，优选地，两个蒸气源(例如前体气体TMA和反应性气体H2O)在R2R设备的全部气体回路系统中完全分开。
[0079]以下，三种主要设计以二种或二种以上独立、分开的气体供应构造来说明:
[0080]在第一设计中，提供设有同轴圆筒，且该同轴圆筒具有有泄漏密封的内部气体轴承/同心管，和可切换流动中止阀。其中一个前体气体的供应线在其气体入口孔移入圆筒未被箔覆盖的部分的气体供应设计。这可利用插入稍后参照图14更详细说明的阀系统来达成，且该阀系统可为例如磁性地、电气地和/或重力地致动或其中的一个组合。数种前体和加工气体可流过(同心)管总成的不同内管。前体和其他加工气体的分开可利用压力差达成。例如，惰性气体(用以冲洗)同样可在前体管中流动，但并非反之同样然。具有泄漏密封的(同心)管容许由圆筒的一侧或两侧供应气体和前体。例如，图1E显示这种观念。[0081 ] 在第二设计中，提供建立在同轴圆筒中的整合式流动选择器/限制器系统，且该同轴圆筒具有气体轴承和来自所谓形状控制轴的气体流通。在此，气体流通可配备气体轴承。(惰性)气体轴承可分开旋转管与固定管；气体轴承可渗漏。具有泄漏密封的同心管的观念可利用气体轴承扩大以减少泄漏。例如图1F显示这种观念。供应设计可取决于大量整合式流动限制器供应线回路，且柔性基底的各种反应物和气体为一个回路。气体的开与关切换取决于由凹刻在旋转圆筒的圆周中的沟槽和环绕该旋转圆筒的插入物构成的供应线。该等插入物形成凹横截面的两个半部以便面对面安装，且安装在圆筒上时构成分隔室。
[0082]在第三设计中，提供建立在同轴圆筒中的整合式大量流动选择器/限制器系统，且该同轴圆筒具有来自被密封地固持抵靠圆筒的轴侧的一个或二个碟盘的气体流通。这种供应设计取决于大量整合式流动限制器供应线回路，且各前体和/或反应性气体具有一个回路且柔性基底的气体轴承具有一个回路。气体的开与关切换取决于在外碟盘相对内圆筒旋转时连通的大量供应线。旋转ALD圆筒可具有气体轴承。气体系供应至气体轴承的固定部分。闸极电极透过在固定和旋转部分中的内通道，由固定部分传送至旋转部分。可平行地使用具有不同气体/前体的大量通道，以使气体分开。图17或18显示实例。
[0083]图1C显示实施方式，其中沉积头、前体气体供应器和任选的圆筒5可相对轴10移动。装置的安装件可包括轴10。图1C显示轴10的示意横截面，且该轴10具有用以通过轴向前体气体供应器供应前体气体的第一，例如长形，孔穴11A。
[0084]在图1C的横截面中，只可在横截面的一侧看到沉积头6和基底4。但是，在一实施方式中，可有可在该横截面的两侧看到沉积头6和/或基底4的其他横截面。轴10可具有用以透过轴向沉积头供应另一气体的第二、长形孔穴11B。例如，第二轴孔穴IlB可配置成用以透过轴向反应性气体供应器42供应反应性气体。或者，第二轴孔穴IIB可配置成用以透过轴向冲洗气体供应器38供应冲洗气体(例如，请参阅图1E)。
[0085]轴孔穴IlAUlB可由用以透过轴向前体供应器供应前体气体的轴流通111构成。有利地，轴气体轴承19可设置在一方面轴与在另一方面圆筒和/或沉积头之间。在轴气体轴承中的轴承压力可被控制以大体上防止漏出轴孔穴11A、11B。与例如在轴与圆筒之间或在气体供应结构与轴之间的滑动机械接触比较，所述轴气体轴承可减少在旋转时产生的粒子量。轴气体轴承19可提供在一方面轴与在另一方面旋转圆筒和/或沉积头间的气体连接，且该气体连接大体上防止前体气体透过轴气体轴承泄漏。
[0086]因此，安装件可提供有安装件气体轴承，例如轴气体轴承，且该安装件气体轴承形成在一方面气体供应器和/或泄流结构(未图标且例如是常规的)与在另一方面沉积头间的气体连接外罩的一部分。在安装件气体轴承中的压力可配置成防止前体气体透过该安装件气体轴承漏出气体连接。同时，安装件气体轴承可配置成容计沉积头相对于气体供应器和/或泄流部旋转。沉积头6和前体气体供应器8，和任选的圆筒5的旋转以箭头21表示。在实施方式中，使用时轴可固定不动。因此，轴可与气体供应结构刚性地连接。
[0087]另外地，或替代地，在一实施方式中，装置可提供有包括前体气体的筒匣。因此，可省略气密连接。其他气体的运送可类似于如上所述的前体气体向前体气体供应器的运送。
[0088]因此，更一般而言，安装件可包括用以，选择旋转地或刚性地，安装沉积头和/或圆筒的轴。轴可具有用以透过轴向前体气体供应器供应至少前体气体的轴流通，例如轴孔穴。根据本发明的方法可包括:提供安装在轴上的沉积头和/或圆筒；提供透过轴向前体气体供应器供应至少前体气体。安装件可具有安装件气体轴承，且该安装件气体轴承形成在一方面气体供应器和/或泄流结构与在另一方面沉积头间的气体连接外罩的一部分。在安装件气体轴承中的压力可配置成防止气体透过安装件气体轴承漏出气体连接。安装件气体轴承可配置成容许沉积头相对于气体供应器和/或汲极旋转。装置2可包括运送系统沿前体气体供应器运送基底。运送器可包括用以沿前体气体供应器8和沉积头6运送基底4的封闭组件或引导件15，如图3A与3B进一步所示。此外，所述运送器，例如所述引导件，可包括大量绞盘14。绞盘可固定不动。但是，优选地，绞盘为滚动绞盘，即，可环绕绞盘14的对称轴或长向轴旋转的绞盘。运送器可进一步包括用以控制基底4通过滚动绞盘14的速度的运送控制器9B。运送控制器9B是常规的，因此进一步说明被认为是多余的。运送控制器可，例如，控制一个或两个滚动绞盘14的旋转速度。此外，运送控制器9B可与滚动绞盘14连接。
[0089]因此，分别利用运送控制器9B和驱动控制器9A，可控制基底的位移速度和前体气体供应器的位移速度。优选地，前体气体供应器的位移速度比基底的位移速度大。依此方式，可得到在前体气体供应器与具有较高速度的基底间的相对移动。
[0090]基底的位移速度可为，例如0.01至0.2m/So对在此所述的所有实施方式中，前体头可以每秒至少0.1或I圈的频率旋转。前体头可以每秒大约50圈的频率旋转。前体气体供应器的位移速度可为例如大约lm/s。可了解的是，这取决于装置的几何形状。此外，当前体气体供应器在使用时旋转时，前体气体供应器可以连续的方式以相同方向沿基底4的一个和相同部分移动多次。依此方式，可在基底上沉积大量原子层。依此方式可得到包括可互相重迭的大量原子层的较厚复合层。因此，更一般而言，前体气体供应器可以相同方向，沿基底的一个和相同部分连续地旋转许多次，用以得到包括互相重迭的大量原子层的复合层。因此，可了解的是，如在此所使用的术语‘旋转’可分别表示例如‘周转’、‘回旋’或‘自旋，。因此，根据本发明的装置可配置成以相同方向，沿基底的一个和相同部分连续地旋转前体气体供应器许多次，用以得到包括互相重迭的大量原子层的复合层。
[0091]如果前体气体供应器的位移速度与基底的位移速度方向相反，则更可增加相对移动的速度。
[0092]在一变化例中，运送控制器和驱动控制器配置成移动基底同时向基底供应前体气体。依此方式，可在后续沉积原子层之间获得偏移。依此方式，可大体上防止在原子层的边缘间垂直于基底延伸的接缝。图1A显示具有以此方式沉积的偏移93的原子层的叠层92.1 (i = η, η+1,…)。
[0093]偏移93可，更一般而言，取决于前体气体供应器和基底的位移速度。例如，可了解的是，如果前体气体供应器8和基底4以相同方向移动且前体气体供应器的位移速度大于基底4的位移速度，则偏移93会随着前体气体供应器8的位移速度的增加而减少。
[0094]在另一变化例中，运送控制器和驱动控制器配置成在向基底供应前体气体后移动基底。在此情形下，当向基底供应前体气体时，基底未移动。当依此方式沉积叠层时，可在移动基底时停止向基底供应前体气体。依此方式，可在基底4上沉积独立叠层。图1B显示依此方式沉叠层92.1(i = η，η+1，…)的大量独立叠层92。叠层92通常可包括大致一百至一千原子层，且图1B中画出其中三层原子层。
[0095]装置2可进一步包括盖16。利用盖，可大体上封闭或限制前体气体。盖16面向沉积头和/或旋转圆筒5的一部分且延伸在基底4的某些部分之间，且在此例中与绞盘14机械接触的基底的某些部分之间。利用插入盖16，可大体上封闭或限制前体气体于由沉积头、基底4和盖16所界定的空间18。在空间18中，可如稍后参照图4至6所说明地利用从前体头射出的气体产生气体轴承。利用盖16，前体气体可向装置2的外部环境20漏出。这会产生不必要的污染并且导致粒子在基底上形成。
[0096]图1D显示包括圆筒5的装置2的一实施方式的示意横截面，且该圆筒5可利用气体轴承19环绕轴10旋转。使用时，前体气体可运送通过轴10的孔穴IlA以提供前体气体供应器8至基底4。圆筒5可以旋转轨迹62环绕轴10周转或旋转，同时利用包括在圆筒5中的沉积头6在基底4上沉积来自前体气体供应器8的前体气体。沉积头6可包括前体气体供应器8，和例如，窄缝，且该窄缝与前体气体供应器8接触，沿圆筒5，例如，以轴向延伸。
[0097]为由固定轴10提供前体气体至旋转圆筒5，设置气体转移结构510。气体转移结构510可包括，例如，在轴10中与轴流通111连接的一个或多个气体出口和在旋转圆筒5中一个或多个对应圆周沟槽57的组合。在沿圆筒的旋转轨迹62且与气体出口相对的位置，例如沿圆筒的旋转轨迹，气体可在固定轴10与旋转圆筒5之间流动。在沿旋转轨迹62且没有沟槽或不与气体出口相对的位置，可利用密封气体出口的圆筒表面中断或大体上减少气体的流动。
[0098]在此所使用的术语“圆周沟槽”表示沟槽依循，例如，具有固定半径且至少部分地依循圆筒中气体入口或出口旋转的圆形路径的事实。沟槽可为半圆周，例如，沿着圆周轨迹中断。虽然在现有图中气体连接在圆筒的内表面上，但是沟槽同样可在圆筒的外表面上或轴上，或者，沟槽可在圆筒的轴向侧，例如，在被密封地固持在圆筒一侧的密封板的表面上(请参见例如图15至18)。
[0099]或者，不是圆筒5包括沟槽且轴10包括气体出口，而是圆筒可包括气体入口且轴10可包括与轴流通111连接的大量沟槽。另外或者，轴10与圆筒5均可包括圆周沟槽或均可包括在旋转轨迹62的部分时互相相对的一个或多个气体入口 /出口。同样，同样可为沟槽和出口的任意其他组合，例如，圆筒5可具有与轴10相对的气体出口，且圆筒5同样具有与在圆筒5中的沟槽相对的气体入口。在圆筒5或轴10中的沟槽可分别被相对结构，即，轴10或圆筒5的表面部分密封。