用于在基板上沉积原子层的方法和装置制造方法及图纸

一种在基板上沉积原子层的方法，包括从包含于鼓轮中的前体气体供应器供应前体气体；鼓轮相对于从气体源接收气体的密封件旋转。鼓轮或密封件中的一个包括一个或多个气体气体进料通道，该气体进料通道与前体气体供应器流体连通，以及鼓轮或密封件中的另一个在其表面包括一个或多个环周沟槽，该表面由该鼓轮或密封件中的一个密封，从而防止沿径向方向的流体流动路径，且留下沿环周方向的流体流动路径。至少一个密封沟槽设置有一个或多个分隔件来分离在密封沟槽中的制程气体进料的邻近区域，从而使得区域提供互不相同的制程气体组成，以使前体气体在基板附近，例如基板上反应，从而沉积出梯度组成的原子层堆叠。

Method and apparatus for depositing atomic layer on substrate

A method of atomic layer deposited on the substrate, including from the precursor gas contained in the drum in the supply of supply precursor gas; gas from the gas source to the receiving drum rotating seal. The drum or seal a comprises one or a plurality of gas feed passage, the gas inlet channel and the precursor gas supply device communicated with fluid, and the drum or seal in another on the surface includes one or more ring Zhou Goucao, the surface of the drum or a seal a seal, to prevent fluid flow path along the radial direction, and left along the circumferential direction of the fluid flow path. Area adjacent to at least one sealing groove is provided with one or a plurality of spacers to separate the process gas in the seal groove in the feed, so that the region composition of the process gas are different from each other, so that the precursor gas in the substrate near the reaction substrate, for example, which deposited atom layer stack gradient.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术系涉及在基板上沉积原子层、优选原子层堆叠(stack)的方法，该方法包括从沉积头构成的前体气体供应器(precursor-gassupply)向基板供应前体气体(前驱气体，precursorgas)。本专利技术还涉及用于在基板上沉积原子层的装置，该装置包括沉积头，具有向基板供应前体气体的前体气体供应器。
技术介绍
已知原子层沉积是用于沉积单层靶材料的方法。原子层沉积不同于，例如化学气相沉积，在于原子层沉积需进行至少两个连续的处理步骤(即半周期)。这些自限性的处理步骤中的第一个包括在基板表面上施加前体气体。这些自限性的处理步骤中的第二个包括前体材料的反应以形成该单层靶材料。原子层沉积具有实现优异的(如果不是理想的)层厚度控制的优点。然而，原子层实质上较薄。因此，应用原子层沉积以沉积出大于约10纳米的特定厚度的层时，由于需堆叠众多原子层来获得这样的层厚度，因此通常相当费时。例如，在WO2013022339中公开的类型的已知卷对卷(辊到辊，roll-to-roll)解决方案中，不可能沉积出在厚度方向上具有组成梯度的膜，然而当将该具有组成梯度的膜整合至器件(device)中时，在优化这些膜的电气、光学及界面特性方面，这是非常符合需要的。例如，已知可通过生长多成份氧化物来提供梯度膜，其中该多成份氧化物以指定混合比率，通过空间大气原子层沉积而沉积出。例如，可以通过使用二乙基锌(DEZ)、三甲基铝(TMA)及水分别作为锌(Zn)、铝(Al)、及氧(O)前体来沉积出AlxZn1-xO膜。当将金属前体(即TMA与DEN)同时注入于沉积区间中时，可准确地控制Al/(Al+Zn)比率。本专利技术的目的是提供沉积原子层的方法，该方法至少部分地解决了(meet)已知方法的一个或多个问题。
技术实现思路
为此，本专利技术提供了把原子层沉积于基板上的方法，该方法包括从包含于鼓轮中的前体气体供应器供应前体气体；鼓轮相对于从气体源接收气体的密封件旋转。鼓轮或密封件中的一个包括一个或多个气体进料通道，该气体进料通道与该前体气体供应器流体连通(fluidconnection)；该鼓轮或密封件中的另一个在表面中包括一个或多个环周沟槽(周向槽，circumferentialgroove)，该表面由该鼓轮或密封件中的一个所密封，从而防止沿径向方向的流体流动路径，且留下环周方向的流体流动路径。在从该前体气体供应器向基板供应该前体气体期间，该气体进料通道邻接(abut)密封沟槽，其中，气体流动路径的一部分由该密封沟槽形成。至少一密封沟槽设置有一个或多个分隔件(separation)，使得在密封沟槽中的(adjacent)制程气体(工艺气体，反应气体，processgas)进料的邻近区域相分离，因此使各区域提供互不相同的制程气体组成；以及使该前体气体在基板附近，例如基板上反应，以通过沿旋转轨迹旋转鼓轮且同时供应前体气体来形成原子层；从而沉积出梯度组成的原子层堆叠。因此提供了一种新设计，其中前体供应沟槽划分为不同区域。每个区域可以由预先确定的混合物或单一浓度的前体单个地供应。可以通过限制件(restriction)分离该区域，该限制件使得前体从限制件的任一侧流入鼓轮中，但防止区域之间的对流混合。沉积鼓轮将前体供应至基板，其中前体浓度随该鼓轮的旋转角度而变化。如此，可在使前体气体供应器及/或基板连续地运动(例如，旋转或转动)的同时，通过在供应与中断前体气体之间的切换，沉积出具有梯度组成变化的原子层堆叠。在实施方式中，沉积头可以朝一个方向连续旋转，同时供应前体气体。因此，可以避免前体气体供应器和/或基板在沉积堆叠原子层时，以往复方式运动。以这种方式，可以防止前体头及/或基板出现往复运动所固有的返转(backturning)。这可以导致较高的沉积速率及/或更均匀的原子层沉积，例如，因为在沉积头回转点处不存在接缝。在另一实施方式中，沉积头可以以往复运动旋转，同时供应前体气体。例如，沉积头，首先朝某一方向运动，同时供应前体气体，且接着再朝另一方向运动，同时供应前体气体。本实施方式的优点可以是沉积方法的较高的灵活性，例如可需要较少的前体气体供应器。基板可为是柔性基板，或刚性的、即非柔性基板。使用柔性基板可与旋转沉积头良好结合。此种柔性基板容许基板弯曲，这将有助于导引基板环绕旋转沉积头。在实施方式中，将前体气体供应器成型为沿、或斜交于沉积头的轴向方向的延长形式，其中前体气体供应器和/或基板朝以下方向移动，该方向横交于旋转头运动所限定的轴向方向。此种沿、或斜交于轴向方向形成的延长的前体气体供应器可以实现基板上的均质沉积的原子层。在实施方式中，沉积头具有输出面，输出面在沉积原子层期间至少部分地面对基板，其中输出面设置有前体气体供应器。因此，前体气体供应器可以沿曲线输出面，以沿、或斜交于沉积头旋转轴的方向延伸。在实施方式中，输出面具有限定基板运动路径的基本圆形、典型地基本圆柱形或圆锥形形状，例如截头圆锥形状、及/或截头锥形形状。因此，输出面可具有基本圆柱形、圆锥形、或截头锥形形状。以为在使用时，在前体头与基板间保持非常固定的分隔距离，此种输出面与旋转前体头结合良好。在实施方式中，方法包括在沉积头与基板之间供应支承气体(bearinggas)，以形成可分隔基板与沉积头的气体支承层(含气层，gas-bearinglayer)。如此，可保持相当窄的旋转沉积头与基板间的分离距离。分离距离可以是，例如至多200微米、至多100微米、至多15微米、或至多10微米，例如约5微米。同时，分离距离可以是至少3微米、至少5微米、或至少10微米。此种小的分离距离将减少向基板提供的过量前体气体。由于使用前体气体通常将增加生产成本，因此这是有价值的。在实施方式中，方法包括使前体气体，在基板附近，例如在基板上反应，以通过激光选择性地处理已沉积的前体材料来形成原子层。此种选择性处理可以包括控制激光，以选择性地处理已沉积的前体材料。选择性地控制激光可以包括选择性地来控制激光的强度，例如开启与关闭激光以提供光栅型图案。在这类实施方式中，激光切换时间结合相对速度，限定了像素网格，像素网格可定义，例如50微米、或甚至更小的非常小的平面内的图案结构。可替换地，选择性控制激光包括选择性地使激光束转向远离已沉积的前体材料。如此，可沉积出图案化的原子层。例如，当一部分基板(依据预期图案而需沉积原子层)邻近于反应物气体供应器时，可开启激光。例如，当一部分基板(依据预期图案而不需沉积原子层)邻近反应物气体供应器时，可关闭激光。优选激光通过，例如积体整合而包含于沉积头中。在实施方式中，方法包括从沉积头的支承气体供应器向基板供应支承气体，以提供气体支承层。在实施方式中，方法包括通过孔腔(限定于沉积头中且面对基板)中的前体气体供应器供应前体气体，并且通过沉积头的前体气体排泄管从孔腔中排泄前体气体以基本防止前体气体漏出孔腔，方法进一步包括通过距孔腔一定距离的支承气体供应器来供应支承气体。此孔腔使得在孔腔中施用不同于气体支承层中的制程条件的制程条件成为可能。优选地，前体气体供应器和/或前体气体排泄管定位于孔腔中。在气体支承层中、即接近或邻近支承气体供应器，分离距离可以是至少3微米、至少5微米、至少10微米、和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在基板上沉积原子层的方法，所述方法包括：‑从包含于鼓轮中的前体气体供应器供应前体气体；所述鼓轮相对于从气体源接收气体的密封件是可旋转的；所述鼓轮或所述密封件中的一个包括一个或多个气体气体进料通道，所述气体进料通道与所述前体气体供应器流体连通；‑所述鼓轮或所述密封件中的另一个在其表面内包括一个或多个环周沟槽，所述表面由所述鼓轮或所述密封件中的一个密封，从而防止沿径向方向的流体流动路径，并且留下沿环周方向的流体流动路径；‑在从所述前体气体供应器向所述基板供应所述前体气体期间，所述气体进料通道邻接密封沟槽，其中，气体流动路径的一部分由所述密封沟槽形成；‑其中至少一个密封沟槽设置有一个或多个分隔件，使得所述密封沟槽中的制程气体进料的邻近区域相分离，因此使得各区域提供互不相同的制程气体组成；及‑使所述前体气体在基板附近、例如基板上反应，以通过沿旋转轨迹旋转所述鼓轮且同时供应所述前体气体来形成原子层；从而沉积出梯度组成的原子层堆叠。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.20 EP 14173327.91.一种在基板上沉积原子层的方法，所述方法包括：-从包含于鼓轮中的前体气体供应器供应前体气体；所述鼓轮相对于从气体源接收气体的密封件是可旋转的；所述鼓轮或所述密封件中的一个包括一个或多个气体气体进料通道，所述气体进料通道与所述前体气体供应器流体连通；-所述鼓轮或所述密封件中的另一个在其表面内包括一个或多个环周沟槽，所述表面由所述鼓轮或所述密封件中的一个密封，从而防止沿径向方向的流体流动路径，并且留下沿环周方向的流体流动路径；-在从所述前体气体供应器向所述基板供应所述前体气体期间，所述气体进料通道邻接密封沟槽，其中，气体流动路径的一部分由所述密封沟槽形成；-其中至少一个密封沟槽设置有一个或多个分隔件，使得所述密封沟槽中的制程气体进料的邻近区域相分离，因此使得各区域提供互不相同的制程气体组成；及-使所述前体气体在基板附近、例如基板上反应，以通过沿旋转轨迹旋转所述鼓轮且同时供应所述前体气体来形成原子层；从而沉积出梯度组成的原子层堆叠。2.根据权利要求1所述的方法，其中至少一个所述沟槽是直立壁形成，所述直立壁由所述密封件或所述鼓轮中的一个的邻接面密封；所述分隔件相对于所述直立壁凹陷，由此形成相对于所述邻接面的流动限制，以提供在邻近区域之间的受控的交叉流。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述分隔件设置有小于相对应的进料通道直径的壁厚度，以提供在邻近区域之间的受控的交叉流。4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在以下各项之间的切换：o在所述旋转轨迹的第一部分上，从所述前体气体供应器向所述基板供应所述前体气体；及o在所述旋转轨迹的第二部分上，中断从所述前体气体供应器供应所述前体气体。5.根据权利要求4所述的方法，其中在所述旋转轨迹的第一部分上，所述基板邻近输出面用于沉积所述原子层；在所述旋转轨迹的第二部分上，所述基板从输出面移除或远离输出面；及所述中断通过重新定向或关闭通过所述前体气体供应器的前体气体流动来提供，以防止所述前体气体在所述旋转轨迹的第二部分上泄漏。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述环周密封沟槽沿所述旋转轨迹的第一部分延伸，以以下方式终结于所述旋转轨迹的第一与第二部分之间，即在所述旋转轨迹的第二部分上中断从所述前体气体供应器供应所述前体气体期间，通过所述鼓轮或所述密封件中的另一个的表面来中断所述气体流动路径。7.根据权利要求3所述的方法，其中所述气体供应器包含于鼓轮中，所述鼓轮从...

【专利技术属性】
技术研发人员：保卢斯·威利布罗迪斯·乔治·普特，雷蒙德·雅各布斯·威廉默斯·克纳彭，
申请(专利权)人：荷兰应用科学研究会TNO，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL