ALD方法和設備與流程

2023-12-03 12:56:26 2

本發明總體涉及原子層沉積(ald)型技術。

背景技術：

本節說明了有用的背景信息，而不是承認本文所描述的任何技術代表了目前技術水平。

原子層沉積(ald)是基於將至少兩個反應性前體物種順次引入到反應空間中的至少一個襯底的特殊化學沉積方法。ald的生長機制依賴於化學的吸附(化學吸附)與物理的吸附(物理吸附)之間的結合強度差異。ald在沉積過程期間利用化學吸附並消除物理吸附。在化學吸附期間，在固相表面的原子與來自氣相的分子之間形成強化學鍵。

ald沉積循環由四個順次的步驟組成：脈衝a、清潔a、脈衝b和清潔b。脈衝a由金屬前體蒸氣組成並且脈衝b由非金屬前體蒸氣組成。諸如氮氣或氬氣等的非活性氣體和真空泵用於在清潔a和清潔b期間清潔來自反應空間的氣態反應副產物和殘餘反應物分子。沉積序列包括至少一個沉積循環。重複沉積循環直到沉積序列已產生期望厚度的薄膜。

前體物種通過化學吸附形成到襯底表面的反應部位的化學鍵。在一個前體脈衝期間，不超過分子單層的固體材料形成在表面上。生長過程因此自終止或飽和。例如，第一前體可以包括保持附著至所吸附的物種且使表面飽和的配體，這防止進一步的化學吸附。反應空間溫度被維持高於所利用的前體的冷凝溫度且低於熱分解溫度，使得前體分子物種實質上未受損地吸附在襯底上。實質上未受損意味著當前體分子物種化學吸附在表面上時揮發性配體可以離開前體分子。表面實質上變得用第一類型的反應部位(即第一前體分子的所吸附的物種)飽和。該化學吸附步驟隨後是第一清潔步驟(清潔a)，其中將過量的第一前體和可能的反應副產物從反應空間中去除。接著將第二前體蒸氣引入反應空間中。第二前體分子與第一前體分子的所吸附的物種起反應，由此形成期望的薄膜材料。一旦所吸附的第一前體的全部量已被消耗並且表面已實質上用第二類型的反應部位飽和，該生長就終止。接著通過第二清潔步驟(清潔b)將過量的第二前體蒸氣和可能的反應副產物蒸氣去除。接著重複該循環直到膜已生長至期望的厚度。

通過ald生長的薄膜是緻密的、無針孔且具有均勻的厚度。例如，在實驗中已通過ald從三甲基鋁(ch3)3al(也稱為tma)和水生長出了氧化鋁，在襯底晶片上面造成僅大約1％的不均勻性。

技術實現要素：

根據本發明的第一示例方面，提供了一種方法，包括：

執行包括至少一個沉積循環的原子層沉積序列，每個循環產生沉積材料的單層，沉積循環包括將至少第一前體物種和第二前體物種引入到反應室中的襯底表面，其中所述第一和第二前體物種兩者同時以氣相存在於所述反應室中。

在某些示例實施例中，沉積循環包括激活時段和再生時段，並且在方法中：

在激活時段期間，第二前體物種與在之前的再生時段中被吸附至襯底表面的第一前體物種起反應；且

在隨後的再生時段期間，第一前體物種與在激活時段期間被吸附至表面的第二前體物種起反應。

沉積循環可以被認為開始於再生時段或開始於激活時段。第一沉積循環可以開始於第一前體與襯底表面起反應所在的再生時段。激活時段接著緊跟再生時段。再生時段產生沉積材料的單層的一半。並且，激活時段產生沉積材料的單層的剩餘一半。

第一和第二前體物種可以被選擇成使得它們在正常工藝條件下(即在沒有激活的處理溫度處)在氣相中相對於彼此是惰性的。它們可以存在於反應室內的同一體積內(彼此混合)。在某些示例實施例中，第二前體物種在沒有激活的情況下針對被吸附的第一前體物種是惰性的，而第一前體物種也在沒有激活的情況下與被吸附至表面的第二前體物種是反應性的。

在某些示例實施例中，第二前體物種與通過化學吸附被吸附的第一前體物種起反應和第一前體物種與通過化學吸附被吸附的第二前體物種起反應交替進行。

反應可以是順次的自飽和表面反應。

在某示例實施例中，第一或第二前體物種中的一個在激活時段期間通過光子能量激發。在某些示例實施例中，激活時段和再生時段交替，其中激活(或激發)僅發生在激活時段期間。激活可以通過由諸如uv燈、led燈、氙燈、x射線源、雷射源或紅外源等的光子源發射的光子來實現。

在某些示例實施例中，方法包括激發被吸附至襯底表面的第一前體物種，由此被吸附的第一前體物種與處於氣相的第二前體物種在表面上起反應。

在某些示例實施例中，替代地，方法包括激發處於氣相的第二前體物種，由此被激發的第二前體物種與被吸附的第一前體物種在表面上起反應。

在某些示例實施例中，第一前體物種在再生時段期間在沒有激活(即，沒有激發)的情況下與被吸附至表面的第二前體物種起反應。

第一前體可以是金屬前體並且第二前體可以是非金屬前體。

那麼，例如，處於氣相的非金屬前體可以通過在襯底表面附近的光子能量來激發，或者被吸附至表面的金屬前體可以在激活時段期間被激發。

在某些其他實施例中，兩個前體物種都是非金屬前體物種。塗層材料的示例是例如金屬、氧化物和氮化物。

在某些示例實施例中，沉積循環通過跳過清潔時段(即在不執行清潔時段的情況下)執行。

在某些示例實施例中，前體物種的數目超過兩個。在這些實施例中，前體中的一個可以在沒有激發的情況下與表面是反應性的，另一前體在沒有激發的情況下針對表面反應是惰性的。

根據第一示例方面的方法及其實施例可以用於多個不同應用，例如，用於塗覆任何適用的靜止或移動襯底。襯底可以是例如板狀物體，諸如矽晶片、玻璃板、金屬箔。襯底可以是襯底網、股或條帶。襯底可以是薄的柔性玻璃襯底。它可以是聚合物。它可以是紙、板材或納米纖維的纖維網。它可以是太陽能電池、oled顯示器、印刷電路板部件或總體上是電子器件的部件。該方法可以用於熱敏應用的低溫鈍化。

根據本發明的第二示例方面，提供了一種設備，包括：

反應室；

至少一個進料線；以及

控制系統，被配置成控制設備執行包括在反應室中的至少一個沉積循環的原子層沉積序列，每個循環產生沉積材料的單層，沉積循環包括經由所述至少一個進料線將至少第一前體物種和第二前體物種引入到反應室中的襯底表面，其中

控制系統進一步被配置成控制所述第一和第二前體物種兩者的前體蒸氣同時以氣相存在於所述反應室中。

在某些示例實施例中，沉積循環包括激活時段和再生時段，並且設備被配置成引起：

在激活時段期間，第二前體物種與在之前的再生時段中被吸附至襯底表面的第一前體物種起反應；且

在隨後的再生時段期間，第一前體物種與在激活時段中被吸附至表面的第二前體物種起反應。

在某些示例實施例中，設備包括光子源以在激活時段期間通過光子能量激發第一或第二前體物種中的一個。

在某些示例實施例中，設備被配置成引起：

激發被吸附至襯底表面的第一前體物種，由此被吸附的第一前體物種與處於氣相的第二前體物種在表面上起反應。

在某些示例實施例中，設備被配置成引起：

激發處於氣相的第二前體物種，由此被激發的第二前體物種與被吸附的第一前體物種在表面上起反應。

在某些示例實施例中，反應是順次的自飽和表面反應。

在某些示例實施例中，第一前體是金屬前體並且第二前體是非金屬前體。

在某些示例實施例中，控制系統被配置成控制沉積循環在不執行清潔時段的情況下執行。

在前面已說明了本發明的不同的非約束性示例方面和實施例。以上實施例僅僅用於解釋可以在本發明的實施方式中利用的所選方面或步驟。一些實施例可以僅參照本發明的某些示例方面來呈現。應領會的是，對應的實施例也可以應用於其他示例方面。可以形成實施例的任何適當的組合。

附圖說明

現在將通過僅示例的方式參照附圖來描述本發明，其中：

圖1示出根據示例實施例的示例定時圖；

圖2示出根據另一示例實施例的示例定時圖；

圖3示出根據示例實施例的示例設備的側視圖；

圖4示出圖3的設備中的裝載和卸載；

圖5示出圖3和圖4的設備的頂視圖；

圖6示出沉積設備中的源和進料線的進一步示例；

圖7示出根據示例實施例的不同調製方法；

圖8示出進一步的示例實施例；

圖9示出根據示例實施例的示例遮蔽件；

圖10示出根據示例實施例的示例遮蔽件噴嘴；

圖11示出根據另一示例實施例的示例設備的側視圖；以及

圖12示出根據示例實施例的沉積設備控制系統的粗略框圖。

具體實施方式

ald生長機制的基礎是本領域技術人員已知的。如本專利申請的介紹部分中所提到的，ald是基於將至少兩個反應性前體物種順次引入到至少一個襯底的特殊化學沉積方法。基本的ald沉積循環由四個順次的步驟組成：脈衝a、清潔a、脈衝b和清潔b。脈衝a由第一前體蒸氣組成並且脈衝b由另一前體蒸氣組成。下面呈現對基本沉積循環想法的偏差。

圖1示出根據示例實施例的方法的示例定時圖。執行包括至少一個沉積循環的原子層沉積序列，其中每個循環產生沉積材料的單層。沉積循環包括將第一前體物種和第二前體物種引入到反應室中的襯底表面，其中所述第一和第二前體物種兩者同時以氣相存在於所述反應室中。

在該示例中，第一前體物種是金屬前體並且第二前體物種是非金屬前體。第一和第二前體物種在氣相中相對於彼此是非活性的。

方法包括使激活時段(從時刻t1到t2)和再生時段(從時刻t2到t3)交替。如圖1中所展示的，在激活時段期間，到反應室的金屬前體流關著。襯底表面已在先前的再生時段中由金屬前體物種飽和。到反應室的非金屬前體流開著。然而，非金屬前體已被選擇成使得它在沒有附加激發(附加在本文中意味著對反應室中佔主導的熱能量附加的能量)的情況下不與襯底表面上的金屬前體起反應。

襯底表面附近的非金屬前體物種通過使其在激活時段期間暴露於光子能量而被激發。這給予了非金屬前體物種與被吸附至襯底表面的金屬前體物種起反應所需的附加能量。作為結果，襯底表面變得由非金屬前體物種飽和。

替代地，襯底表面上的金屬前體物種通過使其在激活時段期間暴露於光子能量而被激發。這給予了被吸附至襯底表面的金屬前體物種與氣相非金屬前體物種之間的反應所需的附加能量。作為結果，襯底表面變得由非金屬前體物種飽和。

期望用於激發的替代方案可以通過調整光子(即，光/輻射)的波長來選擇。

在緊跟著的再生階段期間，非金屬前體流和金屬前體流兩者開著且光子暴露關著。第一前體蒸氣(金屬前體)和第二前體蒸氣(非金屬前體)兩者同時以氣相存在於反應室中。光子暴露可以通過遮蔽件關閉。

金屬前體物種與在激活時段中被吸附至表面的非金屬前體物種起反應。儘管存在，但非金屬前體物種不與襯底表面起反應，這是因為光子暴露關著。作為結果，襯底表面變得由金屬前體物種飽和。

重複這些沉積循環以獲得期望的厚度。傳統的清潔時段可以跳過，從而獲得了更快的ald生長速率。

在再生時段期間，使用非活性氣流作為用於金屬前體的載氣流。然而，到反應室的非活性氣流也可以在激活時段期間開著。

激活時段和再生時段兩者期間的反應機制是化學吸附。反應可以是自飽和的表面反應。

用作載氣的非活性氣體是與非金屬前體源氣體相同的氣體或者不同的氣體。在如圖2所示的某些示例實施例中，使用相同的氣體(本文表示為第二處理氣體)作為載氣和作為非金屬前體源氣體兩者。第二處理氣體到反應室中的流動在整個沉積循環期間被保持開著。在這些實施例中，第二處理氣體在再生時段期間充當載氣並且在激活時段期間充當非金屬前體源氣體。第一前體物種(金屬前體)和第二前體物種(非金屬前體)同時以氣相存在於反應室中。在示例實施例中，使用三甲基鋁(tma，(ch3)3al)作為金屬前體並且使用氧氣(o2)作為第二處理氣體。接著在激活時段期間，氧氣被激發成氧自由基o*，並且在o*自由基與所吸附的tma之間發生表面反應以形成期望的塗層材料，氧化鋁(al2o3)。在某些其他實施例中，兩個前體物種都是非金屬前體物種。塗層材料的示例是例如金屬、氧化物和氮化物。

圖3示出根據示例實施例的示例設備的側視圖。設備可以是原子層沉積反應器。設備包括由外室220包圍的反應室210。反應室210可以可選地具有限定了如圖3所描繪的向下加寬的膨脹空間的壁。外室220與反應室210之間的中間空間通過將非活性氣體輸送至空間而被加壓，使得與反應室210的內部相比存在有輕微的過壓。

襯底保持器202支撐反應室210中的襯底201。襯底201可以經由附接至外室220的襯底傳送室230被裝載到反應室210中或從其中卸載(如用箭頭231所描繪的)。反應室210包括諸如門215等的可動結構，並且裝載和卸載在門215處於如圖4中所描繪的打開位置時執行。替代地，可動結構可以由裝配到彼此內的兩個(或更多)嵌套的子部件或環狀構件形成，所述子部件或環狀構件中的一個可豎直移動以使得能夠經由如此形成的孔徑裝載和卸載。

返回到圖3，設備包括至少一個前體蒸氣進料線211以將前體蒸氣輸送至反應室210。設備進一步包括在排氣線212中的真空泵213，用於維持來自反應室210的輸出流。

設備包括在襯底表面上方的光子源240。光子源240可以是uv燈、led燈或者例如x射線源、雷射源或紅外源。它通過發射光子241提供光子暴露。示例實施例中的光子源240以閃爍的方式操作。光子241在激活時段期間發射，並且光子241在再生時段期間不發射。作為結果，光子暴露在激活時段期間開著並且在再生時段期間關著。在替代實施例中，光子源240一直開著(並發射光子241)。在這樣的實施例中，光子暴露可以通過在光子源240與襯底表面之間應用的遮蔽件(掩模)來控制。圖4示出這樣的示例遮蔽件250。光子暴露被提供到襯底表面上的看見在遮蔽件250後方的光子源240的區域。激活時段和所得到的沉積(材料生長)因此僅發生在這些區域上。遮蔽件250可以是固定的，導致僅在表面上的某些區域上的選擇性沉積(如果遮蔽件250是固定的，則光子暴露可以例如通過使光子源240閃爍而接通和關閉)。或者，遮蔽件250可以是可動的(如用箭頭251描繪的)以使襯底表面上的被暴露區域移位(或者在實施例中以在再生時段期間將襯底區域一起遮蔽)。

圖5示出可與圖1中示出的方法兼容的圖3和圖4的設備的頂視圖。非金屬前體物種經由進料線211流動到反應室210中，並且金屬前體物種與非活性載氣一起經由進料線211』流動到反應室210中。

設備包括非活性氣體源40、金屬前體源41和非金屬前體源42。非活性氣體源40與非活性氣體線閥50的輸入流體連通。閥50的第一輸出通向外室220與反應室210之間的中間空間，其中非活性氣體經由氣體釋放點44被釋放到中間空間。閥50的第二輸出與載氣輸入閥54的輸入流體連通。閥54的第一輸出與金屬前體源41的載氣輸入流體連通。閥54的第二輸出與金屬前體線閥51的第二輸入流體連通。金屬前體源41與閥51的第一輸入流體連通。閥51的輸出繼續作為進料線211』。非金屬前體源與非金屬前體線閥52的輸入流體連通。閥52的輸出繼續作為進料線211。

在激活階段期間，金屬前體線閥51的第一輸入關閉。相應地，金屬前體物種不會流動到反應室210中。非金屬前體線閥52打開，從而允許非金屬前體物種經由進料線211流動到反應室210中。從非活性氣體源40經由進料線211』到反應室210的線路取決於實施方式而保持打開或關閉。在看見光子源240的區域上(即，其不在遮蔽件250的遮蔽中)的襯底表面附近的非金屬前體物種被激發。替代地，在襯底表面上的金屬前體物種被激發。在兩個替代方案中，激發使得能夠實現所吸附的金屬前體物種與氣相非金屬前體物種之間的反應。作為結果，在所述區域上的襯底表面變得由非金屬前體物種飽和。如果期望的話，其可以通過遮蔽件250被布置成整個襯底表面或其僅一部分變得飽和。

在再生階段期間，金屬前體線閥51的第一輸入和輸出打開，從而允許金屬前體物種經由進料線211』流動到反應室210中。非金屬前體線閥52打開，從而允許非金屬前體物種經由進料線211流動到反應室210中。通過遮蔽件250或者在使用閃爍光子源的實施例中通過不發送光子來關閉光子暴露。金屬前體物種與在激活時段中被吸附至表面的非金屬前體物種起反應。作為結果，襯底表面變得在所吸附的非金屬前體物種的區域上由金屬前體物種飽和。

由於反應室210中總是存在非金屬前體物種，所以當光子暴露被再次接通時跟隨的激活時段可以立即開始。在示例實施例中，光子源240總是開著並且僅僅通過使遮蔽件250移動來調整襯底表面上的光子暴露。

圖6示出在與圖2中示出的方法兼容的沉積設備中的源和進料線的進一步示例。設備可以是圖3和圖4中示出的類型的。設備包括金屬前體源41和第二處理氣體源40。第二處理氣體取決於沉積循環階段而充當非活性(屏蔽)氣體、載氣和第二前體氣體(這裡：非金屬前體)。

第二處理氣體源40與非活性氣體線閥50的輸入流體連通。閥50的第一輸出作為屏蔽氣體線通向設備的外室220與反應室210之間的中間空間。處於非活性屏蔽氣體屬性的第二處理氣體經由氣體釋放點44被釋放到中間空間。閥50的第二輸出與載氣輸入閥54的輸入流體連通。閥54的第一輸出與金屬前體源41的載氣輸入流體連通。閥54的第二輸出與金屬前體線閥51的第二輸入流體連通。金屬前體源41與閥51的第一輸入流體連通。閥51的輸出繼續作為朝向反應室210的反應室進料線211』。在進料線211』中流動的氣體/蒸氣經由氣體釋放點14被釋放到反應室210。

在激活階段期間，金屬前體線閥51的第一輸入關閉。相應地，金屬前體物種不會流動到反應室210中。從第二處理氣體源40經由進料線211』到反應室210的線路被保持打開，從而允許處於非金屬前體屬性的第二處理氣體流動到反應室210中。線路可以經由閥50、54和51形成。在看見光子源240的區域上(即，其不在遮蔽件250的遮蔽中，如果應用了的話)的襯底表面附近的非金屬前體物種被激發。替代地，在襯底表面上的金屬前體物種被激發。在兩個替代方案中，激發使得能夠實現所吸附的金屬前體物種與氣相非金屬前體物種之間的反應。作為結果，在所述區域上的襯底表面變得由非金屬前體物種飽和。如果期望的話，其可以通過遮蔽件250被布置成整個襯底表面或其僅一部分變得飽和。

在再生階段期間，金屬前體線閥51的第一輸入和輸出打開，從而允許金屬前體物種與處於載氣屬性的第二處理氣體一起經由進料線211』流動到反應室210中。通過遮蔽件250或者在使用閃爍光子源的實施例中通過不發送光子來關閉光子暴露。金屬前體物種與在激活時段中被吸附至表面的非金屬前體物種起反應。作為結果，襯底表面變得在所吸附的非金屬前體物種的區域上由金屬前體物種飽和。

屏蔽氣體線取決於實施方式而保持打開或關閉。在某些示例實施例中，屏蔽氣體線在整個沉積循環/序列期間被保持打開，從而允許處於非活性屏蔽氣體屬性的第二處理氣體經由氣體釋放點44進入中間空間。

襯底表面上的光子暴露和遮蔽的交替被限定為調製。調製可以以各種方式來實現。這圖示在示出了不同調製方法的圖7中。在第一方法中，使遮蔽件750如用箭頭751所描繪地在襯底表面上方移動。在第二方法中，使光子源740如用箭頭752所描繪地移動。在第三方法中，使襯底701如用箭頭753所描繪地移動。倘若襯底在襯底保持器702上，那麼可以使襯底保持器702移動。進一步的方法是第一、第二和第三調製方法的任何組合。在又進一步的實施例中，單獨地或與其他方法組合地使用閃爍光/源。

圖8示出進一步的示例實施例。設備包括在與由襯底保持器802支撐的襯底801相距一定距離處的光子源840。設備包括圖案化的遮蔽件/掩模850和在光子源840與襯底801之間的透鏡855。如前面的實施例中那樣執行激活和再生時段。生長僅發生在襯底表面上的由掩模850產生的圖案被透鏡855聚焦所在的區域處。以該方式，設備充當ald印表機。在進一步的示例實施例中，使襯底801和/或掩模850移動以獲得如在前面所描述的調製。

在又進一步的實施例中，利用諸如雷射源等的聚焦或良好限定的光源來獲得選擇性沉積。在這樣的實施例中，遮蔽件/掩模250(750、850)如果期望的話可以省略，並且提供雷射源以取代光子源240。在別的方面生長方法類似於在前面所描述的方法。相應地，雷射源被配置成在(良好限定的)選定區域上提供光子暴露。雷射源可以發射例如雷射脈衝(雷射束)。光子暴露被提供至襯底表面上的看見雷射的選定區域，並且相應地在激活時段上僅在所述選定區域上發生生長。再生時段將跟隨。如果在其他區域要求生長，則可以使雷射束移位。當使雷射束進一步移位時，生長於是將發生在看見光束的新區域上。實施例可以在具有或沒有遮蔽件的情況下實施。

圖9示出根據示例實施例的示例遮蔽件(或遮蔽件格柵)。遮蔽件950包括遮蔽件框架951，其具有發射的光子不能透過的固體部分和發射的光子可以透過的窗口952。窗口952的形式取決於實施方式。窗口952可以由玻璃或光子可以透過的其他材料形成。

圖10進一步示出根據示例實施例的示例遮蔽件噴嘴。遮蔽件噴嘴1050在反應室中既可以用作遮蔽件也可以用作前體進料噴嘴。它可以在襯底與光子源之間放置在襯底上方。遮蔽件噴嘴1050包括遮蔽件框架1051，其具有發射的光子不能透過的固體部分和發射的光子可以透過的窗口1052。窗口1052的形式取決於實施方式。前體進料線1011』被附接至遮蔽件噴嘴1050。進料線1011』分支成沿著固體部分遍及遮蔽件框架1051延伸的單獨的橫向流動通道1071。流動通道1071在其下表面上具有多個孔徑(未示出)，以將前體蒸氣和/或其他處理氣體向下朝向襯底表面引導。

圖11示出根據另一實施例的示例設備的側視圖。設備是適於作為處理線的一部分的用於連續沉積的處理設備或原子層沉積模塊。

設備包括由外室1120包圍的反應室1110。外室1120與反應室1110之間的中間空間通過將非活性屏蔽氣體輸送至空間而被加壓，使得與反應室1110的內部相比存在有輕微的過壓。

第一傳送室1130被附接至外室1120的一側，並且第二傳送室1130』被附接至外室1120的相反側。被定位在外室內的反應室1110包括在其第一側上的輸入埠1161和在其相反側上的輸出埠1161』。輸入埠1161和輸出埠1161』可以形成為在相應的反應室壁中的狹縫。

待塗覆的襯底網1101連續地被驅動通過第一傳送室1130到外室1120中，從外室1120被驅動通過輸入埠1161到反應室1110中用於沉積，並且從反應室1110被驅動通過輸出埠1161』到外室1120的相反部分中，並且被驅動通過第二傳送室1130』到處理線的隨後階段。在替代實施例中，襯底網1101是支撐在其上行進的一組襯底1101』(待塗覆)的網。在又一替代實施例中，襯底是股或條帶。

設備包括非金屬前體進料線以將非金屬前體蒸氣輸送至反應室1110。非金屬前體蒸氣的釋放點1111布置在反應室的一側。設備進一步包括金屬前體進料線以將金屬前體蒸氣輸送至反應室1110。在圖11中，金屬前體進料線被附接至在前面參照圖10所描述的類型的遮蔽件噴嘴1150。遮蔽件噴嘴1150包括橫向展開的流動通道1171，其在其下表面上具有多個孔徑以將金屬前體蒸氣朝向襯底表面向下引導。

設備包括在襯底表面上方的光子源1140以提供光子暴露。遮蔽件噴嘴1150應用在光子源1140與襯底表面之間。遮蔽件噴嘴1150包括發射的光子1141可以通過的一個或多個窗口。窗口的形式和大小取決於實施方式。光子暴露被提供至襯底表面上的看見在遮蔽件噴嘴1150後方的光子源1140的區域。遮蔽件噴嘴1150可以是可動的。

設備進一步包括在排氣線1112中的真空泵(未示出)，用於維持來自反應室1110的輸出流。

設備包括非活性氣體源、金屬前體源和非金屬前體源。源在圖9中未示出。然而，可以實施如在前面參照圖5所描述的關於閥等等的對應布置。

替代地，如果設備根據參照圖2所描述的方法來操作，則設備包括金屬前體源和第二處理氣體源。可以實施如在前面參照圖6所描述的關於閥等等的對應布置。氣體釋放點1111以及相關的進料線在該替代方案中可以省略，如果兩個前體都經由遮蔽件噴嘴1150給送的話。

當襯底1101或1101』向前移動時，襯底的不同區域看見光子源1140。執行在前面參照圖1和圖5(替代地，圖2和圖6)描述的原子層沉積。相應地，在激活階段期間，金屬前體物種被防止流動到反應室1110中。金屬前體線閥的金屬前體輸入(圖5和圖6；閥51的第一輸入)關閉。非金屬前體物種被允許流動到反應室1110中。非金屬前體線處於打開(圖5；非金屬前體線閥52打開)或者在替代實施例中的來自第二處理氣體源的路線(圖6；經由閥50、54和51的路線)打開。

在看見光子源1140的區域上(即，其不在遮蔽件噴嘴1150的遮蔽中)的襯底表面附近的非金屬前體物種被激發。替代地，襯底表面上的金屬前體物種被激發。在兩個替代方案中，激發使得能夠實現所吸附的金屬前體物種與氣相非金屬前體物種之間的反應。作為結果，所述區域上的襯底表面變得由非金屬前體物種飽和。

在再生階段期間，金屬前體進料線打開，從而允許金屬前體物種經由遮蔽件噴嘴1150流動到反應室中。此外，非金屬前體也經由非金屬前體進料閥(或者在替代實施例中經由遮蔽件噴嘴1150作為載氣)被給送到反應室1110中。金屬前體物種與在激活時段中被吸附至表面的非金屬前體物種起反應。作為結果，襯底表面變得在所吸附的非金屬前體物種的區域上由金屬前體物種飽和。

重複這些沉積循環以獲得期望的厚度。傳統的清潔時段可以跳過。

參照圖1至圖10描述的實施例的特徵可以應用於其中襯底或襯底網在其通過反應室的途中被塗覆的圖11的連續沉積實施例。例如，代替使用遮蔽件噴嘴，可以使用沒有氣體進料功能的遮蔽件。在這些實施例中，到襯底上的氣體進料可以來自側面。此外，連續沉積實施例可以例如如在前面所描述的在沒有任何遮蔽件的情況下使用閃爍光子源來執行，或者在具有遮蔽件和閃爍光子源的情況下執行。此外，連續沉積實施例的特徵可以用在先前在描述中呈現的實施例中。例如，遮蔽件噴嘴可以用在其他呈現的實施例中。某些示例實施例在不包括用於裝載和/或卸載的任何傳送室的情況下實施。此外，某些示例實施例在不包括圍繞反應室的外室的情況下實施。在連續沉積實施例中由襯底或支撐網形成的軌跡不需要是直的，而是可以實施以重複圖案的形式形成的軌跡。網的傳播的方向可以例如通過輥子轉向多次，以形成所述重複的圖案。此外，反應室形式可以從圖中呈現的示例形式偏離。在一個連續沉積實施例中，網以恆定速度連續移動。在某些其他實施例中，網時段性地移動(例如，以停停走走的方式)通過反應室。

根據某些示例實施例，在上文中描述的設備的前體蒸氣和非活性氣體進料線通過要求的管道及其控制元件來實施。

進料線控制元件包括流量和定時控制元件。在示例實施例中，金屬前體進料線中的金屬前體進料閥和質量(或體積)流量控制器控制著金屬前體蒸氣到反應室中的定時和流量。對應地，非金屬前體進料線中的非金屬前體進料閥和質量(或體積)流量控制器控制著非金屬前體蒸氣到反應室中的定時和流量。最後，非活性氣體線閥和質量(或體積)流量控制器控制著非活性氣體的定時和流量。在其中非活性氣體被用作載氣的示例中，可以存在有如參照圖6所示的不同的控制元件。

在示例實施例中，進料線控制元件形成計算機控制系統的一部分。存儲到系統的存儲器中的電腦程式包括指令，其當由系統的至少一個處理器執行時引起塗覆設備或沉積反應器根據指示操作。指令可以呈計算機可讀程序代碼的形式。圖12示出根據示例實施例的沉積設備控制系統1200的粗略框圖。在基本的系統設置過程中，藉助於軟體對參數進行編程，並且利用人機接口(hmi)終端1206執行指令，並將有諸如乙太網總線或類似物等通信總線1204將指令下載到控制箱1202(控制單元)。在實施例中，控制箱1202包括通用可編程邏輯控制(plc)單元。控制箱1202包括用於執行包含了存儲在存儲器中的程序代碼的控制箱軟體的至少一個微處理器、動態和靜態存儲器、i/o模塊、ad和da轉換器及功率繼電器。控制箱1202將電功率發送至適當閥的氣動控制器，並且控制設備的質量流量控制器。控制箱控制光子源的曹組和真空泵。控制箱進一步控制使或者襯底和/或任何可動的遮蔽件移動所需的任何運動裝置。控制箱1202接收來自適當傳感器的信息，並且總體上控制設備的總體操作。在某些示例實施例中，控制箱1202控制前體物種到反應室中的進料，使得金屬前體物種和非金屬物種兩者同時以氣相存在於反應室中。控制箱1202可以測量來自設備的探針讀數並將其中繼至hmi終端1206。點劃線1216指示了設備的反應器部件與控制箱1202之間的接口線。

在不限制專利權利要求的範圍和解釋的情況下，本文所公開的示例實施例中的一個或多個的某些技術效果列在下面：技術效果是可以通過其獲得更快的原子層沉積速率的新型沉積循環(快速原子層沉積)。另一技術效果是歸因於光子暴露的較低的所需的處理溫度。另一技術效果是通過使用第二處理氣體作為前體和載氣的簡化了的化學品使用。

應注意的是，在上文中所討論的功能或方法步驟中的一些可以以不同的順序和/或彼此同時地執行。此外，上面描述的功能或方法步驟中的一個或多個可以是可選的或可以被組合。

在本申請的上下文中，術語ald包括所有適用的基於ald的技術和諸如例如mld(分子層沉積)技術等的任何等效或密切相關的技術。

前面的描述已通過本發明的特定實施實施方式和實施例的非限制性示例的方式提供了由本發明人當前預期用於執行本發明的最佳模式的完整且教導性的描述。然而，本領域技術人員顯而易見的是，本發明不限於上面呈現的實施例的細節，而是可以在不脫離本發明的特性的情況下在其他實施例中使用等效手段來實施。需注意的是，金屬前體物種已用作用於第一前體物種的示例，並且非金屬前體物種用作用於第二前體物種的示例。然而，這不可認為是限制性的。第一前體可以替代地是非金屬前體。兩個前體可以例如都是非金屬前體等等。前體的選取僅取決於特定實施方式和/或期望的塗層材料。

此外，本發明的上面公開的實施例的特徵中的一些可以在沒有其他特徵的對應使用的情況下有利地使用。正因為如此，前面的描述應該被認為僅僅說明了本發明的原理，並且不是其限制。因此，本發明的範圍僅由所附專利權利要求來限制。