CN103459663A - 用于原子层沉积的设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于片状基底的表面上的原子层沉积的设备，包括：喷射头，喷射头包括沉积空间和气体支承部，沉积空间设有前驱体供给部和前驱体排出部，供给部与排出部布置成用于提供从前驱体供给部经由沉积空间至前驱体排出部的前驱体气体流，沉积空间在使用中由喷射头和基底表面定界，气体支承部包括布置成在喷射头与基底表面之间喷射支承气体的支承气体喷射头，轴承气体因而形成气体支承部；传送系统，传送系统提供基底与喷射头的沿着基底表面的相对运动以形成基底沿其被传送的传送平面。支撑部与喷射头相对地布置，支撑部构造成提供平衡传送平面中的喷射头气体支承的气体支承压力布置，使得基底通过气体支承压力布置而无支撑地保持在喷射头与支撑部之间。

Description

用于原子层沉积的设备
技术领域
本发明涉及一种用于基底的表面上的原子层沉积的设备。本发明还涉及一种用于基底的表面上的原子层沉积的方法。
背景技术
原子层沉积被认为是一种用于(重复地)单层靶材料的沉积的方法。原子层沉积与例如化学气相沉积的不同之处在于原子层沉积需要至少两个处理步骤。这些处理步骤中的第一个处理步骤包括前驱体气体在基底表面上的施用。这些处理步骤中的第二个处理步骤包括前驱体材料为形成单层靶材料而进行的反应。原子层沉积具有使能够进行良好的层厚度控制的优势。
WO2008／085474公开了一种用于原子层的沉积的设备。该设备公开了一种使得基底在喷射头的上方悬浮的空气支承效应。对于片状基底而言，这种悬浮可能是一种低效的使用前驱体气体的方式，在该方式中，存在污染的风险并且所述层可能被不太精确地沉积。
US2009／081885公开了一种具有经由气体流体支承传输的基底的原子层沉积系统。
挑战在于在使基底的侧向运动稳定的同时引导基底。
发明内容
因此，根据本发明的方面，本发明的目的是提供一种用于具有前驱体气体的改进用途的原子层沉积的设备和方法；其中，精确地设置了基底支撑部。根据一方面，发明提供了一种用于片状基底的表面上的原子层的沉积的设备，该设备包括喷射头以及传送系统，其中，喷射头包括沉积空间和气体支承部，该沉积空间设置有前驱体供给部和前驱体排出部，所述供给部与排出部布置用于提供从前驱体供给部经由沉积空间至前驱体排出部的前驱体气体流，该沉积空间在使用中由喷射头与基底表面定界，该气体支承部包括布置用于在喷射头与基底表面之间喷射轴承气体的轴承气体喷射器，轴承气体因而形成了气体支承部；传送系统提供沿着基底的平面的基底与喷射头的相对运动以形成基底沿其被传送的传送平面。支撑部与喷射头相对地布置，支撑部构造成提供抵消传送平面中的喷射头气体支承部压力的气体支承部压力布置，使得基底通过所述气体支承部压力布置而无支承地在喷射头与支撑部之间保持平衡。设置包括驱动部段的传送系统。该驱动部段包括布置为提供沿着基底的平面的基底与喷射头之间的相对运动的传输元件以形成基底沿其被传送的传送平面。
该沉积空间可以限定相对于基底表面的沉积空间高度D2。该气体支承部相对于基底限定小于沉积空间高度D2的间隙距离D1。
根据另一方面，本发明提供一种用于基底的表面上的原子层沉积的方法，该方法利用了包括喷射头的设备，该喷射头包括设置有前驱体供给部的沉积空间以及设置有支承气体喷射器的气体支承部，其中，沉积空间限定了相对于基底表面的沉积空间高度D2，并且其中，气体支承部相对于基底限定小于沉积空间高度D2的间隙距离D1，该方法包括以下步骤：将前驱体气体从前驱体供给部供给至沉积空间以用于接触基底表面；在喷射头与基底表面之间喷射支承气体，支承气体因而形成气体支承部；建立沉积空间与基底之间的沿着基底表面的平面的相对运动；以及提供抵消传送平面内的喷射头气体支承部压力的气体支承部压力布置，使得基底通过所述气体支承部压力布置而无支承地在喷射头与支撑部之间的保持平衡。这种方法可以可选地通过利用根据本发明的设备来执行。
通过经平衡的气体支承的支撑部，能够将片状基底控制成保持在传送平面中而不会机械地损坏基底。另外，通过使用气体支承部，可以设置对沉积空间的独立的压力控制，因而使能够对大量沉积材料和方法自由选择。
将前驱体气体限制至沉积空间能够控制沉积空间内的压力，例如沉积空间内的前躯体气压或者沉积空间内的总压力。此外该设备还可以包括沉积空间压力控制器。沉积空间内的压力可以被控制成独立于和／或不同于沉积空间外的压力。以此方式，可以设定沉积空间内的预定压力，该预定压力优选地专用于使原子层沉积的过程最优化。
在该设备的使用中，沉积空间由基底表面限制。清楚的是，以此方式，基底有助于限制前驱体气体。这种通过基底的限制可以确保基本上防止通过假想平面沿着基底表面的前驱体气体的流动。然而，这是不必要的，只要能够提供用于提供支承气体支撑的足够的支承表面，甚至可以支承被以各种程度进行穿孔的基底。
沉积空间与基底之间沿着基底表面的平面的相对运动、以及将喷射的前驱体气体限制至沉积空间的结合还能够实现前驱体气体的相当有效的使用。以此方式，大量前驱体气体能够有效地分布在基底表面上，因而增大了在前驱体气体分子在被喷射在沉积空间中以后附接至基底表面的可能性。
附图说明
将参照附图以非限制性的方式对本发明进行描述，在附图中：
图1示出了根据本发明的实施方式的示意性侧视图；
图2示出了根据本发明的实施方式的示意性侧视图；
图3示出了另一实施方式的示意性平面图；
图4示出了根据本发明的另一实施方式的喷射头的实施方式；
图5示出了第四实施方式的示意性侧视图；
图6示出了第四实施方式的变体的示意图；
图7A示出了第一传输元件、第二传输元件以及具有喷射头的工作区域的俯视图；
图7B示出了在引入区域内传输的基底；
图7C示出了被传输通过工作区域的基底；
图7D示出了处于引出区域中的基底的转向的时刻的基底；
图7E示出了处于引入区域中的转向的随后时刻的基底；
图7F示出了远离第二传输元件移动的基底；
图8A示出了具有处于打开位置的壁部的接收元件；
图8B示出了具有处于中间位置的壁部的接收元件；
图8C示出了具有处于关闭位置的壁部的接收元件；
图9A示出了第五实施方式中的设备的变体的俯视图；
图9B示出了第五实施方式中的设备的变体的俯视图；
图9C示出了用于定心空气支承部的替代性实施方式；
图9D示出了图9C的压力布置的示意性俯视图；
图9E示出了图9C的定心空气支承布置的定心工作原理；以及
图10示出了多个设备的示意图。
除非另有说明，否则贯穿整个附图，相同的附图标记表示相同的部件。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的实施方式的示意性侧视图。作为示例，示出了具有由气体支承区域隔开的两个沉积空间2、3的喷射头1。尽管原则上对于原子层而言，需要至少两个处理步骤，但只有所述处理步骤中的一个处理步骤可能需要材料沉积的参与。这种材料沉积可以在设置有前驱体供给部4的沉积空间2中执行。因此，在该实施方式中，示出喷射头包括设置有反应物供给部40的另一沉积空间3，该另一沉积空间3在使用中由气体支承部7定界。替代地或附加地，可以在反应空间中提供反应物气体、等离子体、激光产生的辐射以及紫外线辐射中的至少一者，以在前驱体气体沉积在基底表面的至少一部分上之后使前驱体气体与反应物气体反应，从而在基底表面的所述至少一部分上获得原子层。通过对空间2和3适当地净化，可以在处理期间切换供给部4与40。这能够以仅在晶片出现在沉积空间的位置处时前驱体气体流入至沉积空间中的方式精确定时地实现。这将防止在晶片处于沉积空间之外时昂贵的前驱体气体在未使用的情况下流入废气，因此进一步提高了前驱体气体的利用率。
前驱体供给部4和反应物供给部40在没有大量流动限制条件的情况下优选地设计为允许等离子体沉积。因此，朝向基底表面5，等离子体流不受任何流动限制条件的限制。
在本实施方式中，前驱体气体通过在基底表面5旁边的流动在沉积空间2中循环。该气体流动由前驱体供给部4经由沉积空间供给至前驱体排出部6。在使用中，沉积空间2由喷射头1与基底表面5定界。气体支承部7设置有与沉积空间相邻布置的支承气体喷射器8，以在喷射头1与基底表面5之间喷射支承气体，支承气体因而在将喷射的前驱体气体限制到沉积空间2时形成气体支承部。前驱体排出部6可以额外地用于排出支承气体以防止支承气体流入沉积空间2、3中。
尽管在实施方式中每个气体支承部7均被示出成定尺寸为流动屏障，但原则上这并非是必须的；例如，只要设置有有效的流动屏障，将沉积空间2、3分开的流动屏障就不需被定尺寸为气体支承部。通常，流动屏障可以具有比其中气体支承部有效的间隙高度更大的间隙高度。在实际示例中，气体支承部在从5μm至100μm的间隙高度中操作；其中，流动屏障在上述这些值以上——例如直到500μm——仍然可能是有效的。另外，气体支承部7可能仅在存在基底9时作为流动屏障(或这种情况下的气体支承部)是有效的；然而不论基底9是否存在，流动屏障都可以或可以不设计为活性的。重要地，通过流动屏障在任意时刻防止了沉积空间2、3之间的活性材料的流动，从而避免污染。这些流动屏障可以或可以不设计为气体支承部7。
尽管图1没有具体地示出传送系统(见图3中的更多细节)，但基底9相对于喷射头2移动，以接受来自沉积空间2和3的材料的随后的沉积。通过基底9相对于喷射头1的往复运动，能够控制层的数目。
重要地，设置了支撑部10，该支撑部10沿着可以被视为基底9的中心线的传送平面为基底9提供支撑。支撑部10与喷射头相对地布置并构造成提供使喷射头气体支承部7在传送平面中平衡的气体支承部压力布置。尽管不太精确的对称布置也可以提供该效果，但优选地，通过使在支撑部中具有与通过喷射头1提供的流动布置完全相同的流动布置来提供平衡。因而，优选地，支撑部10的每个流动喷射喷嘴朝向喷射头1的相应的喷嘴对称地定位。以此方式，该基底能够通过喷射头1与支撑部10之间的气体支承部压力布置来保持无支撑，即，没有机械支撑。更一般地，喷射头1和支撑部10中的流动布置的沿着传送平面的位置变化——该变化小于0.5mm，特别是小于0.2mm——仍然可以认作完全相同的流动布置。由于不存在任何机械支承，因此防止了这种支承的污染的风险，这在确保喷射头1相对于基底9的最佳工作高度方面是非常有效的。另外，需要系统的较少的停机时间来达到清理的目的。此外，重要地，由于不存在机械支承，因此能够减小系统的热容，从而导致基底的达到生产温度的更快的热响应，这可以显著地提高产量并减小能量消耗。
在这方面，沉积空间限定了相对于基底表面的沉积空间高度D2；并且其中，用作流动屏障的气体支承部7包括面向基底表面5的流动限制表面11，该流动限制表面11相对于基底限定了小于沉积空间高度D2的间隙高度D1。该沉积空间设置有前驱体供给部4和前驱体排出部6。所述供给部和排出部可以布置用于将来自前驱体供给部的前驱体气流经由沉积空间提供至前驱体排出部。在使用中，该沉积空间由喷射头1和基底表面定界。该沉积空间可以由具有深度D2-D1的腔体29形成，在腔体29中供给和排出结束和／或开始。因而，更一般地，该腔体被限定在沉积头部1中并且在使用中面向基底9。通过使腔体29面向基底，可以理解的是基底大体上形成了用于腔体的封闭，从而形成了用于供给前驱体气体的封闭环境。另外，基底可以设置成使得基底的各个相邻的部件或甚至相邻的基底或其它部件可以形成这种封闭。该设备可以布置用于通过沉积头部1的前驱体排出部6从腔体排出前驱体气体以充分防止前驱体气体从腔体排放。清楚的是支承供给部可以定位在距腔体一段距离处。该腔体使能够将与气体支承部层中的处理条件不同的处理条件应用在腔体中。优选地，前驱体供给部4和／或前驱体排出部6定位在腔体中。
腔体29的深度D2-D1可以被限定为基底9与设置有支承气体喷射器8的喷射头的输出面之间的距离相比基底9与前驱体供给部之间的距离的局部增大。深度D2减去D1可以处于从10μm至500μm的范围，更优选地处于从10μm至100μm的范围。
流动限制表面11可以通过包括支承气体喷射器8的突出部110形成。气体支承部层在使用中例如形成在表面5与流动限制表面11之间。前驱体排出部30之间的距离C1通常可以处于从1mm至10mm的范围，这同时也是沉积空间2、3的典型宽度。由D1表示的气体支承部层的典型厚度可以处于从3μm至15μm的范围。然而，为了适应不同的表面平整质量，支承部间隙可以大于15μm，例如延伸至更大的尺寸，例如，增大至70μm。突出部110的典型宽度C2可以处于从1mm至30mm的范围。基底9的平面外的沉积空间2的典型厚度D2可以处于从3μm至300μm的范围。
这使能够进行更有效的处理设定。因此，例如，从供给部4喷射入沉积空间2中的前驱体体积流率可以高于气体支承部层中的支承气体的体积流率，而喷射前驱体气体所需的压力可以小于在气体支承部层中喷射支承气体所需的压力。因而将理解的是，在基底表面外的平面中测得的气体支承部层7的厚度D1通常可以小于沉积空间2的厚度D2。
在典型的每米通道宽度5.10-4m3／s至2.10-3m3／s的流率以及L=5mm的典型距离——例如与从前驱体供给部至前驱体排出部的距离相等——的条件下，通道厚度Dc——例如沉积空间2的厚度D2的——应该优选地大于25μm至40μm。然而，气体支承部功能优选地需要从前驱体喷射头至基底的更小的距离，典型地大约5μm，以满足关于刚度和气体间隔的重要的要求并且使所需的支承气体的量最小化。然而，在以上提到的处理条件下，沉积空间2中的5μm的厚度D2可以导致20bar的不可接受的较高压力下降。因而，优选地需要具有不同的用于气体支承部层的厚度(即，厚度D1)和用于沉积空间的厚度(即厚度D2)的设备的设计。对于例如晶片——或包含具有高宽比A(槽深度除以槽宽度)≤10的大量低高宽比(即，浅的)槽8的晶片——的平坦的基底，处理速度取决于前驱体流率(kg／s)：前驱体流率越大，饱和时间越短。
对于包含大量A≥50的大高宽比(即，深窄的)槽的晶片，处理速度可以取决于前驱体流率以及取决于前驱体局部压力。在这两种情况下，该处理速度可以基本上不依赖于沉积空间2中的总压力。尽管处理速度可以(几乎)不依赖于沉积空间2中的总压力，但与大气压接近的沉积空间2中的总压力由于若干个原因而可以是有益的：
1.在低于大气压力的情况下，沉积空间2中的气流速度Vg需要增大，从而导致沿着沉积空间2的不理想的较高的压力下降。
2.在较低压力的情况下，气体速率Vg的增大导致沉积空间2中的更短的气体停留时间，这对于产量具有消极的影响。
3.在较低压力的情况下，抑制前驱体通过气体支承部层从沉积空间2泄漏可能不太有效。
4.在低压处，可能需要昂贵的真空泵。
沉积空间2中的气体速率Vg的较低的限制可以由基底横向速度Vs来决定：通常，为了阻止沉积空间2中的非对称流动行为，应当优选地满足以下条件：
Vg>>Vs
该条件提供了反应空间3的厚度D、D2的优选的上限。通过满足以上所有提到的要求中的至少一项，并且优选地满足以上所有提到的全部要求，获得了用于在平坦的晶片上的快速连续的ALD(原子层沉积)以及用于包含大量大高宽比槽的晶片的ALD沉积系统。
因此，在使用中，沉积空间2中的总气压可以与另一沉积空间3中的总气压不同。沉积空间2中的总气压和／或另一沉积空间3中的总气压可以处于从0.2bar至3bar之间的范围，例如0.5bar或2bar或者甚至低至10mbar，特别地，处于从0.01bar至3bar之间的范围。这种压力值可以基于例如前驱体的挥发性的前驱体的特性来选择。另外，该设备可以布置用于平衡支承气压与沉积空间中的总气压，以使沉积空间外的前驱体气体的流动最小化。
图2示意性地示出了用于基底边缘90经过喷射头1中的若干喷嘴的情形的切换构型。根据优选实施方式，喷射头1包括用于根据基底9的存在而对前驱体供给部4、排出部6和／或气体喷射器8中的任一者进行切换的压力控制装置13。为清楚起见，仅示出了几条开关线。为了使支承气压相等，相对的支承气体喷射器8的支承气体线可以被联接以提供相等的支承气压。如图2中由X标记示意性示出的，外部喷嘴70的支承气压可以被切断。便利地，前驱体供给部4也可以在基底离开沉积空间3时被切断。优选地，在即将切断前驱体供给部4之前，与前驱体排出部6相对的排出部60被切断，所述排出部60能够根据基底9在沉积空间中的存在来切换，使得当基底边缘90经过前驱体排出部时，提供远离面向支撑部的基底表面的前驱体流。
压力控制器13可以控制沉积空间压力以用于控制沉积空间2中的压力。另外，控制器13控制气体支承部层7中的气体支承部层压力。
因此，示出了一种方法，其中，提供了布置成提供气体支承部压力的气流7，其中，该气流可以根据基底9的存在而被切换，使得当基底边缘90经过排出部60时，该排出部被选择性地切断，以提供远离基底9的流动。
图3示出了另一实施方式的示意性平面图。这里，喷射头1以平面图示意性地描绘。喷射头1包括沉积空间2、3的交替的缝隙，所述交替的缝隙分别用于前驱体和反应物，每个交替的缝隙均由气体支承部／流动屏障7定界。观察到基底被从引入区域15运入到其中喷射头1起作用的工作区域16中。工作区域16与引入区域15相邻并且相对于传送平面对齐，使得基底能够容易地在这些区域15、16之间传送。可以设置另一引出区域17。根据处理步骤，引入和引出能够互换或交替。因而，基底9能够穿过工作区域16沿着两个区域15、17之间的中心线往复运动。
在示出的实施方式中，传送系统设置有面向传送平面的成对的气体入口181和出口182并且提供了沿着传送平面从出口182朝向入口181的流动183。为清楚起见，在图中仅参照一对。气流控制系统布置成提供沿着传送平面的气体支承部压力与气流183，以通过控制气流来提供基底9穿过工作区域16沿着传送平面沿着中心线的运动。
图4示出了沿垂直于基底表面的方向观察到的喷射头1的波状形状的示意性示例。通常，弯曲形状防止了基底的第一阶弯曲模式。因此，能够观察到的是，沿垂直于基底表面的方向观察，气体支承部7形成为波状形状以防止片状基底的第一阶弯曲模式。另外，通常，沉积空间2、3的形状可以遵循气体支承部缝隙7的形状，以允许紧凑的喷射头构型。这些变化允许基底表面上的压力分布的最优化。这种最优化对于易碎或柔性基底而言是重要的。
图5示出了第四实施方式的示意性侧视图。参照之前的附图。特别地，示出了引入区域15、工作区域16以及引出区域17。工作区域由喷射头1和支撑部10形成。在引入区域和引出区域中，传输元件或驱动部段18设置用于提供基底9沿着由方向R表示的传送平面的传输。根据该实施方式，引入区域15包括面向传送平面的倾斜壁部19。驱动部段18包括布置成提供基底与喷射头的沿着基底的平面的相对运动的传输元件(见图7A)，以形成基底被传送所沿的传送平面。引入区域15包括相对于与基底9一致的传送平面对称地布置的倾斜壁部。倾斜壁部19形成并构造为将工作高度Dx从基底9上方的大约100μm至200μm沿第一传送方向P朝向驱动部段18减小到从30μm至100μm的范围——优选地大约为50μm——的减小的工作高度，从而形成最小的间隙距离Dy。
图6示出了还称作第五实施方式的第四实施方式的变体中的用于片状基底的表面上的原子层沉积的设备的示意图。图6与图5中描绘的第四实施方式的俯视图一致。片状基底9可以是柔性的或刚性的，例如可以为箔片或晶片。该设备可以包括喷射头1和传送系统，该传送系统用于提供基底9与喷射头1的沿着基底9的平面的相对运动，以形成基底9被传送所沿的传送平面。
该传送系统可以包括引入区域15、以及与引入区域15相邻并且相对于传送平面对齐的工作区域16。喷射头1设置在工作区域16中。片状基底(在图6中未示出但在图5中以附图标记9示出)可以插入在引入区域15中。引出区域17与工作区域16相邻地设置。因此，工作区域16可以位于引入区域15与引出区域17之间。在引入区域中，可以设置第一传输元件或驱动部段18A，而在引出区域中，可以设置第二传输元件或驱动部段18B。第一驱动部段18A和第二驱动部段18B可以如图7a至图7f中更详细描述地布置，以用于通过受控的气流而穿过工作区域16在引入区域15与引出区域17之间往复移动基底。因而，第一驱动部段18A、工作区域16以及第二驱动部段18B可以一起形成处理区域31，在该处理区域31中，基底9可以通过控制驱动部段中的气流而在原子层的沉积期间往复运动。
接收元件32促进了将基底9引入到第一传输元件18A中。图7A示出了第一驱动部段18A、第二驱动部段18B、以及具有喷射头1的工作区域16的俯视图。图7B示出了在引入区域15中传输的基底9。图7C示出了通过工作区域16传输的基底9。图7D示出了处于引出区域17中的基底9在转向的时刻的基底9。图7E示出了处于引入区域15中的转向的随后时刻的基底9。图7F示出了远离第二传输元件18B运动的基底9。因而，图7B至图7F示出了基底9如何能够穿过工作区域16在引入区域15与引出区域17之间往复移动。在图7A至图7F中，基底9的运动方向由箭头31来表示。
该传送系统可以设置有包括在驱动容器34内的交替布置的成对的气体入口181和气体出口182。在工作区域16的相对侧上，传输元件18A、18B各自提供了朝向工作区域的定向气流。以此方式，通常通过当基底面向相应的元件时适当地激活传输元件18A、18B中的气流，能够提供往复运动。为此，可以存在基底位置检测器，其例如通过光学的、机械的或压力变化的检测来检测位置。容器可以具有从50μm至500μm的范围——典型地为100μm——的凹处深度。该传送系统还可以包括布置为提供沿着由方向R表示的传送平面的气体支承部压力与气流的气体流动控制系统。通过控制气流，基底9的运动通常能够通过提供位置传感器以检测或测量基底相对于驱动部段18A、18B的位置和存在来提供。因而，通过基底9上的气流提供的拖拽力可以用于实现基底9的运动。
在图7A至图7F中，气体入口181和气体出口182布置用于穿过工作区域16在引入区域15与引出区域17之间往复地移动基底。此外第一驱动部段18A和第二驱动部段18B中的每一者均可以设置有气体入口181和气体出口182的多个驱动容器34。布置在要被传输的基底的下方及上方的一对驱动容器用作气体支承部。通常，还可以设置额外的非驱动气体支承部，其中没有用于传输的定向流动。如果这种气体支承部提供足够的刚度，则容器34可以各自非对称地设置到基底的平面，或者特别地设置在基底的仅一侧上。在远离工作区域16的驱动部段18A、18B的区域中，驱动容器34朝向工作区域定向以提供通过工作区域的往复运动。在与工作区域相邻的驱动部段18A、18B的区域中，设置了保持基底的速度的不同尺寸的交替地定向的容器。特别地，对于基底离开部段18A和基底进入部段18B，其可以通过朝向工作区域定向的位于部段18A中的中央较大容器以及远离工作区域15定向的位于部段18B中的两个分散的较小容器来保持，其中，所述两个分散的较小容器与朝向工作区域16定向的位于部段18B中的较大的中央容器相邻地设置。在使用中，气体流动可以至少部分地从气体出口182指向气体入口181。该气体流动从气体出口182到气体入口181发生。以此方式，可以限定由箭头36表示的气体流动的方向，从而提供了定向空气支承，即，具有位于传送平面中的在传送平面内移动基底的定向支承力。更一般地，气体出口182可以单独地设置有限制部185。这种限制部185使能够改进从气体出口182至气体入口181的气体供给的控制。例如，由从气体出口182至气体入口181的气体流动提供的气体支承部可以具有增大的刚度。例如，该气体流动可以对由基底9的运动引起的扰动不太敏感。限制部185限定了从包括限制部185的出口182朝向入口181的气体流动方向。替代性地，出口182能够设置成没有限制部，这提供了在容器中使气流36反向的可能性。对于这种变体，可以设置额外的非定向的空气支承部。
第一驱动部段18A和第二驱动部段18B中的每一者中，具有气体入口181和气体出口182的所述多个驱动容器34中的至少第一容器34A的气流的方向36可以指向工作区域16。此外，在第一驱动部段18A和第二驱动部段18B中的每一者中，具有气体入口181和气体出口182的所述多个驱动容器34中的至少第二容器34B的气流的方向被引导远离工作区域16。因而，在该变体中，在第一驱动部段18A和第二驱动部段18B中，驱动容器34A的气流指向工作区域16并且驱动容器34B的气流被引导远离工作区域16。通过使容器34A、34B的气体流动方向相对，基底的远离工作区域的运动是可能的，而且基底的朝向工作区域的运动是可能的。引入区域15中的这种相对的运动方向可以有益于使基底9能够进行往复运动。
在第一驱动部段18A和第二驱动部段18B中，驱动容器34B中的第二驱动容器可以位于工作区域16与驱动容器34A中的第一驱动容器之间。因而，在该变体中，在第一驱动部段18A与第二驱动部段18B中，所述容器的第二容器34B可以位于所述容器的第一容器34A中的一个第一驱动容器与工作区域16之间。通过这种布置，能够通过所述容器的第二容器34B来促进基底通过工作区域16的运动，然而，当(通过位置检测器(未示出))检测到基底已经基本上经过工作区域16时，运动的方向31能够通过所述容器的第一容器34A反转。
替代性地，从气体出口182至气体入口181的气体流动可以在时间上基本连续。因而，例如气体流动的方向的从气体出口182至气体入口181的气体流动可以在基底的例如往复运动期间的运动过程中在时间上基本连续。
容器34的至少第一容器34A的气流的速度和／或空间幅度可以比容器的至少第二容器34B的气流的速度和／或空间幅度更大，特别地，大1.5倍。容器34的一对气体入口181和气体出口182的空间幅度在图7A中由尺寸H1和H2表示。H2可以近似地等于容器34的入口181与出口182之间的距离。H1可以近似地等于容器34的入口181和／或出口182的长度。尺寸H1与H2可以沿着相互横向引导的方向来确定。
在以上参照图7A至图7F描述的方式中，第一传输元件18A和第二传输元件18B可以布置用于穿过工作区域16在引入区域15与引出区域17之间往复地移动基底9。
因而，在图3以及图7A至图7F中，提供了本发明的方面的示例，其中，传送系统优选地、替代性地设置有布置的气体入口与气体出口；该传送系统包括布置成提供沿着传送平面的气体支承压力和气体流动的气流控制系统，以通过控制气体流动来提供基底的运动。优选地，在使用中，从气体出口至可以专用于气体出口——例如可以与气体出口形成一对——的气体入口的气体流动被沿着与传送平面大致平行的路径引导。优选地，在引入区域内和引出区域中，传输元件设置用于提供基底的沿着传送平面的传输。优选地，传输元件包括气体入口和气体出口。
此外，图3以及图7A至图7F示出了本发明的实施方式的示例，根据该示例，传送系统包括引入区域、以及与引入区域相邻并且相对于传送平面对齐的工作区域；其中，喷射头设置在工作区域中，并且其中，片状基底能够插入引入区域中；其中，引出区域与工作区域相邻地设置；其中，气体入口与气体出口布置用于使基底穿过工作区域在引入区域与引出区域之间往复地移动。与设置用于单向运动的设备相比，往复运动可以提为空间有限的设备提供施用多个层的优势。优选地，气体出口与气体入口之间的气体流动的速度和／或空间幅度被布置用于基底的往复运动。
图7A至图7F通过示例进一步示出了根据发明的实施方式，在该实施方式中，气体入口和出口被布置用于通过在引入区域中提供第一传输元件并在引出区域中提供第二传输元件而使基底穿过工作区域在引入区域内与引出区域之间往复地移动。优选地，第一传输元件和第二传输元件中的每一者均设置有具有气体入口与气体出口的多个容器。优选地，该气体控制系统被布置用于实现：在第一传输元件和第二传输元件中的每一者中，具有气体入口和气体出口的容器中的至少第一容器的气体流动的方向指向工作区域，并且具有气体入口和气体出口的容器中的至少第二容器的气体流动的方向被远离工作区域引导。
在更一般地应用的另一实施方式中，在第一传输元件和第二传输元件中的每一者中，具有气体入口与气体出口的容器中的至少第二容器位于工作区域与具有气体入口和气体出口的容器中的至少第一容器之间。这种布置有益于通过由具有气体入口和气体出口的容器中的至少第二容器将力施加在基底的已经经过工作区域的部分上而保持基底穿过工作区域的运动。这种布置可以有益于通过具有气体入口和气体出口的容器中的至少第一容器使得基底朝向工作区域的反向和／或初始运动。
在可以更一般地应用的另一实施方式中，具有气体入口和气体出口的容器中的至少第一容器的气体流动的速度和／或空间幅度比具有气体入口和气体出口的容器中的至少第二容器的气体流动的速度和／或空间幅度更大，特别地，大1.5倍。实验已经示出这可以是有利的比例。
图8A至图8C示出了第五实施方式中的设备的变体。在此，引入区域15中的还被称为接收元件的一部分——基底在该部分引入——可以具有能够沿着与传送平面垂直的方向Q移动的顶壁部，以设定工作高度和／或以促进将基底引入到喷射头1中。另外，喷射头1能够沿着朝向及远离传送平面的方向P移动以设定适当的工作高度。该运动可以通过气体支承部的缓冲效应来提供，即，喷射头壳体可以保持浮动。图8A至图8C示出了在沿着图6中示出的箭头38观察的设置在引入区域15中的接收元件32。在接收元件32的该变体中，引入区域内15具有能够沿着垂直于传送平面的方向移动的壁部，特别地是顶壁部19A。底壁部40B在使用中可以是固定的。替代性地，顶壁部19A可以是固定的而底壁部19B可以是可移动的，或者两个壁部19A、19B可以都是可移动的。通过可移动的顶壁部19A，可以促进将基底9引入到喷射头1中。因而，在图8A至图8C的变体中，能够沿着垂直于传送平面的方向移动的壁部19A通过接收元件32形成，以促进将基底9引入到第一传输元件18A中。
此处为顶壁部19A的壁部能够从打开位置经由中间位置移动到闭合位置。图8A示出了具有处于打开位置的壁部的接收元件32。图8B示出了具有处于中间位置的壁部的接收元件32。图8C示出了具有处于闭合位置的壁部的接收元件32。在图8C中，基底9在使用中可以在顶壁部19A与底壁部19B之间浮动。
因而清楚的是，通过接收元件，为引入区域提供了构造成减小传送平面上方的在朝向工作区域的方向上的工作高度——在此为接收间隙W——的选择。处于朝向工作区域的方向上的传送平面在图5中由方向R表示。
该壁部限定了处于垂直于传送平面的方向上的接收间隙W。从图8A至图8C中清楚的是接收间隙W在壁部朝向闭合位置移动时减小。在打开位置中，接收间隙W可以被布置用于将基底9插入该设备中。此外接收间隙可以大于3mm，优选地大于7mm，例如直至20mm。为了防止基底9和底壁部19B的接触，可以将可移动的销42设置在该设备中以用于将基底放置在该可移动的销上。
在中间位置，接收间隙W可以布置用于将基底加热至工作温度。此外接收间隙可以处于例如0.2mm的较低值与例如5.0mm的较高值之间的范围内。在壁部处于中间位置的情况下，接收间隙W的较低值可以促进防止晶片9与接收元件32的壁部之间的机械接触。这种机械接触还通过由于加热期间诱发的机械应力而导致的基底的翘曲引起。在壁部处于中间位置的情况下，接收间隙W的较高值可以促进加热的速度。例如，加热基底9能够通过经过间隙朝向基底9供给热量来执行。优选地，销42包括陶瓷材料。因此，可以大幅减小通过销42的热传导。这可以增大加热基底9的速度并且可以促进晶片9中的均匀温度分布。
在闭合位置，接收间隙W可以等于引入区域15中的其余部分中的间隙。可移动壁部可以联接至销42，使得当上壁部19A朝向闭合位置移动时销移动到底壁部的表面44的下方。
因而，更一般地，打开位置中的接收间隙W可以基本上等于中间位置中的接收间隙W。
因而，根据在图8A至图8C中示出示例的本发明的另一方面，传送系统包括引入区域、以及与引入区域相邻并且相对于传送平面对齐的工作区域；其中，喷射头设置在工作区域中，并且其中，片状基底能够插入引入区域中，其中，引入区域具有能够沿着垂直于传送系统的方向移动的壁部，特别地为顶壁部，以促进将基底引入到喷射头中。可移动的壁部能够增大顶壁部与底壁部之间的间隙。然后可以促进基底的插入。特别地，可以基本上防止壁部与基底之间的机械接触。
根据所述另一方面，在引入区域中，设置了接收元件并且优选地设置了第一传输元件，其中，能够沿着垂直于传送平面的方向移动的壁部由接收元件形成，以促进将基底引入到第一传输元件中。在引入区域中具有专用接收元件使能够改进引入区域的另一部件中、例如第一传输元件中的条件和／或构造。
在根据所述另一方面的实施方式中，壁部能够从打开位置经由中间位置移动到闭合位置，其中，由壁部限定的在垂直于传送平面的方向上的接收间隙在壁部朝向闭合位置移动时减小，其中，在打开位置中，接收间隙被布置用于将基底插入到该设备中，在中间位置中，接受间隙被布置用于将基底加热至工作温度，并且／或者在闭合位置中，接收间隙被布置用于在基底与设备之间形成气体支承部。因而，可以执行改善的接收。用于接收和加热的处理条件、更具体地加热基底的加热速度可以通过调节接收间隙来改善。
图9A和图9B分别示出了第五实施方式中的设备的变体的俯视图和截面图。图9A和图9B示出了基底9。在图9B中示出的横截面在图9A中由A-A'来表示。图9A还示出了沿着传送平面的设备部件46。该设备部件可以例如为引入区域15、引出区域17、以及／或者工作区域16的一部分。
在该变体中，该设备可以设置有用于使基底9居中以使基底在引入区域15与引出区域17之间沿着中心线移动的第一定心空气支承部48A和第二定心空气支承部48B。双箭头50示出了横向于基底的沿着中心线相对于喷射头1并位于基底的平面中的大体方向相对运动的定心运动。因而，通过第一定心空气支承部48A和／或第二定心空气支承部48B，可以沿方向50、即沿着传送平面在基底9的侧表面——此处分别为第一侧表面49A和／或第二侧表面49B——上施加力。更一般地，第一空气支承部48A和／或第二空气支承部48B的沿着基底9的平面的范围X3在使用中处于从0.1mm至1.5mm的范围，特别地处于从0.3mm至0.8mm的范围。
该设备还可以设置有定心支承气体供给部56，该定心支承气体供给部56沿着在使用中与基底9的沿着基底9与喷射头1的此处由双箭头60表示的相对运动的方向的相对的侧表面49A、49B相邻的传送平面设置。供给部56可以单独地设置有限制部Ri。这种限制部使能够改善对供给至第一定心空气支承部48A和／或第二定心空气支承部48B的空气的控制。限制部Ri可以增强第一定心空气支承部48A和／或第二定心空气支承部48B的刚度。
该设备可以设置有用于控制第一定心空气支承部和第二定心空气支承部中的压力的定心支承部控制器54。此外，控制器54可以连接至定心支承气体供给部56以用于控制流出定心支承气体供给部56的气体的量。定心空气支承部的支承气体的流动由箭头52来表示。图9A和图9B还示出了压力释放切口62.i(i=1、4)的示例。此处，压力释放切口62.1、62.2单独地沿着第一空气支承部48A并与第一空气支承部48A相邻地延伸。此处，压力释放切口62.3、62.4单独地沿着第二空气支承部48B并与第二空气支承部48B相邻地延伸。在图9A中，压力释放切口62.1、62.2位于第一空气支承部48A与在喷射头1与支撑部10之间的支承压力布置64之间。在图9A中，压力释放切口62.3、62.4单独地位于第二空气支承部48B与在喷射头1与支撑部10之间的支承压力布置64之间。所述压力释放切口因而可以单独地布置在支承压力布置与第一定心空气支承部48A或第二定心空气支承部48B之间，一方面用于第一定心空气支承部48A和／或第二定心空气支承部48B中的压力的大致解耦控制，另一方面用于支承压力布置中的压力的大致解耦控制。
更一般地，所述压力释放切口在与传送平面平行的方向上的单独的宽度X1可以处于从0.1mm至3mm的范围，特别地处于从0.3mm至2mm的范围。从压力释放切口62.i中的至少一个压力释放切口至第一空气支承部48A或第二空气支承部48B的距离X2可以处于从0.1mm至1.5mm的范围，特别地处于从0.3mm至0.8mm的范围。
因而，如图9A和图9B中通过示例示出的，本发明的方面可以包括设置有第一定心空气支承部和第二定心空气支承部的设备，该第一定心空气支承部和第二定心空气支承布置在引入区域15和引出区域17的侧部上，以用于使基底居中，以便使基底沿着引入区域15与引出区域17之间的中心线移动。由发明人执行的实验已经示出：以此方式，能够实现基底的有利的居中。通过第一定心空气支承部和／或第二定心空气支承部，能够在沿着传送平面的方向上在基底的侧表面上施加力。优选地，该设备设置有用于控制第一定心空气支承部和第二定心空气支承部中的压力的定心支承部控制器。优选地，该设备设置有定心支承气体供给部，该定心支承气体供给部沿着在使用中与基底的沿着基底和喷射头的相对运动的方向的相对侧表面相邻的传送平面设置。
如同样在图9A和图9B中通过示例示出的，本发明的所述方面可以包括设置有压力释放切口——优选为四个压力释放切口——的设备，所述压力释放切口沿着第一定心空气支承部或第二定心空气支承部并与第一定心空气支承部或第二定心空气支承部相邻地延伸，所述压力释放切口优选地单独地设置在第一定心空气支承部或第二定心空气支承部与在喷射头与支撑部之间的支承压力布置之间，所述切口可选地相互连接以在使用中用于使压力释放切口中的压力基本平衡。所述压力释放切口可以单独地布置在支承压力布置与第一定心空气支承部或第二定心空气支承部之间，一方面用于第一定心空气支承部或第二定心空气支承部中的压力的大致解耦控制，以及另一方面用于支承压力布置中的压力的大致解耦控制。由发明人执行的实验已经表明：这种切口可以提供充分解耦从而能够进行对定中心的基本独立控制。
图9C示出了用于具有改进的制导的定心空气支承部560的替代性实施方式。作为图9b的切口62.1至62.4的替代方案或除图9b的切口62.1至62.4之外，具有气体支承部限制部Ri的气体供给部561可以沿着传送平面设置在基底平坦面的相对侧上并在使用中靠近基底9的相对侧壁91。即，对于具有例如150mm的典型宽度W的晶片，供给部561可以以与驱动部段18的侧壁18.1相距1mm-6mm的范围R设置在横向于传送方向x(横向于纸的平面)的基底9的相对侧91上。
供给部561在沿着基底9的侧部91延伸距离D(见图9d)的凹进空间562中终止。凹进空间562限定了凹处中的间隙高度g1，该间隙高度g1大于驱动部段18的相对壁18.2与基底平坦表面92之间的工作间隙高度g2。该凹进空间压力构型560提供了在垂直于基底9的平面的z方向上的气体支承部。在横向于传送方向x的y方向上的凹进空间562的间隙高度g3(典型地为0.3mm至1mm)额外地提供定心气体支承，使得基底9被沿着传送方向居中。特别地，在使用中，晶片表面92上方的垂直于凹进空间562的晶片表面的第一间隙高度g1小于垂直于基底9的侧部91的第二间隙高度g3。
图9d示出了压力布置的示意性俯视图。在相对的顶部侧和底部侧上，可以提供在具有限制部Ri的相应的供给部561中终止的中央压力进给。替代性地，可以提供多个压力进给。凹进空间561沿着基底的侧部延伸有限长度，使得空气压力沿着由箭头52表示的基底的侧部朝向远离凹进空间562的排出部563经由流动路径在流动路径排放。排出部563可以在环境空气中终止。
图9e示出了图9c和图9d的实施方式的定心空气支承布置560的定心工作原理。变得明显的是，基底9的朝向第一侧的偏斜导致了在由基底面91和92以及驱动部段壁18.1和18.2形成的相应的被压缩的凹进室562A中的较高的反压力；反之，其导致通过基底9在传送方向x的横向方向y上的侧向运动而增大了体积的相对的凹进室562B上的较低的压力。在该示意图中，还可以存在没有描绘的z支承部。通过定心空气支承部960的z支承作用，侧向定心支承压力可以相对于z支承压力大幅增加从而导致良好定心刚度，同时任何额外的z空气支承部(未图示)适当分离。在没有该凹进室的情况下，由于因定心压力而导致的可能的不希望的z偏斜，侧向压力应当受到限制。余下的z支承能够至少相对于侧向压力大幅降低。另外，与垂直于基底侧91引导的流动对比，定心压力布置560从供给部561朝向晶片9的侧部91的流动导致了更加稳定的动态行为。
在实施方式中，当基底在运动时，使用中的沉积空间在基底表面的平面中处于静止。在另一实施方式中，当基底是静止时，使用中的沉积空间在基底表面的平面中处于运动。在又一实施方式中，沉积空间和基底这两者在使用中在基底表面的平面中处于运动。
基底表面外的平面中的运动可以帮助限制喷射的前驱体气体。气体支承部层允许喷射头紧密地靠近基底表面和／或基底保持件，例如在50μm内或15μm内，例如处于从3μm到10μm的范围，例如5μm。由于前驱体气体因该紧密靠近而难以从沉积空间排放出来，因此喷射头与基底表面和／或基底保持件的紧密靠近能够将前驱体气体限制到沉积空间。在使用中，对沉积空间定界的基底表面能够使喷射头紧密靠近基底表面。优选地，基底表面在使用中不与喷射头机械接触。这种接触能够容易地损坏基底。
可选地，前驱体供给部形成气体喷射器。然而，在实施方式中，该气体喷射器由用于产生气体支承部层的支承气体喷射器形成，支承气体喷射器与前驱体供给部分离。具有用于支承气体的这种分离的喷射器能够控制气体支承部层中的压力与例如沉积空间中的前驱体气压的其它气压分离。例如，在使用中，前驱体气压可以小于气体支承部层中的压力。可选地，前驱体气压小于大气压，例如处于从0.01mbar至100mbar的范围，可选地，处于从0.1mbar至1mbar的范围。由发明者执行的数值仿真表明：在从0.1mbar至1mbar的范围内，可以获得快速的沉积工艺。对于平的基底而言沉积时间通常为10毫秒，对于带槽的基底而言，例如当化学动力学相对较快时，沉积时间通常为20毫秒。沉积空间中的总气压通常可以为10mbar。前驱体气压可以基于前驱体的特性，例如基于前驱体的挥发性进行选择。小于大气压的前驱体气压，尤其是处于从0.01mbar至100mbar的范围的前驱体气压能够使用宽范围的前驱体，尤其是具有宽范围的挥发性的前驱体。
使用中的气体支承部由于喷射头朝向基底表面的紧密靠近而通常示出气体支承部层中的压力的强劲增加。例如，在使用中，当喷射头靠近基底移动两倍，例如从距离基底表面50μm的位置移动到距离基底表面255m的位置，而其他条件不变时，气体支承部层中的压力至少加倍，例如通常增加八倍。优选地，气体支承部层的刚度在使用中处于103N／m与1010N／m之间，但是也可以在该范围之外。这种提高的气压可以例如处于从1.2bar至20bar的范围，特别地，处于从3bar至8bar的范围。越强的流动屏障通常产生越高的升压。升高的前驱体气压增大了前驱体气体在基底表面上的沉积速度。由于前驱体气体的沉积经常形成原子层沉积的重要的限速处理步骤，因此该实施方式允许原子层沉积的速度增加。例如在实际中经常发生的、该设备用于建立包括多个原子层的结构的情况下，过程的速度是很重要的。速度的增加增大了能够通过原子层沉积以具有成本效益的方式应用的结构的最大层厚度，例如从10纳米至10纳米以上的值，例如处于从20纳米至50纳米的范围或者甚至典型地为1000纳米或更大，根据处理周期的数目，这实际上能够在若干分钟或者甚至数秒内实现。作为非限制性指示，可以按照若干nm／s的顺序设置生产速度。该设备将因而能够进行原子层沉积的应用，例如在箔系统中设置屏障层。一个示例可以为用于支承在基底上的有机发光二极管的气体屏障层。因而，已知对氧气和水非常敏感的有机发光二极管可以通过设置根据所公开的方法和系统的ALD产生的屏障层来制造。
在实施方式中，该设备布置用于沿着方向P将预应力施加在朝向基底表面的喷射头上。气体喷射器可以布置用于通过控制气体支承部层中的压力来抵消预应力。在使用中，预应力增大了气体支承部层的刚度。这种增大的刚度减小了离开基底表面的平面的不需要的运动。因此，喷射头能够与基底表面更接近地被操作，而不接触基底表面。
替代地或附加地，预应力可以通过给喷射头添加用于产生预应力的重量而磁力地和／或重力地形成。替代地或附加地，预应力可以通过弹簧或另一弹性元件形成。
在实施方式中，前驱体供给部布置用于前驱体气体在横向于沉积空间的纵向方向的方向上的流动。在实施方式中，前驱体供给部通过至少一个前驱体供给缝隙形成，其中，沉积空间的纵向方向被沿着至少一个前驱体供给缝隙引导。优选地，喷射头布置用于前驱体气体在横向于至少一个前驱体供给缝隙的纵向方向的方向上的流动。由于因前驱体气体粘附至基底表面而导致不能建立浓度梯度，因此这使得前驱体气体的浓度能够沿着供给缝隙基本恒定。前驱体气体的浓度优选地选择为稍大于原子层沉积所需的最小浓度。这增大了前驱体气体的有效利用。优选地，沉积空间与基底表面的平面内的基底之间的相对运动横向于所述至少一个前驱体供给缝隙的纵向方向。因此，前驱体排出部与前驱体供给部相邻地设置，以限定与基底的传送方向对准的前驱体气体流。
在实施方式中，气体支承部层形成了限制结构，特别地形成了流动屏障。在该实施方式中，外部流动路径可以至少部分地通过气体支承部层引导。由于气体支承部层形成了限制结构和／或流动屏障的相当有效的形式，因此可以阻止前驱体气体通过外部流动路径的流失。
在实施方式中，流动屏障通过限制气帘和／或限制外部流动路径中的气体压力来形成。这些形成了用于形成流动屏障的可靠且多种的选择。形成限制气帘和／或压力的气体也可以形成气体支承部层的至少一部分。替代地或附加地，流动屏障通过附接至喷射头的流体结构来形成。优选地，这种流体结构由能够将温度维持到80℃、200℃、400℃以及600℃中的一者的流体组成。这种流体同样为本领域的技术人员所知。
在实施方式中，流动屏障通过喷射头与基底表面之间和／或喷射头与在基底表面的平面中从基底表面延伸的表面之间的流动间隙形成，其中，相比于所喷射的前驱体气体的体积流率，流动间隙的沿着外部流动路径的厚度和长度适用于大体上接近前驱体气体的沿着外部流动路径的体积流率。优选地，这种流动间隙同时形成外部流动路径的至少一部分。优选地，流动间隙的厚度由气体支承部层确定。尽管在本实施方式中少量前驱体气体可能沿着外部流动路径流出沉积空间，但其也能够进行用于形成流动屏障的相当简单但有效的选择。
在实施方式中，沉积空间在基底表面的平面中具有长形形状。沉积空间的横向于基底表面的尺寸可以显著地小于基底表面的平面中的沉积空间的一个或更多个尺寸例如至少5倍或者至少50倍。该长形形状可以为平坦的或弯曲的。这种长形形状减小了需要在沉积空间中喷射的前驱体气体的体积，从而提高了所喷射气体的效率。这还能够缩短填充或排空沉积空间的时间，因而增大了整个原子层沉积过程的速度。
在实施方式中，该设备的沉积空间通过基底表面与喷射头之间的沉积间隙形成，该沉积间隙优选地具有小于50μm、更优选地小于15μm，例如大约为3μm的最小厚度。流动间隙可以具有类似的尺寸。具有小于50μm的最小尺寸的沉积空间能够形成相当窄的间隙，导致前驱体气体的相当有效的利用，而同时避免了在建立沉积空间与基底之间的沿着基底表面的平面的相对运动的定位系统的基底表面外的平面中的偏差上强加的严格条件。以此方式，该定位系统能够具有较小成本。沉积间隙的小于15μm的最小厚度还可以提高前驱体气体的使用效率。
气体支承部层使得流动间隙和／或沉积空间能够相对较小，例如使其最小厚度小于50μm或小于15μm，例如大约为10μm，或者甚至接近3μm。
在实施方式中，喷射头还包括前驱体排出部并且布置用于将前驱体气体从前驱体供给部经由沉积空间喷射至前驱体排出部。前驱体排出部的存在提供了通过沉积空间的连续流动的可能性。在连续流动中，可以省去用于调整前驱体气体的流动的高速阀门。优选地，从前驱体排出部至前驱体供给部的距离在设备的使用期间是固定的。优选地，在使用中，前驱体排出部与前驱体供给部均面向基底表面。前驱体排出部和／或前驱体供给部可以通过相应的前驱体排出开口和／或前驱体供给开口形成。
在实施方式中，前驱体排出部通过至少一个前驱体排出缝隙形成。所述至少一个前驱体排出缝隙和／或所述至少一个前驱体供给缝隙可以包括多个开口，或者可以包括至少一个狭槽。利用缝隙能够进行相对较大的基底表面上的有效的原子层沉积，或者多个基底上的同步的原子层沉积，因而增强了设备的生产率。优选地，从所述至少一个前驱体排出缝隙到所述至少一个前驱体供给缝隙的距离远小于前驱体供给缝隙和／或前驱体排出缝隙，例如小于超过五倍。这有助于前驱体气体的浓度沿着沉积空间基本恒定。
在实施方式中，通过包括布置用于使基底表面的平面内的基底移动的卷对卷系统，该设备被布置用于沉积空间与基底表面的平面内的基底之间的相对运动。由于可以省去围绕喷射头的用于在其中产生真空的闭合壳体，以及可选地省去用于使基底进入闭合壳体而不会破坏其中的真空的装载锁(load lock)，该实施方式使设备的一般优势发挥出价值。卷对卷系统优选地形成了定位系统。
根据方面，本发明提供了其中基底载体由空气支承部便利地提供的线性系统。这提供了能够按比例决定并被连续操作的简单且可预见的基底运动。
前驱体气体可以例如包括氯化铪(HfCl4)，但还可以包括另一种前驱体材料，例如四(乙基-甲基-氨基)铪或三甲基铝(Al(CH3)3)。前驱体气体可以与例如氮气或氩气的运载气体一起喷射。运载气体中的前驱体气体的浓度通常可以处于体积的从0.01％至1％的范围。在使用中，沉积空间2中的前驱体气压通常可以处于从0.1mbar至1mbar的范围，但是也可以接近大气压，或者甚至远大于大气压。喷射头可以设置有用于建立沉积空间2中的例如处于从130℃至330℃的范围的升高温度的加热器。
在使用中，前驱体气体的沿着外部流动路径的体积流率的典型值处于从500sccm(标准立方厘米每分钟)至3000sccm的范围。
通常，该设备可以布置用于在用于使前驱体在前驱体气体沉积在基底表面4的至少一部分上之后进行反应的反应空间中提供反应物气体、等离子体、激光产生的辐射以及紫外线辐射中的至少一者。以此方式，例如能够实现等离子体加强的原子层沉积，这可以有利于在通常低于130℃的低温下进行处理以促使塑料上的ALD过程，例如用于诸如OLED的柔性电子装置在柔性箔等上的应用，或者有利于对高温(典型地，高于130℃)敏感的任何其它材料的处理。等离子体加强的原子层沉积例如适合于例如用于生产诸如芯片电池和太阳能电池的半导体产品的高质量的低k氧化铝(Al2O3)层的沉积。反应物气体例如包括诸如氧(O2)、臭氧(O3)和／或水(H2O)之类的氧化剂气体。
在原子层沉积的过程的示例中，能够识别各个阶段。在第一阶段，基底表面暴露至前驱体气体，例如四氯化铪。如果基底表面4被前驱体气体分子完全占据，则前驱体气体的沉积通常停止。在第二阶段，利用净化气体、和／或通过利用真空使沉积空间2排放来对沉积空间2进行净化。以此方式，能够移除过多的前驱体分子。净化气体优选地相对于前驱体气体是惰性的。在第三阶段，前驱体分子暴露至反应物气体，例如氧化剂，例如水蒸汽(H2O)。通过反应物与沉积的前驱体分子的反应，形成了例如二氧化哈(HfO2)的原子层。这种材料在新一代晶体管中能够用作栅氧化层。在第四阶段，反应空间被净化以移除过多的反应物分子。
尽管其没有明确地表示，根据一个实施方式的任意设备都可以具有另一实施方式的设备的特征。
本发明的可选的方面可以包括：用于片状基底的表面上的原子层沉积的设备，该设备包括：喷射头，该喷射头包括沉积空间和气体支承部，其中，该沉积空间设置有前驱体供给部和前驱体排出部，所述供给部和排出部设置用于提供从前驱体供给部经由沉积空间至前驱体排出部的前驱体气流，该沉积空间在使用中由喷射头和基底表面定界，气体支承部包括支承气体喷射器，该支承气体喷射器设置用于在喷射头与基底表面之间喷射支承气体，该支承气体因而形成气体支承部；传送系统，该传送系统提供基底与喷射头的沿着基底的平面的相对运动，以形成运送平面，基底沿该运送平面被运送；以及支撑部，该支撑部与喷射头相对地布置，该支撑部构造成提供使传送平面中的喷射头气体支承部平衡的气体支承压力布置，使得基底由所述气体支承压力布置无支承地保持在喷射头与支撑部之间，其中，沉积空间通过优选地具有深度D2-D1的腔体形成，在该腔体中，供给和排出结束和／或开始；其中，在垂直于基底表面的方向上观察到，气体支承部形成为波状形状以防止片状基底的第一阶弯曲模式；其中，传递系统包括引入区域、以及与引入区域相邻并且相对于传送平面对齐的工作区域；其中，喷射头设置在工作区域中；其中，片状基底能够插入引入区域中，该引入区域构造成减小传送平面上方的可选地沿朝向工作区域的方向的工作高度；其中，引入区域包括面向传送平面的倾斜的壁部；其中，引入区域具有能够移动地设定工作高度的壁部，特别是顶壁部；其中，还包括引出区域；其中，喷射头能够朝向以及远离传送平面移动；一种用于利用包括喷射头的设备进行在基底表面上的原子层沉积的方法，该喷射头包括设置有前驱体供给部的沉积空间以及设置有支承气体喷射器的气体支承部，该方法包括以下步骤：a)将前驱体气体从前驱体供给部供给至沉积空间以用于接触基底表面；b)在喷射头与基底表面之间喷射支承气体，支承气体因而形成气体支承部；c)建立沉积空间与基底表面的平面内的基底之间的相对运动；以及d)提供使传送平面内的喷射头气体支承部平衡的气体支承压力布置，使得基底通过所述气体支承压力布置被无支承地保持在喷射头与支撑部之间；一种方法，在该方法中，该设备包括反应空间，该方法包括以下步骤：在用于使前驱体与反应物气体在前驱体气体沉积在基底表面的至少一部分上之后进行反应的反应空间中提供反应物气体、等离子体、激光产生的辐射以及紫外线辐射中的至少一者，以在基底表面的所述至少一部分上获得原子层；以及／或者一种方法，该方法还包括：提供设置成提供气体支承压力的气流以及沿着传送平面的气流，以提供基底的相对于气体流动系统的控制的选择性运动；以及根据基底的存在来切换气流，使得当基底边缘经过排出部时，排出部被切断以提供远离基底的流动。
本发明不限于本文中描述的任何实施方式，以及在本领域的技术人员的权限内，可以被认为是处于所附权利要求的范围内改型的是可能的。例如，本发明还涉及用于利用了多个设备的原子层沉积的多个设备及方法。
尽管若干实施方式示出沉积空间限定了相对于基底表面的沉积空间高度D2；并且气体支承部相对于基底限定了小于沉积空间高度D2的间隙距离D1，但为了实施本发明，本领域的技术人员将理解的是，气体支承部间隙和沉积空间的精确的相对尺寸并不重要。对于任何合适的喷射头，在具有如目前公开的定心空气支承部的传送系统与其相邻的情况下本发明能够被执行。特别地，这种支承部由沿着基底的平坦面(91)朝向并超出基底(9)的侧部(91)延伸的凹进空间(562)形成，以提供朝向基底侧面(92)的支承气体流，使得在使用中提供了对基底的侧面的支承压力以沿着传送方向使基底居中。
图10示出了多个设备72.i.j(i=1,...N)并且(j=1,..,M)的示意图。在本示例中，N等于5并且j=3。然而，在其他示例中，N能够小于或大于5并且／或者M能够小于或大于3。设备可以串联地组合，例如设备72.1.1、72.1.2以及72.1.3串联组合。串联组合的设备可以用于在同一基底9上沉积一个或更多个ALD层。从图10中清楚的是，所述设备还可以被并联地组合，例如在图10中设备72.1.1、72.2.1、72.3.1以及、72.4.1并联组合。同样地，所有运动倒置被认为固有地公开并且处于本发明的范围内。如“优选地”、“特别地”、“典型地”等表达的使用不意在限制本发明。不定冠词“一”“一种”不排除多个。例如，根据本发明的实施方式中的设备可以设置有多个喷射头。还清楚的是，术语“相对移动”与“相对运动”可相互交换地使用。所公开的实施方式的方面可以与其他实施方式适当地结合并且被视为公开。在不背离本发明的范围的情况下，未具体地或明确地描述或要求的特征可以额外地包括在根据本发明的结构中。

Claims (15)

1.一种用于片状基底的表面上的原子层沉积的设备，包括：
-喷射头，所述喷射头包括：
沉积空间，所述沉积空间设置有前驱体供给部和前驱体排出部；所述供给部和所述排出部布置用于提供从所述前驱体供给部经由所述沉积空间至所述前驱体排出部的前驱体气体流，所述沉积空间在使用中由所述喷射头和所述基底表面定界；
气体支承部，所述气体支承部包括支承气体喷射器，所述支承气体喷射器布置用于在所述喷射头与所述基底表面之间喷射支承气体，所述支承气体因而形成气体支承部；
-支撑部，所述支撑部与所述喷射头相对地布置，所述支撑部构造成提供抵消传送平面中的所述喷射头气体支承部压力的气体支承压力布置，使得所述基底通过所述气体支承压力布置而在所述喷射头与所述支撑部之间无支撑地保持平衡；以及
-传送系统，所述传送系统包括驱动部段(18)；
所述驱动部段包括传输元件，所述传输元件布置成提供所述基底和所述喷射头的沿着所述基底的平面的相对运动，以形成传送平面，所述基底被沿着所述传送平面在传送方向上朝向所述喷射头传送；以及
定心空气支承部(560)，所述定心空气支承部(560)包括定心支承气体供给部(561)，所述定心支承气体供给部(561)设置成沿着所述相对运动的方向位于所述驱动部段(18)的侧旁，在使用中，所述定心支承气体供给部(561)布置成与所述基底(9)的平坦面(92)相对，并且每个定心支承气体供给部(561)在沿着所述基底的所述平坦面(91)朝向并超出所述基底(9)的侧部(91)延伸的凹进空间(562)中终止，以提供朝向所述基底侧面(92)的支承气体流，使得在使用中提供对所述基底的侧面的支承压力，从而沿着所述传送方向使所述基底居中。
2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述沉积空间限定相对于所述基底表面的沉积空间高度D2；并且其中，所述气体支承部相对于所述基底限定小于所述沉积空间高度D2的间隙距离D1。
3.根据权利要求1或2所述的设备，其中，所述前驱体排出部设置成与所述前驱体供给部相邻，以限定与所述基底的所述传送方向对准的前驱体气体流；并且／或者其中，在使用中，所述前驱体排出部和所述前驱体供给部均面向所述基底表面。
4.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述喷射头包括压力控制器，所述压力控制器用于根据基底的存在来切换所述前驱体供给部、所述前驱体排出部以及／或者所述气体喷射器中的任一者。
5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述支撑部包括与前驱体排出部相对的排出部，所述排出部能够根据所述基底在所述沉积空间中的存在而切换，使得当基底边缘经过所述前驱体排出部时，提供背离面向所述支撑部的所述基底表面的前驱体流。
6.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述喷射头包括另一沉积空间，所述另一沉积空间设置有反应物供给部，所述另一沉积空间在使用中由流动屏障定界，其中，所述设备优选地布置用于在所述另一沉积空间中提供反应物气体、等离子体、激光产生的辐射以及紫外线辐射中的至少一者，以使所述前驱体在所述前驱体气体沉积在所述基底表面的至少一部分上之后进行反应。
7.根据前述权利要求中任一项所述的设备，其中，所述传送系统包括引入区域、以及与所述引入区域相邻并相对于所述传送平面对准的工作区域；其中，所述喷射头设置在所述工作区域中，并且其中，片状基底能够在所述引入区域中被插入。
8.根据权利要求7所述的设备，其中，所述凹进空间(562)沿着所述基底的侧部延伸有限长度，使得空气流经由沿着所述基底的所述侧部朝向与所述凹进空间(562)隔开一定距离的排出装置(563)的流动通道排放。
9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述凹进空间(562)限定凹处中的间隙高度g1，所述间隙高度g1大于所述驱动部段(18)的相对壁与所述基底平坦表面(92)之间的工作间隙高度g2，以提供在垂直于所述基底(9)的平面的方向上的气体支承部；并且还限定在横向于所述传送方向的方向上的间隙高度g3，以提供所述定心气体支承部，使得所述基底(9)沿着所述传送方向居中。
10.根据权利要求1所述的设备，其中，所述传送系统包括传输元件，所述传输元件设置有交替地布置的成对的气体入口与气体出口；所述传送系统包括布置成提供气体支承压力和沿着所述传送平面的气体流动的气体流动控制系统，以通过控制所述气体流动来提供所述基底的运动。
11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述成对的气体出口与气体入口设置在容器中，所述容器面向所述传送平面以用于在所述容器中提供沿着所述传送平面从出口至入口的流动；并且其中，所述气体出口设置有限流器以提供定向的气体支承部。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的设备，所述设备设置有第一定心空气支承部和第二定心空气支承部，所述第一定心空气支承部和第二定心空气支承部用于使所述基底居中，以使所述基底沿着所述引入区域与引出区域之间的中心线运动。
13.一种用于基底的表面上的原子层沉积的方法，所述方法利用了包括喷射头的设备，所述喷射头包括设置有前驱体供给部的沉积空间以及设置有支承气体喷射器的气体支承部，所述方法包括以下步骤：
a)将前驱体气体从所述前驱体供给部供给至所述沉积空间中以用于接触所述基底表面，其中，所述沉积空间限定相对于所述基底表面的沉积空间高度D2；
b)在所述喷射头与所述基底表面之间喷射支承气体，所述支承气体因而形成气体支承部；
c)建立所述沉积空间与所述基底之间沿着所述基底表面的平面的相对运动；以及
d)提供使所述传送平面中的所述喷射头气体支承部平衡的气体支承压力布置，使得所述基底通过所述气体支承压力布置而无支撑地保持在所述喷射头与所述支撑部之间；以及
e)设置沿着所述基底的平坦面91朝向所述基底的侧部延伸的凹进空间，以提供朝向所述基底侧面的支承气体流，使得在使用中提供对所述基底的侧面的支承压力，以沿着所述传送方向使所述基底居中。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述设备包括反应空间，所述方法包括以下步骤：在所述反应空间中提供反应物气体、等离子体、激光产生的辐射以及紫外线辐射中的至少一者，以使所述前驱体与所述反应物气体在所述前驱体气体沉积在所述基底表面的至少一部分上之后进行反应，从而在所述基底表面的所述至少一部分上获得所述原子层。
15.根据权利要求13所述的方法，还包括：
提供布置成提供气体支承压力和沿着所述传送平面的气体流动的气体流动，以提供所述基底相对于气体流动系统的控制的选择性运动，从而提供所述基底相对于所述喷射头的往复运动。
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