CN110382737A - 带有模块化沉积头的沉积系统 - Google Patents

Abstract

一种用于薄膜沉积系统的沉积单元包括沉积头中的一个或多个以及气体歧管。各沉积头包括：具有多个气体开口的输出面、包括多个沉积头气体端口的安装面、以及连接的气体通道。气体歧管包括附接面，附接面具有一个或多个界面区域，各界面区域包括在与沉积头气体端口相对应的位置中的多个歧管气体端口。各沉积头在界面区域中以定位在歧管气体端口与沉积头气体端口之间的密封元件来紧固到气体歧管。各沉积头的安装面及气体歧管的附接面包括对准特征，对准特征用于使各沉积头与气体歧管的界面区域对准。

Description

带有模块化沉积头的沉积系统

技术领域

此发明一般地涉及薄膜材料的沉积，并且更特别地，涉及包括模块化气体传送头的沉积系统。

背景技术

对以下存在增长的兴趣：使薄膜材料从气态前体沉积在宽泛范围的基体(substrate)上来用于宽泛种类的应用。感兴趣的基体包括刚性基体(诸如平板玻璃)和柔性基体(诸如塑料幅材(web)或金属箔)二者。特别感兴趣的是柔性支承，因为它们可为比刚性基体更机械地强健、重量更轻并且允许更经济的制造(例如，通过使辊到辊(roll-to-roll)工艺成为可能)。如果沉积头或气体传送装置在面积上小于待涂覆的基体的面积，则薄膜沉积系统(类似于它们的液体涂覆对应物)是有利的。对于连续的基体(诸如幅材和箔)，使用比基体的面积更小的沉积头是要求，不只是优势。

在广泛用于薄膜沉积的技术之中的是化学气相沉积(CVD)，其使用化学地反应的分子，化学地反应的分子起反应，以将期望的膜沉积在基体上。对于CVD应用有用的分子前体包括待沉积的膜的元素(原子)成分，并且典型地还包括附加的元素。CVD前体是挥发性分子，挥发性分子在气态相下被传送到腔，以便在基体处反应，在基体上形成薄膜。化学反应以期望膜厚度来沉积薄膜。

原子层沉积(ALD)是薄膜沉积技术，其为共形(conformal)薄膜提供了出色的厚度控制。ALD工艺将传统CVD的薄膜沉积工艺分割成单原子层沉积步骤。有利地，ALD步骤是自终止的，并且当进行直到自终止暴露时间或超出自终止暴露时间时，可沉积一个原子层。原子层典型地在从约0.1至约0.5个分子单层的范围，带有近似于不多于几个埃的典型大小。在ALD中，原子层的沉积是反应分子前体与基体之间的化学反应的结果。在各个分开的ALD反应-沉积步骤中，净反应(net reaction)使期望的原子层沉积，并大致消除最初地包括在分子前体中的“额外”原子。在其最纯的形式中，在缺少其他反应前体或多个反应前体的情况下，ALD涉及前体中的各个的吸附和反应。在暂存(temporal)真空ALD中，通过交替地将两种或更多种反应材料或前体及时传送到真空腔中来实现薄膜生长。顺序地，施加第一前体来与基体反应，去除多余的第一前体，并且然后施加第二前体来与基体表面反应。然后除去多余的第二前体，并重复该工艺。在所有的ALD工艺中，都将基体顺序地暴露于一系列反应物，一系列反应物与基体反应并保持与彼此隔离，以避免CVD或气体相反应。ALD循环(cycle)由形成整体薄膜材料的单个层所要求的步骤来限定；对于使用两种前体的工艺，循环限定为：第一前体暴露、吹扫(purge)步骤、第二前体暴露和第二前体吹扫步骤。

作为空间原子层沉积(SALD)已知的ALD工艺的版本采用来自沉积头的连续(与脉冲的相反)的气态材料分配。当从沉积头分配时，气态前体通过惰性气体的流在空间上分离，而不是在时间上分离。虽然真空腔可与SALD一起使用，但由于气体流的物理分离而非单个腔内的前体的暂存分离，真空腔不再是必需的。在SALD系统中，通过基体与传送头之间的相对移动，使得在基体上的任何给定点都看到必需的气态材料的顺序，来实现所要求的顺序暴露。此相对移动可通过以下来实现：使基体相对于固定的传送头移动，使传送头关于固定的基体移动，或者移动传送头和基体二者，以便在基体处取得期望的气体暴露。示例性的SALD工艺在共同受让(commonly-assigned)的美国专利7,413,982、美国专利7,456,429、美国专利7,789,961和美国专利申请公开2009/0130858中描述，这些文件的公开内容通过引用并入本文中。SALD使在大气压力或近大气压力下能够操作，并且能够在未密封或露天环境中操作，使其与幅材涂层兼容。

作为用于在基体的范围上进行薄膜沉积的技术，SALD提供了相当大的前景。然而，尽管其固有的技术能力和优势，仍然有若干技术障碍。与在所有ALD工艺中一样，SALD沉积的薄膜的厚度由基体所暴露于的ALD循环的数量来控制，其中，循环由以下来限定：基体暴露于最小要求的反应物和吹扫气体流，以形成期望的薄膜组成。由于工艺被限制于每个循环生长一个原子层，故要求重复的循环来沉积具有可观厚度的薄膜。为了有效地取得重复的循环，SALD要求：或者基体的运动越过沉积头，或者开发复杂装备以使得传送头在带有其气体连接的情况下相对于基体移动。可观厚度的薄膜可以通过以下方式实现：或者1)使用包含足够数量的气体分配循环的沉积头，并且使基体(或头)相对于头(或基体)在单方向运动中移动，或者2)使用带有有限的循环数量的头，并使用相对往复运动。在其中基体或沉积头通过往复移动来移动的实例中，仍然有管理气体暴露的顺序的技术挑战，因为在向前冲程(stroke)和向后冲程期间，基体可在不同的顺序中暴露至气体。此外，为了在整个基体之上沉积薄膜，基体或头可必须行进长的距离，以便使基体暴露于工艺气体。仍然有为非常大的沉积头和长距离运动轮廓(profile)二者提供备选布置的需要，使得大的基体可被容易地涂覆。

对单个大沉积头的一种备选是在更大的沉积区段内使用多个沉积头或模块。共同受让的美国专利8,182,608(Kerr等人)涉及一种装置，该装置用于维持SALD系统中的至少两个模块之间的对准或位置关系，该专利通过引用并入本文中。美国专利8,182,608描述了使多个传送头在1-D阵列中对准，解决了对更长的基体进行涂覆的能力，或提供更厚的薄膜涂层。在简化沉积头的制造的同时，它并没有解决以下挑战：使用相同的工具，或使用在制造环境中提供大的沉积区段所要求的占地面积(footprint)，来制作不同厚度的涂层。另外，仍然有对以下途径的需求：将模块化头布置为能够涂覆更宽的基体，而没有涂层缺陷或不均匀性。另外，仍然有对以下运动轮廓的需求：该运动轮廓使小的沉积头能够使用，以便从SALD建立足够的层厚度。此外，仍然有对以下基体处理器件的需求：该基体处理器件用于在辊到辊幅材上进行涂覆，使基体能够在沉积期间暴露于多个SALD循环，同时使基体平稳地从进料辊(feed roll)同时地移动到卷取辊(take-up roll)。

为了合适地运行，SALD系统必须维持反应物气体的分离。尽管在空间上分离并且由如由沉积头传送的吹扫气体来分离，但系统必须被进一步设计，以保证气体不会在沉积头与基体之间的区域中混合。共同受让的美国专利申请公开2009/0130858(Levy)涉及使用传送头的SALD沉积系统和方法，其中基体与沉积头之间的距离由气体压力来维持。在此装置中，流动的反应气体和吹扫气体的压力用作控制沉积头与基体之间的分离的手段。由于可在此类系统中产生的相对大的压力，故气体被迫使在明确限定的路径上行进，并且因而消除非期望的气体互混。

美国专利申请公开2009/0130858的系统作为气体轴承(gas-bearing)SALD系统来操作。气体轴承操作维持着基体到沉积头的紧密接近，并且基体或头必须在垂直于沉积头的方向上自由移动。由于导致的压力轮廓使前体气体被吹扫气体分离并防止了非期望的气体互混，故使用气体轴承SALD头是有利的。仍然有对利用气体轴承沉积头来涂覆大的基体的SALD系统的需求，特别是对于带有小的制造占地面积的沉积系统而言。对于片零件(piece-part)且特别地对于辊到辊幅材二者来说，仍然有以下需求：以沉积头来涂覆长的基体，沉积头显著地小于涂层长度；此需求进一步使新颖的运动控制轮廓和基体处理成为必需。仍然有对以下辊到辊SALD系统的进一步的需求：辊到辊SALD系统利用气体轴承沉积头，气体轴承沉积头具有简单架构，以及对以下辊到辊系统的进一步的需求：辊到辊系统可管理潜在的基体扭曲并且可使沉积所需要的运动与幅材穿过系统的全局运动(globalmotion)隔离开。另外，仍然有对以下模块化系统的需求：模块化系统可容纳不同的基体形状因子(form factors)(包括基体的辊到辊幅材)，并提供成本上相对低且易于使用的系统。

发明内容

本发明表现了一种用于薄膜沉积系统的沉积单元，其包括：

机器基部；

沉积头中的一个或多个，各沉积头包括：

输出面，其具有多个气体开口；

安装面，其与输出面相对并与输出面平行，安装面包括多个沉积头气体端口；以及

气体通道，其将在输出面上的气体开口中的各个连接到沉积头气体端口中的一个；以及

气体歧管，其刚性地附接到机器基部，气体歧管包括：

附接面，其具有一个或多个界面区域，各个界面区域构造成与沉积头的安装面交界，并且包括在与沉积头气体端口相对应的位置中的多个歧管气体端口；

多个气体连接；以及

气体通道，其将歧管气体端口中的各个连接至气体连接中的一个；

其中，沉积头中的各个在界面区域中以定位在歧管气体端口与沉积头气体端口之间的密封元件来刚性地紧固到气体歧管；

其中，各沉积头的安装面和气体歧管的附接面包括用于使各沉积头与气体歧管的界面区域对准的对准特征。

本发明的优势在于SALD沉积头可容易地去除和更换。本发明的优势在于SALD沉积头可用高精度来可重复地定位，维持输出面的位置和平面度。附加的优势在于SALD沉积头可布置在可伸展阵列中，以使用多个更小的头来覆盖更宽的面积。

附图说明

图1为示意性框图，示出了SALD沉积系统的功能元件；

图2A-2C为具有单个ALD循环的在本发明中有用的SALD沉积头的横截面侧视图；

图3A为具有1.5个ALD循环的SALD沉积头的备选实施例的横截面侧视图；

图3B为图3A的SALD头的俯视图；

图4阐示了安装在固定歧管上的沉积头；

图5为歧管和沉积头的展开视图，阐示了根据示例性实施例的对准特征和密封特征；

图6为横截面视图，示出了在图5的歧管与沉积头之间的气体连接和密封区域；

图7为歧管和沉积头的展开视图，阐示了根据另一示例性实施例的密封衬垫(gasket)的使用；

图8为横截面视图，示出了在图7的歧管与沉积头之间的气体连接和密封区域；

图9是歧管和沉积头的展开视图，阐示了根据另一示例性实施例的替代密封衬垫布置的使用；

图10阐示了图9的密封衬垫的附加细节；

图11为横截面视图，示出了在图9的歧管与沉积头之间的气体连接和密封区域；

图12阐示了根据另一示例性实施例的单件波纹金属的；

图13为歧管和沉积头的展开视图，阐示了根据另一示例性实施例的密封衬垫的使用，密封衬垫适配到歧管的表面上的凹部中；

图14为横截面视图，示出了在图13的歧管和沉积头之间的气体连接和密封区域；

图15阐示了沉积单元的示例性实施例，沉积单元具有安装到共同歧管的三个沉积头；

图16阐示了图15的共同歧管的附加细节；

图17阐示了沉积单元的另一示例性实施例，沉积单元具有安装到共同歧管的九个沉积头的阵列；

图18阐示了图17的共同歧管的附加细节；

图19阐示了沉积单元的另一示例性实施例，沉积单元具有安装到共同歧管的八个沉积头的错列阵列；

图20阐示了示例性沉积单元，示例性沉积单元包括三个互锁沉积头，三个互锁沉积头具有互锁突起部；

图21阐示了图20的端部互锁沉积头的附加细节；

图22阐示了图20的中心互锁沉积头的附加细节；

图23阐示了用于互锁沉积头的替代构造，互锁沉积头具有三角形互锁突起部；

图24阐示了用于互锁沉积头的替代构造，互锁沉积头具有互锁突起部和凹部，互锁突起部和凹部带有半圆形端部；

图25阐示了用于互锁沉积头的替代构造，互锁沉积头具有互锁突起部和凹部，互锁突起部和凹部带有圆形端部和倾斜面；

图26阐示了用于互锁沉积头的替代构造，互锁沉积头具有互锁突起部和凹部，互锁突起部和凹部带有圆形端部和倾斜面，圆形端部和倾斜面带有介于中间的平区域；

图27阐示了示例性布置，其中互锁沉积头的端部为底切(undercut)；

图28为特写平面图，示出了用于图20的互锁沉积头的界面区域的附加细节；

图29阐示了用于SALD的图22的互锁沉积头的使用，示出了阴影气体区域；并且

图30阐示了示例性沉积单元，示例性沉积单元包括互锁沉积头的3×2阵列。

将理解的是，所附的附图是出于阐示本发明的概念的目的，并且可以不是等比例的。在可能的情况下，相同的参考数字已用来标示对于多个图共同的相同特征。

具体实施方式

贯穿说明书和权利要求书，除非上下文另外清楚地指示，否则以下术语采用本文中明确地关联的意思。“一(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”的意思包括复数的参考，“在......中(in)”的意思包括“在......中”和“在......上(on)”。另外，方向术语(诸如“在......上”、“在......之上(over)”、“顶部”、“底部”、“左”和“右”)参考被描述的(一个或多个)图的定向来使用。因为本发明的实施例的部件可在许多不同定向上定位，方向术语仅出于阐示的目的而使用，并且绝不是限制的。

本发明包括本文中所描述的实施例的组合。对“特别的实施例”及类似物的参考涉及存在于本发明的至少一个实施例中的特征。对“实施例”或“特别的实施例”或类似物的分开的参考并不必然涉及同样的实施例或多个实施例；然而，此类实施例一般地并不互相排斥，除非如此指出或当对本领域技术人员之一容易地显而易见的时。在对“方法(method)”或“多个方法(methods)”及类似物的参考中，使用单数或复数并非限制的。应当注意的是，除非另由上下文明确地指出或要求，否则词语“或(or)”在此公开中以非排他的意义来使用。即使发明的特定实施例已在本文中描述，应当注意的是，本发明不限于这些实施例。特别地，在兼容的情况下，关于一个实施例描述的任何特征也可在其他实施例中使用。在兼容的情况下，不同实施例的特征可被交换。

将理解的是，没有被特定地示出、标号或描述的元件可采用本领域技术人员所熟知的各种形式。在以下描述和附图中，在可能的情况下，已使用相同的参考数字来标示相同的元件。将理解的是，视情况而定，元件和部件可用单数或复数形式来参考，而没有限制本发明的范围。

本发明的示例实施例被示意性地阐示，并且出于清晰的缘故，本发明的示例实施例并非等比例的。本领域普通技术人员之一将能够容易地确定本发明的示例实施例的元件的特定尺寸和相互连接。因此，所提供的图并非等比例绘制的，但意在示出本发明的一些实施例的整体功能和结构布置。

本发明的实施例涉及用于系统的部件，用于系统的部件对于薄膜沉积有用。在优选实施例中，薄膜沉积使用空间原子层沉积(SALD)工艺来完成。对于后续的描述，术语“气体”或“气态材料”以广泛意义上来使用，以包含汽化的或气态的元素、化合物或材料的范围中的任何。本文中所使用的其他术语(诸如：反应物、前体、真空和惰性气体)例如全部具有它们的传统含义，如将被材料沉积领域中的技术人员很好地理解的那样。反应物气体流可包括多个反应物种(species)，连同惰性气态物种一起。在一些实施例中，反应气体可包括诸如由远程等离子体源供应的反应等离子体。可使用的远程等离子体源的一个类型包括表面介电屏障放电源。同样地，在一些实施例中，离子体加强的空间ALD(PE-SALD)布置被认为是有用的。尽管在SALD系统的上下文中描述了示例性实施例，但本领域技术人员将意识到的是，本发明的方面也可用于涉及到将基体暴露于一个或多个气态物质的任何应用，诸如化学气相沉积工艺。

除非另由上下文明确地指出或要求(例如，通过某些部件的定向与重力之间的特定关系)，否则术语“在......之上”一般地涉及元件与另一个元件的相对位置，并且是对定向不敏感的，使得如果一个元件在另一个之上，如果整个堆叠物(stack)被颠倒翻转过来，另一个元件仍然是功能地在一个元件之上的。同样地，术语“在......之上”、“在......下面(under)”、和“在......上”是功能地等同的，并且并不要求元件处于接触中，并且另外地，并不禁止在结构内存在介入中间的层。术语“相邻的”在本文中在广泛的意义上使用，以意指紧邻(next to)或毗邻(adjoining)另一个元件的元件。所提供的图并非等比例地绘制，但意在示出本发明的一些实施例的整体功能和结构布置。

为了方便起见，本发明的实施例以特别的定向来阐示并描述；并且除非诸如通过讨论重力或重量矢量来特定地指示，否则不应当假设关于重力的一般定向。为了方便起见，使用以下坐标系统：z轴垂直于沉积头的输出面，x轴平行于主要运动方向(在输出面的平面中)，并且y轴垂直于主要运动轴(在输出面的平面中)。当在本文中使用时，翻滚、俯仰(pitch)和偏航(yaw)具有它们的普遍地理解的定义。为了便于解释相对运动和自由度，提供了以下说明。翻滚是绕与主要运动轴(x轴)相平行的轴的旋转。俯仰是绕y轴的旋转，y轴在传送装置的输出面的平面中并且垂直于主要运动轴。偏航为绕z轴的旋转，z轴与传送装置的输出面相垂直。

通过两种或更多种反应材料(共同地称为前体)在时间或空间上的交替暴露，ALD工艺实现了在基体上的薄膜生长。施加第一前体来与基体反应。去除多余的第一前体，并且然后施加第二前体来与基体表面反应。然后，去除多余的第二前体，并且重复工艺。在所有ALD工艺中，基体顺序地暴露于一系列反应物，一系列反应物与基体反应。ALD(及SALD)沉积的薄膜的厚度由基体所暴露于的ALD循环的数量来控制，其中，循环由以下来限定：暴露于最小要求反应物和吹扫气体流，以形成期望的薄膜组成。例如，在简单设计中，单个循环可提供第一反应物气态材料G1的一个应用和第二反应物气态材料G2的一个应用。为了有效地取得重复的循环，SALD要求：或者基体的运动越过沉积头，或者开发复杂装备，使得传送头在带有其气体连接的情况下可相对于基体移动。可观厚度的薄膜可通过以下来实现：或者1)使用包含足够数量的气体分配循环的沉积头，并使基体(或沉积头)在相对于沉积头(或基体)的单向运动中移动，或者2)以有限数量的循环来使用沉积头，并使用相对往复运动。

为了有效地使用SALD沉积头来用于薄膜沉积，其普遍地在更大的SALD系统或设备内采用。典型地，此类系统被特定地设计，以将薄膜沉积在特别类型的基体(例如，刚性的或柔性的)上。此外，SALD系统典型地利用单一(singular)运动轮廓类型，选择单一运动轮廓类型的原因在于沉积头的设计和被涂覆的基体的类型。在很多情况下，SALD系统被进一步设计来用于特定应用，并且同样地，被构造为将单个材料在给定的厚度下涂覆在具有特别的形状因子的基体上。

如本领域技术人员所知的，为了有效地沉积薄膜，各个SALD系统要求至少三个功能元件，也就是沉积单元、基体定位器和相对运动的器件。至今为止，各个功能元件的特定设计已一般地因系统而异。如将要描述的那样，本发明的SALD系统的优选实施例本质上是模块化的，并且同样地包括了不同设计的部件的范围，部件可交换，以在新颖的SALD平台内执行特别功能元件的功能。关于图将更好地理解在SALD系统的范围中有用的特定部件的设计和优势、以及本发明的新颖的模块化SALD平台的发明性元件和构造的设计和优势。

如在图1的示意性框图中所示出，本发明的SALD系统200优选地是在其中基体97相对于固定的沉积单元210移动的SALD系统。同样地，基体97通过基体定位器模块280来定位在沉积单元210的输出面134之上，并且通过使用相对运动器件270的基体定位器模块280的运动来实现基体97与沉积单元210之间的相对运动，相对运动器件270也可称为运动控制器或运动控制器件。沉积单元210、基体定位器模块280和相对运动器件270是SALD系统200的沉积子系统205的功能元件。在本发明的各种实施例中，沉积单元210可为单个沉积头30或可为包括沉积头30的阵列的沉积单元。相对运动器件270与基体定位器模块280相互作用，以使基体97相对于沉积单元210移动。

基体定位器模块280优选地为可互换基体定位模块，带有模块化系统，模块化系统具有可容易地交换到SALD系统200中的多个基体定位模块，其中，不同的基体定位模块构造为处置不同类型的基体97和不同的基体形状因子。

很多类型的基体可用SALD系统200来涂覆。在本发明中使用的基体97可为充当机械支承的任何材料，机械支承用于随后涂覆的层。基体97可包括刚性材料，诸如玻璃、硅或金属。基体还可包括柔性材料，诸如聚合物膜或纸。有用的基体材料包括有机材料或无机材料。例如，基体可包括无机玻璃、陶瓷箔和聚合物材料。基体97的厚度可变化，典型地从约25μm到约1cm变化。使用柔性基体97允许辊工艺(roll processing)，辊工艺可为连续的，提供了相对于平的或刚性的支承物的规模经济和制造经济。

在一些示例实施例中，例如，当期望的是用于临时目的(例如，制造、传输、测试或储存)的附加的结构性支承时，基体97可包括临时支承或支承材料层。在这些示例实施例中，基体97可为可拆卸地附着于或机械地附于临时支承上。例如，柔性聚合物支承可临时地附着于刚性玻璃支承上，以在沉积工艺期间提供增加的结构刚度。在制造工艺完成后，可将玻璃支承从柔性聚合物支承去除。基体97可为裸露的，指示了其在其表面上不包含与构成其的材料不同的实质材料。基体97可包括各种层和在表面上的图案材料(patternedmaterial)。

相对运动器件270适合于连接到可互换基体定位器模块，并且同样地，相对运动器件270和可互换基体定位器模块优选地包含适当的匹配特征。基体定位器模块280设计为使基体97相对于沉积单元210的输出面134在x方向和y方向上定位。SALD系统200也可包括次要基体定位器(未示出)，次要基体定位器设计为控制基体97在z方向上的位置。

在各种构造中，在沉积期间，基体97可附接到背衬(backer)装置上。背衬装置可用作用于基体的热源，或使否则柔性的基体硬化。例如通过真空来临时地附接至基体的背衬意在与基体在基体与固定的沉积头之间的相对运动期间一起移动。背衬附接可向柔性基体提供极大地增大的刚度和平直度(flatness)。在本发明中有用的背衬装置可比基体更大(如可以用来使柔性基体的片零件稳定化)，或大致与基体相同的尺寸，或当基体为刚性的且自支承的时显著地比基体更小。当在本文中使用时，“基体单元”涉及单独的基体97或带有附接的背衬装置的基体97；基体单元具有相对于沉积单元210的相对运动。

沉积单元210可使用本领域中已知的任何类型的SALD沉积头。图2A-2C阐示了沉积头30，沉积头30构造为从在沉积区305内的不同气体区中的输出面同时地供应多个气态材料。在所有的三个图中，沉积区305包含用于单个两步ALD沉积循环的必需气体区。在沉积区305内从左到右移动，存在有第一反应气体区313(G1)，接着是惰性气体吹扫区314(P)以及第二反应气体区315(G2)。在相对运动器件270(图1)使基体97相对于沉积头30移动(x方向为如由运动箭头98所指示的主要运动方向)时，在基体97上的特别位置看到导致了ALD沉积的气体的以上顺序。当前的沉积头30可包括沉积区305，沉积区305带有气体区，气体区用于任何数量的ALD沉积循环，阐示的单个ALD循环是为了理解的清晰。

本发明的SALD系统可使用任何沉积头几何结构，只要该沉积头几何结构具有所要求的气体传送，以在沉积头30与基体97之间按所要求的顺序形成气体区来实现ALD循环，如由图2A的简化沉积头30所阐示的那样。在优选实施例中，反应气体(例如，G1和G2)具有很少的互混或没有互混，以在膜沉积或气体相反应期间避开CVD部件。吹扫区314(P)服务于使反应气体G1、G2分离，并允许在基体表面移动通过吹扫区314时从基体表面去除任何反应副产物。

单个沉积循环(从左到右移动)由以下来限定：惰性气体流I、接着是第一反应气体流G1、接着是惰性吹扫气体流P、并且最后接着是第二反应气体流G2。沉积区305具有沉积区长度，沉积区长度跨过(spans)从第一反应气体区的开始到最终反应气体区的结束的距离(例如，在图2A中从第一反应气体区313到第二反应气体区315)。

在图2A-2C中所阐示的沉积头30在沉积区305的任一侧上具有延伸的惰性区308、309。第一惰性区308具有第一惰性区长度，第一惰性区长度跨过从沉积头30的左边缘321到第一反应气体区313的边界的距离。第二惰性区309具有第二惰性区长度，第二惰性区长度跨过从第二反应气体区315的边界到沉积头30的右边缘322的距离。延伸的惰性区308、309使沉积区305与外部环境15隔离，并使沉积头30能够涂覆大致比沉积头30的长度更长的基体97，而不使生长区域暴露于外部环境15。现有技术的沉积头典型地是在更大的系统内操作，在更大的系统中，外部环境被控制为惰性的、在真空下或二者。在本发明的优选实施例中，沉积头30可在大气压力下使用，不带有用于外部环境15的任何附加的环境控制。本发明的优势中的一个在于：沉积头30和包含它的SALD系统200可用来在长度比沉积区305的长度大得多的基体97上涂覆。本发明的一些实施例的进一步优势在于以下能力：在沉积期间，控制被活动地(actively)涂覆的基体的区域的环境。另外，相对小的沉积头尺寸允许沉积头的更低成本的制造。

已知的是，ALD是自限制的，意味着当在基体表面上的所有可用站点(site)已与前体反应时，在该半步(half-step)期间不存在进一步的反应。当沉积循环中的两个半反应(half-reaction)都具有足够的时间和可用前体来达到此状态时，所说的是ALD循环已达到“饱和”。根据定义，在这些条件下完成的ALD沉积为饱和ALD，而且持续暴露于前体并不会显著地改变沉积量。在SALD中，基体速度和反应区的长度确定了向给定前体的暴露时间。对于给定速度，存在达到饱和的所要求的最小区长度(即，“饱和长度”)，并且在材料沉积期间，比饱和长度更长的区长度并不增加膜厚度。本发明的SALD系统可在饱和条件和亚饱和(sub-saturated)条件二者下使用。本发明的一个优势是：亚饱和生长可仍是确定性的，因为对于由基体速度和运动轮廓来设定的时间，在基体97上的各个点将看到相同的前体浓度。

运动箭头98指示了在SALD中有用的基体97的一个已知运动，其为使基体97在平稳振荡运动或平稳往复运动中移动通过整个沉积区305，使得基体“看到”所要求的数量的循环，以制作期望的涂层厚度(如上文所讨论的)。在本发明的优选实施例中，基体运动被控制，使得在涂覆期间防止被活动地涂覆的区域经历外部环境。这具有以下优势：在生长期间，通过防止暴露于可存在于由沉积头30与基体97之间的区域所限定的受控环境之外的外部环境中的任何反应物种或灰尘颗粒或其他污染物，来避免薄膜的污染。

图2B的沉积头30阐示了实施例，其中，气体区中的一个或多个使用横向布置，诸如在前述的题为“用于原子层沉积的设备”的共同受让的美国专利7,456,429(Levy等人)中所公开的横向布置。在横向流布置中，气体的流在沉积期间是与基体运动的方向正交的或横切的，并且或者被排出沉积头30的边缘外，或者沿着沉积头30的周界排出到排出缝中。如所阐示，沉积头30具有气体缝110(即，输出缝112)，气体缝110构造为将气体供应到它们对应的气体区中。在其他实施例中，沉积头30通过孔口的阵列来向长形平行气体区提供气体，而不是通过所阐示的输出缝112(长形渠道)。

图2C的沉积头30阐示了本发明的优选的气体轴承沉积头30。气体轴承沉积头30的原理和设计已在前述美国专利申请公开2009/0130858中详细描述，以及在共同受让的美国专利7,572,686(Levy等人)且题为“用于利用补偿力的薄膜沉积的系统”中详细描述。如在图2C中所示出，示例性沉积单元210包括沉积头30，沉积头30根据真空预加载的气体轴承原理来操作，沉积头30具有输出面134(向上面对)，输出面134具有气体缝110，气体缝110提供气体到气体区中并将气体从气体区排出。通过在空间地分开的长形输出缝112(在y方向上延伸)将气体提供到气体区中。各个气体区包括对应的输出缝112。相邻的排出缝114将气体从气体区去除(或排出)。排出缝114被定位，以限定各种气体区的边界。如所阐示，气体区等同于图2A和图2B的那些。

在其中沉积头30使用气体轴承原理来操作的这些优选实施例中，基体97定位在沉积头30的输出面134上面，并通过以下之间的平衡来维持处于紧密接近输出面134：重力的拉拽、通过输出缝112供应到输出面134的气体的流、以及在排出缝114处的少量的真空。尽管在此示例中的气体开口为在y方向上延伸的气体缝110(也称为气体渠道)，本领域技术人员将意识到的是：只要合适的气体被传送到沉积头与基体之间的气体区中并从沉积头与基体之间的气体区排出，则气体开口也可具有其他几何结构(诸如喷嘴或圆形孔口的排)。

如在图2C中所示出，气体在沉积头30的输出面134中的交替的输出缝112和排出缝114中被引入和排出。在沉积期间，输出缝112之间的气体的流主要是在基体朝向相邻的排出缝114行进(向前和向后)的方向上。如早先所讨论，跨过反应气体区的区域可被称为沉积区305，沉积区305优选地被两个惰性区308、309包围。沉积区305内的个体气体区(其中基体97暴露于各个气体)一般地从对应的输出缝112向外延伸到两个相邻的排出缝114，如针对第一反应气体区313、吹扫区314和第二反应气体区315所阐示的那样。在所阐示的构造中，延伸的惰性区308、309从惰性气体输出缝112延伸到沉积头30的边缘。在备选实施例中，延伸的惰性区308、309可包括附加的输出缝112或其他气体供应特征。另外，延伸的惰性区308、309可包括排出缝114或其他排出特征，以提供免受外部环境15影响的附加的保护/分离。

使用图2A-2C的沉积头30的实施例中的任何一个，可通过以下来实现SALD沉积工艺：以实现对于给定应用的期望厚度的均匀沉积的膜所必需的循环的数量，来使基体97的位置跨沉积头30振荡(在由运动箭头98指示的沿轨道(in-track)方向上)。

图3A为沉积头30的横截面视图，阐示了本发明的优选实施例，其中沉积区305布置为对称的，使得在基体97相对于沉积头30移动时，位置在向前方向或相反方向上可“看到”完整循环暴露。图3B阐示了与图3A的横截面视图相对应的俯视图，其中横截面视图是沿着俯视图的线A-A’获取的。按照普遍说法，在图3A-3B中所阐示的沉积头30可被称为“一个半循环头”或“1.5个循环头”。从左到右移动通过沉积区305，基体97(按顺序)暴露于：第一反应气体区313(其中基体暴露于第一反应气体G1)、惰性吹扫区314(其中基体暴露于惰性吹扫气体P)、第二反应气体区315(其中基体暴露于第二反应气体G2)、另一个惰性吹扫区314(其中基体暴露于吹扫气体P)以及另一个第一反应气体区313(其中基体暴露于第一反应气体G1)。在相反方向上从右到左移动通过沉积区305，基体97暴露于与在向前(左到右)方向上相同顺序的气体，也就是：第一反应气体G1、惰性吹扫气体P、第二反应气体G2、惰性吹扫气体P和第一反应气体G1。此对称的优势在于：从左到右或从右到左进给基体97导致了等同的暴露，并且沉积头30的进口侧和出口侧取决于基体97的相对运动的方向而不是沉积头30的设计。

与先前实施例一样，气体区(或区域)是在基体97与沉积头30之间。在图3A中的标记被放置在基体上面，这是为了清晰起见并且进一步强调在基体97的工艺侧与沉积头30的输出面134之间的小的工作距离94，通过使用真空预加载的气体轴承沉积头30而使小的工作距离94成为可能。如在图3B的俯视图中所阐示，除了在沉积区305(示出为阴影地区)中的输出缝112(示出为黑线)和排出缝114(示出为灰线)之外，存在与在沉积区305中的气体缝110正交的附加的输出缝401。附加的气体输出缝401将惰性气体提供到沉积头30的跨轨道(cross-track)边缘区域，提供了沉积区305与外部环境15的进一步隔离。

图3A的示例性气体轴承沉积头30具有与1.5个ALD循环相对应的气体缝110，以在向前方向和相反方向上提供合适的气体暴露的顺序。当基体97在沉积头30之上来回地振荡时，每次在沉积头30之上单方向经过，其将仅提供单个ALD循环(一个G1暴露和一个G2暴露)，因此，一个往返行程(round trip)振荡提供两个ALD循环。此外，当第二前体G2与外部环境反应而第一前体G1不与外部环境反应时，针对涉及G2的不想要的反应，此布置提供了附加的保护。将受益于此布置的前体对(precursor pair)的示例为水和三甲基铝(TMA)，其中水为非反应前体G1，并且TMA为高反应前体G2。

沉积头30优选地由以下材料来建造：该材料不与前体气体反应，并且可承受所要求的温度，而没有显著的变形。一个优选的材料为不锈钢。所意识到的是：也可使用其他材料，但差别热膨胀必须保持为低的，以防止扭曲。如所描述，沉积头30将多个反应工艺气体和惰性工艺气体通过输出面134传送。各种气体源到沉积头30的连接可使用分布在沉积头30的周边周围的个体管或管道连接来实现。在示例性构造中，可商业地获得的配件(诸如Swagelok VCR系列部件)被用于气体源连接。在优选实施例中，气体经由歧管来供应到沉积头30。

相对洁净的外部环境对于使污染的可能性最小化来说是有用的，但不是必需的。在本发明的系统中，可使用完整的“洁净室”条件或惰性气体填充的外壳，然而，优选实施例并不要求控制外部环境，并且出于该原因是有利的。本发明的设备的优势在于其在广泛范围的温度下(在一些实施例中，包括室温或近室温)执行到基体97上的沉积的能力。本发明的设备可在真空环境中操作，但特别地非常适合于在大气压力或近大气压力下操作。在优选实施例中，SALD工艺可在以下条件下执行：在大气压力下或近大气压力，以及在广泛范围的外界温度和基体温度下，优选地在低于300ºC的温度下。

在本发明的示例性实施例中的沉积头30利用多种气态材料来执行SALD，并且在优选实施例中，还利用真空源来将气体从基体97排出。沉积头30可更一般地称为气体传送头，并且用来将一种或多种气态物质传送到基体97的表面上。尽管示例性实施例是在SALD系统的上下文中描述的，但是本领域技术人员将认识到的是：本发明的沉积头30也可用于涉及将基体97暴露于一种或多种气态物质的任何应用，诸如化学气相沉积工艺。

为了维护和使用的方便，一些构造利用歧管来向沉积头提供气体和可选的真空源。歧管有利地将复杂的气体配件与沉积头的设计分离，并且附加地提供安装机构，以容易而且可再现地将沉积头定位在SALD系统200中。此外，使个体沉积头30的尺寸保持小具有成本优势。示例性构造提供了使用单个歧管来连接多个沉积头30的优势，多个沉积头30可相对于彼此以及整个SALD系统200来精确地定向。在SALD系统200内使用多个沉积头30使更宽的涂层、多层构造、以及制造简单性成为可能，其中，通过使用适当的歧管，单个沉积头30可在多种SALD系统构造200中被利用。

图4阐示了沉积单元210，其包括安装到歧管25的沉积头30。歧管25安装在机器基部10上，或构成机器基部10的集成零件。沉积头30的输出面134是易接近的(accessible)，用于使待涂覆的基体表面达到与输出面134的紧密接近。歧管25和沉积头30被共同设计，以提供多种有利的功能特征。

如在图5中所示出，歧管25具有附接面235，附接面235带有与沉积头30的安装面135的特征相对应的特征。在所阐示的构造中，安装面135为与输出面134相对的沉积头30的侧。为了定期维护(诸如清洁)的目的，所阐示的构造的优势在于沉积头30可从歧管25去除、维修或更换，并且重新装配在可重复的定位中。在优选实施例中，沉积头的安装面135和输出面134是平行的平面，以准确地控制的分开间隔(带有小于50μm的公差，或更优选地小于5μm的公差)来产生。此大小控制使沉积头30能够被更换，而不改变SALD系统200中的沉积头30的输出面134的标高(elevation)。

在一些实施例中，沉积头30的位置通过包括诸如穴(pocket)或边缘的嵌套(nesting)特征来控制，嵌套特征被并入安装面135中，与歧管25的附接面235中的对应特征接合。在图5中所阐示的示例性构造中，安装面135和附接面235具有匹配的沉孔137，用于接收对准销138。在一些构造中，对准销138可为中空的，使得紧固件(例如，内六角螺钉(socket head cap screws))可与对准销138同心地定位，并且穿过对准销138，以提供对准的沉积头30的保持。附加的紧固件可分布在安装面135和附接面235周围，以提供在沉积头30与歧管25之间的界面的足够的稳定性。优选的是保持紧固件是从沉积头30的输出面134易接近的，以便于去除，但是在一些布置中可使用从歧管25下侧插入的附加紧固件。在一些构造中，用于紧固件的沉孔140被提供在沉积头30的输出面134中，使得紧固件头不会干扰基体位置。紧固件沉孔140位于沉积区的边界之外，并且充分超出输出面134的中心线，以便不会干扰从输出面134流出的多种工艺气体的传送和隔离。在优选布置中，紧固件沉孔140位于沉积头30的入口惰性区和出口惰性区内。

如前面所描述，沉积头30将多种反应工艺气体和惰性工艺气体传送到在输出面134上的气体开口(例如，气体缝110)。在所阐示的布置中，歧管25还充当在沉积头30与外部气体供应系统和真空系统之间的气体分配歧管。气体供应系统提供加压气态材料，并且典型地将包括各种流量控制部件(例如，阀、压力调节器、流量控制器及起泡器)。优选地，通过在沉积头30的邻接的安装面135和歧管25的附接面235上提供气体连接特征，同时做出到多个气体供应系统和真空系统的连接。优选地在歧管25上提供气体连接(未示出)，以与外部气体供应系统和真空系统连接。歧管25内的气体通道将歧管气体端口(即，气体连接开口139)连接到气体连接。

在气体歧管25与沉积头30之间的气体流连接有利地是易于制造的、可靠的、易于断开和标准化的，以便头可被换出用于进行清洁和维护。在图5中所阐示的构造中，使用以下来进行气体连接：密封元件142，连同在歧管25的附接面235上的气体连接端口(即，带有沉孔240的气体连接开口139，沉孔240具有环形凸起特征241)以及在沉积头30的安装面235上的对应的气体连接端口。在沉积头30的内部中的气体通道将输出面134上的气体缝110中的各个连接到在安装面135上的对应的气体连接开口139。来自外部气体供应系统的加压气态材料流动通过在气体歧管25和沉积头30中的连接的气体通道，并且通过对应的气体缝110来输出。在一些构造中，通过多个气体缝110来供应相同的气态材料。在此类情况下，气体通道可将单个气体连接开口139连接到多个气体缝110。相似地，对于其中气体缝110中的一些被连接到真空系统以将排出气体抽离沉积头30的输出面134的构造，在沉积头30和歧管25中的气体通道可将多个气体缝110连接到在歧管25上的单个气体连接，歧管25连接到真空系统。

图6示出了横截面，横截面穿过图5的组装的沉积单元210，阐示了在歧管25与沉积头30之间的气体连接的附加细节。在歧管25的附接面235(图5)中的气体连接开口139包括沉孔240。环形凸起特征241位于沉孔240的底部中。带有环形凸起特征251的对应的沉孔250也位于沉积头30的安装面135(图5)中。环形凸起特征241、251可为脊部，脊部具有半圆形的、三角形的或其他外形(contoured)的横截面。沉孔240、250以阵列来分布，阵列对应于所要求的数量的气体连接和真空连接。在一些构造中，使用了多个沉积头设计，在多个头变型之中具有标准化的阵列大小，以使得连接到共同歧管25成为可能。密封元件142优选地为可延展的密封垫圈，并且当沉积头30被装配时，密封元件142被放置在歧管25中的各个气体连接开口139处的沉孔240中。密封元件142的厚度和环形凸起特征241、251的大小为使得：当头保持紧固件被装配时，密封元件142中的各个被压缩和/或模锻(swaged)，因此提供所有匹配气体连接的密封和隔离。通过保持紧固件使歧管25的附接面235和沉积头30的安装面135达到线对线接触144，从而提供装配的沉积头30的输出面134的确定性位置。

依据本发明，可使用其他密封元件和兼容的座特征，其他密封元件和兼容的座特征提供了相当的功能。备选实施例利用环形槽，环形槽或者在歧管25的附接面235中围绕各个气体连接位置，或者在沉积头30的安装面135中围绕各个气体连接位置，环形槽与O形圈组合来提供密封。密封材料的选择取决于SALD系统200的工艺气体化学兼容性和整体温度要求。密封元件142优选地由弹性材料或可延展的可塑性变形的材料制成。在示例性构造中，密封元件142是电镀金属部件。

在图5的布置中，可与多个密封元件142的同时放置一起出现的潜在问题是：密封元件142可能变成错位的、在组装期间被扰乱、或意外地被忽略。图7和8阐示了使用单个集成密封部件143的替代构造。如所示出，使用在局部化的密封元件142之间的承载器元件163(诸如幅材)来将多个密封元件142集成到集成密封部件143中。这提供了使密封元件142的相对位置预先对准的优势，并且使得有可能将集成密封部件143作为单元来处理。承载器元件163可包括其他特征，诸如与对准特征相对应的开孔164，对准特征用来将沉积头30定位在歧管面的平面中(例如，对准销138)。

在图9-11中所阐示的另一实施例中，集成密封部件143是平的多孔承载器幅材173和围绕各个气体连接开口139形成的可压缩密封圈175的组合。在示例性构造中，承载器幅材173由金属垫块(shim stock)形成(例如，冲压、喷水或激光切割)，并且密封圈175是模制的弹性圈，弹性圈被插入模制(insert molded)到承载器幅材173。备选地，可通过在承载器幅材173中的各个端口开孔处通过成型过程(诸如轨迹模锻(orbital swaging)或压缩成型(press forming))形成“C”横截面可压扁环形密封圈，来产生全金属的、高温兼容的、集成的衬垫。图10示出了穿过集成密封部件143的截面视图，示出了承载器幅材173和围绕各个气体连接开口139形成的可压缩密封圈175。还示出了用于承载器幅材173中的一个气体连接开口139的特写剖视图，其中密封圈175就位。图11示出了穿过图9的组装的沉积单元210的横截面，阐示了在歧管25与沉积头30之间的气体连接的附加细节。在此情况下，在歧管25中的沉孔240和在沉积头30中的沉孔250并不需要包括环形凸起特征241、251(图6)，因为密封圈175提供了类似的功能。

图12示出了集成密封部件143的另一示例性构造。在此情况下，集成密封部件143是单件金属衬垫146，其包括围绕各个气体连接开口139的波纹密封表面147。为了形成单件金属衬垫146，在初始冲压步骤中，形成了与在歧管25中的气体连接开口139相对应的孔的排。然后，第二成型步骤使围绕各个开口的金属衬垫材料变形，以提供波纹密封表面147。当沉积单元210(以与在图11中所示出的构造相似的构造)被组装时，波纹密封表面147将被压缩在歧管25的沉孔240和沉积头30的沉孔250中，从而围绕气体连接开口139进行密封。在示例性构造中，单件金属衬垫146是可压扁且可变形的衬垫，意在用于一次性使用。

在所阐示的构造中的一些中(例如，参见图7和图9)，集成密封部件143在层叠公差(stack-up tolerance)中引入材料的附加层，层叠公差包括歧管25、集成密封部件143和沉积头30。为了维持沉积头30的输出面134的一致的装配标高和平面定向，将需要因此严格地控制集成密封部件143的厚度，从而潜在地增加了密封元件143的成本。图13-14阐示了另一示例性构造，其中集成密封元件143设计为适配于空隙穴151内，空隙穴151在歧管25的附接面235中提供。如所阐示，集成密封元件143为具有承载器元件163的集成衬垫148，承载器元件163带有周界，周界包括与对准销138的位置相对应的定位销开孔149、以及围绕与气体连接开口139相对应的孔来形成的密封元件142的阵列，但小于歧管25的附接面235的整体。在备选布置中，可在沉积头30的安装面135中提供空隙穴151。在附接面235中(或备选地在安装面135中)的在集成衬垫装置148的周界之外并且因此在空隙穴151之外的平台(land)面积提供了足够的匹配表面，以当通过保持紧固件使沉积头30和歧管25达到线对线接触144中时确定地设定沉积头30的输出面134的位置。在这些实施例中，密封元件142延伸超出空隙穴的深度，并且被压缩来密封气体连接，如在图14中所示出。在空隙穴151中使用集成衬垫148的优势在于：不要求附加的保持力来压缩在密封元件142的外部的集成衬垫148，因为穴151比厚的集成衬垫148的承载器元件163更深。因此，集成衬垫装置148的厚度并不是关键的。

如先前所描述，SALD系统仅要求单个沉积头30。然而，当使用单个沉积头30时，涂覆面积的宽度受到沉积头30的宽度限制。在本发明的一些实施例中，更大且更有能力的系统包括带有多个沉积头30的沉积单元210，多个沉积头30装配在单个复杂的共同歧管上，或备选地在多个简单的歧管上。图15-16阐示了沉积单元210，沉积单元210带有沉积头30的1×3阵列，沉积头30的1×3阵列在沿轨道方向12上布置在单个共同歧管225上。沉积头安装在共同歧管225的对应界面区域230中，共同歧管225的对应界面区域230在沿轨道方向12上间隔开。沉积头30具有在跨轨道方向14上延伸的气体开口(即，气体缝110)。

所阐示的系统可使用单组工艺气体来操作，以用与具有相同设计的单个沉积头30的系统相对的在材料沉积率上的多达3倍净增长来使单个材料生长。在此情况下，可在共同歧管225上为工艺气体中的各个提供单个气体连接，并且可用在共同歧管225内的气体通道来将各个气体连接连接到用于沉积头30中的各个的对应的气体连接开口139。在备选实施例中，可通过共同歧管225使沉积头30供应有不同的工艺气体，并且然后系统可用来在线沉积多层膜堆叠或“层压(laminate)”结构。尽管阐示了三个沉积头30，但是在备选实施例中，假如歧管225被适当地铺设(plumbed)，则可使用其他数量的沉积头30，以在独特条件下沉积独特材料，来产生高度复杂的层状涂层。

图16阐示了在图15中使用的共同歧管225的附加特征。如所示出，对于三个沉积头30中的各个，在界面区域230中存在对准特征(例如，沉孔137)和气体连接开口139。先前所描述的密封元件142或集成密封元件143中的任何一个均可用来密封在沉积头30与共同歧管225之间的气体连接。在优选布置中，各个沉积头30将具有其自己的密封元件142或集成密封元件143的组，使得在各个沉积头30上的维护可独立地执行。

在模块化系统中，可通过在共同歧管225上的对应位置中使用消隐板(blankingplates)(未示出)来添加或去除个体头，以便根据手边的应用来定制涂覆系统。对于其中未附接有沉积头30的任何沉积头区域，消隐板将气体连接开口139密封。消隐板优选地包括与气体连接开口139相对应的密封元件，密封元件密封期望的沉积头区域。消隐板可为任何厚度的，厚度高达沉积头30的厚度并且包括沉积头30的厚度。优选构造利用的消隐板具有比沉积头的厚度更小的厚度，以便不会干扰涂覆面积。在一些实施例中，消隐板可由两个零件组成：消隐衬垫和消隐头，其中消隐头附接到共同歧管225并压缩消隐衬垫，以密封气体连接开口139。在其他构造中，消隐衬垫可设计为选择性地密封反应气体的供应，并且与共同沉积头30一起使用，以在惰性区和吹扫区中供应惰性气体。类似地，可选的真空排出可被“消隐”或提供至头，以便向基体供应预加载力。

在图15的布置中，三个沉积头30在沿轨道方向12上排列。对于本领域技术人员而言将显而易见的是，依据本发明，可在共同歧管225上使用宽泛种类的不同数量和构造的多个沉积头30。例如，在备选布置中，沉积头30可在跨轨道方向14上排列，或在沿轨道方向12和跨轨道方向14二者上排列。图17阐示了示例性构造，其中相同沉积头30的3×3阵列安装在共同歧管225上。除了上面所描述的优势之外，此布置可用来提供更宽的涂覆面积。在图17中所阐示的沉积单元210尚未设计来提供无缝涂层，并且如所示出的那样，将对其中个体条纹或不同的隔离区域将要被沉积在不同的跨轨道位置处的应用来说是有用的。例如，此类实施例将在以下应用中是有用的：诸如沉积活跃电子材料，其中仅必需的是沿某些位置(诸如装置的边缘)来提供涂层。

图18强调了在共同歧管225的附接面235处的连接。如所示出，对于图15的九个沉积头30中的各个，在界面区域230中存在对准特征(例如，沉孔137)和气体连接开口139。先前所描述的密封元件142或集成密封元件143中的任何一个均可与沉积头30和共同歧管225一起使用。在优选布置中，各个沉积头将具有其自己的密封元件142或集成密封元件143的组，使得在各个部头30上的维护可独立地执行。

另一个示例在图19中示出，图19阐示了沉积头30的2×4错列阵列，其中，沉积头30中的各排在跨轨道方向14上相对于前排位移，使得由在一排中的沉积头30之间的间隙产生的涂覆间隙由沉积头30中的下一排填充。错列和头宽度可构造为提供适合于用于给定应用的有意的间隙或重叠。

尽管在先前所描述的构造中的一些中，来自各个沉积头30的涂层可重叠，但是沉积区在空间上局限于各个沉积头30。在一些实例中，期望的是具有以下的SALD系统200：其中多个沉积头被构造为提供在跨轨道方向14上比任何单个沉积头30更宽的单个沉积区。为了从多个沉积头30提供单个沉积区，本发明的一些实施例提供了沉积单元210，沉积单元210具有如在图20中所阐示的多个互锁(interlocking)沉积头30A、30B。在优选构造中，互锁沉积头30A、30B安装在共同歧管325上，并且在沉积头30A、30B的邻接端部31A、31B处具有互锁结构310，使得当连结在一起时，气体缝110相互交错(interdigitate)。

此布置使在没有长条(swath)边界的情况下能够沉积具有均匀厚度的非常宽的薄膜层。互锁沉积头30A、30B形成单个沉积区，并且可在饱和ALD状况中使用，以出产均匀涂层。在所阐示的示例中，使用三个互锁沉积头30A、30B来形成单个沉积区，单个沉积区在跨轨道方向14上近似是与单个沉积头30相关联的沉积区的3倍宽。如所示出，存在有在两个端部上均具有互锁结构310的一个中心互锁沉积头30B、以及在一个端部上具有互锁结构310的两个端部互锁沉积头30A。应当理解的是，可通过联接不同数量的互锁沉积头30A、30B来形成单个沉积区。例如，通过连结端部互锁沉积头30A中的两个，可形成单个沉积头30的宽度近似2倍宽的沉积区。备选地，通过在端部互锁沉积头30A中的两个之间使用中心互锁沉积头30B中的两个，可形成单个沉积头30的宽度近似4倍宽的沉积区。

如所示出，互锁沉积头30A、30B安装到共同歧管325。在替代实施例中，互锁沉积头30A、30B可具有个体气体配件，以便不要求有歧管，或互锁沉积头30A、30B可安装到对应的个体歧管25。在所阐示的构造中，共同歧管325服务于使互锁沉积头30A、30B定位，以便个体互锁沉积头30A、30B的输出面134(包括邻接区域)是共面的。

相邻的互锁沉积头30A、30B的邻接端部31A、31B具有互锁结构，互锁结构包括交替的突起部和凹部的系列。在互锁沉积头30A中的一个的邻接端部31A上的突起部适配到在相邻的互锁沉积头30B的对应的邻接端部31B上的凹部中。气体缝110延伸到在相邻的互锁沉积头30A、30B的邻接端部31A、31B上的突起部中，使得在重叠区域中，在相邻的互锁沉积头30A、30B中的一个上的气体缝110与在相邻的互锁沉积头30A、30B中的另一个上的气体缝110重叠。

图21示出了在图20的组件中使用的互锁沉积头30A中的一个的顶视图。仅在用于用作端部头的互锁沉积头30A的一个邻接端部31A上提供互锁结构310。在优选构造中，存在端部缝301，用于在互锁沉积头30A的与在邻接端部31A上的互锁结构310相对的端部上提供惰性气体。例如通过在边缘处维持厌氧条件，惰性端部缝301对于在跨轨道方向上将沉积区域与外部环境隔离来说是有用的。互锁结构310包括一系列交替的突起部和凹部。在图21中所阐示的构造使用具有矩形轮廓的突起部和凹部，从而提供了矩形互锁设计。

图22示出了在图20的组件中使用的两侧的中心互锁沉积头30B的顶视图。互锁沉积头30B在两个邻接端部31B上具有互锁结构310。这些互锁结构310使多个互锁沉积头30B能够在跨轨道方向14上被级联(cascaded)，其中，中心互锁沉积头30B的阵列在任一端部上以单侧的端部互锁沉积头30A来终结。

图23和图24阐示了在多种实施例中有用的用于互锁结构310的备选构造。本发明的所有互锁结构310均具有一系列交替的突起部和凹部。图23的构造使用了具有三角形波动部(undulation)的互锁结构310(即，具有三角形端部的一系列突起部和凹部)。图24的构造使用了具有圆形波动部的互锁结构310(即，具有圆形端部的一系列突起部和凹部)。在所阐示的示例中，圆形端部为半圆形，尽管它们可备选地为其他圆形形状，诸如椭圆形形状或抛物线形状。突起部和凹部的圆形端部被设计为与在相邻的互锁沉积头30A、30B上的互锁结构310互锁。其他形状轮廓(例如，梯形形状)也可用于互锁结构310的突起部和凹部，并且应当被认为是在本发明的范围内。

互锁结构310可从更大块的母材料上通过金属去除操作(诸如铣削(milling))来机加工出。考虑到在互锁沉积头30A、20B上的特征的定向，对于矩形特征可使用端部铣削。矩形、梯形和三角形特征可使用机器贸易中的技术人员已知的个体或成组的侧面铣削切割器来进行机加工。在一些情况下，也可采用标准切割器，诸如花键形状切割器。从制造的立场来看，具有尖锐拐角的具有矩形外形(例如，参见图22)和三角形外形(例如，参见图23)的互锁结构310相对于具有圆形拐角(例如，参见图24)的那些一般地是更不期望的。在矩形和三角形外形内的尖锐内侧拐角的存在给铣削切割器提出了困难，其中不可避免的磨损使工具拐角略微变钝。如果使用此类外形，则典型地在匹配的正特征上必需有小的倒角或圆角(未示出)，用于解决此问题并提供组装空隙。

在一些机加工和精加工操作中，可为有利的是修改图24的外形中的突起部的侧面，使得它们形成锐角角度，而不是平行的。(锐角角度朝向突起部的端部聚集，使得外形不是凹角的(reentrant)。)图25示出了此类型的示例性外形。已根据在互锁沉积头30A、30B的气体缝110之间的缝间距(slot pitch)P来使凸角(salient)大小参数化。在此示例中，使用了相互交错特征的对称布置。在互锁沉积头30A、30B中携载相同气体的相邻缝之间在沿轨道方向12上的偏移由距离D(从缝中心到缝中心)来分开。在所阐示的示例中，D=P/2，使得在互锁沉积头30A中的一个中的气体缝110是在另一个互锁沉积头30B中的气体缝110之间的中途。这使气体缝110之间的最紧密的填塞(packing)成为可能。关于对称接头的中心线311，突起部延伸到相邻的沉积头30中的跨轨道距离由Y给定，并且气体缝延伸到突起部中的跨轨道距离由X给定。在优选布置中，0<X<2D，并且更优选地，D/2<X<2D。(在图25的示例性构造中，X=D。)为了确保在气体缝110的端部处的足够的材料，一般期望的是Y≥X+D/2，因此提供至少D/2的平台距离。对于其中X≥D的情况，内圆角的半径R和圆角R优选在的范围中，并且更优选地。槽的侧翼(flank)优选地与内圆角和圆角相切。为了维持足够的平台面积，气体缝的宽度优选不大于D/3，并且更优选地为也不大于D/4。

在图25中所示出的圆形端部和谷部特征的优势在于：不存在尖锐的内侧拐角。这使得能够用成形研磨轮(form grinding wheel)打磨成合适的外形，其中，相互交错特征可例如通过蠕动进给研磨(creep feed grinding)来精加工到高精度。圆形相互交错特征也可服从于由线放电机加工(WEDM)制作。通过上面所描述的大小关系，最小圆角略大于一般使用的EDM线(直径0.008"-0.010")，因此使外形能够被粗切割和刮削(skimmed)。最大半径是足够小的，来使相互交错特征为非凹角的，以使得备选工艺(例如，研磨)、匹配块的相配精加工、以及容易的装配(即，互锁结构310可滑入彼此中，而不会将一个提升至平面外)成为可能。

在图26中阐示了用于互锁结构310的另一示例性形状。在此情况下，互锁沉积头30A中的一个中的气体缝110从相邻的互锁沉积头30B中的缝间距P的中心偏移，使得在具有相同气体流的气体缝110之间的距离D是更小的(即D<P/2)。这个的另一种说法是：互锁结构310中的凹部并不在邻近的突起部之间居中。在所阐示的构造中，在各凹部/突起部对之间提供平区域316，尽管在其他构造中可使用不同的轮廓。优选地，圆形拐角用来将凹部和突起部混合到平区域316。

为了便于以最小的扭曲和工具磨损来制作关键匹配表面，互锁沉积头30B的端部可为底切，如在图27中所示出。以此方式，互锁结构310的厚度(在与输出面134相垂直的方向上)小于沉积头30A、30B的高度。底切的形状是非关键特征，并且可为方便地机加工的任何。所得到的空间312可有利地端口连接到惰性气体源或真空源。

在一些应用中，匹配头的紧密的线对线接触可为比在头的阵列中的不同位置的头可互换性更重要的。在此情况下，有可能的是将相邻头的匹配面机加工成与它们的预指定的邻近物相配的对。在此工艺中，个体头的匹配外形分开地机加工为带有略微过量的材料(即“精加工原料”)。然后，将邻近的对放置在用于最终材料去除工艺的特殊夹具(fixture)中。夹具允许匹配特征的接合，并且在从一个或两个零件去除材料时提供一个(或两个)部件在接合方向上的移动，直到零件已获得正确的最终相对对准。此类夹具的一个示例非常适合于使用“刻模(die sinking)”EDM机器(也称为“下沉式(sinker)”或“压头(ram)”EDM)通过放电机加工(EDM)来用于材料去除。一个互锁沉积头30A放置在刚性夹具半部中，刚性夹具半部安装于EDM机器压板上，其中，其位置参考其常规装配(即，最终使用)特征或基准。参考其常规装配特征，第二互锁沉积头30B安装到第二夹具半部，第二夹具半部附接到EDM机器压头。零件的定向为使得压头的运动方向导致互锁沉积头30A、30B的匹配特征接合，同时互锁沉积头30A、30B的输出面134保持共面。EDM机器火花发生器被激活，并且在附接到压头的零件前进的同时，发生匹配面的腐蚀，直到取得最终的相对头距离。在此工艺中，一个互锁沉积头30A相对于另一个互锁沉积头30B充当形成工具。从两个互锁沉积头30A、30B去除材料的平衡可受到工件的电极性以及火花持续时间和能量的影响，并且沿着槽方向的附加的微小运动(作为“轨迹运行(orbiting)”已知)可增加匹配面的直度(straightness)，如对在模具制造业中的从业者已知的那样。

备选的材料去除工艺是研磨(lapping)。在此工艺中，部件被夹具固定在如上面所描述的位置中，并且一个零件在与匹配特征槽相平行的方向上以振荡运动来驱动，同时另一个零件在该方向上移动，以增加特征接合。在零件之间施加磨料浆，以便于材料去除，并且研磨继续进行，直到零件达到最终的相对头距离。也在此工艺中，一个互锁沉积头30A相对于另一个互锁沉积头30B充当形成工具。

当完成了一对匹配面时，来自第一夹具半部的工件被去除(完成)，来自第二夹具半部的工件被装配在第一位置中，并且下一个邻近的工件被装配在第二位置中。然后继续进行匹配对的工艺，直到整排的头已被精加工。

在其中要求互锁沉积头30A、30B的气密匹配并且极端精密机加工不可用或不被期望的一些应用中，可采用“灌浆(grouting)”工艺来密封相互交错特征。必需的是防止密封剂在输出面中的气体缝中固化。低粘度密封剂可通过毛细力来芯吸(wicked)到接头中，优选地从底切侧，或通过为了将密封剂运送到接头面积的目的而产生的特殊特征(例如，V槽或钻孔)。通过使适当的气体流动通过气体缝和接头面积，或围绕气体缝和接头面积流动，可选择性地使密封剂固化或选择性地防止密封剂固化。例如，CO₂可用来固化硅酸钠基材料。

如在图21-26中所阐示，在互锁沉积头30A、30B中的气体缝110延伸到互锁结构310的突起部中，而不管设计的轮廓。到突起部中的此延伸确保了：当相邻的互锁沉积头30A、30B经由互锁结构310来互锁时，在重叠区域317中的相邻的互锁沉积头30A、30B的气体缝110之间存在有在跨轨道方向上的重叠。通过“在跨轨道方向的重叠”，意味着的是气体缝110跨过与彼此重叠的跨轨道位置的范围(即，在重叠区域317中)。在所阐示的示例中，单个气体缝110在各个突起部内居中，尽管这不是必需的。在其他实施例(未示出)中，气体缝110可为在突起部内偏心的，或多于一个气体缝110可延伸到突起部中的一些或所有中。在一些实施例中，并非突起部中的全部都具有对应的气体缝110。

优选地，当相邻的互锁沉积头30A、30B的对应互锁结构310互锁时，在相邻的互锁沉积头30A、30B之间不应当存在显著的孔或间隙。此紧密匹配防止在界面处的集捕气体，集捕气体可充当传输站点并潜在地导致非期望的互混和颗粒冷凝。图28示出了在图20的区域R中的两个互锁沉积头30A、30B的俯视特写。如所阐示，对应的互锁结构310的突起部和凹部是相互交错的并且紧密匹配。邻接端部还包括相对于互锁结构310为非周期性的特征(在所阐示的示例中，端部区域320不带有突起部和凹部)。结果，在邻接端部上的特征(在所阐示的示例中，互锁结构310和端部区域320)充当对准特征，对准特征限定了独特的互锁位置，独特的互锁位置用于两个相邻沉积头30A、30B的邻接端部，使得它们仅可在一个位置中适配在一起。在其他构造中，也可使用其他类型的对准特征来限定独特的互锁位置。在所阐示的示例性构造中，端部区域320沿着沉积头30A、30B的前缘和后缘对应于惰性区。如先前所讨论，如在图20中所阐示的共同歧管325的使用有助于在操作期间维持此对准。将沉积头30A、30B紧固到共同歧管325的紧固元件优选地位于惰性区内。

图29阐示了在图28中所示出的相同区域R，其中气体缝110构造有先前在图3A-3B中所示出的气体构造。在图29中所示出的示例性互锁沉积头30A、30B包括在交替布置中的输出缝112(示出为黑线)和排出缝114(示出为灰线)二者。互锁沉积单元210将提供与个体沉积头30A、30B中的各个相同的SALD循环构造。如先前所讨论，此气体构造在惰性区308、309之间中提供沉积区305。互锁沉积单元210具有关于图3A-3B所讨论的在沉积区305内的相同的区域。特别地，沉积区305包括一系列区域，其中基体97将暴露于第一前体气体G1、惰性吹扫气体P、第二前体气体G2、惰性吹扫气体P、并且再次暴露于第一前体燃气G1。互锁沉积头30A、30B形成比在单个小沉积头30(图4)的情况下可能的沉积区更宽的沉积区305(在跨轨道方向14上)。互锁沉积单元210将在互锁结构310的相互交错特征的区域中提供略微更多的气态材料，但是在自限制反应中，这并不显著。如先前所描述，1.5个循环布置在向前和相反方向上提供了气体暴露的适当顺序。

在一些构造中，排出缝114全部连接到相同的气体连接和相同的真空系统。然而，这可为不利的，因为包含第一前体气体G1的排出气体将与包含第二前体气体G2的排出气体混合，从而导致气体之间的反应。在优选的构造中，与输出缝112(其中供应第一前体气体G1)相邻的排出缝114通过第一排出气体端口来排出，第一排出气体端口连接到第一真空系统，并且与输出缝112(其中供应第二前体气体G2)相邻的排出缝114通过第二排出气体端口排出，第二排出气体端口连接到第二真空系统。

互锁沉积头30A、30B也可在沿轨道方向上排列，如在图30中所阐示的那样。在此示例中，沉积头30A、30B的3×2阵列由互锁沉积头30A、30B的两个3×1阵列形成，互锁沉积头30A、30B的两个3×1阵列定位成使得它们在沿轨道方向12上邻接。如所示出，个体沉积头30A、30B安装在共同歧管325上，导致了宽三个头、长两个头的沉积单元210，包括两个中心互锁沉积头30B和四个端部互锁沉积头30A。在备选构造中，互锁沉积头还可包含沿着沿轨道边缘的互锁特征，以更精确地将沉积头30A、30B的排相对于彼此定位。在其他构造中，跨轨道互锁沉积头30A、30B的阵列可在沿轨道方向上以空间间隔开的构造来排列在共同歧管上(类似于图15的非互锁头构造)。

在优选实施例中，沉积头30A、30B被设计成使得仅使用两种类型的沉积头就可组装M×N阵列：端部沉积头30A和中心沉积头30B。(其中M为阵列的跨轨道大小，并且N为阵列的沿轨道大小。)在图30的示例中，使用了四个端部沉积头30A和两个中心沉积头30B。有利地，端部沉积头30A为单一类型的，并且如所示出的那样，可装配在阵列中的排的任一端部上。相似地，中心沉积头30B为单一类型的。为使这成为可能，端部沉积头30A的邻接端部31A具有与中心沉积头30B的邻接端部31B相同的设计。因此，端部沉积头30A的邻接端部31A适于：或者与另一端部沉积头30A的邻接端部31A互锁，或者与中心沉积头30B的邻接端部31B互锁。

零件列表

10 机器基部

12 沿轨道方向

14 跨轨道方向

15 外部环境

25 歧管

30 沉积头

30A 互锁沉积头

30B 互锁沉积头

31A 邻接端部

31B 邻接端部

94 工作距离

97 基体

98 运动箭头

110 气体缝

112 输出缝

114 排出缝

134 输出面

135 安装面

137 沉孔

138 对准销

139 气体连接开口

140 沉孔

142 密封元件

143 集成密封元件

144 线对线接触

146 金属衬垫

147 波纹密封表面

148 集成衬垫

149 开孔

151 穴

163 承载器元件

164 开孔

173 承载器幅材

175 密封圈

200 SALD系统

205 沉积子系统

210 沉积单元

225 共同歧管

230 界面区域

235 附接面

240 沉孔

241 环形凸起特征

250 沉孔

251 环形凸起特征

270 相对运动器件

280 基体定位器模块

301 端部缝

305 沉积区

308 惰性区

309 惰性区

310 互锁结构

311 中心线

312 空间

313 第一反应气体区

314 吹扫区

315 第二反应气体区

316 平区域

317 重叠区域

320 端部区域

321 左边缘

322 右边缘

325 共同歧管

401 输出缝。

Claims (25)

1.一种用于薄膜沉积系统的沉积单元，包括:

机器基部；

沉积头中的一个或多个，各沉积头包括:

输出面，所述输出面具有多个气体开口；

安装面，所述安装面与所述输出面相对并且与所述输出面平行，所述安装面包括多个沉积头气体端口；以及

气体通道，所述气体通道将在所述输出面上的所述气体开口中的各个连接到所述沉积头气体端口中的一个；以及

气体歧管，所述气体歧管刚性地附接到所述机器基部，所述气体歧管包括：

附接面，所述附接面具有一个或多个界面区域，各界面区域构造为与沉积头的所述安装面交界，并且包括在与所述沉积头气体端口相对应的位置中的多个歧管气体端口；

多个气体连接；以及

气体通道，所述气体通道将所述歧管气体端口中的各个连接到所述气体连接中的一个；

其中，所述沉积头中的各个在界面区域中以定位在所述歧管气体端口与所述沉积头气体端口之间的密封元件来刚性地紧固到所述气体歧管；

其中，各沉积头的所述安装面及所述气体歧管的所述附接面包括对准特征，所述对准特征用于使各沉积头与所述气体歧管的所述界面区域对准。

2.根据权利要求1所述的沉积单元，其中，与特别的沉积头相关联的所述密封元件通过承载器元件来互相连接。

3.根据权利要求2所述的沉积单元，其中，所述承载器元件包括与所述沉积头或所述气体歧管的所述对准特征对准的特征。

4.根据权利要求2所述的沉积单元，其中，所述承载器元件在所述沉积头的所述安装面之上延伸。

5.根据权利要求2所述的沉积单元，其中，所述沉积头的所述安装面或所述气体歧管的所述附接面包括对应的穴，所述承载器元件适配在所述对应的穴内。

6.根据权利要求2所述的沉积单元，其中，密封元件集成地形成到所述承载器元件中。

7.根据权利要求2所述的沉积单元，其中，密封元件插入到在所述承载器元件中的孔中。

8.根据权利要求1所述的沉积单元，其中，所述密封元件以弹性材料或可延展的可塑性变形的材料来制成。

9.根据权利要求1所述的沉积单元，其中，所述沉积头气体端口或所述歧管气体端口被沉孔特征包围，并且其中，所述密封元件适配在所述沉孔特征内。

10.根据权利要求9所述的沉积单元，其中，所述沉孔特征包括与所述密封元件接合的环形凸起特征。

11.根据权利要求1所述的沉积单元，其中，所述沉积单元包括多个沉积头，并且其中，紧固的沉积头定位成使得所述沉积头的所述输出面全部大致共面。

12.根据权利要求1所述的沉积单元，其中，各所述沉积头的所述安装面中的至少部分接触所述气体歧管的所述附接面的对应部分。

13.根据权利要求1所述的沉积单元，其中，在各沉积头的所述输出面中的所述气体开口包括多个气体输出开口，对应的气态材料通过所述多个气体输出开口从所述沉积头流出。

14.根据权利要求13所述的沉积单元，其中，所述气体输出开口中的至少两个连接到相同的沉积头气体端口，使得相同的气态材料流动通过所述至少两个气体输出开口。

15.根据权利要求13所述的沉积单元，进一步包括一个或多个气体供应系统，一个或多个气体供应系统连接到在所述气体歧管上的对应的气体连接，其中，所述气体供应系统提供加压气态材料，加压气态材料流动通过在所述气体歧管和所述沉积头中的连接的气体通道，并且流动通过对应的气体输出开口。

16.根据权利要求13所述的沉积单元，其中，在各沉积头的所述输出面中的所述气体开口进一步包括多个排出开口，气态材料通过所述多个排出开口排出。

17.根据权利要求16所述的沉积单元，进一步包括一个或多个真空系统，一个或多个真空系统连接到与所述排出开口相对应的在所述气体歧管上的气体连接，其中，所述真空系统抽取气态材料通过所述通过在所述气体歧管和所述沉积头中的连接的气体通道，并且通过对应的排出开口。

18.根据权利要求16所述的沉积单元，其中，所述沉积头气体端口包括：

第一反应气态材料气体端口，第一反应气态材料通过所述第一反应气态材料气体端口来供应到所述气体输出开口中的一个或多个；

第二反应气态材料气体端口，第二反应气态材料通过所述第二反应气态材料气体端口来供应来供应到所述气体输出开口中的一个或多个；

惰性气态材料气体端口，惰性气态材料通过所述惰性气态材料气体端口来供应来供应到所述气体输出开口中的一个或多个；

第一排出气体端口，所述第一排出气体端口连接到一个或多个排出开口，所述一个或多个排出开口定位在气体输出开口之间并且与所述气体输出开口相邻，所述第一反应气态材料和所述惰性气态材料通过所述气体输出开口来供应；以及

第二排出气体端口，所述第二排出气体端口连接到一个或多个排出开口，所述一个或多个排出开口定位在气体输出开口之间并且与所述气体输出开口相邻，所述第二反应气态材料和所述惰性气态材料通过所述气体输出开口来供应。

19.根据权利要求18所述的沉积单元，其中，在各沉积头的所述输出面上的所述气体开口包括以下列顺序布置的五个相邻气体开口：

连接到所述第一反应气态材料气体端口的气体输出开口；

连接到所述第一排出气体端口的排出开口；

连接到所述惰性气态材料气体端口的气体输出开口；

连接到所述第二排出气体端口的排出开口；以及

连接到所述第二反应气态材料气体端口的气体输出开口。

20.根据权利要求18所述的沉积单元，其中，所述沉积头气体端口进一步包括第二惰性气态材料气体端口，第二惰性气态材料通过所述第二惰性气态材料气体端口来供应供应到所述气体输出开口中的一个或多个。

21.根据权利要求1所述的沉积单元，其中，在所述气体歧管中的所述气体通道将各气体连接连接到在所述界面区域中的各个中的对应的歧管气体端口。

22.根据权利要求1所述的沉积单元，其中，所述气体开口为在所述沉积头的所述输出面上在跨轨道方向上延伸的气体缝，并且其中，运动控制器使所述基体在与所述跨轨道方向正交的沿轨道方向上移动。

23.根据权利要求22所述的沉积单元，其中，与所述沉积头中的两个相对应的所述界面区域在所述沿轨道方向上与彼此相邻。

24.根据权利要求22所述的沉积单元，其中，与所述沉积头中的两个相对应的所述界面区域在所述跨轨道方向上与彼此相邻，使得相邻的沉积头具有邻接端部，其中，相邻的沉积头的所述邻接端部包括互锁结构，所述互锁结构具有一系列交替的突起部和凹部，使得在相邻的沉积头中的一个上的所述邻接端部上的所述突起部适配到在相邻的沉积头中的另一个上的所述邻接端部上的所述凹部中。

25.根据权利要求24所述的沉积单元，其中，所述气体缝延伸到在所述邻接端部上的所述突起部中，使得在重叠区域中，在相邻的沉积头中的一个上的所述气体缝与在相邻的沉积头中的另一个上的所述气体缝在所述跨轨道方向上重叠。