DE112015003176T5 - Düsenkopf, Vorrichtung und Verfahren, die dazu geeignet sind, eine Oberfläche eines Substrats aufeinanderfolgenden Oberflächenreaktionen zu unterziehen - Google Patents

Düsenkopf, Vorrichtung und Verfahren, die dazu geeignet sind, eine Oberfläche eines Substrats aufeinanderfolgenden Oberflächenreaktionen zu unterziehen Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Düsenkopf (2), eine Vorrichtung und ein Verfahren, die dazu geeignet sind eine Oberfläche (8) eines Substrats (6) aufeinanderfolgenden Oberflächenreaktionen mindestens eines ersten Vorläufermaterials (A) und eines zweiten Vorläufermaterials (B) zu unterziehen. Der Düsenkopf (2) weist eine Austrittsseite (3) mit mindestens einer Vorläufermaterialdüse (22) zum Zuführen von Vorläufermaterialien (A, B) zur Oberfläche (8) des Substrats (6) und mindestens einem Ableitungskanal (24, 26) zum Ableiten des Vorläufermaterials (A, B) von der Oberfläche (8) des Substrats (6) auf. Die Austrittsseite (3) weist in der folgenden Reihenfolge auf: einen Ableitungskanal (24), mindestens eine Vorläufermaterialdüse (22; 21, 23), die dafür eingerichtet ist/sind, das erste Vorläufermaterial (A) und das zweite Vorläufermaterial (B) zuzuführen, und einen Ableitungskanal (24).

Description

  • Erfindungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Düsenkopf gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 und insbesondere einen Düsenkopf, der dazu geeignet ist, eine Oberfläche eines Substrats aufeinanderfolgenden Oberflächenreaktionen mindestens eines ersten Vorläufermaterials (Präkursor) und eines zweiten Vorläufermaterials zu unterziehen, wobei der Düsenkopf eine Austrittsseite mit einer oder mehreren Vorläufermaterialdüsen, die dafür eingerichtet ist/sind, das erste Vorläufermaterial und das zweite Vorläufermaterial der Oberfläche des Substrats zuzuführen, und mindestens zwei Ableitungskanäle zum Ableiten von Vorläufermaterial von der Oberfläche des Substrats aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 9 und insbesondere eine Vorrichtung, die dazu geeignet ist, eine Oberfläche eines Substrats aufeinanderfolgenden Oberflächenreaktionen mindestens eines ersten Vorläufermaterials und eines zweiten Vorläufermaterials zu unterziehen, wobei die Vorrichtung einen Düsenkopf zum Zuführen von Vorläufermaterialien zur Oberfläche des Substrats aufweist, der Düsenkopf eine Austrittsseite mit einer oder mehreren Vorläuferdüsen, die dafür eingerichtet ist/sind, das erste Vorläufermaterial und das zweite Vorläufermaterial der Oberfläche des Substrats zuzuführen, und mindestens einem Ableitungskanal zum Ableiten der Vorläufermaterialien von der Oberfläche des Substrats aufweist, und wobei die Vorrichtung ein Vorläufermaterialzufuhrsystem mit einer ersten Vorläufermaterialquelle für das erste Vorläufermaterial, einer zweiten Vorläufermaterialquelle für das zweite Vorläufermaterial und Vorläufermaterialleitungen zum Leiten von Vorläufermaterial von der ersten und der zweiten Vorläufermaterialquelle zu der mindestens einen Vorläufermaterialdüse des Düsenkopfs aufweist.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 25 und insbesondere ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats, wobei das Verfahren aufweist: einen Schritt zum Anordnen eines Düsenkopf über der Oberfläche des Substrats, wobei der Düsenkopf eine Austrittsseite mit mindestens einer Vorläufermaterialdüse zum Zuführen von Vorläufermaterial zur Oberfläche des Substrats und mindestens einem Ableitungskanal zum Ableiten von Vorläufermaterial von der Oberfläche des Substrats aufweist, und einen Schritt, in dem die Oberfläche des Substrats aufeinanderfolgenden Oberflächenreaktionen mindestens eines ersten Vorläufermaterials und eines zweiten Vorläufermaterials unterzogen wird.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Atomlagenabscheidung (ALD) wird üblicherweise in einer Reaktionskammer unter Vakuumbedingungen ausgeführt. Zunächst wird ein oder werden mehrere Substrate in die Reaktionskammer eingebracht, und dann wird ein Vakuum in der Reaktionskammer erzeugt, und der Reaktionsraum im Inneren der Reaktionskammer wird erwärmt, um eine Prozesstemperatur bereitzustellen. Dann wird die Atomlagenabscheidung durch alternierendes und wiederholtes Zuführen mindestens eines ersten und eines zweiten gasförmigen Vorläufermaterials in die Reaktionskammer ausgeführt, um eine Beschichtungsschicht mit einer gewünschten Dicke auf der Oberfläche des Substrats auszubilden. Ein vollständiger ALD-Zyklus, in dem das erste und das zweite Vorläufermaterial in die Reaktionskammer zugeführt werden, weist auf: Zuführen eines Pulses des ersten Vorläufermaterials in die Reaktionskammer, Ausspülen des ersten Vorläufermaterials von der Reaktionskammer, Zuführen eines Pulses des zweiten Vorläufermaterials in die Reaktionskammer und Ausspülen des zweiten Vorläufermaterials von der Reaktionskammer. Das Ausspülen der Vorläufermaterialien kann das Ableiten des Vorläufermaterials von der Reaktionskammer, das Zuführen eines Spülgases, wie beispielsweise Stickstoff, in die Reaktionskammer und das Ableiten des Spülgases aufweisen. Wenn eine gewünschte Anzahl von ALD-Zyklen und damit eine gewünschte Beschichtungsschichtdicke erreicht ist, wird das Vakuum in der Reaktionskammer freigegeben, und die Substrate werden von der Reaktionskammer entnommen. Dann wird der gleiche Vorgang für die nächsten Substrate wiederholt.
  • Einer der mit dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Verfahren zum Ausführen eines ALD-Verfahrens und einer entsprechenden Vorrichtung verbundenen Nachteile ist, dass der Prozess für industrielle Zwecke sehr langsam ist, insbesondere dann, wenn große Substrate in großen Reaktionskammern verarbeitet werden. Zum Erhöhen des zeitgemittelten Durchsatzes werden typischerweise mehrere Substrate in einer einzigen großen Charge verarbeitet. In einem solchen Chargenprozess beträgt die Zeit zum Ausführen eines ALD-Zyklus in Abhängigkeit vom Prozessvolumen, vom Reaktionskammervolumen und von anderen Bedingungen in der Regel etwa 10 bis 40 Sekunden. Zusätzlich zur ALD-Zykluszeit, nehmen die Vakuumerzeugung und auch die Freigabe des Vakuums sowie die Erwärmung des Reaktionsraums erhebliche Zeit in Anspruch. Daher ist die Erzeugung von Beschichtungsschichten auf Substraten für industrielle Fertigungsprozesse ineffizient, weil der Durchsatz des Beschichtungsprozesses auf einem niedrigen Niveau bleibt. Ein weiterer Nachteil des herkömmlichen ALD-Chargenprozesses steht in Beziehung mit der grundlegenden Eigenschaft des ALD-Prozesses, d. h., dass aufgrund der extrem hohen Konformität des ALD-Prozesses das gesamte Substrat im Reaktionsraum beschichtet und verarbeitet wird. Es ist aber oft nicht erwünscht, die gesamte Oberfläche des Substrats zu beschichten, so dass verschiedenartige Masken auf der Oberfläche der Substrate verwendet werden müssen, um zu verhindern, dass die Beschichtung auf bestimmten Teilen der Substrate aufwächst. Eine Maskierung ist sehr schwierig, weil die Vorläufermaterialgase dazu neigen, zwischen die Maske und die Oberfläche des Substrats zu diffundieren, so dass die Qualität beeinträchtigt wird. Eine weitere Alternative besteht darin, die Beschichtung beispielsweise durch Ätzen nach dem ALD-Beschichtungsprozess zu entfernen. Maskieren und Ätzen sind ebenfalls schwierige und zeitaufwändige Vorgänge und verlangsamen daher den Prozess weiter und machen den ALD-Prozess für industrielle Zwecke weniger geeignet. Der Vorteil des herkömmlichen ALD-Chargenprozesses ist, dass der Prozess hochgradig präzise gesteuert werden kann und die hergestellte Beschichtung von sehr hoher Qualität ist. Die Geschwindigkeit des ALD-Zyklus im Chargenprozess wird durch die Frequenz der alternierenden Vorläufermaterialpulse, also durch die Zeit bestimmt, die benötigt wird, die Vorläufermaterialpulse zuzuführen und das Vorläufermaterial auszuspülen. Die Pulsfrequenz ist jedoch durch das Volumen der Reaktionskammer begrenzt, weil die Menge der zugeführten Vorläufermaterialien ausreichend sein muss, um die gesamte Oberfläche den Vorläufermaterialien auszusetzen, wobei die Vorläufermaterialien auch mit den Wänden der Reaktionskammer reagieren. Es wird auch Zeit benötigt, um die gesamte Reaktionskammer auszuspülen, wodurch die ALD Zykluszeit weiter begrenzt wird.
  • Im Stand der Technik wird versucht, die vorstehend erwähnten Nachteile durch die Verwendung eines beweglichen Düsenkopfes zu eliminieren, der mindestens eine erste Vorläufermaterialdüse zum Zuführen eines ersten Vorläufermaterials zur Oberfläche des Substrats, mindestens eine zweite Vorläufermaterialdüse zum Zuführen eines zweiten Vorläufermaterials zur Oberfläche des Substrats und mindestens einen Ableitungskanal zum Ableiten der Vorläufermaterialien von der Oberfläche des Substrats aufweist. Der Düsenkopf weist eine Austrittsseite auf, auf der die Vorläufermaterialdüsen und der Ableitungskanal angeordnet sind. Der Düsenkopf wird über einer zu beschichtenden Oberfläche des Substrats angeordnet und bezüglich des Substrats hin- und hergehend oder auf eine ähnliche Weise über die Oberfläche bewegt. Die Vorläufermaterialien werden kontinuierlich und ohne Unterbrechung von den Vorläufermaterialdüsen zugeführt und über die Ableitungskanäle abgeleitet. Durch die Relativbewegung und die kontinuierliche Zufuhr der Vorläufermaterialien wird die Oberfläche des Substrats alternierend und wiederholt dem ersten und dem zweiten Vorläufermaterial ausgesetzt, wodurch die Beschichtungsschichten auf der Oberfläche des Substrats aufwachsen. Der Vorteil der Verwendung eines Düsenkopfes besteht darin, dass die aufeinanderfolgenden Vorläufermaterialzufuhr- und -ableitungsschritte weggelassen werden können, wenn die Zufuhr der Vorläufermaterialien und die Ableitung der Vorläufermaterialien kontinuierlich erfolgen. Daher ist die ALD-Zykluszeit von der Relativbewegungsgeschwindigkeit zwischen dem Substrat und dem Düsenkopf abhängig, so dass es möglich ist, die ALD-Zykluszeit gegenüber dem herkömmlichen Chargenprozess zu verkürzen. Darüber hinaus besteht keine Notwendigkeit für einen Chargenprozess, so dass das Erzeugen und Freigeben des Vakuums entbehrlich sind. Die Verwendung eines Düsenkopfes ermöglicht auch die Beschichtung nur einer Oberfläche des Substrats oder eines Teil einer Oberfläche, über der bzw. dem die Düse angeordnet ist.
  • Einer der Nachteile der Verwendung eines vorstehend erwähnten Düsenkopfes ist, dass, um die beiden Vorläufermaterialien in einer Gasphase voneinander getrennt zu halten, der Düsenkopf in unmittelbarer Nähe des Substrats gehalten werden muss. Wenn große Substrate beschichtet werden, wird auch die Größe des Düsenkopfes groß und eine Steuerung zum Erzielen sehr kleiner mechanischer Toleranzen über derartige große Flächen wird immer schwieriger, wodurch die Beschichtungsqualität beeinträchtigt wird. Gasphasenreaktionen der Vorläufenmaterialien führen zur Erzeugung von Partikeln, die nicht nur die Beschichtungsqualität vermindern, sondern was auch zu einem erhöhten Wartungsbedarf führt. Darüber hinaus wird die Ausführung der Relativbewegung schwierig, und die aufgrund der wiederholten Beschleunigungs- und Abbremsbewegungen erzeugten Kräfte werden untragbar. Dies bedeutet, dass der Düsenkopf nicht sinnvoll genutzt werden kann, wenn große Substrate verarbeitet und beschichtet werden. Der Düsenkopf muss außerdem vollständig über die Oberfläche des Substrats bewegt werden, um die gewünschte Beschichtungsdicke zu erhalten. Dies verursacht eine Verschmutzung der Vorrichtung und einen übermäßigen Verbrauch von Vorläufermaterialien, weil die Vorläufermaterialien auch außerhalb der Ränder des Substrats zugeführt werden.
  • Kurzbeschreibung der Erfindung
  • Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Düsenkopf, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, durch die die vorstehend erwähnten Nachteile des Stands der Technik eliminiert oder zumindest reduziert werden. Die Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch einen Düsenkopf gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 gelöst, dessen Austrittsseite in der folgenden Reihenfolge aufweist: einen Ableitungskanal, mindestens eine Vorläufermaterialdüse, die dafür eingerichtet ist/sind, das erste Vorläufermaterial und das zweite Vorläufermaterial zuzuführen, und einen Ableitungskanal. Die Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden außerdem durch eine Vorrichtung gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 9 gelöst, wobei die Austrittsseite des Düsenkopfes in der folgenden Reihenfolge aufweist: einen Ableitungskanal, mindestens eine Vorläufermaterialdüse und einen Ableitungskanal, wobei Vorläufermaterialleitungen des Vorläufermaterialzufuhrsystems dafür eingerichtet sind, ein erstes Vorläufermaterial von der ersten Vorläufermaterialquelle und ein zweites Vorläufermaterial von der zweiten Vorläufermaterialquelle zu der mindestens einen am Düsenkopf vorgesehenen Vorläufermaterialdüse zu leiten, um das erste und das zweite Vorläufermaterial der Oberfläche des Substrats zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ableitungskanälen an der Austrittsseite zuzuführen, um eine oder mehrere Reaktionszonen zu bilden. Die Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden außerdem durch ein Verfahren gemäß dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 25 gelöst, wobei das Verfahren ferner das alternierende Zuführen des ersten und des zweiten Vorläufermaterials von der mindestens einen Vorläufermaterialdüse zur Oberfläche des Substrats über die Austrittsseite aufweist, die in der folgenden Reihenfolge aufweist: einen Ableitungskanal, mindestens eine Vorläufermaterialdüse, die dafür eingerichtet ist/sind, das erste Vorläufermaterial und das zweite Vorläufermaterial zuzuführen, und einen Ableitungskanal.
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf der Bereitstellung eines Düsenkopfes, der über einer Oberfläche eines Substrats angeordnet ist, um die Oberfläche des Substrats alternierenden Oberflächenreaktionen mindestens eines ersten und eines zweiten Vorläufermaterials nach den Prinzipien der Atomlagenabscheidung (ALD) zu unterziehen. Der Düsenkopf weist eine Austrittsseite mit einer oder mehreren Vorläufermaterialdüsen und einem oder mehreren Ableitungskanälen oder mit zwei oder mehr Vorläufermaterialdüsen und zwei oder mehr Ableitungskanälen auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung weist die Austrittsseite in der folgenden Reihenfolge auf einen Ableitungskanal, eine oder mehrere Vorläufermaterialdüsen und einen Ableitungskanal, um die Oberfläche des Substrats alternierenden Oberflächenreaktionen des ersten und zweiten Vorläufermaterials in einer Reaktionszone zwischen den Ableitungskanälen zu unterziehen. Die Austrittsseite kann mindestens eine erste Vorläufermaterialdüse zum Zuführen des ersten Vorläufermaterials und mindestens eine zweite Vorläufermaterialdüse zum Zuführen des zweiten Vorläufermaterials aufweisen, die zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Ableitungskanälen angeordnet sind. Alternativ kann die Austrittsseite mindestens eine gemeinsame Vorläufermaterialdüse für das mindestens erste und zweite Vorläufermaterial aufweisen, so dass die Vorläufermaterialien über die gemeinsame Vorläufermaterialdüse alternierend der Oberfläche des Substrats zugeführt werden können.
  • Durch die vorliegende Erfindung wird ferner eine Vorrichtung mit einem Düsenkopf und einem Vorläufermaterialzufuhrsystem bereitgestellt. Das Vorläufermaterialzufuhrsystem weist mindestens eine erste und eine zweite Vorläufermaterialquelle für das erste und das zweite Vorläufermaterial und Vorläufermaterialleitungen zum Leiten der Vorläufermaterialien von den Vorläufermaterialquellen zu den Vorläufermaterialdüsen des Düsenkopfes auf. In der vorliegenden Erfindung weist die Austrittsseite des Düsenkopfes mindestens eine zwischen zwei Ableitungskanälen angeordnete Vorläufermaterialdüse auf, und die Vorläufermaterialleitungen des Vorläufermaterialzufuhrsystems sind dafür eingerichtet, das erste Vorläufermaterial von der ersten Vorläufermaterialquelle und das zweite Vorläufermaterial von der zweiten Vorläufermaterialquelle zu der mindestens einen Vorläufermaterialdüse zu leiten, um das erste und das zweite Vorläufermaterial der Oberfläche des Substrats zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ableitungskanälen an der Austrittsseite zuzuführen, um eine oder mehrere Reaktionszonen auszubilden. Die Vorläufermaterialleitungen des Vorläufermaterialzufuhrsystem können dafür eingerichtet sein, das erste Vorläufermaterial von der ersten Vorläufermaterialquelle und das zweite Vorläufermaterial von der zweiten Vorläufermaterialquelle zu mindestens einer am Düsenkopf vorgesehenen gemeinsamen Vorläufermaterialdüse zu leiten, um das erste und das zweite Vorläufermaterial der Oberfläche des Substrats über die selbe gemeinsame Vorläufermaterialdüse zuzuführen. Alternativ sind die Vorläufermaterialleitungen des Vorläufermaterialzufuhrsystem dafür eingerichtet, das erste Vorläufermaterial von der ersten Vorläufermaterialquelle zur ersten Vorläufermaterialdüse und das zweite Vorläufermaterial von der zweiten Vorläufermaterialquelle zur zweiten Vorläufermaterialdüse zu leiten, um das erste und das zweite Vorläufermaterial der Oberfläche des Substrats zwischen aufeinanderfolgenden Ableitungskanälen zuzuführen.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Verarbeiten einer Oberfläche eines Substrats gemäß den Prinzipien der Atomlagenabscheidung (ALD) unter Verwendung des erfindungsgemäßen Düsenkopfes und der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das Verfahren weist einen Schritt zum Anordnen eines Düsenkopfs über der Oberfläche des Substrats, und einen Schritt auf, in dem die Oberfläche des Substrats aufeinanderfolgenden Oberflächenreaktionen mindestens eines ersten Vorläufermaterials und eines zweiten Vorläufermaterials unterzogen wird. In der vorliegenden Erfindung weist das Verfahren ferner das alternierende Zuführen des ersten und des zweiten Vorläufermaterials von der mindestens einen Vorläufermaterialdüse zur Oberfläche des Substrats über die Austrittsseite auf, die mindestens die eine zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ableitungskanälen angeordnete Vorläufermaterialdüse aufweist. Das Verfahren kann ferner das alternierende aufeinanderfolgende Zuführen des ersten Vorläufermaterials von einer ersten Vorläufermaterialdüse über die Austrittsseite zur Oberfläche des Substrats und des zweiten Vorläufermaterials von einer zweiten Vorläufermaterialdüse über die Austrittsseite zur Oberfläche des Substrats aufweisen, um Beschichtungsschichten auf der Oberfläche des Substrats aufwachsen zu lassen. Alternativ kann die vorliegende Erfindung ferner das alternierende aufeinanderfolgende Zuführen des ersten Vorläufermaterials und des zweiten Vorläufermaterials von einer gemeinsamen Vorläufermaterialdüse über die Austrittsseite zur Oberfläche des Substrats aufweisen, um Beschichtungsschichten auf der Oberfläche des Substrats aufwachsen zu lassen.
  • Demnach werden mindestens ein erstes und ein zweites Vorläufermaterial wie in einem herkömmlichen ALD-Prozess des Chargentyps alternierend auf eine gepulste Weise zugeführt und vorzugsweise kontinuierlich über den Ableitungskanal abgeleitet. Eine Reaktionszone wird zwischen der mindestens einen Vorläufermaterialdüse und dem benachbarten Ableitungskanal oder zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ableitungskanälen gebildet. In der Reaktionszone wird die Oberfläche des Substrats sowohl dem ersten als auch dem zweiten Vorläufermaterial ausgesetzt, wenn das erste und das zweite Vorläufermaterial auf eine gepulste Weise alternierend und aufeinanderfolgend von der mindestens einen Vorläufermaterialdüse zugeführt und über den Ableitungskanal abgeleitet werden. Somit werden Beschichtungsschichten auf der in der Reaktionszone angeordneten Oberfläche des Substrats aufwachsen gelassen.
  • Ein Vorteil des Düsenkopfes, der Vorrichtung und des Verfahrens der vorliegenden Erfindung ist, dass es eine sehr schnelle Beschichtung großflächiger Substrate in ausgewählten Bereichen ermöglicht. Die Vorläufermaterialdüse und der Ableitungskanal können derart eingerichtet sein, dass die Zykluszeit über der zwischen der Vorläufermaterialdüse und dem Ableitungskanal ausgebildeten Reaktionszone minimiert wird. Durch Begrenzen eines vorgegebenen Reaktionszonenbereichs können sowohl die Vorläufermaterialdosis als auch die damit verbundenen Spülzeiten minimiert werden, um die Zykluszeit über der Reaktionszone zu verkürzen. Dann können mehrere derartige Reaktionszonen auf eine modulare Weise auf einem Düsenkopf hinzugefügt werden, so dass eine Skalierung des Düsenkopfes auf sehr große Flächen ermöglicht wird, ohne dass Kompromisse bei der Zykluszeit und dem Durchsatz gemacht werden müssen. Darüber hinaus ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Verarbeitung des Substrats, ohne dass die Substrate in eine Reaktionskammer geladen, ein Vakuum in der Reaktionskammer erzeugt und die gesamte Reaktionskammer ausgespült werden muss. Wenn die Vorläufermaterialien der Oberfläche des Substrats über eine gemeinsame Vorläufermaterialdüse alternierend zugeführt werden, besteht keine Notwendigkeit, das Substrat und den Düsenkopf relativ zueinander zu bewegen. Das Ableiten der Vorläufermaterialien kann gleichzeitig kontinuierlich ausgeführt werden, so dass eine separate Spülzeit entfällt. Daher ist die ALD-Zykluszeit nur durch die Frequenz und die Dauer der über die gemeinsame Vorläufermaterialdüse zugeführten alternierenden Vorläufermaterialpulse begrenzt. Die ALD-Zykluszeit ist kurz, weil auf die Spülung verzichtet werden kann und es keine Reaktionskammer gibt, die aufeinanderfolgend mit Vorläufermaterialien und Spülgas gefüllt und davon entleert wird. Die Spülzeit ist ebenfalls kurz, weil die zu spülende Strecke klein ist. Daher durchströmt das Spülgas die Reaktionskammer schnell als eine Gasfront, so dass keine wesentlichen Turbulenzen in der Gasfront erzeugt werden. Das Gleiche gilt für die Vorläufermaterialzufuhr.
  • Der Ansatz der vorliegenden Erfindung verbessert auch die Vorläufermaterialausnutzungseffizienz, insbesondere im Vergleich zum Chargenprozess, bei dem eine erhebliche Überdosierung des Vorläufermaterials erforderlich ist, um eine Oberflächensättigung über die gesamte Oberfläche der Charge zu erreichen. Darüber hinaus zeigen mehrere chemische Zusammensetzungen beim ALD-Prozess eine hochgradige Ungleichmäßigkeit über eine großflächige Abscheidung. Beispielsweise kann im Fall einer TiO2-Schichtabscheidung unter Verwendung von TiCl3- und H2O-Vorläufermaterialien das Prozessnebenprodukt HCl eine hochgradige Schichtungleichmäßigkeit verursachen. Ein Vorteil des Düsenkopfes ist, dass die Reaktionszonenlänge für spezifische chemische Zusammensetzungen des Vorläufermaterials optimiert und eine hochgradige Gleichmäßigkeit über sehr große Substratflächen erzielt werden kann. Darüber hinaus ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Verarbeitung nur begrenzter Abschnitte der Substrate, ohne dass Masken auf der Oberfläche des Substrats befestigt oder Beschichtungen nach dem ALD-Prozess entfernt werden müssen. Dies kann durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Düsenkopfes derart erzielt werden, dass die Düse nur auf dem begrenzten Abschnitt der Oberfläche des Substrats angeordnet wird, oder dass die Vorrichtung und die Düse derart angeordnet werden, dass nur der begrenzte Abschnitt der Oberfläche des Substrats sowohl dem ersten als auch dem zweiten Vorläufermaterial ausgesetzt wird. Da die Beschichtung auf die Substratfläche, den Düsenkopf und die Vorläufermaterialableitungskanäle begrenzt ist, gibt es weniger Teile, die einer regelmäßigen Wartung bedürfen, so dass das Design dieser Teile derart sein kann, dass die Systemausfallzeit während eines Teilewechsels minimiert wird. Da die Vorläufermaterialien vom Vorläufermaterialzufuhrsystem alternierend gepulst zugeführt werden, können qualitativ hochwertige Beschichtungen erzielt werden, da kein wesentliches Risiko für unerwünschte Reaktionen der Vorläufermaterialen besteht. Demnach ermöglicht die vorliegende Erfindung sehr kurze ALD-Zykluszeiten und Schichtwachstumsraten für Substrate, auch für große Substrate, ohne komplexe Vorrichtungen und ohne eine Beeinträchtigung der Beschichtungsqualität.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezug auf die beigefügten [zugehörigen] Zeichnungen näher beschrieben; es zeigen:
  • 1 schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer ersten und einer zweiten Vorläufermaterialdüse;
  • 2 schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Düsenkopfes mit einer ersten und einer zweiten Vorläufermaterialdüse;
  • 3 schematisch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer ersten und einer zweiten Vorläufermaterialdüse;
  • 4 schematisch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Düsenkopfes mit einer ersten und einer zweiten Vorläufermaterialdüse;
  • 5 schematisch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer gemeinsamen Vorläufermaterialdüse;
  • 6 schematisch eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Düsenkopfes mit einer gemeinsamen Vorläufermaterialdüse;
  • 7 und 8 schematisch weitere Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Düsenkopfes mit einer gemeinsamen Vorläufermaterialdüse;
  • 9 schematisch die Ausführungsform von 1 mit einer Maske;
  • 10 schematisch eine Ausführungsform einer Maske;
  • 11 schematisch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer gemeinsamen Vorläufermaterialdüse;
  • 12 schematisch eine noch andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer gemeinsamen Vorläufermaterialdüse; und
  • 13, 14 und 15 schematisch eine Ausführungsform des Betriebs einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Ausführliche Beschreibung der Erfindung
  • 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, die dazu geeignet ist, eine Oberfläche 8 eines Substrats 6 aufeinanderfolgenden Oberflächenreaktionen mindestens eines ersten Vorläufermaterials A und eines zweiten Vorläufermaterials B zu unterziehen. Die Vorrichtung weist einen Düsenkopf 2 oder ein Vorläufermaterialzufuhrelement, ein Vorläufermaterialzufuhrsystem 10 und eine Steuereinheit 30 auf. Die Vorrichtung kann ferner einen Substratträger 4 zum Halten des Substrats 6 während der Verarbeitung aufweisen.
  • Der Düsenkopf 2 zum Zuführen der Vorläufermaterialien A, B zur Oberfläche 8 des Substrats 6 weist eine Austrittsseite 3 mit mindestens einer ersten Vorläufermaterialdüse 21 zum Zuführen des ersten Vorläufermaterials A und mindestens einer zweiten Vorläufermaterialdüse 23 zum Zuführen des zweiten Vorläufermaterials B zur Oberfläche 8 des Substrates 6 und mindestens zwei Ableitungskanäle 24 zum Ableiten der Vorläufermaterialien A, B von der Oberfläche 8 des Substrats 6 auf, wie in 1 dargestellt ist. Die Austrittsseite 3 kann ferner einen umlaufenden randseitigen Ableitungskanal 26 aufweisen, der die Vorläufermaterialkanäle 22 und die Ableitungskanäle 24 umgibt. Alternativ oder zusätzlich kann die Austrittsseite 3 auch einen umlaufenden randseitigen Abschirmgaskanal (nicht dargestellt), der die Vorläufermaterialkanäle 22 und die Ableitungskanäle 24 umgibt, zum Zuführen eines inerten Abschirmgases, wie beispielsweise Stickstoff, aufweisen. Der Düsenkopf 2 ist in der schematischen Darstellung derart angeordnet, dass die Austrittsseite 3 des Düsenkopfes während der Verarbeitung über der Oberfläche 8 des Substrats 6 angeordnet ist. Der Abstand zwischen der Austrittsseite 3 und der Oberfläche 8 des Substrats 6 ist so klein wie möglich eingerichtet, so dass keine Vorläufermaterialien in die umgebende Atmosphäre austreten und eine hohe Effizienz bezüglich der Vorläufermaterialnutzung erhalten wird. Der Düsenkopf 2 kann eine beliebige mechanische Struktur haben und vorzugsweise aus Metall hergestellt sein. Der Düsenkopf 2 kann ein massives Element sein, in dem die Vorläufermaterialdüsen 22, die Ableitungskanäle 24 und damit in Beziehung stehende Leitungen eingearbeitet sind, oder er kann alternativ ein mehrteiliges Element mit einem Körper und getrennten Leitungen, Vorläufermaterialdüsen 22 und Ableitungskanälen 24 sein, die am Körper angeordnet sind.
  • Die Vorrichtung weist ein Vorläufermaterialzufuhrsystem 10 mit mindestens einer ersten Vorläufermaterialquelle 11 für das erste Vorläufermaterial A und einer zweiten Vorläufermaterialquelle 12 für das zweite Vorläufermaterial B auf. Das Vorläufermaterialzufuhrsystem 10 weist außerdem Vorläufermaterialleitungen 13, 15, 27, 29 zum Leiten der Vorläufermaterialien A, B von der Vorläufermaterialquelle 11, 12 zu den Vorläufermaterialdüsen 21, 23 des Düsenkopfes 2 auf, wie in 1 dargestellt ist. Das Vorläufermaterialzufuhrsystem 10 kann auch mehr als zwei Vorläufermaterialquellen für mehr als zwei verschiedene Vorläufermaterialien und zugeordnete Vorläufermaterialleitungen aufweisen. Darüber hinaus können auch eine Spülgasquelle und entsprechende Spülgasleitungen bereitgestellt werden. Die Vorrichtung weist ferner ein Steuersystem 30, 32 auf, das dafür eingerichtet ist, die Zufuhr mindestens des ersten und des zweiten Vorläufermaterials A, B zu den Vorläufermaterialdüsen 21, 23 zu steuern. In einer Ausführungsform kann das Steuersystem 30 einen Computer oder einen Mikroprozessor aufweisen, der über eine Datenübertragungsverbindung 31 mit dem Vorläufermaterialzufuhrsystem verbunden ist.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung sind die Vorläufermaterialleitungen 13, 15, 27, 29 des Vorläufermaterialzufuhrsystems 10 dafür eingerichtet, das erste Vorläufermaterial A von der ersten Vorläufermaterialquelle 11 zu den ersten Vorläufermaterialdüsen 21 und das zweite Vorläufermaterial B von der zweiten Vorläufermaterialdüse 12 zu den zweiten Vorläufermaterialdüsen 23 zu leiten, um das erste und das zweite Vorläufermaterial A, B der Oberfläche 8 des Substrats 6 über die Austrittsseite 3 zuzuführen. Außerdem kann etwaiges Spülgas über die ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 zugeführt werden.
  • 1 zeigt eine Ausführungsform, in der das Vorläufermaterialzufuhrsystem 10 eine sich von der ersten Vorläufermaterialquelle 11 erstreckende erste Unterleitung 13 und eine sich von der zweiten Vorläufermaterialquelle 12 erstreckende zweite Unterleitung 15 zum Leiten des ersten und des zweiten Vorläufermaterials von den Vorläufermaterialquellen 11, 12 zu den ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 aufweist. Die erste und die zweite Unterleitung 13, 15 weisen ein erstes und ein zweites Vorläufermaterialventil 14, 16 zum Steuern des Durchflusses des ersten und des zweiten Vorläufermaterials A, B von der ersten und der zweiten Vorläufermaterialquelle 11, 12 auf. Die erste und die zweite Unterleitung 13, 15 können ferner in zwei oder mehr Zweig-Unterleitungen 27, 29 verzweigt sein, die sich zu den ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 erstrecken, wie in 1 dargestellt ist. Das erste und das zweite Vorläufermaterial A, B werden über getrennte Unterleitungen 13, 27, 15, 29 von den Vorläufermaterialquellen 11, 12 zu den ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 geleitet.
  • Das Vorläufermaterialzufuhrsystem 10 kann ferner eine Entleerungspumpe zum Erzeugen einer Absaugkraft in den Ableitungskanälen 24, Ableitungsleitungen (nicht dargestellt) und einem Entleerungsbehälter zum Ableiten des Vorläufermaterials von der Oberfläche 8 des Substrats 6 aufweisen. Die Vorläufermaterialien können kontinuierlich oder gepulst zugeführt werden. Es gibt mehrere Pulsungstechniken, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine spezifische Pulsungstechnik beschränkt.
  • Der erfindungsgemäße Düsenkopf 2, durch den die Oberfläche 8 des Substrats 6 aufeinanderfolgenden Oberflächenreaktionen mindestens des ersten Vorläufermaterials A und des zweiten Vorläufermaterials B unterzogen wird, wie in 1 dargestellt ist, weist eine Austrittsseite 3 mit mindestens einer ersten und einer zweiten Vorläufermaterialdüse 21, 23, über die der Oberfläche 8 des Substrats 6 Vorläufermaterial A, B zugeführt wird, und mindestens zwei Ableitungskanälen 24, 26 zum Ableiten des Vorläufermaterials A, B von der Oberfläche 8 des Substrats 6 auf. Die Austrittsseite 3 weist in der folgenden Reihenfolge einmalig oder mehrmals wiederholt auf: einen Ableitungskanal 24, mindestens eine erste und eine zweite Vorläufermaterialdüse 21, 23, die dafür eingerichtet sind, das erste Vorläufermaterial A und das zweite Vorläufermaterial B zuzuführen, und einen Ableitungskanal 24. Demnach können eine oder mehrere erste und zweite Vorläufermaterialdüsen 21, 23 zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ableitungskanälen 24 in einer beliebiger Folge angeordnet sein. Eine Reaktionszone, in der die Oberfläche 8 des Substrates 6 alternierenden Oberflächenreaktionen des ersten und des zweiten Vorläufermaterials A, B unterzogen wird, wird somit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ableitungskanälen 24 gebildet, zwischen denen die Vorläufermaterialdüsen 21, 23 angeordnet sind.
  • 2 zeigt eine Ausführungsform der Austrittsseite 3 des Düsenkopfes 2. Die Austrittsseite 3 ist über oder auf der Oberfläche 8 des Substrats 6 angeordnet, um der Oberfläche 8 die Vorläufermaterialien A, B über die ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 zuzuführen. In dieser Ausführungsform sind die ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 22 zur Austrittsseite 3 des Düsenkopfes 2 offene längliche Kanäle. Die ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 sind benachbart zueinander angeordnet. Ähnlicherweise sind die Ableitungskanäle 24 zur Austrittsseite 3 des Düsenkopfes 2 offene längliche Kanäle. In 2 sind die länglichen ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 und die Ableitungskanäle 24 linear und gerade, sie können aber auch gekrümmt sein oder eine andere Form haben. Die ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 können eine oder mehrere Zufuhröffnungen (nicht dargestellt) aufweisen, die entlang der Länge der ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 angeordnet sind, von denen die Vorläufermaterialien A, B von den Vorläufermaterialleitungen 27, 29 ausströmen. Alternativ können die ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 einen länglichen Zufuhrschlitz oder -spalt aufweisen, der sich entlang der Länge der ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 erstreckt, von denen die Vorläufermaterialien A, B von den Vorläufermaterialleitungen 27, 29 in die ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 eintreten. Der Ableitungskanal 24 kann auf eine ähnliche Weise eine oder mehrere Ableitungsöffnungen oder einen oder mehrere Schlitze oder Spalten entlang der Länge des Ableitungskanals 24 aufweisen. Es wird darauf hingewiesen, dass, obwohl in der Ausführungsform von 2 drei erste und zweite Vorläufermaterialdüsen 21, 23 an der Austrittsseite 3 vorgesehen sind, auch nur eine oder zwei oder alternativ mehr als drei erste und zweite Vorläufermaterialdüsen 21, 23 vorgesehen sein können.
  • Wie in 2 dargestellt ist, sind die ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 zur Austrittsseite 3 offene längliche Kanäle, und die Ableitungskanäle 24 sind zur Austrittsseite 3 offene längliche Kanäle. Die ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 und die Ableitungskanäle 24 erstrecken sich im Wesentlichen parallel in der Austrittsseite 3, um Reaktionszonen X, Y, Z zwischen benachbarten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 und den Ableitungskanälen 24 und zwischen aufeinanderfolgenden Ableitungskanälen 24 bereitzustellen. Im Prinzip kann die Austrittsseite 3 eine oder zwei oder mehr längliche erste und zweite Vorläufermaterialdüsen 21, 23, die dafür eingerichtet sind, sowohl das erste als auch das zweite Vorläufermaterial A, B zuzuführen, und zwei oder drei oder mehr längliche Ableitungskanäle 24 aufweisen, die dafür eingerichtet sind, die Vorläufermaterialien A, B abzuleiten. Die ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 und die Ableitungskanäle 24 können alternierend im Wesentlichen parallel oder in einem anderen Muster an der Austrittsseite 3 angeordnet sein, um Reaktionszonen X, Y, Z zwischen aufeinanderfolgenden Ableitungskanälen 24 bereitzustellen.
  • Die Vorläufermaterialien A, B werden von den ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 zugeführt und strömen in Richtung der benachbarten Ableitungskanälen 24, wie in 2 durch Pfeile P dargestellt ist. Dann werden die Reaktionszonen X, Y und Z zwischen den ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 und den benachbarten Ableitungskanälen 24 oder zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Ableitungskanälen 24 und zwischen der Austrittsseite 3 und der Oberfläche 8 des Substrats 6 gebildet. Wenn die Vorläufermaterialien A, B von den Vorläufermaterialquellen 11, 12 und über die ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 alternierend und aufeinanderfolgend und auf eine gepulste Weise zugeführt werden, wird die Oberfläche 8 des Substrates 6 in den Reaktionszonen X, Y, Z alternierend Oberflächenreaktionen des ersten und des zweiten Vorläufermaterials A, B unterzogen, wodurch Beschichtungsschichten gemäß den Prinzipien der Atomlagenabscheidung (ALD) auf der Oberfläche 8 gebildet werden. Durch diese Anordnung werden kompakte Reaktionszonen X, Y, Z bereitgestellt, in denen gepulste Vorläufermaterialströme des ersten und des zweiten Vorläufermaterials sich schnell vorwärts bewegen und eine hohe Pulsfrequenz erzielt werden kann. Außerdem wird die Oberfläche 8 des Substrats 6 alternierend sowohl dem ersten als auch dem zweiten Vorläufermaterial A, B ausgesetzt und die Oberfläche 8 des Substrats 6 wird im Bereich der Reaktionszonen X, Y, Z gleichmäßig beschichtet.
  • Die 3 und 4 zeigen eine alternative Ausführungsform, bei der die ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 anders als in der Ausführungsform der 1 und 2 bereitgestellt werden. In dieser Ausführungsform sind nur die ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen 21, 23 und die Zweig-Unterleitungen 27, 29 geändert, alle anderen Merkmale sind die Gleichen wie in den Ausführungsformen der 1 und 2. In dieser Ausführungsform ist die zweite Vorläufermaterialdüse 23 innerhalb der ersten Vorläufermaterialdüse 21 angeordnet, so dass sie die erste Vorläufermaterialdüse in zwei erste Vorläufermaterialunterdüsen teilt, wie in 3 dargestellt ist. Die erste Vorläufermaterialunterleitung 13 verzweigt sich zu jeder der ersten Vorläufermaterialunterdüsen 21. Alternativ kann die erste Vorläufermaterialdüse 21 durch die zweite Vorläufermaterialdüse 23 derart geteilt sein, dass das erste Vorläufermaterial A nur über eine Vorläufermaterial-Zweigleitung 27 zur ersten Vorläufermaterialdüse geleitet wird. Gemäß dem vorstehend erwähnten Sachverhalt erstreckt sich die zweite Vorläufermaterialdüse 23 durch die erste Vorläufermaterialdüse 21. Wie in 4 dargestellt ist, weist die Austrittsseite 3 des Düsenkopfes 2 in der folgenden Reihenfolge nacheinander benachbart auf: einen Ableitungskanal 24, eine erste Vorläufermaterialdüse 21, die dafür eingerichtet ist, das erste Vorläufermaterial A zuzuführen, eine zweite Vorläufermaterialdüse 23, die dafür eingerichtet ist, das zweite Vorläufermaterial B zuzuführen, eine erste Vorläufermaterialdüse 21, die dafür eingerichtet ist, das erste Vorläufermaterial A zuzuführen, und einen Ableitungskanal 24. Allgemein weist die Austrittsseite 3 gemäß der vorliegenden Erfindung in der folgenden Reihenfolge auf: einen Ableitungskanal 24, eine oder mehrere erste und zweite Vorläufermaterialkanäle und einen Ableitungskanal 24, ein- oder mehrmals wiederholt, um die Reaktionszonen X, Y, Z zwischen aufeinanderfolgenden Ableitungskanälen 24 zu bilden.
  • 5 zeigt eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der die Vorläufermaterialleitungen 13, 15, 17, 28, 27, 29 des Vorläufermaterialzufuhrsystems 10 dafür eingerichtet sind, ein erstes Vorläufermaterial A von der ersten Vorläufermaterialquelle 11 und ein zweites Vorläufermaterial B von der zweiten Vorläufermaterialquelle 12 zu mindestens einer am Düsenkopf 2 vorgesehenen gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 zu leiten, um das erste und das zweite Vorläufermaterial A, B der Oberfläche 8 des Substrats 6 über die selbe gemeinsame Vorläufermaterialdüse 22 zuzuführen. D. h., dass die selbe(n) Vorläufermaterialdüse(n) 22 zum Zuführen beider oder aller Vorläufermaterialien A, B zur Oberfläche 8 des Substrats 6 verwendet wird (werden). Außerdem kann etwaiges Spülgas 22 über die selbe(n) gemeinsame(n) Vorläufermaterialdüse(n) zugeführt werden.
  • 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Vorläufermaterialzufuhrsystem 10 eine sich von der ersten Vorläufermaterialquelle 11 erstreckende erste Unterleitung 13 und eine sich von der zweiten Vorläufermaterialquelle 12 erstreckende zweite Unterleitung 15 zum Leiten des ersten und zweiten Vorläufermaterials von den Vorläufermaterialquellen 11, 12 aufweist. Die erste und die zweite Unterleitungen 13, 15 weisen ein erstes und ein zweites Vorläufermaterialventil 14 bzw. 16 zum Steuern des Durchflusses des ersten und des zweiten Vorläufermaterials A, B von der ersten und der zweiten Vorläufermaterialquelle 11, 12 auf. Das Vorläufermaterialzufuhrsystem 10 weist ferner eine Vorläufermaterialzufuhrleitung 17, 28 auf, die sich zu der mindestens einen gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 erstreckt. Die erste Unterleitung 13 ist zwischen der ersten Vorläufermaterialquelle 11 und der Vorläufermaterialzufuhrleitung 17, 28 angeordnet, und die zweite Unterleitung 15 ist zwischen der zweiten Vorläufermaterialquelle 12 und der Vorläufermaterialzufuhrleitung 17, 28 angeordnet. Daher werden das erste und das zweite Vorläufermaterial A, B über die selbe gemeinsame Vorläufermaterialzufuhrleitung 17, 28 zu der gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 geleitet. Die Vorläufermaterialzufuhrleitung 17, 28 weist ein Zufuhrventil 18 zum Steuern der Zufuhr der Vorläufermaterialien A, B zur gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 auf. Das Zufuhrventil 18 kann auch weggelassen werden. Die Vorläufermaterialzufuhrleitung 17 ist ferner verzweigt, um Zweig-Zufuhrleitungen 28 zum Leiten der Vorläufermaterialien A, B zu jeder der gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22 zu bilden. Somit kann der Düsenkopf 2 zwei oder mehr gemeinsame Vorläufermaterialdüsen 22 aufweisen, und die Vorläufermaterialzufuhrleitung 17, 28 kann sich in zwei oder mehr Zweig-Zufuhrleitungen 28 zum Leiten des ersten und des zweiten Vorläufermaterials A, B zu jeder gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 verzweigen. Alternativ können getrennte Unterleitungen 13, 15 und Vorläufermaterialzufuhrleitungen 17 für jede der gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22 von den Vorläufermaterialquellen 11, 12 vorgesehen sein. Es wird darauf hingewiesen, dass einige oder ein Teil der Vorläufermaterialleitungen 13, 15 17, 28 am Düsenkopf 2 und einige oder ein Teil der Vorläufermaterialleitungen 13, 15, 17, 28 außerhalb des Düsenkopfes 2 bereitgestellt werden können. Gemäß dem vorstehenden Sachverhalt ist mindestens eine der Vorläufermaterialdüsen 22 eine gemeinsame Vorläufermaterialdüse und dafür eingerichtet, sowohl das erste als auch das zweite Vorläufermaterial A, B der Oberfläche 8 des Substrats 6 zuzuführen. 5 zeigt eine Ausführungsform, in der der Düsenkopf 2 eine Vorläufermaterialleitung 28 oder Zweigleitungen 28 aufweist, die sich zu der gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 erstrecken und dafür eingerichtet sind, sowohl das erste als auch das zweite Vorläufermaterial A, B zu der gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 zu leiten. In einer alternativen Ausführungsform können die Vorläufermaterialleitungen 13 und 16 am Düsenkopf 2 in den Vorläufermaterialdüsen 22 oder in der Nähe der Vorläufermaterialdüsen 22 miteinander verbunden sein.
  • 6 zeigt eine Ausführungsform der Austrittsseite 3 des Düsenkopfes 2. Die Austrittsseite 3 ist über oder auf der Oberfläche 8 des Substrats 6 angeordnet, um die Vorläufermaterialien A, B der Oberfläche 8 über die gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22 zuzuführen. Wie in 6 dargestellt ist, sind die gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22 zur Austrittsseite 3 offene längliche Kanäle, und die Ableitungskanäle 24 sind zur Austrittsseite 3 offene längliche Kanäle. Die gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22 und die Ableitungskanäle 24 erstrecken sich im Wesentlichen parallel in der Austrittsseite 3, um Reaktionszonen X, Y, Z zwischen den benachbarten gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22 und den Ableitungskanälen 24 bereitzustellen. Im Prinzip kann die Austrittsseite 3 eine oder zwei oder mehr längliche gemeinsame Vorläufermaterialdüsen 22 aufweisen, die dafür eingerichtet sind, sowohl das erste als auch das zweite Vorläufermaterial A, B zuzuführen, und zwei oder drei oder mehr längliche Ableitungskanäle 24, die dafür eingerichtet sind, Vorläufermaterial abzuleiten. Die gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22 und die Ableitungskanäle 24 können alternierend, im Wesentlichen parallel oder in einem anderen Muster auf der Austrittsseite 3 angeordnet sein, um Reaktionszonen X, Y, Z zwischen den benachbarten gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22 und den Ableitungskanälen 24 zu bilden.
  • Die Vorläufermaterialien A, B werden von den gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22 zugeführt und strömen in Richtung der benachbarten Ableitungskanäle 24, wie in 2 durch Pfeile P dargestellt ist. Dann werden die Reaktionszonen X, Y und Z zwischen der gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 und den benachbarten Ableitungskanälen 24 und zwischen der Austrittsseite 3 und der Oberfläche 8 des Substrats 6 gebildet. Wenn Vorläufermaterialien A, B von den Vorläufermaterialquellen 11, 12 alternierend und aufeinanderfolgend auf eine gepulste Weise über die gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22 zugeführt werden, wird die Oberfläche 8 des Substrates 6 in den Reaktionszonen X, Y, Z alternierend Oberflächenreaktionen des ersten und des zweiten Vorläufermaterials A, B unterzogen, so dass Beschichtungsschichten gemäß den Prinzipien der Atomlagenabscheidung (ALD) auf der Oberfläche 8 ausgebildet werden. Diese Anordnung stellt kompakte Reaktionszonen X, Y, Z bereit, in denen die gepulsten Vorläufermaterialströme des ersten und zweiten Vorläufermaterials sich schnell vorwärts bewegen und eine hohe Pulsfrequenz erzielbar ist. Außerdem wird die Oberfläche 8 des Substrats 6 alternierend sowohl dem ersten als auch dem zweiten Vorläufermaterial A, B ausgesetzt und die Oberfläche 8 des Substrats 6 wird im Bereich der Reaktionszonen X, Y, Z gleichmäßig beschichtet.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die Austrittsseite 3 anstatt einen auch zwei separate Ableitungskanäle 24 zwischen den Vorläufermaterialdüsen 22 aufweisen kann. Daher kann ein separater Ableitungskanal 24 für beide von der Vorläufermaterialdüse 22 zugeführte Vorläufermaterialien bereitgestellt werden. Außerdem kann eine Spülgasdüse zwischen diesen beiden separaten Ableitungskanälen 24 bereitgestellt werden.
  • 7 zeigt eine alternative Ausführungsform der Austrittsseite 3 des Düsenkopfes 2. In dieser Ausführungsform ist eine der gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22 eine zur Austrittsseite 3 offene Düse. Die Austrittsseite 3 weist ferner einen umlaufenden Kanal 24 auf, der zur Austrittsseite 3 offen ist und die mittige gemeinsame Vorläufermaterialdüse 22 umgibt. Alternativ könnte die Austrittsseite auch mindestens einen mittigen Ableitungskanal aufweisen, der zur Austrittsseite 3 des Düsenkopfes 2 offen ist, und mindestens eine der gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22, die als ein umlaufender Kanal, der zur Austrittsseite 3 offen ist, und den mittigen Ableitungskanal 24 umgibt. Somit kann die Austrittsseite 3 nur eine mittige gemeinsame Vorläufermaterialdüse oder einen mittigen Ableitungskanal und entsprechend einen umlaufenden Ableitungskanal oder eine umlaufende gemeinsame Vorläufermaterialdüse aufweisen, die/der sie/ihn umgibt. Der umlaufende Ableitungskanal ermöglicht die Bildung eines Reaktionsraums ohne Seitenwände, und der umlaufende Ableitungskanal schließt den Reaktionsraum an den Seiten ab.
  • Mindestens eine der gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22, 22', 22'' kann ein zur Austrittsseite 3 offener, umlaufender Kanal sein, und mindestens einer der Ableitungskanäle 24, 24', 24'' kann ein zur Austrittsseite 3 des Düsenkopfes 2 offener länglicher Kanal sein, wie in 7 dargestellt ist. Daher kann die Austrittsseite 3 eine oder mehrere umlaufende gemeinsame Vorläufermaterialdüsen 22', 22'' aufweisen, die dafür eingerichtet sind, sowohl das erste als auch das zweite Vorläufermaterial A, B zuzuführen, und einen oder mehrere umlaufende Ableitungskanäle 24, 24', 24'', die dafür eingerichtet sind, Vorläufermaterial abzuleiten. Die umlaufenden gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22', 22'' und die umlaufenden Ableitungskanäle 24, 24', 24'' sind alternierend und einander umschließend an der Austrittsseite 3 angeordnet, um Reaktionszonen X, Y, Z zwischen benachbarten gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22, 22', 22'' und dem Ableitungskanal 24, 24', 24'' bereitzustellen. Entsprechend sind die umlaufenden gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22 und die umlaufenden Ableitungskanäle 24 alternierend und einander umschließend an der Austrittsseite 3 angeordnet, so dass jede gemeinsame Vorläufermaterialdüse 22', 22'' zwischen zwei Ableitungskanälen 24, 24', 24'' angeordnet ist, um eine Reaktionszone X, Y, Z zwischen benachbarten gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22', 22'' und den Ableitungskanälen 24, 24', 24'' bereitzustellen. In der Ausführungsform von 7 gibt es einen mittigen gemeinsamen Vorläufermaterialkanal 22 und zwei oder mehr umlaufende gemeinsame Vorläufermaterialkanäle 22', 22''. Die Reaktionszonen X, Y, Z werden auf eine ähnliche Weise gebildet, wie in Zusammenhang mit 6 beschrieben wurde, und die Vorläufermaterialien A, B strömen in Richtung der Pfeile P von den gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22, 22', 22'' zu den Ableitungskanälen 24, 24', 24''.
  • Gemäß dem vorstehend Erwähnten und der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist die Austrittsseite 3 des Düsenkopfes 2 benachbart zueinander in der folgender Reihenfolge auf: einen Ableitungskanal 24, eine gemeinsame Vorläufermaterialdüse 22, die dafür eingerichtet ist, sowohl das erste als auch das zweite Vorläufermaterial A, B zuzuführen, und einen Ableitungskanal 24, um eine Reaktionszone X, Y, Z, zu bilden, in der die Oberfläche 8 des Substrats 6 aufeinanderfolgenden Oberflächenreaktionen des ersten und zweiten Vorläufermaterials A, B unterzogen wird. Die Austrittsseite 3 des Düsenkopfes 2 kann in der folgenden Reihenfolge benachbart aufeinanderfolgend aufweisen: einen Ableitungskanal 24, eine gemeinsame Vorläufermaterialdüse 22, die dafür eingerichtet ist, sowohl das erste als auch das zweite Vorläufermaterial A, B zuzuführen, und einen Ableitungskanal 24, ein- oder mehrfach wiederholt, um zwei oder mehr Reaktionszonen X, Y, Z zu bilden, wobei die zwei oder mehr Reaktionszonen einen gemeinsam genutzten Ableitungskanal 24 aufweisen.
  • 8 zeigt eine Modifikation des Düsenkopfes 2 von 7. In dieser Ausführungsform weist die Austrittsseite 3 mehrere zur Austrittsseite 3 offene mittige gemeinsame Vorläufermaterialdüsen 22 auf, und jede der mittigen gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22 ist von einem zur Austrittsseite 3 offenen, umlaufenden Ableitungskanal 24 umgeben. Somit weist die Austrittsseite 3 eine Matrix von mittigen Düsen 22 auf, die von umlaufenden Ableitungskanälen 24 umgeben sind. Die Vorläufermaterialien strömen in Richtung der Pfeile P von den Vorläufermaterialdüsen 22 zu den Ableitungskanälen 24. Daher wird durch jedes Paar aus einer gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 und einem die mittige Vorläufermaterialdüse 22 umgebenden umlaufenden Ableitungskanal 24 ein Düsenblock bereitgestellt und eine Reaktionszone X gebildet. Die Austrittsseite 3 kann daher einen oder mehrere benachbarte Düsenblöcke aufweisen, um eine oder mehrere benachbarte Reaktionszonen X, oder eine Matrix von Düsenblöcken oder Reaktionszonen, wie in 8 dargestellt ist, zu bilden. In einer alternativen Ausführungsform könnte die Austrittsseite 3 auch eine oder mehrere mittige Ableitungskanäle aufweisen, die zur Austrittsseite 3 des Düsenkopfes 2 offen sind, und mindestens eine der gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22, die als umlaufender Kanal bereitgestellt ist, der zur Austrittsseite 3 offen ist und den mittigen Ableitungskanal 24 umgibt. In einer alternativen Ausführungsform kann ein Abschirmgas- oder Spülgaskanal zwischen zwei Ableitungskanälen 24 der benachbarten Reaktionszonen X bereitgestellt werden. Daher trennt der Spülgaskanal benachbarte Reaktionszonen X voneinander und ermöglicht eine Beschichtung der Oberfläche des Substrats auf eine strukturierte Weise, so dass benachbarte Reaktionszonen X verschiedene Beschichtungen aufweisen können oder einige Reaktionszonen unbeschichtet bleiben können.
  • 9 zeigt die Vorrichtung von 5 und eine zwischen der Oberfläche 8 des Substrats 6 und der Austrittsseite 3 des Düsenkopfes 2 angeordnete Maske 40. Die Maske 40 bedeckt die Oberfläche 8 des Substrats und verhindert, dass die Oberfläche 8 den Vorläufermaterialien A, B ausgesetzt wird. Die Maske 40 weist Öffnungen 42 auf, um dem Vorläufermaterial Zugang zur Oberfläche 8 des Substrats 6 zu verschaffen. Somit können die Vorläufermaterialien A, B durch die Öffnungen 42 strömen und die Bereiche der Oberfläche 8 des Substrat 6 unter den Öffnungen 42 den Oberflächenreaktionen mindestens des ersten und des zweiten Vorläufermaterials A, B unterziehen. 10 zeigt eine Ausführungsform einer Maske 40, in der rechteckige Öffnungen 42 ausgebildet sind, und die zum Ausbilden ähnlicher rechteckiger beschichteter Bereiche auf der Oberfläche 8 des Substrats vorgesehen sind. Unter Verwendung einer Maske 40 ist es möglich, nur einen Teil der Oberfläche des Substrats zu verarbeiten. Die Maske 40 kann aus einem beliebigen geeigneten Material hergestellt sein, wie beispielsweise aus einer dünnen Metallplatte, Papier oder Kunststoff. Die Maske 40 kann außerdem ein gleichmäßiges Element ohne Öffnungen zum Abdecken eines Teils der Oberfläche 8 des Substrats 6 sein, in dem keine Beschichtung erwünscht ist.
  • 11 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die gleichen Bezugszeichen bezeichnen die gleichen Merkmale wie in den 5 bis 9, so dass dessen Beschreibung weggelassen wird. Die Vorrichtung von 11 weist drei gemeinsame Vorläufermaterialdüsen 22 auf, die alle dafür eingerichtet sind, der Oberfläche 8 des Substrats 6 zwei oder mehr Vorläufermaterialien zuzuführen. Das Vorläufermaterialzufuhrsystem 10 weist eine erste Vorläufermaterialquelle 11 und eine zweite Vorläufermaterialquelle 12 für das erste und das zweite Vorläufermaterial A, B auf. Das Vorläufermaterialzufuhrsystem 10 weist ferner eine sich von der ersten Vorläufermaterialquelle 11 erstreckende erste Unterleitung 13 und eine sich von der zweiten Vorläufermaterialquelle 12 erstreckende zweite Unterleitung 15 zum Leiten des ersten und zweiten Vorläufermaterials von den Vorläufermaterialquellen 11, 12 auf. Die erste und die zweite Unterleitung 13, 15 weisen ein erstes und ein zweites Vorläufermaterialventil 14, 16 zum Steuern des Durchflusses des ersten und des zweiten Vorläufermaterials A, B von der ersten und der zweiten Vorläufermaterialquelle 11, 12 auf. Das Vorläufermaterialzufuhrsystem 10 weist ferner eine sich zur ersten gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 erstreckende Vorläufermaterialzufuhrleitung 17 auf. Die erste Unterleitung 13 ist zwischen der ersten Vorläufermaterialquelle 11 und der Vorläufermaterialzufuhrleitung 17 angeordnet, und die zweite Unterleitung 15 ist zwischen der zweiten Vorläufermaterialquelle 12 und der Vorläufermaterialzufuhrleitung 17 angeordnet. Daher werden das erste und das zweite Vorläufermaterial A, B über die selbe gemeinsame Vorläufermaterialzufuhrleitung 17 zur ersten gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 geleitet. Die Vorläufermaterialzufuhrleitung 17 weist ein Zufuhrventil 18 zum Steuern der Zufuhr der Vorläufermaterialien A, B zur ersten gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 auf. Das Zufuhrventil 18 kann auch weggelassen werden. Das Vorläufermaterialzufuhrsystem 10 weist ferner eine dritte Vorläufermaterialquelle 11' und eine vierte Vorläufermaterialquelle 12' für ein drittes Vorläufermaterial C und ein viertes Vorläufermaterial D auf. Außerdem werden eine dritte Unterleitung 13' und eine vierte Unterleitung 15' bereitgestellt, die sich von der dritten Vorläufermaterialquelle 12' erstrecken. Die dritte und die vierte Unterleitung 13', 15' weisen ein drittes und ein viertes Vorläufermaterialventil 14', 16' und eine zweite Vorläufermaterialzufuhrleitung 17' auf, die sich zur zweiten gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22' erstreckt, wie im Zusammenhang mit der ersten gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 beschrieben wurde. Das Vorläufermaterialzufuhrsystem 10 weist ferner auch eine fünfte Vorläufermaterialquelle 11'' und eine sechste Vorläufermaterialquelle 12'' für ein fünftes Vorläufermaterial E und ein sechstes Vorläufermaterial F auf. Es werden außerdem eine fünfte Unterleitung 13'' und eine sechste Unterleitung 15'' bereitgestellt, die sich von der fünften Vorläufermaterialquelle 12'' erstrecken. Die fünfte und die sechste Unterleitung 13'', 15'' weisen ein fünftes und ein sechstes Vorläufermaterialventil 14'', 16'' und eine dritte Vorläufermaterialzufuhrleitung 17'' auf, die sich zu einer dritten gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22'' erstreckt, wie in Verbindung mit der ersten gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 beschrieben wurde. In der Ausführungsform von 7 gibt es drei gemeinsame Vorläufermaterialdüsen 22, 22', 22'', die alle dafür eingerichtet sind, zwei oder mehr Vorläufermaterialien A, B, C, D, E, F alternierend aufeinanderfolgend der Oberfläche 8 des Substrats 6 zuzuführen. Daher werden durch die Vorrichtung und den Düsenkopf 2 drei Reaktionszonen bereitgestellt, in denen jeweils verschiedene Beschichtungen auf dem Substrat 6 ausgebildet werden. Daher kann das Substrat 6 auf verschiedenen Abschnitten der Oberfläche 8 verschiedene Beschichtungen erhalten. Alternativ kann das Substrat 6 bezüglich des Düsenkopfes 2 derart bewegt werden, dass der selbe Bereich der Oberfläche 8 unter einer anderen Reaktionszone angeordnet wird, nachdem er in einer oder in mehreren Reaktionszonen verarbeitet wurde, um verschiedene überlagerte Beschichtungsschichten auf der Oberfläche 8 des Substrats 6 auszubilden.
  • 12 zeigt eine noch andere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung. In dieser Ausführungsform weist das Vorläufermaterialzufuhrsystem 10 eine sich von der ersten Vorläufermaterialquelle 11 zu der gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 erstreckende erste Vorläufermaterialunterleitung 13, die dafür eingerichtet ist, das erste Vorläufermaterial A zur gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 zu leiten, und eine sich von der zweiten Vorläufermaterialquelle 12 zu der gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 erstreckende zweite Vorläufermaterialunterleitung 15 auf, die dafür eingerichtet ist, das zweite Vorläufermaterial B zu der gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 zu leiten. Die Vorläufermaterialunterleitungen 13, 15 können weiter verzweigt sein in zwei oder mehr Zweig-Unterleitungen 27, 29, die sich zu zwei oder mehr gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen 22 erstrecken, wie in 12 dargestellt ist. In dieser Ausführungsform werden das erste und das zweite Vorläufermaterial A, B über getrennte Unterleitungen 13, 27, 15, 29 von den Vorläufermaterialquellen 11, 12 zur gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 geleitet, so dass sie der Oberfläche 8 des Substrats 6 über die selbe gemeinsame Vorläufermaterialdüse 22 zugeführt werden können.
  • 12 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Vorrichtung ferner einen Plasmagenerator oder eine Plasmaelektrode 70 aufweist, der/die in Verbindung mit der ersten oder zweiten Vorläufermaterialquelle 11, 12 bereitgestellt ist. In 8 ist der Plasmagenerator an der gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 angeordnet, alternativ kann er aber auch an einer oder mehreren der Vorläufermaterialleitungen 13, 15, 27, 29 angeordnet sein. Das Steuersystem 30 kann den Betrieb des Plasmagenerators 70 steuern, so dass er nur dann eingeschaltet wird, wenn eines der Vorläufermaterialien A oder B der Oberfläche 8 des Substrats 6 zugeführt wird. Die Vorrichtung und der Düsenkopf 2 der vorliegenden Erfindung sind für die Verwendung eines Plasmas als Vorläufermaterial ideal, weil Plasmaradikale nur für eine relativ kurze Zeit im aktiven Plasmazustand verbleiben und in der vorliegenden Erfindung der selbe Vorläufermaterialstrom nur entlang eines Teils der Oberfläche 8 des Substrats 6 transportiert wird. D. h., dass der Vorläufermaterialstrom in jeder der Reaktionszonen X, Y, Z sowohl bezüglich der Zeit als auch der Strecke kurz ist, und das Plasma kann entlang der gesamten Reaktionszone X, Y, Z in einem aktiven Plasmazustand verbleiben. Offensichtlich ist das Bereitstellen eines aktiven Plasmas in einem herkömmlichen Chargenprozess, in dem die Vorläufermaterialien gezwungen sind, durch die gesamte Reaktionskammer zu strömen, komplizierter. Plasmagas kann als Spülgas verwendet werden, wenn kein Plasmagenerator verwendet wird. Plasmagas ist typischerweise Sauerstoff enthaltendes Gas, wie beispielsweise CO oder CO2 oder ein Gemisch davon. Der Plasmagenerator 70 weist eine Plasmaelektrode und eine elektronische Einheit in der Regel außerhalb der Vorrichtung auf. In diesem Fall bildet das Plasmagas ein Vorläufermaterial, wenn Plasma durch den Plasmagenerator 70 erzeugt wird. Daher kann eines der Vorläufermaterialien abgesetzt als Plasma erzeugt und als Plasma über eine Vorläufermaterialdüse 22 zugeführt werden. Alternativ kann eines der Vorläufermaterialien durch ein direkt über dem Substrat oder an der Vorläufermaterialdüse in der Nähe der Oberfläche des Substrats gezündetes Plasma erzeugt werden.
  • 13 zeigt die Vorrichtung in einem geschlossenen Betriebszustand, in dem der Düsenkopf 2 über oder auf der Oberfläche 8 des Substrats 6 angeordnet ist. Die Vorrichtung weist eine Reaktionskammer mit einem Boden und einem Deckel zum Definieren eines Reaktionsraums 60 auf, in dem die Oberfläche 8 des Substrats 6 Oberflächenreaktionen mindestens des ersten und des zweiten Vorläufermaterials A, B unterzogen wird. Wie in 13 dargestellt ist, bilden der Düsenkopf 2 und die Oberfläche 8 des Substrats 6 oder des Substratträgers 4 im geschlossenen Zustand die Reaktionskammer mit einem Reaktionsraum 60. Entsprechend kann der Düsenkopf 2 den Deckel der Reaktionskammer bilden, so dass die Austrittsseite 3 der Oberfläche 8 des Substrats 6 zugewandt ist, oder der Düsenkopf 2 kann den Boden der Reaktionskammer bilden, so dass die Austrittsseite 3 der Oberfläche 8 des Substrats 6 zugewandt ist. Der Substratträger 4 kann dafür eingerichtet sein, das Substrat 6 in der Reaktionskammer derart zu halten, dass der Substratträger 4 den Boden der Reaktionskammer bildet. Alternativ kann der Substratträger 4 derart eingerichtet sein, dass er das Substrat 6 in der Reaktionskammer derart hält, dass der Substratträger 4 den Deckel der Reaktionskammer bildet. Der Düsenkopf 2 und seine Austrittsseite 3 können am Rand oder in seiner Nähe mit Dichtungen 25 versehen sein, um den Reaktionsraum 60 abzudichten, wenn der Düsenkopf 2 auf der Oberfläche des Substrats 6 angeordnet ist. Die Dichtungen können auch die Höhe des Reaktionsraums 60 definieren. In 9 ist der Düsenkopf 2 im geschlossenem Zustand der Oberfläche 8 des Substrates 6 zugewandt, alternativ kann der Düsenkopf aber auch dem Substratträger 4 oder dem Boden oder dem Deckel der Reaktionskammer zugewandt angeordnet sein. Dadurch wird eine kompakte Struktur bereitgestellt und wird ein Aufwachsen von Material in den Randbereichen des Substrats verhindert, in denen beispielsweise elektrische Kontakten vorgesehen sein können.
  • 13 zeigt außerdem schematisch eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die Vorrichtung eine Betätigungseinheit 50, 52 zum Anordnen des Substrats 6 oder der Oberfläche 8 des Substrats über/unter oder auf den Düsenkopf 2 oder die Austrittsseite 3 des Düsenkopfes 2 aufweist. Die Betätigungseinheit kann eine Bewegungseinrichtung 52 zum Bewegen des Düsenkopfes 2 und/oder des Substrats 6 und/oder des Substratträgers 4 relativ zueinander zum Anordnen des Düsenkopfes über oder auf der Oberfläche 8 des Substrats 6 aufweisen. Die Bewegungseinrichtung 52 kann beliebige herkömmliche Einrichtungen, wie beispielsweise Hydraulikelemente, zum Bewegen des Düsenkopfes 2 und/oder des Substrats 6 und/oder des Substratträgers 4 relativ zueinander aufweisen. Die Betätigungseinheit kann ferner eine Antriebseinrichtung 50 zum Betätigen der Bewegungseinrichtung 52 aufweisen. Die Antriebseinrichtung 50 kann Motoren, Ventile oder elektrische Verbindungen oder dergleichen aufweisen. Die Betätigungseinheit kann dafür eingerichtet sein, den Düsenkopf 2 oder den Deckel und den Boden der Reaktionskammer relativ zueinander zu bewegen, um die Reaktionskammer zu öffnen und zu schließen. Die Betätigungseinheit kann außerdem dafür eingerichtet sein, den Substratträger 4 oder das Substrat 6 und den Düsenkopf 2 relativ zueinander zu bewegen, um die Reaktionskammer zu öffnen und zu schließen.
  • 14 zeigt die Vorrichtung und die Reaktionskammer in einem geöffneten Zustand, in dem der Düsenkopf 2 in einem Abstand von dem Substratträger 4 und der Oberfläche 8 des Substrats 6 angeordnet ist, so dass das Substrat 6 in die Vorrichtung eingebracht oder davon entnommen werden kann. In der Ausführungsform der 13, 14 und 15 ist die Betätigungseinheit dafür eingerichtet, das Substrat 6 vertikal anzuheben und abzusenken, wie durch den Pfeil H dargestellt ist. Es wird darauf hingewiesen, dass die Betätigungseinheit auch dafür eingerichtet sein kann, den Düsenkopf 2 oder das Substrat 6, den Substratträger 4, den Deckel oder den Boden der Reaktionskammer in der horizontalen Richtung oder in einer Richtung zwischen der vertikalen und der horizontalen Richtung zu bewegen.
  • 15 zeigt ferner eine Ausführungsform, in der eine Maske 40 zwischen der Austrittsseite 3 des Düsenkopfes 2 und der Oberfläche 8 des Substrats 6 verwendet wird. In dieser Ausführungsform ist der Düsenkopf 2 der Maske 40 zugewandt angeordnet und der Reaktionsraum 60 wird zwischen der Austrittsseite 3 und der Maske 40 und der Oberfläche 8 des Substrats 6 in den Bereichen der Öffnung 42 der Maske 40 gebildet.
  • Durch die vorliegende Erfindung wird ein Verfahren zum Beschichten eines Substrats 6 bereitgestellt. Das Verfahren weist das Anordnen eines Düsenkopfes 2 über oder auf der Oberfläche 8 des Substrats 6 auf. Der Düsenkopf weist mindestens eine Vorläufermaterialdüse 22, 21, 24 zum Zuführen eines ersten und eines zweiten Vorläufermaterials A, B zur Oberfläche 8 des Substrats 6 und mindestens zwei Ableitungskanäle 24, 26 zum Ableiten der Vorläufermaterialien A, B von der Oberfläche 8 des Substrats 6 auf. Das Verfahren weist außerdem einen Schritt auf, in dem die Oberfläche 8 des Substrats 6 aufeinanderfolgenden Oberflächenreaktionen mindestens eines ersten Vorläufermaterials A und eines zweiten Vorläufermaterials B unterzogen wird. Das Verfahren weist ferner das alternierende Zuführen des ersten und des zweiten Vorläufermaterials A, B von der mindestens einen Vorläufermaterialdüse 22, 21, 23 zur Oberfläche 8 des Substrats 6 über die Austrittsseite 3 auf, die in der folgenden Reihenfolge aufweist: einen Ableitungskanal 24, mindestens eine Vorläufermaterialdüse 22, 21, 23, die dafür eingerichtet sind, das erste Vorläufermaterial A und das zweite Vorläufermaterial B zuzuführen, und einen Ableitungskanal 24. In einer Ausführungsform weist das Verfahren das alternierende aufeinanderfolgende Zuführen des ersten Vorläufermaterials A von einer ersten Vorläufermaterialdüse 21 über die Austrittsseite 3 zur Oberfläche 8 des Substrats 6 und des zweiten Vorläufermaterials B von einer zweiten Vorläufermaterialdüse 23 über die Austrittsseite 3 zur Oberfläche 8 des Substrats 6 auf, um Beschichtungsschichten auf der Oberfläche 8 des Substrats 6 aufwachsen zu lassen. In einer alternativen Ausführungsform weist das Verfahren das alternierende aufeinanderfolgende Zuführen des ersten Vorläufermaterials A und des zweiten Vorläufermaterials B von einer gemeinsamen Vorläufermaterialdüse 22 über die Austrittsseite 3 zur Oberfläche 8 des Substrats 6 auf, um Beschichtungsschichten auf der Oberfläche 8 des Substrats 6 aufwachsen zu lassen.
  • In dem Verfahren wird die Oberfläche 8 des Substrats 6 aufeinanderfolgenden Oberflächenreaktionen mindestens des ersten Vorläufermaterials A und des zweiten Vorläufermaterials B unterzogen, indem sowohl das erste als auch das zweite Vorläufermaterial A, B der Oberfläche 8 des Substrats 6 von den Vorläufermaterialdüsen 22, 21, 23 alternierend aufeinanderfolgend zugeführt wird, um Beschichtungsschichten auf der Oberfläche 8 des Substrats 6 aufwachsen zu lassen. Der Düsenkopf 2 und die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung können zum Ausführen des Verfahrens verwendet werden. In dem Verfahren werden die Vorläufermaterialien A, B alternierend aufeinanderfolgend der Oberfläche 8 des Substrats 6 zugeführt, um Reaktionszonen X, Y, Z zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Ableitungskanälen 24 zu bilden, wobei die Oberfläche 8 des Substrats 6 in den Reaktionszonen X, Y, Z Oberflächenreaktionen der Vorläufermaterialien A, B unterzogen wird.
  • Für Fachleute ist offensichtlich, dass mit einer Weiterentwicklung der Technologie das erfindungsgemäße Konzept auf verschiedenartige Weisen implementierbar ist. Die Erfindung und ihre Ausführungsformen sind nicht auf die vorstehend beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern können innerhalb des durch die Ansprüche definierten Schutzbereichs variiert werden.

Claims (29)

  1. Düsenkopf (2), der dazu geeignet ist, eine Oberfläche (8) eines Substrats (6) aufeinanderfolgenden Oberflächenreaktionen mindestens eines ersten Vorläufermaterials (A) und eines zweiten Vorläufermaterial (B) zu unterziehen, wobei der Düsenkopf (2) eine Austrittsseite (3) aufweist, mit: – einer oder mehreren Vorläufermaterialdüsen (22; 21, 23), die dafür eingerichtet ist/sind, das erste Vorläufermaterial (A) und das zweite Vorläufermaterial (B) der Oberfläche (8) des Substrats (6) zuzuführen; und – mindestens zwei Ableitungskanälen (24) zum Ableiten der Vorläufermaterialien (A, B) von der Oberfläche (8) des Substrats (6), wobei die Austrittsseite (3) in der folgenden Reihenfolge aufweist: einen Ableitungskanal (24), mindestens eine Vorläufermaterialdüse (22; 21, 23), die dafür eingerichtet ist/sind, das erste Vorläufermaterial (A) und das zweite Vorläufermaterial (B) zuzuführen, und einen Ableitungskanal (24), dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsseite (3) des Düsenkopfes (2) in der folgenden Reihenfolge benachbart zueinander aufeinanderfolgend aufweist: einen Ableitungskanal (24), mindestens eine Vorläufermaterialdüse (22; 21, 23), die dafür eingerichtet ist/sind, das erste und das zweite Vorläufermaterial (A, B) zuzuführen, und einen Ableitungskanal (24), ein- oder mehrfach wiederholt, um zwei oder mehr Reaktionszonen (X, Y, Z) zu bilden.
  2. Düsenkopf (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsseite (3) in der folgenden Reihenfolge aufweist: – einen Ableitungskanal (24), eine erste Vorläufermaterialdüse (21), die dafür eingerichtet ist, das erste Vorläufermaterial (A) zuzuführen, eine zweite Vorläufermaterialdüse (23), die dafür eingerichtet ist, das zweite Vorläufermaterial (B) zuzuführen, und einen Ableitungskanal (24); oder – einen Ableitungskanal (24), eine erste Vorläufermaterialdüse (21), die dafür eingerichtet ist, das erste Vorläufermaterial (A) zuzuführen, eine zweite Vorläufermaterialdüse (23), die dafür eingerichtet ist, das zweite Vorläufermaterial (B) zuzuführen, eine erste Vorläufermaterialdüse (21), die dafür eingerichtet ist, das erste Vorläufermaterial (A) zuzuführen, und einen Ableitungskanal (24); oder – einen Ableitungskanal (24), eine gemeinsame Vorläufermaterialdüse (22), die dafür eingerichtet ist, sowohl das erste als auch das zweite Vorläufermaterial (A, B) zuzuführen, und einen Ableitungskanal (24).
  3. Düsenkopf (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf (2) aufweist: – eine erste Vorläufermaterialleitung (27), die sich zu der ersten Vorläufermaterialdüse (21) erstreckt und dafür eingerichtet ist, das erste Vorläufermaterial (A) zu der ersten Vorläufermaterialdüse (23) zu leiten, und eine zweite Vorläufermaterialleitung (29), die sich zu der zweiten Vorläufermaterialdüse erstreckt (23) und dafür eingerichtet ist, das zweite Vorläufermaterial (B) zu der zweiten Vorläufermaterialdüse (23) zu leiten; oder – eine Vorläufermaterialleitung (28), die sich zu der gemeinsamen Vorläufermaterialdüse (22) erstreckt und dafür eingerichtet ist, sowohl das erste als auch das zweite Vorläufermaterial (A, B) zu der Vorläufermaterialdüse (22) zu leiten; oder – eine erste Vorläufermaterialleitung (27), die sich zu der gemeinsamen Vorläufermaterialdüse (22) erstreckt und dafür eingerichtet ist, das erste Vorläufermaterial (A) zu der gemeinsamen Vorläufermaterialdüse (22) zu leiten, und eine zweite Vorläufermaterialleitung (29), die sich zu der gemeinsamen Vorläufermaterialdüse (22) erstreckt und dafür eingerichtet ist, das zweite Vorläufermaterial (B) zu der gemeinsamen Vorläufermaterialdüse (22) zu leiten.
  4. Düsenkopf (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass: – die Vorläufermaterialdüse (22; 21, 23) ein zur Austrittsseite (3) des Düsenkopfes (2) offener länglicher Kanal ist; oder – die Vorläufermaterialdüse (22; 21, 23) ein zur Austrittsseite (3) des Düsenkopfes (2) offener länglicher Kanal ist und der Ableitungskanal (24) ein zur Austrittsseite (3) des Düsenkopfes (2) offener länglicher Kanal ist; oder – die Vorläufermaterialdüse (22; 21, 23) ein zur Austrittsseite (3) des Düsenkopfes (2) offener länglicher Kanal ist und der Ableitungskanal (24) ein zur Austrittsseite (3) des Düsenkopfes (2) offener länglicher Kanal ist, wobei die Vorläufermaterialdüse (22; 21, 23) und der Ableitungskanal (24) sich im Wesentlichen parallel in der Austrittsseite (3) des Düsenkopfes (2) erstrecken, um eine Reaktionszone (X, Y, Z) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ableitungskanälen (24) bereitzustellen.
  5. Düsenkopf (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass: – die Vorläufermaterialdüse (22; 21, 23) eine zur Austrittsseite (3) des Düsenkopfes (2) offene mittige Düse ist; oder – die Vorläufermaterialdüse (22; 21, 23) eine zur Austrittsseite (3) des Düsenkopfes (2) offene mittige Düse ist und der Ableitungskanal (24) ein umlaufender Kanal ist, der zur Austrittsseite (3) offen ist und die mittige gemeinsame Vorläufermaterialdüse (22; 21, 23) umgibt; oder – mindestens einer der Ableitungskanäle (24) ein zur Austrittsseite (3) des Düsenkopfes (2) offener mittiger Kanal ist; oder – mindestens einer der Ableitungskanäle (24) ein zur Austrittsseite (3) des Düsenkopfes (2) offener mittiger Kanal ist und mindestens eine der gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen (22; 21, 23) ein umlaufender Kanal ist, der zur Austrittsseite (3) offen ist und den mittigen Ableitungskanal (24) umgibt.
  6. Düsenkopf (2) nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass: – die Vorläufermaterialdüse (22, 22', 22''; 21, 23) ein zur Austrittsseite (3) offener umlaufender Kanal ist, oder – die Vorläufermaterialdüse (22, 22', 22''; 21, 23) ein zur Austrittsseite (3) offener umlaufender Kanal ist und mindestens einer der Ableitungskanäle (24, 24', 24'') ein zur Austrittsseite (3) des Düsenkopfes (2) offener länglicher Kanal ist; oder – die Vorläufermaterialdüse (22, 22', 22''; 21, 23) ein zur Austrittsseite (3) offener umlaufender Kanal ist und der Ableitungskanal (24, 24', 24'') ein zur Austrittsseite (3) des Düsenkopfes (2) offener umlaufender Kanal ist, wobei die umlaufende Vorläufermaterialdüse (22, 22', 22''; 21, 23) derart eingerichtet ist, dass sie den umlaufenden Ableitungskanal umgibt (24, 24', 24''); oder – die Vorläufermaterialdüse (22, 22', 22''; 21, 23) ein zur Austrittsseite (3) offener umlaufender Kanal ist und mindestens einer der Ableitungskanäle (24, 24', 24'') ein zur Austrittsseite (3) des Düsenkopfes (2) offener umlaufender Kanal ist, wobei der umlaufende Ableitungskanal (24) derart eingerichtet ist, dass er die umlaufende Vorläufermaterialdüse (22, 22', 22''; 21, 23) umgibt.
  7. Düsenkopf (2) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass: – die Austrittsseite (3) eine oder mehrere umlaufende gemeinsame Vorläufermaterialdüsen (22, 22', 22'') und einen oder mehrere umlaufende Ableitungskanäle (24, 24', 24'') aufweist, wobei die umlaufenden gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen (22, 22', 22'') und die umlaufenden Ableitungskanäle (24, 24', 24'') an der Austrittsseite (3) alternierend und einander umschließend angeordnet sind, um eine Reaktionszone (X, Y, Z) zwischen den benachbarten gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen (22, 22', 22'') und dem Ableitungskanal (24, 24', 24'') oder zwischen aufeinanderfolgenden Ableitungskanälen (24, 24', 24'') zu bilden; oder – die Austrittsseite (3) eine oder mehrere umlaufende gemeinsame Vorläufermaterialdüsen (22, 22', 22'') und zwei oder mehr umlaufende Ableitungskanäle (24, 24', 24'') aufweist, wobei die umlaufenden gemeinsamen Vorläufermaterialdüsen (22, 22', 22'') und die umlaufenden Ableitungskanäle (24, 24', 24'') an der Austrittsseite (3) alternierend und einander umschließend derart angeordnet sind, dass jede gemeinsame Vorläufermaterialdüse (22, 22', 22'') zwischen zwei Ableitungskanälen (24, 24', 24'') angeordnet ist, um eine Reaktionszone (X, Y, Z) zwischen aufeinanderfolgenden Ableitungskanälen (24, 24', 24'') bereitzustellen; oder – die Austrittsseite (3) eine oder mehrere umlaufende erste und zweite Vorläufermaterialdüsen und einen oder mehrere umlaufende Ableitungskanäle (24, 24', 24'') aufweist, wobei die umlaufenden ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen und die umlaufenden Ableitungskanäle (24, 24', 24'') an der Austrittsseite (3) alternierend und sich einander umschließend angeordnet sind, um eine Reaktionszone (X, Y, Z) zwischen den benachbarten ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen und dem Ableitungskanal (24, 24', 24'') oder zwischen aufeinanderfolgenden Ableitungskanälen (24, 24', 24'') bereitzustellen; oder – die Austrittsseite (3) eine oder mehrere umlaufende erste und zweite Vorläufermaterialdüsen und zwei oder mehr umlaufende Ableitungskanäle (24, 24', 24'') aufweist, wobei die umlaufenden ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen und die umlaufenden Ableitungskanäle (24, 24', 24'') an der Austrittsseite (3) alternierend und einander umschließend derart angeordnet sind, dass jedes Paar von ersten und zweiten Vorläufermaterialdüsen sich zwischen zwei Ableitungskanälen (24, 24', 24'') befindet, um eine Reaktionszone (X, Y, Z) zwischen aufeinanderfolgenden Ableitungskanälen (24, 24', 24'') bereitzustellen.
  8. Düsenkopf (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorläufermaterialdüse (22; 21, 23) oder die Vorläufermaterialleitung (28, 27, 29) einen Plasmagenerator oder eine Plasmaelektrode (70) aufweist.
  9. Vorrichtung, die dazu geeignet ist, eine Oberfläche (8) eines Substrats (6) aufeinanderfolgenden Oberflächenreaktionen mindestens eines ersten Vorläufermaterials (A) und eines zweiten Vorläufermaterials (B) zu unterziehen, wobei die Vorrichtung aufweist: – einen Düsenkopf (2) zum Zuführen von Vorläufermaterialien (A, B) zur Oberfläche (8) des Substrats (6), wobei der Düsenkopf (2) eine Austrittsseite (3) mit einer oder mehreren Vorläufermaterialdüsen (22; 21, 23) aufweist, die dafür eingerichtet ist/sind, das erste Vorläufermaterial (A) und das zweite Vorläufermaterial (B) der Oberfläche (8) des Substrats (6) zuzuführen, und mindestens einen Ableitungskanal (24) zum Ableiten der Vorläufermaterialien (A, B) von der Oberfläche (8) des Substrats (6); und – ein Vorläufermaterialzufuhrsystem (10) mit einer ersten Vorläufermaterialquelle (11) für das erste Vorläufermaterial (A), einer zweiten Vorläufermaterialquelle (12) für das zweite Vorläufermaterial (B) und Vorläufermaterialleitungen (13, 15, 17, 28, 27, 29) zum Leiten der Vorläufermaterialien (A, B) von der ersten und der zweiten Vorläufermaterialquelle (11, 12) zu der mindestens einen Vorläufermaterialdüse (22; 21, 23) des Düsenkopfes (2), wobei die Austrittsseite (3) des Düsenkopfes (2) in der folgenden Reihenfolge aufweist: einen Ableitungskanal (24), mindestens eine Vorläufermaterialdüse (22; 21, 23) und einen Ableitungskanal (24), wobei die Vorläufermaterialleitungen (13, 15, 17, 28, 27, 29) des Vorläufermaterialzufuhrsystems (10) dafür eingerichtet sind, das erste Vorläufermaterial (A) von der ersten Vorläufermaterialquelle (11) und das zweite Vorläufermaterial (B) von der zweiten Vorläufermaterialquelle (12) zu der mindestens einen am Düsenkopf (2) vorgesehenen Vorläufermaterialdüse (22; 21, 23) zu leiten, um das erste und das zweite Vorläufermaterial (A, B) der Oberfläche (8) des Substrats (6) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ableitungskanälen (24) an der Austrittsseite (3) zuzuführen, um eine oder mehrere Reaktionszonen (X, Y, Z) zu bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsseite (3) des Düsenkopfes (2) in der folgenden Reihenfolge benachbart zueinander aufeinanderfolgend aufweist: einen Ableitungskanal (24), mindestens eine Vorläufermaterialdüse (22; 21, 23), die dafür eingerichtet ist/sind, das erste und das zweite Vorläufermaterial (A, B) zuzuführen, und einen Ableitungskanal (24), ein- oder mehrfach wiederholt, um zwei oder mehr Reaktionszonen (X, Y, Z) zu bilden.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsseite (3) des Düsenkopfes (2) in der folgenden Reihenfolge aufweist: – einen Ableitungskanal (24), eine erste Vorläufermaterialdüse (21), die dafür eingerichtet ist, das erste Vorläufermaterial (A) zuzuführen, eine zweite Vorläufermaterialdüse (23), die dafür eingerichtet ist, das zweite Vorläufermaterial (B) zuzuführen, und einen Ableitungskanal (24); oder – einen Ableitungskanal (24), eine erste Vorläufermaterialdüse (21), die dafür eingerichtet ist, das erste Vorläufermaterial (A) zuzuführen, eine zweite Vorläufermaterialdüse (23), die dafür eingerichtet ist, das zweite Vorläufermaterial (B) zuzuführen, eine erste Vorläufermaterialdüse (21), die dafür eingerichtet ist, das erste Vorläufermaterial (A) zuzuführen, und einen Ableitungskanal (24); oder – einen Ableitungskanal (24), eine gemeinsame Vorläufermaterialdüse (22), die dafür eingerichtet ist, sowohl das erste als auch das zweite Vorläufermaterial (A, B) zuzuführen, und einen Ableitungskanal (24).
  11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass – die Vorläufermaterialleitungen (13, 15, 17, 28, 27, 29) des Vorläufermaterialzufuhrsystems (10) dafür eingerichtet sind, das erste Vorläufermaterial (A) von der ersten Vorläufermaterialquelle (11) und das zweite Vorläufermaterial (B) von der zweite Vorläufermaterialquelle (12) zu der mindestens einen am Düsenkopf (2) vorgesehenen gemeinsamen Vorläufermaterialdüse (22) zu leiten, um das erste und das zweite Vorläufermaterial (A, B) der Oberfläche (8) des Substrats (6) über die selbe gemeinsame Vorläufermaterialdüse (22) zuzuführen; oder – die Vorläufermaterialleitungen (27, 29) des Vorläufermaterialzufuhrsystems (10) dafür eingerichtet sind, das erste Vorläufermaterial (A) von der ersten Vorläufermaterialquelle (11) zur ersten Vorläufermaterialdüse (21) und das zweite Vorläufermaterial (B) von der zweiten Vorläufermaterialquelle (12) zur zweiten Vorläufermaterialdüse (23) zu leiten, um das erste und das zweite Vorläufermaterial (A, B) der Oberfläche (8) des Substrats (6) zwischen aufeinanderfolgenden Ableitungskanälen (24) zuzuführen.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorläufermaterialzufuhrsystem (10) aufweist: – eine Vorläufermaterialzufuhrleitung (17, 28), die sich zu der mindestens einen gemeinsamen Vorläufermaterialdüse (22) erstreckt; – eine zwischen der ersten Vorläufermaterialquelle (11) und der Vorläufermaterialzufuhrleitung (17, 28) bereitgestellte erste Unterleitung (13); und – eine zwischen der zweiten Vorläufermaterialquelle (12) und der Vorläufermaterialzufuhrleitung (17, 28) bereitgestellte zweite Unterleitung (15).
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf (2) zwei oder mehr gemeinsame Vorläufermaterialdüsen (22) aufweist und die Vorläufermaterialzufuhrleitung (17, 28) sich in zwei oder mehr Zweig-Zufuhrleitungen (28) zum Leiten sowohl des ersten als auch des zweiten Vorläufermaterials (A, B) zu jeder gemeinsamen Vorläufermaterialdüse (22) verzweigt.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorläufermaterialzufuhrsystem (10) aufweist: – eine zwischen der ersten Vorläufermaterialquelle (11) und der mindestens einen gemeinsamen Vorläufermaterialdüse (22) bereitgestellte erste Unterleitung (13) und eine zwischen der zweiten Vorläufermaterialquelle (12) und der mindestens einen gemeinsamen Vorläufermaterialdüse (22) bereitgestellte zweite Unterleitung (15); oder – eine zwischen der ersten Vorläufermaterialquelle (11) und der mindestens einen ersten Vorläufermaterialdüse (21) bereitgestellte erste Unterleitung (13) und eine zwischen der zweiten Vorläufermaterialquelle (12) und der mindestens einen zweiten Vorläufermaterialdüse (23) bereitgestellte zweite Unterleitung (15).
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass: – der Düsenkopf (2) zwei oder mehr gemeinsame Vorläufermaterialdüsen (22) aufweist, wobei die erste Unterleitung (13) sich in zwei oder mehr erste Zweig-Unterleitungen (27) zum Leiten des ersten Vorläufermaterials (A) zu jeder gemeinsamen Vorläufermaterialdüse (22) verzweigt und die zweite Unterleitung (15) sich in zwei oder mehr zweite Zweig-Unterleitungen (29) zum Leiten des zweiten Vorläufermaterials (B) zu jeder gemeinsamen Vorläufermaterialdüse (22) verzweigt; oder – der Düsenkopf (2) zwei oder mehr erste Vorläufermaterialdüsen (21) aufweist, wobei die erste Unterleitung (13) sich in zwei oder mehrere erste Zweig-Unterleitungen (27) zum Leiten des ersten Vorläufermaterials (A) zu jeder ersten Vorläufermaterialdüse (21) verzweigt, und zwei oder mehr zweite Vorläufermaterialdüsen (23), wobei die zweite Unterleitung (15) sich in zwei oder mehr zweite Zweig-Unterleitungen (29) zum Leiten des zweiten Vorläufermaterials (B) zu jeder zweiten Vorläufermaterialdüse (23) verzweigt.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf (2) als ein Düsenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9 ausgebildet ist.
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Reaktionskammer mit einer Boden- und einer Deckenfläche zum Definieren eines Reaktionsraums (60) aufweist, in dem die Oberfläche (8) des Substrats (6) Oberflächenreaktionen mindestens des ersten und des zweiten Vorläufermaterials (A, B) unterzogen wird.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass: – der Düsenkopf (2) die Deckenfläche der Reaktionskammer bildet, so dass die Austrittsseite (3) zur Oberfläche (8) des Substrats (6) hin angeordnet ist; oder – der Düsenkopf (2) die Bodenfläche der Reaktionskammer bildet, so dass die Austrittsseite (3) zur Oberfläche (8) des Substrats (6) hin angeordnet ist.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass: – die Vorrichtung einen Substratträger (4) zum Halten des Substrats (6) in der Reaktionskammer aufweist; oder – die Vorrichtung einen Substratträger (4) zum Halten des Substrats (6) in der Reaktionskammer aufweist, wobei der Substratträger (4) die Bodenfläche der Reaktionskammer bildet; oder – die Vorrichtung einen Substratträger (4) zum Halten des Substrats (6) in der Reaktionskammer aufweist, wobei der Substratträger (4) den Deckel der Reaktionskammer bildet.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner eine Betätigungseinheit (50, 52) zum Anordnen des Düsenkopfes (2) über der Oberfläche (8) des Substrats (6) aufweist.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinheit (50, 52) dafür eingerichtet ist: – den Düsenkopf (2) zu bewegen; oder – die Decken- und die Bodenfläche der Reaktionskammer relativ zueinander zu bewegen, um die Reaktionskammer zu öffnen und zu schließen; oder – den Substratträger (4) zu bewegen.
  22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner ein Steuersystem (30, 32) aufweist, das dafür eingerichtet ist, die Zufuhr mindestens des ersten und des zweiten Vorläufermaterials (A, B) zu der gemeinsamen Vorläufermaterialdüse (22) oder zur ersten und zur zweiten Vorläufermaterialdüse (21, 23) alternierend aufeinanderfolgend zu steuern.
  23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner eine Maske (40) mit Öffnungen (42) aufweist, wobei die Maske (40) an der Austrittsseite (3) angeordnet ist, um die Bereiche der Oberfläche (8) des Substrats (6) unter den Öffnungen (42) den Oberflächenreaktionen mindestens des ersten und des zweiten Vorläufermaterials (A, B) zu unterziehen.
  24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ferner einen Plasmagenerator oder eine Plasmaelektrode (70) aufweist, der/die in Verbindung mit der ersten oder zweiten Vorläufermaterialquelle (11, 12) oder mit der einen oder den mehreren Vorläufermaterialleitungen (13, 15, 17, 28, 27, 29) oder mit der gemeinsamen Vorläufermaterialdüse (22) bereitgestellt ist.
  25. Verfahren zum Beschichten eines Substrats (6), wobei das Verfahren die Schritte aufweist: – Anordnen eines Düsenkopfes (2) über der Oberfläche (8) des Substrats (6), wobei der Düsenkopf (2) eine Austrittsseite (3) mit mindestens einer Vorläufermaterialdüse (22; 21, 23) zum Zuführen eines ersten und eines zweiten Vorläufermaterials (A, B) zur Oberfläche (8) des Substrats (6) und mindestens einem Ableitungskanal (24, 26) zum Ableiten des Vorläufermaterials (A, B) von der Oberfläche (8) des Substrats (6) aufweist; – Unterziehen der Oberfläche (8) des Substrats (6) aufeinanderfolgenden Oberflächenreaktionen mindestens eines ersten Vorläufermaterials (A) und eines zweiten Vorläufermaterials (B); und – alternierendes Zuführen des ersten und des zweiten Vorläufermaterials (A, B) von der mindestens einen Vorläufermaterialdüse (22; 21, 23) zur Oberfläche (8) des Substrats (6) über die Austrittsseite (3), die in der folgenden Reihenfolge aufweist: einen Ableitungskanal (24), mindestens eine Vorläufermaterialdüse (22; 21, 23), die dafür eingerichtet ist/sind, das erste Vorläufermaterial (A) und das zweite Vorläufermaterial (B) zuzuführen, und einen Ableitungskanal (24); dadurch gekennzeichnet, dass das Zuführen des ersten und des zweiten Vorläufermaterials (A, B) aufweist: – alternierendes Zuführen des ersten und des zweiten Vorläufermaterials (A, B) von den Vorläufermaterialdüsen (22; 21, 23) zur Oberfläche (8) des Substrats (6) über die Austrittsseite (3), die in der folgenden Reihenfolge aufweist: einen Ableitungskanal (24), mindestens eine Vorläufermaterialdüse (22; 21, 23), die dafür eingerichtet ist/sind, das erste Vorläufermaterial (A) und das zweite Vorläufermaterial (B) zuzuführen, und einen Ableitungskanal (24).
  26. Verfahren nach Anspruch 25, gekennzeichnet durch: – alternierendes aufeinanderfolgendes Zuführen des ersten Vorläufermaterials (A) von einer ersten Vorläufermaterialdüse (21) über die Austrittsseite (3) zur Oberfläche (8) des Substrats (6) und des zweiten Vorläufermaterials (B) von einer zweiten Vorläufermaterialdüse (23) über die Austrittsseite (3) zur Oberfläche (8) des Substrats (6) zum Aufwachsen lassen von Beschichtungsschichten auf der Oberfläche (8) des Substrats (6); oder – alternierendes aufeinanderfolgendes Zuführen des ersten Vorläufermaterials (A) und des zweiten Vorläufermaterials (B) von einer gemeinsamen Vorläufermaterialdüse (22) über die Austrittsseite (3) zur Oberfläche (8) des Substrats (6) zum Aufwachsen lassen von Beschichtungsschichten auf der Oberfläche (8) des Substrats (6).
  27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, gekennzeichnet durch Anordnen einer Maske (40) mit Öffnungen zwischen der Oberfläche (8) des Substrats (6) und der Austrittsseite (3) des Düsenkopfes (2), um die Bereiche der Oberfläche (8) des Substrats (6) unter den Öffnungen (42) den Oberflächenreaktionen mindestens des ersten und des zweiten Vorläufermaterials (A, B) zu unterziehen.
  28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 27, gekennzeichnet durch Anordnen des Düsenkopfes (2) auf der Oberfläche (8) des Substrats (6) durch Bewegen des Düsenkopfes (2) und des Substrats (6) relativ zueinander.
  29. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 28, gekennzeichnet durch: – Anordnen des Düsenkopfes (2) gegenüber der Oberfläche (8) des Substrats (6); oder – Anordnen des Düsenkopfes (2) gegenüber der Maske (40); oder – Halten des Substrats (6) auf einem Substratträger (4) und Anordnen des Düsenkopfes (2) gegenüber dem Substratträger (4).
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