EA024073B1 - Способ и устройство для нанесения покрытий - Google Patents

Способ и устройство для нанесения покрытий Download PDF

Info

Publication number
EA024073B1
EA024073B1 EA201190201A EA201190201A EA024073B1 EA 024073 B1 EA024073 B1 EA 024073B1 EA 201190201 A EA201190201 A EA 201190201A EA 201190201 A EA201190201 A EA 201190201A EA 024073 B1 EA024073 B1 EA 024073B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
reaction chamber
precursor
precursors
reaction
inert gas
Prior art date
Application number
EA201190201A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201190201A1 (ru
Inventor
Ярмо Маула
Original Assignee
Бенек Ой
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Бенек Ой filed Critical Бенек Ой
Publication of EA201190201A1 publication Critical patent/EA201190201A1/ru
Publication of EA024073B1 publication Critical patent/EA024073B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C23C16/45548—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction
    • C23C16/45551—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction for relative movement of the substrate and the gas injectors or half-reaction reactor compartments
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2/00—Processes or devices for granulating materials, e.g. fertilisers in general; Rendering particulate materials free flowing in general, e.g. making them hydrophobic
    • B01J2/006—Coating of the granules without description of the process or the device by which the granules are obtained
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/403—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4417—Methods specially adapted for coating powder
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45519—Inert gas curtains
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
    • C23C16/45548—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T50/00—Aeronautics or air transport
    • Y02T50/60—Efficient propulsion technologies, e.g. for aircraft

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу и устройству для нанесения покрытий на один или более объектов (1) путем проведения попеременно повторяющихся поверхностных реакций объекта (1) с одним или более газообразными предшественниками. Устройство включает реакционную камеру (2, 40), средства формирования по меньшей мере одной отдельной области предшественника внутри реакционной камеры и средства приведения объекта (1) в поступательное, по существу без использования механической опоры и перевода во взвешенное состояние, движение внутри реакционной камеры, относительно реакционной камеры, для приведения поверхности объекта (1) в контакт с газообразным предшественником, при этом средства обеспечения поступательного движения включают средства перемещения объекта (1), по существу, по меньшей мере через одну отдельную область предшественника, находящуюся внутри реакционной камеры.

Description

(57) Изобретение относится к способу и устройству для нанесения покрытий на один или более объектов (1) путем проведения попеременно повторяющихся поверхностных реакций объекта (1) с одним или более газообразными предшественниками. Устройство включает реакционную камеру (2, 40), средства формирования по меньшей мере одной отдельной области предшественника внутри реакционной камеры и средства приведения объекта (1) в поступательное, по существу без использования механической опоры и перевода во взвешенное состояние, движение внутри реакционной камеры, относительно реакционной камеры, для приведения поверхности объекта (1) в контакт с газообразным предшественником, при этом средства обеспечения поступательного движения включают средства перемещения объекта (1), по существу, по меньшей мере через одну отдельную область предшественника, находящуюся внутри реакционной камеры.
Данное изобретение относится к технологии обработки. В частности, предлагаемое изобретение относится к способу и устройству для нанесения покрытий или обработки объектов.
Предпосылки создания изобретения
Осаждение атомных слоев (ОАС) представляет собой хорошо известный способ нанесения однородных и конформных (соответствующих форме субстрата) тонких пленок на подложки различных форм, даже на сложные 3Ό (трехмерные) структуры. При ОАС покрытие растет за счет попеременно повторяющихся, по существу самоограничивающихся поверхностных реакций между предшественником и поверхностью, на которую следует нанести покрытие. Таким образом, в процессах ОАС механизм роста обычно в меньшей степени, по сравнению с другими способами нанесения, чувствителен, например, к динамике потока внутри реакционной камеры, что может быть причиной неоднородности, особенно в способах нанесения покрытия, связанных с газофазными реакциями. В процессах ОАС в реакционную камеру вводят последовательным попеременным образом два или более различных реагентов (предшественников), и эти реагенты адсорбируются на поверхности, например, на подложке, внутри реакционной камеры. Последовательное, попеременное введение реагентов обычно называют импульсной подачей (реагентов).
Между каждым импульсом подачи реагентов обычно существует период продувки, во время которого поток инертного газа, часто называемого газом-носителем, продувает реакционную камеру, например, от остатков предшественника и побочных продуктов, полученных при адсорбционных реакциях предыдущего импульса подачи предшественника. В процессе ОАС пленку можно наращивать путем повторяющейся несколько раз последовательности импульсов, включающей вышеупомянутые импульсы подачи реагентов и периоды продувки. Количество повторений этой последовательности, называемой циклом ОАС, зависит от толщины целевой пленки или покрытия.
Проблемой, связанной с известными способами нанесения покрытий и устройствами для этой цели, является механическое экранирование объекта-подложки поддерживающей структурой. Тот факт, что объект, на который должно быть нанесено покрытие, обычно остается на поддерживающей рамке, или на другой поддерживающей структуре, например, на дне реакционной камеры, почти неизбежно приводит к неоднородностям нанесенного покрытия. Эта проблема обостряется, если покрытие наносят на небольшие объекты или порошки, включающие большое количество небольших объектов (т.е. небольших частиц), которые, помимо того, чтобы они находятся на поддерживающей структуре, могут находиться в контакте друг с другом или оставаться очень близко друг к другу. Это может приводить к экранированию объектов во многих местах их поверхности.
Способы нанесения покрытий, применяемые из-за их способности обеспечивать в высокой степени однородные и соответствующие форме подложки покрытия, такие как ОАС или другие способы, основанные на попеременно повторяющихся поверхностных реакциях, могут потерять некоторые из их ключевых преимуществ - соответствия форме подложки и однородности - из-за вышеупомянутой проблемы экранирования. Особенно это происходит, если необходимо нанести однородное и/или соответствующее форме подложки покрытие по всей поверхности объекта/подложки.
Для того чтобы смягчить эту проблему, были предложены несколько способов, при которых объекты остаются отделенными друг от друга в ходе процесса нанесения покрытия. Например, патенты США № 7132697 и 7396862 описывают образование псевдоожиженного слоя из частиц, на которые должно быть нанесено покрытие в ходе процесса ОАС. Частицы, на которые должны были нанести покрытие, переводили в псевдоожиженное состояние путем инжекции ожижающего газа через слой частиц, поднимая частицы вверх, механически приводя их во взвешенное состояние и диспергируя их в ожижающем газе. Публикация патентной заявки АО 2006/135377 раскрывает способ ОАС нанесения покрытий, в котором частицы переводят в псевдоожиженное состояние путем периодического перевода их во взвешенное состояние над поддерживающей поверхностью. На практике перевод во взвешенное состояние осуществляют с помощью источника ультразвука.
Недостатками обсужденных способов нанесения покрытий существующего уровня техники являются ограничения по размеру, массе, количеству или общему объему объектов, на которые может быть нанесено покрытие. Например, источник ультразвука не способен эффективно отделить большие по размеру или более тяжелые объекты друг от друга при переводе их в псевдоожиженное состояние. Это особенно справедливо для большого количества таких объектов. Кроме того, в случае устройства, предложенного в публикации патентной заявки АО 2006/135377, проблематично равномерно обработать большие количества или объемы объектов (частиц), на которые следует нанести покрытие. Применение для перевода в псевдоожиженное состояние газового потока высокого давления, как это предложено в патентах США № 7132697 и 7396862, не может заметно смягчить эти проблемы. Более того, применение потока газа для перевода объектов, на которые следует нанести покрытие, в псевдоожиженное состояние вносит дополнительные сложности в отношении соответствующего обеспечения потоков предшественников внутри реакционной камеры. Устройства существующего уровня техники дополнительно требуют сложных электрических и/или механических конструкций для реализации систем перевода в псевдоожиженное состояние на основе ультразвуковых систем или систем с высоким давлением газа.
- 1 024073
Цель изобретения
Целью данного изобретения является уменьшить вышеупомянутые технические проблемы существующего уровня техники путем обеспечения нового типа способа и устройства, пригодных для нанесения покрытий на большое количество объектов различных размеров и формы, экономически эффективно и с хорошей однородностью.
Краткое описание изобретения
Способ по данному изобретению отличается тем, что представлено в независимом п.1 формулы изобретения.
Устройство по данному изобретению отличается тем, что представлено в независимом п.11 формулы изобретения.
Способ нанесения покрытия на один или более объектов по данному изобретению включает введение первого предшественника в реакционную камеру; введение второго предшественника в реакционную камеру и проведение попеременно повторяющихся поверхностных реакций объекта с двумя или более газообразными предшественниками внутри реакционной камеры. Дополнительно, способ включает формирование по меньшей мере одной отдельной области предшественника внутри реакционной камеры, и обеспечение поступательного, по существу без использования механической опоры и перевода во взвешенное состояние, движения объекта внутри реакционной камеры, относительно реакционной камеры, для приведения поверхности объекта в контакт с газообразным предшественником и для перемещения объекта, по существу, по меньшей мере через одну отдельную область предшественника внутри реакционной камеры.
Устройство по данному изобретению для нанесения покрытия на один или более объектов путем проведения попеременно повторяющихся поверхностных реакций данного объекта с двумя или более газообразными предшественниками, включает реакционную камеру; по меньшей мере один ввод и по меньшей мере один вывод, соединенные с реакционной камерой, для введения газообразного материала в реакционную камеру и вывода газообразного материала из реакционной камеры, соответственно. Дополнительно устройство включает средства формирования по меньшей мере одной отдельной области предшественника внутри реакционной камеры и средства обеспечения поступательного, по существу без использования механической опоры и перевода во взвешенное состояние, движения объекта внутри реакционной камеры, относительно этой реакционной камеры, для приведения поверхности объекта в контакт с газообразным предшественником, при этом средства обеспечения поступательного движения включают средства перемещения объекта (1), по существу, по меньшей мере через одну отдельную область предшественника внутри реакционной камеры.
Согласно одному из воплощений данного изобретения реакционная камера включает по меньшей мере одну камеру.
Согласно одному из воплощений данного изобретения реакционная камера включает одну камеру, внутри которой сформирована по меньшей мере одна отдельная область предшественника. Согласно одному из воплощений данного изобретения реакционная камера включает две или более камеры, соединенные по одной оси. Соединение можно осуществить любым подходящим образом, например, с помощью по меньшей мере одного трубопровода. В случае, если реакционная камера включает две или более камеры, объект, по существу, перемещают через различные камеры.
Согласно одному из воплощений данного изобретения каждая камера включает по меньшей мере одну отдельную область предшественника. Согласно одному из воплощений данного изобретения одну камеру занимает только один предшественник. Согласно одному из воплощений данного изобретения инертный газ подают между камерами, разделяя в пространстве основные потоки различных предшественников. В этом контексте проведение попеременно повторяющихся поверхностных реакций с объектом следует понимать, как проведение поверхностных реакций объекта с двумя или более различными предшественниками, по одному предшественнику за раз. Этот тип проведения реакции применяют, например, в ОАС - процессах, или в процессах, подобных ОАС.
В данном контексте объект следует понимать как любую твердую структуру, включая небольшие, даже наноразмерные, частицы.
В данном контексте газообразный предшественник или пары предшественника следует понимать как любой парообразный или переведенный в летучее состояние материал, применяемый в качестве предшественника.
Преимуществом способа и устройства по данному изобретению является то, что их можно использовать для нанесения покрытий на большие объемы и/или большие количества объектов экономически эффективно и с хорошей однородностью. Способ и устройство по данному изобретению применимы, например, для нанесения покрытия на материал, содержащий мелкие частицы в больших количествах и объемах, такой как порошки, хотя данное изобретение не ограничено нанесением покрытия конкретно на такие объекты или количества. Действительно, другим преимуществом способа и устройства по данному изобретению является то, что с их помощью можно также обрабатывать и тяжелые объекты различных размеров и форм.
- 2 024073
По мере того как объект приводят в контакт с предшественником, заставляя этот объект двигаться, например, лететь или падать, по существу, без использования механической опоры и перевода во взвешенное состояние, в зону (т.е. отдельную область предшественника), занимаемую предшественником внутри реакционной камеры, высока вероятность того, что на поверхности объекта фактически не останется областей, экранированных от предшественника. Следовательно, поверхностные реакции могут протекать, по существу, в любом месте на поверхности объекта. Приведение объекта в поступательное, по существу без использования механической опоры и перевода во взвешенное состояние, движение внутри реакционной камеры, относительно реакционной камеры, позволяет осуществить контакт, по существу, всей поверхности объекта с газообразным предшественником. Это с высокой вероятностью позволяет получить для покрытия хорошую однородность и хорошее соответствие форме подложки. В случае нанесения покрытия на порошок или в процессах, когда большие объемы и/или количества частиц или других объектов покрывают в одной и той же реакционной камере, эти объекты могут также экранировать друг друга от предшественников, если для нанесения покрытия на объекты путем попеременно повторяющихся поверхностных реакций применяют технологии существующего уровня техники. Заставляя объекты или частицы двигаться внутри реакционной камеры таким образом, чтобы эти частицы не имели механической опоры, можно обеспечить отрыв частиц друг от друга, что увеличивает вероятность полного контакта поверхности частицы с предшественником. Это, естественно, может улучшить однородность покрытия и делает данное изобретение пригодным, например, для однородного нанесения покрытия на большие объемы и/или количества небольших частиц.
Согласно одному из воплощений данного изобретения объект в целом движется по меньшей мере через одну отдельную область предшественника. Согласно одному из воплощений данного изобретения объект движется, по существу, из одной части по меньшей мере одной отдельной области предшественника к противоположной части по меньшей мере одной отдельной области предшественника.
Еще одним преимуществом некоторых воплощений данного изобретения является то, что может отсутствовать необходимость использования импульсных (или дозирующих) клапанов, необходимых, например, для ОАС-реакторов существующего уровня техники, а вместо этого в реакторе, применяющем некоторые воплощения устройства по данному изобретению, можно использовать регуляторы (контроллеры) массового расхода, которые обеспечивают более точное дозирование, чем дозирующие клапаны. Дозирующие клапаны могут не быть необходимыми, поскольку различные предшественники не должны быть разделены в реакционной камере во времени. Может быть достаточно пространственного разделения различных предшественников в реакционном пространстве, если объект приходит в контакт с предшественником в результате поступательного движения этого объекта; т.е. различные предшественники могут одновременно присутствовать внутри реакционного пространства, если различные предшественники пространственно разделены внутри реакционного пространства.
Согласно одному из воплощений способа по данному изобретению обеспечение поступательного, по существу без использования механической опоры и перевода во взвешенное состояние, движения включает обеспечение движения посредством поворота реакционной камеры, так что сила тяжести заставляет объект падать, по существу, по меньшей мере через одну отдельную область предшественника, занимаемую предшественником внутри реакционной камеры.
Согласно одному из воплощений устройства по данному изобретению средства обеспечения поступательного, по существу без использования механической опоры и перевода во взвешенное состояние, движения включают средства вращения реакционной камеры, так что сила тяжести заставляет объект падать, по существу, по меньшей мере через одну отдельную область предшественника, занимаемую предшественником внутри реакционной камеры.
Согласно одному из воплощений способа по данному изобретению способ включает стадию переноса объекта из одной части реакционной камеры в другую часть реакционной камеры, при этом перенос осуществляют вне реакционной камеры.
Согласно одному из воплощений устройства по данному изобретению устройство включает средства переноса объекта из одной части реакционной камеры в другую часть реакционной камеры, при этом перенос осуществляют вне реакционной камеры.
Согласно другому воплощению способа по данному изобретению обеспечение поступательного, по существу без использования механической опоры и перевода во взвешенное состояние, движения объекта заставляет объект двигаться, по существу, через две или более отдельные области предшественника, занятые по меньшей мере двумя различными предшественниками внутри реакционной камеры, при этом только один предшественник занимает одну область.
Практическим способом обеспечения движения объекта без использования механической опоры внутри реакционной камеры является поворот реакционной камеры, что заставляет объект, таким образом, падать за счет силы тяжести с одного конца реакционной камеры, через реакционную камеру, к другому концу реакционной камеры. Предшественники можно вводить в реакционную камеру таким образом, что, когда объект падает через реакционную камеру, он может падать через одну или более областей, занимаемых предшественником, т.е. одну или более отдельных областей предшественников внутри реакционной камеры. Поскольку вероятность того, что поверхность падающего объекта будет полностью
- 3 024073 контактировать с окружающей средой, высока, газообразный предшественник может реагировать, по существу, со всей поверхностью объекта.
Согласно одному из воплощений данного изобретения осуществление попеременно повторяющихся поверхностных реакций объекта с двумя или более предшественниками включает осуществление попеременно повторяющихся самоограничивающихся поверхностных реакций объекта для нанесения на объект покрытия посредством осаждения атомных слоев.
Если, например, для нанесения на объект покрытия внутри реакционной камеры применяют процесс осаждения атомных слоев (ОАС), можно получить превосходную однородность и конформность покрытия. Поскольку при ОАС поверхностные реакции, ответственные за рост пленки на объекте, являются самоограничивающимися, время контакта объекта с предшественником не является критичным, и даже быстрого прохождения объекта через область, занимаемую предшественником внутри реакционной камеры, может быть достаточно для того, чтобы насытить поверхность объекта, при условии, что предшественник приходит в контакт с поверхностью.
Согласно одному из воплощений способа по данному изобретению способ включает стадию разделения основных потоков каждого из предшественников внутри находящегося в реакционной камере реакционного пространства во времени и/или в пространстве, чтобы предотвратить протекание существенных реакций между предшественниками в газовой фазе.
Согласно одному из воплощений способа по данному изобретению способ включает стадию подачи инертного газа таким образом, чтобы сохранять разделение в пространстве траекторий основных потоков различных предшественников.
Согласно одному из воплощений способа по данному изобретению способ включает стадию одновременной подачи по меньшей мере двух предшественников в газообразной форме через реакционную камеру, при этом траектория основного потока одного предшественника внутри реакционного пространства в реакционной камере отделена от траектории основного потока любого другого предшественника.
Согласно одному из воплощений способа по данному изобретению способ включает стадию подачи инертного газа в реакционное пространство через входное отверстие для инертного газа, расположенное между входным отверстием для первого предшественника и входным отверстием для второго предшественника, так что поток инертного газа внутри реакционного пространства разделен между первым выходным отверстием и вторым выходным отверстием, расположенными на некотором расстоянии друг от друга, чтобы сохранять траектории основного потока первого предшественника и второго предшественника разделенными внутри реакционного пространства.
Согласно одному из воплощений устройства по данному изобретению устройство включает входное отверстие для инертного газа, для введения инертного газа таким образом, чтобы сохранять траектории основных потоков различных предшественников разделенными в пространстве.
Согласно одному из примеров воплощения устройства по данному изобретению устройство включает реакционное пространство внутри реакционной камеры; первое выходное отверстие и второе выходное отверстие, расположенные на некотором расстоянии друг от друга; и входное отверстие для инертного газа, расположенное между входным отверстием для первого предшественника и входным отверстием для второго предшественника, так что поток инертного газа внутри реакционного пространства разделен между первым выходным отверстием и вторым выходным отверстием, чтобы сохранять траектории основных потоков первого предшественника и второго предшественника разделенными внутри реакционного пространства.
Устройство может, в одном из воплощений изобретения, быть сконструировано так, что два или более газообразных предшественника непрерывно вводят в реакционную камеру, в то же время обеспечивая невозможность этих предшественников в значительной степени взаимодействовать друг с другом в газовой фазе, в реакционной камере или перед ней. Этого можно достичь путем использования потока инертного газа внутри реакционной камеры, чтобы соответствующим образом направлять основной поток каждого предшественника по их индивидуальным траекториям. Выражение основной поток следует понимать как поток, который в основном является результатом перепада общего давления. Это означает, что диффузионное распределение молекул в газовой фазе не следует рассматривать, как часть основного потока.
Если две или более отдельные области различных предшественников сосуществуют внутри реакционной камеры, объект может падать через области в ходе одного прохода через реакционную камеру. При соответствующем выборе предшественников один проход может представлять собой один цикл ОАС в процессе ОАС. Это позволяет получить короткое время цикла ОАС, даже если покрывают большие объемы и/или количества небольших объектов (частиц). Заставляя небольшие объекты двигаться (например, падать) взад и вперед через зоны предшественников (т.е. области предшественников) внутри реакционной камеры, например, путем соответствующего вращения реакционной камеры, можно наращивать толщину покрытия.
Согласно одному из воплощений устройства по данному изобретению по меньшей мере один ввод и по меньшей мере один вывод расположены вблизи оси вращения реакционной камеры для обеспечения возможности использования, по существу, жесткого трубопровода.
- 4 024073
Согласно одному из воплощений устройства по данному изобретению трубопровод сделан из гибкого материала для обеспечения возможности вращения реакционной камеры, независимо от на расположения по меньшей мере одного ввода и по меньшей мере одного вывода.
Реакционную камеру можно соединить с остальной частью реактора, например, реактором ОАС, посредством трубопровода, который применяют для транспорта газов, например, предшественников, от их источников в реакционную камеру. Для того чтобы позволить вращение или другой тип движения реакционной камеры относительно остальной части реактора, включая трубопровод, соответствующие части трубопровода могут быть изготовлены из гибкого материала, или конструкция может быть сделана гибкой другим образом. Точки присоединения трубопровода также могут быть расположены на оси вращения реакционной камеры для того, чтобы свести к минимуму движение трубопровода, когда реакционная камера, например, вращается.
Согласно одному из воплощений данного изобретения устройство включает герметичное соединение между реакционной камерой и входом в реакционную камеру, и это герметичное соединение позволяет реакционной камере вращаться относительно входа и включает канал для продувочного потока, расположенный между внешней и внутренней сторонами реакционной камеры, при этом канал для продувочного потока находится в соединении по потоку с источником газа, для повышения давления в канале для продувочного потока. Этот тип обеспечения уплотнения позволяет получить хорошую герметизацию реакционной камеры от окружающей среды, в то же время допуская вращение реакционной камеры относительно входа.
Согласно одному из воплощений данного изобретения способ включает движение объекта, по существу, ненаправленным образом, по существу, по меньшей мере через одну отдельную область предшественника, в ходе одной последовательности импульсов.
Согласно одному из воплощений данного изобретения устройство включает средства для приведения в движение объекта, по существу, ненаправленным образом, по существу, по меньшей мере через одну отдельную область предшественника, в ходе одной последовательности импульсов.
В данном контексте ненаправленный следует понимать таким образом, что в ходе одной последовательности импульсов, как определено выше, объект перемещается, по существу, из одной части реакционной камеры в другую часть реакционной камеры, по существу, по прямой, в ходе чего объект пересекает по меньшей мере одну отдельную область предшественника.
Описанные ранее в тексте данного описания воплощения данного изобретения можно применять в любом сочетании друг с другом. Некоторые из воплощений можно объединить с получением дополнительного воплощения данного изобретения. Способ или устройство, с которыми связано данное изобретение, могут включать по меньшей мере одно из воплощений данного изобретения, описанных ранее в тексте данного описания.
Подробное описание изобретения
Далее данное изобретение описано более подробно с примерами воплощения и со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:
фиг. 1 представляет собой схематическую иллюстрацию обычного реактора существующего уровня техники для осаждения атомных слоев;
фиг. 2а представляет собой схематическое изображение сечения устройства по одному из воплощений данного изобретения;
фиг. 2Ь представляет собой схематическое изображение сечения устройства фиг. 2а;
фиг. 2с представляет собой другое схематическое изображение сечения устройства фиг. 2а;
фиг. 26 представляет собой другое схематическое изображение сечения устройства фиг. 2а;
фиг. 3а представляет собой схематическое изображение сечения устройства по одному из воплощений данного изобретения;
фиг. 3Ь представляет собой схематическое изображение сечения устройства фиг. 3а;
фиг. 3 с представляет собой другое схематическое изображение сечения устройства фиг. 3 а;
фиг. 36 представляет собой другое схематическое изображение сечения устройства фиг. 3а;
фиг. 3е представляет собой увеличенное схематическое изображение участка вокруг герметичного соединения в устройстве фиг. 3а;
фиг. 4 представляет собой схематическое изображение сечения устройства по одному из воплощений данного изобретения;
фиг. 5 представляет собой схематическое изображение сечения устройства по другому примеру воплощения данного изобретения;
фиг. 6 представляет собой схематическое изображение сечения устройства по еще одному воплощению данного изобретения;
фиг. 7 представляет собой изображение блок-схемы способа по одному из воплощений данного изобретения.
Общий вид примера обычной структуры ОАС-реактора по существующему уровню техники, как это представлено на фиг. 1, включает реакционную камеру Р1 и реакционное пространство Р2 внутри реакционной камеры Р1. ОАС-реактор имеет вывод Р3 в соединении по потоку с насосным хозяйством
- 5 024073
Р4, для выпуска газов из реакционной камеры Р1 и для поддержания давления в реакционном пространстве Р2 на заданном значении. Источники предшественников (контейнеры) Р5 содержат предшественники Р6, которые дозируют в реакционное пространство Р2 в газообразной форме через импульсные клапаны (дозирующие клапаны) Р7. Инертный газ, часто называемый газом-носителем или продувочным газом, хранят в газовых баллонах Р8 и инжектируют в реакционную камеру Р1 через контроллер Р9 массового расхода. Трубопровод Р10 ОАС-реактора можно выполнить так, что инертный газ протекает по каналам, используемым для ввода паров предшественника Р6 в реакционное пространство Р2. Таким образом, инертный газ может продувать эти каналы от паров предшественника Р6 в ходе периода продувки, когда предшественник Р6 не втекает во входной канал. С другой стороны, в течение импульса предшественника Р6 инертный газ может быстро перенести пар предшественника Р6 в реакционную камеру Р1 и привести пар в контакт с подложкой Р11, на которую должно быть нанесено покрытие. В обычном ОАС реакторе в ходе процесса предшественники подают импульсами попеременно, через импульсные клапаны Р7 и через трубопровод Р10, в реакционное пространство Р2, так что различные предшественники могут протекать в контакте с подложкой Р11 в течение различных периодов времени, в то время как сама подложка Р11 в ходе процесса не перемещается заметно относительно реакционной камеры Р1. Также реакционная камера Р1 остается неподвижной относительно трубопровода Р10.
Впоследствии, из соображений простоты, в случае повторяющихся компонентов номера позиций в примерах воплощения, приведенных ниже, будут сохранены.
Схематические изображения видов в сечении устройства по одному из воплощений данного изобретения проиллюстрированы на фиг. 2а-2й. Устройство включает реакционную камеру 2, два ввода 4, 6 для предшественников, ввод 8 для инертного газа и вывод 10. Вводы 4, 6, 8 и вывод 10 соединены с реакционной камерой 2 вблизи ее оси 12 вращения. Реакционная камера 2 включает первый контейнер 14 и второй контейнер 16, расположенные на двух концах реакционной камеры 2, имеющей удлиненное сечение. Внутри реакционной камеры 2 находятся также направляющие потоков; входная направляющая 18 и выходная направляющая 30, а также гибкие ограничительные элементы 3. Эти ограничительные элементы 3 могут также быть жесткими, и они также могут включать более сложные структуры, чем просто структура в виде щитка, проиллюстрированная на чертежах. Задачей этих ограничивающих элементов 3 является контролировать падение объектов 1, на которые следует нанести покрытие, чтобы, например, отрегулировать плотность объектов 1, которые падают внутри реакционной камеры 2, или помочь загружать объекты 1 в реакционную камеру 2. Это помогает сохранять объекты 1 на расстоянии друг от друга во время падения.
Направления газовых потоков через реакционную камеру 2 в направлении вывода 10 указаны на чертежах стрелками. Устройство также включает средства вращения реакционной камеры вокруг ее оси 12 вращения. Для простоты эти средства вращения не показаны на чертежах, но, в свете данного описания, конструкция и расположение таких средств ясны для специалистов. Средствами вращения могут быть, например, электродвигатель или пневматический силовой привод.
Объект (объекты) 1 можно покрывать в реакционной камере 2, показанной в качестве примеров воплощения данного изобретения, с помощью, например, ОАС или подобного ОАС процесса, основанного на попеременно повторяющихся поверхностных реакциях с двумя или более различными предшественниками. Как описано выше, реактор ОАС может также включать, например, насосное хозяйство в соединении по потоку с выводом 10 и другие трубопроводы для направления, например, газа-носителя или другого инертного газа и предшественников в реакционную камеру из их соответствующих источников. Хотя этого и не требуется в случае реакционной камеры 2 по некоторым воплощениям данного изобретения, реактор ОАС может также включать импульсные клапаны для дозирования предшественников в реакционную камеру в виде дискретных импульсов, таким образом разделяя предшественники также и во времени. Импульсные клапаны можно также использовать для контроля за потреблением химикатовпредшественников, которые могут быть дорогостоящими. Кроме того, можно измерять количество предшественника на выпускающей стороне реакционной камеры 2 (например, со стороны вывода 10 газа) и использовать результаты этих измерений в контуре обратной связи, чтобы регулировать устройства, например, контроллеры массового расхода и/или клапаны, ответственные за подачу предшественников в реакционную камеру 2.
Если в ОАС-процессе для нанесения покрытия на объекты в ОАС-реакторе используют устройство фиг. 2а, то предшественники можно вводить в реакционную камеру 2 через вводы 4, 6 для предшественников, причем каждый предшественник через отдельный ввод. Также в реакционную камеру вводят, по существу, инертный газ, через ввод 8 для инертного газа, а в реакционное пространство 26 - через входное отверстие 9 для инертного газа. По существу, инертный газ может представлять собой такой же газ, как и газ-носитель, применяемый в ОАС-процессе, например азот или аргон. Два ввода 4, 6 для предшественников расположены на различных сторонах разделительной стенки 22, расположенной внутри реакционной камеры 2. Эта стенка 22 служит для того, чтобы различные предшественники не взаимодействовали друг с другом до того, как они протекают через входные отверстия 5, 7 для предшественников (зазоры 24) во входной направляющей 18 для потока; первый предшественник через входное отверстие 5 для первого предшественника и второй предшественник через входное отверстие 7 для второго предше- 6 024073 ственника. То есть стенка 22 служит механической преградой между предшественниками до входной направляющей 18 для потока.
Входное отверстие 9 для инертного газа вводит инертный газ непосредственно в реакционное пространство 26, расположенное за входной направляющей 18 для потока. В реакционном пространстве 26 поток инертного газа разделяют на два потока, направленных к двум зазорам 28, 29 в выходной направляющей 30 для потока. Зазоры 28, 29 представляют собой первое выходное отверстие 28 и второе выходное отверстие 29 для потоков, выходящих из реакционного пространства 26. Зазоры 24 во входной направляющей 18 для потока разделены так, что каждый предшественник поступает в реакционное пространство 26 на некотором расстоянии от любого другого предшественника, а входное отверстие 9 для инертного газа в конце ввода 8 инертного газа обеспечивает вход в реакционное пространство 26 между входными отверстиями 5,7, через которые различные предшественники поступают в реакционное пространство 26, т.е. между зазорами 24 во входной направляющей 18 для потока.
Траектория движения основного потока каждого из предшественников остается отделенной от траектории движения основного потока любого другого предшественника в реакционном пространстве 26 посредством соответствующим образом направленного потока инертного газа. Инертный газ должен выполнять функции диффузионного барьера, сводящего к минимуму газофазные взаимодействия между предшественниками внутри реакционного пространства 26. Зазоры (выходные отверстия) 28, 29 в выходной направляющей 30 потока соответствующим образом отрегулированы по отношению к зазорам 24 (входные отверстия 5,7 для предшественников) входной направляющей 18 потока, чтобы можно было получить отдельные области 32 предшественников в реакционном пространстве 26. Следует отметить, что, естественно, разделение различных предшественников внутри реакционного пространства 26 может быть не идеальным, но диффузионные свойства предшественников или различные технологические параметры могут приводить к тому, что некоторые молекулы предшественников различных видов будут контактировать друг с другом. В данном контексте идея изобретения заключается в том, чтобы направлять основной поток различных предшественников по их собственным отдельным траекториям, т.е. в их собственных, отдельных областях предшественников в реакционном пространстве 26, так, чтобы создать возможность попеременного контакта объекта (объектов) 1 с различными предшественниками, в то же время сводя к минимуму газофазные реакции между различными предшественниками. Это облегчает (или позволяет) осуществить, например, ОАС- или подобное ОАС нанесение материала на объект (объекты) 1.
Отмеченные области 32 предшественников на фиг. 2а представляют собой области реакционного пространства 26, с наибольшей вероятностью содержащие высокую концентрацию конкретного предшественника. Хотя газообразный предшественник может распространяться в направлении контейнеров 14, 16 на концах реакционной камеры 2, например, посредством диффузии, это не препятствует ОАС-подобному самоограничивающемуся росту, поскольку барьер инертного газа между траекториями различных предшественников позволяет разграничить предшественники на отдельные области 32. Из реакционного пространства 2 между входной направляющей 18 и выходной направляющей 30 газы, включающие предшественников и инертный газ, направляются к выводу 10 через выходные отверстия 28, 29 в выходной направляющей 30. На объект 1 можно однородно нанести покрытие путем попеременно повторяющихся поверхностных реакций (например, в ОАС-процессе) в реакционной камере 2 устройства фиг. 2а, заставляя объект 1 перемещаться через отдельные области 32 предшественников. Этого поступательного движения объекта 1 относительно реакционной камеры 2 можно достичь, поворачивая реакционную камеру 2 вокруг оси 12 вращения. Это вращение заставляет объект 1 падать из контейнера 14, 16, расположенного на одном конце продолговатой реакционной камеры 2, через отдельные области (зоны) 32 предшественников в реакционном пространстве 26, в другой контейнер 14, 16, на другом конце реакционной камеры 2. При одном проходе из конца в конец объект 1 проходит через две области 32 предшественников в реакционной камере 2 фиг. 2а. В зависимости от конкретной химии процесса, которую легко может выбрать специалист, два контакта падающего объекта 1 с двумя различными предшественниками в отдельных областях 32 могут представлять собой один ОАС-цикл. Если на объект 1 следует нанести более толстое покрытие, реакционную камеру 2 можно повернуть, например, на 180° (т.е. опрокинуть, перевернуть вверх ногами, или перебросить) вокруг оси 12 вращения, что заставляет объект 1 снова падать через две области 32 предшественников, приводя объект 1 в контакт с предшественниками второго цикла ОАС. Таким образом, можно регулировать толщину покрытия, выбирая соответствующее количество вращений, заставляющих объект 1 проходить через отдельные области 32 предшественников.
В данном контексте вращение следует понимать, как движение поворота, в ходе которого степень поворота точно не установлена. Подходящая степень вращения (поворота) зависит, например, от геометрии реакционной камеры 2 и от желаемого типа поступательного движения объекта 1. В некоторых примерах воплощения можно применять вращение на 180°.
При рассмотрении фиг. 2а-2й следует понимать, что для того, чтобы получить все преимущества от одного прохода объекта 1 из конца в конец, вводы 4, 6 двух различных предшественников следует пере- 7 024073 ключать после каждого прохода объекта 1 из конца в конец. Переключение вводов 4, 6 после полного прохода объекта 1 из конца в конец может обеспечить, чтобы каждый раз, как объект 1 перемещается через область 32 предшественника, этот предшественник отличался от предшественника, который занимал область 32, через которую объект 1 перемещался ранее. При переключении вводов 4, 6 предшественников может потребоваться некоторый период продувки, чтобы гарантировать вымывание реакционно-способных элементов, например, остатков предшественников, из реакционной камеры 2 и из вводов 4, 6 для предшественников перед тем, как изменить конфигурацию потоков предшественников.
Однако переключение вводов 4, 6 не является необходимым для работы устройства (и для соответствующего процесса нанесения покрытия) фиг. 2а-2ф так как объект 1 будет контактировать с другим предшественником, отличным от того, с которым объект 1 взаимодействовал прежде, даже без переключения вводов 4, 6. Переключение вводов 4, 6 может позволить дважды изменить взаимодействующий предшественник при одном проходе из конца в конец, в отличие от только одного изменения, получаемого в случае, если вводы 4, 6 для двух предшественников не переключают. Более точно, если вводы 4, 6 не переключают, объект 1 будет падать, за одно прохождение из конца в конец реакционной камеры 2, через область 32, занятую первым предшественником, а затем через область 32, занятую вторым предшественником. После поворота реакционной камеры 2 тот же объект 1 будет при следующем прохождении из конца в конец падать сначала через область 32, занятую снова вторым предшественником, а затем через область 32, занятую первым предшественником. Таким образом, в результате, при отсутствии переключения вводов 4, 6 после прохождения объекта 1 через реакционное пространство 26 из конца в конец, будет получено только одно изменение предшественника.
В одном из воплощений данного изобретения предшественники можно направлять конкретно к контейнерам 14, 16, расположенным на концах реакционной камеры 2 устройства фиг. 2а. Таким образом, объект 1 может постоянно контактировать с предшественником в контейнере 14, 16. После поворота реакционной камеры 2, по мере того как объект падает через реакционное пространство 26, те части поверхности объекта 1, которые были экранированы в контейнере 14, 16, могут контактировать с предшественником. Если объект 1 падает через среднюю часть реакционного пространства 26, на занятую предшественником, то поверхность объекта 1 промывают от предшественника. Если объект 1 продолжает падать через реакционное пространство и входит в область 32 другого предшественника, занятую другим предшественником, на другом конце реакционной камеры 2, то объект 1 приходит в контакт с этим предшественником, и этот контакт продолжается даже после того, как объект 1 поступил в контейнер 14, 16. Следовательно, в этом примере воплощения, время контакта объекта 1 с предшественником легко можно увеличить. Более длительное время экспозиции в некоторых ОАС- или подобных ОАС процессах может повысить однородность и соответствие покрытия форме объекта покрытия, особенно если поверхность объекта 1 содержит поверхностные структуры с высоким аспектным соотношением.
В другой разновидности воплощения предыдущего раздела сам источник предшественника можно поместить в контейнер 14, 16, расположенный в конце реакционного пространства. В этом случае пар этого предшественника не следует вводить в реакционное пространство 26 через ввод 4, 6 для предшественника, так как пар вводят в реакционное пространство 26, генерируя пар внутри реакционной камеры 2. Например, можно закрепить кусок твердого предшественника в реакционной камере 2 в контейнере 14, 16, таким образом, чтобы этот кусок не падал через реакционное пространство 26 при повороте реакционной камеры 2. Такой пример воплощения может быть полезным, если применяют предшественники с низким значением давления насыщенного пара, поскольку их доставка в реакционное пространство 26 по трубопроводу может быть проблематичной. При этом можно сделать применение предшественников более эффективным и, следовательно, снизить стоимость процесса.
Согласно другим воплощениям данного изобретения имеются несколько других механических конструкций, позволяющих осуществить вращение и переключение вводов 4, 6 для предшественников в устройстве. Первая конструкция, применяемая в устройстве фиг. 2а-2ф должна иметь вводы 4, 6 для предшественников, ввод 8 для инертного газа и вывод 10, зафиксированные относительно структуры реакционной камеры 2. В этом случае эти части вращаются вместе с реакционной камерой 2, и они помещены вблизи оси 12 вращения, чтобы свести к минимуму их перемещение или изгиб. В этом случае вводы 4, 6, 8 и вывод 10 можно соединить с остальной частью ОАС-реактора с применением, по существу, жесткого трубопровода с системой герметизации, позволяющей осуществлять вращение, или же только частично гибкого трубопровода. Применение полностью гибкого трубопровода для соединения траекторий предшественника и/или выходящего потока с устройством фиг. 2а-2б естественно позволит разместить вводы 4, 6, 8 и/или вывод 10 более гибким образом относительно реакционной камеры 2. В свете вышеприведенного описания подробности механической конструкции, применяемой для соединения устройства фиг. 2а-2б с остальной частью реакторной системы, будут очевидны для специалиста. В качестве примера переключение вводов 4, 6 предшественников можно осуществить, например, используя клапаны трубопровода ОАС-реактора, чтобы направить поток предшественника к другим вводам 4, 6 после того, как объект 1 произведет прохождение из конца в конец, например после поворота реакционной камеры 2 на 180°.
- 8 024073
Для того чтобы провести ίη δίίπ измерения растущей пленки, в некоторых примерах воплощения данного изобретения можно вставить в вывод 10 для газа подложку-свидетель. На поверхности этой подложки можно измерять свойства растущей пленки, например, оптическим способом. В этом случае, однако, следует заметить, что для получения достоверных данных о росте пленки механизм роста пленки на подложке-свидетеле должен быть как можно более близким к механизму роста пленки внутри реакционного пространства 26. При таких примерах воплощения данного изобретения эти типы ίη δίΐιι измерений могут неизбежно повлечь за собой необходимость сведения к минимуму газофазных реакций между различными предшественниками до их поступления на подложку-свидетель, например посредством разделения их во времени.
Альтернативным способом соединения реакционной камеры 2 с остальной реакционной системой является предоставление возможности реакционной камере 2 вращаться вокруг вводов 4, 6 предшественников, ввода 8 для инертного газа и вывода 10. Такой пример воплощения данного изобретения показан на фиг. 3а-3е. В этом случае вводы 4, 6, 8 и вывод 10 являются частью оси 12 вращения, и они жестко прикреплены к остальной части реакционной структуры (а не к реакционной камере 2), даже если реакционная камера 2 вращается. Это может позволить применение полностью жесткого трубопровода, соединяющего вводы 4, 6, 8 и вывод 10 с источниками предшественников и инертного газа, а также к вакуумной системе соответственно. Однако эта конструкция также требует, чтобы область 34 ввода и область 36 вывода, не соединенные жестко со структурой реакционной камеры 2, были надежно загерметизированы, чтобы предотвратить утечку газов через соединения между реакционной камерой 2 и областями 34, 36 ввода и вывода. С этой целью можно применять уплотнительные системы, позволяющие производить вращение.
Фиг. 3е иллюстрирует увеличенный вид области уплотнения вокруг герметичного соединения 11 в устройстве фиг. 3 а. Герметичное соединение 11 расположено между стенкой реакционной камеры 2 и областью 34 ввода, расположенной на оси 12 вращения. Подобное же соединение, позволяющее осуществлять вращение, можно обнаружить и на стороне области 36 вывода фиг. 3а. Герметичное соединение 11 позволяет осуществлять вращение реакционной камеры 2 относительно трех вводов в реакционную камеру 2, расположенных в области 34 ввода. Эти вводы, на входной стороне реакционной камеры 2, представляют собой вводы (4, 6) для предшественников и ввод 8 для инертного газа. Как представлено на фиг. 3е, область уплотнения включает канал 13 для продувочного потока в соединении между реакционной камерой 2 и вводами в области 34 ввода. Канал 13 для продувочного потока находится в соединении по потоку с источником инертного газа через подающий канал 15. По мере того как инертный газ втекает в канал 13 для продувочного потока, этот газ повышает давление в канале 13, таким образом образуя область с повышенным давлением между внутренней и внешней частями реакционной камеры 2. Следовательно, если герметичное соединение 11 имеет протечку на какой-либо из сторон канала 13 для продувочного потока, то инертный газ вытекает из канала 13 для продувочного потока через место утечки в герметичном соединении 11 в реакционную камеру и/или вне реакционной камеры, и это предотвращает возможность создания противоположно направленного потока газа или диффузии в канал 13 для продувочного потока через место утечки. Канал 13 для продувочного потока может проходить в устройстве фиг. За вокруг ввода и области 34 ввода. Это эффективно изолирует внутреннюю и внешнюю часть реакционной камеры друг от друга. Уплотняющий материал герметичного соединения 11 также должен позволять осуществлять вращение реакционной камеры 2 относительно области 34 ввода и области 36 вывода. В этом случае также и разделительная стенка 22 может вращаться вокруг ввода 8 инертного газа, и соединение между вводом 8 инертного газа и разделительной стенкой 22, соответственно, должно быть загерметизировано.
Если применяют конструкцию ввода/вывода фиг. 3а-3е, следует отметить, что обсуждаемое выше переключение вводов предшественников производят автоматически с помощью разделительной стенки 22, которая в данном случае вращается относительно вводов 4, 6 предшественников. Если вводы 4, 6 предшественников переключают в ходе вращения реакционной камеры 2, подачу предшественников через вводы 4, 6 предшественников можно на время отключать, оставляя только поток инертного газа через вводы 4, 6. Это делают для того, чтобы гарантировать отсутствие смешивания различных предшественников в газовой фазе в момент переключения, т.е. в момент, когда разделительная стенка 22 проскальзывает мимо вводов 4, 6 для предшественников. Этот период продувки можно также использовать для гарантии того, что реакционноспособные элементы, например, остатки предшественников, вымывают из реакционной камеры 2 перед изменением конфигурации потока предшественников. Применение периода продувки также облегчает герметизацию реакционной камеры.
Фиг. 4 представляет другой пример воплощения данного изобретения. Этот пример воплощения подобен примеру воплощения фиг. 2а, с тем исключением, что сформирована только одна отдельная область 32 предшественника в средней части реакционного пространства 26. Различные предшественники вводят через те же вводы 4, 6 для предшественников, естественно, по одному за раз, в то время как инертный газ вводят через два различных ввода 8 для инертного газа. При такой конфигурации потока поток инертного газа может предотвращать диффузию или вытекание предшественников из отдельной области 32 предшественника в контейнеры 14, 16. Это позволяет осуществить быструю продувку реак- 9 024073 ционной камеры 2 от паров предшественника, если предшественник переключают после каждого прохода из конца в конец объекта (объектов) 1, на которые следует нанести покрытие. Следовательно, в этом воплощении изобретения объект 1 приходит в контакт только с одним видом предшественника при одном проходе из конца в конец через реакционное пространство 26.
В одном из воплощений данного изобретения объект (объекты) 1 можно непрерывно вводить в реакционную камеру 2 с помощью средств 17 перемещения объекта (объектов) 1, действующих вне реакционной камеры 2. Это воплощение показано на фиг. 5. В этом воплощении реакционную камеру 2 не требуется вращать (или вообще перемещать) относительно вводов 4, 6, 8, вывода 10, трубопроводов реактора или остальной части системы реактора, но средства 17 перемещения осуществляют введение объекта (объектов) 1 в верхний контейнер 14, 16 и удаление объекта (объектов) 1 из нижнего контейнера 14,
16. В свете данного описания, специалисту понятна точная конструкция таких средств 17 перемещения. В одном примере воплощения данного изобретения средства 17 перемещения могут, например, пересыпать объект (объекты) 1 в верхний контейнер 14, 16, из которого объект (объекты) падают через реакционное пространство 26 и через одну или более отдельных областей 32 предшественников в нижний контейнер 14, 16, откуда объект (объекты) 1 удаляют. Затем тот же самый объект (объекты) 1 можно снова перенести, с помощью средств 17 перемещения, в верхний контейнер 14, 16, чтобы заставить объект (объекты) 1 снова падать через реакционное пространство 26. Для того чтобы средства 17 перемещения могли работать, контейнеры 14, 16 имеют отверстия, через которые объект (объекты) можно ввести в реакционную камеру, или удалить из нее. В примере воплощения по фиг. 5 средства 17 перемещения, по существу, представляют собой ленту конвейера, имеющую соответствующие выемки для перемещения объекта (объектов)1, как легко можно заключить из чертежа.
В еще одном воплощении данного изобретения объект 1 только один раз проходит из конца в конец через реакционную камеру 2, и различные объекты 1 непрерывно подают в верхний контейнер 14, 16 и удаляют из нижнего контейнера 14, 16. Такую конфигурацию можно использовать, например, для непрерывного нанесения однослойного покрытия, при котором на объект 1 наносят покрытие, имеющее толщину, например, в один атомный слой.
Фиг. 6 схематически изображает сечение устройства по другому воплощению данного изобретения, где реакционная камера 40 включает, по существу, две продолговатые камеры 2, соединенные друг с другом через находящуюся между ними среднюю камеру 20. Устройство фиг. 6 дополнительно включает трубопроводы для помещения вводов 4, 6, 8 и вывода 10 вблизи оси 12 вращения устройства. Дополнительное входное отверстие для инертного газа, среднее входное отверстие 38, расположено в средней части трехкамерной реакционной камеры 40, в точке, где две продолговатые камеры 2 соединены друг с другом, для подачи инертного газа в среднюю камеру 20. В конструкции фиг. 6 можно сформировать четыре отдельные области 32 предшественников с помощью трех входных отверстий для инертного газа, среднее (отверстие 38) из которых способно сформировать диффузионный барьер в средней камере 20. Это сводит к минимуму взаимное смешивание и газофазные реакции между предшественниками, занимающими области 32 предшественников, наиболее близкие к средней камере 20.
Устройство фиг. 6 можно использовать подобно устройству фиг. 2а, например, в ОАС-реакторе для нанесения покрытия на объекты 1 в ОАС- или подобном ОАС процессе, основанном на попеременных поверхностных реакциях двух или более различных предшественников. Соответственно устройству фиг. 2а поворот устройства фиг. 6, например, на 180° вокруг его оси 12 вращения может заставить объекты 1, находящиеся в первом контейнере 14 на одном конце реакционной камеры 40, падать через четыре раздельных области 32 предшественников. Посредством соответствующего выбора предшественников, например для ОАС-процесса, объект 1 может проходить через два ОАС-цикла, способных нанести покрытие при одном прохождении из конца в конец через отдельные области 32 предшественников.
Реакционные камеры 2 фиг. 2а можно, по желанию, соединить друг с другом таким же образом, как это было сделано для конструирования устройства фиг. 6. Это позволяет сформировать большее количество отдельных областей 32 предшественников внутри реакционного пространства 26 продолговатой камеры, что, с другой стороны, позволяет нанести покрытие на объекты 1 с большей толщиной пленки (соответствующей большему количеству ОАС-циклов) при одном прохождении из конца в конец в данном ОАС или подобном ОАС процессе. Это также предоставляет возможность применять более сложные процессы, включающие большее количество различных предшественников.
При использовании устройств согласно вышеприведенным воплощениям изобретения имеется несколько возможностей, связанных с относительным выбором времени вращения устройства и с введением предшественников в реакционное пространство 26. Среди прочего, выбор времени зависит от того, например, как устройство соединено с остальной частью реакторной системы, и желательно ли переключать вводы 4, 6 предшественников после прохождения объектов из конца в конец. Технологическая схема фиг. 7 представляет способ нанесения покрытия на один или большее количество объектов 1 в соответствии с одним из примеров воплощения данного изобретения. Способ фиг. 7 можно применять, например, с устройством фиг. 2а или 6. В представленном способе вводы 4, 6 для двух различных предшественников переключают после каждого прохождения из конца в конец одного или большего количества объектов 1.
- 10 024073
Объекты 1 загружают в контейнер 14, 16 на одном конце реакционной камеры 2, 40. Объекты 1 можно загрузить, например, через загрузочный люк или загрузочный шлюз (не показан на чертежах), механическая конструкция которого очевидна для специалиста в свете данного описания. Объекты 1 можно загрузить, например, в контейнер 14, 16 на нижнем конце реакционной камеры. Способ фиг. 7 начинается с откачивания реакционной камеры 2, 40 для создания вакуума (стадия §1), после загрузки объектов 1 в реакционную камеру 2, 40. Откачивание производят через вывод 10, ведущий в вакуумную откачивающую систему реакторной системы, например, ОАС-реактора. При достижении соответствующего низкого давления для нанесения покрытия, начинают подавать поток инертного газа (стадия §2), открывая клапан, соединяющий ввод 8 инертного газа с источником инертного газа. Это продувает реакционную камеру 2, 40 от воздуха или других возможных реакционно-способных веществ. После нагревания реакционной камеры 2, 40 до соответствующей температуры нанесения покрытия (стадия §3), начинают нанесение покрытия на объекты 1. Соответствующее давление нанесения покрытия и температура нанесения покрытия зависят, например, от конкретного ОАС- или подобного ОАС процесса, и эти параметры, совместно с другими технологическими параметрами, легко могут выбрать специалисты.
На объекты 1 наносят покрытие, например сначала предоставляя возможность двум различным предшественникам протекать через реакционную камеру 2, 40 (возможно, совместно с инертным газомносителем) от вводов 4, 6 для предшественников к выводу 10 (стадия §4). Это можно осуществить, например, открывая клапаны, соединяющие вводы 4, 6 для предшественников с их соответствующими источниками. Это приводит к тому, что траектории течения двух предшественников образуют раздельные области 32 предшественников внутри реакционного пространства 26. Затем реакционную камеру 2, 40 поворачивают (стадия §5), например, на 180°, в зависимости от начального положения реакционной камеры 2, 40, так, чтобы объекты 1 падали через раздельные области 32 предшественников в контейнер 14, 16 на другом конце реакционной камеры 2, 40. После прохождения объектов 1 из конца в конец подачу предшественников прекращают на короткий период времени (стадия §6) перед переключением вводов 4, 6 двух предшественников (стадия §7). Период продувки стадии §6 гарантирует, что два предшественника не приходят в значительной степени в контакт друг с другом, когда новый предшественник направляют во ввод 4, 6, который ранее был занят другим предшественником. ОАС-цикл можно повторить, повторяя стадии §4-§7.
Примеры
Устройство по одному из воплощений данного изобретения, подобное устройству фиг. 2а, использовали в ОАС-реакторе для нанесения на маленькие сферические полимерные гранулы (диаметром около 2 мм) покрытия из 3 нм оксида алюминия. Процесс нанесения покрытия представлял собой ОАС-способ, основанный на попеременном приведении поверхности гранул в контакт с триметилалюминием (ТМА) и деионизированной водой. Способ осуществляли, по существу, в соответствии с технологической схемой фиг. 7. Инертным газом, применяемым в процессе, был азот (Ν2), который применяли также в качестве газа-носителя для обоих предшественников. Температура обработки и давление обработки внутри реакционного пространства 26 составляли 60°С и 1 ГПа (1 мбар) соответственно.
Объекты 1, т.е. гранулы, загружали в контейнер 14, 16 в нижнем конце продолговатой реакционной камеры 2 через люк в стенке реакционной камеры 2. Продолговатую реакционную камеру 2 во время загрузки поддерживали в вертикальном положении. После откачивания реакционной камеры 2 до давления нанесения покрытия через ввод 8 для инертного газа начинали впускать непрерывный поток газообразного азота. Затем реакционную камеру 2 нагревали до температуры нанесения покрытия.
Нанесение покрытия на гранулы 1 инициировали путем открывания клапанов, соединяющих источники ТМА и Н2О с соответствующими вводами; пары ТМА направляли к первому вводу 4 для предшественника, а пар Н2О - ко второму вводу 6 для предшественника, в смеси, содержащей газ-носитель (N2). Затем реакционную камеру 2 поворачивали на 180° с использованием электродвигателя (можно также применять и пневматический силовой привод), что заставляло гранулы 1 падать сначала через отдельную область 32 предшественника, занятую ТМА, а затем - через другую отдельную область 32 предшественника, занятую Н2О, внутри реакционного пространства 26. После того как все гранулы 1 упали в контейнер 14, 16 на другом конце продолговатой реакционной камеры 2, потоки предшественников прерывали, создавая непрерывный поток инертного газа через ввод 8 для инертного газа, а также и через вводы 4, 6 для предшественников, чтобы продуть реакционную камеру 2 от остатков предшественников или других реакционно-способных веществ. После продувки вводы 4, 6 для предшественников были переключены так, чтобы теперь Н2О направляли к первому вводу 4 для предшественника, а ТМА - ко второму вводу 6 для предшественника и вводили предшественники в реакционное пространство 26 через их новые вводы 4, 6. Затем реакционную камеру 2 снова поворачивали, чтобы нанести покрытие на гранулы в ходе второго ОАС-цикла, включающего контакт с ТМА с последующим контактом с деионизированной водой.
Реакционную камеру 2 поворачивали на 180° примерно 30 раз, чтобы покрыть гранулы 1 покрытием из оксида алюминия, имеющим толщину около 3 нм. Скорость наращивания оксида алюминия составляла около 0,1 нм (1 А) на ОАС-цикл, в преобладающих условиях проведения процесса.
- 11 024073
Нанесение покрытия на частицы малого размера можно использовать во многих случаях, для обеспечения материалу дополнительных функциональных возможностей и/или для получения возможности изготовления новых материалов. Это описано более подробно в следующем примере. Устройство по одному из примеров воплощения данного изобретения использовали для покрытия полиамидных частиц, имеющих диаметр около 60 мкм, тонкой пленкой ΤίΟ2. Процесс нанесения покрытия был основан на попеременном приведении поверхности полимерных частиц в контакт с тетрахлоридом титана и деионизированной водой. Толщина пленки ΤίΟ2 составляла около 10 нм, а температура при нанесении покрытия может составлять около 50-220°С, в зависимости от конкретного полимерного материала подложки. В случае данного полиамидного материала подложки температура составляла около 220°С.
Примеры неорганических материалов, которые можно нанести на полимерные подложки, включают оксиды металлов, например, оксид титана, оксид тантала, оксид ниобия, оксид алюминия, оксид циркония, оксид гафния, оксид олова, оксид цинка, оксид лантана и оксид кремния, в виде их различных фаз. Подходящие полимерные материалы подложки для этих материалов покрытия могут включать, например, полиолефины, полиэфиры, полистиролы, полиметилметакрилат, поликарбонат и поливинилхлорид.
После нанесения (или покрытия) полимерные подложки (частицы) с осадком на поверхности были отобраны из устройства для нанесения для проведения формования из расплава. В контексте данного примера формование из расплава означает любой способ, включающий расплавление полимерной подложки, например полимерных гранул/частиц, совместно с осадком, находящимся на их поверхности (например, формование экструзией). При формовании экструзией или другом формовании из расплава высокое усилие сдвига разрушало неорганический осадок ΤίΟ2 вокруг полимерных частиц и диспергировало остатки осадка в расплавленном полимере с образованием композита (нанокомпозита), по существу, при однородной дисперсии неорганического наполнителя - ΤίΟ2. Методами формования из расплава можно также сформировать из полученного нанокомпозитного материала конечные изделия из пластика или какую-либо промежуточную форму (например, гранулы), которые впоследствии можно подвергнуть дополнительной переработке.
При проведении измерений полученный нанокомпозит проявлял повышенные значения модуля Юнга и предела прочности на разрыв по сравнению с известными нанокомпозитными материалами с таким же материалом подложки. Пониженную вязкость нанокомпозита пластика можно было заметить уже в ходе стадии формования из расплава, поскольку в обычных экструдерах могут возникать сложности при подаче композита пластика с особенно низкой вязкостью. Измерения вязкости указывали, что концентрация примерно 0,1 об.% (примерно 0,4 мас.%) неорганического наполнителя ΤίΟ2 в полиамидной полимерной матрице приводит примерно к 80-процентному снижению значения вязкости. Для сравнения, концентрация 2 мас.%, наполнителя ΤίΟ2 в полиамидной полимерной матрице в нанокомпозите, полученном с применением обычных способов смешивания в расплавленном состоянии, увеличивает вязкость примерно на 50%. Полимерные частицы с покрытием можно также применять в качестве добавки, при этом их смешивают с соответствующим количеством полимерного материала без покрытия. После этой стадии смешивания смесь покрытого и непокрытого полимера формуют из расплава с получением нанокомпозита.
Хотя вышеприведенные примеры описывают процессы нанесения покрытия для полимерных гранул или частиц, следует снова подчеркнуть, что данное изобретение не ограничено объектами 1 для нанесения покрытия (частицами) сферической формы, их размером, весом или материалом. Данное изобретение также не ограничено каким-либо конкретным материалом покрытия, и, хотя выше приведены некоторые возможные примеры многих пригодных материалов покрытия, можно предположить многие сочетания этих и других материалов и различных фаз.
Как это ясно для специалиста, данное изобретение не ограничено примерами, описанными выше, но примеры воплощения могут свободно изменяться в пределах объема формулы изобретения.

Claims (21)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ нанесения покрытия на один или более объектов (1), включающий введение по меньшей мере двух предшественников в реакционную камеру (2, 40) и проведение попеременно повторяющихся поверхностных реакций объекта (1) с двумя или более газообразными предшественниками внутри реакционной камеры (2, 40), отличающийся тем, что подача предшественника осуществляется таким образом, что имеет место формирование по меньшей мере одной отдельной области (32) предшественника внутри реакционной камеры, так что ее занимает только один предшественник; и приведение объекта (1) в поступательное движение внутри реакционной камеры (2, 40) для приведения его поверхности в контакт с газообразным предшественником, при этом движение объекта (1) внутри камеры осуществляется из вышележащей области по меньшей мере в одну нижележащую отдельную область.
  2. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что указанную подачу объекта (1) в указанную по меньшей мере отдельную область (32) осуществляют путем поворота реакционной камеры (2, 40) вокруг горизонтальной оси с обеспечением перемещения объекта (1) внутри реакционной камеры через указанную по меньшей мере одну отдельную область (32) под действием силы тяжести.
  3. 3. Способ по любому из пп.1, 2, отличающийся тем, что указанную подачу объекта (1) в указанную по меньшей мере одну отдельную область (32) осуществляют путем перемещения объекта (1) вне реакционной камеры (2, 40) из ее части, находящейся ниже указанной по меньшей мере одной отдельной области (32), в ее часть, находящуюся выше указанной по меньшей мере одной отдельной области.
  4. 4. Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что в реакционной камере (2, 40) формируют две или более отдельные области (32) предшественников, занятые разными предшественниками.
  5. 5. Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что проведение попеременно повторяющихся поверхностных реакций объекта (1) с двумя или более предшественниками включает проведение попеременно повторяющихся самоограничивающихся поверхностных реакций объекта (1) для нанесения на объект (1) покрытия посредством осаждения атомных слоев.
  6. 6. Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что способ включает стадию разделения основного потока каждого предшественника внутри реакционного пространства (26) в реакционной камере (2, 40) во времени и/или в пространстве, чтобы предотвратить протекание существенных реакций между предшественниками в газовой фазе.
  7. 7. Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что способ включает стадию подачи инертного газа таким образом, чтобы траектории основных потоков различных предшественников оставались разделенными в пространстве.
  8. 8. Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что способ включает стадию подачи по меньшей мере двух предшественников одновременно через реакционную камеру (2, 40) в газообразной форме так, чтобы траектория основного потока одного предшественника внутри реакционного пространства (26) в реакционной камере (2, 40) была отделена от траектории основного потока любого другого предшественника.
  9. 9. Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что способ включает стадию подачи инертного газа в реакционное пространство (26) через входное отверстие (9) для инертного газа, расположенное между входным отверстием (5) для первого предшественника и входным отверстием (7) для второго предшественника, так, чтобы поток инертного газа внутри реакционного пространства (26) был разделен между первым выходным отверстием (28) и вторым выходным отверстием (29), расположенными на некотором расстоянии друг от друга, для того, чтобы траектории основных потоков первого предшественника и второго предшественника оставались разделенными внутри реакционного пространства (26).
  10. 10. Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что способ включает перемещение объекта (1), по существу, в одном направлении, по меньшей мере через одну отдельную область предшественника, в продолжение одной последовательности подачи импульсов.
  11. 11. Устройство для осуществления способа по п.1, включающее реакционную камеру (2, 40), по меньшей мере один вход (4, 6, 8) и по меньшей мере один выход (10), соединенные с реакционной камерой (2, 40) соответственно для подачи газообразного материала и выпуска газообразного материала из реакционной камеры (2, 40), отличающееся тем, что это устройство включает средства формирования по меньшей мере одной отдельной области (32) предшественника внутри реакционной камеры, причем одну область занимает только один предшественник, и средства перемещения объекта таким образом, что изменение его положения относительно реакционной камеры обеспечивает возможность его движения под действием силы тяжести из указанной вышележащей области в указанную по меньшей мере одну отдельную область так, что объект пересекает указанную по меньшей мере одну отдельную область.
  12. 12. Устройство по п.11, отличающееся тем, что реакционная камера включает по меньшей мере одну камеру.
  13. 13. Устройство по любому из пп.11, 12, отличающееся тем, что указанные средства перемещения
    - 13 024073 объекта выполнены в виде устройства поворота реакционной камеры (2, 40) вокруг горизонтальной оси с обеспечением перемещения объекта (1) внутри реакционной камеры через указанную по меньшей мере одну отдельную область (32) под действием силы тяжести.
  14. 14. Устройство по любому из пп.11-13, отличающееся тем, что указанное средство перемещения объекта выполнено в виде устройства (17) перемещения объекта (1) вне реакционной камеры (2, 40) из ее части, находящейся ниже указанной по меньшей мере одной отдельной области (32), в ее часть, находящуюся выше указанной по меньшей мере одной отдельной области.
  15. 15. Устройство по любому из пп.11-14, отличающееся тем, что проведение попеременно повторяющихся поверхностных реакций объекта (1) с двумя или более предшественниками включает проведение попеременно повторяющихся самоограничивающихся поверхностных реакций с целью нанесения покрытия на объект (1) посредством осаждения атомных слоев.
  16. 16. Устройство по любому из пп.11-15, отличающееся тем, что по меньшей мере один из входов (4, 6, 8) и по меньшей мере один выход (10) расположены вблизи оси (12) вращения реакционной камеры (2, 40), чтобы иметь возможность использовать, по существу, жесткий трубопровод.
  17. 17. Устройство по любому из пп.11-16, отличающееся тем, что трубопровод изготовлен из гибкого материала, чтобы дать возможность реакционной камере (2, 40) вращаться, по существу, независимо от расположения по меньшей мере одного входа (4, 6, 8) и по меньшей мере одного выхода (10).
  18. 18. Устройство по любому из пп.11-17, отличающееся тем, что это устройство включает герметичное соединение (11) между реакционной камерой (2, 40) и вводом в реакционную камеру (2, 40), причем это герметичное соединение (11) позволяет вращать реакционную камеру (2, 40) относительно ввода и включает канал (13) для продувочного потока, соединяющий внешнюю и внутреннюю стороны реакционной камеры (2, 40); при этом канал (13) для продувочного потока находится в соединении по потоку с источником газа для создания давления в канале (13) для продувочного потока.
  19. 19. Устройство по любому из пп.11-18, отличающееся тем, что это устройство включает входное отверстие для инертного газа, для подачи инертного газа таким образом, чтобы траектории основных потоков различных предшественников оставались разделенными в пространстве.
  20. 20. Устройство по любому из пп.11-19, отличающееся тем, что это устройство включает реакционное пространство (26) внутри реакционной камеры (2, 40); первое выходное отверстие (28) и второе выходное отверстие (29), расположенные на некотором расстоянии друг о друга; и входное отверстие (9) для инертного газа, расположенное между входным отверстием (5) для первого предшественника и входным отверстием (7) для второго предшественника так, чтобы поток инертного газа внутри реакционного пространства (26) был разделен между первым выходным отверстием (28) и вторым выходным отверстием (29), чтобы сохранить траектории основных потоков первого предшественника и второго предшественника разделенными внутри реакционного пространства (26).
  21. 21. Устройство по любому из пп.11-20, отличающееся тем, что это устройство включает средства перемещения объекта (1), в ходе одной последовательности подачи импульсов, по существу, в одном направлении, по меньшей мере через одну отдельную область предшественника.
EA201190201A 2009-03-25 2010-03-25 Способ и устройство для нанесения покрытий EA024073B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI20095307A FI20095307A0 (fi) 2009-03-25 2009-03-25 Päällystysmenetelmä ja -laitteisto
PCT/FI2010/050234 WO2010109076A1 (en) 2009-03-25 2010-03-25 Method and apparatus for coating

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201190201A1 EA201190201A1 (ru) 2012-04-30
EA024073B1 true EA024073B1 (ru) 2016-08-31

Family

ID=40510304

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201190201A EA024073B1 (ru) 2009-03-25 2010-03-25 Способ и устройство для нанесения покрытий

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8945676B2 (ru)
EP (1) EP2411557B1 (ru)
CN (1) CN102362008B (ru)
EA (1) EA024073B1 (ru)
FI (1) FI20095307A0 (ru)
TW (1) TW201038762A (ru)
WO (1) WO2010109076A1 (ru)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FI126894B (en) * 2014-12-22 2017-07-31 Beneq Oy Nozzle head, apparatus and method for coating a substrate surface
KR102514043B1 (ko) * 2016-07-18 2023-03-24 삼성전자주식회사 반도체 소자의 제조 방법
CN107254675B (zh) * 2017-06-07 2019-07-09 华中科技大学 一种纳米颗粒空间原子层沉积连续包覆装置及方法
TWI684665B (zh) * 2018-12-28 2020-02-11 安強股份有限公司 成膜設備及成膜方法
EP3715502B1 (en) * 2019-03-29 2024-01-24 Picosun Oy Coating of 3-dimensional substrates

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4859493A (en) * 1987-03-31 1989-08-22 Lemelson Jerome H Methods of forming synthetic diamond coatings on particles using microwaves
US20060193978A1 (en) * 1997-05-13 2006-08-31 Allomet Apparatus and method of treating fine powders
US20070298250A1 (en) * 2006-06-22 2007-12-27 Weimer Alan W Methods for producing coated phosphor and host material particles using atomic layer deposition methods

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6428861B2 (en) * 2000-06-13 2002-08-06 Procter & Gamble Company Apparatus and process for plasma treatment of particulate matter
US6713177B2 (en) 2000-06-21 2004-03-30 Regents Of The University Of Colorado Insulating and functionalizing fine metal-containing particles with conformal ultra-thin films
US7396862B2 (en) 2003-02-06 2008-07-08 Weimer Alan W Dental composite filler particles
US7132697B2 (en) 2003-02-06 2006-11-07 Weimer Alan W Nanomaterials for quantum tunneling varistors
US7306823B2 (en) 2004-09-18 2007-12-11 Nanosolar, Inc. Coated nanoparticles and quantum dots for solution-based fabrication of photovoltaic cells
US20070215036A1 (en) * 2006-03-15 2007-09-20 Hyung-Sang Park Method and apparatus of time and space co-divided atomic layer deposition
US8182608B2 (en) * 2007-09-26 2012-05-22 Eastman Kodak Company Deposition system for thin film formation
US20090291209A1 (en) * 2008-05-20 2009-11-26 Asm International N.V. Apparatus and method for high-throughput atomic layer deposition
NL2002590C2 (en) * 2009-03-04 2010-09-07 Univ Delft Technology Apparatus and process for atomic or molecular layer deposition onto particles during pneumatic transport.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4859493A (en) * 1987-03-31 1989-08-22 Lemelson Jerome H Methods of forming synthetic diamond coatings on particles using microwaves
US20060193978A1 (en) * 1997-05-13 2006-08-31 Allomet Apparatus and method of treating fine powders
US20070298250A1 (en) * 2006-06-22 2007-12-27 Weimer Alan W Methods for producing coated phosphor and host material particles using atomic layer deposition methods

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MCCORMICK, J.A. et al. Rotary reactor for atomic layer deposition on large quantities of nanoparticles, J. Vac. Sci. Technol. A, vol. 25, No. 1, p. 67-74. Chapter III on pages 70-71; fig. 3 *

Also Published As

Publication number Publication date
EA201190201A1 (ru) 2012-04-30
WO2010109076A1 (en) 2010-09-30
US8945676B2 (en) 2015-02-03
TW201038762A (en) 2010-11-01
EP2411557A1 (en) 2012-02-01
FI20095307A0 (fi) 2009-03-25
US20120015106A1 (en) 2012-01-19
CN102362008B (zh) 2013-10-16
EP2411557B1 (en) 2021-12-15
CN102362008A (zh) 2012-02-22
EP2411557A4 (en) 2016-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10214811B2 (en) Vapor deposition process for the manufacture of coated particles
KR102086574B1 (ko) 분말 입자를 코팅할 수 있는 증착장치 및 분말 입자의 코팅 방법
JP5963948B2 (ja) 原子層堆積カートリッジを用いた粉末粒子コーティング
Longrie et al. Reactor concepts for atomic layer deposition on agitated particles: A review
EA024073B1 (ru) Способ и устройство для нанесения покрытий
KR20230076863A (ko) 분말의 합성, 기능화, 표면 처리 및/또는 캡슐화를 위한 제조 공정, 및 그의 응용
KR101318940B1 (ko) 고 생산성 화학 기상 증착 장치 및 방법
US20050116064A1 (en) Reactors having gas distributors and methods for depositing materials onto micro-device workpieces
US20040154538A1 (en) Reactors with isolated gas connectors and methods for depositing materials onto micro-device workpieces
JP2009531535A (ja) 薄膜の広範囲多層原子層の化学蒸着処理のための装置および方法
KR102225261B1 (ko) 박막 증착 장치를 위한 유체 분배 디바이스, 관련 장치 및 방법
US20190233941A1 (en) Apparatus for coating particles, and process
KR102228546B1 (ko) 유체 투과성 재료의 코팅
CN112739850B (zh) 涂覆设备
KR101333514B1 (ko) 분말 연속공급장치
KR20220016740A (ko) 분말 입자 코팅을 위한 증착 장치 및 이를 이용하여 분말 입자 표면을 균일하게 코팅하는 방법
FI129344B (en) Coating of particulate matter
KR20240036899A (ko) 파티클 생성 방지용 보호막 형성 방법

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM