FI124113B - Laitteisto ja menetelmä substraatin pinnan muokkaamiseksi - Google Patents

Description

Laitteistoja menetelmä substraatin pinnan muokkaamiseksi

Keksinnön tausta

Keksintö liittyy laitteistoon ja menetelmään substraatin pinnan muokkaamiseksi altistamalla substraatin pinta vuoroittaisille lähtöaineiden pin-5 tareaktioille. Erityisesti esillä oleva keksintö liittyy patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaiseen laitteistoon substraatin pinnan muokkaamiseksi altistamalla substraatin pinta ainakin ensimmäisen lähtöaineen ja toisen lähtöaineen vuoroittaisille pintareaktioille atomikerroskasvatusmenetelmän periaatteiden mukaisesti. Esillä oleva keksintö liittyy erityisesti myös patenttivaatimuksen 18 10 johdannon mukaiseen menetelmään substraatin pinnan muokkaamiseksi altistamalla substraatin pinta ainakin ensimmäisen lähtöaineen ja toisen lähtöaineen vuoroittaisille pintareaktioille atomikerroskasvatusmenetelmän periaatteiden mukaisesti.

Atomikerroskasvatusmenetelmä, ALD-menetelmä (Atomic layer Dels position) perustuu pinnan kontrolloimaan kasvatukseen, jossa lähtöaineet johdetaan ALD-reaktorissa substraatin pinnalle yksi kerrallaan eriaikaisesti ja toisistaan erotettuina. Perinteisesti lähtöainetta tuodaan substraatin pinnalle riittävä määrä siten, että käytettävissä olevat pinnan sidospaikat tulevat käytetyiksi. Kunkin lähtöainepulssin jälkeen substraatti huuhdellaan inertillä kaasul-20 la, jotta ylimäärä lähtöainehöyrystä voidaan poistaa kaasufaasissa tapahtuvan kasvun estämiseksi. Tällöin pinnalle jää kemisorboitunut monokerros yhden lähtöaineen reaktiotuotetta. Tämä kerros reagoi seuraavan lähtöaineen kanssa muodostaen määrätyn osittaisen monokerroksen haluttua materiaalia. Reaktion tapahduttua riittävän täydellisesti ylimäärä tätä toista lähtöainehöyryä huuh-25 dellaan inertillä kaasulla, siten kasvu perustuu jaksottaisiin saturoituihin pinta-

CO

^ reaktioihin eli pinta kontrolloi kasvua. Tunnetun tekniikan mukaisesti edellä ku- ™ vattu ALD-menetelmä toteutetaan ALD-reaktorissa, jonka sisälle prosessoitava

CVJ

V substraatti on sijoitettu.

co Ongelmana yllä kuvatussa tunnetun tekniikan mukaisessa järjeste- ir 30 lyssä on se, että ALD-reaktoreilla ei kyetä käsittelemään kappaleita, jotka ovat

CL

niin suuria, että ne eivät mahdu sisälle ALD-reaktoriin. Tämä rajoittaa merkittä- j§> västi ALD-menetelmän käyttöä monissa käyttökohteissa. Toinen ongelma liit- ° tyy siihen, että ALD-menetelmää käytetään tunnetun tekniikan mukaisesti ali- o ^ paineessa. Pinnoitettaessa esimerkiksi säiliöiden sisäpintoja voisi säiliö itse 35 muodostaa ALD-reaktorin, jonne aikaansaadaan alipaine. Usein kuitenkin tällaisten säiliöiden seinämänpaksuus ei ole riittävä, jolloin säiliö ei kestä tarvitta- 2 vaa alipainetta säiliö saattaa luhistua kokoon. Lisäksi lähtöaineiden syöttäminen peräkkäisesti suuriin kammioihin on hankalaa ja vaatii paljon aikaa, koska suuren kammion täyttäminen ja tyhjentäminen on hidasta. Lisäksi kammioon asetetun substraatin kaikki pinnat altistuvat pintareaktioille, jolloin ei ole mah-5 dollista altistaa vain osaa substraatin pinnasta pintareaktioille ilman, että substraatin pinnalle asennetaan maskeja, jotka peittävät osan substraatin pinnasta. Tällaisten maskien asettaminen on usein kuitenkin hidastaja hankalaa.

Keksinnön lyhyt selostus

Keksinnön tavoitteena on siten kehittää laitteisto ja menetelmä, jolla 10 yllä mainitut ongelmat saadaan ratkaistua. Keksinnön tavoite saavutetaan patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosan mukaisella laitteistolla, jolle on tunnusomaista se, että laitteisto käsittää yhden tai useamman lähteen ensimmäisen lähtöaineen syöttämiseksi paikallisesti substraatin pinnalle, ja että lähde käsittää kaksi tai useampia lähtöainevyöhykkeitä, jotka on erotettu toisistaan ympä-15 röivään atmosfääriin virtausyhteydessä olevalla raolla tai tilalla substraatin pinnan altistamiseksi toiselle lähtöaineelle atmosfääristä lähtöainevyöhykkeiden välillä tai, että laitteisto käsittää kaksi tai useampia lähteitä, jotka on erotettu toisistaan ympäröivään atmosfääriin avoimella raolla tai tilalla substraatin pinnan altistamiseksi toiselle lähtöaineelle atmosfääristä lähteiden välillä. Keksin-20 nön tavoite saavutetaan edelleen patenttivaatimuksen 18 tunnusmerkkiosan mukaisella menetelmällä, jolle on tunnusomaista, että menetelmässä substraatin pinnalle syötetään paikallisesti ensimmäistä lähtöainetta lähteen avulla liikuttamalla lähdettä suhteessa substraattiin ja ensimmäisellä lähtöaineella käsitelty substraatin pinta altistetaan lähdettä ympäröivässä atmosfäärissä olevalle 25 toiselle lähtöaineelle.

CO

^ Keksinnön edulliset suoritusmuodot ovat epäitsenäisten patenttivaa- ™ timusten kohteena.

CVJ

V Keksintö perustuu siihen, että aikaansaadaan laitteisto, joka käsittä co yhden tai useamman lähteen ensimmäisen lähtöaineen syöttämiseksi paikalli- ir 30 sesti substraatin pinnalle. Lähde voi olla esimerkiksi suutin tai vastaa, joka on

CL

sovitettu syöttämään ensimmäistä lähtöainetta substraatin pinnalle. Ensimmäi- j§> nen lähtöaine reagoi substraatin pinnan kanssa muodostaen monokerroksen ° substraatin pinnalle. Lähde on aikaansaatu liikutettavaksi substraatin pinnan o ^ suhteen siten, että lähteellä voidaan pyyhkäistä substraatin pinnan tai pinnan 35 osan yli altistaen tämä pyyhkäisyn alle jäänyt substraatin pinta ensimmäiselle lähtöaineelle. Lähteen ja substraatin suhteellinen liike voidaan aikaansaada 3 pelkkää lähdettä liikuttamalla tai pelkkää substraattia liikuttamalla tai liikuttamalla sekä substraattia että lähdettä suhteessa toisiinsa. Esillä olevan keksinnön mukaisesti substraatti ja lähde on sijoitettu atmosfääriin, joka käsittää toista lähtöainetta. Täten kun substraatin pinta on altistettu lähteen avulla paikalli-5 sesti ensimmäiselle lähtöaineelle, altistuu se lähteellä pyyhkäisyn jälkeen toiselle lähtöaineelle, jota on substraattia ympäröivässä atmosfäärissä. Toinen lähtöaine reagoi ensimmäisen lähtöaineen kanssa muodostaen monokerrok-sen substraatin pinnalle. Tämä toisen lähtöaineen muodostama monokerros puolestaan reagoi lähteestä syötettävän ensimmäisen lähtöaineen kanssa 10 seuraavalla pyyhkäisyllä. Täten substraatin pintaa voidaan muokata paikallisesti lähteen avulla, kun pintareaktioita tapahtuu substraatin pinnalla vain sillä kohtaa, jonka yli lähteellä on pyyhkäisty substraatin pinnan altistamiseksi ensimmäiselle lähtöaineelle.

Edellisen mukaisesti lähteellä suoritettujen pyyhkäissen lukumää-15 rällä voidaan määrittää haluttu kasvatuskerrosten lukumäärä ja siten esimerkiksi haluttu pinnoituksen paksuus, koska jokaisen pyyhkäisyn seurauksena substraatin pinnalle muodostuu yksi monokerros ensimmäistä ja toista lähtöainetta. Pinnan muokkaamisella tarkoitetaan tässä hakemuksessa yleisesti pinnan pinnoittamista, pintakerroksen seostamista ja/tai jotakin muuta vastaavaa 20 menettelyä pinnan tai pintakerroksen muokkaamiseksi. Substraatin pinnalle tarkoitetaan tässä yhteydessä sekä substraatin ulkopintaa että huokoisen substraatin sisäpintoja, jotka huokoisuus aikaansaa.

Keksinnön mukaisen menetelmän ja laitteiston etuna on se, että sen avulla on mahdollista hyödyntää ALD-menetelmää myös suurten kappaleiden 25 pintojen muokkaamiseen, mikä ei ole ollut aikaisemmin mahdollista ALD-reaktoreiden aikaansaaman kokorajoituksen takia. Lisäksi esillä oleva keksintö 5 mahdollistaa tällaisten suurten kappaleiden tai pintojen paikallisen muokkaa-

C\J

^ misen, kun koko pinnan muokkaaminen ei ole toivottua tai edullista, mikä ei ole T tunnetun tekniikan ALD-reaktoreissa ollut mahdollista. Edelleen esillä olevan o 00 30 keksinnön mukaisessa ratkaisussa ei tarvitse välttämättä käyttää lainkaan ali- | painetta tai alipaine synnytetään vain suutinpinnan kohdalla, jolloin ohutseinä- mäisiin kappaleisiin ei kohdistu alipainetta, joka voi rikkoa seinämän tai luhis-o g taa ohutseinämäisen säiliön. Lisäsi esillä oleva keksintö mahdollistaa suurten ° kappaleiden nopean muokkaamisen ALD-menetelmällä sekä tehokkaan lähtö- 00 35 aineiden ja mahdollisten huuhteluaineiden käytön minimoiden niiden ylimäärän tuottaman jätemäärän.

4

Kuvioiden lyhyt selostus

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yhteydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista: kuvio 1 esittää kaavamaisesti esillä olevan keksinnön mukaisen lait-5 teiston erään suoritusmuodon; kuviot 2A ja 2B esittävät kaavamaisesti esillä olevan keksinnön mukaisen laitteiston erään toisen suoritusmuodon; kuvio 3 esittää kaavamaisesti esillä olevan keksinnön mukaisen laitteiston erään toisen suoritusmuodon; 10 kuvio 4 esittää kaavamaisesti esillä olevan keksinnön mukaisen lait teiston vielä erään suoritusmuodon; ja kuvio 5 esittää kaavamaisesti sivukuvan kuvion 4 mukaisesta laitteistosta.

Keksinnön yksityiskohtainen selostus 15 Viitaten kuvioon 1 on siinä esitetty ensimmäinen suoritusmuoto esil lä olevan keksinnön laitteistosta. Kuvion 1 mukaisesti laitteisto käsittää lähteen 6, joka on asetettavissa muokattavan substraatin 2 pinnalle 4. Lähde 6 käsittää suutinpinnan, joka asetetaan käsiteltävän substraatin 2 pintaa 4 vasten tai pinnan 4 päälle etäisyyden päähän pinnasta 4 siten, että suutinpinta peittää osan 20 substraatin 2 pinnasta 4. Suutinpinnalla tarkoitetaan tässä yhteydessä siis lähteen 6 pintaa, joka asetetaan vasten substraatin 2 pintaa 4 tai pinnan 4 päälle. Lähteen 6 avulla substraatin 2 pinnalle 4 johdetaan suutinpinnan kautta ensimmäistä lähtöainetta A suutinpinnan peittämälle alueelle siten, että tällä suutinpinnan peittämällä alueella substraatin 2 pinta 4 on altistettavissa ensimmäi-25 selle lähtöaineelle A. Ensimmäistä lähtöainetta A voidaan syöttää yhdessä 5 kantokaasun kanssa, joka kantokaasu voi olla esimerkiksi jotakin inerttiä kaa-

C\J

^ sua, joka ei osallistu pintareaktioihin substraatin 2 pinnalla 4. Kuvion 1 mukai- v sesti lähde 6 käsittää lähtöainetilan 13, johon ensimmäinen lähtöaine A on o 00 syötettävissä kaasunsyöttövälineiden 14 avulla, jotka ovat virtausyhteydessä | 30 lähtöainetilaan 13. Kaasunsyöttövälineet 14 voivat käsittää mitkä tahansa yh- teet, putkitukset, lähtöaineupokkaat ja vastaavat välineet ja osat jotka tarvitaan o g ensimmäisen lähtöaineen A tuottamiseksi ja syöttämiseksi lähtöainetilaan 13.

° Kuvion 1 suoritusmuodossa lähtöainetilan 13 yläosaan on ensimmäisen lähtö- 00 aineen A syöttämiseksi järjestetty kaasunjakolaite 16, kuten reikälevy tai vas- 35 taava, kaasunsyöttövälineistä 14 tulevan ensimmäisen lähtöaineen A jakami- 5 seksi tasaisesti lähtöainetilaan 13. Lähtöainetila 13 käsittää avoimen seinämän tai alueen, joka aukeaa suutinpinnalle muodostaen lähtöainevyöhykkeen 10, josta lähtöainetilaan 13 syötetty ensimmäinen lähtöaine A pääsee yhteyteen substraatin 2 pinnan 4 kanssa. Toisin sanoen esillä olevan keksinnön mukai-5 sesti ensimmäistä lähtöainetta A pääsee purkautumaan lähtöainevyöhykkeen 10 kautta substraatin 2 pinnan 4 sille alueelle, joka on suutinpinnan peittämä ja erityisesti lähtöainevyöhykkeen 10 alla lähteen 6 ollessa asetettuna vasten substraatin 2 pintaa 4 tai pinnan 4 päälle. Lähteen 6 lähtöainetila 13 muodostaa täten ALD-reaktiokammion yhdessä substraatin 2 sen pinnan 4 osan kansio sa, jonka päällä lähde 6 on. Tällöin ALD-menetelmän mukaista materiaalin kasvua voi tapahtua tällä lähteen 6 lähtöainevyöhykkeen 10 peittämällä substraatin 2 pinnan 4 osalla ensimmäisen lähtöaineen A vaikutuksesta. Lähteen 6 suutinpinta voidaan edelleen varustaa harjaksilla 30, jotka ympäröivät lähtö-ainevyöhykettä 10 ja työntyvät ulospäin suutinpinnasta, jolloin suutinpinnan ja 15 substraatin 2 pinnan 4 väliin jää rako. Tämä rako yhdessä harjasten 30 kanssa mahdollistaa ylimääräisen lähtöainetilaan 13 syötetyn lähtöaineen poistumisen lähtöainetilasta 13 ja samalla harjakset mahdollistavat lähteen 6 käyttämisen myös sellaisten pinnoilla, jotka käsittävät pieniä tai harjasten 30 korkeutta ma-talalampi epätasaisuuksia. Lähtöainetilaan 13 voidaan myös syöttää aliannos-20 tus tai lähes aliannostus ensimmäistä lähtöainetta A, jolloin olennaisesti kaikki syötetty ensimmäinen lähtöaine A reagoi substraatin 2 pinnan 4 kanssa. Alian-nostusta käytettäessä ei ylimääräistä ensimmäistä lähtöainetta A pääse virtaamaan lähtöainetilan 13 ulkopuolelle.

Keksinnön mukaisesti lähde 6 aikaansaadaan liikutettavaksi siten, 25 että sitä voidaan liikuttaa substraatin 2 pintaa 4 pitkin suutinpinnan ollessa vas-ten substraatin 2 pintaa 4 tai pinnan 4 päällä etäisyyden päässä siitä. Toisin 5 sanoen lähdettä 6 liikutetaan suhteessa substraattiin 2. Vaihtoehtoisesti läh-

C\J

Λ detta 6 voidaan P'taa Paikoillaan ja substraattia 2, kuten materiaalirainaa liiku- v tetaan suhteessa lähteeseen 6, lähteen 6 ollessa asetettuna substraatin 2 pin-

O

00 30 taa 4 vasten tai sen päälle. Myös sekä substraattia 2 että lähdettä 6 voidaan | liikuttaa suhteellisen liikkeen aikaansaamiseksi. Vielä eräässä suoritusmuo- dossa lähde 6 voidaan asettaa substraatin 2 pintaa 4 vasten tai sen päälle, o g nostaa pois pinnalta 4 ja siirtää seuraavaan paikkaan ja asettaa jälleen sub- ° straatin 2 pintaa 4 vasten tai sen päälle. Tällöin lähdettä 6 ei liikuteta substraa- 00 35 tin pintaa pitkin vaan se asetetaan haluttuun kohtaan, otetaan pois ja asete taan seuraavaan kohtaan substraatilla 2.

6

Kuvion 1 mukaisella lähteellä 6 voidaan muokata substraatin 2 pintaa 4 ALD-menetelmän mukaisesti tuomalla kaasunsyöttövälineiden 14 avulla lähtöainetilaan 13 ensimmäistä lähtöainetta A, jolloin substraatin 2 pinta 4 altistuu ensimmäisen lähtöaineen B aikaansaamalle pintareaktiolle. Syöttämällä 5 ensimmäistä lähtöainetta A vajaa-annostus suhteessa substraatin 2 pinnan 4 kykyyn sitoa lähtöaineita, sitoutuu substraatin 2 pintaan 4 olennaisesti kaikki syötetty ensimmäinen lähtöaine A, jolloin ei synny erillistä pinnan huuhtelutar-vetta. Yliannostuksen tapauksessa ylimääräinen ensimmäinen lähtöaine A poistuu suutinpinnalta harjasten 30 läpi tai suutinpinnan ja substraatin 2 pinnan 10 4 välisestä raosta. Kuvion 1 mukaisesti lähde 6 on sijoitettu tilaan, jonka atmo sfääri 1 käsittää toista lähtöainetta B. Tämä tila, jossa on atmosfääri 1, voi olla esimerkiksi erillinen kammio tai huonetila tai jokin muu vastaava tila, jossa voidaan ylläpitää atmosfääriä 1, joka käsittää toista lähtöainetta B. Lähteen 6 suhteellinen liike substraatin 2 pinnalla 4 altistaa pinnan 4 ensimmäiselle lähtöai-15 neelle A suuttimen pyyhkäistessä pinnan 4 yli ja pinta 4 altistuu pyyhkäisyn jälkeen tilan atmosfäärissä 1 olevalle toiselle lähtöaineelle B, kun lähde ei enää peitä substraatin 2 pinnan 4 kohtaa joka pyyhkäistiin lähteellä 6. Täten lähteen 6 yksi pyyhkäisy substraatin 2 pinnan 4 yli aikaansaa pinnalle 4 yhden kasva-tuskerroksen ensimmäistä ja toista lähtöainetta A, B yhden kokonaisen ALD-20 syklin suorittamiseksi. Syöttämällä lähtöainetilaan 13 vajaa-annostus ensimmäistä lähtöainetta A suhteessa pinnan 4 kykyyn sitoa lähtöainetta A, voidaan pinnan 4 huuhtelutarve eliminoida, koska kaikki pintaan lähtöainevyöhykkeen 10 kautta tuleva lähtöaine A sitoutuu pintaan 4. Samalla ensimmäisen lähtöaineen A mukana syötettävä kantokaasu virtaa harjasten 30 läpi pois suutinpin-25 naita puhaltaen atmosfäärissä 1 olevan toisen lähtöaineen B pois estäen sitä pääsemästä suutinpinnan alle. Lähteen 6 liikenopeus suhteessa substraattiin 2 5 ja ensimmäisen lähtöaineen A syöttönopeus lähtöainetilaan 13 voidaan mitoit-

C\J

^ taa siten, että saavutetaan haluttua vajaa-annostustila tai muu haluttu annos- v tustila. Täten lähteen 6 edestakaisella suhteellisella liikkeellä substraatin 2 ρίπ ο 00 30 nalla 4 voidaan aikaansaada haluttu määrä kasvatuskerroksia, kun jokaisella | suuttimen 6 pyyhkäisyllä aikaansaadaan yksi kasvatuskerros. Kuviossa 1 suut- timen edestakaista liikettä kuvaa nuoli M. Laitteisto voi käsittää myös kaksi tai o g useampia lähteitä 6, jotka voi olla sijoitettu esimerkiksi peräkkäisesti siten, että ° substraatti 2 voi kulkea näiden lähteiden 6 alta altistuen lähteiden välillä atmo- o 00 35 sfäärissä 1 olevalle toiselle lähtöaineelle B.

7

Kuvioissa 2A ja 2B on esitetty eräs erityinen suoritusmuoto lähteen 6 lamellirakenteisesta suutinpinnasta. Tämä kuvioiden 2A ja 2B mukainen lähde 6 vastaa toimintaperiaatteeltaan ja käyttösovelluksiltaan olennaisesti kuvion 1 lähdettä, mutta tässä kuvioiden 2A ja 2B lähteessä 6 on lamellirakenne 5 huuhteluaineen syöttämiseksi sekä imu huuhteluaineen ja lähtöaineiden poistamiseksi. Kuvioiden 2A ja 2B suoritusmuodossa suutinpinta käsittä lähtöaine-vyöhykkeen 10, jonka kautta ensimmäinen lähtöaine A syötetään substraatin 2 pinnalle 4. Kuviossa 2A on esitetty pohjakuva suutinpinnasta, joka käsittä keskellä lähtöainevyöhykkeen 10, johon ensimmäistä lähtöainetta A tuodaan kaa-10 sunsyöttövälineiden 14 avulla. Lähtöainevyöhykettä 10 ympäröi imuvyöhyke 24, johon aikaansaadaan imu tai alipaine imuvälineiden tai alipainevälineiden 27 avulla, jotka ovat virtausyhteydessä imutilaan 19. Imuvyöhykettä 24 puolestaan ympäröi huuhteluainevyöhyke 22, johon syötetään huuhteluainetta huuh-teluaineensyöttövälineiden 21 avulla. Tällä ratkaisulla on mahdollista aikaan-15 saada lähtöainevyöhykkeen 10 määrittämän reaktiotilan ympärille inertgas valving -tyyppiset vyöhykkeet, jotka mahdollistavat edelleen ensimmäisen lähtöaineen A yliannostuksen käyttämisen. Kuviossa 2B on esitetty kaavamaisesti sivukuvassa kuvion 2A mukaisesta ratkaisusta. Täten kaasunsyöttövälineillä 14 lähtöainetilaan 13 syötetty ensimmäinen lähtöaine A virtaa lähtöaine-20 vyöhykkeen 10 kautta substraatin 2 pinnalle 4, jolloin lähtöainetilaan syötetty ylimääräinen ensimmäinen lähtöaine A ja/tai kantokaasu imetään suutinpinnan ja substraatin 2 pinnan 4 välisestä raosta imuvyöhykkeen 24 kautta imutilaan 19 ja pois substraatin 2 pinnalta 4. Samalla huuhteluainetilaan 23 syötetään huuhteluaineensyöttövälineillä 21 huuhteluainetta, joka virtaa huuhteluaine-25 vyöhykkeen 22 kautta substraatin pinnalle ja imeytyy edelleen imuvyöhykkeen 24 kautta imutilaan 19. Mitoittamalla huuhteluaineen syöttöpaineen, ensimmäi-5 sen lähtöaineen A syöttöpaineen ja imun tehon sekä niiden virtauskanavien

(M

^ pinta-alat sopivasti, voidaan aikaansaada lähde 6, jonka sisällä on hyvä alipai- v ne ja samalla se kuitenkin kumoaa ensimmäisen lähtöaineen A ja huuhteluai- o 00 30 neen syöttönopeuden avulla alipaineen synnyttämän imuvoiman, jolloin lähdet- | tä 6 voidaan helposti liikuttaa substraatin 2 pinnalla 4. Myös tässä suoritus- muodossa suutinpinta voidaan varustaa harjaksilla, jotka voidaan sijoittaa min-o g kä tahansa vyöhykkeen 10, 22, 24 ympärille tai tarvittaessa useamman tai o £ kaikkien näiden vyöhykkeiden 10, 22, 24 ympärille. Edelleen on huomioitava, ^ 35 että kuvioiden 2A ja 2B mukaisia lamellimaisia rakenteita voi olla aikaansaatu yhdelle suutinpinnalle myös kaksi tai useampia ja näiden lamellimaisten raken- 8 teiden välissä voi olla rako tai väli tai vastaava tila, joka on virtausyhteydessä atmosfääriin 1 substraatin 2 pinnan 4 altistamiseksi lamellirakenteiden välissä lähtöaineelle B. Tätä kuvioiden 2A ja 2B mukaista lähdettä voidaan käyttää samaan tapaan kuin kuvion 1 mukaista lähdettä aikaansaamalla lähteen 6 ja 5 substraatin 2 välille suhteellinen liike.

Keksinnön mukaisesti suutinpinta aikaansaadaan siten, että lähde 6 käsittää lähtöainetilan 13, joka on virtausyhteydessä kaasunsyöttövälineisiin 14, joka lähdeainetila 13 käsittää lähteen 6 suutinpinnalle avautuvan alueen, joka muodostaa lähtöainevyöhykkeen 10, jonka kautta ensimmäinen lähtöaine 10 A pääsee virtaamaan substraatin 2 pintaan 4 suutinpinnan ollessa asetettuna vasten substraatin 2 pintaa 4 ja sen päälle etäisyyden päähän pinnasta 4. Vastaavasti huuhteluainetila 23 on virtausyhteydessä huuhteluaineensyöttövälinei-siin 21, joka huuhteluainetila 23 käsittää lähteen 6 suutinpinnalle avautuvan alueen, joka muodostaa huuhteluainevyöhykkeen 22, jonka kautta huuhteluai-15 ne pääsee virtaamaan substraatin 2 pintaan 4 suutinpinnan ollessa asetettuna vasten substraatin 2 pintaa 4 tai sen päälle. Imutila 19 on virtausyhteydessä imuvälineisiin 27, joka imutila 19 käsittää lähteen 6 suutinpinnalle avautuvan alueen, joka muodostaa imuvyöhykkeen 24, jonka kautta ensimmäistä lähtöainetta A ja/tai huuhteluainetta on imettävissä suutinpinnan ollessa asetettuna 20 vasten substraatin 2 pintaa 4 tai sen päälle, ja/tai imutila 19 joka aikaansaa alipaineen lähteen 6 suutinpinnan ja substraatin 2 pinnan 4 välille.

Vaikka kuvioiden 2A ja 2B lamellimainen ratkaisu on esitetty sisäkkäisinä vyöhykkeinä voidaan se aikaansaada myös peräkkäisinä vyöhykkeinä. Toisin sanoen lähde 6 voi käsittää suutinpinnallaan substraatin 2 pinnan 4 25 huuhtelemiseksi ainakin yhden huuhteluainevyöhykkeen 22 huuhteluaineen johtamiseksi substraatin 2 pinnalle 4. Huuhteluainevyöhyke 22 voidaan edel-5 leen järjestää substraatin 2 tai lähteen 6 liikesuuntaan nähden peräkkäisesti

C\J

^ lähtöainevyöhykkeen 10 kanssa ja/tai lähteen 6 liikesuunnassa lähtöaine- v vyöhykkeen 10 etu- ja takapuolelle. Samalla tavalla lähde 6 voi käsittää lisäksi 00 30 suutinpinnallaan ainakin yhden imuvyöhykkeen 24 substraatin 2 pinnalle 4 | syötettyjen ensimmäisen lähtöaineen A ja/tai huuhteluaineen imemiseksi ja/tai alipaineen aikaansaamiseksi lähteen 6 suutinpinnan ja substraatin 2 pinnan 4 o g välille. Imuvyöhyke 24 voidaan järjestää substraatin 2 tai suuttimen 6 liikesuun- ° taan nähden peräkkäisesti lähtöainevyöhykkeen 10 kanssa samalla tavalla 00 35 kuin esitettiin huuhteluainevyöhykkeeseen 22 liittyen, eli lähtöainevyöhykkeen 9 10 etu- tai takapuolelle tai molemmille puolille. Edullisesti imuvyöhyke 24 on sijoitettu lähtöainevyöhykkeen 10 huuhteluvyöhykkeen 22 väliin.

Kuviossa 3 on esitetty eräs esillä olevan keksinnön erityinen sovel-lusmuoto, jossa kolme samanlaista lähdettä 7 on sijoitettu nuolen N suunnassa 5 liikkuvan substraatin 2, esimerkiksi materiaalirainan, päälle siten, että lähteen 7 suutinpinta on vasten substraatin 2 pintaa 4 tai sen päällä etäisyyden päässä pinnasta 4. Lähteillä 7 on tässä suoritusmuodossa lähtöaineensyöttöelin 3, jolla pyöreä suutinpinta, joka lähtöaineensyöttöelin 3 on sovitettu pyörimään pyörimisakselinsa 15 tai keskipisteensä ympäri nuolen P osoittamalla tavalla. Suu-10 tinpinta käsittää lähtöainevyöhykkeen 11, jonka kautta ensimmäistä lähtöaineita A voidaan syöttää substraatin 2 pinnalle 4 samaan tapaan kuin kuvion 1 suoritusmuodossa. Lähteet 7 on jälleen sijoitettu atmosfääriin 1, joka käsittää toista lähtöainetta B. Lähteet 7 syöttävät substraatin 2 pinnalle 4 ensimmäistä lähtöainetta A ja atmosfäärissä 1 on toista lähtöainetta B, jolloin pinta 4 altistui-15 si vuoroittain lähtöaineille Aja B. Rainan 2 pinnalle 4 saatavien kasvatusker-rosten lukumäärää ja siten kasvatuskerroksen paksuutta voitaisiin ohjata suutinten 6 pyörimisnopeuden ja rainan liikenopeuden avulla. Lähteet 7 tai lähtöaineen sy öttöe I i m et 3 voidaan myös varustaa raoilla tai vastaavilla vyöhykkeillä (ei esitetty), jotka ovat virtausyhteydessä atmosfääriin 1 siten, että substraatin 20 2 pinta 4 voidaan altistaa atmosfäärissä 1 olevan toisen lähtöaineen B pintare aktioille lähteen 7 pyöriessä ensimmäisen pyörimisakselin 15 ympäri. Nämä raot voi olla aikaansaatu esimerkiksi lähtöainevyöhykkeiden 11 väleihin. Ensimmäinen pyörimisakseli 15 ulottuu tässä suoritusmuodossa olennaisesti kohtisuorasi substraatin 2 pintaan 4 nähden ja se on sovitettu syöttämään en-25 simmäistä lähtöainetta A olennaisesti ensimmäisen pyörimisakselin 15 suun-taisesti lähtöainevyöhykkeen 11 kautta.

5 Kuvion 3 kaltaisessa liikkuvan rainan tapauksessa voitaisiin tieten- C\l ^ kin hyödyntää myös kuvioiden 1, 2A ja 2B mukaisia lähteitä, joita voitaisiin ^ asettaa yksi tai useampia rainan 2 päälle ja ne voisivat ulottua rainan 2 reunas- 00 30 ta reunaan, jolloin koko raina 2 kulkisi lähteen 6 alta. Tällaisia kuvioiden 1 ja 2 | mukaisia lähteitä voitaisiin liikuttaa liikkuvan rainan päällä edestakaisin, jolloin ^ kasvatuskerrosten lukumäärää saataisiin lisättyä, kun rainan 2 pinta altistuisi o g vuorotellen lähteen 6 kautta syötettävälle ensimmäiselle lähtöaineelle A ja at- ^ mosfäärissä 1 olevalle toiselle lähtöaineelle B.

^ 35 Kuviossa 4 on esitetty kaavamainen sivukuva esillä olevan keksin

nön erään suoritusmuodon mukaisesta lähteestä 8 ensimmäisen lähtöaineen A

10 syöttämiseksi substraatin 2 pinnalle 4. Lähde 8 on jälleen sijoitettu atmosfääriin 1, joka käsittää toista lähtöainetta B. Lähde 8 käsittää kaasunsyöttöelimen 5 ensimmäisen lähtöaineen A syöttämiseksi substraatin 2 pinnalle 4 sekä toisen pyörimisakselin 17, jonka ympäri kaasunsyöttöelin 5 on pyöritettävissä. Kaa- 5 sunsyöttöelin 5 on edullisesti sylinterimäinen osa, jolla on olennaisesti ympyränmuotoinen poikkileikkaus. Vaihtoehtoisesti kaasunsyöttöelin 5 voi olla poikkileikkaukseltaan myös jonkin muun muotoinen, kuten soikion, kolmion, neliön tai jonkin muun monikulmion muotoinen. Kaasunsyöttöelimen 5 pituus toisen pyörimisakselin 17 suunnassa voi vaihdella kunkin sovelluksen mukaan ja se 10 voidaan sovittaa vastaamaan olennaisesti esimerkiksi käsiteltävän substraatin 2, kuten materiaalirainaan, leveyttä. Olennaista on, että esillä oleva keksintö ei rajoitu mihinkään yksittäiseen kaasunsyöttöelimen 5 muotoon, vaan kaasunsyöttöelin 5 voidaan toteuttaa minkä tahansa muotoisena. Edullisesti kaasunsyöttöelin 5 on kuitenkin toisen pyörimisakselin 17 suhteen pyörähdyssymmet- 15 rinen. Lisäksi toinen pyörimisakseli 17 on sijoitettu kulkemaan edullisesti kaasunsyöttöelimen 5 keskiakselia pitkin.

Kaasunsyöttöelin 5 on sovitettu syöttämään ensimmäistä lähtöainetta A olennaisesti poikittaisessa suunnassa suhteessa toiseen pyörimisakseliin 17. Kuvion 4 mukaisesti kaasunsyöttöelin 5 on varustettu yhdellä tai useam-20 maila lähtöainevyöhykkeellä 12, joka on sovitettu syöttämään ensimmäistä lähtöainetta A. Kaasunsyöttöelin 5 voi käsittää myös yhden tai useamman huuhte-luainevyöhykkeen (ei esitetty) huuhteluaineen syöttämiseksi. Lisäksi kaasunsyöttöelin 5 voidaan varustaa yhdellä tai useammalla imuvyöhykkeellä 31 ensimmäisen lähtöaineen A tai huuhteluaineen imemiseksi ja poistamiseksi. Ku-25 vion 4 mukaisesti lähtöainevyöhykkeet 12 ja imuvyöhykkeet 31 on aikaansaatu ulottumaan olennaisesti kaasunsyöttöelimen 5 toisen pyörimisakselin 17 suun-5 taisesti. Toisin sanoen lähtöainevyöhykkeet 12 ja imuvyöhykkeet 31 ovat pit-

C\J

^ känomaisia kanavia, jotka ulottuvat kaasunsyöttöelimen 5 pituudella. Vaihtoeh- 7" toisesti lähtöainevyöhykkeet 12 ja imuvyöhykkeet 31 voivat olla myös lyhyem- 00 30 piä ja ne voivat ulottua vain osalla kaasunsyöttöelimen 5 pituutta, jolloin niitä | voi olla toisen pyörimisakselin 17 suunnassa myös peräkkäin samassa linjassa kaksi tai useampia, o g Edellä esitetyn mukaisesti ensimmäistä lähtöainetta A voidaan ° syöttää kaasunsyöttöelimestä 5 lähtöainevyöhykkeen 12 kautta olennaisesti 00 35 poikittaisesti, kohtisuorasti tai säteittäisesti suhteessa toiseen pyörimisakseliin 17. Kaasunsyöttöelin 5 voi käsittää lisäksi yhden tai useamman huuhtelu- 11 ainevyöhykkeen (ei esitetty) huuhteluaineen syöttämiseksi substraatin 2 pinnalle 4.

Imuvyöhykkeet 31 voi olla aikaansaatu kaasunsyöttöelimeen 5 samalla tavalla kuin edellä mainitut lähtöainevyöhykkeet 12. Imuvyöhykkeiden 31 5 avulla ensimmäistä lähtöaineita A tai huuhteluaineita tai molempia voidaan poistaa substraatin 2 pinnalta 4 tai sen läheisyydestä. Imuvyöhykkeet 31 on edullisesti aikaansaatu poistamaan lähtöaineita tai huuhteluaineita substraatin 2 pinnalta 4 tai sen läheisyydestä olennaisesti poikittaisessa suunnassa, kohtisuorassa suunnassa tai säteittäisesti suhteessa kaasunsyöttöelimen 5 toi-10 seen pyörimisakseliin 17. Tällä kuvion 4 mukaisella lähteellä 8 voidaan substraatin 2 pinta 4 altistaa ensimmäiselle lähtöaineelle Aja samalla imuvyöhykkeiden avulla ylimääräinen ensimmäinen lähtöaine A voidaan imeä pois substraatin 2 pinnalta 4. Tätä lähdettä 8 tai sen kaasunsyöttöelintä 5 voidaan liikuttaa myös vaakasuorassa suunnassa, esimerkiksi edestakaisella liikkeellä sub-15 straatin 2 pinnan 4 päällä. Kaasunsyöttöelimen 5 pyörimisliike toisen pyörimisakselin 17 ympäri mahdollistaa nopean ensimmäisen lähtöaineen A syötön ja siten vaakasuoraan liikkeeseen yhdistettynä nopean substraatin 2 pinnoittamisen kun toinen lähtöaine B on atmosfäärissä 1. Kun kaasunsyöttöelin 5 on sijoitettu etäisyyden päähän substraatin 2 pinnasta, pääsee toista lähtöainetta 20 B virtaamaan kaasunsyöttöelimen 5 alle silloin kun lähtöainevyöhyke 12 ei ole juuri kohti substraatin 2 pintaa. Imuvyöhykkeiden 31 avulla toisen lähtöaineen B imeytymistä kaasunsyöttöelimen 5 alle voidaan jopa edistää. Tällöin substraatin 2 pinta 4 voidaan altistaa sekä ensimmäiselle että toiselle lähtöaineelle A, B vaikka kaasunsyöttöelintä 5 ei liikutettaisikaan vaakasuorassa suunnassa 25 suhteessa substraattiin 2.

Kuviossa 5 on esitetty kaavamainen poikkileikkauskuva kuvion 4 5 lähteestä 8, joka käsittää kaasunsyöttöelimen 5, joka on pyöritettävissä toisen

C\J

^ pyörimisakselin 17 ympäri. Kaasunsyöttöelin 5 käsittää useita lähtöainevyöhyk- v keitä 12 ensimmäisen lähtöaineen A syöttämiseksi. Lähtöainevyöhykkeet 12 ja 00 30 imuvyöhykkeet 31 on edullisesti sijoitettu vuoroittaisesti kaasunsyöttöelimen 5 | kehän suunnassa, kuten poikkileikkauskuvassa 5 on esitetty. Kaasunsyöttö- vyöhykkeitä 12 voi olla yksi tai useampi ja imuvyöhykkeitä 31 yksi tai useampi o g tai ei yhtään. Ensimmäistä lähtöaineitta A voidaan syöttää kaikissa tapauksissa ° yksinään tai se voidaan syöttää kantokaasun avulla. Kantokaasua voidaan 00 35 syöttää yhdessä ensimmäisen lähtöaineen A kanssa siten, että kantokaasu kuljettaa ensimmäistä lähtöainetta A substraatin 2 pinnalle 4 osallistumatta kui- 12 tenkaan itse pintareaktioon. Kantokaasu on edullisesti jotakin inerttiä kaasua, kuten typpeä, joka ei reagoi ensimmäisen lähtöaineen A kanssa.

Kuvion 5 mukaisesti kaasunsyöttöelin 5 on siinä esitettyjen nuolien mukaisesti sovitettu syöttämään ensimmäistä lähtöaineitta A olennaisesti poi-5 kittaisesti tai säteittäisesti suhteessa toiseen pyörimisakseliin 17. Edullisesti kaasunsyöttöelin 5 on sovitettu syöttämään ensimmäistä lähtöainetta A olennaisesti kohtisuorassa suunnassa suhteessa toiseen pyörimisakseliin 17. Esillä olevan keksinnön yksinkertaisimmassa muodossa kaasunsyöttöelin 5 käsittää ainoastaan yhden lähtöainevyöhykkeen 12, jonka kautta voidaan syöttää en-10 simmäistä lähtöainetta A. Lähde 8 tai kaasunsyöttöelin 5 on järjestetty edullisesti siten, että toinen pyörimisakseli 17 ulottuu olennaisesti substraatin 2 pinnan 4 suuntaisesti.

Kuvion 5 suoritusmuodossa lähde 8 käsittää imukotelon 40, joka aikaansaa imukammion 35, jossa on imuaukkoja 42. Imukotelo 40 käsittää edel-15 leen virtausaukon 50, joka ulottuu olennaisesti kaasunsyöttöelimen 5 toisen pyörimisakselin 17 suunnassa ja jonka kautta ensimmäinen lähtöaine A ja mahdolliset huuhteluaineet syötetään substraatin 2 pinnalle 4 ja vastaavasti poistetaan substraatin 2 pinnalta 4. Virtausaukosta 50 on tehty toiseen pyörimisakseliin 17 nähden kohtisuorassa suunnassa kapea suhteessa kaasunsyöt-20 töelimen 5 halkaisijaan siten, että syötetty ensimmäinen lähtöaine A tai huuhteluaine ei leviä laajalle alueelle. Lisäksi imukotelo 40 on varustettu ensimmäisellä ja toisella laipalla 52, 54, jotka ulottuvat virtausaukon 50 reunasta olennaisesti substraatin 2 pinnan 4 suuntaisesti poispäin virtausaukosta 50 kuvion 5 mukaisesti ja kaasunsyöttöelimen 5 toisen pyörimisakselin 17 pituudella. Lai-25 pat 52, 54 aikaansaavat diffuusiosulun estäen kaasujen virtausta syöttöaukos-ta 50 ympäristöön ja ympäristöstä virtausaukkoon 50 mahdollistaen siten kui-5 tenkin substraatin 2 pinnan 4 tehokkaan altistamisen ensimmäiselle lähtöai-

C\J

^ neelle A virtausaukon 50 kohdalla. On huomioitava, että jossakin suoritusmuo- v dossa laippa on voitu aikaansaada myös vain toiselle puolelle virtausaukkoa 00 30 50. Laipat 52, 54 tai toinen niistä voidaan korvata myös muunlaisilla dif- | fuusiosuluilla. Tällainen imukotelon käsittävä lähde ei päästä ensimmäistä läh- töainetta A atmosfääriin 1, jossa on toista lähtöainetta B, jolloin ei-toivotuilta o g lähtöaineiden reaktioilta voidaan välttyä. Tällainen koteloitu lähde 8 on edulli- ° sesti liikutettavissa substraatin 2 pinnan 4 päällä suhteessa substraattiin siten, 00 35 että substraatin 2 pinta 4 altistetaan lähteen 8 pyyhkäisyn yhteydessä ensim- 13 maiselle lähtöaineelle A ja pyyhkäisyn jälkeen atmosfäärissä olevalle toiselle lähtöaineelle B.

Edellä on kuvioiden 1-5 yhteydessä käsitelty erilaisia lähteitä 6, 7 8, jotka kaikki on sovitettu altistamaan substraatin 2 pinta 4 paikallisesti ensim-5 mäiselle lähtöaineelle A. Kunkin lähteen 6, 7, 8 yhteydessä esitetyt asiat lähteen tai sen kaasunsyöttöelimen 3, 5 liikuttamisesta suhteessa substraattiin ja asettamisesta substraatin päälle pätevät kaikkiin lähteisiin 6, 7, 8. Lisäksi keksinnön mukainen laitteisto voi käsittää yhden tai useamman lähteen 6, 7, 8 ja ne voi olla sijoitettu siten, että substraatti 2 altistuu lähteiden 6, 7, 8 välissä at-10 mosfäärissä 1 olevalle toiselle lähtöaineelle. Lähde 6, 7, 8 voidaan sijoittaa sisälle erilliseen pinnoituskammioon (ei esitetty), jossa on atmosfääri 1, joka käsittää toista lähtöainetta B. Pinnoituskammio voi olla aikaansaatu siten, että substraatti tai substraatit viedään pinnoituskammion läpi tai vaihtoehtoisesti substraatti asetetaan pinnoituskammion sisällä ja pinnoituskammio suljetaan 15 käsittelyn ajaksi panosprosessin mukaisesti. Pinnoituskammion sisällä voi olla alipaine tai ylipaine tai se voi olla normaalissa ilmanpaineessa (NTP; 1 bar, 0 °C). Vaihtoehtoisesti lähdettä 6, 7, 8 ei ole sijoitettu erillisen pinnoituskammion sisälle vaan lähde 6, 7, 8 on sijoitettu suoraan huonetilaan, prosessitilaan tai jonkin muun laitteiston tai kammion yhteyteen, jossa atmosfääri 1, joka käsittää 20 toista lähtöainetta B.

Esillä olevan keksinnön mukainen laitteisto substraatin 2 pinnan 4 muokkaamiseksi altistamalla substraatin 2 pinta 4 ainakin ensimmäisen lähtöaineen Aja toisen lähtöaineen B vuoroittaisille pintareaktioille atomikerroskas-vatusmenetelmän periaatteiden mukaisesti voi käsittää yhden tai useamman 25 edellä kuvatuista lähteistä 6, 7, 8. Lähde 6, 7, 8 on sovitettu syöttämän ensim-mäistä lähtöainetta A paikallisesti substraatin 2 pinnalle 4. Lähde on edelleen o sijoitettu atmosfääriin 1, joka käsittää toista lähtöainetta B. Lähde 6, 7, 8 on

C\J

^ edelleen sovitettu liikutettavaksi suhteessa substraattiin 2 sen pinnalla 4 tai ^ pinnan 4 läheisyydessä siten, että lähteellä 6, 7, 8 voidaan pyyhkäistä pinnan o 00 30 4 yli altistamalla pinta 4 samalla paikallisesti ensimmäiselle lähtöaineelle A.

| Pyyhkäisyn jälkeen lähde 6, 7, 8 liikkuu pois pyyhkäistyn pinnan 4 osan päältä, ^ jolloin pyyhkäisty pinnan 4 osa altistuu atmosfäärissä 1 olevalle toiselle lähtö- o g aineelle. Lähtöaineille A ja B altistuminen tuottaa aina pintareaktion substraatin ^ 2 pinnalla 4 ALD-menetelmän periaatteiden mukaisesti. Kaikissa edellä esite- ^ 35 tyissä lähteiden 6, 7, 8 suoritusmuodoissa lähde 6, 7, 8 on sovitettu liikutetta vaksi substraatin 2 pinnalla 4 tai sen läheisyydessä suhteessa substraattiin (2) 14 pyyhkäisyn suorittamiseksi. Tämä tarkoittaa sitä, että lähdettä 6, 7, 8 voidaan liikuttaa substraatin 2 pinnalle, substraattia 2 voidaan liikuttaa suhteessa kiinteään lähteen 6, 7, 8 tai sekä lähdettä 6, 7, 8 että substraattia 2 voidaan liikuttaa. Lähteen 6,7, 8 liike voi olla tasossa tapahtuva siirtoliike, edestakainen liike 5 tai pyöritysliike tai niiden yhdistelmä. Keksinnön mukainen laitteisto voi käsittää kaksi tai useampia lähteitä 6, 7, 8, jotka on erotettu toisistaan ympäröivään atmosfääriin 1 virtausyhteydessä olevalla raolla tai tilalla substraatin 2 pinnan 4 altistamiseksi toiselle lähtöaineelle B lähteiden välillä. Vaihtoehtoisesti kukin lähde 6, 7, 8 voi käsittää tai useampia lähtöainevyöhykkeitä 10, jotka on erotet-10 tu toisistaan ympäröivään atmosfääriin 1 virtausyhteydessä olevalla raolla tai tilalla substraatin 2 pinnan 4 altistamiseksi toiselle lähtöaineelle B lähtöaine-vyöhykkeiden 10 välillä. On myös mahdollista aikaansaada lähde 6, 7, 8, joka käsittää kaksi tai useampia lähtöaineensyöttöelimiä 3, 5, jotka on erotettu toisistaan ympäröivään atmosfääriin 1 avoimella raolla tai tilalla substraatin 2 15 pinnan 4 altistamiseksi toiselle lähtöaineelle B lähtöaineensyöttöelimien 3, 5 välillä.

Lähtöaineina A ja B voidaan käyttää mitä tahansa tyypillisiä ALD-menetelmässä käytettyjä lähtöaineita. Ensimmäisenä lähtöaineena A voidaan käyttää esimerkiksi TMA:ta (trimetyylialumiinia) ja toisena lähtöaineena B vesi-20 höyryä. Tietyissä sovelluksissa toinen lähtöaine B voi olla reaktiivinen tai ei-reaktiivinen, ilma tai happi. Vaihtoehtoisesti ensimmäinen tai toinen lähtöaine A, B voi olla myös plasma tai radikaali tai se on sovitettu aikaansaamaan kipinä.

Esillä oleva keksintö liittyy edelleen myös menetelmään substraatin 25 2 pinnan 4 muokkaamiseksi altistamalla substraatin 2 pinta 4 ainakin ensim- mäisen lähtöaineen A ja toisen lähtöaineen B vuoroittaisille pintareaktioille 5 atomikerroskasvatusmenetelmän periaatteiden mukaisesti. Menetelmässä

C\J

^ substraatin 2 pinnalle 4 syötetään paikallisesti ensimmäistä lähtöainetta A läh- T teen 6, 7, 8 avulla liikuttamalla lähdettä 6, 7, 8 suhteessa substraattiin 2 ja en- o 00 30 simmäisellä lähtöaineella A käsitelty substraatin 2 pinta 4 altistetaan lähdettä | 6, 7, 8 ympäröivässä atmosfäärissä 1 olevalle toiselle lähtöaineelle B. Lähteen 6, 7, 8 liikuttaminen tehdään menetelmässä edellä esitetyn mukaisesti. Täten o g substraatin 2 pinta 4 altistetaan vuorotellen lähteen 6, 7, 8 syöttämälle ensim- ° mäiselle lähtöaineelle A ja atmosfäärissä 1 olevalle toiselle lähtöaineelle B.

00 35 Vaikka edellä on esitetty useita esillä olevan keksinnön suoritus muotoja ja piirteitä, joita kaikkia ei ole esitetty yhdistetyssä suoritusmuodossa 15 on ilmeistä, että kaikkia esitettyjä piirteitä voidaan yhdistää kulloinkin edullisen suoritusmuodon aikaansaamiseksi.

Alan ammattilaiselle on ilmeistä, että tekniikan kehittyessä keksinnön perusajatus voidaan toteuttaa monin eri tavoin. Keksintö ja sen suoritus-5 muodot eivät siten rajoitu yllä kuvattuihin esimerkkeihin vaan ne voivat vaihdella patenttivaatimusten puitteissa.

CO

δ c\j

C\J

o

CO

X

cc

CL

δ

CD

LO

o δ

C\J

Claims (31)

1. Laitteisto substraatin (2) pinnan (4) muokkaamiseksi altistamalla substraatin (2) pinta (4) ainakin ensimmäisen lähtöaineen (A) ja toisen lähtöaineen (B) vuoroittaisille pintareaktioille atomikerroskasvatusmenetelmän peri-5 aatteiden mukaisesti, tunnettu siitä, että laitteisto käsittää yhden tai useamman lähteen (6, 7, 8) ensimmäisen lähtöaineen (A) syöttämiseksi paikallisesti substraatin (2) pinnalle (4), että lähde (6, 7, 8) käsittää kaksi tai useampia lähtöainevyöhykkeitä (10), jotka on erotettu toisistaan ympäröivään atmosfääriin (1) virtausyhteydessä olevalla raolla tai tilalla substraatin (2) pinnan (4) al- 10 tistamiseksi toiselle lähtöaineelle (B) atmosfääristä lähtöainevyöhykkeiden (10) välillä tai, että laitteisto käsittää kaksi tai useampia lähteitä (6, 7, 8), jotka on erotettu toisistaan ympäröivään atmosfääriin (1) avoimella raolla tai tilalla substraatin (2) pinnan (4) altistamiseksi toiselle lähtöaineelle (B) atmosfääristä lähteiden (6, 7, 8) välillä.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että lähde (6, 7, 8) käsittää yhden tai useamman lähtöainevyöhykkeen (10, 11, 12), jonka kautta ensimmäinen lähtöaine (A) syötetään paikallisesti substraatin (2) pinnalle (4).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laitteisto, tunnettu sii- 20 tä, että lähde (6, 7, 8) on sovitettu liikutettavaksi substraatin (2) pinnalla (4) tai sen läheisyydessä suhteessa substraattiin (2).

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että lähde (7, 8) on sovitettu pyöritettäväksi suhteessa substraatin (2) pintaan (4).

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että „ lähde (7, 8) käsittää pyöritettävän lähtöaineensyöttöelimen (3, 5), joka käsittää δ yhden tai useamman lähtöainevyöhykkeen (11, 12) ensimmäisen lähtöaineen ivt. (A) syöttämiseksi substraatin (2) pinnalle (4). 0

^ 6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ° 30 lähtöaineensyöttöelin (3) on sovitettu pyöritettäväksi ensimmäisen pyörimisak- £ selin (15) ympäri ja syöttämään ensimmäistä lähtöainetta (A) olennaisesti en- ^ simmäisen pyörimisakselin (15) suuntaisesti lähtöainevyöhykkeen (11) kautta.

7. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että o 5 lähtöaineensyöttöelin (5) on sovitettu pyöritettäväksi toisen pyörimisakselin CVJ 35 (17) ympäri ja syöttämään ensimmäisestä lähtöainetta (A) olennaisesti poikit- taisesti, säteittäisesti tai kohtisuorasi! suhteessa toiseen pyörimisakseliin (17) lähtöainevyöhykkeen (12) kautta.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 7 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että substraatti (2) on sovitettu liikutettavaksi suhteessa läh- 5 teeseen (6, 7, 8).

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 3-8 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että lähde (6, 7, 8) tai kaasunsyöttöelin (3, 5) on sovitettu liikutettavaksi olennaisesti substraatin (2) pinnan (4) suuntaisella edestakaisella liikkeellä substraatin (2) pinnalla (4) tai pinnan (4) läheisyydessä.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1 - 9 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että lähde (6, 7, 8) käsittää ainakin yhden huuhtelu-ainevyöhykkeen (22) ainakin yhden huuhteluaineen johtamiseksi substraatin (2) pinnalle (4) substraatin (2) pinnan (4) huuhtelemiseksi.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-10 mukainen laitteisto, 15 tunnettu siitä, että lähde (6, 7, 8) käsittää ainakin yhden imuvyöhykkeen (24, 31) substraatin (2) pinnalle (4) syötetyn ensimmäisen lähtöaineen (A) tai huuhteluaineiden imemiseksi tai alipaineen aikaansaamiseksi lähteen (6, 7, 8) ja substraatin (2) pinnan (4) välille.

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 5-7 mukainen laitteisto, 20 tunnettu siitä, että lähde (7, 8) käsittää kaksi tai useampia lähtöaineen- syöttöelimiä (3, 5), jotka on erotettu toisistaan ympäröivään atmosfääriin (1) avoimella raolla tai tilalla substraatin (2) pinnan (4) altistamiseksi toiselle lähtöaineelle (B) lähtöaineensyöttöelimien (3, 5) välillä.

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-12 mukainen laitteisto, 25 tunnettu siitä, että laitteisto käsittää pinnoituskammion, jonka sisälle lähde (6, 7, 8) sijoitettu ja jonka pinnoituskammion sisälle atmosfääri (1) on aikaan-5 saatu. C\J

^ 14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-13 mukainen laitteisto, ° tunnettu siitä, että laitteisto on sovitettu toimimaan normaalissa ilmanpai- m ° 30 neessa (NTP; 1 bar, 0 °C) tai alipaineessa.

15. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että ensimmäinen tai toinen lähtöaine (A, B) on plasma tai o g radikaali tai se on sovitettu aikaansaamaan kipinä.

° 16. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-14 mukainen laitteisto, 00 35 tunnettu siitä, että toinen lähtöaine (B) on reaktiivinen tai ei-reaktiivinen.

17. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 1-14 mukainen laitteisto, tunnettu siitä, että toinen lähtöaine (B) on ilma, vesihöyry tai happi.

18. Menetelmä substraatin (2) pinnan (4) muokkaamiseksi altistamalla substraatin (2) pinta (4) ainakin ensimmäisen lähtöaineen (A) ja toisen 5 lähtöaineen (B) vuoroittaisille pintareaktioille atomikerroskasvatusmenetelmän periaatteiden mukaisesti, tunnettu siitä, että menetelmässä substraatin (2) pinnalle (4) syötetään paikallisesti ensimmäistä lähtöainetta (A) lähteen (6, 7, 8) avulla liikuttamalla lähdettä (6, 7, 8) suhteessa substraattiin (2) ja ensimmäisellä lähtöaineella (A) käsitelty substraatin (2) pinta (4) altistetaan lähdettä (6, 10 7, 8) ympäröivässä atmosfäärissä (1) olevalle toiselle lähtöaineelle (B).

19. Patenttivaatimuksen 18 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lähdettä (6, 7, 8) liikutetaan olennaisesti substraatin (2) pinnan (4) suuntaisesti substraatin (2) pinnalla tai sen läheisyydessä suhteessa substraattiin (2).

20. Patenttivaatimuksen 18 tai 19 mukainen menetelmä, tun nettu siitä, että lähdettä (6, 7, 8) liikutetaan olennaisesti substraatin (2) pinnan (4) suuntaisesti edestakaisella liikkeellä substraatin (2) pinnalla (4) tai sen läheisyydessä suhteessa substraattiin (2).

21. Patenttivaatimuksen 18 mukainen menetelmä, tunnettu sii-20 tä, että substraattia (2) liikutetaan suhteessa lähteeseen (6, 7, 8).

22. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 18-21 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lähdettä (7, 8) pyöritetään suhteessa substraatin (2) pintaan (4).

23. Patenttivaatimuksen 22 mukainen menetelmä, tunnettu sii-25 tä, että lähde (7, 8) käsittää pyöritettävän lähtöaineensyöttöelimen (3, 5), jota pyöritetään ensimmäisen pyörimisakselin (15) ympäri, ja josta lähteestä (7, 8) 5 syötetään ensimmäisestä lähtöainetta (A) olennaisesti ensimmäisen pyöri- C\J ^ misakselin (15) suuntaisesti.

° 24. Patenttivaatimuksen 22 mukainen menetelmä, tunnettu sii- m ° 30 tä, että lähde (7, 8) käsittää pyöritettävän lähtöaineensyöttöelimen (3, 5), jota | pyöritetään toisen pyörimisakselin (17) ympäri, ja josta lähteestä (7, 8) syöte- tään ensimmäisestä lähtöainetta (A) olennaisesti poikittaisesti, säteittäisesti tai o g kohtisuorasti suhteessa toiseen pyörimisakseliin (17).

° 25. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 18-24 mukainen mene- 00 35 telmä, tunnettu siitä, että substraatin (2) pinnalle (4) syötetään huuhtelu- ainetta lähteen (6, 7, 8) avulla substraatin (2) pinnan (4) huuhtelemiseksi.

26. Jokin edellisen patenttivaatimuksen 18-25 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että substraatin (2) pinnalta (4) poistetaan ensimmäistä lähtöainetta (A) tai huuhteluainetta lähteen (6, 7, 8) aikaansaaman imun avulla tai lähteen (6, 7, 8) ja substraatin (2) pinnan (4) välille aikaansaa- 5 daan alipaine lähteen (6, 7, 8) imun avulla.

27. Jokin edellisen patenttivaatimuksen 18-26 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että substraatin (2) pinta (4) altistetaan vuorotellen lähteen (6, 7, 8) syöttämälle ensimmäiselle lähtöaineelle (A) ja atmosfäärissä olevalle toiselle lähtöaineelle (B).

28. Jokin edellisen patenttivaatimuksen 18-27 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että substraatin (2) pinnalle (4) syötetään ensimmäistä lähtöainetta (A) peräkkäisesti kahdella tai useammalla lähteellä (6, 7, 8) altistamalla substraatin (2) pinta (4) lähteiden (6, 7, 8) välillä atmosfäärissä (1) olevalle toiselle lähtöaineelle (B).

29. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 18-28 mukainen mene telmä, tunnettu siitä, että ensimmäinen tai toinen lähtöaine (A, B) on plasma tai radikaali tai se on sovitettu aikaansaamaan kipinä.

30. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 18-28 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen lähtöaine (B) on reaktiivinen tai ei- 20 reaktiivinen.

31. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen 18-28 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että toinen lähtöaine (B) on ilma, vesihöyry tai happi. CO δ C\J i o m o X cc CL δ CD m o δ c\j