JP2016527395A - 基板の表面をコーティングするための方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、原子層成長(atomic layer deposition)の原理に従う少なくとも第1前駆体と第2前駆体との連続的な表面反応によって、1つ以上のコーティング層を基板の表面に提供するための方法、および特に、請求項1の前段部分による方法に関する。本発明はさらに、原子層成長の原理に従う少なくとも第1前駆体と第2前駆体との連続的な表面反応によって、1つ以上の層を基板の表面に提供するための装置、および特に、請求項11の前段部分による装置に関する。
原子層成長(ALD:Atomic Layer Deposition)は、半導体、電気部品、光学部品または光電池などの製品を製造するための基板に、コーティング層を提供するために使用される。ALDの基本特性によれば、このコーティング層は、あらゆる基板の表面に成長し、それぞれの表面を十分に被覆する。しかしながら、そのような製品の製造の際に、1つの表面を全体的に覆うコーティング層を提供することは、常に望ましいものではない。例えば、基板には電気的接続が提供され得、その電気的接続の上にコーティング層を形成することは望ましくない。そのため、製品の生産のために、基板の表面の限られたサブ領域(sub−area)にのみコーティングALDコーティング層が形成される基板を製造することが望まれている。
本発明の目的は、上述した不利益を克服するか、少なくとも緩和するための方法および装置を提供することである。本発明のこの目的は、請求項1の特徴部分で述べられていることを特徴とする方法によって達成される。本発明のこの目的は、さらに、請求項11の特徴部分で述べられていることを特徴とする装置によって達成される。
添付の図面を参照しながら、好適な態様によって、本発明をより詳細に以下に記載する。
本発明は、基板の表面にそれぞれ第1前駆体および第2前駆体を供給するための、少なくとも1つの第1前駆体ノズルおよび少なくとも1つの第2前駆体ノズルと、第1前駆体および第2前駆体をそれぞれ第1前駆体ノズルおよび第2前駆体ノズルへ供与するための、前駆体の供給システムと、基板の表面を少なくとも第1前駆体と第2前駆体との連続的な表面反応に供するために、第1前駆体ノズルおよび第2前駆体ノズルの少なくとも1つに対して基板を移動させるための移動システムと、コーティングプロセスを制御するための制御システムとを含む装置を使用して実施され得る、コーティング方法に関する。本明細書において、前駆体の供給システムの詳細な説明および図は、様々な手段で実施され得るように省略されている。基本的には、この前駆体の供給システムは、前駆体を送り込むためのガス源、導管、ポンプおよびバルブを含む。この装置は、反応チャンバを真空環境にして装置を運転するための真空ポンプを含み得る。方法および装置が通常の大気圧で運転される場合には、この真空ポンプは省略してもよい。本明細書において、基板と、前駆体ノズルまたはノズルヘッドとを移動させるための移動システムの非常に詳細な説明もまた、多くの様々な手段で実施され得るように同様に省略されている。この装置の運転は、多くの様々な電気部品、制御ソフトウェアを使用するコンピュータなどの制御ユニット、および他の必要な部品を含み得る制御システムを用いて制御することができる。本発明は、いかなる特定の前駆体の供給システム、移動システムまたは制御システムにも制限されずに、運転方法とその運転方法を実施するための装置とを提供する。
移動システムを制御することによって、第1前駆体ノズル2および第2前駆体ノズル4を基板1に対して移動させ、および第1前駆体ノズル2および第2前駆体ノズル4を互いに対して固定して維持するように;または
移動システムを制御することによって、ノズルヘッドを基板1に対して移動させるように;
移動システムを制御することによって、第1前駆体ノズル2および第2前駆体ノズル4を互いに対して、および基板1に対して移動させるように;または
移動システムを制御することによって、第1前駆体ノズル2を基板1に対して、および第2前駆体ノズル4に対して移動させ、第2前駆体ノズル4と基板1とを互いに対して固定して維持するように
配置することができる。
Claims (22)
- 原子層成長の原理に従う少なくとも第1前駆体と第2前駆体との連続的な表面反応によって、基板(1、48)の表面(3)に1つ以上のコーティング層を提供するための方法であって:
少なくとも1つの第1前駆体ノズル(2)から第1前駆体を、および少なくとも1つの第2前駆体ノズル(4)から第2前駆体を、基板(1、48)の表面(3)に供給すること;および
基板(1、48)の表面(3)を少なくとも第1前駆体と第2前駆体との連続的な表面反応に供するために、基板(1、48)を第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の少なくとも1つに対して移動させることを含み、
当該方法が、1つ以上のコーティング層を基板(1、48)の表面(3)の第1制限サブ領域(20、21、22)に提供するために、第1前駆体および第2前駆体の供給と、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の少なくとも1つに対する基板(3)の同時移動との連係によって、基板(1、48)の表面(3)の1つ以上の第1制限サブ領域(20、21、22)を第1前駆体および第2前駆体の両方に供することと、基板の表面の1つ以上の第2サブ領域を1つの前駆体にのみに供するか、または前駆体に供さないこととを含むことを特徴とする、方法。 - 1つ以上の制限サブ領域(20、21、22)のみが第1前駆体および第2前駆体の両方に供されるように、第1前駆体および第2前駆体の少なくとも1つの供給を導入し、および同時に、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の少なくとも1つに対して基板(1、48)を移動させること;または
1つ以上の第1制限サブ領域(20、21、22)のみが第1前駆体および第2前駆体の両方に供されるように、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の少なくとも1つに対して一定の速度で基板(1、48)を移動させ、および同時に、第1前駆体および第2前駆体の少なくとも1つの供給を導入することを含むことを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 1つ以上の第1制限サブ領域(20、21、22)のみが第1前駆体および第2前駆体の両方に供されるように、基板(1、48)を、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の少なくとも1つに対して、第1相対位置(A)と第2相対位置(B)との間での往復移動で移動させ、および同時に、第1前駆体および第2前駆体の少なくとも1つの供給を導入すること;または
1つ以上の第1制限サブ領域(20、21、22)のみが第1前駆体および第2前駆体の両方に供されるように、基板(1、48)を、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の少なくとも1つに対して曲線状のコーティング経路(C、D)に沿って移動させ、および同時に、第1前駆体および第2前駆体の少なくとも1つの供給を導入することを含むことを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。 - 第1前駆体および第2前駆体の少なくとも1つの供給の導入が:
基板(1、48)と、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)との相対移動のあいだに、第1前駆体ノズルが1つ以上の第1制限サブ領域(20、21、22)の上をスキャンするときに第1前駆体が基板(1、48)の表面(3)に供給され、および第2前駆体ノズルが1つ以上の第1制限サブ領域(20、21、22)の上をスキャンするときに第2前駆体が基板(1、48)の表面(3)に供給されるように、第1前駆体および第2前駆体の供給を導入すること;
基板(1、48)と第1前駆体ノズル(2)との相対移動のあいだに、第1前駆体ノズルが1つ以上の第1制限サブ領域(20、21、22)の上をスキャンするときに第1前駆体が基板(1、48)の表面(3)に供給されるように第1前駆体を導入することと、基板(1、48)と第2前駆体ノズル(4)との相対移動のあいだに、第2前駆体を連続的に基板(1、48)の表面(3)に供給することによって実行されることとを特徴とする、請求項2または3に記載の方法。 - 1つ以上のコーティング層を第1制限サブ領域(20、21、22)に提供するために、基板(1、48)の表面(3)での第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の移動が、基板(1、48)の表面(3)の第1制限サブ領域(20、21、22)でのみ重なるように、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の少なくとも1つに対して基板(1、48)を移動させることを含むことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項に記載の方法。
- 第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の往復移動が、基板(1、48)の表面(3)の第1制限サブ領域(20、21、22)で重なるように、基板(1、48)を、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の少なくとも1つに対して、基板(1、48)の表面(3)の第1相対位置(A)と第2相対位置(B)との間での往復移動で移動させること;または
基板(1、48)の表面(3)を、第1および第2相対位置(A、B)の重なる領域によって提供される1つ以上の第1制限サブ領域(20、21、22)で、第1前駆体および第2前駆体の両方に供するための往復移動のあいだに、第1前駆体ノズル(2)の第2相対位置(B)が少なくとも部分的に第2前駆体ノズル(4)の第1相対位置(A)に重なるように、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)を、基板(1、48)の表面(3)での第1相対位置(A)と第2相対位置(B)との間での基板(1、48)に対する往復移動で移動させることを含むことを特徴とする、請求項5に記載の方法。 - 往復移動の方向に第1幅(w1)を有する第1前駆体ノズル(2)と、往復移動の方向に第2幅(w2)を有する第2前駆体ノズル(4)と、往復移動の方向に互いから距離(w3)で配置されている第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)とを特徴とし、当該方法が、基板(1、48)の表面(3)で第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)が重なる領域によって提供される1つ以上の第1制限サブ領域(20、21、22)において、基板(1、48)の表面(3)を第1前駆体および第2前駆体の両方に供するために、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の往復移動における移動長(L)が:
w3<L<2×w3+w1;または
w3<L<2×w3+w2
であるように、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)を基板(1、48)に対する往復移動で移動させること、および同時に、第1前駆体ノズル(2)と第2前駆体ノズル(4)とを互いに対して固定して維持することを含むことを特徴とする、請求項6に記載の方法。 - 第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の往復移動における移動長(L)が実質的に:
L=w3+w1;または
L=w3+w2
であるように、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)を基板(1、48)に対する往復移動で移動させることと、同時に第1前駆体ノズル(2)と第2前駆体ノズル(4)とを互いに対して固定して維持することとを特徴とする請求項7に記載の方法。 - 第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の曲線状のコーティング経路(C、D)が基板(1、48)の表面(3)の第1制限サブ領域(20、21、22)で重なるように、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)を、基板(1、48)の表面(3)の曲線状のコーティング経路または環状の経路(C、D)に沿って、基板(1、48)に対して移動させることを特徴とする、請求項5に記載の方法。
- 第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)を基板(1、48)に対して移動させ、および同時に、第1前駆体ノズル(2)と第2前駆体ノズル(4)とを互いに対して固定して維持すること;または
第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)を互いに対して、および基板(1、48)に対して移動させること;または
第1前駆体ノズル(2)を基板(1、48)に対して、および第2前駆体ノズル(4)に対して移動させ、および同時に、第2前駆体ノズル(4)と基板(1、48)とを互いに対して固定して維持することを含むことを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法。 - 原子層成長の原理に従う少なくとも第1前駆体と第2前駆体との連続的な表面反応によって、1つ以上のコーティング層が基板(1、48)の表面(3)に提供されるコーティングプロセスのための装置であって:
基板(1、48)の表面(3)に、第1前駆体および第2前駆体をそれぞれ提供するための少なくとも1つの第1前駆体ノズル(2)および少なくとも1つの第2前駆体ノズル(4);
第1前駆体および第2前駆体を第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)にそれぞれ供与するための前駆体供給システム;
基板(1、48)の表面(3)を少なくとも第1前駆体と第2前駆体との連続的な表面反応に供するために、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の少なくとも1つに対して基板(1、48)を移動させるための移動システム;および
コーティングプロセスを制御するための制御システム
を含み、それぞれ第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)からの第1前駆体および第2前駆体の供給と、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の少なくとも1つに対する基板(1、48)の同時移動とを同調することによって、1つ以上のコーティング層を基板(1、48)の表面(3)の1つ以上の第1制限サブ領域(20、21、22)に提供するため、および1つ以上の第2制限サブ領域をコーティング層を有さない状態で残すために、制御システムが前駆体供給システムと移動システムとを連係させて制御するように配置されることを特徴とする、装置。 - 第1前駆体ノズル(2)と第2前駆体ノズル(4)とが、移動システムを用いて独立して移動されるように設置される別個の部分であること;または
第1前駆体ノズル(2)と第2前駆体ノズル(4)とが互いに対して固定されるように、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)が、移動システムを用いて基板(1、48)に対して移動されるように配置されるノズルヘッド(6、40)に提供されることを特徴とする、請求項11に記載の装置。 - 第1前駆体ノズル(2)が移動の方向に第1幅(w1)を有することと、第2前駆体ノズル(4)が移動の方向に第2幅(w2)を有することと、第1前駆体ノズル(2)と第2前駆体ノズル(4)とが移動の方向に、固定距離(w3)で互いに配置されていることとを特徴とする、請求項11または12に記載の装置。
- 移動システムが:
第1前駆体ノズル(2)を移動させるための第1ノズル移動手段および第2前駆体ノズル(4)を移動させるための第2ノズル移動手段;または
ノズルヘッド(6、40)を移動させるためのノズルヘッド移動手段(42、44)
を含むことを特徴とする、請求項11〜13のいずれか1項に記載の装置。 - 移動システムが、基板(1、48)を移動させるための基板移動手段(60、41、43、46、47)を含むことを特徴とする、請求項11〜14のいずれか1項に記載の装置。
- 制御システムが:
移動システムを制御することで、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)を基板(1、48)に対して移動させ、および同時に、第1前駆体ノズル(2)と第2前駆体ノズル(4)とを互いに対して固定して維持するように配置されること;または
移動システムを制御することで、ノズルヘッド(6、40)を基板(1、48)に対して移動させるように配置されること;
移動システムを制御することで、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)を互いに対して、および基板(1、48)に対して移動させるように配置されること;または
移動システムを制御することで、第1前駆体ノズル(2)を基板(1、48)に対して、および第2前駆体ノズル(4)に対して移動させ、および同時に、第2前駆体ノズル(4)および基板(1、48)を互いに対して固定して維持するように配置されることを特徴とする、請求項11〜15のいずれか1項に記載の装置。 - 第1制限サブ領域(20、21、22)に1つ以上のコーティング層を提供するために、基板(1、48)の表面(3)での第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の移動が、基板(1、48)の表面(3)の第1制限サブ領域(20、21、22)でのみ重なるように移動システムを制御することによって、制御システムが、基板(1、48)を、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の少なくとも1つに対して移動させるように配置されることを特徴とする、請求項11〜16のいずれか1項に記載の装置。
- 第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の往復移動が基板(1、48)の表面(3)の第1制限サブ領域(20、21、22)で重なるように移動システムを制御することにより、制御システムが、基板(1、48)を、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の少なくとも1つに対して、基板(1、48)の表面(3)の第1相対位置(A)と第2相対位置(B)との間の往復移動で移動させるように配置されること、または
基板(1、48)の表面(3)を、第1および第2相対位置(A、B)が重なる領域によって提供される1つ以上の第1制限サブ領域(20、21、22)で、第1前駆体および第2前駆体の両方に供するための往復移動のあいだに、第1前駆体ノズル(2)の第2相対位置(B)が、少なくとも部分的に第2前駆体ノズル(4)の第1相対位置(B)と重なるように移動システムを制御することにより、制御システムが、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)を、基板(1、48)の表面(3)の第1相対位置(A)と第2相対位置(B)との間での基板(1、48)に対する往復移動で移動させるように配置されることを特徴とする、請求項17に記載の装置。 - 制御システムが:
基板(1、48)の表面(3)で第1前駆体ノズル(2)と第2前駆体ノズル(4)とが重なる領域によって提供される1つ以上の第1制限サブ領域(20、21、22)で、基板(1、48)の表面(3)を第1前駆体および第2前駆体の両方に供するために、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の往復移動における移動長(L)が:
w3<L<2×w3+w1;または
w3<L<2×w3+w2
であるように移動システムを制御することで、第1前駆体ノズル(2)と第2前駆体ノズル(4)とを基板(1、48)に対する往復移動で移動させ、および同時に、第1前駆体ノズル(2)と第2前駆体ノズル(4)とを互いに対して固定して維持するように配置されるか、または
基板(1、48)の表面(3)で第1前駆体ノズル(2)と第2前駆体ノズル(4)とが重なる領域によって提供される1つ以上の第1制限サブ領域(20、21、22)で、基板(1、48)の表面(3)を第1前駆体および第2前駆体の両方に供するために、ノズルヘッド(6、40)の往復移動における移動長(L)が:
w3<L<2×w3+w1;または
w3<L<2×w3+w2
であるように移動システムを制御することで、ノズルヘッド(6、40)を基板(1、48)に対する往復移動で移動させるように配置される
ことを特徴とする、請求項18に記載の装置。 - 第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の曲線状のコーティング経路(C、D)が、基板(1、48)の表面(3)の第1制限サブ領域(20、21、22)で重なるように移動システムを制御することによって、制御システムが、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)を、またはノズルヘッド(6、40)を、基板(1、48)の表面(3)の曲線状または環状のコーティング経路(C、D)に沿って、基板(1、48)に対して移動させるように配置されることを特徴とする、請求項11〜17のいずれか1項に記載の装置。
- 1つ以上の第1制限サブ領域(20、21、22)のみが第1前駆体および第2前駆体の両方に供されるように、制御システムが、前駆体供給システムを制御することによって第1前駆体および第2前駆体の少なくとも1つの供給を導入するように、および同時に、移動システムを制御することによって、基板(1、48)を、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の少なくとも1つに対して、またはノズルヘッド(6、40)に対して移動させるように配置されることを特徴とする、請求項11〜20のいずれか1項に記載の装置。
- 1つ以上の第1制限サブ領域(20、21、22)のみが第1前駆体および第2前駆体の両方に供されるように、移動システムを制御することによって、基板(1、48)を、第1前駆体ノズル(2)および第2前駆体ノズル(4)の少なくとも1つに対して、またはノズルヘッド(6、40)に対して、一定の速度で移動させるように、および同時に、前駆体供給システムを制御することによって、第1前駆体および第2前駆体の少なくとも1つの供給を導入するように制御システムが配置されることを特徴とする、請求項21に記載の装置。
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