JP2022535281A - 原子層プロセスプリンタ - Google Patents

Abstract

本発明は、選択的な領域に原子スケールで材料を堆積させ、エッチングしかつ／または清浄化するための原子層プロセスプリンタに関する。さらに、本発明は、原子層プロセスプリンタを使用して、選択的な領域に原子スケールで材料を堆積させ、エッチングしかつ／または清浄化するための方法に関する。

Description

本発明は、選択的な領域に原子スケールで材料を堆積させ、エッチングしかつ／または清浄化するための原子層プロセスプリンタに関する。さらに、本発明は、原子層プロセスプリンタを使用して、選択的な領域に原子スケールで材料を堆積させ、エッチングしかつ／または清浄化するための方法に関する。

背景
多くのプロトタイプの付加的なナノスケール製造ツールが存在する。しかしながら、それらは、多くの場合、処理速度の低下、大気圧条件での動作の問題、過剰な材料の使用および異種の材料を同時に処理する複雑さを含む困難性を有する。さらに、既存の方法の多くは、高価なツールを必要とする。

原子層堆積（ＡＬＤ）は、平坦な表面に連続薄膜をプリントするためのナノスケール製造ツールとして使用される方法の例である。ＡＬＤの背後にある原理は、表面を第１のプリカーサガスに曝して、それを表面に吸着させた後、過剰な第１のプリカーサガスを排出し、それが完全に排出された後、過剰な第２のプリカーサガスを導入し、表面での反応を完了することである。一般に、ＡＬＤは、堆積プロセスを制御するために２ステップまたは多段ステップの反応に依存している。ＡＬＤは、時間的なＡＬＤと空間的なＡＬＤとの２つの方法で動作させることができる。全体的な空間的なＡＬＤは、空間内で異なるガスを分離するが、時間的なＡＬＤは、時間的にガスを分離する。

時間的なＡＬＤは、基板が位置決めされているチャンバを利用する。チャンバ内の基板は、典型的には、第１のプリカーサガスに曝され、それが表面に吸着し、チャンバを清浄化するための不活性ガスに曝され、第２のプリカーサガスに曝され、それが表面で第１のプリカーサガスと反応し、チャンバを清浄化するための不活性ガスに曝される。このプロセスは、所望の生成物が得られるまで繰り返すことができるかまたは他のプロセスと組み合わせることができる。時間的なＡＬＤは、多くの場合、緩速な方法と考えられ、チャンバ全体が各ステップにおいて充填されるため、大量のガスを必要とする。空間選択性は、本質的に可能ではない。

空間的なＡＬＤは、時間的なＡＬＤと同一のタイプのステップを実施する。しかしながら、表面に材料を堆積させるためにチャンバを使用する代わりに、空間的なＡＬＤはガスの空間的な分離を利用し、代わりに、サンプルをプリンタヘッドに対して相対的にＸ，Ｙ方向に移動させる。セットアップに応じて、プリンタヘッドが移動するかまたはサンプルが移動する。

空間的なＡＬＤを使用すると、時間的なＡＬＤと比較して迅速な堆積が可能になり、通常、１つの大きなチャンバの代わりに局所的に堆積が行われるため、使用されるガスの量を減らすことができる。空間的なＡＬＤに伴い、さらに、ガスのその都度の投与の間にチャンバを空にする必要がなくなる。

時間的なＡＬＤと空間的なＡＬＤとのいずれを使用するかに関係なく、３次元構造を提供することは不可能である。したがって、高解像度のナノスケールの３次元構造を提供する３次元構造化システムが必要となる。

発明の説明
本明細書に第１の態様で開示されるのは、選択的な領域に原子スケールで材料を堆積させ、エッチングしかつ／または清浄化するための原子層プロセスプリンタである。プリンタは、プリンタを使用して１種以上の流体を堆積させることができる基板を保持するための基板用プレートと、基板用プレート上の基板に対向して位置決めされたプリンタヘッドとを備えてよい。

プリンタヘッドは、通常、
－９００μｍ未満の第１の出口開口の直径をそれぞれ有する１つ以上の第１の出口開口と、
－１つ以上の第２の出口開口と、
－１つ以上の第３の出口開口と、
－１つ以上の排出開口と
を含む多数の開口を有するプリンタヘッドプレートを備える。

プリンタは、
○第１のプリカーサ流体(precursor fluid)を１つ以上の第１の出口開口を通して基板上に案内するための、１つ以上の第１の出口開口に接続された第１の流入供給通路と、
○第２のプリカーサ流体を１つ以上の第２の出口開口を通して基板上に案内するための、１つ以上の第２の出口開口に接続された第２の流入供給通路と、
○不活性流体を１つ以上の第３の出口開口を通して基板上に案内するための、１つ以上の第３の出口開口に接続された第３の流入供給通路と、
○堆積させられなかった第１のプリカーサ流体、堆積させられなかった第２のプリカーサ流体および不活性流体を基板から除去するための、１つ以上の排出開口に接続された１つ以上の流出通路と
をさらに備える。

基板用プレートは、通常、プリンタヘッドに対して相対的に、
○Ｘ軸とＹ軸とが互いに相対的に垂直であることによって規定されるＸ，Ｙ平面内の所定の軸に沿って、
○Ｘ，Ｙ平面に対して垂直なＺ軸に沿って、かつ
○Ｚ軸を中心としたＸ，Ｙ平面の回転を規定する第１の角度φで
移動可能である。

基板用プレートとプリンタヘッドとは、また、通常、Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸を中心としたＸ，Ｙ平面の傾きを規定する第２の角度θで互いに相対的に移動可能である。

１つ以上の排出開口は、堆積させられなかった第１のプリカーサ流体および場合によっては不活性流体を基板から除去するための、第１の流出通路に接続された１つ以上の第１の排出開口と、堆積させられなかった第２のプリカーサ流体および場合によっては不活性流体を基板から除去するための、第２の流出通路に接続された１つ以上の第２の排出開口とを含んでよい。

本明細書に第２の態様で開示されるのは、選択的な領域に原子スケールで材料を堆積させ、エッチングしかつ／または清浄化するための原子層プロセスプリンタである。プリンタは、プリンタを使用して１種以上の流体を堆積させることができる基板を保持するための基板用プレートと、基板用プレート上の基板に対向して位置決めされたプリンタヘッドとを備えてよい。プリンタヘッドは、通常、
－９００μｍ未満の第１の出口開口の直径をそれぞれ有する１つ以上の第１の出口開口と、
－１つ以上の第３の出口開口と、
－１つ以上の排出開口と
を含む多数の開口を有するプリンタヘッドプレートを備える。

プリンタは、
○第１のプリカーサ流体を１つ以上の第１の出口開口を通して基板上に案内するための、１つ以上の第１の出口開口に接続された第１の流入供給通路と、
○不活性流体を１つ以上の第３の出口開口を通して基板上に案内するための、１つ以上の第３の出口開口に接続された第３の流入供給通路と、
○堆積させられなかった第１のプリカーサ流体、堆積させられなかった第２のプリカーサ流体および不活性流体を基板から除去するための、１つ以上の排出開口に接続された１つ以上の流出通路と
をさらに備える。

基板用プレートは、通常、プリンタヘッドに対して相対的に、
○Ｘ軸とＹ軸とが互いに相対的に垂直であることによって規定されるＸ，Ｙ平面内の所定の軸に沿って、
○Ｘ，Ｙ平面に対して垂直なＺ軸に沿って、かつ
○Ｚ軸を中心としたＸ，Ｙ平面の回転を規定する第１の角度φで
移動可能である。

基板用プレートとプリンタヘッドとは、また、通常、Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸を中心としたＸ，Ｙ平面の傾きを規定する第２の角度θで互いに相対的に移動可能である。

１つ以上の排出開口は、堆積させられなかった第１のプリカーサ流体および場合によっては不活性流体を基板から除去するための、第１の流出通路に接続された１つ以上の第１の排出開口と、堆積させられなかった第２のプリカーサ流体および場合によっては不活性流体を基板から除去するための、第２の流出通路に接続された１つ以上の第２の排出開口とを含んでよい。

基板を取り囲むチャンバ内に第２のプリカーサ流体を収容することにより、第１の態様と比較して第２の態様では、第２の流入供給通路と第２の出口開口とを省略することができる。

本明細書に第３の態様で開示されるのは、選択的な領域に原子スケールで材料を堆積させ、エッチングしかつ／または清浄化するための原子層プロセスプリンタである。プリンタは、プリンタを使用して１種以上の流体を堆積させることができる基板を保持するための基板用プレートと、基板用プレート上の基板に対向して位置決めされたプリンタヘッドとを備えてよい。

プリンタヘッドは、９００μｍ未満の第１の出口開口の直径をそれぞれ有する１つ以上の第１の出口開口を含む多数の出口開口を有するプリンタヘッドプレートを備えてよい。

プリンタは、１つ以上の第１の出口開口に接続された複数の流入供給通路をさらに備えてよく、複数の流入供給通路は、
○第１のプリカーサ流体を基板上に案内するための第１の流入供給通路と、
○第２のプリカーサ流体を基板上に案内するための第２の流入供給通路と、
○不活性流体を基板上に案内するための第３の流入供給通路と
を備える。

プリンタは、堆積させられなかった第１のプリカーサ流体、堆積させられなかった第２のプリカーサ流体および不活性流体を基板から除去するための、１つ以上の排出開口に接続された１つ以上の流出通路をさらに備えてよい。

基板用プレートは、通常、プリンタヘッドに対して相対的に、
○Ｘ軸とＹ軸とが互いに相対的に垂直であることによって規定されるＸ，Ｙ平面内の所定の軸に沿って、
○Ｘ，Ｙ平面に対して垂直なＺ軸に沿って、かつ
○Ｚ軸を中心としたＸ，Ｙ平面の回転を規定する第１の角度φで
移動可能である。

基板用プレートとプリンタヘッドとは、また、通常、Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸を中心としたＸ，Ｙ平面の傾きを規定する第２の角度θで互いに相対的に移動可能である。

１つ以上の排出開口は、堆積させられなかった第１のプリカーサ流体および場合によっては不活性流体を基板から除去するための、第１の流出通路に接続された１つ以上の第１の排出開口と、堆積させられなかった第２のプリカーサ流体および場合によっては不活性流体を基板から除去するための、第２の流出通路に接続された１つ以上の第２の排出開口とを含んでよい。

第３の態様では、プリカーサ流体および不活性流体は、通常、１つ以上の出口開口を通して基板に交互に供給される。これは、時間的なＡＬＤタイプのプロセスに似ているが、第１の態様および第２の態様は、空間的なＡＬＤタイプのプロセスに似ている。

本明細書に第４の態様で開示されるのは、基板上の選択的な領域に材料を堆積させるための方法である。この方法は、
○基板用プレートとプリンタヘッドとが互いに対向して位置決めされた原子層プロセスプリンタを提供するステップを含み、
基板用プレートは、プリンタヘッドに対して相対的に、
－Ｘ軸とＹ軸とが互いに相対的に垂直であることによって規定されるＸ，Ｙ平面内の所定の軸に沿って、
－Ｘ，Ｙ平面に対して垂直なＺ軸に沿って、かつ
－Ｚ軸を中心としたＸ，Ｙ平面の回転を規定する第１の角度φで
移動可能である。

基板用プレートとプリンタヘッドとは、また、通常、Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸を中心としたＸ，Ｙ平面の傾きを規定する第２の角度θで互いに相対的に移動可能である。

第４の態様による方法は、さらに、
○基板を基板用プレート上に位置決めするステップと、
○９００μｍ未満の直径をそれぞれ有する１つ以上の第１の出口開口を通して、基板を第１のプリカーサ流体に曝すステップと、
○基板を不活性流体に曝すステップと組み合わせて、１つ以上の排出開口を用いて、基板に堆積させられなかった第１のプリカーサ流体を除去するステップと、
○第１のプリカーサが堆積させられた基板を第２のプリカーサ流体に曝すステップと、
○基板を不活性流体に曝すステップと組み合わせて、１つ以上の排出開口を用いて、基板に堆積させられなかった第２のプリカーサ流体を除去するステップと
を含む。

本明細書に第５の態様で開示されるのは、基板上の選択的な領域に鉛直方向で材料を堆積させるための方法であり、この方法は、基板用プレートとプリンタヘッドとが互いに対向して位置決めされた原子層プロセスプリンタを提供するステップを含み、基板用プレートは、プリンタヘッドに対して相対的に、
－Ｘ軸とＹ軸とが互いに相対的に垂直であることによって規定されるＸ，Ｙ平面内の所定の軸に沿って、
－Ｘ，Ｙ平面に対して垂直なＺ軸に沿って、かつ
－Ｚ軸を中心としたＸ，Ｙ平面の回転を規定する第１の角度φで
移動可能である。

基板用プレートとプリンタヘッドとは、また、通常、Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸を中心としたＸ，Ｙ平面の傾きを規定する第２の角度θで互いに相対的に移動可能である。

第５の態様による方法は、
○基板を基板用プレート上に位置決めするステップと、
○９００μｍ未満の直径をそれぞれ有する１つ以上の第１の出口開口を通して、基板を第１のプリカーサ流体に曝すステップと、
○１つ以上の第１の出口開口を通して基板を不活性流体に曝すステップと組み合わせて、１つ以上の排出開口を用いて、基板に堆積させられなかった第１のプリカーサ流体を除去するステップと、
○第１のプリカーサが堆積させられた基板を、１つ以上の第１の出口開口を通して第２のプリカーサ流体に曝すステップと、
○１つ以上の第１の出口開口を通して基板を不活性流体に曝すステップと組み合わせて、１つ以上の排出開口を用いて、基板に堆積させられなかった第２のプリカーサ流体を除去するステップと
をさらに含む。

本明細書に第６の態様で開示されるのは、基板上の選択的な領域に迅速に材料を堆積させるための方法であり、この方法は、基板用プレートとプリンタヘッドとが互いに対向して位置決めされた原子層プロセスプリンタを提供するステップを含み、基板用プレートは、プリンタヘッドに対して相対的に、
－Ｘ軸とＹ軸とが互いに相対的に垂直であることによって規定されるＸ，Ｙ平面内の所定の軸に沿って、
－Ｘ，Ｙ平面に対して垂直なＺ軸に沿って、かつ
－Ｚ軸を中心としたＸ，Ｙ平面の回転を規定する第１の角度φで
移動可能である。

基板用プレートとプリンタヘッドとは、また、通常、Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸を中心としたＸ，Ｙ平面の傾きを規定する第２の角度θで互いに相対的に移動可能である。

第６の態様による方法は、
○基板を基板用プレート上に位置決めするステップと、
○第１のプリカーサ流体と第２のプリカーサ流体とを混合するステップと、
○９００μｍ未満の直径をそれぞれ有する１つ以上の第１の出口開口を通して、基板を第１のプリカーサ流体と第２のプリカーサ流体との混合物に曝すステップと
をさらに含む。

本明細書に第７の態様で開示されるのは、基板上の選択的な領域で材料をエッチングするための方法であり、この方法は、基板用プレートとプリンタヘッドとが互いに対向して位置決めされた原子層プロセスプリンタを提供するステップを含み、基板用プレートは、プリンタヘッドに対して相対的に、
－Ｘ軸とＹ軸とが互いに相対的に垂直であることによって規定されるＸ，Ｙ平面内の所定の軸に沿って、
－Ｘ，Ｙ平面に対して垂直なＺ軸に沿って、かつ
－Ｚ軸を中心としたＸ，Ｙ平面の回転を規定する第１の角度φで
移動可能である。

基板用プレートとプリンタヘッドとは、また、通常、Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸を中心としたＸ，Ｙ平面の傾きを規定する第２の角度θで互いに相対的に移動可能である。

第７の態様による方法は、
○基板を基板用プレート上に位置決めするステップと、
○９００μｍ未満の直径をそれぞれ有する１つ以上の第１の出口開口を通して、基板を第１のエッチング剤に曝すステップと、
○１つ以上の第１の出口開口を通して基板を不活性流体に曝すステップと組み合わせて、１つ以上の排出開口を用いて、基板上に堆積させられなかった第１のエッチング剤を除去するステップと、
○第１のプリカーサが堆積させられた基板を、１つ以上の第１の出口開口を通して第２のエッチング剤に曝すステップと、
○１つ以上の第１の出口開口を通して基板を不活性流体に曝すステップと組み合わせて、１つ以上の排出開口を用いて、基板に堆積させられなかった第２のエッチング剤を除去するステップと
をさらに含む。

流体という用語には、ガスも含まれる。プリカーサ流体の例は、例えば、有機、無機および金属ベースのプリカーサ流体を含んでよい。

１つ以上の排出開口には、それぞれ異なるタイプの排出開口、例えば、第１のプリカーサ流体の過剰分を除去するための１つ以上の第１の排出開口と、第２のプリカーサ流体の過剰分を除去するための第２の排出開口とが含まれる。

第１の態様、第２の態様および／または第３の態様によるプリンタと、第４の態様、第５の態様、第６の態様および／または第７の態様による方法とによって、横断方向には原子スケールの解像度で、横方向にはナノメートルの解像度で、薄膜、パターンおよび３次元構造形成を得るために、例えば流体相または気相からの材料を清浄化し、堆積させかつエッチングすることを可能にするプリンタおよび方法を得ることができる。横断方向とは、Ｚ軸に対して平行な方向を意味する。横方向とは、Ｘ，Ｙ平面に対して平行な方向を意味する。

従来のＡＬＤ技術と比較して、基板用プレートとプリンタヘッドとを完全に３次元方向に互いに相対的に移動させることができるため、簡単に３次元構造を製作することができる可能性が広がると同時に、横断方向では極めて高い原子スケールの解像度、横方向ではナノメートルの解像度を提供する。これにより、空間的なＡＬＤ技術の原理に基づいた最先端のプリンタが実現する。

基板用プレートをプリンタヘッドに対して相対的にＸ，Ｙ，Ｚ平面で移動可能にし、Ｚ軸を中心としたＸ，Ｙ平面の回転を規定する第１の角度φで移動可能にすることにより、プリント構造の３次元ジオメトリの制御を改善することができる。

米国特許出願公開第２０１３／０１２０２９号明細書は、ＸＹＺ平面内で移動することができるプリンタヘッドを備えたＡＬＤプリンタを開示している。出口通路／排出通路の分布は、上記の態様の分布とは異なり、ＸＹ平面、すなわち３次元解像度ではなく２次元解像度のみを与える単一の平面に延在する領域堆積のみを提供している。米国特許出願公開第２０１３／０１２０２９号明細書のＡＬＤプリンタを使用したプリントから直接的に３次元構造を得ることは不可能である。

第１の態様、第２の態様および／または第３の態様によるプリンタと、第４の態様、第５の態様、第６の態様および／または第７の態様による方法とによって、１２ｎｍまでの原子スケールの厚さ解像度（デジタル成長制御）およびパターン解像度を得ることができる。

第１の態様、第２の態様および／または第３の態様によるプリンタと、第４の態様、第５の態様、第６の態様および／または第７の態様による方法とで得ることができる低解像度を得るためには、９００μｍ未満の１つ以上の第１の出口開口の直径をそれぞれ有することが不可欠である。

１つ以上の例では、第１の出口開口の直径は、８００μｍ未満、例えば７００μｍ未満、例えば６００μｍ未満、例えば５００μｍ未満、例えば４００μｍ未満、例えば３００μｍ未満、例えば２００μｍ未満、例えば１００μｍ未満、例えば５０μｍ未満である。

個別の通路と個別の開口とにより、正確なマイクロスケール／ナノスケールの輪郭プリントがさらに可能になる。材料の相互汚染を回避することにより、プリントされた高純度の材料が提供される。したがって、パルス弁が短く、ガス源からプリントヘッドまでの距離が短く、異なる材料間の高速切換を伴う多材料プリントを使用することができる。

これに対して、米国特許出願公開第２０１５／０８６７１６号明細書には、１～１２ｍｍの出口開口を有するＡＬＤプリンタが開示されているが、そのような解像度を得ることはできない。ミリメートルの開口は、米国特許出願公開第２０１５／０８６７１６号明細書のプロセスとプリンタとがベルヌーイの原理に依存していることを意味し、ベルヌーイの原理では、水平方向に流れる流体内で、圧力が最も低い場所で速度が最も高くなり、圧力が最も高い場所で速度が最も低くなる。第１の態様、第２の態様および／または第３の態様によるプリンタならびに第４の態様、第５の態様、第６の態様および／または第７の態様による方法のように、１００μｍ以下のマイクロサイズの開口を扱う場合、ベルヌーイの原理は、衝撃に伴う速度の増加および衝撃による高速の分子散乱のために失敗し始めることが予想される。より一般的には、ベルヌーイの原理は等エントロピー流にのみ適用可能であり、乱流および高マッハ数の流れは考慮されていない。

米国特許出願公開第２０１５／０８６７１６号明細書では、プリンタヘッドが、静止している基板用プレートに対して相対的に移動する。第１の態様、第２の態様および／または第３の態様によるプリンタと、第４の態様、第５の態様、第６の態様および／または第７の態様による方法とでは、代わりに、基板用プレートが、プリンタヘッドに対して相対的にＸＹＺ平面内で移動させられる。この違いにより、剛性と可能な速度とに差異が生じ、プリンタの動作に必要なプランの並列処理の維持が容易になる。

第１の態様、第２の態様および／または第３の態様によるプリンタと、第４の態様、第５の態様、第６の態様、および／または第７の態様による方法とは、無機化合物、有機化合物および金属化合物を有する流体／材料を清浄化し、堆積させかつ／またはエッチングするための両方で使用可能である。プリンタがエッチングに使用される場合、プリカーサ流体という用語は、エッチング液／エッチング剤も含むことを意味する。

第１の態様、第２の態様および／または第３の態様によるプリンタと、第４の態様、第５の態様、第６の態様および／または第７の態様による方法とは、プラズマなしで動作することができ、例えば二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を得るために水でチタンイソプロポキシド（ＴＴＩＰ）を処理することができる。付加的に、プリンタは、硫化物、酸化物、窒化物および純金属のプリントと、三および四元系コア複合型化合物材料のプリントとを取り扱うことができる。したがって、１つ以上の例では、プリントされたときのプリカーサ流体は、硫化物、酸化物、窒化物、純金属ならびに三および四元系コア複合型化合物材料を形成している。

第１の態様、第２の態様および／または第３の態様によるプリンタと、第４の態様、第５の態様、第６の態様および／または第７の態様による方法とは、また、連続的な薄膜の形成およびパターンの形成を可能にする。第１の態様、第２の態様および第３の態様によるプリンタを使用すると、材料のマルチスタッキングと任意の表面形態への高い適合性とを得ることができる。

さらに、第１の態様、第２の態様および／または第３の態様によるプリンタと、第４の態様、第５の態様、第６の態様および／または第７の態様による方法とを使用して、高い堆積速度を得ることができる。プリンタは、室温および４００℃などの高温で動作することができる。所定の温度で動作するプリンタとは、少なくともプリンタヘッドが特定の温度に加熱するための熱源に接続されていることを意味する。さらに、基板用プレートもまた、高温に加熱することができる。

プリンタは、開放されている制御された環境で、大気圧または低真空圧で動作することができる。プリンタが特定の圧力で動作するということは、少なくともプリンタヘッドが開放されている制御された環境で、大気圧または低真空圧に保たれることを意味する。これにより、反応性流体の消費量が有利に少なく、材料の多様性が提供される。さらに、加法混色処理および減法混色処理、選択的な領域の高解像度ならびに様々な簡素かつ波形の無機基板および有機基板での適合処理が可能である。

１つ以上の例では、１つ以上の排出開口は、堆積させられなかった第１のプリカーサ流体（および場合によっては不活性流体）を基板から除去するための、第１の流出通路に接続された１つ以上の第１の排出開口と、堆積させられなかった第２のプリカーサ流体（および場合によっては不活性流体）を基板から除去するための、第２の流出通路に接続された１つ以上の第２の排出開口とを含む。

プリカーサ流体ごとに排出開口を分離することにより、排出通路内の化学的な詰まり、ひいては、それにより生じる恐れのあるプリンタの損傷を防止する。２つの排出通路が１つに統合された場合、流体は統合通路で反応して詰まり、動作の故障につながる。

１つ以上の排出通路は、真空ポンプによって少なくともおよそ２０ｍｂａｒの圧力まで駆動することができる。圧力は、通常、入口で測定される。

１つ以上の例では、Ｘ，Ｙ平面は、基板用プレートに対して平行に延在している。また、Ｚ軸を中心としたＸ，Ｙ平面の回転は、基板用プレートの回転であってよい。また、Ｘ，Ｙ平面の傾きは、プリンタヘッドに対して相対的な基板用プレートの傾きであってよい。１つ以上の例では、プリンタヘッドは傾倒可能である。第２の角度θは、０．５～１０°、例えば１～５°、例えば２～４°または例えば２．５～３．５°の範囲内にあってよい。

Ｚ軸は、プリンタヘッドと基板用プレートとの間に延在し、プリンタヘッドと基板用プレートとの間の距離を規定してよい。プリンタヘッドと基板用プレートとの間の距離は、０．００５～１００μｍ、例えば０．００５～５０μｍ、例えば０．０１～５０μｍ、例えば０．０５～５０μｍ、例えば０．１～５０μｍ、例えば０．１～２５μｍ、例えば１～１０μｍの範囲内にある。

１つ以上の例では、第１の出口開口の直径は、８００μｍ未満、例えば７００μｍ未満、例えば６００μｍ未満、例えば５００μｍ未満、例えば４００μｍ未満、例えば３００μｍ未満、例えば２００μｍ未満、例えば１００μｍ未満、例えば５０μｍ未満である。

１つ以上の例では、第１の出口開口の直径は、０．００５～８５０μｍ、例えば０．００５～７５０μｍ、例えば０．００５～６５０μｍ、例えば０．００５～５５０μｍ、例えば０．００５～４５０μｍ、０．００５～２５０μｍ、例えば０．００５～１００μｍ、例えば０．０１～５０μｍ、例えば０．０１～１０μｍ、例えば０．０１～１μｍ、例えば０．０１５～０．０５μｍ、例えば０．０２μｍである。

１つ以上の例では、プリンタは、２０ｎｍ～１ｍｍのパターン解像度を提供するように適合されている。特定の解像度を実現するには、第１の出口開口のサイズを所望の解像度のおよそ０．６２５～１．２５倍にする必要がある。

プリントされた構造の解像度、すなわち解像度サイズは、１つ以上の第１の出口開口の直径と、プリンタヘッドと基板用プレートとの間の距離の両方に依存する。

１つ以上の例では、プリンタヘッドの出口表面は、第１、第２および第３の出口開口ならびに排出開口の周りの最も外側に位置決めされた安全排出通路をさらに備える。最も外側の排出開口、例えば第２の排出開口は、安全排出通路として働くことができる。安全排出通路は２つの機能を有していて、使用する第２のプリカーサがオゾンまたは硫化水素などの危険物である場合、プリンタを大気条件下で動作させることができ、さらに堆積領域の周りの局所的な不活性雰囲気を改善することができる。

１つ以上の例では、プリンタヘッドの出口表面は、ディスク、正方形、長方形、三角形、五芒星またはこれに類する形態であり、開口のセットは、それぞれ円形ディスクを形成している。プリンタヘッドの出口表面は、好ましくはディスクの形態であってよい。

１つ以上の例では、プリンタは、３次元構造のプリント中にプリンタヘッドと基板用プレートとの間の距離を変化させるように適合されている。

１つ以上の例では、プリンタは、１ｎｍ／分以下の堆積速度で動作するように適合されている。堆積速度は、基板の移動速度、温度および選択された第１のプリカーサ流体と第２のプリカーサ流体との反応性の要因である。適応は、基板の移動を調整することによって行われる。

１つ以上の例では、プリンタは、０．１～１００ｎｍ／分、例えば１～１００ｎｍ／分、例えば１～５０ｎｍ／分、例えば０．１～１０ｎｍ／分、例えば０．５～１０ｎｍ／分、例えば１～１０ｎｍ／分の範囲内の堆積速度で動作するように適合されている。

１つ以上の例では、プリンタは、大気圧で動作するように適合されている。他の例では、プリンタは、真空または超高真空で動作するように適合されている。特定の圧力で動作するプリンタとは、少なくともプリンタヘッドが、開放されている制御された環境で、大気圧または低真空に保たれることを意味する。

１つ以上の例では、プリンタは、プリンタヘッドの温度を制御するように適合されている。プリンタは、少なくともプリンタヘッドを加熱する加熱／冷却源を備え、加熱／冷却源は、プリンタが１０～６００℃、例えば１５～４５０℃、例えば２０～４００℃の温度で動作することを可能にする。所定の温度で動作するプリンタとは、少なくともプリンタヘッドが特定の温度に加熱するための熱源に接続されていることを意味する。さらに、基板用プレートはまた、高温に加熱することができる。すべてのタイプのチューブ／導管、弁ならびにプリカーサガス供給路および／または不活性ガス供給路も、温度を制御するために加熱／冷却することができる。したがって、プリンタは、供給通路の温度を制御するように適合させることができる。これにより、プリンタを所望の温度、例えば室温より十分に高い温度で完全に動作させることができる。

１つ以上の例では、供給通路は、ステンレス鋼、テフロン、フルオロエラストマー材料（ＦＫＭ）またはパーフルオロエラストマー化合物（ＦＦＫＭ）から製造されている。これにより、温度を制御することができる制御通路が提供される。

温度制御は、プリカーサを含む容器から弁と供給通路システムとを通ってプリンタヘッドまで延在するチューブ通路全体に及ぶことができる。温度は、例えば少なくとも３つのゾーンなどの異なるゾーンで制御することができる。

１つ以上の例では、プリンタは、プリンタヘッドを基板用プレートの上に位置決めするボトムアップセットで動作するように適合されている。

１つ以上の例では、プリンタヘッドプレートは、
－第１のプリカーサ流体を第１の流入供給通路から１つ以上の第１の出口開口に案内するように適合された１つ以上の第１の分配通路と、
－第２のプリカーサ流体を第２の流入供給通路から１つ以上の第２の出口開口に分配するように適合された１つ以上の第２の分配通路と、
－不活性流体を第３の流入供給通路から１つ以上の第３の出口開口に分配するように適合された１つ以上の第３の分配通路と
をさらに備える。

１つ以上の例では、プリンタヘッドプレートは、異なるプリンタヘッドプレートをプリンタヘッドに接続することができるように、プリンタヘッドに取外し可能に取り付けられており、異なるプリンタヘッドプレートは、様々なサイズの第１の出口開口の開口直径を有する。

１つ以上の例では、１つ以上の第２の出口開口および第３の出口開口と、１つ以上の排出開口とは、１つ以上の第１の出口開口の周りに位置決めされている。

１つ以上の例では、１つ以上の第２の出口開口および第３の出口開口と、１つ以上の排出開口とは、１つ以上の第１の出口開口のそれぞれの周りに周方向で位置決めされている。

１つ以上の例では、１つ以上の第２の出口開口および第３の出口開口と、１つ以上の排出開口とは、１つ以上の第１のプリカーサ開口の周りに対称的に位置決めされている。１つ以上の例では、１つ以上の第１の出口開口は、プリンタヘッドプレートの中央に位置決めされた第１の出口開口を含む。

１つ以上の例では、第１の出口開口のそれぞれと第２の出口開口の主要なセットとの間に排出開口の主要なセットが位置決めされており、かつ／または第１の出口開口のそれぞれと第２の出口開口の主要なセットとの間に第３の出口開口の主要なセットが位置決めされている。

１つ以上の例では、１つ以上の第１の出口開口と第２の出口開口の主要なセットとの間のプリカーサ流体距離は、５μｍ～３，０００μｍまたは例えば５μｍ～５００μｍまたは例えば５μｍ～１００μｍまたは例えば５μｍ～３０μｍまたは例えば１０μｍ～２０μｍまたは例えば３０μｍ～３，０００μｍまたは例えば５０μｍ～２，０００μｍまたは例えば１００μｍ～１０００μｍである。

１つ以上の例では、プリンタは、複数のプリンタヘッドを備える。複数のプリンタヘッドを含むことは、プリンタヘッドがマイクロスケールの開口を有する場合、すなわちマイクロノズルプリントヘッドである場合、簡単なプロセスではない。それぞれのマイクロノズルには、特別な取付け機構とマイクロノズルの設計とが必要である。また、複数のプリンタヘッドを同一のガス分配システムに正常に接続することは簡単ではない。

１つ以上の例では、プリンタヘッドは、セラミックまたは金属、例えば耐食性の鋼から製造されている。

１つ以上の例では、プリンタは、第１のプリカーサ流体、不活性流体および第２のプリカーサ流体を基板上に交互に供給するように適合されている。

第２の態様および第５の態様によるプリンタは、基板を取り囲むチャンバをさらに備えていてよく、チャンバが、第２のプリカーサ流体を収容するように適合されている。

以下、図を参照して様々な例を説明する。同様の参照符号は、全体を通して同様の要素を指す。したがって、同様の要素は、各図の説明に関して詳細に説明されない。これらの図は、例の説明を容易にすることのみを目的としていることにも注意する必要がある。それらは、請求項に係る発明の網羅的な説明として、または請求項に係る発明の範囲の制限として意図されたものではない。さらに、図示された例は、示されたすべての態様または利点を有する必要はない。特定の例に関連して説明される態様または利点は、必ずしもその例に限定されるものではなく、そのように図示されていない場合、またはそのように明示的に説明されていない場合でも、他の任意の例で実施することができる。
時間的な原子層堆積を示す図である。 空間的な原子層堆積を示す図である。 選択的な領域に原子スケールで材料を堆積させ、エッチングしかつ／または清浄化するための原子層プロセスプリンタを概略的に示す図である。 プリンタヘッドの例の斜視図である。 プリンタヘッドの例の下面図である。 プリンタヘッドの例の分解図である。 プリンタヘッドプレート内部の分配通路の例を示す図である。 第１の例のプリンタヘッドプレートを示す図である。 第２の例のプリンタヘッドプレートを示す図である。 第３の例のプリンタヘッドプレートを示す図である。 第４の例のプリンタヘッドプレートを示す図である。 第５の例のプリンタヘッドプレートを示す図である。 第６の例のプリンタヘッドプレートを示す図である。 空間的なＡＬＤタイプのプロセスと時間的なＡＬＤタイプのプロセスとを切り替えるために制御することができるプリンタの例を示す図である。 プリンタを使用して得られたＴｉＯ_２プリントされた線のＳＥＭ上面図を示す図である。 プリンタを使用して堆積させられたアモルファスＴｉＯ_２の複雑なプリントパターンを示す図である。 プリンタを使用してプリントされた白金線のエネルギー分散型Ｘ線分光法を示す図である。 信号強度を３つの異なる線で示す図である。 プリンタを使用して堆積させられたアモルファスＰｔの複雑なプリントパターンを示す図である。 プリンタを使用して堆積させられた材料のＸ線回折パターンを示す図である。 プリンタを使用して堆積させられた材料のＸ線回折パターンを示す図である。 プリンタを使用したＴｉＯ_２堆積物の成長の温度依存性を示す図である。 プリンタを使用して堆積させられたＴｉＯ_２線の原子間力顕微鏡プロファイルの形状を示す図である。 プリンタを使用して堆積させられたＴｉＯ_２のＸ線光電子スペクトルを示す図である。 プリンタを使用して堆積させられたＰｔＯ_２のＸ線光電子スペクトルを示す図である。 異なる基板温度で測定された白金の成長曲線を示す図である。 異なる基板温度で測定された白金の成長曲線を示す図である。 異なる基板温度で測定された白金の成長曲線を示す図である。

実施例の説明
以下、添付の図面を参照して、例示的な実施例をより完全に説明する。これに関して、本実施例は異なる形態を有する可能性があり、本明細書に記載される説明に限定されると解釈されるべきではない。したがって、以下の例は、図を参照して、態様を説明するために単に説明されている。本明細書で使用される場合、「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」という用語は、関連するリストされたアイテムの１つ以上の任意のあらゆる組み合わせを含む。「のうちの少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ ｏｆ）」などの表現は、要素のリストの前にある場合、要素のリスト全体を修飾するものであり、リストの個々の要素を修飾するものではない。

図面では、複数の層の厚さおよび複数の領域の厚さは、その説明を明確かつ容易にするために拡大して示されている。層、領域、要素、またはプレートが別の層、領域、要素、またはプレートの「上（ｏｎ）」にあると記載されている場合、それは、他の層、領域、要素、またはプレートの上に直接的にあってよく、または介在する層、領域、要素、またはプレートがそれらの間に存在してもよい。逆に、層、領域、要素、またはプレートが、別の層、領域、要素、またはプレートの「上に直接的に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｏｎ）」あると記載されている場合、その間に介在する層、領域、要素、またはプレートは存在しない。さらに、層、領域、要素、またはプレートが別の層、領域、要素、またはプレートの「下（ｂｅｌｏｗ）」にあると記載されている場合、それは、他の層、領域、要素、またはプレートの下に直接的にあってよく、または介在する層、領域、要素、またはプレートがそれらの間に存在してもよい。逆に、層、領域、要素、またはプレートが別の層、領域、要素、またはプレートの「下に直接的に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｂｅｌｏｗ）」あると記載されている場合、その間に介在する層、領域、要素、またはプレートは存在しない。

本明細書では、説明を容易にするために、空間的に相対的な用語である「下部（ｌｏｗｅｒ）」または「底部（ｂｏｔｔｏｍ）」および「上部（ｕｐｐｅｒ）」または「頂部（ｔｏｐ）」、「下（ｂｅｌｏｗ）」、「下方（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「少ない（ｌｅｓｓ）」、「上方（ａｂｏｖｅ）」などを用いて、図面に示されたある要素または構成要素と別の要素または構成要素との間の関係を説明することができる。空間的に相対的な用語は、図面に示されている方向に加えて、使用中または動作中の装置の異なる方向を包含することを意図していることを理解されたい。例えば、図面に記載されている装置を裏返した場合、他の要素の「下部（ｌｏｗｅｒ）」側にある、または他の要素の「下（ｂｅｌｏｗ）」もしくは「下方（ｂｅｎｅａｔｈ）」にあると記載されている要素は、他の要素の「上部（ｕｐｐｅｒ）」側にある、または他の要素の「上（ａｂｏｖｅ）」にあると考えられる。したがって、「下（ｂｅｌｏｗ）」または「下方（ｂｅｎｅａｔｈ）」という例示的な用語は、図の特定の向きに応じて、「下部（ｌｏｗｅｒ）」および「上部（ｕｐｐｅｒ）」の両方の向きの位置を含むことができる。同様に、図の１つにある装置を裏返すと、他の要素の「下（ｂｅｌｏｗ）」または「下方（ｂｅｎｅａｔｈ）」にある要素は、他の要素の「上（ａｂｏｖｅ）」に向けられる。したがって、「下（ｂｅｌｏｗ）」または「下方（ｂｅｎｅａｔｈ）」の例示的な用語は、上および下の両方の方向を含むことができ、したがって、空間的に相対的な用語は、記載された方向に応じて異なって解釈することができる。

本明細書全体を通して、ある要素が別の要素に「接続されている（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」と記載されている場合、その要素は、他の要素に「直接的に接続されている（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」、または１つ以上の介在要素が間に挟まれている他の要素に「電気的に接続されている（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ）」。

本明細書で使用される用語は、特定の例を説明することのみを目的としており、限定することを意図するものではない。本明細書で使用される場合、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、内容が明確に別段の指示をしない限り、「少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」を含む複数形を含むことを意図している。「少なくとも１つ（ａｔ ｌｅａｓｔ ｏｎｅ）」は、「ａ」または「ａｎ」を制限するものと解釈されるべきではない。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」および／または「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語は、本明細書中で使用される場合、記載された特徴、整数、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を特定するものであり、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在または追加を排除するものではないことをさらに理解されたい。

本明細書では、「第１（ｆｉｒｓｔ）」、「第２（ｓｅｃｏｎｄ）」、「第３（ｔｈｉｒｄ）」などの用語を使用して様々な要素を説明することができるが、これらの要素はこれらの用語によって限定されるべきではないことを理解されたい。これらの用語は、ある要素を別の要素と区別するためにのみ使用される。したがって、以下で論じる「第１の要素（ａ ｆｉｒｓｔ ｅｌｅｍｅｎｔ）」は、「第２の要素（ａ ｓｅｃｏｎｄ ｅｌｅｍｅｎｔ）」または「第３の要素（ａ ｔｈｉｒｄ ｅｌｅｍｅｎｔ）」と呼ぶことができ、「第２の要素（ａ ｓｅｃｏｎｄ ｅｌｅｍｅｎｔ）」および「第３の要素（ａ ｔｈｉｒｄ ｅｌｅｍｅｎｔ）」は、本明細書の教示から逸脱することなく同様に呼ぶことができる。

本明細書で使用されている「約（ａｂｏｕｔ）」または「およそ（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」は、記載されている値を含み、問題となっている測定および特定の量の測定に関連する誤差（すなわち、測定システムの限界）を考慮して当業者が決定した、特定の値に対する許容可能な偏差の範囲内であることを意味している。例えば、「約（ａｂｏｕｔ）」とは、１つ以上の標準偏差内、または記載された値の±３０％，２０％，１０％，５％以内を意味することができる。

別段の規定がない限り、本明細書で使用されるすべての用語（技術用語および科学用語を含む）は、本発明が関係する当業者によって一般的に理解されるのと同一の意味を有する。さらに、一般的に使用されている辞書で規定されているような用語は、関連する技術の文脈における意味と一致するように解釈されるべきであり、本明細書で明示的にそのように規定されていない限り、理想化された意味で、または過度に形式的な意味で解釈されることはないことを理解されたい。

例示的な実施例は、理想化された例の概略図である断面図を参照して本明細書に記載されており、同様の参照符号は、本明細書全体を通して同様の要素を指す。そのため、例えば製造技術および／または公差などにより、イラストの形状から変化することが予想される。したがって、本明細書に記載の実施例は、本明細書に示されるような領域の特定の形状に限定されると解釈されるべきではなく、例えば、製造に起因する形状の逸脱を含むものと解釈されるべきである。例えば、平坦であると示されている、または記述されている領域は、粗い輪郭および／または非線形の輪郭を有していてもよい。さらに、図示されている鋭角は丸みを帯びていてもよい。したがって、図に示されている領域は、本質的に概略であり、それらの形状は、領域の正確な形状を示すことを意図しておらず、本特許請求の範囲を限定することを意図していない。本開示の例示的な実施例を具体的に説明するために、説明に関連しない部分のいくつかは提供されない場合がある。

図１Ａは、プリカーサ流体が時間的に分離される時間的な原子層堆積（ＡＬＤ）を示し、図１Ｂは、プリカーサ流体が空間的に分離される空間的な原子層堆積（ＡＬＤ）を示している。

時間的なＡＬＤは、機能化された基板が位置決めされているチャンバを利用する。チャンバ内の基板は、典型的には、第１のプリカーサガス１３２に曝され、それが機能化された表面上に堆積し、チャンバを清浄化するための不活性流体１３６に曝され、第２のプリカーサガス１３４に曝され、それが第１のガスで覆われた表面上に堆積し、チャンバを清浄化するための不活性ガス１３６に曝される。このプロセスは、図１Ａに示すように、所望の生成物が得られるまで繰り返すことができる。

空間的なＡＬＤは、時間的なＡＬＤと同一のタイプのステップを実施する。しかしながら、表面上に材料を堆積するために、より大きなチャンバを使用する代わりに、空間的なＡＬＤは、図１Ｂに示されるように、プリカーサ流体１３２，１３４および不活性流体１３６の空間的な分離を採用し、代わりにサンプル基板１６２をＸ，Ｙ方向に移動させる。

図２は、選択的な領域に原子スケールで材料を堆積させ、エッチングしかつ／または清浄化するための、本明細書に開示されるような原子層プロセスプリンタ１００を極めて概略的に示している。プリンタ１００は、基板１６２を保持するための基板用プレート１６０と、基板用プレート１６０上の基板１６２に対向して位置決めされたプリンタヘッド１０１とを備える。Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、図２の右上隅に示されている。また、図２の右上隅には、Ｚ軸を中心としたＸ，Ｙ平面の回転を規定する第１の角度φと、Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸を中心としたＸ，Ｙ平面の傾きを規定する第２の角度θとが示されている。基板用プレート１６０とプリンタヘッド１０１とは、Ｘ，Ｙ，Ｚ平面のうちの１つ以上において、かつ／または２つの角度φおよびθの周りで互いに相対的に移動可能である。このようにして、完全な３次元の移動を得ることができる。

プリンタ１００は、通常、図２に示されるように、プリンタヘッド１０１が基板用プレート１６０の上方に位置決めされるボトムアップセットで動作する。通常、基板用プレート１６０は、Ｘ，Ｙ，Ｚ平面内で、かつ／または２つの角度φおよびθの周りを移動し、プリンタヘッド１０１は静止状態に保たれる。しかしながら、基板用プレート１６０が静止状態を保ったまま、プリンタヘッド１０１を、Ｘ，Ｙ，Ｚ平面内で、かつ／または２つの角度φおよびθの周りで移動させることも想定することができる。代替的に、基板用プレート１６０とプリンタヘッド１０１との両方を同時に移動させることも可能である。

図２に示されるように、Ｘ，Ｙ平面は、基板用プレート１６０と平行に延在することができる。したがって、Ｚ軸を中心としたＸ，Ｙ平面の回転は、基板用プレート１６０の回転とすることができる。通常、基板１６２は基板用プレート１６０に固定されている。Ｘ，Ｙ平面の傾きは、プリンタヘッド１０１に対する基板用プレート１６０の傾きとすることができる。したがって、基板用プレートの任意の移動は、基板１６２の移動に変換される。

Ｚ軸は、プリンタヘッド１０１と基板用プレート１６０との間に延在し、プリンタヘッド１０１と基板用プレート１６０との間の距離を規定する。プリンタヘッド１０１と基板用プレート１６０との間の距離は、０．００５～１００μｍ、例えば０．００５～５０μｍ、例えば０．０１～５０μｍ、例えば０．０５～５０μｍ、例えば０．１～５０μｍ、例えば０．１～２５μｍ、または例えば１～１０μｍである。

プリンタヘッド１０１と基板用プレート１６０との間の距離は、３次元構造のプリント中に変化可能である。基板用プレート１６０とプリンタヘッド１０１とは、互いに相対的に、Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸に沿う方向、Ｚ軸に沿う方向、第１の角度φの方向、および第２の角度θの方向のうち、２つ以上の方向で移動可能とすることができる。代替的に、基板用プレート１６０とプリンタヘッド１０１とは、互いに相対的に、Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸に沿う方向、Ｚ軸に沿う方向、第１の角度φの方向、および第２の角度θの方向のうち、３つまたはすべての方向で移動可能である。プリンタヘッド１０１と基板用プレート１６０との間の距離もまた、３次元構造のプリント中に変化可能とすることができる。

プリンタ１００は、毎分少なくとも１つの分子層を堆積することができる。通常、これにより、毎分最大１００ｎｍの再位置決めが可能になる。したがって、プリンタは、０．１～１００ｎｍ／分、例えば１～１００ｎｍ／分、例えば１～５０ｎｍ／分、例えば０．１～１０ｎｍ／分、例えば０．５～１０ｎｍ／分、例えば１～１０ｎｍ／分の範囲内の堆積速度で動作することができる。プリンタは通常、１ｎｍ／分以下の堆積速度で動作する。

プリンタ１００は、大気圧で動作するように適合されている。しかしながら、プリンタ１００は、代替的に、真空または超高真空で動作するように適合させることができる。

プリンタ１００は、通常、１０～６００℃、例えば１５～４５０℃、例えば２０～４００℃の温度で動作するように適合されている。プリンタは通常、要求された温度で動作することができるように、少なくともプリンタヘッドを加熱する熱源を備えている。

プリンタはまた、それが１つのプリンタヘッド１０１だけでなく、代わりに複数のプリンタヘッド１０１を備えるように構築することができる。複数のプリンタヘッドを含むことは、プリンタヘッドが、マイクロスケールの開口を有する場合、すなわちマイクロノズルプリントヘッドである場合、簡単なプロセスではない。マイクロノズルのそれぞれには、特別な取付け機構とマイクロノズルの設計が必要である。また、複数のプリンタヘッドを同一のガス分配システムに正常に接続することは簡単ではない。

図３Ａ～図３Ｃを参照すると、プリンタヘッド１０１の例が、斜視図（図３Ａ）、下面図（図３Ｂ）、および分解図（図３Ｃ）でより詳細に示されている。プリンタヘッド１０１は、多数の流入供給通路／流出通路１２１を備えたプリンタヘッドボディ１０２と、多数の開口１１１を備えたプリンタヘッドプレート１０４と、付加的なプリンタヘッドプレート１０５と、プリンタヘッドプレートクランプ１０６と、締付けナット１０７とを備える。

プリンタヘッドプレート１０４は、付加的なプリンタヘッドプレート１０５に接続され、付加的なプリンタヘッドプレート１０５は、次に、プリンタヘッドプレートクランプ１０６と締付けナット１０７とに解放可能に固定される。締付けナット１０７およびプリンタヘッドプレートクランプ１０６は、プリンタヘッド１０２から分離することができ、これにより、プリンタヘッドプレート１０４の容易な取外しおよび／または交換が可能になる。締付けナット１０７は、ねじ接続、バヨネット接続、スナップフィット接続または同様のものによってプリンタヘッドボディ１０２に固定することができる。プリンタヘッドプレート１０４は、異なるプリンタヘッドプレート１０４をプリンタヘッド１０１に接続できるように、プリンタヘッド１０１に取外し可能に取り付けられ、異なるプリンタヘッドプレート１０４は、様々なサイズの第１の出口開口の開口直径を有している。これにより、同一のプリンタ１００を使用して異なる原子解像度を得ることができる。

代替的に、プリンタヘッドプレート１０４は、単に金属片にはんだ付けされてもよい。このタイプのセットアップでは、クランプは必要ない。

流入供給通路／流出通路１２１は、流入供給通路１２２，１２４，１２６および流出通路１２８，１３０の両方を含む。図４～図９は、プリンタヘッドプレート１０４に設けられた開口１１１の位置の様々な例を示し、図４は、流入供給通路１２２，１２４，１２６および流出通路１２８，１３０をプリンタヘッドプレート１０４に設けられた開口１１１に接続する方法の例も示している。

図４では、流入供給通路１２２，１２４，１２６と流出通路１２８，１３０とを開口１１１に接続する方法を示す図と共に、対称的なプリンタヘッドプレート１０４ａが拡大図で示されている。図４のプリンタヘッドプレート１０４ａは、１つの中央に位置決めされた第１の出口開口１１２を備え、これは、９００μｍ未満である第１の出口開口の直径を有している。第１の出口開口１１２は、第１のプリカーサ流体１３２を基板１６２上に案内するための第１の流入供給通路１２２に接続されている。第１のプリカーサ流体１３２は、図４において、丸い容器の内部にあるものとして示されている。これは、第１のプリカーサ流体１３２を保持するための容器の例示としてのみ意図されている。

また、図４のプリンタヘッドプレート１０４ａは、第２のプリカーサ流体１３４を基板１６２上に案内するための、第２の流入供給通路１２４に接続された多数の第２の出口開口１１４と、不活性流体１３６を基板１６２上に案内するための、第３の流入供給通路１２６に接続された多数の第３の出口開口１１６とを備えている。第２の出口開口１１４および第３の出口開口１１６の両方は、図４に示される例では、第１の出口開口１１２の周りに同心に位置決めされている。

第１の出口開口１１２と、同心に位置決めされた第３の出口開口１１６の環との間に、多数の同心に位置決めされた排出開口１１８を有する環があり、これらは第１の流出通路１２８に接続されている。堆積させられなかったプリカーサ流体／不活性流体１３８は、第１の流出通路１２８に接続された多数の第１の排出開口１１８を通して除去される。図５に示される例では、主に堆積させられなかった第１のプリカーサ流体１３２および不活性流体１３６が、第１の排出開口１１８を通して除去される。

第３の出口開口１１６の周りに同心に位置決めされているものは、同心に位置決めされた多数の第２の出口開口１１４を備える環であり、それを通して第２のプリカーサ流体１３４を基板１６２に供給する。第２の出口開口１１４の周りに周方向で位置決めされているものには、堆積させられなかった第２のプリカーサ流体１３４および場合によっては不活性流体１３６の一部を除去するための多数の第２の排出開口１２０が見出される。

図４は、プリンタヘッドプレート１０４ａの一例を示しているだけであるが、多くの場合、第１の出口開口１１２のそれぞれと第２の出口開口１１４の主要なセットとの間に、排出開口１１８，１２０の主要なセットが位置決めされ、かつ／または第１の出口開口１１２のそれぞれと第２の出口開口１１４の主要なセットとの間に、第３の出口開口１１６の主要なセットが位置決めされる。

第１の流入供給通路１２２，１２４，１２６および流出通路１２８，１３０の矢印は、流体が通路１２２，１２４，１２６，１２８，１３０を通って流れる方向を示している。

第１の出口開口１１２と第２の出口開口１１４との間のプリカーサ流体距離は、通常、５μｍ～３，０００μｍ、または例えば５μｍ～５００μｍ、または例えば５μｍ～１００μｍ、または例えば５μｍ～３０μｍ、または例えば１０μｍ～２０μｍ、または例えば３０μｍ～３，０００μｍ、または例えば５０μｍ～２，０００μｍ、または例えば１００μｍ～１０００μｍである。

第１の出口開口１１２と第２の出口開口１１４との間に比較的大きな距離を有することで、２つのプリカーサ流体１３２，１３４が同時に混合することを防止する。したがって、第１の排出開口１１８と第２の排出開口１２０との間に５０μｍを超える排出開口距離を有することで、排出開口１１８，１２０の２つのプリカーサ流体が混合することを防止する。他方、第１の排出開口１１８と第２の排出開口１２０との間の排出開口距離が５０μｍ未満である場合には、排出開口１１８，１２０の２つのプリカーサ流体の混合が正常に観察される。

図３Ｃに示されるように、プリンタヘッド１０１は、プリンタヘッドプレート１０４と流入通路１２２，１２４，１２６との間に位置決めされた付加的なプリンタヘッドプレート１０５をさらに備えることができる。付加的なプリンタヘッドプレート１０５は、それぞれが供給通路１２２，１２４，１２６，１２８，１３０に接続された多数の開口１２２’，１２４’，１２６’，１２８’，１３０’／供給通路１２２，１２４，１２６，１２８，１３０の一部を備える。Ｏリング１０８は、通常、緊密な接続を確実にするために、付加的なプリンタヘッドプレート１０５とプリンタヘッドボディ１０２との間に見出される。

図３Ｄは、プリンタヘッドプレート１０４の内部の分配通路を示している。分配通路は、第１のプリカーサ流体１３２を第１の流入供給通路１２２から第１の出口開口１１２に案内するように適合された１つ以上の第１の分配通路１４２を含む。また、プリンタヘッドプレート１０４の内部の分配通路は、第２のプリカーサ流体１３４を第２の流入供給通路１２４から１つ以上の第２の出口開口１１４に分配するように適合された１つ以上の第２の分配通路１４４と、不活性流体１３６を第３の流入供給通路１２６から１つ以上の第３の出口開口１１６に分配するように適合された１つ以上の第３の分配通路１４６とを含む。プリンタヘッドプレート１０４の内部の分配通路は、プリカーサ流体１３２，１３４および不活性流体１３６を除去するように適合された１つ以上の排出分配通路１４７，１４７’をさらに含む。

図５は、別の例のプリンタヘッドプレート１０４ｂの拡大図を示し、複数の第１の出口開口１１２が存在している。プリンタヘッドプレート１０４ｂのより明確な図を読み手に提供するために、プレートの小さなバージョンが、参照符号なしで左上隅に示されている。図５に示されるプリンタヘッドプレート１０４ｂには、プリンタヘッドプレート１０４ｂの中央に位置決めされた６つの第１の出口開口１１２が存在する。第１の出口開口１１２を取り囲むのは、第１の排出開口１１８のセットであり、これもまた、第３の出口開口１１６のセットと、それに続く第２の出口開口１１４のセットと、第２の排出開口１２０のセットとによって取り囲まれる。図４のプリンタヘッドプレート１０４ａと比較すると、出口開口１１２，１１４，１１６および排出開口１１８，１２０の周方向の順序は同一である。しかしながら、各環のセットの出口開口１１２，１１４，１１６および排出開口１１８，１２０の数が異なり、同一の環の開口１１２，１１４，１１６，１１８，１２０間の個々の距離が異なる。また、開口１１２，１１４，１１６，１１８，１２０のサイズが異なる。第１の出口開口１１２のサイズは、図４に示されるもののようであり、直径が９００μｍ未満である。

図６は、さらに別の例の部分的に対称的なプリンタヘッドプレート１０４ｃの拡大図を示しており、正方形の開口１１２，１１４，１１６，１１８が存在している。この例では、堆積させられなかった第１のプリカーサ流体１３２および堆積させられなかった第２のプリカーサ流体１３４の両方と、不活性流体１３６とを除去するための排出開口１１８のタイプは１つだけである。ここでも、第１の出口開口１１２は１つだけである。第１の出口開口１１２を取り囲むのは、第１の排出開口１１８のセットであり、これもまた、第３の出口開口１１６のセットと、それに続く第２の出口開口１１４のセットとによって取り囲まれる。図４および図５のプリンタヘッドプレート１０４ａ，１０４ｂと比較すると、開口１１４，１１６，１１８は、第１の出口開口１１２の周りに正方形に位置決めされている。図６の開口１１２，１１４，１１６，１１８の形状は、図４および図５の円形の形状とは異なるが、第１の出口開口１１２のサイズは、１つの角隅から対向する角隅まで依然として９００μｍ未満である。

図４、図５、および図６に示されるプリンタヘッドプレート１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃはすべて、少なくともある程度まで、開口１１２，１１４，１１６，１１８，１２０の対称的な位置決めを有する。しかしながら、非対称の構成を採用することもできる。図７は、非対称のプリンタヘッドプレート１０４ｄの例の拡大図を示し、開口１１２，１１４，１１６，１１８，１２０はランダムに位置決めされている。いくつかの開口の参照符号が欠如しているのは、異なる円がいずれのタイプの開口１１２，１１４，１１６，１１８，１２０であるかに関して異なる選択肢が可能であることを説明することを意図しているためである。

図８は、プリンタヘッドプレート１０４ｅの例の拡大図を示し、図４のものといくらか類似しているが、第３の出口開口１１６’が角度オフセットを伴っている点で異なっている。

図９は、第２の出口開口１１４’’、第３の出口開口１１６’’、第１の排出開口１１８’’、および第２の排出開口１２０’’が環状であるプリンタヘッドプレート１０４ｆの例の拡大図を示す。図９のプリンタヘッドプレート１０４ｆは、図４のものといくらか類似しているが、図４の第１の出口開口１１２の周りに同心的なセットアップでそれぞれ位置決めされた複数の第２の出口開口１１４、第３の出口開口１１６、第１の排出開口１１８、および第２の排出開口１２０が、第２の出口開口１１４’’、第３の出口開口１１６’’、第１の排出開口１１８’’、および第２の排出開口１２０’’のそれぞれについて１つの大きな環状の開口に結合されている点で異なっている。

図４～図９に示されているプリンタヘッド１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅ，１０４ｆのすべての例におけるすべての第１の出口開口１１２の第１の出口開口の直径は、９００μｍ未満である。１つ以上の例では、第１の出口開口の直径は、８００μｍ未満、例えば７００μｍ未満、例えば６００μｍ未満、例えば５００μｍ未満、例えば４００μｍ未満、例えば３００μｍ未満、例えば２００μｍ未満、例えば１００μｍ未満、例えば５０μｍ未満である。

１つ以上の例では、第１の出口開口の直径は、０．００５～８５０μｍ、例えば０．００５～７５０μｍ、例えば０．００５～６５０μｍ、例えば０．００５～５５０μｍ、例えば０．００５～４５０μｍ、例えば０．００５～２５０μｍ、例えば０．００５～１００μｍ、例えば０．０１～５０μｍ、例えば０．０１～１０μｍ、例えば０．０１～１μｍ、例えば０．０１５～０．０５μｍ、例えば０．０２μｍである。

プリンタは通常、２０ｎｍ～１ｍｍのパターン解像度を提供することができる。プリントされた構造の解像度、すなわち解像度サイズは、例えば以下の表１に示されるように、１つ以上の第１の出口開口の直径と、プリンタヘッドと基板用プレートとの間の距離との両方に依存し得る。

プリンタヘッド１０１は、プリンタヘッドプレート１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ，１０４ｅ，１０４ｆの開口１１２，１１４，１１６，１１８の周りの最も外側に位置決めされた安全排出通路を備えることができる。最も外側の排出開口、例えば第２の排出開口１２０は、安全排出通路として働くことができる。

プリンタヘッド１０１の出口表面は、ディスク、正方形、長方形、三角形、五芒星、または同様の形態であってよく、開口のセットはそれぞれ円形のディスクを形成する。出口表面とは、プリンタヘッドプレート１０４または付加的なプリンタヘッドプレート１０５のいずれかを意味することができる。全体として、プリンタヘッドプレート１０４，１０５がプリンタ１００に容易に固定かつ／またはプリンタ１００から解放される限り、形状は無関係である。

プリンタ１００は、図に関連して上記のように空間的なタイプのＡＬＤに使用することができ、プリカーサ流体１３２，１３４および不活性流体１３６のそれぞれに対して多数の出口開口１１２，１１４，１１６が存在する。これは、本明細書に開示されるようなプリンタ１００の第１の態様に対応する。

本明細書に開示されるのは、第４の態様による、基板１６２上の選択的な領域に材料を堆積させるための方法でもある。この方法は、
・基板用プレート１６０とプリンタヘッド１０１とが互いに対向して位置決めされた原子層プロセスプリンタを提供するステップであって、
基板用プレート１６０が、プリンタヘッド１０１に対して相対的に、
○Ｘ軸とＹ軸とが互いに相対的に垂直であることによって規定されるＸ，Ｙ平面内の所定の軸に沿って、
○Ｘ，Ｙ平面に対して垂直なＺ軸に沿って、かつ
○Ｚ軸を中心としたＸ，Ｙ平面の回転を規定する第１の角度φで
移動可能であり、
基板用プレート１６０とプリンタヘッド１０１とが、Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸を中心としたＸ，Ｙ平面の傾きを規定する第２の角度θで互いに相対的に移動可能である、
原子層プロセスプリンタを提供するステップと、
・基板１６２を基板用プレート１６０上に位置決めするステップと、
・９００μｍ未満の直径をそれぞれ有する１つ以上の第１の出口開口１１２を通して、基板１６２を第１のプリカーサ流体１３２に曝すステップと、
・基板１６２を不活性流体１３６に曝すステップと組み合わせて、１つ以上の排出開口１１８，１２０を用いて、基板１６２に堆積させられなかった第１のプリカーサ流体１３２を除去するステップと、
・第１のプリカーサが堆積させられた基板１６２を第２のプリカーサ流体１３４に曝すステップと、
・基板１６２を不活性流体１３６に曝すステップと組み合わせて、１つ以上の排出開口１１８，１２０を用いて、基板１６２に堆積させられなかった第２のプリカーサ流体１３４を除去するステップと
を含む。

１つ以上の例では、プリカーサ流体１３２，１３４を堆積させる間に、基板用プレート１６０とプリンタヘッド１０１とは、互いに相対的に移動させられる。

第２の態様および第５の態様で説明したように、プリンタ１００は、少なくとも第１の出口開口１１２を含む同一の出口開口１１２，１１４，１１６を通して、プリカーサ流体１３２，１３４と不活性流体１３６とを交互に基板１６２に供給するように構成することができる。第１のプリカーサ流体１３２、続いて不活性流体１３６、次いで第２のプリカーサ流体１３４のシーケンスを使用することができる。これは、図１Ａに示す時間的なタイプのＡＬＤに対応する。図４～図９のプリンタヘッドプレートは、このセットアップに使用することができる。空間的なタイプのモードと比較してこのモードでプリンタ１００を使用する場合の唯一の違いは、供給通路１２２，１２４，１２６がすべての開口１１２，１１４，１１６に接続される必要があるということである。さらに、第２の態様によるプリンタを使用して高解像度を得るために、出口開口の直径はすべて、直径が９００μｍ未満である必要がある。

本明細書にさらに開示されるのは、第５の態様による、基板１６２上の選択的な領域に鉛直方向で材料を堆積させるための方法である。この方法は、
・基板用プレート１６０とプリンタヘッド１０１とが互いに対向して位置決めされた原子層プロセスプリンタを提供するステップであって、基板用プレート１６０とプリンタヘッド１０１とが互いに相対的に、
○Ｘ軸とＹ軸とが互いに相対的に垂直であることによって規定されるＸ，Ｙ平面内の所定の軸に沿う方向、
○Ｘ，Ｙ平面に対して垂直なＺ軸に沿う方向、および
○Ｚ軸を中心としたＸ，Ｙ平面の回転を規定する第１の角度φの方向
のうちの１つ以上において移動可能であり、
基板用プレート１６０とプリンタヘッド１０１とが、Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸を中心としたＸ，Ｙ平面の傾きを規定する第２の角度θで互いに相対的に移動可能である、
原子層プロセスプリンタを提供するステップと、
・基板１６２を基板用プレート１６０上に位置決めするステップと、
・９００μｍ未満の直径をそれぞれ有する１つ以上の第１の出口開口１１２を通して、基板１６２を第１のプリカーサ流体１３２に曝すステップと、
・１つ以上の第１の出口開口１１２を通して基板１６２を不活性流体１３６に曝すステップと組み合わせて、１つ以上の排出開口１１８，１２０を用いて、基板１６２に堆積させられなかった第１のプリカーサ流体１３２を除去するステップと、
・第１のプリカーサが堆積させられた基板１６２を、１つ以上の第１の出口開口１１２を通して第２のプリカーサ流体１３４に曝すステップと、
・１つ以上の第１の出口開口１１２を通して基板１６２を不活性流体１３６に曝すステップと組み合わせて、１つ以上の排出開口１１８，１２０を用いて、基板１６２に堆積させられなかった第２のプリカーサ流体１３４を除去するステップと
を含む。

さらに、基板１６２を取り囲むチャンバを有することにより、第２のプリカーサ流体１３４を、第２の流入供給通路１２４を使用して第２の出口開口１１４を通して基板１６２に供給する必要をなくすことができる。これは、上記の第３の態様に対応する。

代替的に、プリカーサ流体１３２，１３４は、基板１６２に供給される前に混合することができる。この態様は、第３の態様に基づいている。したがって、本明細書に開示されるのは、第６の態様において、基板１６２上の選択的な領域に迅速に材料を堆積させるための方法でもあり、この方法は、
・基板用プレート１６０とプリンタヘッド１０１とが互いに対向して位置決めされた原子層プロセスプリンタを提供するステップであって、
基板用プレート１６０が、プリンタヘッド１０１に対して相対的に、
○Ｘ軸とＹ軸とが互いに相対的に垂直であることによって規定されるＸ，Ｙ平面内の所定の軸に沿って、
○Ｘ，Ｙ平面に対して垂直なＺ軸に沿って、かつ
○Ｚ軸を中心としたＸ，Ｙ平面の回転を規定する第１の角度φで
移動可能であり、
基板用プレート１６０とプリンタヘッド１０１とが、Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸を中心としたＸ，Ｙ平面の傾きを規定する第２の角度θで互いに相対的に移動可能である、
原子層プロセスプリンタを提供するステップと、
・基板１６２を基板用プレート１６０上に位置決めするステップと、
・第１のプリカーサ流体１３２と第２のプリカーサ流体１３４とを混合するステップと、
・９００μｍ未満の直径をそれぞれ有する１つ以上の第１の出口開口１１２を通して、基板１６２を第１のプリカーサ流体１３２と第２のプリカーサ流体１３４との混合物に曝すステップと
を含む。

プリンタ１００は、基板１６２上の選択的な領域に迅速に材料を堆積させるためだけでなく、エッチングするためにも使用することができる。したがって、本明細書に第７の態様で開示されるのは、基板１６２上の選択的な領域で材料をエッチングするための方法でもあり、この方法は、
・基板用プレート１６０とプリンタヘッド１０１とが互いに対向して位置決めされた原子層プロセスプリンタを提供するステップであって、
基板用プレート１６０が、プリンタヘッド１０１に対して相対的に、
○Ｘ軸とＹ軸とが互いに相対的に垂直であることによって規定されるＸ，Ｙ平面内の所定の軸に沿って、
○Ｘ，Ｙ平面に対して垂直なＺ軸に沿って、かつ
○Ｚ軸を中心としたＸ，Ｙ平面の回転を規定する第１の角度φで
移動可能であり、
基板用プレート１６０とプリンタヘッド１０１とが、Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸を中心としたＸ，Ｙ平面の傾きを規定する第２の角度θで互いに相対的に移動可能である、
原子層プロセスプリンタを提供するステップと、
・基板１６２を基板用プレート１６０上に位置決めするステップと、
・９００μｍ未満の直径をそれぞれ有する１つ以上の第１の出口開口１１２を通して、基板１６２を第１のエッチング剤に曝すステップと、
・１つ以上の第１の出口開口１１２を通して基板１６２を不活性流体１３６に曝すステップと組み合わせて、１つ以上の排出開口１１８，１２０を用いて、基板１６２に堆積させられなかった第１のエッチング剤を除去するステップと、
・第１のプリカーサが堆積させられた基板１６２を、１つ以上の第１の出口開口１１２を通して第２のエッチング剤に曝すステップと、
・１つ以上の第１の出口開口１１２を通して基板１６２を不活性流体１３６に曝すステップと組み合わせて、１つ以上の排出開口１１８，１２０を用いて、基板１６２に堆積させられなかった第２のエッチング剤を除去するステップと
を含む。

第４の態様～第７の態様の方法によるプリンタにおいて、１つ以上の排出開口は、
○堆積させられなかった第１のプリカーサ流体１３２および場合によっては不活性流体１３６を基板１６２から除去するための、第１の流出通路１２８に接続された１つ以上の第１の排出開口１１８と、
○堆積させられなかった第２のプリカーサ流体１３４および場合によっては不活性流体１３６を基板１６２から除去するための、第２の流出通路１３０に接続された１つ以上の第２の排出開口１２０と
を含んでよい。

材料を堆積させ、エッチングし、かつ清浄化することを含む空間的なＡＬＤのタイプおよび時間的なＡＬＤのタイプの両方のプロセスの間で切り替えるように制御することができるプリンタ１００の例を図１０に示す。

プリカーサ流体１３２，１３４および不活性流体１３６は、フローコントローラ１５５によって制御されるガスとして図１０に示されていて、フローコントローラ１５５は、比例して開き、流れを測定し、フィードバック信号を提供する。コントローラ１５５は通常、コンピュータ制御される。プリカーサ流体１３２，１３４は、第１のプリカーサガス１３２および第２のプリカーサガス１３４をそれぞれ得るために、容器１５６から第１のプリカーサ溶液１７２と第２のプリカーサ溶液１７４とを通して不活性ガス１３６をバブリングすることから得られる。

第１のプリカーサ流体１３２、第２のプリカーサ流体１３４、および不活性流体１３６を基板１６２に供給するための供給通路１２２，１２４，１２６は、多数の第１の弁のセット１４８によって制御される。

プリンタ１００はまた、不活性流体１３６で供給通路１２２，１２４，１２６を清浄化するための第２の弁のセット１４９を備える。プリンタ１００は、付加的に第３の弁１５０を備え、第２のプリカーサ流体１３４を第１の供給通路１２２を通して基板１６２上に送り、同様に第１のプリカーサ流体１３２を第２の供給通路１２４を通して基板１６２上に送ることができるため、プリンタ１００を時間的なＡＬＤのモードで使用することができる。したがって、弁１４８，１４９，１５０を個別に制御することにより、例えば、それらをオンおよびオフに切り替えることにより、プリカーサ流体１３２，１３４および不活性流体１３６を、プリンタ１００のすべての態様について上記のように、プリンタヘッド１０１と基板１６２上とに供給することができる。弁１４８，１４９，１５０は通常、ダイヤフラム真空弁になる。弁は、例えば空気圧などの多数の異なる方法で制御することができる。

不活性ガス１３６は、第４の弁のセット１５１を通して、第１のプリカーサ溶液１７２および第２のプリカーサ溶液１７４に供給される。弁１５１は、バブラーを調整するニードル弁であってよい。

プリンタはさらに、不活性流体１３６の供給を制御するための減圧部である第５の弁１５２を備える。第５の弁１５２は、不活性流体１３６の分配器であり、それは、プリンタ１００に空間的なＡＬＤのモードおよび時間的なＡＬＤのモードを動作させることを可能にする。

排出通路１２８，１３０は、第６の弁のセット１５３と、圧力センサ１５４と、コネクタ１５７（例えば、Ｔ字形コネクタ）と、ポンプ１５９のフィルタとして働くトラップ１５８と、ポンプ１５９とを備える標準的な真空システムによって制御される。

以下に、第１の態様によるプリンタを使用して得られたプリントされた構造の例を説明する。

図１１に、プリントされた線のＳＥＭ上面図を示す。プリントされた材料は、ＴｉＯ_２である。横方向の解像度はおよそ３２０μｍ、厚さはおよそ３０ｎｍである。第１の出口開口の直径は８０μｍである。プリンタヘッドとサンプルとの間の距離は５０μｍである。プリンタヘッドの温度は１００℃、基板の温度は１５０℃、チューブの温度は９０℃であり、プリカーサ源の温度は６０℃に設定されている。

図１２は、プリンタヘッドに堆積させられたアモルファスＴｉＯ_２の複雑なプリントされたパターンを示し、第１の出口開口の直径は８０μｍである。プリントされたパターンは１５ｎｍの解像度を示している。プリンタヘッドとサンプルとの間の距離は５０μｍである。プリンタヘッドの温度は１００℃、基板の温度は１５０℃、チューブの温度は９０℃であり、プリカーサ源の温度は６０℃に設定されている。

図１３Ａは、プリンタを使用してプリントされた白金線のエネルギー分散型Ｘ線分光法を示している。信号は白金の存在を明確に示している。図１３Ｂに示されている信号強度は、異なる線の太さに関連している。３つの異なる太さ（最も細い、最も太い、その間）が意図的に作成されている。第１の出口開口の直径は、８０μｍである。プリンタヘッドとサンプルとの間の距離は５０μｍである。プリンタヘッドの温度は１００℃、基板の温度は２５０℃、チューブの温度は９０℃であり、プリカーサ源の温度は６０℃に設定されている。

図１４は、白金の複雑なプリントされたパターンである。第１の出口開口の直径は８０μｍである。プリンタヘッドとサンプルとの間の距離は５０μｍである。プリンタヘッドの温度は１００℃、基板の温度は２５０℃、チューブの温度は９０℃であり、プリカーサ源の温度は６０℃に設定されている。

図１５Ａおよび図１５Ｂは、堆積させられた材料のＸ線回折パターンを示し、図１５Ａは、２７５℃のプリンタヘッド温度を使用して堆積させられたアナターゼＴｉＯ_２線パターンであり、図１５Ｂは白金線パターンである。第１の出口開口の直径は８０μｍである。プリンタヘッドとサンプルとの間の距離は５０μｍである。プリンタヘッドの温度は１００℃、基板の温度は２５０℃、チューブの温度は９０℃であり、プリカーサ源の温度は６０℃に設定されている。

図１６は、ＴＴＩＰとＨ_２Ｏとを使用したＴｉＯ_２の堆積物の成長の温度依存性を示している。エラーのマージニングでは、温度依存性はなく、予想どおり、この温度領域で堆積が安定していることを示している。第１の出口開口の直径は８０μｍである。プリンタヘッドとサンプルとの間の距離は５０μｍである。プリンタヘッドの温度は１００℃、基板の温度は変化し、チューブの温度は９０℃であり、プリカーサ源の温度は６０℃に設定されている。

図１７は、堆積したＴｉＯ_２線の原子間力顕微鏡プロファイルを示している。図１７に示す３つのプロファイルは、プリントされた線のエッジの形状を示している。第１の出口開口の直径は８０μｍである。プリンタヘッドとサンプルとの間の距離は５０μｍである。プリンタヘッドの温度は１００℃、基板の温度は１５０℃、チューブの温度は９０℃であり、プリカーサ源の温度は６０℃に設定されている。

図１８ａは、プリンタを使用して堆積したＴｉＯ_２のＸ線光電子スペクトルを示し、プリンタヘッドの温度は１００℃、基板の温度は１５０℃、チューブの温度は９０℃であり、プリカーサ源の温度は６０℃に設定されている。ピークは、表示されているＴｉＯ_２に対応している。第１の出口開口の直径は８０μｍである。プリンタヘッドとサンプルとの間の距離は５０μｍである。

図１８ｂは、プリンタを使用して堆積したＰｔＯ_２のＸ線光電子スペクトルを示し、プリンタヘッドの温度は１００℃、基板の温度は１５０℃、チューブの温度は９０℃であり、プリカーサ源の温度は６０℃に設定されている。ピークは、表示されているＰｔＯ_２に対応している。第１の出口開口の直径は８０μｍである。プリンタヘッドとサンプルとの間の距離は５０μｍである。

図１９ａ～図１９ｃは、プリンタを使用して測定された白金の成長曲線を示し、第１の出口開口の直径は８０μｍである。プリンタヘッドとサンプルとの間の距離は５０μｍである。プリンタヘッドの温度は１００℃、基板の温度は図１９ａでは２００℃、図１９ｂでは２２５℃、図１９ｃでは２５０℃である。チューブの温度は９０℃であり、プリカーサ源の温度は６０℃に設定されている。

１００ プリンタ
１０１ プリンタヘッド
１０２ プリンタヘッドボディ
１０４ プリンタヘッドプレート
１０４ａ 第１の例のプリンタヘッドプレート
１０４ｂ 第２の例のプリンタヘッドプレート
１０４ｃ 第３の例のプリンタヘッドプレート
１０４ｄ 第４の例のプリンタヘッドプレート
１０４ｅ 第５の例のプリンタヘッドプレート
１０５ 付加的なプリンタヘッドプレート
１０６ プリンタヘッドプレートクランプ
１０７ 締付けナット
１０８ Ｏリング
１１１ プリンタヘッドプレートに設けられた開口
１１２ 第１の出口開口
１１４ 第２の出口開口
１１４’’ 環状の第２の出口開口
１１６ 第３の出口開口
１１６’ 角度オフセットを伴った第３の出口開口
１１６’’ 環状の第３の出口開口
１１８ 第１の排出開口
１１８’’ 環状の第１の排出開口
１２０ 第２の排出開口
１２０’’ 環状の第２の排出開口
１２１ 流入供給通路／流出通路
１２２ 第１の流入供給通路
１２２’ 第１の流入供給通路に接続された開口／第１の流入供給通路の一部
１２４ 第２の流入供給通路
１２４’ 第２の流入供給通路に接続された開口／第２の流入供給通路の一部
１２６ 第３の流入供給通路
１２６’ 第３の流入供給通路に接続された開口／第３の流入供給通路の一部
１２８ 第１の流出通路
１２８’ 第１の流出通路に接続された開口／第１の流出通路の一部
１３０ 第２の流出通路
１３０’ 第２の流出通路に接続された開口／第２の流出通路の一部
１３２ 第１のプリカーサ流体
１３４ 第２のプリカーサ流体
１３６ 不活性流体
１３８ 堆積させられなかったプリカーサ流体／不活性ガス
１４０ 堆積させられなかったプリカーサ流体／不活性ガス
１４２ 第１の分配通路
１４４ 第２の分配通路
１４６ 第３の分配通路
１４７ 排出分配通路
１４７’ 排出分配通路
１４８ 第１の弁のセット
１４９ 第２の弁のセット
１５０ 第３の弁
１５１ 第４の弁のセット
１５２ 第５の弁
１５３ 第６の弁のセット
１５４ 圧力センサ
１５５ コントローラ
１５６ 不活性ガスを含む容器
１５７ コネクタ
１５８ フィルタとして働くトラップ
１５９ ポンプ
１６０ 基板用プレート
１６２ 基板用プレート上の基板
１７２ 第１のプリカーサ溶液
１７４ 第２のプリカーサ溶液
Ｘ Ｘ，Ｙ平面におけるＸ軸
Ｙ Ｘ，Ｙ平面におけるＹ軸
Ｚ Ｘ，Ｙ平面に対して垂直なＺ軸
φ Ｚ軸を中心としたＸ，Ｙ平面の回転を規定する角度
θ Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸を中心としたＸ，Ｙ平面の傾きを規定する角度

Claims (51)

1. 選択的な領域に原子スケールで材料を堆積させ、エッチングしかつ／または清浄化するための原子層プロセスプリンタ（１００）であって、
   ○前記プリンタ（１００）を使用して１種以上の流体（１３２，１３４）を堆積させることができる基板（１６２）を保持するための基板用プレート（１６０）と、
   ○前記基板用プレート（１６０）上の前記基板（１６２）に対向して位置決めされたプリンタヘッド（１０１）であって、
   －９００μｍ未満の第１の出口開口の直径をそれぞれ有する１つ以上の第１の出口開口（１１２）と、
   －１つ以上の第２の出口開口（１１４）と、
   －１つ以上の第３の出口開口（１１６）と、
   －１つ以上の排出開口（１１８，１２０）と
   を含む多数の開口を有するプリンタヘッドプレート（１０４）を備えるプリンタヘッド（１０１）と
   を備え、
   前記プリンタが、
   ○第１のプリカーサ流体（１３２）を前記１つ以上の第１の出口開口（１１２）を通して前記基板（１６２）上に案内するための、前記１つ以上の第１の出口開口（１１２）に接続された第１の流入供給通路（１２２）と、
   ○第２のプリカーサ流体（１３４）を前記１つ以上の第２の出口開口（１１４）を通して前記基板（１６２）上に案内するための、前記１つ以上の第２の出口開口（１１４）に接続された第２の流入供給通路（１２４）と、
   ○不活性流体（１３６）を前記１つ以上の第３の出口開口（１１６）を通して前記基板（１６２）上に案内するための、前記１つ以上の第３の出口開口（１１６）に接続された第３の流入供給通路（１２６）と、
   ○堆積させられなかった第１のプリカーサ流体（１３２）、堆積させられなかった第２のプリカーサ流体（１３４）および不活性流体（１３６）を前記基板（１６２）から除去するための、前記１つ以上の排出開口（１１８，１２０）に接続された１つ以上の流出通路（１２８，１３０）と
   をさらに備え、
   前記基板用プレート（１６０）が、前記プリンタヘッド（１０１）に対して相対的に、
   －Ｘ軸とＹ軸とが互いに相対的に垂直であることによって規定されるＸ，Ｙ平面内の所定の軸に沿って、
   －前記Ｘ，Ｙ平面に対して垂直なＺ軸に沿って、かつ
   －前記Ｚ軸を中心とした前記Ｘ，Ｙ平面の回転を規定する第１の角度φで
   移動可能であり、
   前記基板用プレート（１６０）と前記プリンタヘッド（１０１）とが、前記Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸を中心とした前記Ｘ，Ｙ平面の傾きを規定する第２の角度θで互いに相対的に移動可能であり、
   前記１つ以上の排出開口が、
   ○堆積させられなかった第１のプリカーサ流体（１３２）および場合によっては不活性流体（１３６）を前記基板（１６２）から除去するための、第１の流出通路（１２８）に接続された１つ以上の第１の排出開口（１１８）と、
   ○堆積させられなかった第２のプリカーサ流体（１３４）および場合によっては不活性流体（１３６）を前記基板（１６２）から除去するための、第２の流出通路（１３０）に接続された１つ以上の第２の排出開口（１２０）と
   を含む、
   原子層プロセスプリンタ（１００）。
2. 前記プリンタヘッド（１０１）が、前記Ｘ，Ｙ平面内でかつ前記Ｚ軸に沿って静止している、請求項１記載のプリンタ。
3. 前記Ｘ，Ｙ平面が、前記基板用プレート（１６０）に対して平行に延在している、請求項１または２記載のプリンタ。
4. 前記Ｚ軸を中心とした前記Ｘ，Ｙ平面の前記回転が、前記基板用プレート（１６０）の回転である、請求項１から３までのいずれか１項記載のプリンタ。
5. 前記Ｘ，Ｙ平面の前記傾きが、前記プリンタヘッド（１０１）に対して相対的な前記基板用プレート（１６０）の傾きである、請求項１から４までのいずれか１項記載のプリンタ。
6. 前記プリンタヘッド（１０１）が傾倒可能である、請求項１から５までのいずれか１項記載のプリンタ。
7. 前記第２の角度（θ）が、０．５～１０°、例えば１～５°、例えば２～４°または例えば２．５～３．５°の範囲内にある、請求項１から６までのいずれか１項記載のプリンタ。
8. 前記Ｚ軸が、前記プリンタヘッド（１０１）と前記基板用プレート（１６０）との間に延在し、前記プリンタヘッド（１０１）と前記基板用プレート（１６０）との間の距離を規定する、請求項１から７までのいずれか１項記載のプリンタ。
9. 前記プリンタヘッド（１０１）と前記基板用プレート（１６０）との間の距離が、０．００５～１００μｍ、例えば０．００５～５０μｍ、例えば０．０１～５０μｍ、例えば０．０５～５０μｍ、例えば０．１～５０μｍ、例えば０．１～２５μｍまたは例えば１～１０μｍの範囲内にある、請求項８記載のプリンタ。
10. 前記プリンタヘッド（１０１）の出口表面が、前記第１、前記第２および前記第３の出口開口（１１２，１１４，１１６）ならびに前記排出開口（１１８，１２０）の周りの最も外側に位置決めされた安全排出通路をさらに備える、請求項１から９までのいずれか１項記載のプリンタ。
11. 前記プリンタヘッド（１０１）の出口表面が、ディスク、正方形、長方形、三角形、五芒星またはこれに類する形態であり、前記開口のセットが、それぞれ円形のディスクを形成している、請求項１から１０までのいずれか１項記載のプリンタ。
12. 前記プリンタヘッド（１０１）の出口表面が、ディスクの形態である、請求項１から１１までのいずれか１項記載のプリンタ。
13. 前記プリンタが、３次元構造のプリント中に前記プリンタヘッド（１０１）と前記基板用プレート（１６０）との間の距離を変化させるように適合されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載のプリンタ。
14. 前記プリンタが、１ｎｍ／分以下の堆積速度で動作するように適合されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載のプリンタ。
15. 前記プリンタが、０．１～１００ｎｍ／分、例えば１～１００ｎｍ／分、例えば１～５０ｎｍ／分、例えば０．１～１０ｎｍ／分、例えば０．５～１０ｎｍ／分、例えば１～１０ｎｍ／分の範囲内の堆積速度で動作するように適合されている、請求項１から１４までのいずれか１項記載のプリンタ。
16. 前記プリンタが、大気圧で動作するように適合されている、請求項１から１５までのいずれか１項記載のプリンタ。
17. 前記プリンタが、真空または超高真空で動作するように適合されている、請求項１から１６までのいずれか１項記載のプリンタ。
18. 前記プリンタが、前記プリンタヘッド（１０１）の温度を制御するように適合されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載のプリンタ。
19. 前記プリンタが、前記供給通路（１２２，１２４，１２６）の温度を制御するように適合されている、請求項１から１８までのいずれか１項記載のプリンタ。
20. 前記プリンタが、少なくとも前記プリンタヘッド（１０１）を加熱する加熱／冷却源を備え、前記加熱／冷却源は、前記プリンタが１０～６００℃、例えば１５～４５０℃、例えば２０～４００℃の温度で動作することを可能にする、請求項１から１９までのいずれか１項記載のプリンタ。
21. 前記供給通路（１２２，１２４，１２６）が、ステンレス鋼、テフロン、フルオロエラストマー材料（ＦＫＭ）またはパーフルオロエラストマー化合物（ＦＦＫＭ）から製造されている、請求項１から２０までのいずれか１項記載のプリンタ。
22. 前記第１の出口開口の直径が、８００μｍ未満、例えば７００μｍ未満、例えば６００μｍ未満、例えば５００μｍ未満、例えば４００μｍ未満、例えば３００μｍ未満、例えば２００μｍ未満、例えば１００μｍ未満、例えば５０μｍ未満である、請求項１から２１までのいずれか１項記載のプリンタ。
23. 前記第１の出口開口の直径が、０．００５～８５０μｍ、例えば０．００５～７５０μｍ、例えば０．００５～６５０μｍ、例えば０．００５～５５０μｍ、例えば０．００５～４５０μｍ、例えば０．００５～２５０μｍ、例えば０．００５～１００μｍ、例えば０．０１～５０μｍ、例えば０．０１～１０μｍ、例えば０．０１～１μｍ、例えば０．０１５～０．０５μｍ、例えば０．０２μｍの範囲内にある、請求項１から２２までのいずれか１項記載のプリンタ。
24. 前記プリンタが、２０ｎｍ～１ｍｍのパターン解像度を提供するように適合されている、請求項１から２３までのいずれか１項記載のプリンタ。
25. 前記プリンタが、前記プリンタヘッド（１０１）を前記基板用プレート（１６０）の上に位置決めするボトムアップセットで動作するように適合されている、請求項１から２４までのいずれか１項記載のプリンタ。
26. 前記プリンタヘッドプレート（１０４）が、
    －前記第１のプリカーサ流体（１３２）を前記第１の流入供給通路（１２２）から前記１つ以上の第１の出口開口（１１２）に案内するように適合された１つ以上の第１の分配通路（１４２）と、
    －前記第２のプリカーサ流体（１３４）を前記第２の流入供給通路（１２４）から前記１つ以上の第２の出口開口（１１４）に分配するように適合された１つ以上の第２の分配通路（１４４）と、
    －前記不活性流体（１３６）を前記第３の流入供給通路（１２６）から前記１つ以上の第３の出口開口（１１６）に分配するように適合された１つ以上の第３の分配通路（１４６）と
    をさらに備える、請求項１から２５までのいずれか１項記載のプリンタ。
27. 前記プリンタヘッドプレート（１０４）が、異なるプリンタヘッドプレート（１０４）を前記プリンタヘッド（１０１）に接続することができるように、前記プリンタヘッド（１０１）に取外し可能に取り付けられており、前記異なるプリンタヘッドプレート（１０４）が、様々なサイズの前記第１の出口開口の開口直径を有する、請求項１から２６までのいずれか１項記載のプリンタ。
28. 前記１つ以上の第２の出口開口および第３の出口開口（１１４，１１６）と、前記１つ以上の排出開口（１１８，１２０）とが、前記１つ以上の第１の出口開口（１１２）の周りに位置決めされている、請求項１から２７までのいずれか１項記載のプリンタ。
29. 前記１つ以上の第２の出口開口および第３の出口開口（１１４，１１６）と、前記１つ以上の排出開口（１１８，１２０）とが、前記１つ以上の第１の出口開口（１１２）のそれぞれの周りに周方向で位置決めされている、請求項１から２８までのいずれか１項記載のプリンタ。
30. 前記１つ以上の第２の出口開口および第３の出口開口（１１４，１１６）と、前記１つ以上の排出開口（１１８，１２０）とが、前記１つ以上の第１のプリカーサ開口の周りに対称的に位置決めされている、請求項１から２９までのいずれか１項記載のプリンタ。
31. 前記１つ以上の第１の出口開口（１１２）が、前記プリンタヘッドプレート（１０４）の中央に位置決めされた第１の出口開口（１１２）を含む、請求項１から３０までのいずれか１項記載のプリンタ。
32. ○前記第１の出口開口（１１２）のそれぞれと第２の出口開口（１１４）の主要なセットとの間に排出開口（１１８，１２０）の主要なセットが位置決めされており、かつ／または
    ○前記第１の出口開口（１１２）のそれぞれと第２の出口開口（１１４）の主要なセットとの間に第３の出口開口（１１６）の主要なセットが位置決めされている、
    請求項１から３１までのいずれか１項記載のプリンタ。
33. 前記１つ以上の第１の出口開口（１１２）と前記第２の出口開口（１１４）の主要なセットとの間のプリカーサ流体距離が、５μｍ～３，０００μｍまたは例えば５μｍ～５００μｍまたは例えば５μｍ～１００μｍまたは例えば５μｍ～３０μｍまたは例えば１０μｍ～２０μｍまたは例えば３０μｍ～３，０００μｍまたは例えば５０μｍ～２，０００μｍまたは例えば１００μｍ～１０００μｍである、請求項３２記載のプリンタ。
34. 前記プリンタが、複数のプリンタヘッド（１０１）を備える、請求項１から３３までのいずれか１項記載のプリンタ。
35. 前記プリンタヘッド（１０１）が、セラミックまたは金属、例えば耐食性の鋼から製造されている、請求項１から３４までのいずれか１項記載のプリンタ。
36. 選択的な領域に原子スケールで材料を堆積させ、エッチングしかつ／または清浄化するための原子層プロセスプリンタであって、
    ○前記プリンタを使用して１種以上の流体（１３２，１３４）を堆積させることができる基板（１６２）を保持するための基板用プレート（１６０）と、
    ○前記基板用プレート（１６０）上の前記基板（１６２）に対向して位置決めされたプリンタヘッド（１０１）であって、９００μｍ未満の第１の出口開口の直径をそれぞれ有する１つ以上の第１の出口開口（１１２）を含む多数の出口開口（１１１）を有するプリンタヘッドプレート（１０４）を備えるプリンタヘッド（１０１）と
    を備え、
    前記プリンタが、前記１つ以上の第１の出口開口（１１２）に接続された複数の流入供給通路をさらに備え、前記複数の流入供給通路が、
    ○第１のプリカーサ流体（１３２）を前記基板（１６２）上に案内するための第１の流入供給通路（１２２）と、
    ○第２のプリカーサ流体（１３４）を前記基板（１６２）上に案内するための第２の流入供給通路（１２４）と、
    ○不活性流体（１３６）を前記基板（１６２）上に案内するための第３の流入供給通路（１２６）と
    を備え、
    前記プリンタが、堆積させられなかった第１のプリカーサ流体（１３２）、堆積させられなかった第２のプリカーサ流体（１３４）および不活性流体（１３６）を前記基板（１６２）から除去するための、１つ以上の排出開口（１１８，１２０）に接続された１つ以上の流出通路（１２８，１３０）をさらに備え、
    前記基板用プレート（１６０）が、前記プリンタヘッド（１０１）に対して相対的に、
    －Ｘ軸とＹ軸とが互いに相対的に垂直であることによって規定されるＸ，Ｙ平面内の所定の軸に沿って、
    －前記Ｘ，Ｙ平面に対して垂直なＺ軸に沿って、かつ
    －前記Ｚ軸を中心とした前記Ｘ，Ｙ平面の回転を規定する第１の角度φで
    移動可能であり、
    前記基板用プレート（１６０）と前記プリンタヘッド（１０１）とが、前記Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸を中心とした前記Ｘ，Ｙ平面の傾きを規定する第２の角度θで互いに相対的に移動可能であり、
    前記１つ以上の排出開口が、
    ○堆積させられなかった第１のプリカーサ流体（１３２）および場合によっては不活性流体（１３６）を前記基板（１６２）から除去するための、第１の流出通路（１２８）に接続された１つ以上の第１の排出開口（１１８）と、
    ○堆積させられなかった第２のプリカーサ流体（１３４）および場合によっては不活性流体（１３６）を前記基板（１６２）から除去するための、第２の流出通路（１３０）に接続された１つ以上の第２の排出開口（１２０）と
    を含む、
    原子層プロセスプリンタ。
37. 前記第１のプリカーサ流体（１３２）、前記不活性流体（１３６）および前記第２のプリカーサ流体（１３４）を前記基板上に交互に供給するように適合された、請求項３６記載のプリンタ。
38. 選択的な領域に原子スケールで材料を堆積させ、エッチングしかつ／または清浄化するための原子層プロセスプリンタであって、
    ○前記プリンタを使用して１種以上の流体（１３２，１３４）を堆積させることができる基板（１６２）を保持するための基板用プレート（１６０）と、
    ○前記基板用プレート（１６０）上の前記基板（１６２）に対向して位置決めされたプリンタヘッド（１０１）であって、
    －９００μｍ未満の第１の出口開口の直径をそれぞれ有する１つ以上の第１の出口開口（１１２）と、
    －１つ以上の第３の出口開口（１１６）と、
    －１つ以上の排出開口（１１８，１２０）と
    を含む多数の開口を有するプリンタヘッドプレート（１０４）を備えるプリンタヘッド（１０１）と
    を備え、
    前記プリンタが、
    ○第１のプリカーサ流体（１３２）を前記１つ以上の第１の出口開口（１１２）を通して前記基板（１６２）上に案内するための、前記１つ以上の第１の出口開口（１１２）に接続された第１の流入供給通路（１２２）と、
    ○不活性流体（１３６）を前記１つ以上の第３の出口開口（１１６）を通して前記基板（１６２）上に案内するための、前記１つ以上の第３の出口開口（１１６）に接続された第３の流入供給通路（１２６）と、
    ○堆積させられなかった第１のプリカーサ流体（１３２）、堆積させられなかった第２のプリカーサ流体（１３４）および不活性流体（１３６）を前記基板（１６２）から除去するための、前記１つ以上の排出開口（１１８，１２０）に接続された１つ以上の流出通路（１２８，１３０）と
    をさらに備え、
    前記基板用プレート（１６０）が、前記プリンタヘッド（１０１）に対して相対的に、
    －Ｘ軸とＹ軸とが互いに相対的に垂直であることによって規定されるＸ，Ｙ平面内の所定の軸に沿って、
    －前記Ｘ，Ｙ平面に対して垂直なＺ軸に沿って、かつ
    －前記Ｚ軸を中心とした前記Ｘ，Ｙ平面の回転を規定する第１の角度φで
    移動可能であり、
    前記基板用プレート（１６０）と前記プリンタヘッド（１０１）とが、前記Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸を中心とした前記Ｘ，Ｙ平面の傾きを規定する第２の角度θで互いに相対的に移動可能であり、
    前記１つ以上の排出開口が、
    ○堆積させられなかった第１のプリカーサ流体（１３２）および場合によっては不活性流体（１３６）を前記基板（１６２）から除去するための、第１の流出通路（１２８）に接続された１つ以上の第１の排出開口（１１８）と、
    ○堆積させられなかった第２のプリカーサ流体（１３４）および場合によっては不活性流体（１３６）を前記基板（１６２）から除去するための、第２の流出通路（１３０）に接続された１つ以上の第２の排出開口（１２０）と
    を含む、
    原子層プロセスプリンタ。
39. 前記プリンタが、前記基板を取り囲むチャンバをさらに備え、前記チャンバが、第２のプリカーサ流体（１３４）を収容するように適合されている、請求項３８記載のプリンタ。
40. プリントされたときの前記プリカーサ流体が、硫化物、酸化物、窒化物、純金属三および四元系コア複合型化合物材料を形成している、請求項１から３９までのいずれか１項記載のプリンタ。
41. 基板（１６２）上の選択的な領域に材料を堆積させるための方法であって、
    ○基板用プレート（１６０）とプリンタヘッド（１０１）とが互いに対向して位置決めされた原子層プロセスプリンタを提供するステップであって、
    前記基板用プレート（１６０）が、前記プリンタヘッド（１０１）に対して相対的に、
    －Ｘ軸とＹ軸とが互いに相対的に垂直であることによって規定されるＸ，Ｙ平面内の所定の軸に沿って、
    －前記Ｘ，Ｙ平面に対して垂直なＺ軸に沿って、かつ
    －前記Ｚ軸を中心とした前記Ｘ，Ｙ平面の回転を規定する第１の角度φで
    移動可能であり、
    前記基板用プレート（１６０）と前記プリンタヘッド（１０１）とが、前記Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸を中心とした前記Ｘ，Ｙ平面の傾きを規定する第２の角度θで互いに相対的に移動可能である、
    原子層プロセスプリンタを提供するステップと、
    ○基板（１６２）を前記基板用プレート（１６０）上に位置決めするステップと、
    ○９００μｍ未満の直径をそれぞれ有する１つ以上の第１の出口開口（１１２）を通して、前記基板（１６２）を第１のプリカーサ流体（１３２）に曝すステップと、
    ○前記基板（１６２）を不活性流体（１３６）に曝すステップと組み合わせて、１つ以上の排出開口（１１８，１２０）を用いて、前記基板（１６２）に堆積させられなかった前記第１のプリカーサ流体（１３２）を除去するステップと、
    ○前記第１のプリカーサが堆積させられた前記基板（１６２）を第２のプリカーサ流体（１３４）に曝すステップと、
    ○前記基板（１６２）を不活性流体（１３６）に曝すステップと組み合わせて、前記１つ以上の排出開口（１１８，１２０）を用いて、前記基板（１６２）に堆積させられなかった前記第２のプリカーサ流体（１３４）を除去するステップと
    を含む、方法。
42. 前記プリカーサ流体（１３２，１３４）を堆積させる間に、前記基板用プレート（１６０）と前記プリンタヘッド（１０１）とを互いに相対的に移動させるステップをさらに含む、請求項４１記載の方法。
43. 基板（１６２）上の選択的な領域に鉛直方向で材料を堆積させるための方法であって、
    ○基板用プレート（１６０）とプリンタヘッド（１０１）とが互いに対向して位置決めされた原子層プロセスプリンタを提供するステップであって、
    前記基板用プレート（１６０）が、前記プリンタヘッド（１０１）に対して相対的に、
    －Ｘ軸とＹ軸とが互いに相対的に垂直であることによって規定されるＸ，Ｙ平面内の所定の軸に沿って、
    －前記Ｘ，Ｙ平面に対して垂直なＺ軸に沿って、かつ
    －前記Ｚ軸を中心とした前記Ｘ，Ｙ平面の回転を規定する第１の角度φで
    移動可能であり、
    前記基板用プレート（１６０）と前記プリンタヘッド（１０１）とが、前記Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸を中心とした前記Ｘ，Ｙ平面の傾きを規定する第２の角度θで互いに相対的に移動可能である、
    原子層プロセスプリンタを提供するステップと、
    ○基板（１６２）を前記基板用プレート（１６０）上に位置決めするステップと、
    ○９００μｍ未満の直径をそれぞれ有する１つ以上の第１の出口開口（１１２）を通して、前記基板（１６２）を第１のプリカーサ流体（１３２）に曝すステップと、
    ○前記１つ以上の第１の出口開口（１１２）を通して前記基板（１６２）を不活性流体（１３６）に曝すステップと組み合わせて、１つ以上の排出開口（１１８，１２０）を用いて、前記基板（１６２）に堆積させられなかった前記第１のプリカーサ流体（１３２）を除去するステップと、
    ○前記第１のプリカーサが堆積させられた前記基板（１６２）を、前記１つ以上の第１の出口開口（１１２）を通して第２のプリカーサ流体（１３４）に曝すステップと、
    ○前記１つ以上の第１の出口開口（１１２）を通して前記基板（１６２）を不活性流体（１３６）に曝すステップと組み合わせて、前記１つ以上の排出開口（１１８，１２０）を用いて、前記基板（１６２）に堆積させられなかった前記第２のプリカーサ流体（１３４）を除去するステップと
    を含む、方法。
44. 基板（１６２）上の選択的な領域に迅速に材料を堆積させるための方法であって、
    ○基板用プレート（１６０）とプリンタヘッド（１０１）とが互いに対向して位置決めされた原子層プロセスプリンタを提供するステップであって、
    前記基板用プレート（１６０）が、前記プリンタヘッド（１０１）に対して相対的に、
    －Ｘ軸とＹ軸とが互いに相対的に垂直であることによって規定されるＸ，Ｙ平面内の所定の軸に沿って、
    －前記Ｘ，Ｙ平面に対して垂直なＺ軸に沿って、かつ
    －前記Ｚ軸を中心とした前記Ｘ，Ｙ平面の回転を規定する第１の角度φで
    移動可能であり、
    前記基板用プレート（１６０）と前記プリンタヘッド（１０１）とが、前記Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸を中心とした前記Ｘ，Ｙ平面の傾きを規定する第２の角度θで互いに相対的に移動可能である、
    原子層プロセスプリンタを提供するステップと、
    ○基板（１６２）を前記基板用プレート（１６０）上に位置決めするステップと、
    ○第１のプリカーサ流体（１３２）と第２のプリカーサ流体（１３４）とを混合するステップと、
    ○９００μｍ未満の直径をそれぞれ有する１つ以上の第１の出口開口（１１２）を通して、前記基板（１６２）を前記第１のプリカーサ流体（１３２）と前記第２のプリカーサ流体（１３４）との混合物に曝すステップと
    を含む、方法。
45. 基板（１６２）上の選択的な領域で材料をエッチングするための方法であって、
    ○基板用プレート（１６０）とプリンタヘッド（１０１）とが互いに対向して位置決めされた原子層プロセスプリンタを提供するステップであって、
    前記基板用プレート（１６０）が、前記プリンタヘッド（１０１）に対して相対的に、
    －Ｘ軸とＹ軸とが互いに相対的に垂直であることによって規定されるＸ，Ｙ平面内の所定の軸に沿って、
    －前記Ｘ，Ｙ平面に対して垂直なＺ軸に沿って、かつ
    －前記Ｚ軸を中心とした前記Ｘ，Ｙ平面の回転を規定する第１の角度φで
    移動可能であり、
    前記基板用プレート（１６０）と前記プリンタヘッド（１０１）とが、前記Ｘ，Ｙ平面内の所定の軸を中心とした前記Ｘ，Ｙ平面の傾きを規定する第２の角度θで互いに相対的に移動可能である、
    原子層プロセスプリンタを提供するステップと、
    ○基板（１６２）を前記基板用プレート（１６０）上に位置決めするステップと、
    ○９００μｍ未満の直径をそれぞれ有する１つ以上の第１の出口開口（１１２）を通して、前記基板（１６２）を第１のエッチング剤に曝すステップと、
    ○前記１つ以上の第１の出口開口（１１２）を通して前記基板（１６２）を不活性流体（１３６）に曝すステップと組み合わせて、１つ以上の排出開口（１１８，１２０）を用いて、前記基板（１６２）に堆積させられなかった前記第１のエッチング剤を除去するステップと、
    ○前記第１のプリカーサが堆積させられた前記基板（１６２）を、前記１つ以上の第１の出口開口（１１２）を通して第２のエッチング剤に曝すステップと、
    ○前記１つ以上の第１の出口開口（１１２）を通して前記基板（１６２）を不活性流体（１３６）に曝すステップと組み合わせて、前記１つ以上の排出開口（１１８，１２０）を用いて、前記基板（１６２）に堆積させられなかった前記第２のエッチング剤を除去するステップと
    を含む、方法。
46. 前記Ｚ軸を中心とした前記Ｘ，Ｙ平面の前記回転が、前記基板用プレート（１６０）の回転である、請求項４１から４５までのいずれか１項記載の方法。
47. 前記Ｘ，Ｙ平面の前記傾きが、前記プリンタヘッド（１０１）に対して相対的な前記基板用プレート（１６０）の傾きである、請求項４１から４６までのいずれか１項記載の方法。
48. 前記Ｚ軸が、前記プリンタヘッド（１０１）と前記基板用プレート（１６０）との間に延在し、前記プリンタヘッド（１０１）と前記基板用プレート（１６０）との間の距離を規定する、請求項４１から４７までのいずれか１項記載の方法。
49. 前記基板用プレート（１６０）と前記プリンタヘッド（１０１）とを任意の方向に互いに相対的に移動させ、請求項４１から４５までの前記ステップを繰り返すステップをさらに含む、請求項４１から４８までのいずれか１項記載の方法。
50. 前記プリンタヘッド（１０１）が、
    －５００μｍ未満の第１の出口開口の直径をそれぞれ有する１つ以上の第１の出口開口（１１２）と、
    －１つ以上の第２の出口開口（１１４）と、
    －１つ以上の第３の出口開口（１１６）と、
    －１つ以上の排出開口（１１８，１２０）と
    を含む多数の開口を有するプリンタヘッドプレート（１０４）を備える、請求項４１から４９までのいずれか１項記載の方法。
51. 前記プリンタが、
    ○前記第１のプリカーサ流体（１３２）／前記第１のエッチング剤を前記１つ以上の第１の出口開口（１１２）を通して前記基板（１６２）上に案内するための、前記第１の出口開口（１１２）に接続された第１の流入供給通路（１２２）と、
    ○前記第２のプリカーサ流体（１３４）／前記第２のエッチング剤を前記１つ以上の第２の出口開口（１１４）を通して前記基板（１６２）上に案内するための、前記１つ以上の第２の出口開口（１１４）に接続された第２の流入供給通路（１２４）と、
    ○前記不活性流体（１３６）を前記１つ以上の第３の出口開口（１１６）を通して前記基板（１６２）上に案内するための、前記１つ以上の第３の出口開口（１１６）に接続された第３の流入供給通路（１２６）と、
    ○堆積させられなかった第１のプリカーサ流体（１３２）／第１のエッチング剤、堆積させられなかった第２のプリカーサ流体（１３４）／第２のエッチング剤および不活性流体（１３６）を前記基板（１６２）から除去するための、前記１つ以上の排出開口（１１８，１２０）に接続された１つ以上の流出通路（１２８，１３０）と
    をさらに備える、請求項５０記載の方法。

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