TW201346057A - 粉末粒子塗覆物 - Google Patents

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Pekka J Soininen
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Picosun Oy
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Abstract

根據本發明之一實例實施例，係提供一包括以下之方法：藉快速耦合方法而使一原子層沉積(ALD)反應器之接受器接收一ALD筒。該ALD筒的裝配可作為一ALD反應室，且該方法包含藉連續自飽和表面反應而在該ALD筒內處理微粒材料的表面。

Description

粉末粒子塗覆物 發明領域
本發明一般而言係有關於沉積反應器。更特別地，但非專門地，本發明係有關於其中材料係藉連續自飽和表面反應而沉積在表面上的此等沉積反應器。
發明背景
原子層磊晶成長(ALE)方法係由Dr. Tuomo Suntola在1970年代早期時所發明。該方法的另一屬名為原子層沉積(ALD)且現在已使用該ALD以取代ALE。ALD為一根據將至少兩反應性前驅物物種連續導至至少一基材之特殊化學沉積法。
藉ALD而成長之薄膜稠密、無針孔且具有均勻厚度。例如在一實驗中，已於250-300℃下藉熱ALD而自三甲鋁(CH3)3Al(亦稱為TMA)、及水成長氧化鋁，其導致在一基材晶圓上僅約1%非均勻度。
ALD之一有趣的應用為小顆粒之塗覆。例如較佳可沉積一薄塗覆物在顆粒上以改變這些顆粒的表面性質並維持其等之總體性質。
發明概要
根據本發明之第一實例方面，係提供一包含以下步驟之方法：藉快速耦合方法而使一ALD反應器之接收器接收一ALD筒，該ALD筒之設計可作為一ALD反應室；且藉連續自飽和表面反應而在該ALD筒內處理微粒材料之表面。
在某些實例實施例中，一底部至上部的流動可導致該等微粒材料顆粒迴旋以在該ALD筒內形成流化床。在某些其它實施例中，根據某些因素，諸如該等顆粒之流率及重量，並未形成流化床。該微粒材料可以是粉末或更粗糙的材料，諸如鑽石或類似物。
該接收器可排列在一ALD反應器主體內，其排列方式可致使該ALD筒被接容在該ALD反應器主體內。該ALD主體可形成該接收器。該接收器可形成該ALD反應器主體的一部份(其可以是該ALD反應器主體的不可缺少的部份)或其可以一整合至該ALD反應器主體、或至一ALD反應器或加工室結構之固定接收器。就一經整合接收器而言，該接收器可整合至一ALD加工室蓋內。
在某些實例實施例中，該快速耦合方法包含扭轉該ALD筒，直到一鎖緊構件，將該ALD筒鎖至其正確位置內為止。在某些實例實施例中，該快速耦合方法包含使用可將該ALD筒鎖至其正確位置內的形體鎖緊器。在某些實 例實施例中，該快速耦合方法為這些方法之組合。
在某些實例實施例中，該方法包含：將振動氣體饋入該ALD筒內以阻礙該微粒材料內之凝聚體的形成。
可在ALD加工期間饋入振動氣體。可在以下兩者期間饋入該振動氣體：前驅體暴露期及滌洗期。
在某些實例實施例中，該方法包含：使用一與前驅體饋入管線分開的流動通道以在ALD加工期間將振動不活性氣體饋入該ALD筒內。
在許多該等實例實施例中，除了該振動氣體外，可使用撞擊，或使用撞擊以取代該振動氣體。
在某些實例實施例中，該方法包含：經由至少一輸出導管將反應殘留物送入排放器內，該至少一輸出導管係被配置在該ALD筒主體內。
可使用2或更多個輸出導管以取代1個輸出導管。
在某些實例實施例中，該方法包含：可經由一位於該ALD筒主體內部之填充通道而裝填該微粒材料。
可經由一填充通道而將欲經塗覆之微粒材料裝填入該ALD筒內，而非使用一預充填之ALD筒。該填充通道可位於該ALD筒之底部件內。或者，可經由一位於該ALD筒之上部件的填充通道而從上面裝填該ALD筒。或者，在某些實例實施例中，係藉移除一可形成彼等實施例中之該ALD筒的上部件之可移除蓋或覆蓋物而裝填該ALD筒。
在某些實例實施例中，該方法包含：在數間位於彼此之頂部的小室內處理微粒材料，各小室係藉一濾板而與鄰近的小室分隔。該濾板(群)可以是燒結濾器(群)。
在某些實例實施例中，係從該ALD筒之底部將氣體饋入該ALD筒內。
根據本發明之第二實例方面，係提供一原子層沉積(ALD)反應器，其包含：一其裝配可藉快速耦合方法而使該ALD反應器收容一ALD筒的接收器，該ALD筒之設計可作為一ALD反應室；且饋料管線(群)之裝配可將前驅體蒸氣饋入該ALD筒內以藉連續自飽和表面反應而處理該ALD筒內之微粒材料的表面。
在某些實例實施例中，該接收器本身為ALD反應器主體，其大小及形狀可藉快速耦合而收容該ALD筒。在其它實施例中，該接收器係以配置在其裝配可收容該ALD筒之ALD反應器主體內的某一形體或某一部件提供。
該快速耦合方法可致使該ALD反應器及筒主體內的(流動)導管彼此對齊。例如在該ALD反應器主體內之該形體或部件的大小及形狀可以使配置在該ALD筒及ALD反應器主體內之各該導管彼此對齊。
在某些實例實施例中，該接收器之裝配可藉扭轉方法而收容該ALD筒，其中該ALD筒係經扭轉，直到一鎖緊構件將該ALD筒鎖入其正確位置內為止。
在某些實例實施例中，該接收器之裝配可收容該ALD筒，其係藉一形體鎖緊方法而將該ALD筒鎖入其正確位置內。
在某些實例實施例中，該ALD包含一位於一流動通道內之振動源，該流動通道之裝配可將振動氣體饋入該ALD筒內以阻礙該微粒材料內之凝聚體的形成。該振動氣體可以是不活性氣體。
在某些實例實施例中，該ALD反應器包含：一位於該ALD反應器主體內之出口導管，其裝配可容納得自一配置在該ALD筒主體內之出口導管的反應殘餘物。
在某些實例實施例中，該ALD反應器包含：一位於該ALD反應器主體內之填充通道，其裝配可將微粒材料送入一配置在該ALD筒主體內之填充通道內。
在某些實例實施例中，該ALD反應器包含或經裝配可在該ALD筒之一進口濾器前(亦即上游)形成一氣體擴散空間(或體積)。該氣體擴散空間可鄰接該進口濾器。
在某些實例實施例中，該ALD反應器包含一微過濾管位於一前驅體蒸氣饋料管的末端。在某些實例實施例中，該氣體擴散空間係配置在該微過濾管。
根據本發明之第三實例方面，係提供一可移除原子層沉積(ALD)筒，其裝配可作為一ALD反應室且包含一快速耦合裝置，其裝配可藉快速耦合方法而連接至一ALD反應器之一ALD反應器主體。該ALD筒之裝配可在一旦藉快速耦合方法而連接至該ALD反應器主體時，藉連續自飽和 表面反應而處理該ALD筒內之微粒材料的表面。
在某些實例實施例中，該可移除ALD筒包含：一位於該ALD筒主體內之出口導管，其裝配可經由該ALD反應器主體而將反應殘餘物送入排放器內。
在某些實例實施例中，該可移除ALD筒為一圓柱筒。因此，在某些實例實施例中之該可移除ALD筒的基本形狀為一圓柱形。在某些實例實施例中，該可移除ALD筒為一錐形筒。因此，在某些實例實施例中之該可移除ALD筒的基本形狀為一錐形形式。在某些實例實施例中，該可移除ALD筒兼具圓柱部份及錐形部份。該錐形部份可位於底部。
該ALD筒可以向下逐漸變得尖細。或者，該ALD筒可具有均勻寬度。
在某些實例實施例中，該可移除ALD筒包含或其裝配可收容數個位於彼此之頂部上的濾板以形成數個位於其間之微粒物質塗覆小室。在某些實例實施例中，各該小室之空間可容納一數量欲塗覆的微粒材料。
根據本發明之第四實例方面，係提供一含第二實例方面之該ALD反應器及第三方面之該ALD筒的裝置。該裝置因此可形成一系統。該系統包含一具有一可移除ALD反應室筒的ALD反應器。
在前文內已闡明本發明之不同的無約束性實例方面及實施例。上述實施例僅用以解釋可用以進行本發明之特定方面或步驟。可僅參考本發明之某些實例方面而提 供某些實施例。應瞭解相應的實施例亦可施用於其它實例方面。可形成該等實施例的任何合適組合。
105，705‧‧‧流化床
110，410，810，910，1020，1120‧‧‧可移除筒
110a‧‧‧第一筒
110b‧‧‧ALD加工筒
110c‧‧‧第三筒
111‧‧‧反應室
112‧‧‧筒主體
113‧‧‧筒頂部件
114，714，1121‧‧‧進口濾器
115，715，1122‧‧‧出口濾器
116‧‧‧筒密封物
121，421，821，921‧‧‧反應器主體
131，132，781，782‧‧‧饋料管線
133‧‧‧過道
134，137‧‧‧通道
135，136‧‧‧出口導管
151，152‧‧‧虛線
301‧‧‧進來的氣流
302‧‧‧空穴
303‧‧‧離開的氣流
441，640a‧‧‧填充通道
442，640b‧‧‧卸除通道
531，532，575‧‧‧進口
621a‧‧‧第一主體
621b‧‧‧ALD反應器主體
621c‧‧‧第三主體
710‧‧‧筒反應室
737‧‧‧排氣管線
750，781，782‧‧‧管線
760，1003，1110‧‧‧加工室
765‧‧‧反應空間
770，1001，1101，1201‧‧‧加工室蓋
771，1002，1102，1202‧‧‧加工室上凸緣
775‧‧‧升降裝置
780‧‧‧地面
791‧‧‧接頭部件
822，922，1011，1131，1231‧‧‧接收器
823‧‧‧連接部件
835a，835b，836a，836b，940a，940b‧‧‧流動導管
847a，848a‧‧‧凸起部
847b，848b‧‧‧凹陷部
924‧‧‧螺紋
926‧‧‧圓形流動通道
958a，958b‧‧‧停止部件
1004，1104‧‧‧第一饋料閥
1005，1105，1205‧‧‧第一饋料管線
1006，1151，1251‧‧‧氣體擴散空間
1007‧‧‧孔
1008‧‧‧排氣通道
1009，1107‧‧‧排氣導管
1010，1108‧‧‧排氣閥
1014，1114‧‧‧第二饋料閥
1015，1115，1215‧‧‧第二饋料管線
1030‧‧‧濾板
1032‧‧‧濾器支架
1041‧‧‧第一數量之欲經塗覆的微粒材料
1042‧‧‧第二數量之欲經塗覆的微粒材料
1051‧‧‧加工室加熱器
1052‧‧‧饋料孔
1053‧‧‧熱反射器
1109‧‧‧真空泵
1132‧‧‧支架
1140‧‧‧微粒材料
1151‧‧‧束制體積
1161‧‧‧微過濾管
現在參考附圖，僅經由實例而說明本發明，其中：圖1表示一根據一實例實施例之用於塗覆顆粒的沉積反應器及方法；圖2表示根據一實例實施例之流動振動；圖3表示一根據一實例實施例之用於導致流動振動的方法；圖4表示一根據一替代實施例之用於塗覆顆粒的沉積反應器及方法；圖5A-圖5D表示可將氣體及顆粒饋入一筒反應室內的不同實例實施例；圖6表示一根據一實例實施例之用於塗覆顆粒的生產線；圖7表示一根據又另一實例實施例之用於塗覆顆粒的沉積反應器及方法；圖8表示一根據一實例實施例之快速耦合法的粗略實例；圖9表示一根據一實例實施例之另一快速耦合法的粗略實例；圖10表示一根據又另一實例實施例之用於塗覆顆粒的沉積反應器及方法；圖11表示一根據又另一實例實施例之用於塗覆顆粒的沉積反應器及方法；及圖12表示一根據又另一實例實施例之用於塗覆顆粒的 沉積反應器及方法。
較佳實施例之詳細說明
在以下說明文內，原子層沉積(ALD)技術係作為一實例。ALD成長機制的基本原理為熟悉本項技藝者所知。如在本專利申請案之導論部份內所揭示，ALD為一根據連續導入至少兩反應性前驅體物種至至少一基材的特殊化學沉積法。該基材係位於一反應空間內。該反應空間典型上係經加熱。該ALD之基本成長機制係依賴化學吸附作用(chemisorption)與物理吸附作用(physisorption)間之黏結強度差異。在該沉積法進行期間，ALD係使用化學吸附作用並去除物理吸附作用。在化學吸附作用期間，一強化學鍵係在一固相表面之原子(群)與一來自該氣相的分子之間形成。藉物理吸附作用而獲得之鍵結較弱，因為僅涉及凡得瓦(van der Waals)力。當局部溫度高於該等分子之縮合溫度時，物理吸附鍵容易被熱能破壞。
一ALD反應器之該反應空間包含可輪流且連續暴露至各該用於沉積薄膜或塗覆物之ALD前驅物的所有該等典型上經加熱表面。一基本的ALD沉積循環係由以下4個連續步驟所組成：脈衝A、沖洗A、脈衝B及沖洗B。脈衝A典型上係由金屬前驅物蒸氣所組成，而脈衝B係由非金屬前驅物蒸氣(尤其氮或氧前驅物蒸氣)所組成。不活性氣體(諸如氮或氬)、及一真空泵係用於沖洗氣態反應副產物及在沖洗A與沖洗B進行期間得自該反應空間的殘餘反應物分 子。一沉積序列包含至少一沉積循環。重複沉積循環，直到該沉積序列已產生一具有所欲厚度的薄膜或塗覆物為止。
在一典型的ALD方法中，可經由一化學鍵化學吸附至該等經加熱表面之反應性位置而形成前驅物物種。條件之安排典型上可以在一前驅物脈衝期間在該等表面上形成不超過一含固體材料之分子單層。該成長方法因此具自終止性或飽和性。例如該第一前驅物可包括仍連接至該等經吸附物種且飽和該表面的配位基，其可防止進一步化學吸附。使反應空間溫度維持高於該等經使用前驅物之縮合溫度並低於其熱分解溫度，因此該等前驅物分子物種基本上可完整地化學吸附在該基材(群)上。“基本上完整”意指當該等前驅物分子物種化學吸附在該表面上時，揮發性配位基可自該前驅物分子脫離。該表面變成基本上呈具有該第一類型之反應性位置的飽和狀態，亦即該等第一前驅物分子之經吸附物種。典型上係在本化學吸附步驟後進行第一沖洗步驟(沖洗A)，其中該過量之第一前驅物及可能的反應副產物係自該反應空間移除。然後將第二前驅物蒸氣導入該反應空間內。第二前驅物分子典型上係與該等第一前驅物分子之經吸附物種反應以形成該所欲薄膜材料或塗覆物。一旦所有數量之該經吸附第一前驅物業經消耗且該表面業經第二類型之反應性位置飽和，則本成長終止。然後藉第二沖洗步驟(沖洗B)而移除該過量之第二前驅物蒸氣及可能的反應副產物。接著重複該循環，直到該薄膜或塗覆物已成長至一所欲厚度。沉積循環亦可更複雜。例如該 等循環可包括3或多個藉沖洗步驟而分開的反應物蒸氣脈衝。所有這些沉積循環可形成一藉一邏輯單元或一微處理器而控制的按時沉積序列。
在如下文描述的某些實例實施例中，係提供保形塗覆物在各微粒材料的表面上。該等顆粒之大小取決於該特定材料及特定應用。合適的粒度範圍典型上為自奈米範圍高至微米範圍。可使用多種微粒材料。一基礎顆粒之組成及該塗覆物之組成典型上係一起經選擇，藉此該顆粒之表面特性係以一特定應用所欲的形式經修飾。該等基礎顆粒較佳在該參與一可產生該塗覆物之ALD反應序列的表面上具有某些官能基。
圖1表示一根據一實例實施例之用於塗覆顆粒的沉積反應器及方法。該沉積反應器包含一可移除筒110。該筒110係連接至反應器主體121。在一實施例中，該筒110係藉快速偶合，例如藉將其扭轉入一鎖緊位置內，而連接至該反應器主體121。在該筒110與反應器主體121之間所形成的介面係藉一筒密封物116而密封。然而，在其它實施例中，可忽略該密封物116。
圖8及圖9概略地表示可將該筒(文中以810、910表示)裝入該反應器主體(文中以821、921表示)內之快速耦合法的某些原理。
圖8內所示的該實例實施例表示一形體鎖緊方法。該反應器主體821包含一其裝配可容納該筒810之一連接部件823的接收器822。該接收器822之形成及形狀可以使 其內排列的凹陷部847b及848b與可將該筒810鎖入其正確位置內的連接部件823內所排列的對應凸起部847a及848a調和(或反之亦然)。在其正確位置時，用於ALD加工之對應流動導管(在本實施例中係為835a及835b、以及836a及836b)之位置係彼此對齊。該接收器822可經由該連接部件823自底部將氣體饋入該筒內。
圖9內所示的該實例實施例表示一用於將該筒910裝入該反應器主體921內的扭轉方法。該反應器主體921包含一其裝配可容納該筒910的接收器922。該接收器為圓形且包含一可以於其上扭轉該筒910之螺紋924。該接收器922進一步包含一停止部件958b，該中止部件958b在接觸一配置在該筒910內之對應停止部件958a(例如位於該筒910之一圓形流動通道926內)時會停止該筒910的扭轉動作。在本位置內，對應流動導管940a及940b可在該反應器內經定型，且筒主體部件的位置係彼此對齊。文中該等導管可以是氣體流動導管、或用於將微粒材料饋入該筒內的導管(如，例如參考以下說明文中之圖6所示)。
在某些實例實施例中，可使用其它快速耦合方法，例如兼含形體鎖緊及扭轉作用的方法。可另外使用利用連接至該反應器主體或該筒之槓桿或受載彈簧之槓桿(圖中未顯示)的推擠並鎖緊方法。
回去參考圖1，該筒110與該反應器主體121間的介面係以虛線152表示。其亦如ALD加工後，該筒110可自該反應器121脫離的線。
該筒110包含一可在該筒110內形成一中空空間(亦即反應室111)的筒主體112。該反應室111包含欲經塗覆的顆粒，文中稱為粉末或粉末粒子。該筒110進一步包含一用於粉末裝填及卸除目的之可於線151自該筒主體112脫離的頂部件113。因此，在一實例實施例中，可以在別處將粉末裝在筒110內(預裝填筒)，然後裝入該反應器主體121內以塗覆該等粉末粒子，接著自該反應器主體121脫離，然後當需用時，可在別處使用或卸除。
該筒110包含一位於該筒110之進口側上的第一顆粒濾器114(進口濾器)及一位於該筒110之出口側上的第二顆粒濾器115(出口濾器115)。該進口濾器114可以比出口濾器115更粗糙(該出口濾器比進口濾器114更細緻)。
根據ALD技術，係控制通過饋料管線131之前驅物A及通過饋料管線132之前驅物B以使其等輪流流入該反應室111內。前驅物A與B之暴露時期係藉沖洗步驟而分隔。該等氣體係經由一過道133及該進口濾器114而流入該反應室111內。該流動可導致該等粉末粒子渦旋以形成可進入該反應室111內之流化床105，因此可以在該等粉末粒子上成長所欲塗覆物。藉重複必要的ALD循環數而獲得一具所欲厚度的塗覆物。控制殘留反應物分子及反應副產物(即便有)及載體/沖洗氣體，使其等經由該筒項部件113內之一通道134通過該出口濾器115以進入出口導管135及136內，該等出口導管135及136業經，例如一合適方法定型配置在該筒主體112內。該等出口導管135及136係延伸在該反應器 主體部件121內，其中，該等氣體係經由通道137而流入一排氣管內。
在操作時間，示於圖1內之直立反應室111的底及中間部件被認為可形成一於其中可進行該塗覆反應的流化區。接近該出口濾器115之反應室111的上部件確認為可形成一脫離區，其中該等粉末粒子係自該等氣體分離並再滴回至該流化區。
業經發現在流化床內之該等粉末粒子傾向於彼此黏住以形成較大粒子塊、黏聚物。為了阻礙黏聚物的形成，在某些實例實施列中係使用振動氣流。在這實施例中，係將一振動的氣流饋入該方法中。參考圖5A-圖5D，稍後在本說明文內論述某些替代實施例。
圖2表示根據一實例實施例之流動振動。相對於時間之流動壓力可不同以產生一振動流動。圖3表示根據一實例實施例之導致流動振動的方法。在本方法內，係迫使一進來的氣流301通過並進入一空穴302內以導致離開的氣流303的振動。該現象係根據赫姆霍茲(Helmholtz)共振。將該離開的振動氣流303送入該反應室內以阻礙黏聚物的形成。
圖4表示一根據一替代實施例之用於塗覆顆粒的沉積反應器及方法。圖4內所示的沉積反應器基本上相當於圖1內所示的沉積反應器。然而，在下文可知有某些差異。該沉積反應器包含一可移除筒410。該筒410係與反應器主體421連接。在一實施例中，該筒410係藉快速耦合，例如 藉將其扭轉入一鎖緊位置內，而連接至反應器主體421。不像在圖1內所示的該實例實施例，在圖4內所示的該實施例中，該筒410與反應器主體421間之筒密封物116可忽略，尤其若介於該筒與反應器主體421間的介面152為一金屬對著金屬或一陶瓷對著陶瓷的介面或類似介面。接著會有更緊密接觸的表面，其可避免使用一各別密封物的必要。而且，當ALD加工係在低壓下操作時，可減少使用一各別密封物的必要。
該筒410包含一可在其內形成一中空空間(反應室111)的筒主體112。該反應室111包含該等欲經塗覆的粉末粒子。在一實例實施例中，該等粉末粒子係經由一各別填充通道441而裝填入該反應室111內。該粉末可藉一不活性氣體經由該填充通道441而吹入該反應室111內。在圖4中所示的該實施例中，該填充通道441業經配置在筒主體112內，因此，其另一端係與該反應室111的底部件呈流體交流(或通向該底部件)。該填充通道441業經，例如一合適方法而定型，因此可配置在筒主體112內。在圖4內所示的該實施例中，該填充通道441係在反應器主體部件421內延伸，且在裝填期間，該粉末流動的方向係經由該筒主體112自反應器主體部件421進入反應室111內。該填充通道的另一端可連接至一粉末源或一填充筒或類似物。可使用，例如氮以作為該不活性氣體。
ALD加工後，經由一卸除通道442而從反應室111卸除該等經塗覆之粉末粒子。可經由該卸除通道442而藉一 不活性氣流將該粉末吹入一遠距筒或容器內。在圖4中所示的該實施例中，該卸除通道442業經配置在筒主體112內，因此其另一端係與反應室111之底部件呈流體互通。該卸除通道442係在反應器主體部件421內延伸，且在卸除期間，該粉末流動的方向係經由筒主體112自反應室111進入反應器主體部件421內。該卸除通道的另一端可連接至該遠距筒或容器。可經由卸除通道441而將吹散該等經塗覆粉末粒子的不活性氣體送入反應室111內，因此其可連帶該等經塗覆的粉末粒子經由卸除通道442而離開該反應室。
就圖4之該實施例而言，該筒410可以是單一部件筒或雙部件筒。雖然並不需使用可移除筒頂113以進行填充及卸除，該部件113可用於筒清潔目的。在單一部件筒實施例中，該頂部件113及筒410的其餘部件可形成單一不可分的部件。
圖4內所示該實施例之操作性及結構性特徵的其餘部份相當於圖1內所示該實施例的彼等部份。
圖5表示用於將氣體及粉末粒子饋入筒反應室111內的不同實例實施例。圖5A內所示的實例實施例表示一與圖1內所示之實施例類似的實施例。因此，典型上藉載送氣體而攜帶之該等前驅物係經由過道133及進口濾器114而自底部進入反應室111內。該等粉末粒子係事先自該頂部饋至別處。在其中係使用振動氣流的實施例中，在ALD加工期間會導致振動的該氣流可以是沿著饋料管線131或132(圖1)或兩者移動的氣流。除外，或可使用一用於振動 不活性氣流的各別通道以取代(如下文之圖5B及圖5D內所示)。
在圖5C內所示的實例實施例表示一與圖4內所示的實施例類似之實施例。因此，典型上藉載送氣體而攜帶的該等前驅物係經由過道133及進口濾器114而自底部饋入反應室111內。該等粉末粒子係沿著填充通道441自底部饋入而係沿著卸除通道442而卸除。在其中係使用該振動氣流的實施例中，在ALD加工期間會導致振動的該氣流可以是沿著該饋料管線131或132(圖1)或兩者移動的氣流。或者，或除外，係在ALD加工期間控制一振動不活性氣流，使其沿著填充通道441流入反應室111內。在ALD加工期間，當討論中的該通道並供用於振動氣體之供應時，可以有少量不活性氣體流向反應室111。
在圖5B內所示的實例實施例中，有一用於自該底部振動不活性氣體的各別進口575，然而典型上藉載送氣體而攜帶的前驅物A及B係分別經由進口531及532而饋入筒反應室111內。
在圖5D內所示的實例實施例中，有一用於自該底部振動不活性氣體的各別進口575，但是該實施例亦包含用於填充及卸除該等粉末粒子的填充及卸除通道441及442。或者，或除了經由進口575流動的振動氣體外，在ALD加工期間可控制一振動不活性氣流以沿著填充通道441及/或卸除通道442流入反應室111內。在ALD加工期間，當討論中的該通道並未用於振動氣體供應時，可以有少量不活 性氣體流向反應室111。
圖6表示用於一粉末塗覆物生產線的實例設計。該生產線包含一三重筒系統。該第一筒110a為一可脫離性連接至第一主體621a內的填充筒。該等欲經塗覆的粉末粒子係藉不活性氣體經由填充通道640a而吹入一可脫離性連接至一ALD反應器主體621b內的ALD加工筒110b內。經塗覆粉末粒子係藉不活性氣體而經由卸除通道640b吹入一可脫離性連接至第三主體621c內的第三筒110c內。因此，該第三筒110c為用於該目的產物之筒。一旦自該主體621c脫離，則第三筒110c可被輸送至使用的場所。
圖7表示一根據又另一實施例之用於塗覆顆粒的沉積反應器及方法。該沉積反應器包含一加工室760及一可對一加工室上凸緣771壓擠的蓋770。該加工室760之反應空間765可容納裝填欲塗覆粉末粒子之筒反應室。
該筒反應室710係與該加工室蓋770耦合。在圖7內所示的實施例中，該筒反應室710係藉饋料管線781及782而與該加工室蓋770耦合。因此可藉降低具有該筒反應室710之加工室蓋770而將該筒反應室710裝填入反應室760內。該蓋770包含一升降裝置775，借助該升降裝置，可升高及降低該蓋770。當該蓋770升高時，其可以於管線750升高，因此筒反應室710及與其耦合之管線781與782可同時上升。
該筒反應室710係藉快速耦合而於其接頭部件791與加工室結構體連接。在一實例實施例中，該筒反應室 710可經扭轉以鎖入該接頭部件791內或經扭轉而開啟。
類似前述實施例，該筒反應室710之底側上包含一進口濾器714，及在其頂側上包含一出口濾器715。在ALD加工期間，係控制通過饋料管線131的前驅物A及通過饋料管線132的前驅物B以輪流流入該筒反應室710內。在圖7內所示該實施例中，該等饋料管線131及132係經由加工室蓋770而移動且業經該加工室760內之參考數字781及781標示。
前驅物A及B暴露期係藉沖洗步驟而分隔。該等氣體係自該底部經由過道133及進口濾器714輪流自該等饋料管線781及782流入筒反應室710內。該流動會導致該等粉末粒子渦旋以在筒反應室710內形成一流化床705，其可以在該等粉末粒子上成長所欲塗覆物。藉重複必要之ALD循環數而獲得具所欲厚度的塗覆物。該等氣體可自筒反應室710之頂部流經該出口濾器715而進入周圍的加工室760之反應空間765內並自其進入排氣管線737內。
該筒反應室710係連接至地面780以防止藉粉末粒子之活動及碰撞而產生的靜電過量聚集入該筒反應室710內。該與地面的連接亦適用於上述實施例。
若施行時，可經由現有管線/饋料管線進行對於筒反應室710之振動氣體的供應。
圖10表示一根據另一實例實施例的用於塗覆粒子之沉積反應器及方法。該沉積反應器之加工室1003內包含一接收器1011。該接收器1011的設計可藉快速耦合方 法，諸如一形體鎖緊方法或類似方法，而使該加工室1003容納一可移除筒1020。
該沉積反應器包含一加工室蓋1001，其在操作期間係位於一加工室上凸緣1002上。當該加工室蓋1001係上升向一邊時，該筒1020可自加工室1003的頂部裝填入加工室1003內。
在本實施例內所示的筒1020為一柱形反應室，其內包含數個安置在彼此之頂上以於其間形成數個小室的濾板1030，各小室具有可容納一數量之欲經塗覆之微粒材料的空間。在圖10內所示的實施例中，有3塊濾板及兩間位於其間的小室(雖然在其它實施例中，可以較小的小室，亦即僅單一小室或更多，亦即3或多間小室)。該等濾板1030位於配置在筒1020之側壁內的濾器支架1032上。該等濾板1030可以使前驅物蒸氣及不活性氣體於其間流動，但是不會使該微粒材料通過。實務上，該等濾板1030中之一或多者可以是燒結濾器。
該等濾板1030之最低者可作為一進口濾器。該等濾板1030之最上者可作為一出口濾器。在圖10內所示的實施例中，第一小室係在最低的濾板與緊鄰的(亦即第二個)濾板之間形成，第二小室係在該(亦即第二個)濾板與最上面(亦即第三個)的濾板之間形成。該第一小室可容納第一數量之欲經塗覆的微粒材料1041。該第二小室可容納第二數量之欲經塗覆的微粒材料1042。在該第一小室內之微粒材料可以是與在該第二小室內之微粒材料相同或不同的微粒 材料。
該筒1020包含一可關閉該筒之頂部的蓋1021。當該蓋1021被移在旁邊時，可自該筒1020之頂部裝填該等濾板1030之一或多者、以及該微粒材料。
在圖10內所示的該實施例中，該筒1020之側壁內的頂部位進一步包含一可通至一排氣通道1008的孔1007。該排氣通道1008係通過筒1020的外側且進入該沉積反應器之一排氣導管1009內。在該排氣導管1009之延伸中，該沉積反應器包含一排氣閥1010，氣體係經由該排氣閥而被泵吸至一真空泵(圖中未顯示)。
該沉積反應器進一步包含如藉該ALD方法所必要之可將前驅物蒸氣及/或不活性氣體饋入該加工室內之饋料管線。在圖10內，其設計可饋送第一前驅物之前驅物蒸氣及/或不活性氣體的第一饋料管線係藉參考數字1005而表示，而其設計可饋送第二前驅物之前驅物蒸氣及/或不活性氣體的第二饋料管線係藉參考數字1015而表示。前驅物蒸氣及不活性氣體的饋料係藉該第一饋料管線1005內之第一饋料閥以及第二饋料管線1015內之第二饋料閥1014而控制。
在該進口濾器之下，該筒1020包含一氣體擴散空間1006。在某些實施例中，該氣體擴散空間1006有助於導致該筒1020內之前驅物蒸氣的均勻下對上之流動。在另一實施例中，該氣體擴散空間1006係藉該沉積反應器之一合適結構而形成。在此種實施例中，該進口濾器可形成該筒 1020的底部。
圖10之上圖表示在第二前驅物之暴露期期間於操作中的沉積反應器。該第二前驅物之前驅物蒸氣及不活性氣體(文中為N2)的混合物係經由該第二饋料管線1015而流入該氣體擴散空間1006內，而僅不活性氣體經由該第一饋料管線1005流入該氣體擴散空間1006內。該流動自氣體擴散空間1006持續至該等小室內，因此導致該等微粒材料渦旋以在該等小室內形成流化床(其係取決於某些因素，諸如該等顆粒的流率及重量)。該氣流係經由孔1007離開筒1020而進入排氣通道1008內。可如同前文所提供的方法，類似地使用振動氣流。
圖10的下圖以及圖10的上圖表示筒1020外側的排氣通道1008之途徑可致使該排氣通道1008首先沿著筒1020側移動，然後沿著筒1020下之(柱形)筒1020的中心軸移動以獲得流動對稱性。
圖10之下圖亦表示在加工室1003內之該筒1020周圍的加工室加熱器1051及熱反射器1053。此外，圖10之該下圖表示該等饋料管線1005及1015、以及加熱器1051係通過加工室之饋料孔1052。以垂直方向通過該等饋料孔1052後，該等饋料管線1005及1015轉彎並持續以水平方向延伸入氣體擴散空間1006內。
圖11表示一根據又另一實例實施例之用於塗覆顆粒的沉積反應器及方法，本實施例具有某些與圖7及圖10內所示的實施例類似的方面，就該等類似方面而言，可參 考圖7及圖10之說明文。
圖11之左圖為一總成圖式。右圖表示在第二前驅物之暴露期期間，於操作中的沉積反應器。該沉積反應器包含一加工室1110。該加工室1110係藉一頂部之加工室蓋1101而閉合。在操作期間，該加工室蓋1101係位於一加工室上凸緣上。
該沉積反應器包含第一前驅物源及第二前驅物源。如藉該ALD方法所必要，該沉積反應器進一步包含可將前驅物蒸氣及/或不活性氣體饋入該加工室的饋料管線。在圖11內，其裝配可饋送該第一前驅物之前驅物蒸氣及/或不活性氣體的第一饋料管線係藉參考數字1105而表示，而其裝配可饋送該第二前驅物之前驅物蒸氣及/或不活性氣體的第二饋料管線係藉參考數字1115而表示。前驅物蒸氣及不活性氣體的饋料係藉該第一饋料管線1105內之第一饋料閥1104以及該第二饋料管線1115內之第二饋料閥1114而控制。
一接收器1131的設計可藉快速耦合方法，諸如形體鎖緊方法或類似方法，而使該加工室1110收納一可移除筒1120。
該接收器1131係與加工室蓋1101成為一體。該第一饋料管線1105通過該加工室上凸緣1102，在加工室蓋1101內轉彎並在該加工室蓋內移動(雖然在某些其它實施例中，該第一饋料管線僅在該加工室蓋內移動)。類似地，該第二饋料管線1115係通過加工室上凸緣1102的反側，在 該加工室蓋1101內轉彎並在該加工室蓋1101內移動(雖然在某些其它實施例中，該第二饋料管線僅在該加工室蓋內移動)。該第一及第二饋料管線1105及1115向下轉彎並移動入該接收器1131內，使該接收器1131連接至加工室蓋1101內。換言之，該等饋料管線1105及1115具有該接收器1131。
該接收器1131包含配置在該接收器1131之側壁(群)內的支架1132。當裝填入該接收器1131內之其合適位置時，該筒1120係藉該等支架1132而支撐。
示於本實施例中之該筒1120為一柱形反應室，其包含一圓柱體(或圓柱壁)、一位於底部的進口濾器1121、及一位於頂部的出口濾器1121。該進口濾器1121及/或出口濾器1122可以是燒結濾器。或者，該筒1120可包含一或多個濾板，如同圖10之實施例，該筒120內之該等濾板之間可形成小室。至少該出口濾器1122可移除以將欲經塗覆的微粒材料1140裝入該筒1120內。
該沉積反應器包含一排氣導管1107。在該排氣導管1107之延伸中，該沉積反應器包含一排氣閥1108，氣體係經由該排氣閥而泵吸至一真空泵1109。
該第一饋料管線1105係於一配置在該接收器1131內或與其連接之微過濾管1161終止。類似地，該第二饋料管線1115係於一微過濾管(其可以是相同微過濾管1161或另一微過濾管，例如一與該微過濾管1161平行的微過濾管)終止。一旦將該筒1120裝在接收器1131的合適位置時，會在該微過濾板(群)1161周圍形成一束制體積1151。本束制 體積正好位於該筒1120之下(或在其進口濾器1121之下)且在操作期間，其可作為一氣體擴散空間1151。在某些實施例中，該氣體擴散空間1151有助於導致該筒1120內之前驅物蒸氣的均勻下對上之流動。
如所述，圖11之右圖表示在第二前驅物之暴露期期間，於操作中之沉積反應器。該第二前驅物之前驅物蒸氣及不活性氣體(文中為N2)的混合物係沿著第二饋料管線1115經由該微過濾管1161流入氣體擴散空間1151內，而僅不活性氣體經由該第一饋料管線1105流入氣體擴散空間1151內。該流動自氣體擴散空間1151持續至該筒反應室內，因此導致該等微粒材料渦漩以在該筒內形成流化床(根據某些因素，諸如該等顆粒的流率及重量)。該氣流係經由出口濾器1122通過筒1120之頂部離開該筒1120而進入加工室體積1110內。該等氣體係自加工室1110流入排氣導管1107之底部內並通過該排氣閥1108進入真空泵1109內。
可如前文所提供，類似地使用振動氣流以阻礙該微粒材料1140內黏聚物的形成。
圖12表示一根據又另一實例實施例之用於塗覆顆粒的沉積反應器及方法。除了該等第一及第二饋料管線1205及1215並未在該加工室蓋1201內移動而係僅在該加工室上凸緣1102內移動，且接收器1231並未與該加工室蓋1101成為一體而係與該加工室上凸緣1202成為一體不同外，圖12之實施例基本上另外相當於圖11內所提供的實施例。
該第一饋料管線1205可滲入加工室上凸緣1202內，轉彎並在該加工室上凸緣1202內移動。類似地，該第二饋料管線1215可滲入該加工室上凸緣1202內，轉彎並在該加工室上凸緣1202內移動。該第一及第二饋料管線1205及1215可向下轉彎並移入該接收器1231內，使該接收器1231連接在加工室上凸緣1202內。換言之，該等饋料管線1205及1215可具有該接受器1231。
如同圖11之實施例內的氣體擴散空間1151，以類似方式形成氣體擴散空間1251。如上文所提供，可類似地使用振動氣流以阻礙該微粒材料1140內黏聚物的形成。
在本實施例以及在某些其它實施例中之該接收器1231為一與該加工室結構成為一體的固定接收器，而在圖11之該實施例中，該接收器1131(其雖然亦為一固定接收器且係與該加工室結構成為一體)為一與該加工室蓋1101一起移動的可移動接收器。
已經由本發明之特殊實施法及實施例的非限制性實例提供上述說明文以詳細並說明性地說明目前用於進行本發明之藉本發明者而涵蓋的最佳模式。然而熟悉本項技藝者可知本發明並不受限於上文提供之實施例的細節，而係只要不違背本發明的特徵，可使用相等方法在其它實施例中進行本發明。
此外，不需要對應地使用其它特徵即可有利地使用本發明之上述實施例的某些特徵。因此，前述說明文應被視為僅用以闡明本發明之原理，而非用於限制本發明。 所以，本發明的範圍僅受限於附加申請專利範圍。
105‧‧‧流化床
110‧‧‧可移除筒
111‧‧‧反應室
112‧‧‧筒主體
113‧‧‧筒頂部件
114‧‧‧進口濾器
115‧‧‧出口濾器
116‧‧‧筒密封物
121‧‧‧反應器主體
131，132‧‧‧饋料管線
133‧‧‧過道
134，137‧‧‧通道
135，136‧‧‧出口導管
151，152‧‧‧虛線

Claims (19)

  1. 一種方法，其包含：藉快速耦合方法而使一ALD反應器的接收器內容納一原子層沉積(ALD)筒，該ALD筒的裝配可作為一ALD反應室；及藉連續自飽和表面反應而在該ALD筒內處理微粒材料的表面。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該快速耦合方法係選自一由以下所組成的群組：扭轉方法，其中該ALD筒係經扭轉，直到一鎖緊構件將該ALD筒鎖入其正確位置內為止；及一形體鎖緊方法，其可將該ALD筒鎖入其正確位置內。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其包含：將振動氣體饋入該ALD筒內以阻礙該微粒材料內黏聚物的形成。
  4. 如任一上述申請專利範圍之方法，其包含：在ALD加工期間，使用一與前驅物饋料管線分開的流動通道以將振動不活性氣體饋入該ALD筒內。
  5. 如任一上述申請專利範圍之方法，其包含：經由至少一出口導管將反應殘餘物送入排氣管內，該至少一出口導管係配置在該ALD筒主體內。
  6. 如任一上述申請專利範圍之方法，其包含：經由一配置在該ALD筒主體內之填充通道而裝填 該微粒材料。
  7. 如任一上述申請專利範圍之方法，其包含：在數個位置在彼此之頂上的小室內處理微粒材料，各小室係藉一濾板而與鄰近的小室分隔。
  8. 一種原子層沉積(ALD)反應器，其包含：一其裝配可藉一快速耦合方法而使該ALD反應器容納一ALD筒的接收器，該ALD筒之裝配可作為一ALD反應室；及其裝配可將前驅物蒸氣饋入該ALD筒內以藉自飽和表面反應而在該ALD筒內處理微粒材料的表面之進口線。
  9. 如申請專利範圍第8項之ALD反應器，其中該接收器之裝配可藉扭轉方法而容納該ALD筒，其中該ALD筒係經扭轉，直到一鎖緊構件將該ALD筒鎖入其正確位置內為止。
  10. 如申請專利範圍第8項之ALD反應器，其中該接收器之裝配可藉一能將該ALD筒鎖入其正確位置內的形體鎖緊方法而容納該ALD筒。
  11. 如任一上述申請專利範圍第8-10項之ALD反應器，其中該ALD於一流動通道中包含一振動源，其裝配可將振動氣體饋入該ALD筒內以阻礙該微粒材料內黏聚物的形成。
  12. 如任一上述申請專利範圍第8-11項之ALD反應器，其包含： 一位於該ALD反應器主體內之出口導管，其裝配可接收得自一配置在該ALD筒主體內之一出口導管的反應殘餘物。
  13. 如任一上述申請專利範圍第8-12項之ALD反應器，其包含：一位於該ALD反應器主體內之填充通道，其配置可將微粒材料送入一配置在該ALD筒主體內之填充通道內。
  14. 如任一上述申請專利範圍第8-13項之ALD反應器，其中該ALD反應器之裝配可在該ALD筒之進口濾器前形成一氣體擴散空間。
  15. 一種可移除原子層沉積(ALD)筒，其裝配可作為一ALD反應室且包含一其裝配可藉快速耦合方法而連接至一ALD反應器的ALD反應器主體之快速耦合裝置，該ALD筒之裝配可以於一旦藉該快速耦合方法而連接至該ALD反應器主體時，可藉連續自飽和表面反應而處理該ALD筒內之微粒材料的表面。
  16. 如申請專利範圍第15項之可移除ALD筒，其包含：一位於該ALD筒主體內的出口導管，其裝配可經由該ALD反應器主體而將反應殘餘物送入排氣管內。
  17. 如申請專利範圍第15或16項之可移除ALD筒，其包含：數個位於彼此之頂上的濾板，其等可以於其間形成數個微粒材料塗覆小室。
  18. 如任一上述申請專利範圍第15-17項之可移除ALD筒，其包含： 一位於一進口濾器下面的氣體擴散空間。
  19. 一種裝置，其包含該如任一上述申請專利範圍第8-14項之ALD反應器、及該如任一上述申請專利範圍第15-17項之ALD筒。
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