TWI619834B - 在基體上沉積原子層之方法及裝置 - Google Patents

Abstract

一種實施原子層沉積之方法。該方法包含使用包括一或一以上氣體供應器之一沉積頭，向一基體供應一前驅氣體，且該一或一以上氣體供應器包括一前驅氣體供應器。該前驅氣體靠近該基體之一表面反應，用以形成一原子層。該沉積頭具有包含該等氣體供應器之一輸出面，且在沉積該原子層時該輸出面至少部份地面向該基體表面。該輸出面具有界定該基體之一移動路徑之一實質圓形。該前驅氣體供應器係在供應該前驅氣體時藉由旋轉該沉積頭相對該基體移動，用以在以一方向連續地移動時沉積一原子層之積層。該基體之表面係藉由一氣體軸承保持不與該輸出面接觸。

Description

在基體上沉積原子層之方法及裝置

本發明係有關於一種在基體上實施原子層沉積之方法，該方法包含使用一沉積頭向該基體供應一前驅氣體，該沉積頭包括一或一以上氣體供應器，並且該一或一以上氣體供應器包括一用以供應該前驅氣體之前驅氣體供應器；使該前驅氣體靠近，例如，在該基體之一表面上反應以形成一原子層，該沉積頭具有包含在沉積該原子層時至少部份地面向該基體表面之一輸出面，且該輸出面具有一或一以上氣體供應器且具有界定該基體之一移動路徑之一實質圓形，其中該方法更包含在供應該前驅氣體時藉由旋轉該沉積頭相對且沿該基體移動該前驅氣體供應器，因此在以一方向連續地移動該前驅氣體供應器時沉積一原子層之積層，其中該方法係在藉由使用該一或一以上氣體供應器提供之一氣體軸承保持該基體之表面不與該輸出面接觸之情形下實施。

原子層沉積(ALD)係用以沉積單層靶材之習知方法。原子層沉積與例如化學蒸氣沈積法不同處在於原子層沉積採用至少兩連續加工步驟(即半周期)。這些自限制加 工步驟中之第一加工步驟包含在一基體之表面上施加一前驅氣體。這些自限制加工步驟中之第二加工步驟包含反應該前驅材料以便形成該單層靶材。原子層沉積具有可達成即使不理想亦是極佳之層厚度控制的優點。

但是，原子層沉積係一逐層沉積程序，且應實施 該等連續加工步驟用以沉積各單層。在該等加工步驟之間，經常實施一沖洗步驟以防止該等前驅及反應氣體在不需要之位置(例如在該加工裝置中，譬如靠近一出口)反應。各單層之沉積因此相當緩慢。因此，施加原子層沉積用以沉積具有大於大約10奈米之某一厚度之多數層通常相當耗時，因為多數原子層必須積層以得到該層厚度。

近年來，已對藉由找出減少有關ALD程序之加 工時間之途徑將原子層沉積程序工業化越來越有興趣。例如，了解空間地分離該等連續加工步驟(不是習知之暫時分離)已大幅減少加工時間。空間分離係藉由使一基體由一加工室移動至被一氣體幕分開之另一加工室得到。因此不再需要另一沖洗步驟，容許該ALD程序可更快地進行。

但是，雖然空間ALD好像一重要改良，仍無法 跨越向工業化之另一障礙。包括習知空間ALD程序之該等習知ALD程序係受限於一有限尺寸之基體。可了解的是，工業化之一目的係提供一可應用於具有任一尺寸之表面的一ALD程序。一達成這目的之可能解決方法係發展一卷對卷(R2R)原子層沉積程序。

WO2007/106076，例如，揭露一原子層沉積之 方法，其中一基體係安裝在一圓筒上。這圓筒係沿供應一前驅氣體之一噴嘴旋轉。依此方式，可在一相當短之時間內沉積多數層原子層。但是，WO2007/106076之方法只可應用在具有等於或小於該圓筒之一圓周之一長度之一基體上。此外，安裝該基體在該圓筒上所需之時間會至少部份地或甚至完全地打消使藉由沿該噴嘴快速地旋轉所得到之時間。

另一R2R ALD程序係揭露在WO2011/099858 中，且由本發明人加以改進。這文獻揭露一種在基體上沉積原子層之方法。該方法包含由可為一可旋轉圓筒之一部份之一沉積頭的一前驅氣體供應器供應一前驅氣體。該前驅氣體係由該前驅氣體供應器向該基體提供。該方法更包含藉由沿該基體旋轉該沉積頭移動該前驅氣體供應器，且該基體接著沿該旋轉圓筒移動。

該基體不如在WO2007/106076中之情形地受限 於其長度，且被導引至依循該沉積頭之圓周的一移動路徑以加工該基體表面。雖然這提供一重要優點，但是該等另外之處理步驟亦使該基體暴露於一較高之被破壞風險下。此外，有例如，在處理時間及能源消耗方面增加該程序之效率及控制性之一進行中之目的，及在其尺寸方面按縮小該程序之一目的。

本發明之一目的係提供一種至少部份地達成一或一以上上述目的且減少習知方法之問題的沉積一原子層 之方法及裝置。

因此，本發明提供一種藉由以下步驟在一基體上 實施一原子層沉積之方法，即，使用包含一氣體供應器之一沉積頭向該基體供應一前驅氣體；使該前驅氣體靠近，例如，在該基體之一表面上反應以形成一原子層；在供應該前驅氣體時藉由旋轉該沉積頭相對且沿該基體移動該前驅氣體供應器；因此在以一方向連續地移動該前驅氣體供應器時沉積一原子層之積層，而該方法係在藉由一氣體軸承保持該基體之表面不與該輸出面接觸時實施；藉由使用用以彎曲該基體使該基體之表面在一外彎曲側之一引導單元，引導該基體至藉由該沉積頭之一輸出面界定之一移動路徑及/或由該移動路徑引導該基體；及藉由使用與該引導單元連接且與該輸出面相對之一以壓力為基礎之牽引單元牽引該基體遠離該輸出面。

作為對該程序之一改良，本發明可更有效地使 用該沉積頭之圓周以達成上述目的。為利用該圓周之一大部份，到達及離開該基體之入口及出口點應放置成互相靠近。由於該基體可分別在入口及出口上向或遠離該移動路徑彎曲，這亦增加在該基體之表面與該沉積頭間之接觸機會。但是，由於在該基體與該沉積頭間之相對速度，應防止在該基體與該沉積頭間之接觸以防止對該基體表面之破壞。

雖然使用包含多數絞盤及可能之輔助滾子之一 引導單元引導該基體通過該輸出面進入該移動路徑，但是 本發明之另外之以壓力為主之牽引單元使該基體早先在入口(且後來在出口)對齊該移動路徑。因此減少在該基體與該沉積頭間之接觸風險，這容許到達及遠該基體之入口及出口點可互相更靠近。因此這改良增加通過該輸出面之移動路徑之長度，這對於上述程序是有利的。

該移動路徑之較大長度讓多種設計之參數更有 彈性。例如，在該基體之速度及該沉積之旋轉速度不變之情形下，只增加該移動路徑之長度而保持其他參數不變增加加工周期之時間。另一方面，如果該加工周期之時間保持不變，則可增加該基體之速度，該增加使該程序更快。 因此該程序變得更有效率。替代地或另外地，該沉積頭之半徑可減少以藉此使用以實施該程序之一裝置之設計更緊緻，減少其重量及尺寸。如上所述，可利用該較大彈性而有益於多種設計參數。

在該程序中使用之基體是可撓的。使用一可撓基 體與該旋轉沉積頭良好地組合。該可撓基體使該基體可彎曲而有助於引導該基體環繞該旋轉沉積頭。該可撓基體係藉由引導該基體通過多數絞盤、多數滾子或其他形成該引導單元之裝置引導，且該等絞盤、滾子或其他形成該引導單元之裝置係設置成互相靠近以便最有效地利用該沉積頭之圓周界定該移動路徑。在該基體之入口之一引導單元彎曲該基體使得其移動方向變成與該移動路徑對齊。在出口，只要可能，依據本發明之一出口保持該基體對齊，然後使它向其出口傳送方向彎曲遠離該輸出面。為了面向在 該移動路徑中之該沉積頭之輸出面，該基體之該表面係在該外彎曲側面向外。

該引導單元，例如該等絞盤，使張力可施加在 該基體上，用以儘可能拉緊地進給及移除該基體進出該入口及出口點，且進入及離開該移動路徑。所施加之張力量是有限的以防止在該程序中破壞該基體或沉積在該基體上之原子層。該以另外壓力為基礎之牽引單元防止該基體，例如由於該所施加張力不足而向靠近該等引導單元之該沉積頭稍微彎曲。可了解的是，由於在該基體與該沉積頭間之任何接觸會導致該基體表面之刮傷，故應防止在該基體與該沉積頭間之任何接觸。該以壓力為基礎之牽引單元可在不需處理該基體之(加工或欲加工)表面或甚至對其施力之情形下牽引該基體遠離該沉積頭之輸出面。

依據本發明之較佳實施例，牽引之步驟係使用 用以無接觸地牽引該基體之一白努力(Bernoulli)夾持器實施。一白努力夾持器依據一白努力氣流原理：流速越高，在一氣流內之靜壓力越低，在沒有實體接觸之情形下使用氣流附著在一物體上。一白努力夾持器產生一平行於該基體之背側之高速氣流，因此產生一低壓區域。這在該基體上產生一淨力，將該基體拉向該夾持器。同時，由該白努力夾持器產生之氣流防止該基體與該夾持器間之接觸。

除了該以壓力為基礎之牽引單元以外，該程序 可進一步使用用以靠近該外彎曲側，例如向該基體之表面或與其呈一角度或平行地產生一氣流之強制流動氣體入 口，用以強迫該基體之表面遠離該沉積頭之輸出面。

如上所述，該程序使用用以在該程序中，即在 環繞該沉積頭之圓周之移動路徑中，保持該基體表面不與該輸出面接觸之氣體軸承。該氣體軸承形成分開該基體與該沉積頭之一氣體軸承層。依此方式，可在該旋轉沉積頭與該基體之間維持一相當窄分開距離。該分開距離可為，例如，至多200微米，至多100微米，至多15微米，或至多10微米，譬如大約5微米。同時，該分開距離可為至少3微米，至少5微米，或至少10微米。該小分開距離減少向該基體提供之過多前驅氣體之量。因為該前驅氣體使用量通常會增加生產成本，故這是有用的。

依據另一實施例，可使用該前驅氣體產生該等 氣體軸承。該前驅氣體係通常主要由一承載氣體構成之一加工氣體，且該承載氣體包含一部份作用之前驅氣體組分。已發現的是可完美地使用該前驅氣體作為承載氣體，以防止造成在該基體與該輸出面間之距離局部減少之局部低壓區域。這進一步防止在加工時該基體與該沉積頭之輸出面間之任何接觸。

為進一步控制該程序，在該程序中包括一預熱 該氣體或該基體中之至少一者之步驟。這步驟可使用一加熱器實施，且該加熱器係包括在該沉積頭、該等一或一以上氣體供應器或該引導單元中之至少一者中。

依據一實施例，該方法包含使該基體相對且沿包含該沉積頭之一可旋轉圓筒之一至少部份圓形之圓周 移動。該圓筒可包含至少一氣流通道，用以連接該等一或一以上氣體供應器與密封該圓筒之表面之至少一部份之一密封件。該等一或一以上氣體供應器具有在相對該密封件旋轉該圓筒用以提供移動該前驅物供應器之步驟時透過該密封件通過該至少一氣流通道之氣體。該圓筒或該密封件，或兩者，可包含一或一以上氣體出口/入口，而另一圓筒或密封件則在它被該圓筒密封之表面中包含一或一以上圓周溝槽。在該圓筒旋轉，用以向該基體供應該氣體時，該等氣體出口/出口與該等密封溝槽相對，且該氣流路徑之一部份係由該等密封溝槽形成。

在上述情形中及依據另一實施例之預熱步驟可 使用一紅外線輻射型加熱系統實施，且其中該圓筒係由包含陽極氧化，最好是乳白陽極氧化鋁之一材料構成。有效紅外線輻射加熱裝置可包括例如(但不限於)鎢-鹵素燈及以SiC為基礎之加熱器。該等輻射加熱裝置之發射波長光譜係主要在電磁光譜之紅外線部份中。鋁及其合金之發射率(因此吸收率)會因氧化明顯地增加。因此，與陽極氧化或乳白陽極氧化鋁(具有一達到0.9之吸收效率)組合之該等紅外線加熱器形成一有效內圓筒加熱系統。

該前驅氣體供應器相對於該基體之位移速度可 不隨時間改變或可隨時間改變。或者，在沉積該原子層時，該前驅氣體供應器之位移速度係大於及/或與該基體之一位移速度方向相反。這進一步增加該等原子層之沉積速度。例如，該前驅氣體供應器之位移速度之一絕對值可比 該基體之位移速度之一絕對值大至少5倍、至少10倍、至少20倍、至少50倍、至少100倍、至少500倍、至少1000倍、至少5000倍、及/或至少10000倍。在一實施例中，當該前驅頭沿該基體表面移動時，該基體可非常緩慢地移動或保持不動，因此沉積任一所需層數。可了解的是該前驅氣體供應器之位移速度亦可指向該基體之位移速度之一方向。

該輸出面可具有界定該基體之一移動路徑之一 實質圓形，通常一實質圓柱形或圓錐形，例如截頭錐形狀及/或錐台形狀。因此，該輸出面可具有一實質圓柱形、圓錐形或錐台形狀。因為在使用時，該輸出面可在該前驅頭與該基體之間維持一更固定之分開距離，所以該輸出面與一旋轉前驅頭良好地組合。

應注意的是US 2007/0281089 A1未揭露具有一輸出面之一沉積頭，且在沉積該原子層時該輸出面至少部份地面向該基體，具有該前驅氣體供應器，且具有界定該基體之一移動路徑之一實質圓形。又，應注意的是US 2007/0281089 A1亦未揭露成形為沿或相對於該沉積頭之一軸向傾斜之長形之一前驅氣體供應器，且亦未揭露該前驅氣體供應器可沿一彎曲輸出面，以沿或相對於該沉積頭之轉軸方向傾斜之一方向延伸。相反地，US 2007/0281089 A1揭露一輸出面及一前驅氣體供應器垂直於該軸向及該轉軸地延伸之一裝置。這不利於在該基體上之均勻沉積。例如，靠近該轉軸之沉積將與較遠離該轉軸之沉積不同。又，在該轉軸之位置不可能沉積。因此，在US 2007/0281089 A1中，該基體只移動通過少於一輸出面之一區域之一半。

該方法可包含藉由面向該基體面向該沉積頭之 該沉積頭外側位置的一蓋界限該前驅氣體。藉由該蓋，可實質地抑制或甚至防止前驅氣體流至該方法可實施之一裝置之一外部環境。該蓋可沿及/或在該基體之第一與第二部份間之間隙中延伸。

本發明人了解這實施例之特徵可更廣泛地應 用，且可與一或一以上之其他實施例及/或在此所述之特徵選擇地組合。依據本發明之另一方面，提供一種在一基體上實施原子層沉積之裝置，該裝置包含一沉積頭，該沉積頭包括一或一以上氣體供應器，且該等一或一以上氣體供應器包括用以向該基體供應一前驅氣體之一前驅氣體供應器，其中該等一或一以上氣體供應器係配置在該沉積頭之一輸出面上，且其中該輸出面具有在該輸出面之至少一部份上界定用於該基體之一移動路徑之一實質圓形狀，使得在使用時該供應之前驅氣體靠近，例如在面向該輸出面之該基體之一表面上反應以便在該基體表面上形成一原子層，該裝置更包含一安裝件，用以安裝該沉積頭；一驅動器，係配置成用以旋轉該沉積頭以便在供應該前驅氣體時相對且沿該基體移動該前驅氣體供應器，用以藉此在以一方向連續地移動該前驅氣體供應器時沉積一原子層之積層；及一氣體軸承，係由該等一或一以上氣體供應器提供，用以保持該基體之該表面不與該輸出面接觸，且其中該裝置更包含一引導單元，用以藉由彎曲該基體使該基體 之該表面在一外彎曲側，引導該基體至該移動路徑或由該移動路徑引導該基體中之至少一者；及一以壓力為基礎之牽引單元，係與該引導單元連接且與該輸出面相對，用以在該引導時牽引該基體遠離該輸出面以防止在該基體表面與靠近該引導單元之該輸出面間之接觸。

在本發明之一實施例中，該裝置之以壓力為基 礎之牽引單元包含用以無接觸地牽引該基體之一白努力夾持器。

在另一實施例中，該裝置更包含配置成靠近該 表面之該外彎曲側面向該基體之一強制流動氣體入口，用以產生迫使該表面遠離該輸出面之一氣流。

在又一實施例中，該裝置包含一可旋轉圓筒， 該可旋轉圓筒包含該沉積頭，其中為提供氣體至該等氣體供應器，該圓筒包含至少一氣流通道，該至少一氣流通道連接該等一或一以上氣體供應器與密封該圓筒之表面之至少一部份之一密封件，其中該密封件可與至少一氣體源連接，其中該圓筒或密封件中之一者包含一或一以上氣體出口/入口且該圓筒或密封件中之另一者在它被該圓筒密封之表面中包含一或一以上圓周溝槽，且其中該等一或一以上氣體出口/出口及該等一或一以上圓周溝槽係配置成在使用時，當該圓筒旋轉時，該氣體出口/出口係在形成在該氣體源與該等一或一以上氣體供應器之間之一氣流路徑之一部份的該旋轉圓筒之一旋轉部份上與該等密封溝槽相對。

在一實施例中，該裝置包含一加熱器，該加熱 器係包括在該安裝件、該沉積頭、該等一或一以上供應器、該引導單元中之至少一者中，或在以下任一者存在之實施例中：該圓筒、至少一氣流通道、該等氣體出口/出口中之至少一者、或至少一圓周溝槽。

在一實施例中，該裝置包含一旋轉圓筒，且該 旋轉圓筒包含該沉積頭，其中該圓筒係由包含陽極氧化，最好是乳白陽極氧化鋁之一材料構成，該裝置更包含一紅外線輻射型加熱系統。

該裝置及方法之其他有利實施例將在申請專利範圍之依附項中說明。

2‧‧‧裝置

4‧‧‧基體；實線

4'‧‧‧虛線

5‧‧‧圓筒

5'‧‧‧可旋轉輪

6‧‧‧沉積頭

8‧‧‧前驅氣體供應器

8'‧‧‧中心

8i‧‧‧氣體入口

9A‧‧‧驅動控制器

9B‧‧‧運送控制器

10‧‧‧軸

10a,10b‧‧‧同心管

10a',10b'‧‧‧固定管

11A,11B‧‧‧孔穴

12‧‧‧軸承

14‧‧‧絞盤；滾子；引導單元

14a,14b‧‧‧滾子

15‧‧‧封閉元件或引導件

16‧‧‧蓋；氣體限制部

17‧‧‧運送器

18‧‧‧空間

19‧‧‧軸氣體軸承

20‧‧‧外部環境

21‧‧‧箭號

26‧‧‧輸出面

28.1,28.2,30.1,30.2,

32.1,32.2‧‧‧箭號

36‧‧‧前驅氣體洩流部

38‧‧‧沖洗氣體供應器

38'‧‧‧圓周沖洗氣體供應器

40‧‧‧沖洗氣體洩流部

40a,40b‧‧‧沖洗氣體洩流部

42‧‧‧反應氣體供應器

42'‧‧‧中心

43‧‧‧分開長度

48‧‧‧網

49‧‧‧中央空間

50‧‧‧載體

51‧‧‧內圓筒

52‧‧‧真空埠

53‧‧‧外部

54‧‧‧箭號

55‧‧‧密封件

55a‧‧‧第一密封件

55b‧‧‧第二密封件

56‧‧‧運送面

57‧‧‧溝槽

57a‧‧‧溝槽

57b‧‧‧第二溝槽

58‧‧‧氣體入口；氣體出口/入口

58,58a‧‧‧氣體入口

59‧‧‧饋通板

60‧‧‧箭號；移動方向

61‧‧‧插入物半部

61a‧‧‧分隔室

62‧‧‧旋轉軌跡；箭號

63‧‧‧連接件

63a‧‧‧螺孔

64‧‧‧箭號

65‧‧‧軸向

66‧‧‧移動方向

67‧‧‧氣體洩流通道

68‧‧‧反應氣體洩流部

69‧‧‧氣體軸承層

70‧‧‧承載氣體供應器

72‧‧‧承載氣體洩流部

74‧‧‧孔穴

74'‧‧‧螺旋孔穴

74"‧‧‧端

75‧‧‧箭號

76‧‧‧螺旋路徑

76A‧‧‧螺旋路徑

77A‧‧‧前驅氣體/區域；沉積空間

77B‧‧‧反應空間

78‧‧‧箭號

79‧‧‧雷射

80A‧‧‧第一部份

80B‧‧‧第二部份

82‧‧‧假想線

84‧‧‧狹縫或間隙

87‧‧‧長向軸

88‧‧‧位置

89‧‧‧縱向

90.i(i=...,n-1,n,n+1,...)‧‧‧軌道

91‧‧‧轉軸

92‧‧‧積層

92A‧‧‧原子層

92B‧‧‧先前沉積原子層

92.i(i=n,n+1,...)‧‧‧原子層之積層

93‧‧‧偏移

94.i(i=...,n-1,n,n+1,...)‧‧‧折返位置

95‧‧‧密封結構

96‧‧‧時間軸

97‧‧‧箭號

98‧‧‧層厚度

98A‧‧‧原子層

100A,100B‧‧‧邊緣

101‧‧‧控制器

101a‧‧‧閥控制裝置；控制磁鐵

101b‧‧‧閥

101c‧‧‧開口或閥座

101f‧‧‧磁場

102A‧‧‧主要部份

103‧‧‧氣體切換結構

103'‧‧‧障礙

108‧‧‧前驅氣體

108',138',142'‧‧‧氣體源

111a,111b‧‧‧徑向延伸軸饋通

112,113‧‧‧方向

115,115a,115b‧‧‧開口

120‧‧‧白努力夾持器

120a,120b‧‧‧牽引單元；白努力夾持器

121a,121b‧‧‧強制氣體供應器

122‧‧‧入口點

123‧‧‧出口點

124‧‧‧加壓氣體入口

125‧‧‧出口孔

126‧‧‧加壓氣體

127a,127b‧‧‧高速氣流

128‧‧‧拉力

129‧‧‧箭號

131‧‧‧加熱裝置；加熱器

132‧‧‧熱電偶

134‧‧‧孔洞

138‧‧‧沖洗氣體

140b‧‧‧多餘沖洗及前驅氣體；多餘反應氣體

140a',140b'‧‧‧氣槽

142‧‧‧反應氣體

155‧‧‧氣流路徑

510‧‧‧氣體轉移結構

D‧‧‧分開距離

L‧‧‧長度

M‧‧‧馬達

R‧‧‧距離

S‧‧‧間距

T1‧‧‧旋轉軌跡之第一部份

T2‧‧‧旋轉軌跡之第二部份

W₁‧‧‧基體寬度

W₂‧‧‧沉積頭寬度

α‧‧‧傾斜角

以下將以一非限制方式，參照附圖說明本發明，其中：圖1顯示在依據本發明之一第一實施例中，在基體上沉積原子層之一裝置；圖1A顯示具有偏移之一積層之一例；圖1B顯示多數獨立積層之一例；圖1C顯示一示意截面圖，其中一沉積頭、一前驅氣體供應器及一任選之圓筒可相對於一軸移動；圖1D顯示包含一氣體轉移結構之一實施例之示意橫截面圖；圖1E(A)顯示包含一氣體轉移結構之另一實施例之示意橫截面圖； 圖1E(B)顯示圖1E(A)之側視圖；圖1E(C)顯示圖1E(B)之放大圖；圖1F顯示又一氣體轉移結構之示意橫截面圖；圖2A示意地顯示在第一實施例中該裝置2之一沉積頭之一基本功能部份，及一基體；圖2B部份地顯示圖2A所示之沉積頭之一部份之一可能結構；圖3A與3B顯示一運送器之一部份；圖4顯示在一基體4上沉積一原子層之一裝置2；圖4A顯示具有長形供應器之一輸出面之一例；圖5與6顯示在第二實施例中該裝置2之變化，其中該沉積頭具有一孔穴，且該孔穴，在使用時，面向一基體；圖6A顯示在第二實施例中之該沉積頭之一變化；圖7顯示在依據本發明之第三實施例中與一基體組合之一裝置；圖8顯示在依據本發明之第四實施例中與一基體組合之一裝置；圖9示意地顯示一基體之一移動方向及一沉積頭之一移動方向；圖9A顯示位據本發明之一裝置之一沉積頭之一實施例，其中一前驅氣體供應器沿一螺旋路徑延伸；圖9B顯示如圖9A所示之一橫截面A-A'之一部份；圖10顯示一積層且顯示後續折返位置；圖11A顯示一沉積頭之一轉軸與一基體之一移動方向 對齊的一例；圖11B顯示在沿該沉積頭之轉軸之一觀看方向上之該沉積頭；圖12顯示包含一氣體切換結構之一實施例之一示意橫截面；圖13顯示包含另一氣體切換結構之一實施例之一示意橫截面；圖14顯示又一氣體切換結構；圖15顯示具有又一氣體切換結構之一實施例；圖16顯示圖15之該氣體切換結構之一放大圖；圖17顯示圖15之該氣體切換結構之一實施例；圖18顯示圖15之該氣體切換結構之一實施例；圖19示意地顯示在本發明之一裝置及方法中用以引導一基體到達及離開依循一沉積頭之圓周之移動路徑的一引導結構；圖20示意地顯示一白努力夾持器之原理；圖21示意地顯示在本發明之一裝置及方法中之一加熱配置。

除非另外聲明，在全部圖中類似符號表示類似元件。

原子層沉積係在至少兩加工步驟，即半周期中沉積單層靶材之一習知方法。這些自限制加工步驟中之第一加工步驟包含在一基體之表面上施加一前驅氣體。這些自 限制加工步驟中之第二加工步驟包含反應該前驅材料以便在一基體上形成該單層靶材。該前驅氣體可例如包含金屬鹵化物蒸氣，如四氯鉿(HfCl₄)，但亦可包含另如金屬有機蒸氣之一種前驅材料，例如四-(乙基-甲基-胺基)鉿或三甲基鋁(Al(CH₃)₃)。該前驅氣體可與例如氮氣、氬氣或氫氣或其混合物之一載體氣體一起注入。在該載體氣體中該前驅氣體之濃度通常可在一由0.01至1體積%之範圍內，但亦可在該範圍外。

該前驅氣體之反應可以多種方式實施。首先，一 單層沉積前驅材料可暴露於電漿。該電漿加強原子層沉積特別適用於沉積高品質之中-k氧化鋁(Al₂O₃)層，例如用於製造如晶片及太陽能電池之半導體產品。因此，本發明可例如用於製造太陽能電池，特別是用於藉由沉積一或一以上層之太陽能電池，製造撓性太陽能電池。其次，向該沉積之單層沉積前驅材料供應一反應氣體。該反應氣體包含，例如，如氧(O₂)、臭氧(O₃)及/或水(H₂O)之一氧化劑。 亦可使用如N₂、NH₃等之氮化劑形成如氮化矽(Si₃N₄)之氮化物。應注意的是該反應氣體亦可被視為一(第二)前驅氣體，例如二或二以上前驅氣體可互相反應以形成一原子層作為一反應產物。

在原子層沉積之一程序之一例中，可發現各種 階段。在一第一階段中，暴露該基體表面於該前驅氣體，例如四氯化鉿。該前驅氣體之沉積係藉由一單層化學吸附前驅氣體分子在該基體表面以該單層化學吸附前驅氣體 分子飽和時自動地終止。這自限制係該原子層沉積方法之一特性特徵。在一第二階段中，使用一沖洗氣體及/或一真空沖洗多餘前驅氣體。依此方式，可移除多數前驅分子。 該沖洗氣體宜相對該前驅氣體為惰性。在一第三階段中，暴露該等前驅分子於一電漿或一反應氣體，例如一氧化劑，如一水蒸氣(H₂O)。藉由該反應物之官能配位基與該化學吸附前驅分子之剩餘官能配位基之反應，可形成該原子層，例如，氧化鉿(HfO₂)。在一第四階段中，藉由沖洗移除多餘反應物分子。此外，可使用另外之反應物激發系統，例如，熱、光子或電漿激發。

圖1顯示在依據本發明之一第一實施例中，在一，例如撓性，基體4上沉積一原子層之一裝置2。該裝置2包含一沉積頭6，且該沉積頭6具有一前驅氣體供應器8。該沉積頭6可由一旋轉圓筒5構成。該圓筒5可包含一可旋轉輪5'且該沉積頭6附接在該可旋轉輪5'上。藉由該前驅氣體供應器，可向該基體4供應前驅氣體。該裝置2更包含一配置成用以沿該基體4旋轉該前驅氣體供應器之安裝件。該安裝件可包含一軸承12，且該軸承12係配置成可收納一軸10。該軸可與該前驅氣體供應器剛性地連接。透過該軸承12，該軸10及該沉積頭6可相對該安裝件旋轉。該沉積頭旋轉環繞之一轉軸可與該軸10之一中心，例如與該軸10之一長向軸一致。因此該安裝件可適合獲得該前驅氣體供應器沿該基體之一位移速度。

或者，可使用不包含軸10或軸承12之其他安裝 實施例。詳而言之，可透過輸出面26安裝該圓筒。因此，更大致而言，可了解的是該沉積頭之轉軸可與該圓筒之一轉軸一致。

該裝置2更包含一與該軸10連接之驅動器，用以 驅動該軸10及該沉積頭。該驅動器可具有一驅動控制器9A。藉由該驅動控制器，該驅動器可適合獲得及控制該前驅氣體供應器沿該基體之一位移速度。該等驅動器及驅動控制器是習知的，因此進一說明被認為是多餘的。

該軸10可包含沿其軸對齊之一長形孔穴。使用 時，該前驅氣體可運送通過該軸之該孔穴11A(例如，請參見圖1C)。此外，一氣體供應結構可延伸進入該軸之孔穴。 由該軸10之孔穴11A，該前驅氣體可運送至該前驅氣體供應器。

以下，例如參照圖1C至1F及圖15至18更詳細地 說明得到在該氣體供應結構與該軸之間且容許在該軸與該氣體供應結構間之旋轉運動之一氣密連接的多種方式。

在一旋轉空間卷對卷(R2R)原子層沉積(ALD)系 統上一氣體供應系統之數種一般要求可為如果該氣體供應來自一固定進給總成，對一移動，即旋轉、空間ALD系統而言，需要一氣體饋通設計以便由該固定進給總成進給該氣體至該旋轉ALD系統。該饋通不應產生將無可避免地污染該ALD程序之粒子，導致，例如在沉積障壁層中產生針孔。因此，較佳地，兩蒸氣源(例如一前驅氣體TMA及一反應氣體H₂O)在該R2R設備之全部氣體迴路系統中完 全分開。

以下，說明二或二以上獨立、分開氣體供應組態之主要設計：在一第一設計中，提供設有一同軸圓筒，且該同軸圓筒具有有洩漏密封之內部氣體軸承/同心管，及可切換流動中止閥。其中一種係一前驅氣體之供應線在其氣體入口孔移入該圓筒未被該箔覆蓋之部份的一氣體供應設計。這可藉由插入稍後參照圖14更詳細說明之一閥系統來達成，且該閥系統可為例如磁性地、電氣地及/或重力地致動或其一組合。數種前驅物及加工氣體可流過一(同心)管總成之不同內管。前驅物及其他加工氣體之分開可藉由壓力差達成。例如，惰性氣體(用以沖洗)亦可在該前驅物管中流動，但非反之亦然。具有洩漏密封之(同心)管容許由該圓筒之一或兩側供應氣體及前驅物。例如，圖1E顯示這觀念。

在一第二設計中，提供建立在一同軸圓筒中之一整合式流動選擇器/限制器系統，且該同軸圓筒具有氣體軸承及來自一所謂形狀控制軸之氣體饋通。在此，該氣體饋通可配備一氣體軸承。該(惰性)氣體軸承可分開該旋轉管與該固定管；該氣體軸承可滲漏。具有洩漏密封之同心管之觀念可藉由氣體軸承擴大以減少洩漏。例如圖1F顯示這觀念。該供應設計可取決於多數整合式流動限制器供應線迴路，且該可撓基體之各反應物及氣體具有一迴路。氣體之開與關切換係取決於由凹刻在一旋轉圓筒之圓周中 之溝槽及環繞該旋轉圓筒之插入物構成之供應線。該等插入物形成一凹橫截面之兩半部以便面對面安裝，且安裝在該圓筒上時構成一分隔室。

在一第三設計中，提供建立在一同軸圓筒中之 一整合式多數流動選擇器/限制器系統，且該同軸圓筒具有來自被密封地固持抵靠該圓筒之該(等)軸側之一或二碟盤的氣體饋通。這供應設計係取決於多數整合式流動限制器供應線迴路，且各前驅及/或反應氣體具有一迴路且該可撓基體之該氣體軸承具有一迴路。氣體之開與關切換係取決於在該(等)外碟盤相對該內圓筒旋轉時連通之多數供應線。該旋轉ALD圓筒可具有一氣體軸承。該等氣體係供應至該氣體軸承之該固定部份。該等閘極電極係透過在該固定及旋轉部份中之內通道，由該固定部份傳送至該旋轉部份。可平行地使用具有不同氣體/前驅物之多數通道，以使用氣體分開。圖17或18顯示一例。

圖1C顯示一實施例，其中該沉積頭、該前驅氣 體供應器及任選之該圓筒5可相對該軸10移動。該裝置之一安裝件可包含該軸10。圖1C顯示該軸10之一示意橫截面，且該軸10具有用以通過該軸向該前驅氣體供應器供應該前驅氣體之一第一，例如長形，孔穴11A。

在圖1C之橫截面中，只可在該橫截面之一側看 到該沉積頭6及基體4。但是，在一實施例中，可有可在該橫截面之兩側看到該沉積頭6及/或該基體4之其他橫截面。該軸10可具有一用以透過該軸向該沉積頭供應另一氣 體之第二、長形孔穴11B。例如，該第二軸孔穴11B可配置成用以透過該軸向一反應氣體供應器42供應一反應氣體。或者，該第二軸孔穴11B可配置成用以透過該軸向一沖洗氣體供應器38供應一沖洗氣體(例如，請參閱圖1E)。

該等軸孔穴11A、11B可由用以透過該軸向該前 驅物供應器供應該前驅氣體之一軸饋通111構成。有利地，一軸氣體軸承19可設置在一方面該軸與在另一方面該圓筒及/或該沉積頭之間。在該軸氣體軸承中之軸承壓力可被控制以實質地防止漏出該等軸孔穴11A、11B。與例如在該軸與該圓筒之間或在該氣體供應結構與該軸之間之滑動機械接觸比較，該軸氣體軸承可減少在旋轉時產生之粒子量。該軸氣體軸承19可提供在一方面該軸與在另一方面該旋轉圓筒及/或該沉積頭間之一氣體連接，且該氣體連接實質地防止前驅氣體透過該軸氣體軸承洩漏。

該安裝件可具有一安裝件氣體軸承，例如該軸 氣體軸承，且該安裝件氣體軸承形成在一方面一氣體供應器及/或洩流結構(未圖示且例如是習知的)與在另一方面該沉積頭間之一氣體連接之一外罩的一部份。在該安裝件氣體軸承中之壓力可配置成防止前驅氣體透過該安裝件氣體軸承漏出該氣體連接。同時，該安裝件氣體軸承可配置成容計該沉積頭相對該氣體供應器及/或洩流部旋轉。該沉積頭6及該前驅氣體供應器8，及任選之圓筒5之旋轉係以箭號21表示。在該實施例中，在使用時該軸可固定不動。因此，該軸可與該氣體供應結構剛性地連接。

另外地，或替代地，在一實施例中，該裝置可 具有一包含該前驅氣體之筒匣。因此，可省略該氣密連接。其他氣體之運送可類似於如上所述之該前驅氣體向該前驅氣體供應器之運送。

因此，更一般而言，該安裝件可包含用以，選 擇旋轉地或剛性地，安裝該沉積頭及/或該圓筒之一軸。該軸可具有用以透過該軸向該前驅氣體供應器供應至少該前驅氣體之一軸饋通，例如一軸孔穴。依據本發明之一方法可包含：提供安裝在一軸上之該沉積頭及/或圓筒；提供透過該軸向該前驅氣體供應器供應至少該前驅氣體。該安裝件可具有一安裝件氣體軸承，且該安裝件氣體軸承形成在一方面一氣體供應器及/或洩流結構與在另一方面該沉積頭間之一氣體連接之一外罩的一部份。在該安裝件氣體軸承中之壓力可配置成防止氣體透過該安裝件氣體軸承漏出該氣體連接。該安裝件氣體軸承可配置成容許該沉積頭相對該氣體供應器及/或汲極旋轉。該裝置2可包含一運送系統以沿該前驅氣體供應器運送該基體。該運送器可包含用以沿該前驅氣體供應器8及該沉積頭6運送該基體4之一封閉元件或引導件15，如圖3A與3B進一步所示。又，該運送器，例如一引導件，可包含多數絞盤14。該等絞盤可固定不動。但是，較佳地，該等絞盤係滾動絞盤，即，可環繞該等絞盤14之一對稱軸或一長向軸旋轉之絞盤。該運送器可更包含用以控制該基體4通過該等滾動絞盤14之一速度的一運送控制器9B。該運送控制器9B係習知的，因 此進一步說明被認為是多餘的。該運送控制器可，例如，控制該等滾動絞盤14之一或兩者之一旋轉速度。此外，該運送控制器9B與該等滾動絞盤14連接。

因此，分別藉由該運送控制器9B及該運送控制 器9B，可控制該基體之一位移速度及該前驅氣體供應器之位移速度。較佳地，該前驅氣體供應器之位移速度比該基體之位移速度大。依此方式，可得到在該前驅氣體供應器與具有一比較高速度之該基體間之相對移動。

該基體之位移速度可為，例如，0.01至0.2m/s。 對在此所述之所有實施例中，該前驅頭可以每秒至少0.1或1圈之一頻率旋轉。該前驅頭可以每秒大約50圈之一頻率旋轉。該前驅氣體供應器之位移速度可為例如大約1m/s。可了解的是，這取決於該裝置之幾何形狀。又，當該前驅氣體供應器在使用時旋轉時，該前驅氣體供應器可以連續之方式以相同方向沿該基體4之一與相同部份移動多數次。依此方式，可在該基體上沉積多數原子層。依此方式可得到包含可互相重疊之多數原子層之一比較厚複合層。因此，更一般而言，該前驅氣體供應器可以相同方向，沿該基體之一及相同部份連續地旋轉許多次，用以得到包含互相重疊之多數原子層之一複合層。因此，可了解的是如在此所使用之用語‘旋轉’可分別表示例如‘周轉’、‘迴旋’或‘自旋’。因此，依據本發明之一裝置可配置成以相同方向，沿該基體之一及相同部份連續地旋轉該前驅氣體供應器許多次，用以得到包含互相重疊之多數原子層之 一複合層。

如果該前驅氣體供應器之位移速度係與基體之一位移速度方向相反，則可更增加該相對移動之速度。

在一變化例中，該運送控制器及該驅動控制器係配置成移動該基體同時向該基體供應該前驅氣體。依此方式，可在後續沉積原子層之間獲得一偏移。依此方式，可實質地防止在原子層之邊緣間垂直於該基體延伸之一接縫。圖1A顯示具有以此方式沉積之偏移93之一原子層之積層92.i(i=n,n+1,...)。

該偏移93可，更一般而言，取決於該前驅氣體供應器之及該基體之位移速度。例如，可了解的是，如果該前驅氣體供應器8及該基體4以相同方向移動且該前驅氣體供應器之位移速度大於該基體4之位移速度，則該偏移93會隨著該前驅氣體供應器8之位移速度增加而減少。

在另一變化例中，該運送控制器及該驅動控制器係配置成在向該基體供應該前驅氣體後移動該基體。在此情形下，當向該基體供應該前驅氣體時，該基體未移動。當依此方式沉積一積層時，可在移動該基體時停止向該基體供應該前驅氣體。依此方式，可在該基體4上沉積一獨立積層。圖1B顯示依此方式沉積層92.i(i=n,n+1,...)之多數獨立積層92。該積層92通常可包含大致一百至一千原子層，且圖1B中畫出其中三原子層。

該裝置2可更包含一蓋16。藉由該蓋，可實質地封閉或限制該前驅氣體。該蓋16面向該沉積頭及/或該旋轉 圓筒5之一部份且延伸在該基體4之某些部份之間，且在這例中係與該等絞盤14機械接觸之該基體之某些部份之間。藉由插入蓋16，可實質地封閉或限制前驅氣體於由該沉積頭、該基體4及該蓋16所界定之一空間18。在該空間18中，可如稍後參照圖4至6所說明地藉由從該前驅頭射出之氣體產生一氣體軸承。藉由該蓋16，前驅氣體可向該裝置2之一外部環境20漏出。這會產生不必要之污染及形成在該基體上之粒子。

圖1D顯示包含一圓筒5之裝置2之一實施例的示 意橫截面，且該圓筒5可利用氣體軸承19環繞一軸10旋轉。使用時，該前驅氣體可運送通過該軸10之孔穴11A以提供該前驅氣體供應器8至該基體4。該圓筒5可以一旋轉軌跡62環繞該軸10周轉或旋轉，同時藉由包含在該圓筒5中之該沉積頭6在該基體4上沉積來自該前驅氣體供應器8之前驅氣體。該沉積頭6可包含一前驅氣體供應器8，及例如，一窄縫，且該窄縫係與該前驅氣體供應器8接觸，沿該圓筒5，例如，以一軸向延伸。

為由該固定軸10提供該前驅氣體至該旋轉圓筒 5，設置一氣體轉移結構510。該氣體轉移結構510可包含，例如，在該軸10中與該軸饋通111連接之一或一以上氣體出口及在該旋轉圓筒5中一或一以上對應圓周溝槽57之一組合。在沿該圓筒之旋轉軌跡62且與該氣體出口相對之位置，例如沿該圓筒之旋轉軌跡，氣體可在該固定軸10與該旋轉圓筒5之間流動。在沿該旋轉軌跡62且沒有該溝槽或 不與該氣體出口相對之位置，可藉由密封該氣體出口之該圓筒之表面中斷或實質地減少該氣體之流動。

在此所使用之用語“圓周溝槽”係表示該等溝槽 依循，例如，具有一固定半徑且至少部份地依循該圓筒中一氣體入口或出口之旋轉之一圓形路徑的事實。該等溝槽可為半圓周，例如，沿著該圓周軌跡中斷。雖然在現有圖中該等氣體連接係在一圓筒之一內表面上，但是該等溝槽亦可在該圓筒之一外表面上或該軸上，或者，該等溝槽可在該圓筒之一軸向側，例如，在被密封地固持在該圓筒之一側之一密封板的一表面中(請參見例如圖15至18)。

或者，不是該圓筒5包含一溝槽且該軸10包含一 氣體出口，而是該圓筒可包含一氣體入口且該軸10可包含與該軸饋通111連接之多數溝槽。又，或者，該軸10與該圓筒5可均包含圓周溝槽或它們可均包含在該旋轉軌跡62之部份時互相相對之一或一以上氣體入口/出口。又，亦可為溝槽及出口之任一其他組合，例如，該圓筒5可具有與該軸10之氣體出口相對且該圓筒5亦具有與在該圓筒5中之溝槽相對之氣體入口。在該圓筒5或軸10中之溝槽可分別被該相對結構，即，該軸10或圓筒5之表面部份地密封。 這些密封溝槽可形成多數通道，且該等通道作為在與該軸孔穴11A連接之一氣體源與在該沉積頭6中延伸之該氣體供應器8間之一氣流路徑之一部份。因此該軸10可作為一密封件，且該密封件密封通過該等溝槽在該密封件(軸10)與該圓筒5間之該氣流路徑。

為進一步改善在該圓筒5與由該軸10形成之該 密封件間之密封，該氣體軸承19可包含用以提供一沖洗或承載氣體(例如氮氣，N₂)之一沖洗氣體供應器，且該沖洗或承載氣體可提供一平順承載功能及在該轉移部510與該外部環境間之一氣體幕。該氣體幕可防止前驅氣體在該圓筒5與軸10之相對旋轉部件之一開口之間逸出。該氣體軸承19亦可具有用以洩流該沖洗氣體及該前驅氣體之氣體洩流部。較佳地，該等氣體軸承19包含沿該圓筒5之全內圓周延伸之溝槽，用以防止該前驅氣體逸出該裝置2。該沖洗氣體之壓力宜比該前驅氣體之壓力高。依此方式該沖洗氣體將由該等氣體軸承19流向該前驅氣體供應器8且反之則不然。

在該基體4與該圓筒5之間可設置另外之氣體軸 承或沖洗氣體出口/入口(在此未圖示)，用以提供該圓筒5及該基體4之一平順相對移動及防止前驅氣體由該基體4與該5之間逸出。這些另外之氣體軸承或氣體幕宜設置在該基體4或該沉積頭6之邊緣。較佳地，該前驅氣體供應器及該等洩流部係在該沉積頭中之一凹部或孔穴中。欲沉積在該基體上之該孔穴中之前驅氣體的濃度可藉由控制該前驅氣體供應器之壓力及該前驅氣體洩流部之(吸引)壓力控制。

因此，一有利方法可包含由該沉積頭之一承載 氣體供應器向該基體供應該承載氣體用以提供該氣體軸承層，藉由在該沉積頭中界定且面向該基體之一孔穴中之 該前驅氣體供應器供應該前驅氣體，及藉由該沉積頭之一前驅氣體洩流部由該孔穴洩流該前驅氣體用以實質地防止前驅氣體由該孔穴逸出，該方法更包含藉由該承載氣體供應器與該孔穴分開一距離地供應該承載氣體。

圖1E(A)至1E(C)顯示具有一軸之一旋轉圓筒5之三圖，且該軸包含同心管10a與10b。

在圖1E(A)中，顯示該裝置2之一前視圖之一橫截面，其中沿該圓筒5之轉軸，提供具有一前驅氣體108之一內管10a，且該內管10a被具有一沖洗氣體138之一外同心管10b包圍。該內管10a透過一徑向延伸軸饋通111a供應前驅氣體108至一前驅氣體供應器8。該外管10b透過一徑向延伸軸饋通111b供應沖洗氣體138至沖洗氣體供應器38。該等氣體供應器8與38係包含在該旋轉圓筒5中。該等供應器可沉積氣體在部份地覆蓋該圓筒之一基體4上。在該基體未覆蓋該圓筒5之位置上，可設置一外蓋16以防止前驅氣體逸出該裝置。在該基體4依循該圓筒之圓周之位置上，可設置一引導結構15以界定環繞該圓筒之該基體路徑。

圖1E(B)顯示沿軌跡62旋轉之該等同心管10a與10b如何可分別具有來自固定(非旋轉)氣體源108'或138'之前驅氣體108及沖洗氣體138。詳而言之，設置一氣體轉移結構510，其中該旋轉內管10a接受來自與該前驅氣體源108'連接之一固定管10a'的前驅氣體108。類似地，該旋轉外管10b突入與該固定沖洗氣體供應器138連接之一固定管10b'且由此接受沖洗氣體。在所示實施例之另一例中， 亦可透過被一固定管密封之一旋轉管之一組合提供該沖洗氣體供應器。

在圖1E(C)中，顯示圖1E(B)之該氣體轉移結構 510之放大圖。該氣體轉移結構包含互相相對旋轉之內管10a與10a'之連接。例如，當與該氣體源108'連接之管10a'保持固定時，與該旋轉圓筒連接之管10a可旋轉。較佳地，該沖洗氣體138具有一比該前驅氣體108高之壓力使得該前驅氣體108不逸出在該等旋轉部件10a與10b間之該洩漏密封或開口115a。

因此，在一有利實施例中，一氣體供應器8或38 係包含在一圓筒5中，且該圓筒5透過包含相對旋轉部件10a與10a'之一氣流路徑由一固定氣體源108'或138'接受氣體108或138，其中該前驅氣體透過在該等相對旋轉部件10a與10a'間之一開口115之一洩漏係藉由一沖洗氣體防止，且該沖洗氣體係環繞該開口提供且具有一比該前驅氣體108高之壓力。在另一有利實施例中，該等相對旋轉部件包含二或二同心管10a、10b，其中該前驅氣體108係饋送通過一內管10a且該沖洗氣體138係饋送通過一外管10b。替代該等同心管，例如圖1D之該等氣體軸承可以一比該前驅氣體高之壓力提供該沖洗氣體用以防止該前驅氣體之洩漏。

應了解的是雖然在該圖中顯示用以供應前驅及 沖洗氣體之兩同心管10a、10b，但是可設置另外之同心管，例如，以便洩流該等氣體。例如，該洩流可具有一比 在所示內管內之一管中提供之該前驅氣體及沖洗氣體低之壓力。或者，該管可，例如，在一大氣壓以下，同心地設置成環繞該外管，使得該洩流之任何洩漏密封將不會洩漏該氣體至外部環境，而會將大氣之氣體吸入該洩流管。 另外地或替代地，例如，在沖洗氣體具有在二或二以上前驅氣體間之一高壓之另一壓力配置中，可設置任何數目之同心管。應注意的是對該實施例而言，該等管只需要在該等部件互相相對旋轉之位置，即該氣體轉移結構510同心即可。例如，在該軸之一部份上，該等同心管可與一平行管配置連接。

應注意的是該等外管10b與10b'可互相相對旋 轉。該(惰性)沖洗氣體138逸出至外部環境可通過在可相對與該前驅氣體供應器連接之固定管10b'旋轉之該管10b間的開口115b產生。

圖1F顯示用以運送一前驅氣體108之兩連接同 心氣體管之示意橫截面圖。該內管可，例如，形成一旋轉圓筒之一軸10且可相對可形成用以固持該軸10之一軸承12的外管旋轉。因此可在該軸10與軸承12之相對旋轉部件之間形成該氣體轉移結構510。該前驅氣體108通過在該等移動部件10與12間之一開口115之一洩漏係藉由一沖洗氣體防止，且該沖洗氣體係藉由該等氣體軸承19設置成環繞該開口。較佳地，該沖洗氣體具有一比該前驅氣體108高之壓力。依此方式，該氣體軸承或前驅氣體將以方向113流入該管或軸承12，防止該前驅氣體，例如，以方向112 流入該外部環境。

圖2A示意地顯示在第一實施例中該裝置2之沉 積頭6之一基本功能部份，及該基體4。圖2A顯示氣體可如何，沿該沉積頭6之一輸出面26，供應及洩流。在圖2A中，箭號28.1表示該前驅氣體之供應。箭號28.2表示由30.1所供應之該前驅氣體及沖洗氣體。箭號30.1表示該沖洗氣體之供應。箭號30.2表示由32.1所供應之該沖洗氣體及前驅/反應氣體之洩流。箭號32.1表示該反應氣體之供應。箭號32.2表示由相鄰30.1所供應之該反應氣體及沖洗氣體之洩流在該等作用氣體，例如反應氣體及該前驅氣體之供應位置間之沖洗氣體之供應在使用時空間地分開該等作用氣體。圖2A所示之基本功能部件可沿該旋轉圓筒5之圓周重覆。因此，更一般而言，該前驅氣體供應器係沿該旋轉圓筒之圓周及/或沿該輸出面之圓周設置，且最好重覆。

圖2B部份地顯示圖2A所示之沉積頭之一部份 的一可能結構。圖2B顯示可用於一第一反應半周期之該前驅氣體供應器8。圖2B更顯示該沉積頭可具有用以洩流該前驅氣體之一前驅氣體洩流部36。該沉積頭6可更具有一沖洗氣體供應器38及一沖洗氣體洩流部40，用以分別向該基體供應該沖洗氣體及洩流該沖洗氣體遠離該基體。該沉積頭可更具有用以向該基體4供應該反應氣體之一反應氣體供應器42，且該反應氣體供應器42可用於該第二反應半周期。該反應氣體供應器作為使該前驅氣體靠近，例如在該基體上反應以完成一原子層之形成。可了解的是依此方 式，該沖洗氣體係供應在該反應氣體與該前驅氣體之間以便空間地分隔分別與該反應氣體與該前驅氣體相關之區域。這可防止該沖洗氣體與該反應氣體在該基體4以外之位置之反應。另外地，或替代地，可使用其他反應系統，例如，熱、光子或電漿激發。

更一般而言，氣體供應器，例如該前驅氣體供應器、該反應性氣體供應器及該沖洗氣體供應器可互相分開且與氣體洩流部，例如該前驅氣體洩流部、該反應氣體洩流部及該沖洗氣體洩流部分開一分開長度43。

圖3A與3B顯示該運送器17之一部份。圖3A與3B顯示該運送器所包含之該引導件15。使用時，該前驅氣體供應器可在一中央空間49內旋轉，且該中央空間49可被該引導件15封閉。該引導件15可具有一網48，且該網48係附接在該引導件或封閉元件15之一內襯上。該運送器可更包含用以藉由壓力附接該基體4之一載體50。該載體50可包含一網。此外，該運送器可包含用以在該基體4與該載體50之間產生一真空之一真空埠52。箭號54表示氣體如何可透過該真空埠52被吸走以附接該基體4在該載體50上。使用時，該載體可環繞該引導件15，沿與該輸出面26一致之該引導件15之一運送面56移動。亦可使用附接該基體至該載體50之其他方法。

圖4顯示在本發明之一第二實施例中，在一基體4上沉積一原子層之一裝置2。圖4顯示該裝置2之該沉積頭6及該蓋16。該基體4之一移動方向係以箭號60表示。該沉 積頭之一旋轉方向，及該前驅氣體供應器沿該基體之一移動方向係以箭號62表示。因此可了解的是在這例中該前驅氣體供應器之位移速度係與該基體之位移速度方向相同。如果，例如，該基體以箭號64之方向移動，則該前驅氣體供應器沿該基體之位移速度將與該基體之位移速度方向相反。

在該第二實施例中該裝置2更顯示該沉積頭6之輸出面26。在圖4中，該輸出面在使用時面向該基體4之一部份。在圖4中，該輸出面實質地面向該基體4或該蓋16。該輸出面26可具有一實質圓柱形狀。可了解的是在這例中，當在使用時該輸出面與該基體分開一分開距離D(亦請參閱圖2A)時，該輸出面26界定該基體之一移動路徑。更可了解的是在這例中該輸出面26係沿環繞該沉積頭之轉軸之該輸出面26之全圓周呈實質圓形。但是在其他例中，該輸出面26可，例如，在環繞該沉積頭之轉軸之該輸出面26之圓周之一部份上方為平坦。因此，更一般而言，該輸出面可沿環繞該沉積頭之轉軸及/或環繞該圓筒之轉軸之該輸出面之圓周之至少一部份呈實質圓形。

該輸出面26可具有該前驅氣體供應器8，在這例中具有多數前驅氣體供應器8。該輸出面26可更具有該前驅氣體洩流部36，且在這例中具有多數前驅氣體供應器38。該輸出面26可更具有該沖洗氣體洩流部40，且在這例中具有多數沖洗氣體洩流部40。該輸出面26可更具有該反應氣體供應器42，且在這例中具有多數反應氣體供應器 42。該輸出面26可更具有一反應氣體洩流部68，且在這例中具有多數反應氣體洩流部68。

在這例中，有三組氣體供應器，及兩組洩流部。 各前驅氣體供應器組具有亦可洩流該周圍沖洗氣體之一對應洩流部組。可不必為沖洗氣體提供一分開洩流部，因為該前驅氣體不會與該等前驅氣體反應。或者，亦可設置二以上前驅氣體供應器組，此時最好有足夠之對應洩流部組以保持會互相反應之這些(多數對)前驅氣體分開。洩流部組之數目宜至少等於前驅物組之數目。通常，用於各前驅物之洩流部組係保持與所以其他組分開以防止在該裝置中會導致粒子產生或甚至堵塞氣體通道之CVD(化學蒸氣沈積)反應。

該等氣體供應器8、38、42及/或該等氣體洩流 部36、40、68可在該沉積頭6及該圓筒5之軸向上長形地成形，即成形為長形。一氣體供應器，例如前驅氣體供應器之陣列可被視為成形為一長形之一氣體供應器，例如一前驅氣體供應器。一般而言，該軸向可與該沉積頭之轉軸對齊或一致。因此，更一般而言，可了解的是該沩積頭之轉軸可與該圓筒之轉軸一致。

圖4A顯示具有該等長形供應器之輸出面之一 例。該軸向65可沿該基體4延伸且與該等供應器之一移動方向66及/或與該基體4之該移動方向60橫交。這移動方向將被估計為與該供應器相鄰。

使用時，該前驅氣體、該反應氣體及該沖洗氣 體可在該基體4與該輸出面26之間形成一氣體軸承。此外，該裝置2可包含用以控制該前驅氣體、該反應氣體及/或該沖洗氣體之供應及洩流，因此供應用以在該基體4與該輸出面26間之該氣體軸承之一氣體軸承層69的氣體。藉由該氣體軸承層，該基體可與該沉積頭分開。依此方式，可實質地防止在該輸出面26與該基體4間之機械接觸。這容許該前驅氣體供應器之位移速度及該基體之位移速度可具有一不同大小及/或一不同方向。在這例中，該前驅氣體供應器作為一承載氣體供應器70，該承載氣體供應器70係用以在該沉積頭與該基體之間供應該承載氣體，例如該沖洗氣體，用以形成分開該基體與該沉積頭之該氣體軸承層69。因此，在這例中，該沉積頭包含該承載氣體供應器，且該承載氣體供應器係配置成用以向該基體供應該等承載氣體以提供該氣體軸承層69。可了解的是，在這例中，該沖洗氣體洩流部40作為一承載氣體洩流部72，及前驅物洩流部。亦可了解的是該分開距離D可代表在該基體4與該輸出面26之一表面間之該氣體軸承層的一厚度。

更一般而言，該氣體軸承層在使用時通常顯示 由於該基體4向該輸出面26緊靠，在該氣體軸承層中壓力之強力增加。例如，其他條件相同時，當該基體更移動靠近該輸出面兩倍時，使用時在該氣體軸承層中之壓力至少倍增，例如，通常增加八倍。較佳地，該氣體軸承層使用時之一剛性至多在每公尺10⁴與10⁹牛頓之間，但亦可在此範圍以外。使用時，該基體4可浮在該氣體軸承層上。

更一般而言，該裝置可配成在該基體上向該沉 積頭施加一預應力。使用時，該預應力增加該氣體軸承層之一剛性。該增加之剛性減少該基體表面外之不必要移動。因此，在不接觸該基體表面之情形下，該基體可設置成更靠近該基體表面。例如，可藉由，譬如，藉由如預拉伸之一絞盤之一彈性引導件(預)拉伸該基體4施加該預應力。該彈性引導件可與該等絞盤14稍微分開。亦可使用施加該預應力之其他方式。

在第二實施例中之該裝置2之變化例中，如圖5 與6所示，該沉積頭可具有一孔穴74，且在使用時，該孔穴74面向該基體4。除了第二實施例之可旋轉沉積頭6以外，該等變化例亦有關於，在使用時，沿該基體4直線地移動或當該基體4移動時固定地定位之具有一平面或彎曲輸出面26之一沉積頭。該孔穴74之深度可定義為在該輸出面26與該基體4間之距離的局部增加。在圖5中，這距離之增加等於D₂減D₁，其中D₁係在該輸出面26與該基體4間靠近該承載氣體供應器70之一距離且D₂係在該輸出面26與該基體4間靠近該前驅氣體供應器8之一距離。更一般而言，D₂減D₁可在一由10至500微米之範圍內，更佳地在一由10至100微米之範圍內。

在圖5與6之例中，該前驅氣體供應器8係定位在 該孔穴74中用以向該基體4供應在該孔穴74中之該前驅氣體。該沉積頭6可更具有定位在該孔穴中用以由該孔穴74洩流該前驅氣體之該等前驅氣體洩流部36。該沉積頭6可 更具有與該孔穴分開用以由該孔穴分開一距離地供應該承載氣體之該等承載氣體供應器70。

在圖5與6中，為清楚顯示故未顯示該圓柱形輸 出面26及該基體之曲率。又，在這些例中，該等前驅氣體洩流部36亦形成該等承載氣體洩流部72。但是，可了解的是，更一般而言，該等承載氣體洩流部72可與該等前驅氣體洩流部分開。該等承載氣體洩流部可與該孔穴74分開，即該等前驅氣體洩流部36可定位在該孔穴74外。因此，在圖6中，該輸出面26具有多數前驅氣體洩流部36，多數孔穴74及多數承載氣體供應器70。孔穴74之深度亦可為零，這表示沒有孔穴。前驅氣體/區域77A可具有氣體軸承功能性(即在前驅物供應器及基體間之剛性)。

圖5與6亦顯示可實質設置在該孔穴74外之該氣 體軸承層69。該承載氣體在該氣體軸承層中之流動係以箭號75表示。圖5與6亦顯示由該孔穴向該基體4延伸之一前沉積區域77A。因為該前驅氣體供應器8及該等前驅氣體洩流部36係定位在該孔穴中，故該前驅氣體可在使用時實質地被限制在該沉積空間77A中。該前驅氣體在該沉積空間7中之流動係以箭號78表示。圖6亦顯示反應空間77B。

圖6顯示在第二實施例中之該沉積頭6之另一變 化例。在這變化例中，該裝置包含用以在該基體4反應該前驅氣體之一可選擇地控制之雷射79以便藉由選擇地控制該雷射79形成(或重新形成)該原子層。此外，該裝置可包含一雷射控制器。該雷射控制器可與該運送控制器、該 驅動控制器及/或該壓力控制器一起工作。依此方式，可沉積一原子層或一原子層之積層之一所欲，例如預定圖案。 控制該雷射可取決於該基體之位移速度及該前驅氣體供應器之位移速度。例如，該雷射開啟及/或關閉之時間可取決於該基體之位移速度及該前驅氣體供應器之位移速度。與該旋轉沉積頭組合使用一雷射會特別有用。一雷射可以可適合以該旋轉沉積頭達成之非常快沉積程序之非常高頻率選擇地控制。

圖6A亦顯示該前驅氣體洩流部36。雖然未在圖 6A中畫出，可了解的是該沉積頭亦可具有該沖洗氣體供應器38及該沖洗氣體洩流部40。更一般而言，該沉積頭可具有多數雷射79或可調整波長雷射以產生波長特定反應。依據圖6A之變化例，如圖4所示之該等多數反應氣體供應器42可，例如，被該等多數雷射79取代。

圖7顯示在依據本發明之一第三實施例中之一 裝置2。在第三實施例中之裝置2可具有該軸10及該軸承12，且亦可具有該輸出面26。在圖7中，該基體4之移動方向60係與該前驅氣體供應器之移動方向62相反，且該前驅氣體供應器可與該圓筒5之可旋轉輪(該輪未顯示在圖7中而是以5'顯示在圖1中)一起旋轉。在圖7中，該基體4係沿環繞該沉積頭6之輸出面26之一螺旋路徑76設置。在圖7中，該基體係設置成環繞該沉積頭6不到一次，即環繞該沉積頭之輸出面26。更一般而言，該沉積頭之轉軸及/或該裝置2之軸10之長向軸可相對該等絞盤14中之一或兩者之 長向軸傾斜。依此方式，可得到該4係沿該螺旋路徑76設置。

圖8顯示依據本發明之一第四實施例中與該基體 組裝之一裝置。在這例中，該基體4係環繞該沉積頭6之輸出面26沿一螺旋路徑76(例如圖7)至少一次，即在兩次與三次之間。或者，換言之，該基體環繞該沉積頭6沿該輸出面26至少一圈，即在兩次與三次之間。因此，此時，欲移動環繞該旋轉沉積頭至少一次之該基體4之一第一部份80A係位在該已移動環繞該旋轉基體比該基體4之第一部份80A多一次的該基體4之一第二部份80B旁邊。在此，該用語‘旁邊’可解釋為該基體之第一部份80A及第二部份80B沿相同假想線82延伸，且該假想線82沿該基體4之第一部份80A及第二部份80B延伸且與該基體4之移動方向60橫交。一蓋(未圖示)可為一螺旋地形成之屏蔽結構，且該屏蔽結構依循該基體之螺旋路徑形式且覆蓋形成在該基體之互相相對側間之狹縫或間隙84。該屏蔽結構可形成為一可清除襯墊結構或一犧牲結構。此外，可在該屏蔽結構中提供抽吸以移除逸出之加工氣體。

在第四實施例中，該裝置2具有一漏氣洩流部， 用以洩流已透過該間隙84在分別形成互相相對側80A與80B之該基體4之該第一部份80A與該第二部份80B之間洩漏的該前驅氣體。

在圖8中，多數位置88係沿該等前驅氣體供應器8可定位之該輸出面26之圓周標示。在這例中，該沉積頭6 具有四前驅氣體供應器8。當在這例中該基體8面向全部前驅氣體供應器8時，在這例中看不到該等前驅氣體供應器8。因此，更一般而言，可沿該輸出面之圓周定位至少一前驅氣體供應器。

由圖8可知，該基體4之一寬度W₁可比該沉積頭6 之一寬度W₂實質小，例如小至少兩倍。但是，該基體4之寬度W₁可大致等於該沉積頭6之寬度W₂。這可在圖7與9中看到。在另一例中，該基體4之寬度W₁可比該沉積頭6之寬度W₂實質大，例如大至少兩倍。實務上，所有這些替代例可形成用於沉積一或一以上原子層之有價值選項。

在第一、第二、第三、第四或另一實施例中之裝 置2，或這些實施例中之一實施例之變化例，可依據本發明之一方法使用。

依據本發明之在基體上沉積原子層之一方法之 一第一實施例(第一方法)包含由該沉積頭6之前驅氣體供應器8向該基體4供應一前驅氣體之步驟。該第一方法更包含藉由旋轉該沉積頭6沿該基體移動該前驅氣體供應器8。 該第一方法可包含在向該基體4供應該前驅氣體後及/或同時沿該前驅氣體供應器8移動該基體4。

在該第一方法中，該前驅氣體供應器之位移速 度比該基體之一位移速度大及/或方向相反。該前驅氣體供應器之位移速度之絕對值可比該基體之位移速度大例如至少5倍、至少10倍、至少20倍、至少50倍、至少100倍、至少500倍、至少1,000倍、至少5,000倍、及/或至少10,000倍。 更一般而言，可了解是如果該前驅氣體供應器之位移速度係比該基體之位移速度大至少N倍，則可沉積包含N-1原子層之一積層之層。

該第一方法更包含藉由該蓋16界限該前驅氣 體。此外，該蓋16可在該基體未面向該沉積頭之位置面向該沉積頭之輸出面26。

在依據本發明之第一方法或在另一方面中，可維 持在該基體與該旋轉沉積頭間之分開距離D(圖2A)。依此方式可防止在該基體4與該旋轉沉積頭間之機械接觸。該分開距離D可環繞該沉積頭之圓周之至少一部份，且最好全部實質為一定。該分開距離D可以多種方式得到。

依據本發明之一方法之一第二實施例(第二方 法)可包含附接該基體至該載體50上。該第二方法可包含沿該前驅氣體供應器8移動該載體50(圖3A/3B)。依此方式該基體可保持與該沉積頭6之輸出面26分開一距離。該第二方法可包含環繞該引導件15沿該引導件15之運送面56移動該載體。該運送面56可與該輸出面26一致且面向該輸出面26，使得該分開距離D可在該輸出面26之至少一部份上保持一定。

依據本發明之一方法之一第三實施例(第三方 法)可包含在該沉積頭與該基體之間供應一承載氣體用以形成分開該基體與該沉積頭之該氣體軸承層69。依此方式該基體可保持與該沉積頭6之輸出面26分開一距離。該第三方法可包含由該沉積頭6之承載氣體供應器70向該基體 4供應該承載氣體用以提供該氣體軸承層。

該第三方法可更包含藉由該等承載氣體供應器 70供應該前驅氣體至界定在該沉積頭6中且使用時面向該基體4之該孔穴74中。該第三方法可包含藉由該沉積頭6之該等多數承載氣體洩流部72由該孔穴74洩流該前驅氣體。依此方式，可除了透過該前驅物洩流部以外，實質地防止該前驅氣體由該孔穴逸出，即該前驅氣體流出該孔穴。在該第三方法中，該承載氣體宜藉由該等承載氣體供應器70與該孔穴分開一距離地提供。此外，該等承載氣體供應器70可沿該輸出面26與該等孔穴74分開。

依據本發明之一方法之一第依據本發明之一方 法之一第三實施例(第三方法)可包含四實施例(第四方法)可包含沿該螺旋路徑76環繞該沉積頭6移動該基體。圖9示意地顯示該基體4之移動方向60及該沉積頭6之移動方向62。顯示沿該基體4該等前驅氣體供應器8之一中心8'之多數軌道90.i(i=...,n-1,n,n+1,...)。一較大附標i表示較晚時間發生之沿該軌道之移動。可預期軌道90.i在該基體4上形成實質直線。可了解的是相鄰軌道，例如軌道90.n及軌道90.n+1可對應於相鄰前驅氣體供應器8。

圖9更顯示沿該等前驅氣體供應器8之一縱向89 之該等前驅氣體供應器之一長度L。在這例中該縱向89係對齊該沉積頭之轉軸91，但是這不是必要的。例如，該縱向89亦可與至少一絞盤14之長向軸87對齊。

至少一絞盤14之長向軸87及該縱向89可與該基 體之移動方向60橫交，例如垂直。在至少一絞盤14之長向軸87與該沉積頭6之轉軸91之間可界定一傾斜角α。

在相鄰前驅氣體供應器8之前驅氣體供應器8之 間可界定一間距S。在一實施例中，該等前驅氣體供應器8之長度L及該基體與該等前驅氣體供應器之位移速度可選擇成藉由相鄰軌道90i沉積之原子層互相重疊或抵靠。依此方式，可實質地防止在這些原子層間之一間隙。

一反應氣體供應器42可具有與該前驅氣體供應 器8類似之形狀。該反應氣體供應器42之一位置可相對該前驅氣體供應器8沿該轉軸91偏移超過一距離R。可了解的是該距離R可修改使得該反應氣體供應器42之中心42'在與該反應氣體供應器42相鄰之一前驅氣體供應器8後沿該基體依循一類似軌道90i。相鄰前驅氣體供應器可獲得一類似偏移使得一積層可由相鄰前驅氣體供應器沉積。圖9顯示，由於螺旋配置，可為以一原子層覆蓋該基體提供多種可能性。特別地，可沉積由於它們的(邊緣)幾何形狀而區別它們本身之多種原子層積層幾何形狀。特別地，該基體靠近該基體之一邊緣的一覆蓋可與使用習知方法得到之一覆蓋不同。

因此，可了解的是一前驅氣體供應器或一前驅 氣體供應器之陣列可沿一螺旋路徑延伸在該輸出面上方。圖9A顯示依據本發明之一裝置之一沉積頭6的一實施例，其中一前驅氣體供應器沿一螺旋路徑76A延伸。圖9A亦顯示該轉軸91。圖9B顯示如圖9A所示之一橫截面A-A' 之一部份。一前驅氣體洩流部36或一前驅氣體洩流部之陣列可沿該螺旋路徑76A，例如平行於該前驅氣體供應器8或該前驅氣體供應器之陣列延伸。該前驅氣體供應器及/或該前驅氣體洩流部可成形為一長形(一前驅氣體供應器之陣列可被視為一成形為長形之前驅氣體供應器)。該長形之一縱向可沿該螺旋路徑76A延伸在該輸出面上方，且在這例中環繞該轉軸超過一次以上。因此，該前驅氣體供應器可成形為相對於該沉積頭之一軸向傾斜之長形。因此，更一般而言，一前驅氣體供應器或一前驅氣體供應器之陣列，及一前驅氣體洩流部或一前驅氣體洩流部之陣列可沿一螺旋路徑延伸。該沉積頭可具有一螺旋孔穴74'。該螺旋孔穴74'可，在使用時，面向該基體。該前驅氣體供應器8或該前驅氣體供應器之陣列可較佳地定位在該螺旋孔穴74'中用以向該基體供應該前驅氣體至該螺旋孔穴74'中。該前驅氣體洩流部36或該前驅氣體洩流部36之陣列可較佳地定位在該螺旋孔穴74'中用以由該孔穴74'洩流該前驅氣體。

在一實施例中，可省略藉由該前驅氣體洩流部 36洩流該前驅氣體。在該螺旋孔穴74'中沿該螺旋路徑76A可缺少或可不使用該前驅氣體洩流部36。省略透過該洩流部36洩流該前驅氣體可藉由沿該螺旋路徑76A延伸之前驅氣體供應器達成。透過該螺旋路徑洩流該前驅氣體可由於該沉積頭6之旋轉產生。這可由在該螺旋孔穴74'中沿該螺旋路徑76A之該前驅氣體供應器之配置產生。在該螺旋孔 穴74'之一端74"，可提供用以收集洩流前驅氣體之設備。

在該第四方法之一變化例中可包含，當沿該前 驅氣體供應器8移動該基體4時，移動該基體4環繞該沉積頭6至少一次。因此，此時，欲移動環繞該旋轉沉積頭至少一次之該基體之第一部份80A係位在已移動環繞該旋轉基體比該基體之第一部份80A多一次之該基體4之第二部份80B旁邊，使得該基體之第一與第二部份沿相同線延伸，且該相同線係沿該基體之第一與第二部份延伸且與該基體之一移動方向橫交。該第四方法可更包含洩流已透過在該基體4之第一部份80A與第二部份80B間之間隙84洩漏之該前驅氣體。

該等第一、第二、第三及第四方法可沉積一原子 層之連續積層，即可防止在兩側向相鄰原子層之邊緣間之一接縫的一原子層之積層。但是，當實施例依據本發明之一方法時，不一定要達成該原子層之連續積層。例如，依據本發明之一方法之一第五實施例(第五方法)可包含在該基體上沉積一原子層之積層92，且包含產生在該前驅氣體供應器與該基體間之相對往復運動，且該往復運動包含在兩後續折返位置折返或逆轉在該前驅氣體供應器與該基體間之一移動方向。圖10顯示該第五方法。

圖10顯示該積層92且顯示後續折返位置 94.i(i=...,n-1,n,n+1,...)。在此一較大附標i對應於一較晚時間。在圖10中，該等層係顯示為與該基體4分開一距離以便顯示它們沉積之時間(以時間軸96表示)。但是，事實上， 在該基體4上可存在各種層92(如由箭號97表示)，因此將得到具有一實質固定層厚度98之一積層。

在該第五方法中，例如，在沉積時該沉積頭6可 往復地旋轉。或者，該基體4亦可往復地，即以相反方向60、40移動。依此方式，該第五方法可包含在該前驅氣體供應器8與該基體4間且產生相對往復運動。該往復運動可包含在兩後續折返位置折返在該前驅氣體供應器與該基體間之一移動方向。該等兩折返位置94.n-1及94.n可被視為後續折返位置，且該等兩折返位置94.n及94.n+1亦同。

一原子層92A可沉積在該等折返位置94.n-1及 94.n之間。這原子層92A可相對一先前沉積原子層92B偏移。這表示沉積在該等折返位置94.n-1及94.n之該原子層92A之一邊緣100A係相對於該先前沉積原子層92B之一邊緣100B側向地，即以該基體4延伸之一方向位移。

由於該偏移，沉積在該等折返位置間之該原子 層92A之邊緣100A係在與沉積在該等折返位置間之該原子層98A之一主要部份102A不同之一位置。

但是，雖然偏移，但是沉積在該等後續折返位置94.n-1及94.n間之該原子層之邊緣100A可與沉積在該等後續折返位置94.n及94.n+1間之一原子層之一邊緣相鄰。這些層之主要部份係類似地定位成與該基體分開。

亦可藉由直線地移動該沉積頭6實施該第五方法，而非旋轉該沉積頭6。

由以上及由圖1-11B可知，更一般而言，依據本 發明之一方法宜包含沿一可旋轉圓筒，特別是一旋轉圓筒之一，最好至少部份圓形之圓周移動該基體。依據本發明之一裝置宜配置成用以沿一可旋轉圓筒之一，最好至少部份圓形之圓周移動該基體。

在一般可應用但任選之一實施例中，對該輸出 面及/或該圓筒之至少一部份而言或對該輸出面及該圓筒之全部而言，該輸出面及/或該圓筒可具有一實質圓柱形、圓錐形或截頭錐形或可實質地成形為一圓柱體、圓錐體或截頭錐體之至少一部份。

本發明人了解本發明可，例如，使用在製造包 裝之領域中。一包裝可為，例如食物用包裝，特別是飲料用包裝。或者，一包裝可為一顯示器，特別是一有機發光二極體顯示器之一包裝。依據本發明之一方法可選擇地包含在一包裝片上沉積一原子層，最好是一原子層之積層。 依據本發明之一裝置可選擇地配置成用以在一包裝片上沉積一原子層，最好是一原子層之積層。因此，該包裝片可為一包裝之一部份或可配置成用以形成一包裝。藉由原子層，用於氣體(例如氧或水蒸氣)及/或流體之一障壁可形成在該包裝上。包含多數原子層之一障壁可提供一相當可靠之密封。通過包含多數原子層之一障壁之洩漏會比較低。

由以上及由圖1-11B可知，更一般而言，該沉積 頭及該圓筒之一轉軸可沿，或可相對於該輸出面及/或欲沉積該原子層之一基體表面之一平面傾斜地延伸。

由以上及由圖1-11B亦可知該前驅氣體供應器 可沿一彎曲輸出面，以沿或相對於該沉積頭之轉軸傾斜之一方向延伸。這可使一原子層均勻地沉積在該基體上。

由以上及由圖1-11B更可知依據本發明之一裝 置可包含，及/或依據本發明之一方法可使用以下者實施：一輸出面，係沿及/或在該圓筒之一，至少部份圓形之圓周上方延伸；一前驅氣體供應器，係定位在該圓筒之一，至少部份圓形之圓周上；一輸出面，係至少部份、實質圓形地環繞該沉積頭之該轉軸及/或該圓筒之一轉軸；一安裝件，用以可旋轉地安裝包含該沉積頭之一圓筒；一沉積頭，係一可旋轉圓筒之一部份；一前驅氣體供應器，係延伸在一彎曲輸出面上方；及/或一沉積頭，具有沿或相對於該基體傾斜地延伸之一軸向及/或轉軸，其中在該基體與該轉軸間之一傾斜角宜小於30度。另外地或替代地，依據本發明之一方法可包含提供安裝在一軸上之該沉積頭及/或該圓筒，及通過該軸向該前驅氣體供應器提供至少該前驅氣體。

因此，本發明提供在基體上沉積原子層之一方 法，該方法包含由被一沉積頭包含之一前驅氣體供應器向該基體供應一前驅氣體；使該前驅氣體靠近，例如在該基體上反應以形成一原子層，且更包含藉由旋轉該沉積頭沿該基體移動該前驅氣體供應器同時供應該前驅氣體，其中沿該前驅氣體供應器移動該基體包含沿一螺旋路徑環繞該沉積頭移動該基體。本發明更提供在基體上沉積原子層 之一裝置，該裝置包含具有用以向該基體供應一前驅氣體之一前驅氣體供應器的一沉積頭，該裝置更包含用以可旋轉地安裝該沉積頭且包含一驅動器之一安裝件，該驅動器係配置成用以旋轉該沉積頭以便沿該基體移動該前驅氣體供應器；該沉積頭係構造成用以使該供應之前驅氣體靠近，例如在該基體上反應以形成一原子層，該裝置更包含一引導件，該引導件具有相對於該沉積頭之一轉軸傾斜之一長向軸；以便沿一螺旋路徑環繞該沉積頭引導該基體。

本發明不限於在此所述之任一實施例且，在所屬技術領域中具有通常知識者之範圍內，可有可被視為在附加申請專利範圍之範疇內之多數修改例。例如，在此使用之用語‘基體’可表示在實務上有時亦以該用語‘基體’表示之一板或卷之一部份；例如在此使用之該用語‘沿該前驅氣體供應器移動該基體’不需要沿該前驅氣體供應器移動全部板或卷；例如該用語‘提供該基體環繞該沉積頭至少一次’不需要全部板或卷移動環繞該沉積頭。

作為又一例，當該前驅氣體供應器設置成與該基體相鄰時，該前驅氣體供應器之位移速度(例如，以圖11A與11B中之箭號62表示)方向可與該基體之位移速度方向(例如以圖11A中之箭號60表示)橫交。因此，該沉積頭之轉軸91可與該基體之移動方向60對齊，如圖11A所示。在該基體之移動方向60與該沉積頭6之轉軸91間之一角度可在由0度至90度之範圍內。

圖11A之例子之一變化例係參照圖11B說明，且 圖11B顯示在沿該沉積頭6之轉軸91之一觀看方向上之該沉積頭。圖11B之變化例與圖11A之例不同處在於該基體4捲繞在該沉積頭6上。

請參閱圖4，應注意的是該箔4只橫越該圓筒5圓周之一部份。在該等滾子間之一未橫越底部中，兩氣體反應物(例如Al-前驅物三甲基鋁及水蒸氣)不再分開且互相暴露，因此形成一氣溶膠(“粉末”)。這粒子形成會不利於產品品質，該程序，及該R2R設備。這在該圓筒上具有一螺旋掃描箔運動之一實施例(圖8)中被部份地克服，但是可改善在該等箔捲出及捲上區域間之該圓筒之‘屏蔽’非100%完全之情形。

用以防止任何粒子(‘灰塵’)形成之蓋16會有限制，因為它在該氣流中形成兩前驅物均可產生Al₂O₃粒子形成之一間斷。此外，這封閉物可部份地作為用於Al₂O₃之ALD及CVD之一基體，這可在該蓋與該圓筒間之一窄間隙。這會干擾該圓筒旋轉及因此該機械操作之控制。

為進一步防止不必要粒子形成，提供一可切換流動中斷閥系統。例如，參照以下圖12至18提供該系統之例。

圖12顯示在一基體4上沉積原子層之一裝置2之示意橫截面圖。該沉積程序包含由被一沉積頭包含之一前驅氣體供應器8向該基體供應一前驅氣體及使該前驅氣體靠近，例如在該基體上反應以形成一原子層。該沉積頭係包含在一可旋轉圓筒5中且該基體4係沿該圓筒5之一，至 少部份圓形之圓周移動。

包含在該圓筒5中之該沉積頭具有一輸出面，該輸出面在沉積該原子層時面向該基體4。該輸出面具有該前驅氣體供應器8且具有界定該基體4之一移動路徑之一實質圓形。詳而言之，該前驅氣體供應器8係在供應該前驅氣體時藉由旋轉包含在該可旋轉圓筒5中之沉積頭沿該基體4移動。因此，當以一方向沿一旋轉軌跡62連續地移動該前驅氣體供應器時，沉積一原子層之積層。

該裝置2在由該前驅氣體供應器8向該基體在該旋轉軌跡之一第一部份T1上供應該前驅氣體與中斷由該前驅氣體供應器8向該基體在該旋轉軌跡之一第二部份T2上供應該前驅氣體之間切換。

應注意的是該基體4未覆蓋該圓筒5之全部表面。在該旋轉軌跡之第一部份T1上方，該基體4可靠近該圓筒5之輸出面以沉積該原子層，而在該旋轉軌跡之第二部份T2上方，該基體由該輸出面移除或遠離。因此該切換可防止該前驅氣體在該旋轉軌跡之第二部份T2上方之洩漏。該洩漏亦會，例如，導致該前驅物在該基體上之指定區域外之不必要反應。

該中斷可藉由重新導引或關閉通過該前驅氣體供應器之一前驅氣流。這可防止該前驅氣體在該旋轉軌跡62之第二部份T2上之一洩漏。該氣體供應器8可例如接受來自一氣體源(在此未圖示)且在供應及中斷該前驅氣體供應器之間切換可藉由當該前驅氣體供應器8由該旋轉軌跡 之第一至第二部份(在T1與T2之間)時，控制配置在該前驅氣體供應器8與該氣體源間之一氣流路徑中之一或一以上閥來提供。

在該所示之實施例中，一氣體切換結構103係藉由可由閥控制裝置(例如一控制器101)開啟及關閉之電化學控制閥形成。該等閥係配置在該等前驅氣體供應器8及該等反應氣體供應器42之氣流路徑中。該閥控制裝置，在此例中為控制器101，係配置成在該旋轉軌跡之第二部份T2時，至少在該基體4未覆蓋該等氣體供應器8及/或42之位置關閉該閥。類似地，當該基體4在該旋轉軌跡62之第一部份T1上再覆蓋該圓筒5之輸出面時，即當可藉由覆蓋該前驅氣體供應器8之該基體防止洩漏時，該控制器101可開啟該等閥。除了阻止氣體噴出之閥以外，亦可使用用以影響該氣流通過該氣流路徑之其他氣體切換結構。例如，亦可藉由開啟與該氣流路徑連接之一排氣通道重新導引該氣流。又，亦可使用用以控制該氣流之其他裝置，例如藉由如將在稍後參照圖15至18說明之作為一閥系統的一溝槽結構。

在圖12之該所示之實施例中，進一步提供一反應氣體供應器42。由該反應氣體供應器42供應之該反應氣體可，例如，與藉由該前驅氣體供應器8沉積在該基體4上之前驅氣體反應以形成一原子層。例如，該前驅氣體可包含三甲基鋁(TMA)，而該反應氣體可包含水蒸氣以在該基體上形成一鋁原子層。類似於該等前驅氣體供應器8，該 等反應氣體供應器42可具有可，例如在該閥控制器之控制下關閉之閥，以防止，例如在該基體4未覆蓋該圓筒5之輸出面之該旋轉軌跡之部份T2，該反應氣體由該裝置2逸出。或者，例如，如果無法防止該反應氣體逸出，例如在水蒸氣之情形中，可只為該前驅氣體設置該等閥。

在圖12之該所示之實施例中，該圓筒5更包含多數沖洗氣體供應器38及分開該等前驅氣體供應器8與該等反應氣體供應器42之沖洗氣體洩流部40a與40b之一配置。該等沖洗氣體洩流部40a與40b亦可用來分別洩流該前驅氣體及該反應氣體至分開通道中。該沖洗氣體可在該前驅氣體與反應氣體之間形成一氣體幕，且該氣體幕防止在該基體4上之指定區域外之兩氣體間之不必要反應。

較佳地，該等閥係設置成緊靠該等前驅氣體供應器之輸出面。依此方式，前驅氣體會殘留之無效空間量是有限的。或者，如果該排氣點，例如，藉由一窄開口，提供對該氣流之足夠阻力，該等閥可放在更上游以釋出一前驅氣體壓力且有效地停止離開該前驅氣體供應器之氣流。替代地或除了關閉一閥以停止供應前驅氣體以外，一排氣閥可開啟以移除在該關閉閥與該前驅氣體供應器之輸出面間之一無效空間中之任何殘留前驅氣體。

應注意的是藉由將該基體以一如圖8所示之螺旋方式捲繞在該圓筒上。較佳地，該等前驅氣體供應器可在一開啟及關閉狀態之間切換使得在該基體離開該圓筒之位置，該等前驅氣體供應器關閉以防止該前驅氣體在這 些位洩漏。

圖13顯示環繞例如一靜態中心軸10之一圓筒5之示意橫截面圖。包含在該圓筒之一輸出面中之多數前驅氣體供應器8透過一氣流路徑155接受前驅氣體，且該氣流路徑155延伸通過在該軸10中之一圓周溝槽57a同時多數氣體入口8i在該旋轉路徑62之第一部份T1中與該溝槽57a相對。在該旋轉路徑62之第二部份T2中，該等氣體入口8i通過一障礙103'，該障礙103'形成該軸10之溝槽中之一端且作為在該軌跡之第二部份T2中阻擋該氣流路徑155之一氣體切換結構。依此方式，防止氣體在該旋轉路徑62之第二部份T2中逸出至少對應於未被該基體4覆蓋之該圓筒5之部份的該等氣體供應器8。

如圖所示，該基體4未覆蓋在該等滾子14a與14b間之該圓筒5底部中之該等排氣點。較佳地，界定T2之該等障礙103'係設置成在該基體4離開該前驅氣體供應器8之對應排氣點之前完全中斷且在該基體再與該排氣點會合後完全折返以防止氣體，例如由該前驅氣體供應器之一無效空間不必要之逸出。另外地或替代地，在該軸10中可設置與一氣體洩流部(未圖示)連接之一第二溝槽57b。依此方式，當該等供應器8沿該旋轉軌跡62之第二部份T2旋轉時可洩流或至少防止留在該等氣體供應器8中之多餘氣體逸出，因此進一步防止前驅氣體之不必要洩漏。

圖14顯示設置另一氣體切換結構103之該裝置2之另一實施例。該氣體切換結構103係由一磁閥101b，該 磁閥101b係配置成在由控制磁鐵101a形成之一閥切換裝置之控制下滑入及滑出一對應開口或閥座101c，且該等控制磁鐵101a係沿與該磁閥101b橫交之一旋轉路徑配置。該氣體切換結構103係配置在該氣流路徑155中用以在由該前驅氣體供應器向該基體供應該前驅氣體在該旋轉軌跡之第一部份T1上與中斷由該前驅氣體供應器供應該前驅氣體在該旋轉軌跡之第二部份T2上之間切換。圖(A)、(B)與(C)分別顯示一磁閥系統之放大圖，一控制磁鐵配置之圖，及磁場線之一產生方向。

因此，在該氣體切換結構103之一實施例中包含閥101b及閥控制裝置101a，其中該等閥101b係配置成用以影響通過該氣流路徑155之氣流；且該閥控制裝置101a係配置成用以控制該等閥101b以中斷至該氣體供應器在該旋轉軌跡62之第二部份T2上之氣流。在該實施例中，該等閥101b包含多數閥磁鐵且該等閥101b係配置成用以依據施加至該等閥磁鐵之一外磁場之一極性，在一開啟與關閉狀態之間切換。該閥控制裝置101a包含多數控制磁鐵，且該等控制磁鐵係沿該旋轉軌跡之一固定路徑以一相反磁極配置在該旋轉軌跡之第一與第二部份之間，如圖(B)所示。

這相反極性產生圖(C)所示之磁場101f，且對該旋轉軌跡62之第一與第二部份而言，該等磁場101f指向相反方向。例如，在該第一部份T1中，沿該旋轉軌跡之該等控制磁鐵係以一極性指向該等磁閥用以吸引以一極性面 向該等控制磁鐵之磁鐵。藉由這吸引力，在這情形下該閥開啟且該氣流路徑開放。類似地，當在該旋轉軌跡之第二部份T2中之控制磁鐵以一相反極性面向該等閥磁鐵時，該磁排斥力可關閉該閥。依此方式，當該前驅氣體供應器(在此未圖示)通過在該旋轉軌跡62之第一與第二部份間之一過渡部時，該等閥可在該開啟與關閉狀態之間切換。應注意的是雖然在此顯示一徑向磁場，替代地，該磁場亦可為，例如，在極性間之一正切方向或任一其他方向切換。

相對於所示實施例另外地或替代地，該等氣體切換結構103亦可在重力之影響下開啟或關閉。例如，當該閥在該圓筒之底部時，該閥可落下且關閉該氣流路徑且當該圓筒向上旋轉該閥時再開啟。這重力閥亦可使用例如多數彈簧及砝碼之一系統，該等彈簧及砝碼可調整以便在該旋轉軌跡之所欲部份開啟及關閉該等閥。

在一組合磁性/重力致動閥之一實施例中，一永久磁鐵可在一水平位置開啟該閥(在該軌跡之第一部份T1中)而在該臨界部份(該軌跡之第二部份T2)中，重力可接手且關閉該閥。在這實施例中，例如，只在該軌跡之第一部份T1上設置多數磁鐵。應注意的是通常該關閉閥位置宜靠近反應室，以減少具有前驅氣體之無效體積。請注意這無效體積亦可藉由另一可切換排氣線排空。

在一實施例中，一球形或其他形狀之金屬封閉元件，最好是一永久磁性材料等，可插入獨立徑向供應線，這可在該氣流靠近該臨界捲出區域(T2)時中斷該氣 流。在一簡單形式中，該開-關“致動”可藉由使用地球重力達成：當在該旋轉圓筒中之一徑向氣體供應線旋轉進入該臨界捲出區域T2時，該重力將超過某一極限值而將該球拉入該關閉位置，直到它離開該臨界區域為止。

另一實施例可為藉由一電感線圈致動之具有局部外磁力之一封閉元件，以在沿該箔之軌跡中保持該供應線在其“開啟”位置中，且藉由反轉通過該線圈之電流切換至其“關閉”位置。

在此之另一選項係插入可在該“箔捲出”段中開啟之一另外排氣管(“分路或旁路”)。這情形具有一連續前驅氣體流(無壓力降)之優點。

圖15顯示一裝置2之分解圖，其中該等氣體供應器8、38與42係包含在一圓筒5中，且該圓筒5由一氣體源(在此未圖示)透過一密封該圓筒之表面之至少一部份之一密封件55接受氣體。在該圖中只顯示一密封件55以顯示在該前側之該內圓筒51中之氣體入口58a。

使用時，該密封件55將保持密封地壓抵該圓筒5以密封在該密封件與該等圓筒面間之溝槽57，因此形成多數氣流通道。該密封件55及該圓筒5因此形成一包含該等氣流通道之密封結構。該圓筒5可相對於該密封件55旋轉且包含一或一以上氣體入口58。該等密封溝槽57係配置成使得它們在該旋轉軌跡之第一部份上與該等氣體入口58相對，因此形成該氣流路徑之一部份。詳而言之，該等溝槽係與一氣體出口(未圖示)連接，且該氣體出口提供由該 氣體源通過由該等密封溝槽形成之一通道之氣流。在該等溝槽57與該等氣體入口58相對之位置上，該氣體可由該密封件之該等氣體出口透過該等密封溝槽進入該圓筒之該等氣體入口。

該圖15所示之另一特性係在該圓筒5中之該等氣體供應器8、38與42之一較佳布置。詳而言之，多數前驅氣體供應器8宜與藉由多數沖洗氣體供應器38分開之多數反應氣體供應器42交錯。氣體供應器8、38與42之沉積頭分別呈，例如具有一0.1mm之寬度之狹縫狀。通過該等氣體供應器8、38與42之狹縫狀氣體供應器8、38與42，氣體可以一受控制方式流至可覆蓋該圓筒之表面(例如，請參閱圖13)之一基體(未圖示)。該窄狹縫可形成在可交換插入物半部61之間，且該等插入物半部61係與具有凹連接件63之該圓筒連接。該等插入物半部61形成該圓筒之一外部53，且該外部53包含該等氣體供應器之沉積頭。

藉由該等插入物半部61所形成之一典型出口間隙寬度係0.1mm。一典型插入物長度對該等前驅物出口而言係250mm，且對該等N₂插入物而言係280mm。該等插入條之外表面宜為平滑以確保在該插入物長度上之一相同氣體分布。該出口間隙之氣動限制比該分隔室之阻力高很多以得到向相關反應物/承載區域之一均勻流量。一均勻流量對於得到該帶之一均勻承載/前驅氣體之均勻沉積是較佳的。

各氣體供應器係藉由兩插入物半部61形成，且 該等插入物半部61係例如利用定位銷互相定位在一起且藉由M3六角螺絲連接。藉由在各插入物半部中提供一U形或凹輪廓，在該氣體出口下方產生一分隔室61a。需要在全部箔尺寸上之一連續出口寬度來得到均一濃度及準確氣體分離。又，需要平滑外表面在寬度上得到相同分布。

該等連接件63本身係透過螺孔63a以螺絲或螺栓連接在該內圓筒51上。該等連接件63可因此在該圓筒中形成凹槽且包含多數氣體洩流通道67，且通過該等氣體洩流通道67，可透過形成在該基體與圓筒間之該等槽移除多餘沖洗氣體及前驅物或反應氣體。

在藉由該等連接件63形成之該等凹通道中之該等洩流部67之一吸力與藉由該沖洗及其他氣體供應器所提供之一壓力的組合可平衡以便在一基體上沉積該等原子層時保持該基體(未圖示)與該圓筒分開一所需距離。該等沖洗氣體供應器可因此作為在該等前驅與反應氣體間之一氣體幕及用於該基體之一氣體軸承。該前驅及/或反應氣體亦可具有一承載功能。又，較佳地，一圓周沖洗氣體供應器38'具有沖洗氣體以防止前驅及/或反應氣體之一不必要洩漏。此外，如圖16更詳細地所示，該等溝槽57可配置成當該氣體供應器橫交該圓筒表面未被該基體覆蓋之該旋轉軌跡之一部份時，中斷或重新導引供應至該圓筒之一氣體。

圖16顯示由一固定密封件55形成之一密封結構95之分解圖，且該密封件55可與一圓筒55之一可旋轉饋通 板59連接。應注意的是該密封結構可作為用以由固定氣體源108'、138'、142'提供氣體至該旋轉圓筒5之一氣體轉移結構及用以中斷及恢復該氣流之一氣體切換結構。該密封件55包含與在該饋通板59中之應氣體入口/出口相對之圓周溝槽57。與該等氣體出口/入口58組合之該等溝槽57可形成一閥103，且該閥隨該圓筒5相對於該密封件55之一相對旋轉開啟。該圓筒可環繞可放置在一承載結構上之一軸10旋轉，且該承載結構可，例如，藉由該密封件55之一內孔穴或在外部地形成。該軸10可，例如，藉由一馬達(未圖示)，最好是一耐熱馬達(例如無刷DC馬達)驅動。該馬達可與該軸10直接或例如透過一齒輪箱連接以增加該馬達之轉矩。

使用時，該等溝槽57延伸在該密封件55之表面與包含在該圓筒5之旋轉饋通板59之間。對應於該圓筒之旋轉軌跡之第一部份T1之該等溝槽57可具有分別來自該等氣體源108'、138'、142'之前驅氣體108、沖洗氣體138及反應氣體142。此外，對應於該圓筒之旋轉軌跡之第二部份T2之該等溝槽可與氣體洩流部(未圖示)連接。在該配置中，當該等氣體出口/入口58係與該等氣體源108'、138'、142'相對時，在該旋轉軌跡之第一部份T1期間，當該圓筒之輸出面靠近該基體時，該等圓筒之氣體供應器可分別供應氣體至該基體(未圖示)之一表面。此外，當該基體遠離該圓筒之表面時，該圓筒5之表面之該部份之該等氣體供應可中斷及/或該等氣體可洩流以防止該等前驅及/或反應 氣體不必要地洩漏至一外部環境。

因此，在所示實施例中，該等圓周密封溝槽57沿該旋轉軌跡62之第一部份T1延伸，在該等旋轉軌跡之第一與第二部份T1與T2之間終止，使得在中斷由該前驅氣體供應器供應該前驅氣體在該旋轉軌跡之第二部份T2上時，透過該等溝槽57延伸之氣流路徑被該圓筒之一表面，在這例中特別是該饋通板59，中斷。

替代所示實施例，該等溝槽可設置在該圓筒5中且氣體出口/入口設置在該密封件55中。又，雖然該所示密封件55包含密封該圓筒之一側之一板，但是，替代地，該密封件可密封該圓筒之一圓周，其中該等溝槽係沿該圓筒之表面或該密封件之圓周設置。又，亦可使用這些側密封及圓周密封件之組合。此外，該圓筒5及該密封件55亦可均包含溝槽或一排氣通道及溝槽之組合。又，雖然在該實施例中，該等溝槽係顯示為具有某一深度，但是這深度亦可沿該溝槽長度變化。

雖然在該實施例中只顯示三溝槽，但是這數目可增加或減少以配合該沉積程序之特殊需求。在一有利實施例中，載運前驅氣體之溝槽係被以比該等前驅氣體之壓力高之一壓力載運沖洗氣體之溝槽包圍。依此方式，例如，類似於對於圖1E之同心管所述地，該沖洗氣體可在該前驅氣體與該外部環境之間形成一氣體幕。替代地或另外地，多數溝槽可具有被具有反應氣體142供應管及氣體洩流部分開之交錯前驅氣體108及反應氣體142供應管，且例 如，由中心向外依序為：前驅氣體供應器、氣體洩流部、沖洗氣體供應器、氣體洩流部、反應氣體供應器、氣體洩流部、沖洗氣體供應器。依此方式，該前驅氣體與該沖洗氣體一起在與具有該沖洗氣體之該反應氣體分開之一洩流通道中洩流。

替代地或另外地，前驅氣體可透過一密封件供應在該圓筒一側而反應氣體供應在該圓筒之另一側。一或兩側可具有沖洗氣體幕以防止前驅及/或反應氣體不必要地逸出至一外部環境。該密封件55亦可具有對該(軸向)圓筒側之一氣體軸承。

圖17顯示在一密封件55至一圓筒5間之示意橫截面氣體連接。該圓筒5可被，例如，一馬達M透過在多數軸承12中旋轉之一軸10驅動，相對於該密封件55在一旋轉軌跡62上旋轉。

該圓筒在該圓筒5之一輸出面上包含前驅氣體供應器8(例如TMA)，沖洗氣體供應器38(例如N₂)，反應氣體供應器42(例如水蒸氣)及氣體洩流部40a與40b。該等氣體供應器8、38與42透過密封該圓筒之表面之至少一部份之一密封件55由氣體源108'、138'、142'分別接受氣體108、138、142。此外，該圓筒5包含多數氣體出口/入口58而該密封件55在其表面包含多數溝槽57。換言之，該等溝槽58依循具有對應於該等氣體出口/入口58之半徑之一半徑(至中心之距離)之一正切路徑。在一實施例中，該沖洗氣體線可設計成在軸向上用以承載氣體及分離該等反應氣 體，且在徑向上用以承載該等圓筒末端。

該等溝槽57係被該圓筒5密封且配置成它們在該旋轉軌跡62之至少一部份上與該等氣體出口/入口58相對。使用時，該等密封溝槽57之一部份可形成在該等氣體源108'、138'、142'與該等氣體供應器8、38與42間之一氣流路徑。此外，其他密封溝槽57或密封溝槽57之另一部份可形成在該等氣體洩流部40a、40b與用以分別洩流多餘前驅氣體8及反應氣體42之各個氣槽140a'、140b'間之另一氣流路徑。較佳地，用於前驅氣體108之洩流通道保持分開使得在該前驅氣體與該反應氣體間在非指定區域(即不在該基體上)不發生不必要反應。如上所述，替代所示實施例，該等溝槽57及氣體出口/入口58可在該密封件55與該圓筒5之間互換或以任何組合混合。

在一實施例中，該等圓周密封溝槽沿該旋轉軌跡62之第一部份延伸，且在該等旋轉軌跡62之第一與第二部份之間終止使得在由該前驅氣體供應器8中斷供應該前驅氣體至該旋轉軌跡62之第二部份上時，藉由該圓筒5之一表面中斷該氣流路徑。依此方式，該圓筒相對於該密封件之相對旋轉開啟及關閉在該等氣體源/槽與各個氣體供應器/洩流部間之一氣流路徑，即該組合結構作為一閥系統。該等溝槽可因此作為閥，其中該圓筒之旋轉作為一用以控制該等閥之裝置。

該等氣體饋通板或密封件55可具有數種功能：

-與該氮插入物連接且在圓周方向上產生一氮狹縫。

-作為以習知或空氣軸承承載該圓筒之一軸。

-在該外邊緣提供一較大直徑以配合，例如，具有一220mm之典型直徑之饋通板。

-提供該等孔以進給通過氣體。

-作為用於該圓筒之一軸向(氣體)軸承。

各室/插入物宜與一單一徑向孔連接。該等出口室可各具有兩孔。該等軸向孔可，例如，具有一6mm之典型直徑。該等徑向孔可，例如，在靠近該圓筒之最外側之一距離處以減少該等通道體積及無效空間。

在一實施例中，該圓筒5可藉由多孔質碳之標準空氣軸襯承載，且藉由一扁圓形空氣軸承固定在軸向上。該圓筒可被一耐熱馬達M(例如無刷DC馬達)驅動，且該耐熱馬達M與該圓筒軸10直接連接且一齒輪箱在其間以增加該馬達之轉矩。

圖18顯示該裝置2之另一實施例。該裝置2之實施例包含在該圓筒5之各側之兩密封件55a、55b。該圓筒可相對該等密封件55a、55b在一旋轉路徑62上旋轉，例如，環繞在一軸承12中延伸之一軸10旋轉。該第一密封件55a係配置成用以供應前驅氣體108及沖洗氣體138至該圓筒5及由該圓筒洩流多餘沖洗及前驅氣體140b。該第二密封件55b係配置成用以供應反應氣體142至該圓筒5及由該圓筒5洩流多餘反應氣體140b。透過兩分開密封件55a與55b分別供應/及/或洩流該前驅氣體108及該反應氣體142之一優點係將防止該等兩氣體108與142，例如，透過在該 密封件中之洩漏開口互相會合及在該等指定區域外之地方反應。另一優點可為在該圓筒設計中一較小空間要求。

在一實施例中提供具有多數流動中斷器或阻止器之一切換氣體供應線組態，且該等流動中斷器或阻止器完全整合在使用於一卷對卷ALD系統中之一同軸雙圓筒組中，其中中斷係藉由完全整合在一力控制或形狀控制組態中之閥及/或氣體饋通及氣體軸承/分離系統達成。

圖19顯示可安裝在一圓筒上之一沉積頭6。該沉積頭6係以一可旋轉方式安裝以使它可，例如，如箭號129所示地旋轉。一基體4在依循該沉積頭6之圓周之一移動路徑上被引導通過以箭號122表示之一入口點。該基體4在它被引導遠離該沉積頭6之出口點123離開該移動路徑。該引導單元包括靠近該入口點122及出口點123之絞盤14。該等絞盤14增加張力至該基體用以偏壓該基體，且亦向該移動路徑彎曲該基體4靠近該沉積頭6之表面。在基體4與沉積頭6間之一氣體軸承防止在該基體與該沉積頭間之接觸。

該氣體軸承可使用用以提供一前驅氣體、一沖洗氣體或一反應氣體之氣體出口中之任一氣體出口(該出口未顯示在圖19中)提供。可了解的是，使用該絞盤14提供之張力量係有限的以防止該氣體軸承之不適當作用。如果施加至該等絞盤之張力太大，則該基體會在沿該沉積頭圓周之某些點接觸該沉積頭，這是不必要的，因為這會對該基體造成破壞。

該實線4顯示依據本發明之基體之路徑，且使用 一以壓力為基礎之牽引單元(120a、120b)牽引該基體4遠離該頭6靠近該出口及入口點(122、123)。如果在沒有牽引單元120a與120b之情形下只使用該等絞盤14及該氣體軸承以維持該基體4無接觸地移動通過該沉積頭6之圓周，則該基體將依循以圖19中之虛線4'所示之一路徑。可了解的是，因為就該氣體軸承之適當工作而言張力之量是有限的，在沒有進一步引導之情形下該基體4在該入口點122以該移動路徑之方向之彎曲會，例如當該基體材料比較硬時，造成該基體4太靠近該沉積頭6之表面。這同樣會靠近該基體4之出口點123發生。為防止這種情形，該基體亦可替代地藉由使用一更和緩彎曲之絞盤14彎曲；但是這將需要該出口及入口點122與123設置成互相更遠離。因此，該沉積頭之表面將不會如與本發明一樣最佳地使用。

依據本發明，在該等入口及出口點122與123，白努力夾持器120a與120b分別設置成靠近該引導單元14以將該基體表面拉向該等夾持器120a與120b。一白努力夾持器120使用一高速氣流以便在該基體之背側產生一低壓區域，將該基體拉向該白努力夾持器。由於該白努力夾持器使用一平行於該基體表面之高速氣流之事實，故可有效地防止在該基體表面與該白努力夾持器間之接觸。一白努力夾持器之原理係顯示在圖20中。在圖20中，一白努力夾持器120包括一加壓氣體入口124。一出口孔125釋出該加壓氣體126以形成一平行於該基體表面4之高速氣流127a、127b。依據該白努力原理，一高速氣流127a、127b(遠 離該白努力夾持器)，產生在該基體4上施加一拉力128之一低壓區域。

請再參閱圖19，可看見該等白努力夾持器120a與120b由該沉積頭6之表面有效地拉開該基體4。除此以外，分別靠近該入口點122及該出口點123且相對該引導單元14之兩強制氣體供應器121a與121b對該基體表面施加另一力以保持它遠離該沉積頭及使它對齊依循該沉積頭6之圓周之該移動路徑。

圖19與20所示之教示、元件及改良可應用於在圖中揭露之該等卷對卷原子層沉積方法及裝置中之任一方法及裝置。這些教示可特別應用於圖1、1E(A)、4、7、8、11B、12、13與15，但是它們未明白地顯示在這些圖中。如圖19所示，可靠近該等入口及出口孔之一或兩者應用例如該等以壓力為基礎之牽引單元120a與120b(例如，以白努力夾持器之形式)，及/或該等強制氣體供應器121a與121b之改良。此外，依據實施例之精確規格，可沿該移動路徑之其他位置另外地應用該等裝置以避免破壞。

依據本發明之一實施例，本發明之一裝置之另一橫截面係顯示在圖21。圖21顯示用以加熱本發明之卷對卷原子層沉積裝置之一有利加熱系統。在圖21中，帶有該沉積頭6之該圓筒5係由一陽極氧化鋁材料(最好是一乳白陽極氧化鋁)或鋁之一陽極氧化或乳白陽極氧化合金製成，以提供該圓筒一足夠高之紅外線輻射吸收係數，例如，大於0.3，最好是大於0.8。在該圓筒5之中心產生包含 例如一鎢-鹵素燈一紅外線輻射型加熱裝置131或一以碳化矽(SiC)為主之加熱器的一孔洞134又，該氣體限制部16可由一陽極氧化或乳白陽極氧化鋁，或其合金產生。除了該加熱器131以外，在該孔洞134中具有一或一以上熱電偶132以容許在本發明之裝置中之溫度控制。

可應用圖21之加熱系統作為本發明之卷對卷原子層沉積方法及裝置之另一改良。此外，就在該輻射型加熱裝置及該裝置之(乳白)陽極氧化鋁元件之間達成之合併效果而言，該加熱系統可獨立地應用在原子層沉積配置中。因此，該加熱裝置大致有關於在基體上沉積擴散層之一裝置，該裝置包含可旋轉地安裝之圓筒，該圓筒包含具有一輸出面之一沉積頭，該輸出面在使用時至少部份地面向該基體且具有一或一以上氣體供應器，該等一或一以上氣體供應器包括用以向該基體供應一前驅氣體之一前驅氣體供應器，其中該輸出面具有界定該基體之一實質圓形，該裝置更包含用以可旋轉地安裝包含該沉積頭之該圓筒之一安裝件，且包含一驅動器，該驅動器係配置成用以旋轉該圓筒之以相對及沿該基體移動在該沉積頭之輸出面上之該前驅氣體供應器；該沉積頭係構造成用以使該供應之前驅氣體靠近，例如在該基體上反應以形成一原子層；因此該裝置係配置成用以在以一方向連續地移動該前驅氣體供應器時沉積一原子層之積層，其中該裝置係配置成用虫沿該可旋轉圓筒之一、至少部份圓形圓周，其中該圓筒係由包含陽極氧化，最好是乳白陽極氧化鋁之一材料 構成，該裝置更包含一紅外線輻射型加熱系統。

本發明之應用領域不限於ALD，而可延伸至例如用於大面積製造OLED之障壁層、有機光伏打電池、可撓有機電子部件(例如電晶體)、鈍化及緩衝層薄膜太陽能電池、在(食物)包裝中之水分及氧擴散障壁層等之卷對卷沉積設備，且不限於只產生Al₂O₃。亦可預想到其他材料(ZnO等)之沉積。

所有運動學上之倒置同樣地被視為固有地被揭露且在本發明之範圍內。使用如：“較佳地”、“詳而言之”、“特別地”、“典型地”等之用語不是要限制本發明。不定冠詞“一”不排除多數。在不偏離本發明之範圍之情形下，未特定地或明白地揭露或請求之特徵可另外包含在依據本發明之結構中。例如，該沉積頭可具有用以在該基體之一部份上原子層沉積時達成該基體之該部份之一高溫，例如，接近220℃，之一加熱器。該裝置之另一例可在該前驅氣體供應器、該前驅氣體洩流部、該反應氣體供應器、該反應氣體洩流部、該承載氣體供應器及/或該前驅氣體洩流部中具有用以控制在該孔穴中之氣體壓力之一壓力控制器。該壓力控制器可包含該氣體控制器。此外，該裝置可，例如，包含適合用以在該基體上沉積時增加該前驅氣體材料之反應性或用於在該基體上沉積後後沉積處理之一微電漿源或另一能源。可了解的是，外加於或替代該沉積頭之旋轉，使該沉積頭往復運動可提供有價值之沉積選項。

Claims (15)

1. 一種在一基體上實施原子層沉積之方法，該方法包含：使用一沉積頭向該基體供應一前驅氣體，該沉積頭包括一或一以上氣體供應器，且該等一或一以上氣體供應器包括用以供應該前驅氣體之一前驅氣體供應器；使該前驅氣體靠近，例如，在該基體之一表面上反應以形成一原子層，該沉積頭具有在沉積該原子層時至少部份地面向該基體之該表面之一輸出面，該輸出面具有該等一或一以上氣體供應器且具有界定該基體之一移動路徑之一實質圓形狀，其中該方法更包含：在供應該前驅氣體時，藉由旋轉該沉積頭相對且沿該基體移動該前驅氣體供應器；因此在以一方向連續地移動該前驅氣體供應器時沉積一原子層之積層，其中該方法係在藉由使用該等一或一以上氣體供應器提供之一氣體軸承保持該基體之該表面不與該輸出面接觸時實施，且其中該方法包含藉由使用用以彎曲該基體使該基體之該表面在一外彎曲側之一引導單元，引導該基體至該移動路徑或由該移動路徑引導該基體中之至少一者；及在引導時，藉由使用與該引導單元連接且與該輸出面相對之一以壓力為基礎之牽引單元，牽引該基 體遠離該輸出面，使該基體沿著彎曲的輸出面與該移動路徑對齊，用以防止在該基體表面與靠近該引導單元之該輸出面間之接觸。
2. 如請求項1之方法，其中該牽引之步驟係使用用以無接觸地牽引該基體之一白努力夾持器實施。
3. 如請求項1或2之方法，更包含使用一強制流動氣體入口產生靠近該外彎曲側面向該基體之該表面之一氣流，用以強迫該表面遠離該輸出面之一步驟。
4. 如請求項1或2之方法，其中該氣體軸承係使用該前驅氣體供應器提供。
5. 如請求項1或2之方法，其中該等一或一以上氣體供應器更包含一沖洗氣體氣體供應器或反應性氣體供應器中之至少一氣體供應器，該沖洗氣體供應器係用以供應一惰性沖洗氣體且該反應性氣體供應器係用以供應用以與該前驅氣體反應之一反應氣體，其中該氣體軸承係使用該前驅氣體供應器、該沖洗氣體供應器或該反應性氣體供應器中之至少一氣體供應器。
6. 如請求項1或2之方法，包含相對且沿包含該沉積頭之一可旋轉圓筒之一至少部份圓形之圓周移動。
7. 如請求項6之方法，其中該圓筒包含至少一氣流通道，用以連接該等一或一以上氣體供應器與密封該圓筒之表面之至少一部份之一密封件，其中該等一或一以上氣體供應器具有在相對該密封件旋轉該圓筒用以提供移動該前驅物供應器之步驟時透過該密封件通過該至 少一氣流通道之氣體，其中該圓筒或該密封件中之一者包含一或一以上氣體出口/入口且該圓筒或密封件之另一者在它被該圓筒密封之表面中包含一或一以上圓周溝槽，且其中在該圓筒旋轉，用以向該基體供應該氣體時，該等氣體出口/入口與該等密封溝槽相對，其中該氣流路徑之一部份係由該等密封溝槽形成。
8. 如請求項1或2之方法，更包含使用一加熱器預熱該氣體或該基體中之至少一者之步驟，且該加熱器係包括在該沉積頭、該等一或一以上氣體供應器或該引導單元中之至少一者中。
9. 如請求項8之方法，包含相對於且沿著包含該沉積頭之一可旋轉圓筒之一至少部份圓形之圓周移動該基體，其中該加熱之步驟係使用一紅外線輻射型加熱系統實施，且其中該圓筒係由包含陽極氧化，最好是乳白陽極氧化鋁之一材料構成。
10. 一種在一基體上實施原子層沉積之裝置，該裝置包含一沉積頭，該沉積頭包括一或一以上氣體供應器，且該等一或一以上氣體供應器包括用以向該基體供應一前驅氣體之一前驅氣體供應器，其中該等一或一以上氣體供應器係配置在該沉積頭之一輸出面上，且其中該輸出面具有在該輸出面之至少一部份上界定用於該基體之一移動路徑之一實質圓形狀，使得在使用時該供應之前驅氣體靠近，例如在面向該輸出面之該基體 之一表面上反應以便在該基體表面上形成一原子層，該裝置更包含：一安裝件，用以可轉動地安裝該沉積頭；一驅動器，係配置成用以旋轉該沉積頭以便在供應該前驅氣體時相對於且沿著該基體移動該前驅氣體供應器，用以藉此在以一方向連續地移動該前驅氣體供應器時沉積一原子層之積層；及一氣體軸承，係由該等一或一以上氣體供應器提供，用以保持該基體之該表面不與該輸出面接觸，且其中該裝置更包含：一引導單元，用以藉由彎曲該基體使該基體之該表面在一外彎曲側，引導該基體至一移動路徑或由該移動路徑引導該基體中之至少一者；及一以壓力為基礎之牽引單元，係與該引導單元連接且與該輸出面相對，用以在該引導時牽引該基體遠離該輸出面，使該基體沿著彎曲的輸出面與該移動路徑對齊，以防止在該基體表面與靠近該引導單元之該輸出面間之接觸。
11. 如請求項10之裝置，其中該以壓力為基礎之牽引單元包含用以無接觸地牽引該基體之一白努力夾持器。
12. 如請求項10或11之裝置，更包含配置成靠近該外彎曲側面向該基體之該表面之一強制流動氣體入口，用以產生迫使該表面遠離該輸出面之一氣流。
13. 如請求項10或11之裝置，包含一可旋轉圓筒，該可旋轉 圓筒包含該沉積頭，其中為提供氣體至該等氣體供應器，該圓筒包含至少一氣流通道，該至少一氣流通道連接該等一或一以上氣體供應器與密封該圓筒之表面之至少一部份之一密封件，其中該密封件可與至少一氣體源連接，其中該圓筒或密封件中之一者包含一或一以上氣體出口/入口且該圓筒或密封件中之另一者在它被該圓筒密封之表面中包含一或一以上圓周溝槽，且其中該等一或一以上氣體出口/入口及該等一或一以上圓周溝槽係配置成在使用時，當該圓筒旋轉時，該氣體出口/入口係在形成在該氣體源與該等一或一以上氣體供應器之間之一氣流路徑之一部份的該旋轉圓筒之一旋轉部份上與該等密封溝槽相對。
14. 如請求項10或11之裝置，其中一加熱器係包括在該安裝件、該沉積頭、該等一或一以上供應器、該引導單元中之至少一者中，或當依附請求項11時，該圓筒、至少一氣流通道、該等氣體出口/入口中之至少一者、或至少一圓周溝槽中之至少一者中。
15. 如請求項10或11之裝置，其中包含一旋轉圓筒，且該旋轉圓筒包含該沉積頭，其中該圓筒係由包含陽極氧化，最好是乳白陽極氧化鋁之一材料構成，該裝置更包含一紅外線輻射型加熱系統。