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CN103080373B - 用于处理基体的表面的装置和方法 - Google Patents

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CN103080373B CN201180041761.6A CN201180041761A CN103080373B CN 103080373 B CN103080373 B CN 103080373B CN 201180041761 A CN201180041761 A CN 201180041761A CN 103080373 B CN103080373 B CN 103080373B
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Abstract

本发明涉及用于根据原子层沉积方法的原理通过使基体（2）的表面（4）与至少第一起始材料（A）和第二起始材料（B）交替发生表面反应而处理基体（2）的表面（4）的装置和方法。根据本发明，通过相对于基体（2）移动源（6,7,8），将第一起始材料（A）局部地供给至基体（2）的表面（4），并且被第一起始材料（A）处理的基体（2）的表面（4）暴露于源（6,7,8）周围的气氛（1）中的第二起始材料（B）。

Description

用于处理基体的表面的装置和方法
技术领域
本发明涉及通过使基体的表面与起始材料交替发生表面反应而处理基体的表面的装置和方法。具体而言，本发明涉及一种用于处理基体的表面的装置，其用于根据原子层沉积方法的原理通过使基体的表面与至少第一起始材料和第二起始材料交替地发生表面反应而处理基体的表面。具体而言，本发明涉及一种用于处理基体的表面的方法，其用于根据原子层沉积方法的原理通过使基体的表面与至少第一起始材料和第二起始材料交替地发生表面反应而处理基体的表面。
背景技术
原子层沉积(atomiclayerdeposition,ALD)方法基于通过表面控制沉积，其中，起始材料在ALD反应器内被一个接一个地不同时且相互分开的方式引导至基体的表面上。通常，足量的起始材料被传送至基体的表面上，使得能够使用表面的所有可用结合部位。在起始材料的每次脉冲输送之后，通过惰性气体冲洗基体，以移除过量的起始材料蒸汽，从而避免在气相发生沉积。因而，一种起始材料的反应产物的化学吸附单层将保持在表面上。这个层与下一个起始材料反应，从而形成期望材料的局部单层。在完全充分发生反应之后，利用惰性气体冲洗过量的第二起始材料蒸汽，所以沉积基于饱和表面反应，即表面控制沉积。根据已知技术，上述ALD方法将在ALD反应器中进行，其中，待处理的基体定位在ALD反应器中。
根据上述现有技术的布置的一个问题在于，对于ALD反应器而言，无法处理太大而无法安装在ALD反应器中部件。这显著地限制了ALD方法在许多应用中的使用。另一个问题在于，根据已知技术，ALD方法在真空条件下使用。举例而言，当沉积容器的内表面时，容器自身可以形成具有真空的ALD反应器。然而，这些容器的壁厚通常是不足的，并且容器可能无法抵抗必需的真空而产生塌陷。此外，接连地将起始材料供给至大型腔室是相当困难且耗时的，这是因为大型腔室的填充和清空是相当缓慢的。此外，放置在腔室中的基体的所有表面将发生表面反应，由此，在不在基体表面上安装覆盖基体部分表面的遮蔽物的情况下，无法仅使基体的表面的一部分发生表面反应。然而，遮蔽物的放置通常比较慢且较为复杂。
发明内容
因此，本发明的目的在于开发用于解决上述问题的装置和方法。通过一种用于处理基体的表面的装置实现本发明的目的，其特征在于，该装置包括用于将第一起始材料局部供给至基体的表面上的一个或多个源，并且源定位在包括第二起始材料的气氛中。还通过一种用于处理基体的表面的方法实现本发明的目的，其特征在于，该方法包括：通过相对于基体移动源，使用源将第一起始材料局部供给至基体的表面；以及，使经过第一起始材料处理的基体的表面暴露于源周围的气氛中的第二起始材料。
本发明提供一种装置，其包括用于将第一起始材料局部供给至基体的表面的一个或多个源。举例而言，源可以是适于将第一起始材料供给至基体的表面的喷嘴、喷嘴头或类似物。第一起始材料与基体的表面发生反应，从而在基体的表面上形成单层。源设置成相对于基体的表面能够移动，使得利用源，通过使基体的这个表面在扫掠的作用下暴露于第一起始材料，能够扫掠基体的表面或表面的一部分。源和基体的相对运动可以通过单独地移动源或通过单独地移动基体或通过使基体和源两者相对于彼此运动来实现。根据本发明，基体和源定位在包括第二起始材料的气氛中。换言之，本发明的装置包括用于将第二起始材料供给至源周围的气氛中的供给部件。因此，当通过源将基体的表面局部地暴露于第一起始材料时，在被源的扫掠之后，基体的表面将暴露于基体周围的气氛中的第二起始材料。第二起始材料与第一起始材料反应，从而在基体的表面上形成单层。由第二起始材料形成的这个单层又与下次扫掠时从源供给的第一起始材料发生反应。因此，当表面反应单独地在基体的表面上的被源扫掠以便使基体的表面暴露于第一起始材料的部位发生时，通过源能够局部地处理基体的表面。
如上所述，由于每次扫掠会在基体的表面上形成第一起始材料、第二起始材料的一个单层，所以源所执行的扫掠次数可决定期望的沉积层数量，从而决定例如期望的沉积厚度。在本申请中，处理表面通常指沉积表面、合金化表面层和/或用于处理表面或表面层的某些其它的对应程序。在本文中，基体的表面质多孔基体的外表面和内表面，该多孔基体通过多孔结构提供。
本发明的装置和方法的优点在于，本发明的装置和方法允许使用ALD方法处理大型部件的表面，这在之前由于ALD反应器的尺寸限制而无法实现。此外，当不期望或优选地不处理整个表面时，本发明允许局部地处理这种大型部件或表面，这对于现有技术的ALD反应器来说是无法实现的。此外，在根据本发明的方案中，根据不需要使用真空，或仅在喷嘴表面的位置处产生真空，由此薄壁部件不暴露于真空，真空可能会使壁破裂或者使薄壁容器塌陷。此外，本发明允许利用ALD方法快速处理大型部件，并且通过最小化由过量使用产生的浪费量，允许有效地使用起始材料和可能存在的冲洗剂。
附图说明
下面将参照附图结合本发明的优选实施例更详细地描述本发明：
图1示意地示出了根据本发明的装置的实施例；
图2A、2B示意性地示出了根据本发明的装置的另一个实施例；
图3示意性地示出了根据本发明的装置的又一个实施例；
图4示意性地示出了根据本发明的装置的再一个实施例；以及
图5示意性地示出了根据图4的装置的侧视图。
具体实施方式
参照图1，示出了本发明的装置的第一实施例。根据图1，装置包括源6，源6可以定位在待处理的基体2的表面4上。源6包括喷嘴表面，该喷嘴表面放置在待处理的基体2的表面4上或放置在表面4上并与表面4的距离在一定范围内，使得喷嘴表面覆盖基体2的部分表面4。因此，在本说明书中，喷嘴表面指源6的表面，其放置在基体2的表面4上或位于基体2的表面4上。通过源6，第一起始材料A通过喷嘴表面被引导至基体2的表面4的由喷嘴表面覆盖的区域处，使得在由喷嘴表面覆盖的这个区域，基体2的表面4可以暴露于第一起始材料A。第一起始材料A可与气体载体一起供给，气体载体可以是惰性气体，其不参与基体2的表面4上的反应。根据图1，源6包括起始材料空间13，通过与起始材料空间13流动连接的气体供给部件14将第一起始材料A供给至起始材料空间13。气体供给部件14可包括产生第一起始材料A和将第一起始材料A供给至起始材料空间13所需的任何连接件、管道、起始材料插入件(insert)和类似装置和部件。在图1的实施例中，气体输送装置16(例如孔板或类似物)布置在起始材料空间13的上部中，以将来自于气体供给部件14的第一起始材料A均匀输送至起始材料空间13。起始材料空间13包括开口壁或区域，此开口壁或区域通向喷嘴表面，从而形成起始材料区域10，供给至起始材料空间13中的第一起始材料A从该起始材料区域10而实现与基体2的表面4的连接。换言之，根据本发明，第一起始材料A可经由起始材料区域10而排放至基体2的表面4的由喷嘴表面所覆盖并且尤其位于起始材料区域10下方的区域，其中源6放置在基体2的表面4上或位于表面4上方。因此，源6的起始材料空间13与基体2的表面4上的定位有源6的部分形成原子层沉积反应室。因而，在第一起始材料A的作用下，可以在基体2的表面4上的由源6的起始材料区域10覆盖的部分上，根据ALD方法沉积材料。源6的喷嘴表面还可以具有刷毛30，刷毛30围绕起始材料区域10，并且从喷嘴表面向外凸出，使得在喷嘴表面和基体2的表面4间保持有狭缝。狭缝与刷毛30一起允许供给至起始材料空间13的过量起始材料离开起始材料空间13，同时，刷毛30允许在包括小于或低于刷毛30高度的不规则部分的表面上使用源6。不足剂量或类似不足剂量也可供给至起始材料空间13，由此基本上所有供给的第一起始材料A均与基体2的表面4发生反应。当使用不足剂量时，没有额外的第一起始材料A能够流动至起始材料空间13的外侧。
根据本发明，源6制成为可移动的，使得源6可沿着基体2的表面4移动，其中喷嘴表面位于基体2的表面4上，或位于基体2的表面4上方的一定距离内。换言之，源6相对于基体2移动。可替代地，源6可以是静止的，而基体2(如材料幅)相对于源6移动，其中源6设置在表面4上或位于表面4的上方。此外，基体2和源6两者均可移动，以获得相对移动。在又一个实施例中，源6可以位于基体2的表面4上或位于基体2的表面4的上方，被提供离开所述表面4，被传送至下一个位置，并再次定位在基体2的表面4之上或定位在基体2的表面4上方。因而，源6不沿着基体的表面移动，而是被放置在期望的位置处、被移除并被放置到基体2上的下一个位置处。
使用根据图1的源6，通过利用气体供给部件14将第一起始材料A输送到起始材料空间13并通过使基体2的表面4暴露于由第一起始材料B提供的表面反应，能够根据ALD方法处理基体2的表面4。通过以相对于基体2的表面4的容量的不足的剂量供给第一起始材料A以结合起始材料，基本所有供给的第一起始材料A将结合在基体2的表面4上，使得不需要单独地冲洗基体2的表面4。在过量的情况下，过量的第一起始材料A将经由刷毛30或经由喷嘴表面和基体2的表面4之间的狭缝离开喷嘴表面。根据图1，源6定位这样的空间中，该空间的气氛1包括第二起始材料B。举例而言，具有气氛1的这个空间可以是保持含有第二起始材料B的气氛1的单独的室、室内空间或其它的对应空间。当源6在基体2的表面4的上方扫掠过时，源6在基体2的表面4上的相对移动使表面4暴露于第一起始材料A，并且，当源6不再覆盖基体2的表面4的已被源6扫掠过的部位时，表面4在扫掠之后暴露于空间的气氛1中存在的第二起始材料B。因此，源6在基体2的表面4上方单次扫掠可以在表面4上提供第一起始材料A和第二起始材料B的沉积层，以执行完整的ALD循环。通过相对于表面4的容量的不足的剂量将第一起始材料A供给至起始材料空间13中以结合起始材料A，可以不需要冲洗表面4，这是因为经由起始材料区域10进入表面的所有起始材料A均结合表面4。同时，与第一起始材料A一起供给的气体载体通过刷毛从喷嘴表面流走，从而吹走气氛1中存在的第二起始材料B而防止第二起始材料B进入到喷嘴表面下方。源6相对于基体2的移动速率和第一起始材料A到起始材料空间13的供给速率的大小可以设定成能够获得期望的不足剂量状态或其它剂量状态。因此，通过源6在基体2的表面4上的往复相对移动，能够获得期望数量的沉积层，其中源6扫掠一次，获得一个沉积层。在图1中，箭头M示出了喷嘴的往复相对移动。本发明的装置也可以包括两个或更多个源6，这些源6可以例如上下定位，使得基体2可以从这些源6下方经过并暴露于这些源6之间的气氛1中存在的第二起始材料B。
在图2A、2B中示出了源6的薄层结构的喷嘴表面的特定实施例。根据图2A、2B的这个源6的操作原理和用途基本与图1的源6对应，但在根据图2A、2B的源6中，设置有用于供给冲洗剂的薄层结构和用于抽出冲洗剂和起始材料的抽吸装置。在图2A、2B的实施例中，喷嘴表面包括起始材料区域10，第一起始材料A通过该起始材料区域10供给至基体2的表面4。在图2A中，示出了喷嘴表面的平面图，其在中部包括起始材料区域10，第一起始材料A通过气体供给部件14供给至该起始材料区域10。起始材料区域10由抽吸区域24包围，通过流动连接至抽吸空间19的抽吸部件或真空部件27在抽吸区域24处提供抽吸或真空。抽吸区域24又由冲洗剂区域22包围，冲洗剂通过冲洗剂输送部件21供给至该冲洗剂区域22。通过这个方案，可以在由起始材料区域10限定的反应空间的周围获得惰性气体阀区域，这些惰性气体阀区域进一步允许使用过剂量的第一起始材料A。在图2B中，示意性地以侧视图示出了根据图2A的方案。因此，通过气体供给部件14供给至起始材料空间13的第一起始材料A经由起始材料区域10流动到基体2的表面4，其中，供给至起始材料空间13的过量的第一起始材料A和/或气体载体将被从喷嘴表面和基体2的表面4之间的狭缝抽出并送入到抽吸空间19中，由此离开基体2的表面4。同时，通过冲洗剂供给部件21将冲洗剂供给至冲洗剂空间23，该冲洗剂经由冲洗剂区域22流动到基体2的表面4上，并进一步经由抽吸区域24而吸入到抽吸空间19中。通过适当地设定冲洗剂的供给压力、第一起始材料A的供给压力的效率及其流动通道的表面面积的大小，可以获得这样的源6，在该源6的内侧具有良好的真空状态，但同时通过第一起始材料A和冲洗剂的供给速率抵消了真空产生的抽吸力，其中，源6可以在基体2的表面4上容易地移动。而且，在本实施例中，喷嘴表面可以设置有刷毛，刷毛可以布置在区域10、22和24中的任一个的周围，并且在需要时，可以布置在区域10、22和24中的多个或全部的周围。另外，需注意的是，两个或更多个根据图2A、2B的薄层结构可以设置在喷嘴表面上，并且在这些薄层结构之间可以设置有流动连接至气氛1的狭缝或间隙或对应的空间，以将薄层结构之间的基体2的表面4暴露于起始材料B。通过使源6和基体2相对移动，可以以与根据图1的源6相同的方式使用根据图2A、2B的这个源6。
根据本发明，喷嘴表面设置成使得源6包括起始材料空间13，该起始材料空间13流动连接至气体供给部件14，其中，该起始材料空间13包括通向源6的喷嘴表面的区域，该区域形成起始材料区域10，第一材料A经由该起始材料区域10能够流动至基体2的表面4，其中喷嘴表面设置在基体2的表面4上，且以与表面4的相距一定距离的方式位于基体2的表面4上。对应地，冲洗剂空间23流动连接至冲洗剂输送部件21，该冲洗剂空间23包括通向源6的喷嘴表面的区域，该区域形成冲洗剂区域22，冲洗剂可以通过冲洗剂区域22流动到基体2的表面4，其中喷嘴表面设置在基体2的表面4上，或位于基体2的表面4的上方。抽吸空间19流动连接至抽吸部件27，该抽吸空间19包括通向喷嘴表面的区域，该区域形成抽吸区域24，通过该抽吸区域24抽出第一起始材料A和/或冲洗剂，其中喷嘴表面放置在基体2的表面4上，或放置在基体2的表面4的上方；和/或，该抽吸空间19提供源6的喷嘴表面和基体2的表面4之间的真空。
虽然图2A、2B的薄层结构方案示出为嵌套区域，但是，薄层结构方案也可以提供为连续区域。换言之，源6可以在其喷嘴表面上包括用于将冲洗剂引导至基体2的表面4以冲洗基体2的表面4的冲洗剂区域22。冲洗剂区域22还可以相对于源6或基体2的移动方向与起始材料区域10接连设置，和/或冲洗剂区域22可以沿着源6的移动方向设置在起始材料区域10的前侧或后侧。同样地，源6在其喷嘴表面上另外包括至少一个抽吸区域24，用于抽出供给至基体2的表面4上的第一起始材料A和/或冲洗剂，和/或用于在源6的喷嘴表面和基体2的表面4之间提供真空。抽吸区域24可以以与参照冲洗剂区域22描述的方式相同的方式相对于基体2和源6的移动方向与起始材料区域10接连地布置，即，抽吸区域布置在起始材料区域10的前侧或后侧，或者布置在起始材料区域10的前侧和后侧。优选地，抽吸区域24定位在起始材料区域10和冲洗剂区域22之间。
在图3中，示出了本发明的具体实施例，其中，三个相似的源7定位在沿着箭头N的方向移动的基体2(例如材料幅)的上方，使得源7的喷嘴表面设置在基体2的表面4上或以与表面4相距一定距离设置在基体2的表面4的上方。在本实施例中，源7包括具有圆形喷嘴表面的起始材料供给构件3，如箭头P所示的那样，该起始材料供给构件3适于绕着旋转轴线15或中心点转动。喷嘴表面包括起始材料区域11，第一起始材料A可以以与图1的实施例相同的方式经由该起始材料区域11供给至基体2的表面4上。源7同样定位在包含第二起始材料B的气氛1中。源7将第一起始材料A供给至基体的表面4上，并且气氛1具有第二起始材料B，其中，表面4将交替地暴露于第一起始材料A和第二起始材料B。通过喷嘴6的旋转速度和材料幅的移动速率可以控制材料幅2的表面4上的沉积层的数量，并由此控制沉积层的厚度。源7和起始材料供给构件3也可以设置有流动连接至气氛1的狭缝或对应区域(未示出)，使得基体2的表面4可以与气氛1中的第二起始材料B发生表面反应，其中源7绕着第一旋转轴线15转动。举例而言，这些狭缝可以设置在起始材料区域11的间隙中。在本实施例中，第一旋转轴线15基本垂直于基体2的表面4延伸，并且适于经由起始材料区域11基本沿着第一旋转轴线15的方向供给第一起始材料A。
在图3的材料幅2的情况下，当然也可以使用根据图1、2A、2B图的源，其中一个或多个源可放置在材料幅2上方，并且可以从材料幅2的一个边缘延伸到另一个边缘，其中，整个材料幅2将从源6下方通过。根据1、2图的这种源将在材料幅2上方往复移动，由此当材料幅2的表面交替地暴露于经由源6供给的第一起始材料A和气氛1中存在的第二起始材料B时，沉积层的数量能够增加。
在图4中，示出了根据本发明的实施例的源8的示意性侧视图，源8用于将第一起始材料A供给至基体2的表面4。源8同样定位在包括第二起始材料B的气氛1中。源8包括气体供给构件5和第二旋转轴线17，气体供给构件5将第一起始材料A供给至基体2的表面4，气体输送部件5能够围绕第二旋转轴线17转动。气体供给构件5优选地是具有大致圆形横截面的圆柱状部件。可替代地，气体供给构件5也可以具有诸如椭圆形、三角形、正方形或其他多边形形状的其它形状的横截面。气体供给构件5的沿着第二旋转轴线17方向的长度可以根据每种应用而改变，并且适合大致对应于被处理的基体(例如材料幅)的宽度。重要的是，本发明并不局限于任何单一形式的气体供给构件5，气体供给构件5可以采用任何形状。然而，气体供给构件5优选地相对于第二旋转轴线17轴对称。此外，第二旋转轴线17定位成优选地沿着气体供给构件5的中心轴线经过。
气体供给构件5适于大致沿着相对于第二旋转轴线17的横向方向供给第一起始材料A。根据图4，气体供给构件5具有适于供给第一起始材料A的一个或多个起始材料区域12。气体供给构件5也可以包括用于供给冲洗剂的一个或多个冲洗剂区域(未示出)。此外，气体供给构件5也可以包括一个或多个抽吸区域31，这些抽吸区域31用于抽出并排出第一起始材料A或冲洗剂。根据图4，起始材料区域12和抽吸区域31设置成大致沿着气体供给构件5的第二旋转轴线17的方向延伸。换言之，起始材料区域12和抽吸区域31是沿着气体供给构件5的长度延伸的纵向通道。可替代地，起始材料区域12和抽吸区域31也可以较短，并且可以仅延伸气体供给构件5的部分长度，由此，起始材料区域12和抽吸区域31中的两个或更多个也可以沿着第二旋转轴线17的方向上沿着同一线条接连设置。
如上所述，第一起始材料A可以从气体供给构件5经由起始材料区域12相对于第二旋转轴线17大致横向地、垂直地或径向地供给。气体供给构件5也可以包括一个或多个冲洗剂区域(未示出)，用于将冲洗剂供给至基体2的表面4。
抽吸区域31可以以与上述起始材料区域12相同的方式设置在气体供给构件5上。通过抽吸区域31，能够从基体2的表面4或其附近区域去除第一起始材料A或冲洗剂，或去除或第一起始材料A和冲洗剂。抽吸区域31优选地设置成从基体的表面4或其附近区域大致沿着相对于气体供给构件5的第二旋转轴线17的横向方向、垂直方向或径向方向去除起始材料或冲洗剂。通过根据图4的源8，基体2的表面4可以暴露于第一起始材料A，并且同时通过抽吸区域可以从基体2的表面4去除过量的第一起始材料A。所述源8或源8的气体供给构件5也可以沿着水平方向移动，例如在基体2的表面4上方进行往复移动。当第二起始材料B存在于气氛1时，气体供给构件5的围绕第二旋转轴线17的转动允许快速供给第一起始材料A，并且因此与水平移动相结合以快速地对基体2进行沉积。当气体供给构件5定位成与基体2的表面相距一定距离时，第二起始材料B能够在起始材料区域12未准确地朝向基体2的表面4时在气体供给构件5下方流动。通过抽吸区域31，能够更好地吸收气体供给构件5下面的第二起始材料B。继而，即使气体供给构件5没有相对于基体2沿着水平方向移动，基体2的表面4也可以暴露于第一起始材料A和第二起始材料B。
在图5中，示出了图4的源8的示意剖面图，源8包括围绕第二旋转轴线17转动的气体供给构件5。气体供给构件5包括用于供给第一起始材料A的若干个起始材料区域12。如图5的剖面图所示，起始材料区域12和抽吸区域31优选地沿着气体供给构件5的圆周方向交替地定位。可以设置有一个或多个起始材料区域12以及一个或多个抽吸区域31，或者可以不设置任何抽吸区域31。在所有情况下，第一起始材料A可单独，或者第一起始材料A可通过气体载体供给。载体气体可以与第一起始材料A一起供给，使得气体载体将第一起始材料A运送至基体2的表面4，但气体载体本身并不会参与表面反应。气体载体优选为不会与第一起始材料A产生反应的惰性气体，例如氮。
根据图5，气体供给构件5适于根据图5中所示的箭头相对于第二旋转轴线17大致横向地或径向地供给第一起始材料A。优选地，气体供给构件5适于大致沿着垂直于第二旋转轴线17的方向供给第一起始材料A。在本发明的最简单的形式中，气体供给构件5仅包括一个起始材料区域12，第一起始材料A可以经由该起始材料区域12供给。源8或气体供给构件5优选地布置成使得第二旋转轴线17大致沿着基体2的表面4的方向延伸。
在图5的实施例中，源8包括提供抽吸室35的抽吸外壳40，所述抽吸室35具有抽吸孔42。抽吸外壳30还包括大致沿着气体供给构件的第二旋转轴线17的方向延伸的流动孔50，并且第一起始材料A及任何冲洗剂经由该流动孔50供给至基体2的表面4上和从基体2的表面4移除。流动孔50在垂直于第二旋转轴线17的方向上相对于气体供给构件5的直径制成为较窄，使得供给的第一起始材料A或冲洗剂才不会散布至较大的区域。此外，抽吸外壳30具有第一凸缘52和第二凸缘54，其中，第一凸缘52和第二凸缘54根据图5沿着基体2的表面4的方向从流动孔50的边缘延伸远离流动孔50，并且第一凸缘52和第二凸缘54沿着气体供给构件5的第二旋转轴线17的长度延伸。第一凸缘52和第二凸缘54提供扩散阻止件，用于防止气体从供给孔50流动至环境并防止气体从环境流动至流动孔50，但允许基体2的表面4在流动孔50的位置处有效地暴露于第一起始材料A。需注意的是，在某些实施例中，凸缘也可以仅设置在流动孔50的一侧。第一凸缘52和第二凸缘54或它们中的一个也可以由其它类型的扩散阻止件替代。包括抽吸外壳的这种源不允许第一起始材料A进入到具有第二起始材料B的气氛1中，由此可以避免不期望的起始材料反应。这种封闭式的源8优选地相对于基体2在基体2的表面4上方移动，使得基体2的表面4在源8扫掠的过程中暴露于第一起始材料A，并且在源8扫掠之后暴露于气氛中的第二起始材料B。
在上文中，参照图1至5描述了不同的源6、7、8，这些源6、7、8适于将基体2的表面4局部地暴露于第一起始材料A。针对每个源6、7、8描述的源或其气体供给构件3、5相对于基体的移动和在基体上方的放置方式，适用于所有源6、7、8。此外，根据本发明的装置可以包括一个或多个源6、7、8，这些源6、7、8可以定位成使得基体2在源6、7、8之间暴露于气氛1中的第二起始材料。源6、7、8可以定位在具有气氛1的单独的沉积室中(未示出)内，该气氛1具有第二起始材料B。沉积室可以设置成使得基体或多个基体通过沉积室传送，或者可替代地，基体放置在沉积室内并且沉积室在根据批处理的处理时间内关闭。沉积室内可为真空或过压，或是沉积室内可为正常大气压(常温常压(NTP)；1巴，0℃)。可替换地，源6、7、8并不定位在单独的沉积室内，而是直接定位在室内空间、处理空间或与另一个装置或腔室相连，在该另一个装置或腔室中，气氛1包括第二起始材料B。在优选实施例中，装置包括供给部件(未示出)，用于将第二起始材料B供给至源6、7、8周围的气氛1中，例如沉积室、处理空间或其它对应空间。供给部件可以包括：起始材料容器；可能存在的泵；管道，其用于将第二起始材料B输送至源6、7、8周围的气氛1或沉积室；和，供给构件，例如喷嘴或其它对应终端装置，用于将第二起始材料B传送至气氛1或沉积室中。在优选实施例中，用于供给第二起始材料B的供给部件是固定的，并且可以例如设置在沉积室中，使得第二起始材料B可以经由沉积室的壁而供给到沉积室中。换言之，用于供给第二起始材料B的供给部件和源6、7、8相对于彼此是分离的，并且因而第二起始材料B的供给独立于源6、7、8的移动，并且第一起始材料A和第二起始材料B的供给是相互独立的。因此，第一起始材料A适于通过源6、7、8局部地供给到基体的表面上，并且第二起始材料B单独地独立于源6、7、8并且与源6、7、8分开地供给至源6、7、8周围的气氛1中。这意味着根据本发明，第二起始材料不从源6、7、8供给。因此，第二起始材料B不会主动地供给至基体的表面上，第二起始材料B仅被动地定位在或传送到源6、7、8周围的气氛中，由此，当基体的表面在源6、7、8的作用下不暴露于第一起始材料A时，基体的表面连续地暴露于第二起始材料B。
根据本发明的用于根据原子层沉积方法的原理通过使基体2的表面4与第一起始材料A和第二起始材料B交替地发生表面发应来处理基体2的表面4的装置可以包括上述源6、7、8中的一个或多个。源6、7、8适于将第一起始材料A局部地供给至基体2的表面4。源6、7、8还可以定位在具有第二起始材料B的气氛1中。源6、7、8还适于相对于基体2在基体2的表面4上移动，或适于相对于基体2在基体2的表面4附近移动，使得利用源6、7、8，能够扫掠表面4，从而同时使表面4局部地暴露于第一起始材料。在扫掠之后，源6、7、8移动离开表面4的被扫掠过的部分，由此表面4的被扫掠过的部分暴露于气氛1中的第二起始材料B。根据ALD方法的原理，暴露于第一起始材料A和第二起始材料B总是在基体2的表面4产生表面反应。在上述源6、7、8的所有实施例中，源6、7、8适于能够相对于基体(2)在基体2的表面4上或者在表面4附近移动，以执行扫掠。这意味着源6、7、8可以在基体的表面上移动，基体2可以相对于固定的源6、7、8移动，或者源6、7、8和基体2两者均可移动。源6、7、8的移动可以是在平面上进行的传递移动、往复移动或旋转运动或它们的组合。根据本发明的装置可以包括两个或更多个源6、7、8，这些源通过与周围的气氛1流动连通的狭缝或空间彼此分开，以便使基体2的表面4暴露于源之间的第二起始材料B。可替代地，每个源6、7、8可以包括一个或多个起始材料区域10，这些起始材料区域10通过流动连接至气氛1的狭缝或空间彼此分开，以便使基体2的表面4暴露于起始材料区域10之间的第二起始材料B。此外，也可以提供包括两个或更多个起始材料构件3、5的源6、7、8，这些起始材料构件通过通向周围的气氛1的狭缝或空间彼此分开，以便使基体2的表面4暴露于起始材料供给构件3、5之间的第二起始材料B。
作为第一起始材料A和第二起始材料B，可以使用典型用于ALD方法的任何起始材料。举例而言，三甲基铝(trimethylaluminium,TMA)可以用作第一起始材料A，水蒸汽可以用作第二起始材料B。在某些实施例中，第二起始材料B可以是活性的或非活性的，空气或氧。可替代地，第一起始材料A和第二起始材料B可以是等离子体或原子团的(radical)，或者可以布置成提供火花(sparkle)。
本发明还涉及一种方法，该方法根据原子层沉积方法的原理通过使基体2的表面4与至少第一起始材料A和第二起始材料B交替发生表面反应而对基体2的表面4进行处理。该方法包括：通过相对于基体2移动源6、7、8，使用源6、7、8将第一起始材料A局部供给至基体2的表面4；以及，使经过第一起始材料A处理的基体2的表面4暴露于源6、7、8周围的气氛1中的第二起始材料B。换言之，根据本发明，第二起始材料B可以供给至源6、7、8周围的气氛1(例如：沉积室)中，以便将基体的表面暴露于第二起始材料B。第二起始材料B优选地以独立于源6、7、8的方式供给到气氛1中。换言之，第二起始材料B优选地从一个或多个固定的供给点供给至气氛1中。因而，在源6、7、8周围的气氛1中，第二起始材料B的浓度可以保持稳定，而不受源6、7、8的运动的影响。这进一步确保稳定的沉积结果。如上所述，第一起始材料A的供给和第二起始材料B间的供给彼此独立，并且独立于源6、7、8的移动。再者，需注意的是，在每种情况下，供给第二材料B并不是必须的，例如在空气中的湿度足以作为第二起始材料B的情况下。因此，基体的表面可通过源6、7、8而主动地暴露于第一起始材料A，且被动地暴露于气氛1中的第二起始材料B。在所述方法中，按照上文中所述的方式使源6、7、8运动。因此，基体2的表面4交替地暴露于源6、7、8供给的第一起始材料A和气氛1中存在的第二起始材料B。
虽然在上文中描述了根据本发明的若干实施例和特征，所有这些均为在所附实施例中示出，但是明显的是上述所有特征可进行组合，以在各种情况下提供优选实施例。
对于本领域普通技术人员来说，清楚的是，随着技术发展，可以以许多不同的方式实施基本概念。因而，本发明及其实施例并不局限于上文中示出的示例，而是可以在权利要求的框架内变化。

Claims (33)

1.一种根据原子层沉积方法的原理通过使基体(2)的表面(4)与至少第一起始材料(A)和第二起始材料(B)交替发生表面反应来处理所述基体(2)的所述表面(4)的装置，其特征在于，所述装置包括一个或多个源(6,7,8)和供给部件，所述一个或多个源(6,7,8)用于将第一起始材料(A)局部地供给至所述基体(2)的所述表面(4)，所述供给部件用于将第二起始材料(B)供给到所述一个或多个源(6,7,8)周围的气氛(1)，以使得在源(6,7,8)未覆盖所述基体(2)的表面(4)时，所述基体(2)的表面(4)暴露于气氛(1)中存在的第二起始材料(B)中，并且所述一个或多个源(6,7,8)定位在包括所述第二起始材料(B)的气氛(1)中。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述源(6,7,8)包括一个或多个起始材料区域(10,11,12)，所述第一起始材料(A)经由所述起始材料区域局部地供给至所述基体(2)的所述表面(4)。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述源(6,7,8)能够相对于所述基体(2)在所述基体(2)的所述表面(4)上运动或在所述表面附近运动。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述源(7,8)能够相对于所述基体(2)的所述表面(4)转动。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述源(7,8)包括能够旋转的起始材料供给构件(3,5)，所述起始材料供给构件包括用于将所述第一起始材料(A)供给至所述基体(2)的所述表面(4)的一个或多个起始材料区域(11,12)。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述起始材料供给构件(3)能够围绕第一旋转轴线(15)转动，并且能够经由所述起始材料区域(11)沿着所述第一旋转轴线(15)的方向供给所述第一起始材料(A)。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述起始材料供给构件(5)能够围绕第二旋转轴线(17)转动，并且能够经由所述起始材料区域(12)相对于所述第二旋转轴线(17)横向地、径向地或垂直地供给所述第一起始材料(A)。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述基体(2)能够相对于所述源(6,7,8)运动。
9.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述源(6,7,8)或所述起始材料供给构件(3,5)能够以往复运动的方式运动，所述往复运动依照所述基体(2)的所述表面(4)在所述基体(2)的所述表面(4)上或所述表面(4)附近进行。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述源(6,7,8)包括至少一个冲洗剂区域(22)，用于将至少一种冲洗剂引导至所述基体(2)的所述表面(4)，以冲洗所述基体(2)的所述表面(4)。
11.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述源(6,7,8)包括至少一个抽吸区域(24,31)，用于抽出供给至所述基体(2)的所述表面(4)的所述第一起始材料(A)或所述冲洗剂，或用于在所述源(6,7,8)和所述基体(2)的所述表面(4)之间提供真空。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述源(6,7,8)包括两个或更多个起始材料区域(10)，所述起始材料区域通过流动连接至周围的气氛(1)的狭缝或空间彼此分开，用于使所述基体(2)的所述表面(4)在所述起始材料区域(10)之间暴露于所述第二起始材料(B)。
13.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述源(6,8)包括两个或更多个起始材料供给构件(3,5)，所述起始材料供给构件通过通向周围的气氛(1)的狭缝或空间彼此分开，用于使所述基体(2)的所述表面(4)在所述起始材料供给构件(3,5)之间暴露于所述第二起始材料(B)。
14.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括两个或更多个源(6,7,8)，所述源通过通向周围的气氛(1)的狭缝或空间彼此分开，用于使所述基体(2)的所述表面(4)在所述源(6,7,8)之间暴露于所述第二起始材料(B)。
15.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括沉积室，所述源(6,7,8)定位在所述沉积室中，并且所述气氛(1)设置在所述沉积室中。
16.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置适于在正常大气压或真空下运转。
17.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一起始材料(A)或第二起始材料(B)为等离子体或原子团，或者所述第一起始材料(A)或第二起始材料(B)能够提供火花。
18.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二起始材料(B)是活性的或非活性的。
19.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第二起始材料(B)是空气、水蒸汽或氧气。
20.一种根据原子层沉积方法的原理通过使基体(2)的表面(4)与至少第一起始材料(A)和第二起始材料(B)交替发生表面反应而处理所述基体(2)的所述表面(4)的方法，其特征在于，所述方法包括：通过相对于所述基体(2)移动源(6,7,8)，使用所述源(6,7,8)将第一起始材料(A)局部地供给至所述基体(2)的所述表面(4)；以及，使经过所述第一起始材料(A)处理的所述基体(2)的所述表面(4)暴露于所述源(6,7,8)周围的气氛(1)中的第二起始材料(B)。
21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述源(6,7,8)沿着所述基体(2)的所述表面(4)的方向相对于所述基体(2)在所述基体的所述表面上运动或在所述表面附近运动。
22.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述源(6,7,8)以往复运动的方式沿着所述基体(2)的所述表面(4)的方向相对于所述基体(2)在所述基体的所述表面上运动或在所述表面附近运动。
23.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述基体(2)相对于所述源(6,7,8)运动。
24.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述源(7,8)相对于所述基体(2)的所述表面(4)旋转。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述源(7,8)包括能够转动的起始材料供给构件(3,5)，所述起始材料供给构件围绕第一旋转轴线(15)转动，并且所述第一起始材料(A)从所述源(7,8)沿着所述第一旋转轴线(15)的方向供给。
26.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述源(7,8)包括能够转动的起始材料供给构件(3,5)，所述起始材料供给构件围绕第二旋转轴线(17)转动，并且所述第一起始材料(A)从所述源(7,8)相对于所述第二旋转轴线(17)横向地、径向地或垂直地供给。
27.如权利要求20所述的方法，其特征在于，通过所述源(6,7,8)将冲洗剂供给至所述基体(2)的所述表面(4)，以冲洗所述基体的所述表面(4)。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，通过所述源(6,7,8)提供的抽吸从所述基体(2)的所述表面(4)去除所述第一起始材料(A)或冲洗剂，或者通过所述源(6,7,8)的所述抽吸在所述源(6,7,8)和所述基体(2)的所述表面(4)之间提供真空。
29.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述基体(2)的所述表面(4)交替暴露于所述源(6,7,8)供给的所述第一起始材料(A)和所述气氛中的所述第二起始材料(B)。
30.如权利要求20所述的方法，其特征在于，通过将所述源(6,7,8)之间的所述基体(2)的所述表面(4)暴露于所述气氛(1)中的所述第二起始材料(B)，利用两个或更多个源(6,7,8)将所述第一起始材料(A)接连地供给至所述基体(2)的所述表面(4)。
31.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述第一起始材料(A)或第二起始材料(B)是等离子体或原子团，或所述第一起始材料(A)或第二起始材料(B)适用于提供火花。
32.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述第二起始材料(B)是活性的或非活性的。
33.如权利要求20所述的方法，其特征在于，所述第二起始材料(B)是空气、水蒸汽或氧气。
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