原子层沉积装置.pdf

原子层沉积装置的喷头往复移动装置使喷头往复移动，供气控制装置是将通过喷头同时喷射源前体和吹扫用气体的阶段以及同时喷射反应物前体和吹扫用气体的阶段反复实施，进而在基板上交替涂覆第一反应层和第二反应层。喷射的前体和吹扫用气体则通过喷头被喷射即排出。本发明因不同时进行源前体喷射和反应物前体喷射而防止源前体和反应物前体混在一起，且同时进行前体喷射、吹扫用气体喷射和排气而提高产能率，并最大限度减少喷头往复移动距离而适用于大型基板的同时可缩小装备的大小。而且，本发明可只在基板上的特定部位选择性地沉积原子层。

权利要求书1.  一种原子层沉积装置，其特征在于，包括： 具备第一物质喷射口、第二物质喷射口、吹扫用气体喷射口和 排气口且包含在基板上邻接配置的喷射口面的喷头； 能够使基板支架或所述喷头沿第一方向在第一位置与第二位 置之间往复移动的移动装置；以及 能对通过所述第一物质喷射口向所述基板上喷射的第一物质、 通过所述第二物质喷射口向所述基板上喷射的第二物质、通过所述 吹扫用气体喷射口向所述基板上喷射的吹扫用气体、通过所述排气 口向所述基板上提供的排气的供应与阻断实施控制的控制装置； 所述控制装置设置成不能将所述第一物质和所述第二物质向 所述基板上同时供应，但通过所述第一物质喷射口向所述基板上供 应所述第一物质或者通过所述第二物质喷射口向所述基板上供应所 述第二物质的期间能将所述吹扫用气体和所述排气向所述基板上同 时供应。 2.  根据权利要求1所述的原子层沉积装置，其特征在于， 具备在所述喷射口面上沿着所述喷射口面的边缘包围所述喷 射口面地且向所述基板的支架上放置的所述基板的周边喷射所述吹 扫用气体的吹扫用气体喷射口列。 3.  根据权利要求1所述的原子层沉积装置，其特征在于， 具备被沿着所述喷射口面的边缘能包围所述喷射口面且从所 述喷射口面开始凸出的边缘底面。 4.  根据权利要求3所述的原子层沉积装置，其特征在于， 具备被配置在所述边缘底面并能向所述基板支架上放置的所 述基板的周边喷射所述吹扫用气体的吹扫用气体喷射口列。 5.  根据权利要求1所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述基板支架包括置于所述基板上的第一区域和包围所述第 一区域的同时被所述喷头遮住的第二区域； 所述第二区域上具备包围所述第一区域的多个排气口。 6.  根据权利要求1所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述基板支架包括所述基板被放置的第一区域、包围所述第一 区域且被所述喷头遮住的第二区域； 所述第二区域上具备多个吹扫用气体喷射口。 7.  根据权利要求1所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述基板支架包括被所述喷头遮住的第一区域和包围所述第 一区域且被所述喷头遮住的第二区域； 所述第二区域上具备包围所述第一区域的排气口列。 8.  根据权利要求1所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述喷射口面包括沿所述第一方向配置的至少一个喷射单元； 所述至少一个喷射单元向与所述第一方向垂直的方向扩张； 各喷射单元包括第一物质喷射口列、第二物质喷射口列和至少 一个排气口列。 9.  根据权利要求8所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述至少一个喷射单元具备第一吹扫用气体喷射口列。 10.  根据权利要求9所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述第一吹扫用气体喷射口列置于所述第一物质喷射口列与 所述第二物质喷射口列之间。 11.  根据权利要求8所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述至少一个排气口列包括第一排气口列和第二排气口列； 所述第一物质喷射口列置于所述第一排气口列与所述第二排 气口列之间； 所述第二物质喷射口列置于所述第一物质喷射口列与所述第 二排气口列之间。 12.  根据权利要求11所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述第一物质能通过所述第一排气口列排气，所述第二物质能 通过所述第二排气口列排气。 13.  根据权利要求11所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述至少一个喷射单元具备第一吹扫用气体喷射口列。 14.  根据权利要求13所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述第一吹扫用气体喷射口列置于所述第一物质喷射口列与 所述第二物质喷射口列之间。 15.  根据权利要求14所述的原子层沉积装置，其特征在于， 具备置于所述第一物质喷射口列与所述第一吹扫用气体喷射 口列之间的第三排气口列和置于所述第二物质喷射口列与所述第一 吹扫用气体喷射口列之间的第四排气口列。 16.  根据权利要求15所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述第一物质能通过所述第一排气口列和所述第三排气口列 排气，所述第二物质能通过所述第二排气口列和所述第四排气口列 排气。 17.  根据权利要求15所述的原子层沉积装置，其特征在于， 具备置于所述第一排气口列与所述第一物质喷射口列之间的 吹扫用气体喷射口列、置于所述第一物质喷射口列与所述第三排气 口列之间的吹扫用气体喷射口列、置于所述第四排气口列与所述第 二物质喷射口列之间的吹扫用气体喷射口列、置于所述第二物质喷 射口列与所述第二排气口列之间的吹扫用气体喷射口列。 18.  根据权利要求8所述的原子层沉积装置，其特征在于， 还具备置于所述至少一个诸喷射单元之间的吹扫用气体喷射 口列。 19.  根据权利要求1所述的原子层沉积装置，其特征在于， 包括能支承所述喷头的喷头支架，所述移动装置包括在所述喷 头上固定的导向块和在所述喷头支架上固定的轨道，所述导向块在 所述轨道上以能往复移动的方式连结。 20.  根据权利要求1所述的原子层沉积装置，其特征在于， 包括能支承所述喷头地组成的喷头支架，所述移动装置包括在 所述喷头上固定的线性电机的转子和在所述喷头支架上固定的所述 线性电机的定子，且所述转子能相对于所述定子往复移动。 21.  根据权利要求1所述的原子层沉积装置，其特征在于， 包括能支承所述喷头的喷头支架，且具备被安装在所述喷头支 架与所述喷头之间的空间而能向所述喷头和所述基板支架喷射净化 空气或惰性气体的气体喷射口。 22.  根据权利要求1所述的原子层沉积装置，其特征在于， 具备包括能支承喷头的喷头支架，在所述喷头支架上固定有包 括开口部且通过所述开口部向所述喷头和所述基板支架接近而能包 围所述喷头和所述基板支架的第一室。 23.  根据权利要求22所述的原子层沉积装置，其特征在于， 包括所述基板支架周边配置的排气口，且所述第一室的侧壁位 于所述排气口附近。 24.  根据权利要求23所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述室的所述侧壁位于所述排气口内。 25.  根据权利要求22所述的原子层沉积装置，其特征在于， 具备包括所述喷头支架、所述喷头、所述基板支架并且使配置 于所述基板支架周围的所述排气口能与外部分离的第二室。 26.  根据权利要求1所述的原子层沉积装置，其特征在于， 包括第一框架、第二框架、一侧末端被固定在所述第一框架上 而另一侧末端被固定在所述第二框架上的多个轴、在所述多个轴上 能移动地连结且能支承所述喷头的喷头支架，以及使所述喷头支架 能在所述第一框架与所述第二框架之间移动的移动装置。 27.  根据权利要求8所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述至少一个喷射单元沿着所述第一方向按同一间隔(X)配 置，所述喷射单元的所述第一物质喷射口列与所述第二物质喷射口 列相离一定距离(X1)配置。 28.  根据权利要求27所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述至少一个喷射单元包括置于所述喷射口面的第一末端的 第一喷射单元和置于所述第一末端的相反侧末端的第二喷射单元； 所述喷头位于所述第一位置时，置于所述基板支架上的所述基 板的第一末端位于所述第一喷射单元的第二物质喷射口列(80b)和 与所述第一喷射单元相邻配置的第三喷射单元的第一物质喷射口列 (80a)之间， 所述基板的所述第一末端的对面即所述基板的第二末端位于 所述第二喷射单元的第二物质喷射口列(80b)与从所述第二物质喷 射口列(80b)向所述第一方向相离X-X1距离的地点之间； 所述喷头位于所述第二位置时，所述基板的所述第一末端位于 所述第一喷射单元的第一物质喷射口列(80a)和从所述第一物质喷 射口列(80a)向所述第一方向的反向相离X-X1距离的地点之间， 所述基板的所述第二末端位于所述第二喷射单元的第一物质 喷射口列(80a)和与所述第二喷射单元相邻配置的第四喷射单元的 第二物质喷射口列(80b)之间。 29.  根据权利要求28所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述喷头位于所述第一位置时，所述基板的所述第一末端被排 列位于所述第一喷射单元的所述第二物质喷射口列(80b)上， 所述基板的所述第二末端被排列位于从所述第二喷射单元的 所述第二物质喷射口列(80b)向第一方向离X-X1距离的地点； 所述喷头位于所述第二位置时，所述基板的所述第一末端被排 列位于从所述第一喷射单元的第一物质喷射口列(80a)向所述第一 方向的反向离X-X1距离的地点， 所述基板的所述第二末端被排列位于所述第二喷射单元的所 述第一物质喷射口列(80a)。 30.  根据权利要求28所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述第四喷射单元是所述第三喷射单元。 31.  根据权利要求28所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述第三喷射单元是所述第二喷射单元，所述第四喷射单元是 所述第一喷射单元。 32.  根据权利要求27所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述至少一个喷射单元包括置于所述喷射口面的第一末端的 第一喷射单元以及置于所述第一末端的相反侧末端的第二喷射单 元； 所述喷头还具备与所述第二喷射单元相邻配置的第一物质喷 射单元； 所述第一物质喷射单元具备：置于从所述第二喷射单元的第一 物质喷射口列(80a)沿所述第一方向相离一定距离(X)之处的第 一物质喷射口列，以及在所述第一物质喷射口列的前后配置的多个 排气口列。 33.  根据权利要求32所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述喷头位于所述第一位置时，置于所述基板支架上的所述基 板的第一末端位于所述第一喷射单元的第二物质喷射口列(80b)和 与所述第一喷射单元相邻配置的第三喷射单元的第一物质喷射口列 (80a)之间， 所述基板的所述第一末端的对面即所述基板的第二末端位于 所述第一物质喷射单元的所述第一物质喷射口列(80a)和从所述第 一物质喷射单元的所述第一物质喷射口列(80a)沿所述第一方向相 离X1距离的地点之间； 所述喷头置于所述第二位置时，所述基板的所述第一末端位于 所述第一喷射单元的第一物质喷射口列(80a)和从所述第一物质喷 射口列(80a)沿所述第一方向的反向离X-X1距离的地点之间， 所述基板的所述第二末端位于所述第二喷射单元的所述第一 物质喷射口列(80a)和所述第二喷射单元的第二物质喷射口列(80b) 之间。 34.  根据权利要求33所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述喷头置于所述第一位置时，所述基板的第一末端被排列位 于所述第一喷射单元的第二物质喷射口列(80b)， 所述基板的所述第二末端被排列位于从所述第一物质喷射单 元的所述第一物质喷射口列(80a)沿所述第一方向相离X1距离的 地点； 所述喷头置于所述第二位置时，所述基板的所述第一末端被排 列位于从所述第一喷射单元的所述第一物质喷射口列(80a)沿所述 第一方向的反向相离X-X1距离的地点； 所述基板的所述第二末端被排列位于所述第二喷射单元的所 述第二物质喷射口列(80b)。 35.  根据权利要求33所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述第三喷射单元是所述第二喷射单元。 36.  根据权利要求33所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述第三喷射单元是所述第一物质喷射单元，所述第二喷射单 元是所述第一喷射单元。 37.  一种原子层沉积方法，其特征在于，包括以下实施阶段： 将基板放置在基板支架上的阶段； 使包括能喷射第一物质的第一物质喷射口、能喷射第二物质而 与所述第一物质反应形成原子层的第二物质喷射口、能喷射吹扫用 气体的吹扫用气体喷射口以及具备连接于排气的排气口的喷射口面 的喷头在所述基板相邻接地配置的阶段； 将所述基板支架或所述喷头沿第一方向由第一位置移动到第 二位置的第一移动阶段； 在所述第一移动阶段的进行期间，不喷射所述第二物质，但通 过所述第一物质喷射口向所述基板上喷射所述第一物质，同时通过 所述吹扫用气体喷射口向所述基板上喷射所述吹扫用气体，同时通 过所述排气口使所述第一物质和所述吹扫用气体排出的阶段； 使所述基板支架或所述喷头由所述第二位置沿所述第一方向 的反方向向所述第一位置移动的第二移动阶段； 在所述第二移动阶段进行期间，不喷射所述第一物质，但通过 所述第二物质喷射口向所述基板上喷射所述第二物质，同时通过所 述吹扫用气体喷射口向所述基板上喷射所述吹扫用气体，同时通过 所述排气口使所述第二物质和所述吹扫用气体排出的阶段。 38.  根据权利要求37所述的原子层沉积方法，其特征在于， 所述喷射口面包括沿所述第一方向配置的至少一个喷射单元； 所述至少一个喷射单元向与所述第一方向垂直的方向扩张； 各喷射单元包括：能喷射所述第一物质的第一物质喷射口列； 能喷射所述第二物质的第二物质喷射口列；能喷射所述吹扫用气体 的吹扫用气体喷射口列；以及至少一个排气口列。 39.  根据权利要求38所述的原子层沉积方法，其特征在于， 所述第一位置和第二位置之间的间隔与沿着所述第一方向相 邻接配置的所述多个喷射单元的多个第一物质喷射口之间的间隔相 同。 40.  根据权利要求38所述的原子层沉积方法，其特征在于， 所述第一位置和所述第二位置之间的间隔比沿着所述第一方 向相邻接配置的所述多个喷射单元的多个第一物质喷射口之间的间 隔小。 41.  根据权利要求37所述的原子层沉积方法，其特征在于， 在所述第一移动阶段，所述喷头由所述第一位置向第三位置移 动时不喷射所述第一物质和所述第二物质，由所述三位置向所述第 二位置移动时不喷射所述第二物质但喷射所述第一物质。 42.  根据权利要求41所述的原子层沉积方法，其特征在于， 所述第三位置位于所述第一位置与所述第二位置之间，且更加 接近所述第一位置或是所述第一位置。 43.  根据权利要求37所述的原子层沉积方法，其特征在于， 在所述第二移动阶段，所述喷头由所述第二位置向所述第四位 置移动时不喷射所述第一物质和所述第二物质，由所述第四位置向 所述第一位置移动时不喷射所述第一物质但喷射所述第二物质。 44.  根据权利要求43所述的原子层沉积方法，其特征在于， 所述第四位置位于所述第一位置与所述第二位置之间，且更加 接近所述第二位置或者是所述第二位置。 45.  根据权利要求37所述的原子层沉积方法，其特征在于， 所述第一物质通过所述排气口中的第一排气口实施排气； 所述第二物质通过所述排气口中的第二排气口实施排气。 46.  根据权利要求37所述的原子层沉积方法，其特征在于， 在所述第一移动阶段的进行中，通过所述第二物质喷射口喷射 所述吹扫用气体，在所述第二移动阶段的进行中，通过所述第一物 质喷射口喷射所述吹扫用气体。 47.  根据权利要求37所述的原子层沉积方法，其特征在于， 所述第一移动阶段的所述基板支架或所述喷头的移动速度与 所述第二移动阶段的所述基板支架或所述喷头的移动速度不同。 48.  根据权利要求37所述的原子层沉积方法，其特征在于， 所述第一移动阶段完成后在所述第二移动阶段开始之前阻断 所述第一物质和所述第二物质的喷射，而增加只喷射所述吹扫用气 体且排气的第一吹扫阶段。 49.  根据权利要求48所述的原子层沉积方法，其特征在于， 所述第二移动阶段完成后在所述第一移动阶段重新开始之前 阻断所述第一物质和所述第二物质的喷射，而增加只喷射所述吹扫 用气体且排气的第二吹扫阶段。 50.  根据权利要求49所述的原子层沉积方法，其特征在于， 在所述第一吹扫阶段和所述第二吹扫阶段增加的吹扫时间相 互不同。 51.  一种原子层沉积方法，其特征在于，包括以下实施阶段： 将基板放置在基板支架上的阶段； 使包括能喷射第一物质的第一物质喷射口、能喷射第二物质而 与所述第一物质反应形成原子层的第二物质喷射口、能喷射吹扫用 气体的吹扫用气体喷射口以及具备连接于排气的排气口的喷射口面 的喷头位于所述基板上的阶段； 将所述基板支架或所述喷头沿第一方向由第一位置移动到第 二位置的第一移动阶段； 在所述第一移动阶段的进行中，不喷射所述第二物质，但通过 所述第一物质喷射口向所述基板上喷射所述第一物质，同时通过所 述吹扫用气体喷射口向所述基板上喷射所述吹扫用气体，同时通过 所述排气口使所述第一物质和所述吹扫用气体排出的阶段； 使所述基板支架或所述喷头由所述第二位置沿所述第一方向 的反方向向所述第一位置移动的第二移动阶段； 在所述第二移动阶段进行中，不喷射所述第一和第二物质，但 通过所述吹扫用气体喷射口向所述基板上喷射所述吹扫用气体的阶 段； 使所述基板支架或所述喷头沿所述第一方向由所述第一位置 向所述第二位置移动的第三移动阶段； 在所述第三移动阶段进行中，不喷射所述第一物质，但通过所 述第二物质喷射口向所述基板上喷射所述第二物质，同时通过所述 吹扫用气体喷射口向所述基板上喷射所述吹扫用气体，同时通过所 述排气口使所述第二物质和所述吹扫用气体排出的阶段。 52.  根据权利要求51所述的原子层沉积方法，其特征在于， 所述喷射口面包括沿所述第一方向配置的至少一个喷射单元； 所述至少一个喷射单元向与所述第一方向垂直的方向扩张； 各喷射单元包括：能喷射所述第一物质的第一物质喷射口列； 能喷射所述第二物质的第二物质喷射口列；能喷射所述吹扫用气体 的吹扫用气体喷射口列；以及至少一个排气口列。 53.  根据权利要求52所述的原子层沉积方法，其特征在于， 所述第一位置和第二位置之间的间隔与沿着所述第一方向相 邻接配置的所述诸喷射单元的多个第一物质喷射口之间的间隔相 同。 54.  根据权利要求52所述的原子层沉积方法，其特征在于， 所述第一位置和所述第二位置之间的间隔比沿着所述第一方 向相邻接配置的所述多个喷射单元的多个第一物质喷射口之间的间 隔小。 55.  根据权利要求51所述的原子层沉积方法，其特征在于， 所述第一移动阶段、所述第二移动阶段和所述第三移动阶段的 所述基板支架或所述喷头的移动速度相互不同。 56.  根据权利要求51所述的原子层沉积方法，其特征在于， 所述第一物质通过所述排气口中的第一排气口实施排气； 所述第二物质通过所述排气口中的第二排气口实施排气。 57.  根据权利要求51所述的原子层沉积方法，其特征在于， 在所述第一移动阶段的进行中，通过所述第二物质喷射口喷射 所述吹扫用气体； 在所述第三移动阶段的进行中，通过所述第一物质喷射口喷射 所述吹扫用气体。 58.  根据权利要求51所述的原子层沉积方法，其特征在于， 在所述第二移动阶段进行中，通过所述排气口使所述吹扫用气 体排出。 59.  根据权利要求51所述的原子层沉积方法，其特征在于， 在所述第二移动阶段进行中，通过所述第一物质喷射口和所述 第二物质喷射口喷射所述吹扫用气体。 60.  根据权利要求1所述的原子层沉积方法，其特征在于， 所述基板为圆形，所述喷射口面的两个末端为圆弧形态。 61.  根据权利要求1所述的原子层沉积方法，其行征在于， 所述移动装置设置成使所述喷头以第一轴为中心在第一角位 置和第二角位置之间能旋转地往复移动； 所述第一角位置是所述第一位置，所述第二角位置是所述第二 位置。 62.  根据权利要求61所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述喷头具备一个喷射单元。 63.  根据权利要求1所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述喷射口面还包括吹扫用气体喷射口面； 所述吹扫用喷射口面沿着所述喷头的所述第一移动方向配置； 所述吹扫用气体喷射口面不具备所述第一物质喷射口和所述 第二物质喷射口。 64.  根据权利要求63所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述吹扫用气体喷射口面具备吹扫用气体喷射口。 65.  根据权利要求63所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述吹扫用气体喷射口面具备排气口； 所述排气口沿着所述第一方向置于所述吹扫用气体喷射口面 的边缘。 66.  根据权利要求63所述的原子层沉积装置，其特征在于， 所述吹扫用气体喷射口面不具备吹扫用气体喷射口和排气口。

说明书原子层沉积装置
技术领域
本申请专利得益于2012年6月20日申请的韩国专利申请编号 10-2012-0065954、2012年6月25日申请的韩国专利申请编号 10-2012-0068196、2012年7月9日申请的韩国专利申请编号 10-2012-0074317和2012年7月23日申请的韩国专利申请编号 10-2012-0080232，并在此集中说明，供参考。
本发明涉及镀膜装备。具体是，在半导体基板上沉积原子层的原子层 沉积装置及其方法。
背景技术
原子层沉积作为将薄膜镀在半导体晶片上的方法，其应用范围比较广 泛，可进一步应用于CIGS太阳能电池基板、Si太阳能电池基板及OLED 显示基板等方面的镀膜方法。普通的原子层沉积过程是其一周期由如下四 个阶段组成。
第一阶段在基板上喷射源前体，如TMA(trimethyl-aluminum)。源前 体与基板的表面产生反应，在基板表面涂覆第一反应层。
第二阶段即吹扫用气体喷射阶段，向基板喷射氮气等惰性气体，清除 基板表面被物理吸附的源前体。
第三阶段对基板喷射反应物前体(reactant precursor)如H2O。反应 物前体与第一反应层产生反应而在基板表面上涂覆第二反应层。
第四阶段即吹扫用气体喷射阶段，对基板喷射惰性气体，清除基板表 面被物理吸附的反应物前体。经过这些周期后，在基板上沉积由第一反应 层和第二反应层组成的单层薄膜，如Al2O3薄膜。而且反复进行所述周期 即可获得所需厚度的薄膜。
利用原子层沉积方法的薄膜沉积速度取决于由上述四个阶段组成的 周期所需时间，但源前体、吹扫用气体、反应物前体及吹扫用气体的供应 须顺次进行，因此造成薄膜沉积速度慢。
下面结合图1和图2说明又另一个原子层沉积方法的空间分割方式。 图1和图2是利用空间分割方式的原子层沉积装置的侧视图和平面图。
根据空间分割方式，如图1所示，具备由反应物前体喷射口(21)、 排气口(22)、吹扫用气体喷射口(23)、排气口(24)、源前体喷射口(25)、 排气口(26)、吹扫用气体喷射口(27)、排气口(28)、反应物前体喷射 口(29)组成的喷头(20)，使基板(50)通过所述喷头底部而在基板(50) 上按顺次涂覆第二反应层、第一反应层和第二反应层。
由源前体喷射口(25)喷射的源前体是通过邻接的多个排气口(24)、 (26)排气，由反应物前体喷射口(21)、(29)喷射的反应物前体是分别 通过排气口(22)和排气口(28)实施排气。由吹扫用气体喷射口(23) 喷射的吹扫用气体是通过邻接的多个排气口(22)、(24)排出，由吹扫用 气体喷射口(27)喷射的吹扫用气体是通过邻接的多个排气口(26)、(28) 排出。
根据此方法，如图2所示，基板(50)完全贯通喷头(20)底部，才 能使基板边缘(50a)和中心部(50b)的膜厚度均匀，由此造成基板或喷 头的移动距离变长，且装备大小也变大的问题。
而且为了快速沉积所需厚度的薄膜，必须把基板按基板宽度(50W) 加上喷头宽度(20W)的距离高速度往复移动(52)。
而且基板的宽度(50W)或喷头的宽度(20W)越大，所述问题越突 出。例如，CIGS太阳能电池基板的宽1200mm，高600mm，因此基板的 最小移动距离达600mm以上。如又另一例，5.5代OLDE显示基板的宽 1500mm，高为1300mm，因此基板的最小移动距离达1300mm以上。
而且在高速移动中源前体和反应物前体混在一起，容易产生颗粒，因 此基板的移动速度会受到阻碍，从喷头(20)的设计上也会受到限制。
若想防止源前体和反应物前体混在一起，则需要使喷头(20)尽量接 近基板，例如喷头(20)须在与基板(50)的间隔达1mm以内的范围配 置。
如果只能选择基板上的特定部位沉积原子层，则按照现有的原子层沉 积方法会使用遮罩(shadow mask)。将遮罩紧贴基板装配之后进行原子层 沉积而使原子层只沉积于未被遮罩遮住的部位。但，原子层沉积过程中遮 罩上也会产生沉积，因此须定期地更换遮罩。而且每次更换基板时需先把 遮罩从基板表面卸下以后再装入新基板，然后把遮罩在基板上紧贴安装。
如上所述，从原子层沉积方面来说，需要开发一种周期时间短，基板 或喷头的移动距离小，且源前体和反应物前体不相互混在一起，也不会产 生颗粒的原子层沉积装置及方法。
而且从原子层沉积上还需要一种不需遮罩也可以在基板上的特定部 位选择性地进行原子层沉积的装置及方法。
发明内容
技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种可减少周期时间、基板或喷头的 移动距离小，可抑制装备的大小增加，源前体和反应物前体不混在一起， 可防止产生颗粒的原子层装置及方法。
本发明要解决的技术问题是提供一种不需使用遮罩，也可以在基板上 的特定部位选择性地进行原子层沉积的原子层沉积装置及方法。
技术方案
本发明的特征在于，反复实施将喷头或基板移动同时由所述喷头的多 个喷射单元向整个基板表面喷射源前体后，使所述喷头或所述基板向反方 向转动移动同时对所述基板的整个表面喷射反应物前体的动作。根据本发 明，向基板上喷射源前体和反应物前体的时间有差异，由此防止源前体和 反应物前体被混合在一起。
本发明的特征在于，向所述基板上喷射所述源前体或所述反应物前体 时，吹扫用气体也通过所述喷头同时喷射，而且喷射后通过所述喷头将喷 射的所述吹扫用气体和所述源前体或所述反应物前体立即直接排出，由此 减少周期时间。
本发明的特征在于，所述喷头或所述基板的移动距离和所述多个喷射 单元的配置间隔(pitch)短，例如只有30mm到100mm的程度。因此本 发明可提高产能率(throughput)的同时减少装配的大小。
本发明通过调节所述喷头或所述基板的移动距离，不需使用遮罩也可 以在基板上的特定部位选择性地沉积原子层。
根据本发明一个实施例的原子层沉积装置基组成包括：具备第一物质 喷射口、第二物质喷射口、吹扫用气体喷射口和排气口，且包括在所述基 板上邻接配置地喷射口面的喷头；可以使所述基板支架或所述喷头沿第一 方向在第一和第二位置之间往复移动地组成的移动装置；以及可对通过所 述第一物质喷射口向所述基板上喷射的第一物质、通过所述第二物质喷射 口向所述基板上喷射的第二物质、通过所述吹扫用气体喷射口向所述基板 上喷射的吹扫用气体、通过所述排气口向所述基板上提供的排气的供应与 阻断实施控制地组成的控制装置；所述控制装置是不可将所述第一物质和 所述第二物质向所述基板上同时供应地组成，但通过所述第一物质喷射口 向所述基板上供应所述第一物质或者通过所述第二物质喷射口向所述基 板上供应所述第二物质的期间可将所述吹扫用气体和所述排气向所述基 板上可同时供应地组成。
根据一个实施例，所述喷射口面至少包括一个喷射单元；所述至少一 个喷射单元向与所述第一方向垂直的方向扩张；各喷射单元包括至少一个 排气口列、第一物质喷射口列、第二物质喷射口列。
根据一个实施例，所述至少一个排气口列包括第一排气口列和第二排 气口列；所述第一物质喷射口列置于所述第一排气口列和所述第二排气口 列之间；所述第二物质喷射口列置于所述第一物质喷射口列和所述第二排 气口列之间。
根据一个实施例，所述第一物质可通过所述第一排气口列排气，所述 第二物质是通过所述第二排气口列排气地组成。
根据一个实施例，所述喷射单元所述第一物质喷射口列和所述第二物 质喷射口列之间配置的第一吹扫用气体喷射口列。
根据一个实施例，所述第一物质喷射口列和所述第一吹扫用气体喷射 口列之间具备第三排气口列，所述第二物质喷射口列和所述第一吹扫用气 体喷射口列之间具备第四排气口列。
根据一个实施例，所述第一排气口列和所述第一物质喷射口列之间具 备第一吹扫用气体喷射口列，所述第一物质喷射口列和所述第三排气口列 之间具备第二吹扫用气体喷射口列，所述第排气口列和所述第二物质喷射 口列之间具备第三吹扫用气体喷射口列，所述第二物质喷射口列和所述第 二排气口列之间具备第四吹扫用气体喷射口列。
根据一个实施例，所述第一物质是可通过所述第一和第三排气口列排 气，所述第二物质是可通过所述第二和第四排气口列排气地组成。
根据一个实施例，所述多个喷射单元之间具备吹扫用气体喷射口列。
根据一个实施例，所述喷射口面可以具备由所述喷射口面的一端沿所 述第一移动方向向所述喷射口面的相反侧端扩张的吹扫用气体喷射口面。 所述吹扫用气体喷射口面上不具备第一物质和第二物质喷射口。所述吹扫 用气体喷射口面可以具备吹扫用气体喷射口。所述吹扫用气体喷射口面可 以具备排气口。所述吹扫用气喷射口面可以不具备任何吹扫用气体喷射口 和排气口。该实施例中与所述吹扫用气体喷射口面对应的基板表面上不沉 积原子层。
根据一个实施例，所述基板为圆形时，所述喷射口面的两末端为圆弧 形态。
根据一个实施例，所述原子层沉积装置包括可支承所述喷头地组成的 喷头支架，所述移动装置包括所述喷头上固定的导向块和所述喷头支架上 固定的轨道，所述导向块在所述轨道上被可往复移动地连结。
根据一个实施例，所述原子层沉积装置包括可支承所述喷头地组成的 喷头支架，所述移动装置包括所述喷头上固定的线性电机的转子和所述喷 头支架上固定的所述线性电机的定子
根据一个实施例，所述原子层沉积装置包括可支承所述喷头地组成的 喷头支架，并具备被安装在所述喷头支架的下部而可向所述喷头和所述基 板支架喷射净化空气或惰性气体地组成的气体喷射口。
根据一个实施例，所述原子层沉积装置具备包括可支承喷头地组成的 喷头支架，在所述喷头支架上固定，包括开口部，且通过所述开口部向所 述喷头和所述基板支架接近而可包围所述喷头和所述基板支架地组成的 第一室。
根据一个实施例，所述原子层沉积装置包括所述基板支架周边配置的 排气口，且所述第一室的侧壁可位于所述排气口近处地组成。
根据一个实施例，所述原子层沉积装置所述喷头支架、所述喷头、所 述基板支架以及使配置于所述基板支架周围的所述排气口可与外部分离 地组成的第二室。
根据一个实施例，所述原子层沉积装置包括第一框架、第二框架、一 侧末端被固定在所述第一框架上而另一侧末端被固定在所述第二框架上 的多个轴、在所述多个轴上可移动地连结且可支承所述喷头地组成的喷头 支架、使所述喷头支架可在所述第一框架和所述第二框架之间移动地组成 的移动装置。
根据一个实施例，所述至少一个喷射单元沿着所述第一方向按同一间 隔(X)配置，所述至少一个喷射单元的所述第一物质喷射口列与所述第 二物质喷射口列相离一定距离(X1)配置。
根据一个实施例，所述至少一个喷射单元包括置于所述喷射口面第一 末端配置的第一喷射单元和置于所述第一末端相反侧末端配置的第二喷 射单元；所述喷头位于所述第一位置时置于所述基板支架上的所述基板的 第一末端位于所述第一喷射单元的第二物质喷射口列(80b)和与所述第 一喷射单元相邻配置的第三喷射单元的第一物质喷射口列(80a)之间； 所述第一末端可以排列位于所述第一物质喷射单元的所述第二物质喷射 口列(80b)上；所述基板的所述第一末端对面即所述基板的第二末端位 于所述第二喷射单元的第二物质喷射口列(80b)和从所述第二物质喷射 口列(80b)向所述第一方向相离X-X1距离的地点之间；所述第二末端可 以排列位于从所述第二喷射单元的第二物质喷射口列(80b)向所述第一 方向离X-X1距离的所述地点上。
所述喷头位于所述第二位置时，所述基板的所述第一末端位于所述第 一喷射单元的第一物质喷射口列(80a)和从所述第一物质喷射口列(80a) 向所述第一方向的反方向相离X-X1距离的地点之间；所述第一末端可以 排列位于从所述第一喷射单元的所述第一物质喷射口列(80a)向所述第 一方向的反方向离X-X1距离的所述地点上；所述基板的所述第二末端位 于所述第二喷射单元的第一物质喷射口列(80a)和与所述第二喷射单元 相邻配置的第四喷射单元的第二物质喷射口列(80b)之间。所述第二末 端可以排列位于所述第二喷射单元的所述第一物质喷射口列(80a)上。
根据一个实施例，所述至喷射单元包括置于所述多个喷射单元第一末 端的第一喷射单元以及置于所述第一末端的相反侧末端的第二喷射单元； 所述喷头还具备与所述第二喷射单元相邻配置的第一物质喷射单元；所述 第一物质喷射单元具备：置于从所述第二喷射单元的第一物质喷射口列 (80a)沿所述第一方向相离一定距离(X)之处的第一物质喷射口列，以 及在所述第一物质喷射口列的前后配置的多个排气口列。
根据一个实施例，所述喷头位于所述第一位置时置于所述基板支架上 的所述基板的第一末端位于所述第一喷射单元的第二物质喷射口列(80b) 和与所述第一喷射单元相邻配置的第三喷射单元的第一物质喷射口列 (80a)之间；所述第一末端可以排列位于所述第一喷射单元的第二物质 喷射口列(80b)上；所述基板的所述第一末端的对面即所述基板的第二 末端位于所述第一物质喷射单元的所述第一物质喷射口列(80a)和从所 述第一物质喷射单元的所述第一物质喷射口列(80a)沿所述第一方向相 离X1距离的地点之间；所述第二末端可以排列位于从所述第一物质喷射 单元的所述第一物质喷射口列(80a)沿所述第一方向相离X1距离的地点。
所述喷头置于所述第二位置时，所述基板的所述第一末端位于所述第 一喷射单元的第一物质喷射口列(80a)和从所述第一物质喷射口列(80a) 沿所述第一方向的反方向离X-X1距离的地点之间；所述第一末端可以排 列位于从所述第一喷射单元的所述第一物质喷射口列(80a)沿所述第一 方向的反方向相离X-X1距离的地点；所述基板的所述第二末端位于所述 第二喷射单元的所述第一物质喷射口列(80a)和所述第二喷射单元的第 二物质喷射口列(80b)之间。所述第二末端可以排列位于所述第二喷射 单元的所述第二物质喷射口列(80b)上。
根据一个实施例，所述原子层沉积装置的所述移动装置是可以使所述 喷头以第一轴为中心在第一角位置和第二角位置之间旋转往复移动而非 直线往复移动地组成。
根据一个实施例，通过所述移动装置可旋转所述第一轴地组成的所述 喷头具备一个喷射单元。
根据一个实施例，根据一个实施例，所述移动装置可以使所述喷头以 第一轴为中心在第一角位置和第二角位置之间旋转往复移动地组成，所述 第一角位置为所述第一位置，所述第二角位置为所述第二位置。
根据本发明的实施例原子层沉积方法包括以下阶段；将基板放置在基 板支架上的阶段；使包括可喷射第一物质地组成的第一物质喷射口、可喷 射第二物质地组成而与所述第一物质反应形成原子层地组成的第二物质 喷射口、可喷射吹扫用气体地组成的吹扫用气体喷射口以及具备连接于排 气(排气泵)的排气口的喷射口面的喷头位于所述基板上的阶段；将所述 基板支架或所述喷头沿第一方向由第一位置移动到第二位置的第一移动 阶段；所述第一移动阶段进行中，不喷射所述第二物质，但通过所述第一 物质喷射口向所述基板上喷射所述第一物质，同时通过所述吹扫用气体喷 射口向所述基板上喷射所述吹扫用气体，同时通过所述排气口使所述第一 物质和所述吹扫用气体排出的阶段；使所述基板支架或所述喷头由所述第 二位置沿所述第一方向的反方向向所述第一位置移动的第二移动阶段；所 述第二移动阶段进行期间，不喷射所述第一物质，但通过所述第二物质喷 射口向所述基板上喷射所述第二物质，同时通过所述吹扫用气体喷射口向 所述基板上喷射所述吹扫用气体，同时通过所述排气口使所述第二物质和 所述吹扫用气体排出的阶段。
根据一个实施例，所述喷射口面包括沿所述第一方向配置的至少一个 喷射单元；所述至少一个喷射单元向与所述第一方向垂直的方向扩张；各 喷射单元包括：可喷射所述第一物质地组成的第一物质喷射口列；可喷射 所述第二物质地组成的第二物质喷射口列；可喷射所述吹扫用气体地组成 的吹扫用气体喷射口列；以及至少一个排气口列。
根据一个实施例，在所述第一移动阶段所述喷头由所述第一位置向第 三位置移动时不喷射所述第一物质和所述第二物质，由所述三位置向所述 第二位置移动时不喷射所述第二物质，但喷射所述第一物质。
根据一个实施例，所述第三位置位于所述第一位置和所述第二位置之 间，且更加接近所述第一位置或是所述第一位置。
根据一个实施例，在所述第二移动阶段所述喷头由所述第二位置向所 述第四位置移动时不喷射所述第一物质和所述第二物质，由所述第四位置 向所述第一位置移动时不喷射所述第一物质，但喷射所述第二物质。
根据一个实施例，所述第四位置是所述第一位置和所述第二位置之 间，且更加接近所述第二位置或者是所述第二位置。
根据一个实施例，对所述第一移动阶段和所述第二移动阶段的喷头 (120)的移动速度可以相互不同地设定。例如，所述第一移动阶段的移 动速度可以比所述第二移动阶段的移动速度快。
根据一个实施例，所述第一移动阶段完成后在所述第二移动阶段开始 之前阻断所述第一物质和所述第二物质的喷射，而增加只喷射所述吹扫用 气体且排气的第一吹扫用气体喷射阶段。
根据一个实施例，所述第二移动阶段完成后在所述第一移动阶段重新 开始之前阻断所述第一物质和所述第二物质的喷射，而增加只喷射所述吹 扫用气体且排气的第二吹扫用气体喷射阶段。
根据一个实施例，所述第一吹扫用气体喷射时间和所述第二吹扫用气 体喷射时间相互不同。
根据一个实施例，所述第一位置和第二位置之间的间隔与沿着所述第 一方向相邻接配置的多个第一物质喷射口之间间隔相同。
根据一个实施例，所述第一位置和所述第二位置之间间隔与沿着所述 第一方向相邻接配置的多个第一物质喷射口之间间隔相比小。该实施例 中，不在基板的整个表面上沉积原子层，而是只在基板上的特定部位沉积 原子层。
根据一个实施例，所述第一物质是通过所述排气口中的第一排气口实 施排气；所述第二物质是通过所述排气口中的第二排气口实施排气。
根据一个实施例，所述第一移动阶段进行中通过所述第二物质喷射口 喷射所述吹扫用气体，所述第二移动阶段进行中通过所述第一物质喷射口 喷射所述吹扫用气体。
根据本发明实施例的原子层沉积方法是其实施阶段包括：
将基板放置在基板支架上的阶段；使包括可喷射第一物质地组成的第 一物质喷射口、可喷射第二物质地组成的第二物质喷射口、可喷射吹扫用 气体地组成的吹扫用气体喷射口以及具备连接于真空的排气口的喷射口 面的喷头位于所述基板上的阶段；将所述基板支架或所述喷头沿第一方向 由第一位置移动到第二位置的第一移动阶段；所述第一移动阶段进行中， 不喷射所述第二物质，但通过所述第一物质喷射口向所述基板上喷射所述 第一物质，同时通过所述吹扫用气体喷射口向所述基板上喷射所述吹扫用 气体，同时通过所述排气口使所述第一物质和所述吹扫用气体排出的阶 段；使所述基板支架或所述喷头由所述第二位置沿所述第一方向的反方向 向所述第一位置移动的第二移动阶段；所述第二移动阶段进行中，不喷射 所述第一和第二物质，但通过所述吹扫用气体喷射口向所述基板上喷射所 述吹扫用气体的阶段；使所述基板支架或所述喷头沿所述第一方向由所述 第一位置向所述第二位置移动的第三移动阶段；所述第三移动阶段进行 中，不喷射所述第一物质，但通过所述第二物质喷射口向所述基板上喷射 所述第二物质，同时通过所述吹扫用气体喷射口向所述基板上喷射所述吹 扫用气体，同时通过所述排气口使所述第二物质和所述吹扫用气体排出的 阶段。
根据一个实施例，所述喷射口面包括沿所述第一方向配置的至少一个 喷射单元；所述至少一个喷射单元向与所述第一方向垂直的方向扩张；各 喷射单元包括：可喷射所述第一物质地组成的第一物质喷射口列；可喷射 所述第二物质地组成的第二物质喷射口列；可喷射所述吹扫用气体地组成 的吹扫用气体喷射口列；以及至少一个排气口列。
根据一个实施例，所述第一移动阶段、所述第二移动阶段和所述第三 移动阶段的所述喷头(120)的移动速度可以不同地设定。
根据一个实施例，所述第一位置和第二位置之间的间隔与沿着所述第 一方向相邻接配置的所述多个喷射单元的多个第一物质喷射口之间间隔 相同。
根据一个实施例，所述第一位置和所述第二位置之间间隔与沿着所述 第一方向相邻接配置的所述多个喷射单元的多个第一物质喷射口之间间 隔相比小。该实施例中，原子层不在基板的整个表面上沉积，而是只在基 板的特定部位上沉积。
根据一个实施例，所述第一物质是通过所述排气口中的第一排气口实 施排气；所述第二物质是通过所述排气口中的第二排气口实施排气；
根据一个实施例，所述第一移动阶段进行中，通过所述第二物质喷射 口喷射所述吹扫用气体；所述第三移动阶段进行中，通过所述第一物质喷 射口喷射所述吹扫用气体。
根据一个实施例，所述第二移动阶段进行中，通过所述排气口使所述 吹扫用气体排出。
根据一个实施例，所述第二移动阶段进行中，通过所述第一物质喷射 口和所述第二物质喷射口喷射所述吹扫用气体。
有益效果
本发明的有益效果在于，可以确保减少周期时间、基板或喷头的移动 距离小，可抑制装备的大小增加，源前体和反应物前体不混在一起，可防 止产生颗粒的原子层装置及方法。
本发明的有益效果在于，可确保不需使用遮罩也可以在基板上的特定 部位选择性地进行原子层沉积的原子层沉积装置及方法。
附图说明
图1是传统技术上的原子层沉积装置的侧视图；
图2是传统技术上的原子层沉积装置的平面图；
图3是本发明实施例的原子层沉积装置的侧视图；
图4是本发明实施例的原子层沉积装置的正视图；
图5是本发明实施例的原子层沉积装置的正视图；
图6是本发明实施例的原子层沉积装置的正视图；
图7是本发明实施例的原子层沉积装置的正视图；
图8是本发明实施例的喷头的底视图；
图9是图8中图示的喷头的剖视图；
图10是图8中图示的喷头的剖视图；
图11是本发明实施例的喷头的底视图；
图12是本发明实施例的喷射单元的底视图；
图13是本发明实施例的喷头的底视图；
图14是本发明实施例的喷射单元的底视图；
图15是本发明实施例的基板支架的平面图；
图16是本发明实施例的基板支架和喷头的平面图；
图17是本发明实施例的保护用室的立体图；
图18是本发明实施例的原子层沉积装置的剖视图；
图19是本发明实施例的喷头的底视图；
图20是本发明实施例的原子层沉积装置的平面图；
图21是本发明实施例的原子层沉积装置的剖视图；
图22是本发明实施例的喷头的底视图；
图23是本发明实施例的喷头的底视图；
图24是包括根据本发明实施例形成的原子层的基板的平面图。
具体实施方式
下面结合附图详述本发明的实施例。
图3和图4分别为本发明实施例的原子层沉积装置(100)的侧视图 和正视图。根据图3和图4，原子层沉积装置(100)可以包括下部框架 (102)、上部框架(104)、轴(103)、基板支架(110)、喷头支架(106)、 喷头(120)、喷头往复移动装置(121)、喷头垂直移动装置(140)和供 气控制装置(170)。原子层沉积装置(100)可以包括可加热基板支架(110) 的加热装置(无图示)，例如，在基板支架(110)的下方安装的灯式的加 热器或埋设在基板支架(110)内部的电热丝。
多个轴(103)的一端是在下部框架(103)上固定住，另一端与上部 框架(104)连接固定住。喷头支架(106)是可在上部框架(104)和基 板支架(110)之间沿垂直方向移动地连结在轴(103)上。
喷头(120)是通过导向块(122)与架空轨道(124)连结而在悬吊 在喷头支架(106)上并受其支承。导向块(122)是其一端固定于喷头(120) 的上面，另一端是在架空轨道(124)上可移动地连结，架空轨道(124) 被固定在喷头支架(106)的底面。导向块(122)和架空轨道(124)是 喷头往复移动装置(121)的构件。也可以使用非接触式磁悬浮轨道来替 代架空轨道(124)和导向块(122)。
喷头往复移动装置(121)的又另一个构件可以包括线性电机。线性 电机由转子(130，rotator)和定子(132，stator)组成，定子(132)固 定在喷头支架(106)的底面，以与架空轨道(124)具有相同方向，转子 (130)固定在喷头(120)的上面而与定子(132)相面对。转子(130)使用永磁， 定子(132)则使用连接电源的通电线圈。定子(132)通上电流时发生的电 磁力对转子(130)施加引力或斥力而使连接于转子(130)的喷头(120) 沿着第一方向在第一位置和第二位置之间往复移动。所述的第一方向是与 基板(50)或者基板支架(110)平行的方向。
喷头垂直移动装置(140)组成包括：在上部框架(104)上固定的伺 服电机(141)；通过伺服电机(141)旋转的螺杆(142)；一端被固定在 喷头支架(106)的上面，另一端与螺钉可移动地连结的螺母(144，female screw)。用伺服电机(141)使螺杆(142)旋转即可使喷头支架(106)沿垂直 方向移动，进而使被喷头支架(106)支承的喷头(120)沿垂直方向上升和下 降。
图3和图4中图示的喷头(120)的垂直位置是基板(50)的装载和 卸载的位置。在装载和卸载位置上喷头(120)的基板(50)露在喷头(120) 外侧，由此基板移送装置(无图示)将基板(50)传递到基板支架(110) 或者从基板支架(110)上移走基板(50)。
图5是喷头(120)下降移动到原子层沉积位置以后的原子层沉积装 置(100)的侧视图。在原子层沉积位置上喷头(120)向基板支架(110) 和基板(50)侧下降而包住基板(50)。喷头(120)置于原子层沉积位置 时喷头(120)的喷射口面(120a)可以位于从基板表面有0.2mm至3mm 以内的位置。根据一个实施例，喷射口面(120a)也可以位于从基板(50) 表面有0.1mm至30mm以内的位置。在原子层沉积位置的喷射口面(120a) 和基板表之间的距离是可以被喷头垂直移动装置(140)调节。
喷头(120)位于第一位置(70)和第二位置(72)时的原子层沉积 装置(100)是分别在图6和图7中图示。图6和图7是喷头(120)分别 位于第一位置(70)和第二位置(72)时的原子层沉积装置(100)的侧 视图。第一和第二位置(70及72)是原子层沉积位置。
原子层沉积装置(100)是喷头(120)由第一位置(70)向第二位置 (72)移动时将源前体和吹扫用气体同时喷射而将第一反应层涂在基板 (50)上，由第二位置(72)向第一位置(70)移动时将反应物前体和吹 扫用气体同时喷射而将第二反应层涂在第一反应层上。喷头(120)是在 第一位置(70)和第二位置(72)之间反复往复移动同时在基板(50)表 面将第一反应层和第二反应层交替涂覆而按所需厚度和所需数量沉积原 子层。原子层沉积装置(100)是可将被喷射到基板(50)上的所述源前 体、反应物前体和吹扫用气体通过喷头(120)实时排出地组成。
再看图3和图4，喷头支架(106)的下部可以安装一些喷气口(150)。 喷气口(150)通过供气管(152)连接于氮气等惰性气体供应源或经过过 滤而无颗粒的净化空气供应源而可将惰性气体或净化空气等吹扫用气体 向喷头(120)和基板支架(110)喷射。被喷射的吹扫用气体是喷头(120) 往复移动中将可从喷头往复移动装置(121)产生的颗粒吹扫到原子层沉 积装置(100)的外部。
供气控制装置(170)是可对由源前体供应源和反应物前体供应源、 吹扫用气体供应源及排气泵通过各供应管(162)供应到喷头(120)的源 前体、反应物前体、吹扫用气体及排气的供应实施控制地组成。排气用于 源前体、反应物前体和吹扫用气体的排出。尤其，供气控制装置(170) 是将源前体和反应物前体不可同时供应地组成。供气控制装置(170)是 将供应源前体和吹扫用气体可同时供应或将反应物前体和吹扫用气体同 时供应或者只将吹扫用气体单独供应地组成。供气控制装置(170)构成 为，在供应源前体、反应物前体和吹扫用气体的同时向喷头(120)供应 用于排出的排气。图3和图4中虽然只图示一个供应管(162)，但实际是 用于源前体、反应物前体、吹扫用气体供应源和排气供应的专用供应管被 分别独立安装并连接于喷头(120)。
原料和反应物前体供应管是可以使用具有柔软性的不锈钢管，如 Swagelok公司的FM系列管。或者也可以使用由不锈钢衬里(liner)和包 住此的导热塑料组成的管(tube)。
喷头(120)上可以埋设可以冷却喷头(120)的冷却水供应管(无图 示)。冷却水供应管连接于冷却水供应源(无图示)，冷却水在冷却水供应 源和喷头(120)之间循环而调节喷头(120)的温度。
下面结合图8、9和10说明本发明实施例的喷头(120)。图8是喷头 120的底视图，图9和图10是分别在图8中图示的剖面300a和300b中的 剖视图。喷头(120)具备喷射口面(120a)、第一内侧面(122a)、第二 内侧面(122b)、第三内侧面(122c)、第四侧面(122d)、第一外侧面(123a)、 第二外侧面(123b)、第三外侧面(123c)、第四外侧面(123d)和边缘底 面(120b)。第一、第二、第三和第四内侧面(122a-122d)形成喷头腔室 的内部侧壁，第一、第二、第三和第四外侧面(123a-123d)形成喷头(120) 的外部侧壁。边缘底面(120b)是从喷射口面(120a)凸出形成的面。
喷头的边缘底面(120b)上可以具备可包围喷射口面(120a)地配置 的多个吹扫用气体喷射口(90x)。与第一、第二、第三和第四内侧面 (122a-122d)邻接的喷射口面(120a)上也可以可包围喷射口面120a地 配置有多个吹扫用气体喷射口(90y)。多个吹扫用气体喷射口和多个吹扫 用气体喷射口90y可以被多个排气口分别取代。
下面结合图11说明本发明实施例的喷头(120)的喷射口面(120a)。 图11是喷头(120)的底视图。喷头(120)的喷射口面(120a)上具备n 个喷射单元，即SU(1)、SU(2)、...。多个喷射单元向与第一方向垂直的方 向扩张。SU(1))和SU(n)置于各喷射口面(120a)的两侧端，其余的多个 喷射单元是在其之间沿着第一方向顺次配置。
多个喷射单元可以沿第一方向按一定间隔(X)配置。喷射单元的第 一方向宽度值可以在30mm至200mm以内。
多个喷射单元之间可以具备向与第一方向垂直的方向扩张配置的吹 扫用气体喷射口列(90s)。
各喷射单元(SU)上的各喷射单元(SU)的前端和后端具备向与第 一方向垂直的方向扩张配置的第一排气口列(92a)和第二排气口列(92b)， 多个排气口列(92a和92b)之间具备与这些平行扩张配置的源前体喷射 口列(80a)和反应物前体喷射口列(80b)。
第一和第二排气口列(92a和92b)与排气供应源(排气泵)连接， 对于各排气动作，可通过供气控制装置(170)分别进行控制。
例如通过源前体喷射口列(80a)喷射源前体，而通过反应物前体喷 射口列(80b)的反应物前体喷射被中断期间，邻接源前体喷射口列(80a) 的第一排气口列(92a)可实施排气动作地连接于排气，但邻接反应物前 体喷射口列(80b)的第二排气口列(92b)是可以阻断排气连接而中断排 气动作。同样，通过反应物前体喷射口列(80b)喷射反应物前体，而通 过源前体喷射口列(80a)的源前体喷射被中断期间，邻接反应物前体喷 射口列(80b)的第二排气口列(92b)连接排气而实施排气动作，但邻接 源前体喷射口列(80a)的第一排气口列(92a)是可以阻断排气连接而中 断排气动作。因此，第一排气口列(92a)可以作为源前体的专用排气口 列使用，第二排气口列(92b)可以作为反应物前体的专用排气口列使用。
根据图11，源前体喷射口列(80a)和反应物前体喷射口列(80b) 之间可以具备与这些平行扩张配置的吹扫用气体喷射口列(90t)。
而且源前体喷射口列(80a)和吹扫用气体喷射口列(90t)之间可以 具备与这些平行配置的第三排气口列(92c)，反应物前体喷射口列(80b) 和吹扫用气体喷射口列(90t)之间可以具备与这些平行配置的第四排气口 列(92d)。
第三和第四排气口列(92c和92d)是与排气供应源(排气泵)连接 而使各排气动作分别受到供气控制装置(170)的控制。
例如，通过源前体喷射口列(80a)喷射源前体，而通过反应物前体 喷射口列(80b)的反应物前体喷射被中断期间，与源前体喷射口列(80a) 邻接的第一和第三排气口列(92a和92c)被连接排气而实施排气动作， 但邻接反应物前体喷射口列(80b)的第二和第四排气口列(92b和92d) 是可以被阻断排气连接而中断排气动作。同样，通过反应物前体喷射口列 (80b)喷射反应物前体，而通过前体喷射口列(80a)的源前体喷射被中 断期间，与反应物前体喷射口列(80b)邻接的第二和第四排气口列(92b 和92d)连接排气而实施排气动作，但邻接源前体喷射口列(80a)的第一 和第三排气口列(92a和92c)是被阻断排气连接而中断排气动作。因此， 第一和第三排气口列(92a和92c)可以作为源前体的专用排气口列使用， 第二和第四排气口列(92b和92d)可以作为反应物前体的专用排气口列 使用。
图11中源前体喷射口列(80a)、反应物前体喷射口列(80b)、吹扫 用气体喷射口列(90s和90t)和排气口列(92)由非相互连接的多个喷射 口组成，但各喷射口如图12所示，可以相互连接而具备切缝形态。图12 是具备可用于图11中喷头(120)的切缝形态喷射口的喷射单元底视图。
下面再结合图11补充说明喷头(120)。喷头(120)是喷头(120) 置于第一位置(70)时基板(50)(图11中无图示)的第一末端置于喷头 (120)的第一喷射单元(SU(1))的反应物前体喷射口列(80b)和第二 喷射单元(SU(2))的源前体喷射口列(80a)之间(21a)，基板的第二末 端置于第n次喷射单元(SU(n))反应物前体喷射口列(80b)和从所述反 应物前体喷射口列(80b)沿第一方向离X-X1距离的地点之间(21b)。所 述第一末端被排列在第一喷射单元(SU(1))的反应物前体喷射口列(80b) 上，所述第二末端也可以排列在从第n次喷射单元(SU(n))的反应物前 体喷射口列(80b)向所述第一方向离X-X1距离的地点。
喷头(120)是喷头(120)置于第二位置时基板的所述第一末端置于 喷头(120)的第一喷射单元(SU(1))的源前体喷射口列(80a)和从所 述源前体喷射口列(80a)沿第一方向的反向离X-X距离的地点之间(22a)， 基板的所述第二末端可以置于第n-1个喷射单元(SU(n-1))的反应物前 体喷射口列(80b)和第n个喷射单元(SU(n))的源前体喷射口列(80a) 之间(22b)。所述第一末端也可以排列位于从第一喷射单元(SU(1))的 源前体喷射口列(80a)沿第一方向的反向离X-X1距离的所述地点，所述 第二末端也可以排列位于第n个喷射单元(SU(n))的源前体喷射口列 (80a)上。
下面结合附图13说明本发明实施例的喷头(420)。图13是喷头(420) 的底视图。喷头(420)是喷头(120)上增设源前体喷射单元(SU(n+1)) 的形态。被增设的源前体喷射单元(SU(n+1))与第n个喷射单元(SU(n)) 邻接配置于喷头(420)的一侧末端。源前体喷射单元(SU(n+1))包括 沿与第一方向垂直的方向扩张的源前体喷射口列(80a)，在源前体喷射口 列(80a)的前后还可以具备排气口列(92a和92b)。源前体喷射单元(SU (n+1))的源前体喷射口列(80a)可以配置于离第n个喷射单元(SU(n)) 的源前体喷射口列(80a)离一定距离(X)之处。
喷头(420)是喷头(420)置于第一位置时基板(50)(图13中无图 示)的第一末端置于喷头(420)的第一喷射单元(SU(1))的反应物前 体喷射口列(80b)和第二喷射单元(SU(2))的源前体喷射口列(80a) 之间(21a)，基板的第二末端可以置于源前体喷射单元(SU(n+1))的源 前体喷射口列(80a)和从所述源前体喷射口列(80a)沿第一方向离X1 距离的地点之间(23b)。所述第一末端是排列在第一喷射单元(SU(1)) 的反应物前体喷射口列(80b)上，所述第二末端也可以排列在从源前体 喷射单元(SU(n+1))的源前体喷射口列(80a)沿所述第一方向相离X1 距离的地点。
喷头(420)是喷头(420)置于第二位置时基板的所述第一末端置于 喷头(120)的第一喷射单元(SU(1))的源前体喷射口列(80a)和从所 述源前体喷射口列(80a)沿第一方向的反向相离X-X1距离的地点之间 (22a)，基板的所述第二末端可以置于第n个喷射单元(SU(n))的源前 体喷射口列(80a)和反应物前体喷射口列(80b)之间(24b)。所述第一 末端可以排列在从第一喷射单元(SU(1))的源前体喷射口列(80a)沿 第一方向的反向离X-X1距离的所述地点上，所述第二末端也可以排列在 第n个喷射单元(SU(n))的反应物前体喷射口列(80b)上。
再看图11，利用喷头(120)沉积原子层的方法的实施例包括以下阶 段。利用喷头(420)沉积原子层的方法也包括同样的阶段。
(1)将喷头(120)由第一位置(70)沿第一方向移动到第二位置(72) 的第一移动阶段；
(2)所述第一移动阶段进行期间，阻断通过多个喷射单元(SU)反 应物前体喷射口列(80b)的反应物前体的供应，而是通过多个喷射单元 (SU)的源前体喷射口列(80a)向基板(50)上喷射源前体的阶段；
(3)所述第一移动阶段进行的期间，至少通过一个吹扫用气体喷射 口列(90s和90t)向基板(50)上喷射吹扫用气体的阶段；
(4)所述第一移动阶段进行期间，从多个喷射单元(SU)的排气口 列(92a-92d)中至少通过其中之一排出源前体和吹扫用气体的阶段；
(5)将喷头(120)由第二位置(72)沿第一方向的反向移动到第一 位置(70)的第二移动阶段；
(6)所述第二阶段进行期间，阻断通过多个喷射单元(SU)的源前 体喷射口列(80a)的源前体供应，而通过多个喷射单元(SU)的反应物 前体喷射口列(80b)在基板(50)上喷射反应物前体的阶段；
(7)所述第二移动阶段进行期间，至少通过一个吹扫用气体喷射口 列(90s和90t)在基板(50)上喷射吹扫用气体的阶段；以及
(8)所述第二移动阶段进行期间，通过多个喷射单元(SU)中的至 少一个排气口列(92a-92d)使反应物前体和吹扫用气体排出的阶段。
根据本发明的一个实施例，对于所述第一移动阶段和所述第二移动阶 段的喷头(120)的移动速度可以不同地设置。例如，所述第一移动阶段 的移动速度比所述第二移动阶段的移动快。将移动速度不同地设置，可以 对源前体和反应物前体喷射的时间相互不同地实施调节。
根据本发明的一个实施例，所述第一阶段结束，所述第二阶段开始之 前可以补充阻断源前体和反应物前体的喷射而只喷射吹扫用气体的第一 补充吹扫阶段。
根据本发明的一个实施例，所述第二移动阶段结束，所述第一移动阶 段重新开始之前可以阻断源前体和反应物前体的喷射而是增加只喷射吹 扫用气体排气的第二补充吹扫阶段。
根据所述第一和第二补充吹扫阶段，各吹扫时间可以相互不同地进行 调节。将吹扫时间不同地设置，可以对源前体和反应物前体中吹扫得不太 好的前体吹扫更长时间。
根据本发明的一个实施例，所述第一移动阶段进行期间，可以通过所 述反应物前体喷射口列(80b)喷射吹扫用气体。
根据本发明的一个实施例，所述第一阶段进行期间，所述第一和第三 排气口列(92a和92c)中的至少一个连接排气，进而实施所述源前体和 吹扫用气体的排气动作，所述第二和第四排气口列(92b和92d)是阻断 与排气的连接而中断排气动作。在该实施例中，第一和第三排气口列(92a 和92c)被作为源前体专用排气口使用，第二和第四排气口列(92b和92d) 不用于源前体的排气。
根据本发明的一个实施例，所述第二移动阶段进行期间可以通过所述 反应物前体喷射口列(80b)喷射吹扫用气体。
根据本发明的一个实施例，所述第二移动阶段进行期间所述第二和第 四排口列(92b和92d)中的至少一个连接排气，进而实施所述反应物前 体和吹扫用气体的排气动作，所述第一和第三排气口列(92a和92c)是 阻断与排气的连接而中断排气动作。在该实施例中，第二和第四排气口列 (92b和92d)被作为反应物前体专用排气口使用，第一和第三排气口列 (92a和92c)不用于反应物前体的排气。
根据本发明的一个实施例，所述第一和第二移动阶段的喷头移动距离 即第一位置(70)和第二位置(72)之间的间隔与邻接的多个源前体喷射 口列(80a)之间的间隔(X)或者多个喷射单元(SU)的配置间隔(X) 相同。将喷头移动多个源前体喷射口列(80a)的间隔(X)或多个喷射单 元(SU)的配置间隔(X)即可在基板的整个表面上喷射源前体、反应物 前体以及吹扫用气体。在该实施例中基板的整个表面上沉积原子层。
根据本发明的一个实施例，不是在基板(50)的整个表面，而是只选 择特定部位喷射源前体和反应物前体即可只在特定部位沉积原子层，而非 基板(50)的整个表面。只在基板(50)表面的特定部位沉积原子层时， 所述实施例的第二个阶段2即喷射源前体的阶段可以被以下阶段2-1替 代。
下面结合图11说明2-1阶段。
所述第一移动阶段进行期间喷头(120)从第一位置(70)出发到达 第三位置(74)为止，通过多个喷射单元(SU)的源前体喷射口列(80a) 的源前体喷射和通过反应物前体喷射口列(80b)的反应物前体喷射被阻 断，从喷头(120)经过第三位置(74)的时点开始到达第二位置(72) 为止，通过多个喷射单元(SU)的多个反应物前体喷射口列(80b)的反 应物前体供应继续被阻断，但通过源前体喷射口列(80a)在基板(50) 上喷射源前体的步骤。
在所述2-1阶段，第三位置(74)置于第一位置(70)和第二位置(72) 之间，并配置于离第一位置(70)更近的一边。第三位置(74)可以与第 一位置(70)一致。
如果只在基板(50)表面的特定部位沉积原子层，则所述实施例的第 六个阶段(6)即喷射反应物前体的阶段可以被以下阶段(6-1)替代。
(6-1)所述第二移动阶段进行期间，喷头(120)从第二位置(72) 出发到达第四位置(76)为止，通过多个喷射单元(SU)的源前体喷射口 列(80a)的源前体喷射和通过反应物前体喷射口列(80b)的反应物前体 喷射被阻断，从喷头(120)经过第四位置(76)的时刻开始到达第一位 置(70)为止，通过多个喷射单元(SU)的源前体喷射口列80a的源前体 供应被继续阻断，但通过反应前板喷射口列(80b)在基板(50)喷射反 应物前体的步骤。
在所述(6-1)阶段第四位置(76)置于第一位置(70)和第二位置 (72)之间，并置于离第二位置(72)更近的一边。第四位置(76)可以 与第二位置(72)一致。
在所述实施例中，喷头(120)的移动距离即第一位置(70)和第二 位置(72)之间的间隔与在所述喷头(120)相互邻接的多个源前体喷射 口列(80a)之间的间隔(X)或者多个喷射单元(SU)的配置间隔(X) 相比设置得小而只在基板的一部分表面喷射源前体和反应物前体，进而只 在被源前体和反应物前体同时暴露的基板部位沉积原子层。
在所述实施例，第三位置(74)和第五位置(76)之间的间隔与在所 述喷头(120)相互邻接的多个源前体喷射口列(80a)之间的间隔或多个 喷射单元(SU)的配置间隔(X)相比设置得小而只在基板的一部分表面 喷射源前体和反应物前体。
利用喷头(120)沉积原子层的方法的又另一个实施例包括以下阶段。
(1)将喷头(120)从第一位置(70)开始沿着第一方向向第二位置 (72)移动的第一移动阶段；
(2)所述第一移动阶段进行的期间，通过多个喷射单元(SU)的反 应物前体喷射口列(80b)的反应物前体供应被阻断，通过多个喷射单元 (SU)的源前体喷射口列(80a)在基板(50)上喷射源前体的阶段；
(3)所述第一阶段进行的期间，至少通过一个吹扫用气体喷射口列 (90a和90t)向基板(50)上喷射吹扫用气体的阶段；
(4)所述第一移动阶段进行期间，从多个喷射单元(SU)的排气口 列(92a-92d)中至少通过其中一个排出源前体和吹扫用气体的阶段；
(5)将喷头(120)从第二位置(72)开始沿着第一方向的反向移动 到第一位置(70)的第二移动阶段；
(6)所述第二移动阶段进行期间，通过多个喷射单元(SU)的源前 体喷射口列(80a)和反应物前体喷射口列(80b)的前体供应被阻断，但 至少通过一个吹扫用气体喷射口列(90s和90t)向基板(50)上喷射吹扫 用气体的阶段；
(7)所述第二移动阶段进行，从多个喷射单元(SU)的排气口列 (92a-92d)中至少通过其中一个排放所述吹扫用气体的阶段；
(8)将喷头(120)从第一位置(70)开始沿第一方向向第二位置(72) 重新移动的第三移动阶段；
(9)所述第三移动阶段进行期间，通过多个喷射单元(SU)源前体 喷射口列(80a)的源前体供应被中断，但通过多个喷射单元(SU)的反 应物前体喷射口列(80b)向基板(50)上喷射反应物前体的阶段；
(10)所述第三阶段进行期间，至少通过一个吹扫用气体喷射口列 (90s和90t)向基板(50)上喷射吹扫用气体的阶段；
(11)所述第三移动阶段进行期间，通过多个喷射单元(SU)的至 少一个排气口列(92a-92d)排放反应物前体和吹扫用气体的阶段。
根据本发明的又另一个实施例，所述第一移动阶段进行期间，也可以 通过所述反应物前体喷射口列(80b)喷射吹扫用气体。
根据本发明的一个实施例，所述第一移动阶段进行期间，所述第一和 第三排气口列(92a和92c)中的至少一个连接排气实施所述源前体和吹 扫用气体的排气动作，所述第二和第四排气口列(92b和92d)是被阻断 与排气的连接而中断排气动作。该实施例中，第一和第三排气口列(92a 和92c)被作为源前体专用排气口使用，第二和第四排气口列(92b和92d) 不用于源前体排气。
根据本发明的一个实施例，所述第三移动阶段进行期间，也可以通过 所述反应物前体喷射口列(80b)喷射吹扫用气体。
根据本发明的一个实施例，所述第三移动阶段进行期间，所述第二和 第四排气口列(92b和92d)中的至少一个连接排气而实施所述反应物前 体和吹扫用气体的排气动作，而所述第一和第三排气口列(92a和92c) 则阻断与排气的连接而中断排气动作。在该实施例中，第二和第四排气口 列(92b和92d)被作为反应物前体专用排气口使用，第一和第三排气口 列(92a和92c)不用于反应物前体排气。
根据本发明的一个实施例，所述第二移动阶段进行期间，所述第一、 第二、第三和第四排气口列(92a-92d)被阻断与排气的连接而中断排气动 作。在该实施例中，由吹扫用气体喷射口列(90s和90t)喷射的吹扫用气 体是可以通过基板支架(110)上具备的排气口(图15的112a)或基板支 架周边具备的排气口(图18的109)排出。
根据本发明的一个实施例，所述第二移动阶段进行期间，也可以通过 所述第一物质喷射口列(80a)和所述第二物质喷射口列(80b)喷射吹扫 用气体。
根据本发明的一个实施例，在所述第一、第二和第三移动阶段的喷头 的移动速度可以相互不同。
根据本发明的一个实施例，所述第一、第二和第三移动阶段的喷头移 动距离即第一位置(70)和第二位置(72)之间的间隔与邻接的多个第一 物质喷射口列(80a)之间间隔(X)或者多个喷射单元(SU)的配置间 隔(X)相同。将喷头移动多个第一物质喷射口列(80a)的间隔(X)或 多个喷射单元(SU)的配置间隔(X)即可向整个基板表面喷射第一物质、 第二物质和吹扫用气体。
在所述实施例，所述第一、第二和第三移动阶段的喷头(120)的移 动距离即第一位置(70)和第二位置(72)之间间隔与在所述喷头(120) 相互邻接的多个源前体喷射口列(80a)之间间隔(X)或者多个喷射单元 (SU)的配置间隔(X)相比设置地更小而只对基板的一部分表面喷射源 前体和反应物前体。
根据本发明的一个实施例，在结合图11说明的喷射单元(SU)可以 补充从第一、第二、第三和第四吹扫用气体喷射口列(90a,90b,90c和90d) 中的至少一个。图14是吹扫用喷射口列(90a-90d)被补充的喷射单元(SU) 的底视图。第一吹扫用气体喷射口列(90a)置于第一排气口列(92a)和 第一物质喷射口列(80a)之间，第二吹扫用气体喷射口列(90b)置于第 一物质喷射口列(80a)和第三排气口列(92c)之间，第三吹扫用气体喷 射口列(90c)置于第四排气口列(92d)和第二物质喷射口列(80b)之 间，第四吹扫用气体喷射口列(90d)置于第二物质喷射口列(80b)和第 二排气口列(92b)之间。
由第一物质喷射口列(80a)喷射的第一物质与由邻接的吹扫用气体 喷射口列(90a和90b)喷射的吹扫用气体一起通过第一和第三排气口列 (92a和92c)中的至少一个排出，由第二物质喷射口列(80b)喷射的第 二物质与由邻接的吹扫用气体喷射口列(90c和90d)喷射的吹扫用气体 一起通过第二和第四排气口列(92b和92d)中的至少一个排出。由吹扫 用气体喷射口列(90t)喷射的吹扫用气体是通过第三和第四排气口列(92c 和92d)中的至少一个排出。
结合图14说明的喷射单元(SU)可以用于结合图11和图13说明的 喷头(120和420)。
下面结合图15和图16说明本发明实施例的基板支架(110)。图15 是没有喷头(120)只有基板支架(110)的平面图，图16是喷头(120) 置于第一位置(70)的状态的基板支架(110)和喷头(120)的平面图。
基板支架(110)被放置基板(50)，其组成包括：与基板接触的第一 区域(110a的内部)、喷头(120)移动第一位置(70)和第二位置(72) 时被喷头(120)遮住的第二区域(110a的外部和110b的内部之间区域)、 不被喷头(120)遮住的第三区域(110b外部和110c内部之间区域)。基 板支架(110)的第一区域可以埋设用于加热基板(50)的加热装置，第 二和第三区域埋设冷却水管而对第二和第三区域实施冷却。
所述第三区域上可以具备沿所述第二区域的边界可包围所述第二区 域地配置的排气口列(112a)。排气口列(112a)是可排出由喷头(120) 外部流入喷头(120)内部的异物或者可排出由喷头(120)向外部露出的 源前体或反应物前体地组成。
基板支架(110)的所述第二区域上可以具备与所述第三区域邻接而 沿着所述第三区域配置的排气口列(112b)。所述第二区域的剩余部分可 以具备多个排气口列(112c)。排气口列(112b和112c)是可排出由喷头 (120)向外部露出的源前体和反应物前体地组成。
根据一个实施例，所述第二区域上具备的排气口列(112b)可以被吹 扫用气体喷射口列替代。由吹扫用气体喷射口列(112b)喷射的吹扫用气 体是可以补充喷头(120)所需的吹扫用气体的供应，或者用于防止基板 支架(110)的第二区域被源前体和反应物前体污染。
根据一个实施例，所述第二区域上具备的排气口列(112c)可以由吹 扫用气体喷射口列替代。由吹扫用气体喷射口列(112c)喷射的吹扫用气 体是可以补充喷头(120)所需的吹扫用气体的供应，或者用于防止基板 支架(110)的第二区域被源前体和反应物前体污染。
下面结合图17和图18说明本发明实施例的喷头(120)和基板支架 (110)保护用室(190)。图17是保护用室(190)的立体透视图，图18 是安装保护用室(190)的原子层沉积装置(100)的剖视图。
保护用室(190)被固定在喷头支架(106)上，包括由喷头支架(106) 向基板支架(110)边扩张的侧壁(side wall)。保护用室(190)的下部面 向基板支架(110)开放。保护用室(190)被固定在喷头支架(106)上， 随着喷头支架(106)垂直移动，与喷头(120)一起垂直移动。保护用室 (190)可通过开放的下部面接近喷头(120)和基板支架(110)。
如图18所示，保护用室(190)是以喷头(120)置于原子层沉积位 置时保护用室(190)的下端部端下降到原子层沉积装置(100)的下部框 架(102)和基板支架(110)之间形成的排气口(109)附近或者排气口 (109)内侧的方式组成。排气口(109)是沿基板支架(110)周边形成， 通过排气端口(112)连接于真空泵。由在喷头支架(106)下部设置的气 体喷射口(150)喷射的吹扫用气体被保护用室(190)与外部阻断，可通 过排气口(109)排出。
如图18所示，原子层沉积装置(100)还可以包括外围室(105)。外 围室在上部框架(104)和下部框架(102)之间扩张而提供密封空间，外 围室(105)内部可以配置基板支架(110)、轴(103)、喷头支架(106) 和喷头(120)。外围室(105)可以设置可供基板进出的门(door，无图 示)。
以上结合特定实施例对本发明进行了说明，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例所获 得的其它变形实施例，都属于本发明保护的范围。例如，除了半导体基板 外，还可以用于对其它对象的原子层沉积。而且本发明以在四角形形态基 板上沉积原子层的装置和方法为例进行了说明，但此外还可以用于各种形 态的基板。例如，基板为圆形则如图19所示，以喷头(120)或者喷射口 面(120a)的两端(120r)包住圆形基板(50)的曲面形态组成。图19 是在圆形基板(50)上沉积原子层的喷头(120)的底视图。图19的喷头 (120)上使用的喷射单元(SU)上没有图示排气口列(92)和吹扫用气 体喷射口列(90)，但结合图11和图14说明的多个喷射单元(SU)在图 19的喷头(120)上也可以作为喷射单元(SU)使用。
本发明说明的是将喷头(120)直线往复移动的同时沉积原子层的装 置及方法，但除了直线往复移动之外，还可以实施旋转往复移动同时沉积 原子层的装置和方法。下面结合图20和图21说明旋转往复移动同时沉积 原子层的装置及方法。
图20是具备旋转往复移动装置的原子层沉积装置(500)的平面图， 图12是沿图20上图示的切断线(510)的原子层沉积装置(500)的剖面。 原子层沉积装置(500)包括基板支架(110)的上部具备的旋转喷头(520)。 旋转喷头(520)的一端(520a)与轴(shaft，524)连结，轴(524)与 原子层沉积装置(500)的框架例如下部框架(102)可旋转地连结。轴(524) 是可以以垂直轴(530)为中心旋转地组成。为此，轴(524)连接于旋转 驱动装置(图20和图21中无图示)。
喷头(520)的另一侧端(520b)以经过位于轴(524)近处的基板(50) 的边缘延伸到位于远处的基板(50)边缘近处的方式组成。因此喷头(520) 的两端间距离可以比基板(50)直径或宽度更大地组成。
喷头(520)的底面具备喷射口面(120a)。喷射口面(120a)上至少 具备一个结合图11说明的喷射单元(SU)。也可以具备结合图14说明的 喷射单元(SU)。作为参考，图22中图示出具备结合图14说明的喷射单 元(SU)的旋转喷头(520)的底视图。喷射单元(SU)是在喷射口面(120a) 上配置而多个喷射口列沿着喷头(520)的长度方向配置。喷射单元(SU) 连接于结合图3和图4说明的喷气控制装置(170)和原料气体供应源 (172)、反应气体供应源(172)、吹扫用气体供应源(172)和排气泵(172)。
喷头(520)使轴(524)以垂直轴(530)轴为中心旋转而在第一角 位置(530a)和第二角位置(530b)之间往复移动。第一角位置(530a) 和第二角位置(530b)之间的角度(520a)可以小于90度。第一角位置 (520a)是由喷头(520)的源前体喷射口列(80a)喷射的源前体或由反 应物前体喷射口列(80b)喷射的反应物前体涂覆基板(50)的一侧边缘 (50a)的位置。第二角位置(520b)是由喷头(520)反应物前体喷射口 列(80b)喷射的源前体或源前体喷射口列(80a)喷射的源前体涂覆基板 (50)的相反侧边缘(50b)的位置。在第一角位置(520a)源前体喷射 口列(80a)或反应物前体喷射口列(80b)被可与所述一侧边缘(50a) 接触地垂直排列，在第二角位置(520b)反应物前体喷射口列(80b)或 源前体喷射口列(80b)被可与所述相反侧边缘(50b)接触地垂直排列。
原子层沉积装置(500)的基板支架(110)周边配置多个排气口(112a)。 多个排气口(112a)可排出由喷头(529)的喷射口面(120a)喷射的源 前体、反应物前体和吹扫用气体地组成。旋转喷头(520)是喷射口面(120a) 和基板(50)表面的间隔范围可在0.1mm到30mm以内地配置。基板支 架(110)、旋转喷头(520)如图21所示可以设置于室(105)内。
根据图20和图22，利用喷头(520)沉积原子层的方法的实施例包 括以下阶段。
(1)将喷头(520)由第一角位置(520a)向第二角位置(520b)旋 转移动的第一移动阶段；
(2)所述第一移动阶段进行期间，阻断通过喷头(520)反应物前体 喷射口列(80b)的反应物前体供应，通过喷头(520)的源前体喷射口列 (80a)在基板(50)上喷射源前体的阶段；
(3)所述第一移动阶段进行期间，通过喷头(520)的至少一个吹扫 用气体喷射口列(90t)在基板(50)上喷射吹扫用气体的阶段；
(4)所述第一移动阶段进行期间，通过喷头(520)的排气口列 (92a-92d)中的至少一个排出源前体和吹扫用气体的阶段；
(5)将喷头(520)由第二角位置(520b)向第一角位置(520a)反 转移动的第二移动阶段；
(6)所述第二移动阶段进行期间，阻断由喷头(520)的源前体喷射 口列(80a)的源前体供应，而是通过喷头(520)的反应物前体喷射口列 (80b)在基板(50)上喷射反应物前体的阶段；
(7)所述第二移动阶段进行期间，通过喷头(520)的至少一个吹扫 用气体喷射口列(90t)在基板(50)喷射吹扫用气体的阶段；以及
(8)所述第二移动阶段进行期间，通过喷头(520)的至少一个排气 口列(92a-92d)排出反应物前体和吹扫用气体的阶段。
利用喷头(520)沉积原子层的方法的又另一个实施例包括以下阶段。
(1)将喷头(520)由第一角位置(520a)向第二角位置(520b)旋 转移动的第一移动阶段；
(2)所述第一移动阶段进行期间，阻断通过喷头(520)的反应物前体 喷射口列(80b)的反应物前体供应，而是通过喷头(520)的源前体喷射 口列(80a)在基板(50)上喷射源前体的阶段；
(3)所述第一移动阶段移动期间，通过喷头(520)的至少一个吹扫 用气体喷射口列(90t)在基板(50)上喷射吹扫用气体的阶段；
(4)所述第一移动阶段进行期间，通过喷头(520)的排气口列 (92a-92d)中至少一个排出源前体和吹扫用气体的阶段；
(5)将喷头(520)由第二角位置(520b)位置向第一角位置(520a) 反转移动的第二移动阶段；
(6)所述第二移动阶段进行期间，阻断通过喷头(520)源前体喷射 口列(80a)和反应物前体喷射口列(80b)的前体供应，而是通过至少一 个吹扫用气体喷射口列(90t)在基板(50)上喷射吹扫用气体的阶段；
(7)所述第二阶段移动期间，通过喷头(520)的排气口列(92a-92d) 中的至少一个排出所述吹扫用气体阶段；
(8)将喷头(520)由第一角位置(520a)向第二角位置(520b)反 转移动的第三移动阶段；
(9)所述第三阶段进行期间，阻断通过喷头(520)源前体喷射口列 (80a)的源前体供应，而是通过喷头(520)的反应物前体喷射口列(80b) 在基板(50)上喷射反应物前体的阶段；
(10)所述第三移动阶段进行期间，通过喷头(520)的至少一个吹 扫用气体喷射口列(90t)在基板(50)上喷射吹扫用气体的阶段；以及
(11)所述第三移动阶段进行期间，通过喷头(520)的至少一个排 气口列(92a-92d)排出反应物前体和吹扫用气体的阶段。
根据图11说明的喷头(120)如图23所示至少可以具备一个吹扫用 气体喷射口面(120n)。图23是具备吹扫用气体喷射口面(120n)的喷头 (120x)的底视图。吹扫用气体喷射口面(120n)是在喷射口面(120a) 上具备，可与喷头(120x)的移动方向即第一方向平行，且从喷射口面120a 的一端向相反侧一端扩张地具备。吹扫用气体喷射口面(120n)上不具备 源前体和反应物前体喷射口，只具备吹扫用气体喷射口(90x)。也可以具 备排气口(92x)。排气口(92x)列是可以沿着与吹扫用气体喷射口面(120n) 的第一方向平行的边缘排列。吹扫用气体喷射口(90x)列可以置于排气 口(92x)列之间。
与吹扫用气体喷射口面(120n)下部对应的基板(50)上无法喷射源 前体和反应物前体，因此不会发生原子层沉积。如果基板(50，图23中 无图示)上存在不需要沉积原子层薄膜的部位(50a)(图23中无图示)， 则将吹扫用气体喷射口面(120n)可排列在所述部位(50a)地配置在喷 射口面(120a)而防止原子层在所述部位(50a)上沉积。
根据一个实施例，吹扫用气体喷射口面(120n)是可以不具备喷射口 (90x)和排气口(92x)而可不喷射任何气体地组成。
根据一个实施例，吹扫用气体喷射口面(120n)可以只具备排气口 (92x)地组成。
吹扫用气体喷射口面(120n)的宽度和位置、数量是可以根据所述部 位(50a)的形状和配置调节。
再看图23，根据一个实施例，利用喷头(120x)沉积原子层的方法 包括以下阶段。
(1)将喷头(120x)由第一位置(70)沿第一方向向第二方向位置 (72)移动的第一移动阶段；
(2)所述第一移动阶段进行期间，所述喷头(120x)从所述第一位 置(70)出发，到达第三位置(74)为止，阻断通过多个喷射单元(SU) 源前体喷射口列(80a)的源前体喷射和通过反应物前体喷射口列(80b) 的反应物前体喷射，而且所述喷射头(120x)经过所述第三位置(74)的 时刻开始到达所述第二位置(72)的为止继续阻断通过多个喷射单元(SU) 反应物前体喷射口列(80b)的反应物前体供应，但通过源前体喷射口列 (80a)在基板(50)上喷射源前体的阶段；
(3)所述第一移动阶段进行期间，通过多个喷射单元(SU)的至少 一个吹扫用气体喷射口列(90s和90t)在基板(50)上喷射吹扫用气体 的阶段；
(4)所述第一移动阶段进行期间，通过多个喷射单元(SU)的排气 口列(92a-92d)中的至少一个排出源前体和吹扫用气体的阶段；
(5)将喷头(120x)由第二位置(72)向第一位置(70)移动的第 二移动阶段；
(6)所述第二移动阶段进行期间，所述喷头(120x)从所述第二位 置(72)出发到达第四位置(76)为止，阻断通过多个喷射单元(SU)的 源前体喷射口列(80a)的源前体喷射和通过反应物前体喷射口列(80b) 的反应物前体喷射，而且从所述喷头(120x)经过所述第四位置(76)到 达所述第一位置为止继续组断通过多个喷射单元(SU)的源前体喷射口列 (80a)的源前体供应，但通过反应物前体喷射口列(80b)在基板上(50) 上喷射反应物前体的阶段；
(7)所述第二移动阶段进行期间，通过多个喷射单元(SU)的至少 一个吹扫用气体喷射口列(90s和90t)在基板(50)上喷射吹扫用气体的 阶段；
(8)所述第二移动阶段进行期间，通过多个喷射单元(SU)的至少 一个排气口列(92a-92d)排出反应物前体和吹扫用气体的阶段；
根据所述实施例，原子层是只有喷头(120x)位于第三位置(74)和 第四位置(76)之间时才会基板(50)上形成，喷头(120x)位于第一位 置(70)和第三位置(74)之间，或者位于第二位置(72)和第四位置(76) 之间时不形成。因为源前体和反应物前体是原子层形成的必要因素。
根据所述实施例，第三位置(72)置于第一位置(70)和第二位置(72) 之间，也可以与第一位置(70)更加接近地配置。第一位置(70)和第三 位置(74)也可以一致。
根据所述实施例，第四位置(76)置于第一位置(70)和第二位置(72) 之间，也可以与第二位置(72)更加接近地配置。第二位置(72)和第四 位置(76)也可以一致。
根据所述实施例，将喷头(120x)的移动距离即第一位置(70)和第 二位置(72)之间的间隔与相互邻接的多个第一物质喷射口列(80a)之 间间隔(X)或多个喷射单元(SU)的配置间隔(X)相比设置得更小即 可只在基板的一部分表面喷射源前体和反应物前体。
根据所述实施例，通过吹扫用气体喷射口面(120n)不可喷射源前体 和反应物前体，而是喷射吹扫用气体。
根据所述实施例，通过吹发用气体喷射口面(120n)不可喷射源前体 和反应物前体，只可实施排气。
根据所述实施例，通过吹扫用气体喷射口面(120n)不可喷射源前体 和反应物前体，只可喷射吹扫用气体和实施排气。
根据图24说明可通过图23中图示的喷头(120x)在基板(50)上沉 积的原子层的形状。图24是基板(50)的平面图。
基板(50)上形成通过喷头(120x)的第一喷射单元即SU(1)沉积 的多个第一原子层区域210(1)、通过第二喷射单元即SU(2)沉积的多 个第二原子层区域210(2),..、通过第n-1喷射单元即SU(n-1)沉积的 多个第n-1原子层区域210(n-1)、通过第n喷射单元SU(n)沉积的多个 第n原子层区域210(n)。例如，喷头(120x)只具备第一喷射单元(SU (1))时基板(50)上只形成第一原子层区域(210(1))。
多个原子层区域(210)的沿第一方向的宽度(240)取决于根据图 23说明的第三位置(74)和第四位置(76)之间间隔。多个原子层区域(210) 相互分离，向与基板(50)移动方向即第一方向平行的方向的间隔(220) 是通过根据所述图23说明的实施例的原子层沉积方法实现的间隔，向与 第一方向垂直的方向的间隔(230)是通过喷头(120x)的吹扫用气体喷 射口面(120n)实现的间隔。向与第一方向平行的方向的间隔(220)是 变更第三位置(74)和第四位置(76)的间隔而实施调节的间隔，向与第 一方向垂直的方向的间隔(230)是变更喷头(120x)的吹扫用气体喷射 口面(120n)的宽度、组成或形状而实施调节的间隔。如此，根据本发明 的实施例，不需其它遮罩也可以只在基板(50)上的特定区域选择性地沉 积原子层。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照 前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理 解：其依然可以对前述各实施例所述的技术方案进行修改；而这些修改， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例所述技术方案的范围。