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    在基板上沉積原子層之方法，上述方法包括供應前驅氣體，來自可以是可旋轉鼓狀物的一部分之沉積頭的前驅氣體供應器，從上述前驅氣體供應器對基板提供前驅氣體；上述方法更包括移動上述前驅氣體供應器，係沿著上述基板旋轉上述沉積頭，輪到的上述基板沿著旋轉鼓狀物移動；上述方法更包括在以下兩者之間切換：從前驅氣體供應器對基板供應上述前驅氣體，在旋轉軌道的第1部分上；以及中斷從前驅氣體供應器供應上述前驅氣體，在旋轉軌道的第2部分上。
    公开号:TW201321548A
    申请号:TW101128720
    申请日:2012-08-09
    公开日:2013-06-01
    发明作者:Raymond Jacobus Wilhelmus Knaapen；Ruud Olieslagers；Den Berg Dennis Van；Den Boer Matijs C Van；Diederik Jan Maas；Der Donck Jacques Cor Johan Van；Freddy Roozeboom
    申请人:Tno；
    IPC主号:C23C16-00
    专利说明:
    在基板上沉積原子層之方法及裝置
    本發明係關於在基板上沉積原子層之方法，最好是堆疊的原子層，上述方法包括從前驅氣體供應器供應前驅氣體，而前驅氣體供應器包含在對著基板的沉積頭內。本發明還關於在基板上沉積原子層之裝置，上述裝置包括沉積頭，具有前驅氣體供應器，用以對基板供應前驅氣體。本發明還關於堆疊的原子層。
    原子層沉積廣為人知的方法係沉積單分子層的靶材。原子層沉積不同於實例化學氣相沉積，因為原子層沉積至少需要兩個連續處理步驟(即，半週期)。自身限制處理步驟的第1步驟包含在基板表面上施加前驅氣體。自身限制處理步驟的第2步驟，包含前驅材料的反應，用以形成單分子層的耙材。當沒有理想層厚控制時，原子層沉積具有優異化的優點。不過，原子層實質上是薄的。結果，運用原子層沉積，用以沉積具有約大於10奈米的一定厚度的層，通常相當耗時，因為需要堆疊許多原子層以得到如此的層厚。
    WO2007/106076敘述原子層沉積的方法，其中基板安裝在鼓狀物上。此鼓狀物沿著供應前驅氣體的噴嘴旋轉。以此方式，可以在相當短的時間內沉積多層原子層。不過，WO2007/106076的方法只能用於長度等於或小於鼓狀物圓周的基板。另外，安裝基板至鼓狀物所需要的時間，可能至少部分或甚至完全消除沿著噴嘴快速旋轉所掙得的時間。
    US2011/0076421敘述氣體沉積反應室，其中插入將沉積薄膜的管狀物。可以旋轉氣體沉積反應室，而管狀物固定。旋轉氣體沉積反應室，而基板只有部分覆蓋氣體沉積反應室的圓周，可能導致作用物漏出。
    EP2360293由本發明者們揭露在基板上沉積原子層之方法。上述方法包括供應前驅氣體，來自可以是可旋轉鼓狀物的一部分之沉積頭的前驅氣體供應器。從上述前驅氣體供應器對基板提供前驅氣體。上述方法更包括移動上述前驅氣體供應器，係沿著上述基板旋轉上述沉積頭，輪到的上述基板沿著旋轉鼓狀物移動。EP2360293中，提供密封元件以防止前驅氣體漏出至外部環境。
    本發明的目的係提供沉積原子層之方法，至少部分解決已知方法的一或更多的問題。
    於是，本發明提供在例如軟性或硬性基板上沉積原子層之方法，最好是堆疊的原子層，上述方法包括從前驅氣體供應器，最好是從複數的前驅氣體供應器，供應前驅氣體，而前驅氣體供應器包含在對著基板的沉積頭內；包括在基板附近例如在其上使前驅氣體反應，以形成原子層；包括沿著上述基板移動上述前驅氣體供應器，當供應前驅氣體時沿著旋轉軌道旋轉上述沉積頭；更包括在以下兩者之間切換：從前驅氣體供應器對基板供應上述前驅氣體，在旋轉軌道的第1部分上；以及中斷從上述前驅氣體供應器供應上述前驅氣體，在旋轉軌道的第2部分上。
    以此方式，當連續移動(例如，旋轉或迴轉)前驅氣體供應器及/或基板時，可以沉積堆疊的原子層。結果，可以增加原子層的沉積速率。又，經由在供應和中斷前驅氣體之間切換，可以在第二部分的旋轉軌道，防止所不希望的前驅氣體漏出，例如當基板從輸出面移開或遠離輸出面時。
    實施例中，當供應前驅氣體時，沉積頭可以往一方向連續旋轉。於是，當沉積堆疊的原子層時，可以避免以往返的方式移動前驅氣體供應器及/或基板。以此方式，可以防止固有於往返動作之前驅頭及/或基板的反轉。可以達到更高沉積速率及/或更均勻的原子層沉積，例如因為沉積頭的轉動點沒有接縫。
    在另一實施例中，當供應前驅氣體時，以往返動作旋轉沉積頭。例如，在供應前驅氣體時，先往一方向移動沉積頭，然後在供應前驅氣體時，往另一方向移動。本實施例的優點在沉積製程中可以有更高彈性，例如可以要求較少的前驅氣體。
    注意到US2009/0081885 A1未揭露沿著基板移動前驅氣體供應器，係當供應前驅氣體時，旋轉上述沉積頭。注意到US2009/0081885 A1也未揭露之後連續往一方向移動(例如，旋轉)前驅氣體供應器時，沉積堆疊的原子層。US2009/0081885 A1中揭露的裝置，在供應前驅氣體時，不適合往一方向連續旋轉前驅氣體供應器。
    基板可以是軟性基板或硬性，即非軟性基板。使用軟性基板，可與旋轉沉積頭結合良好。如此的軟性基板容許彎曲基板，便利於圍繞旋轉沉積頭引導基板。
    實施例中，上述方法包括沿著前驅氣體供應器移動基板，係對基板供應前驅氣體之後或與之同步。對基板供應前驅氣體之後，沿著前驅氣體供應器移動基板，使互相分離的區域能夠沉積，其中堆疊層在基板上沉積。與對基板供應前驅氣體同步，沿著前驅氣體供應器移動基板，實現互相偏移即部分重疊的原子層所建的相當連續的堆疊層。以此方式，可以大體上防止垂直延伸至基板的原子層邊緣間的接縫。相對於基板，前驅氣體供應器的平移速度可以在時間上固定或在時間上變化。
    實施例中，在沉積原子層期間，前驅氣體供應器的平移速度大於及/或逆向基板的平移速度。這更增加原子層的沉積速率。例如，前驅氣體供應器平移速度的絕對值可以至少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倍大於基板平移速度的絕對值。實施例中，當前驅頭沿著基板表面移動時，基板可以非常緩慢移動或維持不動，因而沉積任何想要的層數。顯然地，前驅氣體供應器的平移速度選擇性地可以導往基板平移速度的方向。
    實施例中，前驅氣體供應器形狀為狹長形，沿著或傾向沉積頭的軸方向，其中前驅氣體供應器及/或基板往旋轉頭動作界定的軸方向之橫斷方向移動。如此的狹長前驅氣體供應器，沿著或傾向軸方向形成，可以實現在基板上原子層的同質沉積。
    實施例中，沉積頭有輸出面，在沉積原子層期間，至少部分面對基板，且輸出面具有前驅氣體供應器。於是，前驅氣體供應器可以沿著彎曲的輸出面，往沿著或傾向沉積頭的旋轉軸方向延伸。
    實施例中，輸出面具有大體上圓形，典型為大體上圓柱狀或圓錐狀如截頭圓錐形及/或截頭體形，界定基板的移動路徑。於是，輸出面可以具有大體上圓柱狀、圓錐狀或截頭體形狀。如此的輸出面可與旋轉前驅頭結合良好，因為在使用中使前驅頭和基板間能維持相當固定的分離距離。
    注意到US2007/0281089 A1未揭露具有輸出面的沉積頭，在沉積原子層期間，輸出面至少部分面對基板，沉積頭具有前驅氣體供應器，且具有界定基板的移動路徑之大體上圓形狀。更注意到，US2007/0281089 A1未揭露沿著或傾向沉積頭的軸方向之狹長形的前驅氣體供應器，也未揭露可以沿著彎曲的輸出面，往沿著或傾向沉積頭的旋轉軸方向延伸之前驅氣體供應器。取而代之，US2007/0281089 A1揭露的裝置，其中輸出面和前驅氣體供應器垂直於軸方向和旋轉軸延伸。這阻礙在基板上同質沉積。例如，接近旋轉軸的沉積將不同於更遠離旋轉軸的沉積。又，在旋轉軸的位置，不可能沉積。結果，在US2007/0281089 A1中，基板僅移過來少於輸出面的一半區域。
    實施例中，沿著前驅氣體供應器移動基板，包括圍繞沉積頭移動基板最好至少一次或少於一次，最好是圍繞沉積頭的輸出面。將圍繞沉積頭移動至少一次的第1部分基板，最好位於已經圍繞旋轉基板移動比第1部分基板多一次之第2部分基板旁。第1部分及第2部分的基板最好沿著同一條線延伸，係導往沿著第1部分及第2部分的基板的線，並橫斷基板的移動方向。以此方式，旋轉前驅氣體供應器可以在使用中不斷地面對基板。結果，大體上防止前驅氣體的漏出。於是，在此實施例中，在基板往沉積頭移動並觸及的位置附近，及/或基板移開並留下沉積頭的位置附近，可能發生的漏出問題(會導致所不希望的前驅反應，引起污染和微粒)，至少可以解決部分。注意到，圍繞沉積頭提供基板的次數不一定是整數。
    實施例中，上述方法包括排出通過第1及第2部分的基板間的間隙漏出之前驅氣體。
    實施例中，沿著前驅氣體供應器移動基板，包括圍繞沉積頭沿著螺旋狀的路徑移動。上述沉積頭可以是可旋轉鼓狀物的一部分。鼓狀物可包括一可旋轉輪，有沉積頭附在其上。基板可以圍繞沉積頭及/或圍繞鼓狀物沿著螺旋狀路徑移動至少一次。以此方式，可以實現旋轉前驅氣體供應器在使用中不斷地面對基板提供同質層，最好在相對側間延著螺旋狀路徑大體上全基板區域上。尤其，基板可位於螺旋狀結構中，其中相對的基板側彼此相對，形成沒有狹縫或只是非常窄的狹縫，作為相對基板側之間的轉變。以此方式，可以大體上防止漏出及/或大體上縮減至最小。
    實施例中，基板大體上面對全前驅氣體供應器。於是，在使用中，旋轉的前驅氣體供應器可以不斷地面對基板。
    實施例中，上述方法包括限制前驅氣體，藉由面對沉積頭的一蓋子，在基板面對沉積頭的區域之外。經由蓋子，可以大體上阻礙或甚至防止前驅氣體流動至可以執行上述方法的裝置的外部環境。上述蓋子可以沿著及/或在第1及第2部分的基板間的間隙延伸。
    實施例中，上述方法包括在基板與旋轉沉積頭間維持分離距離。以此方式，可以防止基板與旋轉沉積間的機械接觸。結果，前驅氣體供應器的平移速度可大於及/或逆向基板的平移速度。圍繞沉積頭圓周的至少一部分且最好是全部，最好分離距離大體上固定。
    實施例中，上述方法包括安裝基板至一載子，並沿著前驅氣體供應器移動載子。藉由載子，可以維持基板與旋轉沉積頭間的分離距離。結果，可以防止基板與旋轉沉積頭間的機械接觸。上述載子最好包括網眼。
    實施例中，上述方法包括沿著引導物的運輸面圍繞引導物移動載子，引導物與輸出面共形並面對輸出面。藉由共形運輸面，分離距離在至少一部分的輸出面上可以維持大體上固定。
    實施例中，上述方法包括在沉積頭與基板間供應軸承氣體，用以形成分離基板與沉積頭之氣體軸承層。以此方式，在旋轉沉積頭與基板之間可以維持相當窄的分離距離。分離距離可以例如最多200微米、最多100微米、最多15微米、或最多10微米，例如約5微米。同時，分離距離可以至少3微米、至少5微米、或至少10微米。如此的小分離距離降低提供給基板過剩的前驅氣體數量。這是值得的，因為前驅氣體的使用通常加入生產成本。
    實施例中，上述方法包括使前驅氣體在基板附近例如在其上反應，利用雷射選擇性處理沉積的前驅材料以形成原子層。如此的選擇性處理可包括控制雷射，用以選擇性處理沉積的前驅材料。選擇性控制雷射可包括選擇性控制電射的強度，例如打開和關閉雷射以提供光柵型圖案蝕刻。在如此的實施例中，雷射切換時間與相對速度共同界定畫素柵格，上述畫素柵格可界定例如50微米或更小之非常小的平面內圖案蝕刻結構。二擇一地，選擇性控制雷射可以包括從沉積的前驅材料選擇性轉移雷射光束。以此方式，可以沉積圖案蝕刻的原子層。例如，當部分的基板，其中根據想要的圖案沉積原子層，鄰接作用氣體供應器時，可以打開雷射。例如，當部分的基板，其中根據想要的圖案不沉積原子層，鄰接作用氣體供應器時，可以關閉雷射。上述雷射最好包含在例如整合在沉積頭內。
    實施例中，上述方法包括從沉積頭的軸承氣體供應器對基板供應軸承氣體，以提供氣體軸承層。
    實施例中，上述方法包括藉由界定在沉積頭中並面對基板的洞穴內之前驅氣體供應器，供應前驅氣體；以及藉由沉積頭的前驅氣體排出器，從洞穴排出前驅氣體，用以大體上防止前驅氣體漏出洞穴；上述方法更包括藉由遠離洞穴的軸承氣體供應器，供應軸承氣體。
    如此的洞穴可以應用洞穴內的製程條件，不同於氣體軸承層中的製程條件。前驅氣體供應器及/或前驅氣體排出器最好位於洞穴內。在氣體軸承層中，即接近或鄰近前驅氣體供應器，分離距離可以至少3微米、至少5微米、至少10微米、及/或最多15微米。在洞穴中，分離距離可以最多500微米、最多200微米、最多100微米、最多50微米、及/或最少25微米。於是，洞穴中的分離距離範圍從25微米到最多500微米。
    發明者察覺此實施例的特徵可以應用得更廣，選擇性地結合其他一或更多的實施例及/或此處說明的特徵。於是，提供在基板上沉積原子層的方法，最好是堆疊的原子層，上述方法包括從前驅氣體供應器供應前驅氣體，最好是複數的前驅氣體供應器，包含在對著基板的沉積頭內；以及更包括在前驅氣體供應器和基板間實現相對移動，其中上述方法包括藉由界定在沉積頭中並面對基板的洞穴內之前驅氣體供應器，供應前驅氣體；以及包括藉由沉積頭的前驅氣體排出器，從洞穴排出前驅氣體，用以大體上防止前驅氣體漏出洞穴；上述方法更包括藉由遠離洞穴的軸承氣體供應，供應軸承氣體。
    上述方法最好包括使前驅氣體反應，在基板附近例如在其上，以形成原子層。上述方法最好用於製造太陽光電(Photovoltaic)面板或其部分。上述原子層最好是部分的太陽光電(Photovoltaic)面板或其部分。例如，原子層可以是物理被動層，例如氧化鋁(Al2O3)層。二擇一地，原子層可以是不同於中k氧化鋁(Al2O3)層的部分層。例如，原子層可以是部分的抗反射層，例如氮化矽(Si3N4)層。上述方法可以選擇性地包括使前驅氣體在基板附近例如在其上反應，以形成原子層，不必暴露單分子層的沉積前驅材料於電漿。前驅氣體供應器和前驅氣體排出器最好位於洞穴內。
    實施例中，上述方法用於以原子層修正基板的表面能量(例如疏水性)。上述方法例如可以用於修正一張紙或一張紡織物的表面能量。上述修正之後例如可以在具有修正的表面能量之基板上加上層，例如，藉由印刷或微影成像術。如此的方法可以得利於由原子層沉積實現之界定良好的表面能量。
    實施例中，上述方法包括通過沉積頭的前驅氣體排出器排出前驅氣體。
    實施例中，上述輸出面具有洞穴、前驅氣體排出器及/或軸承氣體供應器。
    實施例中，上述方法包括在基板上沉積堆疊的原子層，以及包括在前驅氣體供應器和基板間實現相對的往返動作，上述往返動作包括在兩個之後的反轉位置反轉前驅氣體供應器和基板間的動作方向，其中沉積於反轉位置間的原子層相對於先前沉積的原子層偏移。以此方式，可以大體上防止堆疊中產生接縫，係由複數的原子層邊緣所形成，往基板的橫斷方向排列。這提高堆疊的物理性質以及堆疊強度的一致性。
    發明者察覺此實施例的特徵可以應用得更廣，選擇性地結合其他一或更多的實施例及/或此處說明的特徵。於是，提供的方法包括在基板上沉積堆疊的原子層，以及更包括實現例如前驅氣體供應器和基板間線性的相對往返動作；上述往返動作包括，在兩個之後的反轉位置或逆向位置，反轉或逆向前驅氣體供應器和基板間的動作方向，其中沉積在反轉位置間的原子層相對於先前沉積的原子層偏移。
    實施例中，沉積在反轉位置間的原子層的邊緣，相較於沉積在反轉位置間的原子層的主要部分，在離上述基板不同的位置上。
    上述方法最好藉由根據本發明的裝置執行。
    本發明的另一目的係提供改善的堆疊原子層。
    對此，本發明提供藉由根據本發明的方法所堆疊的原子層。
    本發明的另一目的係提供用以沉積原子層的裝置，至少部分解決已知裝置的一或更多的問題。
    對此，本發明提供用以沉積原子層的裝置，最好是在例如軟性或硬性基板上堆疊的原子層，上述裝置包括沉積頭，具有前驅氣體供應器，最好具有複數的前驅氣體供應器，用以對基板供應前驅氣體；上述裝置更包括底座，用以可旋轉地安裝沉積頭，最好用於安裝包括沉積頭的鼓狀物，及/或用於安裝其上安裝沉積頭的輪狀物，以及包括驅動器，配置以旋轉沉積頭，以便沿著基板移動前驅氣體供應器；上述沉積頭係構成使供應的前驅氣體在基板附近例如在其上反應，以便於在沿著旋轉軌道連續移動前驅氣體供應器期間，形成原子層。上述裝置更包括氣體源，用以經由氣體流動路徑提供前驅氣體給前驅氣體供應器；以及氣體切換裝置，配置和構成為在以下兩者之間切換：從前驅氣體供應器對基板供應上述前驅氣體，在旋轉軌道的第1部分上；以及中斷從前驅氣體供應器供應上述前驅氣體，在旋轉軌道的第2部分上。
    選擇性地，上述裝置包括鼓狀物及/或輪狀物。於是，選擇性地，上述裝置包括含有沉積頭的鼓狀物，其中底座配置為可旋轉地安裝包含沉積頭的鼓狀物。上述裝置最好配置為沿著可旋轉的鼓狀物之至少部分圓形的圓周移動基板。
    具有如此的裝置，在連續往一方向移動前驅氣體供應器及/或基板期間，可以沉積堆疊的原子層。於是，當沉積堆疊的原子層時，可以防止往返移動前驅氣體供應器及/或基板。以此方式，可以防止固有於往返動作之前驅頭及/或基板的反轉。結果，可以增加原子層的沉積速率。
    實施例中，上述裝置包括運輸器，配置為沿著前驅氣體供應器運輸基板，係對基板供應前驅氣體之後或與之同步。
    實施例中，驅動器適於實現及/或控制前驅氣體供應器的平移速度大於及/或逆向基板的平移速度。這更增加原子層的沉積速率。例如，前驅氣體供應器平移速度的絕對值係至少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倍大於基板平移速度的絕對值。驅動器最好包括驅動控制器，用以控制前驅氣體供應器的平移速度。運輸器最好包括運輸控制器，用以控制基板的平移速度。明顯地，前驅氣體供應器的平移速度可以選擇性地導往基板的平移速度的方向。
    實施例中，前驅氣體供應器形狀為狹長形，沿著或傾向沉積頭的軸方向，其中上述沉積頭導往沿著或傾向基板並橫斷前驅氣體供應器及/或基板的移動方向。於是，此實施例中，前驅氣體供應器可以在橫斷前驅氣體供應器及/或基板的移動方向有其最大的尺寸。結果，基板的大部分由原子層覆蓋。於是，在實施例中，前驅氣體供應器可以在前驅氣體供應器及/或基板的移動方向有其最小的尺寸。以此方式，使用的前驅氣體數量可以大體上縮減至最小。上述軸方向最好導往沿著基板並垂直於基板的移動方向。
    實施例中，沉積頭有輸出面，在使用中至少部分面對基板，並具有前驅氣體供應器。
    實施例中，輸出面具有大體上圓形，典型為大體上圓柱狀，界定基板的移動路徑。如此的輸出面與旋轉前驅頭結合良好，因為在使用中使前驅頭和基板間能維持相當固定的分離距離。
    實施例中，提供裝置與例如軟性基板組合，其中圍繞沉積頭，最好圍繞沉積頭的輸出面，最好提供基板至少一次或少於一次。在使用中，將圍繞旋轉沉積頭移動至少一次的第1部分基板，最好位於已經圍繞旋轉基板移動比第1部分基板多一次之第2部分基板旁。使用中，第1部分及第2部分的基板最好沿著同一條線延伸，係導往沿著第1部分及第2部分的基板的線，並橫斷基板的移動方向。以此方式，旋轉前驅氣體供應器可以在使用中不斷地面對基板。結果，可以大體上防止前驅氣體的漏出，特別在基板往沉積頭移動並觸及的位置附近，以及基板移開並留下沉積頭的位置附近。圍繞沉積頭提供基板的次數可以不是整數。
    實施例中，上述裝置具有漏氣排出器，用以通過第1和第2部分基板間的間隙，排出前驅氣體。
    實施例中，運輸器包括引導物。上述引導物可適於圍繞沉積頭沿著螺旋狀路徑引導基板。可以至少一次圍繞沉積頭沿著螺旋狀路徑，提供上述基板，最好至少一次圍繞包含有沉積頭的輪狀物之鼓狀物。以此方式，可以實現旋轉前驅氣體供應器可在使用中不斷地面對基板。上述引導物可以例如包括至少一，例如兩個絞盤。上述引導物，例如，引導物的至少一絞盤，最好具有相對於沉積頭的旋轉軸傾斜之縱軸；藉此方式以便圍繞沉積頭沿著螺旋狀路徑引導基板。
    實施例中，在使用中基板大體上面對整個前驅氣體供應器。於是，在使用中，旋轉的前驅氣體供應器可以不斷地面對基板。
    實施例中，上述裝置包括蓋子，用以限制前驅氣體，其中上述蓋子面對部分的沉積頭，並在部分的基板間延伸。經由蓋子，可以大體上阻礙或甚至防止所不希望的前驅氣體流動至裝置的外部環境。上述蓋子可以沿著及/或在第1及第2部分的基板間的間隙延伸。
    實施例中，上述裝置係配置以維持基板與旋轉沉積頭間的分離距離。以此方式，可以防止基板與旋轉沉積頭間的機械接觸。結果，前驅氣體供應器的平移速度可大於及/或逆向基板的平移速度。圍繞沉積頭圓周的至少一部分且最好是全部，分離距離最好大體上固定。
    實施例中，上述運輸器包括載子，用以安裝上述基板，上述運輸器配置為沿著沉積頭移動載子。藉由載子，可以維持基板與旋轉沉積頭間的分離距離。結果，可以防止基板與旋轉沉積頭間的機械接觸。上述載子最好包括網眼或柵格。
    實施例中，引導物可以配置為沿著引導物的運輸面移動載子，引導物與輸出面共形。藉由共形運輸面，分離距離在至少一部分的輸出面上可以維持大體上固定。
    實施例中，上述裝置包括選擇性可控制的雷射，用以在基板附近例如在其上反應前驅氣體，以便由選擇性控制雷射形成原子層。藉由如此的雷射，可以選擇性處理沉積的前驅材料，用以反應沉積的前驅材料。如此的選擇性控制可以包括選擇性控制雷射的強度，例如打開或關閉雷射。二擇一地，選擇性控制雷射可以包括從沉積的前驅材料選擇性轉移雷射光束。以此方式，可以沉積圖案蝕刻的原子層。如此的圖案蝕刻的原子層，對於在原子層中製造開口及/或在基板上界定可溼性的空間變化，是有用的。可配置雷射，用於產生複數的光束。在使用中，複數的光束可以個別導往，例如不同的方向，朝向不同的前驅氣體供應器。
    實施例中，上述裝置具有軸承氣體供應器，用以在沉積頭和基板間供應軸承氣體，以形成分離基板和沉積頭的氣體軸承層。以此方式，旋轉沉積頭和基板間可以維持相當窄的分離距離。上述分離距離可以最多200微米、最多100微米、最多15微米、或最多10微米，例如約5微米。同時，分離距離可以至少3微米、至少5微米、或至少10微米。如此的小分離距離降低提供給基板過剩的前驅氣體數量。這是值得的，因為前驅氣體通常加入生產成本。
    實施例中，上述沉積頭包括軸承氣體供應器，配置以對基板供應軸承氣體，用以提供氣體軸承層。
    實施例中，上述沉積頭具有洞穴，上述洞穴在在使用中面對基板，且其中上述前驅氣體供應器最好位於上述洞穴中，用以對基板供應洞穴中的氣體，以及其中上述沉積頭具有前驅氣體排出器，最好位於洞穴內，用以從洞穴排出前驅氣體，以大體上防止前驅氣體漏出洞穴，其中上述沉積頭更具有與洞穴隔開的軸承氣體供應器，用以遠離洞穴供應軸承氣體。藉由使洞穴面對基板，了解基板大體上對洞穴形成封閉區，以便形成用以供應前驅氣體的封閉環境。另外，可以提供基板，使基板的不同相鄰部分或甚至相鄰的基板可以形成如此的封閉區。如此形成的洞穴使得可以運用在洞穴中的製程條件，不同於在氣體軸承層中的製程條件。在氣體軸承層中，即，接近或鄰接軸承氣體供應器，分離距離可以至少3微米、至少5微米、至少10微米、及/或最多15微米。在洞穴中，分離距離可以最多500微米、最多200微米、最多100微米、最多50微米、及/或最多25微米。本發明者察覺此實施例的特徵可以應用得更廣，選擇性地結合其他一或更多的實施例及/或在此說明的特徵。於是，提供在基板上沉積原子層的裝置，上述裝置包括沉積頭，具有前驅氣體供應器，最好是複數的前驅氣體供應器，用以對基板供應前驅氣體；上述裝置更包括驅動器，配置為在前驅氣體供應器和基板間沿著基板實現相對移動；上述沉積頭係構成使供應的前驅氣體在基板附近例如在其上反應，以形成原子層。
    實施例中，上述沉積頭具有洞穴，上述洞穴在使用中面對基板，且其中上述前驅氣體供應器位於上述洞穴中，用以對基板供應洞穴中的氣體，以及其中上述沉積頭具有前驅氣體排出器，位於洞穴內，用以從洞穴排出前驅氣體，以大體上防止前驅氣體漏出洞穴，其中上述沉積頭更具有與洞穴隔開的軸承氣體供應器，用以遠離洞穴供應軸承氣體。此裝置最好配置為及/或用於製造太陽光電(Photovoltaic)面板或其部分。上述原子層最好是部分的太陽光電(Photovoltaic)面板或其部分。在前驅氣體供應器和基板間沿著基板實現相對移動，可以包括同步留住剩下的前驅氣體，以及運輸基板可以包括同步移動前驅氣體供應器和留住剩下的基板，及/或可以包括同步移動前驅氣體供應器和運輸基板。
    實施例中，沉積頭包括前驅氣體排出器，用以排出前驅氣體。
    實施例中，輸出面具有前驅氣體排出器、洞穴及/或軸承氣體供應器。
    其他有利的裝置和方法的實施例在附屬項中說明。
    原子層沉積廣為人知的方法係在至少兩處理步驟(即，半週期)中沉積單分子層的靶材。自身限制處理步驟的第1步驟包括在基板表面上施加前驅氣體。自身限制處理步驟的第2步驟，包括前驅材料的反應，用以在基板上形成單分子層的耙材。前驅氣體可以例如包含金屬鹵化物氣體，例如四氯化鉿(HfCl4)，但可二選一地還包含另一類型的前驅材料如有機金屬氣體，例如四(乙基-甲基-胺基)鉿或三甲基鋁(Al(CH3)3)。前驅氣體可以與載子氣體一起注入，例如氮氣、氬氣或氫氣或其混合物。載子氣體中前驅氣體的濃度可以典型地在0.01到1體積百分比的範圍內，但也可以在此範圍外。
    可以用很多方式執行前驅氣體的反應。首先，可以暴露單分子層的沉積前驅材料至電漿中。如此的電漿強化原子層沉積特別適合沉積高品質的中k氧化鋁(Al2O3)層，例如用以製造半導體產品如晶片及太陽能電池。於是，藉由沉積一或更多層的太陽能電池，本發明可以例如用於製造太陽能電池，特別用於製造軟性太陽能電池。其次，可以對沉積的單分子層的沉積前驅材料供應作用氣體。作用氣體包含例如氧化劑如氧(O2)、臭氧(O3)及/或水(H2O)。氮化劑如N2、NH3等也可以用於形成氮化物如氮化矽(Si3N4)。注意到作用氣體也可以看作(第二)前驅氣體，例如二或更多的前驅氣體可以彼此反應形成原子層作為反應物。
    原子層沉積的處理範例中，可以驗證各種階段。第1階段中，基板表面暴露於前驅氣體，例如四氯化鉿(HfCl4)。一旦基板表面具有單分子層的單一層以化學作用法吸收的前驅氣體分子飽和，前驅氣體的沉積自動終止。此自身限制是原子層沉積法的特徵。第2階段中，過剩的前驅氣體使用淨化氣體及/或真空淨化。以此方式，可以移除過剩的前驅分子。淨化氣體最好對於前驅氣體是惰性的。第3階段中，前驅分子暴露於電漿或作用氣體中，例如氧化劑，如水蒸氣(H2O)。藉由作用物的功能配體與化學作用法吸收之前驅分子的剩餘功能配體之反應，可以形成原子層，例如氧化鉿(HfO2)。第4階段中，淨化除去過剩的作用物分子。另外，可以使用另外的作用物刺激系統，例如熱導、光子、或電漿刺激。
    第1圖顯示根據本發明的第一實施例中，用以在例如軟性基板4上沉積原子層的裝置2。裝置2包括具有前驅氣體供應器8的沉積頭6。沉積頭6可包括在可旋轉鼓狀物5內。鼓狀物5可包括可旋轉輪5’，有沉積頭6安裝於其上。藉由前驅氣體供應器，可對基板4供應前驅氣體。上述裝置2更包括底座，配置為沿著基板4旋轉前驅氣體供應器。上述底座可包括軸承12，配置為接收軸10。上述軸可以穩固連接至前驅氣體供應器。經由軸承12，軸10和沉積頭6可以對底座旋轉。沉積頭可圍繞旋轉的旋轉軸，可與軸10的中心例如與軸10的長軸一致。上述底座因此可以適於沿著基板實現前驅氣體供應器的平移速度。
    二擇一地，可以應用不包括軸10和軸承12的其他安裝實施例，。尤其，可以經由輸出面26安裝鼓狀物。於是，更普遍地，顯然沉積頭的旋轉軸可以與鼓狀物的旋轉軸一致。
    裝置2可以更包括驅動器，連接至軸10，用以驅動軸10和沉積頭。驅動器可具有驅動控制器9A。藉由驅動控制器，驅動器可適於沿著基板實現和控制前驅氣體供應器的平移速度。如此的驅動器和驅動控制器廣為人知，更進一步的說明係視為多餘。
    軸10可包括沿著其軸排列之狹長的洞穴。使用中，可以運輸前驅氣體通過軸的洞穴11A。對此，氣體供應結構可以延伸進入軸的洞穴。從軸10的洞穴11A，可以運輸前驅氣體至前驅氣體供應器。
    氣密連接容許軸和氣體供應結構之間的旋轉動作，而得到氣體供應結構和軸之間氣密連接的方法，例如參考第1C-1F圖和第15-18圖，在以下更詳細討論。
    氣體供應系統對於旋轉空間雙滾軸式的(R2R)自動層沉積(ALD)系統的一些通常條件，可以是如果氣體供應源自定置供給組合，用以移動即旋轉空間ALD系統的話，需要氣體給進(feed-through)設計以從定置供給組合供給氣體到旋轉的ALD系統。如此的給進(feed-through)不應產生微粒，微粒必然污染ALD製程，導致例如沉積的阻障層中產生針孔。於是，遍及R2R設備的全部氣體電路系統，兩氣體供應(例如前驅氣體TMA和作用氣體H2O)最好完全分離。
    以下，對於兩個或更多的獨立分離的氣體供應構造，說明三項重要的設計。
    第1項設計中，同軸鼓狀物組合具有內部的氣體軸承/具有有漏洞的密封的共中心管以及可切換流動中斷閥。其中之一是氣體供應設計，其中一前驅氣體的供應線是關閉的，當其氣體入口開口移進鼓狀物沒有覆蓋箔的部分時。可以藉由插入可能是磁性、靜電及/或重力驅動或其結合的閥系統來達成，之後參考第14圖詳述。一些前驅物和處理氣體可流動通過(共中心的)管組合之不同的內部管。可以藉由壓力差完成前驅物和其他處理氣體的分開。例如，容許惰性氣體(用於淨化)流入前驅管，但反之不成。有漏洞的密封的(共中心的)管容許從鼓狀物的一或兩側供應氣體和前驅物，如第1E圖所繪的概念。
    在第2項設計中，提供整合的複合流動選擇器/限制器系統，內建於具有氣體軸承和來自所謂的形狀控制軸的氣體給進(feed-through)之同軸鼓狀物組合。在此，氣體給進(feed-through)可備有氣體軸承。上述(惰性)氣體軸承可以從定置管分離旋轉管；氣體軸承可以是有漏洞的。有漏洞的密封的共中心管的概念可以由降低漏出的氣體軸承擴大。例如，第1F圖圖示此概念。上述供應設計可以根據整合的流動限制器供應線電路，一電路用於各作用物和網狀物的氣體軸承。氣體的開關切換，係根據刻在旋轉鼓狀物的圓周中之凹槽以及旋轉鼓狀物周圍的插入物所構成的供應線。上述插入物形成兩個二分之一的凹剖面，當面對面安裝在鼓狀物上時組成分隔室。
    第3項設計中，提供整合的複合流動選擇器/限制器系統，內建於具有來自向著鼓狀物的軸側密封之一或二個碟狀物的氣體給進(feed-through)的鼓狀物。此供應設計根據整合的流動供應線電路，一電路用於各前驅物及/或作用氣體，以及一電路用於網狀物的氣體軸承。氣體的開關切換，係根據外部碟狀物對內部鼓狀物旋轉時相連的供應線。上述旋轉的ALD鼓狀物可具有氣體承軸。氣體供應至氣體軸承的定置部。通過定置及旋轉部中的內部通道，氣體從定置部轉移至旋轉部。利用氣體分離，可以同步使用具有不同的氣體/前驅物的複合通道。第17或18圖圖示一範例。
    第1C圖顯示其中沉積頭、前驅氣體供應器、及選擇性的鼓狀物5相對於軸10可移動。裝置的底座可包括軸10。第1C圖顯示軸10的剖面圖，具有第1，例如狹長的，軸洞穴11A，用以通過軸對前驅氣體供應器供應前驅氣體。
    在第1C圖的剖面中，沉積頭6和基板4，只能在剖面的一側可看見。不過，在實施例中，可以是其他剖面，其中沉積頭6及/或基板4在剖面兩側是可看見的。軸10可以具有第2，例如狹長的，軸洞穴11B，用以通過軸對沉積頭供應另外的氣體。例如，第2軸洞穴11B可以配置為通過軸對作用氣體供應器42供應作用氣體。二擇一地，第2軸洞穴11B可以配置為通過軸對淨化氣體供應器38供應淨化氣體。
    軸洞穴11A、11B可以包括在軸給進111內，用以通過軸對前驅氣體供應器至少供應前驅氣體。在一邊的軸和另一邊的鼓狀物及/或沉積頭之間可以有利地提供氣體軸承19。可以控制軸氣體軸承中的軸承壓力，以大體上防止漏出軸洞穴11A、11B。如此的軸氣體軸承可降低旋轉期間產生的微粒數量，相較於例如在軸和鼓狀物之間或在氣體供應結構和軸之間的滑動機械接觸。軸氣體軸承19可以在一邊的軸和另一邊的旋轉鼓狀物及/或沉積頭之間提供氣體連接，大體上防止前驅氣體通過軸氣體軸承漏出。
    於是，底座可以具有底座氣體軸承，例如軸氣體軸承，在一邊的氣體供應及/或排出結構(未畫出，但例如習知)以及另一邊的沉積頭之間形成部分的氣體連接封閉區。上述底座氣體軸承中的壓力可配置為防止前驅氣體通過底座氣體軸承漏出氣體連接。同時，底座氣體軸承可以配置為容許沉積頭對氣體供應器及/或排出器旋轉。沉積頭6、前驅氣體供應器8以及選擇性的鼓狀物5的旋轉，由箭頭21顯示。在如此的實施例，使用中的軸可以定置。於是，上述軸可以穩固地連接至氣體供應結構。
    另外，或是二擇一地，裝置在實施例中可以具有包含前驅氣體的匣。於是，可以省略氣密連接。運輸其他氣體可以類似於對前驅氣體供應器運輸前驅氣體，如之前所述。
    於是，更普遍地，底座可包括軸，用於選擇性地可旋轉地或穩固地安裝沉積頭及/或鼓狀物於其上。上述軸可具有軸給進，例如軸洞穴，用以通過軸對前驅氣體供應器至少供應前驅氣體。根據本發明的方法可以包括：提供安裝在軸上的沉積頭及/或鼓狀物；通過軸對前驅氣體供應器至少提供前驅氣體。上述底座可以具有底座氣體軸承，在一邊的氣體供應與排出結構以及另一邊的沉積頭之間形成部分的氣體連接封閉區。上述底座氣體軸承中的壓力，可以配置為防止氣體通過底座氣體軸承漏出氣體連接。底座氣體軸承可以配置為容許沉積頭對氣體供應器及/或排出器旋轉。裝置2可以包括運輸器系統，用以沿著前驅氣體供應器運輸基板。運輸器可以包括一封閉區元件或引導物15，用以沿著前驅氣體供應器8和沉積頭6運輸基板4，如同第3A及3B圖更進一步的圖示。又，如此的運輸器，例如，如此的引導物，可以包括絞盤14。上述絞盤可以是定置的。不過，絞盤最好是滾動絞盤，即可以繞著對稱的軸或絞盤14的長軸旋轉之絞盤。運輸器可以更包括運輸控制器9B，用以控制基板4通過滾動的絞盤14的速度。如此的運輸控制器9B廣為人知，更進一步的說明係視為多餘。運輸控制器可以例如控制一或二個滾動絞盤14的旋轉速度。對此，運輸控制器9B可以連接至滾動絞盤14。
    於是，分別藉由運輸控制器9B和驅動控制器9A，可以控制基板的平移速度和前驅氣體供應器的平移速度。前驅氣體供應器的平移速度最好大於基板的平移速度，以此方式，前驅氣體供應器和基板之間的相對移動可以得到比較高的速度。
    基板的平移速度可以例如接近0.1m/s(米/秒)。對於所有在此提出的實施例，前驅頭可以以至少每秒0.1或1轉的頻率旋轉。前驅頭可以以接近每秒30轉的頻率旋轉。前驅氣體供應器的平移速度可以例如接近1 m/s。又，當前驅氣體供應器在使用中旋轉時，前驅氣體供應器可以以連續的方式往相同的方向沿著一和相同部分的基板4移動複數次。以此方式，可以在基板上沉積複數的原子層。以此方式，可以得到一比較厚的混合層，包括可互相重疊之複數的原子層。於是，更普遍地，前驅氣體供應器可以往相同方向沿著一和相同部分的基板連續旋轉複數次，用以得到包括互相重疊的複數的原子層之混合層。於是，顯然地，在此使用的像”旋轉”和”旋轉中”可以表示例如分別為”周轉”，分別為”周轉中”、”迴轉”，分別為”迴轉中”或”自轉”，及”自轉中”。於是，根據本發明的裝置可以配置為往相同方向沿著一和相同部分的基板連續複數次旋轉前驅氣體供應器，用以得到包括互相重疊的複數的原子層之混合層。
    如果前驅供應器的平移速度逆向基板的平移速度，相對移動的速度甚至可以增加。
    在一變化中，運輸控制器和驅動控制器配置為移動基板與對基板供應前驅氣體同步。以此方式，可以在隨後沉積的原子層間實現偏移。以此方式，可以大體上防止垂直基板延伸的原子層邊緣的接縫。第1A圖顯示堆疊原子層92.i(i=n、n+1、…)的範例，具有以此方式沉積的偏移93。
    偏移93，更普遍地，視前驅氣體供應器和基板的平移速度而定。例如，顯然地，如果前驅氣體供應器8和基板4往相同方向移動，且前驅氣體供應器的平移速度大於基板4的平移速度，偏移93於是可以降低，如果前驅氣體供應器8的平移速度增加。
    另一變化中，運輸控制器和驅動控制器配置為對基板供應前驅氣體之後移動基板。在此情況下，當對基板供應前驅氣體時，不移動基板。當以此方式沉積堆疊層時，移動基板期間可以停止對基板供應前驅氣體。以此方式，可以在基板4上沉積隔離的堆疊層。第1B圖顯示以此方式沉積之層92.i(i=n、n+1、…)的隔離堆疊92範例。堆疊92可以典型地包括大致一百至一千原子層，其中三種繪於第1B圖。
    裝置2可以更包括蓋子16。藉由蓋子，可以大體上圍住或限制前驅氣體。蓋子16面對部分的沉積頭及/或可旋轉鼓狀物5並在部分的基板4間延伸，在此範例中，部分的基板與絞盤14機械接觸。有蓋子16插入，可以大體上圍住或限制前驅氣體於沉積頭、基板4及蓋子16所限制的空間18。在空間18中，藉由從前驅頭注入氣體，可以建立氣體軸承，之後參考第4-6圖說明。沒有蓋子16，前驅氣體可以往裝置2的外部環境20漏出。這可導致不必要的污染和微粒在基板上形成。
    第1D圖顯示裝置2的實施例之剖面圖，包括利用氣體軸承19圍繞軸10之可旋轉的鼓狀物5。使用中，可以運輸前驅氣體通過軸10的洞穴11A，以提供前驅氣體供應器8給基板4。當來自前驅氣體供應器8的前驅氣體由包含在鼓狀物5內的沉積頭6在基板4上沉積時，鼓狀物5可以在旋轉軌道62中圍繞軸10周轉或旋轉。沉積頭6可以包括前驅氣體供應器8，以及例如與前驅氣體供應器8氣體接觸的窄狹縫，沿著鼓狀物5的表面例如往軸方向延伸。
    為了從定置的軸10提供前驅氣體給旋轉的鼓狀物5，提供氣體轉變結構510。氣體轉變結構510可包括例如連接至軸給進111的軸10中一或更多氣體出口，以及可旋轉的鼓狀物5中一或更多對應的圓周凹槽57的組合。在沿著鼓狀物的旋轉軌道62之位置，其中凹槽57位於氣體出口的相對側，例如沿著鼓狀物的旋轉軌道，氣體可以在定置的軸10與旋轉的鼓狀物5之間流動。在沿著旋轉軌道62的位置，其中沒有凹槽或不是位於氣體出口的相對側，由封住氣體出口的鼓狀物表面，可以中斷或大體上降低氣體的流動。
    在此使用的用詞”圓周凹槽”係指沿著例如具有固定的半徑之圓形路徑的凹槽，至少部分沿著鼓狀物中氣體入口或出口的旋轉。凹槽可以半圓周，例如沿著圓周軌道中斷。雖然目前的圖中圓周凹槽在鼓狀物的內部表面上，但凹槽也可以在鼓狀物或軸的外部表面上，或二擇一地，凹槽可以在鼓狀物的軸側，例如在封住鼓狀物的一側(見例如第15-18圖)之密封板的表面。
    二擇一地，取代包括凹槽和軸10、氣體出口的鼓狀物5，鼓狀物5可以包括氣體入口，以及軸10可以包括連接至軸給進111的凹槽。又二擇一地，軸10和鼓狀物5兩者可以包括圓周凹槽或它們兩者可以包括一或更多的氣體入口/出口，在部分的旋轉軌道62期間互為相對。又，可以是凹槽和和出口的其他任何組合，例如鼓狀物5可以具有凹槽，與軸10的氣體出口相對，以及鼓狀物5具有氣體入口，與軸5中的凹槽相對。鼓狀物5或軸10中的凹槽可以由相對結構的表面部分地封住，即分別為軸10或鼓狀物5。這些密封的凹槽可形成通道，在連接至軸洞穴11A的氣體源與在沉積頭6內延伸的氣體供應8之間，作用為部分的氣體流動路徑。於是，軸10可以作為密封元件，封住通過密封元件(軸10)和鼓狀物5間的凹槽之氣體流動路徑。
    為了更改善鼓狀物5與軸10形成的密封元件之間的密封，氣體軸承19可以包括淨化氣體供應器，用以提供淨化或軸承氣體(例如，氮氣，N2)，可以在轉變結構510和外部環境間提供平穩的軸承功能和氣體隔絕兩者。氣體隔絕可以防止前驅氣體漏出鼓狀物5與軸10的相對旋轉部之開口間。氣體軸承19也可以具有氣體排出器，用以排出淨化氣體和前驅氣體。氣體軸承19最好包括沿著鼓狀物5的全內部圓周延伸之凹槽，用以防止前驅氣體漏出裝置2。淨化氣體的壓力最好高於前驅氣體的壓力。以此方式，淨化氣體會從氣體軸承19流向前驅氣體供應器8，而非反向。
    在基板4和鼓狀物5之間可以提供另外的氣體軸承或淨化氣體出口/入口(在此未顯示)，用以提供基板4和鼓狀物5的平穩的相對移動，以及防止前驅氣體從基板4和鼓狀物5間漏出。這些另外的氣體軸承或氣體隔絕優先提供在基板4或沉積頭6的邊緣。淨化氣體供應器和排出器優先包含在沉積頭中的凹部或洞穴內。藉由控制前驅氣體供應器的壓力以及前驅氣體排出器的(抽吸)壓力，可以控制將在基板上沉積之洞穴內的前驅氣體濃度。
    於是，有利的方法可以包括從沉積頭的軸承氣體供應器對基板供應軸承氣體，用以提供氣體軸承層；藉由界定在沉積頭中並面對基板的洞穴內之前驅氣體供應器，供應前驅氣體；以及藉由沉積頭的前驅氣體排出器，從洞穴排出前驅氣體，用以大體上防止前驅氣體漏出洞穴；此方法更包括藉由遠離洞穴的軸承氣體供應器供應軸承氣體。
    第1E(A)-1E(C)圖顯示可旋轉鼓狀物5的三個視角圖，具有包括共中心管10a和10b的軸。
    第1E(A)圖中，顯示裝置2的正面剖面圖，其中沿著鼓狀物5的旋轉軸，提供具有前驅氣體108的內部管10a，由具有淨化氣體138的外部共中心管10b所環繞。內部管10a，經由放射狀延伸的軸給進111a，供應前驅氣體108給前驅氣體供應器8。外部管10b，經由放射狀延伸的軸給進111b，供應淨化氣體138給淨化氣體供應器38。氣體供應器8及38包括在旋轉鼓狀物5內。供應器可以在部分覆蓋鼓狀物的基板4上沉積氣體。在基板沒有覆蓋鼓狀物5的位置上，可提供外部的蓋子16以防止前驅氣體漏出裝置。在基板4沿著鼓狀物的圓周之其他位置，可以提供引導結構15以界定圍繞鼓狀物的基板路徑。
    第1E(B)圖顯示分別從定置的(非旋轉的)氣體源108’和138’，可以如何提供前驅氣體108和淨化氣體138給沿著軌道62旋轉的共中心管10a和10b。尤其，提供氣體轉變結構510，其中旋轉的內部管10a從連接至前驅氣體源108’之定置的管10a’接收前驅氣體108。同樣地，旋轉的外部管10b突出進入連接至定置的淨化氣體供應器138之定置的管10a’，並從那裏接收淨化氣體。除了顯示的實施例，通過定置的管密封之旋轉管組合，還可以提供淨化氣體供應器。
    第1E(C)圖的放大圖中顯示第1E(B)圖的氣體轉變結構510。氣體轉變結構包括相對互轉的內部管10a和10a’的連接。例如，當連接至氣體源108’的管10a’是定置的時候，連接至旋轉的鼓狀物之管10a可以旋轉。優先地，淨化氣體138具有比前驅氣體108高的壓力，因此前驅氣體108不會漏出在旋轉部10a和10b間有漏洞的密封或開口115a。
    因此，在有利的實施例中，氣體供應器8或38包括在鼓狀物5內，鼓狀物5經由包括相對旋轉部10a和10b之氣體流動路徑，從定置的氣體源108’或138’接收氣體108或138，其中提供於上述開口周圍且具有比前驅氣體108高的壓力之淨化氣體138，防止前驅氣體通過相對移動部分10a和10a’之間的開口115的漏出。更有利的實施例中，相對旋轉部包括兩或更多的共中心管10a和10b，其中通過內部管10a供給前驅氣體108，以及通過外部管10b供給淨化氣體138。
    除了共中心管之外，例如第1D圖的氣體軸承可以在高於前驅氣體的壓力下提供淨化氣體，用以防止前驅氣體漏出。
    了解雖然目前的圖中顯示兩共中心管10a和10b用以供應前驅和淨化氣體，但可以提供另外的共中心管，用以例如排出氣體。例如，如此的排出器可以具有比前驅氣體兩者低的壓力並提供於目前所示的內部管之內的管內。二擇一地，可以共中心地圍繞外部管提供管，例如在大氣壓以下的壓力下，因此排出管的任何有漏洞的密封不會漏出氣體至外部環境，但取而代之，會吸進大氣氣體進入排出管。另外或二擇一地，可以提供任何數量的共中心管，例如在交互壓力配置中，其中在兩或更多前驅氣體間淨化氣體管具有高壓。注意到，對於目前的實施例，管只需在互轉的部分之位置，即，氣體轉變結構510，是共中心的。例如，在一部分的軸上，共中心管可以連接至平行管的配置。
    注意到外部管10b和10b’還可以互轉。通過開口115b，在可對連接至淨化氣體供應器的定置管10b’旋轉的管10b之間，可能發生(惰性的)淨化氣體138漏出至外部環境。
    第1F圖顯示兩連接的共中心的氣體管之剖面圖，用以運輸前驅氣體108。內部管例如可以形成旋轉鼓狀物的軸10，對可形成用以支撐軸10的軸承12之外部管可旋轉。在軸10和軸承12的相對旋轉部間，於是可形成氣體轉變結構510。上述開口周圍氣體軸承19提供的淨化氣體，防止在相對移動部分10和12之間氣體108通過開口115漏出。最好淨化氣體具有高於前驅氣體108的壓力。以此方式，氣體軸承或淨化氣體將流往方向113進入管或軸承12，防止前驅氣體流至外部環境，例如往方向112。
    第2A圖顯示第一實施例中裝置2的沉積頭6之基本功能部分，以及基板。第2A圖顯示沿著沉積頭6的輸出面26可以如何供應和排出氣體。在第2A圖中，箭頭28.1指示前驅氣體的供應。箭頭28.2指示前驅氣體的排出，以及淨化氣體由30.1供應。箭頭30.1指示前驅氣體的供應。箭頭30.2指示排出淨化氣體以及32.1供應的前驅/作用氣體。箭頭32.1指示作用氣體的供應。箭頭32.2指示排出作用氣體以及附近的30.1供應的淨化氣體。在供應主動氣體例如作用氣體和前驅氣體的位置間，淨化氣體的供應在使用中空間地分開主動氣體。基本功能的部分顯示於第2A圖，可以沿著可旋轉鼓狀物5的圓周重複。於是，更普遍地，前驅氣體供應器位於沿著可旋轉鼓狀物的圓周及/或沿著輸出面的圓周，並最好重複。
    第2B圖部分地顯示第2A圖所示的沉積頭部分的可能結構。第2B圖顯示前驅氣體供應器8，可用於第1反應半週期。第2B圖更顯示沉積頭可以具有前驅氣體排出器36，用以排出前驅氣體。沉積頭6還可以具有前驅氣體供應器38以及淨化氣體排出器40，用以分別地對基板供應淨化氣體以及從基板排出淨化氣體。沉積頭還可以具有作用氣體供應器42，用以對基板4供應作用氣體，這可用於第2反應半週期。作用氣體供應器作用為在基板附近例如在其上使前驅氣體反應的裝置，以便完成原子層的形成。顯然地，以此方式，為了空間地分開分別有關作用氣體和前驅氣體的區域，在作用氣體和前驅氣體之間供應淨化氣體。這可以防止不在基板4上的位置之淨化氣體和反應氣體的反應。另外，或二擇一地，可以使用其他的作用物系統，例如熱導、光子、或電漿刺激。
    更普遍地，氣體供應器，例如前驅氣體供應器、作用氣體供應器以及淨化氣體供應器，以分離長度43，可以互相隔開以及與氣體排出器例如前驅氣體排出器、作用氣體排出器以及淨化氣體排出器分離。
    第3A及3B圖顯示一部分的運輸部17。第3A及3B圖顯示包括在運輸部內的引導物15。在使用中，前驅氣體供應器可以在引導物15封住的中心空間49內旋轉。引導物15可具有網眼48，安裝於引導物或關閉元件15內部的內襯。運輸部還可包括載子50，藉由壓力用以安裝基板4至其上。載子50可包括網眼。對此，運輸部可包括真空埠52，用以在基板4和載子50間建立真空。箭頭54指示通過真空埠52可以如何吸走氣體，以安裝基板4至載子50。使用中，載子可以圍繞引導物15移動，沿著與輸出面26一致之引導物15的運輸面56。也可以是其他安裝基板至載子50的方法。
    根據本發明的第二實施例中，第4圖顯示用以在基板4上沉積原子層之裝置2。第4圖顯示裝置2的沉積頭6和蓋子16。基板4的移動方向由箭頭60指示。沉積頭的旋轉方向，以及前驅氣體供應器沿著基板的移動方向，以箭頭62指示。顯然在範例中，前驅氣體供應器的平移速度方向導往基板的平移速度方向。如果，例如基板往箭頭方向64移動，前驅氣體供應器沿著基板的平移速度會逆向基板的平移速度。
    第二實施例的裝置更顯示沉積頭6的輸出面26。在第4圖中，輸出面在使用中面對一部分的基板4。第4圖中，輸出面大體上面對基板4或蓋子16。輸出面26可以具有大體上圓柱形狀。顯然地，此範例中，輸出面26界定基板的移動路徑，如同在使用中輸出面以分離距離D(也見第2A圖)與基板分離。更明顯地，此範例中的輸出面26，圍繞沉積頭的旋轉軸，沿著輸出面26的全圓周係大體上圓形。不過，其他實施例中，輸出面26在圍繞沉積頭的旋轉軸，在輸出面26的部分圓周上可以例如是平的。於是，更普遍地，圍繞沉積頭的旋轉軸及/或圍繞鼓狀物的旋轉軸，沿著至少部分的輸出面圓周，輸出面可以大體上圓形。
    輸出面26可具有前驅氣體供應器8，在此範例中，具有複數的前驅氣體供應器8。輸出面26還可具有前驅氣體排出器36，在此範例中，具有複數的前驅氣體排出器36。輸出面26還可具有淨化氣體供應器38，在此範例中，具有複數的前驅氣體供應器38。輸出面26還可具有淨化氣體排出器40，在範例中，具有複數的淨化氣體排出器40。輸出面26還可具有作用氣體供應器42，在此範例中，具有複數的作用氣體供應器42。輸出面26還可具有作用氣體排出器68，在此範例中，具有複數的作用氣體排出器68。
    在此範例中，有三組氣體供應器，以及兩組排出器。各前驅氣體供應組具有對應的排出組，還可排出周圍的淨化氣體。可以不必提供用於淨化氣體之分開的排出器，因為淨化氣體不與前驅氣體反應。選擇性地，還可提供多於兩組的前驅氣體供應組，在此情況下，最好有足夠的對應排出組以維持可互相反應的那些(成對的)前驅氣體分開。排出組的數量最好至少等於前驅物組。一般，用於各前驅物的排出組維持與所有其他組分開，以防止在裝置中CVD(化學氣相沉積)反應，這可導致微粒產生或甚至封鎖氣體通道。
    氣體供應器8、38、42及/或氣體排出器36、40、68可以是狹長形，即，往沉積頭6和鼓狀物5的軸方向形成狹長形。氣體供應器的陣列，例如前驅氣體供應器，可以視作氣體供應器，例如前驅氣體供應器，形成狹長形。一般，軸方向可與沉積頭的旋轉軸對齊或一致。於是，可以更普遍地，顯然沉積頭的旋轉軸可以與鼓狀物的旋轉軸一致。
    第4A圖顯示具有狹長形供應器之輸出面的範例。軸方向65可以導向沿著基板4並橫斷供應器的移動方向66及/或基板4的移動方向60。評估此移動方向鄰接供應器。
    使用中，前驅氣體、作用氣體以及淨化氣體在基板4和輸出面26之間可以形成氣體軸承。對此，裝置2可包括氣體控制器，用以控制供應和排出前驅氣體、作用氣體及/或淨化氣體，於是供應氣體，用以在基板4和輸出面26之間形成氣體軸承的氣體軸承層69。藉由如此的氣體軸承層，基板可以與沉積頭分開。以此方式，可以大體上防止輸出面26和基板4之間的機械接觸。這允許前驅氣體供應器的平移速度和基板的平移速度有不同的大小及/或不同的方向。在此範例中，淨化氣體供應器作用為軸承氣體供應器70，用以在沉積頭和基板之間供應軸承氣體，例如淨化氣體，用以形成分開基板與沉積頭的氣體軸承層69。於是，此範例中，沉積頭包括軸承氣體供應器，配置為對基板供應軸承氣體，用以提供氣體軸承層69。顯然此範例中，淨化氣體排出器40作用為軸承氣體排出器72，以及前驅物排出器。也顯然地，分開距離D可以代表基板4和輸出面26表面之間氣體軸承層的厚度。
    更普遍地，由於基板4緊密接近輸出面26，氣體軸承層在使用中典型地顯示在氣體軸承層中強烈增加的壓力。例如，當基板移動兩倍接近輸出面，其他情況保持不變時，使用中氣體軸承層中的壓力至少加倍，例如典型地增加8倍。氣體軸承層的剛度在使用中最好大部分在104和109牛頓/米之間，但也可以在此範圍外。使用中，基板4可以對氣體軸承層浮動。
    更普遍地，裝置可以配置為施加預應力(pre-stress)在朝向沉積頭的基板上。使用中，預應力增加氣體軸承層的剛度。如此增加的剛度降低出自基板表面的平面之多餘的移動。結果，可以提供基板，與基板表面更緊密，而沒有接觸基板表面。例如藉由(預先)拉緊基板4可以施加預應力，例如藉由彈簧引導物，如預先拉緊的絞盤。彈簧引導物可以稍微遠離絞盤14。其他施加預應力的方法也可以。
    第二實施例的裝置2的變化中，例如第5和6圖所示，沉積頭可以具有洞穴74，洞穴74在使用中面對基板4。如此的變化，除了第二實施例的可旋轉沉積頭6，也有關具有平面的或彎曲的輸出面26的沉積頭，在使用中沿著基板4線性地移動或當基板4移動中是定置的。洞穴74的深度可以定義為輸出面26和基板4間區域性增加距離。第5圖中，這距離增加等於D2減D1，其中D1係輸出面26和基板4間的距離，鄰接軸承氣體供應器70，以及D2係輸出面26和基板4間的距離，鄰接前驅氣體供應器8。更普遍地，D2減D1，可以在10到500微米的範圍內，最好在10到100微米的範圍內。
    第5及6圖的範例中，前驅氣體供應器8位於洞穴74內，用以供應洞穴74內的前驅氣體給基板4。沉積頭6還具有前驅氣體排出器36，位於洞穴內用以從洞穴74排出前驅氣體。沉積頭6還具有與洞穴隔開的軸承氣體供應器70，用以遠離洞穴供應軸承氣體。
    第5及6圖中，圓柱形輸出面26和基板的曲度未清楚顯示。又，這些範例中，前驅氣體排出器36也形成軸承氣體排出器72。不過，顯然更普遍地，軸承氣體排出器72可與前驅氣體排出器分開。軸承氣體排出器與洞穴74隔開，即，軸承氣體排出器36可位於洞穴74外。於是，第6圖中，輸出面26具有複數的前驅氣體排出器36、複數的洞穴74、以及複數的軸承氣體供應器70。洞穴74的深度也可以是0，表示沒有洞穴。前驅氣體/區域77A可以具有氣體軸承功能(即，前驅物供應器和基板之間的剛度)。
    第5及6圖也顯示氣體軸承層69，可以大體上位於洞穴74外。氣體軸承層內軸承氣體的流動以箭頭75指示。第5及6圖也顯示沉積空間77A，從洞穴往基板4延伸。因為前驅氣體供應器8和前驅氣體排出器36位於洞穴內，在使用中可以大體上限制前驅氣體於沉積空間77A。沉積空間內前驅氣體的流動以箭頭78指示。第6圖也顯示作用物空間77B。
    第6A圖顯示第二實施例中沉積頭6的另一變化。在此變化中，上述裝置包括選擇性可控制層79，用以在基板4上反應前驅氣體，以藉由選擇性控制層79形成(或再形成)原子層。對此，裝置可包括雷射控制器。雷射控制器可以與運輸控制器、驅動控制器、及/或壓力控制器一起運作。以此方式，可以沉積想達成的例如預定的原子層圖案或堆疊的原子層。控制上述雷射可以根據基板的平移速度及前驅氣體供應器的平移速度。例如，打開或關閉上述雷射的時機可以根據基板的平移速度及前驅氣體供應器的平移速度。結合旋轉沉積頭使用雷射會特別有用。可以以比較高的頻率選擇性控制雷射，較高的頻率適合由旋轉頭實現比較快的沉積製程。
    第6A圖也顯示前驅氣體排出器36。雖然未顯示於第6A圖中，顯然沉積頭也可以具有前驅氣體供應器38和淨化氣體排出器40。更普遍地，沉積頭可以具有複數的雷射79或可合調波長雷射，用以感應特定波長反應。根據第6A圖的變化，複數的作用氣體供應器42，如第4圖所示，可以以例如複數的雷射79取代。
    第7圖顯示根據本發明第三實施例的裝置2，與基板組合。裝置2在第三實施例中具有軸10和軸承12，還可以具有輸出面26。第7圖中，基板4的移動方向60逆向於前驅氣體供應器的移動方向62，可以與鼓狀物5的可旋轉輪一起旋轉(上述輪狀物未顯示於第7圖，但以參數5’顯示於第1圖)。第7圖中，沿著螺旋路徑76圍繞沉積頭6的輸出面26，提供基板4。第7圖中，圍繞沉積頭6即圍繞沉積頭的輸出面26提供基板少於一次。更普遍地，沉積頭的旋轉軸及/或裝置2的軸12的長軸，可以對一或二絞盤14的長軸傾斜。以此方式，可以達到沿著螺旋路徑76提供基板4。
    第8圖顯示根據本發明第四實施例的裝置2，與基板組合。在此實施例中，沿著螺旋路徑76圍繞沉積頭6的輸出面26，提供基板4至少一次，即兩次和三次之間。或者，換句話說，沿著輸出面26圍繞沉積頭6，基板至少轉一圈，即兩次和三次之間。結果，在一時刻，將圍繞旋轉沉積頭移動至少一次之基板4的第1部分80A，位於已經圍繞旋轉基板移動比基板4的第1部分80A多一次之基板4的第2部分80B旁。在此，用詞’旁’可以解釋為基板的第1部分80A與第2部分80B沿著相同的假想線82延伸，假想線82指向沿著基板4的第1部分80A與第2部分80B，且橫斷基板4的移動方向60。蓋子(未顯示)可以是沿著基板的螺旋路徑形狀之螺旋狀屏蔽結構，並覆蓋形成於基板的相對側之狹縫或間隙84。屏蔽結構可以形成為可清潔的襯墊結構或是犧牲結構。另外，可以在屏蔽結構中提供吸力，以移除漏出處理氣體。
    第四實施例中，裝置2可以具有漏氣體排出器，用以排出通過基板4的第1部分80A與第2部分80B間的間隙84漏出之前驅氣體，其中第1部分80A與第2部分80B分別形成相對側80A與80B。
    第8圖中，指示位置88沿著輸出面26的圓周，其中可放置前驅氣體供應器8。此範例中，沉積頭6具有4個前驅氣體供應器8。因為此實施例中基板8面對全部前驅氣體供應器8，前驅氣體供應器8在此範例中看不見。於是，更普遍地，可沿著輸出面的圓周放置至少一前驅氣體供應器。
    根據第8圖，顯然地，基板4的寬度W1大體上可以較小，例如至少兩倍小於沉積頭6的寬度W2。不過，二擇一地，基板4的寬度W1可以大體上等於沉積頭6的寬度W2。這在第7及9圖中可看見。如另一實施例，基板4的寬度W1大體上可以較大，即，至少兩倍大於沉積頭6的寬度W2。實際上，所有如此的選擇對於沉積一或更多原子層可以形成寶貴的選擇。
    根據本發明的方法，可以在第一、二、三、四或另外的實施例、或這些實施例之一的變化中使用裝置2。
    根據本發明第一實施例在基板上沉積原子層的方法(第1方法)，包括供應前驅氣體步驟，從沉積頭6的前驅氣體供應器8對基板4供應前驅氣體。第1方法更包括移動上述前驅氣體供應器8，係沿著上述基板旋轉上述沉積頭6。第1方法可包括沿著前驅氣體供應器8移動基板4，在對基板4供應前驅氣體之後及/或同步。
    第1方法中，前驅氣體供應器的平移速度大於及/或逆向於基板的平移速度。前驅氣體供應器的平移速度絕對值可以例如至少5倍、至少10倍、至少20倍、至少50倍、至少100倍、至少500倍、至少1000倍、至少5000倍及/或至少10000倍大於基板的平移速度。更普遍地，顯然如果前驅氣體供應器的平移速度至少N倍大於基板的平移速度，可以沉積包括N-1原子層的堆疊層。
    第1方法可以更包括以蓋子16限制前驅氣體。對此，蓋子16在基板沒面對沉積頭的位置可面對沉積頭的輸出面26。
    根據本發明的第1方法中或另一方法中，可以維持基板和旋轉的沉積頭間的分離距離D(第2A圖)。以此方式，可以防止基板和旋轉的沉積頭間的機械接觸。圍繞沉積頭圓周的至少一部分，最好全部之分離距離D可以大體上固定。分離距離D可以以不同的方法達成。
    根據本發明方法的第二實施例(第2方法)，可包括安裝基板至載子50。第2方法可包括沿著前驅氣體供應器8移動載子50。以此方式，基板可以與沉積頭6的輸出面26保持一段距離。第2方法可包括沿著引導物15的運輸面56圍繞引導物15移動載子。運輸面56可以與輸出面26共形，並面對輸出面26，所以至少在部分的輸出面26分離距離D可以維持固定。
    根據本發明方法的第三實施例(第3方法)，可包括在沉積頭和基板間供應軸承氣體，用以形成氣體軸承層69，分開基板和沉積頭。以此方式，基板可以與沉積頭6的輸出面26保持一段距離。第3方法可包括從沉積頭6的複數的軸承氣體供應器70對基板4供應軸承氣體，用以提供氣體軸承層。
    第3方法更包括藉由洞穴74內的軸承氣體供應器70，供應前驅氣體，其中洞穴74界定在沉積頭6內且在使用中面對基板4。第3方法可包括藉由沉積頭6的複數的前驅氣體排出器72從洞穴74排出前驅氣體。以此方式，可以大體上防止從洞穴漏出前驅氣體，即從洞穴流出前驅氣體而非通過前驅物排出器。第3方法中，軸承氣體最好經由遠離洞穴的軸承氣體供應器70提供。對此，軸承氣體供應器70可以沿著輸出面26與洞穴74分隔開。
    根據本發明方法的第四實施例(第4方法)，可包括沿著螺旋路徑76圍繞沉積頭6移動基板。第9圖顯示基板4的移動方向60和沉積頭6的移動方向62。沿著基板4，顯示前驅氣體供應器8的中心8’之軌道90.i(i=…、n-1、n、n+1、…)。愈高的指數顯示沿著軌道移動在愈晚的時間發生。可以期望軌道90.i可以在基板4上形成大體上筆直的線。顯然鄰近的軌道，即90.n和90.n+1，可對應鄰近的前驅氣體供應器8。
    第9圖更顯示沿著前驅氣體供應器8的縱方向89，前驅氣體供應器的長度L，例如可以形成狹長形。在此範例中，縱方向89與沉積頭的旋轉軸91並列，雖然這是不必要的。例如，縱方向89可以選擇性與至少一絞盤14的長軸87一致。
    至少一絞盤14的長軸87及/或縱方向89可以橫斷例如垂直於基板60的移動方向。傾斜角度α可以定義在至少一絞盤14的長軸87與沉積頭的旋轉軸91之間。
    分離S可以定義在鄰近前驅氣體供應器8的中心8’間。在實施例中，可以選擇前驅氣體供應器8的長度L以及基板與前驅氣體供應器的平移速度，所以鄰近軌道90.i沉積的原子層重疊或互相鄰接。以此方式，可以大體上防止這些原子層的間隙。
    作用氣體供應器42可以同樣地形成如前驅氣體供應器8。作用氣體供應器42的位置，沿著旋轉軸91，可以對前驅氣體供應器8以距離R偏移。顯然距離R可以改變使作用氣體供應器42的中心42’沿著基板跟隨相同的軌道90.i，而被相鄰作用氣體供應器42的前驅氣體供應器8跟隨。可以對相鄰的前驅氣體供應器實現相同的偏移，所以可以從相鄰的前驅氣體供應器沉積堆疊層。第9圖顯示，由於螺旋配置，對於以原子層覆蓋基板，提供不同的可能性。尤其，由於它們的(邊緣)幾何形，可以沉積區分本身的原子層堆疊幾何。尤其，接近基板邊緣之覆蓋基板可不同於使用已知方法達成的覆蓋。
    於是，顯然地，前驅氣體供應器或是前驅氣體供應器的陣列可以沿著螺旋路徑在輸出面上延伸。根據本發明，第9A圖顯示裝置的沉積頭6的實施例，其中前驅氣體供應器沿著螺旋路徑76A延伸。第9A圖還顯示旋轉軸91。第9B圖顯示第9A圖中所示A-A’剖面的部分。前驅氣體排出器36或前驅氣體排出器陣列，可以沿著螺旋路徑76A延伸，例如，平行於前驅氣體供應器8或前驅氣體供應器8陣列。前驅氣體供應器及/或前驅氣體排出器可以形成狹長狀(前驅氣體供應器陣列可以視作形成狹長狀的前驅氣體供應器)。上述狹長形的縱方向可以在輸出面上沿著螺旋路徑76A延伸，以及在此範例中圍繞旋轉軸不只一次。於是，前驅氣體供應器可以形成狹長形，傾向沉積頭的軸旋轉方向。於是，更普遍地，前驅氣體供應器或前驅氣體供應器陣列，以及前驅氣體排出器或前驅氣體排出器的陣列，可以沿著螺旋路徑延伸。沉積頭可以具有螺旋洞穴74’。螺旋洞穴74’可以在使用中面對基板。前驅氣體供應器8或前驅氣體供應器8的陣列最好位於螺旋洞穴74’內，用以在螺旋洞穴74’內對基板供應前驅氣體。前驅氣體排出器36或前驅氣體排出器36的陣列最好位於螺旋洞穴74，內，用以從洞穴74’排出前驅氣體。
    在實施例中，可以省略經由前驅氣體排出器36排出前驅氣體。前驅氣體排出器36可以不出現在沿著螺旋路徑76A的洞穴74’內或可以不使用。省略經由前驅氣體排出器36排出前驅氣體可以由沿著螺旋路徑76A延伸的前驅氣體供應器實現。由於沉積頭6的旋轉，可以發生通過螺旋洞穴排出前驅氣體。這可以起因於沿著螺旋路徑76A在螺旋洞穴74’內前驅氣體供應器的配置。在螺旋洞穴74’的端點74”，可以提供收集排出的前驅氣體。
    在一變化中，第四實施例可包括，當沿著前驅氣體供應器8移動基板4時，圍繞沉積頭6移動基板4至少一次。結果，在一時刻，將圍繞旋轉沉積頭移動至少一次之基板的第1部分80A，位於已經圍繞旋轉基板移動比基板4的第1部分80A多一次之基板4的第2部分80B旁，所以基板的第1部分和第2部分沿著相同的線，朝向沿著基板的第1部分和第2部分並橫斷基板的移動方向延伸。第四實施例更包括排出已經通過基板4的第1部分80A和第2部分80B間的間隙84漏出之前驅氣體。
    第1、2、3及4方法可以實現沉積連續堆疊的原子層，即，堆疊的原子層，其中，可以防止兩橫向相鄰的原子層的邊緣間的接縫。不過，當執行根據本發明的發明時，不一定達成如此的連續堆疊原子層。例如，根據本發明方法的第五實施例(第5方法)，可包括在基板上沉積堆疊92的原子層，包括實現前驅氣體供應器和基板間的相對往返動作；上述相對往返動作包括，在兩個之後的反轉位置，反轉或逆向前驅氣體供應器和基板間的動作方向。第10圖顯示第5方法。
    第10圖顯示堆疊層92以及顯示之後的反轉位置94.i(i=…,n-1,n,n+1,…)。在此，較高的指數對應較晚的時刻。第10圖中，遠離基板4顯示層，以指示沉積的時刻(以時間軸96指示)。不過，實際上，不同層92會出現在基板4上(如箭頭97所指示)，所以可以得到具有大體上固定層厚98的堆疊層。
    第5方法中，例如，沉積期間沉積頭6會前後旋轉。選擇性地，基板還會前後移動，即，往相反方向60、64。以此方式，第5方法可以包括在前驅氣體供應器8和基板4間實現相對往返動作。如此的往返動作可以包括，在兩個之後的反轉位置，反轉前驅氣體供應器和基板間的動作方向。兩個反轉位置94.n-1和94.n可以視作之後的反轉位置，以及兩反轉位置94.n和94.n+1也是。
    可以在反轉位置94.n-1和94.n間沉積原子層92A。此原子層92A可以對先前沉積的原子層92B偏移。這表示反轉位置94.n-1和94.n間沉積的原子層92A的邊緣100A係橫向地，即，往基板4延伸的方向，相對於先前沉積的原子層92B移置。
    因為偏移，反轉位置間沉積之原子層92A的邊緣100A，相較於反轉位置間沉積之原子層98A的主要部分102A，在離基板的不同位置上。
    不過，雖然偏移，在之後反轉的位置94.n-1和94.n間沉積的原子層的邊緣100A，可以鄰近在之後反轉的位置94.n和94.n.1間沉積的原子層的邊緣。這些層的主要部分同樣地離基板放置。
    藉由線性移動沉積頭6，取代旋轉沉積頭6，也可以執行第5方法。
    顯然，根據上述以及第1-11B圖，更普遍地，根據本發明的方法最好包括沿著可旋轉的鼓狀物特別是旋轉中的鼓狀物之最好至少部分圓形的圓周移動基板。根據本發明的裝置最好配置為沿著可旋轉的鼓狀物之最好至少部分圓形的圓周移動基板。
    在一般可應用的但選擇性的實施例中，輸出面及/和鼓狀物，對於至少一部分的輸出面及/或鼓狀物或對於全部的輸出面及/或鼓狀物，可以具有大體上圓柱狀、圓錐狀或截頭體形狀，或可以大體上形成至少部分圓柱狀、圓錐狀或截頭體形狀。
    發明者們了解本發明例如可用於封裝製造的領域。封裝可以是食物封裝，特別是飲料封裝。二擇一地，封裝可以是顯示器的封裝，特別是有機發光二極體顯示器。根據本發明的方法，可以選擇性包括在封裝片上沉積原子層，最好是堆疊的原子層。根據本發明的裝置可以選擇性地配置為在封裝片上沉積原子層，最好是堆疊的原子層。於是，基板可以選擇性地為封裝片。如此的封裝片可以是部分的封裝或可以配置為形成來自於此的封裝。藉由原子層，可以在封裝上形成氣體(例如氧或水蒸氣)及/或液體的阻障。包括原子層的阻障可提供比較可靠的密封。通過包含原子層的阻障之漏出可以比較低。
    顯然，根據上述以及第1-11B圖，更普遍地，沉積頭的旋轉軸及/或鼓狀物可以指向沿著或傾向輸出面及/或基板表面的平面，其上將沉積原子層。
    也顯然地，根據上述以及第1-11B圖，前驅氣體供應器可以沿著彎曲的輸出表面，往沿著或傾向沉積頭的旋轉軸之方向延伸。這可以在基板上實現原子層的同質沉積。
    更顯然地，根據上述以及第1-11B圖，根據本發明的裝置可以包括，及/或根據本發明的方法可以藉此執行：輸出面，沿著鼓狀物的至少部分圓形的圓周及/或在其上延伸；前驅氣體供應器，位於鼓狀物的至少部分圓形的圓周上；前驅氣體供應器，位於輸出面的至少部分圓形的圓周上；輸出面，大體上圓形圍繞沉積頭的旋轉軸及/或鼓狀物的旋轉軸；底座，用以可旋轉地安裝包含沉積頭的鼓狀物；沉積頭，係部分的可旋轉鼓狀物；前驅氣體供應器，在彎曲的輸出表面上延伸；及/或沉積頭，具有導往沿著或傾向基板的軸方向及/或旋轉軸，其中基板和旋轉軸之間的傾斜角最好小於30度。另外或二擇一地，根據本發明的方法可以包括：提供沉積頭及/或鼓狀物，安裝在軸上；以及通過軸對前驅氣體供應器，至少提供前驅氣體。
    於是，本發明提供在基板上沉積原子層的方法，上述方法包括從前驅氣體供應器供應前驅氣體，而前驅氣體供應器包含在對著基板的沉積頭內；在基板附近例如在其上使前驅氣體反應，以形成原子層；以及更包括沿著上述基板移動上述前驅氣體供應器，當供應前驅氣體時，旋轉上述沉積頭，其中，著上述前驅氣體供應器移動上述基板，包括圍繞沉積頭沿著螺旋路徑移動基板。上述發明更包括用以在基板上沉積原子層的裝置，上述裝置包括具有前驅氣體供應器的沉積頭，用以對基板供應前驅氣體，上述裝置更包括用以可旋轉地安裝沉積頭的底座，以及包括配置為旋轉沉積頭的驅動器，為了要沿著基板移動前驅氣體供應器；上述沉積頭構成為使供應的前驅氣體在基板附近例如在其上使前驅氣體反應，以形成原子層；上述裝置更包括引導物，具有對沉積頭的旋轉軸傾斜之長軸；以此方式圍繞沉積頭沿著螺旋狀路徑引導基板。
    上述發明不限於在此說明的任何實施例，並且可以在可視為附屬項的範圍之熟悉者修正的範圍內。例如，在此使用的用詞’基板’，可以指實際上有時也以用詞’基板’表示之平板或捲物的一部分，例如，在此使用的表示’沿著前驅氣體供應器移動基板’不需要沿著前驅氣體供應器移動整個平板或捲物；例如，表示’圍繞沉積頭提供基板至少一次’不需要整個平板或捲物圍繞沉積頭移動。
    如同又另一範例，當前驅氣體供應器位於鄰接基板時，前驅氣體供應器的平移速度(例如第11A及11B圖中箭頭62所示)可導往橫斷基板的平移速度(例如第11A圖中箭頭60所示)。於是，沉積頭的旋轉軸91可以與基板的移動方向60並列，如第11A圖所示。基板的移動方向60和沉積頭6的旋轉軸91間的角度係從0到90度的範圍。
    說明第11A圖有關第11B圖的範例變化，圖中顯示沉積頭在沿著沉積頭6的旋轉軸91之觀察方向。第11B圖的變化不同於第11A圖的範例，因為基板4捲繞沉積頭6。
    參考第4圖，注意箔4只橫斷一部分的鼓狀物5圓周。在兩滾軸14間的非橫斷底部，兩氣體作用物(例如Al前驅物三甲基鋁及水蒸氣)可以不再分離及互相暴露，於是形成浮質(“粉末”)。此微粒形成物可阻礙產品品質、製程、及R2R設備。實施例中在鼓狀物上方以螺旋掃描箔動作部分地克服(第8圖)，可以改善箔的轉動打開及轉動關閉區域間鼓狀物的”篩選”不是100%完全之處。
    防止任何微粒(“灰塵“)形成物的蓋子16可以有限制，因為在兩前驅物可以產生Al2O3微粒形成物的氣體流動中形成中斷。另外，此封閉區對Al2O3的ALD和CVD可以部分地作為基板，可造成蓋子和鼓狀物之間變窄的間隙。這會妨礙鼓狀物旋轉的控制，因而干擾機器操作。
    要更進一步防止所不希望的微粒形成物，可以提供可切換流動中斷閥系統。參考以下第12-18圖，提供如此系統的範例。
    第12圖顯示裝置2的剖面圖，用以在基板4上沉積原子層。沉積製程包括：從前驅氣體供應器8，供應前驅氣體，而前驅氣體供應器8包含在對著基板的沉積頭內；在基板附近例如在其上使前驅氣體反應，以形成原子層。上述沉積頭包含在可旋轉鼓狀物5內，且基板4沿著鼓狀物5的至少部分圓形的圓周移動。
    包含在鼓狀物5內的上述沉積頭具有輸出面，上述輸出面在沉積原子層期間，至少部分面對基板4。輸出面具有前驅氣體供應器8，並具有大體上圓形，限定基板4的移動路徑。尤其，當提供前驅氣體時，藉由轉動包含在可旋轉鼓狀物5內的沉積頭，前驅氣體供應器8沿著基板4移動。於是，當往一方向沿著旋轉軌道62連續移動前驅氣體供應器時，沉積堆疊的原子層。
    裝置2在以下兩者之間切換：從前驅氣體供應器8對基板供應上述前驅氣體，在旋轉軌道的第1部分T1上；以及中斷從前驅氣體供應器8供應上述前驅氣體，在旋轉軌道的第2部分T2上。
    注意到基板4不覆蓋鼓狀物5的全部表面。在旋轉軌道的第1部分T1，基板4可以接近鼓狀物5的輸出面，用以沉積原子層，而在旋轉軌道的第2部分T2，基板從輸出面移開或遠離輸出面。於是，上述切換可以防止在第2部分的旋轉軌道T2漏出前驅氣體。否則如此的漏出在基板上的指定區外會導致所不希望的前驅物反應。
    可以藉由改向或關閉前驅氣體流動通過前驅氣體供應器，提供上述中斷。這可防止在旋轉軌道62的第2部分T2漏出前驅氣體。前驅氣體供應器8可以例如從氣體源(在此未顯示)接收氣體，以及當前驅氣體供應器8從旋轉軌道的第1部分旋轉到第2部分(T1和T2之間)時，藉由控制氣體供應器8和氣體源間配置於氣體流動路徑之一或更多的閥，可以提供供應和中斷前驅氣體供應之間的切換。
    目前顯示的實施例中，氣體切換結構103由電機控制閥形成，上述閥由閥控制裝置(例如控制器101)打開和關閉。上述閥配置在前驅氣體供應器8和作用氣體供應器42的氣體流動路徑中。上述閥控制裝置，在此情況下為控制器101，配置為在旋轉軌道的第2部分T2期間關閉上述閥，至少在基板4不覆蓋氣體供應器8及/或42的位置。同樣地，在旋轉軌道62的第1部分T1，當基板4再次覆蓋鼓狀物5的輸出面時，即當藉由基板覆蓋氣體供應器8防漏時，控制器101可以打開閥。除了閥阻止氣體射出，其他氣體切換結構可以用於影響氣體流動通過氣體流動路徑。例如，藉由打通連接至氣體流動路徑的排出通道，氣體流動可以改向。也可以是用以控制氣體流動的其他裝置，例如凹漕結構作為閥系統，參考第15-18圖在之後說明。
    第12圖目前所示的實施例中，還提供作用氣體供應器42。作用氣體，由作用氣體供應器42供應，例如可以與沉積在基板4上且由前驅氣體供應器8供應的前驅氣體反應，以形成原子層。例如，前驅氣體可以包括三甲基鋁(TMA)，而反應物氣體可以包括水蒸氣，用以在基板上形成氧化鋁的原子層。與前驅氣體供應器8相同，作用氣體供應器42可以具有閥，可在例如閥控制器的控制下關閉，以防止作用氣體從裝置2漏出，例如在基板4不覆蓋鼓狀物5的輸出面之旋轉軌道62的部分T2。二擇一地，可以只為了前驅氣體提供閥，例如漏出的作用氣體不會引起反對，例如是水蒸氣的情況下。
    第12圖目前的實施例中，鼓狀物5更包括淨化氣體供應器8的配置，以及分離前驅氣體供應器8和作用氣體供應器42之淨化氣體排出器40a和40b。淨化氣體排出器40a和40b還可以分別用於，在分離的通道中，排出前驅氣體和作用氣體。淨化氣體在前驅氣體和作用氣體之間可以形成氣體間隔，防止基板4上指定區外兩氣體間所不希望的反應。
    最好緊鄰前驅氣體供應器的輸出面，提供上述閥。以此方式，前驅氣體會殘留的封死空間數量受限。二擇一地，如果排出點對氣流提供足夠的抵抗力，例如窄開口，閥可以放在更上游以減輕前驅氣體壓力，以及有效地中止氣體流出前驅氣體供應器。二擇一地，或除了關閉閥以停止供應前驅氣體以外，排出閥可以打開以移除任何殘留在關閉的閥和前驅氣體供應器的輸出面之間的封死空間之前驅氣體。
    注意到，藉由以螺旋方式圍繞鼓狀物捲繞基板，也可以部分解決所不希望的前驅氣體漏出的問題，如第8圖所示。前驅氣體供應器在開和關狀態間可切換，因此在基板離開鼓狀物的位置，前驅氣體供應器關閉，以防止前驅氣體在這些位置漏出。
    第13圖顯示圍繞例如靜止中心軸10之鼓狀物5的剖面圖。前驅氣體供應器8，包括在鼓狀物的輸出面內，經由氣體流動路徑155接收前驅氣體，氣體流動路徑155在軸10中延伸通過圓周凹槽57a，而氣體入口8i在旋轉路徑62的第1部分T1中相對於凹槽57a。在旋轉路徑62的第2部分T2期間，氣體入口8i通過在軸10的凹槽中形成終點之阻障103’，阻障103’作用為氣體切換結構，在軌道的第2部分T2期間，用以阻礙氣體流動路徑155。以此方式，在旋轉路徑62的第2部分T2期間，防止氣體漏出氣體供應器8，至少對應沒被基板4覆蓋的鼓狀物5的部分。
    如圖所示，在滾軸14a和滾軸14b之間的鼓狀物5底部，基板4不覆蓋氣體供應器8的排出點。最好提供界定T2的阻障103’，因此在基板4離開上述氣體供應器8的對應排出點之前，氣體供應器8被妥當地中斷，以及在基板再次碰到上述排出點之後，重新妥當打開，以防止例如從前驅氣體供應器的封死空間不希望的氣體漏出。另外或二擇一地，可以在連接至氣體排出器(未顯示)的軸10內提供第2凹槽57b。以此方式，當供應器8沿著旋轉軌道62的第2部分T2旋轉時，可以排出或是至少防止漏出殘留在氣體供應器8的封死空間之過剩的氣體，因此更進一步防止所不希望的前驅氣體漏出。
    第14圖顯示裝置2的另一實施例，其中提供另一氣體切換結構103。氣體切換結構103由磁性閥101b形成，磁性閥101b配置為在閥切換裝置的控制下滑出入對應的開口或閥座101c，閥切換裝置由配置為沿著磁性閥101b橫斷的旋轉路徑之控制磁鐵101a形成。氣體切換結構103配置在氣體流動路徑155內，用以在以下兩者之間切換：從前驅氣體供應器對基板供應上述前驅氣體，在旋轉軌道的第1部分T1上；以及中斷從上述前驅氣體供應器供應上述前驅氣體，在旋轉軌道的第2部分T2上。圖(A)(B)及(C)分別顯示磁性閥系統的放大圖、控制磁鐵配置圖以及磁場線的結果方向。
    於是，實施例中，氣體切換結構103包括閥101b和閥控制裝置101a，其中閥101b配置為影響氣體流動通過氣體流動路徑155；以及閥控制裝置101a配置為控制閥101b，用以在旋轉軌道62的第2部分T2中斷氣體流動至氣體供應器。目前的實施例中，閥101b包括閥磁鐵以及閥101b，配置為根據施加於閥磁鐵之外部磁場的極性，切換開和關狀態。閥控制裝置101a包括控制磁鐵，配置為沿著旋轉軌道的定置路徑，在旋轉軌道的第1和第2部分之間具有相反磁極性，如圖(B)所示。
    此相反極性產生磁場101f，顯示於圖(C)，對於旋轉軌道62的第1和2部分，指向相反方向。例如，第1部分T1中，控制磁鐵沿著旋轉軌道以一極性指向磁性閥，用以吸引其中的磁鐵，磁鐵以一極性面向控制磁鐵。藉此吸引力，在此情況下，閥打開，以及氣體流動路徑打通。同樣地，當控制磁鐵在旋轉軌道62的第2部分T2中面向具有相反極性的閥磁鐵時，磁性互斥力可以關閉閥。以此方式，當前驅氣體供應器(在此未顯示)通過旋轉軌道62的第1和2部分之間的轉變時，可以在開和關狀態之間切換閥。注意到雖然在此顯示放射狀磁場，二擇一地，磁場也可以往切線方向或任何其他方向在極性間切換。
    此外或除了顯示的實施例之外，閥103也可以在重力影響下打開或關閉。例如，當閥在鼓狀物的底部時，閥可以降下，並關閉氣體流動路徑以及當鼓狀物往上旋轉閥時再度打開。此重力閥也可以使用例如彈簧和重量系統，調整在所要的旋轉軌道部分打開和關閉閥。
    實施例中，結合的磁性/重力驅動閥中的永久磁鐵可以在水平位置(第1部分軌道T1)打開閥，而在臨界部分(第2部分軌道T2)，重力可以接管並關閉閥。此實施例中，只在第1部分軌道T1，提供例如磁鐵。注意到一般關閉閥位置最好接近反應室，用以最小化具有前驅氣體的封死量。注意，以另外的可切換排出線排空此封死量。
    實施例中，球形或其他形狀的關閉金屬元件，最好是永久的磁性材料等，可以插入個別的放射狀供應線，一旦接近臨界轉動關閉區(T2)，可以中斷氣體流動。中，利用地心引力，開關”驅動”可以是簡單的形式：當放射狀氣體供應線在旋轉鼓狀物中旋轉進入臨界轉動關閉區T2時，重力會拉引球至特定臨界進入關閉位置，直到離開臨界區。
    另一實施例可以是具有局部外部磁力的關閉元件，以感應線圈驅動，用以在沿著箔的軌道中維持供應線在其”打開”位置，並以反轉通過線圈的電流，切換至其”關閉”位置。
    在此的另一選擇係插入另外的排出線(“分流或旁路”)，可以在”箔轉動關閉”區段中打開。這情況有連續前驅氣體流動(無壓力下降)的優點。
    第15圖顯示裝置2的分解圖，其中氣體供應器8、38、42包括在鼓狀物5內，經由密封至少一部分的鼓狀物表面之密封元件55從氣體源(在此未顯示)接收氣體。目前的圖中，只有說明一密封元件55，用以顯示前側內部鼓狀物51內的氣體入口58a。
    使用中，密封元件55會維持對鼓狀物5密封壓緊，以密封密封元件和鼓狀物表面之間的凹槽57，因而形成氣體流動通道。密封元件55和鼓狀物5因而形成包括氣體流動通道的密封結構。鼓狀物5對密封元件55可旋轉，以及包括一或更多的氣體入口58。密封的凹漕57配置的位置在旋轉軌道的第1部分與氣體入口58相對，因而形成一部分的氣體流動路徑。尤其，凹槽連接至氣體輸出口(未顯示)，氣體輸出口從氣體源通過密封的凹漕形成的通道提供氣體流。凹漕57位於與氣體入口58相對的位置上，氣體可以從密封元件的氣體出口經由密封的凹漕流入鼓狀物的氣體入口。
    目前的第15圖所示的另一形態是氣體供應器8、38、42在鼓狀物5內的較佳配置。尤其，前驅氣體供應器8最好與淨化氣體供應器38所分離的作用氣體供應器42交替。各氣體供應器8、38、42的沉積頭係狹縫形狀，例如具有寬度0.1mm(毫米)。通過氣體供應器8、38、42的狹縫形沉積頭，氣體可以以控制的形式流至可覆蓋部分的鼓狀物表面(見例如第13圖)之基板(未顯示)。上述狹縫可在可交換的插入二分之一61之間形成，可交換的插入二分之一61以凹入的連接元件63連接至鼓狀物。插入二分之一61形成鼓狀物的外部部分53，包括氣體供應器的沉積頭。
    典型的出口間隙，由插入二分之一61形成，係0.1mm寬。對於前驅物出口，典型的插入長度係250mm，以及對於N2插入，係280mm。
    插入細長區的外部表面最好是平滑的，以確保在插入長度上相等的氣體分佈。出口間隙的氣動限制最好遠高於分隔室的抵抗力，以得到往作用物/軸承區的同質流動率。最好是同質流動率，以得到網狀物的同質軸承/前驅氣體的同質沉積。
    各氣體供應器以兩插入二分之一61形成，兩插入二分之一61例如以尖釘相靠的狀態以及用例如M3六角螺旋釘連接。藉由在各插入二分之一中提供U形或凹縱面，在氣體出口下方建立分隔室61a。需要遍及全箔尺寸大小的連續出口寬度，以得到均勻的濃度和準確的氣體分離。又，平滑的外部表面用於在寬度上相等的分佈。
    經由螺旋孔63 a，連接元件63本身釘住或栓至內部鼓狀物51。連接元件63因而在鼓狀物中可形成凹處，以及包括氣體排出通道67，通過氣體排出通道67過剩的淨化氣體和前驅或作用氣體可以經由基板和鼓狀物間的凹處除去。
    在基板上沉積原子層期間，可以平衡由連接元件63形成的凹下的通道內的排出器67的吸力、和淨化與其他氣體供應器提供的壓力之結合，以維持基板(未顯示)離鼓狀物在想要的距離。淨化氣體供應器因而可以作用為前驅和作用氣體間的氣體間隔以及對基板的氣體軸承兩者。前驅及/或作用氣體也可以具有軸承功能。周圍淨化氣體供應器38’最好也具有淨化氣體，以防止所不希望的前驅及/或作用氣體漏出。另外，將在第6圖中更詳細顯示，可以配置凹槽57，因此當上述氣體供應橫斷其中鼓狀物表面沒有覆蓋基板之一部分的旋轉軌道時，對鼓狀物的氣體供應中斷或改向。
    第16圖顯示密封結構95的分解圖，由將連接至鼓狀物55的可旋轉的給進板59之定置的密封元件55形成。注意到密封結構可以用作從定置源108’、138’、142’提供氣體給旋轉鼓狀物5的氣體轉變結構，以及用以中斷和再繼續氣體流動的氣體切換結構兩者。密封元件55包括圓周凹槽57，位於相對於給進板59中對應的氣體入口/出口。凹槽57，結合氣體入口/出口58，可以形成閥103，閥103打開係鼓狀物5對於密封元件55相對旋轉之功能。鼓狀物可以圍繞軸10旋轉，軸10可放置在可由例如密封元件55的內部洞穴或外部形成的軸承結構上。軸10可以由例如馬達(未顯示)驅動，最好是抗熱馬達(例如直流無刷馬達)。馬達可以直接連接至鼓狀物軸10或例如經由傳動盒以增加馬達轉矩。
    使用中，凹槽57在密封元件55表面和包含在鼓狀物5內的旋轉給進板59之間延伸。對於對應鼓狀物5的旋轉軌道62的第1部分T1之凹槽57，可以從分別的氣體源108’、138’、及142’提供前驅氣體108、淨化氣體138以及作用氣體142。此外，對應鼓狀物的旋轉軌道62的第2部分T2之凹槽，可以連接至氣體排出器(未顯示)。如此的配置中，當氣體入口/出口58與連接至氣體源108’、138’、及142’的凹槽相對時，鼓狀物5的氣體供應器，在旋轉軌道的第1部分T1期間當鼓狀物的輸出面接近基板時，可以供應分別的氣體至基板(未顯示)的表面。此外，當基板遠離鼓狀物表面時，鼓狀物5的那部分的表面之氣體供應可以中斷及/或可以排出氣體以防止所不希望的前驅及/或作用氣體漏出至外部環境。
    於是，在顯示的實施例中，周圍密封的凹槽57沿著旋轉軌道62的第1部分T1延伸，在旋轉軌道62的第1部分T1和T2之間結束，因此在旋轉軌道的第2部分T2中斷從上述前驅氣體供應器供應前驅氣體的期間，經由凹槽57延伸的氣體流動路徑，被鼓狀物的表面中斷，尤其在此情況下是給進板59。
    除了顯示的實施例，還可以在鼓狀物5內提供凹槽以及在密封元件55內提供氣體入口/出口。又，雖然目前顯示的密封元件55包括密封鼓狀物一側的平板，但二擇一地，密封元件可以密封鼓狀物的圓周，其中沿著密封元件的任一鼓狀物表面的圓周，提供凹槽。也可以是這些側面密封和圓周密封元件的結合。又，鼓狀物5和密封元件55兩者還可以包括凹槽或排出通道和凹槽的結合。又，雖然在目前的實施例中，凹槽顯示為具有特定深度，但此深度也可以沿著凹槽長度變化。
    雖然在目前的實施例中只顯示三個凹槽，但此數字可以擴大或降低以符合沉積製程的特別需要。在有利的實施例中，載運前驅氣體的凹槽被載運淨化氣體的凹槽圍繞，而淨化氣體的壓力比前驅氣體壓力高。以此方式，淨化氣體可以在前驅氣體和外部環境之間形成氣體間隔，例如相同於討論有關第1E圖的中心管。二擇一地或另外，凹槽可以具有交替的前驅氣體108和作用氣體142供應器，以具有淨化氣體142供應器和氣體排出器的凹槽分離，例如以從中心往外的順序：前驅氣體供應器、氣體排出器、淨化氣體供應器、氣體排出器、作用氣體供應器、氣體排出器、淨化氣體供應器。以此方式，前驅氣體與淨化氣體一起排出至與作用氣體與淨化氣體分開的排出通道。
    二擇一地或另外，可以通過在鼓狀物一側的密封元件，供應前驅氣體，而在鼓狀物另一側供應作用氣體。一或二側可以具有淨化氣體間隔以防止所不希望的前驅/作用氣體漏出至外部環境。密封元件55也可以具有對(軸)鼓狀物側的氣體軸承。
    第17圖顯示密封元件55到鼓狀物5間的氣體連接剖面圖。鼓狀物5在旋轉軌道62上對於密封元件55可旋轉，經由在軸承12內旋轉的軸10，由例如馬達M驅動。
    鼓狀物在鼓狀物5的輸出面上包括前驅氣體供應器8(例如TMA)、淨化氣體供應器38(例如N2)、作用氣體供應器42(例如水蒸氣)以及氣體排出器40a和40b。氣體供應器8、38、42，經由密封至少部分的鼓狀物表面之密封元件55，從分別的氣體源108’、138’、142’接收氣體108、138、142。對此，鼓狀物5包括氣體出口/入口58，而密封元件55在其表面包括圓周凹槽57。換句話說，凹槽58沿著切線路徑，路徑的半徑(到中心的距離)對應入口/出口58的半徑。實施例中，淨化氣體路線可以設計往氣體軸承的軸方向以及與作用氣體分離，還有往放射方向，用以支持鼓狀物末端。
    凹槽57以鼓狀物5密封，並配置為在至少一部分的旋轉軌道62上與氣體出口/入口58相對。使用中，部分的密封凹槽57在氣體源108’、138’、142’和氣體供應器8、38、42之間可以形成部分的氣體流動路徑。又，其他的密封凹槽57或另一部分的密封凹槽57可以在氣體排出器40a、40b以及分別的氣體槽140a’、140b’之間形成部分的另一氣體流動路徑，用以分別排出過剩的前驅氣體8和作用氣體42。前驅氣體108和作用氣體142的排出通道最好維持分開，因此前驅氣體和作用氣體之間在未指定區域(即，不在基板上)不會產生所不希望的反應。如上所述，除了顯示的實施例，凹槽57和氣體入口/出口58在密封元件55和鼓狀物5之間可以顛倒或是以任何組合混合。
    實施例中，圓周密封的凹槽沿著旋轉軌道62的第1部分延伸，在旋轉軌道62的第1和2部分之間結束，因此在旋轉軌道62的第1部分中斷從前驅氣體供應器8供應前驅氣體期間，氣體流動路徑被鼓狀物5的表面中斷。以此方式，鼓狀物對密封元件的相對旋轉，打開和關閉氣體源/槽和個別的氣體供應器/排出器之間的氣體流動路徑，即組合的結構作為閥系統。凹槽因而可以作為閥，其中鼓狀物的旋轉作為控制閥的裝置。
    氣體給進板或密封元件55，可以具有一些功能：
    -往圓周方向連接至氮插入物以及建立氮狹縫。
    -用作軸，以支持習知的或空氣軸承中的鼓狀物。
    -提供外部邊緣較大的直徑，以符合給進板例如具有典型220mm的直徑。
    -提供孔，以給進氣體。
    -用作鼓狀物的(氣體)軸承。
    -各密室/插入物最好連接至單一放射口徑。出口密室可以各具有兩個口徑。軸口徑用於連接至給進板。口徑可以具有例如典型6mm的直徑。放射口徑可以例如在離接近鼓狀物的末端側之處，以便最小化通道量和封死空間。
    實施例中，鼓狀物5可以由多孔碳的標準空氣軸襯支撐，並以平圓空氣軸承固定在軸方向。鼓狀物由抗熱馬達M(例如直流無刷馬達)驅動，馬達直接連接至有傳動盒在中間的鼓狀物軸10以增加馬達轉矩。
    第18圖顯示裝置2的另一實施例。裝置2目前的實施例包括兩密封元件55a、55b，在鼓狀物5的各一側。鼓狀物在旋轉路徑62對密封元件55a、55b可旋轉，例如圍繞在軸承12中延伸的軸10旋轉。第1密封元件55a配置為供應前驅氣體108和淨化氣體138給鼓狀物5，以及從鼓狀物排出過剩的淨化及/或前驅氣體140b。第2密封元件55b配置為供應作用氣體142給鼓狀物5，以及從鼓狀物5排出過剩的作用氣體140b。分別經由分開的密封元件55a和55b，供應及/或排出前驅氣體108和作用氣體142的優點係防止兩氣體108和142例如經由密封元件中有漏洞的開口彼此碰上，以及防止在指定區外反應。另一優點是可以在鼓狀物設計中要求較小的空間
    實施例中，提供切換氣體供應線構造，具有流動中斷器和電阻器完全整合在共軸的雙鼓狀物組內，用於雙滾軸式的(R2R)自動層沉積(ALD)系統，其中以完全整合在力控制或形狀控制構造內的閥及/或氣體給進和氣體承軸/分離系統完成中斷。
    本揭露的應用領域不限於ALD而可以延伸，例如對於大區域製造阻障層之雙滾軸式的沉積設備，用於OLED、有機太陽光電、軟性有機電子(例如電晶體)、被動層和緩衝層薄膜太陽能電池、(食物)封裝中潮溼及氧擴散阻障層等，以及不限於只生產氧化鋁(Al2O3)層。也設想其他材料(ZnO等)的沉積。
    同樣地，所有反向運動學被視為固有的揭露，以及在本發明的範圍內。措辭的使用如：”最好”、”尤其”、典型地”並非意圖限制本發明。不定冠詞”a”或”an”並不排除複數。沒有特別或明確說明或聲明的特徵可以另外包括在根據本發明的結構內，而不偏移其範圍。例如，沉積頭可以具有加熱器，用以對一部分的基板實現提高溫度，例如接近220℃，係沉積原子層在那部分的基板期間。如另一範例，，在前驅氣體供應器、前驅氣體排出器、作用氣體供應器、作用氣體排出器、軸承氣體供應器及/或前驅氣體排出器內，裝置可以具有壓力控制器，用以控制洞穴的氣體壓力。壓力控制器可以包括氣體控制器。又，裝置可以包括例如微電漿源或另一來源，在基板上沉積期間或基板上沉積後對於沉積後處理，適於增強前驅氣體材料的反應。顯然地，除了旋轉沉積頭之外，往返移動沉積頭可以提供寶貴的沉積選擇。
    2‧‧‧裝置
    4‧‧‧基板
    5‧‧‧鼓狀物
    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‧‧‧運輸控制器
    10‧‧‧軸
    10a、10a’、10b‧‧‧管
    11A、11B‧‧‧洞穴
    12‧‧‧軸承
    14‧‧‧絞盤
    14a、14b‧‧‧滾軸
    15‧‧‧引導物
    16‧‧‧蓋子
    17‧‧‧運輸部
    18‧‧‧空間
    19‧‧‧軸氣體軸承
    20‧‧‧外部環境
    26‧‧‧輸出面
    28.1、28.2、30.1、30.2、32.1、32.2‧‧‧箭頭
    36‧‧‧前驅氣體排出器
    38‧‧‧淨化氣體供應器
    38’‧‧‧周圍淨化氣體供應器
    40、40a、40b‧‧‧淨化氣體排出器
    42‧‧‧作用氣體供應器
    42’‧‧‧中心
    43‧‧‧分離長度
    49‧‧‧中心空間
    50‧‧‧載子
    51‧‧‧內部鼓狀物
    52‧‧‧真空埠
    53‧‧‧外部部分
    54‧‧‧箭頭
    55、55a、55b‧‧‧密封元件
    56‧‧‧運輸面
    57‧‧‧凹槽
    57a‧‧‧圓周凹槽
    57b‧‧‧第2凹槽
    58‧‧‧氣體入口/出口
    58a‧‧‧氣體入口
    59‧‧‧給進板
    60‧‧‧移動方向
    61‧‧‧可交換的插入二分之一
    62‧‧‧旋轉軌道、移動方向
    63‧‧‧凹入的連接元件
    63a‧‧‧螺旋孔
    66‧‧‧移動方向
    67‧‧‧氣體排出通道
    68‧‧‧作用氣體排出器
    69‧‧‧氣體軸承層
    70‧‧‧軸承氣體供應器
    72‧‧‧氣體排出器
    74‧‧‧洞穴
    74’‧‧‧螺旋洞穴
    74”‧‧‧端點
    75‧‧‧箭頭
    76‧‧‧螺旋路徑
    76A‧‧‧螺旋路徑
    77A‧‧‧前驅氣體/區域
    77B‧‧‧作用物空間
    79‧‧‧選擇可控制層
    80A‧‧‧第1部分
    80B‧‧‧第2部分
    82‧‧‧假想線
    84‧‧‧間隙
    87‧‧‧長軸
    89‧‧‧縱方向
    90.i(i=n、n+1、…)‧‧‧軌道
    91‧‧‧旋轉軸
    92‧‧‧堆疊層
    92A、92B‧‧‧原子層
    92.i(i=n、n+1、…)‧‧‧堆疊原子層
    93‧‧‧偏移
    95‧‧‧密封結構
    96‧‧‧時間軸
    98A‧‧‧原子層
    102A‧‧‧主要部分
    100A‧‧‧邊緣
    101‧‧‧控制器
    101a‧‧‧閥控制裝置
    101a‧‧‧控制磁鐵
    101b‧‧‧磁性閥
    101c‧‧‧閥座
    103‧‧‧氣體切換結構
    103’‧‧‧阻障
    108‧‧‧前驅氣體
    108’‧‧‧前驅氣體源
    111、111a‧‧‧軸給進
    112、113‧‧‧方向
    115、115a、115b‧‧‧開口
    138‧‧‧淨化氣體
    138’、142’‧‧‧定置源
    140b‧‧‧過剩的氣體
    140a’、140b’‧‧‧氣體槽
    142‧‧‧作用氣體
    155‧‧‧氣體流動路徑
    510‧‧‧氣體轉變結構
    T1‧‧‧第1部分的旋轉軌道
    T2‧‧‧第2部分的旋轉軌道
    D‧‧‧分離距離
    M‧‧‧馬達
    R‧‧‧距離
    以非限定的方法，參考附圖，說明本發明，其中：第1圖顯示根據本發明的第一實施例中，用以在基板上沉積原子層的裝置；第1A圖顯示具有偏移的堆疊層之範例；第1B圖顯示隔離的堆疊層之範例；第1C圖顯示沉積頭、前驅氣體供應器及選擇性的鼓狀物相對於軸可移動之剖面圖；第1D圖顯示包括氣體轉變結構的實施例之剖面圖；第1E(A)圖顯示包括氣體轉變結構的另一實施例之剖面圖；第1E(B)圖顯示第1E(A)圖的側面圖；第1E(C)圖顯示第1E(B)圖的放大圖；第1F圖顯示又另一氣體轉變結構的剖面圖；第2A圖顯示第一實施例中裝置2之沉積頭的基本功能部分，以及基板；第2B圖部分顯示第2A圖中所示之一部分沉積頭的可能結構；第3A及3B圖顯示一部分的運輸器；第4圖顯示根據本發明的第二實施例中用以在基板4上沉積原子層的裝置2；第4A圖顯示具有狹長形狀供應器的輸出面範例；第5及6圖顯示第二實施例中裝置2的變化，其中沉積頭具有在使用中面對基板的洞穴；第6A圖顯示第二實施例中沉積頭的變化；第7圖顯示根據本發明的第三實施例中與基板組合的裝置；第8圖顯示根據本發明的第四實施例中與基板組合的裝置；第9圖圖示基板的移動方向和沉積頭的移動方向；第9A圖顯示根據本發明的裝置的沉積頭之實施例，其中前驅氣體供應器沿著螺旋狀路徑延伸；第9B圖顯示第9A圖中所示A-A’剖面的部分；第10圖顯示堆疊層及顯示隨後的反轉位置；第11A圖顯示沉積頭的旋轉軸往基板移動的方向排列之範例；第11B圖顯示沿著沉積頭的旋轉軸的觀察方向之沉積頭；第12圖顯示包括氣體切換結構的實施例之剖面圖；第13圖顯示包括另一氣體切換結構的實施例之剖面圖；第14圖(A)~(C)顯示另一氣體切換結構；第15圖顯示又另一氣體切換結構的實施例；第16圖顯示第15圖的氣體切換結構的詳圖；第17圖顯示第15圖的氣體切換結構的實施例；以及第18圖顯示第15圖的氣體切換結構的另一實施例。
    除非另外說明，所有的圖中相同的參數係指相同的元件。
    2‧‧‧裝置
    4‧‧‧基板
    5‧‧‧鼓狀物
    5’‧‧‧可旋轉輪
    6‧‧‧沉積頭
    8‧‧‧前驅氣體供應器
    9A‧‧‧驅動控制器
    9B‧‧‧運輸控制器
    10‧‧‧軸
    12‧‧‧軸承
    14‧‧‧絞盤
    15‧‧‧引導物
    16‧‧‧蓋子
    18‧‧‧空間
    20‧‧‧外部環境
    26‧‧‧輸出面
    权利要求:
    Claims (13)
    [1] 一種沉積原子層在基板(4)上的方法，上述方法包括下列步驟：供應前驅氣體步驟，從包括在一沉積頭(6)內的一前驅氣體供應器(8)對上述基板供應一前驅氣體(108)，其中上述前驅氣體供應器從一氣體源(108’)接收氣體；反應步驟，使上述前驅氣體在上述基板附近例如在其上反應，以形成一原子層，其中上述沉積頭具有一輸出面，在沉積上述原子層期間，上述輸出面至少部分面對上述基板，以及上述輸出面具有上述前驅氣體供應器以及具有一大體上圓的形狀，上述形狀界定上述基板的一移動路徑；其中，上述方法更包括下列步驟：移動步驟，當供應上述前驅氣體時，藉由沿著一旋轉軌道(62)旋轉上述沉積頭，而沿著上述基板移動上述前驅氣體供應器；沉積堆疊原子層；以及切換步驟，在以下兩者之間切換：從上述前驅氣體供應器對上述基板供應上述前驅氣體，在上述旋轉軌道的一第1部分(T1)上；以及中斷從上述前驅氣體供應器供應上述前驅氣體，在上述旋轉軌道的一第2部分(T2)；其中，當上述前驅氣體供應器從上述旋轉軌道的上述第1部分旋轉到上述第2部分時，供應和中斷上述前驅氣體供應器的切換係由一或更多的閥提供，上述閥配置在上述氣體供應器和上述氣體源之間的一氣體流動路徑中。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中，在上述旋轉軌道的上述第1部分，上述基板接近上述輸出面，用於沉積上述原子層；在上述旋轉軌道的上述第2部分，上述基板從上述輸出面移開或遠離輸出面；以及提供上述中斷係藉由改向或關閉一前驅氣體流動通過上述前驅氣體供應器，以防止在上述旋轉軌道的上述第2部分上上述前驅氣體漏出。
    [3] 如申請專利範圍第1或2項所述的方法，其中，上述氣體供應器包括在一鼓狀物內，經由一密封元件從上述氣體源接收氣體，上述密封元件至少密封部分的上述鼓狀物表面；上述鼓狀物對於上述密封元件可旋轉；上述鼓狀物或上述密封元件之一包括一或更多的氣體出口/入口；上述鼓狀物或上述密封元件之另一包括一或更多的圓周凹漕在其表面上，上述表面以上述鼓狀物或覆蓋結構之一密封；以及從上述前驅氣體供應器對上述基板供應上述前驅氣體的期間，上述氣體出口/入口位與上述密封的凹漕相對，其中一部分的上述氣體流動路徑由上述密封的凹漕形成。
    [4] 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中，上述圓周密封的凹漕，沿著上述旋轉軌道的上述第1部分延伸，在上述旋轉軌道的上述第1部分和上述第2部分之間結束，因此在上述旋轉軌道的上述第2部分中斷從上述前驅氣體供應器供應前驅氣體的期間，上述氣體流動路徑被作用為一閥系統的上述鼓狀物或上述密封元件中的另一的表面中斷。
    [5] 如申請專利範圍第1至4項中任一項所述的方法，其中，以沿著上述旋轉軌道施加的一定置磁場的一極性，控制上述閥在一開和關的位置間，；以及當上述前驅氣體供應器在上述旋轉軌道的上述第1部分和上述第2部分之間旋轉時，上述磁場在上述旋轉軌道的上述第1部分和上述第2部分之間改變極性，用以在上述開和關狀態之間切換上述閥。
    [6] 如申請專利範圍第1至5項中任一項所述的方法，其中，上述氣體供應器包括在上述鼓狀物內，經由一氣體流動路徑從一定置的氣體源接收氣體，上述氣體流動路徑包括相對旋轉元件；其中，藉由上述開口周圍提供的一淨化氣體，具有比上述前驅氣體高的壓力，防止上述前驅氣體通過上述相對移動元件間的一開口漏出。
    [7] 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中，上述相對旋轉元件包括二或更多的共中心管，其中通過一內部管供給上述前驅氣體以及通過一外部管供給上述淨化氣體。
    [8] 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中，上述淨化元件更用作一軸承氣體，用於旋轉上述鼓狀物。
    [9] 如申請專利範圍第6項所述的方法，其中，上述淨化元件更用作在兩或更多的前驅氣體供應器之間的一氣體間隔。
    [10] 一種用以在基板(4)上沉積原子層的裝置，包括：一沉積頭(6)，具有一輸出面，在使用中至少部分面對上述基板，並具有一前驅氣體供應器(8)，用以對上述基板供應一前驅氣體(108)，其中上述輸出面具有一大體上圓的形狀，上述形狀界定上述基板的一移動路徑；上述裝置更包括：一底座(10)，用以可旋轉地安裝上述沉積頭；一驅動器，配置以旋轉上述沉積頭，以便沿著上述基板移動上述前驅氣體供應器；其中，上述沉積頭構成為使供應的前驅氣體在上述基板附近例如在其上反應，以形成一原子層；當沿著一旋轉軌道移動上述前驅氣體供應器時，上述裝置配置為用以沉積一堆疊的原子層；以及上述裝置包括：一氣體源(108’)，用以經由一氣體流動路徑，提供前驅氣體給上述前驅氣體供應器；以及一氣體切換結構，配置及構成為用以在以下兩者之間切換：從上述前驅氣體供應器對上述基板供應上述前驅氣體，在上述旋轉軌道的一第1部分上；以及中斷從上述前驅氣體供應器供應上述前驅氣體，在上述旋轉軌道的一第2部分上；其中，上述氣體切換結構包括閥和閥控制裝置，其中上述閥配置為影響上述氣體流動通過上述氣體流動路徑；以及上述閥控制裝置配置為控制上述閥，用以在上述旋轉軌道的上述第2部分中，中斷或改向上述氣體流動至上述氣體供應器。
    [11] 如申請專利範圍第10項所述的裝置，其中，上述氣體供應器包括在一鼓狀物內，經由一密封元件從上述氣體源接收氣體，上述密封元件至少密封部分的上述鼓狀物表面；上述鼓狀物對於上述密封元件可旋轉；上述鼓狀物或上述密封元件之一包括一或更多的氣體出口/入口；上述鼓狀物或上述密封元件之另一包括一或更多的圓周凹漕在其表面上，上述表面以上述鼓狀物或覆蓋結構之一密封；以及在上述旋轉軌道的上述第1部分，上述密封的凹漕配置為與上述氣體出口/入口位相對，因此形成一部分的上述氣體流動路徑。
    [12] 如申請專利範圍第11項所述的裝置，其中，上述圓周密封的凹漕，沿著上述旋轉軌道的上述第1部分延伸，在上述旋轉軌道的上述第1部分和上述第2部分之間結束，因此在上述旋轉軌道的上述第2部分中斷從上述前驅氣體供應器供應前驅氣體的期間，上述氣體流動路徑被作用為一閥系統的上述鼓狀物或上述密封元件中的另一的表面中斷。
    [13] 如申請專利範圍第11或12項所述的裝置，其中，上述閥包括閥磁鐵以及上述閥配置為根據施加於上述閥磁鐵之一外部磁場的一極性，切換一開和關狀態；以及上述閥控制裝置包括控制磁鐵，配置為沿著上述旋轉軌道的一定置路徑，在上述旋轉軌道的上述第1和上述第2部分之間具有一相反磁極性，當上述前驅氣體供應器在上述旋轉軌道的上述第1和上述第2部分之間旋轉時，用以在上述開和關狀態間切換閥。
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    法律状态:
    2020-10-21| MM4A| Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    EP11177166A|EP2557198A1|2011-08-10|2011-08-10|Method and apparatus for depositing atomic layers on a substrate|
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