在基底上沉积原子层的方法和装置的制造方法_4

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0的长向轴可相对绞盘14中的一个或两个长向轴倾斜。依此方式,可得到基底4沿螺旋路径76设置。
[0131]图8显示根据本发明第四实施方式中与基底组装的装置。在此例中,基底4沿螺旋路径76(例如图7)环绕沉积头6的输出面26至少一次,即在两次与三次之间。或者,换句话说,基底沿输出面26环绕沉积头6至少一圈,即在两次与三次之间。因此,此时,要移动环绕旋转沉积头至少一次的基底4的第一部分80A,位于已移动环绕旋转基底比基底4的第一部分80A多一次的基底4的第二部分80B旁边。在此,术语‘旁边’可解释为基底的第一部分80A和第二部分80B沿相同假想线82延伸,且该假想线82沿基底4的第一部分80A和第二部分80B延伸且与基底4的移动方向60横交。盖(未图示)可为螺旋形成的屏蔽结构,且该屏蔽结构依循基底的螺旋路径形式且覆盖形成在基底的互相相对侧间的狭缝或间隙84。屏蔽结构可形成为可清除衬垫结构或牺牲结构。此外,可在屏蔽结构中提供抽吸以移除逸出的加工气体。
[0132]在第四实施方式中,装置2可提供有漏气泄流部,用以泄流已透过间隙84在分别形成互相相对侧80A与80B的基底4的第一部分80A与第二部分80B之间泄漏的前体气体。
[0133]在图8中,大量位置88沿前体气体供应器8可定位的输出面26的圆周标示。在此例中,沉积头6具有四个前体气体供应器8。当在此例中基底8面向全部前体气体供应器8时,在此例中看不到前体气体供应器8。因此,更一般而言,可沿输出面的圆周定位至少一个前体气体供应器。
[0134]由图8可知,基底4的宽度W1可比沉积头6的宽度W 2大体上小,例如小至少两倍。但是,基底4的宽度W1可大致等于沉积头6的宽度W 2。这可在图7与9中看到。在另一例中,基底4的宽度W1可比沉积头6的宽度胃2大体上大,例如大至少两倍。事实上,所有这些替代例可形成用于沉积一层或一层以上原子层的有价值选项。
[0135]在第一、第二、第三、第四或另一实施方式中的装置2,或这些实施方式中一实施方式的变化例,可根据本发明的方法使用。
[0136]根据本发明在基底上沉积原子层的方法的第一实施方式(第一方法)包括由沉积头6的前体气体供应器8向基底4供应前体气体的步骤。第一方法进一步包括利用旋转沉积头6沿基底移动前体气体供应器8。第一方法可包括在向基底4供应前体气体后和/或同时沿前体气体供应器8移动基底4。
[0137]在第一方法中,前体气体供应器的位移速度比基底的位移速度大和/或方向相反。前体气体供应器的位移速度的绝对值可比基底的位移速度大例如至少5倍、至少10倍、至少20倍、至少50倍、至少100倍、至少500倍、至少1,000倍、至少5,000倍、和/或至少10,000倍。更一般而言,可了解是,如果前体气体供应器的位移速度比基底的位移速度大至少N倍,则可沉积包括N-1原子层的叠层。
[0138]第一方法进一步包括利用盖16界限前体气体。此外,盖16可在基底未面向沉积头的位置面向沉积头的输出面26。
[0139]在根据本发明的第一方法或在另一方面中,可维持基底与旋转沉积头间的分开距离D (图2A)。依此方式,可防止基底4与旋转沉积头间的机械接触。分开距离D可大体上连续的环绕沉积头圆周的至少一部分,且优选全部。分开距离D可以多种方式得到。
[0140]根据本发明方法的第二实施方式(第二方法)可包括附接基底至载体50上。第二方法可包括沿前体气体供应器8移动载体50 (图3A/3B)。依此方式,基底可保持与沉积头6的输出面26分开一段距离。第二方法可包括环绕引导件15沿引导件15的运送面56移动载体。运送面56可与输出面26 —致且面向输出面26,使得分开距离D可在输出面26的至少一部分上保持一定。
[0141]根据本发明方法的第三实施方式(第三方法),可包括在沉积头与基底之间供应承载气体用以形成分开基底与沉积头的气体轴承层69。依此方式,基底可保持与沉积头6的输出面26分开一段距离。第三方法可包括由沉积头6的承载气体供应器70向基底4供应承载气体用以提供气体轴承层。
[0142]第三方法可进一步包括,利用承载气体供应器70供应前体气体至界定在沉积头6中且使用时面向基底4的孔穴74中。第三方法可包括利用沉积头6的大量承载气体泄流部72由孔穴74泄流前体气体。依此方式,可除了透过前体泄流部以外,大体上防止前体气体由孔穴逸出,即前体气体流出孔穴。在第三方法中,承载气体宜利用承载气体供应器70与孔穴隔开提供。此外,承载气体供应器70可沿输出面26与孔穴74分开。
[0143]根据本发明方法的第四实施方式(第四方法)可包括,沿螺旋路径76环绕沉积头6移动基底。图9不意地显不基底4的移动方向60和丨几积头6的移动方向62。显不如体气体供应器8的中心8’沿基底4的大量轨道90.1 (i =...,η_1, η, η+1,…)。较大附标i表示较晚时间发生的沿轨道的移动。可预期轨道90.1在基底4上大体上形成直线。可了解的是相邻轨道,例如轨道90.η和轨道90.η+1可对应于相邻前体气体供应器8。
[0144]图9进一步显示沿前体气体供应器8的纵向89的前体气体供应器的长度L。在此例中纵向89对齐沉积头的转轴91,但是这不是必要的。例如,纵向89同样可与至少一个绞盘14的长向轴87对齐。
[0145]至少一个绞盘14的长向轴87和纵向89可与基底的移动方向60横交,例如垂直。在至少一个绞盘14的长向轴87与沉积头6的转轴91之间可界定倾斜角α。
[0146]在相邻前体气体供应器8的中心8’之间可界定间距S。在一实施方式中,前体气体供应器8的长度L和基底与前体气体供应器的位移速度可选择成利用相邻轨道90i沉积的原子层互相重叠或抵靠。依此方式,可大体上防止这些原子层间的间隙。
[0147]反应性气体供应器42可具有与前体气体供应器8类似的形状。反应性气体供应器42的位置可相对前体气体供应器8沿转轴91偏移超过距离R。可了解的是,距离R可修改使得反应性气体供应器42的中心42’在与反应性气体供应器42相邻的前体气体供应器8后沿基底依循类似轨道90i。相邻前体气体供应器可获得类似偏移使得叠层可由相邻前体气体供应器沉积。图9显示,由于螺旋配置,可为以原子层覆盖基底提供多种可能性。特别地,可沉积由于它们的(边缘)几何形状而区别它们本身的多种原子层叠层几何形状。特别地,基底靠近基底边缘的覆盖可与使用常规方法得到的覆盖不同。
[0148]因此,可了解的是,前体气体供应器或数组前体气体供应器可沿螺旋路径延伸在输出面上方延伸。图9A显示根据本发明装置的沉积头6的实施方式,其中前体气体供应器沿螺旋路径76A延伸。图9A同样显示转轴91。图9B显示如图9A所示的横截面A-A’的一部分。前体气体泄流部36或数组前体气体泄流部可沿螺旋路径76A,例如平行于前体气体供应器8或数组前体气体供应器延伸。前体气体供应器和/或前体气体泄流部可成形为长形(数组前体气体供应器可视为成形为长形的前体气体供应器)。所述长形的纵向可沿螺旋路径76A在输出面上方延伸,且在此例中环绕转轴超过一次以上。因此,前体气体供应器可成形为相对于沉积头的轴向倾斜的长形。因此,更一般而言,前体气体供应器或数组前体气体供应器,和前体气体泄流部或数组前体气体泄流部可沿螺旋路径延伸。沉积头可具有螺旋孔穴74’。螺旋孔穴74’可,在使用时,面向基底。前体气体供应器8或数组前体气体供应器可优选地定位在螺旋孔穴74’中用以向基底供应前体气体至螺旋孔穴74’中。前体气体泄流部36或数组前体气体泄流部36可优选地定位在螺旋孔穴74’中用以由孔穴74’泄流前体气体。
[0149]在一实施方式中,可省略利用前体气体泄流部36泄流前体气体。在螺旋孔穴74’中沿螺旋路径76A可缺少或可不使用前体气体泄流部36。省略透过泄流部36泄流前体气体可利用沿螺旋路径76A延伸的前体气体供应器达成。透过螺旋路径泄流前体气体可由于沉积头6的旋转产生。这可由在螺旋孔穴74’中沿螺旋路径76A的前体气体供应器的配置产生。在螺旋孔穴74’的一端74",可提供用以收集泄流前体气体的设备。
[0150]在第四方法的一变化例中可包括,当沿前体气体供应器8移动基底4时,移动基底4环绕沉积头6至少一次。因此,此时,要移动环绕旋转沉积头至少一次的基底的第一部分80A位于已移动环绕旋转基底比基底的第一部分80A多一次的基底4的第二部分80B旁边,使得基底的第一与第二部分沿相同线延伸,且该相同线系沿基底的第一与第二部分延伸且与该基底的移动方向横交。第四方法可进一步包括泄流已透过在基底4的第一部分80A与第二部分80B间的间隙84泄漏的前体气体。
[0151]第一、第二、第三和第四方法可沉积原子层的连续叠层,即可防止在两侧向相邻原子层的边缘间的接缝的原子层的叠层。但是,当实施根据本发明的方法时,不一定要达成原子层的连续叠层。例如,根据本发明方法的第五实施方式(第五方法)可包括,在基底上沉积原子层的叠层92,且包括产生在前体气体供应器与基底间的相对往复运动,且该往复运动包括在两后续折返位置折返或逆转在前体气体供应器与基底间的移动方向。图10显示第五方法。
[0152]图10显示叠层92且显示后续折返位置94.1(i =...,n-l,n,n+l,…)。在此,较大附标i对应于较晚时间。在图10中,层显示为与基底4分开一段距离以便显示它们沉积的时间(以时间轴96表示)。但是,事实上,在基底4上可存在各种层92 (如由箭头97表示),因此将得到具有大体上连续的层厚度98的叠层。
[0153]在第五方法中,例如,在沉积时沉积头6可往复地旋转。或者,基底4同样可往复地,即以相反方向60、40移动。依此方式,第五方法可包括在前体气体供应器8与基底4间产生相对往复运动。往复运动可包括在两后续折返位置折返在前体气体供应器与基底间的移动方向。两折返位置94.η-l和94.η可被视为后续折返位置,两折返位置94.η和94.η+1也一样。
[0154]原子层92Α可沉积在折返位置94.η_1和94.η之间。此原子层92Α可相对于先前沉积原子层92Β偏移。这表示沉积在折返位置94.η-l和94.η的原子层92Α的边缘100Α相对于先前沉积原子层92Β的边缘100Β侧向地,即以基底4延伸的方向位移。
[0155]由于偏移,沉积在折返位置间的原子层92Α的边缘100Α在与沉积在折返位置间的原子层98Α的主要部分102Α不同的位置。
[0156]但是,虽然偏移,沉积在后续折返位置94.η-l和94.η间的原子层的边缘100Α可与沉积在后续折返位置94.η和94.η+1间的原子层的边缘相邻。这些层的主要部分类似地定位成与基底分开。
[0157]同样可利用直线地移动沉积头6实施第五方法,而非旋转沉积头6。
[0158]由以上和由图1-11Β可知,更一般而言,根据本发明的方法宜包括沿可旋转圆筒,特别是旋转圆筒,优选至少部分圆形的圆周移动基底。根据本发明的装置宜配置成用以沿可旋转圆筒,最好至少部分圆形的圆周移动基底。
[0159]在一般可应用但任选的一实施方式中,对输出面和/或圆筒的至少一部分而言或对输出面和圆筒的全部而言,输出面和/或圆筒可大体上为圆柱形、圆锥形或截头锥形或可大体上成形为圆柱体、圆锥体或截头锥体的至少一部分。
[0160]本发明人了解本发明可,例如,使用在制造包装的领域中。包装可为,例如食物用包装,特别是饮料用包装。或者,包装可为显示器,特别是有机发光二极管显示器的包装。根据本发明的方法可选择地包括在包装片上沉积原子层,优选原子层的叠层。根据本发明的装置可选择地配置成用以在包装片上沉积原子层,优选原子层的叠层。因此,包装片可为包装的一部分或可配置成用以形成包装。利用原子层,用于气体(例如氧或水蒸气)和/或流体的障壁可形成在包装上。包括大量原子层的障壁可提供相当可靠的密封。通过包括大量原子层的障壁的泄漏会比较低。
[0161]由以上和由图1-11Β可知,更一般而言,沉积头和圆筒的转轴可沿,或可相对于输出面和/或要沉积原子层的基底表面的平面倾斜地延伸。
[0162]由以上和由图1-11Β同样可知前体气体供应器可沿弯曲输出面,以沿或相对于沉积头的转轴倾斜的方向延伸。这可使原子层均匀地沉积在基底上。
[0163]由以上和由图1-1IB进一步可知,根据本发明的装置可包括,和/或根据本发明的方法可使用以下实施:输出面,沿和/或在圆筒,至少部分圆形的圆周上方延伸;前体气体供应器,定位在圆筒,至少部分圆形的圆周上;输出面,至少部分的,大体上围绕沉积头的旋转轴和/或圆筒的旋转轴;安装件,用以可旋转地安装包括沉积头的圆筒;沉积头,可旋转圆筒的一部分;前体气体供应器,在弯曲输出面上方延伸;和/或沉积头,具有沿或相对于基底倾斜地延伸的轴向和/或转轴,其中基底与转轴间的倾斜角宜小于30度。另外地或替代地,根据本发明的方法可包括提供安装在轴上的沉积头和/或圆筒,和通过轴向前体气体供应器提供至少前体气体。
[0164]因此,本发明提供在基底上沉积原子层的方法,该方法包括由被沉积头包括的前体气体供应器向基底供应前体气体;使前体气体靠近,例如在基底上反应以形成原子层,且进一步包括利用沿基底旋转沉积头移动前体气体供应器同时供应前体气体,其中沿前体气体供应器移动基底包括沿螺旋路径环绕沉积头移动基底。本发明进一步提供在基底上沉积原子层的装置,该装置包括具有用以向基底供应前体气体的前体气体供应器的沉积头,该装置进一步包括用以可旋转地安装沉积头且包括驱动器的安装件,驱动器配置成用以旋转沉积头以便沿基底移动前体气体供应器;沉积头构造成用以使供应的前体气体靠近,例如在基底上反应以形成原子层,装置进一步包括引导件,该引导件具有相对于沉积头的转轴倾斜的长向轴;以便沿螺旋路径环绕沉积头引导基底。
[0165]本发明不限于在此所述的任意实施方式且,在所属技术领域中具有通常知识者的范围内,可有可被视为在附加申请专利范围的范畴内的大量修改例。例如,在此使用的术语‘基底’可表示事实上有时同样以该术语‘基底’表示的板或卷的一部分;例如在此使用的术语‘沿前体气体供应器移动基底’不需要沿前体气体供应器移动全部板或卷;例如术语‘提供基底环绕沉积头至少一次’不需要全部板或卷移动环绕沉积头。
[0166]作为又一例,当前体气体供应器设置成与基底相邻时,前体气体供应器的位移速度(例如,以图1lA与IlB中的箭头62表示)方向可与基底的位移速度方向(例如以图1lA中的箭头60表示)横交。因此,沉积头的转轴91可与基底的移动方向60对齐,如图1lA所示。在基底的移动方向60与沉积头6的转轴91间的角度可在O度至90度的范围内。
[0167]图1lA的例子的一变化例参照图1lB说明,且图1lB显示在沿沉积头6的转轴91的观看方向上的沉积头。图1lB的变化例与图1lA的例不同处在于基底4卷绕在沉积头6上。
[0168]请参阅图4,应注意的是,箔4只横越圆筒5圆周的一部分。在辊子间的未横越底部中,两气体反应物(例如Al-前体三甲基铝和水蒸气)不再分开且互相暴露,因此形成气溶胶(“粉末”)。这种粒子的形成会不利于产品质量,工艺,和R2R设备。这在圆筒上具有螺旋扫描箔运动的一实施方式(图8)中被部分地克服,但是可在箔卷出和卷上区域间圆筒的‘屏蔽’非100%完全的情形下得以改良。
[0169]用以防止任何粒子(‘灰尘’)形成的盖16会有限制,因为它在气流中形成两前体均可产生Al2O3粒子形成的间断。此外,此封闭物可部分地作为用于Al 203的ALD和CVD的基底,这可在盖与圆筒间的窄间隙形成。这会干扰圆筒旋转并且因此机械操作的控制。
[0170]为进一步防止不必要粒子的形成,提供可切换流动中断阀系统。例如,参照以下图12至18提供系统的实例。
[0171]图12显示在基底4上沉积原子层的装置2的示意横截面图。沉积工艺包括由被沉积头包括的前体气体供应器8向基底供应前体气体和使前体气体靠近,例如在基底上反应以形成原子层。沉积头包括在可旋转圆筒5中且基底4沿圆筒5的至少部分圆形的圆周移动。
[0172]包括在圆筒5中的沉积头具有输出面,输出面在沉积原子层时面向基底4。输出面具有前体气体供应器8且大体上为圆形,界定基底4的移动路径。详细的说,前体气体供应器8在供应前体气体时利用旋转包括在可旋
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