在原子层沉积反应器中形成衬底卷材轨迹的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体涉及沉积反应器。更特别地，本发明涉及将具有重复图案的衬底卷材轨迹提供到沉积反应器中的反应容器中。
【背景技术】
[0002]1970年代早期由Tuomo Suntola博士发明了原子层外延(ALE)方法。该方法的另一通用名是原子层沉积(ALD)并且如今已代替ALE使用。ALD是基于将至少两种反应前体物种顺序引入到至少一个衬底的特殊化学沉积方法。
[0003]通过ALD生长的薄膜致密、无针孔且具有均匀的厚度。例如，在实验中已经通过热ALD从三甲基铝(CH3)3AK也称作TMA)和水生长了氧化铝，仅仅在衬底晶片之上产生大约I %的不均匀度。
[0004]ALD技术的一个令人感兴趣的应用是将涂层提供在移动的衬底卷材上。
【发明内容】
[0005]根据本发明的第一示例方面，提供有一种方法，包括:
[0006]通过使第一组支撑辊关于第二组支撑辊移动，将具有重复图案的衬底卷材轨迹形成到原子层沉积反应器的反应容器中；以及
[0007]当轨迹已经被形成时由第一组支撑辊和第二组支撑辊来支撑衬底卷材。
[0008]在某些示例实施例中，反应容器是反应室。在某些示例实施例中，反应室被真空室包围(真空室容纳反应室)。在某些示例实施例中，反应容器是位于在线原子层沉积模块内的反应室。
[0009]在某些示例实施例中，方法包括使第一组支撑辊从第二组支撑辊的第一侧移动至第二组支撑辊的另一侧。关于术语辊在这里意味着普通辊和轮两者以及用于使衬底卷材转向并进行支撑的其他等效机械手段。
[0010]在某些示例实施例中，方法包括在反应容器内形成由反应容器盖、反应容器侧壁和所形成的衬底卷材轨迹限定的三维原子层沉积流动容积。以该方式，处理后需要清洁的表面的面积可以被减小，在示例实施例中基本上仅有反应容器侧壁和盖。
[0011]沉积反应器可以是ALD反应器。在某些示例实施例中，沉积反应器包括提供反应空间的反应室。反应室可以通过盖封闭。在某些示例实施例中，第一组支撑辊被附接至室盖。第一组支撑辊可以例如通过至少一个支撑杆被附接至室盖。至少一个支撑杆可以是静止的或者可变形的。第一组辊的移动可以例如通过使至少一个杆(至少一个杆可以具有嵌套结构或类似物)变形、通过使至少一个杆经由布置在室盖中的馈穿部移动来实现，或者第一组辊的移动可以通过室盖自身的移动来实现。
[0012]在某些示例实施例中，前体蒸气穿过反应室(或容器)盖被馈送到反应室(或容器)中。
[0013]在某些示例实施例中，反应室被真空室包围。在某些示例实施例中，惰性气体被馈送到真空室中以获得关于反应室的过压。某些示例实施例中的反应器包括去往真空室中的惰性气体给料线。
[0014]在某些示例实施例中，第一组支撑辊被附接至在反应室的室顶或壁中的或备选地在形成了反应空间的反应单元或模块的室顶或壁中的对应物。取决于实施方式，反应单元或模块可以驻留在反应室内。第一组辊的移动可以例如通过使第一组支撑辊被附接至其的室顶或壁中的对应物移动来实现。移动可以由反应室外部或反应空间外部的致动器驱动。
[0015]在某些示例实施例中，衬底卷材被从由第一组辊支撑的反应室的顶部加载到反应室中。
[0016]在某些示例实施例中，方法包括通过由第一组支撑辊将衬底卷材推动至第二组支撑辊的另一侧而形成褶状形式的轨迹。第一组辊的移动可以是平移运动。
[0017]在某些示例实施例中，方法包括在沉积期间经由穿过第一组支撑辊行进的路线将气体从反应空间中去除。
[0018]第一组辊中的辊可以在辊的端部处和在侧面上部分地开口。辊可以具有比辊的外径细的辊轴。辊可以通过空间上彼此分开的轮来实施。它们可以具有由辊轴形成的共用转轴。
[0019]在某些示例实施例中，衬底卷材源辊被集成到沉积反应器的室盖中。室盖是可移动的盖。与反应空间驻留在其上的一侧相比，衬底卷材源辊可以被集成在盖的另一侧上。
[0020]在某些示例实施例中，衬底卷材穿过室盖被馈送到反应室或反应空间中。
[0021]提到的室盖可以是将反应室封闭的盖。盖可以是包括被集成至真空室盖的反应室盖的双盖系统。
[0022]根据本发明的第二示例方面，提供有一种原子层沉积反应器，包括:
[0023]被配置成提供反应空间的反应容器；
[0024]第一组支撑辊；以及
[0025]第二组支撑辊，其中
[0026]第一组支撑辊和第二组支撑辊被配置成通过使第一组支撑辊关于第二组支撑辊移动而将具有重复图案的衬底卷材轨迹形成到反应容器中；以及第一组支撑辊和第二组支撑辊被配置成当轨迹已经被形成时支撑衬底卷材。
[0027]反应空间是沉积反应器的沉积反应在其中发生的容积。反应室可以实际上是与反应空间相同的容积，或者反应室可以被配置成通过在反应室内限定出较小容积或通过在反应室内容纳较小单元或模块(反应容器)来提供反应室内的反应空间。
[0028]在某些示例实施例中，沉积反应器包括被配置成使第一组支撑辊从第二组支撑辊的第一侧移动至第二组支撑辊的另一侧的机构。
[0029]在某些示例实施例中，第一组支撑辊和第二组支撑辊被配置成通过由第一组支撑辊将衬底卷材推动至第二组支撑辊的另一侧而形成褶状形式的轨迹。
[0030]在某些示例实施例中，沉积反应器被配置成在沉积期间经由穿过第一组支撑辊行进的路线将气体从反应空间中去除。
[0031]在某些示例实施例中，沉积反应器被配置成在反应容器内形成由反应容器盖、反应容器侧壁和所形成的衬底卷材轨迹限定的三维原子层沉积流动容积。
[0032]在某些示例实施例中，衬底卷材源辊被集成到沉积反应器的室盖中。
[0033]在某些示例实施例中，沉积反应器的室盖包括被配置成将衬底卷材穿过室盖馈送到反应室或反应空间中的馈穿部。
[0034]在某些示例实施例中，反应室盖(或容器盖)包括被配置成将前体蒸气穿过反应室盖(或容器盖)馈送到反应室(或容器)中的通道。
[0035]已经在上述中说明了本发明的不同的没有约束力的示例方面和实施例。以上实施例仅仅用来说明可以在本发明的实施中使用的选择出的方面或步骤。一些实施例可以仅参照发明的某些示例方面来呈现。应该领会的是，对应的实施例也可以应用于其他示例方面。可以形成实施例的任何适当的组合。
【附图说明】
[0036]现在将参照附图借助于仅示例来描述发明，其中:
[0037]图1和图2示出根据示例实施例的沉积反应器和衬底卷材轨迹的在沉积反应器中的自动形成的示意图，
[0038]图3示出根据示例实施例的支撑辊的结构，以及
[0039]图4和图5示出根据示例实施例的用于形成反应空间的模块和衬底卷材轨迹的在模块中的自动形成的示意图。
【具体实施方式】
[0040]在以下描述中，原子层沉积(ALD)技术被用作示例。ALD生长机制的基础对于本领域技术人员而言是已知的。如该专利申请的【背景技术】部分中提到的那样，ALD是基于将至少两种反应前体物种顺序引入到至少一个衬底的特殊化学沉积方法。使至少一个衬底暴露于反应室中的临时分开的前体脉冲，以通过顺次的自饱和表面反应将材料沉积在衬底表面上。在该申请的上下文中，术语ALD包括所有适用的基于ALD的技术和诸如例如MLD(分子层沉积)和PEALD(等离子体增强的原子层沉积)技术等的任何等效或密切相关的技术。
[0041]基础ALD沉积循环由四个顺次的步骤构成:脉冲A、净化A、脉冲B和净化B。脉冲A由第一前体蒸气构成并且脉冲B由另一前体蒸气构成。惰性气体和真空栗被典型地用于在净化A和净化B期间使来自反应空间的气体反应副产物和残余反应物分子净化。沉积序列包括至少一个沉积循环。沉积循环重复进行直到沉积序列已产生期望厚度的薄膜或涂层。沉积循环也可以更加复杂。例如，循环可以包括通过净化步骤分开的三个或更多的反应物蒸气脉冲。所有这些沉积循环形成了由逻辑单元或微处理器控制的定时沉积序列。
[0042]在如下面所描述的某些示例实施例中，提供有用于将具有重复图案的衬底卷材轨迹形成到沉积反应器的反应空间中的方法和设备。图1示出这样的沉积反应器(沉积反应器10)。沉积反应器10包括形成真空室45的真空室壁41。在真空室45内并且由真空室45包围的沉积反应器10包括反应室(或容器)44。反应室44由反应室壁42限定。真空室45和反应室44通过室盖封闭，室盖在图1中处于其上位置(即，用于装载衬底卷材的初始位置)。在图1中示出的示例中，室盖是包括了集成有反应室盖22的真空室盖21的双盖系统。
[0043]在图1中示出的实施例中，衬底卷材15被从反应室44的顶部侧装载到反应室44中。衬底卷材源辊11被集成至室盖。在双盖系统的情况中，源辊11或者被集成至反应室盖22，或者如图1所示被集成至真空室盖21。衬底卷材源辊11于是可以驻留在室盖(或相应盖)的与反应室44不同的另一侧上。衬底卷材源辊11可以驻留在被集成至室盖(或相应盖)的壳体13中。
[0044]室盖包括馈穿部(feedthrough)，源棍11上的衬底卷材15穿过馈穿部从盖的一侧行进至盖的另一侧。在室盖是双盖系统的情况中，可以存在取决于实施方式而穿过盖21和盖22两者的馈穿部。在室盖的反应室一侧，衬底卷材的路线大致竖直向下地延伸。竖直延伸的路线在第一组支撑辊的第一边缘辊17处转向。路线经过第一组支撑辊的中心辊27(在其他实施例中，可以有零个或多于一个的中心/中间辊)在大致水平方向上继续。水平延伸的路线进而在第一组支撑辊的第二边缘辊37处转向并大致竖直向上地延伸直到它到达室盖。
[0045]衬底卷材目的地辊12被集成至室盖。在双盖系统的情况中，目的地辊12或者被集成至反应室盖22，或者如图1所示被集成至真空室盖21。衬底卷材目的地辊12于是可以驻留在室盖(或相应盖)的与反应室44不同的另一侧上。衬底卷材目的地辊12可以驻留在被集成至室盖(或相应盖)的壳体14中。惰性气体可以在沉积期间被馈送至壳体14以及壳体13中。
[0046]室盖包括馈穿部