[发明专利]原子层沉积系统以及用于涂覆柔性衬底的方法

说明书

相关申请案 

本申请案主张2006年3月26日申请的第60/743,786号美国临时申请案的优先权，所述临时申请案以引用的方式并入本文中。 

技术领域

本发明的领域涉及薄膜沉积系统以及用于涂覆柔性衬底的方法。

背景技术

以前称为原子层外延(“ALE”)的原子层沉积(“ALD”)是一种薄膜沉积工艺，其已知用于在半导体集成电路制造过程中制造场致发光(EL)显示器面板以及用于其它目的。参见桑托拉(Suntola)等人的第4,058,430号美国专利和等人的第US2004/0208994A1号美国专利申请公开案、艾奇逊(Aitchison)等人的US2004/0124131和毛拉(Maula)等人的US2005/0011555A1，其说明书全部以引用的方式并入本文中。ALD提供若干益处，其优于例如以引用的方式并入本文中的“原子层外延”(T.桑托拉和M.辛普森，编辑，Blackie and Son有限公司，格拉斯哥，1990)中描述的物理汽相沉积(“PVD”)(例如，蒸发或溅镀)和化学汽相沉积(“CVD”)等其它薄膜沉积方法。

与CVD形成对比(在CVD中，前驱体的流动是静态的(即，流动速率在处理期间是稳定的)且衬底同时暴露于存在于反应室中的多个前驱体)，ALD处理中的前驱体流动是动态且连续的，使得衬底一次仅暴露于一个前驱体。成功的ALD成长常规上已要求将两种或两种以上不同的前驱体蒸汽连续引入到衬底周围的反应空间中，通常高温和低压力下执行ALD，举例来说，反应空间可加热到200℃与600℃之间且在0.1毫巴与50毫巴之间的压力下操作。在典型的ALD反应器中，反应空间由大小经设计以容纳一个或一个以上衬底的反应室限定。一个或一个以上前驱体材料递送系统(也称为“前驱体源”) 通常用于将前驱体材料馈给到反应室中。

在将衬底载入反应室中并加热到所需处理温度之后，在衬底上引导第一前驱体蒸汽。一些前驱体蒸汽用化学方法吸附或吸附在衬底表面上以形成单层膜。在纯ALD中，前驱体蒸汽的分子将不附着到其它相似分子，且因此工艺是自行限制的。接下来，反应空间经净化以去除过多的第一蒸汽和任何挥发性反应产物。净化通常通过用不与第一前驱体起反应的惰性净化气体冲洗反应空间来完成。净化之后，引入第二前驱体蒸汽。第二前驱体蒸汽的分子用化学方法吸附被用化学方法吸附或吸附的第一前驱体分子或以其它方式与其反应，以形成第一和第二前驱体的薄膜产物。为了完成ALD循环，再次用惰性净化气体净化反应空间以去除任何过多的第二蒸汽以及任何挥发性反应产物。第一前驱体脉冲、净化、第二前驱体脉冲和净化的步骤通常重复数百或数千次直到实现膜的所需厚度为止。

所需的温度、压力和反应室条件常规上已将ALD技术限于在相对较小尺寸的衬底上沉积。举例来说，ALD的已知用途包含EL显示器面板和半导体晶片。

发明内容

根据一个实施例，一种用于将薄膜沉积在柔性衬底上的系统包含介于第一与第二前驱体区之间的隔离区。在使用中时，将反应性第一和第二前驱体气体引入到各自第一和第二前驱体区中，且将惰性气体引入到隔离区中。从隔离区到第一和第二前驱体区的一系列限流通路沿着前驱体区被间隔开。所述通路可包含拉长隧道和/或柔性刮擦器以限制隔离区与前驱体区之间的气体流动。在使用中时，柔性衬底穿过通路使得其在第一与第二前驱体区之间往复横穿多次且每次均通过隔离区。系统的衬底传送机构包含多个第一转向引导件(例如，辊)，其沿着第一前驱体区被间隔开；以及多个第二转向引导件，其沿着第二前驱体区被间隔开。所述第一转向引导件中的至少一些适于在衬底朝着第二前驱体区的行进方向变化期间支撑衬底，且所述第二转向引导件中的至少一些适于在衬底朝着第一前驱体区的行进方向变化期间支撑衬底。在一些实施例中，提供两个以上前驱体区，所有前驱体区彼此隔离。衬底传送机构可包含用于衬底的逐辊处理的放出卷轴(payout spool)和卷起卷轴(take-up spool)。