[发明专利]通过气相沉积法在挠性基板上成膜的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在挠性基板上形成薄膜的成膜方法。更具体地说，本发明涉及利用气相沉积的真空成膜方法，其为在间歇地或连续地传送挠性基板的同时，在挠性基板上形成薄膜的方法。

背景技术

使用气相来形成薄膜的方法大致分为化学气相沉积法(CVD：Chemical Vapor Deposition)和物理气相沉积法(PVD：Physical Vapor Deposition)。

代表性的PVD有真空蒸镀法或溅射法等，特别地，对于溅射法而言，通常装置成本高，但可进行膜质和膜厚均匀性优异的高品质的薄膜的制作，因此，溅射法广泛地应用于显示设备等。然而，所得的膜可能含有缺陷。

CVD为向真空室内导入原料气体，通过热能使1种或2种以上的气体在基板上分解或反应，从而使固体薄膜成长的方法。为了促进反应或降低反应温度，有组合使用等离子体或催化(Catalyst)反应的方法。将组合使用等离子体的方法称为PECVD(Plasma Enhanced CVD)，将组合使用催化反应的方法称为Cat-CVD(Catalytic CVD)。虽然化学气相沉积法具有成膜缺陷少这样的特点，并且主要应用于栅极绝缘膜的成膜等半导体器件制造工序，但是，其也具有这样的缺点，即需要相对较高的温度来成膜。

原子层沉积法(ALD：Atomic Layer Deposition)为通过表面的化学反应使吸附在表面上的物质以原子水平逐层进行成膜的方法，其被分类为CVD。ALD与一般的CVD的区别在于：一般的CVD为使用单一的气体或同时使用多种气体在基板上使其反应而使薄膜成长的方法，与此相对，ALD法为交替地使用被称为前体(或也称为前驱物)的富有活性的气体和反应性气体(其在ALD法中也被称为前体)，通过基板表面的吸附和与所述吸附接续的化学反应从而以原子水平逐层使薄膜成长的特殊的成膜方法。

具体而言，利用在表面吸附中，当用某种气体覆盖表面时，则不再有该气体的吸附发生的自限(self-limiting)效应，在表面仅吸附一层前体后，将未反应的前体排气。接着，导入反应性气体，使之前的前体氧化或还原从而得到仅一层具有所期望的组成的薄膜之后，将反应性气体排气。将此作为一个周期，并重复该周期，以一个周期一层的方式使薄膜进行生长。因此，在ALD中，薄膜进行二维地生长。对于ALD，其与常规的蒸镀法或溅射法等相比自不必说，即使与一般的CVD等相比，其也具有成膜缺陷较少的特点，因此，ALD被期待应用于各种领域中。

在ALD中，有在使第二前体分解、并与吸附于基板的第一前体反应的工序中，为了使反应活化而使用等离子体的方法，将此方法称为等离子体活化ALD(PEALD：Plasma Enhanced ALD)，或者简单地称为等离子体ALD。

与其它成膜方法相比，ALD具有不存在斜影效应等的特点，因此只要具有气体进入的间隙就可以成膜，因此，ALD法除在具有高纵横比的线及孔的覆膜中的应用之外，还期待也应用于在3维结构物的覆膜用途中与MEMS(Micro Electro Mechanical Systems(微机电系统))相关的方面等。

使用如上所述的成膜方法形成薄膜的对象存在以下多种：例如晶片或光掩模等的小的板状基板、玻璃板等的大面积且不具有挠性的基板、或者膜等的大面积且具有挠性的基板等。与这些对应，在用于在这些基板上形成薄膜的量产设备中，根据成本方面、处理的容易程度及成膜品质等，提出了各种的基板的处理方法，且正在被实用化。

例如，对于晶片而言，有向成膜装置供给一片基板从而进行成膜、其后替换为下一基板再次进行成膜的单片式，或者将多个基板汇集设置、并对全部的晶片进行统一的成膜的分批式。

另外，在玻璃基板等上进行成膜的方法有一边相对于成为成膜源的部分逐次输送基板，一边同时进行成膜的在线式，或者利用了主要对挠性基板从辊上卷出基板、在输送基板的同时进行成膜、并将基板卷绕于其它辊上的所谓的辊对辊的web涂布方式。web涂布方式还包括传送/连续成膜的方式，其不只是将挠性基板，还可将成为成膜对象的基板载置于可以连续传送基板的挠性的片材、或一部分为挠性的托盘上进行传送/连续成膜。

对于任一种成膜方法和基板处理方法来说，根据成本、品质和处理的难易程度进行判断，从而采用最适宜的组合。

作为ALD的缺点，虽然可以列举出特殊材料的使用以及其成本等，但是其最大的缺点在于，由于ALD为以一个周期一层的方式使原子水平的薄膜生长的方法，因此，与蒸镀或溅射等成膜方法相比，成膜速度低了约5倍至10倍。