[发明专利]自限反应沉积设备及自限反应沉积方法

说明书

技术领域

本公开涉及这样一种自限（self-limiting）反应沉积设备以及自限反应沉积方法：其通过使用原子层沉积（ALD）方法或分子层沉积（MLD）方法形成膜。

背景技术

作为薄膜沉积技术，已知晓ALD方法。ALD方法是一种用于通过反应气体的顺序化学反应沉积薄膜的技术。在ALD方法中，通常使用两种类型的反应气体（原料气体），这些气体中的每个被称作前驱气体。前驱气体中的每个通过各自暴露于基材表面而在基材的表面上起反应并且在每一个周期在原子层的单元中形成薄膜。因此，通过前驱气体中的每个在基材表面上的反复反应，形成具有预定厚度的薄膜。

作为使用ALD方法的沉积设备，例如，已知晓使用辊对辊工艺的沉积设备。例如，日本未审查专利申请公开No.2007-522344公开了一种原子层沉积设备，该原子层沉积设备设有：可旋转圆筒（drum），该圆筒的外围表面用聚合物基板卷绕；以及多个ALD源，这些ALD源沿着圆筒的周向布置并且将原料气体排放在聚合物基板上。此外，日本专利申请特开No.2011-137208公开了一种沉积设备，该沉积设备设有：包括多个辊部件的基材的输送机构；以及多个头部，这些头部中的每个布置为使得面向多个辊部件并且能够朝向基材局部地排放用于执行ALD工艺的前驱气体。

如在日本未审查专利申请公开No.2007-522344和日本专利申请特开No.2011-137208中描述的，在使用ALD源的沉积设备或将头部作为原料气体的供给源的沉积设备中，需要确保ALD源或头部与基材表面之间的预定的小间隙，从而多种原料气体相互不混合。

然而，在日本未审查专利申请公开No.2007-522344和日本专利申请特开No.2011-137208中公开的沉积设备中，因为ALD源或头部布置为面向圆筒或辊部件的弧形外围表面，所以可能不能在ALD源或头部与基材表面之间形成预定的间隙。因此，存在难于在上述沉积设备中稳定地形成膜的问题。

发明内容

鉴于如上所述的情况，需要一种能够增加沉积的稳定性的自限反应沉积设备及自限反应沉积方法。

根据本公开的一个实施方式，提供了一种包括第一导向辊、第二导向辊、以及至少一个第一头部的自限反应沉积设备。

第一导向辊构造为，在支撑通过辊对辊工艺输送的基材的第一表面的同时，将基材的输送方向从第一方向变成不与第一方向平行的第二方向。

第二导向辊构造为，在支撑基材的第一表面的同时，将基材的输送方向从第二方向变成不与第二方向平行的第三方向。

至少一个第一头部布置在第一导向辊与第二导向辊之间，面向基材的与第一表面相对的第二表面，并构造为朝向第二表面排放用于自限反应沉积的原料气体。

在自限反应沉积设备中，基材的第一表面由第一导向辊和第二导向辊支撑，并且基材线性地桥接（bridge）在第一导向辊与第二导向辊之间。另一方面，至少一个第一头部布置在第一导向辊与第二导向辊之间并且因此在水平方面上面向基材。因此，由于基材与至少一个第一头部之间的间隙可以保持在预定的尺寸，因此可在基材的第二表面上稳定地形成原子层或分子层。

布置在第一导向辊与第二导向辊之间的至少一个第一头部的数量可以是一个或至少两个。至少一个第一头部可以构造为单独地排放原子层沉积工艺所需的多种类型的气体。可替代地，至少一个第一头部可以通过结合单独地排放原子层沉积工艺或分子层沉积工艺所需的多种类型的气体的多个头部来构造。

例如，至少一个第一头部可以包括气体排放表面。该气体排放表面包括能够单独地排放多种类型的原料气体的多个头部并与第二方向平行。在这种情况下，至少一个第一头部在第一导向辊与第二导向辊之间的第二表面上形成薄膜。该薄膜具有至少一个原子层。

因此，可在基材上稳定地形成具有至少一个原子层的薄膜。

该自限反应沉积设备还可以包括加热器单元。该加热器单元布置为隔着基材面向第一头部并构造为能够将基材加热至预定的温度。

因此，由于基材的沉积区域可以稳定地加热至预定的沉积温度，因此可提高原子层或分子层的膜质量。

加热器单元的构造未特别地限定并且仅需要能够通过传导、对流、或辐射加热基材。例如，加热器单元包括构造为朝向基材的第二表面排放待加热至预定温度的流体的排放单元。因此，可在加热基材的沉积区域的同时通过流体的压力抑制基材的松动，并且稳定地保持基材与至少一个第一头部之间的预定的间隙。

该自限反应沉积设备还可以包括第三导向辊和第二头部。