[发明专利]用于对衬底进行表面处理的装置和方法和用于制造光电子构件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对衬底进行表面处理的装置和方法和用于制造光电子构件的方法。

背景技术

在衬底上的、例如柔性衬底上的其功能层由有机的和/或有机金属的材料构造的电子构件通常被保护以抵御氧气和水。例如，具有有机功能层的光电子构件通常在有机功能层上方和/或下方具有封装层，封装层保护了有机功能层例如以抵御湿气。封装层例如借助于沉积方法来施加、例如借助原子层沉积或化学的气相沉积来施加。这类系统的实例是光电子构件、例如吸收光的或发射光的电池、例如电化学的电池或OLED，也还是有机太阳能电池。在所有这些系统中，寿命和性能主要取决于封装的质量。

在用于对衬底进行表面处理的常规的装置或者相应的方法中，尤其在用于制造具有衬底的光电子构件的涂覆方法中，能够用不同的层、例如有机功能层和/或封装层来涂覆衬底。这些层能够仅具有几个原子层或者厚至几百纳米。所述层例如能够利用CVD(Chemical Vapour Deposition化学气相沉积)法或者ALD(Atom Layer Deposition原子层沉积)法来施加。这些方法、例如ALD法的缺点当然是相当耗费时间的处理工艺，其具有每个涂覆工艺大约的层生长速率。由此原因，在具有用于容纳衬底复合物的相应的工艺室的较大的ALD反应器中，执行对衬底复合物进行最常用(单个，批量Batches)的涂覆，其中在若干小时内同时涂覆多个构件。在此，例如在大型衬底复合物中涂覆衬底，在后续的工艺中从衬底复合物中分出各个衬底，衬底复合物例如是晶圆或者衬底板。附加地，借助于玻璃板能够进行封装。

例如在衬底复合物中的待涂覆的衬底能够引入到工艺室中，依次向该工艺室输送一种、两种或多种过程气体。过程气体例如具有反应气体并且用于使原子和/或分子沉积在衬底上并且通过反应形成层，和/或过程气体具有吹洗气体，该吹洗气体用于吹洗工艺室，以便随后能够引入反应气体，该反应气体不能与之前引入的反应气体混合、或者至少仅在衬底的表面上允许该反应气体参与和之前引入的反应气体的原子或分子的结合，例如在ALD工艺中的情况。此外，反应气体能够是具有反应气体和载体气体的混合气体。在将过程气体输送给工艺室的各个工艺步骤之间，能够执行一个、两个或多个工艺步骤，其中再次抽吸所输送的过程气体和/或在工艺室中产生负压。这种过程例如经常能够在输送吹洗气体之前和之后进行。

在涂覆大量衬底时，目前出现多种问题。例如，仅数量有限的衬底能够引入到工艺室中。此外，根据涂覆工艺而会需要的是，为用于涂覆上述数量的衬底的工艺室多次输送相同的和/或不同的过程气体，并且在此期间总是再次抽吸出上述过程气体，其中产生过程气体损失。此外，在位于主要的气流之外的区域(死空间)中，由于在该处变得困难的气体交换而形成了长处理时间和/或由于杂质而出现质量问题。此外，如果工艺步骤出错，那么出现很大的损害，因为会涉及所有数量的衬底或者所有的衬底复合物并且其之后不能再应用。此外，在涂覆衬底时，持续地将衬底插入工艺室或从中取出和对工艺室的可能的频繁填充和抽吸，导致了很长的工艺持续时间。

已知的是，作为位置固定的工艺室的替选方案，为了避免所述缺点而使用可移动的工艺头部。尤其是在制造柔性的太阳能电池和柔性的发光系统时，例如尝试使用卷对卷(Roll-to-Roll)(R2R)方法，其中从卷中展开衬底或衬底复合物、成件地被处理并且在处理之后再次卷到卷上或者被分割，以便能够更有效地且成本更低廉地生产。当然，例如也应当尽可能与这种工艺相协调地实施封装。

在柔性的系统中，通常希望不由于玻璃封装而损失柔性。因此，通常使用薄的闭合的层用于封装。为了制造层，在参考文献中通常提出ALD方法，因为由此能够制造致密的且共性的、即也包围三维结构的层。ALD方法涉及分别施加涂层的、例如金属氧化物层的原子层的方法。这通过利用也称作前驱体1或第一离析物的第一反应气体(例如水蒸气)覆盖待涂覆的衬底的方式来进行。在泵出第一离析物之后，在表面上保留所吸收的第一离析物的单层。随后，输送也称作前驱体2或第二离析离析物的第二反应气体(例如TMA，三甲基铝)。现在，第二离析气体与保留在表面上的第一离析物反应并且在表面上形成相应的固体反应产物、例如金属氧化物(Al2O3)的单原子层。在输送不同的反应气体之间必须对工艺室进行泵吸和/或用惰性气体吹洗，以便移除气态的反应产物和相应的前驱体的未反应的残余。由此，还避免了前驱体1和前驱体2的混合和气态中的这两种物质的不期望的反应。

为了对柔性衬底进行快速的ALD涂覆，已知不同的途径：