[发明专利]利用短距离往复运动的材料的空间沉积

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35 U.S.C.119(e)要求于2014年2月6日提交的美国临时申请序列No.61/936,554的优先权，该申请通过参引全部并入本文中。

技术领域

本公开涉及利用气相沉积将一层或更多层材料沉积在基板上。

背景技术

原子层沉积(ALD)是用于将一层或更多层材料沉积在基板上的薄膜沉积技术。ALD使用两种化学制品，一种是源前驱体，另一种是反应物前驱体。通常，ALD包括四个阶段：(i)注入源前驱体；(ii)去除源前驱体的物理吸附层；(iii)注入反应物前驱体；以及(iv)去除反应物前驱体的物理吸附层。ALD可能是这样的缓慢的过程：该过程可能在获得具有期望厚度的层之前花费延长的时间或进行多次重复。因此，为了加快该过程，可以使用如在美国专利申请公开No.2009/0165715中所描述的具有单元模块的气相沉积反应器(所谓的线性注入器)或其他类似装置来加快ALD过程。该单元模块可以包括用于源材料的注入单元和排出单元(总称源模块)、以及用于反应物的注入单元和排出单元(总称反应物模块)。为了将不同膜或层压体沉积在基板上，可以将不同的源前驱体和/或反应物前驱体注入到不同的模块中。

空间ALD气相沉积室具有用于在基板上执行空间ALD的一组或更多组反应器。空间ALD指的是这样的过程：在该过程中，源前驱体、清洁气体、反应物前驱体和清洁气体顺序地注入到正移动的基板上以在基板上形成一层膜。当基板在反应器下方经过时，基板暴露于源前驱体、清洁气体和反应物前驱体。沉积在基板上的源前驱体分子与反应物前驱体分子起反应、或者源前驱体分子被反应物前驱体分子取代，以将材料层沉积在基板上。在将整个基板暴露于源前驱体或反应物前驱体之后，基板可以暴露于清洁气体以将多余的源前驱体分子或反应物前驱体分子从基板去除。

基板和反应器可以通过往复运动的方式移动，在往复运动中，基板在向前的行程和向后的行程期间以不同的顺序暴露于前驱体分子。为了将整个基板暴露于前驱体分子或清洁气体，基板或反应器可能必须行进较长距离。因此，气相沉积反应器可能非常大以适应基板或反应器的往复运动。

发明内容

各实施方式涉及通过利用短距离往复运动将材料层沉积在基板上。将基板与反应器之间的沿第一方向的相对运动以及基板与反应器的沿第二方向的移动第二距离的相对运动重复预定的次数。第一距离比基板的长度短但比第二距离长。第一方向与第二方向相反。随后，进行基板与反应器之间的沿第一方向移动第三距离的相对运动以及基板与反应器之间的沿第二方向移动第四距离的相对运动，其中，第三距离比基板的长度短，第四距离比第三距离长。在基板和反应器的相对运动期间，通过反应器中的每一个反应器来注入气体或自由基。

在一个实施方式中，将移动第三距离的相对运动和移动第四距离计的相对运动重复预定的次数。

在一个实施方式中，第一距离和第四距离相同，并且第二距离和第三距离相同。

在一个实施方式中，第一距离与第二距离之间的差和第四距离与第三距离之间的差相同。

在一个实施方式中，代表第一距离与第二距离之间的差的偏移量比反应器的宽度小。

在一个实施方式中，反应器的第一子组将源前驱体注入到基板上。反应器的第二子组将反应物前驱体注入到基板上。反应器的第三子组将清洁气体注入到基板上。

在一个实施方式中，通过空间原子层沉积(ALD)或化学气相沉积(CVD)将材料层沉积在基板上。

各实施方式还涉及沉积装置，该沉积装置使基板在通过反应器将气体注入到基板上期间进行短距离往复运动。沉积装置包括基座、一组反应器以及致动器。基座保持基板。反应器沿着基座移动的方向设置。每个反应器均将气体或自由基注入到基板的一部分上。致动器联接至基座。基座将基座沿第一方向移动第一距离的运动以及基座沿与第一方向相反的第二方向移动第二距离的运动重复预定次数，其中，第一距离比基板的长度短，第二距离比第一距离短。基座还沿第一方向移动比基板的长度短的第三距离，并且沿第二方向移动比第三距离长的第四距离。

各实施方式还涉及用于在支承台上移动的柔性基板的沉积装置。支承台具有平坦顶面。支承台上方布置有一组反应器并且所述一组反应器沿着柔性基板移动的方向布置。相对于支承台固定有辊组件并且辊组件使柔性基板在支承台的平坦顶面上沿第一方向滑动。致动器组件使支承台相对于所述一组反应器沿第一方向和与第一方向相反的第二方向进行往复相对运动。

在一个实施方式中，辊在平坦顶面上滑动的相对速度比支承台的往复运动的速度小。