在原子層沉積反應器中形成襯底卷材軌跡的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明大體涉及沉積反應器。更特別地，本發明涉及將具有重復圖案的襯底卷材軌跡提供到沉積反應器中的反應容器中。
【背景技術】
[0002]1970年代早期由Tuomo Suntola博士發明了原子層外延(ALE)方法。該方法的另一通用名是原子層沉積(ALD)并且如今已代替ALE使用。ALD是基于將至少兩種反應前體物種順序引入到至少一個襯底的特殊化學沉積方法。
[0003]通過ALD生長的薄膜致密、無針孔且具有均勻的厚度。例如，在實驗中已經通過熱ALD從三甲基鋁(CH3)3AK也稱作TMA)和水生長了氧化鋁，僅僅在襯底晶片之上產生大約I %的不均勻度。
[0004]ALD技術的一個令人感興趣的應用是將涂層提供在移動的襯底卷材上。

【發明內容】

[0005]根據本發明的第一示例方面，提供有一種方法，包括:
[0006]通過使第一組支撐輥關于第二組支撐輥移動，將具有重復圖案的襯底卷材軌跡形成到原子層沉積反應器的反應容器中；以及
[0007]當軌跡已經被形成時由第一組支撐輥和第二組支撐輥來支撐襯底卷材。
[0008]在某些示例實施例中，反應容器是反應室。在某些示例實施例中，反應室被真空室包圍(真空室容納反應室)。在某些示例實施例中，反應容器是位于在線原子層沉積模塊內的反應室。
[0009]在某些示例實施例中，方法包括使第一組支撐輥從第二組支撐輥的第一側移動至第二組支撐輥的另一側。關于術語輥在這里意味著普通輥和輪兩者以及用于使襯底卷材轉向并進行支撐的其他等效機械手段。
[0010]在某些示例實施例中，方法包括在反應容器內形成由反應容器蓋、反應容器側壁和所形成的襯底卷材軌跡限定的三維原子層沉積流動容積。以該方式，處理后需要清潔的表面的面積可以被減小，在示例實施例中基本上僅有反應容器側壁和蓋。
[0011]沉積反應器可以是ALD反應器。在某些示例實施例中，沉積反應器包括提供反應空間的反應室。反應室可以通過蓋封閉。在某些示例實施例中，第一組支撐輥被附接至室蓋。第一組支撐輥可以例如通過至少一個支撐桿被附接至室蓋。至少一個支撐桿可以是靜止的或者可變形的。第一組輥的移動可以例如通過使至少一個桿(至少一個桿可以具有嵌套結構或類似物)變形、通過使至少一個桿經由布置在室蓋中的饋穿部移動來實現，或者第一組輥的移動可以通過室蓋自身的移動來實現。
[0012]在某些示例實施例中，前體蒸氣穿過反應室(或容器)蓋被饋送到反應室(或容器)中。
[0013]在某些示例實施例中，反應室被真空室包圍。在某些示例實施例中，惰性氣體被饋送到真空室中以獲得關于反應室的過壓。某些示例實施例中的反應器包括去往真空室中的惰性氣體給料線。
[0014]在某些示例實施例中，第一組支撐輥被附接至在反應室的室頂或壁中的或備選地在形成了反應空間的反應單元或模塊的室頂或壁中的對應物。取決于實施方式，反應單元或模塊可以駐留在反應室內。第一組輥的移動可以例如通過使第一組支撐輥被附接至其的室頂或壁中的對應物移動來實現。移動可以由反應室外部或反應空間外部的致動器驅動。
[0015]在某些示例實施例中，襯底卷材被從由第一組輥支撐的反應室的頂部加載到反應室中。
[0016]在某些示例實施例中，方法包括通過由第一組支撐輥將襯底卷材推動至第二組支撐輥的另一側而形成褶狀形式的軌跡。第一組輥的移動可以是平移運動。
[0017]在某些示例實施例中，方法包括在沉積期間經由穿過第一組支撐輥行進的路線將氣體從反應空間中去除。
[0018]第一組輥中的輥可以在輥的端部處和在側面上部分地開口。輥可以具有比輥的外徑細的輥軸。輥可以通過空間上彼此分開的輪來實施。它們可以具有由輥軸形成的共用轉軸。
[0019]在某些示例實施例中，襯底卷材源輥被集成到沉積反應器的室蓋中。室蓋是可移動的蓋。與反應空間駐留在其上的一側相比，襯底卷材源輥可以被集成在蓋的另一側上。
[0020]在某些示例實施例中，襯底卷材穿過室蓋被饋送到反應室或反應空間中。
[0021]提到的室蓋可以是將反應室封閉的蓋。蓋可以是包括被集成至真空室蓋的反應室蓋的雙蓋系統。
[0022]根據本發明的第二示例方面，提供有一種原子層沉積反應器，包括:
[0023]被配置成提供反應空間的反應容器；
[0024]第一組支撐輥；以及
[0025]第二組支撐輥，其中
[0026]第一組支撐輥和第二組支撐輥被配置成通過使第一組支撐輥關于第二組支撐輥移動而將具有重復圖案的襯底卷材軌跡形成到反應容器中；以及第一組支撐輥和第二組支撐輥被配置成當軌跡已經被形成時支撐襯底卷材。
[0027]反應空間是沉積反應器的沉積反應在其中發生的容積。反應室可以實際上是與反應空間相同的容積，或者反應室可以被配置成通過在反應室內限定出較小容積或通過在反應室內容納較小單元或模塊(反應容器)來提供反應室內的反應空間。
[0028]在某些示例實施例中，沉積反應器包括被配置成使第一組支撐輥從第二組支撐輥的第一側移動至第二組支撐輥的另一側的機構。
[0029]在某些示例實施例中，第一組支撐輥和第二組支撐輥被配置成通過由第一組支撐輥將襯底卷材推動至第二組支撐輥的另一側而形成褶狀形式的軌跡。
[0030]在某些示例實施例中，沉積反應器被配置成在沉積期間經由穿過第一組支撐輥行進的路線將氣體從反應空間中去除。
[0031]在某些示例實施例中，沉積反應器被配置成在反應容器內形成由反應容器蓋、反應容器側壁和所形成的襯底卷材軌跡限定的三維原子層沉積流動容積。
[0032]在某些示例實施例中，襯底卷材源輥被集成到沉積反應器的室蓋中。
[0033]在某些示例實施例中，沉積反應器的室蓋包括被配置成將襯底卷材穿過室蓋饋送到反應室或反應空間中的饋穿部。
[0034]在某些示例實施例中，反應室蓋(或容器蓋)包括被配置成將前體蒸氣穿過反應室蓋(或容器蓋)饋送到反應室(或容器)中的通道。
[0035]已經在上述中說明了本發明的不同的沒有約束力的示例方面和實施例。以上實施例僅僅用來說明可以在本發明的實施中使用的選擇出的方面或步驟。一些實施例可以僅參照發明的某些示例方面來呈現。應該領會的是，對應的實施例也可以應用于其他示例方面。可以形成實施例的任何適當的組合。
【附圖說明】
[0036]現在將參照附圖借助于僅示例來描述發明，其中:
[0037]圖1和圖2示出根據示例實施例的沉積反應器和襯底卷材軌跡的在沉積反應器中的自動形成的示意圖，
[0038]圖3示出根據示例實施例的支撐輥的結構，以及
[0039]圖4和圖5示出根據示例實施例的用于形成反應空間的模塊和襯底卷材軌跡的在模塊中的自動形成的示意圖。
【具體實施方式】
[0040]在以下描述中，原子層沉積(ALD)技術被用作示例。ALD生長機制的基礎對于本領域技術人員而言是已知的。如該專利申請的【背景技術】部分中提到的那樣，ALD是基于將至少兩種反應前體物種順序引入到至少一個襯底的特殊化學沉積方法。使至少一個襯底暴露于反應室中的臨時分開的前體脈沖，以通過順次的自飽和表面反應將材料沉積在襯底表面上。在該申請的上下文中，術語ALD包括所有適用的基于ALD的技術和諸如例如MLD(分子層沉積)和PEALD(等離子體增強的原子層沉積)技術等的任何等效或密切相關的技術。
[0041]基礎ALD沉積循環由四個順次的步驟構成:脈沖A、凈化A、脈沖B和凈化B。脈沖A由第一前體蒸氣構成并且脈沖B由另一前體蒸氣構成。惰性氣體和真空栗被典型地用于在凈化A和凈化B期間使來自反應空間的氣體反應副產物和殘余反應物分子凈化。沉積序列包括至少一個沉積循環。沉積循環重復進行直到沉積序列已產生期望厚度的薄膜或涂層。沉積循環也可以更加復雜。例如，循環可以包括通過凈化步驟分開的三個或更多的反應物蒸氣脈沖。所有這些沉積循環形成了由邏輯單元或微處理器控制的定時沉積序列。
[0042]在如下面所描述的某些示例實施例中，提供有用于將具有重復圖案的襯底卷材軌跡形成到沉積反應器的反應空間中的方法和設備。圖1示出這樣的沉積反應器(沉積反應器10)。沉積反應器10包括形成真空室45的真空室壁41。在真空室45內并且由真空室45包圍的沉積反應器10包括反應室(或容器)44。反應室44由反應室壁42限定。真空室45和反應室44通過室蓋封閉，室蓋在圖1中處于其上位置(即，用于裝載襯底卷材的初始位置)。在圖1中示出的示例中，室蓋是包括了集成有反應室蓋22的真空室蓋21的雙蓋系統。
[0043]在圖1中示出的實施例中，襯底卷材15被從反應室44的頂部側裝載到反應室44中。襯底卷材源輥11被集成至室蓋。在雙蓋系統的情況中，源輥11或者被集成至反應室蓋22，或者如圖1所示被集成至真空室蓋21。襯底卷材源輥11于是可以駐留在室蓋(或相應蓋)的與反應室44不同的另一側上。襯底卷材源輥11可以駐留在被集成至室蓋(或相應蓋)的殼體13中。
[0044]室蓋包括饋穿部(feedthrough)，源棍11上的襯底卷材15穿過饋穿部從蓋的一側行進至蓋的另一側。在室蓋是雙蓋系統的情況中，可以存在取決于實施方式而穿過蓋21和蓋22兩者的饋穿部。在室蓋的反應室一側，襯底卷材的路線大致豎直向下地延伸。豎直延伸的路線在第一組支撐輥的第一邊緣輥17處轉向。路線經過第一組支撐輥的中心輥27(在其他實施例中，可以有零個或多于一個的中心/中間輥)在大致水平方向上繼續。水平延伸的路線進而在第一組支撐輥的第二邊緣輥37處轉向并大致豎直向上地延伸直到它到達室蓋。
[0045]襯底卷材目的地輥12被集成至室蓋。在雙蓋系統的情況中，目的地輥12或者被集成至反應室蓋22，或者如圖1所示被集成至真空室蓋21。襯底卷材目的地輥12于是可以駐留在室蓋(或相應蓋)的與反應室44不同的另一側上。襯底卷材目的地輥12可以駐留在被集成至室蓋(或相應蓋)的殼體14中。惰性氣體可以在沉積期間被饋送至殼體14以及殼體13中。
[0046]室蓋包括饋穿部