BRPI0709199A2 - sistema e método para depositar uma pelìcula fina em um substrato flexìvel - Google Patents

Abstract

<UM>SISTEMA E MéTODO PARA DEPOSITAR UMA PELìCULA FINA EM UM SUBSTRATO FLEXìVEL<MV>. A presente invenção descreve sistemas e métodos para deposíção de camada atómica (ALD) em um substrato flexível implicando em guiar o substrato (12, 112, 316) para frente e para trás entre a primeira e segunda zonas espaçadas separadamente das primeira e segunda zonas de precursor (14, 16, 114, 116, 314, 316), de modo que o substrato transite através de cada uma das zonas de precursor múltiplo vezes. Os sistemas podem incluir uma série de guias de viragem (64, 66, 164, 166, 364, 366), como os cilindros, espaçados à parte ao longo das zonas de precursor para suportar o substrato ao longo de um trajeto de transporte ondulado. Enquanto o substrato passa transversalmente para frente e para trás entre zonas de precursor, este passa através de uma série de passagens de restrição de fluxo (54, 56, 154, 156, 354, 356) de uma zona de isolamento (20, 120, 320) em que um gás inerte é injetado para inibir a migração de gases de precursor para fora das zonas de precursor. Igualmente são descritos sistemas e métodos para utilizar mais de dois produtos químicos de precursor e para reciclar gases de precursor expelidos das zonas de precursor.

Description

"SISTEMA E MÉTODO PARA DEPOSITAR UMA PELÍCULA FINA EM UMSUBSTRATO FLEXÍVEL"

Pedidos Relacionados

Esse pedido reivindica a prioridade dopedido provisório U.S. N0 60/743.786, depositado em 26 demarço de 2006, o qual é incorporado no presente relatóriopor referência.

Fundamentos

O campo desta invenção refere-se aos sistemas eaos métodos de deposição de uma fina película para revestirsubstratos flexíveis.

Deposição de camada atômica ("ALD"),anteriormente conhecido como epitaxial de camada atômica("ALE"), é um processo de deposição de película fina que éconhecido no uso da fabricação de painéis de displayeletroluminescentes (EL), na fabricação de circuitointegrado de semicondutor, e para outras finalidades. VidePatente U.S. N0 4.058.430 de Suntola et al., e a Publicaçãode Pedido de Patente Nos. US 2004/0208994 Al de Hárkõnen etal., U.S. 2004/0124131 Al de Aitchison et al., e U.S.2005/0011555 Al de Maula et al., as especificações estãotodas incorporadas no presente relatório por referência.ALD oferece diversos benefícios sobret al. métodos dedeposição de película fina, tais como a deposição física avapor ("PVD") (por exemplo, evaporação ou pulverização) edeposição química a vapor ("CVD"), como descrito em AtomicLayer Epitaxy (T. Suntola e M. Simpson, eds., Blackie eFilho Ltd., Glasgow, 1990), incorporados no presenterelatório por referência.Em comparação com o CVD, em que os fluxosprecursores são estáticos (isto é, as relações de fluxo sãoconstantes durante o processamento) e o substrato é expostosimultaneamente a múltiplos precursores presentes na câmarade reação, os fluxos precursores no processamento de ALDsão dinâmicos e seqüenciais, de modo que o substrato sejaexposto a somente um precursor de cada vez. 0 crescimentobem-sucedido de ALD exigiu convencionalmente a introduçãoseqüencial de dois ou mais diferentes vapores precursoresno local da reação em torno de um substrato. ALD éexecutado geralmente em altas temperaturas e em baixaspressões. Por exemplo, o local da reação pode ser aquecidoentre 200°C e 600°C e ser operado em uma pressão dentre 0,1mbar e 50 mbar. Em um reator típico de ALD, o local dareação é limitado por uma câmara de reação adequada paraacomodar um ou mais substratos. Um ou mais sistemas detransferência de material precursor (igualmente conhecidoscomo a "fonte de precursor") são normalmente provenientesda alimentação de materiais precursores na câmara dereação.

Em seguida os substratos são carregados dentro dacâmara de reação e aquecidos a uma temperatura deprocessamento desejada, um primeiro vapor de precursor édirecionado sobre o substrato. Alguns dos vapores deprecursor são quimissorvidos ou adsorvidos na superfície dosubstrato para fazer uma monocamada de película. Em ALDpuro, as moléculas de vapor de precursor não irão se unir aoutras moléculas semelhantes e o processo conseqüentementeserá auto-limitado. Em seguida, o local da reação épurificado para se remover o excesso do primeiro vapor equaisquer produtos voláteis de reação. A purificação énormalmente realizada ejetando-se um gás inerte depurifi cação no local da reação que não é reativo com oprimeiro precursor. A seguir a purificação, um segundovapor de precursor é introduzido. As moléculas do segundovapor de precursor são quimissorvidas ou reagem de mododiferente com o quimissorvido ou adsorvido das primeirasmoléculas de precursor para formar como produto umapelícula fina do primeiro e segundo precursores. Paracompletar o ciclo de ALD, o local da reação é purificadooutra vez com um gás inerte para remover todo o excesso dosegundo vapor assim como quaisquer produtos voláteis dareação. As etapas de primeiro pulso de precursor,purificação, de segundo pulso de precursor, e purificaçãosão normalmente repetidas centenas ou milhares de vezes atéque a espessura desejada da película seja alcançada.

AS temperaturas requeridas, pressões, e condiçõesde câmara de reação têm convencionalmente limitado atécnica de ALD para deposição de substrato de tamanhorelativamente pequeno. Por exemplo, conhece-se que os usosde ALD incluem os painéis de display de EL e as lâminas desemicondutor.

Sumário

De acordo com uma modalidade, um sistema paradepositar uma película fina em um substrato flexível incluiuma zona de isolamento interposta entre a primeira esegunda zonas de precursor. Quando em uso, o primeiro esegundo gases de precursor reativos são introduzidosrespectivamente na primeira e segunda zonas de precursor, eum gás inerte é introduzido na zona de isolamento. Umasérie de passagens de fluxo de restrição provenientes dazona de isolamento da primeira e segunda zonas de precursorsão acomodadas separadamente ao longo das zonas deprecursor. As passagens podem incluir tubos compridos e/oulimpadores flexíveis para restringir o fluxo de gases entrea zona de isolamento e as zonas de precursor. Quando emuso, um substrato flexível é colocado diretamente napassagem de modo que esse atravesse para frente e para trásentre as primeira e segunda zonas de precursor múltiplasvezes e cada vez através da zona de isolamento. Ummecanismo de transporte de substrato do sistema inclui umapluralidade da primeira guia de viragem, tais comocilindros, acomodados separadamente ao longo da primeirazona de precursor e de uma pluralidade de segunda guia deviragem acomodadas separadamente ao longo da segunda zonade precursor. De qualquer fôrma algumas das primeiras guiasde viragem são adaptadas para suportar o substrato duranteuma mudança em uma direção de curso do substrato para asegunda zona de precursor, e de qualquer forma alguns dossegundos guias de viragem são adaptados para suportar osubstrato durante uma mudança em uma direção de curso dosubstrato para a primeira zona de precursor. Em algumasmodalidades, mais de duas zonas de precursor são providas,todas as zonas de precursor estão isoladas a partir uma dasoutras. O mecanismo de transporte de substrato pode incluiruma bobina de distribuição e uma bobina receptora paraprocessamento rolo a rolo do substrato.Um método de deposição da película fina, deacordo com uma modalidade, inclui a introdução de um gásinerte dentro de uma zona de isolamento a qual é interpostaentre as primeira e segunda zonas de precursor,introduzindo os primeiro e segundo gases de precursordentro das respectivas primeira e segunda zonas deprecursor, e em seguida é guiado um substrato flexível parafrente e para trás entre as primeira e segunda zonas deprecursor e por meio de uma série de passagens de fluxo derestrição da zona de isolamento, de modo que o substratotransite através das primeira e segunda zonas de precursormúltiplas vezes. O método inclui adicionalmente a geraçãode diferenciais de pressão entre a zona de isolamento e aprimeira zona de precursor e entre a zona de isolamento e asegunda zona de precursor, o diferencial de pressão serásuficiente para inibir a migração dos primeiro e segundogases de precursor para fora das respectivas primeira esegunda zonas de precursor e a mistura dos primeiro esegundo gases de precursor no interior de uma das zonas,desse modo essencialmente impedindo reações no interior daszonas entre quantidades não adsorventes do primeiro esegundo gases de precursor. O diferencial de pressão podeser alcançado, por exemplo, por injeção diferencial degases dentro das várias zonas ou por bombeamentodiferencial ou controle de escape de gases proveniente devárias zonas. Em algumas modalidades, um gás inerte éinjetado dentro de alguma ou em todas as passagens. Com otrânsito de substrato através da primeira zona de precursoruma monocamada do primeiro gás de precursor é adsorvidapara a superfície do substrato, e um trânsito subseqüentedo substrato através da segunda zona de precursor dosegundo gás de precursor reage com o primeiro precursoradsorvido na superfície do substrato, desse mododepositando uma película fina no substrato. Muitas camadasde material podem ser depositadas guiando o substrato aolongo de um trajeto serpentino que atravesse entre aprimeira e segunda zonas de precursor muitas vezes.

Em algumas modalidades dos métodos e sistema, osubstrato é transportado através de três ou mais zonas deprecursor, todas isoladas umas das outras pela zona deisolamento. Um ou mais dos guias de viragem, precursores,zonas de precursor, fluido de isolamento, ou zona deisolamento podem ser aquecidos.

Em algumas modalidades, as zonas de isolamento ede precursor podem funcionar a aproximadamente pressõesatmosféricas, enquanto que em outras a pressão pode variarde pressões de baixo vácuo (por exemplo, 1 millitorr) apressões positivas de 500 a 1500 Torr (aproximadamente 1-2atmosferas).

Em algumas modalidades dos métodos e sistema, osubstrato flexível pode ser avançado continuamente ao longode um trajeto serpentino em uma primeira direção paracompletar um primeiro passo, e subseqüentemente serrebobinada ao longo do trajeto serpentino em uma segundadireção oposta a primeira direção para terminar o segundopasso.

As modalidades do método também podem incluir umaetapa de comutação de precursores durante ou entre ospassos, introduzindo dopantes dentro de uma ou mais zonasde precursor e/ou introduzindo um radical em uma ou maisdas zonas de precursor. 0 comprimento ou duração de algunsdos trânsitos através das zonas de precursor podem serajustados, em algumas modalidades, por guias de viragem demontado móvel ou divisores de zona.

Os sistemas e métodos para a retenção de gases deprecursor de escape para eliminação, reciclagem ourecuperação também são divulgados.

Breve descrição dos desenhos

A FIG. 1 é uma vista de seção transversalesquemática ilustrando um sistema e um método para ALD emum substrato flexível, de acordo com uma primeiramodalidade;

A FIG. 2 é uma vista de seção transversalesquemática ilustrando um sistema e um método utilizandoALD para revestimento de camadas com materiais diferentesem um substrato flexível, de acordo com uma segundamodalidade;

A FIG. 3 é uma vista de seção transversalesquemática ilustrando um sistema e um método para ALD emque um substrato é movido através de um reator linear demultiestágios de ALD, de acordo com uma terceiramodalidade; e

A FIG. 4 é uma vista de seção transversalesquemática ilustrando um sistema e um método para ALD emum substrato flexível de acordo com uma quarta modalidade,incluindo uma recuperação de precursor e sistema dereciclagem.

Descrição detalhada da modalidades preferidas

De acordo com as modalidades aqui descritas, umsubstrato flexível, tal como uma trama plástica ou metálicaou um filamento, por exemplo, é roscado entre zonasadjacentes cada uma contendo um precursor químico ou umfluido de isolamento presente nos mesmos. Como o substratoé avançado, cada segmento do substrato é preferivelmenteinserido nas longas zonas de precursor o suficiente pararealizar a adsorção requerida e a reação dos precursoresquímicos na superfície do substrato. Uma zona de isolamentointerposta entre as zonas de precursor impede a mistura dosdiferentes gases de precursor. 0 substrato é movido atravésdas zonas para alcançar um revestimento consistente dapelícula fina com os revestimentos depositados pelosprocessos convencionais de ALD. Além da capacidade dedeposição de um super revestimento conformai de películafina em materiais de trama e em outros substratos flexíveisdelgados, sistemas e métodos de acordo com as modalidadesdescritas no presente relatório podem evitar a necessidadede transferência dentro de uma câmara de reação comum deuma seqüência de precursor e reação e de pulsos de gás depurificação em sucessão alternada, como é feito em umreator de ALD de curso de tipo onda convencional.

Entre outros benefícios possíveis, certamente ossistemas e os métodos descritos neste podem facilitar adeposição de camadas de barreira e de condutorestransparentes em substratos flexíveis, tais como emsubstratos plásticos para displays de diodo orgânico deemissão de luz (OLED), e a deposição de revestimentosconformais em substratos muito extensos. Muitas vantagensadicionais e usos dos sistemas e métodos irão aparecer apartir da seguinte descrição detalhada, que procede comreferência aos desenhos anexos.

A FIG. 1 ilustra uma vista de seção transversalesquemática do sistema 10 de acordo com uma primeiramodalidade para a deposição de um revestimento de umapelícula fina no substrato flexível 12 (mostrado de perfilna FIG. 1), como uma trama de película plástica ou folhametalálica, por exemplo. Com referência a FIG. 1, o sistema10 inclui as primeira e segunda zonas de precursor 14 e 16,respectivamente, separados por uma zona de isolamentointermediária 20 em que um fluido inerte está presente. 0fluido inerte pode conter um líquido inerte, porém consisteessencialmente em maior quantidade de um gás inerte, talcomo o nitrogênio (N2). Quando em uso, os primeiro esegundo gases de precursor reativos (Precursor 1 ePrecursor 2) são introduzidos respectivamente dentro dasprimeira e segunda zonas de precursor 14, 16 dos primeiro esegundo sistemas de precursor de transferência 24, 26.

Sistemas de precursor de transferência 24, 26 podem incluirrecipiente de fonte de precursor (não mostrados) situadosfora ou no interior das zonas de precursor 14, 16.

Adicionalmente ou alternativamente, os sistemas deprecursor de transferência 24, 26 podem incluir tubulações,bombas, válvulas, tanques, e outro equipamento associadopara abastecimento de gases de precursor dentro das zonasde precursor 14, 16. Um sistema de transferência de gásinerte 28 é similarmente incluído para injetar o gás inertedentro da zona de isolamento 20.

Na modalidade mostrada, as zonas de precursor 14,16 e a zona de isolamento 20 são definidas e limitadas poruma carcaça ou recipiente de câmara de reação externo 30,dividida pelos primeiro e segundo divisores 34, 36 em trêssub-câmaras, denominadas, uma primeira câmara de precursor44, uma segunda câmara de precursor 46 e uma câmara de gásinerte 50. Recipiente 30 pode conter um recipiente depressão ou recipiente de vácuo substancialmente isolados dolocal de processo a partir do ambiente externo. Em outrasmodalidades, o recipiente 30 pode possuir entrada e saídapara fazer interface com outros módulos ou equipamento deprocesso, como descrito abaixo em referência a FIG. 4. Umasérie de primeiras passagens 54 através do primeiro divisor34 são espaçadas separadamente ao longo de uma direçãogeral do curso de substrato 12, e uma série decorrespondentes de segundas passagens 56 são providasatravés do segundo divisor 36. As passagens 54, 56 sãoarranjados e configuradas para o substrato 12 a sercolocado através deste para a frente e para trás entre asprimeiras e segundas zonas de precursor 14, 16 váriasvezes, e de cada vez com a zona de isolamento 20. Para umsubstrato de trama, as passagens 54, 56 contêmpreferivelmente uma fenda que tem uma largura (ampliado naFIG. 1) que é ligeiramente maior do que a espessura desubstrato 12 e de um comprimento (não mostrado) ampliadodentro do plano da FIG. 1 (isto é, normal para a página) eque é ligeiramente maior do que a largura do substrato. Azona de isolamento 20, deste modo, é separadapreferivelmente (embora de modo imperfeito) a partir daprimeira zona de precursor 14 por primeiro divisor 34 e apartir da segunda zona de precursor 16 pelo segundo divisor36.

Para impedir substancialmente as reações de não-ALD causadas por mistura de quantidades não-adsorvidas dosprimeiro e segundo gases de precursor em uma das câmaras44, 46, 50, faz com que seja necessário que o sistema 10iniba a migração do Precursor 1 da primeira zona deprecursor 14 dentro da zona de isolamento 20 e a migraçãode precursor 2 da segunda zona de precursor 16 dentro dazona de isolamento 20. As passagens 54, 56 são configuradaspreferivelmente para restringir o fluxo de gases entre aszonas 14, 16, 20, para evitar ou limitar a difusão de gasesde precursor em uma zona comum. As passagens 54, 56 podemincluir fendas com tamanho ligeiramente mais espessos emais extensos do que a espessura e a largura do substratoque passa através das mesmas, permitindo que somente umpequeníssimo espaço de altura livre e bordas estejamdisponíveis para o substrato 12 passar através deste teratrito com os lados das passagens. Por exemplo, a alturalivre e bordas podem variar entre mícrons e milímetros emdeterminadas modalidades. As passagens 54, 56 podemigualmente incluir os longos tubos através dos quais osubstrato 12 passa, como apresentado nas FIGS. 1, 2, e 4.Tais fendas e tubos são referidos às vezes como válvulas defendas, apesar de nenhum terminal de válvula móvel presenteseja utilizada. Em algumas modalidades, as passagens 54, 56incluem um carne para adicionar um fluxo de restrição. Emuma tal modalidade o substrato é roscado através de folhasde oposição de material flexível, tais como uma borrachasintética, que carne de encontro às superfícies de oposiçãodo substrato.

Em uma modalidade alternativa (não mostrada) , acâmara de gás inerte 50 da zona de isolamento 20 e osdivisores 34, 36 são eliminados, de modo que a zona deisolamento 20 consista essencialmente em uma série depassagens estreitas e longas estendidas completamente entreas zonas de precursor 14, 16. Em tal modalidade, nenhumacâmara de gás inerte comum 50 conecta as passagens, assim ogás inerte é injetado diretamente dentro das passagensmedialmente nas primeira e segunda zonas de precursor 14,16 para ajudar a impedir a migração e a mistura deprecursor. Zona de isolamento 20 desta modalidade incluiriaum distribuidor, ou um número de distribuidores, paraencaminhar os bicos das linhas de gás inerte ao longo doslados das passagens. O distribuidor ou os distribuidorespoderiam ser formados no material da câmara de reaçãolimitando as passagens, e poderiam ser conectados a umsistema de transferência de gás inerte ao longo dos ladosdo sistema, ao invés de na extremidade do sistema comomostrado na FIG. 1.

Para ajudar a isolar o primeiro gás de precursordo segundo gás de precursor proveniente do segundo gás deprecursor, os diferenciais de pressão são estabelecidospreferivelmente entre a zona de isolamento 20 e a primeirazona de precursor 14 e entre a zona de isolamento 20 e asegunda zona de precursor 16. Em uma modalidade, osdiferenciais de pressão podem ser gerados injetando-se ogás inerte dentro da zona de isolamento 20 a uma pressãomaior do que a pressão de funcionamento das zonas deprecursor 14, 16, e em seguida esvaziar de modo inerte osgases das zonas de precursor 14, 16. Em outra modalidade, oescape das zonas de precursor 14, 16 podia ser controladarelativamente por um escape passivo da zona de isolamento20 ou por controle de um fluxo de escape da zona deisolamento 20. Os diferenciais de pressão também podem sergerados por bombeamento das zonas de precursor por meio debomba 58 ou outra fonte de sucção. Opcionalmente, a bomba58 pode ser acoplada a todas as zonas, com fluxoproveniente de várias zonas que estão sendo controladaspara manter o diferencial de pressão. A migração dosprecursores proveniente das zonas de precursor 14, 16dentro da zona de isolamento 20 também pode ser impedida oulimitada pelo controle das relativas relações de ambas astaxas de fluxo de gases dentro das zonas e velocidades debombeamento provenientes das zonas, através do uso deválvulas de controle do fluxo ou outros dispositivos decontrole de fluxo. Um sistema de controle (não mostrado)responsável pelos sensores de pressão nas várias zonastambém pode ser utilizado para controlar a injeção de gás eas taxas de fluxo de escape do gás para ajudar a manter umdiferencial de pressão desejado.

Em um exemplo, a zona de isolamento 20 opera-seem uma pressão de aproximadamente 5 millitorr (isto é, apressão da injeção do gás inerte pode ser de 5 millitorr),e os diferenciais de pressão de aproximadamente 0,1millitorr são mantidos entre a zona de isolamento 20 e cadauma das zonas de precursor 14, 16, de modo que uma pressãode funcionamento de aproximadamente 4.9 millitorr sejamantida nas zonas de precursor 14, 16 através da aplicaçãode sucção nas zonas de precursor 14, 16 pela bomba 58.

Diferenciais de baixa pressão e altas significativamentetambém podem ser usados em algumas modalidades. Odiferencial de pressão necessário será afetado pelageometria das passagens 54, 56 (que incluem altura,largura, e comprimento de tubo, caso aplicável), de alturalivre e de bordas em torno do substrato 12 no interior daspassagens 54, 56, da velocidade de transporte do substrato12, da aspereza de superfície de substrato 12 e de passagem54, 56, e de localização em que o gás inerte é injetado,tal como a injeção direta dentro das passagens 54, 56 ougeralmente dentro da câmara de gás inerte 50. Outrosfatores, tais como a temperatura de funcionamento, pressão,espécie do precursor, e tipo de substrato, também podemafetar a quantidade de diferencial de pressão necessáriapara inibir ou impedir a migração de gás de precursoratravés das passagens.

Em alguns processos de ALD, os gases de precursorque têm uma pressão de vapor muito baixa são utilizados.Para facilitar o bombeamento e controle da difusão, o gásinerte pode ser misturado com tais gases de precursor, cadaum antes ou depois da introdução dos gases de precursor nointerior de do sistema 10, para controlar a pressão nointerior das zonas de precursor 14, 16.

Em algumas modalidades, pode ser desejáveligualar as pressões, ou para intencionalmente diferenciaras pressões em dois ou mais zonas de precursor paraotimizar as condições de crescimento, ou melhorar autilização de materiais precursores. Isso também pode serdesejável para bombear duas ou mais zonas separadamente, eintroduzi o gás inerte dentro das zonas de precursorseparadamente para adicionalmente reduzir a zona demigração; por exemplo, uma condição de cruzamento de fluxospode ser usada para o fluxo precursor em um sentidoortogonal para as passagens 54, 56 (entre a primeira esegunda extremidades 72, 84). O gás inerte pode serintroduzido localmente no interior ou próximo das passagens54, 56, para inibir gases provenientes de cada zonaadjacente do cruzamento através das passagens 54, 56. Casoum isolamento adicional seja necessário, múltiplas zonas debombeamento de modo diferencial e purificadas podem serusadas em séries, com passagem de fluxo de restrição ouisolamento de válvula de carne entre as zonas e trajetos deescape de cada uma das zonas.

Como descrito acima, as zonas de precursor 14, 16podem ser bombeadas para alcançar um diferencial de pressãoisolante entre a zona de isolamento e as zonas deprecursor. Em uma configuração (não mostrada), as bombasseparadas poderiam ser usadas para cada um das zonas 14,16, 20, impedindo a mistura de gases de precursor em pilhada bomba e o crescimento continuo do material ou derivadosda reação em algumas das linhas de bombeamento, desse modoimpedindo que o pó e o resíduo provenientes do acúmulo eobstrução da pilha de bomba. Uma outra maneira de inibirdepósitos de material indesejáveis na pilha de bomba éreter precursores de escape usando uma armadilha deprecursor 59, tal como uma simples armadilha derefrigeração de nitrogênio líquido, por exemplo o modeloTLR4XI150QF vendido por Kurt J. Lesker Company(www.lesker.com). As armadilhas de precursor similarespodem ser posicionadas em cada uma das linhas de precursorde escape em oposição a sua junção antes da bomba 58. Parausar gases inertes e materiais precursores que têm pressõesde vapor diferentes em uma determinada temperatura, podeser possível reter e recuperar até aproximadamente 100% degases de precursor de escape, ao passar os gases inertespara a pilha de bomba. E pelo fato de que precursoresdiferentes não são misturados nas zonas, a pureza deprecursor é mantida, permitindo a utilização de até 100% demateriais precursores. Uma vez enchidas, as armadilhas 59podem ser transformadas dentro de fontes de precursor parareposicionar o nitrogênio líquido com o aquecimento dolíquido ou para ativar aquecimento de elementos do ladoexterno da armadilha, a seguir invertendo a direção debombeamento ou o fechamento de uma válvula de isolamento(não mostrada) entre a bomba 58 e a armadilha 59. 0funcionamento particular da temperatura de armadilha /fonte iria depender do precursor que estão sendo retidos ede sua pressão de vapor. Uma armadilha de nitrogêniolíquido, por exemplo, pode funcionar abaixo dos-173°Celsius (100° Kelvin). Configurações adicionais dearmadilha / fonte são descritas abaixo com referência aFIG. 4.

Um mecanismo de transporte do substrato 60 desistema 10 inclui múltiplos guias de viragem para guiar osubstrato 12, incluindo um ajuste dos primeiros guias deviragem 64 acomodados separadamente ao longo da primeirazona de precursor 14 e uma segunda configuração dos guiasde viragem 66 acomodados separadamente ao longo da segundazona de precursor 16. Guias de viragem 64, 66 cooperam paradefinir um trajeto de transporte ondulado de substrato 12com esse avanço através do sistema 10. O mecanismo detransporte do substrato 60 pode incluir um bobina dedistribuição 72 para substrato receptor 12 proveniente doprimeiro enrolamento (rolo de entrada 74) para receber emuma primeira extremidade 7 6 de zona de isolamento 20,recipiente 30, ou uma das zonas de precursor 14, 16. Omecanismo de transporte de substrato 60 pode incluiradicionalmente uma bobina receptora 82 para receber osubstrato revestido 12 proveniente de uma segundaextremidade 84 da zona de isolamento 20, recipiente 30, ouuma das zonas de precursor 14, 16 opostas a primeiraextremidade 76, e bobinando o substrato 12 dentro de umabobina receptora 8 6 ou segunda bobina. A bobina dedistribuição 72 e/ou o bobina receptora 82 podem serlocalizados no interior do recipiente 30, como também nointerior da zona de isolamento 20, como descrito nas FIGS.1-2. Alternativamente, bobina de transmissão e bobinareceptora 72, 82 podem estar localizadas externamente aorecipiente 30 (isto é, do lado externo da zona deisolamento 20 e da primeira e segunda zonas de precursor14, 16), como representado nas FIGS. 3 e 4. Entrada e rolosreceptores 74, 86 mudarão de diâmetro durante ofuncionamento do sistema 10, e por essa razão irão exigircontrole de tensão e/ou sistemas de controle de acionamentoda forma conhecida na técnica para tratar trama e sistemaspara tratar enrolamentos. Guias de viragem adicionais podemser providos para determinado trajeto de transporte desubstrato 12 através, e em algumas modalidades, nointerior, do recipiente 30. Por exemplo, os guias deviragem adicionais (não mostrados) podem ser exigidos paracompensar as mudanças no diâmetro de entrada e roloreceptor 74, 86 durante o funcionamento do sistema 10.

Guias de viragem 64, 66 podem compreender suportede guia de giratório, tais como cilindro, polias, rodasdentadas, ou cilindros de pressão, assim como o suporte deguia não-giratório, como barras de guia, trilhos, oucanaletas. Suportes de guia de giratório adequados incluemtanto as engrenagens, por exemplo, cilindros de engrenagem,e suporte giratório acionado - os últimos serão conduzidospor um mecanismo de condução (não mostrado) que possaincluir meios para sincronizar os suportes de guiasgiratórios um com o outro e com bobina de distribuição 72e/ou bobina receptora 82. As guias de suporte não-giratóriopodem preferivelmente incluir uma superfície de suportefeita de ou revestida com um material de baixa fricção, talcomo PTFE (TEFLON™). Em uma modalidade, guias de viragem64, 66 podem compreender suportes de fluidos (por exemplosuporte de gás) que sustenta o substrato 12 em umamortecedor dinâmico de fluido, tal como o gás de precursore/ou o gás inerte injetados através das pequenasperfurações em uma anilha de rolamento do suporte defluido.

Dependendo da configuração do mecanismo detransporte do substrato 60 e das passagens 54, 56, otrajeto de transporte de substrato 12 pode ter um perfilserpentino, um perfil de dente de serra, ou qualquer outraforma apropriada para transportar substrato entre asprimeira e segunda zonas de precursor 14, 16. Substrato 12preferivelmente passando através de passagens 54, 56 epassando transversalmente pela zona de isolamento 20 em umadireção normal ao plano de divisores 32, 34, tais que ospares opostos de primeira e segunda passagens 54, 56 estãoalinhados com um eixo traversal normal aos divisores 32,34. Entretanto, outras disposições e configurações detrajeto de transporte podem igualmente ser utilizadas.

Na modalidade mostrada, cada um dos primeirosguias de viragem 64 está posicionado no interior daprimeira zona de precursor 14 e suporta substrato 12enquanto gira a 180° próximo ao guia de viragem 64 emdireção a segunda zona de precursor 16. Similarmente, cadaum dos segundos guias de viragem 66 está posicionado nointerior da segunda zona de precursor 16 e suporta osubstrato 12 enquanto gira a 180° próximo ao guia deviragem 66 em direção à primeira zona de precursor 14. Emuma modalidade alternativa (não mostrada) , somente algunsdos guias de viragem 64, 66 podem suportar o substrato 12enquanto gira em direção à zona de precursor oposta. Porexemplo, dois guias de viragem podem ser usados para umaúnica volta de 180°, cada um suportando o substrato com 90°da volta. Em outras modalidades, substrato 12 pode girarcompletamente de maneira que fique mais ou menos a 180°entre a tranversal da zona de isolamento 20. Um giro maiordo que 180° pode ser implementada para se ajustar mais àsguias de viragem, e conseqüentemente mais ciclos dedeposição, no interior de um sistema com um comprimentocompleto. Um trajeto de trânsito de substrato 12 atravésdas zonas de precursor 14, 16 pode ser curvado e/ou reto.

Em uma modalidade (não mostrada), alguns ou todos osprimeiros e segundos guias de viragem podem ser localizadosno exterior das respectivas primeira e segunda zonas deprecursor tais que o substrato siga um trajeto reto detrânsito atravessando completamente a respectiva zona deprecursor o mais próximo do guia de viragem e através daspassagens nos divisores que limitam os lados internos eexternos da respectiva zona de precursor.

O sistema 10 ilustrado na FIG. 1 inclui os dezprimeiros guias de viragem 64 e os dez segundos guias deviragem 66, provendo dez ciclos completos de crescimento deALD. Em um exemplo, o sistema da FIG. 1 pode ser usado paradepositar um revestimento do óxido de alumínio (Al2O3) deaproximadamente 10 Angstroms (10 Ã) de espessura usandotrimetil-alumínio (TMA) como o precursor Iea água comoprecursor 2. Em adicional os ciclos de ALD podem seradicionados ao sistema 10 por adição de pares de guias deviragem. Por exemplo, um sistema de 100 ciclos pode ter 200guias de viragem - 100 primeiros guias de viragem 64 e 100segundos guias de viragem 66. Usando cilindros de guia depequeno diâmetro ou outros guias de viragem, tal sistemapoderia ser tão pequeno quanto um metro de comprimentoproveniente da entrada rolo 74 para o rolo receptor 86,aproximadamente 50 cm mais elevado, e ligeiramente maislargo do que a largura do substrato 12. Sistemas capazes deefetuar 500, 1000, 5000, ou mais ciclos de ALD em um únicopercurso são igualmente previsíveis. As expansões similaressão possíveis nos sistemas das FIGS. 2 e 4, descritosabaixo.

Para aumentar a espessura da película além do queé depositado em uma única passagem através do sistema 10pelo número de ciclos de ALD definidos pelo mecanismo detransporte 60, o substrato 10 pode ser passado através dosistema várias vezes, cada um movendo rolo receptor 86proveniente da segunda extremidade 84 para a primeiraextremidade 7 6 depois que uma etapa, invertendo a direçãodo transporte do substrato 12 para emiti-lo através dosistema, ou usando um substrato do circuito fechado quecircule de volta para a entrada 76 para alcançar váriasetapas através do sistema sem movimento ou manipulação dorolo de massa. Entre etapas seqüenciais, um ou vários dosprecursores no interior das zonas de precursor 14, 16 podemser mudados para prover um abundante revestimento de multi-camadas com duas ou mais películas finas.

A FIG. 2 ilustra um sistema 110 e o método deacordo com uma segunda modalidade para depositar camadas dediferentes materiais em um substrato flexível 112 em umaúnica etapa através do sistema 110. Na modalidade da FIG.2, as múltiplas zonas de precursor separadas são colocadasem seqüência ao longo do comprimento da câmara de reação.

Na FIG. 2, 100 séries de números de referência com os doisúltimos dígitos similares aos números de referência da FIG.1 designando componentes similares. Por exemplo, o sistema110 inclui uma primeira zona de precursor 114 abastecidopor um primeiro sistema de transferência precursor 124, umasegunda zona de precursor 116 abastecido por um segundosistema de transferência 126 do precursor, e uma zona deisolamento 120 abastecido por um sistema de transferência128 de gás inerte. O sistema 110 de FIG. 2 inclui mais umaterceira zona de precursor 190 em que um terceiro gás deprecursor (precursor 3) diferente do primeiro e segundogases de precursor (Precursor 1 e Precursor 2) éintroduzido quando o sistema está em uso. A terceira zonade precursor 190 é separada da zona de isolamento 120 porum terceiro divisor e posicionada oposta à segunda zona 116do precursor. Na modalidade mostrada, o terceiro divisor éuma seção média do divisor superior 134, que inclui umasérie da terceira passagem 192 por isso, acomodadaseparadamente ao longo da terceira zona 190 do precursor.

Similarmente, uma quarta zona 194 do precursor para receberum quarto gás de precursor (Precursor 4) é posicionadaoposto à segunda zona 116 do precursor e separada da zonade isolamento 120 por uma seção de extremidade de divisorsuperior 134, através de que uma série de quartas passagens196 espaçadas separadamente 196 são providas. O precursor 4é preferivelmente diferente do Precursor 1, do Precursor 2,e do Precursor 3, mas pode alternativamente ser o mesmo queo Precursor 1 para conseguir a deposição de camadasalternas de materiais da película fina. A terceira zona deprecursor 190 é isolada da primeira e quarta zonas deprecursor 114, 194 por um par de particionamento dedivisória 198 em extremos opostos da terceira zona deprecursor 190, que se estendem entre o divisor superior 134e de uma parede exterior 132 da câmara de reação dorecipiente 30.

Na modalidade da FIG. 2, mais de duas zonas deprecursor são utilizadas para fabricar camadas múltiplas demateriais distintos - por exemplo os primeiros dezpercursos serpentinos podem atravessar entre a primeirazona de precursor 114 e a segunda zona de precursor 116,respectivamente, e os dez percursos serpentinos seguintespodem atravessar entre a terceira zona de precursor 190 e asegunda zona de precursor 116, finalmente, etc., tendo porresultado pilhas de película multi-camada.

Em um exemplo, o sistema 110 ilustrado na FIG. 2pode utilizar TMA como o precursor 1, a água como oprecursor 2, o TiCl4 como o precursor 3, e o TMA como oprecursor 4 para revestir 3 ciclos de Al2O3(aproximadamente 3 Â), seguidos por 4 ciclos do titania(TiO2) (aproximadamente 2 Â), seguidos por outros 3 ciclosde Al2O3.

Em um outro exemplo, uma película fina do óxidode zinco alumínio dopado (ZnO) pode ser formada utilizandoum sistema similar a esse mostrado na FIG. 2. Alumíniodopado ZnO é uma película de óxido condutora que transmiteopticamente que pode ser útil como um substituto paraeltrodos indio-estanho-óxido (ITO) mais dispendiososcomumente usados em eletrônica e em células solares. Nesteexemplo, o dietilzinco (DEZn) ou o dimetilzinco (DMZn) sãousados como o precursor Ieo precursor 4, e cada um dasprimeiras e quartas zonas de precursor 114, 194 incluementre 50 e 100 guias de viragem (isto é, o substratotransita entre 50 e 100 vezes em cada um das primeiras equartas zonas de precursor). Um oxidante, tal como a água,ou com maior preferência ozônio, é usado como o precursor2, e TMA é usado como o precursor 3. A terceira zona deprecursor 190 pode incluir somente um número muito pequenode guias de viragem (e transita) - por exemplo, dois - paradepositar somente uma quantidade de dopante de óxido dealumínio no interior do ZnO de massa. 0 substrato pode emseguida ser transportado através do sistema múltiplasvezes, em múltiplas passagens, para alcançar aspropriedades mecânicas, elétricas e óticas desejadas.

Em uma modalidade alternativa (não ilustrada),terceira zona de precursor 190 pode ser posicionada entreas primeiras e segundas zonas de precursor 114, 116 de modoque a zona de isolamento 1201 transponha a terceira zona deprecursor 190 e o substrato 112 passe através da terceirazona de precursor 190 enquanto é transportada entre asprimeira e segunda zonas de precursor 114, 116. Outrasvariações na configuração do sistema 110 são igualmentepossíveis, a variedade de configurações preferivelmente têmsuas várias zonas de precursor isoladas de cada uma por umaou várias zonas de isolamento, para impedir que os gás doprecursor reajam em outras zonas, exceto na superfície dosubstrato 112.

Um sistema alternativo 200 mostrado na FIG. 3pode ser configurado sem cilindros, contudo conseguedeposição do tipo ALD em um substrato fino delgado 212,tais como uma trama, passando o substrato 212 ao longo deum trajeto linear do transporte entre as zonas alternantes202, 204, 206, etc., do precursor 1, do gás inerte, doprecursor 2, do gás inerte, do precursor 1, do gás inerte,etc. Na FIG. 3, as linhas de escape ou de bombeamento daszonas 202, 206 do precursor, etc. são omitidas para asimplicidade. Quando o sistema 200 seria provavelmentemuito mais longo do que aqueles dos FIGS. 1 e 2 para umadada contagem da camada, o sistema 200 de FIG. 3 podia serfeito muito fino, por exemplo se configurado como umsistema em linha reta tal como uns usados para sistemas derevestimento de vidros arquitetônicos. De acordo com osistema 200 poderia ser usado para revestir substratosflexíveis e substratos rígidos. Poderia igualmente reduziro aparecimento de problemas, nos sistemas 10 e 110 nasFIGS. 1 e 2, a partir de contato entre o substrato 12 e asguias de viragem 64, 66 do mecanismo de transporte desubstrato 60. Em uma modalidade, precursor 1 é TMA eprecursor 2 é vapor de água, e um percurso do substrato 212através do sistema completa três ciclos de ALD paradepositar aproximadamente três Angstroms (3 À) de óxido dealumínio (AI2O3) . Uma variação na configuração da FIG. 3deveria ter uma câmara com poucas zonas como quatro, porexemplo, precursor 1, isolamento de gás inerte, precursor2, e isolamento de gás inerte, para prover um ciclocompleto de ALD. Um substrato de malha fechada de materialflexível (não mostrado) poderia estar circulado através detal sistema, e o número de jornadas ou de circulações dosubstrato de Ioop através da câmara determinaria aespessura de revestimento resultante.

Alguns sistemas e tipos de métodos descritos nopresente relatório não podem necessariamente exigidos pelageometria altamente específica ou configuração mecânica.

Por exemplo, além do que as configurações ilustradas nasFIGS. 1 -3, o substrato poderia girar através de um trajetosemelhante a um "zigue-zague" ou uma onda sinusoidal, ouqualquer trajeto, contanto que o substrato rondasseseqüencialmente pelas regiões que provêem pelo menos oseguinte: (1) exposição a um precursor; (2) uma zona deisolamento, em que o substrato não é exposto a um dosprecursores preliminares; (3) exposição de pelo menos umsegundo precursor; e (4) uma segunda zona de isolamentocomo na etapa (2), a qual pode ser uma zona comum comoaquela utilizada para etapa (2). 0 substrato não tem quenecessariamente passar sobre cilindros - essencialmentequalquer arranjo mecânico que permita que o substrato passecautelosamente ou transversalmente através das zonasseqüenciais poderá funcionar.

0 FIG. 4 ilustra um sistema 310 de acordo com umaquarta modalidade, em que os últimos dois dígitos de 300séries provêem os numerais que designam as zonas 314 doprecursor, 316, zona 320 de isolamento, e os componentes domecanismo de transporte 360 do substrato correspondem aos 2numerais similares da referência do digito que identificamelementos similares na modalidade do FIG. 1. Em referênciaa FIG. 4, o sistema 310 inclui os cilindros 374 de entradae de recepção 386 situados fora da câmara 330 de carcaça dareação. Os guias de viragem 338 de entrada / saidaadicional são providos no interior da zona 320 deisolamento. 0 substrato 312 é alimentado através de uma ouvárias fendas, de válvulas de flanela, ou de outrasentradas e/ou saídas de fluxo de contenção 340, 342.

Posicionando os cilindros 374, 386 de entrada e de recepçãona parte externa da câmara de reação 330 pode facilitar ocarregamento e o descarregamento do cilindro.

Em uma modalidade alternativa (não mostrada), aentrada e os cilindros de recepção 374, 386 podem sercolocados nas câmaras ou nas cargas de fechamentosseparadas de vácuo adjacentes as primeiras e segundasextremidades 376, 384 do reator 330 da carcaça. Módulosadicionais do processo podem ser providos entre o cilindro374 de entrada e a câmara de reação 330 e/ou entre a câmarade reação 330 e o cilindro receptor 386 tais que o processode revestimento da película fina compreenderia apenas ummódulo em um sistema de processamento maior do substrato.

Por exemplo, um estágio de pré-aquecimento ou o outromódulo de funcionalização podem ser providos entre ocilindro de entrada 374 e a câmara de reação 330. Osexemplos de pré-tratamento ou de funcionalização as etapasúteis com sistema de revestimento 310 de ALD incluem ovácuo que processa para acelerar a desgaseificação dosubstrato 312 antes de revestir; tratamento de luzultravioleta; tratamento de ozônio, por exemplo, para fazerpelículas plásticas hidrofóbicas normais em hidrofílicospara realçar ou permitir o processamento de ALD; exposiçãoa um plasma ou à outra fonte de radicais; e etapas dalimpeza. Outros módulos de processo, tais como a litografiae outras etapas de modelação, deposição de não-ALD tal comopulverização, e outra superfície finalizada e etapas derevestimento, podem igualmente ser utilizados.

0 sistema 310 inclui os guias de viragemajustáveis 364, 366 que se movimentam em direção e longedos divisores 334, 336 e zona de isolamento 320 para mudarum tempo de contato de substrato no interior das zonas deprecursor 314, 316. A localização de guia de viragem 364,366 pode ser ajustada de modo independente ou em grupos, epode ser controlada por um sistema de controle 310 paramudar o tempo de contato enquanto as necessidades doprocesso mudam ao longo do tempo. Na FIG. 4, três gruposdiferentes de guias de viragem são mostrados em cada zonade precursor, cada grupo tem uma estadia de interrupçãodiferente. Ajustando o tempo de contato pode facilitar anucleação para determinados precursores, e pode melhorar apenetração do precursor em superfícies porosas.

Similarmente, os divisores 334, 336 podem ser móveis aolongo do mesmo sentido como os guias de viragem ajustáveis364, 366 (isto é, acima de e para baixo de), para mudar otempo de contato de substrato na zona 320 de isolamento.

O sistema 310 inclui um precursor adicional querecicla o subsistema 400 localizado a montante de umajunção 404 dos tubos de bombeamento / escape provenientesdas primeira e segunda zonas precursoras 314, 316. 0subsistema 400 inclui primeira e segunda armadilhas 410,420 flanqueadas por um par de válvulas de três vias 430,432, ou seu equivalente, para habilitar uma das armadilhas410, 420 a ficar interposta seletivamente no tubo debombeamento 440 entre a zona precursora 316 e bomba 358.Uma primeira dentre as válvulas 430 inclui duas aberturasde saida, uma que está sendo conectada à abertura deentrada da primeira armadilha 410 e a outra conectada àabertura de entrada da segunda armadilha 420. Similarmente,a segunda válvula 432 inclui duas aberturas de entrada; umaconectada à abertura de saida da primeira armadilha 410 e aoutra à abertura de saida da segunda armadilha 420. AFigura 4 mostra os lados à esquerda das válvulas 430, 432que são fechados e os lados à direita abertos, de modo quea segunda armadilha 420 esteja interposta no tubo debombeamento 440 e servindo como uma armadilha precursora.Entretanto, a primeira armadilha 410 é isolada do tubo debombeamento 440, como indicado por válvulas de paragem emnegrito no lado à esquerda de cada válvula de três vias430, 432. Primeira armadilha 410 está funcionando de ummodo regenerativo, por meio do qual a armadilha 410 estásendo aquecida para liberar o material precursorpreviamente retido dentro de um tubo de precursor defornecimento / reciclagem 450. Válvulas de isolamento 462,4 64 são providas entre aberturas de saida de fornecimentode armadilhas respectivas 410, 420 e uma junção defornecimento a jusante 470 das aberturas de saida defornecimento em tubo de fornecimento / reciclagem 450. Aposição de válvulas 430, 432, 462, e 464 pode ser invertidaa partir do que é mostrado na Figura 4, de modo que aprimeira armadilha 410 funcione como a armadilha deprecursor alinhada, e segunda armadilha 420 funciona comouma fonte de precursor. Na modalidade mostrada, uma metadede subsistema 400 está funcionando sempre como umaarmadilha, e a outra metade como um componente defornecimento de sistema de transferência de precursor 326.

Um segundo subsistema (não mostrado) pode serprovido no primeiro tubo de escape de zona de precursor amontante da junção 404 para a retenção e a reciclagem doprimeiro precursor de uma maneira similar.

Armadilhas adequadas 410, 420 para subsistema 400podem incluir as armadilhas de nitrogênio liquido alinhadassimples ou, mais preferivelmente, as "bombas de águacriogênicas" modificadas para bombear um precursor, aoinvés de água, em pressões e temperaturas adequadas. Asbombas de água criogênicas adequadas incluempreferivelmente calefatores embutidos para capacidade deregeneração. O exemplo de bombas de água criogênicas incluia criobomba a vapor de água Polycold® PFC e CTI-Cryogenics®LowProfile Waterpump™, ambos vendidos por BrooksAutomatização (www.brooks.com). Bombas de água criogênicassão configuradas normalmente para bombear em um ambiente debaixo vácuo, mas podem ser modificadas ou ajustadas paratrabalhar nas faixas de pressão de funcionamento de métodosdescritos neste. Para alguns precursores a temperatura defuncionamento de armadilha pode variar de -173°C a -123°C(100 a 150°K), enquanto para outros, esta pode variardentre -123°C e 27°C (150° e 300°K) . As temperaturas maisaltas que foram retidas (que sofreram trapping) podempermitir que determinados produtos químicos de precursor dehaleto metálico sejam retidos, ao permitir que outrosmateriais, tais como o vapor de água, solventes, e gásinerte de fundo, passem, aperfeiçoando desse modo a purezado precursor retido.

Os sistemas e métodos descritos neste podemexibir pequeno ou nenhum revestimento de partes móveis demáquina, incluindo as serpentinas receptoras e dedistribuição 72, 82, 172, 182, 272, 282, 372, 382 e guiasde viragem 64, 66, 164, 166, 364, 366, desde que cada umadestas partes ou ocupe somente uma zona do sistema, oufique inteiramente fora das zonas. Ao contrário dossistemas convencionais de ALD, válvulas de pulso de altavelocidade não são requeridas nos sistemas descritos nestee, na teoria, requerimentos de manutenção seriam mínimos.

Os sistemas e métodos coerentes com asmodalidades descritas neste podem funcionar sobre uma faixarelativamente ampla de temperaturas e pressões. Astemperaturas e pressões de funcionamento necessárias serãoamplamente determinadas pelo processo químico específico.

Entretanto, por exemplo, pressões de funcionamento podemvariar relativamente em ambientes de baixo vácuo deaproximadamente 1 militorr, a ambientes de pressão positivade 500-1500 Torr (aproximadamente 1 a 2 atmosferas).Pressões podem ser diferentes em diferentes zonas deprecursor, para acomodar o uso de precursores que possuempressões de vapor diferentes, mobilidade molecular, ecaracterísticas de reatividade, por exemplo. Em algumasmodalidades, duas ou mais zonas de precursor e a zona degás inerte podem ser mantidas em temperaturas diferentespara otimizar propriedades e/ou capacidade de transmissãode película. Temperaturas de funcionamento podem igualmentevariar de abaixo da temperatura ambiente a bem acima datemperatura ambiente, em temperaturas de funcionamentotípicas de reatores ALD de onda de propagação.

Os rolos aquecidos ou guias de viragem 64, 66,164, 166, 364, 366 podem ser utilizados em algumasmodalidades, para aquecer o substrato e para promover ocrescimento de película fina via ALD. Uma ou mais das zonasde precursor 14, 16, 114, 116, 314, 316 e/ou a zona deisolamento 20, 120, 320 pode igualmente ser aquecida. Aspassagens 54, 56, 154, 156, 354, 356 podem ser aquecidaspela injeção de um gás inerte aquecido diretamente dentrodas passagens.

Em uma modalidade, uma descarga de plasma ououtra fonte de radicais são incluídas em uma ou mais daszonas de precursor, ou em uma câmara adjacente, parapermitir o crescimento de película ALD radical-assistida ouplasma-assistida.

Os sistemas e métodos descritos neste irãonormalmente resultar em deposição em ambas as faces dosubstrato. Para alcançar a deposição unilateral, osubstrato deve ser posto em camada, coberto, ou mascaradopara deposição, a seguir retira-se a camada separadamente,remove-se o revestimento ou a máscara para resultar em umproduto terminado. Outros métodos possíveis de deposiçãounilateral incluem a deposição em um substrato tubularachatado seguido por corte longitudinal, ou corte de umsubstrato sólido após deposição dupla-face.

Os sistemas e os métodos descritos neste não sãolimitados à deposição em trama de substratos tais comopelículas plásticas ou folha de metálica. A mesmaconfiguração básica pode ser usada para o fio revestido,tubulação flexível, materiais tecidos, tais como tecido,mater iais trançados tais como fio ou corda trançada,materiais de folha que não se tecem tais como o papel,construção de barreira de vapor, etc.

Os seguintes são exemplos adicionais de pedidospotenciais para os sistemas e métodos descritos neste:

1) Em folha plástica ou metálica, como umabarreira química ou gasosa, como um isolante elétrico, comoum condutor elétrico, ou como um semicondutor. Asaplicações específicas incluem barreiras de oxigênio e deumidade para embalagens para alimentos ou medicamentos,eletricamente de isoladas, conduzindo ou semi-conduzindopelículas para grandes áreas de células solares, displaysflexíveis, e eletrônicos flexíveis.

2) Revestimentos em materiais tecidos tais como otecido para prover o retardamento de fogo, ou para pôr asuperfície em funcionamento - para prover resistência aumidade ou a mancha, por exemplo.

3) Barreiras químicas ou gasosas ou tubulação,tal como tubulação plástica usada em aplicações químicas oumédicas.4) Aperfeiçoamentos de propriedade mecânica /física em materiais tecidos ou folha de papel prensado -por exemplo, uma película que poderia prover o "enchimento"para se unir e ligar as partículas ou fibras individuais.

Durante toda essa especificação, a referência a"uma modalidade," ou "uma incorporação," ou a "algumasmodalidades" significam que um recurso, uma estrutura, ouuma característica particular descrita está incluída empelo menos uma modalidade. Assim, o aparecimento das frases"em uma (1) modalidade", "em uma modalidade," "em algumasmodalidades," e semelhante, em vários lugares ao longodessa especificação não estão todas se referindonecessariamente a mesma modalidade. Além disso, osrecursos, as estruturas, ou as características descritaspodem ser combinadas de qualquer maneira adequadas em umaou mais modalidades. Em alguns casos, a invenção pode serpraticada sem o um ou mais dos detalhes específicos ou comos outros métodos, componentes, materiais, etc. Em outrasocorrências, estruturas, materiais, ou operações bem-conhecidas não são mostrados ou descritos em detalhe paraevitar obscurecer aspectos das modalidades.

Será evidente para aqueles versados na técnicaque muitas alterações podem ser feitas aos detalhes dasmodalidades descritas acima sem se afastar dos princípiossubjacentes da invenção. 0 escopo da presente invençãodeve, conseqüentemente, ser determinado somente pelasseguintes reivindicações.

Claims (37)

1. Sistema para depositar uma película fina em umsubstrato flexível, caracterizado por compreender:uma primeira zona de precursor dentro da qual umprimeiro gás de precursor é introduzido quando o sistemaestiver em uso;uma segunda zona de precursor dentro da qual umsegundo gás de precursor diferente do primeiro gás deprecursor é introduzido quando o sistema estiver em uso;uma zona de isolamento interposta entre asprimeira e segunda zonas de precursor e dentro da qual umgás inerte é introduzido quando o sistema estiver em uso, azona de isolamento que inclui uma série de passagens derestrição de fluxo abertas dentro das primeira e segundazonas de precursor e disposta para prover uma série de viasao longo das quais um substrato flexível está sendo roscadotransversalmente através para frente e para trás entre aprimeira zona de precursor e a segunda zona de precursormúltiplas vezes e cada vez através da zona de isolamento; eum mecanismo de transporte de substrato, incluindo:uma pluralidade de primeiros guias de viragemespaçados ao longo da primeira zona de precursor, pelomenos alguns dos primeiros guias de viragem adaptados parasuportar o substrato durante uma mudança de uma direção docurso de substrato em direção a segunda zona de precursor,uma pluralidade de segundos guias de viragemespaçados ao longo da segunda zona de precursor, pelo menosalguns dos segundos guias de viragem adaptados parasuportar o substrato durante uma mudança de uma direção docurso do substrato em direção a primeira zona de precursor.

2. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que pelo menos algumas daspassagens incluem um tubo.

3. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que pelo menos algumas daspassagens incluem um carne.

4. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente umprimeiro divisor que separa a zona de isolamento daprimeira zona de precursor, e um segundo divisor que separaa zona de isolamento da segunda zona de precursor, e em queas passagens de restrição de fluxo incluem uma série deprimeiras passagens através do primeiro divisor e uma sériede segundas passagens através do segundo divisor.

5. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que cada um dos primeiro esegundo guias de viragem inclui um rolo.

6. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que o mecanismo de transporte desubstrato compreende adicionalmente:uma bobina de distribuição para conduzir parafora o substrato de um enrolamento para recebê-lo em umaprimeira extremidade da zona de isolamento; euma bobina receptora para bobinar o substratorecebido de uma segunda extremidade da zona de isolamentooposta à primeira extremidade.

7. Sistema, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de que as bobinas de distribuição ereceptora estão localizadas dentro da zona de isolamento.

8. Sistema, de acordo com a reivindicação 6,caracterizado pelo fato de que as bobinas de distribuição ereceptora estão localizadas fora da zona de isolamento, daprimeira zona de precursor, e da segunda zona de precursor,e compreendem uma passagem da abertura de entrada em umaprimeira extremidade da zona de isolamento e uma passagemda abertura de saida em uma segunda extremidade da zona deisolamento oposta à primeira extremidade.

9. Sistema, de acordo com as reivindicações 6,caracterizado pelo fato de que as bobinas de distribuição ereceptora incluem cada uma um mecanismo de acionamentoreversível.

10. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que compreende:um primeiro sistema de transferência de precursoracoplado à primeira zona de precursor para fornecer oprimeiro gás de precursor à primeira zona de precursor; eum segundo sistema de transferência de precursoracoplado à segunda zona de precursor para fornecer osegundo gás de precursor à segunda zona de precursor.

11. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que compreende um sistema detransferência de gás inerte para injetar um gás inertedentro da zona de isolamento.

12. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que a série de passagens derestrição de fluxo inclui pelo menos dez de tais passagens.

13. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que pelo menos alguns dosprimeiros guias de viragem são montados de modo ajustáveldentro da primeira zona de precursor para movimentar-se emdireção a e longe da zona de isolamento, para ajustar dessemodo um tempo de contato do substrato na primeira zona deprecursor.

14. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que, compreende adicionalmenteuma bomba acoplada de modo operável pelo menos a uma dasprimeira e segunda zonas de precursor.

15. Sistema, de acordo com a reivindicação 14,caracterizado compreendendo adicionalmente uma armadilha deprecursor interposta entre uma das primeira e segunda zonasde precursor e da bomba.

16. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente umgerador de radicais para abastecer um radical de precursora uma das primeira e segunda zonas de precursor.

17. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:uma terceira zona de precursor separada pelaprimeira e segunda zonas de precursor e dentro da qual umterceiro gás de precursor diferente dos primeiro e segundogases de precursor é introduzido quando o sistema estiverem uso;um terceiro divisor separando uma terceira zonade precursor da zona de isolamento; euma série de terceiras passagens estendidaatravés do terceiro divisor e dentro da terceira zona deprecursor para a zona de isolamento, as terceiras passagensespaçadas ao longo da terceira zona de precursor edispostas para que o substrato roscado passe através desselugar para frente e para trás entre as segunda e terceirazonas de precursor e através da zona de isolamento.

18. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que pelo menos alguns dos guiasde viragem inclüem um cilindro aquecido.

19. Sistema, de acordo com a reivindicação 1,caracterizado pelo fato de que, compreende adicionalmente:uma linha de escape conectada a uma ou mais zonasde precursor; euma armadilha de precursor localizada em umalinha de escape.

20. Sistema, de acordo com a reivindicação 19,caracterizado pelo fato de que, compreende adicionalmenteuma linha de reciclagem conectada entre uma armadilha deprecursor e uma ou mais zonas de precursor.

21. Método para depositar uma película fina em umsubstrato flexível, caracterizado pelo fato de quecompreende:introduzir um primeiro gás de precursor dentro deuma primeira zona de precursor;introduzir um segundo gás de precursor dentro deuma segunda zona de precursor espaçada separadamente daprimeira zona de precursor, o segundo gás de precursorsendo diferente do primeiro gás de precursor;guiar um substrato flexível para frente e paratrás entre as primeira e segunda zonas de precursor eatravés de uma série de passagens de restrição de fluxo deuma zona de isolamento que está interposta entre asprimeira e segunda zonas de precursor, de modo que osubstrato transita através das primeira e segunda zonas deprecursor múltiplas vezes, uma monocamada do primeiro gásde precursor adsorvida à superfície do substrato durante otrânsito do substrato através da primeira zona deprecursor, e durante um subseqüente trânsito do substratoatravés da segunda zona de precursor o segundo gás deprecursor reage com o primeiro precursor adsorvido nasuperfície do substrato, para desse modo depositar umapelícula fina no substrato;introduzir um gás inerte dentro da zona deisolamento; egerar um primeiro diferencial de pressão entre azona de isolamento e a primeira zona de precursor e umsegundo diferencial de pressão entre a zona de isolamento ea segunda zona de precursor, os diferenciais de pressãosuficientes para inibir a migração dos primeiro e segundogases de precursor fora das primeira e segunda zonasrespectivas de precursor e da misturar os primeiro esegundo gases de precursor dentro de uma das zonas, dessemodo inibindo reações dentro das zonas entre quantidadesnão adsorvidas dos primeiro e segundo gases de precursor.

22. Método de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmenteguiar o substrato através a terceira zona de precursor emque um terceiro gás de precursor diferente do segundo gásde precursor é introduzido.

23. Método de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato de gerar os diferenciais de pressãoincluindo bombeamento das primeira e segunda zonas deprecursor.

24. Método de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato de gerar os diferenciais de pressãoincluindo a injetar o gás inerte nas passagens.

25. Método de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato de que guiar o substrato parafrente e para trás entre a primeira e segunda zonas deprecursor incluindo o avanço continuo do substrato ao longode um trajeto de transporte serpentino.

26. Método de acordo com a reivindicação 25,caracterizado pelo fato de que o substrato é transportadoao longo do trajeto serpentino em uma primeira direção paracompletar um primeiro percurso, e subseqüentementerebobinamento do substrato ao longo do trajeto serpentinoem uma segunda direção oposta a primeira direção paracompletar um segundo percurso.

27. Método de acordo com a reivindicação 26,caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente,em um intervalo entre os primeiro e segundo percursos,comutando pelo menos um dos primeiros e segundos gases deprecursor a um gás de precursor diferente.

28. Método de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmenteintroduzir um dopante dentro de uma das primeira e segundazonas de precursor.

29. Método de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmenteajustar um comprimento pelo menos de alguns dos trânsitosatravés da primeira zona de precursor.

30. Método de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:expelir um fluxo do primeiro gás de precursor provenienteda primeira zona de precursor; e reter pelo menos umaporção do primeiro gás de precursor expelido.

31. Método de acordo com a reivindicação 30,caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmentereciclar o primeiro gás de precursor retido dentro daprimeira zona de precursor.

32. Método de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmente:distribuir o substrato a partir de um enrolamentopara uma primeira extremidade da zona da isolamento;bobinar o substrato de uma segunda extremidade dazona de isolamento oposta à primeira extremidade.

33. Método de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmenteaquecer pelo menos uma das primeira e segunda zonas deprecursor.

34. Método de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmenteaquecer o substrato.

35. Método de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato de que compreende adicionalmenteintroduzir um radical dentro de pelo menos uma das zonas deprecursor.

36. Método de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato de que o substrato passatransversalmente para frente e para trás entre a primeirazona de precursor e a segunda zonas de precursor entre 10 a-5000 vezes.

37. Método de acordo com a reivindicação 21,caracterizado pelo fato de que a primeira zona deprecursor, a segunda zona de precursor, e a zona deisolamento colocadas em funcionamento em aproximadamentepressões atmosféricas.