TW201404921A - 用於塗覆基體幅板之方法及裝置 - Google Patents

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Abstract

依據本發明之一實施例，係提供一種方法，其包含將一移動的基體幅板接收於一原子層沈積反應器之一反應空間內，在該反應空間內提供該基體幅板一具有一重複圖案的軌路，及在該反應空間內使該基體幅板曝露於時間分開的前身物脈衝等而藉順序的自行飽和表面反應來沈積材料於該基體幅板上。

Description

用於塗覆基體幅板之方法及裝置 發明領域
本發明概有關於沈積反應器。更具言之，本發明係有關原子層沈積反應器，其中材料會被以順序的自行飽和表面反應沈積在表面上。
發明背景
原子層磊晶(ALE)方法係由Dr.Tuomo Suntola在1970年代早期所發明。該方法的另一通用名稱為原子層沈積(ALD)，且其現今係取代ALE來被使用。ALD是一種依據至少兩種反應前身物基根順序引至至少一基體上的特殊化學沈積方法。
以ALD生長的薄膜會密實，無針孔，且有均一的厚度。例如，在一實驗中，氧化鋁曾被以熱ALD法由三甲基鋁(CH3)3Al亦稱為TMA及在250~300℃的水來生長，而只在一基體晶圓上造成僅約1%的不均勻度。
迄今該ALD工業主要係專注在沈積材料於一或多個硬質基體上。但在近年來，一逐增的興趣已經顯示朝輥至輥式的ALD製程，其中材料係被沈積在一基體幅板 上，其在沈積之後會由一第一輥退捲而繞一第二輥捲收。
發明概要
一同時申請之相同受讓人的專利申請案PCT/FI2012/xxxxxx揭露用以在一基體幅板上沈積材料的ALD反應器，其中該材料的生長係藉該幅板的速度來控制。該基體幅板係沿一穿過一處理腔室的直軌路移動，且一所需的薄膜覆層會被以一時間分割的ALD製法生長在該基體表面上。
一種生產線係已知，其中一基體幅板通常會被以一預定的固定速度驅動。故其一般係不可能藉改變該幅板的速度來控制該沈積材料的厚度。
每一沈積循環典型會製造一層覆層。已觀察得知，視各種不同的因素而定，譬如一ALD反應器的處理腔室之尺寸，一沈積循環會有一最少時間。又已察覺，對一處理腔室內之一所需覆層，可能需要一可觀量的循環。要以一成直線ALD反應器來獲得此結果，需要非常慢的基體幅板速度(或一非常長的處理腔室，此係不可行的)。該低速要求係相悖於一生產線之典型盛行的高速要求。
依據本發明之一第一樣例係提供一種方法，包含：接收一移動的基體幅板進入一原子層沈積反應器之一反應空間內；在該反應空間內提供該基體幅板一具有一重複圖案的軌路；及 在該反應空間內將該基體幅板曝露於時間分開的前身物脈衝等，而藉順序的自行飽和表面反應來沈積材料於該基體幅板上。
在某些實施例中，該方法包含：廻轉該基體幅板的傳送方向多數次來形成該重複圖案。
該廻轉可藉廻轉單元，譬如輥等來進行。該等輥(廻轉輥)可被附接於該反應空間。或者，該等廻轉單元可被設於一提供該反應空間的處理腔室中，但在實際的反應空間外部，而進入一廻轉單元容積(或一屏蔽容積)中。在此一實施例中，一中間平面可將該處理腔室分成該反應空間和該廻轉單元容積(其可位在該反應空間的兩側)。該廻轉單元容積相較於該反應空間內的壓力可為一超過壓力容積。
該廻轉可被以恰正180度廻轉或實質上180度廻轉來進行。該重複圖案則基本上包含一部份的軌路導入一方向，且隨後部份會導入相反方向(例如向上及向下)。或者，該廻轉可為大於或小於180度。在其它實施例中，更複雜的重複圖案可能存在。
在某些實施例中，該方法包含：經由一輸入閘接收該基體幅板，該閘會阻止氣體由該反應空間逸出。
在某些實施例中，該輸入閘係由一隙縫所形成，其會在該反應空間與一在該隙縫之另一側的超過壓力容積之間保持一壓力差。該超過壓力於此係意指雖在該超過壓力容積內的壓力相對於環境(或室內)壓力為一減低壓力，但 相較於該反應空間內的壓力是一較高壓力。惰性氣體可被饋入該超過壓力容積中來保持該壓力差。緣是，在某些實施例中，該方法包含：饋入惰性氣體於該超過壓力容積中。
在某些實施例中，該隙縫(輸入隙縫)係細得會使該基體幅板僅能剛好套合穿過。該超過壓力容積可為一該第一(或源)輥位於其內的容積。在某些實施例中，該第一和第二輥皆在該超過壓力容積內。該超過壓力容積可被視為一超過壓力空間或隔間。該隙縫可操作如一流體限制器，容許惰氣由該超過壓力容積流至該反應空間(或處理腔室)，但實質上會阻止朝另一方向(即由反應空間至該超過壓力容積)的任何流體。該隙縫可為一節流器。該隙縫可操作如該惰氣流之一限縮器。
在某些實施例中，該反應器包含形成該隙縫的限縮板。該等限縮板可為互相鄰設的二板，而使該基體幅板恰能剛好套合穿過。該等板可為平行板，而使該等板之間的空間(隙縫容積)沿該幅板移動方向變成細長的。
該基體幅板可被由第一輥退捲，而在一提供該反應空間的處理腔室中被ALD處理，並捲收在第二輥上。
該被ALD處理的基本幅板可經由一輸出閘從該反應空間輸出。在某些實施例中，該輸出閘係由一第二隙縫(輸出隙縫)所形成，其會在該反應空間和在該隙縫的另一側之一超過壓力容積之間維持一壓力差。該第二隙縫的結構和功能可對應於前述的第一隙縫。該第二隙縫相較於前 述的第一隙縫可位在該反應空間的另一側。
在某些實施例中，該輸入閘包含一輸入口及一輸入隙縫以一廊道連接。該廊道可為一超過壓力廊道會在該輸入閘與反應空間之間保持一壓力差。緣是，在某些實施例中，該方法包含：經由一超過壓力廊道接收該基體幅板。該超過壓力廊道的目的可為阻止前身物蒸汽/反應氣體經由該基體幅板的路徑流至該反應空間的外部。惰氣可被饋入該超過壓力廊道中。
在某些實施例中，該輸出閘包含一輸出隙縫及一輸出口以一廊道連接。該廊道可為一超過壓力廊道。惰氣可被饋入該超過壓力廊道中來維持該壓力差。
在某些實施例中，具有該重複圖案的軌路會形成該反應空間內的流體通道，該方法包含：使用一流體配發器來使該等前身物脈衝達到該各流體通道。
在某些實施例中，該流體配發器包含一流體分佈器具有多數個流體耙設有饋進頭開孔(孔隙)。該等開孔可在對應的流體通道之點處。該流體分佈器可為一垂直的流體分佈器。該等流體耙可為直的通道。該等流體耙係與該流體分佈器呈流體導通。
該流體配發器可位在其側邊的軌線之一側處，並有一排出管線在該軌路的另一側。
在某些實施例中，該方法包含：藉著調整該軌路圖案來調整該反應空間內的軌路長度。此在某些實施例中乃可藉驅動該基體幅板僅經由一次 組的該等廻轉單元來達成。換言之，該方法在某些實施例中包含跳過一或多個廻轉單元。因該軌路的長度會影響該覆層的厚度，故得到的厚度可藉調整該軌路圖案來調整。
在某些實施例中，該整個反應空間係交替地曝露於該等前身物脈衝。因此，該反應空間曝露於一第一前身物之一前身物脈衝可發生在一與曝露於一第二(另一種)前身物之一前身物脈衝時完全相同的空間(或一處理腔室的相同容積)。在該反應空間內的ALD製程是時間性分割的(或時間分開的)，乃相對於例如空間性ALD其需要一反應空間被空間地分割。該基體幅板可被連續地移動或週期地移動(例如以一停止再前進的方式)通過該反應空間。該材料生長會發生於該基體幅板係在該反應空間內時，且會被交替地曝露於前身物蒸汽脈衝以使順序的自行飽和表面反應發生在該基體幅板表面。當該基體幅板在該反應器中的反應空間外部時，基體幅板表面係僅曝露於惰氣，且ALD反應不會發生。
該反應器可包含一提供該反應空間的單個處理腔室。在某些實施例中，該基體幅板係被由一基體幅板源，譬如一源輥，驅動進入該處理腔室(或反應空間)中。該基體幅板會在該處理腔室中被ALD反應處理，並被驅出該處理腔室至一基體幅板指定處，譬如一指定輥。當該基體幅板源和指定處係為輥時，一輥至輥的原子層沈積方法即會呈現。該基體幅板可被由一第一輥退捲，再驅入該處理腔室，並在沈積之後繞一第二輥捲收。因此，該基體幅板可被由 一第一輥驅送至一第二輥，並在其途中曝露於ALD反應。該基體幅板可為能彎曲的。該基體幅板亦可為能繞捲的。該基體幅板可為一箔物，譬如一金屬箔。
該幅板可被由該第一輥連續地驅送至第二輥上。在某些實施例中，該幅板係被以固定速度連續地驅送。在某些實施例中，該幅板係被以一停止再前進的方式來驅送。嗣該基體幅板可被停止一沈積循環，而在該循環結束時移動，又在下個循環停止，並依此類推。緣是，該基體幅板可在預定的時點被間歇地移動。
依據本發明之一第二樣例，係提供一種裝置，包含：一輸入閘構製成能接收一移動的基體幅板於一原子層沈積反應器之一反應空間內；軌路形成元件構製成能在該反應空間內提供該基體幅板一具有一重複圖案的軌路；及一前身物蒸汽饋給部構製成能使該基體幅板在該反應空間內曝露於時間分開的前身物脈衝等，而藉順序的自行飽和反應來沈積材料於該基體幅板上。
該裝置可為一原子層沈積(ALD)反應器。該ALD反應器(或反應器模組)可為一單獨的裝置或為一生產線的一部份。一驅動單元可被構設來驅送該基體幅板由一第一輥經該反應空間至一第二輥。該驅動單元可被連接於該第二(指定)輥。在某些實施例中，該驅動單元包含一第一驅動器係連接於該第一(源)輥，及一第二驅動器係連接於該第二(指定)輥。該驅動單元可被構製成能以一所需速度來轉動該 等輥。
在某些實施例中，該裝置包含：廻轉單元等構製成能廻轉該基體幅板的傳送方向多數次來形成該重複圖案。
在某些實施例中，該裝置包含：一輸入閘構製成能接收該基體幅板由之穿入該反應空間內，該輸入閘係構製成能阻止氣體由該反應空間逸出。
在某些實施例中，該輸入閘包含一超過壓力廊道，該基體幅板係可穿過它運行。
在某些實施例中，該具有重複圖案的軌路係構製成能在該反應空間內形成流體通道，且該裝置包含：一流體配發器用以使該等前身物脈衝能達到該各流體通道。
在某些實施例中，該流體配發器包含一流體分佈器設有多數個流體耙具有饋進頭開孔等。
依據本發明之一第三樣例，係提供一種生產線，包含第二態樣或其實施例的裝置，構製成能執行依據第一態樣或其實施例的方法。
依據本發明之一第四樣例係提供一種裝置，包含：輸入裝置用以承接一移動的基體幅板進入一原子層沈積反應器之一反應空間內；軌路形成裝置用以在該反應空間內提供該基體幅板一具有一重複圖案的軌器；及前身物蒸汽饋給裝置用以在該反應空間內使該基體幅 板曝露於時間分開的前身物脈衝等，而藉順序的自行飽和表面反應來沈積材料於該基體幅板上。
本發明之不同的非限制性態樣和實施例等已在前文被說明。上述實施例係僅用來說明可被利用於本發明之實行的選擇態樣或步驟。有些實施例可僅參考本發明的某些舉例態樣而被呈現。應請瞭解對應的實施例亦可應用於其它的舉例態樣。該等實施例之任何適當的組合可被形成。
97‧‧‧源輥模組
98~101‧‧‧處理模組
100，300‧‧‧沈積反應器
102‧‧‧指定輥模組
105‧‧‧惰氣源
110，410‧‧‧基體幅板
111，401‧‧‧第一前身物源
112，411‧‧‧第一脈衝閥
113，412‧‧‧第一前身物饋進管線
114，413‧‧‧第一流體配發器
121，402‧‧‧第二前身物源
122，421‧‧‧第二脈衝閥
123‧‧‧饋進管線
124，423‧‧‧第二流體配發器
131‧‧‧第三前身物源
132‧‧‧第三脈衝閥
140‧‧‧重複圖案
141，142‧‧‧輥
150，350，430，530‧‧‧反應空間
161‧‧‧輸入口
162，172‧‧‧廊道
163‧‧‧第一隙縫
171‧‧‧輸出口
173‧‧‧輸出縫隙
181，304，481‧‧‧排氣管線
182‧‧‧真空泵
301‧‧‧真空腔室
302‧‧‧反應腔室
303‧‧‧處理腔室
305‧‧‧底饋給孔
306‧‧‧加熱器
307‧‧‧熱反射器
321，491‧‧‧源輥
322‧‧‧指定輥
340，440，540‧‧‧重複圖案
341，441‧‧‧第一排輥
342，442‧‧‧第二排輥
363，463‧‧‧輸入隙縫
373，473‧‧‧輸出隙縫
403，404‧‧‧惰氣源
422‧‧‧第二前身物饋進管線
431‧‧‧源輥容積
432‧‧‧指定輥容積
463，464，473，474，493‧‧‧隙縫
493‧‧‧源輥軸
494‧‧‧指定輥軸
531‧‧‧第一廻轉單元容積
532‧‧‧第二廻轉單元容積
551‧‧‧第一中間平板
552‧‧‧第二中間平板
563，564，573，574‧‧‧惰氣
600‧‧‧沈積反應器控制系統
602‧‧‧控制箱
604‧‧‧通訊匯流線
606‧‧‧人機介面端子
616‧‧‧介面線
本發明現將參照所附圖式，僅藉由舉例來被描述，其中：圖1示出一依據一實施例的模組化沈積反應器之一側視圖。
圖2示出一依據一實施例的生產線之一側視圖；圖3示出依據一實施例的另一沈積反應器之一頂視圖；圖4示出依據一實施例之一單獨的沈積反應器；圖5示出依據一實施例之另一單獨的沈積反應器；及圖6示出一依據一實施例之一沈積反應器控制系統的粗略方塊圖。
較佳實施例之詳細說明
在以下說明中，原子層沈積(ALD)技術係被用作一舉例。一ALD生長機制的基礎係為專業人士所習知。如在本專利申請案的引介部份中所述，ALD是一種依據至少 兩種反應性前身物順序地引入至少一基體之特殊的化學沈積方法，該基體，或在本案中之該移動的基體幅板，係位於一反應空間內。該反應空間典型會被加熱。該ALD的基本生長機制有賴於化學吸附(chemisorption)和物理吸附(physisorption)之間的鍵結強度差。ALD在該沈積製程期間會利用化學吸附作用而消除物理吸附作用。當化學吸附時，一強大的化學鍵會形成於一固相表面的原子與一由氣相到達的分子之間。以物理吸附結合會較弱許多。因為只包含凡得瓦爾力。
一ALD反應器的反應空間包含所有典型被加熱的表面，其可被交替且順序曝露於每一種用以沈積薄膜或塗層的ALD前身物。一基本的ALD沈積循環係由四個順序的步驟所組成：脈衝A，清除A，脈衝B和清除B。脈衝A典型是由金屬前身物蒸汽所構成，而脈衝B為非金屬前身物蒸汽，尤其是氮或氧前身物蒸汽。惰性氣體，譬如氮或氬，及一真空泵典型會在清除A和清除B時被用來由該反應空間清除氣體反應副產品與殘餘的反應劑分子。一沈積程序包含至少一個沈積循環。沈積循環會重複直到該沈積程序已製成一所需厚度的薄膜或塗層為止。
在一典型的ALD製程中，前身物基根會藉由化學吸附對該等加熱表面的反應部位形成一化學鍵。條件典型係被設成當一前身物脈衝時不多於一分子單層的固體材料會形成於該等表面上。故該生長製程是自行終結或飽和的。例如，該第一前身物可包含配位體，其會保持附接於 所吸附基根並飽和該表面，此會阻止進一步的化學吸附。反應空間溫度係保持高於所用的前身物之冷凝溫度並低於其熱分解溫度，而使該等前身物分子基根實質上完整地化學吸附於該基體上。實質上完整意指當該等前身物分子基根化學吸附於該表面上時，揮發性的配位體可能脫離該前身物分子，該表面會變成實質上飽和充滿該第一種的反應部件，即該第一前身物分子的被吸附基根。此化學吸附步驟典型係後接一第一清除步驟(清除A)，其中過多的第一前身物和可能的反應副產品會被由該反應空間移除。第二前身物蒸汽嗣會被引入該反應空間內。第二前身物分子典型會與該第一前身物分子的被吸附基根反應，而形成所需的薄膜材料或塗層。此生長會在當被吸附的第一前身物之全部量已被耗盡，且該表面已實質上飽和充滿該第二種的反應部位終止。過多的第二前身物蒸汽和可能的反應副產品嗣會被以一第二清除步驟(清除B)移除。該循環嗣會被重複直到該薄膜或塗層已生長至一所需厚度為止。沈積循環亦可更複雜。例如，該等循環可包含三或更多次被清除步驟分開的反應劑蒸汽脈衝。全部的此等沈積循環會形成一定時的沈積程序，其係被一邏輯單元或一微處理器所控制。
圖1示出一依據一實施例之模組化沈積反應器之一側視圖。該沈積反應器100可形成一生產線的一部份。一基體幅板110係經由一輸入口161被接收於該沈積反應器100內。該基體幅板110的路徑會繼續穿過一廊道162經由一第一隙縫163進入一反應空間150內。該反應空間150會提供 該基體幅板110一具有一重複圖案140的軌路。該反應空間150包含一第一排的輥141在該反應空間150的頂部，及一第二排的輥142在該反應空間150的底部。該基體幅板110的傳送方向會被該等輥141和142廻轉而形成所述的重複圖案。該重複圖案則包含一部份的軌路朝一方向導引，及導入相反方向(於此為向上和向下)的後續部份。
該沈積反應器100包含一第一前身物源111(於此為二乙鋅，DEZ)，及一第二前身物源121(於此為水，H2O)。在本及其它實施例中，該水源可被以一臭氧源替代。一第一脈衝閥112會控制該第一前身物的前身物蒸汽進入一第一前身物饋進管線113的流動。一第二脈衝閥122會控制該第二前身物的前生物蒸汽進入一第二前身物饋進管線123的流動。該饋進管線113會在該反應空間150內繼續延伸如一第一流體配發器114，且該饋進管線123如一第二流體配發器124。在本實施例中，該沈積反應器100亦包含一第三前身物源131(於此為硫化氫，H2S)。一第三脈衝閥132會控制該第三前身物的前身物蒸汽進入一第三前身物饋進管線123的流動。在本實施例中，該第三和第二前身物共用同一饋進管線123。
該流體配發器114包含一垂直的分佈器會與多數個流體耙呈流體導通。該等流體耙可為具有孔隙的筆直水平流體通道。每一流體耙係經由多數個孔隙與該反應空間150呈流體導通。該流體配發器124具有一類似的結構。該第一和第二流體配發器114、124可被散佈而使它們能被置 於該反應空間150之一側的相同水平。
具有該重複圖案的軌路會在該反應空間150內形成側向的流體通道。該等流體通道係形成於彎曲的基體幅板表面之間。該等流體耙會在該等流體通道之點處含有孔隙，因此前身物蒸汽會經由該等孔隙流入該等流體通道中。該反應空間150的另一側包含一排出管線181，其會收集該等氣體並將它們向下導至一真空泵182。
在該反應空間150中，該基體幅板會曝露於ALD反應。一沈積程序係由一或更多個連續的沈積循環所形成，每一循環包含至少一第一前身物曝露週期(脈衝A)後接一第一清除步驟(清除A)，又後接一第二前身物曝露週期(脈衝B)再後接一第二清除步驟(清除B)。在三種前身物的情況下，一沈積循環可更包含一第三前身物曝露週期(脈衝C)後接一第三清除步驟(清除C)。或在一更複雜之例中，清除B可後接另一個第一前身物曝露週期，後接一清除步驟，再後接一個第三前身物曝露週期，後接一清除步驟。
在一前身物曝露週期時，前身物蒸汽會經由流體配發器114、124之一者流入該反應空間150中，且剩餘的氣體會經由該排氣管線181流出該反應空間150。惰氣(譬如氬)會流經另一的流體配發器。在清除步驟時只有惰氣會流入該反應空間150。
該基體幅板會經由一在該反應空間150之相反側的輸出隙縫173移出該反應空間150。其會繼續穿過一廊道172並由一輸出口171移至該生產線製程的下個步驟。
該輸入口161、廊道162和輸入隙縫163會形成一輸入閘之一例。同樣地，該輸出隙縫173、廊道172和輸出口171會形成一輸出閘之一例。該等閘的目的係為防止氣體經由該基體幅板的路徑從該反應空間150逸出。
在某些實施例中，該等隙縫163和173功能如節流器而會在該反應空間150與該等廊道162和172之間保持一壓力差。又，為能保持該壓力差，惰氣可被饋入該等廊道162和172之一或二者中。圖1示出惰氣由一惰氣源105饋入該廊道162中。在圖1所示的沈積反應器中，於該(超過壓力)廊道162和172內的壓力係比該反應空間150內的壓力更高。譬如一例，該反應空間150內的壓力可為1mbar，而該等廊道162和72內的壓力係例如為5mbar。該壓力差會形成一阻障來阻止一流體由該反應空間150流入該等廊道162和172。但，由於該壓力差，從另一方向(即是由廊道162和172穿過隙縫163和173流至反應空間150)的流動乃是可能的。至於流自流體配發器114和124的惰氣(以及在前身物蒸汽脈衝週期時的前身物蒸氣)，該等流體實際上僅會朝該真空泵182。
圖2示出一依據一實施例的生產線之一側視圖，在一實施例中，該生產線係例如用以塗層一不銹鋼(SS)箔以供太陽能電池工業的目的。該SS箔係被由一源輥模組97經多數個處理模組98~101驅送至一指定輥模組102。該生產線的第一模組(源輥模組)97包含一源SS箔輥在一惰氣容積內而會被退捲展開。惰氣(於此為N2)係由一惰氣源被導送 至該輥所在的空間。
該退捲的SS箔嗣會進入該生產線的下個模組98。在本實施例中，該模組98為一鉬(Mo)濺射模組。在鉬處理/沈積後，該SS箔會進入該生產線的下個模組99。在本實施例中，該模組99為一銅銦鎵二硒化物(CIGS)濺射模組。
在GIGS處理/沈積後，該SS箔會進入該生產線的下個模組100。在本實施例中，該模組100是圖1的ALD反應模組。於此模組中，一所需量的ZnOS會被沈積在該SS箔上。若有需要，惰氣可被導送至該模組100的廊道來加強一阻障以阻止氣體由該反應空間流入該等廊道的一或二者中。該模組100的反應空間內之軌路的長度係被設成會使所需的塗層厚度被獲得。此可藉使用一適當量的軌路廻轉單元(於此為輥)來設定，該軌路會繞其廻轉。廻轉的數次可例如藉跳空略過一或多個輥來被調整。以此方式，該ALD反應器模組100能調整至預定的生產線之基體幅板速度。
在ZNOS沈積後，該SS箔會進入該生產線的下個模組101。在本實施例中，該模組101是另一個ALD反應器模組。該ALD模組101基本上對應於模組100，除了使用於ALD處理的料源不同。在此模組中，一所需量的ZnO：Al會被沈積在該SS箔上。若有需要，惰氣可被導送至模組101的一或二個廊道，及/或其軌路長度會被如同模組100一樣地調整。
由該模組101被塗層的SS箔會進入一指定輥模組102。該SS箔會被繞一指定輥捲收。惰氣會被由一惰氣源導 送至該輥所在的空間。
圖3示出一依據一實施例的另一沈積反應器之一頂視圖。該沈積反應器300包含一圓筒狀反應腔室302在一真空腔室301內，其在本實施例中亦為圓筒形。繞該反應腔室302周圍有一中間空間，包含熱反射器307等及一反應腔室加熱器306。一可繞捲的基體幅板之源輥321的轉軸係附接於該等反應和真空腔室之一底饋給孔305。該可繞捲的基體幅板之一指定輥322的轉軸係附接於該等反應和真空腔室的另一底饋給孔305。該基體幅板係穿過一輸入隙縫363被輸入該反應腔室302內之一處理腔室303中。該處理腔室可例如具有一矩形或方形的截面。藉由該基體幅板繞一第一排341和第二排342的廻轉輥來廻轉，該處理腔室會提供該基體幅板一具有一重複圖案340的軌路。該重複圖案可實質上充滿該整個處理腔室。該處理腔室303的內部形成一反應空間350。該反應空間會被交替地曝露於前身物的前身物蒸汽。該等前身物的前身物蒸汽係被由該處理腔室303的頂部饋入該反應空間350中。該前身物蒸汽的流動係由頂部至底部沿該基體幅板表面進入一在該處理腔室303底部的排氣管線304中。被塗層的基體幅板會被由該反應空間350穿過一輸出隙縫373輸出並繞該指定輥322捲收。
該輸入和輸出隙縫363和373係很細而使前身物蒸汽不會從該反應空間經由該等隙縫流出，但一設在該排氣管線後方的真空泵會將其抽至該排氣管線304。此外，一超過壓力容積可藉將惰氣饋入而圍繞該處理腔室303被設 於該反應腔室302。
在某些實施例中，該基體幅板係連續地移動。在其它實施例中，該基體幅板係以一停止再前進的方式移動。當有多數個沈積循環時，該基體幅板可定位靜止，嗣移動一預定量，然後再靜止不動，以此類推。
圖4示出一依據一實施例的單獨沈積反應器。一基體幅板410係經由一被設在一處理腔室壁中的輸入隙縫463被接收於該沈積反應器之一反應空間430內。該反應空間430會提供該基體幅板410一具有一重複圖案440的軌路。該反應空間430包含一第一排的輥441在該反應空間430之一第一側部，及一第二排的輥442在該反應空間430之相反側部。該基體幅板410的傳送方向會被該等輥441和442廻轉而形成所述的重複圖案。該重複圖案則包含一部份軌路沿一方向導引，及導至相反方向(於此為由一側至另側)的後續部份。廻轉的數次可例如藉如在其它實施例中跳過一或多個輥而來被調整。
該沈積反應器包含一第一前身物源401(於此為三甲基鋁，TMA)，及一第二前身物源402(於此為水，H2O)。一第一脈衝閥411會控制第一前身物的前身物蒸汽流入一第一前身物饋進管線412。一第二脈衝閥421會控制第二前身物的前身物蒸汽流入一第二前身物饋進管線422。該饋進管線412會在該反應空間430內繼續延伸成為一第一流體配發器413，而該饋進管線422會成為一第二流體配發器423。
該流體配發器413包含一水平分佈器會與多數個 流體耙呈流體導通。該等流體耙可為具有孔隙之筆直水平的流體通道。各流體耙係經由該等孔隙而與該反應空間430呈流體導通。該流體配發器423具有一類似的結構。該第一和第二流體配發器413、423能被配佈成使它們可被置設在該反應空間430之一頂側的相同水平處。
具有該重複圖案的軌路會形成該反應空間內的垂直流體通道。該等流體通道係形成於彎曲的基體幅板表面之間。該等流體耙會在該等流體通道之點處含有孔隙，因此前身物蒸汽會經由該等孔隙流入該等流體通道中。該反應空間在底部的另一側包含一排氣管線481，其會收集該等氣體並將它們導向一真空泵(未示出)。
在該反應空間內，該基體幅板會曝露於ALD反應。一沈積程序係由一或多個連續的沈積循環所形成，每一循環包含至少一第一前身物曝露週期(脈衝A)，後接一第一清除步聚(清除A)，又後接一第二前身物曝露週期(脈衝B)，再後接一第二清除步驟(清除B)。
於一前身物曝露週期時，前身物蒸汽會經由該等流體配發器413、423之一者流入該反應空間430中，而剩餘的氣體會經由該排氣導管481流出該反應空間430。惰氣(譬如氮)會由另一流體配發器流入。當清除步驟時只有惰氣會流入該反應空間430內。
該基體幅板會經由一在該反應空間430之相反側的輸出隙縫473離開該反應空間430。
該沈積反應器包含一源輥容積431，一指定輥溶 積432，及一提供該反應空間430的處理腔室在該源輥與指定輥容積之間。一在該源輥容積431內的源輥491係可繞一源輥軸493旋轉，而使該可撓曲的基體幅板在一實施例中會由該源輥退捲並輸入至該反應空間430。同樣地，一在該指定輥容積432內的指定輥492係可繞一指定輥軸494旋轉，而使移出該反應空間之可撓曲的基體幅板在一實施例中會繞該指定輥492捲收。
該等隙縫463和473的目的係為防止氣體經由該基體幅板的路徑從該反應空間430逸出。
在某些實施例中，該等隙縫463和473的功能如節流器，而會在該反應空間430與該等輥容積431和432之間維持一壓力差。又，為能保持該壓力差，惰氣可被分別由一第一和一第二惰氣源403和404饋至該等輥容積431和432內。但是，在其它實施例中，該等惰氣源403和404可被以單一的惰氣源來實行。在圖4所示的沈積反應器中，於該等(超過壓力)輥容積431和432內的壓力係比該反應空間430內的壓力更高。如一舉例，該反應空間430內的壓力可為0.5mbar，而該等輥容積431和432內的壓力係為例如5mbar。其壓力差會形成一阻障而阻止一流體由該反應空間430進入該等輥容積431和432。但，由於該壓力差，從另一方向(即是，由該等輥容積431和432穿過隙縫463和473流至該反應空間430)的流動乃是可能的。至於流自流體配發器413和414的惰氣(以及在前身物蒸汽脈衝週期時的前身物蒸汽)，該等流體實際上僅會朝向該排氣管線481後方的真 空泵。
又，圖4示出當該第一前身物曝露週期時的沈積反應器。該第一脈衝閥411會開啟，且該第一前身物的前身物蒸汽會經由該流體配發器413並穿過其孔隙流入該反應空間430中。惰氣會由另一流體配發器流入該反應空間430內。ALD反應會發生於該基體幅板表面。剩餘的氣體會被抽入該排氣管線481中。
圖5示出依據一實施例的另一單獨沈積反應器。圖5的實施例大致對應於圖4的實施例，唯除圖5的實施例中之廻轉單元係被置設於一提供該反應空間的處理腔室中，但在實際的反應空間外部，而於一廻轉單元容積(或一屏蔽容積)中。該處理腔室包含一第一中間平板551會將該處理腔室分成該反應空間530及一第一廻轉單元容積531。該處理腔室更包含一第二中間平板552會將該處理腔室分成該反應空間530及一第二廻轉單元容積532。因此反應空間530會在該等中間平板551與552之間。該等廻轉單元容積531和532位於該等中間平板551和552的另一側而在該處理腔室的邊緣區域中。
該基體幅板410係能夠穿過該等中間平板551和552而至該等廻轉單元(輥441和442)。其可例如有隙縫設在該等中間平板551和552中。因此該基體幅板410的軌路會在該處理腔室內運行，即在該反應空間540內及在該反應空間430外部，於該等廻轉單元容積531和532中。ALD沈積只會發生在該反應空間530內，且該重複圖案540會如同其它實 施例出現在該反應空間530中。
該等廻轉單元容積531和532相較於該反應空間530中的壓力可為超過壓力容積。在圖5的實施例中，惰氣會穿過一設於該反應腔室壁中的隙縫464而由該源輥容積431流入該第一廻轉單元容積531內，如箭號564所示。同樣地，惰氣會穿過一設於一相反的反應腔室壁中之隙縫474而由該指定輥容積432流入該第一廻轉單元容積531內，如箭號574所示。惰氣亦會穿過一設於該反應腔室壁中的處理腔室輸入隙縫463而由該源輥容積431流入該第二廻轉單元容積532內，如箭號563所示。同樣地，惰氣會穿過一設於一相反的反應腔室壁中之處理腔室輸出隙縫473而由該指定輥容積432流入該第二廻轉單元容積532內，如箭號573所示。該等超過壓力容積的廻轉單元容積531和532之一目的係為防止反應氣體經由該等中間平板551和552流出該反應腔室530外。
該基體幅板410會由該處理腔室輸入隙縫463輸入該第二廻轉單元容積532中，並由之經一設於該中間平板552的隙縫進入該處理腔室。經ALD處理之後，該塗層的基體幅板410會由該反應空間530經一設於該中間平板552的隙縫輸出至該第二廻轉單元容積532中，再由之經該處理腔室輸出隙縫473送至該指定輥容積432。
又，圖5示出當該第二前身物曝露週期時的沈積反應器。該第二脈衝閥421會開啟，且該第二前身物的前身物蒸汽會由該流體配發器423並穿過其孔隙流入該反應空 間530內。惰氣會由另一流體配發器流入該反應空間530中。ALD反應會發生在該基體幅板表面上。剩餘的氣體會被抽入該排氣管線481中。
在一實施例中，於此所述的沈積反應器係為一電腦控制的系統。一儲存於該系統之一記憶體中的電腦程式包含指令等，其在被該系統之至少一處理器執行時會使該沈積反應器依指示操作。該等指令可呈電腦可讀的程式碼之形式。圖6示出一沈積反應器控制系統600之一粗略方塊圖。在一基本系統設定時，處理參數會被藉助於軟體來程式化，且指令會被以一人機介面(HMI)端子606來執行，並經由一通訊匯流線604，譬如Ethernet匯流線或類似者，下載至一控制箱602(控制單元)。在一實施例中，該控制箱602包含一通用的可程式化邏輯控制(PLC)單元。該控制箱602包含至少一微處理器用以執行含有儲存在一記憶體中之程式碼的控制箱軟體，動態和靜態記憶體等，I/O模組，A/D和D/A轉換器及功率繼電器等。該控制箱602會發送電力至該沈積反應器之適當閥的氣動控制器。該控制箱會控制驅動該幅板之驅動器的操作，該真空泵，和任何的加熱器。該控制箱602會由適當的感測器接收資訊，並統括地控制該沈積反應器的整體操作。在某些實施例中，該控制箱602會控制驅動在一原子層沈積反應器內之一基體幅板由一第一輥卷經一反應空間至一第二輥卷。該控制箱602亦會控制曝露該反應空間於時間分開的前身物脈衝，以藉順序的自行飽和表面反應來沈積材料於該基體幅板上。該控制箱602可 由該沈積反應器測量並傳送探針讀數至該HMI端子606。一點線616表示該等沈積反應器部件與該控制箱602間之一介面線。
並非限制專利申請的範圍和詮釋，於此所揭之一或多個實施例的某些技術效能乃列示如下：一技術效能係調整一ALD反應器至一所需的生產線基體幅板速度。另一技術效能係例如相較於空間ALD反應器有較長的使用期間。另一技術效能係例如基體幅板廻轉單元配置在該反應空間外部之一較乾淨的環境中，因此該等廻轉單元將不會被塗層。
以上說明係藉由本發明之特定實施例的非限制例來提供發明人等目前所知的最佳模式之一完整且資訊性的描述以供實現本發明。但精習於該技術者應會瞭解。本發明並不受限於上述實施例的細節，而是能在其它實施例中使用同等手段來被實行，但不逸出本發明的特徵。
又，本發明之上揭實施例的某些特徵可被有利地使用而不對應地使用其它特徵。因此，以上描述應被視為僅是本發明之原理的說明，而非其限制。故，本發明的範圍乃僅由所附申請專利範圍來界限。
100‧‧‧沈積反應器
105‧‧‧惰氣源
110‧‧‧基體幅板
111‧‧‧第一前身物源
112‧‧‧第一脈衝閥
113‧‧‧第一前身物饋進管線
114‧‧‧第一流體配發器
121‧‧‧第二前身物源
122‧‧‧第二脈衝閥
123‧‧‧饋進管線
124‧‧‧第二流體配發器
131‧‧‧第三前身物源
132‧‧‧第三脈衝閥
140‧‧‧重複圖案
141，142‧‧‧輥
150‧‧‧反應空間
161‧‧‧輸入口
162，172‧‧‧廊道
163‧‧‧第一隙縫
171‧‧‧輸出口
173‧‧‧輸出縫隙
181‧‧‧排氣體線
182‧‧‧真空泵

Claims (15)

  1. 一種方法，包含：接收一移動的基體幅板進入一原子層沈積反應器之一反應空間內；在該反應空間內提供該基體幅板一具有一重複圖案的軌路；及在該反應空間內使該基體幅板曝露於時間分開的前身物脈衝等而藉順序的自行飽和表面反應來沈積材料於該基體幅板上。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，包含：廻轉該基體幅板的傳送方向多數次來形成該重複圖案。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之方法，包含：該收該基體幅板穿過一輸入閘其會阻止氣體由該反應空間逸出。
  4. 如以上申請專利範圍之任一項的方法，包含：接收該基體幅板穿過一超過壓力廊道。
  5. 如以上申請專利範圍之任一項的方法，其中具有該重複圖案的軌路形成該反應空間內的流體通道；該方法包含：使用一用於該等前身物脈衝的流體配發器來達到每一所述的流體通道。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，其中該流體配發器包含一流體分佈器具有多數個流體耙設有饋進頭開孔等。
  7. 如申請專利範圍第6項之方法，包含：藉調整該軌路圖案來調整該反應空間內的軌路之長度。
  8. 一種裝置，包含：一輸入閘構製成能接收一移動的基體幅板進入一原子層沈積反應器之一反應空間內；軋路形成元件等構製成能在該反應空間內提供該基體幅板一具有一重複圖案的軌路；及一前身物蒸汽饋給部構製成能在該反應空間內使該基體幅板曝露於時間分開的前身物脈衝等，而藉順序的自行飽和表面反應來沈積材料於該基體幅板上。
  9. 如申請專利範圍第8項之裝置，包含：廻轉單元等構製成能廻轉該基材幅板的傳送方向多數次來形成該重複圖案。
  10. 如申請專利範圍第8或9項之裝置，包含：一輸入閘構製成能接收該基體幅板由之穿過進入該反應空間內，該輸入閘係構製成能阻止氣體由該反應空間逸出。
  11. 如申請專利範圍第10項之裝置，其中該輸入閘包含一超過壓力廊道係構製成該基體幅板會穿過它運行。
  12. 如申請專利範圍第8至11項之任一項的裝置，其中具有該重複圖案的軌路係構製成會形成該反應空間內的流體通道，且該裝置包含：一用於該等前身物脈衝的流體配發器以達到每一 所述的流體通道。
  13. 如申請專利範圍第12項之裝置，其中該流體配發器包含一流體分佈器具有多數個流體耙設有饋進頭開孔等。
  14. 一種生產線，包含前述申請專利範圍第8至14項之任一項的裝置，構製成能執行前述申請專利範圍第1至7項之任一項的方法。
  15. 一種裝置，包含：輸入裝置用以接收一移動的基體幅板進入一原子層沈積反應器之一反應空間內；軌路形成裝置用以在該反應空間內提供該基體幅板一具有一重複圖案的軌路；及前身物蒸汽饋給裝置用以在該反應空間內使該基體幅板曝露於時間分開的前身物脈衝等以藉順序的自行飽和表面反應來沈積材料於該基體幅板上。
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