辊到辊原子层沉积设备和方法技术

本发明专利技术公开了一种方法。该方法可包括使基底的第一表面上的第一边缘区域与第一支撑辊接合；使基底的第一表面上的第二边缘区域与第二支撑辊接合；在第一支撑辊和第二支撑辊之上传送基底；重复下列步骤序列以在基底上形成薄膜：(a)使基底暴露于第一前体；(b)在将基底暴露于第一前体之后将反应性物质供应给基底；以及将蒸气沉积在薄膜上以在薄膜上形成涂层。

Roll to Roll Atomic Layer Deposition Equipment and Method

The invention discloses a method. The method may include joining the first edge area on the first surface of the base with the first supporting roll, joining the second edge area on the first surface of the base with the second supporting roll, conveying the base over the first supporting roll and the second supporting roll, and repeating the following sequence of steps to form a film on the base: (a) exposing the base. In the first precursor; (b) after exposing the substrate to the first precursor, reactive substances are supplied to the substrate; and vapor is deposited on the film to form a coating.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】辊到辊原子层沉积设备和方法
技术介绍
气体、液体和其它环境因素可导致各种商品(诸如食品、医疗用品、电子装置和药学产品)劣化。阻挡膜已经被包括在与敏感商品相关联的包装上或之内，以阻止或限制气体或液体(诸如氧气和水)在制造、储存或使用商品期间渗透穿过包装。例如，柔性的阻挡层涂覆的聚合物膜已被用于其部件对水蒸气和氧气的侵入敏感的电子装置。用于阻挡膜技术的市场应用包括例如柔性薄膜和有机光伏太阳能电池，用于显示器和固态照明中的有机发光二极管(OLED)和包括量子点的其它发光装置。先前已知为原子层外延(“ALE”)的原子层沉积(“ALD”)是薄膜沉积工艺，已知该薄膜沉积工艺用于制造电致发光的(EL)显示面板、用于半导体集成电路制造以及用于其它目的。阻挡膜提供优于玻璃的优点，因为该阻挡膜是柔性、重量轻、耐用的，并使得能够实现低成本的连续的辊到辊处理。虽然已知阻挡层的制备有效地抵抗空气和水分的渗透，但是需要更好的工艺和系统来制备阻挡膜。
技术实现思路
本公开涉及辊到辊ALD系统以及制备阻挡膜的方法。本公开的系统和方法可能够在多种基底上进行非常高速的沉积并且通过卷绕和后续的后处理来维持阻挡膜的性能。在第一方面，提供一种方法。该方法可包括：使基底的第一表面上的第一边缘区域与第一支撑辊接合，其中第一支撑辊能够在轴的第一端部上旋转，并且其中幅材材料的长度基本上大于该幅材材料的宽度；使基底的第一表面上的第二边缘区域与第二支撑辊接合，其中第二支撑辊能够在轴的与其第一端部相反的第二端部上旋转，并且其中位于第一辊与第二辊之间并且构成基底宽度的至少约50％的中心区域不受辊支撑；在第一支撑辊和第二支撑辊之上传送基底；重复下列步骤序列多次以便足以在基底上形成薄膜：(a)使基底暴露于第一前体；(b)在将基底暴露于第一前体之后将反应性物质供应给基底以与第一前体反应；其中薄膜作为第一前体与反应性物质的反应产物形成；以及将蒸气沉积在薄膜上以在薄膜上形成涂层。在另一方面，提供一种系统。该系统可包括第一区，第一前体被引入该第一区中；第二区，第二前体被引入该第二区中；第三区，该第三区位于第一区与第二区之间并且反应性物质在该第三区中生成；基底传送机构，该基底传送机构包括：接触基底的单一主表面的至少两个支撑辊，其中基底具有第一边缘和第二边缘，该支撑辊包括：第一支撑辊，该第一支撑辊接触基底的第一边缘区域，以及第二支撑辊，该第二支撑辊接触基底的第二边缘区域，其中基底包括位于第一支撑辊与第二支撑辊之间的未接触区域，该未接触区域构成基底的宽度的至少约50％；以及蒸气处理系统，该蒸气处理系统包括用于产生蒸气的蒸气源。以上
技术实现思路
并非旨在描述本公开的每个公开的实施方案或每一种实施方式。以下附图和具体实施方式更具体地说明示例性实施例。附图说明在整个说明书中均参考附图，其中类似的附图标号表示类似的元件，并且其中：图1示出一个实施方案的示意性剖视图，其示出用于辊对辊ALD的系统和方法；图2示出基底传送机构的实施方案的示意性俯视图。图未必按照比例绘制。图中使用的相似数字指代相似的部件。然而，应当理解，在给定图中使用数字指代部件不旨在限制另一图中用相同数字标记的部件。具体实施方式对于以下定义术语的术语表，除非在权利要求书或说明书中的别处提供不同的定义，否则整个申请应以这些定义为准。术语表在整个说明书和权利要求书中使用某些术语，虽然大部分为人们所熟知，但仍可需要作出一些解释。应当理解：关于数值或形状的术语“约”或“大约”意指该数值或属性或特征的+/-5％，但明确地包括确切的数值。例如，“约”1帕-秒的粘度是指0.95至1.05帕-秒的粘度，但也明确地包括精确1帕-秒的粘度。关于特性或特征的术语“基本上”意指该特性或特征表现出的程度大于该特性或特征的相反面表现出的程度。例如，“基本上”透明的基底是指与不透射(例如，吸收和反射)相比透射更多辐射(例如，可见光)的基底。因此，透射入射在其表面上的可见光多于50％的基底是基本上透明的，但透射入射在其表面上的可见光的50％或更少的基底不是基本上透明的。如本说明书中所用的，通过端点表述的数值范围包括该范围内所包括的所有数值(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.8、4和5)。图1是系统100的图，其示出了用于制备阻挡膜的过程。系统100可包含在惰性环境中，并且可包括用于从基底114的输入辊放出基底114的退绕机辊110和用于接收并移动提供移动幅材的激冷鼓112。基底预处理源116可向基底114的表面提供处理，例如向基底114供应等离子体。蒸气处理系统118包括当基底114经过激冷鼓112时，用于产生蒸气并且使蒸气沉积在基底114上的蒸气源。当基底114经过激冷鼓112时，蒸气可沉积在基底114上以在基底114的第一表面上形成涂层。激冷鼓112可设置有冷却系统，例如热传递流体循环，使得至少激冷鼓112的表面是温度受控的，从而促进蒸气在基底114上的冷凝、反应和/或其它形式的沉积。在一些实施方案中，系统100还可包括一个或多个固化源120。固化源120可引发从蒸气沉积到基底上的液体单体或液体低聚物的聚合。可用于本公开的系统中的固化源120包括例如以下中的一种或多种：热源、紫外线辐射源、电子束辐射源和等离子体辐射源。当激冷鼓112在由箭头122所示的方向上推进基底114时，沉积在基底114上的蒸气涂层可通过固化源120固化以在基底114上形成基础聚合物层。在一些实施方案中，系统100还可包括加热系统124以便在将薄膜ALD沉积到基底上之前加热基底114。可用于本公开的系统中的加热系统124包括例如以下中的一种或多种：红外线辐射加热源、加热鼓、导电加热源和感应加热器。在一些实施方案中，可将基底114加热至50℃至150℃的范围。在一些实施方案中，可将基底114加热至70℃至100℃的范围。在一些实施方案中，可将基底114加热至100℃。在一些实施方案中，可将基底114加热至80℃。在加热基底114之后，将基底114推进到ALD涂覆系统126中，以用于将薄膜沉积到基底114上。参考图2，ALD涂覆系统126包括分别由其中生成反应性物质的第三区138隔开的第一前体区128和第二前体区130。当使用时，将反应性第一前体气体和第二前体气体(前体1和前体2)从第一前体递送系统132和第二前体递送系统134引入相应的第一前体区128和第二前体区130中。前体递送系统132、134可包括位于前体区128、130之外或之内的前体源容器(未示出)。另外或另选地，前体递送系统132、134可包括用于将前体气体供应到前体区128、130中的管道、泵、阀门、罐和其它相关联的设备。化合物递送系统136类似地被包括以用于将化合物注入到第三区138中以生成反应性物质。在图1所示的实施方案中，前体区128、130和第三区138由外部反应室外壳或器皿140限定和界定，该外部反应室外壳或器皿140由第一分隔器142和第二分隔器144分隔。在其它实施方案中，ALD涂覆系统126可包括另外的区，例如，位于前体区128与区138之间的隔离区和位于前体区130与区138之间的隔离区。通过第一分隔器142的一系列第一通路146沿基底114的大体行进方向间隔开，并且提供通过第二分隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，包括：使基底的第一表面上的第一边缘区域与第一支撑辊接合，其中所述第一支撑辊能够在轴的第一端部上旋转，并且其中所述基底的长度基本上大于所述基底的宽度；使所述基底的所述第一表面上的第二边缘区域与第二支撑辊接合，其中所述第二支撑辊能够在所述轴的与其所述第一端部相反的第二端部上旋转，并且其中位于所述第一辊与所述第二辊之间并且构成所述基底的宽度的至少约50％的中心区域不受辊支撑；在所述第一支撑辊和所述第二支撑辊之上传送所述基底；重复下列步骤序列多次，以便足以在所述基底上形成薄膜：(a)使所述基底暴露于第一前体；(b)在将所述基底暴露于所述第一前体之后将反应性物质供应给所述基底以与所述第一前体反应；其中所述薄膜作为所述第一前体与所述反应性物质的反应产物形成；以及将蒸气沉积在所述薄膜上以在所述薄膜上形成涂层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.01 US 62/316,8861.一种方法，包括：使基底的第一表面上的第一边缘区域与第一支撑辊接合，其中所述第一支撑辊能够在轴的第一端部上旋转，并且其中所述基底的长度基本上大于所述基底的宽度；使所述基底的所述第一表面上的第二边缘区域与第二支撑辊接合，其中所述第二支撑辊能够在所述轴的与其所述第一端部相反的第二端部上旋转，并且其中位于所述第一辊与所述第二辊之间并且构成所述基底的宽度的至少约50％的中心区域不受辊支撑；在所述第一支撑辊和所述第二支撑辊之上传送所述基底；重复下列步骤序列多次，以便足以在所述基底上形成薄膜：(a)使所述基底暴露于第一前体；(b)在将所述基底暴露于所述第一前体之后将反应性物质供应给所述基底以与所述第一前体反应；其中所述薄膜作为所述第一前体与所述反应性物质的反应产物形成；以及将蒸气沉积在所述薄膜上以在所述薄膜上形成涂层。2.根据权利要求1所述的方法，还包括在将所述蒸气沉积在所述薄膜上之前冷却所述基底。3.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，包括在将所述基底暴露于所述第一前体之前加热所述基底。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述基底的与其所述第一表面相反的第二表面基本上不接触所述反应性物质。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中将所述蒸气沉积在所述薄膜上发生在所述薄膜接触覆盖所述基底的宽度的超过50％的固体表面之前。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述薄膜具有1nm至100nm的厚度。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中重复步骤在步骤(b)之后还包括(c)，使所述基底暴露于第二前体，以及(d)在将所述基底暴露于所述第二前体之后将反应性物质供应给所述基底。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，还包括将所述支撑辊中的至少一个相对于所述基底的运动方向成角度取向。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·S·莱昂斯，比尔·H·道奇，约瑟夫·C·斯帕尼奥拉，格伦·A·杰里，艾美特·R·戈亚尔，罗纳德·P·斯万松，詹姆斯·N·多布斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US