高速沉积混合氧化物阻挡膜制造技术

本发明专利技术涉及金属氧化物阻挡膜，并且具体地涉及用于高速沉积这种阻挡膜的方法。公开了能够产生水蒸汽透过率(WVTR)低于0.1g/(m

High speed deposition of mixed oxide barrier films

The invention relates to a metal oxide barrier film and in particular relates to a method for high-speed deposition of such a barrier film. A water vapor transmission rate (WVTR) lower than 0.1g/ (m) is disclosed

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高速沉积混合氧化物阻挡膜相关申请的交叉引用本申请要求于2014年10月17提交的标题为“高速沉积混合氧化物阻挡膜”的第62/065,487号美国临时专利申请的优先权，其内容通过引用整体并入本文。
本专利技术涉及金属氧化物阻挡膜，并且具体地涉及用于高速沉积这种阻挡膜的方法。
技术介绍
原子层沉积(ALD)类似于常规化学气相沉积(CVD)工艺，但是在衬底表面原子水平上的自限制生长是不同的。传统上，ALD膜生长通过在容纳有衬底的共同反应空间中对两种单独的前体依次施加脉冲并清除来实现。例如，参见第4,058,430号美国专利。ALD是产生非常适形(conformal)的、高密度的、并提供无针孔覆盖的薄膜的工艺。这些特性使得ALD特别适用于高质量的阻挡膜，并且一些组织已经证明薄的单层ALD阻挡膜能够提供“超阻挡”性能，该性能适合包括薄膜光伏(TFP)和有机发光二极管(OLED)在内的对湿度高度敏感的应用。ALD工艺已经被商业化地用于半导体工业中的应用，但是尚未商业化地用于商业包装工业中的应用。到目前为止，商业化的半导体级超阻挡工艺具有极低的生长速率，并且与移动的衬底不相容。相反，商业包装操作常本文档来自技高网...

【技术保护点】
在衬底上形成阻挡层的方法，所述方法包括：在原子层沉积(ALD)反应器内以至少约2米/秒(m/s)的速度连续地输送所述衬底；和在所述衬底移动的同时，在第一ALD循环中将氧化铝或二氧化钛中的一种沉积在所述衬底的一部分上；和在所述衬底移动的同时，在第二ALD循环中将氧化铝或二氧化钛中的另一种沉积在所述衬底的相同部分上，重复所述沉积步骤总共约50个以下的ALD循环，从而形成包含氧化铝和二氧化钛并具有小于约0.1g/(m

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.17 US 62/065,4871.在衬底上形成阻挡层的方法，所述方法包括：在原子层沉积(ALD)反应器内以至少约2米/秒(m/s)的速度连续地输送所述衬底；和在所述衬底移动的同时，在第一ALD循环中将氧化铝或二氧化钛中的一种沉积在所述衬底的一部分上；和在所述衬底移动的同时，在第二ALD循环中将氧化铝或二氧化钛中的另一种沉积在所述衬底的相同部分上，重复所述沉积步骤总共约50个以下的ALD循环，从而形成包含氧化铝和二氧化钛并具有小于约0.1g/(m2·天)的水蒸汽透过率(WVTR)的阻挡层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述衬底移动的同时，在第一ALD循环中将氧化铝或二氧化钛中的一种沉积在所述衬底的一部分上进一步包括在所述衬底移动的同时将所述衬底的所述部分暴露于前体，然后在所述衬底移动的同时将所述衬底的相同部分暴露于不存在前体的含氧和含氮的等离子体。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述含氧和含氮等离子体包括由空气形成的等离子体。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述空气包括干空气。5.根据权利要求3或4所述的方法，其中所述空气包括未过滤的空气。6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中所述阻挡层包含含有氧化铝和二氧化钛的混合氧化物。7.根据权利要求6所述的方法，其中当通过透射电子显微镜观察时，在混合氧化物阻挡膜中没有可检测到的氧化铝或二氧化钛的子层。8.根据权利要求6或7所述的方法，其中所述混合氧化物阻挡膜包括均质TiAlxOy相。9.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其进一步包括，在进行所述第二ALD循环中的将氧化铝或二氧化钛中的另一种沉积在所述衬底的相同部分上之前重复所述第一ALD循环五次以下。10.根据权利要求1-8中任一项所述的方法，其中将氧化铝或二氧化钛中的一种沉积在所述衬底的一部分上包括将所述衬底的所述部分暴露于异丙醇盐或金属有机物中的一种。11.根据权利要求10所述的方法，其中所述异丙醇盐包括四异丙醇钛(TTIP)。12.根据权利要求11所述的方法，其中所述TTIP包含至少约3％的杂质，至少约2％的杂质，或至少约1％的杂质。13.根据权利要求10-12中任一项所述的方法，其中所述金属有机物包括三甲基铝(TMA)。14.根据权利要求13所述的方法，其中所述TMA包含至少约2％的杂质或至少约1％的杂质。15.根据权利要求1-14中任一项所述的方法，其中在所述衬底移动的同时在第一ALD循环中将氧化铝或二氧化钛中的一种沉积在所述衬底的一部分上包括用空气隔离前体气体与所述ALD反应器的隔离区。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述空气包括干空气。17.根据权利要求15或16所述的方法，其中所述空气包括未过滤的空气。18.根据权利要求1-17中任一项所述的方法，其中连续地输送所述衬底包括将所述衬底作为带状物从进料辊移动到卷取辊。19.根据权利要求18所述的方法，其中所述带状物至少在所述ALD反应器内的第一前体区、隔离区和第二前体区之间来回移动，其中在所述带状物移动通过所述第一前体区和所述隔离区时发生所述第一ALD循环，并且其中当带状物移动通过所述第二前体区并再次通过所述隔离区时发生所述第二ALD循环。20.根据权利要求18所述的方法，其中所述带状物至少在所述ALD反应器内的第一前驱体区、隔离区和第二前驱体区之间以蛇形方式或螺旋方式来回移动，其中在所述带状物移动通过所述第一前体区和所述隔离区时发生所述第一ALD循环，并且其中在所述带状物移动通过所述第二前体区并再次通过所述隔离区时发生所述第二ALD循环。21.根据权利要求1-20中任一项所述的方法，其中所述衬底包括柔性膜。22.根据权利要求21所述的方法，其中所述柔性膜包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、双轴取向聚丙烯、聚醚醚酮、聚酰亚胺或聚萘二甲酸乙二醇酯。23.根据权利要求1-22中任一项所述的方法，其中在第一ALD循环中将氧化铝或二氧化钛中的一种沉积在所述衬底的一部分上包括在第一用等离子体实现的ALD循环中将氧化铝或二氧化钛中的一种沉积在所述衬底的一部分上。24.根据权利要求1-23中任一项所述的方法，其进一步包括在所述ALD反应器内以至少约2.5m/s，至少约3m/s，至少约3.5m/s，至少约4m/s，至少约4.5m/s，至少约5m/s，至少约5.5m/s，至少约6m/s，至少约6.5m/s，至少约7m/s，至少约7.5m/s，至少约8m/s，至少约8.5m/s，至少约9m/s，至少约9.5m/s，或至少约10m/s的速度连续输送所述衬底。25.根据权利要求1-24中任一项所述的方法，其进一步包括在约45个或更少的ALD循环，约40个或更少的ALD循环，约35个或更少的ALD循环，约30个或更少的ALD循环，或约25个或更少的ALD循环，或约20个或更少的ALD循环中形成包含氧化铝和二氧化钛并具有小于约0.1g/(m2·天)的WVTR的阻挡层。26.根据权利要求1-25中任一项所述的方法，其进一步包括在以至少约2.5m/s的速度连续地输送所述衬底的同时，在约25个或更少的ALD循环中形成包含氧化铝和二氧化钛并具有小于约0.01g/(m2·天)的WVTR的阻挡层。27.根据权利要求26所述的方法，其中在所述约25个或更少的ALD循环之后所述阻挡层的厚度为至少约3nm，至少约3.5nm，或至少约4nm。28.根据权利要求1-27中任一项所述的方法，其进一步包括在以至少约5m/s的速度连续地输送所述衬底的同时，在约25个或更少的ALD循环中形成包含氧化铝和二氧化钛并具有小于约0.01g/(m2·天)的WVTR的阻挡层。29.根据权利要求28所述的方法，其中在所述约25个或更少的ALD循环之后所述阻挡层的厚度为至少约4nm，至少约4.5nm，或至少约5nm。30.根据权利要求1-29中任一项所述的方法，其进一步包括在以至少约8m/s的速度连续地输送所述衬底的同时，在约35个或更少的ALD循环中形成包含氧化铝和二氧化钛并具有小于约0.01g/(m2·天)的WVTR的阻挡层。31.根据权利要求30所述的方法，其中在所述约35个或更少的ALD循环之后所述阻挡层的厚度为至...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾瑞克·R·迪基，布莱恩·拉森·丹费斯，
申请(专利权)人：路特斯应用技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US