[發明專利]用于對襯底進行表面處理的裝置和方法和用于制造光電子構件的方法

在審

• 申請號: 201380022535.2
• 申請日: 2013-04-26
• 公開（公告）號: CN104271798A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 于爾根·鮑爾;弗蘭克·福爾克梅爾;格哈德·德爾;克勞斯-迪特爾·鮑爾;菲利普·艾哈德
• 申請（專利權）人: 歐司朗有限公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/54;H01L21/02
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;李慧

技術領域

本發明涉及一種用于對襯底進行表面處理的裝置和方法和用于制造光電子構件的方法。

背景技術

在襯底上的、例如柔性襯底上的其功能層由有機的和/或有機金屬的材料構造的電子構件通常被保護以抵御氧氣和水。例如，具有有機功能層的光電子構件通常在有機功能層上方和/或下方具有封裝層，封裝層保護了有機功能層例如以抵御濕氣。封裝層例如借助于沉積方法來施加、例如借助原子層沉積或化學的氣相沉積來施加。這類系統的實例是光電子構件、例如吸收光的或發射光的電池、例如電化學的電池或OLED，也還是有機太陽能電池。在所有這些系統中，壽命和性能主要取決于封裝的質量。

在用于對襯底進行表面處理的常規的裝置或者相應的方法中，尤其在用于制造具有襯底的光電子構件的涂覆方法中，能夠用不同的層、例如有機功能層和/或封裝層來涂覆襯底。這些層能夠僅具有幾個原子層或者厚至幾百納米。所述層例如能夠利用CVD(Chemical?Vapour?Deposition化學氣相沉積)法或者ALD(Atom?Layer?Deposition原子層沉積)法來施加。這些方法、例如ALD法的缺點當然是相當耗費時間的處理工藝，其具有每個涂覆工藝大約的層生長速率。由此原因，在具有用于容納襯底復合物的相應的工藝室的較大的ALD反應器中，執行對襯底復合物進行最常用(單個，批量Batches)的涂覆，其中在若干小時內同時涂覆多個構件。在此，例如在大型襯底復合物中涂覆襯底，在后續的工藝中從襯底復合物中分出各個襯底，襯底復合物例如是晶圓或者襯底板。附加地，借助于玻璃板能夠進行封裝。

例如在襯底復合物中的待涂覆的襯底能夠引入到工藝室中，依次向該工藝室輸送一種、兩種或多種過程氣體。過程氣體例如具有反應氣體并且用于使原子和/或分子沉積在襯底上并且通過反應形成層，和/或過程氣體具有吹洗氣體，該吹洗氣體用于吹洗工藝室，以便隨后能夠引入反應氣體，該反應氣體不能與之前引入的反應氣體混合、或者至少僅在襯底的表面上允許該反應氣體參與和之前引入的反應氣體的原子或分子的結合，例如在ALD工藝中的情況。此外，反應氣體能夠是具有反應氣體和載體氣體的混合氣體。在將過程氣體輸送給工藝室的各個工藝步驟之間，能夠執行一個、兩個或多個工藝步驟，其中再次抽吸所輸送的過程氣體和/或在工藝室中產生負壓。這種過程例如經常能夠在輸送吹洗氣體之前和之后進行。

在涂覆大量襯底時，目前出現多種問題。例如，僅數量有限的襯底能夠引入到工藝室中。此外，根據涂覆工藝而會需要的是，為用于涂覆上述數量的襯底的工藝室多次輸送相同的和/或不同的過程氣體，并且在此期間總是再次抽吸出上述過程氣體，其中產生過程氣體損失。此外，在位于主要的氣流之外的區域(死空間)中，由于在該處變得困難的氣體交換而形成了長處理時間和/或由于雜質而出現質量問題。此外，如果工藝步驟出錯，那么出現很大的損害，因為會涉及所有數量的襯底或者所有的襯底復合物并且其之后不能再應用。此外，在涂覆襯底時，持續地將襯底插入工藝室或從中取出和對工藝室的可能的頻繁填充和抽吸，導致了很長的工藝持續時間。

已知的是，作為位置固定的工藝室的替選方案，為了避免所述缺點而使用可移動的工藝頭部。尤其是在制造柔性的太陽能電池和柔性的發光系統時，例如嘗試使用卷對卷(Roll-to-Roll)(R2R)方法，其中從卷中展開襯底或襯底復合物、成件地被處理并且在處理之后再次卷到卷上或者被分割，以便能夠更有效地且成本更低廉地生產。當然，例如也應當盡可能與這種工藝相協調地實施封裝。

在柔性的系統中，通常希望不由于玻璃封裝而損失柔性。因此，通常使用薄的閉合的層用于封裝。為了制造層，在參考文獻中通常提出ALD方法，因為由此能夠制造致密的且共性的、即也包圍三維結構的層。ALD方法涉及分別施加涂層的、例如金屬氧化物層的原子層的方法。這通過利用也稱作前驅體1或第一離析物的第一反應氣體(例如水蒸氣)覆蓋待涂覆的襯底的方式來進行。在泵出第一離析物之后，在表面上保留所吸收的第一離析物的單層。隨后，輸送也稱作前驅體2或第二離析離析物的第二反應氣體(例如TMA，三甲基鋁)。現在，第二離析氣體與保留在表面上的第一離析物反應并且在表面上形成相應的固體反應產物、例如金屬氧化物(Al2O3)的單原子層。在輸送不同的反應氣體之間必須對工藝室進行泵吸和/或用惰性氣體吹洗，以便移除氣態的反應產物和相應的前驅體的未反應的殘余。由此，還避免了前驅體1和前驅體2的混合和氣態中的這兩種物質的不期望的反應。

為了對柔性襯底進行快速的ALD涂覆，已知不同的途徑：