[發(fā)明專利]通過(guò)氣相沉積法在撓性基板上成膜的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580055179.3
• 申請(qǐng)日: 2015-10-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106795623A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 今真人
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 凸版印刷株式會(huì)社
• 主分類號(hào): C23C14/34
• 分類號(hào): C23C14/34;C23C14/56;C23C16/455;C23C16/54;H01L21/316
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11112
• 代理人: 張?zhí)K娜,常海濤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在撓性基板上形成薄膜的成膜方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及利用氣相沉積的真空成膜方法，其為在間歇地或連續(xù)地傳送撓性基板的同時(shí)，在撓性基板上形成薄膜的方法。

背景技術(shù)

使用氣相來(lái)形成薄膜的方法大致分為化學(xué)氣相沉積法(CVD：Chemical Vapor Deposition)和物理氣相沉積法(PVD：Physical Vapor Deposition)。

代表性的PVD有真空蒸鍍法或?yàn)R射法等，特別地，對(duì)于濺射法而言，通常裝置成本高，但可進(jìn)行膜質(zhì)和膜厚均勻性優(yōu)異的高品質(zhì)的薄膜的制作，因此，濺射法廣泛地應(yīng)用于顯示設(shè)備等。然而，所得的膜可能含有缺陷。

CVD為向真空室內(nèi)導(dǎo)入原料氣體，通過(guò)熱能使1種或2種以上的氣體在基板上分解或反應(yīng)，從而使固體薄膜成長(zhǎng)的方法。為了促進(jìn)反應(yīng)或降低反應(yīng)溫度，有組合使用等離子體或催化(Catalyst)反應(yīng)的方法。將組合使用等離子體的方法稱為PECVD(Plasma Enhanced CVD)，將組合使用催化反應(yīng)的方法稱為Cat-CVD(Catalytic CVD)。雖然化學(xué)氣相沉積法具有成膜缺陷少這樣的特點(diǎn)，并且主要應(yīng)用于柵極絕緣膜的成膜等半導(dǎo)體器件制造工序，但是，其也具有這樣的缺點(diǎn)，即需要相對(duì)較高的溫度來(lái)成膜。

原子層沉積法(ALD：Atomic Layer Deposition)為通過(guò)表面的化學(xué)反應(yīng)使吸附在表面上的物質(zhì)以原子水平逐層進(jìn)行成膜的方法，其被分類為CVD。ALD與一般的CVD的區(qū)別在于：一般的CVD為使用單一的氣體或同時(shí)使用多種氣體在基板上使其反應(yīng)而使薄膜成長(zhǎng)的方法，與此相對(duì)，ALD法為交替地使用被稱為前體(或也稱為前驅(qū)物)的富有活性的氣體和反應(yīng)性氣體(其在ALD法中也被稱為前體)，通過(guò)基板表面的吸附和與所述吸附接續(xù)的化學(xué)反應(yīng)從而以原子水平逐層使薄膜成長(zhǎng)的特殊的成膜方法。

具體而言，利用在表面吸附中，當(dāng)用某種氣體覆蓋表面時(shí)，則不再有該氣體的吸附發(fā)生的自限(self-limiting)效應(yīng)，在表面僅吸附一層前體后，將未反應(yīng)的前體排氣。接著，導(dǎo)入反應(yīng)性氣體，使之前的前體氧化或還原從而得到僅一層具有所期望的組成的薄膜之后，將反應(yīng)性氣體排氣。將此作為一個(gè)周期，并重復(fù)該周期，以一個(gè)周期一層的方式使薄膜進(jìn)行生長(zhǎng)。因此，在ALD中，薄膜進(jìn)行二維地生長(zhǎng)。對(duì)于ALD，其與常規(guī)的蒸鍍法或?yàn)R射法等相比自不必說(shuō)，即使與一般的CVD等相比，其也具有成膜缺陷較少的特點(diǎn)，因此，ALD被期待應(yīng)用于各種領(lǐng)域中。

在ALD中，有在使第二前體分解、并與吸附于基板的第一前體反應(yīng)的工序中，為了使反應(yīng)活化而使用等離子體的方法，將此方法稱為等離子體活化ALD(PEALD：Plasma Enhanced ALD)，或者簡(jiǎn)單地稱為等離子體ALD。

與其它成膜方法相比，ALD具有不存在斜影效應(yīng)等的特點(diǎn)，因此只要具有氣體進(jìn)入的間隙就可以成膜，因此，ALD法除在具有高縱橫比的線及孔的覆膜中的應(yīng)用之外，還期待也應(yīng)用于在3維結(jié)構(gòu)物的覆膜用途中與MEMS(Micro Electro Mechanical Systems(微機(jī)電系統(tǒng)))相關(guān)的方面等。

使用如上所述的成膜方法形成薄膜的對(duì)象存在以下多種：例如晶片或光掩模等的小的板狀基板、玻璃板等的大面積且不具有撓性的基板、或者膜等的大面積且具有撓性的基板等。與這些對(duì)應(yīng)，在用于在這些基板上形成薄膜的量產(chǎn)設(shè)備中，根據(jù)成本方面、處理的容易程度及成膜品質(zhì)等，提出了各種的基板的處理方法，且正在被實(shí)用化。

例如，對(duì)于晶片而言，有向成膜裝置供給一片基板從而進(jìn)行成膜、其后替換為下一基板再次進(jìn)行成膜的單片式，或者將多個(gè)基板匯集設(shè)置、并對(duì)全部的晶片進(jìn)行統(tǒng)一的成膜的分批式。

另外，在玻璃基板等上進(jìn)行成膜的方法有一邊相對(duì)于成為成膜源的部分逐次輸送基板，一邊同時(shí)進(jìn)行成膜的在線式，或者利用了主要對(duì)撓性基板從輥上卷出基板、在輸送基板的同時(shí)進(jìn)行成膜、并將基板卷繞于其它輥上的所謂的輥對(duì)輥的web涂布方式。web涂布方式還包括傳送/連續(xù)成膜的方式，其不只是將撓性基板，還可將成為成膜對(duì)象的基板載置于可以連續(xù)傳送基板的撓性的片材、或一部分為撓性的托盤上進(jìn)行傳送/連續(xù)成膜。

對(duì)于任一種成膜方法和基板處理方法來(lái)說(shuō)，根據(jù)成本、品質(zhì)和處理的難易程度進(jìn)行判斷，從而采用最適宜的組合。

作為ALD的缺點(diǎn)，雖然可以列舉出特殊材料的使用以及其成本等，但是其最大的缺點(diǎn)在于，由于ALD為以一個(gè)周期一層的方式使原子水平的薄膜生長(zhǎng)的方法，因此，與蒸鍍或?yàn)R射等成膜方法相比，成膜速度低了約5倍至10倍。