JP2022512764A - 放射デバイス、基板上に材料を堆積させるための堆積装置、及び基板上に材料を堆積させるための方法 - Google Patents

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Abstract

中空体と、中空体（２５０）内に配置された冷却デバイス（２４６）とを含む、放射デバイス（２００）が提供される。【選択図】図４Ａ

Description

[0001] 本発明の実施形態は、薄膜処理装置に関し、特に堆積システムに関し、より具体的にはロールツーロール（R2R）堆積システムに関する。本発明の実施形態は、特に、放射デバイス、基板上に材料を堆積させるための装置及び方法に関する。
[0002] プラスチック膜や箔などのフレキシブル基板の処理は、包装産業、半導体産業、及びその他の産業で需要が高い。処理は、金属（特にアルミニウム）、半導体材料、及び誘電材料などのような材料で、フレキシブル基板を被覆（コーティング：coating）すること、並びにそれぞれの用途向けに基板上で行われる他の処理から成り得る。この作業を実行するシステムは、通常、基板を搬送するために処理システムに連結された処理ドラム（例えば円筒状ローラー）を含む。この処理ドラム上で基板の少なくとも一部分が処理される。これにより、ロールツーロール被覆システムは、高スループットシステムを提供することができる。
[0003] 典型的には、熱蒸着プロセスなどの蒸着プロセスが、メタライズされ得る金属の薄い層をフレキシブル基板上に堆積させるために利用され得る。しかし、ロールツーロール堆積システムは、ディスプレイ産業及び光電池（PV）産業においても、著しい需要の高まりを受けている。例えば、タッチパネル要素、可撓性のディスプレイ、及び可撓性のPVモジュールは、ロールツーロール塗工機（コーター：coater）において適切な層を堆積させる需要の高まりを見せている。しかし、このようなデバイスは、典型的には、例えばCVDプロセス、特にまたPECVDプロセスで製造される幾つかの層を有する。
[0004] 基板上への材料の最適な堆積のためには、異なる熱蒸着プロセスのプロセスパラメータを、状況に応じて適切に調整する必要がある。殊に、プロセスの熱管理は、材料の高品質堆積を実現する一翼を担っている。それにより、プロセスの全体的な熱管理が改善される必要があるだけでなく、プロセスに影響を与える幾つかの構成要素の熱調節の改善も必要である。
[0005] 上述したことに照らして、放射デバイス、基板上に材料を堆積させるための堆積装置及び方法が提供される。本開示の更なる態様、利点、及び特徴が、従属請求項、明細書の説明、及び添付の図面から明らかである。
[0006] 一態様によれば、放射デバイスが提供される。放射デバイスは、中空体、及び中空体内に配置された冷却デバイスを含む。
[0007] 更なる一態様によれば、基板上での材料の堆積のための堆積装置が提供される。堆積装置は、本明細書で説明される実施形態による減圧チャンバ、１以上の堆積ユニット、及び放射デバイスを含む。
[0008] また更なる一態様によれば、堆積装置を用いて基板上に材料を堆積させるための方法が提供される。該方法は、中空体内に配置された冷却デバイスを用いて、中空体を備えた放射デバイスを冷却することを含む。
[0009] 実施形態は、開示される方法を実施するための装置も対象とし、各説明される方法の態様を実行するための装置部分を含む。これらの方法の態様は、ハードウェア構成要素を用いて、適切なソフトウェアによってプログラミングされたコンピュータを用いて、これらの２つの任意の組み合わせによって、又は他の任意のやり方で実施され得る。更に、本開示による実施形態は、説明される装置を動作させるための方法も対象とする。これは、装置のあらゆる機能を実行するための方法態様を含む。
[0010] 本発明の上記の特徴を詳細に理解することができるよう、実施形態を参照することによって、上記で簡潔に概説した本発明のより詳細な説明を得ることができる。添付の図面は、本発明の実施形態に関連し、以下において説明される。
本明細書で説明される実施形態による、薄膜を堆積させ又は被覆するためのロールツーロール堆積装置の上面概略図を示す。 本明細書で説明される実施形態による、堆積ユニットの断面図を示す。 本明細書で説明される実施形態による、堆積ユニットの上面図を示す。 本明細書で説明される実施形態による、放射デバイスの側面図を示す。 本明細書で説明される実施形態による、放射デバイスの断面図を示す。 本明細書で説明される実施形態による、放射デバイスの側面図を示す。 本明細書で説明される実施形態による、方法のフロー図を示す。
[0011] これより本発明の様々な実施形態が詳細に参照されるが、その１以上の実施例が図示されている。図面に関する以下の説明の中で、同一の参照番号は、同一の構成要素を指す。概して、個々の実施形態に対する相違のみが説明される。各実施例は、本発明を説明する目的で提供されており、本発明を限定するものではない。更に、一実施形態の一部として例示又は説明される特徴は、他の実施形態で用いられるか、又は他の実施形態で併用されてもよい。それにより、更なる実施形態が生み出される。本説明には、このような修正例及び変形例が含まれることが意図されている。
[0012] 本明細書で説明される実施形態は、放射デバイスに関し、特に、放射デバイス内に配置された冷却デバイスを含む放射デバイスに関する。放射デバイスは、中空体を含む。冷却デバイスは、特に中空体内に配置され得る。放射デバイスは、堆積プロセスにおけるプラズマ源として構成され得る。特に、放射デバイスは、プラズマ化学気相堆積（PECVD）プロセス用のプラズマ源として構成され得る。
[0013] 図1は、本明細書で説明される実施形態による、堆積装置の概略図を示している。堆積装置は、減圧チャンバ１０２、及び基板を搬送するための搬送デバイス１４０を含んでよい。堆積装置は、１以上の堆積ユニット１１０を含んでよい。堆積ユニットは、基板上に材料を堆積させるように構成され得る。堆積装置は、放射デバイス２００を更に含む。基板が、搬送デバイス１４０と１以上の堆積ユニット１１０との間で搬送されるように、１以上の堆積ユニットが配置され得る。
[0014] 本明細書で説明される実施形態によれば、搬送デバイスは、基板を１以上の堆積ユニットに沿って搬送し得る。１以上の堆積ユニットのそれぞれの中に、放射デバイスが含まれ得る。放射デバイスは、基板上での材料の堆積を可能にするように構成され得る。放射デバイスは、以下で更に説明されるような冷却デバイスを含むことができる。堆積装置は、１以上の供給チャネルを含み得る。１以上の供給チャネルは、材料を１以上の堆積ユニットに提供するように構成され得る。
[0015] 更なる実施形態によれば、装置は、ガス冷却デバイスを含み得る。ガス冷却デバイスは、ガスを冷却するように構成され得る。ガス冷却デバイスは、冷却されたガスを放射デバイスに提供するように構成され得る。
[0016] 本明細書で説明される実施形態によれば、基板上での材料の堆積のための、例えば、基板上に薄膜を堆積させるための堆積装置が提供される。基板は、フレキシブル基板であってよい。図１で例示的に示されているように、堆積装置１００は、減圧チャンバ１０２を含み得る。減圧チャンバは、第１のチャンバ部分１０２Ａ、及び第２のチャンバ部分１０２Ｂを有し得る。第３のチャンバ部分（図示せず）は、巻き取り／送り出しチャンバとして構成されてよく、フレキシブル基板を交換するためにチャンバの残りの部分から分離されてよい。それによって、残りのチャンバ部分１０２Ａ／Ｂは、処理されたフレキシブル基板を取り外すために通気される必要がなく、新しい基板が挿入された後で排気される必要がない。例えば、装置の休止時間（ダウンタイム：downtime）を低減することができる。
[0017] 堆積装置は、少なくとも１つの堆積ユニットを含んでよく、特に、堆積装置は、３つ以上の堆積ユニットを含んでよい。
[0018] 本明細書で説明される実施形態で使用されるフレキシブル基板又はウェブは、屈曲可能であることを特徴とし得ることに留意されたい。「ウェブ」という用語は、「ストリップ」又は「フレキシブル基板」という用語と同義的に使用され得る。例えば、本明細書の実施形態で説明されるようなウェブは、箔（foil）又は別のフレキシブル基板であり得る。しかし、以下で詳述されるように、本明細書で説明される実施形態の利点は、非フレキシブル基板、又は他のインライン堆積システムのキャリアのためにも提供され得る。但し、特定の利点は、フレキシブル基板、及びフレキシブル基板上にデバイスを製造するための用途に利用され得ると理解される。
[0019] 実施形態によれば、図１で示されているように、回転軸１１１を有する搬送デバイス１４０、例えば被覆ドラム１４２が、装置内に設けられ得る。被覆ドラム１４２は、湾曲した外面に沿って基板を誘導及び／又は搬送するための湾曲した外面を有し得る。基板は、例えば図１の最上堆積ユニット１１０の第１の減圧処理領域、及び、例えば図１の第２の最上堆積ユニット１１０の少なくとも１つの第２の減圧処理領域を通して誘導され得る。
[0020] 図１で描かれている実施形態は、５つの堆積源などの５つの堆積ユニット１１０を含む。堆積ユニットは、処理領域内に設けられてよく、被覆ドラムによって搬送されている基板は、それぞれのエリア内で処理され得る。更に、本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされ得るまた更なる実施形態によれば、２つ以上の堆積ユニット、例えば堆積ステーションが設けられ得る。例えば、４つ、５つ、６つ、又は更に多くの堆積ユニット、例えば堆積ステーションが設けられ得る。処理領域は、ガス分離ユニットによって、隣接する処理領域又は更なるエリアから分離されてよい。
[0021] 本明細書で説明される実施形態によれば、被覆ドラムの第１の部分、すなわち回転軸と垂直な被覆ドラムの断面のエリアが、第２のチャンバ部分１０２Ｂ内に設けられてよく、被覆ドラムの残りの部分、すなわち回転軸と垂直な被覆ドラムの断面のエリアが、第１のチャンバ部分１０２Ａ内に設けられてよい。
[0022] 本明細書で説明される実施形態によれば、第１のチャンバ部分１０２Ａは、凸形状の壁部分を有し得る。凸面は、複数の表面の凸形状を提供するために、壁部分の曲面を有しているか、互いに隣接する複数の平面を有しているかの何れかと理解される。通常の実施形態によれば、凸形状を一体に形成する複数の平面は、以下で述べられる真空フランジ結合を平面に提供することができるので、より製造し易いという利点を有する。
[0023] 図１で示されている５つの堆積ユニットのうちの２つに例示的に関連して、第１の堆積ユニット１１０は、第１の処理領域に対応してよく、第２の堆積ユニット１１０は、第２の減圧処理領域に対応してよい。本明細書で説明される実施形態によれば、少なくとも２つの堆積ユニットが設けられ得る。少なくとも２つの堆積ユニットは、第１のチャンバ部分１０２Ａへの減圧的連結を提供するためのフランジ部分を含んでよい。第１のチャンバ部分は、上述されたような凸形状の壁部分、及びそれに本質的に平行な少なくとも２つの開口部を有してよく、例えば、少なくとも２つの開口部は、凸形状の壁部分内に、又は凸形状の壁部分から延在する突出部、すなわち被覆ドラムの軸に対して本質的に径方向外向きに突出する凸形状の壁部分の延在部内に設けられてよい。
[0024] 実施形態によれば、少なくとも２つの堆積ユニットは、第１のチャンバ部分の少なくとも２つの開口部に受容されるように構成され得る。フランジ部分は、第１のチャンバ部分の凸形状の壁部分、又は凸形状の壁部分から延在する突出部との減圧気密連結を提供し得る。しかし、フランジ部分は、図１で示されている他の堆積ユニット向けに設けられてもよいことを理解されたい。
[0025] したがって、第１チャンバ部分１０２Ａの凸形状の壁部分の外側から堆積ユニットを挿入することができる。挿入時には、減圧フランジが連結され得る。減圧領域は、第１のチャンバ部分内に設けられ得る。実施形態によれば、堆積ユニットは、搬送デバイス１４０、例えば被覆ドラム１４２の軸に対して本質的に径方向に沿って開口部内に挿入され得る。
[0026] 上述されたように、堆積ユニット１１０の一部分は、減圧で、すなわち第１のチャンバ部分内及び／又はフランジに対して内側に設けられ得る。堆積ユニットの別の一部分は、減圧チャンバ１０２内の減圧が提供される領域の外側に設けられ得る。堆積ユニットは、容易に交換でき、冷却流体、ガス、電力などのような消費媒体の供給が容易に行える。例えば、電源、ガス供給、ポンプデバイスなどのような更なる要素に対する堆積ユニットの連結は、第１のチャンバ部分１０２Aの外側に設けられ得る。更なる要素に対する堆積ユニットの連結は、領域の外側の上述の他の部分を形成し得る。
[0027] 上述されたように、図１は、堆積装置１００を示している。堆積装置１００は、減圧チャンバ１０２を含み得る。減圧チャンバ１０２は、減圧がチャンバ内で生成され得るように設けられる。様々な減圧処理技法、特に減圧堆積技法が、基板を処理するため又は基板上に薄膜を堆積させるために使用され得る。図１で示されているように、且つ本明細書で言及されるように、堆積装置１００は、ロールツーロール堆積装置であってよく、誘導及び処理されているフレキシブル基板１０６を支える。フレキシブル基板１０６は、図１において、矢印８によって示されているように、第２のチャンバ部分１０２Ｂから、内部に堆積ユニットを有する第１のチャンバ部分１０２Ａまで誘導され得る。
[0028] 上述されたように、実施形態によれば、減圧チャンバ１０２は、巻き取り／送り出しチャンバとして構成され得る第３の減圧チャンバ部分を更に含み得る。第３の減圧チャンバは、基板を提供するために巻かれたもの、例えばロールを含み得る。フレキシブル基板は、ローラーによって搬送デバイス１４０、例えば、処理及び／又は堆積中に基板を誘導及び／又は搬送するように構成された被覆ドラム１４２に向けられてよい。基板は、矢印８によって示されている搬送方向に搬送され得る。基板はまた、矢印８によって示されている方向とは逆に搬送され得ることが理解されるべきである。被覆ドラム１４２から、基板１０６は、それぞれ、第２のチャンバ部分１０２Ｂと第３のチャンバ部分とに戻すように誘導され得る。
[0029] 本明細書で説明される実施形態によれば、第３のチャンバ部分は、基板を供給するための送り出し機を含み得る。次いで、基板は、ローラーを介して、搬送デバイス１４０、例えば被覆ドラム１４２に向けて誘導され得る。基板は、被覆ドラム１４２の曲面を介して誘導され得る。被覆ドラムは、基板上への粒子の堆積を可能にするために、処理領域に沿って基板を搬送し得る。基板は、被覆ドラムの曲面とそれぞれの堆積ユニットとの間に搬送され得る。例えば、基板は、被覆ドラムと堆積ユニットとの間のスリットを通して誘導され得る。巻き取り機が処理された基板を受け取るために、被覆ドラム１４２は、基板をローラーを介して第３の減圧チャンバ部分に戻すように搬送し得る。巻き取り機及び送り出し機はロールであってよい。巻き取り機及び／又は送り出し機は、第３のチャンバ部分内に着脱可能に配置され得る。
[0030] 本明細書で説明される堆積装置を動作させる及び使用するためのまた更なる実施形態によれば、超高バリア積層体又はフレキシブルTFTデバイス用の層の堆積又は積層体が提供され得る。超高バリア積層体又はフレキシブルTFTデバイスは、例えば、PECVD若しくはPVDプロセス又はそれらの組み合わせで堆積される、一連の層で構成される。質の異なる膜の需要が高いので、単一の膜毎に特別に設計されるシステムで単一の膜を堆積させることが一般用法である。コストを削減し、その応用を商業化可能にするために、単一の塗工機の少なくとも数組の膜又は膜の組み合わせの堆積を組み合わせることが改良点である。本明細書で説明される実施形態によれば、幾つかのプロセスモジュールの組み合わせを可能にするモジュールのコンセプトが提供される。上述のことに照らして、本明細書で説明される幾つかの実施形態によれば、OLEDディスプレイ及び／若しくは照明、可撓性のソーラー（flex solar）、又は隣接する環境からの防護の必要性を有する他の電子デバイス用のフレキシブル超高バリアが提供され得る。例えば、これには、フレキシブルＴＦＴにおけるエッチング停止、ゲート誘電体、チャネル、ソースゲート、及びドレイン電極の堆積が含まれ得る。
[0031] 図１で更に示されているように、第２のチャンバ部分１０２Ｂは、第３のチャンバ部分（図示せず）の垂直又は水平方向に対して傾斜していてよい。傾斜の角度は、垂直に対して２０度から７０度であってよい。傾斜は、傾斜のない同様の構成要素の水平配置と比較して、被覆ドラムが下向きに変位するようにしてよい。第２のチャンバ部分１０２Ｂの傾斜は、例えば堆積ユニットの対称軸である軸（図１で示されている線１を参照）が、被覆ドラム１４２の軸と同じ高さ、上方、又は下方となるように、追加の堆積ユニットを設けることを可能にする。図１で示されているように、５つの堆積ユニットは、被覆ドラムの回転軸の上方に、被覆ドラムの回転軸の高さに、被覆ドラムの回転軸の下方に設けられ得る。生成された粒子の基板上への剥がれ落ちを低減させ又は無くすことができる。
[0032] 本明細書で説明される実施形態によれば、堆積ユニットは堆積区画を含み得る。堆積区画は、１以上の縁部領域を含み得る。１以上の縁部領域は、堆積区画、すなわち堆積チャンバの上側の制限とみなすことができる。１以上の縁部領域は、堆積チャンバを囲むフレームを形成し得る。例えば、１以上の縁部領域は、堆積区画の短辺に配置され得る。
[0033] 本明細書で説明される実施形態によれば、１以上の縁部領域は、堆積区画の寸法によって画定され得る。二次元形状を考えると、堆積区画は、実質的な矩形状を有し得る。堆積区画は、２つの平行な長辺及び２つの平行な短辺を有し得る。したがって、長辺は、短辺と比較して長くすることができる。２つ以上の縁部領域は、堆積区画の長辺及び／又は短辺に配置され得る。
[0034] 図３で例示的に示されているように、堆積区画は、１以上の供給チャネル１３０、及び任意選択的な放射デバイス２００を含み得る。堆積区画は、少なくとも２つの縁部領域１２４を含んでよく、特に、堆積区画は、４つの縁部領域１２４を含み得る。
[0035] 本明細書で説明される実施形態によれば、堆積装置は、加熱ユニット３００を含み得る。加熱ユニット３００は、堆積区画、例えば、図３で示されている２つ以上の縁部領域１２４に配置されてよい。加熱ユニットは、堆積区画の２以上の縁部領域のうちの少なくとも１つに設けられ得る。より具体的には、加熱ユニットが、２つ以上の縁部領域のうちの２つに設けられてよい。加熱ユニットは、堆積区画の短辺に設けられ得る。例えば、加熱ユニットは、２つ以上の縁部領域に取り付けられてよい。
[0036] 本明細書で説明される実施形態によれば、加熱ユニットは、１以上の加熱デバイス３２５を含み得る。１以上の加熱デバイス３２５は、２つ以上の縁部領域と共に配置されてよい。特に、２つ以上の縁部領域のそれぞれは、１以上の加熱デバイス３２５のうちの１つを含み得る。より具体的には、堆積区画の短辺上の２つ以上の縁部領域は、それぞれ１つの加熱デバイスを含んでよい。更に又は代替的に、２つ以上の加熱デバイスが、２つ以上の縁部領域に配置されてよい。１以上の加熱デバイスは、セラミックインレー（ceramic inlay）、放射加熱器、抵抗加熱器、又はそれらの組み合わせから成る群から選択されてよい。
[0037] 本明細書で説明される実施形態によれば、加熱ユニットが、基板１０６を局所的に加熱するように構成され得る。例えば、加熱ユニット、すなわち１以上の加熱デバイスは、基板の一部分のみが加熱されるように構成されてよい。この部分は、２つ以上の縁部領域と共に配置されてよい。
[0038] 基板は、幾つかの基板セグメントを含むと考えられ得る。特に、基板１０６は、３つの基板セグメントを含み得る。基板は、第１の基板セグメント、第２の基板セグメント、及び／又は第３の基板セグメントを含み得る。本実施形態は、基板の特定のセグメントのみを加熱する可能性を提供することができる。
[0039] 本明細書で説明される実施形態によれば、加熱ユニットは、搬送デバイス１４０に設けられ得る。例えば、加熱ユニットは、被覆ドラム１４２内に配置されてよい。加熱デバイスは、第１の基板セグメント及び／又は第２の基板セグメントが、加熱ユニット、すなわち１以上の加熱デバイスから専ら熱を受け取るように配置され得る。例えば、１以上の加熱デバイスは、第１の基板セグメント及び／又は第２の基板セグメントに対応する被覆ドラムのセグメントに配置されてよい。
[0040] 図２は、本明細書で説明される実施形態による堆積ユニットの断面図を示し、図３は、本明細書で説明される実施形態による堆積ユニットの上面図を示している。堆積ユニット１１０は、ハウジング１１２を含んでよい。堆積ユニット１１０は、内部シールド、例えばポンプシールドを含んでよい。内部シールドは、ハウジング内の堆積チャンバを制限してハウジングを裏打ちすることができる。堆積ユニットは、堆積開口部１２６を更に含み得る。堆積開口部１２６は、例えば、内部シールドの間で延在してよい。言い換えると、堆積開口部は、堆積チャンバと同じ寸法を有し得る。実施形態によれば、堆積開口部１２６は、堆積チャンバの寸法よりも狭くてもよい。
[0041] 本明細書で説明される実施形態によれば、堆積ユニットは、温度調整器１１８を含み得る。温度調整器１１８は、堆積ユニット、すなわち堆積ユニットのハウジング１１２を冷却するように構成され得る。温度調整器は、内部シールドを冷却するように更に構成され得る。例えば、冷却チャネルが、ハウジング１１２内に含まれてよい。堆積チャンバと冷却流体との間の熱伝達を可能にするために、冷却流体が、冷却チャネルを通して輸送されてよい。
[0042] 堆積ユニットは、１以上の供給チャネル１３０を更に含み得る。１以上の供給チャネルは、１以上のガス供給ラインを含み得る。特に、堆積ユニットは、２つの供給チャネル１３０を含み得る。堆積ユニットは、放射デバイス２００を更に含む。
[0043] 本明細書で説明される実施形態によれば、１以上の供給チャネル１３０は、堆積ユニットの上側セクション内に配置され得る。１以上の供給チャネルは、供給構成、例えばガスタンクと流体連通し得る。例えば、２つのガス供給ラインが設けられたときに、１つのガス供給ラインは、1つの供給構成と流体連通してよく、第２のガス供給ラインは、第２の供給構成と流体連通してよい。図２で示されているように、１以上の供給チャネルは、堆積ユニットの同じ水平面内に配置され得る。
[0044] １以上の供給チャネル１３０は、図２の紙面と垂直な方向に延在してよい。１以上の供給チャネル１３０に沿って、材料が堆積ユニット、すなわち堆積チャンバに入ることを可能にするために、複数の開口部が配置されてよい。開口部は、例えば、ガスを堆積チャンバに供給することができる。開口部は、ノズルとして設けられてもよい。
[0045] 本明細書で説明される実施形態によれば、堆積ユニットは、放射デバイス２００を含み得る。放射デバイスは、中央位置、例えば堆積ユニット１１０の下側セクションに配置され得る。例えば、放射デバイスは、２つの供給チャネルの間に配置されてよい。放射デバイスは、供給チャネルの平面とは別の平面内に配置されてよい。例えば、放射デバイスの平面は、垂直方向において供給チャネルの平面の下方にあってよい。更に又は代替的に、放射デバイスは、放射エネルギーが１以上の供給チャネルの方向に提供され得るように配置されてよい。
[0046] 本明細書で説明される実施形態によれば、搬送デバイス１４０は、堆積ユニットの上側セクションの上方に配置されてよい。用語「上」及び「下」は、図２で例示的に示されるような堆積ユニットの方向に関連することを理解されたい。堆積ユニットは、図１に関連して示されたように、搬送デバイスの様々な角度に配置され得る。搬送デバイス１４０は、堆積開口部１２６に基板を提供し得る。例えば、搬送デバイスの動きは、堆積開口部に沿って基板を提供し得る。搬送デバイスの動きは一定の速度で基板を提供するか、又は搬送デバイスの動きが数回だけ開始及び停止され得る。搬送デバイスは、被覆ドラム１４２であってよい。
[0047] 本明細書で説明される実施形態によれば、堆積ユニットは、ガス分離ユニット１２２含み得る。ガス分離ユニットは、第１の減圧処理領域と少なくとも１つの第２の減圧処理領域とを分離するように構成され得る。ガス分離ユニットは、基板が搬送デバイスの外面とガス分離ユニットとの間を通過できるスリットを形成するようになっていてよい。ガス分離ユニットは、第１の処理領域と第２の処理領域との間の流体連通を制御するようになっていてよい。流体連通は、ガス分離ユニットの位置、例えば、径方向位置を調整することによって制御され得る。
[0048] 本明細書で説明される他の実施形態と組み合わされ得る種々の実施形態によれば、径方向位置を提供するためのガス分離ユニット１２２のアクチュエータは、電動モータ、ガス圧シリンダなどのガス圧アクチュエータ、線形ドライバ、及び液圧シリンダなどの液圧アクチュエータから成る群から選択され得る。
[0049] 本明細書で説明される実施形態によれば、堆積開口部は、材料が基板に到達することを可能にし得る。言い換えると、堆積開口部は、搬送デバイスによって搬送される基板上に材料を堆積させることを可能にし得る。
[0050] 本明細書で説明される実施形態によれば、堆積ユニットは、反応チャンバであってよい。堆積ユニットに減圧が加えられ得る。反応チャンバは、PECVDプロセス、CVDプロセス、PCDプロセス、スパッタプロセス、又はそれらの組み合わせを可能にし得る。例えば、化学反応が、堆積ユニット又は堆積チャンバ内で起こり得る。供給チャネルは、ガス、特に反応性ガスを堆積チャンバ内に誘導し得る。例えば、２つの異なる種類のガスが提供され得る。化学反応が起こり、結果として基板上に粒子が堆積し得る。粒子は、固体の粒子であってもよい。例えば、サポートガス（support gas）及び原料ガス（feedback gas）が提供され得る。
[0051] 本明細書で説明される任意の他の実施形態と組み合わされ得る実施形態によれば、放射デバイスは、放射線エネルギーを提供し得る。放射デバイスは、プラズマを生成させるための放射線エネルギーを提供し得る。プラズマは、放射デバイスの周りで生成されてもよい。例えば、放射デバイスは、プラズマを点火するために設けられてもよい。
[0052] 図４Ａ及び図４Ｂを例示として参照しながら、実施形態による放射デバイスの側面図及び断面図が本明細書で説明される。放射デバイス２００は、対称軸２を有し得る。放射デバイス２００は、中空体２５０を含み得る。中空体２５０は、軸２に沿って放射デバイスの長さ方向に延在し得る。放射デバイスは、円筒形状を有し得る。軸２に沿った放射デバイスの長さは、堆積ユニットの寸法に適合させることができる。放射デバイスは電源に接続されてよく、例えば、中空体が電源に接続され得る。放射デバイスは、同軸コネクタを含み得る。
[0053] 本明細書で説明される実施形態によれば、放射デバイスは、円筒形状を有し得る。放射デバイスは、長さ方向に延在し得る。例えば、長さ方向は、堆積区画の長辺と平行であってもよい。放射デバイスは、６cm、特に３cmの直径を有し得る。放射デバイスは、３m、特に２mの長さを有し得る。放射デバイスは、１：６６の直径と長さとの比を有し得る。
[0054] 放射デバイスは、外側チューブ２５５を含み得る。外側チューブは、中空体２５０を取り囲み得る。外側チューブは、放射デバイスの軸２に沿って延在し得る。軸２に沿った外側チューブの長さは、中空体の長さと同様であってよい。外側チューブ２５５は、減圧分離として構成され得る。外側チューブ２５５は、石英チューブであってもよい。石英は、放射波すなわちマイクロ波が、吸収されることなく又は吸収されるマイクロ波がほんのわずかで、外側チューブを通過することを可能にするのに有益である。
[0055] 放射デバイスは、冷却デバイス２４６を含んでもよい。冷却デバイス２４６は、中空体２５０内に配置され得る。冷却デバイスは、放射デバイスの軸２に沿った長さ方向に延在し得る。冷却デバイスは、中空体２５０の内側エリアを裏打ちし得る。冷却デバイスは、中空体を冷却するように構成され得る。中空体の冷却は、中空体と冷却デバイスとの間の熱伝達を含み得る。
[0056] 中空体２５０は、導体を含み得る。導体は、第１のエネルギーポート及び／又は第２のエネルギーポートにおいて、エネルギーを供給され得る。導体は、銅（Cu）から、又は放射エネルギーを提供する用途に適した任意の他の金属から作製され得る。電源が、導体にエネルギーを提供し得る。高周波放射波が、導体を介して伝達されてよい。例えば、マイクロ波が生成され、導体を介して伝達される。放射波は、放射デバイスの周りにプラズマを生成するために提供される。
[0057] 本明細書で説明される実施形態によれば、放射デバイスは、１以上のマグネトロン源に接続され得る。例えば、第１のエネルギーポート及び／又は第２のエネルギーポートに、１以上のマグネトロン源が配置され得る。１以上のマグネトロン源は、電磁エネルギー、すなわち電磁波を導体に提供するように構成され得る。１以上のマグネトロン源は、一連の開いた金属空洞を通過して移動しながら、電子の流れと磁場との相互作用を使用してマイクロ波を生成するための、高出力減圧チューブを含んでもよい。電子は、開口部を通過してこれらの空洞に至り、電波を内部で振動させる。マイクロ波は、例えば電源によって減圧チューブに供給される直流電気から生成されてもよい。
[0058] 例えば、ガスが、図２に関連して説明された供給チャネルによって供給され得る。ガスによって提供される粒子は、放射デバイスの周りにプラズマを生成し得る。特に、サポートガスは、放射デバイスの周りにプラズマを生成し得る。
[0059] 本明細書で説明される実施形態によれば、放射デバイスはマイクロ波アンテナであってよい。９１５Mhzから５．８Ghzの範囲内の高周波が、マイクロ波アンテナに印加されてよく、特に、２．４５Ghzの高周波が、マイクロ波アンテナに印加されてよい。マイクロ波アンテナは、放射デバイスの長さに沿って構築されるプラズマを生成するように構成され得る。プラズマは、放射デバイスを取り囲み得る。したがって、高プラズマ密度が実現され得る。マイクロ波アンテナは、堆積チャンバの寸法を通して延在し得る。したがって、プラズマは、基板搬送方向に垂直な方向に沿って設けられ得る。
[0060] 本明細書で説明される実施形態によれば、冷却デバイス２４６は、そこを通して冷却流体を誘導するための１以上の冷却チャネルを含み得る。冷却チャネルは、入口流体ポート２４２と出口流体ポート２４４とを含み得る。入口流体ポート２４２は、放射デバイスの一端領域に配置されてよく、出口流体ポート２４４は、放射デバイスの第２の端領域に配置されてよい。冷却流体は、入口流体ポートを通って冷却デバイスに入り得る。冷却流体は、出口流体ポートを通って冷却デバイスから出ることができる。冷却流体は、放射デバイスと冷却流体との間の熱交換を可能にし得る。冷却チャネルを通って流れることにより、冷却流体は、放射デバイスによって生成された熱を放射デバイスから離れるように移送することができる。
[0061] 本明細書で説明される実施形態によれば、冷却流体は、特にグリコール、より具体的には水とグリコールとの混合物を含む液体であってよい。冷却流体は、摂氏－３０度から摂氏０度の範囲内、特に摂氏－２５度から摂氏－５度の範囲内、より具体的には摂氏－２０度から摂氏－１０度の範囲内の温度を有し得る。冷却流体は、４と８バールの間、特に５と７バールの間、より具体的には６バールの圧力で提供され得る。冷却流体の圧力は、堆積プロセスに応じて選択され得る。
[0062] 例えば、動作時に、エネルギーが導体に提供されてよい。提供されるエネルギーにより導体は加熱され、エネルギーは放射デバイスの温度を上昇させる。これにより、堆積ユニット、すなわち堆積チャンバ内の温度が上昇し得る。このような温度の上昇は、堆積プロセスを妨害し、また、堆積プロセスに関与する構成要素、例えば導体に損傷を与え得る。
[0063] 一般に、放射デバイス、すなわちマイクロ波アンテナは、堆積プロセスに放射エネルギーを提供することによって熱を生成する。有利なことに、冷却デバイスは、マイクロ波アンテナの冷却を提供し得る。したがって、堆積チャンバの内側の温度は調整され得る。更に、冷却デバイスは、マイクロ波アンテナの生成された熱を打ち消す。基板の損傷及び／又は改変が回避され得る。例えば、基板の折り曲げが回避及び／又は防止され得る。これは、基板上の粒子のより均一な堆積を可能にする。更に、反応種の分解が防止及び／又は回避され得る。更に、放射デバイスを冷却することによって、放射デバイスで生成されるプラズマの均一性が高められ得る。更に有利なことに、放射デバイス及び／又は導体は、過熱による損傷から保護され得る。
[0064] 図４Ｂは、本明細書で説明される実施形態による、放射デバイスの断面図を示している。図４Ｂは、図４Ａで示されている放射デバイスの例示的な断面図である。軸２の周囲には、冷却デバイス２４６が配置され得る。中空体２５０が、冷却デバイスの周囲に配置され得る。外側チューブ２５５が、中空体の周囲に配置され得る。外側チューブ２５５と中空体２５０との間に、内部空間が設けられ得る。
[0065] 例えば、外側チューブと中空体との間に、内部空間２５２が設けられ得る。冷却デバイスと外側チューブとの間に、導体が配置され得る。導体と外側チューブとの間に、内部空間２５２が設けられ得る。
[0066] 本明細書で図５に関連して説明される実施形態によれば、放射デバイス４００は、中空体２５０を取り囲む石英チューブを含み得る。放射デバイスは、中空体と石英チューブとの間で画定された内部空間と、ガスが内部空間に入ることを可能にするように構成された入口開口部２４７と、ガスが内部空間から出ることを可能にするように構成された出口開口部２４９とを含み得る。
[0067] ガス冷却デバイスが、ガスを冷却するように構成され得る。ガス冷却デバイスは、内部空間２５２に冷却されたガスを提供するように構成され得る。内部空間は、１以上のガス冷却デバイスを含み得る。入口開口部２４７と出口開口部２４９とは、ガス冷却デバイス２４８によって接続され得る。ガス冷却デバイスは、１以上のガス冷却チャネルを含み得る。１以上のガス冷却チャネルは、内部空間２５２によって提供されるチャネルを含み得る。
[0068] ガス冷却デバイスには、ガスが提供され得る。例えば、ガス冷却デバイスには、不活性ガスが提供され得る。ガスは、不活性ガス、特に、窒素及び／又は乾燥空気から成る群からの１以上の成分から選択され得る。不活性ガスの選択は、放射エネルギー、すなわち高周波放射波に対するガスの透過性に応じる。不活性ガスによって、放射波の吸収が全く起こらないか、又はほとんど吸収が起こらない場合に有益である。ガスは、ガス冷却デバイスの入口開口部を通って提供されて、ガス冷却デバイスに入ることができる。ガスは、出口開口部を通ってガス冷却デバイスから出ることができる。ガスは、ガス冷却デバイス及び／又はガス冷却チャネルを通して誘導され得る。
[0069] 実施形態によれば、ガスは室温で提供されてもよい。例えば、ガスは、摂氏２０度±摂氏５度の温度で提供されてもよい。ガスは、摂氏－３０度から摂氏３０度の間の範囲内、特に摂氏０度から摂氏２５度の間の範囲内、より具体的には摂氏１０度と摂氏２０度の間の範囲内の処理温度で提供されてよい。ガスは、入口開口部を通して提供される前に処理温度まで冷却され得る。
[0070] 本明細書で説明される任意の他の実施形態と組み合わされ得る実施形態によれば、ガス冷却デバイスは、放射デバイスを冷却するように構成され得る。特に、ガス冷却デバイスは、中空体を取り囲む外側チューブを冷却するように構成され得る。ガスは、石英チューブとガスとの間及び／又は中空体とガスとの間の熱伝達を可能にするために、ガス冷却デバイスを通って流れ得る。
[0071] 有利なことに、ガス冷却デバイスは、堆積ユニット内の温度の低減に寄与する。放射デバイスに電力が供給されると、ガス冷却デバイスは、石英チューブが熱くなるのを回避又は防止する。放射デバイスは、過熱することを防止される。したがって、放射デバイスの周りに生成されるプラズマは、安定化及び／又は強化される。更に、プロセス構成要素の損傷が、より効率的に防止される。
[0072] 本明細書で説明される任意の他の実施形態と組み合わされ得る実施形態によれば、放射デバイスは、図４Ａ及び図４Ｂに関連して説明されたものと同じ構成を含み得る。放射デバイスは、中空体内に配置された冷却デバイスを含み得る。冷却デバイスは、中空体を冷却し得る。中空体は、導体を含み得る。冷却デバイスは、導体を冷却するように構成され得る。
[0073] 本明細書で説明される実施形態によれば、放射デバイスは、複合冷却構成を含み得る。複合冷却構成は、中空体内に配置された冷却デバイス２４６と、内部空間２５２内に配置されたガス冷却デバイス２４８とを含み得る。冷却デバイス２４６は、１以上の冷却チャネルを含み得る。１以上の冷却チャネル内に冷却流体が提供され得る。ガス冷却デバイス２４８は、１以上のガス冷却チャネルを含み得る。１以上のガス冷却チャネル内にガスが提供され得る。ガスと冷却流体とは、それぞれ、冷却チャネルとガス冷却チャネルとを通って同時に流れ得る。放射デバイスの温度は、摂氏３００度未満、より具体的には摂氏２００度未満に保つことができる。
[0074] 有利なことに、放射デバイスの複合冷却、すなわち中空体と石英チューブとの冷却は、堆積プロセスの熱管理を改善する。殊に、PECVDプロセスを動作させる堆積ユニットの温度は、有益なやり方で低減され得る。したがって、中空体すなわちマイクロ波アンテナ、及び／又は石英チューブの冷却は、堆積プロセスの熱管理を改善する。複合冷却は、放射デバイスや供給チャネルなどのような堆積ユニットに含まれるプロセス構成要素の耐用年数に更に利益をもたらす。更に、堆積プロセスは、より均一に実行され、基板の損傷を防止することができる。
[0075] 本明細書の任意の他の実施形態と組み合わされ得る実施形態によれば、加熱ユニットが設けられ得る。加熱ユニットは、堆積装置に設けられ得る。例えば、加熱ユニットは、堆積区画、例えば堆積区画の２つ以上の縁部領域に設けられ得る。更に又は代替的に、加熱ユニットは、搬送デバイス、より具体的には搬送デバイス内に設けられ得る。加熱ユニットは、第１の基板セグメントと第２の基板セグメントとを加熱するように構成され得る。第１の基板セグメントと第２の基板セグメントとは、搬送デバイスの外側エリアに配置され得る。言い換えると、第１の基板セグメントと第２の基板セグメントとは、搬送デバイスのそれぞれの長手方向端部に配置され得る。
[0076] 有利なことに、第１の基板セグメントと第２の基板セグメントとの加熱は、基板における折り及び／又はしわの形成を防止又は回避し得る。したがって、堆積される材料の均一な分布が保証され得る。更に、折り及び／又はしわを防止することにより、基板が堆積デバイスに付着することが防止されるので、搬送デバイスを用いた基板の誘導が容易になり得る。
[0077] 本明細書で説明される実施形態によれば、放射デバイスの冷却と、第１の基板セグメント及び第２の基板セグメントの加熱と、を組み合わせることができる。例えば、放射デバイスは、堆積区画内のプロセス温度を適合させるために冷却されてよく、第１の基板セグメント及び第２の基板セグメントは、高プロセス温度の悪影響を更に打ち消すために加熱され得る。相乗的なプラスの効果が、堆積装置及び／又は堆積プロセスに提供され得る。
[0078] 有利なことに、堆積装置の調整された熱管理が提供され得る。先ず、プロセス温度、例えば堆積区画内の温度は、その温度が、プロセス構成要素の損傷を避けるのに十分な低さでありながら、堆積プロセスが擾乱なしに働くのに十分な高さを有するように調節され得る。次に、基板の温度を微調整して損傷を更に回避することができ、それによって、不良品が減少するか又は防止さえされ、したがって、製造コストが低下する。放射デバイスの温度調節と、基板すなわち第１の基板セグメント及び第２の基板セグメントの温度調節との組み合わせにより、更に、基板温度すなわち上述した第３の温度の更に精密でより正確な微調整が可能となる。堆積プロセスが改善され、より効率的になり得る。
[0079] 本明細書で説明される任意の他の実施形態と組み合わされ得る実施形態によれば、堆積装置はコントローラを含み得る。コントローラは、堆積装置の温度を調節するように構成され得る。例えば、コントローラは、放射デバイスの温度を調節し、ガス冷却デバイスの温度を調節し、及び/又は加熱ユニットの温度を調節するように構成される。コントローラは、例えば、放射デバイス、ガス冷却デバイス、及び加熱ユニットに、それぞれの温度を提供するために、種々の温度値に設定され得る。
[0080] 図６は、本明細書で説明される実施形態による、基板上に材料を堆積させるための方法６００のフロー図を示している。ボックス６６０では、放射デバイスが冷却される。放射デバイスは中空体を含み、中空体内に冷却デバイスが配置される。冷却デバイスは、本明細書で説明される実施形態に関して上述されたような冷却デバイスであってよい。放射デバイスは、本明細書の実施形態に関して本明細書で説明されたような放射デバイスであってよい。
[0081] 放射デバイスは、堆積ユニット内に配置されてよい。放射デバイスは、放射エネルギーを堆積ユニットに提供するためのマイクロ波アンテナを含み得る。例えば、放射デバイスによって提供される放射エネルギーによって励起される反応性及び非反応性ガス種が、堆積ユニットに提供され得る。したがって、固体の粒子を基板上に堆積させることができる。
[0082] ボックス６７０では、冷却デバイスが、そこを通して冷却流体を誘導するための１以上のチャネルを含み、冷却流体は、４と８バールの間、特に５と７バールの間、より具体的には６バールの圧力でチャネルを通って流れる。圧力は、堆積プロセスに応じて選択され得る。冷却流体が、放射デバイスと冷却流体との間の熱伝達を可能にするために提供され得る。例えば、放射デバイスは、放射線エネルギーを提供すると熱を生成する。生成された熱は、冷却流体によって除去され得る。
[0083] ボックス６８０では、中空体が石英チューブによって囲まれ、中空体と石英チューブとの間に内部空間が画定される。内部空間は、ガス冷却デバイスを含み得る。ガス冷却デバイスは、ガスを冷却するために設けられ得る。ガスは冷却され、そのガスは、それぞれ内部空間及び／又はガス冷却デバイスを通って流れる。ガスは、内部空間及び／又はガス冷却デバイスを通って流れることによって、熱伝達を介して石英チューブを冷却し得る。したがって、放射デバイスから離れる熱の輸送が提供され得る。
[0084] ボックス６９０では、ガスが、窒素及び／又は乾燥空気から成る群から選択される不活性ガスであってよい。ガスは、堆積プロセスに従って選択され得る。特に、ガスは、エネルギーを吸収することなく又はより少ないエネルギー吸収で、マイクロ波がガスを通過することを可能にし得る。
[0085] 上記の記述は本発明の実施形態を対象としているが、本発明のその他の及び更なる実施形態が、本発明の基本的な範囲を逸脱することなく、考案され、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲によって定められる。

Claims (15)

  1. 中空体（２５０）、及び
    前記中空体内に配置された冷却デバイス（２４６）を備える、放射デバイス（２００）。
  2. 前記中空体が、長さ方向に延在する、請求項１に記載の放射デバイス（２００）。
  3. 前記冷却デバイス（２４６）が、１以上のチャネルであって、前記１以上のチャネルを通して冷却流体を誘導するための１以上のチャネルを備える、請求項１又は２に記載の放射デバイス（２００）。
  4. 前記冷却流体が、特にグリコール、より具体的には水とグリコールとの混合物を含む液体である、請求項３に記載の放射デバイス（２００）。
  5. 前記冷却流体が、摂氏－３０度から摂氏０度の範囲内、特に摂氏－２５度から摂氏－５度の範囲内、より具体的には摂氏－２０度から摂氏－１０度の範囲内の温度を有する、請求項３又は４に記載の放射デバイス（２００）。
  6. 前記放射デバイスが、マイクロ波アンテナである、請求項１から５のいずれか一項に記載の放射デバイス（２００）。
  7. 前記中空体（２５０）を取り囲む外側チューブ（２５５）であって、特に石英チューブである外側チューブ（２５５）、
    前記中空体と前記外側チューブ（２５５）との間で画定された内部空間（２５２）、及び
    ガスが前記内部空間に入ることを可能にするように構成された入口開口部と、前記ガスが前記内部空間（２５２）から出ることを可能にするように構成された出口開口部と、を更に備える、請求項１から６のいずれか一項に記載の放射デバイス（２００）。
  8. 基板上での材料の堆積のための堆積装置（１００）であって、
    減圧チャンバ（１０２）、
    前記基板を搬送するための搬送デバイス（１４０）、
    １以上の堆積ユニット（１１０）、及び
    請求項１から７のいずれか一項に記載の放射デバイス（２００）を備える、堆積装置（１００）。
  9. ガスを冷却するためのガス冷却デバイス（２４８）を更に備える、請求項８に記載の堆積装置（１００）。
  10. 前記ガス冷却デバイス（２４８）が、前記内部空間に特に不活性ガスである冷却ガスを提供するように構成されている、請求項７に従属する場合の請求項８に記載の堆積装置（１００）。
  11. 前記堆積装置が、第１の基板セグメントと第２の基板セグメントとを加熱するための加熱ユニットを更に備える、請求項８から１０のいずれか一項に記載の堆積装置（１００）。
  12. 前記堆積装置が、搬送デバイス（１４０）及び１以上の堆積区画（１２０）を更に備え、前記１以上の堆積区画（１２０）が、１以上の縁部領域を備え、前記加熱ユニットが、前記搬送デバイスに及び／又は前記１以上の縁部領域のうちの少なくとも１つに設けられる、請求項１１に記載の堆積装置（１００）。
  13. 堆積装置を用いて基板上に材料を堆積させるための方法であって、
    中空体を備えた放射デバイスを、前記中空体内に配置された冷却デバイスで冷却することを含む、方法。
  14. 前記冷却デバイスが、１以上のチャネルであって、前記１以上のチャネルを通して冷却流体を誘導するための１以上のチャネルを備え、前記方法が更に、
    ４バールと８バールの間、特に５バールと７バールの間、より具体的には６バールの圧力で、前記チャネルを通して前記冷却流体を誘導することを含む、請求項１３に記載の方法。
  15. 前記中空体が、石英チューブによって取り囲まれ、前記中空体と前記石英チューブとの間で内部空間が画定され、前記方法が更に、
    ガスを冷却すること、及び
    前記ガスを前記内部空間を通して流すことを含む、請求項１３又は１４に記載の方法。
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