(57)【要約】  本発明の実施形態はロールツーロール原子層堆積（ＡＬＤ）装置を含む。装置は、原子層を堆積すべき基材とＡＬＤ前駆体ガスを収容する種々のチャンバとの間に相対運動を起こさせる機構を備える。【選択図】      図１
2009540122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続ロールツーロール原子層堆積装置。
【請求項２】
第１前駆体ガスを導入するのに適した少なくとも１つの第１チャンバ、
第２前駆体ガスを導入するのに適した少なくとも１つの第２チャンバ、及び
基材を第１チャンバ及び第２チャンバを通して搬送するのに適した少なくとも１つのローラを備え、
第１前駆体ガスが基材上に第１の単層を形成し、第２前駆体ガスが基材上に第２の単層を形成する、請求項１記載の装置。
【請求項３】
さらに、不活性ガスを導入するのに適した第３チャンバを備え、第３チャンバが第１チャンバと第２チャンバの間に順次配置されている、請求項２記載の装置。
【請求項４】
さらに、第１チャンバ及び第２チャンバの少なくともいずれかに配置された表面活性化機構を備え、前記表面活性化機構がプラズマ源、電子線、紫外線、オゾン、コロナ、ＡＣスパッタリング及びＤＣスパッタリングからなる群から選択される少なくとも１つを含む、請求項２記載の装置。
【請求項５】
前記チャンバがチャンバ間での基材の移送を可能にするバッフルを備え、前記バッフルの寸法が、第１チャンバ以外のチャンバ内で基材上に第１前駆体ガスが堆積するのを阻止し、かつ第２チャンバ以外のチャンバ内で基材上に第２前駆体ガスが堆積するのを阻止する寸法である、請求項２記載の装置。
【請求項６】
第１及び第２チャンバが第１圧力に維持され、第１圧力よりも高い第２圧力の区域によって互いに分離されている、請求項２記載の装置。
【請求項７】
第１前駆体ガスを導入するのに適した少なくとも１つの第１チャンバ、
第２前駆体ガスを導入するのに適した少なくとも１つの第２チャンバ、及び
基材上への原子層堆積を行うために、基材を第１チャンバ及び第２チャンバに搬送する搬送手段を備え、
バッフルを有する壁によって各第１チャンバが各第２チャンバから分離されている、
請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記バッフルがレッジを含む、請求項７記載の装置。
【請求項９】
前記レッジが歯を含む、請求項８記載の装置。
【請求項１０】
少なくとも１つの第３チャンバを備え、各第３チャンバが各第１チャンバと各第２チャンバ間に配置されている、請求項７記載の装置。
【請求項１１】
第１前駆体ガスを導入するのに適した少なくとも１つの第１チャンバ、
第２前駆体ガスを導入するのに適した少なくとも１つの第２チャンバ、
キャリヤ又は不活性ガスを導入するのに適した少なくとも１つの第３チャンバ、及び
基材上への原子層堆積を行うために、基材を第１、第２及び第３チャンバに搬送する搬送手段を備え、
各第３チャンバが各第１チャンバと各第２チャンバを分離している、請求項１記載の装置。
【請求項１２】
第１前駆体ガスを導入するのに適した少なくとも１つの第１チャンバ、
第２前駆体ガスを導入するのに適した少なくとも１つの第２チャンバ、
第１チャンバと第２チャンバを分離する少なくとも１つの真空チャンバ、及び
基材上への原子層堆積を行うために、基材を前記チャンバに搬送する搬送手段
を備える、請求項１記載の装置。
【請求項１３】
キャリヤ又は不活性ガスを導入するのに適した少なくとも１つの第３チャンバを備える、請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
内部に基材を搬送できるように構成されたチャンバ、
第１配管及び第２配管のセットであって、第１前駆体ガス及び第２前駆体ガスそれぞれを順次かつ別々に導入することができる配管と弁とを含む配管セット、及び
第１前駆体ガスと第２ＡＬＤ前駆体ガスとの早期相互混合を防止する第３配管のセットを備える、請求項１記載の装置。
【請求項１５】
第３配管が、第１前駆体ガスの導入と第２前駆体ガスの導入の間に前記チャンバを順次排気する真空配管を含む、請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
第３配管が、第１前駆体ガスの導入と第２前駆体ガスの導入の間にキャリヤ又は不活性ガスの導入するキャリヤ又は不活性ガス配管を含む、請求項１４記載の装置。
【請求項１７】
第１前駆体ガスを導入するのに適した少なくとも１つの第１チャンバ、第２前駆体ガスを導入するのに適した少なくとも１つの第２チャンバ、及び少なくとも１つの第３チャンバを含む回転可能なディスク、
前記回転ディスクを部分的に遮蔽するカバー、及び
基材を前記回転ディスクの非遮蔽部分に通過させる搬送機構
を備える、請求項１記載の装置。
【請求項１８】
各第３チャンバが各第１チャンバと各第２チャンバ間に配置された、請求項１７記載の装置。
【請求項１９】
第３チャンバがキャリヤ又は不活性ガスを受けとるか真空に排気される構成である、請求項１７記載の装置。
【請求項２０】
プラスチックフィルム、プラスチックシート、金属シート、金属フィルムもしくはガラスシートからなる基材又はガラス、金属もしくはプラスチック基材上に形成された光電子デバイス上に原子層堆積を行うよう構成されている、請求項１記載の装置。
【請求項２１】
有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）、可撓性ディスプレイコーティング、ＲＦＩＤ、ＭＥＭＳ、光学的コーティング、可撓性基材上の電子層、可撓性基材上の薄膜、エレクトロクロミック層又は光起電力層を形成するための、請求項２０記載の装置。
【請求項２２】
第１場所に第１ガス原料を導入し、
基材と第１場所間に相対運動を誘起し、
第２場所に第２ガス原料を導入し、
基材と第２場所間に相対運動を誘起する工程を含み、
第１ガス原料からの第１前駆体ガスが基材上に第１の単層を形成し、第２ガス原料からの第２前駆体ガスが基材上に第２の単層を形成する、
基材上にコーティングをロールツーロール原子層堆積する方法。
【請求項２３】
第１場所が第１ガス原料を導入するのに適した第１チャンバを含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
基材と第１場所間に相対運動を誘起する工程で、基材を第１場所に通過搬送する、請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
基材を第１場所に通過搬送する工程で、基材を複数のローラ上に置き、ローラが基材を第１場所に貫通移動させるのに十分な力を基材に付与する、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
基材と第２場所間に相対運動を誘起する工程で、基材を第２場所に通過搬送する、請求項２５記載の方法。
【請求項２７】
基材を第２場所に通過搬送する工程で、基材を複数のローラ上に置き、ローラが基材を第２場所に貫通移動させるのに十分な力を基材に付与する、請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記搬送工程で、基材を複数のローラに掛け渡し、ローラの一部が第１場所内に位置し、ローラの別の部分が第２場所内に位置する、請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
第１場所と第２場所の間に、第１場所及び第２場所の圧力より高い圧力で不活性ガスを導入するのに適したチャンバが介在する、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記導入工程で、第１ガス原料を複数の第１場所に導入し、第２ガス原料を複数の第２場所に導入し、複数のローラの一部が複数の第１場所の一つ内に位置し、複数のローラの一部が複数の第２場所の一つ内に位置する、請求項２８記載の方法。
【請求項３１】
さらに、第１場所又は第２場所いずれかで表面活性化処理を導入する工程を含み、前記表面活性化処理はプラズマ源、電子線、紫外線、オゾン、コロナ、ＡＣスパッタリング及びＤＣスパッタリングからなる群から選択される１つ以上を含む、請求項２２記載の方法。
【請求項３２】
基材と第１場所間に相対運動を誘起する工程で、第１場所を基材に隣接移動する、請求項２２記載の方法。
【請求項３３】
第１場所を基材に隣接移動する工程で、第１場所を基材に隣接する非遮蔽位置に回転する、請求項３２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に材料の原子層堆積に関し、特に連続送り物体上への原子層堆積に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子層堆積（ＡＬＤ；atomic layer deposition）は、超高透過性バリヤなどの順応性コーティングを作製するのに適当な堆積技術である。用語「超高透過性バリヤ」は、水蒸気透過率が０．１グラム／平方メートル／日（ｇ／ｍ2／ｄａｙ）未満であるバリヤ、特に１０-6ｇ／ｍ2／ｄａｙ以下のように低いバリヤを意味する。現在知られているＡＬＤ技術の１つの短所は、堆積速度が例えば０．１〜１ｎｍ／ｍｉｎのように比較的遅いことである。特に、周知のＡＬＤ技術は、原子層堆積を行うのに必要な２つの前駆体ガスの切換に必要とされる時間のため、堆積速度が限定される。
【０００３】
現在知られているＡＬＤ技術のもう１つの短所は、堆積が物体に対してバッチプロセスで実施されることである。バッチプロセスのため、公知のＡＬＤ技術で認められる限られた堆積速度はさらに悪化する。
【非特許文献１】M. Yan, et al., "A Transparent, High Barrier, and High Heat Substrate for Organic Electronics," IEEE, V. 93, N. 8, August 2005, p. 1468-1477
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって、公知のＡＬＤ技術で認められる短所の幾つかを軽減するＡＬＤ技術が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施形態は、連続ロールツーロール原子層堆積装置に関する。
【０００６】
一実施形態の連続ロールツーロール原子層堆積装置は、第１前駆体ガスを導入するのに適した少なくとも１つの第１チャンバ、第２前駆体ガスを導入するのに適した少なくとも１つの第２チャンバ、及び基材を第１チャンバ及び第２チャンバを通して搬送するのに適した少なくとも１つのローラを備える。第１前駆体ガスが基材上に第１の単層を形成し、第２前駆体ガスが第１単層上に第２の単層を形成して、所望のフィルムの層を形成する。このサイクルを所望の厚さに達するまで繰り返すことができる。
【０００７】
本発明の別の実施形態は、基材上にコーティングをロールツーロール原子層堆積する方法である。本方法は、第１場所に第１ガス原料を導入し、基材と第１場所間に相対運動を誘起し、第２場所に第２ガス原料を導入し、基材と第２場所間に相対運動を誘起する工程を含む。第１ガス原料からの第１前駆体ガスが基材上に第１の単層を形成し、第２ガス原料からの第２前駆体ガスが第１の単層上に第２の単層を形成する。
【０００８】
上記その他の利点及び特徴を一層簡単に理解できるように、以下に添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１に、ロールツーロール原子層堆積（ＡＬＤ）装置１０を示す。ＡＬＤ装置１０は、基材上に原子層堆積工程を実施する目的で、装置内に基材２０を連続移動できるよう構成されている。原子層堆積を行う基材２０の例には、プラスチックフィルム、プラスチックシート、金属シート、金属フィルム、並びにガラスシート、ガラス、金属もしくはプラスチック基材上に形成された光電子デバイス、及び超高透過性バリヤコーティングを必要とする他の材料がある。ロールツーロールＡＬＤ装置の説明は単一の基材２０上に堆積を行う例を示しているが、その代わりに、ウェブを用いて複数の連続送り個別物体を搬送してもよい。ＡＬＤプロセスの可能な適用例には、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）、可撓性ディスプレイコーティング（例えばＬＣＤ用皮膜、電気泳動効果皮膜）、ＲＦＩＤ、ＭＥＭＳ、光学的コーティング、可撓性基材上の電子層、可撓性基材上の薄膜、エレクトロクロミック層及び光起電力層がある。
【００１０】
図１に示すように、ＡＬＤ装置１０は、第１ＡＬＤチャンバ１２、第２ＡＬＤチャンバ１４、及び両チャンバ間に位置する第３チャンバ１６を含む。第１ＡＬＤ前駆体ガスを第１ＡＬＤチャンバ１２に導入し、第２ＡＬＤ前駆体ガスを第２ＡＬＤチャンバ１４に導入する。第３チャンバ１６は、窒素などのキャリヤガス、又はアルゴンなどの不活性ガスを受けとる構造となっている。不活性ガスをチャンバ１６に、第１及び第２ＡＬＤ前駆体ガスをそれぞれのチャンバ１２及び１４に導入する際の圧力より高い圧力で導入することができる。
【００１１】
第１ＡＬＤチャンバ１２は第３チャンバ１６から壁１３によって分離されており、第２ＡＬＤチャンバ１４は第３チャンバ１６から壁１５によって分離されている。壁１３及び１５はそれぞれ複数のバッフル２４を含み、基材２０がこれらのバッフル２４に貫通延在する。壁１３，１５は所望のＡＬＤガス及びＡＬＤ処理条件と両立する材料から形成するのが好ましい。基材２０と壁１３，１５との接触を少なくして基材２０への欠陥を抑制するべきである。バッフル２４は、（ａ）基材２０の表面が壁１３又は１５と接触する可能性を抑制する、そして（ｂ）第１及び第２ＡＬＤ前駆体ガスの早期相互混合を防止するという２つの条件を満たす寸法及び形状となっている。
【００１２】
複数のローラ２２が第１ＡＬＤチャンバ１２及び第２ＡＬＤチャンバ１４のそれぞれに配置され、基材はローラ２２のまわりにかつバッフル２４を掛け渡され、こうして基材２０をチャンバ１２，１４，１６のそれぞれに通過搬送することができる。ローラ２２はドラム、スピンドル、スプール、その他回転可能な構造をもつ同様の装置とすることができる。（図示のように）方向Ａへの力により基材２０に運動を付与することができ、或いはその代わりに、方向Ａとは反対の方向への力により基材２０に運動を付与することができる。各ローラ２２は、基材２０が特定のローラ２２から解放されると、次のローラ２２に向かって鉛直に延在するように、配置することができる。このような配列により、壁１３，１５に設けるバッフル２４の設計が簡単になる。基材２０をＡＬＤチャンバ１２，１４に通過移動することにより、多数の層を比較的短い時間で形成することができる。
【００１３】
なお、ローラ２２と基材２０との間の接触を最小限に維持すべきである。このことは、スプール形状の（直径が端部に向かって大きくなる）ローラ２２を用い、基材２０をローラ２２の大きい直径部分に乗せることによって、達成できる。或いはまた、基材２０が各ローラ２２のまわりに巻き付くにつれて基材２０を保持する把持具をローラ２２の縁部に設けることもできる。いずれの配列によっても、原子層堆積の終了後に、ローラ２２のどこかの部分に接触した基材２０の部分を薄く切り取ることができる。
【００１４】
所望に応じてプラズマ源３０をＡＬＤチャンバ１２及び１４のいずれか又は両方内に配置することができる。プラズマ源３０又は他の表面活性化法、例えば電子線、紫外線、オゾンもしくはコロナ処理を用いて、反応速度を上げ、層品質を向上させることができる。所望に応じて、ロールツーロール法と組み合わせて、ＡＣ又はＤＣスパッタリングを行うことができる。このようなスパッタリングは、化学反応速度を上げ、最適な基材温度を下げ、またより緻密な堆積につながる。このような配置の場合、壁１３，１５を非金属・非磁性材料から形成すべきである。
【００１５】
なお、熱を基材に付与してＡＬＤ処理を容易にすることができる。システムに熱を付与する適当な方法のいずれでも十分である。例えば、ローラ２２を加熱するか、前駆体ガスをＡＬＤチャンバに導入する前に予熱するか、加熱機構に通すことができる。さらに、壁１３，１５に設けたヒータでチャンバ内に熱を輻射してもよい。ＡＬＤ処理に十分な熱は室温から４００℃までの温度とすべきである。
【００１６】
次に図２を参照すると、ここに示したロールツーロールＡＬＤ装置１０’は、複数の第１ＡＬＤチャンバ１２ａ〜１２ｃ、複数の第２ＡＬＤチャンバ１４ａ〜１４ｃ及び複数の第３チャンバ１６ａ〜１６ｅを含む。図示のように、各第３チャンバ１６は１つの第１ＡＬＤチャンバ１２と１つの第２ＡＬＤチャンバ１４の間に介在する。バッフル２４がチャンバ１２ａ〜１６ｅのそれぞれの壁に形成されている。ローラ２２は第１ＡＬＤチャンバ１２ａ及び第２ＡＬＤチャンバ１４ｃ内に配置されている。第３チャンバ１６ａ〜１６ｅは、窒素などのキャリヤガスを受けとり、第１ＡＬＤチャンバ１２ａ〜１２ｃに入ったガスと第２ＡＬＤチャンバ１４ａ〜１４ｃに入ったガスとの早期相互混合を防止するように構成されている。
【００１７】
図３は、第１ＡＬＤチャンバ１２と第２ＡＬＤチャンバ１４との間に第３チャンバ１６が介在するロールツーロールＡＬＤ装置１１０を示す。ローラ１２２が第１ＡＬＤチャンバ１２及び第２ＡＬＤチャンバ１４内に配置されている。ローラ１２２は図１及び図２のローラ２２とは寸法とバッフルに対する位置が異なるだけである。具体的には、ローラ１２２はローラ２２より小さい。また、ローラ１２２はバッフル１２４に対して、基材２０が壁１３，１５に対して９０°でない角度で各バッフル１２４を貫通するように、配置されている。かくして、バッフル１２４は、基材２０を受け入れるため、バッフル２４よりも幾分大きめな形状とされる。第３チャンバ１６はＡＬＤチャンバ１２，１４内に維持される圧力より高い圧力に維持される。そのような高い圧力は、不活性ガスを第３チャンバ１６に高い圧力をもたらすのに十分な速度で流すことにより、維持できる。不活性ガスは、方向Ｂ、方向Ｂに反対の方向、又は方向Ｂに直行する方向（例えば紙面に対して上下の方向）いずれに流してもよい。所望に応じて、プラズマ源３０をＡＬＤチャンバ１２，１４のいずれか又は両方に配置することができる。
【００１８】
図４はロールツーロールＡＬＤ装置２１０を示す。この装置２１０は、順次交互に配置された複数の第１ＡＬＤチャンバ２１２及び複数の第２ＡＬＤチャンバ２１４を含む。各チャンバ２１２，２１４は基材２０の表面に向かって開口している。壁２２６でチャンバ２１２，２１４を分離する。基材２０が方向Ｃにチャンバ２１２，２１４を通過移動する際に、各チャンバは順次基材２０への原子層堆積用の特定のガスを受けとる。具体的には、第１ＡＬＤ前駆体ガスが１番目の第１ＡＬＤチャンバ２１２に入る。基材２０が第１ＡＬＤチャンバ２１２の上を移動するにつれて、第１ＡＬＤ前駆体ガスが基材２０上に単層を形成する。次に、第２ＡＬＤ前駆体ガスが１番目の第２ＡＬＤチャンバ２１４に入る。基材２０が第２ＡＬＤチャンバ２１４の上を移動するにつれて、第２ＡＬＤ前駆体ガスが基材２０上に第２の単層を形成する。基材２０が後続のチャンバ２１２，２１４の上を移動するにつれて、このプロセスが継続する。なお、第１及び第２ＡＬＤチャンバ２１２，２１４を基材２０の片側に示したが、追加のＡＬＤチャンバ２１２，２１４を基材２０の反対側に配置することもできる。
【００１９】
図５はロールツーロールＡＬＤ装置２１０の一部を示す。特に、図５は数個のチャンバ２１２，２１４だけを示す。壁２２６にレッジ（ledge）２２４を設けて、第１ＡＬＤ前駆体ガスと第２ＡＬＤ前駆体ガスとの早期相互混合を防止することができる。ロールツーロールＡＬＤ装置２１０の別の例を図６に示す。具体的には、第３チャンバ２１６が第１ＡＬＤチャンバ２１２と第２ＡＬＤチャンバ２１４の間に介在する。第３チャンバは不活性ガス又はキャリヤガスを受けとるか、図示のように少なくとも減圧を生成することができる。この配置によって、ＡＬＤ前駆体ガス同士の早期相互混合を軽減する。
【００２０】
図７は図５に示したレッジ２２４の別の例を示す。具体的には、レッジ２２４’を各壁２２６の端部に配置することができる。レッジ２２４’は本体部分２２５及び複数の歯２２７を含む。歯２２７の目的はガスの流れをさらに減らすことにある。
【００２１】
図８は、第１ＡＬＤ前駆体ガスを受けとる第１ＡＬＤチャンバ３１２及び第２ＡＬＤ前駆体ガスを受けとる第２ＡＬＤチャンバ３１４を含むロールツーロールＡＬＤ装置３１０を示す。チャンバ３１２，３１４それぞれの両側に、第１ＡＬＤ前駆体ガスと第２ＡＬＤ前駆体ガスとの早期相互混合を防止する減圧を付与する真空チャンバ３１７が位置する。また第３チャンバ３１６が他のチャンバ３１２，３１４，３１７を取り囲んでいる。第３チャンバ３１６は不活性ガスを付与して、第１ＡＬＤ前駆体ガスと第２ＡＬＤ前駆体ガスとの早期相互混合が起こる可能性を抑制する。基材２０（図示せず）を装置３１０の正面を横切って方向Ｄに移動する。基材２０がチャンバ３１２を横切るにつれて、第１ＡＬＤ前駆体ガスが基材２０上に単層を形成する。後に残る除去可能な第１ＡＬＤ前駆体ガスを第３チャンバ３１６，真空チャンバ３１７又は両者の組合せにより分散させることができる。次いで、基材２０がチャンバ３１４を横切るにつれて、第２ＡＬＤ前駆体ガスが基材２０上に第２の単層を形成する。なお、第３チャンバ３１６を減圧を生成する構造とし、またチャンバ３１７を不活性ガス又はキャリヤガスを付与する構造としてもよい。
【００２２】
図９及び図１０は、基材２０が貫通延在する単一チャンバ４１２を含むロールツーロールＡＬＤ装置４１０を示す。基材２０をローラ４２２間で方向Ｅに移動する。ガス配管４４０は、複数のＡＬＤ前駆体ガスを順次チャンバ４１２に供給することができる構造となっている。ガス配管４４０は、第１ＡＬＤ前駆体ガスを受け取りチャンバ４１２に移送する第１配管４４２、第２ＡＬＤ前駆体ガスを受け取りチャンバ４１２に移送する第２配管４４４、及び第１ＡＬＤ前駆体ガスと第２ＡＬＤ前駆体ガスとの早期相互混合を防止する構造の第３配管を含む。第３配管は、キャリヤガス又は不活性ガスを受けとりチャンバ４１２に移送する構造のキャリヤ又は不活性ガス配管４４６とすることができる。これらのガスのチャンバ４１２への順次の導入を可能にする弁系統は図示していないが、このような弁系統は当業界で周知である。所望に応じて、或いは上記例とは別に、第３配管をチャンバ４１２の排気を可能にする構成である真空配管４５０としてもよい。
【００２３】
実施にあたっては、基材２０をチャンバ４１２に展開し、次いで第１ＡＬＤ前駆体ガスを導入する。第１ＡＬＤ前駆体ガスと基材２０との反応が所定の経過を終了したら（即ち、基材２０上に単層が形成され終わったら）、第１配管４４２を閉じ、真空配管４５０から真空を付与してチャンバ４１２から余った第１ＡＬＤ前駆体ガスを排気する。所望に応じて、或いは上記例とは別に、キャリヤ又は不活性ガス配管４４６を開いてキャリヤ又は不活性ガスをチャンバ４１２に導入する。所望に応じて、第２配管４４４を開いて第２ＡＬＤ前駆体ガスをチャンバ４１２に導入することができる。
【００２４】
図１１及び図１２は、回転プレート５１１及びカバー５６０を含むロールツーロールＡＬＤ装置５１０を示す。図示しないが、回転プレート５１１は、スピンコータのような回転機構上に配置される。回転プレート５１１は複数のチャンバを含む。具体的には、回転プレート５１１は、第１ＡＬＤ前駆体ガスを収容、放出するよう構成された少なくとも１つの第１チャンバ５１２、第２ＡＬＤ前駆体ガスを収容、放出するよう構成された少なくとも１つの第２チャンバ５１４、及び不活性ガスを収容、放出する複数の第３チャンバ５１６を含む。第３チャンバ５１６は第１チャンバ５１２と第２チャンバ５１４間に位置する。或いはまた、図示のように、第１チャンバ５１２と第２チャンバ５１４間に位置する複数部分を有する単一の第３チャンバ５１６を設けてもよい。
【００２５】
回転プレート５１１は方向Ｆに回転可能で、一方基材２０（図１２）を方向Ｇに移動する。カバー５６０は回転プレート５１１の一部分を覆い、１つのチャンバを非遮蔽状態に残す。実施にあたっては、第１チャンバ５１２の１つを非遮蔽状態に保つように回転プレート５１１を回転し、こうして第１ＡＬＤ前駆体ガスが基材２０と反応して単層を形成することができる。遮蔽されていない第１チャンバ５１２の両側にある第３チャンバ５１６は、第２ＡＬＤ前駆体ガスがカバー５６０の下側から逃げ、基材２０と反応している第１ＡＬＤ前駆体ガスと早期に相互混合するのを防止する。次に、回転プレート５１１を回転して１つの第２チャンバ５１４を基材２０の下側に置き、こうして第２ＡＬＤ前駆体ガスの第１ＡＬＤ前駆体ガス及び基材２０との反応を可能にし、第２の単層を形成する。
【００２６】
図１３はロールツーロール装置６１０を示す。装置６１０は、単一の第１ＡＬＤチャンバ６１２と単一の第２ＡＬＤチャンバ６１４とを真空チャンバ６１６で分離していると言う意味で、装置５１０の簡易版である。カバー（図示せず）がＡＬＤチャンバのいずれか一方を覆い、一方覆われていないＡＬＤチャンバはＡＬＤ前駆体ガスを基材（図示せず）に供給する。
【００２７】
次に、図１４〜図２１を参照しながら、ロールツーロール装置８１０を説明する。バッフルシステムを用いて、第１ＡＬＤ前駆体ガスＡを第２ＡＬＤ前駆体ガスＢから分離する。具体的には、出口８１４で囲まれた入口８１２が第１ＡＬＤチャンバ８１６（前駆体ガスＡ用）と第２ＡＬＤチャンバ８１８（前駆体ガスＢ用）の間に位置する。入口８１２の圧力は出口８１４又はチャンバ８１６，８１８より僅かに高い。不活性ガス又はキャリヤガスを入口８１２に供給する。出口８１４の圧力が僅かに低いので、不活性ガス又はキャリヤガスが出口８１４に流入することができる。さらに、前駆体ガスＡ及びＢも出口８１４に流入することができる。この配置によって、前駆体ガスＡ及びＢは互いに別々に保たれ、前駆体ガスＡが方向Ｈに移動する基材２０の上に第１の単層を形成し、第２前駆体ガスＢが第１の単層上に第２の単層を形成することができる。
【００２８】
図１４のバッフルシステムは５つの連結部、即ちチャンバ８１６用の連結部８１７、チャンバ８１８用の連結部８１９、入口８１２用の連結部８１３、及び出口８１４用の連結部８１５ａ，８１５ｂを必要とする（図１５）。図１６〜２０に示すように、別個のスペーサ層に連結部分とチャンネル部分が設けられている。図１６では、連結部８１５ａ及び出口８１４を含むスペーサ８２２ａが設けられる。図１７では、連結部８１７及びチャンバ８１６を含むスペーサ８２２ｂが設けられる。図１８では、連結部８１３及び入口８１２を含むスペーサ８２２ｃが設けられる。図１９では、連結部８１９及びチャンバ８１８を含むスペーサ８２２ｄが設けられる。図２０では、連結部８１５ｂ及び第２出口８１４を含むスペーサ８２２ｅが設けられる。各スペーサ８２２は心合わせピン８２４により整列することができる。連結部８１５ａ，８１５ｂ、８１３，８１７，８１９用のオリフィスを含むシート８２６をスペーサ８２２間に使用することができる（図２１）。シート８２６を心合わせピン８２４によりスペーサ８２２と整列する。
【００２９】
次に、図２２を参照して、基材２０のような基材上に連続ロールツーロール原子層堆積を行う方法を説明する。工程７００で、第１原子層堆積原料、例えばＡＬＤ前駆体ガスを第１の場所に導入する。基材２０が第１の場所にあるとき、第１前駆体ガスは基材２０の表面上に単層を形成する。次に、工程７０５で、基材と第１の場所との間に相対運動を生成する。基材を第１の場所を通過するように移動するか、第１の場所を基材から移動することにより、相対運動を生成することができる。次に、工程７１０で、第２原子層堆積原料を第２の場所に導入する。基材２０が第２の場所にあるとき、第２前駆体ガスは基材２０上に第２の単層を形成する。任意の工程７２０を工程７０５と工程７１０の間に挿入することができる、即ち不活性もしくはキャリヤガス又は真空を第１の場所に導入することができる。不活性もしくはキャリヤガス又は真空は、残った除去可能な第１前駆体ガスを運び出す役目を果たす。工程７１０の後、基材と第２の場所との間に相対運動を生成する。基材を第２の場所を通過するように移動するか、第２の場所を基材まで移動することにより、相対運動を生成することができる。ここでも、任意の工程７２０を工程７１５の後に挿入することができる。工程７００〜７１５（それに任意の７２０）を必要なもしくは望ましい多数回繰り返すことができる。
【００３０】
なお、有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）、有機光起電力デバイス、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、ＴＦＴアレイなどの、有機材料及び溶液加工可能な無機材料及び他のより複雑な回路を用いる電子デバイスに用いる基材には、幾つかの機械的及び化学的特性が望ましい。基材の機械的可撓性は、本明細書で説明するようなロールツーロール加工にとって重要である。「ロールアップ」ディスプレイなどの種々の最終用途にも同様の可撓性が必要である。耐薬品性も、基材が有機電子デバイス製造工程に用いる種々の溶剤及び薬品と両立するために、重要である。適当な基材にとって重要な機械的及び化学的特性についての議論が、M. Yan, et al., "A Transparent, High Barrier, and High Heat Substrate for Organic Electronics," IEEE, V. 93, N. 8, August 2005, p. 1468-1477（先行技術として援用する）に見られる。
【００３１】
本発明の装置及び方法は、基材２０のような物体の表面を順次第１及び第２前駆体ガスに露呈するために必要なサイクル時間を短縮することにより、成膜速度を上げる点で有利である。ロールツーロールＡＬＤプロセスを用いることによっても成膜速度が上昇する。
【００３２】
以上、本発明を限られた数の実施形態だけに関連して詳細に説明したが、本発明はこのような開示した実施形態に限定されない。本発明は、明細書に記載しなかったが、本発明の要旨と同等である変更、代替、置換又は均等配置を任意の数組み入れるように改変可能である。例えば、プラズマ源３０又は他の表面活性化処理、例えば電子線、紫外線、オゾン、コロナ、ＡＣもしくはＤＣスパッタリングを用いることを図１の実施形態に関して記載したが、このような処理はここに記載した実施形態のいずれにも組み込むことができる。さらに、本発明の様々な実施形態を説明したが、本発明の観点は記載した実施態様の一部だけを含んでもよい。したがって、本発明は上述した説明により限定されるものではなく、特許請求の範囲でしか限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態に係るロールツーロール原子層堆積装置の線図である。
【図２】本発明の実施形態に係るロールツーロール原子層堆積装置の線図である。
【図３】本発明の実施形態に係るロールツーロール原子層堆積装置の線図である。
【図４】本発明の実施形態に係るロールツーロール原子層堆積装置の側面図である。
【図５】図４の装置のバッフル及び堆積チャンバの例を示す部分的側面図である。
【図６】図４の装置のバッフル及び堆積チャンバの例を示す部分的側面図である。
【図７】図６の円ＶＩＩ内のバッフルの拡大図である。
【図８】本発明の実施形態に係るロールツーロール原子層堆積装置の平面図である。
【図９】本発明の実施形態に係るロールツーロール原子層堆積装置の側面図である。
【図１０】図９の装置の平面図である。
【図１１】本発明の実施形態に係るロールツーロール原子層堆積装置の側面図である。
【図１２】図１１の装置の平面図である。
【図１３】本発明の実施形態に係るロールツーロール原子層堆積装置の平面図である。
【図１４】本発明の実施形態に係るロールツーロール原子層堆積装置の断面図である。
【図１５】図１４の装置のバッフルシステムを示す図である。
【図１６】図１４の装置の第１スペーサを示す図である。
【図１７】図１４の装置の第２スペーサを示す図である。
【図１８】図１４の装置の第３スペーサを示す図である。
【図１９】図１４の装置の第４スペーサを示す図である。
【図２０】図１４の装置の第５スペーサを示す図である。
【図２１】図１４の装置のシートを示す図である。
【図２２】連続送り物体上に原子層堆積を行う方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１０  ＡＬＤ装置
１２  第１ＡＬＤチャンバ
１３  壁
１４  第２ＡＬＤチャンバ
１５  壁
１６  第３チャンバ
２０  基材
２２  ローラ
２４  バッフル
３０  プラズマ源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図２１】
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【図２２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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