CN206109530U - 用于将工艺气体供应到蒸发器源中的气体注入器单元 - Google Patents

Abstract

描述了一种配置成用于将工艺气体供应到蒸发器源中的气体注入器单元。所述蒸发器源包括间隔开的坩埚以用于处理基板，其中在所述坩埚之间设有间距。所述气体注入器单元包括：气体注入器外壳，所述气体注入器外壳包括温度调整单元；气体引导管，所述气体引导管具有一个或多个气体入口端口以用于供应工艺气体，其中所述气体引导管被提供在所述气体注入器外壳内。多个气体出口管道与所述气体引导管流体地连通以提供用于反应沉积工艺的工艺气体。

Description

用于将工艺气体供应到蒸发器源中的气体注入器单元

技术领域

本公开的实施例涉及用于提供用于反应沉积工艺的气体的气体注入器单元、反应沉积装置以及反应沉积方法。本公开的实施例具体涉及一种具有多个间隔开的坩埚的配置成用于反应沉积工艺的气体注入器单元、一种用于反应沉积工艺的蒸发装置。

背景技术

在封装行业、半导体行业和其他行业中对柔性基板(诸如，塑料膜或箔)的处理具有高需求。处理可由以材料(诸如，金属或金属化合物)涂布柔性基板组成。在滚子或滚筒上引导柔性基板(诸如，由塑料或预涂布的纸制成的箔)，并且以此方式使沉积材料的源通过。执行此任务的系统一般包括耦接到处理系统的处理滚筒(例如圆柱形滚子)以用于传输基板，在所述处理滚筒上处理所述基板的至少一部分。卷到卷式(roll-to-roll)涂布系统可提供例如用于封装行业的高产量系统。例如，可以沉积作为氧或水蒸气的阻挡层的透明层。

可以使用不同的沉积工艺来实现具有预定属性的层。例如，在热蒸发(thermalevaporation)工艺中，薄的铝层被金属化到柔性基板上。以此方式来涂布的基板可例如用于保护性封装或装饰材料的生产。在进一步的工艺中，诸如在反应涂布工艺中，气体被附加地供应到来自材料源的经蒸发的材料，以便引起影响沉积在基板上的层的化学反应。通过使用此类工艺，可控制基板的若干特性，诸如对水蒸气或氧的阻挡特性以及成品的透明特性。

金属氧化物层可例如利用反应蒸发工艺来蒸发。利用反应蒸发工艺，金属被蒸发，并且诸如氧之类的反应气体被提供在金属的蒸气中。这种蒸发方法可例如用来在基板上沉积氧化铝、氮化铝、氮氧化铝，以及其他材料的例如氧化物、氮化物、氮氧化物等。反应气体(例如，氧等)可被直接提供在铝的蒸气中。鉴于铝蒸气是高度反应性和侵蚀性的事实并且鉴于反应气体需要引导成接近铝蒸气或甚至在铝蒸气的羽流(plume)内的事实，存在多重困难。即使这些困难对于反应性地沉积氧化铝可能更相关，对于其中金属或其他材料被反应性地沉积为氧化物、氮化物或其他形式的其他沉积工艺，发生类似的困难也可能发生。典型的进一步的材料可以是Bi、Zn、Sn、In和Ag。

有益地，蒸发工艺提供跨基板宽度的均匀的蒸发速率以便产生均匀厚度的材料层。将反应气体均匀地供应到蒸发单元提供了跨基板宽度的均匀属性的材料层。例如，此类材料属性可以是光学属性或阻挡属性。跨基板宽度的不均匀的光学属性(例如，透明度)可造成对例如装饰箔来说不可接受的可见条纹。在封装行业中，阻挡层用来降低食品封装箔的水蒸气透过率或氧透过率，以为所包裹的食品提供延长的储藏时间。跨基板宽度的不均匀的阻挡属性减小总体阻挡效果并且造成有缺陷的封装。同时，由于成本随着生产时间而增加，产生高质量产品的缓慢工艺对客户来说可能是不可接受的，所以必须考虑沉积工艺的生产率。

实用新型内容

根据以上内容，提供一种用于将工艺气体供应到具有坩埚的蒸发器源中的气体注入器单元、一种用于提供用于反应沉积工艺的工艺气体的方法以及一种调整卷到卷式处理装置以便连续地处理具有减小的宽度的柔性基板的方法。本公开的进一步的方面、优点和特征通过说明书和附图将是显而易见的。

根据一个实施例，提供一种配置成用于将工艺气体供应到蒸发器源中的气体注入器单元。所述蒸发器源包括间隔开的坩埚以用于处理基板，其中在所述坩埚之间设有间距，所述气体注入器单元包括：气体注入器外壳，所述气体注入器外壳包括温度调整单元；气体引导管，所述气体引导管具有一个或多个气体入口端口以用于供应工艺气体，其中所述气体引导管被提供在所述气体注入器外壳内；以及多个气体出口管道，所述多个气体出口管道与所述气体引导管流体地连通以提供用于反应沉积工艺的工艺气体。

根据另一实施例，提供一种配置成用于将工艺气体供应到蒸发器源中的气体注入器单元。所述蒸发器源包括间隔开的坩埚以用于处理基板，其中在所述坩埚之间设有间距，所述气体注入器单元包括：气体注入器外壳，所述气体注入器外壳包括温度调整单元；气体引导管，所述气体引导管具有一个或多个气体入口端口以用于供应工艺气体，其中所述气体引导管被提供在所述气体注入器外壳内，其中所述气体引导管具有n(整数)个气体出口，每一个气体出口被配置成与一个气体出口管道连接，所述一个气体出口管道与所述气体引导管流体地连通以提供用于反应沉积工艺的工艺气体，其中气体出口管道的数量m小于n，并且n-m个盲板法兰(blind flange)关闭不连接到气体出口管道的一个或多个气体出口。

附图说明

因此，为了能够详细地理解本公开的上述特征的方式，可参考多个实施例对上文简要概述的本公开进行更具体的描述。所附附图涉及本公开的实施例并且描述如下：

图1示出根据本文所述的实施例的用于沉积材料层的真空沉积装置的处理腔室的示意性侧视图；

图2示出根据本文所述的实施例的气体注入器单元的示意性侧视图；

图3示出根据本文所述的实施例的气体注入器单元的示意性3D视图；

图4示出根据本文所述的进一步的实施例的气体注入器单元的示意性3D视图；

图5a、图5b示出根据本文所述的实施例的具有喷嘴的气体出口管道的示意图；

图6a-6d示出根据本文所述的实施例的气体出口管道的示意图；

图7示出根据本文所述的实施例的气体注入器单元的连接图；

图8示出说明根据本文所述的实施例的用于提供工艺气体以进行反应沉积工艺的方法的流程图；以及

图9示出说明根据本文所述的实施例的用于调整卷到卷式处理装置以连续低处理具有减小的宽度的柔性基板的方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细地参考本公开的各种实施例，这些实施例的一个或多个示例在附图中示出。在对附图的以下描述中，相同的附图标记指代相同的部件。一般来说，仅描述相对于单独实施例的差异。每一个示例以解释本公开的方式来提供，而不旨在作为对本公开的限制。另外，说明或描述为一个实施例的部分的特征可以用于其他实施例或与其他实施例结合使用以产生另一实施例。本描述旨在包括此类修改和变型。

在此注意，如在本文所述的实施例内使用的柔性基板或幅材(web)典型地可表征为所述柔性基板是可弯曲的。术语“幅材”可与术语“条”(“strip”)、术语“带”(“tape”)或术语“柔性基板”同义地使用。例如，如本文中的实施例所述，幅材可以是箔或另一柔性基板。然而，如下文中更详细地所述，本文所述的实施例的益处还可对其他直列式沉积系统的非柔性基板或载体提供。然而，应当理解，特定的益处可用于柔性基板以及用于在柔性基板上制造器件的应用。

通常，卷到卷式沉积装置可以包括退绕腔室、处理腔室和/或重绕腔室。在一些卷到卷式沉积装置中，可以在公共卷绕腔室中执行柔性基板的退绕和重绕。处理腔室可以包括基板传输滚子或基板传输滚筒。基板传输滚子或滚筒可以充当用于柔性基板的支撑件。可由基板支撑件(例如，处理滚筒)移动柔性基板通过处理区域。处理滚筒可以是滚筒、圆筒或滚子，诸如，涂布滚子或涂布滚筒。

处理区域可布置成邻近处理滚筒。在处理区域中，可布置处理工具，例如，沉积源(诸如，蒸发器)。沉积源(例如，蒸发器)包括待沉积材料源。例如，蒸发器包括坩埚，可在所述坩埚中加热材料。例如，可例如利用电子束来加热坩埚或加热坩埚中的材料。蒸发器可以将固体或液体材料转变成气体状的状态。材料从蒸发器发散为蒸气羽流。沉积源面对柔性基板由基板支撑件(例如，处理滚筒)支撑的区段。蒸发器将经蒸发的沉积材料引导在柔性基板处。

根据本文所述的实施例，蒸发器可包括多个间隔开的坩埚，其中在所述坩埚之间设有间距。所述多个间隔开的坩埚的数量可适应于柔性基板的宽度。所述坩埚之间的距离或间距可适应于针对每单位长度的基板宽度实现一定数量的坩埚。坩埚之间的间距以及每基板宽度的坩埚数量可适应于实现均匀的层厚度分布。

坩埚将经蒸发的材料发射为恒定的材料流。从坩埚发射的经蒸发材料具有空间分布。经蒸发的材料的空间分布可被视为蒸气羽流。从多个间隔开的坩埚发散的材料流叠加，使得跨基板宽度形成连续的材料层。通过移动基板，连续的材料层沿传输方向(即，跨基板长度)形成在基板上。可由处理滚筒以预定速度(例如，恒定速度)来传输基板。能以预定的蒸发速率(例如，恒定的蒸发速率)来蒸发沉积材料。传输速度和蒸发速率的组合有益地在基板上产生均匀的层厚度。层厚度均匀性可以限定经沉积的层的质量。

在一些卷到卷式沉积系统(诸如，反应蒸发系统)中，基板涂布有材料层。为了进行材料层的反应沉积，工艺气体被供应到蒸气(诸如，金属蒸气)的羽流。金属蒸气与工艺气体反应。工艺气体可以是诸如氧或氮的反应气体。经沉积的材料层可以是金属和反应气体的反应产物。

反应产物(诸如，金属氧化物或金属氮化物)可以是透明的。透明度可以在从略微半透明到清澈的范围中。可将一定量的反应气体供应给金属蒸气，使得反应产物产生整比化合物(stoichiometric compound)。金属氧化物的整比化合物可以具有光学上清澈的外观。占据在经沉积的层中的金属量越多，光学外观就会越不透明。透明度和/或透明的均匀性可以限定经沉积的材料层的质量的另一方面。经沉积的材料层质量可取决于引入到金属蒸气的工艺气体的分布均匀性。

然而，有时尽管成品(诸如，经涂布的箔)的光学外观较不令人满意，但所述成品的阻挡属性是令人满意的。跨基板宽度的不均匀的反应沉积会产生模糊的、灰色或深色光学外观的可见条纹。当消费者决定是否购买产品时，光学外观可能是消费者考虑的因素之一。改善光学外观是一个方面，但是同时不增加生产成本是另一方面。根据本文所述的实施例，提供一种蒸发系统，所述蒸发系统能够改善成品的光学外观，同时提供容易且合理的定价的工艺。根据本文所述的进一步的实施例，提供一种用于蒸发系统的气体注入器单元，所述气体注入器单元能够改善成品的光学外观。

跨基板宽度的层厚度均匀性限定经沉积的层的质量。可利用跨基板宽度延伸的单个蒸发器坩埚实现层沉积。为了实现材料层的均匀沉积，存储在单个坩埚中的材料以适应性方式被加热以提供跨基板宽度的均匀的蒸发速率。在处理期间重新填充坩埚会导致熔融物的局部冷却，从而导致蒸发速率的改变。蒸发速率的改变可能导致跨基板宽度的不均匀的层厚度。

几乎无法将局部变化的加热功率提供给电阻加热的单个坩埚。例如，可由电子枪来管理利用局部变化的加热功率在单个坩埚中加热沉积材料。可控制电子束的停留时间以局部地变化加热功率。但是，由于电子束的受限的偏转角度，跨基板宽度利用电子枪来加热是受限的。对于较宽的基板宽度，具有间隔开的多个坩埚的蒸发器源可通过适配坩锅的数量而更容易地适应于某个基板宽度。

具有间隔开的多个坩埚(其中在所述坩锅之间设有间距)的蒸发器源进一步提供了调整单独的坩埚的蒸发速率的可能性。每一个坩埚被连接到单独的电源(例如，可变比变压器)以用于适配加热功率。另外，可以通过调整将蒸发材料重新填充到坩埚的量来改变蒸发速率。例如，蒸发材料可从线圈展开。通过此类手段，可调整每个单独的坩埚的蒸发速率，使得可跨基板宽度可保持蒸发速率均匀。

随着增大距坩埚的侧向距离(即，在沿基板宽度的方向上)，蒸发速率减小。在坩埚之间的空间上方，蒸发速率可以达到相对最小值。随着进一步增大的侧向距离，蒸发速率由于相邻坩埚的蒸发速率的影响而再次增大。在坩埚的中心区域上方，蒸发速率可以达到相对最大值。有益地，供应反应气体，使得气体供应设备的开口的位置适应于蒸发速率达到相对最大值的位置。从多个间隔开的坩埚发散的材料流叠加，使得可跨基板宽度形成连续的材料层。

例如，可利用气体喷枪来供应反应气体，所述气体喷枪(lance)在坩埚的中心区域上方的位置处具有多个开口(诸如，钻孔或孔)。坩埚以1500℃或更高的非常高的温度蒸发沉积材料。通过热量辐射，可将此类气体喷枪加热达到600℃或更高。高温可能导致此类气体喷枪的热膨胀和/或机械变形。这两种效应会造成气体出口开口的位移。另外，在气体喷枪内流动的工艺气体可能导致沿气体喷枪长度的温度梯度。温度梯度可能影响气体压力梯度，这会导致工艺气体沿气体喷枪的不均匀的发射。

根据本公开，可在气体注入器单元的外壳内有益地提供气体引导管。可将温度调整单元提供给气体注入器单元。利用温度调整单元，气体注入器单元和/或气体注入器外壳可以是温度受控的。温度调整单元可以包括温度调整元件，例如，加热或冷却元件。可进一步将温度控制单元提供给温度调整单元。

通过控制和/或调整温度，可避免气体注入器单元和/或气体引导管沿基板宽度方向的热膨胀。通过控制和/或调整气体引导管的温度，第一数量的气体出口管道的位置与第二数量的坩埚的位置相关。温度调整单元可有益地将气体引导管的温度保持在恒定的温度水平。恒定的温度水平可以避免气体引导管的热膨胀。恒定的温度水平可进一步避免气体引导管的温度诱发的机械变形。此外，控制和/或调整温度水平可以避免沿气体注入器单元和/或气体引导管长度的温度梯度。

恒定的温度水平防止气体引导管发生气体出口开口(诸如，气体出口管道)的位置沿基板宽度方向的位移。通过保持温度恒定，气体出口管道在计划位置处提供工艺气体。气体出口管道沿基板宽度方向的位置不受热膨胀的影响。另外，气体出口管道的位置不受温度诱发的机械变形影响。

气体注入器单元可以包括气体入口端口和/或多个气体出口管道。气体入口端口与气体引导管流体地连通以供应工艺气体。多个气体出口管道与所述气体引导管流体地连通以提供用于反应沉积工艺的工艺气体。气体出口管道可从气体注入器单元、沿基板传输方向而延伸到坩埚上方的区域。气体出口管道可进一步从气体注入器单元、沿与基板宽度的方向不同的方向延伸到坩埚上方的区域。基板传输的方向可取向成垂直于基板宽度。气体出口管道可以具有坩埚长度的数量级的长度。利用那个尺度，气体出口管道的开口的热位移可被忽略，并且不影响反应气体分布。

间隔开的坩埚中的每一个由单独的电触点支撑。单独的电触点独立于彼此布置在蒸发器支撑件中。进一步将冷却单元提供给单独的电触点。防止坩埚沿基板宽度方向的热位移。坩埚沿基板传输方向的热膨胀可以由在蒸发器支撑件中提供的弹性元件来吸收。坩埚的温度水平或热膨胀不影响坩埚的位置。

根据本文所述的一些实施例，提供一种用于将工艺气体供应到具有坩埚的蒸发器源中的气体注入器单元。图1示出根据本文所述的实施例的用于沉积材料层的真空沉积装置的处理腔室100的示意性侧视图。处理腔室100可以是真空处理装置(具体地，真空沉积装置；更具体，卷到卷式真空沉积装置)的区段。

如图1示例性地所示，处理腔室100可以是卷到卷式沉积装置的区段，在此处理腔室100中引导并处理柔性基板120。然而，根据可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例，本文所述的气体注入器单元的多个方面、细节和特征还可以应用于其他沉积装置，在所述其他沉积装置中处理也可以是非柔性的或者在非柔性载体中提供的玻璃基板、晶片或另一基板。

处理腔室100可以包括处理滚筒130、气体注入器单元110和具有坩埚140的蒸发器源105。由图1中的虚线标记的区域示出蒸发器源105。在下述图1和图2的示意性侧视图中，蒸发器源示例性地示出为具有一个坩埚。应当理解，根据本文所述的实施例，蒸发器源可以包括一组间隔开的蒸发坩埚140，其中在所述坩埚之间设有间距。坩埚可布置成使得所述坩埚具有相同的到处理滚筒130的竖直距离。

坩埚可定位在电触点160之间。电触点可由蒸发器支撑件150支撑。电触点160到电源(未在图1中示出)的电连接可以在蒸发器支撑件150内提供，或者可以馈通蒸发器支撑件150。坩埚140可由具有一定电阻的导电材料制成。利用电功率，可通过电阻加热来加热坩埚140。或者，可通过电感加热来加热坩埚140。可由分开的冷却系统(未在图1至图4中示出)来冷却电触点。

蒸发器源105可进一步包括用于提供沉积材料165的材料供应155。材料供应155可以是用于连续地供应沉积材料的设备。连续地供应沉积材料提供了以基本上恒定的蒸发速率来蒸发材料的可能性。沉积材料165可被提供为可从卷筒上退绕的线。可由分开的材料供应155将沉积材料165馈送给每一个坩埚140。

为了提供恒定的蒸发速率，坩埚各自可被提供单独的电功率水平。另外，可控制分开的材料供应155的馈送速度以实现跨基板宽度的均匀的层厚度。

坩埚可以配置成用于处理基板，尤其是用于在柔性基板120上沉积蒸发材料。可由传输滚子来支撑基板，所述传输滚子可以是处理滚筒130。蒸发器源105可布置成邻近处理滚筒并面对基板。蒸气的羽流170从坩埚140中发散。蒸气羽流被定向到由处理滚筒130支撑的柔性基板120处。遮蔽件230提供用于在柔性基板120上沉积材料层的开口。遮蔽件230之间的开口可提供沉积区。在沉积区中，柔性基板120可涂布有沉积材料。

气体出口管道200可附接到气体注入器单元110，使得气体出口管道与气体引导管190流体地连通。所述气体出口管道的端部可配置成将工艺气体(例如，反应气体)提供到具有坩埚的蒸发器源105中。具体来说，所述气体出口管道的端部可配置成将工艺气体提供到蒸气的羽流170中。

图2示出根据本文所述的实施例的气体注入器单元110的示意图。另外，图2示例性地示出蒸发器源105和气体注入器单元110的布置。气体注入器外壳250可布置成使得气体注入外壳在竖直方向上具有比蒸发器源105更大的高度。具体来说，气体出口管道200可布置成使得气体出口管道在竖直方向上具有比蒸发器源105更大的高度。更具体地，具有或不具有喷嘴210的气体出口管道200的出口开口可布置在蒸发坩埚140上方。蒸发器源105提供经蒸发的沉积材料的流，示出为羽流170。如图2所示的羽流170的形状仅是示例性的。气体注入器单元110将工艺气体(诸如，反应气体)供应到蒸气羽流中。具体来说，反应气体可供应到蒸气羽流的中心区域中。通过这两个设备的协作，可将例如金属化合物层之类的材料层沉积在基板上。

在虚线下方，图2示出如上文所解释的蒸发器源105。用于沉积材料的材料供应在图2中省略。如上文所解释，坩埚在操作期间可具有约1500℃或更高的温度。根据本文所述的实施例，可将气体注入器单元保持在降低的温度水平。具体来说，降低的温度水平可以低于回火流体的沸点。更具体来说，降低的温度水平可保持在室温或保持在回火流体的沸点与室温之间的水平处。可以在温度调整元件220内使用回火流体(诸如,冷却流体，例如，冷却剂或冷却水)。温度可保持在100℃或更低，尤其是保持在50℃或更低。

在虚线上方，图2示出根据本文所述的实施例的气体注入器单元110。气体注入器单元110包括气体注入器外壳250。在气体注入器外壳内，可提供用于反应气体的供应以及温度调整元件220。用于反应气体的供应可以包括气体入口端口180、气体引导管190和/或气体出口管道200。用于工艺气体(诸如，反应气体)的气体馈送线路260可连接到气体入口端口180。具体来说，气体入口端口180可提供在气体注入器单元110的后侧。所述后侧要被理解为气体注入器单元的背离坩埚的那侧。

气体入口端口180与气体引导管190流体地连通。气体引导管190配置成跨气体注入器单元的长度提供工艺气体，这在下文中更详细地描述。气体引导管190进一步包括连接部205。有益地，连接部205可被提供在气体注入器单元的面对坩埚的那侧。连接部205可以配置成用于气体出口管道200的插入。气体出口管道可拆卸地附接到连接部205。具体来说，可将气体出口管道200插塞(plug)在连接部205中。

气体出口管道的笔直部以及弯曲的或有角度的端部可以限定平面。根据本文所述的实施例，可提供气体出口管道，使得笔直部以及弯曲的或有角度的端部限定竖直(90°)平面或伴随着45°至135°的角度的平面。竖直平面可取向成垂直于处理滚筒的轴。

在连接部205与气体出口管道200之间，可提供密封件270(例如，O形环)。O形环可放入合适的槽口中。密封件270可以防止工艺气体不受控地接入处理腔室。通过密封连接部205与气体出口管道200之间的接口，工艺气体被驱动到气体出口管道中。

密封件270和/或连接部205的开口可由盖板280覆盖。盖板280可以与经冷却的气体注入器外壳250热接触。有益地，盖板280可由金属制成。由于金属的导热性，盖板280为密封件270提供热保护。盖板280可将密封件270按压到槽口中以便实现紧密密封。另外，盖板280防止密封件270和/或连接部205的开口由经蒸发的沉积材料涂布或污染。

如在下文中更详细地所述，气体出口管道的弯曲的或有角度的端部可以具有倾斜的取向。倾斜的取向要被理解为使得在与竖直平面不同的平面中提供笔直部以及弯曲的或有角度的端部。密封件270可以通过摩擦将气体出口管道的端部保持在它们的取向或位置中。或者，可将非圆形的横截面提供给气体出口管道。非圆形的横截面可以防止气体出口管道意外地转动或旋转。例如，非圆形的横截面可以是椭圆形的横截面、半椭圆形的横截面、或具有平坦化部分的圆形的横截面。或者，可使用具有设有鼻部或凸耳的圆形的横截面的气体出口管道。

根据可与本文所述的其他实施例结合的一些实施例，气体注入器单元110可以包括温度调整单元。图2示出其中温度调整单元包括温度控制单元240和温度调整元件220的实施例。温度调整元件220可以是回火设备，具体来说是冷却设备，更具体来说是冷却通道。可传导回火介质(具体地，冷却介质；更具体地，冷却流体)通过温度调整元件220。

箭头255表示诸如控制电路或反馈控制系统之类的受控系统。箭头255可以包括对实际温度值的检测、提供用于调整温度的工艺变量以及对温度控制单元240的反馈。温度控制单元240可位于真空腔室内，例如，靠近气体注入器单元110。温度控制单元240可与气体注入器单元110间隔开。由箭头255表示的用于介质供应的流体导管或用于经测量的信号的电线可连接气体注入器单元110和温度控制单元240。或者，温度控制单元240可位于真空腔室外部。在这种情况下，由箭头255表示的用于介质供应的流体导管或用于经测量的信号的电线可经由真空馈通被传导到真空腔室外部。

温度调整元件220可沿气体引导管190延伸。温度调整元件220可有益地布置在气体注入器外壳250中且在蒸发器源的加热效应占主导的位置处。这个冷却位置可以在气体注入器单元中的其他部件经加热前驱散热量。另外，温度调整元件220可有益地布置在气体注入器外壳250中且在靠近气体引导管190的位置处。这个冷却位置可以防止加热气体引导管。将温度保持在降低的水平处可以避免气体引导管的热膨胀和/或反应气体的温度变化(尤其是沿平行于基板宽度的方向的变化)。附加地或替代地，温度调整元件220可有益地布置成与连接部205相距短的距离。这个冷却位置可以降低密封件270的温度水平。具体来说，温度调整元件220可有益地布置在靠近气体引导管190的位置处并且与连接部205相距短的距离。

根据本文所述的一些实施例，气体注入器单元的外壳可提供为由块状材料或固体材料制成的主体。块状材料或固体材料可以是金属、陶瓷或金属陶瓷。具体来说，块状材料或固体材料可以具有高导热率。例如，氮化铝具有180...220W/(m·K)的导热率，铝具有高达239W/(m·K)的导热率。铜合金具有240...380W/(m·K)的导热率，而纯铜具有401W/(m·K)的导热率。

根据可与其他实施例结合的本文所述的实施例，可将用于气体引导管的细长钻孔提供给气体注入器单元的块状材料主体。另外，在气体注入器单元的块状材料主体内的冷却通道可被实现为细长钻孔。根据这个实施例，气体引导管被放置在外壳的受冷主体内。经冷却的主体可进一步包括用于气体入口端口的钻孔和用于气体出口管道的连接部。将气体注入器单元的外壳提供为由块状材料或固体材料制成的主体有益地提供了气体引导管与冷却通道之间的优化的热接触。

可将连接部205定位在气体注入器外壳250中，使得连接部205在竖直方向上具有比坩埚更大的高度。连接部205可定位在坩埚的中心区域中。气体出口管道200能够被可拆卸地附接到连接部205。可拆卸地附接可通过插塞来实现。所插塞的气体出口管道200可布置在坩埚140上方。所插塞的气体出口管道200可布置在坩埚上方且在坩埚的中央区域中。如上所述，受热坩埚蒸发示出为蒸气的羽流170的沉积材料。气体出口管道200可从连接部205突出。突出的气体出口管道可终止于蒸气羽流中。

气体出口管道200可以具有弯曲的或有角度的端部。弯曲的或有角度的端部从管道中可插塞在连接部205中的部分的笔直方向偏离。可将用于释放工艺气体(诸如，反应气体)的开口提供给端部。用于工艺气体的释放的开口在图2中示出为箭头。可在工艺气体可与经蒸发的材料反映的蒸气的羽流170的中心区段中提供工艺气体。可以使气体出口管道的端部弯曲或有角度，使得端部背离坩埚。在此注意，如在本文所述的实施例内所使用的表达“背离坩埚”通常可被表征为：气体出口管道200的端部可以在竖直方向上具有比气体出口管道200的笔直部更大的高度。

根据可与其他实施例结合的本文所述的实施例，气体出口管道的材料可适应于相应的蒸发工艺。所使用的工艺气体可以是腐蚀性或侵蚀性的气体，所述腐蚀性或侵蚀性气体在操作期间损坏气体出口管道。通过选择耐化学性材料，可以减少气体出口管道的消耗。气体出口管道的材料可进一步适应于经蒸发的材料。例如，铝蒸气是侵蚀性的并且可能腐蚀布置在处理腔室内的部件。通过选择对铝蒸气有耐化学性的材料，可进一步减少对气体出口管道的消耗。

根据另一实施例，气体出口管道的材料可适应于在热环境中使用，例如，在金属蒸气中使用。如上文所述，坩埚可以具有1500℃或更高的温度。可从耐受此类温度水平的金属或陶瓷中选择气体出口管道的材料。

根据又一实施例，可从具有低导热的材料中选择气体出口管道的材料。低导热防止增加的热量传递到气体注入器单元中。低导热将减少的热输入提供到气体注入器单元中。另外，低导热可以在气体出口管道的端部处提供增加的温度水平。增加的温度水平可以至少减小或甚至防止经蒸发的材料沉积在端部处。

根据本公开的实施例，气体出口管道的材料可以选自由以下各项组成的组：黄铜、镁、钕、钛、不锈钢、Al₂O₃(烧结的)、二氧化钛、二氧化锆以及上述各项的组合。附加地或替代地，气体出口管道的材料可以具有120W/(m·K)或更低的导热率，具体地，50W/(m·K)的导热率，更具体地，20W/(m·K)的导热率。进一步附加地或替代地，气体出口管道的材料可以具有800℃或更高的熔融温度，具体地，1000℃或更高的熔融温度。例如，以下材料具有高熔融温度和合适的低热导。镁[T_m＝1246℃/λ＝7.82W/(m·K)]；钕[T_m＝1021℃/λ＝16.5W/(m·K)]；钛[T_m＝1668℃/λ＝21.9W/(m·K)]；不锈钢[T_m＝1425℃/λ＝15W/(m·K)]；[T_m＝1260-1335℃/λ＝11.2W/(m·K)]；Al₂O₃(烧结的)[T_m＝2050℃/λ＝8W/(m·K)]；二氧化钛[T_m＝1855℃/λ＝3.3W/(m·K)]；二氧化锆[T_m＝2680℃/λ＝2.5W/(m·K)]。

由于经回火的气体引导管190，可减小或避免跨气体引导管的长度的热梯度。气体引导管的长度与基板宽度相关。已实现了从约半米到多达约4.5米的基板宽度。在没有热梯度的情况下，可避免气体出口管道在基板宽度方向上的热位移。

可以忽略沿气体出口管道200(即，在基板传输方向上)的热梯度。例如，对于以上所提到的材料，在ΔT＝800℃下10cm长的气体出口管道的热膨胀计量为小于或约2mm。另外，由于所有气体出口管道都将经历基本上相同的热膨胀，因此将不具有生成的不均匀性。

图3示出根据本文所述的实施例的气体注入器单元的示意性3D视图。在气体注入器单元110下方，可以提供蒸发器源105。图3示例性地示出具有间隔开的坩埚140的蒸发器源105，其中在所述坩埚之间设有间距。可等距地布置所述坩埚。坩埚140可布置成使得这些坩埚在一个平面中。这些坩埚的公共平面提供每一个坩埚到处理滚筒(未在图3中示出)的均匀距离。每一个坩埚可由分开的电触点160接触。坩埚之间的距离与电触点之间的距离相关。为使3D草图清楚，省略了电触点的反侧。电触点160可由蒸发器支撑件150支撑。

在蒸发器支撑件150上方，可以提供气体注入器外壳250。图3示例性地示出气体注入器外壳250。在气体注入器外壳的内部，可在气体引导管190旁边提供温度调整元件220。为使3D草图清楚，在图3中省略温度调整元件220的介质供应。

一个或多个气体入口端口180可被提供在气体注入器外壳250的后侧。气体注入器外壳250后侧背离坩埚。在每一个坩埚140的中央部上方，提供相应的气体出口管道200。气体出口管道的笔直部可被可拆卸地插塞到连接部205中。气体出口管道的端部可以向上弯曲或有角度。气体出口管道200可以具有均匀的长度。为了减少或甚至中断蒸发器源105与气体注入器单元110之间的热流动，可以提供如图3中示例性地示出的隔热元件245。

图4示出根据本文所述的进一步的实施例的气体注入器单元的示意性3D视图。典型地，将处理滚筒提供给卷到卷式涂布系统，所述处理滚筒配置成用于支撑柔性基板的某个最大宽度。最大基板宽度与最大涂布宽度相关。有时出于经济或技术的原因，将要处理具有减小的宽度的柔性基板。可利用遮蔽件来保护或盖住处理滚筒未被基板覆盖的表面。盖或遮蔽件防止处理滚筒被涂布。

为了节省蒸发功率和/或沉积材料，坩埚的数量可适应于基板宽度。可省略或关闭面对处理滚筒未被基板覆盖的表面的坩埚。可关闭将功率供应到已省略的坩埚的变压器。可省略和/或关闭用于已省略的坩埚的材料供应。为了经沉积的层材料的均匀质量(即，经蒸发的材料与工艺气体的均匀反应)，对于减小的涂布宽度进一步调整气体出口管道的数量可以是有益的。

如图4中所示，提供根据本文所述的实施例的气体注入器单元作为可灵活调整的气体馈送系统。可省略不用于涂布具有减小的宽度的基板的可拆卸地附接的气体出口管道。将气体出口管道从气体引导管断开连接导致气体引导管中的开口。可用盲板法兰封闭气体引导管中的开口。可用盲板法兰320覆盖相应的连接部205或气体出口开口。盲板法兰320可配置成与密封件270相互作用以提供紧密的密封。利用经紧密密封的连接部或气体出口开口，气体注入器单元可灵活地被调整到减小的涂布宽度或基板宽度。

图5a示出根据本文所述的实施例的具有喷嘴的气体出口管道的示意图。气体出口管道的笔直部以及弯曲的或有角度的端部可以限定平面。如上文所述，所述平面可经旋转以调整至相应的沉积工艺的气体射流。可将喷嘴210提供给气体出口管道的端部。可提供喷嘴作为至气体出口管道的盖状附件。例如，喷嘴可由不锈钢或黄铜制成。改变气体出口管道的笔直部的长度提供调整喷嘴在蒸气羽流内的位置的机会。气体出口管道的端部可以被弯曲角度β。改变角度β提供调整气体射流的方向以便与蒸气羽流最佳地混合的机会。根据一些实施例，角度β可以在20°至90°的范围内，具体地在30°至70°的范围内，更具体地在45°至60°的范围内。

具有不同直径D的射流穿孔的不同喷嘴有益地提供了调整工艺气体射流的流动的机会。利用窄射流穿孔D，可增加气体出口管道内的压力以使工艺气体的质量流适应于相应的工艺。利用较大的射流穿孔D，可减小气体出口管道内的压力以提供工艺气体的不同质量流。例如，射流穿孔D可以具有0.5mm或更大的直径，具体地0.8mm或更大的直径、1.0mm或更大的直径。例如，射流穿孔D可以具有5mm或更小的直径，具体地2mm或更低的直径。

工艺气体流的量可适应于相应的反应沉积工艺。通过改变布置在跨基板宽度的不同位置处的喷嘴的直径D，可调整反应气流以提供跨基板宽度的均匀的反应气流。或者，可在气体出口管道的吸入侧处插入喷嘴。在吸入侧处插入的喷嘴可起到流动限制元件的作用。在吸入侧处插入的喷嘴可起到压力调整元件的作用，从而调整气体引导管190内的压力。

根据可与本文所述的其他实施例结合的实施例，可将冷凝物引导元件290提供给气体出口管道的端部。如图5b中所示，气体出口管道可以具有中间部，所述中间部在背离坩埚的方向上弯曲角度β。气体出口管道200的端部可进一步弯曲以达到竖直方向。可将冷凝物引导元件290提供给气体出口管道的竖直地取向的端部。可将分开的冷凝物引导元件290提供给气体出口管道的每一个端部。相邻气体出口管道的冷凝物引导元件可以重叠。冷凝物引导元件可进一步或替代地防止材料蒸气存在于气体出口管道的喷嘴的出口处。因此，冷凝物引导元件可替代地或附加地为用于经蒸发的材料的屏蔽元件。减少或避免气体出口管道的出口处的经蒸发的材料可减少与靠近气体出口管道的经蒸发的材料的反应，这种反应会导致气体出口管道的堵塞。

如图5b中所示，冷凝物引导元件290可被提供在气体出口管道200的端部处。或者，可将冷凝物引导元件290提供在喷嘴210处。通过适配冷凝物引导元件290的直径，可影响经蒸发的材料和反应气体的流动。附加地或替代地，通过适配冷凝物引导元件与喷嘴的射流开口之间的距离，可影响经蒸发的材料和反应气体的流动。通过相对于反应气体的流动来影响经蒸发的材料的流动，可避免反应材料的沉积。冷凝物引导元件290可以防止金属蒸气的流动过于靠近喷嘴210。冷凝物引导元件可使反应气体和金属蒸气的反应位移到更远离喷嘴的位置。

在操作期间，从坩埚和/或冷凝金属蒸气发散的热辐射可将气体出口管道和/或冷凝物引导元件加热到数百摄氏度(例如，600℃或更高)的升高的温度水平。通过选择如上所述的具有低热导的用于气体出口管道的材料，气体出口管道的端部的所得温度可适应于相应的反应蒸发工艺。

热传导随着热传导横截面的面积的增大而增大。通过提供具有低横截面面积的气体出口管道，可附加地影响从气体出口管道200的受热端部到经冷却的连接部205的热传导。例如，气体出口管道可以具有4mm、6mm、8mm或更大的外径以及诸如0.5mm、1mm、1.5mm、2mm或更大的壁厚度。所得热传导横截面面积可以在从约0.5mm²至约38mm²或更大的范围内。通过调整热传导横截面面积，气体出口管道的端部的所得温度可适应于相应的反应蒸发工艺。

通过将气体出口管道的端部和/或喷嘴加热到高于蒸发材料的熔融温度，可避免冷凝为固体材料。将冷凝物保持在液态提供了通过向下沿行冷凝物引导元件传导液体离开的可能性。例如，铝具有660.2℃的熔融温度。将气体出口管道和/或喷嘴加热到高于这个温度使冷凝的铝保持液态。

在间隔开的坩埚之间的空间上方提供气体出口管道或气体出口管道的部分可以防止液态金属滴入坩埚。使液态金属传导到间隔开的坩埚之间的空间中可以防止溅液的生成，所述溅液可能毁坏柔性基板。根据如图6d所示的实施例，气体出口管道200的端部可以具有竖直方向。可进一步将冷凝物引导元件290提供给气体出口管道的竖直取向的端部。可将分开的冷凝物引导元件290提供给气体出口管道的每一个端部。冷凝物引导元件可以重叠。或者，如图6d所示的气体出口管道可以具有经组合的冷凝物引导元件。

图6a至图6d示出根据本文所述的替代实施例的气体出口管道的示意图。在图6a中示出一个气体出口管道200在一个坩埚140上方的布置。在水平方向上，可将气体出口管道布置在坩埚的中心部上方。气体出口管道的弯曲的或有角度的端部被取向成远离坩埚140。

根据图6b，两个气体出口管道200可布置在一个坩埚140上方。在水平方向上，两个气体出口管道200可移位到坩埚140的外部区域。两个气体出口管道200可移位到坩埚140的边缘上方的位置。两个气体出口管道的弯曲的或有角度的端部被取向成远离坩埚140。

根据图6c，气体出口管道200可布置在坩埚之间的空间的上方。在水平方向上，气体出口管道200的位置可以偏移超出坩埚的边缘上方的位置一偏移Δ。当偏移Δ变为最大时，气体出口管道200布置在坩埚之间的空间的中心部上方。进一步增大偏移Δ使气体出口管道更靠近相邻的坩埚。根据图6c中所示的实施例，气体出口管道具有转动到倾斜取向的弯曲的或有角度的端部。气体出口管道的弯曲的或有角度的端部可转动或旋转成使得流送出的工艺气体被引导在蒸气羽流处。气体出口管道的弯曲的或有角度的端部可转动或旋转成使得工艺气体被吹到蒸气羽流中。旋转的角度可适应于偏移Δ的量。

每一个坩埚可与单独的气体出口管道相关。如果气体出口管道定位成超出坩埚的第一边缘或超出坩埚的第二边缘，则根据图6c的实施例的功能保持不受影响。坩埚和气体出口管道的组合可倍增为设有气体出口管道的一排或一组间隔开的坩埚。这组间隔开的坩埚中的第一个和最后一个坩埚被提供为相同的坩埚与气体出口管道的组合。

根据图6d的另一实施例，两个气体出口管道200、200’可布置在坩埚之间的空间上方。附加地或替代地，进一步的气体出口管道200’可布置在坩埚的第二侧。坩埚之间的空间可以是超出坩埚的第一边缘的空间和/或超出坩埚的第二边缘的空间。在水平方向上，气体出口管道的位置可以被移位超出坩埚的边缘上方的位置。根据这个实施例，在一组间隔开的坩埚中，两个气体出口管道被布置在坩埚之间的空间的中心部上方。这两个气体出口管道可以是位于坩埚的第一侧处的气体出口管道以及位于相邻坩埚的第二侧处的气体出口管道。

图7示出根据本文所述的实施例的气体注入器单元的连接图。图7中的虚线表示气体注入器外壳250。工艺气体供应300可利用气体供应线路330而被连接到质量流控制器310。质量流控制器310控制工艺气体流的量。质量流控制器310可连接到若干气体入口端口180。

根据如图7中所示的实施例，质量流控制器的一个出口通道可通过相适数量的气体馈送线路260而连接到多个气体入口端口180。通向气体引导管190的气体入口端口180的气体馈送线路260可以具有相同的长度。提供具有相同长度的气体馈送线路提供了均匀的流阻，这导致到气体入口端口的均匀的气流。均匀的气流可以在气体引导管内提供均匀的气体分布。气体引导管内的均匀的气体分布提供沿气体引导管190的恒定的气体压力。恒定的气体压力在气体出口管道200处提供恒定的气流条件。

根据进一步的实施例，提供一种用于提供用于反应沉积工艺的工艺气体的方法。所述方法包括以下步骤：调整气体引导管的温度；使工艺气体流入与气体引导管流体地连通的一个或多个气体入口端口；以及将工艺气体注入到多个坩埚上方的处理腔室中。

根据更进一步的实施例，提供一种用于调整卷到卷式处理装置以连续地处理具有减小的宽度的柔性基板的方法。所述方法包括以下步骤：将气体出口管道从气体引导管断开连接，从而导致气体引导管中的开口；以及利用盲板法兰关闭气体引导管中的开口。

图8示出说明根据本文所述的实施例的用于提供用于反应沉积工艺的工艺气体的方法700的流程图。根据本公开的一个方面，方法700包括以下步骤：在框710中，调整气体引导管的温度。根据一些实施例，方法700进一步包括以下步骤：在框720中，使工艺气体流入与气体引导管流体地连通的一个或多个气体入口端口。根据本文所述的实施例，方法700进一步包括以下步骤：在框730中，将工艺气体注入到多个坩埚上方的处理腔室中。

图9示出描绘用于调整卷到卷式处理装置以连续地处理具有减小的宽度的柔性基板的方法800的流程图。根据本公开的另一方面，方法800包括以下步骤：在框810中，使气体出口管道从气体引导管断开连接，从而导致气体引导管中的开口。根据一些实施例，方法800进一步包括以下步骤：在框820中，利用盲板法兰来关闭气体引导管中的开口。

尽管上述内容针对本公开的实施例，但是可以设计本公开的其他或进一步的实施例而不背离本公开的基本范围，并且本公开的范围由所附权利要求书来确定。

Claims (15)

1.一种配置成用于将工艺气体供应到蒸发器源中的气体注入器单元，所述蒸发器源具有间隔开的坩埚以用于处理基板，其中在所述坩埚之间设有间距，所述气体注入器单元包括：

气体注入器外壳，所述气体注入器外壳包括温度调整单元；

气体引导管，所述气体引导管具有一个或多个气体入口端口以用于供应工艺气体，其中所述气体引导管被提供在所述气体注入器外壳内；以及

多个气体出口管道，所述多个气体出口管道与所述气体引导管流体地连通以用于提供用于反应沉积工艺的工艺气体。

2.根据权利要求1所述的气体注入器单元，其特征在于，第一数量的所述多个气体出口管道与第二数量的所述坩埚相关。

3.根据权利要求1或2所述的气体注入器单元，其特征在于，所述多个气体出口管道配置成用于释放从所述坩埚发散的蒸气羽流的区域内的工艺气体。

4.根据权利要求1或2所述的气体注入器单元，其特征在于，所述多个气体出口管道中的一个或多个可拆卸地附接到所述气体引导管。

5.根据权利要求1或2所述的气体注入器单元，其特征在于，所述多个气体出口管道具有在远离所述坩埚的方向上取向的端部。

6.根据权利要求1或2所述的气体注入器单元，其特征在于，所述多个气体出口管道布置在相应的坩埚上方。

7.根据权利要求6所述的气体注入器单元，其特征在于，所述多个气体出口管道中的两个气体出口管道布置在所述相应的坩埚上方。

8.根据权利要求5所述的气体注入器单元，进一步包括：

所述多个气体出口管道的多个连接部，其中所述多个连接部将所述多个气体出口管道连接到所述气体引导管，其中所述多个气体出口管道的所述多个连接部被提供在所述坩埚之间的空间中，并且所述端部被提供在相应的坩埚上方。

9.根据权利要求8所述的气体注入器单元，其特征在于，所述多个气体出口管道在朝所述相应的坩埚的方向上倾斜。

10.根据权利要求5所述的气体注入器单元，其特征在于，所述多个气体出口管道的所述端部进一步包括喷嘴。

11.根据权利要求1或2所述的气体注入器单元，其特征在于，所述温度调整单元是冷却元件。

12.根据权利要求1或2所述的气体注入器单元，其特征在于，所述一个或多个气体入口端口是两个或更多个气体入口端口，并且其中到所述气体引导管的所述两个或更多个入口端口的馈送线路具有相同的长度以便在所述气体引导管内提供均匀的气体分布。

13.根据权利要求5所述的气体注入器单元，其特征在于，所述多个气体出口管道的所述端部进一步包括冷凝物引导元件。

14.根据权利要求1或2所述的气体注入器单元，其特征在于，所述气体注入器外壳进一步包括坩埚支撑外壳。

15.一种配置成用于将工艺气体供应到蒸发器源中的气体注入器单元，所述蒸发器源具有间隔开的坩埚以用于处理基板，其中在所述坩埚之间设有间距，所述气体注入器单元包括：

气体注入器外壳，所述气体注入器外壳包括温度调整单元；

气体引导管，所述气体引导管具有一个或多个气体入口端口以用于供应工艺气体，其中所述气体引导管被提供在所述气体注入器外壳内；

其中所述气体引导管具有n(整数)个气体出口，每一个气体出口配置成与一个气体出口管道连接，所述气体出口管道与所述气体引导管流体地连通以用于提供用于反应沉积工艺的工艺气体，

其中气体出口管道的数量m小于n；以及

n-m个盲板法兰，所述n-m个盲板法兰关闭不连接到气体出口管道的一个或多个气体出口。