[发明专利]带有改进幅材传输系统的卷对卷沉积设备

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2009年4月3日提交的美国专利申请序列号12/418,066的权益，其全部内容包括在此以供参考。

技术领域

本发明主要涉及将半导体材料连续沉积在衬底材料的移动幅材上的卷对卷设备。更特别地，本发明涉及包括如下组件的卷对卷系统，所述组件用于随着衬底材料的竖直布置的细长幅材从其中穿过而支持和引导该幅材的一个末端部分。特别地，本发明涉及一种用于连续生产光电装置的系统。

背景技术

已对于半导体结构如光电装置的大量制造研发出了一些系统和方法。在这样的工艺中，从放出仓室(payout chamber)通过多个沉积站连续进给一个或更多个衬底材料幅材，其中该衬底材料通常为不锈钢或复合材料，在沉积站中半导体材料层被相继沉积在幅材上。然后，被涂覆的幅材缠绕在提取仓室中的卷筒上并被移除以用于进入光电模块的后续工序。在该类型的具体系统中，随着衬底材料幅材穿过沉积设备，其保持在竖直方向。例如在美国专利4,423,701和公开的美国专利申请2004/0040506中示出该类型的一些系统，其全部内容包括在此以供参考。

在该类型的沉积系统中，幅材传输(web transport)和引导为关键参数。为了确保高质量半导体层的沉积，必须在运动衬底幅材和沉积系统的活性组件之间保持精确公差。同样，运动幅材必须沿精确路径行进通过各个仓室，以便避免能够危害衬底幅材的完整性或危害沉积系统的沾粘、扭曲或其他变形。所有这些问题都由于以下事实而复杂化，即该类型的沉积系统通常都具有在任何时候都自始至终活跃运动的大约300英尺或更长的衬底幅材长度，并且典型的衬底材料具有每纵尺近似1/4磅的重量。相对重且相对长的衬底能够引起下垂和扭曲的问题，因为重力趋向于使衬底成为悬链线构造，而且这些问题能够由于设备中的幅材外形变化和幅材的不均匀热膨胀而被扩大。

在该类型的设备中，衬底幅材的传输系统也必须被设计成避免与沉积在衬底幅材的活性面上的半导体材料接触，因为该接触能够降低半导体装置的运行性能。并且最后，衬底传输系统也必须被设计成避免衬底幅材弯曲、带毛刺或其他变形，因为这样的损坏将阻止被涂覆的衬底材料缠绕在均匀卷筒上。该因素很关键，因为卷筒上的任何不均匀性都能够在后续工序期间损伤敏感的半导体层。在一种现有技术方法中，如在被公开的美国专利申请2006/0278163中所公开的方法，衬底支撑系统包括磁引导组件和许多支撑滚筒，从而将竖直定向的幅材传送经过沉积系统。

专利申请‘163中系统的滚筒引导运动幅材的边缘并为该运动幅材的边缘导向。然而，在该类型的系统运行中，已发现能够因为幅材材料自身中的不规则而产生问题，其中所述不规则是由于幅材制造中的外形变化和/或不均匀热膨胀引起的变形引起的。由于这样的变化，运动衬底幅材在任何一个滚筒上施加的力的量可随着该幅材通过其移动而变化。滚筒和幅材之间过多的力能够使幅材的边缘变形，从而产生毛口、起皱或弯曲。滚筒和幅材之间的力减小也能够成为问题，尤其是如果在幅材运动离开滚筒的情况下尤其如此，因为在沉积仓室中遭遇的高真空、相对高温条件下，当重新接触时能够发生衬底和滚筒的冷焊，引起对幅材和/滚筒的损伤。因此需要一种幅材支撑系统，其能够可靠运行，并且精确移动相对重且长的衬底材料幅材通过用于光电装置和其他半导体装置制造的多级高真空沉积系统类型。任何这样的系统都应相对简单并且操作可靠，并且应兼容于高真空、极清洁条件，而且不应将污染物引入系统。

如下所述，本发明提供用于连续制备光电和其他半导体装置的大容量系统，该系统包含改进的幅材传输组件。将通过以下附图、讨论和说明使本发明的这些和其他方面以及优点明显。

发明内容