ES2925311T3 - Dispositivo y procedimiento para el tratamiento de la superficie de un sustrato y procedimiento para la fabricación de un elemento de construcción optoelectrónico - Google Patents

Dispositivo y procedimiento para el tratamiento de la superficie de un sustrato y procedimiento para la fabricación de un elemento de construcción optoelectrónico Download PDF

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Abstract

En varias realizaciones, se proporciona un dispositivo para el tratamiento superficial de un sustrato (30). El dispositivo tiene al menos un cabezal de proceso (22), que está soportado de forma giratoria alrededor de un eje de rotación (58) y que tiene una pluralidad de salidas de gas (50), que están formadas al menos parcialmente en un borde radialmente exterior del proceso. cabeza (22). (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN
Dispositivo y procedimiento para el tratamiento de la superficie de un sustrato y procedimiento para la fabricación de un elemento de construcción optoelectrónico
La invención se refiere a un dispositivo y a un procedimiento para el tratamiento de la superficie de un sustrato y a un procedimiento para la fabricación de un elemento de construcción optoelectrónico.
Las piezas de construcción electrónicas sobre sustratos, por ejemplo sobre sustratos flexibles, cuyas capas funcionales están constituidas por materiales orgánicos y/u organometálicos, se protegen con frecuencia frente al oxígeno y agua. Por ejemplo, los elementos de construcción opto-electrónicos con capas funcionales orgánicas presentan con frecuencia capas de encapsulación por debajo y/o por encima de las capas funcionales orgánicas, que protegen las capas funcionales orgánicas, por ejemplo frente a la humedad. Las capas de encapsulación se aplican por ejemplo por medio de procedimientos de deposición, por ejemplo por medio de deposición de capas de átomos o deposición química en fase gaseosa. Ejemplos de sistemas de este tipo son elementos de construcción optoelectrónicos, por ejemplo células que absorben luz o que emiten luz, tal como por ejemplo células electroquímicas y OLED, sin embargo también células solares orgánicas. En todos estos sistemas depende la durabilidad y el rendimiento muy esencialmente de la calidad de la encapsulación.
Con un dispositivo convencional para el tratamiento de la superficie de un sustrato o un correspondiente procedimiento, en particular con un procedimiento de revestimiento para la fabricación de un elemento de construcción optoelectrónico, que presenta el sustrato, puede revestirse el sustrato con distintas capas, por ejemplo las capas orgánicamente funcionales y/o las capas de encapsulación. Estas capas pueden presentar solo pocas capas de átomos o pueden ser de hasta algunos cientos de nanómetros de espesor. Las capas pueden aplicarse por ejemplo con procedimientos de CVD (Chemical Vapour Deposition) o procedimientos de ALD (Atomic Layer Deposition). Un inconveniente de estos procedimientos, por ejemplo del procedimiento de ALD, es sin embargo el procesamiento que requiere mucho tiempo, que presentan velocidades de crecimiento de capa de aprox. 1 Á por proceso de revestimiento. Por este motivo se realizan lo más frecuentemente revestimientos de asociaciones de sustratos (lotes) en reactores de ALD más grandes con correspondientes espacios de proceso para el alojamiento de las asociaciones de sustratos, en los que se revisten varias piezas de construcción al mismo tiempo durante varias horas. A este respecto se revisten los sustratos por ejemplo en una asociación de sustratos grande, de la que se separan en un proceso posterior los sustratos individuales, por ejemplo la asociación de sustratos es una oblea o una placa de sustratos. Adicionalmente puede realizarse una encapsulación por medio de placas de vidrio.
El sustrato que va a revestirse, por ejemplo en la asociación de sustratos, puede introducirse en el espacio de proceso, al que se alimentan sucesivamente uno, dos o varios gases de proceso. Los gases de proceso presentan por ejemplo gases de reacción y sirven para depositar átomos y/o moléculas sobre el sustrato y mediante reacción forman las capas, y/o los gases de proceso presentan un gas de lavado, que sirve para lavar el espacio de proceso, para poder introducir a continuación un gas de reacción, que no debe mezclarse con un gas de reacción previamente introducido o que puede contraer al menos solo sobre la superficie del sustrato una unión con átomos o moléculas del gas de reacción introducido previamente, tal como por ejemplo en el caso del proceso de ALD. Además pueden ser los gases de reacción gases mixtos, que presentan un gas reactivo y un gas portador. Entre las etapas de proceso individuales, en las que se alimentan gases de proceso al espacio de proceso, pueden realizarse una, dos o más etapas de proceso, en las que se eliminan por succión de nuevo los gases de proceso alimentados y/o se genera un vacío parcial en el espacio de proceso. Por ejemplo puede realizarse esto siempre antes y tras la alimentación del gas de lavado.
En el caso de un revestimiento de una gran cantidad de sustratos se producen ahora varios problemas. Por ejemplo pueden introducirse solo una cantidad limitada de sustratos en el espacio de proceso. Además puede ser necesario, dependiendo del proceso de revestimiento, alimentar al espacio de proceso para el revestimiento de la cantidad de sustratos varias veces el mismo gas de proceso y/o distintos gases de procesos y extraer por succión de nuevo estos siempre entremedias, produciéndose una pérdida de gas de proceso. Además en zonas (espacios muertos), que se encuentran fuera del flujo de gas predominante, mediante el intercambio de gas allí dificultado pueden producirse largos tiempos de proceso y/o problemas de calidad mediante impurezas. Además se produce un daño grande en el caso de que una etapa de proceso esté mal, dado que la cantidad total de sustratos o la asociación de sustratos total puede afectarse y después de esto ya no puede usarse. Además, la introducción y extracción constante de los sustratos en el o del espacio de proceso y el llenado y extracción por succión dado el caso frecuente del espacio de proceso conduce a una duración de proceso larga en el caso de revestimiento de los sustratos.
Se conoce, como alternativa al espacio de proceso fijo, usar cabezales de proceso móviles para evitar los inconvenientes mencionados. En particular en el caso de la fabricación de células solares flexibles y sistemas de emisión de luz flexibles se intenta usar por ejemplo procedimientos Roll-to-Roll (R2R), en los que se desenrolla un sustrato o asociación de sustratos de un rollo, se trata a la vez y tras el tratamiento se enrolla de nuevo en un rollo o se separa para poder producir de manera más eficaz y más económica. Naturalmente debían realizarse por ejemplo también las encapsulaciones a ser posible de manera compatible con estos procesos.
En casos de sistemas flexibles, con frecuencia no se quisiera perder la flexibilidad mediante una encapsulación de vidrio. Por tanto se usan para la encapsulación con frecuencia capas cerradas delgadas. Para la fabricación de estas capas se menciona en la bibliografía con frecuencia el procedimiento de ALD, dado que mediante esto pueden fabricarse capas herméticas y conformacionales, es decir que encierran también estructuras tridimensionales. En el caso del procedimiento de a Ld se trata de un procedimiento, en el que en cada caso se aplica un estrato de átomos de una capa, por ejemplo de una capa de óxido de metal. Esto se realiza cubriéndose con un primer gas de reacción (por ejemplo vapor de agua), que se denomina también precursor 1 o primer producto de partida, la superficie del sustrato que va a revestirse. Tras la eliminación por bombeo del primer producto de partida permanece sobre la superficie una monocapa del primer producto de partida adsorbido. A continuación se alimenta un segundo gas de reacción (por ejemplo, TMA, trimetilaluminio), que se denomina también precursor 2 o segundo producto de partida. Este reacciona ahora con el primer producto de partida que queda sobre la superficie y forma sobre la superficie una capa monoatómica del correspondiente producto de reacción de sólido, por ejemplo de un óxido metálico (Al2O3). Entre la alimentación de los distintos gases de reacción debe vaciarse con bomba el espacio de proceso y/o debe lavarse con un gas inerte, para eliminar productos de reacción en forma de gas y restos que no han reaccionado del respectivo precursor. Debido a ello se evita también un mezclado del precursor 1 y el precursor 2 y una reacción indeseada de las dos sustancias en la fase gaseosa.
Para el revestimiento de ALD rápido de sustratos flexibles se conocen distintos enfoques: Por ejemplo, un cabezal de proceso de revestimiento de ALD puede presentar salidas de gas en forma de ranura, que sirven para el flujo del sustrato con los precursores (véase "Towards a Roll-to-Roll ALD-Process, D. Cameron et al., ASTRal, MIICS 2010, página 15). El cabezal lleva además de las salidas de gas para los precursores también salidas de gas para un gas de lavado, así como entradas de gas para extraer por succión los distintos gases. Este cabezal de revestimiento se mueve ahora con respecto al sustrato lateral de manera alterna y hacia delante/hacia atrás (también son concebibles naturalmente movimientos de manera transversal al sustrato). Un ciclo de movimiento corresponde a dos ciclos de crecimiento de capa, dado que con cada movimiento se aplican ambos precursores, que forman juntos una capa. La necesidad de invertir la dirección de revestimiento está unida siempre con aceleraciones positivas y negativas. Pueden producirse velocidades de revestimiento aceptables por tanto solo mediante instalaciones muy grandes. Una gran necesidad de sitio significa sin embargo automáticamente una libertad de partículas que va a controlarse más difícilmente y en el caso de un cabezal de proceso de revestimiento de ALD que se encuentra fijo conductos de alimentación de gas largos o sin embargo un alto gasto en la conducción de la banda y el movimiento de la banda del sustrato flexible. Las unidades de revestimiento de ALD compactas con alto caudal no pueden realizarse por tanto con este método. Además, los segmentos de aceleración, por ejemplo en puntos de inversión delanteros y traseros o laterales del cabezal de proceso, pueden conducir posiblemente a inhomogeneidades en la calidad de la capa.
Como alternativa se conoce por la publicación mencionada anteriormente una unidad de proceso de ALD, que muestra un cabezal de proceso de revestimiento radialmente simétrico, cuyas salidas de gas indican hacia el centro. De una asociación de sustratos, que presenta por ejemplo un sustrato sin fin, que están enrollado en un rollo, se separa una sección de sustrato, cuya longitud es algo más corta que un perímetro interior del cabezal de revestimiento. La sección de sustrato separada se sujeta sobre un soporte de sustrato circular, que está dispuesto dentro del cabezal de proceso. Entonces se gira el soporte de sustrato con la sección de sustrato y a este respecto se reviste con ayuda del cabezal de proceso, en donde durante una revolución pueden aplicarse por ejemplo una, dos o más capas iguales o distintas sobre la sección de sustrato. Así, con un número de revoluciones alto pueden aplicarse rápidamente muchas capas sobre la sección de sustrato. Un inconveniente de la disposición mostrada es sin embargo la necesidad de tener que desenrollar los sustratos flexibles del rollo, tener que separarlos y tener que sujetarlos como secciones de sustrato ya separadas sucesivamente sobre un soporte de sustrato en forma de cilindro que gira coaxialmente dentro del cabezal de proceso. Con ello se da el proceso Roll-to-Roll, sin embargo con la ventaja de poder construir de manera esencialmente más rápida las capas. La velocidad de revestimiento se predetermina concretamente de manera esencial mediante la velocidad de rotación del soporte de sustrato. Además se suprimen segmentos de aceleración, por ejemplo con la supresión de puntos de inversión.
Otros procedimientos conocidos por la publicación mencionada trabajan con distintas zonas de gas. Es desventajoso en este sentido la evitación eficaz de la interdifusión de gas, así como la necesidad de tener que desviar los sustratos que van a revestirse en el orden de magnitud de cien veces o más, sin dañar o contaminar las capas.
El documento US 2011/076421 A1 divulga un dispositivo para el tratamiento de la superficie de un sustrato de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. El documento e P 2360293 A1 divulga un procedimiento para depositar una capa de átomos sobre un sustrato, en donde el procedimiento comprende la alimentación de un gas precursor desde una alimentación de gas precursor de un cabezal de deposición, que es parte de un tambor que puede girar, y el movimiento de la alimentación de gas precursor mediante giro del cabezal de deposición a lo largo del sustrato, que se mueve por su parte a lo largo del tambor giratorio. El documento DE 21 41 723 A1 se refiere a una instalación metalizadora por vaporación a vacío para la metalización por vaporación continua de bandas, en la que un espacio de metalización por vaporación y un espacio de rebobinado separado de este por una pared separadora pueden evacuarse en cada caso de manera separada, en donde en la zona de deposición en fase vapor, la banda que va a metalizarse por vaporación separa el espacio de metalización por vaporación contra el espacio de rebobinado y el lado trasero de la banda queda al descubierto al menos parcialmente en la zona de deposición en fase vapor hacia el espacio de rebobinado. El documento US 3866 565 A describe un dispositivo para la deposición de un metal sobre una tira de metal, en el que un tambor ranurado en el perímetro encierra un recipiente en el que se introduce el metal que va a depositarse y se calienta para la evaporación, y una tira de metal se mueve a lo largo del perímetro exterior del tambor. El documento US 3735728 A divulga un dispositivo para la deposición en fase vapor, en el que una tira de material se conduce dentro de un entorno de vacío a través de una rueda de enmascaramiento que puede girar, en donde la fuente de evaporación y el material que va a evaporarse y va a depositarse sobre la tira se encuentran dentro del perímetro de la rueda de enmascaramiento.
La presente invención facilita un dispositivo para el tratamiento de la superficie de un sustrato de acuerdo con la reivindicación 1, un procedimiento para el tratamiento de la superficie de un sustrato de acuerdo con la reivindicación 16 y un procedimiento para la fabricación de un elemento de construcción optoelectrónico de acuerdo con la reivindicación 24.
En distintas formas de realización se facilitan un dispositivo y un procedimiento para el tratamiento de la superficie de un sustrato, en el que puede tratarse de manera sencilla y rápida una superficie del sustrato. Además se facilita en distintas formas de realización un procedimiento para la fabricación de un elemento de construcción optoelectrónico, en el que puede tratarse de manera sencilla y rápida una superficie del sustrato del elemento de construcción optoelectrónico. El tratamiento de la superficie puede presentar por ejemplo un revestimiento del sustrato y/o el sustrato puede ser un sustrato flexible y/o el procedimiento puede ser parte de un procedimiento Roll-to-Roll, por ejemplo para revestir varios sustratos, por ejemplo sustratos flexibles, por ejemplo sin tener que separar previamente los sustratos flexibles (R2R, ningún funcionamiento por lotes).
En distintas formas de realización se facilita un dispositivo para el tratamiento de la superficie de un sustrato. El dispositivo presenta un cabezal de proceso colocado de manera giratoria alrededor de un eje de giro. El cabezal de proceso presenta varias salidas de gas, que están configuradas al menos parcialmente en un borde radialmente exterior del cabezal de proceso.
Las salidas de gas en el borde radialmente exterior permiten disponer el sustrato en el borde exterior del cabezal de proceso y/o, en el caso de un sustrato flexible, disponer el sustrato flexible guiado al menos parcialmente alrededor del borde radialmente exterior del cabezal de proceso y tratar el lado del sustrato dirigido al cabezal de proceso. Esto en unión con el cabezal de proceso colocado de manera giratoria permite conducir un sustrato sin fin, por ejemplo una lámina sin fin, por ejemplo directamente a continuación del proceso de fabricación de láminas, pasando poco a poco por el borde exterior del cabezal de proceso, y tratar el sustrato sin fin. Esto permite realizar el tratamiento de la superficie de manera rápida, sencilla y/o por ejemplo en un procedimiento Roll-to-Roll. Por ejemplo, en el tratamiento de la superficie puede revestirse el sustrato flexible, por ejemplo en un proceso de CVD y/o por ejemplo en un proceso de ALD. Los gases de proceso necesarios para ello pueden alimentarse a través de las salidas de gas en el borde radialmente exterior. Que el sustrato sea flexible significa por ejemplo que el sustrato puede conducirse al menos parcialmente alrededor del cabezal de proceso, sin que a este respecto se dañe. Esto puede depender por ejemplo también del radio del cabezal de proceso y dela curvatura del sustrato predeterminada debido a ello.
El cabezal de proceso que puede girar con las salidas de gas en el borde radialmente exterior permite un tratamiento de la superficie del sustrato, por ejemplo del sustrato flexible, con un bajo consumo de gas y una alta velocidad de proceso, en particular cuando por capa se requieren varios gases sucesivamente y/o cuando deben aplicarse una sobre otra o deben retirarse varias capas iguales o distintas. Además puede configurarse el dispositivo de manera muy compacta y puede introducirse de manera sencilla en una línea de producción existente. Además, en el caso de un tratamiento defectuoso solo una parte pequeña del sustrato flexible, en particular la parte colocada en el cabezal de proceso, está defectuosa y puede separarse sin grandes daños.
El sustrato flexible puede desenrollarse por ejemplo desde un rollo, puede tratarse con ayuda del cabezal de proceso y enrollarse de nuevo sobre otro rollo, por ejemplo sin un proceso de separación. Como alternativa a esto puede separarse el sustrato flexible directamente tras el tratamiento. El sustrato flexible presenta por ejemplo una lámina de captona, una lámina de metal o una lámina de PET. El sustrato flexible puede estar ya revestido, por ejemplo con una estructura de capas orgánicamente funcional para emitir o absorber luz, con una o varias capas ópticamente funcionales, tal como capas de dispersión o capas de refracción, y/o con una o varias capas de electrodo. En otras palabras puede estar configurado ya un apilamiento (stack) de capas sobre el sustrato, que se reviste entonces con ayuda del cabezal de proceso que puede girar. Como alternativa a esto pueden aplicarse estas capas en el transcurso del tratamiento de la superficie sobre el sustrato. En este contexto puede aplicarse durante el tratamiento de la superficie por ejemplo una capa de encapsulamiento, por ejemplo de acuerdo con un procedimiento de ALD. Como alternativa a esto pueden aplicarse también una o varias capas de barrera, capas ópticas y/o uno o varios transistores de capa delgada.
De acuerdo con distintas formas de realización están configuradas y dispuestas las salidas de gas de modo que en el funcionamiento un gas de proceso abandone al menos una de las salidas de gas de modo que este fluya al menos parcialmente en una dirección con un componente de dirección dirigido radialmente alejándose del cabezal de proceso. En otras palabras, el gas de proceso fluye desde la salida de gas hacia el sustrato flexible, en donde el flujo del gas de proceso puede estar dirigido directamente sobre el sustrato y/o el gas de proceso puede desviarse en el propio cabezal de proceso y entonces puede fluir indirectamente hacia el sustrato. Esto contribuye a que el sustrato flexible dispuesto alrededor del borde exterior se revista de manera uniforme. Por ejemplo puede soplarse el gas de proceso en dirección radial, o sea perpendicularmente al eje de giro desde el cabezal de proceso, sin embargo el gas de proceso puede soplarse también solo parcialmente dirigido en dirección radial desde el cabezal de proceso, por ejemplo considerando una optimización de flujo en el caso del cabezal de proceso giratorio. Por ejemplo pueden configurarse las salidas de gas con flujo optimizado.
De acuerdo con distintas formas de realización está configurado el cabezal de proceso en forma de cilindro, por ejemplo de acuerdo con un cilindro recto, y presenta un eje y una superficie lateral, en donde el eje es por ejemplo una recta, que discurre por los puntos centrales de la superficie base y de cubierta del cilindro. En otras palabras puede estar configurado el cabezal de proceso en forma de tambor. El eje se encuentra por ejemplo en el eje de giro y las salidas de gas dispuestas en el borde exterior están configuradas en la superficie lateral. Esto permite de manera sencilla posicionar las salidas de gas en el borde radialmente exterior, disponer el sustrato flexible alrededor del borde radialmente exterior o bien la superficie lateral y revestir de manera uniforme la superficie del sustrato flexible que va a revestirse. En dirección axial puede tener el cabezal de proceso, dependiendo de la anchura del sustrato que va a tratarse, una anchura por ejemplo entre 1 mm y 10000 mm, por ejemplo entre 10 mm y 1000 mm, por ejemplo entre 100 mm y 500 mm. El radio del cabezal de proceso puede ascender por ejemplo a entre 10 mm y 1000 mm, por ejemplo a entre 100 mm y 600 mm.
De acuerdo con distintas formas de realización está configurada al menos una entrada de gas en el borde radialmente exterior del cabezal de proceso. Esto permite separar de nuevo, por ejemplo extraer por succión, gas de proceso que se introdujo por ejemplo a través de las salidas de gas entre el sustrato flexible y el cabezal de proceso. La entrada de gas en el borde radialmente exterior puede estar configurada de acuerdo con una de las salidas de gas o de manera distinta a esto, por ejemplo en la superficie lateral del cabezal de proceso.
De acuerdo con distintas formas de realización están configuradas al menos una salida de gas y/o la al menos una entrada de gas dispuesta en el borde radialmente exterior en forma de ranura y/o en forma circular. Por ejemplo, puede presentar la correspondiente salida de gas o bien entrada de gas una o varias escotaduras en forma de ranura o bien en forma circular en el borde radialmente exterior, por ejemplo la superficie lateral. La ranura puede extenderse por ejemplo desde un extremo axial del cabezal de proceso hacia el otro extremo axial del cabezal de proceso, por ejemplo de manera paralela al eje de giro y/o de manera tangencial en la superficie lateral del cabezal de proceso. Como alternativa o adicionalmente pueden estar dispuestas varias escotaduras en forma circular por ejemplo a lo largo de una o varias rectas desde un extremo axial del cabezal de proceso hacia el otro extremo axial del cabezal de proceso. Esto contribuye a que la superficie que va a revestirse del sustrato flexible se revista de manera uniforme. Como alternativa a esto pueden formar una, dos o más salidas por ejemplo en forma de ranura o en forma circular de manera conjunta una salida de gas. Además pueden estar configuradas las escotaduras de manera angular y/o con flujo optimizado.
De acuerdo con distintas formas de realización presenta el cabezal de proceso una primera salida de gas para alimentar un primer gas de reacción a un primer espacio de proceso, una segunda salida de gas para alimentar un segundo gas de reacción a un segundo espacio de proceso y una salida de gas adicional para alimentar un gas de lavado a una zona de lavado, que puede designarse también como espacio de proceso adicional. Los gases de reacción y el gas de lavado pueden designarse también como gases de proceso. Adicionalmente puede presentar el cabezal de proceso de manera circundante alrededor del perímetro entre las salidas de gas en cada caso una, dos o varias de las entradas de gas, a través de las cuales se eliminan por succión los gases de reacción y/o el gas de lavado. Esto permite alimentar por ejemplo tres gases de proceso distintos, por ejemplo en el transcurso de un procedimiento de ALD como primer gas de reacción un primer producto de partida gaseoso (sustancia de partida) y como segundo gas de reacción un segundo producto de partida gaseoso para generar una capa de un primer material o una primera combinación de material y el gas de lavado. En el proceso de ALD se designan el primer y segundo producto de partida gaseoso también como primer o bien segundo precursor. Además pueden estar previstas aún otras salidas de gas, por ejemplo pueden alimentarse dos productos de partida adicionales, por ejemplo para generar una capa de un segundo material o una segunda combinación de material, o pueden estar previstas también varias salidas de gas para alimentar el primer y/o segundo producto de partida. Por ejemplo puede estar prevista siempre entre dos salidas de gas para los productos de partida en cada caso una salida de gas para el gas de lavado. Además puede estar prevista entre las salidas de gas de los productos de partida en cada caso una entrada de gas para extraer por succión los productos de partida. Así pueden estar previstas por ejemplo a lo largo del perímetro del borde radialmente exterior sucesivamente una salida de gas para el primer producto de partida, una entrada de gas para extraer por succión el primer producto de partida, una salida de gas para el gas de lavado, una entrada de gas para extraer por succión el gas de lavado, una salida de gas para el segundo producto de partida, una entrada de gas para extraer por succión el segundo producto de partida, de nuevo una salida de gas para el gas de lavado y una entrada de gas para extraer por succión el gas de lavado. Esta sucesión puede repetirse varias veces y/o pueden estar previstas aún otras salidas de gas para productos de partida adicionales y/u otras entradas de gas.
De acuerdo con distintas formas de realización presenta el dispositivo una carcasa, en la que el cabezal de proceso está colocado de manera giratoria y que presenta una abertura de alimentación para alimentar el sustrato, por ejemplo el sustrato flexible, y una abertura de descarga para descargar el sustrato. La carcasa permite por ejemplo proteger un entorno del dispositivo frente a los gases de proceso, regular la temperatura de la zona de proceso y/o proteger el sustrato. En la zona de la abertura de alimentación y/o en la zona de la abertura de descarga puede estar configurado en cada caso un elemento de un dispositivo de avance. El dispositivo de avance puede contribuir dado el caso a deslizar el sustrato hacia el interior de la carcasa y/o extraerlo fuera de la carcasa. Por ejemplo, el dispositivo de avance puede presentar uno, dos o varios cilindros, que pueden girarse por ejemplo de manera activa o pasiva. Además, el dispositivo de avance puede estar integrado en la carcasa de modo que este represente una parte de la carcasa y/o de la abertura de alimentación y/o de la abertura de descarga. Por ejemplo, la abertura de alimentación y/o la abertura de descarga pueden estar formadas por una ranura entre en cada caso un cilindro del dispositivo de avance y la carcasa.
De acuerdo con distintas formas de realización presenta el dispositivo un dispositivo de calentamiento, que calienta un espacio interior de la carcasa. El dispositivo de calentamiento puede contribuir de manera especialmente sencilla a conseguir una temperatura de proceso para el tratamiento de la superficie, siempre que el proceso correspondiente requiera esto. Durante la realización del tratamiento de la superficie puede generarse una temperatura en la carcasa entre 0° y 1000 °C, por ejemplo entre 10° y 500 °C, por ejemplo, entre 20° y 250°, por ejemplo aproximadamente 200 °C. Como alternativa a esto pueden realizarse tratamiento de la superficie a temperatura ambiente.
De acuerdo con distintas formas de realización presenta el dispositivo una extracción por succión de carcasa para extraer por succión gas de la carcasa. El gas puede presentar por ejemplo aire o gas de proceso. Esto puede contribuir a impedir que el gas de proceso salga al entorno del dispositivo. La extracción por succión de carcasa puede presentar por ejemplo varias eliminaciones por succión, que permiten por ejemplo extraer por succión de manera gradual y/o diferencial el gas. Mediante una disposición secuencial de eliminaciones por succión según el principio del bombeo diferencial puede impedirse por ejemplo que el aire ambiente entre en la carcasa, por ejemplo cuando la presión interna de la carcasa se encuentra por debajo de la presión ambiente, o salga gas de proceso de la carcasa, por ejemplo cuando la presión interna de la carcasa se encuentra por encima de la presión ambiente. La extracción por succión de carcasa puede realizarse por ejemplo en el lado del sustrato que va a revestirse o en el lado del sustrato que no va a revestirse, por ejemplo en la zona del dispositivo de avance, entre las aberturas de alimentación o en la zona del cabezal de proceso. Además puede estar dispuesta en la carcasa una extracción por succión de modo que esta genere un vacío parcial en el lado del sustrato que no va a revestirse, de modo que el sustrato se succione alejándose del cabezal de proceso y así tenga una distancia predeterminada con respecto al cabezal de proceso.
De acuerdo con distintas formas de realización presenta la carcasa una alimentación de gas de lavado de carcasa para alimentar gas de lavado en la carcasa. En este contexto puede calentarse la carcasa por ejemplo con ayuda de gas de lavado calentado. El gas de lavado puede alimentarse por ejemplo en el lado del sustrato que va a revestirse o en el lado que no va a revestirse, por ejemplo en la zona del dispositivo de avance, entre las aberturas de alimentación o en la zona del cabezal de proceso. La alimentación de gas de lavado de carcasa puede interactuar por ejemplo con la extracción por succión para proteger el entorno del dispositivo frente a gases de proceso.
De acuerdo con distintas formas de realización presenta el dispositivo el dispositivo de avance para hacer avanzar el sustrato, por ejemplo el sustrato flexible, hacia el cabezal de proceso y para hacer continuar el sustrato más allá del cabezal de proceso. Esto permite realizar de manera sencilla un procedimiento Roll-to-Roll. El dispositivo de avance puede presentar por ejemplo uno, dos o varios rollos que pueden girar o los cilindros mencionados anteriormente, cuyos ejes de giro pueden estar configurados por ejemplo en paralelo al eje de giro del cabezal de proceso.
El cabezal de proceso presenta para colocar el sustrato sobre el cabezal de proceso dos o más espaciadores. Los espaciadores están configurados de manera adyacente al cabezal de proceso. Por ejemplo, los espaciadores pueden salir de la superficie lateral del cabezal de proceso en dirección radial y están colocados de manera giratoria con respecto al cabezal de proceso. En el funcionamiento se conduce el sustrato flexible al menos parcialmente alrededor del cabezal de proceso de modo que este se apoye sobre los espaciadores. La superficie que va a revestirse y el cabezal de proceso delimitan entonces uno o varios espacios de proceso, a los que se alimentan gases de proceso. Los espaciadores están configurados por ejemplo de modo que el sustrato tenga desde la superficie lateral del cabezal de proceso por ejemplo una distancia entre 0,01 y 10 mm, por ejemplo entre 0,05 y 5 mm, por ejemplo entre 0,1 y 1 mm. El o bien los espacios de proceso tienen entonces con el sustrato flexible colocado una altura entre 0,01 y 10 mm, o bien entre 0,05 y 5 mm, o bien entre 0,1 y 1 mm. Como alternativa o adicionalmente puede ajustarse la distancia entre el cabezal de proceso y el sustrato a través de una sobrepresión en el o bien los espacios de proceso o a través de un vacío parcial en el lado del sustrato alejado del o bien de los espacios de proceso.
Los espaciadores presentan al menos dos almas, que están dispuestas en los bordes axialmente exteriores del cabezal de proceso. Las almas están colocadas de manera giratoria con respecto al cabezal de proceso. Las almas están fijadas por ejemplo en la carcasa independientemente del cabezal de proceso o en el cabezal de proceso. En el funcionamiento se conduce el sustrato flexible al menos parcialmente sobre las almas y alrededor del cabezal de proceso de modo que este se apoye sobre las almas en su borde que no va a revestirse de la superficie del sustrato que va a revestirse. La superficie que va a revestirse, el cabezal de proceso y las almas delimitan entonces uno o varios espacios de proceso, a los que se alimentan gases de proceso. Las almas pueden tener por ejemplo una anchura entre 1 y 20 mm, por ejemplo entre 5 y 15 mm. Además pueden estar dispuestas entre las almas en los extremos axiales del cabezal de proceso una, dos o más almas adicionales, para impedir que el sustrato flexible se combe en dirección de la superficie lateral. El número y la anchura de las almas puede seleccionarse por ejemplo dependiendo de la longitud axial del cabezal de proceso y/o de la anchura y/o de la estabilidad del sustrato flexible.
Como alternativa o adicionalmente puede estar configurada la superficie lateral de modo que el sustrato pueda combarse entre las almas exteriores, sin que la distancia a la superficie lateral varíe. Por ejemplo puede estar configurada la superficie lateral de manera cóncava, o sea arqueada hacia el interior. Las superficies laterales radiales de las almas pueden representar por ejemplo superficies de apoyo continuas o puntuales para el sustrato. Las salidas de gas están configuradas por ejemplo entre las almas. Por ejemplo, las salidas de gas se extienden desde una de las almas hacia otra de las almas.
Adicionalmente a las almas pueden estar previstos elementos de fijación, que sirven para fijar el sustrato a las almas durante su revolución alrededor del cabezal de proceso en dirección de avance. Por ejemplo, las almas pueden presentar pasadores y el sustrato puede presentar orificios que se corresponden a los pasadores, de modo que los pasadores engranen en los orificios y el sustrato se fije con respecto a las almas colocadas de manera giratoria. Como alternativa a esto pueden presentar los elementos de fijación también uno o varios dispositivos de sujeción, con cuya ayuda puede inmovilizarse el sustrato y/o sujetarse en dirección axial, por ejemplo de manera automática.
De acuerdo con distintas formas de realización presenta el dispositivo en su borde radialmente exterior varias paredes transversales, que distan en dirección radial del borde radialmente exterior y que se extienden en una dirección con al menos un componente de dirección en dirección axial. En otras palabras, al menos un componente de dirección de la dirección de extensión de las paredes transversales es paralelo al eje de giro del cabezal de proceso. En otras palabras, las paredes transversales forman tangentes en la superficie lateral. Las paredes transversales dividen el perímetro del cabezal de proceso en varios segmentos. Las paredes transversales pueden servir opcionalmente por ejemplo como espaciadores para predeterminar una distancia entre el borde radialmente exterior, por ejemplo la superficie lateral, del cabezal de proceso y el sustrato. Las paredes transversales pueden extenderse por ejemplo desde una de las almas hacia otra de las almas. Por ejemplo, las paredes transversales pueden estar dispuestas de manera perpendicular a las almas. Por ejemplo, las paredes transversales pueden tener una altura más baja que los espaciadores, por ejemplo cuando la distancia entre el sustrato y la superficie lateral del cabezal de proceso se realiza con ayuda de los espaciadores y/o de la sobrepresión en el o bien los espacios de proceso o bien del vacío parcial en el lado del sustrato alejado del o bien de los espacios de proceso. Por ejemplo, las paredes transversales con las almas, con el borde radialmente exterior del cabezal de proceso, por ejemplo la superficie lateral, y con el sustrato pueden formar, encerrar y/o delimitar entre sí espacios de proceso individuales. A este respecto puede ser más o menos discreta la delimitación dependiendo de la altura de las paredes transversales. Por ejemplo puede estar dispuesta antes y/o tras cada pared transversal una entrada de gas para extraer por succión el gas de proceso. De esta manera pueden estar formados espacios de proceso segmentados en el perímetro exterior, en los que pueden generarse distintas presiones sucesivamente y por ejemplo pueden alimentarse o descargarse distintos gases de proceso. Por ejemplo puede estar configurada entre cada dos paredes transversales en cada caso un salida de gas para alimentar en cada caso un gas de proceso al correspondiente espacio de proceso.
Como alternativa a esto puede prescindirse de las paredes transversales, de modo que la delimitación de los espacios de proceso ya no sea discreta, sino que los espacios de proceso se conviertan continuamente uno en otro. Un mezclado y/o arrastre de los gases de proceso por los espacios de proceso individuales puede ajustarse a través de las presiones parciales de los gases de proceso a los espacios de proceso, en particular puede reducirse o impedirse. Para impedir el arrastre de los gases de reacción puede contribuir por ejemplo también la alimentación del gas de lavado entre los gases de reacción. En el caso de que no estén previstas las paredes transversales o las paredes transversales en comparación con los espaciadores tengan únicamente una altura baja, entonces los espacios de proceso se convierten uno en otro y están caracterizados esencialmente por los gases de proceso que se encuentran en estos durante el funcionamiento. En otras palabras, los gases de proceso forman rellenos de gas, que giran conjuntamente con el cabezal de proceso y se mueven con la velocidad de giro del cabezal de proceso por el sustrato. Los rellenos de gas definen los espacios de proceso. Los volúmenes y formas de los rellenos de gas y con ello e los espacios de proceso varían entonces dependiendo de la velocidad de giro del cabezal de proceso, la distancia entre el cabezal de proceso y el sustrato, las viscosidades de los gases de proceso y/o los parámetros de flujo de los gases de proceso, por ejemplo dependiendo de las densidades de flujo, las presiones diferenciales y/o las presiones parciales.
De acuerdo con distintas formas de realización están configurados en el cabezal de proceso canales distanciados del borde radialmente exterior, que sirven para conectar las salidas de gas o las entradas de gas en el borde radialmente exterior con paso de gas, a través de los cuales se suministran las salidas de gas en el borde radialmente exterior con gas de proceso o bien a través de los que el gas de proceso eliminado por succión se descarga. Los canales pueden extenderse en dirección axial y/o en dirección radial. Por ejemplo pueden extenderse los canales en los extremos axiales del cabezal de proceso en dirección radial y/o distanciados de los extremos axiales del cabezal de proceso en dirección axial. De acuerdo con distintas formas de realización presenta el dispositivo una unidad de accionamiento para hacer girar el cabezal de proceso. La unidad de accionamiento puede presentar por ejemplo un motor, un engranaje, por ejemplo una rueda dentada o una transmisión. La unidad de accionamiento puede estar integrada en la carcasa o puede estar dispuesta fuera de la carcasa y/o puede actuar en un árbol de giro del cabezal de proceso.
De acuerdo con distintas formas de realización presenta el dispositivo varios cabezales de proceso dispuestos en serie. Que estén dispuestos los cabezales de proceso en serie significa en este contexto que el sustrato recorre sucesivamente los cabezales de proceso individuales, pudiendo estar dispuestos los cabezales de proceso de modo que desde el o desde los cabezales de proceso siguientes se trata el mismo lado y/o el otro lado del sustrato. Esto puede contribuir fácilmente a aplicar sucesivamente varias capas iguales o distintas sobre el sustrato.
En distintas formas de realización se facilita un procedimiento para el tratamiento de la superficie de un sustrato, en el que el sustrato se coloca al menos parcialmente alrededor del borde radialmente exterior del cabezal de proceso colocado de manera giratoria de modo que la superficie del sustrato flexible esté dirigida al cabezal de proceso y de modo que entre la superficie del sustrato flexible y el cabezal de proceso se haya formado el espacio de proceso. El cabezal de proceso se gira y a través del cabezal de proceso que gira se alimenta al espacio de proceso al menos un gas de proceso para tratar la superficie del sustrato dirigida al cabezal de proceso. El espacio de proceso se gira con el cabezal de proceso.
De acuerdo con distintas formas de realización, el cabezal de proceso está configurado y el sustrato flexible se coloca alrededor del borde radialmente exterior del cabezal de proceso de modo que el espacio de proceso formado entre el borde radialmente exterior del cabezal de proceso y el sustrato esté delimitado por el cabezal de proceso y el sustrato flexible. Por ejemplo, el espacio de proceso puede estar delimitado por el borde radialmente exterior, por ejemplo la superficie lateral, por en cada caso un alma en los extremos axiales del borde exterior del cabezal de proceso, dado el caso por dos de las paredes transversales y por la superficie que va a revestirse del sustrato flexible. Mediante la alimentación y descarga del gas de proceso puede generarse en el espacio de proceso por ejemplo una presión media de por ejemplo 0,001 a 5 bar, por ejemplo de 0,01 a 2 bar, por ejemplo de 0,1 a 1,5 bar. De acuerdo con distintas formas de realización se descarga a través del borde radialmente exterior del cabezal de proceso un gas de proceso, por ejemplo uno de los gases de reacción y/o el gas de lavado. Por ejemplo pueden descargarse sucesivamente gases de reacción que no deben mezclarse, por ejemplo los productos de partida gaseosos en un proceso de ALD. Además puede descargarse entremedias el gas de lavado. A este respecto puede generarse en el espacio de proceso un vacío parcial o una presión diferencial por ejemplo entre 0,001 y 1 bar, por ejemplo entre 0,01 y 0,1 bar, por ejemplo entre 0,05 y 0,08 bar, en donde la presión diferencial se refiere por ejemplo a la diferencia de presión entre dos espacios de proceso adyacentes.
De acuerdo con distintas formas de realización se realiza un procedimiento de revestimiento con ayuda del cabezal de proceso. El procedimiento de revestimiento puede ser por ejemplo un proceso de CVD o un proceso de ALD. Como alternativa a esto puede realizarse con ayuda del cabezal de proceso también un proceso de decapación, por ejemplo un proceso de corrosión en seco, por ejemplo puede realizarse una corrosión en seco química. Por ejemplo pueden aplicarse capas de monoátomos o de múltiples átomos, que pueden tener un espesor de pocos Angstrom a varios nanómetros. Por ejemplo pueden aplicarse de 100 a 200 capas iguales o distintas una sobre otra sobre el sustrato. El espesor de la respectiva capa depende únicamente de cuántas revoluciones realiza el cabezal de proceso sobre la zona que va a revestirse del sustrato, en donde con número creciente de las revoluciones aumenta el espesor.
De acuerdo con distintas formas de realización se realiza un proceso de ALD.
De acuerdo con distintas formas de realización se alimentan a través del cabezal de proceso que gira sucesivamente en primer lugar un primer gas de reacción, por ejemplo un primer producto de partida gaseoso, entonces un gas de lavado y entonces un segundo gas de reacción, por ejemplo un segundo producto de partida gaseoso. Los gases de reacción o el gas de lavado pueden alimentarse de manera repetida por ejemplo varias veces sucesivamente, para generar varias sucesiones de capas. Además pueden alimentarse también otros productos de partida gaseosos, para generar distintas capas. Con el primer producto de partida gaseoso se satura por ejemplo la superficie que va a revestirse del sustrato flexible y el segundo producto de partida gaseoso se deposita sobre la capa del primer producto de partida gaseoso. Mediante esto se produce una primera capa de monoátomos, en particular con una revolución del cabezal de proceso. Ademas pueden formarse mediante alimentación de otros productos de partida una, dos o más capas adicionales durante una revolución del cabezal de proceso y/o pueden formarse con revoluciones posteriores otras capas del o bien de los materiales o combinaciones de materiales iguales o materiales o combinaciones de materiales distintos. Esto permite, por ejemplo, aplicar de manera alterna primeras capas de ALD y segundas capas de ALD. Como alternativa a esto puede alimentarse durante varias revoluciones únicamente un primer gas de reacción y a continuación con varias revoluciones adicionales puede alimentarse un segundo gas de reacción. Además pueden alimentarse durante varias revoluciones en cada caso dos gases de reacción y pueden alimentarse durante varias revoluciones adicionales en cada caso dos gases de reacción adicionales. Esto permite, por ejemplo, aplicar varias capas de una primera capa de ALD y entonces varias capas de una segunda capa de ALD.
De acuerdo con distintas formas de realización se detiene o no el avance del sustrato durante el tratamiento de la superficie. Por ejemplo puede estar sincronizado el avance del sustrato, de modo que se traten sucesivamente zonas del sustrato alargadas una sobre otra. Durante un ciclo pueden depositarse varias capas de material igual o distinto o combinaciones de material iguales o distintas sobre el sustrato o pueden separarse de este. Como alternativa a esto puede realizarse el avance del sustrato de manera continua, por ejemplo con una velocidad de avance constante. También a este respecto pueden depositarse varias capas de material igual o distinto o combinaciones de material iguales o distintas sobre el sustrato flexible o pueden separarse de este, por ejemplo cuando una velocidad circunferencial del cabezal de proceso es mayor que una velocidad de avance del sustrato.
De acuerdo con distintas formas de realización, una velocidad circunferencial del cabezal de proceso es mayor que una velocidad de avance del sustrato. La velocidad de avance del sustrato puede encontrarse, por ejemplo en el caso de uso de un cabezal de proceso, en un intervalo entre 0 y 100 m/min, por ejemplo entre 0,1 y 10 m/min, por ejemplo entre 0,5 y 5 m/min. En el caso del uso de varios cabezales de proceso uno detrás de otro, puede elevarse adicionalmente la velocidad de avance con número creciente de cabezales de proceso. Una frecuencia de rotación del cabezal de proceso puede encontrarse en un intervalo entre 1 y 1000 r/min, por ejemplo entre 100 y 500 r/min, por ejemplo entre 150 y 250 r/min. La velocidad circunferencial, en otras palabras la velocidad con la que se mueve un punto en el borde radialmente exterior del cabezal de proceso, depende de la velocidad de giro y del radio del cabezal de proceso.
De acuerdo con distintas formas de realización, el sustrato puede colocarse alrededor del borde radialmente exterior de un cabezal de proceso u otros cabezales de proceso y la superficie del sustrato puede tratarse adicionalmente con estos de manera correspondiente. Por ejemplo, con un primer cabezal de proceso puede revestirse un primer lado del sustrato y con un segundo cabezal de proceso puede revestirse un segundo lado del sustrato alejado del primer lado. Como alternativa a esto puede revestirse con dos o más cabezales de proceso varias veces el mismo lado del sustrato. En distintas formas de realización se facilita un procedimiento para la fabricación de un elemento de construcción optoelectrónico, que presenta el procedimiento descrito anteriormente y/o a continuación para el tratamiento de la superficie del sustrato. Por ejemplo se reviste a este respecto el sustrato con una capa de electrodo, una capa ópticamente funcional, una capa orgánicamente funcional, una capa de barrera y/o una capa de encapsulación. Por ejemplo, el sustrato puede ser una lámina. Por ejemplo, la capa de encapsulación puede ser en gran parte impermeable para vapor de agua y/o gases. Además, la capa ópticamente funcional puede ser por ejemplo capa de refracción (alta), por ejemplo una capa de alta refracción, una capa de dispersión o una capa de conversión para convertir luz. Además, sobre el sustrato pueden estar formadas ya estructuras que se revisten. Por ejemplo, sobre el sustrato puede estar formado ya un apilamiento (stack) de capas y/o por ejemplo un paquete de capas.
Las formas de realización de la invención están representadas en las figuras y se explican en más detalle a continuación.
Muestran:
la Fig. 1 una vista esquemática de un ejemplo de realización de un dispositivo para el tratamiento de la superficie de un sustrato;
la Fig .2 una vista en corte por un ejemplo de realización de un dispositivo para el tratamiento de la superficie de un sustrato perpendicularmente a un eje de giro de un cabezal de proceso del dispositivo; la Fig .3 una vista en perspectiva del ejemplo de realización del dispositivo para el tratamiento de la superficie de un sustrato de acuerdo con la figura 2;
la Fig .4 un corte por el ejemplo de realización del dispositivo para el tratamiento de la superficie de un sustrato de acuerdo con la figura 2 a lo largo del eje de giro del cabezal de proceso del dispositivo; la Fig .5 una vista lateral de una conducción de gas del dispositivo de acuerdo con la figura 2;
la Fig .6 un corte por la conducción de gas de acuerdo con la figura 5;
la Fig .7 una vista lateral esquemática de un cabezal de proceso a modo de ejemplo de un dispositivo para el tratamiento de la superficie de un sustrato;
la Fig .8 una primera estructura de capas a modo de ejemplo;
la Fig .9 una segunda estructura de capas a modo de ejemplo;
la Fig. 10 una tercera estructura de capas a modo de ejemplo;
la Fig. 11 un diagrama de flujo de un ejemplo de realización de un procedimiento para el tratamiento de la superficie de un sustrato;
la Fig. 12 un diagrama de flujo de otro ejemplo de realización de un procedimiento para el tratamiento de la superficie de un sustrato;
la Fig. 13 un ejemplo de realización de un dispositivo para el tratamiento de la superficie de un sustrato; la Fig. 14 otro ejemplo de realización de un dispositivo para el tratamiento de la superficie de un sustrato; la Fig. 15 un ejemplo de realización de un cabezal de proceso en vista lateral;
la Fig. 16 otro ejemplo de realización de un cabezal de proceso en vista lateral;
la Fig. 17 un diagrama para la ilustración de un principio funcional de un dispositivo para el tratamiento de la superficie de un sustrato y un arrastre de gases de proceso.
En la siguiente descripción en detalle se hace referencia a los dibujos adjuntos, que forman parte de esta descripción y en los que se muestran para la ilustración ejemplos de realización específicos, en los que puede usarse la invención. A este respecto se usa la terminología de dirección tal como por ejemplo "arriba", "abajo", "delante", "detrás", "delantero", "trasero", etc., con referencia a la orientación de la(s) figura(s) descrita(s). Dado que los componentes de ejemplos de realización pueden posicionarse en un número de distintas orientaciones, sirve la terminología de dirección para la ilustración y no es limitativa de ningún modo. Se entiende que otros ejemplos de realización pueden usarse y pueden realizarse modificaciones estructurales o lógicas, sin desviarse del alcance de protección de la presente invención. Se entiende que las características de los distintos ejemplos de realización descritos en el presente documento pueden combinarse entre sí, siempre que no se indique específicamente lo contrario. La siguiente descripción detallada no ha de interpretarse por tanto en el sentido limitativo, y el alcance de protección de la presente invención se define mediante las reivindicaciones adjuntas.
En el contexto de esta descripción se usan los términos "unido", "conectado" así como "acoplado" para describir tanto una unión directa como una unión indirecta, una conexión directa o indirecta así como un acoplamiento directo o indirecto. En las figuras se dotan elementos idénticos o similares de números de referencia idénticos, siempre que esto sea conveniente.
Un elemento de construcción opto-electrónico puede ser un elemento de construcción emisor de luz o un elemento de construcción absorbedor de luz. Por un elemento de construcción emisor de luz puede entenderse en distintos ejemplos de realización un diodo emisor de luz orgánico (organic light emitting diode, OLED), una célula electroquímica que emite luz (light emitting electrochemical cell, LEC) o un transistor emisor de luz orgánico. El elemento de construcción emisor de luz puede ser de acuerdo con distintos ejemplos de realización parte de un circuito integrado.
La figura 1 muestra una vista esquemática de un ejemplo de realización de un dispositivo 10 para el tratamiento de la superficie de un sustrato 30. El dispositivo 10 puede presentar opcionalmente un primer paso de proceso 12 y/o un segundo paso de proceso 14. El dispositivo 10 presenta adicionalmente una unidad de proceso 20, que presenta un cabezal de proceso 22, que está colocado de manera giratoria en una carcasa 24 en una dirección de rotación 25. La carcasa 24 permite por ejemplo proteger un entorno de la unidad de proceso 20 frente a los gases de proceso, regular la temperatura de zonas de proceso en la carcasa 24 y/o proteger el sustrato 30.
El sustrato 30 presenta por ejemplo una lámina de captona (PI), una lámina de metal o una lámina de PET. Por ejemplo puede presentar el sustrato 30 una lámina de acero, una lámina de plástico o un material laminado con una o con varias láminas de plástico o puede estar formado por estas. El plástico puede presentar una o varias poliolefinas (por ejemplo polietileno (PE) con alta o baja densidad o polipropileno (PP)) o puede estar formada por estas. Además, el plástico puede presentar poli(cloruro de vinilo) (PVC), poliestireno (PS), poliéster y/o policarbonato (PC), poli(tereftalato de etileno) (PET), polietersulfona (PES), PEEK, PTFE y/o poli(naftalato de etileno) (PEN) o puede estar formado por esto. El sustrato 30 puede presentar uno o varios de los materiales mencionados anteriormente.
El dispositivo 10 presenta adicionalmente un dispositivo de avance, que presenta por ejemplo un primer cilindro 26 y un segundo cilindro 28. Los ejes de giro de los cilindros 26, 28 pueden estar configurados por ejemplo en paralelo al eje de giro 58 del cabezal de proceso 22.
La unidad de proceso 20, el cabezal de proceso 22 y el dispositivo de avance pueden estar configurados por ejemplo de modo que el sustrato 30, que es por ejemplo un sustrato flexible, pueda alimentarse a la unidad de proceso 20, pueda conducirse alrededor del cabezal de proceso 22 y pueda conducirse a través del segundo cilindro 28 fuera de la unidad de proceso 20. En el proceso de avance se mueve el sustrato 30 a lo largo de una primera dirección 40 hacia el primer cilindro 26 y se coloca a lo largo de una segunda dirección 42 alrededor del primer cilindro 26, de modo que entra en contacto con un borde radialmente exterior del cabezal de proceso 22. El sustrato se coloca a lo largo de una tercera dirección 44 y una cuarta dirección 46 alrededor del cabezal de proceso 22 hasta el segundo cilindro 28. En el segundo cilindro 28 se dobla el sustrato 30 en una quinta dirección 48, debido a ello se conduce fuera de la unidad de proceso 20 y discurre posteriormente a lo largo de una sexta dirección 49.
El sustrato 30 puede disponerse así en el borde radialmente exterior del cabezal de proceso 22 y, en el caso del sustrato flexible, al menos parcialmente alrededor del borde radialmente exterior del cabezal de proceso 22. Debido a ello puede tratarse la superficie del sustrato 30 dirigida al cabezal de proceso 22 con ayuda del cabezal de proceso 22. Esto permite deslizar el sustrato 30 en una asociación de sustratos, por ejemplo como sustrato sin fin, por ejemplo como lámina sin fin, pasando poco a poco por el borde radialmente exterior del cabezal de proceso 22 y a este respecto tratar el sustrato sin fin. Esto permite realizar el tratamiento de la superficie del sustrato 30 en un proceso Roll-to-Roll, sin tener que aislar el sustrato 30. Por ejemplo puede revestirse el sustrato 30 flexible en el proceso Roll-to-Roll, por ejemplo en un proceso de CVD, por ejemplo en un proceso de ALD.
El dispositivo 10 y en particular la unidad de proceso 20 sirven para tratar una superficie del sustrato 30, por ejemplo revestir. Como alternativa a esto puede quitarse una capa de superficie sobre el sustrato 30 con ayuda de la unidad de proceso 20. El sustrato 30 puede desenrollarse en un lado izquierdo en la figura 1 del dispositivo 10 de un rollo no representado, su superficie puede tratarse con ayuda de la unidad de proceso 20 y el sustrato 30 tratado puede enrollarse en un lado derecho en la figura 1 del dispositivo 10 en otro rollo no representado. Después de esto puede desenrollarse de nuevo el sustrato 30 y separarse. Como alternativa a esto puede separarse el sustrato 30 directamente tras el tratamiento de la superficie. El sustrato 30 aún no separado puede designarse también como asociación de sustratos. El sustrato 30 puede estar ya revestido, por ejemplo con una estructura de capas orgánicamente funcional para emitir o absorber luz y/o con una o varias capas de electrodo. Por ejemplo puede revestirse el sustrato 30 opcionalmente con ayuda del primer paso de proceso 12 opcionalmente dispuesto y/o del segundo paso de proceso 14.
La figura 2 muestra una vista en corte aumentada de los ejemplos de realización mostrados en la figura 1 de la unidad de proceso 20 con el cabezal de proceso 22. El cabezal de proceso 22 está colocado de manera giratoria alrededor de un eje de giro 58. El cabezal de proceso 22 está configurado en forma de cilindro y presenta un eje y una superficie lateral, que está configurada en un borde radialmente exterior del cabezal de proceso 22, en donde el eje se encuentra en el eje de giro 58. Por ejemplo puede formar el cabezal de proceso esencialmente un cilindro recto, cuyo eje discurre desde un punto central de su superficie de cubierta hacia el punto central de su superficie base. En otras palabras puede estar configurado el cabezal de proceso 22 en forma de tambor. El cabezal de proceso 22 presenta varias entradas de gas 51 y varias salidas de gas 50, que están configuradas en el borde radialmente exterior, por ejemplo en la superficie lateral, del cabezal de proceso 22. Las salidas de gas 50 están configuradas y dispuestas de modo que en el funcionamiento un gas de proceso abandona al menos una de las salidas de gas 50 en una dirección con un componente de dirección dirigido radialmente. En dirección axial puede tener el cabezal de proceso 22, por ejemplo dependiendo de la anchura del sustrato 30 que va a tratarse, una anchura por ejemplo entre 1 mm y 10000 mm, por ejemplo entre 10 mm y 1000 mm, por ejemplo entre 100 mm y 500 mm. El radio del cabezal de proceso 22 puede ser por ejemplo entre 10 mm y 1000 mm, por ejemplo entre 100 mm y 600 mm.
Las salidas de gas 50 en el borde radialmente exterior permiten un tratamiento de la superficie del sustrato 30 con un bajo consumo de gas y una alta velocidad de proceso, en particular cuando por capa se requieren varios gases de reacción sucesivamente y/o cuando deben aplicarse una sobre otra o deben retirarse varias capas iguales o distintas. Además puede configurarse la unidad de proceso 20 de manera muy compacta y puede introducirse por tanto de manera sencilla en una línea de producción existente. En distintos ejemplos de realización puede soplarse un gas de proceso por ejemplo en dirección radial, o sea perpendicularmente al eje de giro 58 desde el cabezal de proceso 22. Como alternativa a esto, el gas de proceso puede soplarse solo parcialmente dirigido en dirección radial desde el cabezal de proceso 22, por ejemplo considerando una optimización de flujo en el caso del cabezal de proceso 22 giratorio.
Las salidas de gas 50 y/o las entradas de gas 51 en la superficie lateral pueden estar configuradas en forma de ranura. Por ejemplo, las salidas de gas 50 pueden estar configuradas mediante en cada caso una ranura (véase la figura 15), que se extiende en dirección axial transversalmente a través de la superficie lateral, por ejemplo en paralelo al eje de giro 58 y/o desde un extremo axial del cabezal de proceso 22 hacia el otro extremo axial del cabezal de proceso 22, y que se extiende en dirección radial desde el perímetro exterior del cabezal de proceso 22 hacia el interior del cabezal de proceso 22 hacia varios canales 52, 54, 55, 56, 57 distanciados del borde radialmente exterior del cabezal de proceso 22, que sirven para conectar las salidas de gas 50 para alimentar o las salidas de gas 51 para descargar los gases de proceso con pasos de gas descritos más abajo. La configuración en forma de ranura de las salidas de gas 50 contribuye a que el sustrato 30 dispuesto alrededor del borde exterior se revista de manera uniforme. Como alternativa a esto pueden estar configuradas las salidas de gas 50 en forma circular o de manera angular (véase la figura 16). Como alternativa a esto pueden formar una, dos o más salidas en forma de ranura o en forma circular de manera conjunta una de las salidas de gas 50.
Por ejemplo puede presentar el cabezal de proceso 22 varias salidas de gas 50, que para alimentar un primer gas de reacción presentan una primera salida de gas 50a, que comunica con un primer canal 52, y/o para alimentar un segundo gas de reacción presentan una segunda salida de gas 50b, que comunica con un segundo canal 55. Además puede presentar el cabezal de proceso 22 para alimentar el primer gas de reacción o para alimentar un tercer gas de reacción una tercera salida de gas 50c, que comunica con un tercer canal 56, y/o para alimentar el segundo gas de reacción o un cuarto gas de reacción una cuarta salida de gas 50d, que comunica con un cuarto canal 57, y/o para alimentar un gas de lavado como gas de proceso adicional o quinto gas de proceso una o varias salidas de gas 50e adicionales o quintas, que comunica o bien comunican con uno o bien varios quintos canales 54.
Las salidas de gas 50a, 50b, 50c, 50d, 50e permiten alimentar por ejemplo tres gases de proceso distintos, por ejemplo en un proceso de ALD como primer gas de proceso un primer producto de partida gaseoso y como segundo gas de proceso un segundo producto de partida gaseoso para generar una capa de material de un primer material o una primera combinación de materiales y como gas de proceso adicional un gas de lavado para realizar un lavado (purge). En el proceso de ALD se designan el primer y segundo producto de partida gaseoso también como primer o bien segundo precursor. Adicionalmente pueden alimentarse dos gases de proceso adicionales, por ejemplo como tercer gas de proceso un tercer precursor y como cuarto gas de proceso un cuarto precursor para genera una capa de material de un segundo material o de una segunda combinación de materiales. Además pueden estar previstas aún otras salidas de gas, por ejemplo pueden alimentarse dos productos de partida adicionales o pueden estar previstas también varias salidas de gas para uno de los gases de proceso.
Entre las salidas de gas 50 en el borde exterior del cabezal de proceso 22 pueden estar configuradas en cada caso una o dos de las entradas de gas 51 en el borde exterior del cabezal de proceso 22. Las entradas de gas 51 pueden estar configuradas en forma de ranura y/o en forma circular de manera correspondiente a las salidas de gas 50 y se extienden en dirección axial transversalmente a través de la superficie lateral, por ejemplo en paralelo al eje de giro 58 y/o desde un extremo axial del cabezal de proceso 22 hacia el otro extremo axial del cabezal de proceso 22, y se extienden en dirección radial desde el perímetro exterior del cabezal de proceso 22 hacia el interior del cabezal de proceso 22 hacia varios canales 53 correspondientes distanciados del borde radialmente exterior del cabezal de proceso 22, que sirven para conectar las entradas de gas 51 en el borde exterior del cabezal de proceso 22 con pasos de gas descritos más abajo.
En distintos ejemplos de realización puede estar previsto por ejemplo siempre entre dos salidas de gas 50a, 50b, 50c, 50d para los productos de partida en cada caso una quinta salida de gas 50e para el gas de lavado. Además puede estar prevista entre las salidas de gas 50a, 50b, 50c, 50d de los productos de partida en cada caso una entrada de gas 51 para extraer por succión los productos de partida o bien el gas de lavado. Así pueden estar previstas por ejemplo a lo largo del perímetro del borde radialmente exterior sucesivamente una primera salida de gas 50a para el primer producto de partida, una entrada de gas 51 para extraer por succión el primer producto de partida, una quinta salida de gas 50e para el gas de lavado 50e, una entrada de gas 51 adicional para extraer por succión el gas de lavado, una segunda salida de gas 50b para el segundo producto de partida, una entrada de gas 51 adicional para extraer por succión el segundo producto de partida, una quinta salida de gas 50e adicional para el gas de lavado y una entrada de gas 51 adicional para extraer por succión el gas de lavado. Esta sucesión puede repetirse varia veces, y/o pueden estar previstas aún otras salidas de gas 50 para productos de partida adicionales.
Los canales 52, 53, 54, 55, 56, 57 pueden extenderse en dirección axial y/o radial por el cabezal de proceso 22. Por ejemplo pueden extenderse los canales 52, 53, 54, 55, 56, 57 en los extremos axiales del cabezal de proceso 22, en otras palabras en la superficie base y/o la superficie de cubierta de la forma de cilindro, en dirección radial y pueden extenderse distanciándose de los extremos axiales del cabezal de proceso 22 en dirección axial. Como alternativa a las partes que se extienden radialmente de los canales 52, 53, 54, 55, 56, 57 pueden disponerse cuerpos frontales 101, 103 (véase la figura 4), que están acoplados con el cabezal de proceso 22 y que alojan las partes radiales de los canales 52, 53, 54, 55, 56, 57 y así conectan los canales 52, 53, 54, 55, 56, 57 que se extienden axialmente con los pasos de gas explicados más abajo.
En la zona del dispositivo de avance con el primer cilindro 26 y el segundo cilindro 28, por ejemplo entre el primer cilindro 26 y el segundo cilindro 28, pueden estar configuradas una pieza intermedia 60, una primera extracción por succión por succión de carcasa 62 para extraer por succión gas de proceso de la carcasa 24, una primera alimentación de gas de lavado de carcasa 64 para alimentar gas de lavado en la carcasa 24, una segunda extracción por succión de carcasa 66 para extraer por succión gas de la carcasa 24 y/o una segunda alimentación de gas de lavado de carcasa 68 para alimentar gas de lavado en la carcasa 24, que están dirigidas por ejemplo a la superficie que va a tratarse del sustrato 30. Adicionalmente pueden estar dispuestas aún otras eliminaciones por succión 62, 66. Las otras eliminaciones por succión 62, 66 pueden estar dispuestas por ejemplo sucesivamente desde fuera hacia dentro o desde dentro hacia fuera por ejemplo secuencialmente hacia fuera, de modo que según el principio del bombeo diferencial se impida la introducción de aire ambiente en la carcasa 24 y/o la salida de gases de proceso de la carcasa 24. Además puede estar dispuesta en la carcasa 24 una extracción por succión de modo que el sustrato 30 en la carcasa 24 se aleje por succión del cabezal de proceso 22, de manera que se predetermina una distancia entre la superficie lateral del cabezal de proceso 22 y el sustrato 30.
Como alternativa o adicionalmente pueden estar configuradas una tercera alimentación de gas de lavado de carcasa 70 para alimentar gas de lavado en la carcasa 24 y/o una tercera extracción por succión de carcasa 72 para extraer por succión gas de la carcasa 24, que están distanciadas por ejemplo del dispositivo de avance y/o que pueden estar dispuestas por ejemplo en un lado del sustrato 30 alejado de la superficie que va a tratarse del sustrato 30. Por ejemplo, la tercera extracción por succión de carcasa 72 puede contribuir a alejar por succión el sustrato 30 del cabezal de proceso 22 y/o a predeterminar la distancia entre el sustrato 30 y la superficie lateral del cabezal de proceso 22.
El gas de lavado puede alimentarse así por ejemplo sobre la superficie que va a revestirse del sustrato 30, por ejemplo en la zona del dispositivo de avance, por ejemplo entre los cilindros 26, 28, y/o sobre la superficie que no va a revestirse del sustrato 30, por ejemplo distanciado del dispositivo de avance.
En la carcasa 24 puede estar dispuesto un dispositivo de calentamiento 74, con el que puede calentarse un espacio interior de la carcasa 24. Como alternativa o adicionalmente puede calentarse la carcasa 24 con ayuda de gas de lavado calentado. Como alternativa o adicionalmente puede calentarse el cabezal de proceso 22. Una temperatura en la carcasa 14 puede encontrarse entre 0° y 1000 °C, por ejemplo entre 20° y 500 °C, por ejemplo, entre 150° y 250°, por ejemplo en aproximadamente 200 °C.
La figura 3 muestra que la carcasa 24 puede presentar una abertura de alimentación 78 para alimentar el sustrato 30 y una abertura de descarga 76 para descargar el sustrato 30. Además puede presentar la unidad de proceso 20 una unidad de accionamiento 90 para hacer girar el cabezal de proceso 22. La unidad de accionamiento 90 puede presentar por ejemplo un motor, un engranaje, por ejemplo una rueda dentada o una transmisión. La unidad de accionamiento puede estar integrada en la carcasa 24, o fuera de la carcasa 24 puede actuar en un árbol de giro, que se encuentra en el eje de giro 58, del cabezal de proceso 22.
Para alimentar y descargar los gases de proceso al o bien del cabezal de proceso 22 pueden estar previstos por ejemplo uno o dos pasos giratorios 80, 82 (véase la figura 4).
La figura 4 muestra un corte por la unidad de proceso 20 y por un primer paso giratorio 80 y un segundo paso giratorio 82. Los pasos giratorios 80, 82 presentan en cada caso un cuerpo interno 81 que puede girar, que pueden girar alrededor del eje de giro 58. Por ejemplo pueden estar fijados los cuerpos internos 81 al mismo árbol de giro que el cabezal de proceso 22 o los pasos giratorios 80, 82 pueden presentar árboles de giro propios, que están acoplados mecánicamente con el árbol de giro del cabezal de proceso 22. El cuerpo interno 81 presenta varias cavidades 83 que se extienden axialmente, que están configuradas para alimentar o descargar gases de proceso, que pueden designarse también como pasos de gas y que se explican en más detalle más abajo con relación a la figura 6.
La figura 4 muestra adicionalmente que se extienden los canales 52, 53, 54, 55, 56, 57, por ejemplo los canales 52, 56, en dirección axial por el cabezal de proceso 22 y que el cabezal de proceso 22 está acoplado mecánicamente en dirección axial con un primera cuerpo frontal 101 y un segundo cuerpo frontal 103, en donde los dos cuerpos frontales 101, 103 acoplan mecánicamente el cabezal de proceso 22 con el primer o bien el segundo paso giratorio 80, 82. Los cuerpos frontales 101, 103 pueden presentar por ejemplo escotaduras 105, que se extienden al menos parcialmente en dirección radial y a través de las cuales pueden comunicar las cavidades 83 de los pasos giratorios 80, 82, o sea a través de los pasos de gas, con los canales 5253, 54, 55, 56, 57. En otras palabras forman las escotaduras 105 partes radiales de los canales 52, 53, 54, 55, 56, 57. Como alternativa o adicionalmente pueden estar configuradas por ejemplo escotaduras, no representadas, junto a o en superficies frontales del cabezal de proceso 22, en otras palabras en la superficie base y/o la superficie de cubierta de la forma de cilindro del cabezal de proceso 22, que forman las partes radiales de los canales 52, 53, 54, 55, 56, 57 y a través de las cuales pueden comunicar las cavidades 83 de los pasos giratorios 80, 82 con los canales 52, 53, 54, 55, 56, 57.
Para disponer el sustrato 30 alrededor del cabezal de proceso 22, el dispositivo 10 presenta de manera adyacente a los extremos axialmente exteriores del borde radialmente exterior del cabezal de proceso 22 en cada caso un alma 102, 104, que en cada caso dista de la superficie lateral de la cabeza de proceso 22 en dirección radial y que discurre por ejemplo alrededor de todo el perímetro o alrededor de las secciones del perímetro del cabezal de proceso 22. Las almas 102, 104 sirven como espaciadores para predeterminar la distancia entre la superficie lateral del cabezal de proceso 22 y el sustrato 30. Adicionalmente a las almas 102, 104 pueden estar previstos otros espaciadores 140 (véase la figura 15). En el funcionamiento de la unidad de proceso 20 puede conducirse el sustrato 30 al menos parcialmente alrededor del cabezal de proceso 30 de modo que este se apoye en sus bordes laterales que no van a revestirse de la superficie que va a revestirse sobre las almas 102, 104. La superficie que va a revestirse del sustrato 30, la superficie lateral del cabezal de proceso 22 y las almas 102, 104 delimitan entonces uno o varios espacios de proceso, por ejemplo un primer espacio de proceso 100 y un tercer espacio de proceso 120, a los que se alimentan en el funcionamiento los gases de proceso para tratar la superficie del sustrato 20. La almas 102, 104 distan por ejemplo entre 0,01 y 10 mm, por ejemplo entre 0,05 y 5 mm, por ejemplo entre 0,1 y 1 mm del borde radialmente exterior del cabezal de proceso 22 en dirección radial, de modo que los espacios de proceso con el sustrato 30 colocado tengan una altura entre 0,01 y 10 mm, por ejemplo entre 0,05 y 5 mm, por ejemplo entre 0,1 y 1 mm. Las almas 102, 104 pueden tener por ejemplo una anchura entre 1 y 20 mm, por ejemplo entre 5 y 15 mm. Las salidas de gas 50 y entradas de gas 51 están configuradas por ejemplo entre las almas 102, 104. Los espacios de proceso 100, 120 están definidos y/o caracterizados por el volumen, en el que se encuentra un determinado gas de proceso y/o al que debe alimentarse un gas de proceso predeterminado o en el que deben extraerse por succión uno o dos gases de proceso. Los espacios de proceso 100, 120 rotan con el cabezal de proceso 22 y se mueven a través de la superficie de sustrato que va a revestirse.
Adicionalmente pueden estar dispuestas entre las almas 102, 104 una, dos o más almas adicionales correspondientes, sobre las que puede colocarse el sustrato 30 adicionalmente, por ejemplo para impedir que el sustrato 30 se combe, de manera que los espacios de proceso reducirían su tamaño. La disposición de las almas adicionales puede realizarse por ejemplo dependiendo de la longitud axial del cabezal de proceso 22, la anchura y/o la estabilidad del sustrato 30 que va a tratarse.
Además pueden estar previstos adicionalmente a las almas 102, 104 elementos de fijación no representados, que sirven para fijar el sustrato 30 durante su revolución alrededor del cabezal de proceso 22 en la tercera y la cuarta dirección 44, 46 a la almas 102, 104. Por ejemplo, las almas 102, 104 pueden presentar pasadores y el sustrato 30 puede presentar orificios que se corresponden a los pasadores, de modo que los pasadores engranan en los orificios y el sustrato 30 se fija durante el avance con respecto a las almas 102, 104 colocadas de manera giratoria y se hace girar conjuntamente con las almas 102, 104 o hace girar estas conjuntamente, tal como se conoce por impresoras equipadas con papel sin fin que presentan orificios. Como alternativa a esto pueden presentar los elementos de fijación también uno o varios dispositivos de sujeción, con cuya ayuda puede inmovilizarse el sustrato 30 y/o sujetarse en dirección axial, por ejemplo de manera automática.
La figura 5 muestra un ejemplo de uno de los pasos giratorios 80, 82 desde fuera en vista lateral. El paso giratorio 80, 82 representado está subdividido en dirección axial en varios segmentos, por ejemplo en un primer segmento 84, un segundo segmento 85, un tercer segmento 86, un cuarto segmento 87, un quinto segmento 88 y/o un sexto segmento 89. Los segmentos 84 a 89 pueden presentar varias aberturas de conexión. Los segmentos 84 a 89 pueden estar constituidos por una pieza individual o por varias piezas individuales acopladas mecánicamente. Por ejemplo puede estar configurada una primera abertura de conexión 94 en el primer segmento 84, una segunda abertura de conexión 95 en el segundo segmento 85, una tercera abertura de conexión 96 en el tercer segmento 86, una cuarta abertura de conexión 97 en el cuarto segmento 87, una quinta abertura de conexión 98 en el quinto segmento 88 y/o una sexta abertura de conexión 99 en el sexto segmento 89.
El cuerpo interno 81 puede hacerse girar con respecto a los segmentos 84 a 89, de modo que los segmentos 84 a 89 pueden permanecer fijos durante el funcionamiento de la unidad de proceso 20 y por consiguiente durante una rotación del cabezal de proceso 22 y del cuerpo interno 81. Esto permite conectar las aberturas de conexión 94 a 99 para alimentar o descargar los gases de proceso con conductos de gas fijos no representados, a través de los cuales pueden alimentarse los gases de proceso al cabezal de proceso 22 o pueden descargarse de este.
La figura 6 muestra una corte por el paso giratorio 80, 82 representado de acuerdo con la figura 5 a lo largo del canto de corte A-A allí mostrado. Los segmentos 84 a 89 presentan varias ranuras internas, a través de las que comunican la aberturas de conexión 94 a 99 con las cavidades 83 (véase la figura 4), en donde las cavidades 83 presentan por ejemplo un primera paso de gas 123 y/o un cuarto paso de gas 126. Por ejemplo, el primer segmento 84 presenta una primera ranura interna 114, a través de la que comunica la primera abertura de conexión 94 con el primer paso de gas 123, el segundo segmento 85 presenta una segunda ranura interna 115, a través de la que comunica la segunda abertura de conexión 95 con un segundo paso de gas no representado, el tercer segmento 86 presenta una tercera ranura interna 116, a través de la que comunica la tercera abertura de conexión 96 con un tercer paso de gas no representado, el cuarto segmento 87 presenta una cuarta ranura interna 117, a través de la que comunica la cuarta abertura de conexión 97 con el cuarto paso de gas 126, el quinto segmento 88 presenta una quinta ranura interna 118, a través de la que comunica la quinta abertura de conexión 98 con un quinto paso de gas no representado, y/o el sexto segmento 89 presenta una sexta ranura interna 119, a través de la que comunica la sexta abertura de conexión 99 con un sexto paso de gas no representado.
Las ranuras internas 114 a 119 hacen que al propio cabezal de proceso 22, con cuerpo interno 81 que gira, puedan alimentarse de manera permanente gases de proceso a través de las aberturas de conexión 94 a 99 y los pasos de gas 123, 126 o puedan descargarse del cabezal de proceso 22.
La figura 7 muestra una vista lateral esquemática del cabezal de proceso 22, en donde para la mejor explicación no están representadas las almas 102, 104 y el sustrato 30 está guiado alrededor del cabezal de proceso 22. En el borde radialmente exterior del cabezal de proceso 22, por ejemplo en su superficie lateral, pueden estar configuradas por ejemplo varias paredes transversales 131, que dividen el perímetro del cabezal de proceso 22 en varios segmentos. Las paredes transversales 131 pueden salir en dirección radial de la superficie lateral y se extienden en una dirección con un componente de dirección en dirección axial, o sea están en contacto tangencialmente con la superficie lateral. Por ejemplo pueden extenderse las paredes transversales 131 en dirección axial desde el alma 102 hacia el alma 104 y/o por ejemplo se encuentran perpendicularmente a las almas 102, 104. Las paredes transversales 131 pueden tener por ejemplo una altura más baja que las almas 102, 104. Por ejemplo, las paredes transversales 131 con las almas 102, 104, con la superficie lateral del cabezal de proceso 22 y con la superficie que va a tratarse del sustrato 30 pueden delimitar más o menos entre sí espacios de proceso 100, 120 individuales. De esta manera pueden estar formados espacios de proceso 100, 120 segmentados en el perímetro exterior, en los que pueden generarse distintas presiones sucesivamente y por ejemplo pueden alimentarse o descargarse distintos gases de proceso. Por ejemplo pueden estar configurados así el primer espacio de proceso 100, un segundo espacio de proceso 110, el tercer espacio de proceso 120 y/o un cuarto espacio de proceso 130. Entre los espacios de proceso 100, 110, 120, 130 pueden estar formados otros espacios de proceso, por ejemplo uno, dos o más quintos espacios de proceso 134 y/o uno, dos o más sextos espacios de proceso 132.
Por ejemplo pueden alimentarse a de los primeros a los cuartos espacios de proceso 100, 110, 120, 130 a través de las primeras a las cuartas entradas de gas 50a, 50b, 50c, 50d un primer, un segundo, un tercer o bien un cuarto gas de reacción para tratar la superficie del sustrato 30. Como alternativa a esto pueden alimentarse a de los primeros a los cuartos espacios de proceso 100, 110, 120, 130 por ejemplo solo uno o de manera alterna dos gases de reacción. A los quintos espacios de proceso 134 puede alimentarse por ejemplo a través de las quintas entradas de gas 50e como quinto u otro gas de proceso un gas de lavado. Los quintos espacios de proceso 134 pueden designarse en este contexto también como zonas de lavado. En los sextos espacios de proceso 132 puede generarse, por ejemplo a través de las entradas de gas 51, de manera permanente un vacío parcial, o al menos una presión más baja que en el espacio de proceso anterior, de modo que pueden extraerse por succión los gases de proceso alimentados previamente en los sextos espacios de proceso 132. Los sextos espacios de proceso 132 pueden designarse en este contexto también como zonas de vacío parcial. Por ejemplo, cerca de las paredes transversales 131 que delimitan los sextos espacios de proceso 132, puede estar dispuesto dentro de los sextos espacios de proceso 132 en cada caso una entrada de gas 51 para extraer por succión gas de proceso.
Con el primer espacio de proceso 100 limita una zona del sustrato 30, en la que está dispuesta una posición A predeterminada sobre el sustrato. Por consiguiente, en la situación mostrada en la figura 7 actúa por ejemplo el primer gas de reacción en el primer espacio de proceso 100 sobre la posición A predeterminada del sustrato. En un momento posterior limita la zona del sustrato 30 con la posición A predeterminada con otro de los espacios de proceso, de modo que otro gas de proceso choca con la posición A predeterminada.
La figura 8 muestra un ejemplo de realización de una primera estructura de capas 200, que se genera durante el tratamiento de la superficie del sustrato 30 y con la que está revestida la superficie del sustrato 30. La primera estructura de capas 200 presenta por ejemplo otras primeras capas 210, que en cada caso están constituidas por el mismo primer material o por la misma primera combinación de materiales. Por ejemplo, cada primera capa 210 forma una capa de ALD completa, que se produce por ejemplo a partir de la reacción de dos productos de partida y/o que se forma por ejemplo durante una única revolución del cabezal de proceso 22.
La figura 9 muestra un ejemplo de realización de una segunda estructura de capas 202, que se genera durante el tratamiento de la superficie del sustrato 30 y con la que está revestida la superficie del sustrato 30. La segunda estructura de capas 202 presenta por ejemplo varias primeras capas 210, que en cada caso están constituidas por el primer material o por la primera combinación de materiales, y varias segundas capas 220, que en cada caso están constituidas por un segundo material o por una segunda combinación de materiales. Las primeras y segundas capas 210, 220 están dispuestas sucesivamente de manera alterna y de manera variable. Por ejemplo, cada segunda capa 220 forma una capa de ALD completa, que se produce por ejemplo a partir de la reacción de un producto de partida adicional con un producto de partida anterior o a partir de la reacción de dos productos de partida adicionales y/o que se forma por ejemplo durante una única revolución del cabezal de proceso 22.
La figura 10 muestra un ejemplo de realización de una tercera estructuras de capas 204, que se genera durante el tratamiento de la superficie del sustrato 30 y con la que está revestida la superficie del sustrato 30. La tercera estructura de capas 204 presenta por ejemplo varias de las primeras capas 210, que en cada caso están constituidas por el primer material o por la primera combinación de materiales, y varias de las segundas capas 220, que en cada caso están constituidas por el segundo material o por la segunda combinación de materiales. En el caso de la tercera estructura de capas 204 están dispuestas varias de las primeras capas 210, que forman un primer paquete de capas, y varias de las segundas capas 220, que forman un segundo paquete de capas, sucesivamente, en donde varios de estos paquetes de capas están dispuestos sucesivamente de manera alterna y de manera variable.
Como alternativa o adicionalmente a las estructuras de capas 200, 202, 204 mostradas anteriormente son concebibles otras estructuras de capas 200, 202, 204, que presentan por ejemplo estructuras de capas con más o menos capas y/o con más o menos capas distintas, o sea con distintos materiales.
El modo de funcionamiento del dispositivo 10 para tratar la superficie del sustrato 30 y la fabricación de las estructuras de capas 200, 202, 204 se explican en más detalle a continuación en relación con un procedimiento para tratar la superficie del sustrato 30, en donde el procedimiento puede realizarse por ejemplo con ayuda del dispositivo 10 explicado anteriormente o con un dispositivo alternativo. Las estructuras de capa 200, 202, 204 se generan en el procedimiento para tratar la superficie del sustrato 30, lo que contribuye por ejemplo a fabricar el elemento de construcción optoelectrónico, que presenta el sustrato 30 con una de las estructuras de capas 200, 202, 204.
La figura 11 muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de realización de un procedimiento a modo de ejemplo para tratar la superficie del sustrato 30. El procedimiento puede realizarse por ejemplo con ayuda del dispositivo 10 descrito anteriormente.
En una etapa S2 puede introducirse el sustrato 30 en el dispositivo 10, por ejemplo en la unidad de proceso 20. La introducción del sustrato 30 en la unidad de proceso 20 puede realizarse por ejemplo a través de la abertura de alimentación 78 de manera que se desplaza el sustrato 30 en primer lugar entre el primer cilindro 28 y la pieza intermedia 60, entonces entre el cabezal de proceso 22 y el primer cilindro 28 y entonces entre el cabezal de proceso 22 y una pared interna de la carcasa 24. A este respecto se coloca el sustrato 30 al menos parcialmente alrededor de la superficie lateral del cabezal de proceso 22 y dado el caso sobre las almas 102, 104 de modo que una superficie que va a revestirse del sustrato 30, que está dirigida al cabezal de proceso 22, y la superficie lateral del cabezal de proceso 22 y dado el caso las almas 102, 104 y dado el caso las paredes transversales 131 forman los espacios de proceso 100, 110, 120, 130, 132, 134.
Gas de lavado, por ejemplo gas inerte
En una etapa S4 se hace girar el cabezal de proceso 22. Por ejemplo, una frecuencia de rotación del cabezal de proceso 22 puede encontrarse en un intervalo entre 1 y 1000 r/min, por ejemplo entre 100 y 500 r/min, por ejemplo entre 150 y 250 r/min o puede ser 200 r/min. Además puede hacerse girar el cabezal de proceso 22 en la dirección de rotación 25, que es opuesta a la dirección de avance del sustrato 30, o de manera opuesta a la dirección de rotación 25.
En una etapa S6 se trata la superficie del sustrato 30. Por ejemplo puede retirarse la superficie del sustrato 30 al menos parcialmente o puede revestirse la superficie del sustrato 30. Por ejemplo, para el revestimiento o para la retirada de la superficie del sustrato 30 pueden alimentarse a través del cabezal de proceso 22 que gira uno, dos o más gases de proceso por ejemplo a los espacios de proceso 100, 110, 120, 130, 132, 134 o bien pueden descargarse de estos. Mediante la alimentación y descarga de los gases de proceso pueden generarse en los espacios de proceso por ejemplo presiones de 0,001 a 5 bar, por ejemplo de 0,01 a 2 bar, por ejemplo de 0,1 a 1,5 bar. Durante la descarga de los gases de proceso pueden generarse en los sextos espacios de proceso 132 por ejemplo presiones de 0,0005 a 4,95 bar, por ejemplo de 0,005 a 1,95 bar, por ejemplo de 0,01 a 1,45 bar. Las indicaciones de presión mencionadas se refieren a presiones absolutas. Para una reducción o un impedimento eficaces de un mezclado y/o arrastre de los gases de proceso y/o para una alimentación o descarga eficaces de los gases de proceso del o bien de los espacios de proceso pueden ser decisivas sin embargo también las presiones diferenciales entre los espacios de proceso individuales. Por ejemplo cuando los espacios de proceso no están separados discretamente uno de otro, sino que se convierten uno en otro más o menos de manera continua. Una presión diferencial de este tipo puede ascender por ejemplo a entre 0,001 y 1 bar, por ejemplo entre 0,01 y 0,1 bar, por ejemplo entre 0,05 y 0,08 bar. Una presión diferencial puede ser por ejemplo también una diferencia de presión entre dos presiones en una posición predeterminada, por ejemplo en la posición A predeterminada, sobre el sustrato 30 en diferentes puntos de tiempo. En el caso de que se realice el proceso de retirada, entonces puede ser este por ejemplo un proceso de corrosión en seco, por ejemplo corrosión química en seco.
En una etapa S8 puede conducirse el sustrato 30 fuera de la unidad de proceso 20. A este respecto se conduce el sustrato 30 en primer lugar entre el cabezal de proceso 22 y el segundo cilindro 28, entonces entre el segundo cilindro 28 y la pieza intermedia 60 y entonces a través de la abertura de descarga 76 fuera de la carcasa 24.
La alimentación y la descarga del sustrato 30 se realizan, por ejemplo, sin que se separe el sustrato 30, de manera que es posible un proceso Roll-to-Roll. La alimentación y la descarga del sustrato 30 en o bien de la carcasa 24 puede realizarse a este respecto de manera continua o de manera sincronizada. Por ejemplo puede interrumpirse o no el avance del sustrato 30 durante el tratamiento de la superficie. Por ejemplo puede estar sincronizado el avance del sustrato 30, de modo que se traten sucesivamente zonas del sustrato 30 alargadas una sobre otra. Durante un ciclo pueden depositarse mediante alimentación de los gases de proceso y en el caso de revestimiento mediante deposición de los correspondientes átomos y/o moléculas varias capas de material igual o distinto o de combinaciones de materiales iguales o distintas sobre el sustrato 30 o e el caso de la retirada pueden separarse de este. Como alternativa a esto puede continuar desplazándose el sustrato 30 de manera continua, por ejemplo con una velocidad de avance constante. También a este respecto pueden depositarse varias capas de material igual o distinto o combinaciones de material iguales o distintas sobre el sustrato o pueden separarse de este, siempre que la velocidad circunferencial, es decir la velocidad con la que se mueven por ejemplo las salidas de gas 50 y/o entradas de gas 51, del cabezal de proceso 22 sea mayor que la velocidad de avance del sustrato 30. Por ejemplo pueden generarse, independientemente de los modos de avance explicados anteriormente, las primeras a cuartas estructuras de capas 200 a 204. Una velocidad de avance promedio del sustrato 30 puede encontrarse en un intervalo entre 0 y 100 m/min, en donde pueden producirse 0 m/min por ejemplo temporalmente en caso de avance sincronizado, por ejemplo entre 0,1 y 10 m/min, por ejemplo entre 0,5 y 5 m/min. La velocidad circunferencial del cabezal de proceso 22 puede ser mayor que la velocidad de avance del sustrato 30. En el caso de la disposición de varios cabezales de proceso 22 uno detrás de otro para tratar el mismo sustrato 30 puede elevarse la velocidad de avance.
Con un ciclo de revestimiento o con una revolución del cabezal de proceso 22 es posible por ejemplo un crecimiento de capa de 0,1 nm/cy. En caso de suponer una velocidad de giro de 200 r/min puede conseguirse por consiguiente un espesor de capa de ALD de 20 nm tras 60 s. En caso de suponer un cabezal de proceso 22 con radio de 11 cm, una dimensión de la superficie lateral es 69,1 cm, de manera que resulta una longitud de revestimiento del sustrato de aprox. 0,6 m. Por consiguiente es posible para el proceso Roll-to-Roll un crecimiento de capa de 20 nm con una velocidad de revestimiento de 0,6 m/min. A este respecto se mueve uno de los espacios de proceso 100, 110, 120, 130 por ejemplo en 24 ms sobre un sitio predeterminado sobre el sustrato 30.
En caso de suponer un cabezal de proceso 22 con un radio de 55 cm resulta una velocidad de revestimiento de 5 * 0,6 m/min, o sea de 3 m/min, es decir pueden realizarse líneas de producción a escala técnica. En caso de suponer estos parámetros pueden realizarse los procesos individuales dependiendo de los precursores usados parcialmente a temperatura ambiente.
En una etapa S10 puede separarse el sustrato 30 con la superficie tratada. Por ejemplo puede desenrollarse y/o cortarse, serrarse o decaparse el sustrato 30 tratado del rollo.
La figura 12 muestra un diagrama de flujo de un ejemplo de realización de un procedimiento para revestir la superficie del sustrato 30, que puede realizarse por ejemplo en la etapa S6 del procedimiento explicado anteriormente. El procedimiento de revestimiento puede ser por ejemplo un proceso de CVD o un proceso de ALD. Por ejemplo pueden aplicarse capas de monoátomos o de múltiples átomos, que pueden tener un espesor de pocos Angstrom a varios nanómetros. Por ejemplo pueden aplicarse de 100 a 200 capas iguales o distintas una sobre otra sobre el sustrato 30, por ejemplo de acuerdo con las primeras a terceras estructuras de capas 200, 202, 204.
El diagrama de flujo describe de manera abstracta el proceso de revestimiento observado desde una posición predeterminada a modo de ejemplo sobre el sustrato 30, por ejemplo observado desde la posición predeterminada A. Los espacios de proceso mencionados se mueven durante el procedimiento sobre la posición A predeterminada. Las etapas individuales se realizan de manera permanente, sin embargo rotan los espacios de proceso por encima del sustrato 30, de modo que observado desde la posición A predeterminada sobre el sustrato 30 resulta una sucesión temporal de las etapas individuales. El diagrama de flujo se desarrolla por tanto en distintas posiciones sobre el sustrato 30 en diferentes puntos de tiempo. Además, el procedimiento representa un desarrollo de proceso idealizado, en el que no se produce ningún arrastre de los gases de proceso de un espacio de proceso a otro, lo que puede conseguirse por ejemplo al menos casi con ayuda de las paredes transversales 131. En realidad se produce un arrastre, sin embargo, también con el uso de las paredes transversales y aún más sin las paredes transversales 131, de modo que por ejemplo siempre durante la extracción por succión de un gas de proceso se extrae por succión conjuntamente también el gas de proceso del espacio de proceso anterior y así tiene lugar al menos durante la extracción por succión un mezclado de los gases de proceso en la fase gaseosa. Las reacciones indeseadas de los gases de reacción entre sí pueden impedirse mediante el uso del gas de lavado siempre entre dos gases de reacción, dado que entonces durante la extracción por succión se produce únicamente un mezclado de uno de los gases de reacción con el gas de lavado. El caso en el que se produce más o menos el arrastre, por ejemplo en el caso de que la altura de las paredes transversales 131 sea más baja que la altura de los espacios de proceso o en el caso de que se prescinda de las paredes transversales 131, se explica en más detalle más abajo con respecto a la figura 17.
En el caso de que se realice un proceso de ALD, entonces pueden alimentarse por ejemplo para generar la primera capa 210 a través del cabezal de proceso 22 que gira sucesivamente en primer lugar un primer producto de partida gaseoso, entonces un gas de lavado y entonces un segundo producto de partida gaseoso. Los productos de partida pueden designarse también como precursores. El primer producto de partida puede presentar por ejemplo agua y el segundo producto de partida puede presentar por ejemplo trimetil-aluminio (TMA), de manera que puede generarse una capa de AhO3. Como alternativa o adicionalmente puede usarse como segundo producto de partida por ejemplo TiCl4.
Por ejemplo, en una etapa S12 puede alimentarse el primer gas de proceso, que se corresponde con el primer producto de partida, por ejemplo el primer gas de reacción. El primer gas de proceso puede alimentarse por ejemplo al primer espacio de proceso 100. A este respecto pueden depositarse átomos y/o moléculas del primer gas de proceso sobre la superficie que va a tratarse del sustrato 30. Por ejemplo, la superficie que va a revestirse del sustrato 30 se satura con los átomos de gas o moléculas de gas del primer producto de partida gaseoso. El primer producto de partida puede presentar por ejemplo vapor de agua, oxígeno u ozono.
En una etapa S14 puede extraerse por succión el primer gas de proceso, por ejemplo a través del sexto espacio de proceso 132 que sigue al primer espacio de proceso 100 de manera opuesta a la dirección de giro 25.
En una etapa S16 puede alimentarse el gas de lavado, que se mezcla con el primer gas de proceso residual. El gas de lavado puede alimentarse por ejemplo al quinto espacio de proceso 134 que sigue al primer espacio de proceso 100 de manera opuesta a la dirección de giro 25. El gas de lavado impide en gran parte un mezclado de distintos productos de partida. En otras palabras se impide mediante el gas de lavado un mezclado de las sustancias o átomos de gas o bien molécula de gas de los precursores gaseosos y con ello una reacción indeseada en fase gaseosa. Además, debido a ello se garantiza una separación rápida de uno de los gases de proceso hasta la alimentación de uno siguiente de los gases de proceso. Como gas de lavado puede usarse un gas inerte. La etapa S16 y otras etapas en las que se alimenta gas de lavado pueden designarse generalmente también como etapas de "purga".
En una etapa S18 puede extraerse por succión el gas de lavado con el resto del primer gas de proceso, por ejemplo a través del sexto espacio de proceso 132 que sigue al quinto espacio de proceso 134 mencionado anteriormente de manera opuesta a la dirección de giro. A este respecto puede generarse en el espacio de proceso un vacío parcial o una presión diferencial predeterminada en comparación con un espacio de proceso adyacente de una cantidad de por ejemplo 0,001 a 1 bar. La presión diferencial puede ser por ejemplo también una diferencia de presión entre dos presiones en la posición A predeterminada sobre el sustrato 30 en diferentes puntos de tiempo.
En una etapa S20 puede alimentarse el segundo gas de proceso, que se corresponde con el segundo producto de partida, por ejemplo el segundo gas de reacción. El segundo gas de proceso puede alimentarse por ejemplo al segundo espacio de proceso 110. Los átomos y/o moléculas del segundo gas de proceso pueden depositarse a este respecto sobre la capa del primer producto de partida y pueden contraer una unión con este, de manera que se forma la primera capa 210, por ejemplo en caso de una única revolución del cabezal de proceso 22. Debido a ello puede configurarse la primera capa 210 por ejemplo de manera monoatómica. El segundo producto de partida puede ser por ejemplo TMA.
En una etapa S22 puede extraerse por succión el segundo gas de proceso, por ejemplo a través del sexto espacio de proceso 132 que sigue al segundo espacio de proceso 110 de manera opuesta a la dirección de giro 25.
En una etapa S24 puede alimentarse el gas de lavado, que se mezcla con el segundo gas de proceso residual. El gas de lavado puede alimentarse por ejemplo al quinto espacio de proceso 134 que sigue al segundo espacio de proceso 120 de manera opuesta a la dirección de giro 25.
En una etapa S26 puede extraerse por succión el gas de lavado con el resto del segundo gas de proceso, por ejemplo a través del sexto espacio de proceso 132 que sigue al quinto espacio de proceso 134 mencionado anteriormente de manera opuesta a la dirección de giro 25.
El primer y el segundo producto de partida pueden alimentarse de manera repetida por ejemplo varias veces sucesivamente, para generar varias sucesiones de capas de la primera capa 210. Por ejemplo pueden realizarse las etapas S12 a S26 varias veces sucesivamente. Las etapas S12 a S26 pueden realizarse en cada caso con un revolución del cabezal de proceso 22. Esto permite aplicar con una revolución una capa de una primera capa de ALD, por ejemplo de acuerdo con la primera estructura de capas 200. Como alternativa a esto pueden realizarse las etapas S12 a 26 varias veces durante una revolución, por ejemplo, alimentándose el primer y el segundo gas de proceso a través de otras de las salidas de gas 50. Esto permite aplicar con una revolución por ejemplo dos o más capas de la primera capa de ALD, por ejemplo de acuerdo con la primera estructura de capas 200. Además pueden formarse a este respecto la una o las varias capas de ALD como alternativa o adicionalmente con varias revoluciones.
El revestimiento puede realizarse por ejemplo con el avance sincronizado del sustrato 30. A este respecto se transporta el sustrato 30 en cada caso solo en un trayecto, que se corresponde aproximadamente al perímetro del cabezal de proceso 22, sin embargo durante el revestimiento no se transporta posteriormente el sustrato 30. El cabezal de proceso 22 se suministra entonces solo con los gases de proceso necesarios para la respectiva capa, mientras que todos los otros espacios de proceso, alimentaciones y descargas se lavan por ejemplo con gas de lavado o se extraen por succión. Debido a ello pueden realizarse capas de espesores discrecionales.
Además pueden alimentarse también otros productos de partida gaseosos, para generar distintas capas. Por ejemplo pueden formarse dos o más capas adicionales durante la una o en varias revoluciones del cabezal de proceso 22, por ejemplo de acuerdo con la segunda estructura de capas 202, y/o pueden formarse con revoluciones posteriores capas adicionales del o bien de los materiales o combinaciones de materiales iguales, por ejemplo de acuerdo con la tercera estructura de capas 204. Esto permite aplicar varias capas de una primera capa de ALD y entonces varias capas de una segunda capa de ALD.
Por ejemplo, en una etapa S30 puede alimentarse el tercer gas de proceso, que se corresponde con un tercer producto de partida, por ejemplo el tercer gas de reacción. El tercer gas de proceso puede alimentarse por ejemplo al tercer espacio de proceso 120. A este respecto pueden depositarse átomos y/o moléculas del tercer gas de proceso sobre la primera capa 210. Por ejemplo, la primera capa 210 se satura con el tercer producto de partida gaseoso.
En una etapa S32 puede extraerse por succión el tercer gas de proceso, por ejemplo a través del sexto espacio de proceso 132 que sigue al tercer espacio de proceso 120 de manera opuesta a la dirección de giro 25.
En una etapa S34 puede alimentarse el gas de lavado, que se mezcla con el tercer gas de proceso residual. El gas de lavado puede alimentarse por ejemplo al quinto espacio de proceso 134 que sigue al tercer espacio de proceso 110 de manera opuesta a la dirección de giro 25.
En una etapa S36 puede extraerse por succión el gas de lavado con el resto del tercer gas de proceso, por ejemplo a través del sexto espacio de proceso 132 que sigue al quinto espacio de proceso 134 mencionado anteriormente de manera opuesta a la dirección de giro. A este respecto puede generarse en el sexto espacio de proceso 132 un vacío parcial o una presión diferencial de una cantidad de por ejemplo 10 a 100 mbar.
En una etapa S38 puede alimentarse el cuarto gas de proceso, que se corresponde con un cuarto producto de partida, por ejemplo el cuarto gas de reacción. El cuarto gas de proceso puede alimentarse por ejemplo al cuarto espacio de proceso 130. Los átomos y/o moléculas del cuarto gas de proceso pueden depositarse a este respecto sobre la capa del tercer producto de partida y pueden contraer una unión con este, de manera que se forma por ejemplo la segunda capa 220, por ejemplo en caso de una única revolución del cabezal de proceso 22. Debido a ello puede configurarse la segunda capa 220 por ejemplo de manera monoatómica.
En una etapa S40 puede extraerse por succión el cuarto gas de proceso, por ejemplo a través del sexto espacio de proceso 132 que sigue al cuarto espacio de proceso 130 de manera opuesta a la dirección de giro 25.
En una etapa S42 puede alimentarse el gas de lavado, que se mezcla con el cuarto gas de proceso residual. El gas de lavado puede alimentarse por ejemplo al quinto espacio de proceso 134 que sigue al cuarto espacio de proceso 130 de manera opuesta a la dirección de giro 25.
En una etapa S44 puede extraerse por succión el gas de lavado con el resto del cuarto gas de proceso, por ejemplo a través del sexto espacio de proceso 132 que sigue al quinto espacio de proceso 134 mencionado anteriormente de manera opuesta a la dirección de giro 25.
El tercer y el cuarto producto de partida pueden alimentarse de manera repetida por ejemplo varias veces sucesivamente, para generar varias capas 220 de la segunda capa 220. Por ejemplo pueden realizarse las etapas S30 a S44 varias veces sucesivamente. Esto permite aplicar varias capas 220 de una segunda capa de ALD. Además pueden realizarse las etapas S12 a S26 y/o S30 a S44 varias veces sucesivamente, para formar las distintas estructuras de capa 200, 202, 204 de capas de ALD.
En la fabricación de un elemento de construcción optoelectrónico pueden formar las capas 210, 220, por ejemplo las capas de ALD, una, dos o más capas de electrodo, capas orgánicamente funcionales, capas ópticas, tal como por ejemplo capas de reflexión o capas de transmisión, capas de transistores de película delgada, capas de barrera y/o capas de encapsulación o pueden estar formadas sobre esto.
En distintos ejemplos de realización puede formarse la capa de electrodo por, o puede ser, un material eléctricamente conductor, tal como por ejemplo por un metal o un óxido transparentes conductor (transparent conductive oxide, TCO) o un apilamiento de capas de varias capas del mismo metal o distintos metales y/o del mismo TCO o distintos TCO. Los óxidos conductores transparentes son materiales conductores transparentes, por ejemplo óxidos metálicos, tal como por ejemplo óxido de zinc, óxido de estaño, óxido de cadmio, óxido de titanio, óxido de indio, u óxido de indioestaño (ITO). Además de los compuestos de oxígeno-metal binarios, tal como por ejemplo ZnO, SnO2, o In2O3 pertenecen también compuestos de oxígeno-metal terciarios, tal como por ejemplo AlZnO, Zn2SnO4, CdSnO3, ZnSnO3, MgIn2O4, GaInO3, Zn2In2O5 o In4Sn3O12 o mezclas de distintos óxidos conductores transparentes al grupo de los TCO y pueden usarse en distintos ejemplos de realización. Además, los TCO no corresponden forzosamente a una composición estequiométrica y además pueden estar p-impurificados o n-impurificados. Además, la capa de electrodo puede presentar por ejemplo Ag, Pt, Au, Mg, Al, Ba, In, Ag, Au, Mg, Ca, Sm o Li, así como compuestos, combinaciones o aleaciones de estos materiales. Por ejemplo puede formarse la capa de electrodo de un apilamiento de capas de una combinación de una capa de un metal sobre una capa de un TCO, o a la inversa. Un ejemplo es una capa de plata, que está aplicada sobre una capa de óxido de indio-estaño (ITO) (Ag sobre ITO) o capas múltiples de ITO-Ag-ITO. Además puede prever la capa de electrodo uno o varios de los siguientes materiales como alternativa o adicionalmente a los materiales mencionados anteriormente: redes de nanoalambres y nanopartículas metálicos, por ejemplo de Ag; redes de nanotubos de carbono; partículas y capas de grafeno; redes de nanoalambres semiconductores. Además, la capa de electrodo puede presentar polímeros eléctricamente conductores u óxidos de metal de transición u óxidos transparentes eléctricamente conductores.
En distintos ejemplos de realización, una capa orgánicamente funcional puede contener una o varias capas de emisor, por ejemplo con emisores de fluorescencia y/o fosforescencia, así como una o varias capas conductoras de huecos (también designadas como capa(s) de transporte de huecos) y/o una o varias capas conductoras de electrones (también designadas como capa(s) de transporte de electrones). Ejemplos de materiales emisores, que pueden usarse para la(s) capa(s) de emisor, incluyen compuestos orgánicos u organometálicos, tal como derivados de polifluoreno, politiofeno y polifenileno (por ejemplo, poli-p-fenilenvinileno 2- o 2,5-sustituidos) así como complejos de metal, por ejemplo complejos de iridio tal como FIrPic (bis(3,5-difluoro-2-(2-piridil)fenil-(2-carboxipiridil)-iridio III) azul fosforescente, Ir(ppy)3 (tris(2-fenilpiridin)iridio III) verde fosforescente, Ru (dtb-bpy)3*2(PF6) (complejo de tris[4,4'-diferc-butil-(2,2')-bipiridin]rutenio(NI)) rojo fosforescente así como DPAVBi (4,4-bis[4-(di-p-tolilamino)estiril]bifenilo) azul fluorescente, TTPa (9,10-bis[N,N-di-(p-tolil)-amino]antraceno) verde fluorescente y DCM2 (4-dicianometilen)-2-metil-6-julolidil-9-enil-4H-pirano) rojo fluorescente como emisores no poliméricos. Además pueden usarse emisores poliméricos. Los materiales emisores pueden estar incrustados en un material de matriz de manera adecuada. Ha de indicarse que otros materiales emisores adecuados están previstos igualmente en otros ejemplos de realización. La capa orgánicamente funcional puede presentar en general una o varias capas funcionales. La una o las varias capas funcionales pueden presentar polímeros orgánicos, oligómeros orgánicos, monómeros orgánicos, moléculas pequeñas orgánicas, no poliméricas ("small molecules") o una combinación de estos materiales. Por ejemplo puede presentar la capa orgánicamente funcional una o varias capas funcionales, que está realizada o están realizadas como capa de transporte de huecos, de modo que por ejemplo en el caso de un OLED se posibilite una inyección de huecos eficaz en una capa electroluminiscente o una zona electroluminiscente. Como alternativa, en distintos ejemplos de realización, puede presentar la capa orgánicamente funcional una o varias capas funcionales, que está realizada o están realizadas como capa de transporte de electrones, de modo que por ejemplo en el caso de un OLED se posibilite una inyección de electrones eficaz en una capa electroluminiscente o una zona electroluminiscente. Como material para la capa de transporte de huecos pueden usarse por ejemplo aminas terciarias, derivados de carbazol, polianilina conductora o polietilendioxitiofeno. En distintos ejemplos de realización puede o pueden estar realizados la una o las varias capas funcionales como capa electroluminiscente.
En distintos ejemplos de realización, una capa de encapsulación puede presentar uno de los materiales siguientes o puede estar constituida por esto: óxido de aluminio, óxido de cinc, óxido de zirconio, óxido de titanio, óxido de hafnio, óxido de tántalo, óxido de lantano, óxido de silicio, nitruro de silicio, oxinitruro de silicio, óxido de indio-estaño, óxido de indio-cinc, óxido de cinc impurificado con aluminio, así como mezclas y aleaciones de los mismos. En distintos ejemplos de realización, la capa de encapsulación o (en el caso de un apilamiento de capas con una pluralidad de capas parciales) una o varias de las capas parciales de la capa de encapsulación puede presentar uno a varios materiales de alta refracción, expresado de otra manera uno o varios materiales con un alto índice de refracción, por ejemplo con un índice de refracción de al menos 2, por ejemplo M0 O3.
En distintos ejemplos de realización, una capa de barrera puede presentar uno o varios de los materiales siguientes o puede estar constituida por esto: óxido de aluminio, óxido de cinc, óxido de zirconio, óxido de titanio, óxido de hafnio, óxido de tántalo, óxido de lantano, óxido de silicio, nitruro de silicio, oxinitruro de silicio, óxido de indio-estaño, óxido de indio-cinc, óxido de cinc impurificado con aluminio, así como mezclas y aleaciones de los mismos.
Como primeros precursores y/o primer gas de reacción pueden usarse por ejemplo para la formación de óxidos fuentes de oxígeno, tal como por ejemplo H2O, H2O2 , N2O4 , N2O, O2, O3, CH3COOH, r Oh (con R igual a CH3 , CH2OHCH2OH, t-C4HgOH o n-C4HgOH) o alcóxidos de metal, para la formación de nitruros fuentes de nitrógeno, tal como por ejemplo NH3 , (CH3)NNH2 , tBuNH2 o CH2CHCH2NH, para la formación de metales puros por ejemplo H2, B2H6 , silanos o hidruros, para la formación de sulfuros, selenuros o teluros por ejemplo H2S, H2Se o bien H2Te.
Como segundos precursores y/o segundo gas de reacción pueden alimentarse por ejemplo para la formación de AhO3 por ejemplo (CH3)3Al, (CH3)2AlCl, (CH3)2AlH o (CH3CH2)3Al, para la formación de ZnO pueden alimentarse por ejemplo (CH3)4Zn, (CH3CH2)4Zn o (C2Hs)2Zn, para la formación de ZrO2 pueden alimentarse por ejemplo (CsHs^ZrCh, (CgH5)2Zr(CH3)2 , Zr[(C2Hg)(CH3)N]4 , ZrCl4 o Zr(CH3CgH4)2CH3OCH3 , para la formación de TiO2/TiN pueden alimentarse por ejemplo Ti(OCH(CH3)2)4, Ti[N(CH3)2]4, TiCl4 o [(C2H5)2N]4Ti, para la formación de HfO2 pueden alimentarse por ejemplo (C5H5)2HfCh, (C5H5)2Hf (CH3)2 , Hf[(C2H5)(CH3)N]4, HfCU, Hf[C5H4(CH3)b(CH3)2o HfCH3(OCH3)[C5H4(CH3)]2 , para la formación de Ta2O5/Ta3N5 pueden alimentarse por ejemplo TaCl5 o (CH3)3CNTa(N(C2H5)2)3, para la formación de La2O3 pueden alimentarse por ejemplo (C5H5)3La o (C5MeH4)3La, para la formación de S Ó /s iN pueden alimentarse por ejemplo SiCl4 , Si(O(CH2)3cH 3)4, ((CH3)3CO)3SiOH, (CH3CH2C (CH3)2O)3SiOH o (HSiCH3O)4 , para la formación de SnO2 pueden alimentarse por ejemplo (CH3)4Sn o (CH3CH2)4Sn, para la formación de ITO pueden alimentarse por ejemplo In(OCCH3CHOCCH3)3 , (CH3)4Sn o (CH3CH2)4Sn, para la formación de MgO puede alimentarse por ejemplo (C5H5)2Mg, para la formación de Sc2O3 puede alimentarse por ejemplo (C5H5)3Sc, para la formación de Y2O3 pueden alimentarse por ejemplo (C5H5)3Y o (C5MeH4)3Y, para la formación de Pt pueden alimentarse por ejemplo (C5MeH4)PtMe3 o C5H4CH3Pt(cH3)3, para la formación de NiO pueden alimentarse por ejemplo (C5H5)2Ni o Ni(C5^ C 2H5)2, para la formación de V2O5 pueden alimentarse por ejemplo OV(OCH(CH3)2)3 , para la formación de Fe2O3 pueden alimentarse por ejemplo {(CH3)3CO)3Fe}2 , para la formación de WN puede alimentarse por ejemplo ((CH3)3CN)2W(N(CH3)2)2 , para la formación de GaAs pueden alimentarse por ejemplo (CH3CH2)3Ga, Ga(CH3)3, (CgH5)3As o (C6H5)2AsCH2CH2As(C6H5)2, para la formación de ZnS pueden alimentarse por ejemplo (CH3)4Zn, (CH3CH2)4Zn o (C2H5)2Zn, para la formación de CdS puede alimentarse por ejemplo Cd(C2H7O2)2, para la formación de B2O3 pueden alimentarse por ejemplo (C6H5)3B o [(CH3)2CHO]3B, para la formación de Pd puede alimentarse por ejemplo Pd(C5H7O2)2 , para la formación de BaO puede alimentarse por ejemplo Ba(OCC(CH3)3CHCOCF2CF2CF3)2, para la formación de SrO pueden alimentarse por ejemplo Sr(OCC(CH3)3CHCOCF2CF2CF3)2 o C22H38O4Sr o para la formación de MoO3 pueden alimentarse por ejemplo CiiH8MoO4, CioHioChMO, [(CgH5)2PCH2CH2P(C6H5)2]Mo(CO)4, C16H10MO2O6, Mo(CO)g, Mo(CO)g, C22^ 2Mo2Oa, C7H8Mo(CO)3 o Mo(NCCH3)3(CO)3.
Antes de la alimentación de los gases de proceso en los espacios de proceso 100, 110, 120, 130 puede generarse o no en los correspondientes espacios de proceso un vacío parcial hasta próximo al vacío. Además pueden configurarse capas con múltiples átomos.
La figura 13 muestra un ejemplo de realización del dispositivo 10 para tratar la superficie del sustrato 30, que presenta varias unidades de proceso 20 dispuestas en serie con correspondientes cabezales de proceso 22 dispuestos en serie. Que estén dispuestos los cabezales de proceso 22 en serie significa en este contexto que el sustrato 30 recorre sucesivamente las unidades de proceso 20 individuales pasando por los correspondientes cabezales de proceso 22. Los cabezales de proceso 22 están dispuestos por ejemplo de modo que por el o bien uno de los cabezales de proceso 22 siguientes se trata el mismo lado del sustrato 30 que por el cabezal de proceso 22 anterior. Debido a ello pueden aplicarse capas adicionales y/o por ejemplo capas alternas o paquetes de capas o una capa aplicada previamente puede retirarse total o parcialmente. Como alternativa o adicionalmente con estructura de capas que permanece igual pueden aplicarse las capas en total de manera más rápida, por ejemplo puede elevarse la velocidad de avance.
La figura 14 muestra otro ejemplo de realización del dispositivo 10 para tratar la superficie del sustrato 30, que presenta varias unidades de proceso 20 dispuestas en serie con correspondientes cabezales de proceso 22 dispuestos en serie. Los cabezales de proceso 22 están dispuestos por ejemplo de modo que por el o bien uno de los cabezales de proceso 22 siguientes se trata el lado del sustrato 30 distinto y con ello una superficie del sustrato 30 distinta que por el cabezal de proceso 22 anterior. Debido a ello pueden aplicarse sobre la otra superficie del sustrato 30 capas o una capa aplicada previamente sobre el otro lado puede retirarse total o parcialmente.
La figura 15 muestra un ejemplo de realización de un cabezal de proceso, por ejemplo del cabezal de proceso 22 en vista lateral, en donde el sustrato 30 está indicado únicamente en vista en corte. En este ejemplo de realización del cabezal de proceso 22 están dispuestas las paredes transversales 131 únicamente de manera opcional y están representadas a rayas en la figura 15. Una de las salidas de gas 50 y una de las entradas de gas 51 están configuradas mediante en cada caso una escotadura en forma de ranura. Además están dispuestos en el perímetro del cabezal de proceso 22 varios espaciadores 140. Los espaciadores 140 sirven para predeterminar una distancia del sustrato 30 del cabezal de proceso 22 y con ello una altura de los espacios de proceso 110, 132, 134. Los espaciadores 140 pueden estar dispuestos adicionalmente o como alternativa a las almas 102, 104. Además pueden adoptar adicionalmente o como alternativa las paredes transversales 131 la función de los espaciadores 140. En el ejemplo de realización mostrado en la figura 15 están configurados los espaciadores 140 en forma de esfera y están colocados de manera giratoria en escotaduras correspondientes del cabezal de proceso 22, de modo que en el funcionamiento puede mantenerse bajo un rozamiento entre los espaciadores 140 y el sustrato 30. Como alternativa a la forma de esfera pueden estar configurados los espaciadores 140 por ejemplo también en forma de cilindro y/o se extienden por ejemplo en paralelo al eje de giro 58, en donde los espaciadores 140 pueden estar colocados de manera giratoria entonces igualmente en correspondientes escotaduras del cabezal de proceso 22. Los espaciadores 140 pueden contribuir también a que puedan tratarse sustratos 30 relativamente anchos.
La figura 16 muestra otro ejemplo de realización de un cabezal de proceso, por ejemplo del cabezal de proceso 22 en vista lateral, en donde el sustrato 30 está indicado únicamente en vista en corte. En este ejemplo de realización del cabezal de proceso 22 presenta el cabezal de proceso 22 una superficie lateral, que está arqueada de manera cóncava, o sea hacia el interior. Esto puede contribuir por ejemplo a que el sustrato 30 pueda combarse hacia el interior y que sin embargo la altura deseada de uno o varios de los espacios de proceso 100, 110, 132, 134 se garantice. Las entradas de gas 50 y/o las salidas de gas 51 están configuradas en este ejemplo de realización por ejemplo mediante escotaduras en forma circular. Además, varias escotaduras en forma circular forman en cada caso una de las entradas de gas 50 o bien de las salidas de gas 51. Las escotaduras en forma circular pueden estar configuradas adicionalmente o como alternativa a las escotaduras en forma de ranura. Además pueden estar configuradas más o menos escotaduras y/o más grandes o más pequeñas. Además pueden estar configuradas las escotaduras con distancias más grandes o más pequeñas una con respecto a otra. Independientemente de la forma de las escotaduras pueden estar configuradas las propias escotaduras y/o sus recorridos y/o extensiones en el cabezal de proceso 22 teniendo en cuenta un flujo de gas durante el funcionamiento. Por ejemplo pueden configurarse las escotaduras con flujo optimizado. Por ejemplo, las anchuras de las aberturas de las ranuras pueden variar en dirección perpendicular al eje 58.
Los espaciadores 140 están configurados por ejemplo de modo que el sustrato 30 tenga desde la superficie lateral del cabezal de proceso 22 por ejemplo una distancia entre 0,01 y 10 mm, por ejemplo entre 0,05 y 5 mm, por ejemplo entre 0,1 y 1 mm. El o bien los espacios de proceso tienen entonces con el sustrato 30 flexible colocado una altura entre 0,01 y 10 mm, o bien entre 0,05 y 5 mm, o bien entre 0,1 y 1 mm.
Como alternativa o adicionalmente puede predeterminarse la distancia del sustrato 30 del cabezal de proceso 22, alejándose por succión del cabezal de proceso 22 el sustrato 30 con ayuda de un vacío parcial sobre el lado del sustrato 30 alejado del cabezal de proceso 22.
En todos los ejemplos de realización explicados anteriormente pueden estar separados los espacios de proceso mencionados más o menos uno de otro. La separación puede ser relativamente en gran parte a este respecto por ejemplo con ayuda de las paredes transversales 131, de modo que los espacios de proceso estén separados por ejemplo de manera discreta uno de otro. Sin embargo puede reducirse también la separación, por ejemplo con altura decreciente de las paredes transversales 131. Esto puede marchar por ejemplo en tanto que las paredes transversales 131 ya no separen los espacios de proceso uno de otro y/o se prescinda completamente de las paredes transversales 131. Los espacios de proceso individuales se convierten entonces de manera continua uno en otro. Además están caracterizados y/o definidos los espacios de proceso entonces por el relleno de gas, en el que se encuentra uno de los gases de proceso o en el que se descargan los gases de proceso. Con separación que se vuelve más baja aumenta un mezclado de los gases de proceso y con ello un arrastre de los gases de proceso durante el funcionamiento del dispositivo 10. Las reacciones indeseadas de los gases de proceso entre sí debido al arrastre pueden impedirse o al menos pueden mantenerse bajas por ejemplo mediante la elección adecuada de la presiones parciales en los espacios de proceso o bien el espacio de proceso común. Las presiones parciales pueden ajustarse a través de la alimentación y/o la descarga de los gases de proceso. Por ejemplo, una presión en la carcasa 24 puede ser más grande o más pequeña a una presión ambiente de la carcasa 24. Por ejemplo, una presión media en los espacios de proceso puede corresponder aproximadamente a la presión en la carcasa 24. Por ejemplo, la presión media en los espacios de proceso puede ser entre 0,001 y 5 bar, por ejemplo entre 0,01 y 2 bar. Por ejemplo, la presión en la zona de las salidas de gas 50 puede ser mayor que en la zona de las entradas de gas 51, por ejemplo para que tenga lugar un flujo suficiente y/o no resulte ningún enriquecimiento de precursores en espacios de gas de lavado, o sea espacios de proceso a los que se alimenta gas de lavado. Por ejemplo puede mantenerse más alta una presión media del gas de lavado que una presión media de los precursores. Como alternativa o adicionalmente puede ajustarse un flujo del gas de lavado más grande que un flujo de los precursores, de manera que puede mantenerse bajo o impedirse por ejemplo el arrastre.
La figura 17 muestra un diagrama para la ilustración de un principio de funcionamiento del dispositivo 10 para el tratamiento de la superficie del sustrato 30. Además ilustra la figura 17 el arrastre de los gases de proceso en el funcionamiento del dispositivo 10. En particular muestra la figura 17 la dependencia de la concentración c de los gases de proceso del tiempo t con la posición A predeterminada sobre el sustrato 30. A este respecto puede estar fijo el sustrato 30, por ejemplo en el funcionamiento de avance sincronizado, o el sustrato 30 puede moverse, por ejemplo con una de las velocidades de avance mencionadas anteriormente. Durante el tiempo t se mueven los espacios de proceso por encima de la posición A predeterminada, de modo que en el transcurso temporal se mueven distintos gases de proceso en diferentes concentraciones por encima de la posición A predeterminada sobre el sustrato 30. En otras palabras, en el transcurso temporal se mueven rellenos de gas, que presentan distintas concentraciones de gases de proceso, por encima de la posición A predeterminada sobre el sustrato 30. En otra posición del sustrato 30, que a lo largo del perímetro del cabezal de proceso 22 está separada de la posición A predeterminada, se producen igualmente las diferentes concentraciones, sin embargo en otros puntos de tiempo, en donde los diagramas correspondientes a las otras posiciones individuales están desplazados en tiempo y/o en fase con respecto al diagrama mostrado en la figura 17.
En un primer intervalo de tiempo 210 se eleva en la posición A la concentración c del primer gas de reacción, que está representado como línea de raya-punto, hasta un valor máximo, que se mantiene entonces durante un periodo de tiempo predeterminado. El periodo de tiempo se predetermina esencialmente por la velocidad de rotación del cabezal de proceso 22. Durante el primer intervalo de tiempo 210 se mueve por ejemplo el primer espacio de proceso 100 por encima de la posición A predeterminada, tal como se muestra en la figura 7.
A continuación del primer intervalo de tiempo 210, o sea entre el primer intervalo de tiempo 210 y un segundo intervalo de tiempo 220, se extrae por succión el primer gas de reacción, por ejemplo mientras que se mueve el sexto espacio de proceso 132 que sigue al primer espacio de proceso 100 por encima de la posición A predeterminada. Se produce por consiguiente un arrastre del primer gas de reacción desde el primer espacio de proceso 100 hacia el sexto espacio de proceso 132 que sigue a este. Además se aspira gas de lavado del quinto espacio de proceso 134 que sigue al sexto espacio de proceso 132, lo que representa un arrastre del gas de lavado. Por consiguiente se produce en el sexto espacio de proceso 132 que sigue al primer espacio de proceso 100 un mezclado del primer gas de reacción y del gas de lavado.
En el segundo intervalo de tiempo 220, en la posición A es máxima la concentración c del gas de lavado, que está representado como línea de trazo continuo y que se mantiene entonces durante un periodo de tiempo predeterminado. El periodo de tiempo se predetermina esencialmente por la velocidad de rotación del cabezal de proceso 22. El primer gas de reacción se ha extraído por succión completamente o casi completamente, de modo que se evita un mezclado del primer gas de reacción con el segundo gas de reacción que se alimenta a continuación en la fase gaseosa. Durante el segundo intervalo de tiempo 220 se mueve por ejemplo el quinto espacio de proceso 134 que se encuentra entre el primer y el segundo espacio de proceso 100, 110 por encima de la posición A predeterminada.
A continuación del segundo intervalo de tiempo 220, o sea entre el segundo intervalo de tiempo 220 y un tercer intervalo de tiempo 230, se extrae por succión el gas de lavado, por ejemplo mientras que se mueve el sexto espacio de proceso 132 que se encuentra delante del segundo espacio de proceso 110 por encima de la posición A predeterminada. Se produce por consiguiente un arrastre del gas de lavado desde el quinto espacio de proceso 134 hacia el sexto espacio de proceso 132 que sigue a este. Además se aspira el segundo gas de reacción del segundo espacio de proceso 110 que sigue al sexto espacio de proceso 132, lo que representa un arrastre del segundo gas de reacción. Por consiguiente se produce en el sexto espacio de proceso 132 que se encuentra delante del segundo espacio de proceso 110 un mezclado del segundo gas de reacción y del gas de lavado.
En el tercer intervalo de tiempo 230, en la posición A es máxima la concentración c del segundo gas de reacción, que está representado como línea de raya-doble punto, y entonces se mantiene la máxima concentración c durante un periodo de tiempo predeterminado. El periodo de tiempo se predetermina esencialmente por la velocidad de rotación del cabezal de proceso 22. Durante el tercer intervalo de tiempo 230 se mueve por ejemplo el segundo espacio de proceso 110 por encima de la posición A predeterminada.
A continuación del tercer intervalo de tiempo 230, o sea entre el tercer intervalo de tiempo 230 y un cuarto intervalo de tiempo 240, se extrae por succión el segundo gas de reacción, por ejemplo mientras que se mueve el sexto espacio de proceso 132 que sigue al segundo espacio de proceso 110 por encima de la posición A predeterminada. Se produce por consiguiente un arrastre del segundo gas de reacción desde el segundo espacio de proceso 110 hacia el sexto espacio de proceso 132 que sigue a este. Además se aspira gas de lavado del quinto espacio de proceso 134 que sigue al sexto espacio de proceso 132, lo que representa un arrastre del gas de lavado. Por consiguiente se produce en el sexto espacio de proceso 132 que sigue al segundo espacio de proceso 110 un mezclado del segundo gas de reacción y del gas de lavado.
Tras el transcurso del tercer intervalo de tiempo 230 se ha aplicado en la posición A predeterminada por ejemplo una primera capa de ALD. A continuación puede aplicarse otra capa de a Ld en la posición predeterminada sobre el sustrato 30, por ejemplo una capa del mismo material con ayuda de los mismos gases de reacción, por ejemplo con ayuda del primer y del segundo gas de reacción, o una capa de un material distinto con ayuda de gases de reacción distintos, por ejemplo con ayuda del tercer y cuarto gas de reacción.
En el cuarto intervalo de tiempo 240, en la posición A es máxima la concentración c del gas de lavado, que se mantiene entonces durante un periodo de tiempo predeterminado. El periodo de tiempo se predetermina esencialmente por la velocidad de rotación del cabezal de proceso 22. El segundo gas de reacción se ha extraído por succión completamente o casi completamente, de modo que se evita un mezclado del segundo gas de reacción con el gas de reacción alimentado a continuación al sustrato 30 en la posición A predeterminada en la fase gaseosa. Durante el cuarto intervalo de tiempo 240 se mueve por ejemplo el quinto espacio de proceso 134 que se encuentra entre el segundo y el tercer espacio de proceso 110, 120 por encima de la posición A predeterminada.
A continuación del cuarto intervalo de tiempo 240, o sea entre el cuarto intervalo de tiempo 240 y un quinto intervalo de tiempo 250, se extrae por succión el gas de lavado, por ejemplo mientras que se mueve el sexto espacio de proceso 132 que se encuentra delante del tercer espacio de proceso 120 por encima de la posición A predeterminada. Se produce un arrastre del gas de lavado desde el quinto espacio de proceso 134 hacia el sexto espacio de proceso 132 que sigue a este. Además, del tercer espacio de proceso 120 que sigue al sexto espacio de proceso 132 se aspira el gas de proceso que se encuentra allí, por ejemplo el tercer gas de reacción, lo que representa un arrastre del tercer gas de reacción. Por consiguiente se produce en el sexto espacio de proceso 132 que se encuentra delante del tercer espacio de proceso 120 un mezclado del tercer gas de reacción y del gas de lavado.
En el quinto intervalo de tiempo 250 se eleva en la posición A la concentración c del tercer gas de reacción, que está representado como línea de raya-punto, hasta un valor máximo, que se mantiene entonces durante un periodo de tiempo predeterminado. El periodo de tiempo se predetermina esencialmente por la velocidad de rotación del cabezal de proceso 22. Durante el quinto intervalo de tiempo 250 se mueve por ejemplo el tercer espacio de proceso 120 por encima de la posición A predeterminada. Como alternativa a esto puede alimentarse en el quinto intervalo de tiempo 250 en la posición a predeterminada también de nuevo el primer gas de reacción.
A continuación del quinto intervalo de tiempo 250, o sea entre el quinto intervalo de tiempo 210 y un sexto intervalo de tiempo 260, se extrae por succión el tercer gas de reacción, por ejemplo mientras que se mueve el sexto espacio de proceso 132 que sigue al tercer espacio de proceso 120 por encima de la posición A predeterminada. Se produce por consiguiente un arrastre del tercer gas de reacción desde el tercer espacio de proceso 120 hacia el sexto espacio de proceso 132 que sigue a este. Además se aspira gas de lavado del quinto espacio de proceso 134 que sigue al sexto espacio de proceso 132, lo que representa un arrastre del gas de lavado. Por tanto se produce en el sexto espacio de proceso 132 que sigue al tercer espacio de proceso 100 un mezclado del tercer gas de reacción y del gas de lavado.
En el sexto intervalo de tiempo 260, en la posición A es máxima la concentración c del gas de lavado, que está representado como línea de trazo continuo y se mantiene entonces durante un periodo de tiempo predeterminado. El periodo de tiempo se predetermina esencialmente por la velocidad de rotación del cabezal de proceso 22. El tercer gas de reacción se ha extraído por succión completamente o casi completamente, de modo que se evita un mezclado del tercer gas de reacción con el cuarto gas de reacción en la fase gaseosa. Durante el sexto intervalo de tiempo 260 se mueve por ejemplo el quinto espacio de proceso 134 que se encuentra entre el tercer y el cuarto espacio de proceso 120, 130 por encima de la posición A predeterminada.
A continuación del sexto intervalo de tiempo 260, o sea entre el sexto intervalo de tiempo 260 y un séptimo intervalo de tiempo 270, se extrae por succión el gas de lavado, por ejemplo mientras que se mueve el sexto espacio de proceso 132 que se encuentra delante del cuarto espacio de proceso 130 por encima de la posición A predeterminada. Se produce por consiguiente un arrastre del gas de lavado desde el quinto espacio de proceso 134 hacia el sexto espacio de proceso 132 que sigue a este. Además se aspira el cuarto gas de reacción del cuarto espacio de proceso 130 que sigue al sexto espacio de proceso 132, lo que representa un arrastre del cuarto gas de reacción. Por tanto se produce en el sexto espacio de proceso 132 que se encuentra delante del cuarto espacio de proceso 110 un mezclado del cuarto gas de reacción y del gas de lavado.
En el séptimo intervalo de tiempo 270, en la posición A es máxima la concentración c del cuarto gas de reacción, que está representado como línea de raya-doble punto, y entonces se mantiene la máxima concentración c durante un periodo de tiempo predeterminado. El periodo de tiempo se predetermina esencialmente por la velocidad de rotación del cabezal de proceso 22. Durante el séptimo intervalo de tiempo 270 se mueve por ejemplo el tercer espacio de proceso 110 por encima de la posición A predeterminada. Como alternativa a esto puede alimentarse en el séptimo intervalo de tiempo 270 por ejemplo de nuevo el segundo gas de reacción al sustrato 30 en la posición A predeterminada.
A continuación del séptimo intervalo de tiempo 270, o sea entre el séptimo intervalo de tiempo 270 y un octavo intervalo de tiempo 280, se extrae por succión el cuarto gas de reacción, por ejemplo mientras que se mueve el sexto espacio de proceso 132 que sigue al cuarto espacio de proceso 130 por encima de la posición A predeterminada. Se produce por consiguiente un arrastre del cuarto gas de reacción desde el cuarto espacio de proceso 130 hacia el sexto espacio de proceso 132 que sigue a este. Además se aspira gas de lavado del quinto espacio de proceso 134 que sigue al sexto espacio de proceso 132, lo que representa un arrastre del gas de lavado. Por tanto se produce en el sexto espacio de proceso 132 que sigue al cuarto espacio de proceso 110 un mezclado del cuarto gas de reacción y del gas de lavado.
Tras el transcurso del séptimo intervalo de tiempo 270 se ha aplicado en la posición A predeterminada por ejemplo una segunda capa de ALD. A continuación puede aplicarse otra capa de ALD en la posición A predeterminada sobre el sustrato 30, por ejemplo una capa del mismo material con ayuda de los mismos gases de reacción, por ejemplo con ayuda del tercer y cuarto gas de reacción, o una capa de un material distinto con ayuda de gases de reacción distintos, por ejemplo con ayuda del primer y del segundo gas de reacción.
En el octavo intervalo de tiempo 280, en la posición A es máxima la concentración c del gas de lavado, que se mantiene entonces durante un periodo de tiempo predeterminado. El periodo de tiempo se predetermina esencialmente por la velocidad de rotación del cabezal de proceso 22. El cuarto gas de reacción se ha extraído por succión completamente o casi completamente, de modo que se evita un mezclado del cuarto gas de reacción con un gas de reacción alimentado a continuación al sustrato 30 en la posición A predeterminada. Durante el octavo intervalo de tiempo 280 se mueve por ejemplo el quinto espacio de proceso 134 que se encuentra entre el cuarto y el primer espacio de proceso 130, 100 por encima de la posición A predeterminada.
A continuación del octavo intervalo de tiempo 280 se extrae por succión el gas de lavado, por ejemplo mientras que se mueve el sexto espacio de proceso 132 que se encuentra delante del primer espacio de proceso 100 por encima de la posición A predeterminada. Se produce por consiguiente un arrastre del gas de lavado desde el quinto espacio de proceso 134 hacia el sexto espacio de proceso 132 que sigue a este. Además, del primer espacio de proceso 100 que sigue al sexto espacio de proceso 132 se aspira el gas de proceso que se encuentra allí, por ejemplo el primer gas de reacción, lo que representa un arrastre del primer gas de reacción. Por tanto se produce en el sexto espacio de proceso 132 que se encuentra delante del primer espacio de proceso 100 un mezclado del primer gas de reacción y del gas de lavado.
El diagrama mostrado en la figura 17 hace referencia a un ejemplo de realización del cabezal de proceso 22, en el que no están previstas paredes transversales 131 y los espacios de proceso están definidos solo por los correspondientes gases de proceso y los rellenos de gas formados debido a ello que rotan por encima de la posición A predeterminada. Aunque no están dispuestas paredes transversales 131, no tiene lugar tal como se ha mostrado anteriormente ningún mezclado de los distintos gases de reacción en la fase gaseosa y con ello ninguna formación de moléculas indeseada desprendida del sustrato 30. Las reacciones se limitan solo a los átomos y/o moléculas, ya adsorbidos en superficie, de los gases de reacción, por ejemplo de los precursores, sobre el sustrato 30. Los arrastres y/o mezclados que se producen de los gases de reacción con el gas de lavado pueden reducirse, por ejemplo, mediante elevación del flujo de gas de lavado y/o mediante espacios de proceso quinto y/o sexto 134, 132 más anchos a lo largo del perímetro del cabezal de proceso 22 y/o mediante extracciones por succión más fuertes en los sextos espacios de proceso 132. También una reducción de la distancia entre el sustrato 30 y el cabezal de proceso 22 puede contrarrestar un arrastre. Esto puede contribuir también a una reducción del consumo de gas de proceso.
En el caso de que estén dispuestas paredes transversales 131, puede crearse un diagrama similar, en donde el correspondiente diagrama se diferencia del diagrama mostrado por ejemplo entre los intervalos de tiempo representados. Por ejemplo tiene lugar poco arrastre y/o mezclado de gases de proceso y/o las pendientes de los flancos de las gráficas de concentración varían, por ejemplo dependiendo de la altura de las paredes transversales 131.
La invención no está limitada a los ejemplos de realización indicados. Por ejemplo pueden estar dispuestos dos o más cabezales de proceso 22 en una carcasa 24. Además pueden estar dispuestas otra unidades de proceso 20. Por ejemplo pueden estar combinados los dispositivos 10 mostrados en la figura 13 y la figura 14 entre sí. Además pueden alimentarse más o menos gases de proceso y de manera correspondiente a esto pueden configurarse otras o menos capas (distintas), por ejemplo capas de ALD. Además, en la realización del procedimiento Roll-to-Roll puede disponerse un amortiguador de banda o el procedimiento Roll-to-Roll puede realizarse sin amortiguador de banda. Las estructuras de capas 200, 202, 204 pueden presentar otras o menos capas 210, 220. Además pueden generarse combinaciones de capas discrecionales.

Claims (24)

REIVINDICACIONES
1. Dispositivo para el tratamiento de la superficie de un sustrato (30), con:
- un cabezal de proceso (22) colocado de manera giratoria alrededor de un eje de giro (58), que presenta varias salidas de gas (50), que están configuradas al menos parcialmente en un borde radialmente exterior del cabezal de proceso (22),
- dos o más espaciadores (140) para predeterminar una distancia entre el sustrato (30) y el cabezal de proceso (22), en donde los espaciadores (140) presentan al menos dos almas (102, 104), caracterizado por que las almas (102, 104) están dispuestas de manera adyacente a los extremos axialmente exteriores de los bordes axialmente exteriores del cabezal de proceso (22) y están colocadas de manera giratoria con respecto al cabezal de proceso.
2. Dispositivo según la reivindicación 1,
en el que las salidas de gas (50) están configuradas y dispuestas de modo que en el funcionamiento un gas de proceso abandona al menos una de las salidas de gas (50) de tal modo que este fluye al menos parcialmente en una dirección con un componente de dirección dirigido radialmente en sentido contrario al cabezal de proceso.
3. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el cabezal de proceso (22) está configurado en forma de cilindro y presenta un eje y una superficie lateral, en donde el eje se encuentra en el eje de giro (58), y en el que las salidas de gas (50) dispuestas en el borde exterior están realizadas en la superficie lateral.
4. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que en el borde radialmente exterior del cabezal de proceso (22) está configurada al menos una entrada de gas (51).
5. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos una salida de gas (50) y/o la al menos una entrada de gas (51) dispuesta en el borde radialmente exterior están configuradas en forma de ranura y/o en forma circular.
6. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que el cabezal de proceso (22) presenta
- una primera salida de gas (50a) para alimentar un primer gas de reacción a un primer espacio de proceso (100), - una segunda salida de gas (50b) para alimentar un segundo gas de reacción a un segundo espacio de proceso (110),
- una salida de gas (50e) adicional para alimentar un gas de lavado a un espacio de proceso (134) adicional.
7. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, que presenta una carcasa (24), en la que el cabezal de proceso (22) está colocado de manera giratoria y que presenta una abertura de alimentación (78) para alimentar el sustrato (30) y una abertura de descarga (76) para descargar el sustrato (30).
8. Dispositivo según la reivindicación 7,
con un dispositivo de calentamiento (74), que calienta un espacio interior de la carcasa (24).
9. Dispositivo según una de las reivindicaciones 7 u 8, con una extracción por succión de carcasa (72) para extraer por succión gas de la carcasa (24).
10. Dispositivo según una de las reivindicaciones 7 a 9,
en el que la carcasa (24) presenta una alimentación de gas de lavado de carcasa (70) para alimentar gas de lavado en la carcasa (24).
11. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, con un dispositivo de avance para hacer avanzar el sustrato (30) hacia el cabezal de proceso (22) y para hacer continuar el sustrato (30) más allá del cabezal de proceso (22).
12. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, que presenta en su borde radialmente exterior varias paredes transversales (131), que distan en dirección radial del borde radialmente exterior y que se extienden en una dirección con un componente de dirección en dirección axial.
13. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que en el cabezal de proceso (22) están configurados canales (52, 53, 54, 55, 56, 57) distanciados del borde radialmente exterior, que sirven para conectar las salidas de gas (50) y las entradas de gas (51) a pasos de gas correspondientes.
14. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, que presenta una unidad de accionamiento (90) para hacer girar el cabezal de proceso (22).
15. Dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, que presenta varios cabezales de proceso (22) dispuestos en serie.
16. Procedimiento para el tratamiento de la superficie de un sustrato (30) con un dispositivo según una de las reivindicaciones anteriores, en el que
- se coloca el sustrato (30) al menos parcialmente alrededor de un borde radialmente exterior del cabezal de proceso (22) colocado de manera giratoria de tal modo que una superficie del sustrato (30) está dirigida al cabezal de proceso (22) y de tal modo que entre la superficie del sustrato (30) y el cabezal de proceso (22) se forma un espacio de proceso (100, 110, 120, 130, 132, 134),
- se hace girar el cabezal de proceso (22) con respecto al sustrato (30),
- a través del cabezal de proceso (22) que gira se alimenta al menos un gas de proceso, para tratar la superficie del sustrato (30) dirigida al cabezal de proceso (22), al espacio de proceso (100, 110, 120, 130).
17. Procedimiento según la reivindicación 16,
en el que el cabezal de proceso (22) está configurado y en el que el sustrato (30) está colocado alrededor del borde radialmente exterior del cabezal de proceso (30) de modo que el espacio de proceso (100, 110, 120, 130, 132, 134) formado entre el borde radialmente exterior del cabezal de proceso (22) y el sustrato (30) está delimitado por el cabezal de proceso (22) y el sustrato (30).
18. Procedimiento según una de las reivindicaciones 16 o 17, en el que a través del borde radialmente exterior del cabezal de proceso (22) se descarga un gas de proceso.
19. Procedimiento según una de las reivindicaciones 16 a 18, en el que con la ayuda del cabezal de proceso (22) se realiza un procedimiento de revestimiento.
20. Procedimiento según la reivindicación 19,
en el que se realiza un proceso de ALD.
21. Procedimiento según la reivindicación 20,
en el que como gases de proceso se alimentan a través de las salidas de gas (50) del cabezal de proceso (22) que gira, sucesivamente en primer lugar un primer gas de reacción, después un gas de lavado y después un segundo gas de reacción.
22. Procedimiento según una de las reivindicaciones 16 a 21,
en el que se detiene o se hace continuar el sustrato (30) durante el tratamiento de la superficie.
23. Procedimiento según una de las reivindicaciones 16 a 22,
en el que una velocidad circunferencial del cabezal de proceso (22) es mayor que una velocidad de avance del sustrato (30).
24. Procedimiento para la fabricación de un elemento de construcción optoelectrónico, que comprende el procedimiento según una de las reivindicaciones 16 a 23 y en el que se reviste el sustrato (30) con una capa de electrodo, una capa ópticamente funcional, una capa orgánicamente funcional, una capa de barrera y/o una capa de encapsulación.
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