CN109415804A - 用于涂覆柔性基板的沉积设备 - Google Patents

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roller
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于尔根·乌尔里奇
苏珊娜·施拉弗
斯特凡·海因
斯特凡·劳伦兹
沃尔特·文德尔穆特
比约恩·斯蒂克瑟-韦斯
沃尔克·哈克
托尔斯滕·布鲁诺·迪特尔
尼尔·莫里森
乌韦·赫尔曼斯
德克·瓦格纳
赖纳·克拉
克里斯多夫·卡森
瓦莱里亚·梅特
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Abstract

描述一种用于使用层堆叠涂覆柔性基板(10)的沉积设备(100)。所述沉积设备包含:第一卷筒腔室(110),容纳用于提供柔性基板的存储卷筒;沉积腔室(120),布置在第一卷筒腔室的下游,并且包含用于引导柔性基板经过多个沉积单元(121)的涂布滚筒(122);第二卷筒腔室,布置在沉积腔室(120)的下游,并且容纳卷绕卷筒,用于在沉积后在卷绕卷筒上卷绕柔性基板;和辊组件,经构造以沿着部分凸起和部分凹陷的基板输送路径将柔性基板(10)从第一卷筒腔室输送到第二卷筒腔室。此外,描述一种用于涂覆柔性基板的方法,特别是使用所描述的沉积设备涂覆柔性基板的方法。

Description

用于涂覆柔性基板的沉积设备
技术领域
本公开内容的实施方式涉及薄膜沉积设备和方法,具体来说涉及用于使用薄层堆叠涂覆柔性基板的设备和方法,具体来说是用于卷对卷(roll-to-roll;R2R)沉积系统中。一些实施方式涉及用于使用层堆叠分别涂覆柔性基板的一个或两个主表面的设备和方法,诸如用于薄膜太阳能电池生产、薄膜电池生产和柔性显示器生产。进一步的实施方式涉及用于对准薄膜沉积设备的方法
背景技术
在封装产业、半导体产业和其他产业中,对柔性基板(诸如塑料膜或箔)的处理是处于高需求的。工艺可包括用诸如金属、半导体和电介质材料的材料涂覆柔性基板,在基板上进行的蚀刻和其他工艺操作以用于各种应用。执行所述任务的系统通常包括涂布滚筒(例如,圆柱辊(roller)),所述涂布滚筒耦接到具有用于输送基板的辊组件的处理系统,并且在涂布滚筒上涂覆基板的至少一部分。卷对卷涂覆系统可提供高产量。
其中,诸如化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition;CVD)工艺或物理气相沉积(Physical Vapor Deposition;PVD)工艺(特别是溅射工艺)的涂覆工艺可用于将薄层沉积到柔性基板上。卷对卷沉积系统可理解为,具有相当长的长度(诸如一千米或更长)的柔性基板从存储卷筒上展开,使用薄层堆叠涂覆,并再次在卷绕卷筒上卷起。在薄膜电池的制造中以及在显示器产业和光伏(photovoltaic;PV)产业中,对卷对卷沉积系统的需求也在增加。例如,触控面板元件、柔性显示器和柔性PV模块导致对在R2R涂布机中沉积适当层的需求的增加。
在一些应用中,可在柔性基板的第一主表面上沉积具有两层或更多层的层堆叠。有时,可在与第一主表面相对的柔性基板的第二主表面上沉积第二层堆叠。当要在两个侧面上涂覆基板时,应谨慎设计和操作涂布滚筒,以避免在涂覆第二主表面期间损伤基板的第一已涂覆表面。
鉴于上述,提供了一种用于使用层堆叠涂覆柔性基板的一个或两个主表面的沉积设备,其中所述层具有高均匀性和低每单位表面积缺陷数,从而克服了本领域中的至少一些问题。
发明内容
鉴于上述,提供了根据独立权利要求的一种用于涂覆柔性基板的沉积设备,一种涂覆柔性基板的方法,以及一种对准沉积设备的方法。进一步构思、优势和特征显见于从属权利要求、说明书和附图中。
根据本文所描述的实施方式,提供一种用于涂覆柔性基板的沉积设备。所述沉积设备包括:第一卷筒(spool)腔室,容纳用于提供柔性基板的存储卷筒;沉积腔室,布置在第一卷筒腔室的下游,并且包括用于引导柔性基板经过多个沉积单元的涂布滚筒(drum);第二卷筒腔室,布置在沉积腔室的下游,并且容纳卷绕卷筒,用于在沉积后在所述卷绕卷筒上卷绕柔性基板;和辊组件,经构造以沿着部分凸起和部分凹陷的基板输送路径将柔性基板从第一卷筒腔室输送到第二卷筒腔室。
根据本文所描述的另一个方法,描述了一种使用层堆叠涂覆柔性基板(特别是使用本文所描述的沉积设备)的方法,其中柔性基板沿着部分凸起和部分凹陷的基板输送路径从第一卷筒腔室被输送到第二卷筒腔室。所述方法包括:从第一卷筒腔室中提供的存储卷筒展开柔性基板;在柔性基板被沉积腔室中提供的涂布滚筒引导的同时,在柔性基板的第一主表面上沉积层堆叠的至少一个第一层;以及在沉积后,在第二卷筒腔室中提供的卷绕卷筒上卷绕柔性基板。
根据文本描述的实施方式,提供了一种对准沉积设备的方法,其中沉积设备包含辊组件,辊组件经构造以沿着部分凸起和部分凹陷的基板输送路径将柔性基板从第一卷筒腔室输送到第二卷筒腔室。特别是,提供了一种对准根据描述的实施方式的沉积设备的方法。所述方法包括:将辊组件的至少一个引导辊定义为参考辊;以及相对于参考辊的第一旋转轴对准辊组件的两个或更多个剩余的引导辊的旋转轴,以平行于参考辊的第一旋转轴延伸。
实施方式还涉及用于实施每个所公开的方法的设备,并且包括用于执行各个所描述的方法特征的设备部分。可通过硬件部件、由适当软件编程的计算机、通过两者的任何组合或以任何其他方式来执行所述方法特征。此外,实施方式还涉及操作所描述的设备时使用的方法或制造所描述的设备的方法。所述方法包括用于执行设备的功能或制造设备的部件的方法特征。
附图说明
将在下文描述中描述实施方式的一些上文指示的和其他更详细的构思,并且参照附图部分地示出。
图1示出根据本文所描述的实施方式的沉积设备的截面示意图;
图2示出根据本文所描述的实施方式的沉积设备的截面示意图;
图3示出根据本文所描述的实施方式的沉积设备的截面示意图;
图4示出根据本文所描述的实施方式的沉积设备的截面示意图;
图5示出根据本文所描述的实施方式的沉积设备的更详细的剖视图;
图6示出可用于本文所描述的一些实施方式中的可加热辊的示意图;
图7示出可用于本文所描述的一些实施方式中的涂布滚筒的截面示意图;
图8示出可用于本文所描述的一些实施方式中的涂布滚筒的截面示意图;
图9示出可用于本文所描述的一些实施方式中的沉积腔室的一部分的放大示意图;
图10示出可用于本文所描述的一些实施方式中的交流(Alternating Current;AC)溅射源的示意图;
图11示出可用于本文所描述的一些实施方式中的直流(direct current;DC)溅射源的示意图;
图12示出可用于本文所描述的一些实施方式中的双DC平面阴极溅射源的示意图;
图13A至图13C示出根据本文所描述的实施方式的可围绕沉积腔室中的涂布滚筒提供的沉积单元序列的示例性示意布局;
图14示出用于说明根据本文所描述的实施方式的涂覆柔性基板的方法的流程图;和
图15示出用于说明根据本文所描述的实施方式的对准沉积设备的方法的流程图。
具体实施方式
现将详细参考各种实施方式,这些实施方式中的一个或多个范例在附图中示出。在附图的以下描述中,相同元件符号指示相同部件。通常,仅描述关于个别实施方式的差异。每个范例都是以说明方式而提供的,且并不意味为限制。此外,作为一个实施方式的一部分示出或描述的特征可在用于其他实施方式或与其他实施方式结合以产生另一实施方式。说明书旨在包括这样的修改和变化。
应注意,在本文所描述的实施方式中使用的柔性基板通常是能够弯曲的。术语“柔性基板”或“基板”可与术语“箔”或术语“腹板(web)”同义使用。具体来说,应理解,本文所描述的沉积设备的实施方式可用于涂覆任何种类的柔性基板,例如用于制造具有均匀厚度的平面涂层,或用于在柔性基板上或底层涂层结构的顶部上以预定形状制造涂层图案或涂层结构。例如,可通过遮蔽、蚀刻和/或沉积在柔性基板上形成电子器件。例如,如本文所描述的柔性基板可包括诸如PET、HC-PET、PE、PI、PU、TaC、OPP、CPP、一种或多种金属、纸、上述材料的组合,以及已涂覆基板(诸如硬涂层PET(例如,HC-PET、HC-TaC)或其他类似材料)。在一些实施方式中,柔性基板是在柔性基板的两个侧面上具有折射率匹配(index matched;IM)层的COP基板。
本文所描述的实施方式通常涉及用于使用层堆叠涂覆柔性基板的设备和方法。如本文所使用的“层堆叠”可理解为在彼此顶部上沉积的两层、三层或更多层,其中所述两层、三层或更多层可由相同材料或由两种、三种或更多种不同材料组成。例如,层堆叠可包括一个或多个导电层(例如,金属层)和/或一个或多个隔离层(例如,电介质层)。在一些实施方式中,层堆叠可包括一个或多个透明层(例如,SiO2层或ITO层)。在一些实施方式中,层堆叠的至少一层可以是导电的透明层(例如,ITO层)。例如,ITO层可有益于电容式触控应用(例如,用于触控面板)。在一些实施方式中,可图案化一个或多个层。在一些实施方式中,可在基板的第一主表面上沉积一个或多个SiO2层,随后沉积一个或多个ITO层,可选地随后沉积一个或多个金属层(例如,铜层)。在一些实施方式中,也可涂覆基板的第二主表面,例如在根据本文所描述的实施方式的沉积设备中使基板的第二主表面涂覆相同的层堆叠或不同的层堆叠。
根据可与本文所描述的其他实施方式组合的一些实施方式,沉积设备可经构造以用于500m或更长、1000m或更长,或数千米的基板长度。基板宽度可以是300mm或更宽,具体来说是500mm或更宽,更具体来说是1m或更宽。根据一个范例,基板宽度为约1.4m。例如,经构造以用于约1.4m的基板宽度的沉积设备可经构造以用于沉积一层或多层ITO(例如,用于电容式触控应用)。根据另一范例,基板宽度为约1.7m。例如,经构造以用于约1.7m的基板宽度的沉积设备可经构造以用于在基板上沉积一个或多个层(例如,用于窗膜应用)。基板宽度可为3m或更窄,具体来说2m或更窄。通常,基板厚度可为20μm或更厚和1mm或更薄,具体来说是50μm至200μm。
根据一些实施方式,沉积设备的一些腔室或全部腔室可被构造为能够抽空的真空腔室。例如,沉积设备可包括部件和设备以允许在处理系统的至少一部分中(诸如在卷筒腔室中和在沉积腔室中)产生或维持真空。沉积设备可包括真空泵、抽空管道、真空密封件和类似部件,以用于在沉积设备的至少一部分中产生或维持真空。例如,每个腔室可具有单独的相应的真空泵或泵站用于抽空各别腔室。在一些实施方式中,两个或更多个涡轮真空泵可连接到至少一个真空腔室,具体来说连接到沉积设备的每个真空腔室。
根据一些实施方式,沉积设备的真空腔室适于在真空条件下操作,形成真空密封的外壳,即,可抽空到具有10毫巴或更小的压力的真空,具体来说是1毫巴或更小,或甚至在沉积期间抽空到1×10-4与1×10-2毫巴之间或更小的压力。不同压力范围被特别考虑而用于可在10-3毫巴范围内进行的PVD工艺(诸如溅射),和通常在毫巴范围内进行的CVD工艺。此外,可将真空腔室抽空到具有1×10-6毫巴或更小的压力的背景真空。背景压力是指通过抽空没有任何气体的任何入口的腔室而达到的压力。
图1示意性示出用于使用薄层堆叠涂覆柔性基板10的沉积设备100。沉积设备100包括可抽空到低于大气压力的压力的多个真空腔室。图1所示的沉积设备100包括第一卷筒腔室110、布置在第一卷筒腔室110下游的沉积腔室120,和布置在沉积腔室120下游的第二卷筒腔室150。第一卷筒腔室110可视为真空腔室,第一卷筒腔室110经构造以用于容纳存储卷筒,所述存储卷筒具有卷绕在所述存储卷筒上的柔性基板;并且第二卷筒腔室150可视为真空腔室,第二卷筒腔室150经构造以用于容纳卷绕卷筒,以便在沉积后在所述卷绕卷筒上卷绕已涂覆的柔性基板。
沉积设备100可经构造以使得柔性基板10可沿着基板输送路径从第一卷筒腔室110被引导到第二卷筒腔室150,其中基板输送路径可穿过沉积腔室120。柔性基板可在沉积腔室120中使用层堆叠涂覆。可提供包含多个卷或辊的辊组件以用于沿着基板输送路径输送基板,其中可在存储卷筒与卷绕卷筒之间布置辊组件的两个或更多个辊、五个或更多个辊,或十个或更多个辊。在本公开内容中,辊组件也可称为卷绕系统。
根据本文的一些实施方式,基板输送路径可以是部分凸起和部分凹陷的。换句话说,基板输送路径部分地向右弯曲并部分地向左弯曲,使得一些引导辊接触柔性基板的第一主表面,并且使得一些引导辊接触与第一主表面相对的柔性基板的第二主表面。例如,图1中的第一引导辊107接触柔性基板的第二主表面,并且柔性基板在被第一引导辊107引导的同时向左弯曲(基板输送路径的“凸起”部分)。图1中的第二引导辊108接触柔性基板的第一主表面,并且柔性基板在被第二引导辊108引导的同时向右弯曲(基板输送路径的“凹陷”部分)。可提供紧凑的沉积设备,所述沉积设备也可适用于双面沉积,因为基板输送路径在第一卷筒腔室与第二卷筒腔室之间在凹陷部分中(即在基板的第一主表面接触支撑表面的部分中)和在凸起部分中(即在基板的第二主表面接触支撑表面的部分中)多次改变方向。
本文所使用的术语“上游”和“下游”可指示各别腔室或各别部件沿着基板输送路径相对于另一腔室或部件的位置。例如,在操作期间,基板经由辊组件沿着基板输送路径从第一卷筒腔室110被引导穿过沉积腔室120,并随后被引导到第二卷筒腔室150。因此,沉积腔室120布置在第一卷筒腔室110的下游,并且第一卷筒腔室110布置在沉积腔室120的上游。在操作期间,当基板首先被第一辊或第一部件引导或被输送经过第一辊或第一部件,并随后被第二辊或第二部件引导或输送经过第二辊或第二部件时,第二辊或第二部件布置在第一辊或第一部件的下游。
第一卷筒腔室110经构造以容纳存储卷筒112,其中存储卷筒112上可卷绕有柔性基板10。在操作期间,柔性基板10可从存储卷筒112展开,并沿着基板输送路径从第一卷筒腔室朝向沉积腔室输送。如本文所使用的术语“存储卷筒”可理解为卷轴(roll),在所述卷轴上存储有待涂覆的柔性基板。因此,如本文所使用的术语“卷绕卷筒”可理解为适于接收已涂覆的柔性基板的卷轴。术语“存储卷筒”在本文中也可称为“供应卷”,并且术语“卷绕卷筒”在本文中也可被称为“收紧卷”。
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,可提供存储卷筒驱动器以用于旋转存储卷筒112,以便从存储卷筒112展开柔性基板。换句话说,存储卷筒112可以是主动驱动辊。
可在第一卷筒腔室110的正下游布置沉积腔室120,如图1所示。或者,可在第一卷筒腔室110与沉积腔室120之间布置一个或多个另外的真空腔室(例如,清洁腔室)。在图1所示的实施方式中,穿过诸如狭缝的小通道离开第一卷筒腔室110的柔性基板可直接进入沉积腔室120。
第一卷筒腔室110可被构造为负载锁定腔室。换句话说,第一卷筒腔室110可涌入空气,例如用于使用新的存储卷筒更换第一卷筒腔室中的存储卷筒,而不损害剩余真空腔室中的真空。在第一卷筒腔室110与布置在第一卷筒腔室下游的真空腔室之间的壁中的通道或开口可被密封。因此,在第一卷筒腔室中的存储卷筒的更换期间(例如,当柔性基板已从存储卷筒展开时),可将沉积设备100的其他真空腔室(且具体来说是沉积腔室)维持在抽空状态。
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,可引导柔性基板10分别穿过使真空腔室彼此分离的壁中的开口(例如,狭缝)。例如,两个真空腔室之间的壁中的狭缝可适于分别将基板从一个真空腔室引导到另一个真空腔室。在一些实施方式中,开口可具有密封器件,以便(至少大致上)分离由开口连接的两个真空腔室的压力条件。例如,如果由开口连接的腔室提供不同的压力条件,则壁中的开口可经设计以维持腔室中的各别压力。
根据本文所描述的实施方式,可提供至少一个间隙闸或负载锁定阀,用于使两个相邻真空腔室彼此分离,例如用于将第一卷筒腔室与布置在第一卷筒腔室下游的真空腔室分离。至少一个间隙闸可经构造以使得柔性基板可从间隙闸中移动穿过,并且间隙闸可被打开和关闭以便提供真空密封。因此,例如,在可将沉积腔室120维持在技术真空的同时,可排放第一卷筒腔室110。
例如,在图1中示意性指示了布置在第一卷筒腔室110与沉积腔室120之间的密封器件105。然而,应理解,可在其他相邻真空腔室之间(例如,在沉积腔室120与第二卷筒腔室150之间)提供另外的提供相应功能的密封器件。因此,有利地,可独立地(特别是独立于沉积腔室)排放或抽空卷绕腔室(即第一卷筒腔室110和第二卷筒腔室150)。
密封器件105可包括可膨胀密封件,可膨胀密封件经构造以将基板压靠在平坦密封表面上。因此,可密封第一卷筒腔室110与沉积腔室120之间的壁中的开口,甚至当柔性基板可能存在于开口中时。关闭或打开密封器件可能不一定需要移除柔性基板。
然而,也可使用用于选择性打开和关闭间隙闸的其他器件或设备,其中可在插入基板时进行打开和关闭(即具有开放基板路径和真空密封件)。在插入基板时用于关闭真空密封件的间隙闸允许特别容易的基板交换,因为来自新卷轴的基板可附接至来自前一卷轴的基板。
虽然关于将柔性基板从第一卷筒腔室引导到随后的真空腔室来描述了密封器件、狭缝、开口或间隙闸,但是如本文所描述的密封器件、狭缝、开口或间隙闸也可用于沉积设备的其他腔室或多个部分之间。
沉积腔室120可包括涂布滚筒122,涂布滚筒122经构造以用于引导柔性基板10经过多个沉积单元121。涂布滚筒122可围绕旋转轴123旋转。涂布滚筒可包括弯曲的基板支撑表面(例如,涂布滚筒122的外表面),在基板支撑表面上柔性表面可被引导经过多个沉积单元121。在引导柔性基板经过多个沉积单元121时,柔性基板可与涂布滚筒的基板支撑表面直接接触,涂布滚筒可被冷却。当柔性基板与涂布滚筒直接热接触时,可在沉积期间降低柔性基板的温度。
可通过多个沉积单元121使柔性基板10涂覆有一个或多个薄层。例如,可在围绕涂布滚筒122在圆周方向上布置多个沉积单元121的沉积单元,如图1所示。沉积腔室120可包括沿着基板输送路径彼此相邻布置的两个或更多个沉积单元。可涂覆柔性基板的第一主表面,同时与第一主表面相对的柔性基板的第二主表面(即柔性基板的后表面)可与涂布滚筒的弯曲的基板支撑表面接触。
随着涂布滚筒122旋转,柔性基板被引导经过沉积单元,所述沉积单元面向涂布滚筒的弯曲的基板支撑表面,使得在柔性基板以预定速度移动经过沉积单元时柔性基板的第一主表面可被涂覆。
在一些实施方式中,可在存储卷筒112与涂布滚筒122之间和/或涂布滚筒122的下游布置辊组件的一个或多个辊(例如,引导辊)。例如,在图1所示的实施方式中,在存储卷筒112与涂布滚筒122之间提供两个引导辊,其中至少一个引导辊可布置在第一卷筒腔室中,并且至少一个引导辊可布置在涂布滚筒122上游的沉积腔室中。在一些实施方式中,在存储卷筒与涂布滚筒之间提供三个、四个、五个或更多个引导辊,特别是八个或更多个引导辊。引导辊可以是主动辊或被动辊。
本文所使用的“主动”辊或卷筒可理解为具有用于主动移动或旋转各别辊的驱动器或电动机的辊。例如,主动辊可经调节以提供预定扭矩或预定转速。通常,存储卷筒112和卷绕卷筒152可提供为主动辊。在一些实施方式中,涂布滚筒可经构造以作为主动辊。此外,主动辊可经构造以作为基板拉紧辊,基板拉紧辊经构造以用于在操作期间以预定张力拉紧基板。本文所使用的“被动”辊可理解为不具有用于主动移动或旋转被动辊的驱动器的辊或卷筒。可通过柔性基板的摩擦力旋转被动辊,柔性基板在操作期间可与辊的外表面直接接触。
在本公开内容中,“卷轴”或“辊”可理解为提供表面的器件,在沉积设备中沿着基板输送路径输送柔性基板期间,柔性基板或柔性基板的一部分可与所述表面接触。本文所指示的辊的至少一部分可包括用于在沉积之前或之后接触柔性基板的圆形形状。可围绕直的纵轴形成大致圆柱形形状。根据一些实施方式,辊可以是引导辊,引导辊调于在输送基板时(例如,在沉积工艺期间或在基板存在于沉积设备中时)引导基板。辊被构造为扩张(spreader)辊,即,适于为柔性基板提供定义的张力的主动辊。扩张辊也可称为k辊。如图5示例性所示,扩张辊117可布置在涂布滚筒122的下游,具体来说是正下游。此外,如本文所描述的辊可被构造为用于在涂覆时支撑柔性基板的处理辊(例如,涂布滚筒)、用于沿着弯曲的基板输送路径偏转基板的偏转辊、调节辊、存储卷筒、卷绕卷筒等。
在一些实施方式中,至少一个偏转辊可经构造以用于在顺时针方向上偏转柔性基板,并且至少一个偏转辊可经构造以用于在逆时针方向上偏转柔性基板。例如,在图1所示的实施方式中,第一引导辊107在逆时针方向上偏转柔性基板(即,当柔性基板在沿着基板输送路径移动时向左弯曲),并且第二引导辊108在顺时针方向上偏转柔性基板(即,当柔性基板在沿着基板输送路径移动时向右弯曲)。其中,第一引导辊107可在逆时针方向上旋转,并且第二引导辊108可在顺时针方向上旋转。可提供部分凸起和部分凹陷的基板输送路径。在柔性基板的输送期间在顺时针方向上旋转的引导辊可在本文中称为“顺时针旋转辊”,并且在柔性基板的输送期间在逆时针方向上旋转的辊可在本文中称为“逆时针旋转辊”。
在一些实施方式中,至少一个引导辊(例如,第一引导辊107)接触基板的第一主表面,并且至少一个引导辊(例如,第二引导辊108)接触基板的第二主表面(即,与第一主表面相对的表面)。因此,为了降低卷绕缺陷的风险,清洁柔性基板的两个主表面可能是有益的。
根据一些实施方式,如本文所描述的辊可安装至低摩擦辊轴承,具体来说是具有双轴承辊结构。因此,可实现如本文所描述的输送布置的辊平行度,并且可消除基板输送期间的横向的基板“飘移(wandering)”。因此,有利地,如本文所描述的辊组件提供了具有低摩擦辊轴承的高精度卷绕系统。
在一些实施方式中,沿着基板输送路径引导柔性基板的引导辊也可经构造以用于实行张力测量。根据典型实施方式,可在沉积设备中提供至少一个张力测量辊(例如,被动辊)。有利地,可提供位于涂布滚筒的两个侧面上的一个、两个或更多个张力测量辊,这些张力测量辊允许在涂布滚筒的卷绕侧和展开侧的张力测量。具体来说,张力测量辊可经构造以用于测量柔性基板的张力。因此,可更好地控制基板输送,可控制涂布滚筒上的基板的压力和/或可减少或避免对基板的损伤。
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,多个沉积单元可经构造以用于涂覆柔性基板的第一主表面。因此,可通过沉积腔室中的多个沉积单元在柔性基板的第一主表面上沉积层堆叠。换句话说,根据一些实施方式,在沿着基板输送路径穿过沉积设备的柔性基板的输送期间,可仅使柔性基板的第一主表面涂覆有层堆叠。
为了也涂覆柔性基板的第二主表面,可将具有已涂覆的第一主表面的柔性基板再次装载到第一卷筒腔室中,并以相反方向输送穿过沉积设备。在如本文所使用的“相反方向”中,基板的第二主表面(即与柔性基板第一次经过沉积设备相对的另一主表面)在沿着基板输送路径的柔性基板的输送期间朝向多个沉积单元。因此,通过引导相同的柔性基板两次穿过沉积设备,柔性基板上的双面沉积是可能的。在一些实施方式中,在柔性基板第一次经过沉积设备时,在柔性基板的第一主表面上沉积第一层堆叠;以及在柔性基板第二次经过沉积设备时,在柔性基板的第二主表面上沉积第二层堆叠。第一层堆叠和第二层堆叠可具有相应厚度和/或相应材料顺序。在一些实施方式中,具有两个已涂覆的主表面的柔性基板可相对于基板的中心平面基本上对称。
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,涂布滚筒可以是主动驱动的。换句话说,可提供用于旋转涂布滚筒的驱动器。
在一些实施方式中,可在涂布滚筒122的下游和第二卷筒腔室150的上游布置一个或多个引导辊113。例如,至少一个引导辊可被布置沉积腔室120中并位于涂布滚筒122下游,用于将柔性基板10导向至布置在沉积腔室120下游的真空腔室(例如,第二卷筒腔室150);或至少一个引导辊可被布置在第二卷筒腔室150中并位于涂布滚筒122上游,用于在与涂布滚筒的基板支撑表面基本相切的方向上引导柔性辊,以便将柔性基板平滑地引导到卷绕卷筒152上。这些引导辊中的至少一个或多个可具有下文进一步详细论述的功能。
可在沉积腔室120的正下游布置第二卷筒腔室150。在其他实施方式中,可在沉积腔室120与第二卷筒腔室150之间布置一个或多个真空腔室。第二卷筒腔室150可经构造以用于容纳卷绕卷筒152以便在沉积后在卷绕卷筒152上卷绕柔性基板。可分别在真空腔室之间的壁中,并且具体来说是在将第二卷筒腔室150与沉积腔室分离的壁中提供密封器件。例如,在图1所示的实施方式中,在沉积腔室120与第二卷筒腔室150之间提供密封器件105。密封器件105可包括可膨胀密封件,可膨胀密封件经构造以将基板压靠在密封表面上。因此,沉积腔室120与第二卷筒腔室150之间的壁中的开口可被密封,甚至当柔性基板可能存在于开口中时。关闭或打开密封器件可能不一定需要移除柔性基板。
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,可提供卷绕卷筒驱动器用于旋转卷绕卷筒152以在卷绕卷筒152上卷绕柔性基板。换句话说,卷绕卷筒152可以是主动辊。
第二卷筒腔室150可被构造为负载锁定腔室。其中,第二卷筒腔室可经构造以使得可从第二卷筒腔室中卸载卷绕有已涂覆的柔性基板的卷绕卷筒,同时第二卷筒腔室150可涌入空气。对于第二卷筒腔室150的空气的涌入,第二卷筒腔室150与布置在第二卷筒腔室上游的真空腔室之间的通道(例如,经由密封器件105)可被密封。因此,在用新的卷绕卷筒更换卷绕卷筒期间,可将沉积设备的其他真空腔室(且具体来说沉积腔室)维持在抽空状态。在一些实施方式中,第二卷筒腔室150可包括间隙闸或负载锁定阀,例如,包括例如用于关闭和打开第二沉积腔室与第二卷筒腔室之间的通道或狭缝的密封器件。基板可在密封器件处于密封状态下时停留在开口中。
在沉积期间,沉积腔室120可处于中等真空下或处于高真空下,例如在1×10-2毫巴与1×10-4毫巴之间的压力下,例如当使用溅射源时。沉积单元内的压力可比沉积腔室的主容积中的压力高,例如高出一个数量级。例如,溅射沉积期间溅射沉积单元内的压力可为约5×10-3毫巴。第一卷筒腔室110中的压力和第二卷筒腔室150中的压力可比沉积期间沉积腔室中的压力高,例如高出一个或两个数量级。例如,第一卷筒腔室和/或第二卷筒腔室中的背景压力可处于10-1毫巴与10-3毫巴之间。可提供一个或多个真空控制单元,例如在至少一个真空腔室中和/或在至少一个沉积单元中。
在沉积之前、期间和/或之后,颗粒可聚集在柔性基板上,如果不移除颗粒,则可导致对基板表面的污染和损伤。具体来说,当柔性基板上形成有颗粒的柔性基板与引导辊的支撑表面接触时,可能划伤或损伤基板的表面。这些问题也可被称为“卷绕缺陷”。更详细地,这样的缺陷可以是10微米或更小的数量级的小面积,其中所沉积的层或甚至完整的柔性基板受到局部磨损。这些缺陷的可能的来源例如是:位于存储卷筒的柔性基板上的颗粒,以及由涂覆工艺引起的并附着于基板的颗粒。
为避免卷绕缺陷的问题,采取了几种方法。一种方法是一种系统,该系统中在沉积工艺期间仅有柔性基板的一个主表面(例如,未涂覆的表面)与辊表面直接接触。然而,这种设计可能不适用于双面沉积工艺和利用先进张力控制的薄膜沉积工艺。具体来说,在包括具有凹陷部分和凸起部分的基板输送路径的沉积设备中,柔性基板的两个主表面可在输送期间与辊表面直接接触。因此,为了降低卷绕缺陷的风险,清洁基板的一个或两个主表面可能是有益的。
在一些实施方式中,为了避免卷绕缺陷,沉积设备可包括至少一个清洁器件,清洁器件经构造以用于清洁基板,尤其在柔性基板卷绕在辊上,或在高张力下与辊表面直接接触之前清洁基板。
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,可提供第一清洁器件来清洁柔性基板的第一主表面(例如,涂覆有层堆叠的第一主表面),和/或可提供第二清洁器件来清洁柔性基板的第二主表面(例如,柔性基板的与第一主表面相对的后表面)。
图2示意性示出用于涂覆柔性基板10的沉积设备100,沉积设备100包括第一清洁器件171和第二清洁器件172。图2的沉积设备的大部分特征对应于图1所示的沉积设备的各别特征,因此可参考上文说明,在此不再赘述。
可提供第一清洁器件171来清洁柔性基板的第一主表面,并且可提供第二清洁器件172来清洁柔性基板的第二主表面。可在多个沉积单元的上游布置第一清洁器件171和/或第二清洁器件172,以使得可在沉积腔室中沉积之前清洁柔性基板的表面。
基板的第一主表面可以是随后在沉积腔室中涂覆的基板表面,并且基板的第二主表面可以是与第一主表面相对的基板表面。在一些实施方式中,第二主表面可以是未涂覆的基板表面,而在其他实施方式中,第二主表面可在先前已经被涂覆,例如在第一次经过沉积设备时。可在沉积之前移除可能已经存在于柔性基板的第一主表面上的颗粒或其他类型的污染物,使得可改善第一主表面上的涂覆质量。可在第二主表面(或已在第二主表面上提供有涂层)与涂布滚筒的基板支撑表面接触之前移除可能已经存在于柔性基板的第二主表面上的颗粒或其他类型的污染物,使得卷绕缺陷可被避免。
在其他实施方式中,可仅提供第一清洁器件或仅提供第二清洁器件。例如,可仅清洁基板的第一主表面或可仅清洁与涂布滚筒的基板支撑表面接触的第二主表面。
在一些实施方式中,可在清洁腔室170中布置第一清洁器件171和/或第二清洁器件172,而清洁腔室170可提供于第一卷筒腔室110的下游和沉积腔室120的上游,如图2所示。在其他实施方式中,可在第一卷筒腔室中并在存储卷筒112下游,或在沉积腔室120中并在涂布滚筒122上游提供第一清洁器件171和/或第二清洁器件172。在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,可不提供单独的清洁腔室。提供清洁腔室170可具有以下优点:在通常以规律间隔涌入空气的第一卷筒腔室110与沉积腔室之间提供更好的真空分离。具体来说,清洁腔室可充当第一卷筒腔室与沉积腔室之间的进一步的气体分离区域。在一些实施方式中,可在清洁腔室与沉积腔室之间仅提供诸如狭缝的小通道,用于引导柔性基板从该通道中穿过。在清洁腔室170中容纳清洁器件可具有另外的优点,即可更容易地更换清洁器件的部件,并且由清洁工艺产生的污染物可不进入沉积腔室,还可从清洁腔室泵出。
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,可另外地或替代地在沿着基板输送路径的其他位置处提供进一步的清洁器件。例如,在图2所示的实施方式中,可在多个沉积单元121的下游安置涂覆后(after-coating)清洁器件173。涂覆后清洁器件173可经构造以用于清洁由多个沉积单元121涂覆在柔性基板的第一主表面上的涂层的表面。
可在多个沉积单元121的正下游执行清洁,以使得可在已涂覆表面与辊表面接触之前可靠地移除涂覆期间在涂层表面上产生的颗粒。如本文所使用的“正下游”可暗指柔性基板在涂覆之后被直接清洁,而未将基板引导到可在刚涂布的表面上施加压力的引导辊或滑轮。可减少或避免卷绕缺陷的产生。
清洁器件的目的可以是在通过引导辊在高张力下卷绕或偏转基板之前收集柔性基板上的颗粒或其他类型的污染物。例如,通常在高张力下围绕涂布滚筒牵引柔性基板,以改善柔性基板与涂布滚筒之间的热接触,以使得在涂布滚筒的上游的基板的第二主表面的清洁可以是有益的。可减少或完全避免卷绕缺陷的产生。
例如,如图2所示,在沉积之后和在接触任何引导辊之前,通过涂覆后清洁器件173清洁柔性基板10的(刚涂覆的)第一主表面。涂覆后清洁器件173安置在多个沉积单元121的正下游。不受限于任何实施方式,涂覆后清洁器件通常经构造以清洁柔性基板的刚涂覆的侧面。
在一些实施方式中,涂覆后清洁器件173可被安置以使得涂覆后清洁器件173在柔性基板10与涂布滚筒122接触的位置处接触柔性基板10,例如在围绕涂布滚筒122的旋转轴123的圆周方向上的多个沉积单元121中的最后一个沉积单元的下游。沉积单元中的至少一些单元,具体来说是多个沉积单元121中的多于一半的沉积单元可安置在涂布滚筒122的旋转轴123下方,如图2所示。
清洁器件中的至少一些可配置如下。应注意,涂覆后清洁器件在本文中也被视为清洁器件。清洁器件的功能将参照第一清洁器件171说明。第一清洁器件171可包括颗粒位移单元和颗粒消散单元。将颗粒位移单元表示为具有粘附或粘性表面的第一粘附卷175,并且颗粒消散单元表示为具有粘附或粘性表面的第二粘附卷176。在一些实施方式中,第二粘附卷176的粘性比第一粘附卷175的粘性大(即,第二粘附卷的使颗粒粘附至第二粘附卷的能力比第一粘附卷的使颗粒粘附至第一粘附卷的能力强)。
包括第一粘附卷175和第二粘附卷176的第一清洁器件171可操作如下。将第一粘附卷175安置成与待清洁的柔性基板10的主表面直接接触。第一粘附卷175通常以与提供反压(counter-pressure)表面的相对布置的引导辊的圆周速度相同的圆周速度旋转。第一粘附卷175可由柔性基板驱动,在沉积设备的操作期间第一粘附卷175与柔性基板处于摩擦接触。
由于第一粘附卷175的粘性表面,柔性基板上的颗粒被第一粘附卷的粘性表面聚集。因此,颗粒暂时粘附到第一粘附卷上,并且在第一粘附卷的圆周上向上旋转到第一粘附卷的相对侧。第二粘附卷176经安置使得第二粘附卷与第一粘附卷175接触。值得注意的是,第二粘附卷176通常不与柔性基板接触。考虑到与第一粘附卷的粘性相比,第二粘附卷的粘性更大,第一粘附卷上的颗粒被粘附到第二粘附卷的粘性表面。
因此,颗粒将保留在第二粘附卷的表面上,同时第一粘附卷的外表面将回转以再次接触柔性基板。因此,当第一粘附卷接触柔性基板时,第一粘附卷上将不存在任何颗粒,并且因此第一粘附卷与柔性基板的接触将不会造成任何损伤。相反,颗粒被存储在第二粘附卷上。有时,第二粘附卷可由新的第二粘附卷替换。
在一些实施方式中,第二清洁器件172、涂覆后清洁器件173和可能的进一步的清洁器件可具有相应设置。例如,涂布滚筒122的基板支撑表面可充当涂覆后清洁器件173的第一粘附卷的反压表面。
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,至少一个涂覆器件可另外地或替代地包括激光器,激光器可被扩展以覆盖柔性基板的整个宽度。扩展的激光束通常具有充足能量以使颗粒与柔性基板的表面分离。或者,可通过自动粒子定位系统控制激光,自动粒子定位系统可包括照相机和用于分析所拍摄图像的控制器。定位系统可安置在各别清洁器件的上游。粒子定位系统可定位基板上的单独颗粒。激光器可将激光束引导到位于柔性基板上的颗粒。
在一些实施方式中,激光束足以使颗粒与基板分离。可提供诸如抽吸器件的进一步的颗粒消散单元用于将颗粒永久地移出基板。可将抽吸器件安置在激光下游。在实施方式中,激光器被控制和操作,以使得通过激光束消散颗粒。在这种情况下,诸如抽吸器件的进一步的存储器件可以是不必要的。
在一些实施方式中,抽吸器件可充当清洁器件。不限于此实施方式,通常可能在最后一个沉积单元与布置在所述单元正下游的涂覆后清洁器件之间提供进一步的气体分离级。
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,由离子化粒子束产生单元产生的离子化粒子束可另外地或替代地充当如本文所描述的清洁器件中的一个。离子化粒子束可被扩展以覆盖柔性基板的整个宽度。例如,可提供气刀(air blade)或喷嘴阵列作为出口。离子化粒子流可用于将颗粒与柔性基板的表面分离。束可包括氮或由氮组成。或者,可通过自动粒子定位系统控制离子化粒子束,自动粒子定位系统可包括照相机和用于分析所拍摄图像的控制器。
由于在涂覆期间的潜在高温,以及由于涂覆后清洁器件靠近沉积工艺的定位,涂覆后清洁器件可经构造以承受至少50℃、70℃或甚至100℃或更高的温度。柔性基板温度或涂布滚筒的温度可以是从-30℃至+100℃,具体来说在操作期间(具体来说是在柔性基板上的溅射沉积期间)是从-15℃至+30℃。
具体来说,在可包括高放热反应的沉积工艺中,可能需要冷却涂布滚筒。对于溅射,工艺热量主要与柔性基板上的颗粒的冷凝能量以及因离子轰击引起的热量有关。可能需要避免柔性基板的高温。因此,如本文所公开的涂布滚筒可包括冷却单元(图中未示出),例如经构造以将涂布滚筒冷却到低于0℃的温度的冷却单元。
替代地或另外地,清洁器件中的至少一个可包括冷却单元。因此,清洁器件可保持在允许将来自清洁器件的未知或不期望的气体的蒸发保持在可接受水平的温度。在高温下执行沉积工艺时,清洁器件的这种冷却是特别有益的。
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,可提供预处理器件201,具体来说在多个沉积单元121的上游可提供预处理器件201,如图2示例性所示。例如,可在位于多个沉积单元121上游的沉积腔室120中安置预处理器件201。在一些实施方式中,预处理器件201经布置使得在柔性基板与涂布滚筒122的基板支撑表面接触时可被预处理。在一些实施方式中,可提供多于一个预处理器件。预处理器件201可经构造以激活柔性基板的第一主表面,以促进待沉积的层堆叠的粘附性。例如,预处理器件可包括DC辉光放电。
根据一个范例,预处理器件201可包括等离子体源(例如,RF等离子体源),等离子体源经构造以用于利用等离子体预处理柔性基板。例如,利用等离子体的预处理可提供用于基板表面的表面改性以增强基板表面上沉积的膜的粘附性,或可通过另一种方式改善基板形态以改善处理。
根据另一范例,预处理器件201可以是离子源,具体来说是线性离子源(linearion source;LIS)。预处理器件201可经构造以用于在涂覆第一主表面之前直接预清洁柔性基板的第一主表面。预处理器件201可经构造以朝向柔性基板的第一主表面引导等离子体射流,以燃烧耗尽碳氢化合物并激活表面来促进待沉积层的粘附性。在一些实施方式中,可使用氩离子来提供对柔性基板的有效等离子体清洁。在一些实施方式中,可使用气体组合(例如,氩离子和氧离子的组合)来提供有效等离子体清洁。在一些实施方式中,例如对于基于PI的基板的预处理,N2也是可能的气体。
在一些实施方式中,可提供用于调整柔性基板上的电荷的至少一个放电组件。例如,一个放电组件可布置在多个沉积单元的上游,例如在第一卷筒腔室中;并且任选地,另一放电组件可布置在多个沉积单元的下游。提供放电组件可有益于改善处理结果的质量,因为例如正电荷和/或负电荷可积聚在柔性基板上。具体来说,电荷可能源自从存储卷筒展开柔性基板的时候。然后,即使当柔性基板移动到沉积腔室中时,静电荷可仍保留在基板上,并且因此可将杂散颗粒吸引到柔性基板的表面。因此,通过提供如本文所描述的放电组件,可提供相反极性的离子,所述离子移动到柔性基板的表面以中和电荷。因此,可提供洁净且已放电的柔性基板的表面,使得可改善基板处理(例如,涂层)的质量。
在本公开内容中,术语“放电组件”旨在表示能够通过电场电离气体的任何器件。放电组件可以是被动单元或主动单元或上述两者。此外,放电组件可包括可连接到电源和控制单元的一个或多个中和器件。一个或多个中和器件可被提供为具有一个或多个尖峰的中和喷枪或电离喷枪。此外,可将电源(具体来说是高压电源)连接到中和器件,以向一个或多个尖峰提供高电压来实现处理气体的电击穿以产生离子,所述离子可在电场中朝向柔性基板的表面移动以中和柔性基板表面上的电荷。控制单元可启动命令或执行预编程的放电曲线,使得由中和器件产生带负电荷或带正电荷的离子流,离子流将流向基板的表面,使得与基板的表面上的电荷具有相反极性的离子能够移动到基板的表面并中和那里的电荷。
因此,根据本文所描述的实施方式,可通过使用静电电荷缓解器件(例如,如本文所描述的放电组件)来减少颗粒对生产合格率的影响。可防止颗粒材料因基板展开期间由基板输送所用的卷轴引起的基板充电而被吸引。这有助于限制基板表面处的外来污染物的水平。
图3示意性示出根据本文所描述的实施方式的用于涂覆柔性基板10的沉积设备100。图3的沉积设备的大部分特征对应于图1所示的沉积设备的各别特征,因此可参考上文说明,在此不再赘述。
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,可在多个沉积单元121的上游提供退火单元114。退火单元114可经构造以用于在多个沉积单元121上游的位置处对柔性基板10加热或退火。从存储卷筒112卷绕的柔性基板的加热可能是有益的,以允许在沉积之前将柔性基板脱气。此外,诸如包含如PET、HC-PET、PE、PI、PU、TaC、COP等合成材料的基板可包括相当多的湿气(moisture)。在涂覆工艺期间处于高真空条件下的湿气脱气对于待沉积的层堆叠的特性(诸如层粘附力、光学均匀性、薄层电阻率和另外的层特性)可能具有负面影响,。因此,对多个沉积单元121上游的柔性基板退火可能是有益的。
可通过在沉积腔室上游的一个或多个真空腔室中的一个真空腔室中安置退火单元114来减少或避免因退火工艺而对沉积腔室中的真空条件造成的损伤。例如,可在第一卷筒腔室110中在存储卷筒112下游提供退火单元114,或可在第一卷筒腔室110与沉积腔室120之间安置的(可选)清洁腔室中提供退火单元114。
在一些实施方式中,退火单元114可包括可加热辊115和辐射加热器116中的至少一个,辐射加热器116经构造以用于将热辐射导向柔性基板。在一些实施方式中,可提供具有加热区的附加加热腔室。在一些实施方式中,可通过退火单元114将柔性基板退火至80℃或更高,具体来说100℃或更高,或甚至高达150℃的温度。
可加热辊115可以是被动引导辊或主动辊,所述被动引导辊适于沿着基板输送路径引导柔性基板,而无需自身的辊驱动器。在一些实施方式中,可加热辊可以是用于使柔性基板以预定偏转角偏转的偏转辊。在一些实施方式中,可通过诸如油或水的传热介质加热可加热辊115。然而,这种辊可能需要用于通过管道的传送介质的旋转馈通(feedthrough)的真空密封。
在一些实施方式中,可向可加热辊115提供电加热器件。加热器件可包括第一端和第二端,并且可在第一端处和第二端处保持加热器件。电加热器件可布置在可加热辊内。在一些实施方式中,可在第一端处和第二端处固定加热器件。
在一些实施方式中,加热器件可以是辐照加热器件,诸如红外加热器件、感应加热器件或类似的加热器件。根据一些实施方式,电加热器件可以是非接触式加热器件。非接触式加热器件可能能够使可加热辊的表面达到定义的温度而不接触柔性基板。在一些实施方式中,加热器件可具有两端,并且可适于在两端处被支撑、保持或固定。在一个实施方式中,加热器件可具有大致圆柱形,其中加热器件的两端是大致圆柱形加热器件的纵轴的两端。
在一些实施方式中,沉积设备可具有阱(trap)(例如,冷阱),用于(例如通过使用可加热辊)从柔性基板收集已脱气的蒸气。具体来说,用于从柔性基板收集已脱气蒸气的阱可布置在与柔性基板的湿气可被蒸发的表面相对的位置处,例如在通过退火单元114对柔性基板加热期间。
图6示出可加热辊115的侧视图,可加热辊可用于根据本文所描述的实施方式的沉积设备100中。例如,可加热辊115可用作存储卷筒的正下游的偏转辊,如图3示例性所示,或用作沿着基板输送路径的进一步下游布置的偏转辊。在一些实施方式中,可在第一卷筒腔室110中和/或在其他真空腔室中(例如在第一卷筒腔室下游的清洁腔室中)提供两个或更多个可加热辊。可加热辊115可包括适于与柔性基板10接触的辊表面210。可加热辊115的辊表面210可适于引导柔性基板而作为引导辊。在可加热辊115内提供电加热器件220。电加热器件220可适于在真空条件下操作。
在图6中,用元件符号225指示电加热器件的外表面。电加热器件220的第一端250和第二端260可看作位于加热器件的大致圆柱形形状的前侧。可在第一端250处和第二端260处保持加热器件。根据一些实施方式,第一端250由第一保持器件271保持,并且第二端260由第二保持器件272保持。
通过在两端支撑电加热器件,可在沉积设备的操作期间稳定地保持包括电加热器件220的可加热辊115,特别与柔性基板的重量无关。根据一些实施方式,可能需要较高精度的辊位置,以确保沉积设备100的可靠操作。
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,退火单元114可另外地或替代地包括辐射加热器116。在一些实施方式中,辐射加热器可被构造为加热灯(例如,红外灯)。在一些实施方式中,可在可加热辊115的正上游或正下游布置辐射加热器116。例如,如图3所示,退火单元114可包括可加热辊115和安置在可加热辊115正下游的辐射加热器116。
辐射加热器116可经构造以在柔性基板被引导经过辐射加热器116时将热辐射导向柔性基板10。可提供一个、两个或更多个引导辊用于引导柔性基板经过辐射加热器116,例如一次或两次通过。可改善脱气效率。可在涂覆之前对柔性基板进行可靠地脱气和预退火,例如通过将柔性基板加热到100℃或更高或甚至高达150℃的温度。
如图3示意性所示,沉积设备100可进一步包括缺陷检查器件154,用于在沉积后检测柔性基板的缺陷。可在多个沉积单元121的下游布置缺陷检查器件154。例如,如图3的实施方式所示,可在第二卷筒腔室150中提供缺陷检查器件154。在其他实施方式中,可提供两个或更多个缺陷检查器件。
缺陷检查器件154可经构造以用于沉积在柔性基板上的层堆叠中检测诸如卷绕缺陷或涂覆缺陷的缺陷(例如,针孔、裂缝或其他开口)。可直列(inline)操作缺陷检查器件154,即,在层堆叠的沉积之后在沿着基板输送路径输送柔性基板期间进行缺陷检测。例如,可通过缺陷检查器件154连续检查刚涂覆的层堆叠。其中,缺陷检查器件154可经构造以在真空条件下操作,即在输送基板穿过真空腔室(例如,第二卷筒腔室)期间检查基板。
例如,可利用缺陷检查器件154检测所沉积的层堆叠中的缺陷(例如,针孔、裂缝或开口),所述缺陷具有50μm或更小,具体来说30μm或更小,更具体来说15μm或更小,或甚至5μm或更小的尺寸。可确定一个或多个检测到的缺陷的尺寸(例如,最大直径)和/或每单位表面积的缺陷数量。
在一些实施方式中,缺陷检查器件154可以是光学缺陷检查器件,具体来说包括光源155和光检测器156,诸如照相机。估计所沉积的层堆叠中的缺陷数量和大致尺寸可能是有益的。为了检验涂覆结果,检查已涂覆的基板可能是合理的。在一些实施方式中,应使层堆叠的最外层(可以是诸如Cu层的金属层)中的缺陷数量最小化。在一些实施方式中,具有尺寸(例如,最大直径)为10μm或更大的缺陷可损害所沉积的层堆叠的功能。因此,缺陷检查器件可经构造以用于检测尺寸为10μm或更大的缺陷,或甚至更小的缺陷。
在一些实施方式中,根据本文所描述的实施方式的沉积设备可经构造以用于在柔性基板的第一主表面上沉积层堆叠,具体来说其中层堆叠的最外层可以是金属层(例如,Cu层)。最外层的层质量可以使得最外层基本上没有尺寸为30μm或更大的缺陷或针孔,即最外层每625cm2表面积(A4纸面积)具有少于10个的尺寸为15μm至30μm的缺陷或针孔,和/或最外层每625cm2表面积(A4纸面积)具有少于15个的尺寸为5μm至15μm的缺陷或针孔。缺陷检查器件154可经构造以检查是否给出了已涂覆的层堆叠的这些或相似的质量特性。
缺陷检查器件154可经构造以用于进行光传输测量,具体来说是在检查诸如金属层的非透明层。例如,可在柔性基板的第一侧上提供光源155,并且可在柔性基板的第二侧上提供光检测器156,以使得可对柔性基板和/或沉积在柔性基板上的层进行传输测量。通过光检测器测量的柔性基板的透射率的增加可意味着在柔性基板上沉积的非透明层可能具有诸如针孔或开口的缺陷。
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,缺陷检查器件154可安装在第一引导辊与第二引导辊之间,即,在柔性基板的“自由跨度”区段中,其中柔性基板不与其中一个引导辊直接接触。例如,可在柔性基板的第一侧上安装缺陷检查器件154的光源155,使得由光源155产生的光束可穿过柔性基板的自由跨度区段而被透射。可在柔性基板的另一侧上布置缺陷检查器件的光检测器156,使得可通过光检测器156检测已传播穿过柔性基板的自由跨度区段的光束。在一些实施方式中,缺陷检查器件可安装在沉积单元的下游和卷绕卷筒的上游,例如在卷绕卷筒的正上游的两个引导卷之间。
在一些实施方式中,由光源155产生的光束的宽度可适于柔性基板的宽度,使得可基本上在柔性基板的整个宽度上或至少在所沉积层堆叠的整个宽度上检查柔性基板。例如,光束的宽度可以是500mm或更多,具体来说是1m或更多,更具体来说是在1.2m与1.8m之间。在一些实施方式中,具体来说是在真空腔室内布置光源的情况下,可例如用冷却流体(例如,用水)来冷却光源。例如,可提供水回路用于冷却光源155,具体来说是在光源155布置在真空腔室内时提供。可提供用于将冷却介质(例如,水)供应到真空腔室中的供应管,例如包括穿过第二卷筒腔室的壁的真空馈通件。此外,在一些实施方式中,可提供真空馈通件用于将进一步的介质(例如,电)供应到真空腔室中。例如,用于对光源和/或光检测器控制和/或供电的控制电缆和/或电源电缆可经由一个或多个真空馈通件而被引导穿过真空腔室的壁。
在一些实施方式中,可包括一个、两个、三个或更多个照相机的光检测器156可布置在真空腔室外部,例如在真空腔室的壁中所提供的一个、两个、三个或更多个窗口的后方。这允许容易地进接(access)光检测器156以便调节、对准和检修。此外,当光检测器156布置在真空腔室外部时,可不提供用于对光检测器控制和供电的真空馈通件。更进一步地,由于真空腔室内的可用空间可能是有限的,可能难以在真空腔室内提供光检测器156。因此,可提供更紧凑的真空腔室。
因此,在一些实施方式中,光源155可布置在真空腔室内,例如在第二卷筒腔室150内,并且光检测器156可布置在真空腔室外部,例如在第二卷筒腔室150的壁中的一个或多个窗口的后方。或者,光源和光检测器中的至少一个可容纳在真空腔室中所提供的真空密封外壳中,例如在位于真空腔室(例如第二卷筒腔室150)的主容积中的气氛箱中。例如,可在第二卷筒腔室150的顶壁中或在真空密封外壳的壁中提供两个、三个或更多个窗口,并且可向上引导已传播穿过柔性基板的光束朝向光检测器156的两个或更多个照相机穿过两个或更多个窗口。在一些实施方式中,可在真空腔室外部的可调杆(bar)上安装光检测器156,使得可视情况调节光源155与光检测器156之间的距离。
举例来说,在与所沉积的层堆叠相距一定距离处安装光检测器可能是合理的,例如这取决于一个或多个参数(诸如检查宽度、光检测器的照相机数量、光束的焦距等)。因此,在一些实施方式中,可不需要真空兼容的照相机。所描述的直列缺陷检查器件允许在R2R沉积设备中以高分辨率进行精确的缺陷检测。
在其他实施方式中,光源155和光检测器156两者均可布置在真空腔室外部,例如一个或多个各别窗口的后方。例如,可在真空腔室内提供反射器用于背向反射光束,使得光源155和光检测器156可布置在柔性基板的相同侧上,例如在真空腔室外部。在另外的实施方式中,可在真空腔室内布置光源155和光检测器156,如图3示意性指示。缺陷检查器件的更进一步设置是可能的,例如包括提供在真空腔室外部的光源和提供在真空腔室内部的光检测器。
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,沉积设备100可进一步包括布置在多个沉积单元121下游的监控器件161,如图3示例性所示。在一些实施方式中,监控器件161可以是直列监控器件,直列监控器件可在沉积设备的操作期间被操作,具体来说在真空条件下被操作。具体来说,监控器件161可经构造以用于检测沉积在柔性基板上的至少一个层的一个或多个特性。例如,监控器件161可经构造以用于检测或测量由多个沉积单元121沉积的一个或多个层的一个或多个特性。
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,可在沉积腔室120中并在涂布滚筒122下游布置监控器件161。可在涂布滚筒与监控器件之间布置一个或多个引导辊(诸如主动辊或被动辊)。
监控器件可经构造以用于测量沉积在柔性基板上的一个或多个层的电特性和光学特性中的至少一个特性。例如,可测量与沉积在柔性基板上的一个或多个层的导电性有关的电特性。具体来说,可测量沉积在柔性基板上的一个或多个导电层的表面电阻。在一些实施方式中,可通过在一个或多个层的两个间隔开的位置之间施加电势或电压,并通过测量流过两个间隔开的位置之间的一个或多个层的电流来测量沉积在基板上的一个或多个层的电特性。
在一些实施方式中,可通过在一个或多个层中引起局部电流(诸如涡流(Eddycurrent)),并通过测量所引起的涡流的强度,来测量沉积在基板上的一个或多个层的诸如表面电阻的电特性。通过在一个或多个层中引起涡流来测量沉积在柔性基板上的一个或多个层的电特性可具有以下优点:电特性的空间分辨测量可成为可能。例如,可通过引起和测量柔性基板的侧面区域中的涡流来测量柔性基板的侧面区域中的表面电阻。同样地,可通过引起和测量柔性基板的中心区域中的涡流来测量柔性基板的中心区域中的表面电阻。此外,可以非接触方式引起涡流。因此,可降低损伤已涂覆基板的风险。
在一些实施方式中,监控器件161可替代地或另外地经构造以用于测量沉积在柔性基板上的一个或多个层的一个或多个光学特性。例如,可测量一个或多个层的透射率、反射率和/或色值。基板上的涂层可通过指定的光谱反射度和透射度值以及所得到的色值来表征,并且在涂层产生期间对透射和反射的可靠直列测量可以是对于控制沉积工艺应考虑的构思。可从测量的透射率和/或反射率值推导出层均匀度和/或层厚度值。
在移动的柔性基板上的反射度测量可能是具有挑战的,因为基板的平坦度的微小偏差可造成到检测器的反射束路径的几何变化,从而导致错误的测量结果。可在柔性基板与沉积设备的引导辊处于机械接触的位置处测量反射度,以确保基板与辊表面的平坦接触。可在第一辊与第二辊之间的位置处进行透射测量。第一辊与第二辊之间的区域可称为柔性基板的“自由跨度”区段。
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,监控器件161可经构造以用于测量柔性基板或一个或多个涂层的一个或多个光学特性。在一些实施方式中,监控器件可包括至少一个球体结构。球体结构可以是积分球,例如乌布利希(Ulbricht)球。可在第一引导辊与第二引导辊之间的自由跨度区域中安置球体结构。球体结构可在球体结构内提供均匀的光散射或光漫射。从球体结构的内表面上入射的光可平均分布在球体结构内。通过端口从球体结构发射的漫射光可辐照在柔性基板上,用于测量柔性基板或一个或多个涂层的至少一个光学特性。
在一些实施方式中,至少一个监控器件可包括用于测量和评估涂覆结果的层测量系统(layer measurement system;LMS),诸如光学层测量系统。因此,应理解,实施方式提供了度量能力,例如用于通过使用光学反射和/或透射系统评估一个或多个沉积层的层厚度,例如用于透明或半透明柔性基板或涂层。
在一些实施方式中,可提供至少一个监控器件用于测量一个或多个涂层的绝对厚度和/或厚度均匀性。
此外,具体来说是对于薄基板,例如厚度为200μm或更低,或100μm或更低,或50μm或更低,例如约25μm的基板,无褶皱基板处理和基板卷绕是有益且具有挑战性的。根据一些实施方式,可使用一个或多个拉紧辊和/或一个或多个张力测量辊提供无褶皱且张力控制的基板卷绕和/或输送(或具有减少的褶皱产生的基板卷绕和/或输送)。
如图4示意性所示,根据本文所描述的一些实施方式,沉积设备可包括一个或多个拉紧辊和一个或多个张力测量辊。因此,经构造以用于沿着基板输送路径引导和输送柔性基板的辊组件可在张力控制下被操作。拉紧辊可理解为主动辊,包括用于驱动辊(例如,具有可调节的驱动力)的驱动器。张力测量辊可理解为包括传感器的辊,所述传感器用于测量在辊表面上引导的柔性基板的一部分的张力。围绕张力测量辊的柔性基板10的缠绕角可为90°或更大,具体来说是120°或更大,或甚至高达180°,以便改善测量结果的可靠性。
在一些实施方式中,以下辊中的至少一个或多个可以是主动辊:存储卷筒112、涂布滚筒122和卷绕卷筒152。在一些实施方式中,可提供额外的主动辊。例如,在图4所示的实施方式中,可例如在沉积腔室中提供拉紧辊181。主动辊在图4中用曲线箭头标记。
在一些实施方式中,张力测量辊可与主动辊中的至少一个相关联。在一些实施方式中,两个或更多个主动辊可分别具有相关联的张力测量辊。在一些实施方式中,除了一个主动辊之外的所有主动辊可分别具有相关联的张力测量辊。可不具有关联张力测量辊的那个主动辊可在本文中称为“主辊”。可通过主辊的转速来决定柔性基板沿着输送路径的输送速度(也称为“线速度”),所述主辊能够以预定转速旋转。
可在与张力测量辊相关联的主动辊的上游或下游布置张力测量辊。通常,在主动辊与相关联的张力测量辊之间不提供进一步的主动辊。然而,在一些情况下,可在主动辊与相关联的张力测量辊之间提供一个、两个或更多个被动辊。具体来说,可沿着基板输送路径交替提供主动辊和张力测量辊,而被动辊可分别布置在所述主动辊和张力测量辊之间,或可不布置在所述主动辊和张力测量辊两者之间。
作为示例,在图4所示的实施方式中,第一张力测量辊184与存储卷筒112关联,第二张力测量辊185与拉紧辊181关联,并且第三张力测量辊188与卷绕卷筒152关联。同样是主动辊的涂布滚筒可被构造为确定柔性基板的输送速度的主辊,并且可不具有相关联的张力测量辊。应理解,这种布置是示例性设置。例如,在其他实施方式中,另一主动辊可被构造为主辊。此外,在一些实施方式中,可提供多于或少于三个张力测量辊,和/或可提供多于或少于一个的额外的拉紧辊。在其他实施方式中,张力测量辊和拉紧辊的各别位置和设置可不同。在图4中示出柔性基板的张力控制的许多可能设置中的一个,并且将进行详细说明。
在图4所示的实施方式中,第一张力测量辊184与存储卷筒112关联。第一张力测量辊184可位于存储卷筒112的下游,其中一个、两个或更多个被动辊可布置在存储卷筒112与第一张力测量辊184之间。例如,第一张力测量辊184可在沉积腔室120中并位于涂布滚筒122上游,涂布滚筒122是下一个主动辊。
可预设第一张力测量辊184的位置处的用于基板张力的设定点(即目标值)。如果通过第一张力测量辊184测量到高于设定点的张力值,则可减小由存储卷筒112驱动器提供的扭矩值。如果通过第一张力测量辊184测量到低于设定点的张力值,则可增加由存储卷筒112驱动器提供的扭矩值。因此,可确保存储卷筒下游的柔性基板的适宜张力。可避免由于扩展的基板张力而造成的柔性基板的损伤,诸如破裂、裂纹、针孔或卷绕缺陷。此外,可避免由于低基板张力而造成的基板的过高基板温度引起的褶皱、波纹、下垂或缺陷。
在图4的实施方式中,涂布滚筒122可以是主辊,以确定柔性基板沿着基板输送路径的输送速度。可视情况设定主辊的转速。例如,柔性基板的输送速度可为1m/分钟或更多,和5m/分钟或更少,具体来说是约2m/分钟。可基于相关联的张力测量辊的测量值对沿着基板输送路径的所有其他主动辊的驱动进行张力控制。
如图4示意性所示,在一些实施方式中,第二张力测量辊185可与诸如拉紧辊181的另一主动辊关联。第二张力测量辊185可位于涂布滚筒122的正下游和拉紧辊181的正上游。然而,在其他实施方式中,可分别在涂布滚筒122和拉紧辊181之间布置一个或多个被动辊。例如,第二张力测量辊185可在沉积腔室120中并位于涂布滚筒122下游。第二张力测量辊185可经构造以测量涂布滚筒122下游的位置处的基板张力。
可预设第二张力测量辊185的位置处的基板张力的设定点(即目标值)。如果通过第二张力测量辊185测量到高于设定点的张力值,则可减小由拉紧辊181的驱动器提供的扭矩值。如果通过第二张力测量辊185测量到低于设定点的张力值,则可增加由拉紧辊181的驱动器提供的扭矩值。因此,可确保围绕涂布滚筒的柔性基板的适宜张力。
应注意,高基板张力可增加卷绕缺陷的风险。例如,如果在高张力下将柔性基板压到辊表面,可产生划痕或其他卷绕缺陷。因此,在柔性基板与辊表面直接接触的位置处,低基板张力可能是有益的。另一方面,当柔性基板与涂布滚筒的冷却的基板支撑表面紧密接触时,围绕涂布滚筒的高基板张力可能是有益的,因为在沉积期间可更有效地冷却柔性基板。因此,沿着基板输送路径的基板张力的精确控制是有益的。
因此,第二张力测量辊185的目标值可比第一张力测量辊184的目标值高。这是因为存储卷筒112与第一张力测量辊184之间的低基板张力可有益于降低卷绕缺陷的风险,而涂布滚筒122与拉紧辊181之间的更高基板张力可有益于改善柔性基板与涂布滚筒122的基板支撑表面之间的热接触。例如,可代表围绕涂布滚筒122的预期基板张力的第二张力测量辊185的目标值可为100N或更大,和900N或更小,具体来说是200N至400N。在一些实施方式中,基板张力的目标值低于200N可能是有益的。
如图4示意性所示,在一些实施方式中,可在卷绕卷筒152的上游提供第三张力测量辊188,并且第三张力测量辊188可与卷绕卷筒152相关联。可基于由第三张力测量辊188测量的张力值来控制由卷绕卷筒152的驱动产生的扭矩。如果通过第三张力测量辊188测量到高于设定点的张力值,则可减小由卷绕卷筒152提供的扭矩值。如果通过第三张力测量辊188测量到低于设定点的张力值,则可增加由卷绕卷筒152提供的扭矩值。因此,可确保卷绕卷筒上游的柔性基板的适宜张力。
提供一个或多个额外的拉紧辊(例如,拉紧辊181)可能是有益的,以在两个主动辊之间的中心区段间利用长距离或利用所述两个主动辊之间的数个被动辊来减小基板张力。例如,在一些实施方式中,可在涂布滚筒与卷绕卷筒之间布置至少一个拉紧辊。此外,在提供部分凸起和部分凹陷的基板输送路径的沉积设备中提供一个或多个拉紧辊可能是有益的。例如,基板方向上的变化和不同弯曲方向上的大弯曲角可增加基板张力,使得提供进一步的主动辊可能是有利的。此外,提供额外的拉紧辊可具有以下优点:在各别区域中可视情况沿着基板输送路径将不同区域中的基板张力设定成不同的值。
图5示出根据本文所描述的实施方式的沉积设备100的示意性剖视图。沉积设备100包括多个真空腔室,这些真空腔室包括第一卷筒腔室110、清洁腔室170(可选)、沉积腔室120和第二卷筒腔室150。此外,沉积设备100包括经构造以用于沿着基板输送路径输送柔性基板的辊组件。
如图5示意性所示,可以基本线性设置来布置真空腔室。换句话说,沿着基板输送路径的第二腔室(即清洁腔室170)可被布置在沿着基板输送路径的第一腔室(即第一卷筒腔室110)的一侧(例如,右侧)。类似地,沿着基板输送路径的第三腔室(即沉积腔室120)可被布置在第二真空腔室(即清洁腔室170)的一侧(即右侧)。类似地,沿着基板输送路径的第四腔室(即第二卷筒腔室150)可被布置在第三真空腔室(即沉积腔室120)的一侧(即右侧)。因此,可基本上以线性设置或图5中从左向右延伸的行来布置真空腔室。因此,基板输送路径的整个方向可同样从左向右延伸。然而,基板输送路径可以是弯曲的或可在各别真空腔室内多次改变方向,例如向下和向上和/或向右和向左,如图5中所指示。
例如,在一些实施方式中,基板输送路径可交替地向下弯曲和向上弯曲。因此,可有利地减少空间需求。在图5的示例性实施方式中,基板输送路径从存储卷筒112向下延伸到可加热辊115,可加热辊115可以是逆时针旋转辊。接着,基板输送路径可朝向引导辊113向上弯曲,引导辊113可以是顺时针旋转辊。引导辊113可再次朝向偏转辊使柔性基板向下旋转,偏转辊可以是逆时针旋转辊。偏转辊可朝向第一卷筒腔室110与清洁腔室170之间的壁中的狭缝偏转柔性基板。可在第一卷筒腔室110与清洁腔室170之间的壁中提供密封器件105(例如,包括可膨胀密封件)。在从可加热辊115到引导辊113或引导辊113的下游的路径中,可通过辐射加热器116加热柔性基板。
顺时针旋转辊可与柔性基板的第一主表面接触,所述第一主表面可以是在各别经过沉积设备期间待涂覆的主表面,并且逆时针旋转辊可与基板的第二主表面接触,所述第二主表面是基板的后表面(可以是或可以不是已涂覆的表面)。因此,提供经构造以用于清洁第一主表面的第一清洁器件171和经构造以用于清洁第二主表面的第二清洁器件172可能是有益的。可在清洁腔室170中布置第一清洁器件171和第二清洁器件。第一清洁器件171和第二清洁器件172可布置在彼此的正上游或下游。在图5所示的实施方式中,逆时针旋转辊的辊表面可充当第一清洁器件171的反压表面,并且顺时针旋转辊的辊表面可充当第二清洁器件172的反压表面。所述顺时针旋转辊可朝向清洁腔室170与沉积腔室120之间的壁中的开口向下偏转柔性基板。可视情况在清洁腔室170与沉积腔室120之间的壁中布置另外的密封器件,以改善清洁腔室170与沉积腔室120之间的气体分离并避免被清洁器件释放的气体进入沉积腔室120。
在沉积腔室120中,可在涂布滚筒122的上游提供两个或更多个以及五个或更少(具体来说是三个)的引导辊,并且可在涂布滚筒122的下游提供两个或更多个以及五个或更少(具体来说是三个)的引导辊。如上文更详细地说明,布置在涂布滚筒122上游的引导辊中的一个可被构造为可与存储卷筒112关联的第一张力测量辊184。布置在涂布滚筒122正上游的引导辊可被构造为用于将柔性基板10平滑地引导到涂布滚筒122的基板支撑表面上的偏转辊。
此外,布置在涂布滚筒122下游的引导辊中的至少一个,具体来说布置在涂布滚筒122正下游的引导辊,可被构造为第二张力测量辊185。此外,布置在第二张力测量辊185下游的引导辊中的一个可被构造为与第二张力测量辊185相关联的拉紧辊181。已在上文中更详细地说明了张力控制的概念,在此不再赘述。如图5示意性所示,基板输送路径可在沉积腔室120中的涂布滚筒122下游数次改变方向。通过提供具有120°或更大,具体来说是150°或更大,或甚至约180°或更大的缠绕角的引导辊可产生基板输送路径的方向上的变化。例如,第二张力测量辊185的缠绕角可为约180°。柔性基板可数次完全改变方向,使得可提供沉积设备的紧凑整体设置。在一些实施方式中,可在涂布滚筒122下游的沉积腔室120中提供监控器件161。
此外,在图5中示出两个替代卷绕通道。具体来说,辊组件可经构造以提供第一卷绕通道,第一卷绕通道被表示为引导柔性基板穿过沉积设备的实线。通常,如图5示例性所示的第一卷绕通道的配置有益于厚膜卷绕。另外地或替代地,辊组件可经构造以提供由虚线指示的与第一卷绕通道不同的第二卷绕通道111。通常,第二卷绕通道可包括比第一卷绕通道更多的辊。如图5示例性所示的第二卷绕通道的配置可特别有益于薄膜卷绕。
沉积腔室120中的最后一个引导辊可被构造为偏转辊,用于朝向沉积腔室120与第二卷筒腔室150之间的壁中的开口偏转柔性基板。在一些实施方式中,可在沉积腔室120与第二卷筒腔室150之间的壁中提供密封器件(可选)。
具体来说,根据一些实施方式,如本文所描述的沉积设备可具有模块化设计。例如,在一些实施方式中,可提供第二沉积腔室。在这种情况下,可在第一沉积腔室与第二沉积腔室之间提供连接腔室。此外,可将第二卷筒腔室连接到第二沉积腔室。例如,可在第一沉积腔室(例如,沉积腔室120)的下游和第二沉积腔室的上游布置连接腔室。连接腔室可包括用于从第一沉积腔室接收柔性基板的连接腔室入口,和用于将柔性基板引导到第二沉积腔室中的连接腔室出口。因此,可改善第一沉积腔室与第二沉积腔室之间的气体分离。可在连接腔室中布置一个或多个引导辊,以在连接腔室出口的方向上偏转柔性基板,使得柔性基板可穿过连接腔室与第二沉积腔室之间的通道(例如,小狭缝)平滑地进入第二沉积腔室。
在其他实施方式中,添加第三沉积腔室可能是合理的。在这种情况下,可在第二沉积腔室的下游提供第二连接腔室,而不是第二卷筒腔室,并且可在第二连接腔室下游连接第三沉积腔室和第二卷筒腔室。因此,沉积设备可具有凸缘或连接底座,以允许通过连接另外的真空腔室或通过从图5所示的沉积设备100移除一些真空腔室来扩展沉积设备。因此,应理解,可提供另外的真空腔室用于延伸沉积设备的操作范围。因此,如本文所描述的沉积设备的模块化设计允许调适底座形状中的尺寸,从而符合用户的要求(例如,工厂的空间要求)。
根据可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式,沉积设备可提供有插层(interleaf)模块(未明确示出),例如在待处理的柔性基板和插层一起被提供在存储卷筒112上的情况下。因此,可在柔性基板的相邻层之间提供插层,使得可避免柔性基板的一层与柔性基板的相邻层在存储卷筒上的直接接触。例如,第一卷筒腔室110可配备有第一插层模块,用于接收插层,所述插层被提供以用于保护存储卷筒112上的基板。插层模块可包括一些插层引导卷,用于在从存储卷筒同插层一起展开柔性基板时将插层引导到插层收紧卷。因此,第二卷筒腔室150也可包括插层模块,插层模块包括插层引导卷,用于将从插层供应卷供应的插层引导到缠绕卷筒152。因此,第二插层模块可提供插层,插层与已处理基板一起卷绕在卷绕卷筒上,以保护卷绕卷筒上的已处理基板。应理解,第一卷筒腔室110和第二卷筒腔室150可具有用于分别安装插层收紧卷和插层供应卷的保持件和/或接收件,以及用于安装各别插层引导卷的保持件和/或接收件。
第二沉积腔室的基本设置可对应于第一沉积腔室(即沉积腔室120)的设置,因此参考上文说明,在此不再赘述。具体来说,可用类似于第一沉积腔室的方式来控制第二沉积腔室中的基板的张力。然而,在一些实施方式中,可在第二沉积腔室中不提供预处理器件201,预处理器件201可在第一沉积腔室中并在多个沉积单元上游被提供。此外,在一些实施方式中,可仅在第二沉积腔室中并在第二多个沉积单元下游提供监控器件(例如,如本文所描述的监控器件161)。可与第一多个沉积单元(即如本文所描述的多个沉积单元120)类似地配置第二多个沉积单元。例如,在一些实施方式中,对第二多个沉积单元下游的层堆叠的监控可能是充分的。或者,可提供可被构造为本文所描述的监控器件161的第一监控器件和第二监控器件。此外,在一些实施方式中,第一多个沉积单元的沉积单元可与第二多个沉积单元的沉积单元不同。对于其余部分,第二沉积腔室可具有与第一沉积腔室(即如本文所描述的沉积腔室120)相似或相同的设置。
在可与本文所描述的其他实施方式组合的一些实施方式中,可在第二沉积腔室与第二卷筒腔室之间的壁中提供另外的密封器件。在一些实施方式中,可在第二卷筒腔室中并在卷绕卷筒152上游布置如上文更详细地说明的缺陷检查器件154。
图7示出根据本文所描述的实施方式的涂布滚筒122的示意性剖视图。在可与本文所描述的其他实施方式组合的一些实施方式中,涂布滚筒122可包括弯曲的基板支撑表面401,用于接触柔性基板10,其中弯曲的基板支撑表面401可绕旋转轴123旋转,并且可包括基板引导区域403;一组气体出口404,设置在弯曲的基板支撑表面401中并适于释放气流;和气体分配系统405,用于选择性地将气流提供至气体出口404的第一子组,并用于选择性地防止气体流到气体出口404的第二子组,其中气体出口404的第一子组包含在基板引导区域403中的至少一个气体出口,并且气体出口的第二子组包括在基板引导区域403外部的至少一个气体出口。
通常,涂布滚筒122可绕旋转轴123旋转。在一些实施方式中,涂布滚筒122包括固定部分和可旋转(例如,围绕固定部分旋转)的部分。例如,涂布滚筒122可包括固定内部部分(在一些实施方式中可包括气体分配系统和气体分配系统的部件)和围绕内部固定部分旋转的旋转外部部分。
根据一些实施方式,涂布滚筒122包括弯曲的基板支撑表面401。涂布滚筒122的弯曲的基板支撑表面可适于在沉积设备100的操作期间(至少部分地)与柔性基板接触。根据可与本文所描述的任何其他实施方式结合的实施方式,弯曲的基板支撑表面可以是圆柱对称表面。具体来说,弯曲的基板支撑表面可从由下列表面组成的组中选择:圆柱表面、凹圆柱表面、圆锥体的表面和截头圆锥体的表面。
根据一些实施方式,弯曲的基板支撑表面401可在沉积设备的操作期间在接触位置处接触柔性基板。例如,由于涂布滚筒的弯曲的基板支撑表面的表面特性(诸如粗糙度),基板可与弯曲的基板支撑表面准确接触。具有粗糙度的弯曲的基板支撑表面可意味着弯曲的基板支撑表面的微观视图展示出“山和谷”,其中弯曲的基板支撑表面与基板之间的准确接触处于弯曲的基板支撑表面的粗糙度具有“山”的位置处。根据可与其他实施方式结合的一些实施方式,涂布滚筒的弯曲的基板支撑表面的粗糙度可通常处于约0.1Rz与约1.5Rz之间的范围内,更典型地处于约0.2Rz与约0.8Rz之间的范围内。根据一些实施方式,涂布滚筒122与基板之间的接触可允许基板在涂布滚筒122旋转时被移动。
在操作期间,在弯曲的基板支撑表面401上的基板引导区域403上引导基板。在一些实施方式中,可将基板引导区域403定义为涂布滚筒122的角度范围,在该角度范围内,基板在涂布滚筒的操作期间与弯曲的基板表面接触,并且可对应于涂布滚筒的缠绕角。
在一些实施方式中,涂布滚筒的缠绕角可为120°或更大,具体来说是180°或更大,或甚至270°或更大,如图5示意性所示。在一些实施方式中,涂布滚筒的最上方的部分可在操作期间不与柔性基板接触,其中涂布滚筒的缠绕区域可覆盖涂布滚筒的至少整个下半部分。在一些实施方式中,涂布滚筒能够以基本对称的方式被柔性基板缠绕。
图7所示的涂布滚筒的示例性实施方式进一步包括设置在弯曲的基板支撑表面401中的一组气体出口404。气体出口404适于在各别气体出口所在的位置处从涂布滚筒122的气体分配系统405释放气体,具体来说是在大致垂直于弯曲的基板支撑表面401的方向上。在图7所示的涂布滚筒的范例中,气体出口分布在涂布滚筒的整个圆周上。在一些实施方式中,气体出口404可以规律的方式分布在涂布滚筒的整个圆周上。
根据可与本文所描述的任何其他实施方式组合的实施方式,任何单独的气体出口、气体出口的任何子组或所有气体出口可从由以下形式的出口组成的组中选择:开口、孔、狭缝、喷嘴、鼓风管、喷雾阀、管道开口、孔口、喷射嘴、由多孔材料提供的出口和类似形式的出口。根据一些实施方式,出口是表面中的通常为呈漏斗状或杯状的凹部,其中从凹部的底部或侧向对凹部供给气体。本文所描述的涂布滚筒的气体出口也可以是多孔层的开口。根据一些实施方式,本文所指示的气体出口可具有任何适宜形状,诸如大致圆形、环形、椭圆形、三角形、矩形、正方形、多边形、不规则形状(诸如不规则圆形、不规则有角形状)、从一个气体出口到另一个气体出口不同的形状和类似的形状。根据一些实施方式,气体出口不突出到表面之外。
根据本文所描述的一些实施方式的涂布滚筒122进一步包括气体分配系统405。根据一些实施方式,气体分配系统405包括气源408。气体分配系统405允许向气体出口的第一子组选择性提供气流。例如,如图7示例性所示的具有气体出口404和气体分配系统405的涂布滚筒向位于弯曲的基板支撑表面的基板引导区域403中的气体出口404提供气流。(临时)位于基板引导区域403中的气体出口可表示为气体出口的第一子组。根据本文所描述的一些实施方式,涂布滚筒中的气体分配系统405适于选择性地防止气体流到基板引导区域403外部的涂布滚筒的气体出口。(临时)位于基板引导区域403外部的气体出口可表示为气体出口的第二子组。
在涂布滚筒的旋转期间,任何单个气体出口临时属于第一子组和第二子组。换句话说,开放的气体出口可在稍后的时刻被关闭,反之亦然。在弯曲的基板支撑表面的旋转期间进入基板引导区域403的气体出口被打开或被连接到气源,即,该成员变为第一子组。在弯曲的基板支撑表面的旋转期间离开基板引导区域的气体出口被关闭或与气源断开连接,即,该成员变为第二子组。
涂布滚筒的气体分配系统405可适于选择性地提供和防止气流至所定义的气体出口。例如,在图7的范例中,涂布滚筒的气体分配系统405包括布置在涂布滚筒122的固定部分406中的气源408。气源408具有环绕涂布滚筒的固定部分的圆周的一定区段的尺寸。涂布滚筒的弯曲的基板支撑表面401可绕涂布滚筒的旋转轴123旋转,具体来说是绕涂布滚筒的固定部分(包括气源)旋转。
根据本文所描述的一些实施方式,气体分配系统405可包括气体通道407。当各别气体出口处于基板引导区域403中时,气体通道407可从气源408导向弯曲的基板支撑表面401上的气体出口404。气体通道可从气源408导向弯曲的基板支撑表面401上的气体出口404的第一子组。具有气源408和气体通道407的气体分配系统405可描述为部分旋转的和部分固定的。随着气体通道407围绕气源408旋转,气体分配系统405允许选择性地将气体通道407与气源408连接和断开连接。
根据一些实施方式,气体分配系统405,且具体来说是气源408向气体出口404提供气流。在一些实施方式中,由气体分配系统405提供到气体出口404的气流是仍允许柔性基板与弯曲的基板支撑表面401接触的气流。例如,气流可通常处于约10sccm与约400sccm之间,更典型地处于约30sccm与约300sccm之间。在一些实施方式中,涂布滚筒122可适于弯曲的基板支撑表面401的下列的每单位面积的气体的流量:通常处于约10sccm/m2与约200sccm/m2之间,更典型地处于约30sccm/m2与约120sccm/m2之间。在一个范例中,涂布滚筒可适于弯曲的基板支撑表面的每单位面积的气体的流量可通常为约100sccm/m2
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,气体出口的数量可通常处于20个与100个之间,更典型地处于40个与100个之间,具体来说是对于具有气体通道的涂布滚筒(如图7示例性所示)。根据一些实施方式,可将弯曲的基板支撑表面分隔成多个气体区段。在一些实施方式中,每个气体区段具有数个气体出口。在一些实施方式中,位于基板引导区域中的气体出口的数量处于5个与20个之间。对于涂布滚筒的多孔层的气体出口的数量而言可通常为至少5000个,更典型地为至少6000个,并且甚至更典型地为至少8000个。根据一些实施方式,气体出口的数量处于20个与100个之间,或涂布滚筒包括提供气体出口的多孔层。
根据可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式,本文所指示的气体出口可具有约0.1mm与约1mm之间的截面尺寸。截面尺寸可作为位于弯曲的基板支撑表面处气体出口的最小截面而被测量。在一些实施方式中,气体出口的流体传导可通常处于约0.001升/秒与约0.1升/秒之间,更典型地处于约0.009升/秒与约0.05升/秒之间。在一个实施方式中,气体出口的流体传导可为约0.01升/秒。
根据一些实施方式,在沉积设备的操作期间,在朝向基板的方向上提供气流可在基板与涂布滚筒的弯曲的基板支撑表面401之间产生气体轴承(bearing),特别是流体动力学或热力学气体轴承。在一些实施方式中,气体轴承也可表示为基板与弯曲的基板支撑表面之间的在接触位置之外的一种薄或小的气垫。应理解,与涂布滚筒的弯曲的基板支撑表面接触的并且在基板与弯曲的基板支撑表面之间具有气体轴承的基板,可在弯曲的基板支撑表面的某些接触位置(例如,由弯曲的基板支撑表面的粗糙度提供的准确位置)处接触,并可在接触位置之间具有气体轴承。在基板的接触位置(诸如弯曲的基板支撑表面的区域或点)与弯曲的基板支撑表面之间,可由从气体出口释放的气流形成气体轴承。根据可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式,(多个)气体轴承中的压力通常处于约0.1毫巴至约10毫巴之间,更典型地在沉积期间处于约1毫巴与10毫巴之间。
在一些实施方式中,基板与弯曲的基板支撑表面之间的气体轴承可填充因涂布滚筒的弯曲的基板支撑表面的粗糙度和基板的粗糙度而存在的空隙,特别是在基板与弯曲的基板支撑表面之间的接触位置的外部。气体轴承的厚度可对应于彼此接触的涂布滚筒的弯曲的基板支撑表面和基板的粗糙度。
根据一些实施方式,多个气体轴承是通过从气体出口释放的气流而在基板与弯曲的基板支撑表面之间形成的。
基板与弯曲的基板支撑表面之间的(多个)气体轴承可改善涂布滚筒与基板之间的热导,例如用于在基板上沉积层堆叠期间冷却或加热基板。例如,涂布滚筒可包括温度调节系统,示例性示出为温度调节系统430,例如用于冷却或加热涂布滚筒。由涂布滚筒提供的(多个)气体轴承有助于增加基板与涂布滚筒之间的热导。根据本文所描述的一些实施方式,可在沉积期间将柔性基板的温度保持在所定义的上限以下。
如图7示例性所示的涂布滚筒允许解决其他系统的一些问题。例如,可降低基板损伤的风险,因为可在更低基板张力下在涂布滚筒的基板支撑表面上引导基板。具体来说,柔性基板与涂布滚筒之间增加的热导改善了基板的冷却,并且可不一定需要在高基板张力下朝向冷却的基板支撑表面拉动基板,以获得充分的冷却效率。更高的沉积速率(涂覆速度)导致朝向基板的更高的热负荷。为了使用高沉积速率(例如,用于加速涂覆工艺),基板与涂布滚筒之间的适当热接触是有用的。
例如,图7所示的涂布滚筒122的示例性实施方式可例如有益地用于双面沉积工艺。其中,可通过涂布滚筒输送已在第一主表面上进行了涂覆的柔性基板,以便也涂覆基板的第二面。在第二主表面的涂覆期间,已涂覆的第一主表面可与涂布滚筒122的弯曲的基板支撑表面401接触。因此,例如当早过大的张力下在涂布滚筒的弯曲的基板支撑表面上或在另一辊的表面上引导柔性基板时,可存在损伤柔性基板的已涂覆的第一主表面的风险。根据一些实施方式,在柔性基板的第一主表面上的已涂覆的膜已经在涂覆柔性基板的第二主表面之前被脱气,例如经由退火单元114。脱气表面可导致更低的热传递。根据本文所描述的实施方式的涂布滚筒允许增加在柔性基板与弯曲的基板支撑表面之间的热导,从而补偿脱气腹板的更低的热传递,具体来说是在双面沉积工艺中。
根据本文所描述的实施方式的涂布滚筒122包括驱动器410(图7示意性所示),用于在操作期间旋转涂布滚筒,并用于移动与涂布滚筒接触的基板。
根据可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式,用于气体分配系统405的气体可从由以下气体组成的组中选择:惰性气体、氩气、氦气、氮气、氢气、硅烷和上述气体的任何混合物。在一些实施方式中,从气体出口排出的气体是具有以下热导的气体:至少0.01W/mK,更典型地至少0.1W/mK,并且甚至更典型地至少0.15W/mK。
在基板与涂布滚筒接触的同时形成的气体轴承可足够小(即,包含足够小的气体量)而大致上不影响真空环境,或可足够小以至少不干扰用于涂覆工艺的真空环境。对于特别敏感的工艺,或如果仍要降低真空环境的污染风险,一些实施方式可具有进一步的特征,以主动防止真空环境受到污染。
例如,在一些实施方式中,真空产生系统(图7中未示出)可通过连接到真空产生系统的气体通道407来提供抽吸。真空产生系统可在远离基板并朝向真空产生系统的方向上提供抽吸。从气源释放的以在基板与涂布滚筒之间形成(多个)流体动力学热轴承的气体可用真空产生系统移除。例如,可在基板离开基板引导区域403之前移除气体。由真空产生系统保护涂布滚筒的真空环境。
图8示出根据本文所描述的实施方式的可用于沉积设备中的涂布滚筒122。图8的涂布滚筒122类似于图7示例性所示的涂布滚筒。关于图7所描述的特征也可应用于图8的实施方式。图8的涂布滚筒122的实施方式进一步包括密封件。在一些实施方式中,密封件可由多个密封单元413组成,诸如由至少部分弹性材料制成的密封单元。根据一些实施方式,密封单元413可以是唇形(lip)密封单元。密封件可防止或限制扩散到沉积腔室的真空环境中的气体轴承的气体量。在一些实施方式中,密封单元413减少或防止气流流向沉积腔室的主容积,沉积腔室中可布置有涂布滚筒122。
可在大致上垂直于涂布滚筒122的圆周方向和大致上垂直于涂布滚筒122的径向的方向上布置密封单元413。在一些实施方式中,可在涂布滚筒122的宽度方向上布置密封单元413。
密封单元可在基板的第二主表面上提供单独加压的袋部(pocket),所述基板的第二主表面与弯曲的基板支撑表面401接触。在一些实施方式中,形成在两个密封单元之间的每个袋部可提供单独的压力。单独的袋部中的压力可基于袋部的旋转位置。
在一些实施方式中,可在涂布滚筒的宽度方向上分隔弯曲的基板支撑表面,例如,以使涂布滚筒适应不同宽度的基板。例如,涂布滚筒可适用于约0.5m至约2m之间,且更典型地约1.2m与约1.8m之间的基板宽度。分隔分段可提供气体出口的适当分布,诸如弯曲的基板支撑表面上的不同数量的气体出口、不同密度的气体出口、不同尺寸的气体出口或类似分布。在一些实施方式中,起源可被划分为不同区段,气源的这些不同区段为涂布滚筒的不同分段(具体来说是宽度方向上)提供气体。
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,涂布滚筒可具有一个或多个静电吸盘器件。具体来说,一个或多个静电吸盘器件可提供用于保持基板与涂布滚筒的弯曲的基板支撑表面接触的吸引力来。根据一些实施方式,弯曲的基板支撑表面的每个分段可包括单独的静电吸盘瓦片(tile)。单独的静电吸盘瓦片可向基板提供适当的吸引力,例如,基于涂布滚筒的旋转位置。在一些实施方式中,控制单独的静电吸盘瓦片基于在基板引导区域中或外部的分段的位置而被操作。根据一些实施方式,可控制静电吸盘瓦片基于各别分段相对于气体分配系统405的气源408的位置来操作。在一些实施方式中,涂布滚筒可包括传感器和控制单元,用于感测涂布滚筒的旋转位置,并且具体来说是每个分段的旋转位置。控制单元可基于感测到的数据控制静电吸盘的操作。
根据一些实施方式,涂布滚筒可包括用于支撑多孔层的背衬结构,其中多孔层可形成接触基板的凹陷的基板支撑表面401。多孔层可进一步提供用于朝向基板释放气体的气体出口404。在一些实施方式中,背衬结构可包括支撑杆,和布置在支撑杆之间的用于气体释放的区域。具体来说,可在圆周方向上以交替方式布置支撑杆和气体释放区域。
根据一些实施方式,多孔层可由多孔材料制成,多孔材料通过材料的多孔性提供多个气体出口。多孔材料可适于朝向基板释放气体,具体来说是He、Ar和/或H2。例如,多孔材料可具有通常处于约60%与约85%之间,更典型地约65%与约75%之间的密度。在一个范例中,多孔材料具有约70%的密度。在一些实施方式中,多孔材料可以是烧结材料。例如,多孔材料可以是金属,诸如不锈钢、烧结不锈钢、铝、铬或金属合金。
根据一些实施方式,可处理多孔材料(例如抛光和类似处理),以影响操作期间多孔材料和与柔性基板接触的弯曲的基板支撑表面的粗糙度。在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,多孔材料可涂覆有具有比多孔材料低的粗糙度的材料层。例如,多孔材料可涂覆有金属层(诸如Cr层)。根据一些实施方式,多孔层上的涂层或甚至多孔层本身,可具有处理至层中的附加气体出口,诸如通过钻孔、激光切割和类似处理。
根据本文所描述的一些实施方式,涂布滚筒122可以是温度受控的涂布滚筒。温度受控的涂布滚筒可允许基板被冷却。例如,涂布滚筒可包括温度调节系统,诸如温度调节系统430。涂布滚筒的温度调节系统430可包括设置在涂布滚筒中用于冷却或加热涂布滚筒的通道系统。涂布滚筒的温度调节系统的通道可接近涂布滚筒的表面而被设置。术语“接近”通常是指通道的表面取向侧与弯曲的基板支撑表面401之间的距离小于5cm,更典型地小于2.5cm,并且甚至更典型地小于1cm。通道通常适于接收冷却流体。
根据可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式,可控制涂布滚筒以保持在一定温度,所述温度通常处于约-30℃与约+170℃之间,更典型地处于约-20℃与约+150℃之间,并且甚至更典型地处于约-20℃与约+80℃之间。具体来说,对于高达100℃的温度,甚至更具体来说,对于低于室温的温度,冷却流体通常是水-乙二醇混合物。在其他应用中,具体来说在表面被加热的那些应用中,冷却流体通常是传热油。所用的冷却流体适于通常高达400℃,甚至更典型地高达300℃的温度。可使用的传热油是基于诸如环烷或石蜡的石油制成的。或者,传热油可以是合成的,诸如异构体复合物。
根据可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式,涂布滚筒122可通常具有0.1m至4m,更典型地0.5至2m范围内(例如,约1.4m)的宽度。涂布滚筒的直径可大于1m,例如在1.5m与2.5m之间。
如图5示意性所示,多个沉积单元121可包括三个或更多个以及12个或更少的沉积单元,可在围绕涂布滚筒122的圆周方向上布置这些沉积单元。类似地,在包括第一沉积腔室和第二沉积腔室的一些实施方式中,第二多个沉积单元可包括三个或更多个以及12个或更少的第二沉积单元,可在围绕第二涂布滚筒的圆周方向上布置这些第二沉积单元。例如,可在第一沉积腔室中布置六个第一沉积单元和/或可在第二沉积腔室中布置六个第二沉积单元。
在一些实施方式中,沉积单元可分别覆盖各别涂布滚筒的下半部分。换句话说,柔性基板可在涂布滚筒的弯曲表面的上角区域中与涂布滚筒接触,可由旋转的弯曲表面向下引导经过沉积单元,这些沉积单元可部分地或全部地被提供于涂布滚筒的圆周的下半部分,并且柔性基板可在被再次向上带到弯曲的基板支撑表面的第二上角区域之后离开弯曲的基板支撑表面。在一些实施方式中,可按照基本对称的方式围绕各别涂布滚筒布置沉积单元。换句话说,围绕各别涂布滚筒的沉积单元的布置可相对于穿过各别涂布滚筒的旋转轴相交的垂直对称平面基本上对称。例如,可在垂直对称平面的第一侧上布置总共六个沉积单元中的三个沉积单元,并且可在垂直对称平面的第二侧上布置剩余的三个沉积单元。
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,可在两个相邻沉积单元512之间提供气体分离单元510,以分别减少处理气体从一个沉积单元到其他沉积单元(例如,在操作期间到相邻沉积单元)的流动。在图5和图9中示意性示出相邻沉积单元512之间的气体分离单元510。
气体分离单元510可被构造为气体分离壁,将沉积腔室的内部容积分隔成多个单独的隔室,其中每个隔室可包括一个沉积单元。可分别在两个相邻的气体分离单元510之间布置一个沉积单元512。换句话说,沉积单元可分别被气体分离单元510分离。因此,有益地,可在相邻隔室/沉积单元之间提供高气体分离。
根据可与本文所描述的其他实施方式结合的实施方式,容纳一个各别沉积单元的隔室中的每一个可独立于其它容纳其他沉积单元的其他隔室而被抽空,使得可视情况设置各个沉积单元512的沉积条件。可通过相邻沉积单元在柔性基板上沉积不同材料,这些沉积单元可由气体分离单元510分离。
根据一些实施方式,气体分离单元510可包括气体分离壁,所述气体分离壁防止或减少来自一个沉积单元中的气体流向相邻沉积单元或进入沉积腔室的主容积。气体分离单元510可经构造以用于调节狭缝511的宽度,狭缝511位于各别气体分离单元与各别涂布滚筒之间。根据一些实施方式,气体分离单元510可包括经构造以用于调节狭缝511的宽度的致动器。为了减少相邻沉积单元之间的气体流动,并为了增加相邻沉积单元之间的气体分离因数,气体分离单元与涂布滚筒之间的狭缝511的宽度可以是微小的,例如1cm或更小,具体来说5mm或更小,更具体来说2mm或更小。在一些实施方式中,狭缝511在圆周方向上的长度(即,两个相邻沉积隔室之间的各别气体分离通道的长度)可为1cm或更大,具体来说5cm或更大,或甚至10cm或更大。在一些实施方式中,狭缝的长度甚至可分别为约14cm。可通过增加两个相邻沉积单元之间的狭缝511的长度来改善两个相邻沉积单元之间的气体分离因数。可提供1/100或更好的气体分离因数。在沉积单元中的沉积期间,气体分子的平均自由路径长度可为几厘米的量级。因此,通过在相邻沉积单元之间提供具有低于5mm的狭缝宽度和大于10cm的长度的狭缝511,几乎不会在沉积单元之间传播任何气体分子。
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,多个沉积单元121中的至少一个第一沉积单元可以是溅射沉积单元。在一些实施方式中,多个沉积单元121中的每个沉积单元都是溅射沉积单元。其中,一个或多个溅射沉积单元可经构造以用于DC溅射、AC溅射、RF(射频)溅射、MF(中频)溅射、脉冲溅射、脉冲DC溅射、磁控溅射、反应溅射或上述溅射的组合。
DC溅射源可适于用导电材料(例如,用诸如铜的金属)涂覆柔性基板。交流(AC)溅射源(例如,RF溅射源或MF溅射源)可适于用导电材料或用绝缘材料(例如,电介质材料、半导体或金属)涂覆柔性基板。
然而,本文所描述的沉积设备不限于溅射沉积,并且在一些实施方式中可使用其他沉积单元。例如,在一些实施方式中,可使用CVD沉积单元、蒸发沉积单元、PECVD沉积单元或其他沉积单元。具体来说,由于沉积设备的模块化设计,以下操作是可能的:通过从沉积腔室径向移除第一沉积单元并通过将另一沉积单元装载到沉积腔室中,来用第二沉积单元替换第一沉积单元。因此,沉积腔室可具有密封盖,密封盖可被打开和关闭以替换一个或多个沉积单元。
在可与本文所描述的其他实施方式组合的一些实施方式中,可(例如,在沉积腔室中)提供至少一个AC溅射源,用于在柔性基板上沉积非导电材料。在一些实施方式中,可在沉积腔室中提供至少一个DC溅射源,用于在柔性基板上沉积导电材料。
在一些实施方式中,多个沉积单元121中的至少一个第一沉积单元301可以是AC溅射源。在图9所示的实施方式中,多个沉积单元的前两个沉积单元是AC溅射源,例如下文将更详细地描述的双靶材溅射源。可用AC溅射源在柔性基板上沉积诸如氧化硅的电介质材料。例如,两个相邻沉积单元(例如,第一沉积单元301)可经构造以在反应溅射工艺中直接在柔性基板的第一主表面上沉积氧化硅层。可通过使用彼此相邻的两个或更多个AC溅射源,来增加(例如,加倍)所得的氧化硅层的厚度。
多个沉积单元121中的剩余沉积单元可以是DC溅射源。在图9所示的实施方式中,布置在至少一个第一沉积单元301下游的多个沉积单元中的至少一个第二沉积单元302可以是DC溅射源,例如,经构造以用于沉积ITO层的DC溅射源。在其他实施方式中,可提供经构造以用于沉积ITO层的两个或更多个DC溅射源。在一些实施方式中,可在由至少一个第一沉积单元301沉积的氧化硅层的顶部上沉积ITO层。
此外,在一些实施方式中,布置在至少一个第二沉积单元302下游的至少一个第三沉积单元303(例如,三个第三沉积单元)可被构造为DC溅射单元,例如,用于沉积第一金属层(例如,铜层)的DC溅射单元。可通过至少一个第三沉积单元303沉积不同金属的数个层,或单一金属(例如,Cu)的一个厚层。
在一些实施方式中,可在由至少一个第二沉积单元302沉积的ITO层的顶部上沉积第一金属层。
因此,可在沉积腔室中在柔性基板的第一主表面上沉积层堆叠,层堆叠例如包含在彼此顶部上沉积的氧化硅层、ITO层和Cu层。
在包括第一沉积腔室和第二沉积腔室的一些实施方式中,可随后在第二沉积腔室中沉积另外的层。例如,第二多个沉积单元中的至少一个第四沉积单元可被构造为DC溅射单元,例如,用于在第一金属层的顶部上沉积第二金属层(例如,第二Cu层)的DC溅射单元。在一些实施方式中,第二多个沉积单元中的所有沉积单元可以是分别经构造以用于沉积金属层的DC溅射单元。此外,在一些实施方式中,可沉积相同金属(例如,铜)。因此,可通过第二多个沉积单元沉积单个厚金属层(例如,厚铜层)。
因此,例如在图5所示的实施方式中,可提供总共6个沉积单元。前两个沉积单元(至少一个第一沉积单元301)经构造以用于沉积氧化硅层,随后的沉积单元(至少一个第二沉积单元302)经构造以用于沉积ITO层,以及剩余三个沉积单元(第三沉积单元303)可经构造以用于沉积厚铜层。应理解,所描述的布置仅为示例性布置,并且视情况对沉积单元的总数量、沉积单元的类型、沉积单元的顺序以及沉积单元所沉积的材料的修改是可能的。
可在柔性基板上沉积包括SiO2层、ITO层和铜层的层堆叠。柔性基板可以是在一个主表面或两个主表面上提供有折射率匹配(index matched,IM)层的聚合基板。例如,柔性基板可以是在两个主表面上具有IM层的COP基板。
在使柔性基板的第一主表面涂覆有层堆叠之后,可以反方向将单面涂覆的基板再次装入第一卷筒腔室中。此后,通过以反方向第二次输送柔性基板穿过沉积设备100,也可使柔性基板的第二主表面涂覆有相应的层堆叠或不同的层堆叠。因此,可制造双面涂覆的基板,同时可减少或完全避免卷绕缺陷。
图9示出沉积腔室(例如,沉积腔室120)的一部分的放大视图,在此图中,在沉积腔室中布置多个沉积单元(即,六个沉积单元)。在相邻沉积单元之间分别提供气体分离单元510。因此,如图9示例性所示,用于六个沉积单元的六个隔室可围绕涂布滚筒,具体来说是围绕涂布滚筒的下半部分而被提供。可输送柔性基板穿过气体分离单元510与涂布滚筒122之间的狭缝511。沉积单元可被构造,使得可减小或最小化沉积期间朝向柔性基板提供的热负荷。
至少一个第一沉积单元301可被构造为AC溅射源610,至少一个第二沉积单元302可被构造为DC溅射源612,以及至少一个第三沉积单元303可被构造为DC溅射源612。
图10更详细地示出AC溅射源610,以及图11更详细地示出DC溅射源612。
图10所示的AC溅射源610可包含两个溅射器件,即,第一溅射器件701和第二溅射器件702。在下文描述中,“溅射器件”应理解为包括靶材703的器件,靶材703包含待沉积在柔性基板上的材料。靶材可由待沉积的材料制成或由至少待沉积的材料中的成分制成。在一些实施方式中,溅射器件可包括被构造为具有旋转轴的可旋转靶材的靶材703。在一些实施方式中,溅射器件可包括背管704,靶材703可布置在背管704上。在一些实施方式中,可提供用于在溅射器件的操作期间产生磁场的磁体布置,例如在可旋转靶材内提供。在磁体布置被提供在可旋转靶材中的情况下,溅射器件可称为溅射磁控管。在一些实施方式中,可在溅射器件内部提供冷却通道,以冷却溅射器件或溅射器件的部分。
在一些实施方式中,溅射器件可适于连接至沉积腔室的支撑件,例如,可在溅射器件的一端提供凸缘。根据一些实施方式,溅射器件可作为阴极或阳极而被操作。例如,第一溅射器件701可作为阴极而被操作,并且第二溅射器件702可在一个时间点处作为阳极而被操作。当交流电被施加在第一溅射器件701与第二溅射器件702之间时,在稍后的时间点处,第一溅射器件701可充当阳极,并且第二溅射器件702可充当阴极。在一些实施方式中,靶材703可包括硅或由硅制成。
术语“双溅射器件”是指一对溅射器件,例如是指第一溅射器件701和第二溅射器件702。第一溅射器件和第二溅射器件可形成双溅射器件对。例如,双溅射器件对的两个溅射器件可在相同沉积工艺中同时使用,来涂覆柔性基板。可按照类似方式设计双溅射器件。例如,双溅射器件可提供相同涂层材料,可大致上具有相同尺寸和大致上相同形状。双溅射器件可彼此相邻布置,以形成可布置在沉积腔室中的溅射源。根据可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式,双溅射器件的两个溅射器件包括由相同材料(例如,硅)制成的靶材。
如图9和图10中可以看出,第一溅射器件701具有第一轴,第一轴可以是第一溅射器件701的旋转轴。第二溅射器件702具有第二轴,第二轴可以是第二溅射器件702的旋转轴。溅射器件提供待沉积在柔性基板上的材料。对于反应性沉积工艺,最终沉积在柔性基板上的材料可另外包括处理气体的化合物。因此,应理解,由例如硅或掺杂硅组成的靶材703包括硅材料,而示例性地可添加氧作为处理气体以最终沉积氧化硅。
根据如图9示例性所示的实施方式,柔性基板被涂布滚筒122引导经过双溅射器件。其中,涂覆窗口受到在涂布滚筒122上的柔性基板的第一位置705和在涂布滚筒122上的柔性基板的第二位置706限制。涂覆窗口(即第一位置705与第二位置706之间的柔性基板的部分)定义了可沉积材料的基板的区域。如图9中可以看出,从第一溅射器件701释放的沉积材料的颗粒和从第二溅射器件702释放的沉积材料的颗粒到达涂覆窗口中的柔性基板。
溅射源610可适于使得第一溅射器件701的第一轴到第二溅射器件702的第二轴的距离为300mm或更小,具体来说200mm或更小。通常,第一溅射器件701的第一轴与第二溅射器件702的第二轴的距离可处于150mm与200mm之间,更典型地处于170mm与185mm之间,诸如180mm。
根据一些实施方式,可以是圆柱溅射器件的第一溅射器件和第二溅射器件的外径可通常处于90mm与120mm的范围内,更典型地处于约100mm与约110mm之间。
在一些实施方式中,第一溅射器件701可配备有第一磁体布置,并且第二溅射器件702可配备有第二磁体布置。磁体布置可以是经构造以用于产生磁场来改善沉积效率的磁轭。根据一些实施方式,磁体布置可朝向彼此倾斜。以朝向彼此倾斜的方式布置的磁体布置在本文的上下文中可意味着由磁体布置产生的磁场朝向彼此导向。
根据一些实施方式,上文所描述的溅射器件可用于将非导电和/或导电材料沉积到柔性基板上。例如,溅射源610可提供诸如硅、钛、铝的靶材,。与用于引入一种或多种处理气体的气体入口一起,例如,可通过反应溅射工艺在柔性基板上沉积诸如氧化硅、氮化硅、氧化钛、氧化铝和类似材料。具体来说,AC溅射源610可用于反应溅射工艺,诸如SiO2的反应溅射。因此,根据可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式,沉积设备可具有另外的装备,诸如用于处理气体(诸如氧气或氮气)的气体入口。
根据一些实施方式,AC溅射源610可用于以中频操作两个溅射器件的工艺中,诸如处于约10kHz至约50kHz之间的频率范围内。在一个实施方式中,AC溅射源610可适于将两个溅射器件中的一个用作阳极,并且将相应的另一个用作阴极。通常,AC溅射源610适于使得作为阳极和阴极的溅射器件的操作可以交替。这意味着,对应于所施加电压的频率,原先用作阳极的溅射器件可用作阴极,并且原先用作阴极的溅射器件可作为阳极来操作。
根据一些实施方式,AC溅射源610可经构造以用于反应沉积工艺。可提供用于反应沉积工艺的闭环控制。反应沉积工艺可用于沉积氧化硅层,其中硅从溅射器件被溅射,并且从气体入口提供诸如氧气的处理气体。在将低工艺气流和高电场应用于溅射器件的情况下,以金属模式实行这一工艺。在更高工艺气流的情况下,沉积工艺可变成氧模式,在氧模式下,可沉积透明氧化硅层。因此,控制反应沉积工艺的方法可控制沉积工艺以过渡模式提供,在过渡模式下,能以相当高的速率沉积诸如氧化硅的透明层。
在一些实施方式中,可通过提供电压供应来控制沉积工艺,所述电压供应可通过使用电压来控制将溅射器件保持在过渡模式。其中,连接到溅射器件的用于向溅射器件供电的电源可在电压受控下操作,例如向溅射器件提供固定电压。然而,当向电源提供电压控制时,电压供应导致电压受到控制,并且功率未保持恒定,因为电源仅可将一个参数保持固定。如果使用电压控制,则功率和由此带来的沉积速率可随着所用处理气体而变化,并且这并不总是可接受的。
因此,除了电源的电压控制之外,可提供功率控制作为闭合控制回路,其中实际功率被监控,并处理气体的流量受到控制以将功率保持基本上恒定。可提供闭环控制,所述闭环控制提供基本上恒定的沉积速率。因此,在一些实施方式中,反应沉积工艺是电压受控的,并且建立了保持溅射功率恒定的氧气流量调节。
在一些实施方式中,处理气体可包括氧、氩、氮、氢、H2O和N2O中的至少一种。通常,可提供氧作为用于反应沉积工艺的反应气体。为基于氧的反应工艺的处理气体中提供少量氮可有益于稳定所产生的等离子体。
根据典型实施方式,可向电源提供电压设定点值,作为电源可提供给溅射器件的电压的上限。可通过设定点值来固定电源的电压。由电源提供的功率可取决于等离子体区域中的反应气体的流动。例如,对于氧化硅沉积工艺,功率可取决于氧气流,同时受到电压设定点值的限制。提供闭环控制的控制器基于提供给溅射器件的实际功率来控制工艺气流。
引入等离子体区域中的处理气体的流量可与提供给溅射器件的电源的输出功率成比例。控制器可控制气体流量,使得将实际功率值基本上保持恒定,所述实际功率值可提供为从电源到控制器的信号。
因此,根据本文所描述的实施方式,可将反应沉积工艺保持在过渡模式下,并且可通过可被构造为AC溅射源610的至少一个第一沉积单元301在柔性基板上沉积诸如氧化硅层的高度均匀的非导电层。
图11示出可用于本文所描述的一些实施方式的DC溅射源612的放大示意图。在一些实施方式中,图9所示的至少一个第二沉积单元302被构造为DC溅射源612,和/或至少一个第三沉积单元303被构造为DC溅射源612。
DC溅射源612可包括至少一个阴极613,阴极613包括用于提供待沉积在柔性基板上的材料的靶材614。至少一个阴极613可以是可旋转阴极,具体来说是基本上圆柱形的阴极,所述阴极可围绕旋转轴旋转。
靶材614可由待沉积的材料制成。例如,靶材614可以是金属靶材,诸如铜或铝靶材。可在可旋转阴极内布置用于限制所产生的等离子体的磁体组件615。
在一些实施方式中,DC溅射源612可包括单个阴极,如图11示例性所示。在一些实施方式中,导电表面(例如,沉积腔室的壁表面)可充当阳极。在其他实施方式中,可相邻于阴极来提供单独的阳极,诸如具有棒形状的阳极,使得可在至少一个阴极613与单独的阳极之间建立电场。可提供电源用于在至少一个阴极613与阳极之间施加电场。可施加DC电场,从而可允许沉积诸如金属的导电材料。在一些实施方式中,将脉冲DC场施加到至少一个阴极613。在一些实施方式中,DC溅射源612可包括多于一个的阴极(例如,两个或更多个阴极的阵列)。
根据可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式,如本文所描述的沉积单元可被构造为双DC平面阴极溅射源616,如图12示例性所示。例如,双DC平面阴极可包括第一平面靶材617和第二平面靶材618。第一平面靶材可包括第一溅射材料,并且第二平面靶材可包括第二溅射材料,第二溅射材料与第一溅射材料不同。根据一些实施方式,可在第一平面靶材617与第二平面靶材618之间提供保护罩619,如图12示例性所示。可将保护罩附接(例如,夹紧)到冷却部分,使得保护罩的冷却可被提供。更特定来说,可在第一平面靶材与第二平面靶材之间构造和布置保护罩,使得可防止从第一平面靶材和第二平面靶材提供的各别材料的混合。此外,如图12示例性所示,保护罩可经构造使得在保护罩与涂布滚筒122上的基板之间提供狭窄间隙G。因此,双DC平面阴极可有益地经构造以用于沉积两种不同材料。通常,如本文所描述的,包括AC溅射源610、DC溅射源612或双DC平面阴极溅射源616的沉积单元被提供在如本文所描述的隔室(即如本文所描述的两个气体分离单元510之间提供的隔室)中。
根据可与本文所描述的其他实施方式组合的实施方式,应理解,沉积单元,具体来说是阴极(例如,AC溅射源、DC可旋转阴极、双可旋转阴极和双DC平面阴极)是可互换的。因此,可提供通用的隔室设计。此外,可将沉积单元连接到工艺控制器,工艺控制器经构造以单独控制各别沉积单元。因此,有益地,可提供工艺控制器使得反应工艺可完全自动运行。
在可与本文所描述的其他实施方式结合的一些实施方式中,沉积设备可用于制造供触控面板使用的透明体。可在柔性基板的第一主表面上沉积第一透明层堆叠,其中第一透明层堆叠可包括一个或多个含硅层(例如,氧化硅层)。可在第一透明层堆叠的顶部上沉积透明导电膜(例如,ITO膜)。可按照预定图案提供ITO膜。在一些实施方式中,可提供监控器件用于在沉积期间测量第一透明层堆叠和透明导电膜中的至少一个的光学特性(例如,透射和/或反射)。在一些实施方式中,可在透明层堆叠的顶部上沉积金属层。
之后,在一些实施方式中,可在基板的第二主表面上沉积相同的层堆叠或不同的层堆叠,第二主表面是柔性基板的相对的主表面。可通过以反方向将单面涂覆的表面装载到沉积设备中,并通过以反方向输送柔性基板经过沉积腔室中提供的沉积单元来涂覆基板的第二主表面,使得第二主表面可涂覆有相同的层堆叠或不同的层堆叠。
由于采用沿着部分凹陷和部分凸起的基板输送路径的张力受控的柔性基板输送,双面涂覆的柔性基板可具有低缺陷数。此外,可提供具有减少缺陷数的双面涂覆的柔性基板,因为基板的两个主表面可被清洁,具体来说在沉积之前和/或在沉积之后,具体来说在柔性基板的各别主表面在高张力下与辊表面接触之前。
图13A至图13C示出根据本文所描述的实施方式的可围绕沉积腔室中的涂布滚筒提供的沉积单元序列的示例性示意布局。在下文中,从左向右描述图13A至图13C所示的不同布局范例的多个沉积单元121的序列,即,在图13A至图13C中,第一沉积单元是指最左的沉积单元,并且第六沉积单元是指最右的沉积单元。此外,为了更好地理解,通常第一沉积单元是沿着基板输送部分的第一沉积单元,例如用于将第一层沉积到基板上。
具体来说,图13A示出围绕如本文所描述的沉积腔室中的涂布滚筒提供的多个沉积单元121的第一示例性示意图。如图13A示例性所示,根据可与本文所描述的任何其他实施方式结合的实施方式,第一沉积单元可以是经构造以用于SiO2沉积的双旋转沉积单元,具体来说是如本文所描述的AC溅射源610。第二沉积单元可以是经构造以用于NbOx沉积的DC旋转沉积单元,具体来说是如本文所描述的DC溅射源612。第三沉积单元、第四沉积单元和第五沉积单元可以是经构造以用于SiO2沉积的双旋转沉积单元,具体来说是如本文所描述的AC溅射源。第六沉积单元可以是经构造以用于ITO沉积的DC旋转沉积单元,具体来说是如本文所描述的DC溅射源612。因此,在如图13A所示的第一示例性示意布局下,可在基板上沉积具有SiO2的第一层、NbOx的第二层、SiO2的第三层、SiO2的第四层、SiO2的第五层和ITO的第六层的层堆叠。这样的层堆叠可例如用于在基板(例如,PET基板)上提供具有ITO顶层的硬涂层。
根据如图13B示例性所示的多个沉积单元121的第二示例性布局,第一沉积单元可以是经构造以用于SiO2沉积的双旋转沉积单元,具体来说是如本文所描述的AC溅射源610。此外,第二沉积单元、第三沉积单元和第四沉积单元也可以是经构造以用于SiO2沉积的双旋转沉积单元,具体来说是如本文所描述的AC溅射源。第五沉积单元和第六沉积单元可以是经构造以用于ITO沉积的DC旋转沉积单元,具体来说是如本文所描述的DC溅射源612。因此,在如图13B所示的第二示例性示意布局下,可在基板上沉积具有SiO2的第一层、SiO2的第二层、SiO2的第三层、SiO2的第四层、ITO的第五层和ITO的第六层的层堆叠。这样的层堆叠可例如用于在基板上具有四个SiO2层的折射率匹配层堆叠上提供ITO双顶层。
根据如图13C示例性所示的多个沉积单元121的第三示例性布局,第一沉积单元和第二沉积单元可以是各个经构造以用于沉积电介质层的双旋转沉积单元,具体来说是如本文所描述的AC溅射源。第三沉积单元可以是经构造以用于沉积晶种层的DC旋转沉积单元,具体来说是如本文所描述的DC溅射源612。第四沉积单元可以是经构造以用于沉积银(Ag)和阻挡层的如本文所描述的双DC平面阴极溅射源616。第五沉积单元和第六沉积单元可以是各个经构造以用于沉积电介质层的双旋转沉积单元,具体来说是如本文所描述的AC溅射源。因此,在如图13C所示的第三示例性示意布局下,可在基板上沉积具有第一电介质层、第二电介质层、为籽晶层(seed layer)的第三层、包括Ag和阻挡物的第四层、第五电介质层和第六电介质层的层堆叠。这样的层堆叠可例如用于提供低发射度涂层,所述涂层也称为低E涂层。
图14是示出根据本文所描述的实施方式的使用层堆叠涂覆柔性基板的方法800的流程图。所述方法可使用根据本文所描述的任何实施方式的沉积设备100来实行。其中,柔性基板沿着部分凸起和部分凹陷的基板输送路径从第一卷筒腔室中的存储卷筒输送到第二卷筒腔室中的卷绕卷筒。所述方法包括:在方框810中,从第一卷筒腔室中提供的存储卷筒展开柔性基板;接着,在方框820中,在由沉积腔室中提供的涂布滚筒引导柔性基板时,在柔性基板的第一主表面上沉积层堆叠的至少一个第一层;接着,在方框830中,在沉积后,在第二卷筒腔室中提供的卷绕卷筒上卷绕柔性基板。
此后,也可视情况通过以下步骤使用第二层堆叠涂覆柔性基板的第二主表面:在方框840中,从第二卷筒腔室移除卷绕卷筒,所述卷绕卷筒具有卷绕在所述卷绕卷筒上的柔性基板(柔性基板可具有已涂覆的第一主表面),并且以反方向用所移除的卷绕卷筒替换第一卷筒腔室中的存储卷筒;接着,在方框850中,在引导柔性基板穿过沉积腔室时,在第二主表面上沉积第二层堆叠;接着,在方框860中,在第二卷筒腔室中提供的另一卷绕卷筒上卷绕柔性基板。
根据本文所描述的另一个方面,提供了将用于涂覆柔性基板的沉积设备对准的方法900,如图15所示的流程图示例性示出。具体来说,本文所描述的任何实施方式的沉积设备可在使用沉积设备在柔性基板上沉积层堆叠之前进行对准。沉积设备可包括辊组件,辊组件经构造以沿着部分凸起和部分凹陷的基板输送路径将柔性基板从布置在第一卷筒腔室中的存储卷筒输送到布置在第二卷筒腔室中的卷绕卷筒。
所述对准方法可包括:在方框910中,将具有第一旋转轴的辊组件中的至少一个引导辊定义为参考辊;以及,在方框920中,相对于参考辊的第一旋转轴对准辊组件的两个或更多个剩余的引导辊的旋转轴,以平行于参考辊的第一旋转轴延伸。换句话说,可相对于一个主辊(即参考辊)参考辊组件的辊。
当每个剩余的引导辊的辊轴相对于参考辊的第一旋转轴对准时,所有引导辊的辊轴不仅相对于参考辊平行,也相对于彼此平行。可提供具有优异辊对准的辊组件,并且可避免作用于柔性基板的对角线拉力。具体来说,可将辊组件的辊调节到<0.1mm/m长度的偏差,具体来说是在水平和/或垂直方向上。
在一些实施方式中,引导辊的辊轴可具有沿着旋转轴1m或更多以及2m或更少的长度,具体来说是约1.5m或约1.8m的长度。沉积设备可具有多于20个以及少于60个的引导辊,例如30个引导辊,引导辊可分别相对于参考辊对准,以便基本上与参考辊平行,并且因此基本上彼此平行。
鉴于本文所描述的实施方式,应理解,与传统的沉积系统相比,提供了一种改善的沉积设备,用于使用层堆叠涂覆柔性基板的一个或两个主表面,其中各层具有高度均匀性和每单位表面积的低缺陷数。
虽然前述内容涉及实施方式,但是可在不脱离本公开内容的基本范围的情况下,设计其他和进一步的实施方式,并且上述范围由随附的权利要求书来确定。

Claims (15)

1.一种用于使用层堆叠涂覆柔性基板(10)的沉积设备(100),所述沉积设备包含:
第一卷筒腔室(110),容纳用于提供所述柔性基板(10)的存储卷筒(112);
沉积腔室(120),布置在所述第一卷筒腔室(110)的下游,并且包含用于引导所述柔性基板经过多个沉积单元(121)的涂布滚筒(122);
第二卷筒腔室(150),布置在所述沉积腔室(120)的下游,并且容纳卷绕卷筒(152),所述卷绕卷筒(152)用于在沉积后在所述卷绕卷筒(152)上卷绕所述柔性基板(10);和
辊组件,经构造以沿着部分凸起和部分凹陷的基板输送路径将所述柔性基板从所述第一卷筒腔室输送到所述第二卷筒腔室。
2.根据权利要求1所述的沉积设备,进一步包含清洁腔室(170),所述清洁腔室布置在所述第一卷筒腔室(110)的下游和所述沉积腔室(120)的上游,其中在所述清洁腔室(170)中提供有用于清洁所述柔性基板(10)的至少一个清洁器件。
3.根据权利要求1或2所述的沉积设备,其中在所述涂布滚筒(122)的上游提供有第一清洁器件(171)和第二清洁器件(172),所述第一清洁器件(171)用于清洁所述柔性基板(10)的第一主表面,所述第二清洁器件(172)用于清洁所述柔性基板(10)的第二主表面,特别是,所述第一清洁器件(171)和所述第二清洁器件(172)被提供在所述清洁腔室(170)中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的沉积设备,进一步包含至少一个涂覆后清洁器件(173),安置在所述多个沉积单元(121)的下游。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的沉积设备,其中所述至少一个清洁器件包含第一粘附卷(175)和第二粘附卷(176),其中所述第二粘附卷(176)的粘性比所述第一粘附卷(175)的粘性大。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的沉积设备,进一步包含退火单元(114),用于在所述多个沉积单元(121)上游的位置处加热所述柔性基板,特别是,所述退火单元(114)包含下列至少一个:可加热辊(115)和辐射加热器(116),特别是,所述退火单元(114)布置在所述第一卷筒腔室(110)中。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的沉积设备,进一步包含缺陷检查器件(154),用于在沉积后检测所述柔性基板的缺陷,特别是,所述缺陷检查器件(154)包含光源(155)和光检测器(156),特别是,其中所述缺陷检查器件(154)布置在所述第二卷筒腔室(150)中。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的沉积设备,进一步包含监控器件(161),所述监控器件布置在所述多个沉积单元(121)的下游,其中所述监控器件(161)经构造以用于测量沉积在所述柔性基板(10)上的至少一个层的电特性和/或光学特性。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的沉积设备,进一步包含至少一个张力测量辊(184、185、188)和至少一个拉紧辊(181),所述至少一个张力测量辊用于测量所述柔性基板的张力,所述至少一个拉紧辊用于拉紧所述柔性基板,其中基于由所述至少一个张力测量辊测量的所述柔性基板的所述张力来控制所述至少一个拉紧辊。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的沉积设备,其中所述多个沉积单元(121)是溅射沉积单元,特别是,其中所述多个沉积单元(121)包含至少一个DC溅射源(612),所述DC溅射源经构造以用于在所述柔性基板(10)上沉积导电材料,和/或其中所述多个沉积单元包含至少一个AC溅射源(610),所述AC溅射源用于在所述柔性基板(10)上沉积非导电材料。
11.根据权利要求10所述的沉积设备,其中所述多个沉积单元的至少一个第一沉积单元(301)经构造以用于在所述柔性基板上沉积氧化硅层,布置在所述至少一个第一沉积单元下游的所述多个沉积单元的至少一个第二沉积单元(302)经构造以用于在所述氧化硅层上沉积ITO层,布置在所述至少一个第二沉积单元(302)下游的所述多个沉积单元的至少一个第三沉积单元(303)经构造以用于在所述ITO层上沉积第一金属层。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的沉积设备,其中所述涂布滚筒(122)包含:
弯曲的基板支撑表面(401),用于接触所述柔性基板(10),其中所述弯曲的基板支撑表面围绕旋转轴(123)是可旋转的,并且包含基板引导区域(403);
一组气体出口(404),设置在所述弯曲的基板支撑表面(401)中,并适于释放气流;和
气体分配系统(405),用于选择性地将所述气流提供至所述气体出口(404)的第一子组,并用于选择性地防止气体流到所述气体出口(404)的第二子组,其中所述气体出口的所述第一子组包含位于所述基板引导区域(403)中的至少一个气体出口,并且所述气体出口的所述第二子组包含位于所述基板引导区域外部的至少一个气体出口。
13.一种使用层堆叠涂覆柔性基板(10)的方法,特别是使用前述权利要求任一项所述的沉积设备(100),其中所述柔性基板沿着部分凸起和部分凹陷的基板输送路径从第一卷筒腔室(110)输送到第二卷筒腔室(150),所述方法包含以下步骤:
从所述第一卷筒腔室(110)中提供的存储卷筒(112)展开所述柔性基板;
在所述柔性基板被沉积腔室(120)中提供的涂布滚筒(122)引导的同时,在所述柔性基板的第一主表面上沉积层堆叠的至少一个第一层;和
在沉积后,在所述第二卷筒腔室(150)中提供的卷绕卷筒(152)上卷绕所述柔性基板。
14.根据权利要求13所述的方法,接着执行以下步骤以使用第二层堆叠涂覆所述柔性基板(10)的第二主表面:
从所述第二卷筒腔室(150)移除所述卷绕卷筒(152),所述卷绕卷筒(152)具有卷绕在所述卷绕卷筒(152)上的所述柔性基板,并且以反方向用所移除的所述卷绕卷筒来替换所述第一卷筒腔室(110)中的所述存储卷筒;
在引导所述柔性基板穿过所述沉积腔室时,在所述第二主表面上沉积所述第二层堆叠;和
在所述第二卷筒腔室(150)中提供的另一卷绕卷筒上卷绕所述柔性基板。
15.一种将用于涂覆柔性基板的沉积设备(100)对准的方法,特别是根据前述权利要求任一项所述的沉积设备,其中所述沉积设备(100)包含辊组件,所述辊组件经构造以沿着部分凸起和部分凹陷的基板输送路径将所述柔性基板从第一卷筒腔室(110)输送到所述第二卷筒腔室(150),所述方法包含以下步骤:
将所述辊组件中的至少一个引导辊定义为参考辊;
相对于所述参考辊的第一旋转轴对准所述辊组件的两个或更多个剩余的引导辊的旋转轴,以平行于所述参考辊的所述第一旋转轴延伸。
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