CN110100040A - 用以涂布柔性基板的沉积设备、涂布柔性基板的方法及具有涂布的柔性基板 - Google Patents

用以涂布柔性基板的沉积设备、涂布柔性基板的方法及具有涂布的柔性基板 Download PDF

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Abstract

本发明描述一种用以涂布柔性基板(10)的沉积设备(100)。沉积设备包含容纳存储线轴(112)的第一线轴腔室(110)、布置于第一线轴腔室(110)的下游的沉积腔室(120)、以及布置于沉积腔室(120)的下游且容纳卷绕线轴(152)的第二线轴腔室(150)，存储线轴(112)用以提供柔性基板(10)，卷绕线轴(152)用以在沉积后使柔性基板(10)卷绕于其上。沉积腔室(120)包含用以导引柔性基板经过多个沉积单元(121)的涂布滚筒(122)，多个沉积单元(121)包含具有石墨靶(125)的至少一个沉积单元(124)。涂布滚筒连接至用以施加电位至涂布滚筒的装置(140)。

Description

用以涂布柔性基板的沉积设备、涂布柔性基板的方法及具有 涂布的柔性基板
技术领域
本公开内容的实施方式涉及薄膜沉积设备与方法，特别涉及以薄层涂布柔性基板的设备与方法。尤其，本公开内容的实施方式涉及卷对卷(roll-to-roll,R2R)沉积设备与用以涂布柔性基板的涂布方法。更具体地，本公开内容的实施方式涉及以层堆叠涂布柔性基板的设备与方法，例如用于薄膜太阳能电池生产、薄膜电池生产与柔性显示器生产。
背景技术
柔性基板(例如塑料膜或箔)的处理在封装工业、半导体工业与其他工业中的需求量很大。处理可由以材料，例如金属、半导体及电介质材料，涂布柔性基板、蚀刻与因应个别应用的其他施行于基板上的处理措施所组成。进行此任务的系统通常包含涂布滚筒，例如圆柱辊，涂布滚筒耦接至具有用以运输基板的辊组件的处理系统，至少一部分基板涂布于涂布滚筒上。
例如，涂布处理例如化学气相沉积(CVD)处理或物理气相沉积(PVD)处理，特别是溅射处理，可用以沉积薄层至柔性基板上。卷对卷沉积设备理解为柔性基板具有相当大的长度，例如1千米或更多，从存储线轴展开，以薄层堆叠涂布，且再度重绕至卷绕线轴上。尤其，薄膜电池的制造、显示器工业与光伏(photovoltaic)工业对卷对卷沉积系统有高度兴趣。例如，柔性触摸面板元件、柔性显示器与柔性光伏模块的需求增加使得在卷对卷涂布机中沉积合适的层的需求增加。
另外，持续需要改进的涂布柔性基板的涂布设备及改进的涂布柔性基板的方法，且可生产出高质量的层与高质量的层堆叠系统。对于层或层堆叠系统的改进，例如是具有改进的均匀性、改进的产品生命周期与每一表面面积上的缺陷数量较低。
鉴于以上，相较于传统的设备与方法，提供用以涂布柔性基板的沉积设备还有涂布柔性基板的方法，且可连同提供改进的层与层堆叠系统。
发明内容
鉴于以上，根据独立权利要求提供用以涂布柔性基板的沉积设备还有涂布柔性基板的方法。根据从属权利要求、说明书和所附附图，本公开内容的其他方面、益处和特征是显而易见的。
根据本公开内容的一方面，提供用以涂布柔性基板的沉积设备。沉积设备包含：第一线轴腔室，容纳用来提供柔性基板的存储线轴；沉积腔室，布置于第一线轴腔室的下游；及第二线轴腔室，布置于沉积腔室的下游，且第二线轴腔室容纳卷绕线轴，卷绕线轴用以在沉积后使柔性基板卷绕于其上。沉积腔室包含用以导引柔性基板经过多个沉积单元的涂布滚筒，多个沉积单元包含具有石墨靶的至少一个沉积单元，涂布滚筒连接至用以施加电位至涂布滚筒的装置。
根据本公开内容的其他方面，提供一种以层堆叠涂布柔性基板的沉积设备，层堆叠包含类金刚石碳(diamond like carbon)层。沉积设备包含：第一线轴腔室，容纳用来提供柔性基板的存储线轴；沉积腔室，布置于第一线轴腔室的下游；及第二线轴腔室，布置于沉积腔室的下游，且第二线轴腔室容纳卷绕线轴，卷绕线轴用以在沉积后使所述柔性基板卷绕于其上。沉积腔室包含用以导引柔性基板经过多个沉积单元的涂布滚筒，多个沉积单元包含具有石墨靶的至少一个沉积溅射单元。涂布滚筒配置为提供电位至涂布滚筒的基板导引表面，电位为具有1千赫(kHz)至100千赫的频率的中频(middle frequency)电位。
根据本公开内容的另一方面，提供以碳层涂布柔性基板的方法。此方法包含：使柔性基板从提供于第一线轴腔室内的存储线轴退卷；使用提供于沉积腔室内的涂布滚筒导引柔性基板，同时沉积碳层于柔性基板上；施加电位至涂布滚筒；以及沉积后，使柔性基板卷绕至提供于第二线轴腔室内的卷绕线轴上。
根据本公开内容的其他方面，提供根据此处描述的实施方式的方法生产的具有一或多层的涂布的柔性基板。
实施方式还涉及用以执行所公开的方法的设备，且包含用以进行每个所述方法方面的设备部件。这些方法方面可能由硬件部件、由适当软件编程的计算机、两者的任意组合或任意其他方法来施行。此外，根据本公开内容的实施方式还涉及用以操控所述设备的方法。用以操控所述设备的方法包含用以执行所述设备每个功能的方法方面。
附图说明
为了使本公开内容的上述特征可被详细了解，参照实施方式可更具体描述以上简要概述的本公开内容。附图涉及本公开内容的实施方式，且说明如下：
图1绘示根据此处描述的实施方式的沉积设备的截面示意图；
图2绘示根据此处描述的其他实施方式的沉积设备的截面示意图；
图3绘示可用于此处描述的一些实施方式中的沉积腔室的一部分放大示意图；
图4绘示可用于此处描述的一些实施方式中的交流电溅射源的示意图；
图5绘示可用于此处描述的一些实施方式中的直流电溅射源的示意图；
图6绘示可用于此处描述的一些实施方式中的双直流电平面阴极溅射源的示意图；
图7A与图7B绘示根据此处描述的实施方式的涂布柔性基板的方法的流程图；和
图8A与图8B绘示根据此处描述的实施方式的方法生产的以一或多层涂布的柔性基板，一或多层包含至少一个碳层。
具体实施方式
现在将详细说明本公开内容的各种实施方式，其一或多个举例描绘于附图中。以下对附图的叙述中，相同的附图标记代表相同部件。仅描述个别实施方式的差异处。提供的每个举例用以解释本公开内容，且并不为本公开内容的局限。进一步地，所描绘或叙述而作为一实施方式的部分的特征可用于其他实施方式或与其他实施方式结合，以再产生一另外的实施方式。本说明意欲包含此些调整及变动。
请示例性参照图1，描述根据本公开内容的一种用以涂布柔性基板10的沉积设备100。根据可与此处描述的任意其他实施方式结合的数个实施方式，沉积设备100包含容纳存储线轴112的第一线轴腔室110，存储线轴112用来提供柔性基板10。进一步地，沉积设备100包含沉积腔室120，配置于第一线轴腔室110的下游。此外，沉积设备100包含第二线轴腔室150，配置于沉积腔室120的下游，且第二线轴腔室150容纳卷绕线轴152，卷绕线轴152用以在沉积后使柔性基板10卷绕于其上。沉积腔室120包含用以导引柔性基板经过多个沉积单元121的涂布滚筒122。多个沉积单元121包含具有石墨靶125的至少一个沉积单元124。进一步地，如图1所示，涂布滚筒连接至用以施加电位至涂布滚筒的装置140。
因此，相较于传统的沉积设备，如此处描述的沉积设备的实施方式为改进的。尤其，沉积设备有益于以碳层涂布柔性基板。更具体来说，沉积设备有益于以具有一或多个碳层的层堆叠涂布柔性基板。进一步地，提供涂布滚筒一电位具有使电子或离子，例如从提供于沉积腔室内的等离子体，加速朝向涂布滚筒且撞击沉积于基板上的层的益处。换言之，如此处描述的沉积设备的实施方式配置为提供离子轰击(ion bombardment)或电子轰击(electron bombardment)至沉积在基板上的层，此有益于使沉积的层可致密化(densified)。已经发现通过离子轰击和/或电子轰击来致密化沉积的碳层有益于形成类金刚石碳(DLC)层。因此，如此处描述的沉积设备的实施方式具有使包含一或多个DLC层的层堆叠可沉积于柔性基板上的益处。
在本公开内容中，“沉积设备”可理解为配置为沉积材料在基板上的设备，特别是在柔性基板上。尤其，沉积设备为卷对卷(R2R)沉积，配置为用层堆叠涂布柔性基板。更具体来说，沉积设备可为具有至少一个真空腔室的真空沉积设备，特别是真空沉积腔室。例如，沉积设备可能针对一500米(m)或更多、1000米或更多或数千米(kilometers)的基板长度来配置。基板宽度可为300毫米(mm)或更多，特别是500毫米或更多，更特别是1米或更多。进一步地，基板宽度可为3米或更少，特别是2米或更少。
在本公开内容中，“柔性基板”可理解为可弯曲(bendable)的基板。例如，“柔性基板”可为“箔(foil)”或“网(web)”。本公开内容中的词“柔性基板”与词“基板”可作为同义词使用。例如，如此处描述的柔性基板可包含材料，例如聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、硬化聚对苯二甲酸乙二酯(HC-PET)、聚乙烯(PE)、聚酰亚胺(PI)、聚胺甲酸酯(PU)、三醋酸纤维素(TaC)、定向聚丙烯(OPP)、流延聚丙烯(CPP)、一或多种金属、纸张、其组合及已经涂布的基板例如硬化涂布的聚对苯二甲酸乙二酯(Hard Coated PET)(例如硬化聚对苯二甲酸乙二酯(HC-PET)、硬化三醋酸纤维素(HC-TaC))等等。在一些实施方式中，柔性基板为环烯烃聚合物(COP)基板，配有折射率匹配(index matched,IM)层于其两侧。例如，基板厚度可为20微米(μm)或更多且1毫米或更少.特别是从50微米至200微米。
在本公开内容中，“沉积腔室”可理解为具有用以沉积材料于基板上的至少一个沉积单元的腔室。尤其，沉积腔室可为真空腔室，例如真空沉积腔室。此处使用的词“真空”可意义上理解为具有小于例如10毫巴(mbar)的真空压力的技术上的真空。典型地，此处描述的真空腔室内的压力可能介于10-5毫巴和约10-8毫巴之间，更典型为介于10-5毫巴和10-7毫巴之间，且更加典型为介于约10-6毫巴和约10-7毫巴之间。
在本公开内容中，“沉积单元”可理解为一单元或装置配置为沉积材料于基板上。例如，如此处所述，沉积单元可能为溅射沉积单元。然而，此处描述的沉积设备不局限于溅射沉积，且可能额外使用其他沉积单元。例如，在一些实施方式中，可利用数个化学气相沉积沉积单元、数个蒸镀沉积单元、数个等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)沉积单元或其他沉积单元。
在本公开内容中，“涂布滚筒”可理解为具有用以接触柔性基板的基板支撑表面的滚筒或辊。尤其，涂布滚筒可为绕旋转轴可旋转的且可能包含基板导引区域。典型地，基板导引区域为涂布滚筒的弯曲的基板支撑表面，例如圆柱对称性(cylindricallysymmetric)表面。在沉积设备操作期间，涂布滚筒的弯曲的基板支撑表面可能适合用来(至少部分)接触柔性基板。
在本公开内容中，“用以施加电位的装置”可理解为装置，所述装置配置为施加电位至涂布滚筒，特别是施加电位至涂布滚筒的基板支撑表面。尤其，如此处描述的用以施加电位的装置可配置为提供中频(middle frequency,MF)电位。例如，中频电位可为1千赫至100千赫。在本公开内容中，“用以施加电位的装置”也可能代表“电位应用装置”或“充电装置”。在本公开内容中，语句“用以施加电位的装置”、“电位应用装置”与“充电装置”可能作为同义语使用。典型地，电位应用装置经由物理接触连接至涂布滚筒，例如经由电触点(electrical contact)。因此，电触点可提供于电位应用装置与涂布滚筒之间。例如，电触点可为电滑动触点或电刷触点。根据其他示例，电触点可为插头。因此，如此处描述的用以施加电位至涂布滚筒的装置可理解为充电装置，所述充电装置配置为提供电位至涂布滚筒。
如此处使用的词“上游”和“下游”可能代表个别腔室或个别部件沿着基板运输路径相对于其他腔室或部件的位置。例如，在操作期间，基板经由辊组件从第一线轴腔室110沿着基板运输路径被导引通过沉积腔室120且接着被导引至第二线轴腔室150。因此，沉积腔室120配置于第一线轴腔室110的下游，且第一线轴腔室110配置于沉积腔室120的上游。在操作期间，当基板先被第一辊或第一部件导引或基板先运输经过第一辊或第一部件，且接着基板被第二辊或第二部件导引或基板运输经过第二辊或第二部件时，第二辊或第二部件配置于第一辊或第一部件的下游。
根据可与此处描述的任意其他实施方式结合的数个实施方式，用以施加电位至涂布滚筒122的装置140配置为施加具有中频的电位，特别是1千赫至100千赫的频率。换言之，电位应用装置提供的电位可为具有1千赫至100千赫的频率的电位。尤其，中频电位可理解为电位在选自1千赫至100千赫范围内的频率上具有交替的极性。已经发现施加中频电位至涂布滚筒具有可实质上避免或甚至排除使基板充电的优点，特别是沉积于基板上的层。因此，更高质量的层(例如更高的均匀性、更少的缺陷等等)可沉积于基板上，同时有益于使这些层，例如一或多个碳层，可被致密化(densified)。
根据可与此处描述的任意其他实施方式结合的数个实施方式，至少一个沉积单元124为直流电溅射沉积单元。或者，此至少一个沉积单元124可为脉冲直流电溅射沉积单元。如图1与图2示意性所示，至少一个沉积单元124的石墨靶125可为平面靶。或者至少一个沉积单元124的石墨靶125可为可旋转靶。请示例性参照图4、图5与图6，描述沉积单元的数个可能的实施方式，这些实施方式可能用于多个沉积单元121，还可能用于如此处描述的具有石墨靶125的至少一个沉积单元124。因此，图1、图2与图3中具有平面石墨靶的至少一个沉积单元124的示意图为可选地，其至少一个沉积单元124可配置如图4、图5与图6所示例性绘示。
请示例性参照图1与图2，应理解的是，沉积设备100典型地配置为使柔性基板10可沿着基板运输路径从第一线轴腔室110导引至第二线轴腔室150，其中基板运输路径可穿过沉积腔室120。柔性基板可在沉积腔室120内以层堆叠涂布。包含多个卷(rolls)或辊的辊组件可提供以沿着基板运输路径运输基板，其中辊组件的二或更多个辊、五或更多个辊或十或更多个辊可配置于存储线轴与卷绕线轴之间。
根据可与此处描述的任意其他实施方式结合的一些实施方式，设备进一步包含辊组件，配置为沿着部分凸面与部分凹面的基板运输路径从第一线轴腔室运输柔性基板至第二线轴腔室。换言之，基板运输路径可为部分向右弯曲且部分向左弯曲，使得一些导引辊接触柔性基板的第一主要表面，且一些导引辊接触柔性基板的相对于第一主要表面的第二主要表面。
例如，图2中的第一导引辊107接触柔性基板的第二主要表面且柔性基板为向左弯，同时被第一导引辊107所导引(基板运输路径的“凸面”部分)。图2中的第二导引辊108接触柔性基板的第一主要表面且柔性基板为向右弯，同时被第二导引辊108所导引(基板运输路径的“凹面”部分)。因此，可有益于提供紧密的沉积设备。
根据一些实施方式，沉积设备的一些腔室或所有腔室可配置为可抽空的真空腔室。例如，沉积设备可包含在第一线轴腔室110和/或沉积腔室120和/或第二线轴腔室150中产生或维持真空的部件与器材。尤其，沉积设备可包含用以在第一线轴腔室110和/或沉积腔室120和/或第二线轴腔室150中产生或维持真空的真空泵、排空管、真空密封垫等等。
如图1与图2示例性所示，第一线轴腔室110典型地配置为容纳存储线轴112，其中存储线轴112可提供为有柔性基板10卷绕其上。在操作期间，柔性基板10可从存储线轴112退卷且沿着基板运输路径(图1与图2中以箭头指出)从第一线轴腔室110朝向沉积腔室120运输。此处使用的词“存储线轴”可理解为卷，将被涂布的柔性基板存储在卷上。因此，此处使用的词“卷绕线轴”可理解为适用于接收已涂布的柔性基板的卷。词“存储线轴”也可代表此处的“供应卷”，且词“卷绕线轴”也可代表此处的“卷取卷”。
请示例性参照图2，根据可与此处描述的任意其他实施方式结合的数个实施方式，密封装置105可提供于相邻的腔室之间，例如介于第一线轴腔室110与沉积腔室120之间，且/或介于沉积腔室120与第二线轴腔室150之间。因此，有利地，卷绕腔室(即第一线轴腔室110与第二线轴腔室150)可独立排气或抽空，尤其是独立于沉积腔室。密封装置105可包含可充气的密封垫，所述密封垫配置为使基板贴紧扁平的密封表面。
如图2示例性所示，涂布滚筒122典型地配置为导引柔性基板10经过多个沉积单元，例如经过第一沉积单元121A、第二沉积单元121B与第三沉积单元121C。例如，如图2示意性所示，第一沉积单元121A与第三沉积单元121C可为AC(交流电)溅射源，更加详细的示例性绘示请参照图4。第二沉积单元121B可为具有石墨靶125的至少一个沉积单元124。
如图2中以箭头示例性指出之处，涂布滚筒122典型地为绕旋转轴123可旋转的。尤其，涂布滚筒可被主动驱动。换言之，可提供驱动以旋转涂布滚筒。涂布滚筒可包含用以接触柔性基板10的弯曲的基板支撑表面，例如涂布滚筒122的外表面。尤其，弯曲的基板支撑表面可为导电的，以提供如此处描述的电位。例如，基板支撑表面可包含导电材料或以导电材料制成，例如金属材料。
因此，在由涂布滚筒导引柔性基板经过多个沉积单元的期间，柔性基板可直接接触涂布滚筒的基板支撑表面。例如，多个沉积单元中的数个沉积单元可布置于围绕涂布滚筒122的周长方向(circumferential direction)，如图1、图2与图3示意性所示。当涂布滚筒122旋转，柔性基板被导引经过数个沉积单元，数个沉积单元朝向涂布滚筒的弯曲的基板支撑表面，以使柔性基板的第一主要表面可被涂布，同时以预定速度移动经过数个沉积单元。
因此，在操作期间，基板被导引至涂布滚筒的弯曲的基板支撑表面上的基板导引区域上。基板导引区域可定义为涂布滚筒的角度范围，在操作涂布滚筒的期间基板在此角度范围接触弯曲的基板表面，且可能对应于涂布滚筒的交错角(enlacement angle)。在一些实施方式中，涂布滚筒的交错角可为120°或更多，特别是180°或更多，或甚至270°或更多，如图2示意性所示。在一些实施方式中，涂布滚筒的最上部可在操作期间不接触柔性基板，其中涂布滚筒的交错区域可涵盖至少涂布滚筒的整个下半部。在一些实施方式中，涂布滚筒可与柔性基板以实质对称的方式交错。
根据可与此处描述的其他实施方式结合的一些实施方式，涂布滚筒122可典型地具有0.1米(m)至4米的范围内的宽度，更典型为0.5至2米，例如约1.4米。涂布滚筒的直径可大于1米，例如介于1.5米和2.5米之间。
在一些实施方式中，辊组件的一或多个辊，例如导引辊，可布置于存储线轴112与涂布滚筒122之间，且/或布置于涂布滚筒122的下游。例如，在图1所示的实施方式中，两个导引辊提供于存储线轴112与涂布滚筒122之间，其中至少一个导引辊可布置于第一线轴腔室且至少一个导引辊可布置于沉积腔室与涂布滚筒122的上游。在一些实施方式中，三、四、五或更多个，特别是八或更多个导引辊提供于存储线轴与涂布滚筒之间。导引辊可为主动或被动辊。
此处使用的“主动”辊或卷可理解为配有驱动或电动机的辊，驱动或电动机用以主动地移动或转动个别辊。例如，可调整主动辊以提供预定的扭矩或预定的旋转速度。典型地，存储线轴112与卷绕线轴152可提供为主动辊。在一些实施方式中.涂布滚筒可配置为主动辊。进一步地，主动辊可配置为基板拉伸辊，基板拉伸辊配置为在操作期间用预定的拉伸力拉伸基板。此处描述的被动辊可理解为辊或卷未配有用以主动地移动或转动被动辊的驱动。被动辊可由柔性基板在操作期间直接接触外辊表面的摩擦力(frictional force)来旋转。
如图2所示，一或多个导引辊113可布置于涂布滚筒122的下游与第二线轴腔室150的上游。例如，至少一个导引辊可布置于沉积腔室120中与涂布滚筒122的下游，至少一个导引辊用以导引柔性基板10朝向布置于沉积腔室120下游的真空腔室，例如第二线轴腔室150，或者至少一个导引辊可布置于第二线轴腔室150中与涂布滚筒122的上游，用以在实质正切于涂布滚筒的基板支撑表面的方向导引柔性基板，以流畅地将柔性基板导引至卷绕线轴152上。
图3绘示可用于此处描述的一些实施方式中的沉积腔室的部分放大示意图。根据可与此处描述的其他实施方式结合的一些实施方式，气体分离单元510可提供于两个相邻的沉积单元之间，以减少从一个沉积单元至其他沉积单元的处理气体流量，例如在操作期间个别流至相邻的沉积单元。气体分离单元510可配置为气体分离壁，使沉积腔室的内空间分隔为多个单独隔间，其中每个隔间可包含一个沉积单元。一个沉积单元可个别布置于两个邻近的气体分离单元之间。换言之，沉积单元可由气体分离单元510来个别分离。因此，可有益地提供邻近的隔间/沉积单元之间的高度气体分离。
根据可与此处描述的其他实施方式结合的一些实施方式，每一个容纳一个别沉积单元的隔间可独立于容纳其他沉积单元的其他隔间被抽空，使得单一沉积单元的沉积状态可视情况设定。由相邻的沉积单元可沉积不同材料于柔性基板上，相邻的沉积单元可由气体分离单元加以分离。
根据可与此处描述的其他实施方式结合的一些实施方式，气体分离单元510可配置为调整介于个别气体分离单元与个别涂布滚筒之间的狭缝511的宽度。根据一些实施方式，气体分离单元510可包含致动器，致动器配置为调整狭缝511的宽度。为了减少相邻的沉积单元之间的气流，和为了增加相邻的沉积单元之间的气体分离因子(separationfactor)，介于气体分离单元与涂布滚筒之间的狭缝511的宽度可为小的，例如1厘米(cm)或更小，特别是5毫米(mm)或更小，更特别是2毫米或更小。在一些实施方式中，狭缝511在周长方向的长度，即介于两个相邻的沉积隔间之间的个别气体分离通路的长度，可为1厘米或更大，特别是5厘米或大，或甚至10厘米或更大。在一些实施方式中，狭缝的长度可甚至个别为约14厘米。
在可与此处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为溅射沉积单元。在一些实施方式中，多个沉积单元121中的每个沉积单元为溅射沉积单元。其中，一或多个溅射沉积单元可配置为直流电溅射、交流电溅射、射频(radio frequency,RF)溅射、中频溅射、脉冲溅射、脉冲直流电溅射、磁控(magnetron)溅射、反应溅射(reactive sputtering)或其组合。直流电溅射源可适用于以导电材料涂布柔性基板，例如以金属如铜。交流电溅射源，例如射频溅射源或中频溅射源，可适用于以导电材料或绝缘材料涂布柔性基板，例如以电介质材料、半导体、金属或碳。
然而，此处描述的沉积设备不局限于溅射沉积，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，可利用数个化学气相沉积沉积单元、数个蒸镀沉积单元、数个等离子体辅助化学气相沉积沉积单元或其他沉积单元。尤其，由于沉积设备的模块化设计，通过从沉积腔室径向移去第一沉积单元以及通过在沉积腔室内装载另一沉积单元，也许可能以第二沉积单元取代第一沉积单元。因为此理由，沉积腔室可能装配有数个密封盖，这些密封盖可打开或关闭以取代一或多个沉积单元。
在可与此处描述的其他实施方式结合的一些实施方式中，可提供至少一个交流电溅射源，例如于沉积腔室中，用以沉积非导电材料于柔性基板上。在一些实施方式中，至少一个直流电溅射源可提供于沉积腔室中，以沉积导电材料或碳于柔性基板上。
根据可与此处描述的其他实施方式结合的图3示例性绘示的示例，多个沉积单元中的至少一个第一沉积单元301可为交流电溅射源。在图3所示的实施方式中，多个沉积单元中的第一沉积单元包含两个沉积单元，第一沉积单元为交流电溅射源，例如以下将更详细描述的双靶溅射源(dual target sputter sources)。电介质材料例如氧化硅(siliconoxide)可以交流电溅射源沉积于柔性基板上。例如，两个相邻的沉积单元，例如第一沉积单元，可配置为在反应溅射工艺中直接沉积氧化硅层于柔性基板的第一主要表面。通过利用二或更多个彼此相邻的交流电溅射源可增加形成的氧化硅层的厚度，例如增加为双倍。
多个沉积单元中剩下的沉积单元可为直流电溅射源。在图3所示的实施方式中，布置于至少一个第一沉积单元301的下游的多个沉积单元中的至少一个第二沉积单元302可为直流电溅射源，例如配置为沉积碳层或氧化铟锡(ITO)层。在其他实施方式中，可提供二或更多个直流电溅射源配置为沉积碳层或氧化铟锡层。在一些实施方式中，碳层或氧化铟锡层可沉积于由至少一个第一沉积单元301沉积的氧化硅层的顶部。
进一步地，在一些实施方式中，布置于至少一个第二沉积单元302的下游的至少一个第三沉积单元303(例如三个第三沉积单元)可配置为直流电溅射单元，例如用以沉积金属层。如图3示例性所示，根据可与此处描述的任意其他实施方式结合的数个实施方式，具有石墨靶125的至少一个沉积单元124可布置于至少一个第二沉积单元302的下游与至少一个第三沉积单元303的上游。例如，如图3示例性所示，可提供总共七组沉积单元。然而，应理解的是，图3所示的沉积腔室构造为一示例，且其他构造是可能的，例如具有另一组按照顺序的数个沉积单元或另一种数量的沉积单元的构造。
图4更详细绘示交流电溅射源610，且图5更详细绘示直流电溅射源612。图4所示的交流电溅射源610可包含两个溅射装置，即第一溅射装置701与第二溅射装置702。在本公开内容中，“溅射装置”应理解为包含靶703的装置，靶703包含将被沉积于柔性基板上的材料。靶可由将被沉积的材料制成或至少由将被沉积的材料的成分制成。在一些实施方式中，溅射装置可包含靶703，靶703配置为具有旋转轴的可旋转靶。在一些实施方式中，溅射装置可包含背衬管704，靶703可布置于背衬管704上。在一些实施方式中，可提供磁铁布置用以在操作溅射装置期间产生磁场，例如提供于旋转靶内部。在磁铁布置提供于旋转靶内的情况下，溅射装置可代表溅射磁电管(sputter magnetron)。在一些实施方式中，冷却通道可提供于溅射装置中，以使溅射装置或部分溅射装置冷却。
在一些实施方式中，溅射装置可改变为连接至沉积腔室的支撑件，例如可提供凸缘(flange)于溅射装置的末端。根据一些实施方式，溅射装置可操作为阴极或阳极。例如，在同一时间点，第一溅射装置701可操作为阴极，且第二溅射装置702可操作为阳极。当在稍后的时间点施加交流电于第一溅射装置701与第二溅射装置702之间，第一溅射装置701可作为阳极，且第二溅射装置702可作为阴极。在一些实施方式中，靶703可包含硅或可由硅制成。
词“双溅射装置”代表一对溅射装置，例如代表第一溅射装置701与第二溅射装置702。第一溅射装置与第二溅射装置可形成一对双溅射装置。例如，一对双溅射装置中的两个溅射装置皆可同时使用于相同沉积工艺以涂布柔性基板。双溅射装置可以类似方式设计。例如，双溅射装置可提供相同涂布材料，可具有实质上相同尺寸与实质上相同外型。双溅射装置可布置为相邻于彼此以形成溅射源，溅射源可布置于沉积腔室内。根据可与此处描述的其他实施方式结合的一些实施方式，双溅射装置中的两个溅射装置包含以相同材料制成的靶，例如硅、氧化铟锡或碳。
如同可于图3与图4所见，第一溅射装置701具有第一轴，第一轴可为第一溅射装置701的旋转轴。第二溅射装置702具有第二轴，第二轴可为第二溅射装置702的旋转轴。溅射装置提供将要沉积于柔性基板的材料。为了反应溅射工艺，最终沉积于柔性基板上的材料可额外包含处理气体化合物。
根据图3示例性绘示的实施方式，涂布滚筒122导引柔性基板经过双溅射装置。其中，由涂布滚筒122上柔性基板的第一位置705与涂布滚筒122上柔性基板的第二位置706限制出涂布窗。涂布窗，即柔性基板介于第一位置705与第二位置706之间的部分，定义出材料可能沉积于基板的区域。如同可于图3所见，从第一溅射装置701释放的沉积材料颗粒与从第二溅射装置702释放的沉积材料颗粒在涂布窗中抵达柔性基板。
可改变交流电溅射源610以提供第一溅射装置701的第一轴至第二溅射装置702的第二轴的距离，此距离为300毫米或更小，特别是200毫米或更小。典型地，第一溅射装置701的第一轴与第二溅射装置702的第二轴的距离可介于150毫米和200毫米，更典型是介于170毫米和185毫米，例如180毫米。根据一些实施方式，可为圆柱溅射装置的第一溅射装置701与第二溅射装置701的外直径可在90毫米至120毫米的范围内，更典型是介于约100毫米与约110毫米之间。
在一些实施方式中，第一溅射装置701可配备第一磁铁布置，且第二溅射装置702可配备第二磁铁布置。磁铁布置可为磁轭，磁轭配置为产生磁场以提升沉积效率。根据一些实施方式，磁铁布置可倾斜朝向彼此。将要以倾斜朝向彼此的方式布置的磁铁布置于本文可代表由磁铁布置产生的磁场指向彼此。
图5绘示可能用于此处描述的一些实施方式中的直流电溅射源612的放大示意图。在一些实施方式中，图3所示的至少一个第二沉积单元302配置为直流电溅射源612，和/或至少一个第三沉积单元303配置为直流电溅射源612。直流电溅射源612可包含至少一个阴极613，阴极613包含用以提供将要沉积于柔性基板的材料的靶614。至少一个阴极613可为可旋转阴极，特别是实质圆柱阴极，可旋转阴极可能为绕着旋转轴可旋转的。靶614可以将要沉积的材料制成。例如，靶614可为金属靶，例如铜或铝(aluminum)靶。在如图5示例性所示的至少一个沉积单元124配置为直流电溅射源的数个实施方式中，靶614为石墨靶。进一步地，如图5示例性所示，用以限制产生的等离子体的磁铁组件615可布置于可旋转阴极内部。
在一些实施方式中，直流电溅射源612可包含单一阴极，如图5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，可作用为阳极。在其他实施方式中，单独阳极，例如具有棒状外形的阳极，可提供于阴极旁边，如此一来电场可建立于至少一个阴极613与单独阳极之间。电源供应可提供以施加电场于至少一个阴极613与阳极之间。可施加直流电场，施加直流电场可使导电材料沉积，例如金属。在一些实施方式中，脉冲直流电场施加于至少一个阴极613。在一些实施方式中，直流电溅射源612可包含一个以上的阴极，例如两或更多个阴极阵列。
根据可与此处描述的其他实施方式结合的一些实施方式，如此处描述的沉积单元可配置为双直流电平面阴极溅射源616，如图6示例性所示。例如，双直流电平面阴极可包含第一平面靶617与第二平面靶618。第一平面靶可包含第一溅射材料，且第二平面靶可包含不同于第一溅射材料的第二溅射材料。根据一些实施方式，保护屏蔽件619可提供于第一平面靶617与第二平面靶618之间，如图6示例性所示。保护屏蔽件可附接，例如夹持，至冷却部件，如此一来可使保护屏蔽件冷却。更具体地，保护屏蔽件可配置与布置于第一平面靶和第二平面靶之间，如此一来可避免第一平面靶与第二平面靶个别提供的材料混杂。进一步地，如图6示例性所示，可配置保护屏蔽件以提供介于保护屏蔽件与涂布滚筒122上的基板之间的窄间隙G。因此，配置双直流电平面阴极有益于沉积两种不同材料。典型地，如此处所述，包含交流电溅射源610的沉积单元、直流电溅射源612或双直流电平面阴极溅射源616提供于如此处描述的隔间中，即提供于如此处描述的两个气体分离单元510之间的隔间中。
根据可与此处描述的其他实施方式结合的数个实施方式，应理解的是沉积单元，特别是阴极(例如交流电溅射源、直流电可旋转阴极、双可旋转阴极与双直流电平面阴极)为可互换的。因此，可提供常见的隔间设计。进一步地，沉积单元可连接至工艺控制器，工艺控制器配置为分别控制个别沉积单元。因此，有益地，可提供工艺控制器以使反应工艺可全面自动化进行。
根据可与此处描述的任意其他实施方式结合的一些实施方式，如此处描述的沉积源可针对反应沉积工艺来配置。进一步地，处理气体可添加至多个单独隔间中的至少一个，各自的沉积单元提供于多个单独隔间中。尤其，处理气体可添加至包含至少一个沉积单元124的隔间，至少一个沉积单元124具有石墨靶125。例如，处理气体包含氩气(argon)、乙炔(acetylene,C2H2)、甲烷(methane,CH4)与氢气(hydrogen,H2)中至少一个。提供如此处所述的处理气体可有益于层沉积，特别是碳层沉积。
鉴于如此处描述的沉积设备的数个实施方式，应注意的是，提供一种以层堆叠涂布柔性基板10的沉积设备100，层堆叠包含类金刚石碳层。根据可与此处描述的任意其他实施方式结合的数个实施方式，沉积设备100包含容纳存储线轴112的第一线轴腔室110、布置于第一线轴腔室110的下游的沉积腔室120、与布置于沉积腔室120的下游且容纳卷绕线轴152的第二线轴腔室150，存储线轴112用以提供柔性基板10，卷绕线轴152用以在沉积后使柔性基板10卷绕于其上。沉积腔室120包含涂布滚筒122用以导引柔性基板通过多个沉积单元121，多个沉积单元121包含具有石墨靶125的至少一个溅射沉积单元。涂布滚筒配置以提供电位至涂布滚筒的基板导引表面。例如，通过使用如此处描述的电位应用装置，涂布滚筒的基板导引表面可承受电位。尤其，施加至涂布滚筒的电位可为具有1千赫至100千赫的频率的中频电位。
鉴于此处描述的实施方式，应理解的是设备与方法特别是很适合用于以层堆叠涂布柔性基板，层堆叠包含至少一个碳层。“层堆叠”可理解为二、三或更多层堆叠于彼此的顶部，其中二、三或更多层可由相同材料构成，或由二、三或更多种不同材料构成。例如层堆叠可包含一或多个碳层，特别是一或多个类金刚石碳(DLC)层。进一步地，层堆叠可包含一或多个导电层，例如金属层，和/或一或多个绝缘层，例如电介质层。在一些实施方式中，层堆叠可包含一或多个透明层，例如二氧化硅(SiO2)层或氧化铟锡层。在一些实施方式中，层堆叠中至少一个层可为导电透明层，例如氧化铟锡层。例如，氧化铟锡层可有益于电容式触摸应用，例如触摸面板。
请示例性参照图7A与图7B的流程图，描述(特别是以碳层涂布)涂布柔性基板的方法700的实施方式。根据可与此处描述的任意其他实施方式结合的数个实施方式，方法700包含使柔性基板从提供于第一线轴腔室110中的存储线轴112退卷(方块710)。进一步地，方法700包含在由提供于沉积腔室120中的涂布滚筒122导引柔性基板时，沉积碳层于柔性基板10上(方块720)。典型地，沉积碳层于柔性基板上包含在之前已沉积于基板上的层上沉积碳层。可选地，沉积碳层于柔性基板上可包含直接沉积碳层于基板上。此外，如方块730示例性所示，方法包含施加电位至涂布滚筒。典型地，在沉积后，方法包含使柔性基板卷绕在提供于第二线轴腔室150中的卷绕线轴152上(方块740)。
根据可与此处描述的任意其他实施方式结合的数个实施方式，施加电位至涂布滚筒(方块730)包含施加具有1千赫至100千赫的频率的中频电位。尤其，施加电位至涂布滚筒(方块730)可包含使用装置140，装置140用以施加如此处描述的电位。如上述参照沉积设备的实施方式，已经发现施加中频电位至涂布滚筒具有可实质上避免或甚至排除使基板充电的优点，特别是沉积于基板上的层。因此，可获得数个层(例如碳层，特别是类金刚石碳层)。
根据可与此处描述的任意其他实施方式结合的数个实施方式，沉积碳层(方块720)包含通过使用具有石墨靶的沉积单元来溅射。尤其，沉积碳层(方块720)可包含使用如此处描述的具有石墨靶125的至少一个沉积单元124。进一步地，沉积碳层可包含添加处理气体至包含具有石墨靶125的至少一个沉积单元124的隔间。例如，处理气体可包含氩气(argon)、乙炔(acetylene,C2H2)、甲烷(methane,CH4)与氢气(hydrogen,H2)中至少一个。
请示例性参照图7B，根据可与此处描述的任意其他实施方式结合的数个实施方式，方法700进一步包含由离子轰击和/或电子轰击来致密化碳层(方块735)。尤其，通过提供离子轰击和/或电子轰击来致密化碳层(方块735)，可如此处所述通过提供涂布滚筒电位使电子或离子加速朝向涂布滚筒122来实现，例如使电子或离子从提供于沉积腔室120中的等离子体加速朝向涂布滚筒122。提供离子轰击和/或电子轰击于已沉积的层上，特别是已沉积的碳层，可包含提供含有离子和或电子的等离子体。因此，可有益于形成类金刚石碳(DLC)层。
图8A与图8B绘示以包含至少一个碳层的一或多层涂布的柔性基板10，通过根据此处描述的实施方式的涂布柔性基板的方法所生产。因此，应理解的是，柔性基板可以一、二、三、四、五、六、七或更多层涂布，其中至少一个层为根据此处描述的实施方式的方法所生产的碳层，特别是类金刚石碳层。例如，如图8A示例性所示，柔性基板10可以第一层801涂布，第一层为碳层，特别是类金刚石碳层。图8B绘示以层堆叠涂布的柔性基板10，层堆叠包含第一层801、第二层802与第三层803，其中第一层801、第二层802与第三层803中至少一个为根据此处描述的实施方式的方法所生产的碳层，特别是类金刚石碳层。因此，可有益于提供具有层堆叠沉积于其上的柔性基板，其中层堆叠包含至少一个碳层，特别是类金刚石碳层。
鉴于此处所述的实施方式，应理解的是，相较于传统沉积系统与方法，特别提供关于碳层(例如类金刚石碳层)沉积的改进的沉积设备与改进的涂布柔性基板的方法的实施方式。更具体地，此处描述的实施方式有益于以具有一或多个碳层(例如一或多个类金刚石碳层)的层堆叠涂布柔性基板。
尽管前述内容涉及本公开内容的实施方式，可在不背离本公开内容的基本范围的情况下，设计出本公开内容其他和更进一步的实施方式，而本公开内容的范围由随附权利要求书决定。

Claims (15)

1.一种用以涂布柔性基板(10)的沉积设备(100)，包含：
第一线轴腔室(110)，容纳用以提供所述柔性基板(10)的存储线轴(112)；
沉积腔室(120)，布置于所述第一线轴腔室(110)的下游；和
第二线轴腔室(150)，布置于所述沉积腔室(120)的下游，且所述第二线轴腔室(150)容纳卷绕线轴(152)，所述卷绕线轴(152)用以在沉积后使所述柔性基板(10)卷绕于其上，
所述沉积腔室(120)包含用以导引所述柔性基板经过多个沉积单元(121)的涂布滚筒(122)，所述多个沉积单元(121)包含具有石墨靶(125)的至少一个沉积单元(124)，所述涂布滚筒连接至用以施加电位至所述涂布滚筒的装置(140)。
2.如权利要求1所述的沉积设备，其中所述电位为具有1kHz至100kHz的频率的中频电位。
3.如权利要求1或2所述的沉积设备，其中所述至少一个沉积单元(124)为直流电溅射沉积单元。
4.如权利要求1或2的任一项所述的沉积设备，其中所述至少一个沉积单元(124)为脉冲直流电溅射沉积单元。
5.如权利要求1至4的任一项所述的沉积设备，其中所述石墨靶(125)为平面靶。
6.如权利要求1至4的任一项所述的沉积设备，其中所述石墨靶(125)为可旋转靶。
7.如权利要求1至6的任一项所述的沉积设备，其中所述多个沉积单元(121)包含至少一个直流电溅射源(612)配置为沉积导电材料于所述柔性基板(10)上，和/或其中所述多个沉积单元包含至少一个交流电溅射源(610)用以沉积非导电材料于所述柔性基板(10)上。
8.如权利要求1至7的任一项所述的沉积设备，其中所述涂布滚筒(122)为绕着旋转轴(123)可旋转的，所述涂布滚筒(122)包含弯曲的基板支撑表面用以接触所述柔性基板(10)，所述弯曲的基板支撑表面为导电的。
9.如权利要求1至8的任一项所述的沉积设备，进一步包含辊组件配置为使所述柔性基板沿着部分凸面与部分凹面的基板运输路径从所述第一线轴腔室运输至所述第二线轴腔室。
10.一种以层堆叠涂布柔性基板(10)的沉积设备(100)，所述层堆叠包含类金刚石碳层，所述沉积设备包含：
第一线轴腔室(110)，容纳用以提供所述柔性基板(10)的存储线轴(112)；
沉积腔室(120)，布置于所述第一线轴腔室(110)的下游；和
第二线轴腔室(150)，布置于所述沉积腔室(120)的下游，且所述第二线轴腔室(150)容纳卷绕线轴(152)，所述卷绕线轴(152)用以在沉积后使所述柔性基板(10)卷绕于其上，
所述沉积腔室(120)包含用以导引所述柔性基板经过多个沉积单元(121)的涂布滚筒(122)，所述多个沉积单元(121)包含具有石墨靶(125)的至少一个溅射沉积单元，所述涂布滚筒配置为提供电位至所述涂布滚筒的基板导引表面，所述电位为具有1kHz至100kHz的频率的中频电位。
11.一种以碳层涂布柔性基板(10)的方法，包含：
使所述柔性基板从提供于第一线轴腔室(110)内的存储线轴(112)退卷；
使用提供于沉积腔室(120)内的涂布滚筒(122)导引所述柔性基板，同时沉积碳层于所述柔性基板(10)上；
施加电位至所述涂布滚筒；和
沉积后，使所述柔性基板卷绕至提供于第二线轴腔室(150)内的卷绕线轴(152)上。
12.如权利要求11所述的方法，其中施加所述电位至所述涂布滚筒的步骤包含施加具有1kHz至100kHz的频率的中频电位。
13.如权利要求11或12所述的方法，其中沉积所述碳层包含通过使用具有石墨靶的沉积单元来溅射。
14.如权利要求11至13的任一项所述的方法，进一步包含通过提供离子轰击和/或电子轰击来致密化所述碳层。
15.一种具有一或多层的涂布的柔性基板，其中至少一个层为由权利要求11至14的任一项所述的方法制造的碳层，其中所述碳层特别是类金刚石碳层。
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