CN110100041A - 沉积设备、涂布柔性基板的方法、及具有涂层的柔性基板 - Google Patents

沉积设备、涂布柔性基板的方法、及具有涂层的柔性基板 Download PDF

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Abstract

描述一种用于涂布柔性基板(10)的沉积设备(100)。此沉积设备包括第一线轴腔室(110)，其容纳用于提供柔性基板(10)的存储线轴(112)；沉积腔室(120)，其布置于第一线轴腔室(110)下游；及第二线轴腔室(150)，其布置于沉积腔室(120)下游，且容纳用于在沉积后缠绕柔性基板(10)于其上的绕紧线轴(152)。沉积腔室(120)包括用于引导柔性基板经过多个沉积单元(121)的涂布滚筒(122)，此多个沉积单元包括具有石墨靶(125)的至少一个沉积单元(124)。进一步来说，沉积腔室(120)包括涂布处理装置(160)，配置成用以致密化沉积于柔性基板上的一层。

Description

沉积设备、涂布柔性基板的方法、及具有涂层的柔性基板
技术领域
本公开内容的实施方式涉及薄膜沉积设备及方法，特别是用于涂布具有薄层的柔性基板的设备及方法。特别是，本公开内容的实施方式涉及用于涂布柔性基板的卷对卷(Roll-to-roll,R2R)沉积设备及涂布方法。更特别的是，本公开内容的实施方式是涉及用于涂布具有层堆叠的柔性基板的设备及方法，例如是用于薄膜太阳能电池的制造、薄膜电池的制造、及柔性显示器的制造。
背景技术
柔性基板(例如是塑料薄膜或金属薄片)的处理，在封装产业、半导体产业、及其他产业中具有高需求。处理可包括用材料涂布柔性基板，材料例如是金属、半导体、及电介质材料，并针对各个应用实施蚀刻、及其他处理动作于基板上。执行此工作的系统一般包括耦接至处理系统的涂布滚筒，例如是圆柱形辊，此处理系统具有用于传输基板的辊组件，且在辊组件上涂布基板的至少一部分。
举例来说，涂布处理例如是化学气相沉积(CVD)处理或物理气相沉积(PVD)处理，特别是溅射处理，可被用于沉积薄层至柔性基板上。卷对卷(Roll-to-roll)沉积设备被理解为将相当长的柔性基板(例如是一千米或更长)由存储线轴(storage spool)松开(uncoiled)，涂布以薄层堆叠，并再次重绕(recoiled)至绕紧线轴(wind-up spool)上。特别是，在薄膜电池、显示器产业、及光伏(photovoltaic,PV)产业的制造中，卷对卷沉积系统是被高度关注的。举例来说，柔性触摸面板元件、柔性显示器、及柔性光伏模块的需求增加，导致在卷对卷涂布机中沉积适当的层的需求增加。
进一步来说，对于改善的涂布设备及改善的涂布柔性基板的方法具有持续的需求，利用柔性基板可制造出高质量的层及高质量的层堆叠系统。改善的层或层堆叠系统，例如是具有改善的均匀性、改善的产品寿命、及各个表面区域中较少的缺陷。
综上所述，提供一种用于涂布柔性基板的沉积设备及涂布柔性基板的方法，利用此设备与方法，相较于传统设备及方法，可提供改善的层及改善的层堆叠系统。
发明内容
有鉴于此，根据独立权利要求，提供一种涂布柔性基板的沉积设备及方法。其他方面，根据从属权利要求、说明书、及附图，优点及特征是显而易见的。
根据本公开内容的一方面，提供一种用于沉积层于柔性基板上的沉积设备。此沉积设备包括第一线轴腔室，容纳用于提供柔性基板的存储线轴，沉积腔室布置于第一线轴腔室下游，及第二线轴腔布置于沉积腔室下游，且容纳用于在沉积后缠绕柔性基板于其上的绕紧线轴。沉积腔室包括用于引导柔性基板经过多个沉积单元的涂布滚筒，此多个沉积单元包括具有石墨靶的至少一个沉积单元。进一步来说，沉积腔室包括涂布处理装置，配置成用以致密化沉积于柔性基板上的层。
根据本公开内容的其他方面，提供一种用于将层堆叠涂布至柔性基板上的沉积设备，此层堆叠包括类金刚石层。此沉积设备包括第一线轴腔室，容纳用于提供柔性基板的存储线轴，沉积腔室布置于第一线轴腔室下游，及第二线轴腔布置于沉积腔室下游，且容纳用于在沉积后缠绕柔性基板于其上的绕紧线轴。沉积腔室包括用于引导柔性基板经过多个沉积单元的涂布滚筒，此多个沉积单元包括具有石墨靶的至少一个溅射沉积单元。涂布滚筒配置成用于提供电位至涂布滚筒的基板引导表面。进一步来说，沉积腔室包括涂布处理装置，配置成用以致密化类金刚石层。
根据本公开内容的其他方面，提供一种将碳层涂布于柔性基板上的方法。此方法包括从第一线轴腔室中提供的存储线轴退卷柔性基板；沉积碳层于柔性基板上，同时利用沉积腔室中提供的涂布滚筒引导柔性基板；通过利用涂布处理装置将碳层致密化；及在沉积后缠绕柔性基板至第二线轴腔室中提供的绕紧线轴上。
根据本公开内容的其他方面，提供通过根据此处所述的实施方式的方法所制造的具有一或多层涂层的柔性基板。
实施方式涉及用以执行所公开的方法的设备，且包括用以执行各所述的方法方面的设备部件。这些方法方面可由硬件部件、由合适软件编程的计算机、两者的任何结合或任何其他方式执行。此外，根据本公开内容的实施方式还涉及用以操作所述的设备的方法。用以操作所述的设备的方法包括用以执行设备的每一功能的方法方面。
附图说明
为了能够理解本公开内容上述特征的细节，可参照实施方式，得到对于简单总括于上的本公开内容更详细的叙述。所附的附图是涉及本公开内容的实施方式，并叙述如下：
图1示出根据此处所述的实施方式的沉积设备的截面示意图；
图2示出根据此处所述的进一步的实施方式的沉积设备的截面示意图；
图3示出可用于此处所述的一些实施方式的部分沉积腔室的放大示意图；
图4示出可用于此处所述的一些实施方式的交流电溅射源的示意图；
图5示出可用于此处所述的一些实施方式的直流电溅射源的示意图；
图6示出可用于此处所述的一些实施方式的双直流电平面阴极溅射源的示意图；
图7A和7B示出根据此处所述的实施方式，说明涂布柔性基板的方法的流程图；和
图8A和8B示出根据此处所述的实施方式的方法制造出的柔性基板，其被包括至少一碳层的一或多层涂布。
具体实施方式
现在将对于本公开内容的各种实施方式进行详细说明，本公开内容的一或多个例子绘示于附图中。在以下对于附图的叙述中，使用相同的附图标记来指示相同的部件。只会对于各个实施方式的不同处进行叙述。各个例子的提供只是用以解释本公开内容，而非欲用以限制本公开内容。另外，作为一个实施方式的一部分而被绘示或叙述的特征，可用于或结合其他实施方式，以产生又一实施方式。所述内容意欲包含这样的调整及变化。
示例性地参照图1，根据本公开内容，描述一种用于涂布柔性基板10的沉积设备100。根据可与此处所述的任何其他实施方式结合的实施方式，沉积设备100包括容纳存储线轴112的第一线轴腔室110，存储线轴112用于提供柔性基板10。进一步来说，沉积设备100包括布置于第一线轴腔室110下游的沉积腔室120。另外，沉积设备100包括布置于沉积腔室120下游，容纳绕紧线轴152的第二线轴腔室150，绕紧线轴152用于在沉积后将柔性基板10缠绕至其上。沉积腔室120包括用于引导柔性基板经过多个沉积单元121的的涂布滚筒122。此多个沉积单元121包括至少一个沉积单元124，此至少一个沉积单元124具有石墨靶125。进一步来说，如图1所示例性绘示，沉积腔室120包括涂布处理装置160，配置成用以使沉积于柔性基板上的层致密化。特别是，涂布处理装置160可被布置于具有石墨靶125的至少一个沉积单元124的下游。
据此，如此处所述的沉积设备的实施方式相较于传统沉积设备是被改善的。特别是，沉积设备有益地将可被致密化的碳层涂布于柔性基板上，例如是为了制造类金刚石(diamond like carbon)层。进一步来说，沉积设备有益地将具有一或多个致密化碳层的层堆叠涂布于柔性基板上。
在本公开内容中，“沉积设备”可理解为一种设备配置用于沉积材料于基板上，特别是柔性基板上。特别地，此沉积设备为卷对卷(R2R)沉积，配置成用于将层堆叠涂布于柔性基板上。更特别地，沉积设备可以是具有至少一个真空腔室的真空沉积设备，真空腔室特别是真空沉积腔室。举例来说，沉积设备可被配置成用于基板长度为500米(m)或更多、1000m或更多、或是几千米(km)。基板宽度可以是300毫米(mm)或更多、特别是500mm或更多、更特别是1m或更多。进一步来说，基板宽度可以是3m或更少，特别是2m或更少。
在本公开内容中，“柔性基板”可理解为一种可弯曲的基板。举例来说，“柔性基板”可以是“金属薄片(foil)”或“卷(web)”。在本公开内容中，“柔性基板”一词及“基板”一词可被同义地使用。举例来说，此处所述的柔性基板可包括材料例如是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、或其的组合，及已涂布的基板例如是硬涂层的聚对苯二甲酸乙二酯(Hard Coated PET)(例如是硬化聚对苯二甲酸乙二酯(HC-PET)、硬化三醋酸纤维素(HC-TaC))、及类似物。在一些实施方式中，柔性基板是环烯烃聚合物(COP)基板，其两侧具有折射率匹配(index matched,IM)层。举例来说，基板厚度可以是20微米(μm)或更多及1mm或更少，特别是50μm至200μm。
在本公开内容中，“沉积腔室”可理解为一种具有至少一个沉积单元的腔室，沉积单元用于沉积材料于基板上。特别是，沉积腔室可以是真空腔室，例如是真空沉积腔室。此处所用的“真空”一词可理解为具有少于例如是10毫巴(mbar)的真空压力的技术真空。典型地，如此处所述的真空腔室中的压力可以在10-5mbar至大约10-8mbar之间，更典型地是在10-5mbar至10-7mbar之间，且甚至更典型地是在大约10-6mbar至大约10-7mbar之间。
在本公开内容中，“沉积单元”可理解为一种单元或装置配置成用于沉积材料于基板上。举例来说，沉积单元可以是如此处所述的溅射沉积单元。然而，此处所述的沉积设备不限于溅射沉积，也可另外使用其他沉积单元。举例来说，在一些实施方式中，可利用化学气相沉积(CVD)沉积单元、蒸发沉积单元、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”可理解为具有基板支撑表面的一种滚筒或辊，基板支撑表面用于接触柔性基板。特别是，涂布滚筒可绕旋转轴旋转，且可包括基板引导区域。一般来说，基板引导区域是涂布滚筒的弯曲的基板支撑表面，例如是圆柱对称表面。在沉积设备的操作过程中，涂布滚筒的弯曲的基板支撑表面可适于(至少部分)接触柔性基板。
此处所用的“上游”及“下游”一词可与沿着基板传输路径的各个腔室或各个部件相对于其他腔室或部件的位置相关。举例来说，在操作过程中，基板沿着基板传输路径，经过辊组件，由第一线轴腔室110被引导经过沉积腔室120，且接着被引导至第二线轴腔室150。据此，沉积腔室120被布置于第一线轴腔室110的下游，且第一线轴腔室110被布置于沉积腔室120的上游。当操作过程中，基板首先被第一辊或第一部件引导，或传输经过第一辊或第一部件，且接着被第二辊或第二部件引导，或传输经过第二辊或第二部件，此第二辊或第二部件是布置于第一辊或第一部件的下游。
在本公开内容中，“涂布处理装置”可理解为一种配置成用以提供物理和/或化学处理至沉积于柔性基板上的层的装置。举例来说，涂布处理装置可被布置成当柔性基板与涂布滚筒的基板支撑表面接触时，使沉积于柔性基板上的层可由涂布处理装置被致密化。特别是，涂布处理装置可理解为被配置成用以活化沉积于柔性基板上的层，以促进层的致密化。
根据可与此处所述的任何其他实施方式结合的实施方式，涂布处理装置可以是非接触涂布处理装置。特别是，非接触涂布处理装置可理解为一种配置成用于在不接触待处理的层的情况下，提供物理和/或化学处理至沉积于柔性基板上的层的装置。举例来说，可在涂布处理装置及待处理的层之间提供间隙，此间隙为至少5mm，特别是至少10mm，更特别是至少15mm。
根据可与此处所述的任何其他实施方式结合的实施方式，涂布处理装置可以是离子源，特别是线性离子源(LIS)。特别是，涂布处理装置可被配置成用以提供离子轰击(ionbombardment)至沉积于柔性基板上的层上。进一步来说，离子源可包括直流电提取(DCextraction)或中频电流提取(MF current extraction)。已经发现，提供离子轰击至沉积于柔性基板上的层上可产生层的致密化，此致密化对增加层的质量及耐久度是有益的。进一步来说，已经发现提供离子轰击至碳层上，可致使类金刚石(DLC)层的形成。据此，此处所述的实施方式特别是适合用于在柔性基板上制造高质量的类金刚石层，特别是包括一或多个类金刚石层的层堆叠。
根据可与此处所述的任何其他实施方式结合的实施方式，此至少一个沉积单元124是直流电溅射沉积单元。或者，此至少一个沉积单元124可以是脉冲直流电溅射沉积单元。如图1及图2示例性绘示，此至少一个沉积单元124的石墨靶125可以是平面靶。举例来说，此至少一个沉积单元124可以是平面阴极溅射源。或者，此至少一个沉积单元124的石墨靶125可以是可旋转靶。示例性地参照图4、5、6，其描述了沉积单元的多种可能的实施方式，其可用于如此处所述的多个沉积单元121及具有石墨靶125的至少一个沉积单元124。据此，除了图1、2、3中具有平面石墨靶的至少一个沉积单元124的示意图，此至少一个沉积单元124可配置成如示例性地参照图4、5、6所示例性地描述。
示例性地参照图1及2，可理解的是通常沉积设备100被配置成使柔性基板10可沿着基板传输路径，由第一线轴腔室110被引导至第二线轴腔室150，其中基板传输路径可通过沉积腔室120。柔性基板可在沉积腔室120中被层堆叠涂布。辊组件包括提供多个卷(rolls)或辊(rollers)用于沿着基板传输路径传输基板，其中辊组件的二或更多个辊、五或更多个辊、或十或更多个辊可被布置在存储线轴及绕紧线轴之间。
根据可与此处所述的任何其他实施方式结合的此处的一些实施方式，设备进一步包括辊组件，配置成用以沿着部分凸起及部分凹陷的基板传输路径，将柔性基板由第一线轴腔室传输至第二线轴腔室。换言之，基板传输路径可以是部分向右弯曲且部分向左弯曲，使得一些引导辊与柔性基板的第一主要表面接触，且一些引导辊与柔性基板的第二主要表面接触，第一主要表面与第二主要表面相反。
举例来说，图2的第一引导辊107与柔性基板的第二主要表面接触，且当柔性基板被第一引导辊107引导时，柔性基板被弯向左侧(基板传输路径的“凸起”部分)。图2的第二引导辊108与柔性基板的第一主要表面接触，且当柔性基板被第二引导辊108引导时，柔性基板被弯向右侧(基板传输路径的“凹陷”部分)。据此，有益地可提供压实(compact)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被配置成可抽真空的真空腔室。举例来说，沉积设备可包括部件及设备，用以允许产生或维持第一线轴腔室110和/或沉积腔室120和/或第二线轴腔室150中的真空。特别是，沉积设备可包括真空泵、真空导管、真空密封及其类似物，用以产生或维持第一线轴腔室110和/或沉积腔室120和/或第二线轴腔室150中的真空。
如图1和2所示例性绘示，第一线轴腔室110通常配置成容纳存储线轴112，其中存储线轴112可配置有卷于其上的柔性基板10。在操作过程中，柔性基板10可从存储线轴112退卷，并沿着基板传输路径(由图1及2中的箭头表示)，由第一线轴腔室110传输至沉积腔室120。此处使用的“存储线轴”一词可理解为一种卷，其上存储待涂布的柔性基板。据此，此处使用的“绕紧线轴”一词可理解为一种适于接收已涂布的柔性基板的卷。“存储线轴”一词也可称为“供应卷(supply roll)”，且“绕紧线轴”一词也可称为“卷紧卷(take-up roll)”。
示例性地参照图2，根据可与此处所述的任何其他实施方式结合的实施方式，可在相邻腔室之间提供密封装置105，例如是在第一线轴腔室110及沉积腔室120之间，和/或沉积腔室120及第二线轴腔室150之间。据此，有益地，缠绕腔室(winding chamber)(也就是第一线轴腔室110及第二线轴腔室150)可被独立的通气或抽真空，特别是独立于沉积腔室。密封装置105可包括充气式密封，配置以将基板压靠在扁平密封表面上。
如图2所示例性绘示，通常涂布滚筒122是配置成用于引导柔性基板10经过多个沉积单元，例如是经过第一沉积单元121A、第二沉积单元121B、及第三沉积单元121C。举例来说，如图2所示例性示出，第一沉积单元121A及第三沉积单元121C可以是交流电溅射源，如参照图4所示例性详细地描述。第二沉积单元121B可以是具有石墨靶125的至少一个沉积单元124。
如图2的弓形箭头所示例性示出，通常涂布滚筒122可绕旋转轴123旋转。特别是，可主动驱动涂布滚筒。换言之，可提供驱动装置以旋转涂布滚筒。涂布滚筒可包括弯曲的基板支撑表面，用于与柔性基板10接触，基板支撑表面例如是涂布滚筒122的外表面。特别是，弯曲的基板支撑表面可以是导电的，用以提供电位，例如是通过采用装置140来施加电位，如参照图3所示例性描述。举例来说，基板支撑表面可包括导电材料，或是由导电材料所制成，导电材料例如是金属材料。
据此，在由涂布滚筒引导柔性基板经过多个沉积单元的过程中，柔性基板可直接接触涂布滚筒的基板支撑表面。举例来说，多个沉积单元中的沉积单元可绕涂布滚筒122沿着圆周方向布置，如图1、2及3所示例性示出。当涂布滚筒122旋转时，柔性基板被引导经过沉积单元，且此沉积单元面向涂布滚筒的弯曲的基板支撑表面，使得当柔性基板以预定速度移动经过沉积单元时，柔性基板的第一主要表面可被涂布。
据此，在操作过程中，基板被引导经涂布滚筒弯曲的基板支撑表面上的基板引导区域。基板引导区域可定义为涂布滚筒的角度范围，其中在涂布滚筒的操作过程中，基板与弯曲的基板支撑表面接触，且角度范围可对应至涂布滚筒的缠绕角度(enlacementangle)。在一些实施方式中，涂布滚筒的缠绕角度可以是120度或更多，特别是180度或更多，甚至是270度或更多，如图2所绘示。在一些实施方式中，在操作过程中，涂布滚筒的最上部分可不与柔性基板接触，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。在一些实施方式中，涂布滚筒可以实质上对称的方式被柔性基板缠绕。
根据可与此处所述的其他实施方式结合的一些实施方式，典型地，涂布滚筒122可具有宽度范围0.1m至4m、更典型地在0.5m至2m之间，例如是大约1.4m。涂布滚筒的直径可大于1m，例如是在1.5m至2.5m之间。
在一些实施方式中，辊组件的一或多个辊，例如是引导辊，可被布置于存储线轴112及涂布滚筒122之间，和/或涂布滚筒122的下游。举例来说，如图1的实施方式所示出，提供两个引导辊于存储线轴112及涂布滚筒122之间，其中至少一个引导辊可被布置于第一线轴腔室，且至少一个引导辊可被布置于沉积腔室中的涂布滚筒122上游。在一些实施方式中，提供三、四、五或更多，特别是八或更多个引导辊于存储线轴及涂布滚筒之间。引导辊可以是主动辊或被动辊。
此处使用的“主动”辊或卷可理解为具有驱动或马达的辊，用以主动移动或转动各个辊。举例来说，主动辊可被调整以提供预定扭矩或预定旋转速度。通常，存储线轴112及绕紧线轴152可设置为主动辊。在一些实施方式中，涂布滚筒可配置为主动辊。进一步来说，主动辊可被配置成基板拉伸辊，其配置成用于在操作过程中以预定张力拉伸基板。此处使用的“被动”辊可理解为没有驱动的辊或卷，无法主动移动或转动被动辊。被动辊可通过柔性基板的摩擦力转动，柔性基板可在操作过程中与辊的外表面直接接触。
如图2所示例性绘示，一或多个引导辊113可被布置于涂布滚筒122的下游及第二线轴腔室150的上游。举例来说，至少一个引导辊可被布置于沉积腔室120中的涂布滚筒122下游，以引导柔性基板10至布置于沉积腔室120下游的真空腔室，例如是第二线轴腔室150，或是至少一个引导辊可被布置于涂布滚筒122下游的第二线轴腔室150，以引导柔性滚筒沿着涂布滚筒的基板支撑表面的实质上切线方向，以顺畅的引导柔性基板至绕紧线轴152上。
图3示出可用于此处所述的一些实施方式的部分沉积腔室的放大示意图。根据可与此处所述的任何其他实施方式结合的一些实施方式，涂布滚筒可被连接至装置140，以施加电位至涂布滚筒。“用于施加电位的装置”可理解为一种装置配置成用以施加电位至涂布滚筒，特别是涂布滚筒的基板支撑表面。据此，涂布滚筒可用作偏压(bias)。特别是，如此处所述的用于施加电位的装置可配置成用以提供中频(middle frequency,MF)电位。举例来说，中频(MF)电位可以是1千赫(kHz)至100kHz。在本公开内容中，“用于施加电位的装置”也可称为“电位施加装置”或“充电装置”。在本公开内容中，“用于施加电位的装置”、“电位施加装置”及“充电装置”等词句可被同义地使用。一般来说，电位施加装置是经由实体接触连接至涂布滚筒，例如是电性接触(electrical contact)。据此，可提供电性接触于电位施加装置及涂布滚筒之间。举例来说，电性接触可以是电性滑动接触(electrical slidingcontact)或电刷接触(electrical brush contact)。根据其他例子，电性接触可以是插头接触。据此，此处所述的用于施加电位至涂布滚筒的装置可理解为一种充电装置，配置成用于对涂布滚筒充电。
提供涂布滚筒电位具有电子或离子朝涂布滚筒加速并撞击沉积于基板上的层的优点，电子或离子例如是来自沉积腔室提供的等离子体。换言之，提供电位施加装置对于提供离子轰击和/或电子轰击于沉积于基板上的层上可以是有益的，且其对于在采用此处所述的涂布处理装置前提供预致密化(pre-densification)，以提供进一步或最后的层的致密化，可以是有利的。据此，可制造出改善的类金刚石(DLC)层。
根据可与此处所述的任何其他实施方式结合的实施方式，用于施加电位至涂布滚筒122的装置140配置成用于施加中频(MF)电位，频率特别是在1kHz至100kHz之间。换言之，由电位施加装置提供的电位可以是频率在1kHz至100kHz之间的电位。特别是，中频电位可理解为在1kHz至100kHz的范围之间选择的频率上具有交替极性(alternating polarity)的电位。已经发现，施加中频电位至涂布滚筒是有利的，可实质上避免或甚至消除基板(特别是沉积于基板上的层)的充电。据此，较高质量(例如是较高的均匀性、较少的缺陷等等)的层可被沉积于基板上，且同时，有益地，层，例如是一或多个碳层，可被预致密化。
示例性地参照图3，根据可与此处所述的其他实施方式结合的一些实施方式，可提供气体分离单元510于两个相邻的沉积单元之间，以分别减少从一个沉积单元至另一个沉积单元(例如是至操作过程中相邻的沉积单元)的气流。气体分离单元510可被配置成气体分离墙，其将沉积腔室的内部空间划分成多个隔室，其中每个隔室可包括一个沉积单元。一个沉积单元可分别被配置于两个相邻气体分离单元之间。换言之，沉积单元可分别被气体分离单元510分离。据此，有益地，可提供高度的气体分离于相邻隔室/沉积单元之间。
根据可与此处所述的其他实施方式结合的实施方式，容纳各个沉积单元的每个隔室可独立于容纳其他沉积单元的其他隔室被抽真空，使得可以适当地设定各个沉积单元的沉积条件。可由相邻的沉积单元沉积不同的材料于柔性基板上，沉积单元可被气体分离单元分离。
根据可与此处所述的其他实施方式结合的一些实施方式，气体分离单元510可配置成用于调整各个气体分离单元及各个涂布滚筒之间的缝511。根据一些实施方式，气体分离单元510可包括致动器，配置成用于调整缝511的宽度。为了减少相邻沉积单元之间的气流，且为了增加相邻沉积单元之间的气体分离因素，气体分离单元及涂布滚筒之间的缝511的宽度可以是很小的，例如是1厘米(cm)或更少，特别是5mm或更少，更特别是2mm或更少。在一些实施方式中，缝511在圆周方向上的长度，也就是两个相邻沉积隔室之间的各个气体分离通道的长度，可以是1cm或更长，特别是5cm或更长，或甚至是10cm或更长。在一些实施方式中，缝的长度可甚至分别是约14cm。
在可与此处所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中的每个沉积单元是溅射沉积单元。其中，一或多个溅射沉积单元可配置成用于直流电溅射、交流电溅射、射频(radio frequency,RF)溅射、中频溅射、脉冲(pulsed)溅射、脉冲直流电溅射、磁控(magnetron)溅射、反应(reactive)溅射，或其组合。直流电溅射源可以是适合用于将导电材料涂布于柔性基板上，导电材料例如是金属，例如是铜。交流电(AC)溅射源，例如是射频溅射源或中频溅射源，可以是适合用于将导电材料或绝缘材料涂布于柔性基板上，导电材料或绝缘材料例如是电介质材料、半导体、金属、或碳。
然而，此处所述的沉积设备不限于溅射沉积，其他沉积单元也可用于一些实施方式中。举例来说，在一些实施方式中，可利用化学气相沉积(CVD)沉积单元、蒸发沉积单元、等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)沉积单元、或其他沉积单元。特别是，由于沉积设备的模块化设计，通过径向地从沉积腔室移除第一沉积单元，并通过放入另一沉积单元至沉积腔室中，利用第二沉积单元取代第一沉积单元是有可能的。因此，可提供密封盖于沉积腔室中，可开关密封盖以取代一或多个沉积单元。
在可与此处所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，例如是在沉积腔室中，以沉积非导电材料至柔性基板上。在一些实施方式中，可提供至少一个直流电溅射源于沉积腔室中，以沉积导电材料或碳于柔性基板上。
根据可与此处所述的其他实施方式结合的图3所示例性绘示的例子，多个沉积单元中的至少一个第一沉积单元301可以是交流电溅射源。如图3所示的实施方式中，多个沉积单元中的两个第一沉积单元是交流电溅射源，例如是如下更详细描述的双靶(dualtarget)溅射源。可利用交流电溅射源将电介质材料，例如是氧化硅，沉积于柔性基板上。举例来说，两个相邻的沉积单元，例如是第一沉积单元，可配置成用以在反应溅射处理中，直接沉积氧化硅层至柔性基板的第一主要表面上。通过利用两或更多个相邻的交流电溅射源，获得的氧化硅层的厚度可以是增加的，例如是双倍厚度。
多个沉积单元中的剩下的多个沉积单元可以是直流电溅射源。在图3所示的实施方式中，多个沉积单元中布置于至少一个第一沉积单元301下游的至少一个第二沉积单元302可以是直流电溅射源，例如是配置成用于沉积碳层或铟锡氧化物(ITO)层。在其他实施方式中，可提供两或更多个直流电溅射源，其配置成用于沉积碳层或铟锡氧化物层。在一些实施方式中，可沉积碳层或铟锡氧化物层至由至少一个第一沉积单元301沉积的氧化硅层的顶部。
进一步来说，在一些实施方式中，布置于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(例如是三个第三沉积单元)可被配置为直流电溅射单元，例如是用于沉积金属层。如图3所示例性绘示，根据可与此处所述的任何其他实施方式结合的实施方式，具有石墨靶125的至少一个沉积单元124可被布置于至少一个第二沉积单元302的下游，及至少一个第三沉积单元303的上游。举例来说，如图3所示例性绘示，可提供总共七个沉积单元。然而，可理解的是，图3所示的沉积腔室的配置是一个例子，且其他配置是有可能的，例如是以其他顺序配置沉积单元，或是其他数量的沉积单元。
举例来说，涂布处理装置160可位于多个沉积单元下游的沉积腔室中，如图3所示例性绘示。进一步来说，在可与此处所述的其他实施方式结合的一些实施方式中，涂布处理装置160被布置，使得当柔性基板与涂布滚筒122的基板支撑表面接触时，可利用涂布处理装置160将沉积于柔性基板上的层致密化。可理解的是，即使未绘示，可在沉积腔室120中提供多于一个的涂布处理装置。举例来说，可提供一或多个其他涂布处理装置于多个沉积单元的两个相邻沉积单元之间。据此，有益地可使层堆叠的各个层致密化。
图4绘示交流电溅射源610的更多细节，且图5示出直流电溅射源612的更多细节。图4示出的交流电溅射源610可包括两个溅射装置，也就是第一溅射装置701及第二溅射装置702。在本公开内容中，“溅射装置”可理解为一种包含靶703的装置，靶703包括待沉积至柔性基板上的材料。靶可以是由待沉积的材料或是待沉积的材料的至少部分成分所制成。在一些实施方式中，溅射装置可包括配置为具有旋转轴的可旋转靶的靶703。在一些实施方式中，溅射装置可包括背管704，靶703可布置于背管704上。在一些实施方式中，可提供磁铁装置，以在溅射装置的操作过程中产生磁场，例如是提供于可旋转靶内部。在提供磁铁装置于可旋转靶中的情况下，溅射装置可被称为溅射磁电管(sputter magnetron)。在一些实施方式中，可在溅射装置中提供冷却通道，以冷却溅射装置或部分的溅射装置。
在一些实施方式中，溅射装置可适于连接至沉积腔室的支撑件上，支撑件例如是提供于溅射装置的尾端的凸缘。根据一些实施方式，溅射装置可作为阴极或阳极操作。举例来说，在某个时间点，第一溅射装置701可作为阴极被操作，且第二溅射装置702可作为阳极被操作。当第一溅射装置701及第二溅射装置702之间被施加交流电时，在稍后的时间点，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可包括硅或是由硅所制成。
“双溅射装置”一词是指一对溅射装置，例如是第一溅射装置701及第二溅射装置702。第一溅射装置及第二溅射装置可形成一对双溅射装置。举例来说，在同一个用以涂布柔性基板的沉积处理中，此对双溅射装置的溅射装置都可同时被使用。可以类似方法设计双溅射装置。举例来说，双溅射装置可提供相同的涂布材料，可具有实质上相同的大小及实质上相同的形状。双溅射装置可被布置成相邻于彼此，以形成可布置于沉积腔室中的溅射源。根据可与此处所述的其他实施方式结合的一些实施方式，双溅射装置的两个溅射装置包括由相同材料制成的靶，材料例如是硅、铟锡氧化物、或碳。
如图3和图4所示，第一溅射装置701具有第一轴，其可以是第一溅射装置701的旋转轴。第二溅射装置702具有第二轴，其可以是第二溅射装置702的旋转轴。溅射装置提供待沉积至柔性基板上的材料。对于反应沉积处理，最终被沉积至柔性基板上的材料可另外包含处理气体的化合物。
根据图3所示例性绘示的实施方式，柔性基板由涂布滚筒122被引导经过双溅射装置。其中，涂布窗口(coating window)被涂布滚筒122上的柔性基板的第一位置705及涂布滚筒122上的柔性基板的第二位置706所限制。涂布窗口，也就是柔性基板在第一位置705及第二位置706之间的部分，定义出可沉积材料的基板的区域。如图3所示，由第一溅射装置701释放的沉积材料的粒子，及由第二溅射装置702释放的沉积材料的粒子，到达涂布窗口中的柔性基板。
直流电溅射源610可适于使第一溅射装置701的第一轴至第二溅射装置702的第二轴的距离为300mm或更少，特别是200mm或更少。典型地，第一溅射装置701的第一轴及第二溅射装置702的第二轴之间的距离是150mm至200mm之间，更典型地是在170mm至185mm之间，例如是180mm。根据一些实施方式，可以是圆柱形溅射装置的第一溅射装置701及第二溅射装置702的外径可以是在90mm至120mm的范围内，更典型的是在大约100mm至大约110mm之间。
在一些实施方式中，第一溅射装置701可配设有第一磁铁布置，第二溅射装置702可配设有第二磁铁布置。磁铁布置可以是磁轭(magnet yoke)，配置成用于产生磁场以改善沉积效率。根据一些实施方式，磁铁布置可被倾斜朝向彼此。于本文中，磁铁布置被配置成以倾斜的方式朝向彼此意指磁铁布置产生的磁场的方向朝向彼此。
图5示出可用于此处所述的一些实施方式的直流电溅射源612的放大示意图。在一些实施方式中，图3所绘示的至少一个第二沉积单元302配置成直流电溅射源612，和/或至少一个第三沉积单元303配置成直流电溅射源612。直流电溅射源612可包括至少一个阴极613，此至少一个阴极613包括靶614，其用于提供待沉积至柔性基板上的材料。此至少一个阴极613可以是旋转阴极，特别是实质上圆柱形的阴极，其可绕旋转轴旋转。靶614可以是由待沉积的材料所制成。举例来说，靶614可以是金属靶，例如是铜或铝靶。在至少一个沉积单元124配置成直流电溅射源的实施方式中，如图5所示例性绘示，靶614是石墨靶。进一步来说，如图5所示例性绘示，用于局限产生的等离子体的磁铁组件615可被布置于旋转阴极内部。
在一些实施方式中，直流电溅射源612可包括单一阴极，如图5所示例性绘示。在一些实施方式中，导电表面，例如是沉积腔室的墙表面，可作为阳极。在其他实施方式中，分离的阳极，例如是具有杆状的阳极，可被提供至阴极旁边，使得至少一个阴极613及分离的阳极之间可建立电场。可提供电源以施加电场于至少一个阴极613及阳极之间。可施加直流电电场，其可允许导电材料(例如是金属)的沉积。在一些实施方式中，施加脉冲直流电电场至至少一个阴极613。在一些实施方式中，直流电溅射源612可包括多于一个阴极，例如是两或更多个阴极的阵列。
根据可与此处所述的其他实施方式结合的一些实施方式，此处所述的沉积单元可配置成双直流电平面阴极溅射源616，如图6所示例性绘示。举例来说，双直流电平面阴极可包括第一平面靶617及第二平面靶618。第一平面靶可包括第一溅射材料，且第二平面靶可包括第二溅射材料，第一溅射材料与第二溅射材料不同。根据一些实施方式，可提供保护罩619于第一平面靶617及第二平面靶618之间，如图6所示例性绘示。保护罩可被附接(例如是夹紧)至冷却部分，使得可提供保护罩的冷却。更具体而言，保护罩可配置及布置于第一平面靶及第二平面靶之间，使得可防止第一平面靶及第二平面靶提供的各个材料的互混。进一步来说，如图6所示例性绘示，保护罩可被配置以提供保护罩及涂布滚筒122上的基板之间的窄间隙G。据此，双直流电平面阴极可有益地配置成用于提供两种不同材料。一般来说，如此处所述，包括交流电溅射源610、直流电溅射源612、或双直流电平面阴极溅射源616的沉积单元可提供于如本文所述的隔室中，此隔室也就是如此处所述的提供于两个气体分离单元510之间的隔室。
根据可与此处所述的其他实施方式结合的实施方式，可理解的是沉积单元，特别是阴极(例如是交流电溅射源、直流电旋转阴极、双旋转阴极、及双直流电平面阴极)是可以互换的。据此，可提供共同的隔室设计。此外，沉积单元可连接至一处理控制器，此处理控制器配置成用以个别控制各个沉积单元。据此，有益地，可提供处理控制器，使得可完全自动地进行反应处理。
根据可与此处所述的其他实施方式结合的一些实施方式，如此处所述的沉积源可配置成用于反应沉积处理。进一步来说，可添加处理气体至提供个别的沉积单元的多个分离的隔室中的至少一个。特别是，可添加处理气体至隔室中，此隔室包括具有石墨靶125的至少一个沉积单元124。举例来说，处理气体可包括氩气(argon)、乙炔(acetylene)(C2H2)、甲烷(methane)(CH4)、及氢气(hydrogen)(H2)中的至少一者。提供如此处所述的处理气体对于层的沉积可以是有益的，特别是对于碳层的沉积。
有鉴于如此处所述的沉积设备的实施方式，应注意的是，提供用于将层堆叠涂布于柔性基板10上的沉积设备100，此层堆叠包括类金刚石层。根据可与此处所述的任何其他实施方式结合的实施方式，沉积设备100包括第一线轴腔室110，其容纳用于提供柔性基板10的存储线轴112，沉积腔室120布置于第一线轴腔室110的下游，及第二线轴腔室150布置于沉积腔室120的下游，且容纳用于在沉积后缠绕柔性基板10于其上的绕紧线轴152。沉积腔室120包括用于引导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包括具有石墨靶125的至少一个溅射沉积单元，石墨靶125用于沉积碳层。涂布滚筒配置成用于提供电位至涂布滚筒的基板引导表面。举例来说，通过利用如此处所述的电位施加装置，涂布滚筒的基板引导表面可以接收电位。进一步来说，沉积腔室120包括涂布处理装置160，配置成用以将碳层致密化。特别是，涂布处理装置160可以是线性离子源。
有鉴于此处所述的实施方式，应理解的是，此设备及方法特别适合用于将包括至少一个碳层的层堆叠涂布至柔性基板上。“层堆叠”可以理解为二、三或更多层沉积于彼此顶端，其中二、三或更多层可以是由相同材料或二、三或多种不同材料所组成。举例来说，层堆叠可包括一或多个碳层，特别是一或多个类金刚石(DLC)层。进一步来说，层堆叠可包括一或多个导电层，例如是金属层、及/或一或多个绝缘层，例如是电介质层。在一些实施方式中，层堆叠可包括一或多个透明层，例如是二氧化硅(SiO2)层或铟锡氧化物层。在一些实施方式中，层堆叠中的至少一层可以是导电透明层，例如是铟锡氧化物层。举例来说，铟锡氧化物层可以是有利于电容式触摸应用，例如是对于触摸面板。
示例性地参照图7A和7B所示出的流程图，描述一种涂布柔性基板(特别是利用碳层涂布柔性基板)的方法700的实施方式。根据可与此处所述的任何其他实施方式结合的实施方式，方法700包括从第一线轴腔室110中提供的存储线轴112退卷(方块710)柔性基板。进一步来说，方法700包括沉积(方块720)碳层至柔性基板10上，同时由沉积腔室120中的涂布滚筒122引导柔性基板。一般来说，沉积碳层至柔性基板上包括沉积碳层至已沉积至基板上的层上。或者，沉积碳层至柔性基板上可包括直接沉积碳层至基板上。另外，如方块730所示例性示出，此方法包括利用涂布处理装置将碳层致密化，涂布处理装置特别是此处所述的涂布处理装置160。一般来说，沉积后，此方法包括将柔性基板缠绕(方块740)至第二线轴腔室150中提供的绕紧线轴152上。
根据可与此处所述的任何其他实施方式结合的实施方式，沉积(方块720)碳层包括通过具有石墨靶的沉积单元溅射。特别是，沉积(方块720)碳层可包括利用此处所述的具有石墨靶125的至少一个沉积单元124。进一步来说，沉积碳层可包括添加处理气体至隔室中，此隔室包括具有石墨靶125的至少一个沉积单元124。举例来说，处理气体可包括氩气、乙炔(C2H2)、甲烷(CH4)、及氢气(H2)中的至少一者。
根据可与此处所述的任何其他实施方式结合的实施方式，致密化(方块730)碳层包括提供离子轰击和/或电子轰击至碳层上。举例来说，可由如此处所述的涂布处理装置160提供离子轰击和/或电子轰击，涂布处理装置特别是离子源，更特别是线性离子源。据此，有益地，沉积的碳层可被致密化，使得可产生类金刚石(DLC)层。
附加地或替代地，通过提供涂布滚筒一电位(例如是由装置140施加如此处所述的电位)，以使电子或离子(例如是从沉积腔室120中提供的等离子体)加速朝涂布滚筒122，可实现离子轰击和/或电子轰击。据此，提供离子轰击和/或电子轰击至沉积的层上，特别是沉积的碳层上，可包括提供包括离子和或电子的等离子体。据此，有益地，沉积的碳层可被致密化，使得可产生类金刚石(DLC)层。特别是，通过结合涂布处理装置160及装置140的使用，以施加电位以将碳层致密化，可制造出高质量的类金刚石(DLC)层。
示例性地参照图7B，根据可与此处所述的任何其他实施方式结合的实施方式，方法700进一步包括施加(方块725)电位至涂布滚筒。特别是，施加(方块725)电位至涂布滚筒包括施加具有频率1kHz至100kHz的中频电位。举例来说，施加(方块725)电位至涂布滚筒可包括利用装置140以施加如此处所述的电位。如上所述，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是有利的，可实质上避免或甚至消除基板(特别是沉积于基板上的层)的充电。
图8A和8B示出被具有至少一个碳层的一或多层涂布的柔性基板10，且此柔性基板是通过根据此处所述的实施方式的涂布柔性基板的方法所制造。据此，应理解的是，柔性基板可以被一、二、三、四、五、六、七或更多层涂布，其中至少一个层是碳层，特别是类金刚石层，且此柔性基板是通过根据此处所述的实施方式的方法所制造。举例来说，如图8A所示例性绘示，柔性基板10可被第一层801涂布，第一层是碳层，特别是类金刚石层。图8B示出被层堆叠涂布的柔性基板10，此层堆叠包括第一层801、第二层802、及第三层803，其中第一层801、第二层802、及第三层803中的至少一者是碳层，特别是类金刚石层，且此类金刚石层是通过根据此处所述的实施方式的方法所制造。据此，有益地，可提供具有层堆叠沉积于柔性基板上的柔性基板，其中层堆叠包括至少一个碳层，特别是类金刚石层。
有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及方法，提供改善的涂布柔性基板的沉积系统及方法的实施方式，特别是关于沉积碳层(例如是类金刚石(DLC)层)。进一步来说，此处所述的实施方式有益地提供用于将具有一或多个碳层(例如是一或多个类金刚石层)的层堆叠涂布柔性基板上。
虽然上述内容涉及实施方式，但可在不背离基本范围的情况下，设计出其他和更进一步的实施方式，范围由随附的权利要求书而定。

Claims (15)

1.一种沉积设备(100)，用于沉积层于柔性基板(10)上，包括：
第一线轴腔室(110)，容纳存储线轴(112)，所述存储线轴(112)用于提供所述柔性基板(10)；
沉积腔室(120)，所述沉积腔室(120)布置于所述第一线轴腔室(110)下游；和
第二线轴腔室(150)，所述第二线轴腔室(150)布置于所述沉积腔室(120)下游，容纳绕紧线轴(152)，所述绕紧线轴(152)用于在沉积后缠绕所述柔性基板(10)于其上；
所述沉积腔室(120)包括：
涂布滚筒(122)，用于引导所述柔性基板经过多个沉积单元(121)，所述多个沉积单元(121)包括至少一个沉积单元(124)，所述至少一个沉积单元(124)具有石墨靶(125)；和
涂布处理装置(160)，配置成用以将沉积于所述柔性基板上的层致密化。
2.如权利要求1所述的沉积设备，其中所述涂布处理装置(160)是非接触式涂布处理装置。
3.如权利要求1或2所述的沉积设备，其中所述涂布处理装置(160)是离子源，特别地是线性离子源。
4.如权利要求1至3中任一项所述的沉积设备，其中所述至少一个沉积单元(124)是直流电溅射沉积单元，或其中所述至少一个沉积单元(124)是脉冲直流电溅射沉积单元。
5.如权利要求1至4中任一项所述的沉积设备，其中所述石墨靶(125)是平面靶，或其中所述石墨靶(125)是可旋转靶。
6.如权利要求1至5中任一项所述的沉积设备，所述涂布滚筒连接至装置(140)，所述装置(140)用于施加电位至所述涂布滚筒，特别地电位是中频电位，所述中频电位具有频率在1kHz至100kHz之间。
7.如权利要求1至6中任一项所述的沉积设备，其中所述多个沉积单元(121)包括至少一个直流电溅射源(612)，所述至少一个直流电溅射源(612)配置成用于沉积导电材料至所述柔性基板(10)上，和/或其中所述多个沉积单元包括至少一个交流电溅射源(610)，所述至少一个交流电溅射源(610)配置成用于沉积非导电材料至所述柔性基板(10)上。
8.如权利要求1至7中任一项所述的沉积设备，所述涂布滚筒(122)可围绕旋转轴(123)旋转，所述涂布滚筒(122)包括弯曲基板支撑表面，所述弯曲基板支撑表面用于接触所述柔性基板(10)，所述弯曲基板支撑表面是导电状态。
9.如权利要求1至8中任一项所述的沉积设备，进一步包括辊组件，配置成用以沿着部分凸起及部分凹陷的基板传输路径，将所述柔性基板由所述第一线轴腔室传输至所述第二线轴腔室。
10.一种用于涂布包含类金刚石层的层堆叠于柔性基板(10)上的沉积设备(100)，所述设备包括：
第一线轴腔室(110)，容纳存储线轴(112)，所述存储线轴(112)用于提供所述柔性基板(10)；
沉积腔室(120)，所述沉积腔室(120)布置于所述第一线轴腔室(110)下游；和
第二线轴腔室(150)，所述第二线轴腔室(150)布置于所述沉积腔室(120)下游，容纳绕紧线轴(152)，所述绕紧线轴(152)用于在沉积后缠绕所述柔性基板(10)于其上；
所述沉积腔室(120)包括：
涂布滚筒(122)，用于引导所述柔性基板经过多个沉积单元(121)，所述多个沉积单元包括至少一个溅射沉积单元，所述至少一个溅射沉积单元具有用于沉积碳层的石墨靶(125)，所述涂布滚筒配置成用于提供电位至所述涂布滚筒的基板引导表面；和
涂布处理装置(160)，配置成用以将所述碳层致密化。
11.一种将碳层涂布于柔性基板(10)上的方法，所述方法包括：
从第一线轴腔室(110)中提供的存储线轴(112)退卷所述柔性基板；
沉积碳层至所述柔性基板(10)上，同时利用沉积腔室(120)中提供的涂布滚筒(122)引导所述柔性基板；
利用涂布处理装置(160)将所述碳层致密化；和
在沉积后，缠绕所述柔性基板至第二线轴腔室(150)中提供的绕紧线轴(152)上。
12.如权利要求11所述的方法，进一步包括施加电位至所述涂布滚筒，特别地所述电位是中频电位，所述中频电位具有频率在1kHz至100kHz之间。
13.如权利要求11或12所述的方法，其中将所述碳层致密化包括施加离子轰击至所述碳层。
14.如权利要求11至13中任一项所述的方法，其中沉积所述碳层包括通过利用具有石墨靶的沉积单元溅射。
15.一种通过权利要求11至14中任一项所述的方法所制造的具有一或多层的涂层的柔性基板，其中至少一层是碳层，特别地是类金刚石层。
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