CN111334773A - 蒸镀设备与蒸镀制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种蒸镀设备与蒸镀制作工艺。所述蒸镀设备包括卷对卷基板传送装置、蒸镀装置以及掩模装置。所述卷对卷基板传送装置用以传送基板。所述蒸镀装置与所述卷对卷基板传送装置相对设置。所述掩模装置设置于所述卷对卷基板传送装置与所述蒸镀装置之间，且位于所述蒸镀装置上方，其中所述掩模装置具有多个可调式开孔，所述可调式开孔经调整以控制其在所述蒸镀装置至所述基板的方向上投影至所述基板的投影面积。所述蒸镀装置产生的蒸镀气体穿过所述可调式开孔而到达所述基板。

Description

蒸镀设备与蒸镀制作工艺
技术领域
本发明涉及一种蒸镀设备与蒸镀制作工艺。
背景技术
沉积方法广泛地用于特定电子元件的形成中。举例而言，化学气相沉积或物理气相沉积是用于形成不同元件的传统沉积方法，其中蒸镀制作工艺是一种广泛应用的物理气相沉积技术。
在形成薄膜时，膜的厚度及沉积速率需要精确。对于蒸镀制作工艺来说，当基板以卷对卷基板传送装置传送时，由于卷对卷基板传送为连续的，因此并无法以蒸镀的时间作为控制形成于基板上的膜层的厚度以及掺杂浓度的手段。
发明内容
本发明的蒸镀设备包括卷对卷基板传送装置、蒸镀装置以及掩模装置。所述卷对卷基板传送装置用以传送基板。所述蒸镀装置与所述卷对卷基板传送装置相对设置。所述掩模装置设置于所述卷对卷基板传送装置与所述蒸镀装置之间，且位于所述蒸镀装置上方，其中所述掩模装置具有多个可调式开孔，所述可调式开孔经调整以控制其在所述蒸镀装置至所述基板的方向上投影至所述基板的投影面积。所述蒸镀装置产生的蒸镀气体穿过所述可调式开孔而到达所述基板。
本发明的蒸镀制作工艺包括以下步骤：提供上述的蒸镀设备；以所述卷对卷基板传送装置传送基板；以所述蒸镀装置对所述基板进行蒸镀处理；在所述蒸镀处理中，调整所述可调式开孔，以控制所述蒸镀制作工艺的镀率。
基于上述，本发明在蒸镀装置上设置有掩模装置且掩模装置具有多个可调式开孔。当欲调整蒸镀制作工艺的镀率时，通过调整可调式开孔，可控制可调式开孔投影至基板的投影面积，以即时调整蒸镀制作工艺的镀率而不需使蒸镀制作工艺中止。亦即，本发明的蒸镀制作工艺可为连续制作工艺，因此可有效地缩短制作工艺时间以及降低制作工艺复杂度。
为让本发明的上述特征能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附的附图作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明实施例的蒸镀设备的示意图；
图2为本发明实施例的掩模装置的示意图；
图3A与图3B各自为本发明不同实施例的掩模装置的叶片示意图；
图4A与图4B为本发明另一实施例的掩模装置的示意图；
图5为本发明另一实施例的蒸镀设备的示意图；
图6为本发明另一实施例的蒸镀设备的示意图；
图7为本发明实施例的蒸镀制作工艺的流程示意图；
图8为本发明另一实施例的蒸镀设备的示意图。
具体实施方式
图1为依照本发明实施例的蒸镀设备的示意图。请参照图1，蒸镀设备10包括卷对卷基板传送装置100、蒸镀装置102以及掩模装置104。此外，蒸镀设备10还可包括镀率监测装置106。以下将对此作详细说明。
卷对卷基板传送装置100用以传送基板108。卷对卷基板传送装置100可以是任何形式的卷对卷传送装置，并不限于图1中所绘示的形式。基板108可以是待于其上形成膜层的任何软性基板。基于卷对卷传送装置的特性，以本发明实施例的蒸镀设备10所进行的蒸镀制作工艺属于连续制作工艺，因此并无法以蒸镀的时间作为控制形成于基板108上的膜层的厚度以及掺杂浓度的手段。
在本实施例中，使用单一蒸镀材料来对基板108进行蒸镀，因此蒸镀设备10中仅具有一个蒸镀装置(即蒸镀装置102)，且蒸镀装置102与卷对卷基板传送装置100相对设置，并位于卷对卷基板传送装置100的正下方，但本发明不限于此。在本实施例中，蒸镀装置102为不具有阀门或不具有可变喷嘴的镀率调整蒸镀装置(例如坩锅)。如此一来，可使用蒸镀制作工艺的镀率易受压力影响的蒸镀材料，例如LiN2H3、LiN3或Li3N。当使用LiN2H3、LiN3或Li3N作为蒸镀材料时，在蒸镀过程中此类材料会释放出氢气及/或氮气而与蒸镀腔室中的水气产生反应。使用不具有阀门或不具有可变喷嘴的镀率调整蒸镀装置可避免上述反应在蒸镀装置内造成的压力变化，进而防止蒸镀制作工艺的镀率受到影响。此外，在本发明中，并不对蒸镀装置102的形式作任何限制，因此在图1中并未绘示出蒸镀装置102的细部结构，例如仅简单绘示出1个蒸镀材料喷嘴，但本发明不限于此。
掩模装置104设置于卷对卷基板传送装置100与蒸镀装置102之间，且位于蒸镀装置102上方。在一实施例中，掩模装置104设置于邻近蒸镀装置102，且不与蒸镀装置102直接接触，以避免在蒸镀装置102中形成封闭空间而在蒸镀过程中产生压力变化。在本发明实施例中，掩模装置104用以改变蒸镀制作工艺的镀率，以在连续制作工艺期间控制形成于基板108上的膜层的厚度以及掺杂浓度，以下将对此做进一步说明。
掩模装置104具有多个可调式开孔105。在蒸镀过程中，蒸镀装置102产生的蒸镀气体会穿过可调式开孔105而到达基板108。在本发明实施例中，通过控制可调式开孔105在蒸镀装置102至基板108的方向(即沿着蒸镀装置102与基板108之间的连线的方向)上投影至基板108的投影面积，可达成控制蒸镀制作工艺的镀率的目的。举例来说，在蒸镀过程中，欲增加蒸镀制作工艺的镀率时，可调整可调式开孔105而使得上述投影面积增加。反之，欲降低蒸镀制作工艺的镀率时，可调整可调式开孔105而使得上述投影面积减小。
在本实施例中，掩模装置104中的可旋转叶片定义出可调式开孔105，并通过叶片的旋转角度来调整可调式开孔105。此外，在本实施例中，掩模装置104可由基板108的传送方向D上依序设置的掩模单元104b与104a构成，且掩模单元104a与104b位于相同水平高度。掩模单元104a与104b可具有相同的结构。
图2为掩模装置104a的示意图。如图2所示，掩模装置104a具有平行配置的叶片107，相邻的叶片107之间定义出可调式开孔105。每一个叶片107由条状板材所构成，且板材的材料可为任何合适的材料，较佳为不与蒸镀气体发生反应的材料。叶片107的长度方向(即延伸方向)与基板108的传送方向D交错，在本实施例中例如为正交。此外，每一个叶片107可绕着与其长度方向平行的轴109转动。通过叶片107的转动可调整可调式开孔105的宽度，以控制可调式开孔105在蒸镀装置102至基板108的方向上投影至基板108的投影面积，亦即调整蒸镀气体到达基板108的量而达成控制蒸镀制作工艺的镀率的目的。
此外，可分别对掩模单元104a与104b的每一个叶片107的旋转角度进行控制，以使得蒸镀制作工艺具有符合需求的镀率，且使得蒸镀装置102产生的蒸镀气体可均匀地到达基板108。为了有效地控制镀率，每一个叶片107与垂直掩模装置102的平面P之间的夹角θ可介于15°至70°之间。
在一些实施例中，可依据以下方程式1来调整夹角θ，以将镀率调整为最大：
θ＝tan-1(xc/yd) 方程式1
其中xc为蒸镀装置102与基板108的中心点之间的水平距离，yd为蒸镀装置102与基板108之间的垂直距离。
在一些实施例中，每一个叶片107的宽度例如大于在基板108上所欲形成的膜层的宽度。在一些实施例中，每一个叶片107的宽度与厚度例如大于容许机构刚性。在一些实施例中，叶片107的配置范围例如为所形成的膜层经过掩模单元104a与104b的有效范围与每一个叶片107的宽度的2倍的总和。
在本实施例中，掩模装置104由掩模单元104a与104b构成，但本发明不限于此。在其他实施例中，掩模装置104可仅由一个掩模单元构成，且可视实际需求分别调整每一个叶片107的旋转角度来控制蒸镀制作工艺的镀率。
在本实施例中，镀率监测装置106设置于邻近掩模单元104b，但本发明不限于此。镀率监测装置106也可设置于邻近掩模单元104a，或其他合适的位置，只要不影响蒸镀气体到达基板108即可。镀率监测装置106用以在蒸镀的过程中即时对蒸镀制作工艺的镀率进行监测。因此，镀率监测装置106可设置于靠近蒸镀装置102，以提高监测灵敏度。在一实施例中，镀率监测装置106与掩模装置104可连接至控制单元(未绘示)。当镀率监测装置106在蒸镀的过程中监测到蒸镀制作工艺的镀率发生变化时，可将信号传送至控制单元，并通过控制单元来调整掩模装置104的可调式开孔105，以即时调整蒸镀制作工艺的镀率。在一实施例中，镀率监测装置106可为石英晶体微量天平(quartz crystal microbalance，QCM)。
在本实施例中，由掩模装置104中的叶片107由条状板材所构成，但本发明不限于此。掩模装置104中的叶片可视实际需求而具有不同的结构。举例来说，如图3A所示，叶片107a可具有弯曲的侧边。或者，如图3B所示，叶片107b中可具有开孔。或者，在其他实施例中，叶片也可同时具有弯曲的侧边以及开孔。
在本实施例中，掩模单元104a与104b位于相同水平高度，但本发明不限于此。掩模单元104a与104b也可位于不同水平高度，例如与镀率监测装置106邻近设置的掩模单元104b可位于较低的水平高度(即较靠近蒸镀装置102)，如图5所示。如此一来，可使得镀率监测装置106更为接近蒸镀装置102，以提高监测灵敏度。
此外，在本实施例中，掩模装置104具有叶片107，且通过旋转叶片107来控制可调式开孔105投影至基板108的投影面积，但本发明不限于此。在另一实施例中，如图4A与图4B所示，掩模装置104具有平行设置的上遮板400a与下遮板400b。上遮板400a具有多个开孔402a，下遮板400b具有多个开孔402b，且开孔402a与开孔402b定义出可调式开孔105。详细地说，上遮板400a与下遮板400b各自可在传送方向D上移动，当开孔402a与开孔402b部分重叠或全部重叠时(如图4B所示)，重叠部分即为可调式开孔105。也就是说，在此实施例中，通过调整开孔402a与开孔402b的重叠面积来控制可调式开孔105投影至基板108的投影面积。
同样的，掩模装置104可由各自具有上遮板400a与下遮板400b的两个掩模单元构成，或可仅由一个掩模单元构成。在掩模装置104由两个掩模单元构成的情况下，如同上述，两个掩模单元可位于不同水平高度，也可位于相同水平高度。
此外，在上述各实施例中，掩模装置104为平行基板108的传送方向D而设置，但本发明不限于此。掩模装置104也可绕着与传送方向D交错的轴转动。举例来说，如图6所示。在掩模装置104由掩模单元104a与104b构成的情况下，掩模单元104a可绕着轴600a转动，而掩模单元104b可绕着轴600b转动，以进一步控制可调式开孔105投影至基板108的投影面积。
以下将以蒸镀设备10为例来对本发明的蒸镀制作工艺作说明。图7为依照本发明实施例的蒸镀制作工艺的流程示意图。请参照图7，首先，在步骤700中，以卷对卷基板传送装置102传送基板108。接着，在步骤702中，当基板108传送至蒸镀装置102上方时，以蒸镀装置102对基板108进行蒸镀处理。此时，蒸镀装置102产生的蒸镀气体穿过掩模装置104而到达基板108，以于基板108上形成膜层。同时，通过镀率监测装置106监测镀率。当镀率未能符合需求或欲调整镀率时，在步骤704中，参考镀率监测装置106的监测结果，调整可调式开孔105，以即时调整镀率而不需使蒸镀制作工艺中止，亦即本发明的蒸镀制作工艺可为连续制作工艺，因此可有效地缩短制作工艺时间以及降低制作工艺复杂度。
在以上各实施例中，蒸镀设备中仅具有一个蒸镀装置，但本发明不限于此。在其他实施例中，蒸镀设备可具有更多的蒸镀装置，以对基板进行共蒸镀制作工艺。
图8为依照本发明另一实施例的蒸镀设备的示意图。请参照图8，在本实施例中，蒸镀设备80除了包括蒸镀设备10中的所有装置之外，还包括蒸镀装置800。在一实施中，蒸镀装置800的蒸镀源为有机材料。蒸镀装置800与蒸镀装置102分隔设置，且用以产生额外的蒸镀气体，以进行共蒸镀。为了避免镀率监测装置106受到来自蒸镀装置800产生的蒸镀气体的影响，挡板802设置于蒸镀装置800与镀率监测装置106之间，以阻挡蒸镀装置800产生的蒸镀气体。在本实施例中，挡板802设置于掩模装置104上方，以尽可能最小程度地影响蒸镀处理。本发明不对挡板802的位置、形式、材料等作特别限制，只要使得挡板802能够避免镀率监测装置106受到来自蒸镀装置800产生的蒸镀气体的影响即可。
此外，在本实施例中，掩模装置104设置于高于蒸镀装置800的喷口的位置，但本发明不限于此。在其他实施例中，掩模装置104可设置为与蒸镀装置800的喷口在水平方向上等高，只要不影响蒸镀装置800的蒸镀效果即可。
虽然结合以上实施例公开了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本揭露的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，故本发明的保护范围应当以附上的权利要求所界定的为准。

Claims (18)

1.一种蒸镀设备，其特征在于，包括：
卷对卷基板传送装置，用以传送基板；
蒸镀装置，与所述卷对卷基板传送装置相对设置；以及
掩模装置，设置于所述卷对卷基板传送装置与所述蒸镀装置之间，且位于所述蒸镀装置上方，其中所述掩模装置具有多个可调式开孔，所述可调式开孔经调整以控制其在所述蒸镀装置至所述基板的方向上投影至所述基板的投影面积，
其中所述蒸镀装置产生的蒸镀气体穿过所述可调式开孔而到达所述基板。
2.如权利要求1所述的蒸镀设备，其中所述掩模装置具有平行配置的多个叶片，所述多个叶片之间定义出所述多个可调式开孔，其中每一所述叶片的长度方向与所述基板的传送方向交错，且每一所述叶片可绕着与所述长度方向平行的轴转动。
3.如权利要求2所述的蒸镀设备，其中所述掩模装置包括在所述传送方向上依序设置的第一掩模单元与第二掩模单元，且所述第一掩模单元与所述第二掩模单元各自具有多个所述叶片。
4.如权利要求3所述的蒸镀设备，其中所述第一掩模单元与所述第二掩模单元位于不同水平高度。
5.如权利要求3所述的蒸镀设备，其中所述第一掩模单元与所述第二掩模单元各自可绕着与所述长度方向平行的轴转动。
6.如权利要求2所述的蒸镀设备，其中每一所述叶片与垂直所述掩模装置的平面之间的夹角介于15°至70°之间。
7.如权利要求6所述的蒸镀设备，其中所述夹角符合方程式1：
θ＝tan-1(xc/yd) 方程式1
其中xc为所述蒸镀装置与所述基板的中心点之间的水平距离，yd为所述蒸镀装置与所述基板之间的垂直距离。
8.如权利要求2所述的蒸镀设备，其中每一所述叶片的宽度大于在所述基板上所欲形成的膜层的宽度。
9.如权利要求1所述的蒸镀设备，其中所述掩模装置具有平行设置的上遮板与下遮板，所述上遮板具有多个第一开孔，所述下遮板具有多个第二开孔，且所述上遮板与所述下遮板各自可在所述传送方向上移动，其中所述第一开孔与所述第二开孔的重叠部分定义出所述多个可调式开孔。
10.如权利要求9所述的蒸镀设备，其中所述掩模装置包括在所述传送方向上依序设置的第一掩模单元与第二掩模单元，且所述第一掩模单元与所述第二掩模单元各自具有所述上遮板与所述下遮板。
11.如权利要求10所述的蒸镀设备，其中所述第一掩模单元与所述第二掩模单元位于不同水平高度。
12.如权利要求10所述的蒸镀设备，其中所述第一掩模单元与所述第二掩模单元各自可绕着与所述传送方向交错的轴转动。
13.如权利要求1所述的蒸镀设备，还包括镀率监测装置，设置于邻近所述掩模装置。
14.如权利要求1所述的蒸镀设备，还包括共蒸镀装置与镀率监测装置，其中所述共蒸镀装置与所述卷对卷基板传送装置相对设置，所述镀率监测装置设置于邻近所述掩模装置且远离所述共蒸镀装置。
15.如权利要求14所述的蒸镀设备，还包括挡板，设置于所述掩模装置上方，且位于所述镀率监测装置与共蒸镀装置之间。
16.如权利要求14所述的蒸镀设备，其中所述掩模装置设置为与所述共蒸镀装置的喷口在水平方向上等高。
17.一种蒸镀制作工艺，其特征在于，包括：
提供如权利要求1至16中任一所述的蒸镀设备；
以所述卷对卷基板传送装置传送基板；
以所述蒸镀装置对所述基板进行蒸镀处理；以及
在所述蒸镀处理中，调整所述可调式开孔，以控制所述蒸镀制作工艺的镀率。
18.如权利要求17所述的蒸镀制作工艺，其中所述蒸镀装置中的蒸镀材料包括LiN2H3、LiN3或Li3N。
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