TW201516172A - 串聯式沉積控制設備及串聯式沉積控制之方法 - Google Patents

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Abstract

一種串聯式沉積控制設備，用於具有一或數個沉積源之一真空沉積設備，此或此些沉積源用以沉積一或數個沉積層於一基板上，串聯式沉積控制設備包括一或數個光源，適用於照亮具有沉積層之基板；一偵測配置，適用於一量測訊號之光譜解析偵測，其中量測訊號選自在具有沉積層之基板反射之光，以及穿透具有沉積層之基板之光的至少一者；一評估單元，用以基於量測訊號決定沉積層的各自的厚度；以及一控制器，連接於評估單元且可連接於真空沉積設備，控制器用以基於決定之厚度回饋控制沉積層之沉積。再者，提供一種串聯式沉積控制之方法。

Description

串聯式沉積控制設備及串聯式沉積控制之方法
本揭露之數個實施例是有關於用於真空沉積設備之串聯式沉積控制及用於真空沉積設備之控制串聯式沉積之設備。數個實施例特別是有關於控制串聯式沉積於可撓式之基板上，特別是用於光學多層系統(optical multilayer systems)。
於許多應用中，沉積數個薄層於可撓式之基板上係必需的。一般來說，可撓式之基板係於一可撓式基板塗佈設備的一或數個腔體中進行塗佈。再者，一批可撓式之基板可於基板塗佈設備的一腔體中進行沉積，一批可撓式之基板例如是一卷可撓式之基板。可撓式之基板一般係使用真空沉積技術於真空中進行塗佈，真空沉積技術例如是物理氣相沉積或化學氣相沉積。
有鑑於可撓式之基板可高速導引通過沉積系統，卷對卷塗佈機一般係提供高產量。再者，相較於類似之層堆疊沉積於玻璃基板上，例如是膜或類似結構的可撓式之基板可產生較低之製造價格。應用之例子可為用於觸控面板之層堆疊。觸控面板 係為電子視覺顯示器(electronic visual panels)之特別分類，其可偵測且定位在顯示區域中之觸碰。一般來說，觸控面板包括透明主體，透明主體係設置於螢幕之上方且配置以感測一觸碰。此一主體係為實質上透明的，使得由螢幕發出之在可視光譜中的光可於其穿透。常見之用於觸控面板應用之製程可為濺鍍製程，其中觸控面板塗佈係使用卷對卷濺鍍網塗佈機(roll-to-roll sputter web coater)沉積於塑膠膜上。在市場上有數種形式之觸控面板塗佈。
在塗佈製程中，監控和控制沉積於基板上之一或數層之各自的厚度係有需要的，以達到層系統之特定性質。此些性值可包括光學性質，光學性質像是抗反射(antireflection)、太陽能控制(solar control)、不可視的(invisible)氧化錫層、低放射率(emissivity)或其他。典型之層系統包括2至10層，其中在層之數量較高時，正確確定各層之厚度係變得越來越困難。因此，改善沉積製程之控制係必需的，特別是針對多層沉積製程。
有鑑於上述，根據獨立申請專利範圍第1項之用於真空沉積設備之串聯式沉積控制設備，以及根據獨立申請專利範圍第17項之用於真空沉積設備之串聯式沉積控制之方法係提供。本發明之其他方面、優點及特性係藉由附屬申請專利範圍、說明書及所附圖式更加的清楚。
根據一實施例，提出一種用於具有一或數個沉積源之一真空沉積設備之串聯式沉積控制設備，此或此些沉積源用以 沉積一或數個沉積層於一基板上。串聯式沉積控制設備包括一或數個光源，適用於照亮具有此或此些沉積層之基板。串聯式沉積控制設備更包括一偵測配置，適用於一量測訊號之光譜解析偵測，其中量測訊號選自在具有此或此些沉積層之基板反射之光，以及穿透具有此或此些沉積層之基板之光的至少一者。再者，串聯式沉積控制設備包括一評估單元以及一控制器，評估單元用以基於量測訊號決定此或此些沉積層的各自的厚度，控制器連接於評估單元且可連接於真空沉積設備，控制器用以基於決定之厚度回饋控制此或此些沉積層之沉積。
根據另一實施例，提出一種用於一真空沉積設備之串聯式沉積控制的方法。此方法包括照亮一基板，一或數個沉積層係已經沉積於基板上；量測一光譜解析訊號，光譜解析訊號選自在具有此或此些沉積層之基板反射的光以及穿透具有此或此些沉積層之基板的光之至少一者；基於量測之光譜解析訊號及此或此些沉積層之沉積的一組設定點參數來決定此或此些沉積層之各自的厚度；以及基於決定之厚度來回饋控制此或此些沉積層之沉積。
數個實施例亦有關於用於執行所揭露之方法的設備，且設備包括用於執行各所說明之方法步驟的設備元件。此些方法步驟可藉由硬體元件、透過適當軟體程式化之電腦、藉由此二者之任何結合或以任何其他方式來執行。再者，根據本發明之數個實施例亦有關於藉由所述之設備進行操作之方法。它包括用 於執行此設備之每個功能的方法步驟。為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
10、12、20‧‧‧滾輪
11‧‧‧基板
30‧‧‧處理鼓輪
40‧‧‧次腔體
50‧‧‧沉積源
52‧‧‧第一靶材部
54‧‧‧第二靶材部
100、200‧‧‧真空沉積設備
102‧‧‧放卷腔體
103、105、107、113‧‧‧真空法蘭
104‧‧‧沉積腔體
106‧‧‧收卷腔體
112‧‧‧退火腔體
130‧‧‧加熱元件
140‧‧‧串聯式沉積控制設備
140’、140”、240’、240”‧‧‧位置
142‧‧‧光源
144‧‧‧接收器
160‧‧‧偵測配置
170‧‧‧評估單元
180‧‧‧控制器
240‧‧‧反射量測頭
242、244、246‧‧‧量測單元
502-508、902-924‧‧‧步驟
900‧‧‧方法
為了可詳細地了解本發明上述之特點，簡要摘錄於上之本發明更特有的說明可參照實施例。所附之圖式係有關於本發明之實施例且係說明於下方：第1圖繪示在800nm波長之Al與Au層的光密度(light density)對層厚的示意圖；第2圖繪示氧化鈦之單一層之光譜反射率的示意圖；第3圖繪示根據此處所述實施例之用於沉積一層於可撓式之基板上且適用於串聯式沉積控制之一沉積設備的示意圖；第4圖繪示根據此處所述實施例之用於沉積一層於可撓式之基板上且適用於串聯式沉積控制之另一沉積設備的示意圖；第5圖繪示根據此處所述實施例之設置以橫跨基板之寬度的數個量測頭之配置的示意圖；第6圖繪示根據此處所述實施例之可移動之量測頭的示意圖；第7圖繪示根據此處所述實施例之用於說明串聯式沉積控制之方法的流程圖；第8圖繪示可藉由此處所述實施例檢測之範例性多層系統的示意圖；第9圖繪示根據此處所述實施例之串聯式沉積控制之流程 圖；以及第10圖繪示所需與實際光譜曲線之間的範例性比較之示意圖。
詳細的參照將以本發明之各種實施例來達成，本發明之實施例的一或多個例子係繪示在圖式中。在圖式之下述說明中，相同參考編號係意指相同元件。一般來說，僅有有關於特有實施例之相異處係進行說明。各例子係藉由說明本發明的方式提供且不意味為本發明之一限制。再者，所說明或敘述而做為一實施例之部分之特性可用於其他實施例或與其他實施例結合，以取得再其他實施例。此意指本說明包括此些調整及變化。
應用於此處所述實施例中的可撓式之基板或網狀物(web)一般可以具有可彎折做為特性。名稱「可撓式之基板」或「網狀物」與名稱「條狀物(strip)」可以同義之方式使用。舉例來說，如此處所述實施例中之網狀物可為薄片(foil)、膜(film)、或類似之結構。
此處說明之設備及方法之實施例係有關於沉積於基板上之數層的串聯式沉積控制。對Al及Au之單一層在單一波長(800nm)之層厚與光密度(optical density)之間的關係係繪示於第1圖中。例如是Al層之薄金屬層之厚度可藉由量測在單一波長之光密度OD(OD=-ln(T/T0))來計算，其中T0係沒有基板及層(或單獨之基板)時之穿透率且T係基板具有層沉積於其上時之穿透 率。對於金屬之單一層來說，物理厚度(physical thickness)可因此從在單一波長所量測之光密度來直接取得。
數個沉積層，特別是數個光層(optical layers)，可藉由其光譜反射及穿透曲線來做為特性。然而，在非吸透明層的情況中，物理厚度D係從反射(穿透)波峰之最大(最小)位置來取得，反射(穿透)波峰之最大(最小)位置係位於從等式D=λ0/(4*n)所得之所謂的1/4波長(lambda-quarter)位置，其中λ0表示(一階)反射或穿透波峰之光譜位置，且n表示層材料之折射率。此種光譜曲線之一例子係繪示於第2圖中，其顯示具有2.49之折射率的氧化鈦之單一層的光譜反射。波峰之最大值係位於550nm之波長，使得物理厚度係計算為D=550nm/(4*2.49)=55nm。然而，在具有多於一層之光學多層系統之情況中，此情況係更加地複雜。各別層之物理厚度值無法簡單地從層系統之光譜反射及/或穿透曲線來推算，因為此些層一般係干涉(interference)而彼此相互作用。此處所述一些實施例係提供用於取得多層系統之層厚之方法且將更加詳細地說明於下方。
第3圖繪示用於沉積一或數層於可撓式之基板11之真空沉積設備100的示意圖。藉此，未塗佈之可撓式之基板可在放卷腔體102中提供於滾輪10上。可撓式之基板例如是藉由導引滾輪20導引而朝向處理鼓輪30。當基板係導引通過沉積腔體或次腔體40時，一或數層係沉積於可撓式之基板11上。此些次腔體可為沉積腔體104之一部分。如第3圖中所示，沉積源50 可例如是濺鍍靶材。在沉積腔體104中沉積一或數個層之後，基板11可再藉由導引滾輪20導引至選擇性之相鄰的退火腔體112中，退火腔體112包括三個加熱元件130。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，退火腔體係省略。已塗佈及選擇性已退火之基板係提供至收卷腔體106中，其中基板係收卷於滾輪12上。
如第3圖中所示之實施例中，收卷腔體106包括串聯式沉積控制設備140，用於檢測已塗佈之基板，特別是當基板11係至少逐漸地透明。串聯式沉積控制設備140包括光源142，光源142係適用於照亮具有塗佈層於其上之基板11。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，可提供多於一個的光源142。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，此些多於一個之光源可配置在橫跨基板11之寬度的不同位置處。再者，串聯式沉積控制設備140包括接收器144，適用於接收穿透已塗佈之基板的光。光源142與接收器144之結合可亦稱為量測頭。接收器144係連接於偵測配置160，適用於量測訊號之光譜解析偵測，量測訊號係由接收器144提供。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，偵測配置160係為光譜儀(spectrometer)。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，光譜儀可適用於決定在約300至約1700nm之波長範圍中的已塗佈之基板11之穿透率，特別是在約380至約1100nm之波常範圍中。
根據可與此處所述其他實施例結合之其他實施例，串聯式沉積控制設備可額外地或選擇性地位在沉積腔體104中的位置140’。此一配置可特別是在退火腔體112係省略的實施例中有用處。根據可與此處所述其他實施例結合之甚至更其他實施例，串聯式沉積控制設備可額外地或選擇性地位在沉積腔體104中的位置140”。如果真空沉積設備100可操作於反向模式中，此一配置是特別有用處，反向模式係基板在相反之方向中傳輸，例如是首先從滾輪10至滾輪12且接著反向從滾輪12回到滾輪10。
再者，真空沉積設備100包括評估單元170，評估單元170係適用於決定塗佈於基板11上之一或數層的各自的厚度。一般來說，評估單元170從偵測配置160接收輸入訊號且評估在基板11上的實際塗佈是否對應於所需層厚。評估單元170係連接於控制器180，控制器180係逐個地直接或間接可連接於沉積源50，用以其之回饋控制。根據此處所述實施例，用於真空沉積設備之串聯式沉積控制之製程包括照亮基板11，一或數個沉積層係已經沉積於基板11上。此製程更包括量測光譜解析訊號，光譜解析訊號係選自在具有此或此些沉積層的基板反射之光，以及穿透具有此或此些沉積層的基板之光之至少一者。再者，製程包括基於量測之訊號與此或此些沉積層之沉積的一組設定點參數來決定此或此些層之各自的厚度。此製程亦包括基於決定之厚度來回饋控制此或此些沉積層之沉積。
具有如此處所考慮的此些或相似之配置及/或製 程，目前用於調整沉積設備以達成正確之層厚的試誤校正機制(trial-and-error correction mechanism)可控制。既然調整係連續且自動完成，此亦減少對有經驗之操作員的需求。再者，根據特定設計而未塗佈之材料之總量可減少。另外，既然沉積設備之準確調整係比藉由傳統之試誤調整較快地達成，用於特定製程之起始時間可減少。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，評估單元170具有此或此些沉積層之沉積的一組設定點參數。於一些實施例中，此組設定點參數包含基板之一或數個所需材料組成、基板之所需厚度、基板之折射率、基板之消光係數(extinction coefficient)、沉積層之所需材料組成、沉積層之所需厚度、基板上之沉積層之數目、沉積層之折射率、以及沉積層之消光係數。此些設定點參數對應於最終應形成於基板上的所需之塗佈。設定點參數可亦視為用於塗佈製程之所需數值，塗佈之實際數值，也就是量測數值，可能偏離用於塗佈製程之所需數值。因此，設定點參數可做為用以定義塗佈製程之所需結果。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，評估單元170係適用於基於一組設定點參數來比較光譜解析之量測訊號與一或數個模擬光譜曲線。舉例來說，評估單元170可自己模擬光譜曲線或可從資料源輸入模擬光譜曲線。模擬係基於對應所需之塗佈的設定點參數，例如是塗佈中之層之各材料的光學參數n及k及各自的厚度。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，評估單元170係更適用於從量測訊號與模擬光譜曲線之比較來決定此或此些沉積層之各者的實際層厚。此種決定方法的實施例將更詳細說明於下。做為應不解釋為限制之例子來說，所需塗佈係具有三層，第一層之厚度係8nm、第二層之厚度係40nm且第三層之厚度係30nm。基於此些所需數值及其他設定點參數，例如是各層之各自的材料，用於光學量測之模擬光譜曲線係進行計算。此些計算曲線係接著與實際光譜比較，以決定出實際光譜曲線與所需光譜曲線之誤差，實際光譜曲線係由量測頭與偵測配置160所決定。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，此或此些模擬光譜曲線的輸入參數可擬合以符合光譜解析之量測訊號，也就是實際光譜曲線。舉例來說，各層厚之數值可調整，直到模擬曲線符合量測光譜曲線。從此擬合係可決定實際之層厚。僅做為例子來說，此擬合可透露第一層之層厚為6nm、第二層之層厚為45nm且第三層之層厚為32nm。因此，第一層係偏離所需之厚度-2nm、第二層係偏離所需之厚度+5nm、且第三層係偏離所需之之厚度+2nm。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，控制器180係適用於控制至少一濺鍍源50，濺鍍源50用以沉積所述之沉積層之至少一者。在上述特定之例子中，控制器180可增加33%之濺鍍源用於第一層之輸出，且減少11%之濺鍍源用於第二層之輸出以及減少6.3%之濺鍍源用於第三層之輸出，以調整 實際層厚至所需數值。舉例來說，此種調整可藉由控制濺鍍源之電力來完成。然而，在一些實施例中，其他沉積源可使用，在使用其他沉積源的情況中，源之輸出可以不同方式控制，例如是藉由控制氣體沉積源之氣體流動。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，串聯式沉積控制設備係適用於以約0.005至約0.5m/s之速度傳輸之基板的連續檢測。此一串聯式沉積控制設備係允許對塗佈之連續監控，而沒有減慢沉積設備之輸出。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，串聯式沉積控制設備係適用於具有約200至約2000mm之橫向寬度之基板的連續檢測。此一串聯式沉積控制設備係允許對典型之基板連續的監控。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，串聯式沉積控制設備係適用於在傳輸時係處於20至800N之張力的基板之連續檢測。此張力可改變已塗佈之基板的光學性質，使得將其列入考慮係減少在基板上之所需與實際塗佈之誤差。
根據典型之實施例，用於各層之沉積材料係選自Ag、Al、Au、Cr、Cu、Mo、Ni、NiCr、NiV、Si、不鏽鋼、Ti、TiO2、Ta、Al2O3、氧化鋅摻雜鋁(AZO)、CrOxNy、氧化錫摻雜銦(ITO)、MgO、Nb2O5、SiN,SiO2、以及SiOxNy。各塗佈材料可反應於設定點參數中，設定點參數係選擇而用於模擬光譜曲線。
根據典型之實施例，基板係選自聚對苯二甲酸乙二 酯(polyethylene terephthalate)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate)、聚醯亞胺(polyimide)、聚醯胺(polyamide)、聚碳酸酯(polycarbonates)、三醋酸纖維素(triacetyl cellulose)以及金屬箔。各基板可反應於設定點參數中，設定點參數係選擇而用於模擬光譜曲線。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，加熱，也就是退火，可在150℃或以上之加熱元件之溫度處理。一般來說，溫度可為150℃至180℃。對於某些形式之可撓式之基板來說，加熱可在150℃至250℃之範圍中，例如是150℃至210℃之範圍中。各退火溫度可反應於設定點參數中，設定點參數係用於模擬光譜曲線。
根據所述之數個實施例，真空沉積設備100包括放卷模組、沉積模組、以及可選擇之退火模組及收卷模組，放卷模組具有放卷腔體102，沉積模組具有沉積腔體104，退火模組可例如是具有退火腔體112，收卷模組具有收卷腔體106。此些模組及腔體一般係以此順序提供。
如第3圖中所示，可撓式之基板11係導引於第一方向中且回到本質上相反之方向中。此蜿蜒形(serpentine-shaped)導引係於第3圖中重複一次。根據可與此處所述其他實施例結合之不同實施例，此蜿蜒形導引可提供兩次、三次、四次、五次或甚至更多次。
如第3圖中所示，各腔體102、104、112、及106 分別包括真空法蘭103、105、113、及107。藉此，各腔體係配置以連接於具有一或數個真空幫浦的真空配置。因此，各腔體可獨立於相鄰腔體進行排氣。所以，根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，密封件可提供於腔體102與腔體104之間，密封件可提供於腔體104與腔體112之間，以及/或者密封件可提供於腔體112與腔體106之間。特別是，各別之密封件可提供於放卷腔體102及相鄰腔體之間以及收卷腔體106及相鄰腔體之間。藉此，在真空沉積設備100之其他腔體中保持真空的情況下，藉由放卷腔體102及收卷腔體106分別排氣，交換滾輪10及/或滾輪12係有可能的。根據典型之實施例，在此些腔體之間的密封可為充器密封或類似之元件，使得此些腔體可在可撓式之基板11從一腔體導引至相鄰腔體時相對於彼此進行密封。
如上所述，一或數個沉積源50係提供於真空沉積設備100中。一般來說，此些沉積源可為濺鍍靶材。然而，可亦包括其他像是蒸鍍機、化學氣相沉積(CVD)源以及電漿輔助化學氣相沉積(PECVD)源之沉積源。藉此，如果特別是一層堆疊係沉積於沉積模組中，也就是沉積腔體104中，可提供兩個或數個源，其中源可分別地選自群組，此群組係由物理氣相沉積(PVD)源、濺鍍源、平面或可轉動之濺鍍源、平面或可轉動之雙濺鍍源(twin-sputter source)、CVD源、PECVD源以及蒸鍍機所組成。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，一或數個濺鍍靶材可提供於沉積模組中，例如是每一個次腔體40一個濺鍍靶材。 如第3圖中所示，靶材可提供做為具有第一靶材部52及第二靶材部54之雙靶材。
名稱「雙靶材(twin target)」意指一對之兩個靶材，其中兩個靶材係結合成雙靶材。第一靶材部52及第二靶材部54可形成雙靶材對。舉例來說，雙靶材對之兩個靶材可同時用於相同之沉積製程中，以塗佈相同之基板。雙靶材可用於同時塗佈基板之相同區段。根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，雙靶材之兩個靶材包括相同之沉積材料。根據一些實施例，上述之沉積設備及配置可使用，使得雙靶材係於中頻(middle frequency，MF)操作。根據此處實施例，中頻係為在5kHz至100kHz之範圍中之頻率，舉例為10kHz到50kHz之範圍中之頻率。來自一靶材而用於透明導電氧化物膜之濺鍍一般係以直流(DC)濺鍍處理。在一實施例中，沉積設備及/或沉積設備之靶材支撐可適用於使用其中一個靶材做為陽極且各自之另一個做為陰極。一般來說，沉積設備係使用，使得操作靶材來做為陽極與陰極可交換。此意味第一靶材部52及第二靶材部54中先前用以做為陽極者可使用來做為陰極，且第一靶材部52及第二靶材部54中先前用以做為陰極者可操作成陽極。
根據有關第3圖之範例性所述實施例，處理鼓輪30係提供。一般來說，處理鼓輪30可在沉積期間用以冷卻可撓式之基板11，例如是用以接收在沉積期間產生之熱，及/或為了將沉積之層或層堆疊之最佳沉積特性，處理鼓輪可於一溫度提供。 因此，當基板係導引經過沉積源50時，可撓式之基板11係導引於處理鼓輪之上方。
根據第4圖中所示且可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，串聯式沉積控制設備140可以一或數個反射量測頭240取代。於一些實施例中，反射量測頭240結合光源及接收器，光源用以照亮已塗佈之基板且接收器用以接收來自已塗佈之基板反射的光。用於反射量測之此種配置係特別在基板11係不透光及/或具有低穿透率時有用處。以具有繪示於第4圖中之配置來說，反射光之量測訊號係藉由反射量測頭240輸出且傳輸到偵測配置160。量測訊號之評估係與上述有關穿透量測基本上相同，但模擬光譜曲線應適用於反射量測。考慮量測方法將增加模擬之準確性。
根據可與此處所述其他實施例結合之其他實施例，串聯式反射量測裝置可額外或選擇性位於沉積腔體104中的位置240’。此一配置可特別在退火腔體112係省略之實施例中有用處。根據可與此處所述其他實施例結合之再其他實施例，串聯式反射量測裝置可額外或選擇性位於沉積腔體104中的位置240”。如果真空沉積設備200可操作於反向模式中，此一配置是特別有用處，反向模式係基板於相反之方向中傳輸，例如是首先從滾輪10至滾輪12且接著反向從滾輪12回到滾輪10。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，反射可從基板之兩側進行量測，也就是從塗佈側與未塗佈側。此 特別是在一或數個塗佈層包括一吸收材料時有用處，吸收材料例如是金屬層或氧化銦錫層。反射量測可從任一側或在一些實施例中甚至是從兩側完成，因而取得獨立之量測值。於一些實施例中，穿透量測可結合一或兩個反射量測，以取得第三個獨立之量測值。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，可提供用於反射量測之多於一個之量測單元，其中各量測單元包括至少一所述之光源及至少一所述之偵測配置。舉例來說，反射性之量測單元242、244、246可提供於橫跨基板之寬度之數個位置，如第5圖中所示。因此，橫跨基板之寬度的沉積是否均勻係可監控。僅發生於基板之一特定部分的層厚之誤差可因此偵測出來，如果僅在基板上之單一位置中監控層厚時，層厚之誤差係未被注意到。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，量測單元可實質上垂直於基板11之傳輸方向可移動，量測單元舉例為如第6圖中所示之反射量測頭240。因此，橫跨基板之寬度的沉積是否均勻係可監控。因此，橫跨基板之寬度的沉積是否均勻係可監控。僅發生於基板之一特定部分的層厚之誤差可因此偵測出來，如果僅在基板上之單一位置中監控層厚時，層厚之誤差係未被注意到。
一種用於真空沉積設備之串聯示沉積控制的方法係繪示於第7圖中。於步驟502中，照亮一基板，一或數個沉積層 已經沉積於此基板上。接著，在步驟504中，量測光譜解析訊號，其中訊號係為在具有此或此些沉積層之基板反射之光及/或穿透具有此或此些沉積層之基板的光。之後，於步驟506中，基於量測訊號及此或此些沉積層之沉積的一組設定點參數，此或此些層之各自的厚度係決定。接著，於步驟508中，基於決定之厚度，此或此些沉積層之沉積係回饋控制。
根據一些實施例之方法的更多詳細說明現在係參照第8及9圖說明。第8圖繪示具有Nb2O5之第一層、SiO2之第二層、以及Nb2O5之最終之層i的範例性多層系統。所有的層所需之厚度dk、折射率nk、以及消光係數kk係已知。繪示於第9圖中之方法900之第一個步驟902中，此些值係使用來做為此方法於起始時之起始值。
於第二個步驟904中，反射率及穿透率係計算，例如是利用特徵矩陣方法(characteristic matrix formalism)。在此方法中，各層係由2×2矩陣表示，2×2矩陣係包含前述之層參數之厚度d、折射率n、以及消光係數k。此種方法之細節係眾人所熟知且說明於例如是「薄膜光學濾光器(Thin Film Optical Filters)」中，其全部之內容(特別是第35-39頁)，以及特別是特徵矩陣方法係藉此參照引用，「薄膜光學濾光器」係由H.A.Macleod所著，且為1986年之英國物理學會出版社(Institute of Physics Pub.)之第三版。雖然說明於本實施例中，特徵矩陣方法亦可應用於其他實施例中。再者，應理解的是，其他方法可用於決定各別之層厚。
接著，在步驟906中，用於反射率及/或穿透率之量測值係與對應之計算值比較。此一比較係繪示於第10圖中，第10圖將更詳細地說明於下方。基於比較，初始之評價函數(initial merit function)M0係決定。應理解的是，此處所述實施例並不限定任何特別形式之評價函數，只要評價函數足以反應出在量測和計算光譜資料之間的誤差程度，不同種類之評價函數係可應用。
接著，在步驟908中，多層系統之層厚dk係變化，例如是利用非線性最佳化演算法。雖然說明於本實施例中，此一非線性最佳化演算法可亦應用於其他實施例中。再者，應理解的是，其他最佳化演算法可用於決定各別之層厚。
接著，在步驟910中，用於已變化之層厚的反射率及/或穿透率之數值係計算，例如是使用相同於步驟904中之特徵矩陣方法。
接著，在步驟912中，基於在步驟910中決定之新的反射率及/或穿透率之數值，新的評價函數M1係計算。之後，在步驟914中，新的評價函數M1係與初始之評價函數M0比較。因此，變化之層厚是否產生更接近量測資料的光譜資料係決定。如果是這樣的情況，新的評價函數M1將小於初始之評價函數M0。於此情況中，初始之評價函數M0將在步驟916中由新的評價函數M1取代且方法係在步驟908中以層厚進行其他變化來繼續。在新的評價函數M1不小於舊的評價函數M0之情況中，迭代式最佳化(iterative optimization)程序係終止，且目前之層厚 d1N、...、dNN係保持來做為最佳組的厚度值以擬合量測之光譜曲線。
基於此些最佳之厚度值，各層厚與製程之所需層厚的誤差可於步驟918中決定。基於決定之厚度誤差，沉積設備之操作參數將於步驟920中調整，使得實際層厚更接近所需層厚。改變沉積製程之機器設定係有數種選擇。舉例來說，在濺鍍製程中，典型用以調整沉積率之方式係減少或增加輸送至濺鍍源的電力。在一非限定之例子中，第一層(例如是Nb2O5)係少了5%之所需的厚度，使得濺鍍源之電力將增加5%(例如是從10kW至10.5kW)。在沉積設備已經調整之後，光譜資料之新的量測係於步驟922中執行，且使用做為用於步驟924中之控制方法的新輸入。基於新的量測資料，方法係從步驟906重複。
有鑑於上述，數個實施例係已經說明。根據一實施例，用於處理可撓式之基板的設備係提供。此設備包括放卷模組、沉積模組、收卷模組、以及串聯式沉積控制設備。放卷模組配置以提供可撓式之基板。沉積模組係配置以沉積一或數層於可撓式之基板上。收卷模組係配置以捲繞具有塗佈層之基板。其中串聯式沉積控制設備係提供於沉積後且於收卷前。再其他實施例係可藉由結合於其他實施例、附屬申請專利範圍及圖式中所說明之細節、特性、方面取得，其中此些細節、特性及方面可互相替代或附加而不會有彼此不一致的情況。
此處所述實施例可使用以省略或減少基板處理設備 之所需的人工調整，基板處理設備也就是層沉積設備。以使用試誤法之有經驗操作者來取代人工調整係節省時間、卷對卷塗佈機之擁有者之材料及成本，使得持有成本(CoO)將改善。
綜上所述，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10、12、20‧‧‧滾輪
11‧‧‧基板
30‧‧‧處理鼓輪
40‧‧‧次腔體
50‧‧‧沉積源
52‧‧‧第一靶材部
54‧‧‧第二靶材部
100‧‧‧真空沉積設備
102‧‧‧放卷腔體
103、105、107、113‧‧‧真空法蘭
104‧‧‧沉積腔體
106‧‧‧收卷腔體
112‧‧‧退火腔體
130‧‧‧加熱元件
140‧‧‧串聯式沉積控制設備
140’、140”‧‧‧位置
142‧‧‧光源
144‧‧‧接收器
160‧‧‧偵測配置
170‧‧‧評估單元
180‧‧‧控制器

Claims (19)

  1. 一種串聯式沉積控制設備(140)，用於具有一或複數個沉積源(50)之一真空沉積設備(100)，該或該些沉積源(50)用以沉積一或複數個沉積層於一基板(11)上，該串聯式沉積控制設備(140)包括：一或複數個光源(142)，適用於照亮具有該或該些沉積層之該基板；一偵測配置(160)，適用於一量測訊號之光譜解析偵測，其中該量測訊號選自在具有該或該些沉積層之該基板反射之光，以及穿透具有該或該些沉積層之該基板之光的至少一者；一評估單元(170)，用以基於該量測訊號決定該或該些沉積層的各自的厚度；以及一控制器(180)，連接於該評估單元且可連接於該真空沉積設備，該控制器用以基於決定之該厚度回饋控制該或該些沉積層之沉積。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之串聯式沉積控制設備(140)，更包括一或複數個量測單元(242、244、246)，用以反射量測，各該量測單元包括該或該些光源之至少一者及該偵測配置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之串聯式沉積控制設備(140)，其中該或該些量測單元之至少一者係在實質上垂直於該基板之一傳輸方向可移動。
  4. 如申請專利範圍之前述任一項所述之串聯式沉積控制設 備(140)，其中該評估單元(170)包括該或該些沉積層之沉積的一組設定點參數，該組設定點參數包含下述之複數個參數之一或複數者：該基板之一所需材料組成、該基板之一所需厚度、該基板之一折射率、該基板之一消光係數(extinction coefficient)、沉積層之所需材料組成、沉積層之所需厚度、該基板上之複數個沉積層之個數、沉積層之折射率、以及沉積層之消光係數。
  5. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之串聯式沉積控制設備(140)，其中該評估單元(170)係適用於基於該組設定點參數來比較光譜解析之該量測訊號與一或複數個模擬光譜曲線。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之串聯式沉積控制設備(140)，其中該評估單元(170)係更適用於自該量測訊號及該或該些模擬光譜曲線之比較來決定該或該些沉積層之各者之一實際層厚。
  7. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之串聯式沉積控制設備(140)，其中該控制器(180)係適用於控制用以沉積該些沉積層之至少一者的至少一濺鍍源(50)。
  8. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之串聯式沉積控制設備(140)，其中該偵測配置(160)更包括至少一光譜儀，適用於決定具有該或該些沉積層之該基板在約300至約1700nm之一波長範圍中之一反射率或一穿透率。
  9. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之串聯式沉積控制設備(140)，其中該偵測配置(160)更包括至少一光譜儀，適用於 決定具有該或該些沉積層之該基板在約300至約1700nm之一波長範圍中之一反射率及一穿透率。
  10. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之串聯式沉積控制設備(140)，其中該偵測配置(160)更包括至少一光譜儀，適用於決定具有該或該些沉積層之該基板在約380至約1100nm之一波長範圍中之一反射率或一穿透率。
  11. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之串聯式沉積控制設備(140)，其中該偵測配置(160)更包括至少一光譜儀，適用於決定具有該或該些沉積層之該基板在約380至約1100nm之一波長範圍中之一反射率及一穿透率。
  12. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之串聯式沉積控制設備(140)，更適用於以約0.005至約0.5m/s之一速度傳輸之該基板之連續檢測。
  13. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之串聯式沉積控制設備(140)，更適用於具有約200至約2000mm之一橫向寬度之該基板之連續檢測。
  14. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之串聯式沉積控制設備(140)，更適用於在傳輸時係處於20至800N之一張力之該基板的連續檢測。
  15. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之串聯式沉積控制設備(140)，其中一沉積材料係選自由Ag、Al、Au、Cr、Cu、Mo、Ni、NiCr、NiV、Si、不鏽鋼、Ti、TiO2、Ta、Al2O3、氧化 鋅摻雜鋁、CrOxNy、氧化錫摻雜銦、MgO、Nb2O5、SiN、SiO2、以及SiOxNy所組成之群組，或者其中該基板係選自由聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate)、聚醯亞胺(polyimide)、聚醯胺(polyamide)、聚碳酸脂(polycarbonates)、三醋酸纖維素(triacetyl cellulose)、以及金屬箔所組成之群組。
  16. 如申請專利範圍第1至3項之任一項所述之串聯式沉積控制設備(140)，其中一沉積材料係選自由Ag、Al、Au、Cr、Cu、Mo、Ni、NiCr、NiV、Si、不鏽鋼、Ti、TiO2、Ta、Al2O3、氧化鋅摻雜鋁、CrOxNy、氧化錫摻雜銦、MgO、Nb2O5、SiN、SiO2、以及SiOxNy所組成之群組，以及其中該基板係選自由聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate)、聚醯亞胺(polyimide)、聚醯胺(polyamide)、聚碳酸酯(polycarbonates)、三醋酸纖維素(triacetyl cellulose)、以及金屬箔所組成之群組。
  17. 一種用於一真空沉積設備之串聯式沉積控制的方法，包括：照亮(502)一基板，一或複數個沉積層係已經沉積於該基板上；量測(504)一光譜解析訊號，該光譜解析訊號選自在具有該或該些沉積層之該基板反射的光以及穿透具有該或該些沉積層之該基板的光之至少一者； 基於量測之該光譜解析訊號及該或該些沉積層之沉積的一組設定點參數來決定(506)該或該些沉積層之各自的厚度；以及基於決定之該厚度來回饋控制(508)該或該些沉積層之沉積。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中決定各自之該厚度包括：擬合一或複數個模擬光譜曲線之複數個輸入參數，以符合量測之該光譜解析訊號。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中決定各自的該厚度包括：藉由一特徵矩陣方法(characteristic matrix formalism)與一非線性最佳化演算法來自量測之該光譜解析訊號決定各自之該厚度。
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