TW201817905A - 用以處理一軟質基材之處理系統及方法與沈積設備 - Google Patents
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Abstract
本揭露提供處理軟質基材之處理系統、沈積設備及處理軟質基材之方法。處理系統包括：真空腔室；傳送系統，裝配以沿基材傳送路徑導引軟質基材通過真空腔室，其中傳送系統包括第一基材支撐件及相隔第一基材支撐件一距離配置之第二基材支撐件；及檢查系統，檢查軟質基材。檢查系統包括：光源，裝配以導引光束通過在第一基材支撐件及第二基材支撐件之間的軟質基材之部份；及光偵測器，偵測光束來執行軟質基材之穿透率測量，其中光源及光偵測器之至少一者配置在環境中，環境裝配以用於不同於真空腔室中之第一壓力位準之第二壓力位準。
Description
本揭露之數個實施例係有關於一種用以處理ㄧ軟質基材之處理系統，其中處理系統包括用以檢查軟質基材之一檢查系統。本揭露之數個實施例更有關於一種用以塗佈一軟質基材及用以檢查沈積於軟質基材上之一或多個塗佈層之沈積設備。數個實施例亦有關於數種於一真空腔室中處理ㄧ軟質基材之方法，其中已處理之基材的一光學品質係藉由執行已處理之基材之穿透率測量來檢查。
基材係經常在移動通過處理設備時進行處理，基材舉例為軟質基材。處理可包括塗佈軟質基材而具有塗佈材料，塗佈材料舉例為金屬、半導體或介電質材料，特別是鋁或銅。特別是，金屬、半導體或塑膠膜或箔之塗佈係在封裝產業、半導體產業及其他產業中係高度需求。執行此項工作之系統一般包括塗佈鼓，塗佈鼓耦接於用以沿著基材傳送路徑移動基材之傳送系統，其中基材之至少一部份係在基材導引於塗佈鼓上時進行處理。讓基材在移動於塗佈鼓之導引表面上時塗佈之所謂的卷對卷 (roll-to-roll，R2R)塗佈系統可提供高產量。
蒸發製程例如是熱蒸發製程、物理氣相沈積(physical vapor deposition，PVD)製程及/或化學氣相沈積(chemical vapor deposition，CVD)製程。蒸發製程可利用，以沈積塗佈材料之薄層於軟質基材上。卷對卷沈積系統亦在顯示產業及光電(photovoltaic，PV)產業中面臨強烈的需求。舉例來說，觸控面板元件、可彎曲顯示器、及可彎曲PV模組係對在卷對卷塗佈機中以低製造成本沈積合適層之需求增加。此些裝置一般係製造而具有數層之塗佈材料。數層之塗佈材料可於接續地利用數個沈積單元之卷對卷塗佈設備中製造。當基材係藉由傳送系統移動通過沈積單元時，沈積單元可適用於塗佈機材而具有特定之塗佈材料。傳送系統舉例為滾軸組件。
於一些應用中，基材係進行檢查以監控基材之品質。基材舉例為軟質基材或非軟質基材，軟質基材例如是箔，非軟質基材例如是玻璃板材。舉例來說，基材係製造以用於顯示市場，塗佈材料層沈積於此基材上。既然在塗佈基材期間可能產生缺陷，用於審視缺陷及用於監控基材之品質的基材之檢查係合理的。
以改善之檢查品質來執行軟質基材之穿透率測量的檢查系統係仍有需求。再者，提供易於維護之檢查系統係有利的，此檢查系統係適用於在真空處理系統中使用。
有鑑於上述，一種用以處理一軟質基材之處理系統及一種用以塗佈一軟質基材之沈積設備係提供。再者，數個處理一軟質基材之方法係提供。本揭露之其他方面、優點、及特徵係藉由申請專利範圍、說明、及所附之圖式更為清楚。
根據本揭露之一方面，一種用以處理一軟質基材之處理系統係提供。處理系統包括：一真空腔室；一傳送系統，裝配以沿著一基材傳送路徑導引軟質基材通過真空腔室，其中傳送系統包括一第一基材支撐件及一第二基材支撐件，第二基材支撐件相隔第一基材支撐件一距離配置；以及一檢查系統，用以檢查軟質基材。檢查系統包括：一光源，裝配以導引一光束通過在第一基材支撐件及第二基材支撐件之間的軟質基材之一部份；及一光偵測器，用以偵測光束來執行軟質基材之一穿透率測量，其中光源及光偵測器之至少一者係配置在一環境中，此環境裝配以用於不同於真空腔室中之一第一壓力位準之一第二壓力位準。
根據本揭露之一其他方面，一種用以塗佈一軟質基材之沈積設備係提供。沈積設備包括：一真空腔室，包括一塗佈鼓及一捲起捲軸，塗佈鼓裝配以用於導引軟質基材通過一或多個沈積單元，捲起捲軸用以捲繞軟質基材於其上；一滾軸組件，裝配以從塗佈鼓沿著一基材傳送路徑導引軟質基材至捲起捲軸，其中滾軸組件包括一第一滾軸和一第二滾軸，第二滾軸相隔第一滾軸一距離配置；以及一檢查系統，用以檢查軟質基材，其中檢查系統包括：一光源，裝配以導引一光束通過在第一滾軸及第二滾軸之間的軟質基材之一部份；及一光偵測器，用以偵測光束來執行軟質基材之一穿透率測量，其中光源及光偵測器之至少一者係配置在一環境中，此環境裝配以用於不同於真空腔室中之一第一壓力位準之一第二壓力位準。
根據本揭露之一其他方面，一種處理一軟質基材之方法係提供。此方法包括：沿著一基材傳送路徑導引軟質基材通過一真空腔室，其中真空腔室係排氣至一第一壓力位準及其中軟質基材係由一第一基材支撐件及一第二基材支撐件支撐，第二基材支撐件與第一基材支撐件相隔一距離配置；導引一光束通過在第一基材支撐件及第二基材支撐件之間的軟質基材之一部份；以及偵測已經穿透軟質基材之光束來執行軟質基材之一穿透率測量，其中光束之至少一部份傳遞通過具有不同於第一壓力位準之一第二壓力位準之一環境。
本揭露之其他方面、優點、及特徵係藉由附屬申請專利範圍、說明、及所附之圖式更為清楚。為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
詳細的參照將以數種實施例達成，數種實施例之一或多個例子係繪示於各圖式中。各例子係藉由說明的方式提供且不意味為一限制。舉例來說，所說明或敘述而作為一實施例之部份之特徵可用於任何其他實施例或與任何其他實施例結合，以取得再其他實施例。此意指本揭露包括此些調整及變化。
在下方之圖式說明中，相同參考編號係意指相同或相似之元件。一般來說，僅有有關於個別實施例之不同處係進行說明。 除非另有說明，一實施例中之一部份或方面之說明係亦應用於另一實施例中之一對應部份或方面。
根據此處所述之數個實施例，一種用以處理一軟質基材之處理系統係提供。處理系統可裝配以塗佈軟質基材而具有一或多層，舉例為金屬層、介電層、及/或半導體層。
如此處所使用之名稱基材應特別是包括軟質基材，例如是塑膠膜、網格(web)、箔、或帶(strip)。名稱基材應亦包含其他形式之軟質基材。值得注意的是，如在此處所述數個實施例中使用之軟質基材一般係可彎曲的。名稱「軟質基材」或「基材」可與名稱「箔」或名稱「網格」以同義之方式使用。特別是，將理解的是，此處所述之一些實施例之處理系統可利用於塗佈任何種類之軟質基材，舉例為用於製造具有均勻厚度之平面塗層、或用於在軟質基材上或下方塗佈結構之頂部上製造預定形狀之塗佈圖案或塗佈結構。舉例來說，電子裝置可藉由遮蔽(masking)、蝕刻及/或沈積形成於軟質基材上。舉例來說，如此處所述之軟質基材可包括數個材料，像是PET、HC-PET、PE、PI、PU、TaC、OPP、CPP、一或多個金屬、紙、其之組合，及已塗佈之基材，像是硬塗層PET(舉例為HC-PET、HC-TaC)及類似者。於一些實施例中，軟質基材係COP基材，提供而具有折射率匹配(index matched，IM)層於其兩側上。
軟質基材可在真空腔室中處理時移動。舉例來說，軟質基材可沿著基材傳送路徑P傳送通過用以塗佈軟質基材之沈積單元。於一些應用中，基材可從存儲滾軸退捲、可傳送於塗佈鼓之外表面上、且可沿著其他滾軸之外表面導引。已塗佈之軟質基材可捲於捲起捲軸上。
根據可與此處所述其他實施例結合之一些實施例，處理系統可裝配以用於處理具有500 m或更多、1000 m或更多、或數公里之長度的基材。基材寬度可為100 mm或更多、300 mm或更多、500 mm或更多、或1 m或更多。基材寬度可為5 m或更少，特別是2 m或少。一般來說，基材厚度可為20 µm或更多及1 mm或更少，特別是從50 µm至200 µm。
第1圖繪示根據此處所述數個實施例之處理系統100之側視圖。處理系統包括真空腔室11及傳送系統，傳送系統裝配以沿著基材傳送路徑P導引軟質基材通過真空腔室11，其中傳送系統包括第一基材支撐件22及第二基材支撐件24，第二基材支撐件24與第一基材支撐件22相隔一距離配置。檢查系統係提供而用於檢查軟質基材10，特別是用以檢查具有一或多個塗佈層沈積於其上之已塗佈之軟質基材。特別是，「檢查軟質基材」可理解為在沈積之前或之後檢查軟質基材，且特別是檢查沈積於軟質基材上之一或多個塗佈層。
舉例來說，可檢查沈積於軟質基材上之一或多個塗佈層之性質。已塗佈之基材例如是具有一或多層沈積於其上的可彎曲塑膠膜，此已塗佈之基材可藉由特定之光譜反射率及穿透率數值表示特徵。已塗佈之基材之性質可利用光學檢查系統測量，此性質特別是光學性質，例如是反射率及穿透率。檢查系統可使用以偵測及辨別在基材中或上之缺陷，舉例為在已處理之基材上之微粒子或缺陷，微粒子例如是µm尺寸之粒子，缺陷例如是沈積於基材上之一或多個塗佈層中的開孔、針孔(pinholes)或裂痕。檢查系統可使用以檢查靜止或移動之基材，其中相較於人眼檢查，缺陷可利用改善之解析度檢查。
舉例來說，此處所述之處理系統可使用於沈積阻擋層於軟質基材上，此軟質基材舉例為塑膠膜。已塗佈之基材可再與額外膜材料一起處理，以複合數個膜而用於食物封裝。塗佈軟質基材而具有一或多個阻擋層可減少氣體之滲透率，氣體例如是氧、二氧化碳及水蒸汽。因此，封裝於複合膜之產品的貨架壽命(shelf life)可增加，且封裝之食物的品質可維持較長時期。複合膜之阻擋特性可決定於軟質基材之形式及厚度及沈積於其上之阻擋層之形式及厚度。提供水汽屏障性質之塑膠基材之塗佈材料係為鋁及氧化鋁。
在沈積阻擋層之前，複合膜之結構及形態可決定於軟質基材之表面的清潔度。在塗佈之前，碎片及小粒子可能存在於軟質基材之表面上。此些粒子可利用阻擋層塗覆(overcoated)及可藉由裝配以傳送軟質基材之傳送系統的滾軸機械式移除。產生之缺陷係稱為針窗(pin-windows)或針孔。在此些缺陷之位置處，複合膜可能不包括阻擋層，而致使氣體屏障減少。其他種類之缺陷亦可能存在於已塗佈之基材上，而減少食物封裝膜之整體屏障性質，此缺陷例如是裂痕。在已塗佈之膜中的缺陷可藉由檢查系統偵測，檢查系統可使用於已塗佈之基材的品質檢查。
如第1圖中所示，軟質基材10可沿著基材傳送路徑P從第一基材支撐件22載運及傳送至第二基材支撐件24。檢查系統可提供於第一基材支撐件22及第二基材支撐件24之間的位置。軟質基材10未支撐於基材支撐件表面上之第一基材支撐件22及第二基材支撐件24之間的區域可亦意指為「自由跨距(free span)」或「自由跨距位置」。
根據此處所述之一些實施例，檢查系統可包括光源30及光偵測器40。光源30裝配以導引光束31通過第一基材支撐件22及第二基材支撐件24之間之軟質基材10之未支撐部份。光偵測器40用以偵測光束31來執行軟質基材10之穿透率測量。也就是說，光源30可裝配以導引光束31通過第一基材支撐件22及第二基材支撐件24之間的縫隙，使得光束可照射到基材之一部份。基材之此部份係不直接接觸支撐表面，也就是位於基材之未支撐部份。因此，軟質基材之「自由跨距部份」可進行檢查。基材之穿透率測量可執行，因為穿透軟質基材之光束可在傳遞通過第一基材支撐件及第二基材支撐件之間的縫隙時，沒有被第一基材支撐件或第二基材支撐件阻擋或減弱。
根據此處所述之數個實施例，光源30可裝配以導引光束31朝向光偵測器40。光偵測器可偵測已經傳遞通過軟質基材之光束。於一些實施例中，光源30可配置於基材傳送路徑之第一側上，且光偵測器40可配置於基材傳送路徑之第二側上，其中第二側係為基材傳送路徑之相反側。因此，在處理系統之操作期間，光源可配置於軟質基材之第一側上，且光偵測器可配置於軟質基材之相反側上，使得光可從光源導引通過軟質基材至光偵測器，軟質基材可位於光源及光偵測器之間。於其他實施例中，光源及光偵測器兩者可配置於基材傳送路徑之相同側上，且已經傳遞通過軟質基材之光束可藉由反射元件重新導引朝向光偵測器，反射元件舉例為復歸反射器(retroreflector)、或轉向元件，轉向元件舉例為鏡子。
於一些實施例中，光源30及光偵測器40之至少一者係配置於環境50中。環境50係裝配以用於第二壓力位準，第二壓力位準不同於真空腔室11中之第一壓力位準。舉例來說，當真空腔室係排氣至低於大氣壓力之第一壓力位準時，光源及/或光偵測器可設置於大氣壓力下。
第一壓力位準也就是真空腔室中之壓力位準。第一壓力位準可為低於大氣壓力之壓力。舉例來說，處理系統可包括提供而用於產生或維持真空腔室之主空間中之真空的元件及設備。處理系統可包括真空泵、排氣導管、真空密封件及類似者，用以產生或維持真空腔室中之真空。 舉例來說，真空腔室可具有一或多個真空泵，用以排氣真空腔室。於一些實施例中，二或多個渦輪真空泵可連接於真空腔室。
因此，真空腔室可形成真空密封殼，也就是在沈積期間可排氣至具有10 mbar或更少，特別是1 mbar或更少，或甚至是1x10-4
及1x10-2
mbar之間或更少的壓力之真空。不同壓力範圍係特別是視為用於物理氣相沈積製程及化學氣相沈積製程，物理氣相沈積例如是濺射，可在10-3
-mbar範圍中進行，化學氣相沈積一般係在mbar範圍中進行。再者，真空腔室可排氣至具有1x10-6
mbar或更少之壓力的背景真空。背景壓力意味藉由腔室之排氣達成之壓力，而沒有任何氣體之任何入口。
根據此處所述之數個實施例，光源及/光偵測器可在操作中不配置於排氣至第一壓力位準之真空腔室之主空間中，但可在與真空腔室之主空間壓力分離之環境中。舉例來說，光源及/或光偵測器可配置於真空腔室之外側，舉例為真空腔室之牆之外側，也就是在大氣壓力下。或者，光源及/或光偵測器可配置於真空密封殼中，舉例為裝配以維持於第二壓力位準之真空密封殼，第二壓力位準不同於第一壓力位準。舉例來說，甚至在真空腔室維持在第一壓力位準，且第一壓力位準可低於第二壓力位準時，真空密封殼之內部體積可維持在第二壓力位準。
於一些實施例中，光源及/或光偵測器可配置於真空密封殼中，真空密封殼可配置於真空腔室中。真空密封殼可理解為在真空腔室之內側的壓力分離區域。真空密封殼可維持在第二壓力位準，第二壓力位準係高於第一壓力位準。舉例來說，甚至是在排氣之真空腔室中時，真空密封殼可為大氣箱，也就是可在其中維持大氣壓力之殼。
真空密封殼之尺寸可調整成光源及/或光偵測器之尺寸，光源及/或光偵測器之尺寸可容置於真空密封殼中。
於此使用之名稱「環境」可理解為與真空腔室之主空間壓力分離之空間或區域，基材在真空腔室之主空間中處理。壓力分離區域也就是「環境」，可維持於第二壓力位準。第二壓力位準不同於相鄰區域之第一壓力位準，相鄰區域也就是真空腔室之主空間，基材於真空腔室之主空間中處理。
一般來說，第一壓力位準在操作期間可為1 mbar或更少，且第二壓力位準可為100 mabr或更多，特別是大氣壓力。配置於在大氣壓力下之環境中的元件可更容易維護。舉例來說，相較於幾乎沒有任何熱對流存在之低壓條件，配置在大氣壓力下之元件的冷卻可減少。再者，光源及/或光偵測器可使用而無需裝配以在真空條件下為可操作的。高品質之光源及/或光偵測器可使用而可具有較少成本。因此，根據此處所述之數個實施例，可使用易於維護及/或無需真空適用之光源及/或光偵測器。
於第1圖中所範例性繪示之實施例中，光源30係配置於真空腔室11之內側，舉例為軟質基材於其中處理之真空腔室11之主空間之內側，且光偵測器40係配置於真空腔室11之外側，也就是具有第二壓力位準(大氣壓力)之大氣環境中。第二壓力位準不同於真空腔室之主空間中的第一壓力位準。或者，光源可配置於真空腔室之外側，或光源及光偵測器兩者可配置在真空腔室之外側。
配置光偵測器40於真空腔室11之外側的環境50中具有特別易於維護光偵測器40之優點。再者，對準光偵測器40及/或光束31之光學路徑係有助益的，且再對準在真空腔室11之排氣之後係亦為可行的。特別是，當真空腔室11排氣時，光束31之光學路徑可亦在處理系統之操作時調整。排氣真空腔室11可能略微地影響在光學路徑中之個別元件之間的位置關係，舉例為基材支撐件或光源，使得在真空腔室11之排氣後的光偵測器之再對準可為有利的。
於可與此處所述其他實施例結合之一些實施例中，光源30可配置於基材傳送路徑之第一側上，舉例為在垂直方向中之基材傳送路徑之下方。光束31可向上導引於第一基材支撐件22及第二基材支撐件24之間的縫隙。光束可傳遞通過第一基材支撐件22及第二基材支撐件24之間之未支撐的自由跨距部份，且可朝向真空腔室之外側的環境50導引通過真空腔室11之牆12。光偵測器40可配置於基材傳送路徑之第二側上，舉例為真空腔室之上方，例如是真空腔室11之頂部上。
於可與此處所述其他實施例結合之一些實施例中，窗口55可設置於真空腔室11之牆12中。已經傳遞通過軟質基材10之光束31可導引通過窗口55至真空腔室之外側的環境50，如第1圖中所示。
於一些實施例中，裝配以沿著基材傳送路徑P傳送軟質基材10之傳送系統可為滾軸組件。滾軸組件包括數個導引滾軸，裝配以在個別滾軸表面上導引軟質基材。至少一滾軸可為主動滾軸，具有驅動器或馬達，用以旋轉滾軸。於一些實施例中，可提供多於一個的主動滾軸。舉例來說，存儲捲軸、塗佈鼓及/或捲起捲軸可為主動滾軸。於一些實施例中，滾軸組件可包括ㄧ或多個被動滾軸。
此處所使用之「主動」滾軸或滾軸可理解為一滾軸，提供而具有驅動器或馬達來主動地移動或旋轉個別滾軸。舉例來說，主動滾軸可調整，以提供預定扭矩。主動滾軸可張配成基材張力滾軸，裝配以用於在操作期間拉伸基材而具有預定之張力。如此處所使用之「被動」滾軸可理解為一滾軸或輥，提供而不具有驅動器來主動地移動或旋轉被動滾軸。被動滾軸可藉由軟質基材之摩擦力旋轉，軟質基材可在操作期間直接接觸外部滾軸表面。
在本揭露中，「輥」或「滾軸」可理解為一裝置，提供軟質基材或軟質基材之部份可在沈積設備中沿著基材傳送路徑傳送軟質基材時接觸之表面。於此意指之滾軸之至少一部份可包括類似圓形之形狀，用以在傳送期間接觸軟質基材10。本質上圓柱形狀可繞著直線縱向軸形成。 根據一些實施例，滾軸可為導引滾軸，適用於在舉例為沈積製程期間基材傳送時導引基材，或在基材存在於沈積設備中基材傳送時導引基材。滾軸可裝配成展延器滾軸，也就是適用於提供預定張力給軟質基材之主動滾軸、舉例為塗佈鼓之處理滾軸，用以在塗佈時支撐軟質基材、用以沿著彎曲之基材傳送路徑轉向之轉向滾軸、調整滾軸、存儲捲軸、捲起捲軸等。
第一基材支撐件22可為滾軸組件之第一滾軸，及第二基材支撐件24可為滾軸組件之第二滾軸。第一滾軸及第二滾軸可為具有縫隙形成於其間之相鄰滾軸，用以執行第一滾軸及第二滾軸之間的軟質基材之自由跨距部份上之穿透率測量。
第2圖繪示根據此處所述一些實施例之處理系統之示意圖。真空腔室、光源及傳送系統之設置可對應於第1圖中所示之處理系統100之對應特徵，使得參照可以上述說明達成，上述說明不於此重複。
如第2圖中所範例性繪示，光源30配置於真空腔室之內側之基材傳送路徑之第一側上，舉例為在垂直方向中之基材傳送路徑之下方。光偵測器配置於基材傳送路徑之第二側上，舉例為在垂直方向中之基材傳送路徑之上方。光束31可從光源30導引通過第一基材支撐件22及第二基材支撐件24之間的軟質基材之未支撐部份。光偵測器40配置於環境50中。環境50裝配以用於第二壓力位準，第二壓力位準不同於真空腔室11之主空間中的第一壓力位準。
其中，真空密封殼51設置於真空腔室11中。真空密封殼可為大氣箱，使得真空密封殼中之內側的環境50可保持在大氣壓力而獨立於處理軟質基材之真空腔室之主空間中的第一壓力位準。
於可與此處所述其他實施例結合之一些實施例中，一或多個殼體窗口56可設置於真空密封殼之牆52中。因此，已經傳遞通過軟質基材之光束31可傳遞通過殼體窗口進入真空密封殼51，且由光偵測器40進行偵測來進行基材之穿透率測量。因此，光偵測器40可為無需真空相容之光偵測器。再者，減少之光偵測器之冷卻可為足夠的。
第3圖繪示根據此處所述一些實施例之處理系統之剖面圖。第3圖之處理系統之大部份特徵可對應於第1圖中所示之處理系統之對應特徵，使得參照可透過上述說明達成，上述說明不於此重複。
如第3圖之側視圖中所繪示，光源30可配置於真空腔室11之內側，及光偵測器40可配置於真空腔室之外側，舉例為設置於真空腔室之牆12中之一或多個窗口55的後方。
於一些實施例中，光偵測器40可包括二或多個偵測器單元，例如是相機。舉例來說，於繪示於第3圖中之實施例中，光偵測器40包括第一偵測器單元41、第二偵測器單元42、及第三偵測器單元43，第一偵測器單元41舉例為第一相機，第二偵測器單元42舉例為第二相機，第三偵測器單元43舉例為第三相機。各偵測器單元可裝配，以檢查在軟質基材之寬度方向W中的軟質基材之一部份。 軟質基材之寬度方向W可為平行於基材之平面且垂直於軟質基材之長度方向之方向，軟質基材之長度方向係為基材傳送路徑P(繪示於第1或2圖中)之方向。
於一些實施例中，軟質基材可具有100 mm或更多，特別是300 mm或更多，或甚至是1 m或更多之寬度。為了檢查軟質基材的整個寬度，在軟質基材10之寬度方向W中配置兩個、三個或更多個彼此相鄰之偵測器單元可為合理的。舉例來說，第一偵測器單元41可設置而用於檢查軟質基材之第一側部份，第二偵測器單元42可設置而用於檢查軟質基材之中央部，及第三偵測器單元43可設置而用於檢查軟質基材之第二側部份。
基材傳送路徑P與光偵測器40之間的距離可適當地設定。舉例來說，針對偵測在沈積於軟質基材10上之塗佈層中的小缺陷(舉例為具有10 µm或更少或5 µm或更少之直徑的缺陷)來說，配置光偵測器40靠近軟質基材(也就是靠近基材傳送路徑)可為有利的，舉例來說，與軟質基材為從5 cm至30 cm之距離，特別是從10 cm至20 cm 之距離。在此情況中，光偵測器40可配置於真空密封殼中，真空密封殼配置於真空腔室之主空間之內側，如上述之更詳細說明。於一些實施例中，光偵測器可位於與基材傳送路徑相距較大之距離的位置，舉例為從10 cm至200 cm之距離，特別是從50 cm至120 cm之距離。在此情況中，光偵測器40可配置於真空腔室之外側，舉例為真空腔室之牆12中的一或多個窗口55之後方，如第3圖中所示。
光偵測器40及基材傳送路徑P之間的距離可決定於其他參數，例如是檢查寬度、基材寬度、偵測器單元之數量、光偵測器之聚焦長度等。於一些情況中，真空腔室11之尺寸可能無法讓光偵測器之組件位在真空腔室中。因此，在適當的情況下，光偵測器可配置於真空腔室之外側或在真空密封殼中，真空密封殼設置於真空腔室之主空間中。
如第3圖中所繪示，三個偵測器單元可固定於真空腔室11之頂部上，以透過真空腔室11中的窗口查看來執行軟質基材之穿透率測量。
於可與此處所述其他實施例結合之一些實施例中，光源30可裝配以用於產生具有10 cm或更多，特別是20 cm或更多，更特別是30 cm或更多，或甚至是50 cm或更多之寬度的光束31。於一些實施例中，具有1 m或更多之寬度的光束可藉由光源產生。光束31之寬度可適用於軟質基材之寬度或將進行檢查之沈積於軟質基材上之塗佈層之寬度。舉例來說，如果將進行檢查之塗佈層在寬度方向W中具有50 cm或更多之寬度，光源30可裝配以在寬度方向W中產生具有本質上50 cm之對應寬度的光束。
其中，光束31之寬度可在光束31穿過基材傳送路徑P之位置測量。因此，於一些實施例中，可產生初始較小之寬度的光束，其中舉例為藉由個別之光學裝置(舉例為擴展透鏡(expansion lenses))，光束可於軟質基材之寬度方向中延伸，使得光束31在光束穿過基材傳送路徑之位置具有較大之寬度。
於一些實施例中，光束31可能已經產生而具有寬的寬度。舉例來說，光源30可具有用於光束之出口狹縫，出口狹縫可具有20 cm或更多、50 cm或更多、或甚至1 m或更多之狹縫寬度。狹縫可塑形，使得具有合適之寬度的光束可產生且朝向軟質基材導引。(在基材傳送路徑之方向中)狹縫之「厚度」可少於狹縫之寬度，舉例為3 cm或更少或1 cm或更少，使得具有延伸之寬度且小厚度之光束可藉由狹縫形成。
於可與此處所述其他實施例結合之一些實施例中，光源30可裝配成具有20 cm或更多、50 cm或更多、或甚至是1 m或更多之寬度的光帶(lighting strip)。於一些應用中，可提供發光二極體(LED)光源，舉例為裝配成光帶之LED光源。LED光帶可裝配以產生具有小厚度(舉例為在基材傳送路徑P之方向中為2 cm或更少)之寬(舉例為在寬度方向W中為20 cm或更多)光束。
於一些實施例中，光源可為LED光源、雷射光源、例如是鹵素燈之燈、提供於可見範圍(舉例為400 nm及800 nm之間)之光的光源、紫外線(UV)光源、或紅外線(IR)光源。
於可與此處所述其他實施例結合之一些實施例中，冷卻裝置60可設置而用於冷卻光源30及光偵測器40之至少一者。舉例來說，當光源30係配置於真空腔室之內側時，冷卻光源30可為有利的。
第3圖繪示冷卻裝置60，冷卻裝置60包括冷卻迴路65，冷卻迴路65用於舉例為水之冷卻媒介，冷卻媒介裝配以用於冷卻配置於真空腔室11之內側的光源30。冷卻裝置60可包括水迴路。
真空饋孔(feed-through)62可設置於真空腔室11之牆12中，用以供應冷卻媒介進入真空腔室11及離開真空腔室11。於一些實施例中，控制器可提供而用以適當地調整光源之溫度，或避免光源過熱。
於可與此處所述其他實施例結合之一些實施例中，一或多個真空饋孔可配置於真空腔室11之牆12中，用以供應冷卻媒介、電力、控制訊號、偵測器訊號、及操作電壓之至少一或多者給光源30及/或光偵測器40，冷卻媒介舉例為水。舉例來說，一或多個真空饋孔可提供而用以導引一或多個冷卻管(tubes)或軟管(hoses)、一或多個電纜線及/或控制纜線進入真空腔室內及/或進入配置於真空腔室中之真空密封殼內。於一些實施例中，真空密封殼可亦具有一或多個真空饋孔，用以從真空腔室之主空間供應冷卻媒介及/或電力至真空密封殼之內部空間中。光偵測器及/或光源可藉由經由一或多個真空饋孔供應進入真空腔室11之媒介進行冷卻及/或供電。
於可與此處所述其他實施例結合之一些實施例中，傳送系統可裝配以於1 m/s或更多，特別是5 m/s或更多，更特別是10 m/s或更多，或甚至是15 m/s或更多之速度導引軟質基材。高速卷對卷(R2R)塗佈系統可提供。儘管軟質基材之高導引速度，可靠地檢查軟質基材中之缺陷可為可行的。軟質基材之導引速度可藉由主動滾軸決定，主動滾軸亦意指為「主要滾軸」。主動滾軸可預設成以預定之旋轉速度旋轉。一或多個其他主動滾軸可為張力控制滾軸，使得基材之張力可適當地控制，且可避免大量或不足之基材張力。
於一些實施例中，舉例為在濺射沈積設備中，傳送系統可裝配以用於軟質基材之較低導引速度，舉例為10 m/min或更少之導引速度。
如第3圖中所繪示，偵測器單元(舉例為第一偵測器單元41、第二偵測器單元42、及第三偵測器單元43)可分別配置於相關之窗口55之後方，其中此些窗口可配置成在軟質基材之寬度方向W中延伸的線性列。各窗口可在軟質基材之寬度方向W中與軟質基材之一部份相關。在個別窗口之後方的偵測器單元之配置亦更詳細地繪示於第4圖中。
第4圖繪示根據此處所述數個實施例之處理系統之真空腔室11之上視圖。第4圖之實施例中，光偵測器40之此些偵測器單元係配置於真空腔室11之外側的個別窗口之後方。
於一些實施例中，光偵測器40可為可移動地支承於偵測器支撐件70上，使得光偵測器40相對於軟質基材之位置可調整。舉例來說，光偵測器40可為可移動地固定於偵測器支撐件70，使得光偵測器40可在光束31之方向X中相對於偵測器支撐件移動，也就是橫向於或垂直於軟質基材之表面的方向中。聚焦長度可調整。於一些實施例中，光偵測器40可為可移動地固定於偵測器支撐件70，使得光偵測器40可於垂直於光束31之一方向中移動，也就是在寬度方向W及/或基材傳送路徑之方向Y中移動。將由光偵測器檢查之基材之部份可調整。於一些實施例中，偵測器支撐件70可裝配成支撐棒，設置於真空腔室之頂部上。
於一些實施例中，光偵測器40及/或光源30可選擇地或額外地貼附而用於繞著一或多個旋轉軸之旋轉運動。舉例來說，光偵測器40之一或多個偵測器單元及/或光源30可繞著一軸樞轉，使得光束31可相對於軟質基材10(繪示於第3圖中)具有一角度。於一些實施例中，光束可從0°至10°之入射角照射於軟質基材上。於一些應用中，在網格上之多於0°之入射角可為有利的，舉例為5°。藉由樞轉光源30及光偵測器40，在網格上之入射角可為可調整的。
第4圖繪示二或多個偵測器單元(舉例為第一偵測器單元41、第二偵測器單元42、及第三偵測器單元43)，此二或多個偵測器單元可移動地支承於偵測器支撐件70上且可分別配置於真空腔室11之頂部上，偵測器支撐件70裝配成支撐棒。此二或多個偵測器單元之各者的位置可合適地調整。舉例來說，支撐棒可本質上在寬度方向W中延伸，及偵測器單元可為可重新定位地(relocatably)固定於支撐棒。因此，各偵測器單元可在寬度方向W中及/或光束31之方向X中移動，且固定於適合的位置。偵測器單元可輕易地調整及維護。再者，支撐棒的位置可亦為可調整的。
於可與此處所述其他實施例結合之一些實施例中，處理系統可包括一或多個沈積單元，裝配以用於塗佈軟質基材而具有一或多層。檢查系統可自此一或多個沈積單元下游式配置，及裝配以用於檢查此一或多層。因此，沈積於軟質基材上之一或多個塗佈層中的缺陷可串連檢查，也就是在處理系統之內側從沈積單元下游式傳送軟質基材之期間。
檢查系統可裝配以用於偵測沈積於軟質基材上之一或多個層中之缺陷，缺陷例如是捲起缺陷或塗佈缺陷，舉例為針孔、裂痕或其他開孔。舉例來說，剛塗佈之層堆疊可由檢查系統連續地檢查。其中，檢查系統之光源及光偵測器之至少一者可裝配以在真空條件下操作。
舉例來說，具有50 µm或更少，特別是30 µm或更少，更特別是15 µm或更少，或甚至是5 µm或更少之尺寸的已沈積之層堆疊的缺陷可利用檢查系統偵測，缺陷舉例為針孔、裂痕或開孔。一或多個已偵測之缺陷的尺寸(舉例為最大直徑)及/或每個表面積之缺陷的數量可決定。
估測沈積在軟質基材上之塗佈層中的缺陷的數量及大略尺寸可為有利的。檢查已塗佈之基材可為適當的，以確認塗佈結果。於一些實施例中，塗佈層堆疊中的缺陷之數量應最小化。於一些實施例中，具有30 µm或更多之尺寸(舉例為最大直徑)之缺陷可能損害沈積之層堆疊的功能。因此，缺陷檢查裝置可裝配以用於偵測具有30 µm或更多之尺寸的缺陷。
於一些實施例中，處理系統可裝配以用於沈積層堆疊於軟質基材之第一主表面上，特別是其中此層堆疊的最外層可為金屬層，舉例為沈積於透明或半透明之軟質基材上之銅層或鋁層。最外層之層品質可使得最外層本質上沒有30 µm或更多之尺寸的缺陷或針孔，最外層在每625 cm²之表面積(A4頁面面積)具有從15 µm至30 µm之少於10個的缺陷或針孔，及/或最外層在每625 cm²之表面積(A4頁面面積)具有從5 µm至15 µm之少於15個之缺陷或針孔。檢查系統可裝配以檢查所提供之已塗佈的層堆疊的此些或類似之品質性質。
第3圖繪示具有一或多個塗佈層15沈積於其上之軟質基材10。一或多個缺陷16係範例性繪示成在此一或多個塗佈層15中的開孔或針孔。軟質基材於此一或多個缺陷16之位置之穿透率可能增加。因此，特別是藉由提供具有空間解析度之光偵測器，此一或多個缺陷16之數量、尺寸、及/或位置可檢查出來。沈積於基材上之一或多個塗佈層15之可靠品質控制可提供。
第5圖繪示根據此處所述數個實施例之用以塗佈軟質基材10而具有一或多個塗佈層之沈積設備200之側視圖。沈積設備200包括真空腔室11，其中真空腔室11可包括二或多個真空隔室，真空隔室可包括可密封通道配置於其之間。舉例來說，真空腔室可包括沈積腔室及捲起腔室。沈積腔室用以容置一或多個沈積單元，此一或多個沈積單元係裝配以用於塗佈軟質基材。捲起腔室裝配以用於容置捲起捲軸，捲起捲軸用以在沈積之後捲起軟質基材於其上。密封裝置可配置於沈積腔室及捲起腔室之間的牆中，使得捲起腔室可抽氣，而沈積腔室可維持在排氣成真空的狀態中。可便於捲起捲軸之替換。於一些實施例中，檢查系統係配置於捲起腔室中，舉例為自捲起捲軸之直接上游式配置。
在第5圖中所繪示之實施例中，真空腔室11容置塗佈鼓201。塗佈鼓201裝配以用於導引軟質基材10通過一或多個沈積單元202及捲起捲軸203。捲起捲軸203用以在沈積之後捲起軟質基材於其上。用以沿著基材傳送路徑P導引軟質基材10之滾軸配置係提供，其中滾軸組件包括第一滾軸及第二滾軸，第二滾軸與第一滾軸相隔一距離配置。第二滾軸可自捲起捲軸203直接上游式配置。
用以檢查軟質基材(也就是用以檢查沈積於軟質基材上之一或多個塗佈層)之檢查系統係提供。檢查系統包括光源30及光偵測器40。光源30裝配以導引光束31通過第一滾軸及第二滾軸之間的軟質基材10之未支撐部份。光偵測器40用以偵測光束31來執行軟質基材之穿透率測量。其中，光源30及光偵測器40之至少一者係配置於環境50中，環境50係裝配以用於第二壓力位準，第二壓力位準不同於真空腔室11中的第一壓力位準。
用以冷卻光源30之冷卻裝置60可提供。冷卻裝置60包括用於冷卻媒介之冷卻迴路65，冷卻媒介舉例為水。再者，用以供電光源30之電源供應器61可設置於真空腔室之外側，其中電纜線可連接電源供應器61於光源30。電纜線及/或用於冷卻媒介之冷卻裝置60可經由一或多個真空饋孔62導引通過真空腔室11之牆12。
光偵測器40可配置於真空腔室之外側。再者，光偵測器40可為可移動地固定於偵測器支撐件上，使得光偵測器40之位置可在光束31之方向X中、軟質基材之寬度方向W(繪示於第3或4圖中)及/或基材傳送路徑之方向Y中調整。
根據此處所述之其他方面，處理軟質基材10之方法係提供。第6圖繪示根據此處所述數個實施例之處理方法的流程圖。
於方塊910中，軟質基材10沿著基材傳送路徑導引通過真空腔室11，其中真空腔室11係排氣至第一壓力位準且其中軟質基材10係由第一基材支撐件22及第二基材支撐件24支撐，第二基材支撐件24與第一基材支撐件22相距一距離。於選擇之方塊920中，軟質基材係導引通過設置於真空腔室中之一或多個沈積單元，使得一或多層係沈積於軟質基材上。於方塊930中，光束31係導引通過第一基材支撐件22及第二基材支撐件24之間的軟質基材10之未支撐部份。於方塊940中，已經通過軟質基材10之光束31係偵測來執行軟質基材之穿透率測量，且特別是執行穿透率測量來偵測沈積於軟質基材上之此一或多個塗佈層中之一或多個缺陷。在此一或多個塗佈層中的缺陷可偵測及/或檢查。其中，光束之至少一部份係傳遞通過具有第二壓力位準之環境50，第二壓力位準不同於第一壓力位準。
第一壓力位準可提供於真空腔室之主空間中，軟質基材係在真空腔室之主空間處理，處理舉例為傳送及塗佈。其中，第一壓力位準可在沈積期間為低於10 mbar或低於1 mbar。
在環境50中之第二壓力位準可高於100 mbar，特別是大氣壓力。
於一些實施例，光源及/或光偵測器係配置在真空腔室之外側，舉例為真空腔室之牆12中的一或多個窗口55之後方。於一些實施例中，光源及/或光偵測器係配置在真空密封殼中，真空密封殼配置於真空腔室中。
特別是，根據此處所述之一些實施例，光束31可在第一壓力位準之真空腔室中產生，及/或光束31可在真空腔室11之外側偵測，或在配置於真空腔室11中之真空密封殼51之內側偵測且保持於第二壓力位準。
根據此處所述之一些實施例，偵測光束31可包括偵測軟質基材10之未支撐部份的透射率來偵測軟質基材之缺陷。特別是，在沈積於軟質基材10上之一或多層中之捲起缺陷、針孔、開孔、及裂縫之至少一者可偵測出來。當缺陷係串連檢查，也就是在真空腔室中的沈積製程期間或立即地接續沈積製程時，在已塗佈之基材再捲繞於捲起捲軸上前之改善品質控制係可行的。
根據此處所述之數個實施例，在卷對卷沈積設備中之準確串連缺陷檢查係可行的，特別是在軟質基材之傳送速度高達15 m/s或更多時。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，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‧‧‧軟質基材
11‧‧‧真空腔室
12、52‧‧‧牆
15‧‧‧塗佈層
16‧‧‧缺陷
22‧‧‧第一基材支撐件
24‧‧‧第二基材支撐件
30‧‧‧光源
31‧‧‧光束
40‧‧‧光偵測器
41‧‧‧第一偵測器單元
42‧‧‧第二偵測器單元
43‧‧‧第三偵測器單元
50‧‧‧環境
51‧‧‧真空密封殼
55‧‧‧窗口
56‧‧‧殼體窗口
60‧‧‧冷卻裝置
61‧‧‧電源供應器
62‧‧‧真空饋孔
65‧‧‧冷卻迴路
70‧‧‧偵測器支撐件
100‧‧‧處理系統
200‧‧‧沈積設備
201‧‧‧塗佈鼓
202‧‧‧沈積單元
203‧‧‧捲起捲軸
910、920、930、940‧‧‧方塊
P‧‧‧基材傳送路徑
W‧‧‧寬度方向
X、Y‧‧‧方向
為了可詳細地了解本揭露之上述特徵，簡要摘錄於上之本揭露之更特有的說明可參照實施例。所附之圖式係有關於本揭露之數個實施例且說明於下方。典型實施例係繪示於圖式中，且在下方之說明中詳細說明。
第1圖繪示根據此處所述數個實施例之處理系統之側視圖；
第2圖繪示繪示根據此處所述數個實施例之處理系統之側視圖；
第3圖繪示根據此處所述數個實施例之處理系統之剖面圖；
第4圖繪示根據此處所述數個實施例之處理系統之透視上視圖；
第5圖繪示根據此處所述數個實施例之沈積設備之側視圖；以及
第6圖繪示根據此處所述數個實施例之處理軟質基材之方法的流程圖。
Claims (20)
- 一種處理系統(100)，用以處理一軟質基材(10)，該處理系統包括： 一真空腔室(11)； 一傳送系統，裝配以沿著一基材傳送路徑(P)導引該軟質基材(10)通過該真空腔室(11)，其中該傳送系統包括一第一基材支撐件(22)及一第二基材支撐件(24)，該第二基材支撐件(24)相隔該第一基材支撐件(22)一距離配置；以及 一檢查系統，用以檢查該軟質基材(10)，該檢查系統包括： 一光源(30)，裝配以導引一光束(31)通過在該第一基材支撐件(22)及該第二基材支撐件(24)之間的該軟質基材(10)之一部份；及 一光偵測器(40)，用以偵測該光束(31)來執行該軟質基材(10)之一穿透率測量； 其中該光源(30)及該光偵測器(40)之至少一者係配置在一環境(50)中，該環境(50)裝配以用於不同於該真空腔室(11)中之一第一壓力位準之一第二壓力位準。
- 如申請專利範圍第1項所述之處理系統，其中該光源(30)及該光偵測器(40)之至少一者係配置於該真空腔室(11)之外側。
- 如申請專利範圍第1項所述之處理系統，其中該光源(30)及該光偵測器(40)之至少一者係配置於一真空密封殼(51)中，該真空密封殼(51)配置於該真空腔室之內側。
- 如申請專利範圍第3項所述之處理系統，其中該光源(30)及該光偵測器(40)之該至少一者係配置於一大氣箱中，該大氣箱配置於該真空腔室之內側。
- 如申請專利範圍第1項所述之處理系統，其中該傳送系統係為一滾軸組件，該第一基材支撐件(22)係為一第一滾軸，及該第二基材支撐件(24)係為一第二滾軸。
- 如申請專利範圍第1項所述之處理系統，其中該光源(30)係配置於該真空腔室(11)之內側，及該光偵測器(40)係配置於該真空腔室(11)之外側。
- 如申請專利範圍第6項所述之處理系統，其中該光偵測器係配置於一或多個窗口(55)之後方，該一或多個窗口(55)設置於該真空腔室(11)之牆(12)中。
- 如申請專利範圍第1至7項之任一項所述之處理系統，其中一冷卻裝置(60)係設置而用於冷卻該光源(30)及該光偵測器(40)之至少一者。
- 如申請專利範圍第8項所述之處理系統，其中該冷卻裝置(60)係設置而用於冷卻該光源(30)，其中該冷卻裝置包括一冷卻迴路(65)，用於一冷卻媒介。
- 如申請專利範圍第1至7項之任一項所述之處理系統，其中該光源(30)係裝配以用於產生具有20 cm或更多之一寬度的該光束(31)。
- 如申請專利範圍第1至7項之任一項所述之處理系統，其中該光源包括具有20 cm或更多之一寬度之一光帶。
- 如申請專利範圍第1至7項之任一項所述之處理系統，其中該光偵測器(40)包括二、三或更多個偵測器單元，此二、三或更多個偵測器單元係在該軟質基材(10)之一寬度方向(W)中相鄰於彼此配置。
- 如申請專利範圍第12項所述之處理系統，其中該二、三或更多個偵測器單元係配置於該真空腔室之牆(12)中的一或多個窗口(55)之後方，或一真空密封殼(51)之牆(52)中的一或多個殼體窗口(56)之後方。
- 如申請專利範圍第1至7項之任一項所述之處理系統，其中該光偵測器(40)係可移動地支承於一偵測器支撐件(70)上。
- 如申請專利範圍第1至7項之任一項所述之處理系統，更包括一或多個沈積單元(202)，裝配以用於塗佈該軟質基材(10)而具有一或多層，其中該檢查系統係自該一或多個沈積單元下游式配置及裝配以用於檢查該一或多層。
- 如申請專利範圍第1至7項之任一項所述之處理系統，其中該傳送系統係裝配以於1 m/s或更多之一速度導引該軟質基材。
- 一種沈積設備(200)，用以塗佈一軟質基材(10)而具有一或多層，該沈積設備包括： 一真空腔室(11)，包括一塗佈鼓(201)及一捲起捲軸(203)，該塗佈鼓(201)裝配以用於導引該軟質基材通過一或多個沈積單元(202)，該捲起捲軸(203)用以捲繞該軟質基材於其上； 一滾軸組件，裝配以從該塗佈鼓(201)沿著一基材傳送路徑(P)導引該軟質基材(10)至該捲起捲軸(203)，其中該滾軸組件包括一第一滾軸和一第二滾軸，該第二滾軸相隔該第一滾軸一距離配置；以及 一檢查系統，用以檢查該軟質基材(10)，該檢查系統包括： 一光源(30)，裝配以導引一光束(31)通過在該第一滾軸及該第二滾軸之間的該軟質基材(10)之一部份；及 一光偵測器(40)，用以偵測該光束(31)來執行該軟質基材(10)之一穿透率測量； 其中該光源(30)及該光偵測器(40)之至少一者係配置在一環境(50)中，該環境(50)裝配以用於不同於該真空腔室(11)中之一第一壓力位準之一第二壓力位準。
- 一種處理一軟質基材(10)之方法，包括： 沿著一基材傳送路徑(P)導引該軟質基材(10)通過一真空腔室(11)，其中該真空腔室(11)係排氣至一第一壓力位準及其中該軟質基材(10)係由一第一基材支撐件(22)及一第二基材支撐件支撐(24)，該第二基材支撐件(24)與該第一基材支撐件(22)相隔一距離配置； 導引一光束(31)通過在該第一基材支撐件(22)及該第二基材支撐件(24)之間的該軟質基材(10)之一部份；以及 偵測已經穿透該軟質基材(10)之該光束(31)來執行該軟質基材(10)之一穿透率測量，其中該光束之至少一部份傳遞通過一環境，該環境具有不同於該第一壓力位準之一第二壓力位準。
- 如申請專利範圍第18項所述之方法，其中該光束(31)係於該真空腔室(11)之內側產生，及其中該光束(31)係在該真空腔室(11)之外側偵測或在配置於該真空腔室(11)中之一真空密封殼(51)之內側偵測。
- 如申請專利範圍第18或19項所述之方法，其中偵測該光束(31)包括偵測該軟質基材(10)之該部份的一透射率來偵測該軟質基材(10)之複數個缺陷。
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