TWI364464B - Method and an apparatus for applying a coating on a substrate - Google Patents

Description

1364464 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種施加塗層於基底上之方法及裝置。 更尤其是，本發明關於利用許多擴充熱電漿源施加塗 層於具有相當大表面之基底上。然後，基底表面是那麼大 ，以致無法爲單一電漿源所覆蓋。從現代科技觀點，已知 有各種提議利用ETP源加以塗覆具一大表面之塗層。例如 ，在這種關連中，參考EP-A— 0297637，其中，該專利 清楚表示在一處理室中可佈置多重ETP源。而且，參考 DE - 19610015 A1，其中，發表在一單處理室中使用多重 ETP源加以覆蓋一移動之基底帶。US-6397776 B1亦說 明利用多重ETP源使一塗層沈積在一大表面上之裝置。然 而，這些公告中沒有一樣表示用何種方式可得到基底相關 部位上之一均勻層厚之塗層。例如，US-6397776 B1忽 略ETP源之電漿柱將彼此相接合並將彼此推離之事實。由 於這現象之結果，已發現在ETP源之間產生干擾似沈積圖 案，故此處之層厚不均勻。各別公告中所含之測試表顯示 相當大層厚之差。 【先前技術】 如DE- 1961 00 1 5 A1之第1圖清楚顯示對準ETP源 間有差距，使得依此方式所得到之塗層軌彼此不接觸。由 此可得到，該佈置中之電漿柱彼此不接合。 然而，要達成尙未覆蓋塗層之通過基底之部件由一第 -5- 3 1364464 ' 二列ETP源完全並均勻地覆蓋一塗層。如第1圖中所示方 式，在通過第一列ΕΤΡ源後仍完全未覆蓋基底之某些部位 ，故不可能得到一均勻層厚度。 基底表面上之溫差亦能造成所施加塗層之厚度差。 本發明預期一種方法及裝置，利用該方法及裝置可實 際得到這種均勻層厚度》 • 【發明內容】 爲達這目的，本發明提供一種施加塗層於基底上之方 法，其中，在基底相對面，佈置至少兩擴充熱電漿（ΕΤΡ )源，其提供基底一塗層，該基底位在一處理室中，處理 室中之壓力低於載子氣體，ΕΤΡ源中當前壓力，該載子氣 體經由ΕΤΡ源被導入處理室中並形成擴充電漿，根據例如 爲高斯（Gaussian )沈積縱剖圖之某一沈積縱剖圖，爲各 ETP源所施加之塗層具有一層膜厚度，並選定不同程序參 Φ 數’使得在塗覆程序後，沈積縱剖圖之增添在基底相關部 位上造成實質上爲均勻之層膜厚度。 本發明更提供一種實施如本發明方法之裝置，該裝置 設有一圍繞處理室之處理室，在處理室中產生不足壓力之 泵激裝置，處理室中當前壓力高之下，透過它供應一載子 氣體至處理室，因此形成一擴充電漿之至少兩擴充熱電漿 (ETP )源，以及承載至少一碁底之基底承接器，根據例 如爲高斯沈積縱剖圖之某一沈積縱剖圖，由各ETP源所施 加之塗層具一層膜厚度，並可設定不同之程序參數，使得 -6- 1364464 在塗覆程序後，所增添之沈積縱剖圖在至少一基底相關部 位上造成實質上爲均勻之層膜厚度。 沈積縱.剖圖-對於具有一圓形外流開口之ETP源之沈 積縱剖圖通常將爲一圓形對稱高斯沈積縱剖圖。提供要設 定方法之個人有關一單一 ETP源之層厚成份之資訊。這種 沈積縱剖圖依各種程序參數而定，如，例如，ETP源中載 子氣體之壓力，處理室中之當前壓力，ETP源中之當前電 弧流，ETP源本身之設計，從ETP源至基底之距離及類似 數量。就一單一 ETP源而言，可對不同程序參數決定各種 沈積縱剖圖。當使用一種以上ETP源時，當在基底上之沈 積程序後，所增加之不同沈積縱剖圖已在基底表面之相關 部位上形成一平整縱剖圖時將得到一實質上爲均勻之層膜 厚度。如此後以上所示，基底本身之溫差亦可形成塗層之 厚度差。其它處理條件亦可造成理論上難以預測之層厚度 〇 根據本發明進一步細述，可在塗覆程序後所得到層膜 之基底表面上測量無法好好預測之這些層厚差，在此之後 ’調整程序參數，降低所觀察之厚度變動。 根據本發明進一步之細述，可上線並自動發生層厚之 測量且亦自動發生程序參數之調整。然而，一操作員之離 線測量及這操作員程序數之手動調整亦落在本發明範圍內 利用一層厚計可直接（自動）離線或上線發生測量。 而且，可能爲間接測量，其具額外優點爲層膜之損壞 1364464 ' 風險最小。間接測量可爲以傳輸或反射爲準之選項測量。 就如爲窗幕之實質透明物體而言，經過該物體光源之傳輸 提供表面上有關層厚及有關層膜均勻性及同質性之資訊^ 而且，可得到有關已被塗覆層膜之光學特性之資訊。對於 例如爲太陽電池之非透明物件，電池顔色提供有關層厚之 資訊。藉由以特定波長之光源掃瞄太陽電池表面，可決定 表面上顏色之同質性。 ® 就於可導電之層膜，表面上兩或更多點間之阻抗測量 可提供有關層厚均勻性或同質性之資訊。 因沈積程序期間大半使基底加熱，基底之溫度測量可 亦提供有關層厚均勻性或同質性之資訊。 根據本發明之進一步細述，特別有利的是當要選定之 其中一程序參數同時爲產生電漿柱之ETP源間距籬時，在 其它對應程序條件下之一對應處理室中：電漿柱形狀實質 上等於單一電漿柱形狀之意義中選定或設定該距離。使得 # 擴充電漿實質上彼此不影響。由於同時切至開啓之ETP源 距離是那麼大以致擴充電漿彼此不影響之事實，由彼此佈 置太接近之ETP源間之干擾所形成之上述干擾似沈積圖案 不會發生。沈積縱剖圖因此保持彼此分開，使得爲得到一 均勻或平直沈積縱剖圖所做之理論增添，實際造成一均勻 層厚。 根據本發明進一步之詳述，具有一靜止基底，最鄰近 之ETP源可交錯切爲開啓。然後，可將ETP源實際佈置 成彼此接近，但同時防止最鄰近之ETP源切爲開啓，致因 -8- 1364464 此達成最鄰近ETP源之電漿柱無法彼此影響，因他們從未 同時存在。當然，以這種批次生產，首先，在頂 和小孔 存在當中將形成塗層。隨後，當首先切爲關閉之鄰近源切 爲開啓並將首先切爲開啓之源切爲關閉時，塗層中之小孔 將逐漸被充塡，且因此，可得到實質上爲均勻之層厚而未 在那裡發生干擾似之現象。 根據如本發明方法一另外進一步細述，當所有ΕΤΡ源 同時切爲開啓時，使基底在一傳送方向中相對於ΕΤΡ源移 動，在電漿柱形狀實質上等於一對應處理室中單一電漿柱 形狀之意義中選定鄰近源間之相互距離，使得擴充電漿實 質上彼此不影響，但是，由傳送方向看來，至少將其中一 源佈置在其它源之前或後，在傳送方向之橫向中之源位置 爲之ΕΤΡ源之一；突起位置位在其它兩源突起位置間之中 間。 根據進一步細述，使用當中設有三ΕΤΡ源之方法，得 到當中需要在縱向使用最小空間之一種實際設計，其中之 三ΕΤΡ源位在一想像三角形之角位點上，有兩角位點位在 延伸跨越傳送方向之一想像直線上而第三角位點與其它兩 角位點等距離。 根據本發明進一步之細述，該裝置特徵可爲，在傳送 方向之橫向中相對於處理室以可滑動方式安裝ΕΤΡ源利用 這一種裝置，當變動發生在針對基底傳送方向之橫向看來 之層厚中時’採取多數試樣，允許ΕΤΡ源間：距離增加或 減少可簡單得到均勻之層膜厚度。如在此之前已表示者， -9- 1364464 亦可上線並自動採用該試樣並根據上線所採取之層厚測量 亦可自動地採取源間距離之調整。 選擇性地，該裝置之特徵爲可傾斜地將ETP源安裝在 處理室上，俾能改變相對於基底之各種電漿柱之外流角。 根據進一步細述，該裝置進一步設有一控制裝置，最 好是彼此獨立地加以改變電弧流，各種ETP源中載了氣體 之壓力，及/或處理室中之壓力。根據參考下圖之裝置典 ® 範實施例將使本發明更加明瞭，其中： 【實施方式】 第1圖表示一用以處理基底之組件之透視圖，在歐洲 專利申請案號03 076554.9中有說明該組件，該申請案之 內容應被安插在此加以考慮。所示之組件設有多數處理室 50，51和52並設有一延伸在一傳送外罩中之傳送系統， 在軌道上方設有承載可動裝置，利用該裝置可沿處理室50 ，5 1，5 2移動要受到塗覆處理之基底。如所提及歐洲專利 申請案中之說明，在處理室中，可發生當中利用，例如， 擴充熱電漿源之PECVD程序。對照所提及之歐洲專利申 請案，本申請案之第1圖表示各處理室設有三PECVD源 ，更尤其是ETP源。 爲了在通過基底上得到一良好均勻層厚度，重要的是 ，選定一處理室中不同之程序參數，使得在塗覆程序後所 添加之沈積縱剖圖造成基底一相關部位上塗層之實質上爲 均勻之層厚度。此處，其中一程序參數爲同時產生電漿柱 -10- 1364464 之E TP源間之距離，在其它對應程序條件下之一對應處理 室中，電漿柱形狀實質上等於單一電漿柱形狀之意義中選 定及/或設定該距離，使得擴充電漿實質上彼此不影響。 第2圖表示三ETP源沈積縱剖圖形狀。該ETP源具 一圓形電漿外流開口，故在一通過基底上所形成之沈積縱 剖圖爲高斯縱剖圖，以ETP源之適當定位及沈積縱剖圖之 正確形狀，清楚可看到，可得到在基底一相關部位上造成 一均勻層厚度之所形成之沈積縱剖圖。此處，沈積縱剖圖 寬度可例如爲各別ETP源中所使用之電弧流所影響。而且 ，沈積縱剖圖形狀可爲ETP源中載子氣體壓力及處理室中 之當前壓力所影響。最好，在ETP源中之載子氣體壓力是 每一源更尤其是彼此可獨立加以控制的。雖然B1和B2源 沈積縱剖圖間存在某些重疊，這種重疊是那麼輕微，使得 B1和B2源之電漿柱不致以在層膜厚度成份中發生千擾似 圖案之這種方式彼此推離或彼此影響。B1和B2源沈積縱 剖圖間之輕微重疊實際上促成所形成層厚之均勻性，這從 所增添之沈積縱剖圖顯現出來。 第3圖表示三ETP源佈置之上視圖，該EPT源至少 爲在其上面有安裝這些ETP源之源板和位在這些ETP源 上游之一基底及位在這些ETP源下游，覆有一塗層之一基 底。而且，表示每一ETP源之各別沈積縱剖圖。清楚可見 的是將ETP源在傳送方向T之橫向佈置成可滑動，故爲了 在基底上得到一均勻層厚之塗層，可設定各種沈積縱剖圖 間之距離。選擇性地，亦可將ETP源佈置成可傾斜。如以 1364464 上此處已表示者，可測量ETP源下游，利用剛塗覆塗層層 厚之下游可佈置一測量裝置。依測量結果而定，可自動或 平動調整ΕΤΡ源位置及，選項式地，其它程序參數。將清 楚的是，在當中基底不移動之變動中，將測量裝置佈置在 處理室中，觀察基底不同部位上之層膜厚度。 第4和5圖更澄清尤其是請求項目4和13項之術語 。兩圖表示一組三Bl，Β2，Β3源，及一在Bl - Β3源下 ® 方之傳送方向Τ中移動之基底S。在第4圖之典範實施例 中，Bl，Β2，Β3源是位在一想像三角形角位點上。兩角 位點是位在朝傳送方向Τ橫向延伸之一想像直線Μ上。 Β2源位在其上之第三角位點離其它兩角位點爲等距離Α2 ，A3。對於第4和5圖，事實爲將兩ΕΤΡ源一第4圖之 Β3源及第5圖之Β2源—佈置在其它源之後。在傳送方向 橫向中之Bl，Β2，Β3源位置爲如此，使得在朝傳送方向 Τ橫向延伸之想像直線L上之三源PI，Ρ2，Ρ3之鄰近突 # 起點爲如此，使得三源中之—Ρ3之突起位置位在其它兩 源Ρ1，Ρ2突起位置間之中間。與第5圖比較，第4圖典 範實施例之優點爲要施加各別塗層之所需傳送長度D最小 〇 第6圖表示佈置多數源1 一 41之一典範實施例’該多 數源位在一想像晶格角位點上。各別佈置是爲塗覆位在 ΕΤΡ源反向之一靜止基底而特別設置的。如將所有源同時 切爲開啓，其電漿柱會彼此影響，這在塗層之層厚中造成 干擾似圖案。藉由首先將由偶數號碼表示之ΕΤΡ源切爲開 1364464 啓再將其切爲關閉，之後將奇數號碼之ETP源切爲開啓， 首先達成形成具有頂和小孔之一塗層，在第二沈積步驟 中逐漸充塡小孔’使得最終結果爲一具有實質上爲均勻層 膜厚度之塗層。另言之，交錯地將鄰近源切爲開啓，該術 語所含變動亦爲只通過兩步驟，即，首先，將奇數源（爲 澄清起見以方形表示）切爲開啓，且在第二步驟中將偶數 源（爲澄清起見以圖形表示）切爲開啓，其中之第二步驟 將奇數源切爲關閉。 本發明之清楚地不限於所說明之典範實施例，但在本 發明範圍內，各種修飾是可能的。 【圖式簡單說明】 第1圖表示一用以處理基底之組件之透視圖； 第2圖表示佈置成三角配置之三ΕΤΡ源之沈積縱剖圖 第3圖表示三佈置成可滑動之ΕΤΡ源之平面上視圖； 第4圖表示佈置成三角配置之三ΕΤΡ源之平面上視圖 > 第5圖表示佈置成直線配置之三ΕΤΡ源之平面上視圖 :以及 第6圖表示可被交錯地切爲開啓之多數ΕΤΡ源之平面 上視圖。 【主要元件之符處說明】 1364464

1-6 : ETP 源 8-13 ： ΕΤΡ 源 15-20 ： ETP 源 22-27 ： ETP 源 29-34 ： ETP 源 36-41 ： ETP 源 5 0-5 2 :處理室

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Claims (1)

1. Μ, Ζ. 22

   1364464 会告本 範園 1.—種施加塗層於一基底上之方法，其中，在基底 相對面，佈置至少兩擴充熱電漿（ΕΤΡ )源，其提供基底 一塗層，其中，基底位在一處理房中，處理房中之壓力低 於載子氣體在ΕΤΡ源中之當前壓力，該載子氣體經由ΕΤΡ 源被導入處理房中並形成擴充電漿，其中，由各ΕΤΡ源所 提供之塗層具有一層膜厚度，根據例如爲高斯沈積縱剖圖 之某一沈積縱剖圖，且其中，選定不同程序參數，該程序 參數包括：ΕΤΡ源中的載子氣體之壓力、處理室中之當前 壓力、及ΕΤΡ源中之當前電弧流，使得在塗覆程序後，沈 積縱剖圖之增添導致在基底相關部位上之塗層大致均勻之 層膜厚度，欲選定的程序參數的其中之一爲同時產生電漿 柱的ΕΤΡ源間之距離，選定或設定此距離使得擴充電漿大 致不會彼此影響，該電漿柱的形狀大致對應在其它對應程 序條件下之一對應處理室中之單一電漿柱的形狀， 其中，在塗覆程序之後所得到層膜之基底表面上方測 量厚度變動，其中隨後調整程序參數，以降低所觀察到之 厚度變動， 其中，使基底在一傳送方向中相對於ΕΤΡ源移動，其 中，同時將所有ΕΤΡ源切爲開啓，且其中，選定相鄰ΕΤΡ 源間之相互距離，使得擴充電漿大致不會彼此影響，該電 漿柱的形狀大致對應在一對應處理室中之單一電漿柱的形 狀，其中，從傳送方向中來看，將至少其中一 Ε.ΤΡ源佈置 在其它ΕΤΡ源之前或後，且其中，在傳送方向之橫向中之 -15- 1364464 ETP源的位置’使得在朝傳送方向橫向延伸之想像直線上 之三ΕΤΡ源的相鄰突起點爲，使得三ΕΤΡ源的其中之一 之突起位置位在其它兩ΕΤΡ源間之中間。 2.如申請專利範圍第1項之方法，其中，基底相對 於ΕΤΡ源爲靜止，且其中，將最鄰近之ΕΤΡ源交錯地切 爲開啓。 — 3-如申請專利範圍第1項之方法，其中，設有三 ΕΤΡ源，其位在一想像三角形之角位點上，其中，兩角位 點是位在朝傳送方向橫向延伸之一想像直線上，且其中， 第三角位點距離其它兩角位點爲等距離。 4 ·如申請專利範圍第3項之方法，其中，依其它程 序參數而定’選定並改變程序參數的其中之一以影響所形 成層膜厚度均勻性爲各種不同ΕΤΡ源之電弧流。 5. 如申請專利範圍第4項之方法，其中，位在第三 # 角位點上的ΕΤΡ源之電弧流選定爲低於其它兩ΕΤΡ源之 電弧流。 6. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，依其它程 序參數而定，選定並改變程序參數的其中之一以影響所形 成層膜厚度均勻性爲ΕΤΡ源中載子氣體之壓力。 7-如申請專利範圍第1項之方法，其中，依其它程 序參數而定，選定並改變程序參數的其中之一以影響所形 成層膜厚度均勻性爲ΕΤΡ源之相互定位。 8.如申請專利範圍第1項之方法，其中，依其它程 -16- 1364464 序參數而定’選定並改變程序參數的其中之一以影響所形 成層膜厚度均勻性爲相對於基底之電漿柱之外流角。 9. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，自動實施 層膜厚度之測量。 10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，藉由光學 測量而實施層膜厚度之測量。 11. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，藉由層膜 上的兩個或更多點間之阻抗測量而實施層膜厚度之測量。 12. 如申請專利範圍第丨項之方法，其中，藉由層膜 厚度計而實施層膜厚度之測量。 13. 如申請專利範圍第1項之方法，其中，藉由基底 表面之溫度測量而實施層膜厚度之測量》 14· 一種用以實施如申請專利範圍第1項之方法在一 基底上形成一塗層之裝置，該裝置設有一圍繞處理房之處 理室；在處理房中產生不足壓力之泵激裝置；至少兩擴充 熱電漿（ETP)源，在比該處理房中之當前壓力高之壓力 下，透過該至少兩擴充熱電漿（ETP)源供應一載子氣體 至該處理房，因此形成一擴充電漿；以及承載至少一基底 之基底承接器，其中，由各ETP源所施加之塗層具有一層 膜厚度，根據例如爲高斯沈積縱剖圖之某一沈積縱剖圖， 且其中，可設定不同之程序參數，使得在塗覆程序之後， 沈積縱剖圖之增添導致在至少一基底之相關部位上之塗層 大致均勻之層膜厚度，欲選定的程序參數的其中之一爲同 時產生電漿柱的ETP源間之距離，選定或設定此距離使得 -17- 1364464 ' 擴充電漿大致不會彼此影響，該電漿柱的形狀大致對應在 其它對應程序條件下之一對應處理室中之單一電漿柱的形 狀。 15.如申請專利範圍第14項之裝置，其中，該裝置 設有一測量裝置，在基底表面上測量層膜厚度變動’其中 ，該裝置設有一控制器，依由測量裝置所測量之層膜厚度 變動而定，自動設定欲設定之至少多數程序參數。 • 16.如申請專利範圍第14或15項之裝置，其中，基 '底相對於ETP源爲靜止，且其中，可將最鄰近之ETP源 交錯地切爲開啓。 1 7.如申請專利範圍第1 4或1 5項之裝置，其中，使 基底相對於在一傳送方向中之ETP源佈置成可移動，其中 ，同時將所有ETP源切爲開啓，且其中，選定相鄰ETP 源間之相互距離，使得擴充電漿大致不會彼此影響，該電 漿柱的形狀大致對應在一對應處理室中之單一電漿柱的形 # 狀，其中，從傳送方向中來看，將至少其中一ETP源佈置 在其它ETP源之前或後，且其中，在傳送方向之橫向中之 E T P源的位置，使得在朝傳送方向橫向延伸之想像直線上 之三ETP源的相鄰突起點爲，使得三ετρ源的其中之一 之突起位置位在其它兩ETP源間之中間。 18.如申請專利範圍第17項之裝置，其中，設有三 ETP源，其位在一想像三角形之角位點上，其中，兩角位 點是位在朝傳送方向橫向延伸之—想像直線上，且其中， 第三角位點距離其它兩角位點爲等距離。 -18- 1364464 19. 如申請專利範圍第18項之裝置，其中，該ETP · 源相對於處理室爲可滑動。 20. 如申請專利範圍第19項之裝置，其中，爲了其 中基底在相對於ETP源之傳送方向（τ)中移動之變動， ETP源在傳送方向之橫向中是可滑動的。 21·如申請專利範圍第14或15項之裝置，其中，將 ETP源可傾斜地安裝在處理室上，使得相對於基底之電漿 柱角可變化。 φ 2 2.如申請專利範圍第14或15項之裝置，該裝置設 有一控制器’佈置成最好彼此獨立加以改變各種不同ETP 源之電弧流。 23. 如申請專利範圍第14或15項之裝置，該裝置設 有一控制器，佈置成最好彼此獨立加以改變各種不同ETP 源中載子氣體之壓力。 24. 如申請專利範圍第15項之裝置，其中，自動實 施層膜厚度之測量。 φ 2 5.如申請專利範圍第1 5項之裝置，其中，在基底 表面上用以測量層膜厚度變動之測量裝置包含一光學測量 裝置。 26. 如申請專利範圍第15項之裝置，其中，在基底 表面上用以測量層膜厚度變動之測量裝置包含用於層膜上 兩個或更多點間阻抗測量之一阻抗測量裝置。 27. 如申請專利範圍第15項之裝置，其中，在基底 表面上用以測量層膜厚度變動之測量裝置包含一層膜厚度

   -19- 1364464

   計。 28.如申請專利範圍第15項之裝置，其中，在基底 表面上用以測量層膜厚度變動之測量裝置包含用於基底表 面溫度測量之一溫度測量裝置。