TWI390574B - 線性電漿電子源及其製造方法 - Google Patents
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Description
本發明關於一種電子源以及一種操作電子源之方法。尤其，本發明關於一種用以製造線性電子束之線性電子源，其中該線性電子束具有含能量分佈之複數個電子能量。又，本發明關於電子源之應用以及使用電子源之系統。
電子源在多個領域中為已知。因此，舉例來說，電子束被用在材料改質、表面之充電、樣本之成像等。
用於製造大面積的箔、用於製造薄膜太陽能電池等之在大面積基材或網片(web)上製造電容的現代製程，具有藉由增大基材或網片來朝向減少製造成本的趨勢。此外，基材尺寸係被增加以加速製程。為了增加一製程設備的產量，由一源提供到基材、箔、薄片或網片上之用在一些製程的能量密度也應被增加。
舉例來說，可以應用藉由濺射沉積製程以在箔上製造陶瓷與電解質電容。在沉積材料於箔上的期間，會產生熱，熱必須藉由將箔與一冷卻滾筒接觸來減少。因此，箔的冷卻會取決於箔與滾筒的接觸。此接觸通常是透過靜電力來實現。因此，箔的表面可以藉由一電子源來充電。為了將箔表面充電，可以使用例如電子流槍(electron flood gun)。
吾人期望增加製造設備的尺寸且增加箔、薄片、膜、電子元件等的製造速度，因而期望改善製造設備。
鑑於前述，本發明提供申請專利範圍第1項獨立項之一種線性電漿電子源，以及第23項獨立項之一種製造一線性電漿電子源之方法。
本發明之進一步優點、特徵、態樣以及細節可由申請專利範圍附屬項、詳細說明與圖式變為明瞭。
根據一實施例，本發明提供一種線性電漿電子源。該源包含：一外殼，其作為一第一電極，該外殼具有多個側壁；一狹縫開口，其位於該外殼中用於一電子束之通過，該狹縫開口定義該源之一長度方向；一第二電極，其係安排在該外殼內並具有一第一側，該第一側面對該狹縫開口，該第一側與該狹縫開口間隔一第一距離，其中該電子源在該長度方向上之長度為該第一距離之至少5倍且為至少70cm；及至少一氣體供應器，其用於提供一氣體至該外殼內，其中該第一電極為陽極且該第二電極為陰極。
根據另一實施例，本發明提供一種製造一線性電漿電子源之方法。該方法包含：製造一外殼，該外殼作為一第一電極並具有一狹縫開口，該狹縫開口定義一長度方向；提供一第二電極在該外殼中，該第二電極具有一第一側，該第一側適於面對該狹縫開口並與該狹縫開口間隔一第一距離，其中該電子源在該長度方向上之長度為該第一距離之至少5倍且為至少70cm，其中該第二電極另具有第二側及第三側，該第二側適於面對多個側壁，該第三側適於面對該外殼；定義介於該第二電極之該第二側及該些外殼側壁和該第三側及該外殼之間的預定分隔空間；在該外殼中安裝該第二電極，該第二電極在該長度方向之一長度小於該第二側及該外殼側壁之間的該預定分隔空間至少1mm；及連接該至少一氣體供應器至該外殼。
根據又另一實施例，本發明提供一種用於蒸發欲沈積材料之蒸發設備。該設備包含：至少一蒸發坩鍋，其具有一主體，該主體在一側具有用於接收該欲沈積材料之一區域；一線性電子源，其位在鄰接該蒸發坩鍋處以用於使一電子束撞擊另一側。該線性電子源包含：一外殼，其作為一第一電極，該外殼具有多個側壁；一狹縫開口，其位於該外殼中以用於一電子束之通過，該狹縫開口定義該源之一長度方向；一第二電極，其安排在該外殼內並具有一第一側，該第一側面對該狹縫開口；及至少一氣體供應器，其用於提供一氣體至該外殼中。
根據進一步實施例，本發明提供一種充電一網片或箔之方法。該方法包含：以至少一滾筒來引導具有10μm或更大厚度之一網片或箔；提供一線性電子源，其具有：一外殼，該外殼作為一陽極，該外殼具有多個側壁；一狹縫開口，該狹縫開口位於該外殼中用於一線性電子束之通過，該狹縫開口定義該源之一長度方向；一陰極，其係安排在該外殼內並具有一第一側，該第一側面對該狹縫開口；至少一氣體供應器，其用於提供一氣體至該外殼中；及一電源供應器，其用於在該陽極及該陰極間提供一高電壓；及發射該線性電子束，其中該高電壓係被調整用於提供一電子能量以在該網片或箔內部佈植該電子束之電子。
根據更進一步實施例，本發明提供一種加熱或清潔網片或箔之方法。該方法包含：提供一線性電漿電子源，其具有：一外殼，該外殼作為一陽極，該外殼具有多個側壁；一狹縫開口，該狹縫開口位於該外殼中用於一電子束之通過，該狹縫開口定義該源之一長度方向；一陰極，其係安排在該外殼內並具有一第一側，該第一側面對該狹縫開口；至少一氣體供應器，其用於提供一氣體至該外殼中；及一電源供應器，其用於在該陽極及該陰極間提供一高電壓；在該狹縫開口前面可移動地引導該網片或箔；及由該線性電漿電子源發射一線性電子束。
實施例亦有關於用於實施所揭示方法且包括執行各述方法步驟之設備部件的設備。這些方法步驟可以藉由硬體部件來執行、由適當軟體予以程式化的電腦、藉由此兩種方式的任何組合、或依任何其他形式。再者，根據本發明之實施例亦有關於所述設備得藉以操作的方法。其包括用以實施該設備之各功能的多個方法步驟。
現將詳細地參照本發明之各種實施例，其中該些實施例之其一或更多被繪示在圖式中。在以下圖式之敘述中，相同的元件符號係指相同的元件。大致上，下文僅敘述個別實施例的差異。每一實施例之提供係為了本發明解釋之用，並且不被視為本發明的限制。例如，所繪示所敘述之一實施例的特徵可以被用在其他實施例或與其他實施例結合而促成進一步的實施例。本發明包括這樣的變更與變化。
本發明之實施例關於線性電子源以及操作線性電子源之方法，其可以被用在許多應用中。因此，陰極的長度與/或高度係被增加以為了改善現代的膜、薄片、基材、網片等的製造方法。第1圖繪示一線性電子源100之實施例。線性電子源100包括一外殼112，外殼112作為電子源的陽極。外殼112之前部具有一開口114，例如一狹縫開口。在外殼112內，提供一陰極110。外殼內所產生且朝外殼112之前部113加速之電子得以經由開口114離開線性電子源100。
根據不同實施例，陽極可以由諸如銅、鋁、鋼以及前述混合物等的材料製成。
根據此處描述的實施例，其可以與線性電子源之其他實施例結合，線性電子源可以被安裝在一真空腔室內。因此，外殼112外面的區域，且尤其指電子源之開口114與用於電子撞擊之靶材之間的區域，得以被排空至諸如10-2
-10-4
mbar的壓力。線性電子源100連接到一具有氣體導管130之氣體供應器。可以控制氣體流，從而使外殼內的壓力為相當於高於10-3
mbar的壓力，典型地為高於10-2
mbar的壓力。根據此處描述的不同實施例，經由氣體導管130被引入外殼112的氣體可以是至少選自由貴族氣體(例如氬)、N2
、O2
以及其混合物構成之群組的氣體。
根據此處描述的實施例，其可以與此處描述的其他實施例結合，陰極110藉由一電氣導管或導體120連接到一電源供應器。電氣導體通過一絕緣陰極支撐構件122。根據又進一步實施例，絕緣陰極支撐構件122也以氣體密封方式被提供，從而得以維持外殼112內部與外殼112外部之間的壓力差。外殼112係接地且作為陽極。因此，陰極110與陽極之間的電壓致使一電漿的產生。電漿中產生的電子係朝向陽極被加速。朝向前部113加速的電子可以經由開口114離開線性電子源100。
根據一些實施例，用於提供電壓予陰極110之電源供應器係適於可控制地提供例如-5kV至-30KV之範圍(典型地為-5kV至-14KV之範圍)的電壓。第1圖顯示一截面圖，其中陰極110具有矩形形狀且被安裝在外殼112內，從而在底部、在頂部與在左側提供分隔空間。這些分隔空間(即不面對線性電子源100之前部113的分隔空間)得以被形成為實質均勻。典型地，該些分隔空間係足夠大以避免電弧(arcing)，且可以位在例如2-12mm之範圍內(典型地為3-8mm，例如4-5mm)。根據此處描述的實施例，分隔空間係經選擇為足夠大以避免電弧，且足夠小以實質避免陰極與外殼112之上壁、下壁和左壁(見第1圖)之間的氣體放電
根據此處描述的不同實施例，其可以被應用於此處描述之線性電子源的實施例，經放射之線性電子束的能量分佈得以藉由陰極電位與外殼內112壓力來控制。因此，對於相當厚的陰極鞘層以及相當薄的電漿區域，可以產生複數個不同能量，取決於陰極鞘層中電子產生的位置而定。再者，薄的電漿區域減少了電漿區域中能量消散的可能性。相反地，若電漿區域的厚度增加，陰極鞘層中產生的電子與電漿區域中的電子和離子作用的可能性會漸增。因此，高能量電子將其能量消散至其他微粒，從而會發生較小的能量分佈。根據此處描述的實施例，藉由調整操作參數，能量分佈(FWHM)可典型地低於最大電子能量的50%、30%或10%。例如，可以產生低於1000eV的數值，諸如100eV或10eV。熟悉此技術領域之人士可瞭解前述能量分佈寬度的數值也具有最小值，其為理論最小值且位在0.1-1eV之範圍內。
根據又進一步實施例，其在第2圖被討論，一線性電子源也可以具有一圓柱形陰極210與一外殼212，外殼212之截面為U形。因此，可以在陰極210與陽極之間提供實質均勻的分隔空間。然而，由於所產生離子(其在陰極附近產生)之起初速度將實質垂直陰極表面，得以典型地使用矩形陰極。藉此，所產生電子之起初速度會較佳地被引導朝向前部113(相較於前部213)以及尤其是開口114(相較於開口214)。
第2圖顯示的進一步變更(其可以與此處描述的其他實施例結合)係提供兩個氣體導管130以將氣體引入外殼212。因此，如第2圖所示，可以從外殼212之上部與下部引入例如貴族氣體(諸如氬)、N2
、O2
等。這可以改善外殼212內的氣體均勻性。外殼內更均勻的氣體分佈以及尤其是在面對出口狹縫214之陰極表面的附近可以改善線性電子源200之電子產生的均勻性。
根據一些實施例，其可以與此處描述的其他實施例結合，可以提供陰極支撐構件122(其亦提供陰極高電壓之電氣饋入)，從而使得高電壓連接不必然必須適於在低大氣壓力下隔絕高電壓。
第3圖顯示線性電子源100從面對開口114之側的截面圖。線性電子源100包括一作為陽極之外殼112(其典型地為接地)以及一陰極110。前部113由一蓋覆蓋住，該蓋具有一狹縫形狀的開口114。如第3圖所示，外殼112在兩端均具有側壁312。
根據此處描述的實施例，線性電子源具有60cm、70cm、80cm或更大的長度(即從左側壁312至右側壁312)。根據典型的實施例，其可以藉由與此處描述的其他實施例結合來獲得，此長度可以為至少70cm，例如1.5-3m(諸如2m、2.5m或2.8m)。線性電子源之增加的長度得以使得線性電子源用在需要高產量的製程中以及使用大面積基材、寬網片、薄板或其他需要在寬長度上的電子轟擊靶材成為可能。
因此，陰極110的長度也被增加。由於操作期間的陰極加熱，其可高達300-500℃或甚至800℃，增加長度的陰極110由於陰極材料之熱膨脹係數而變得更長。
這是關係甚切的，特別是若根據此處描述的實施例省略了陰極與/或陽極的冷卻單元。
如同關於第1和2圖所討論者，陰極110與外殼112在那些沒面對狹縫開口114之相對表面處具有均勻的分隔空間。在線性電子源100之操作一開始的期間，陰極可以加熱到數百攝氏溫度，其導致陰極相對於其長度明顯地加長。因此，陰極與此兩側壁的各者之間的分隔空間在陰極加熱期間會改變。
故，根據實施例，其可以與此處描述的其他實施例結合，處於冷狀態(即室溫)之陰極的長度可以使得陰極110與側壁312之間的分隔空間比在操作期間其應有者為大數毫米。根據其他實施例，處於冷狀態之陰極可以為約0.5mm高達10mm，其對於希望的分隔空間太短，其中該希望的分隔空間可避免陰極與外殼側壁之間的輝光放電處於陽極電位。
使處於冷狀態之陰極的長度較短，或換句話說使陰極的側與外殼的側壁之間的分隔空間比希望者更大，可以允許在操作一開始的期間之陰極熱膨脹。
根據不同的實施例，其可以與此處描述的其他實施例結合，陰極可以包括選自由下述所構成之群組的一材料：鋼、不銹鋼、銅、鋁、石墨、CFC(carbon-fiber-reinforced carbon)、前述複合物、或前述混合物。
若陰極是由例如銅製成、具有2m的長度以及在其中間距有一固定陰極支撐件(即陰極從一固定支撐件延伸1m至左邊和1m至右邊)，依據17×10-6
l/K之熱膨脹係數的伸長可以在各側為約8.5mm。根據不同實施例，從不銹鋼陰極製成的相同幾何形態可以具有2.5-7.5mm之範圍內的伸長，取決於所使用的不銹鋼類型而定。根據又進一步實施例，從石墨或CFC材料陰極製成的相同幾何形態可以具有0.75-1.5mm之範圍內的伸長。
因此，根據一些實施例，其可以與此處描述的其他實施例結合，對於像是特定不銹鋼類型、石墨或CFC的陰極材料，此伸長且因而冷狀態之額外的分隔空間係被減少。
第4圖繪示一線性電子源之進一步實施例。第4圖顯示的線性電子源包括外殼112、具有狹縫開口114之前部113、以及外殼側壁312，其中僅部分顯示該外殼側壁312以為了顯示外殼112內的陰極110。如前所述，對於此處描述的實施例，外殼112可以接地，以作為線性電子源的陽極。長度L(例如1-3m，典型地為2m或其他在此揭示的數值)是由箭頭L所指出。第4圖僅顯示線性電子源的一部分。根據此處描述的實施例，其可以與此處描述的其他實施例結合，提供兩個或多個氣體導管130以將氣體引入外殼112。根據進一步實施例，如第2圖，該兩個或多個氣體導管130可以被提供在頂側和底側。根據又進一步實施例，各氣體導管130之間的距離可以在150-300mm之範圍內，典型地為200-250mm。
根據又進一步實施例，連接到氣體槽以為了提供希望的氣體(例如貴族氣體(諸如氬)、N2
、O2
、其混合物等)的該些氣體導管130具有相似的長度和配置。換句話說，提供了一系列的氣體導管，其中各個部件(從氣體槽到外殼中的氣體入口)對於各氣體導管130係實質相似。這允許了外殼中各氣體入口的均勻壓力以及一提升均勻性的電子束產生。
若例如氣體槽經由氣體導管連接到閥且閥連接到第4圖所示氣體導管130的部分，從氣體槽到閥的第一部分以及從閥到氣體導管的第二部分對於各氣體入口可以具有相似的長度。藉此，各氣體導管的小偏差是可以接受的。大致上，根據此處描述的實施例，氣體導管、閥、槽等之一或多個構件可以被用在一氣體供應器，其中該氣體供應器係用於供應氣體(例如貴族氣體(諸如氬)、N2
、O2
、其混合物等)至源的外殼內。根據進一步實施例，其可以藉由與其他實施例結合來產生，可以提供至少兩個氣體供應器或甚至至少七個氣體供應器。因此，該兩個或多個氣體供應器可以典型地共享像是氣體槽、從槽到氣體散佈器之氣體導管、與/或閥的部件。
如第4圖所示，根據此處描述的實施例，陰極110具有一些側。陰極具有一前側413和一外側412。又，陰極110具有一上側414、一下側414和一背側414。前側413與狹縫開口114相隔距離D。該些側414係以分隔空間與外殼112相隔。根據一些實施例，其可以與此處描述的其他實施例結合，該些側414與外殼112之間的分隔空間係實質相似，並且為在例如3-7mm之範圍內(諸如5mm)。
線性電子源之各端的側412在側412與外殼之側壁312之間具有進一步的分隔空間。在一操作狀態中，該進一步的分隔空間可以是在3-7mm之範圍內(諸如5mm)，與/或和側414與外殼112之間的分隔空間實質相似。然而，按照陰極110在操作期間被加熱至300-500℃造成的伸長，在未操作狀態的該進一步的分隔空間是比在操作狀態時大介於1-10mm之間(典型地為2mm、5mm或7mm)。
根據又進一步實施例，若例如考量到不同形狀之伸長的陰極(例如見第2圖)，應瞭解側413和414為平行於外殼或狹縫開口114之壁的側。
根據此處描述的實施例，線性電子源具有長度L，該長度L係足夠長以提供長的線性電子束以用於大面積基材、大網片或薄板、或其他用在現代快速製造設備的寬區域。典型地，此長度介於0.7m與3m之間，例如2m或2.5m。典型地，狹縫開口與陰極的前側413之間的距離D(沿著源的光學軸或光學平面)是在1-11cm之範圍內，例如2-5cm。根據此處描述的實施例，線性電子源的長度係為陰極前側413至開口114之距離D的至少5倍或甚而至少10倍。
第5圖繪示進一步實施例，其可以與此處描述的其他實施例結合。第5圖顯示的線性電子源包括外殼112，外殼112具有側壁312。第5圖顯示從背側(即狹縫開口對面的側)觀之的立體圖。在外殼112的背側處顯示用以支撐陰極之不同類型的支撐構件。根據此處描述的實施例，線性電子源具有一固定陰極支撐構件和一或多個浮動支撐構件是可行的。
第5圖顯示一中心陰極支撐構件122，中心陰極支撐構件122具有一穿孔，提供高電壓予陰極之電氣導管或導體120可以經由該穿孔被饋入。在外殼之背表面的兩端處均提供一狹縫開口524。一浮動支撐構件522(其被固定到陰極以支撐陰極)可以在狹縫開口524內滑動。此外，圖上顯示一密封構件526。密封構件526係密封狹縫開口524，從而得以依希望來維持外殼112內部與外殼112外部之間的壓力差。
根據其他實施例，其可以與此處描述的其他實施例結合，可以提供一個固定支撐構件以及兩個或多個浮動支撐構件。根據進一步實施例，可以提供超過一個固定支撐構件以及超過兩個浮動支撐構件(例如提供四個浮動支撐構件)。
根據此處描述的其他實施例，其可以與此處描述的其他實施例結合，狹縫開口524的長度可以是在0.5-10mm之範圍內。狹縫開口524的長度取決於陰極的長度以及陰極材料。如前所述，熱膨脹係數可取決於所使用的陰極材料而顯著地變化。例如，若提供長度2m之陰極且該陰極固定地被支撐在陰極的中間，在各側可能發生相當於1m的熱膨脹係數。若使用銅作為陰極材料且陰極升溫500℃的溫度差，則狹縫開口524可以具有7-10mm的長度，例如8.5mm。對於不銹鋼陰極，狹縫開口524可以具有例如3-8mm之範圍內的長度。此數值也可能取決於所使用的不銹鋼類型。若使用石墨或CFC作為陰極材料，則狹縫開口524的長度可以被縮減至約0.5-2mm。
第6和7圖顯示進一步變更，其可以替代地或額外地被提供用於線性電子源的實施例。在此變更中，陰極是由支撐構件622所支撐。這些支撐構件被提供在外殼112的上表面和下表面之間。根據不同實施例，支撐構件622可以由不會影響陰極110和陽極間電漿產生的絕緣材料製成。根據又進一步實施例，在陰極的上表面和下表面各自提供例如兩個、三個、四個或更多個支撐構件是可行的。
如第7圖所示，支撐構件622可以是浮動支撐構件，其得以在狹縫開口724中滑動。在狹縫開口724穿過外殼112之壁的情況中，可以額外地提供一密封件。替代地，狹縫開口724可以是外殼之內部中的一凹部，因而不需要密封件。根據又進一步實施例，對於下與上支撐構件622可以替代地或額外地提供不具有浮動能力之固定支撐構件。
根據一些實施例，其可以與此處描述的其他實施例結合，具有氣體導管630之氣體供應器可以額外地具有一氣體散佈空間631。因此，氣體是經由氣體散佈空間631中的氣體導管630來提供，並且氣體散佈空間631與外殼112之內部之間係提供多個小開口或小狹縫。
根據一些實施例，供應氣體至外殼112的入口可以是直徑0.5-1.5mm的開口632，其在線性電子源的長度方向上具有5-10mm的距離。氣體散佈區域631或氣體散佈空間沿著線性電子源的長度提供了均勻的氣體散佈，從而在各開口632處提供相似的壓力。根據一些實施例，如第6圖所示，作為氣體入口的開口係偏離氣體導管630。這可以避免來自導管之直接氣體流通過開口，藉此得以改善氣體散佈區域或空間631的效果。
如前所述，沿著線性電子源之長度設置而具有200-300mm或甚至500mm(在氣體散佈區域631的情況中)之距離的各個氣體導管630係被配置成提供了一系列的氣體供應模組。因此，各個氣體導管、閥等具有相似的從氣體槽到氣體散佈區域63的長度。
第8圖為一線性電子源的截面圖。因此，該截面圖是在不具有電氣導管120的位置處和不具有開口632的位置處(參照第6圖)取得。根據一些實施例，其可以與此處描述的其他實施例結合，陰極810可以具有一核心814和一外層812。因此，例如核心或主體814可以由諸如不銹鋼、銅、鋁、或其混合物製成。外層812可以例如由像是石墨或CFC的材料製成。提供一CFC的外層可以減少濺射或陰極材料去除，其中該濺射或陰極材料去除可能會因為離子對於陰極的撞擊而發生。
一類似效果可以由陰極910來實現，其示於第9圖。因此，設有一主體914並在主體處設有一前板912。根據一些實施例，主體914可包含例如不鏽鋼、鋁、銅、及前述混合物的材料。前板可包含例如石墨或CFC的材料。因此，可減少離子撞擊在陰極上之濺射或陰極材料去除。
第10和11圖繪示狹縫開口之變更，其設有一窗以用於所產生電子之離開。根據不同實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，開口1014可具有一電子發射柵1015，電子發射柵1015被裝配在一凹部中。因此，一柵裝配框架1016可用於在外殼112內側裝配電子發射柵。因此，根據一些實施例，接地電位之發射柵與接地電位之前部分或表面113之間的距離可經調整，從而使陰極及發射柵1015之間的距離小於陰極110與前表面113之間的距離。故，電場強度可如此被提供以使一較高的電場強度被提供在發射柵之鄰近處。根據一些實施例，電子發射柵1015可為例如鎢等的材料粉料。因此，可提供用於使電子通過電子發射柵之高透明度。
如第10圖所示，根據此處描述之實施例，陰極110具有數個側。陰極具有一前側413。已關於第4圖敘述之另一側並未在第10圖之截面圖中顯示。另外，陰極110具有一上側414、一下側414、及一背側414。前側413與狹縫開口1014(即外殼112之前壁113中之開口)相隔距離D。該些側414藉由分隔空間與外殼112隔開。根據一些實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，側414及外殼112之間的分隔空間係實質相似，且在例如3-7mm之範圍內(例如5mm)。
根據又進一步實施例，若，舉例來說，考量一不同形狀之伸長的陰極(例如見第2圖)，側413及414可被理解為那些平行外殼之壁或狹縫開口114的側。
根據此處描述之實施例，線性電子源具有一長度，該長度係足夠長以提供一用於大面積基材、大網片或薄板、或其他用於現代快速生產設備之寬面積的長線性電子束。該長度典型介於0.7-3m之間，例如2m或2.5m。狹縫開口與陰極之前側413之間的距離D(沿著源之光學軸或光學平面)典型位於1-11cm之範圍內，例如2-5cm。根據此處描述之實施例，線性電子源之長度為由陰極前側413至開口114之距離D的至少5倍或甚至至少10倍。
對應的尺寸也在第11圖中可見。如第11圖所示，可省略前表面(例如，見第10圖之113)。因此，開口1114可被擴大藉此可使更多電子離開線性電子源。因此，陰極110之前側與開口1114之間的距離D可被定義成陰極表面與外殼112之末端之間的距離，其中該外殼112之末端定義了擴大的開口1114。
由於擴大的開口1114，可增加所發射之電子束的強度。這可以被利用，若例如電子束之垂直寬度不需要藉由一狹縫開口來調整。
另一方面，如第12圖所示，可沿開口1214設置多個調整板1213。調整板1213提供了一可調整的狹縫開口1214。因此，該些板1213可被安裝用於朝向且遠離彼此之滑動移動。
根據又進一步實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，可提供一擋門1250用於閉合狹縫開口1214，以致沒有任何電子可撞擊靶材10。舉例來說，擋門可旋轉地被安裝在線性電子源之下部。若擋門1250往上旋轉，則開口1214閉合。若擋門1250下降，在室112內產生的電子束可撞擊靶材10。
第12圖顯示具有兩個部分之擋門1250，一中心部分及一邊緣部分1254，中心部分遮蓋大部分的狹縫1214(插入1252作為中心部分)。邊緣部分1254稍微比中心部分1252長。因此，邊緣部分1254遮蓋線性電子源外部1-3cm。因此，狹縫開口1214可在線性電子源之中心區域開啟，而狹縫開口之外部1-3cm仍可受到遮蓋。因此，電子束之中心部分可通過朝向靶材，並電子束之外部部分(其可能例如不是完全均勻的)可被阻擋。
根據此處描述之實施例，吾人希望使沿線性電子源長度之電子發射強度之均勻性為±10%或更低，或±5%或更低。因此，吾人希望可阻擋電子束之邊緣部分與/或採取適當測量，以如上述般改善外殼中氣體壓力的均勻性。
根據又進一步實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，線性電子束可藉由一磁場或靜電場來聚焦。因此，聚焦必須以一圓柱透鏡之形式實施。第13A和13B圖顯示一線性電子源100及一線圈1360，線圈1360圍繞線性電子源之外殼112。線圈1360提供一磁場，如箭頭1362所指示。因此，可提供線性電子束朝一水平中心軸或光學軸102之聚焦。根據一些實施例，來自線圈1360之磁場可額外地藉由磁極片來引導。一般，磁場1362導致電子束之軌道，該軌道係圍繞光學軸102旋轉。此旋轉軌道係朝光學軸102聚焦，類似於電子顯微鏡中之磁透鏡。如第13B圖所示，即使線圈1360並非旋轉對稱，在沿線性電子源長度之各位置處可獲得一聚焦性質。
根據又進一步實施例，可由一對永久磁鐵1460提供一類似的磁場1462，其圖示於第14圖中。磁鐵1460沿線性電子源之長度延伸。虛線1464係被提供用於說明之目的，並分隔永久磁鐵之北極與南極。
根據又進一步實施例，可在外殼壁中或外殼內提供靜電上及下電極，以用於提供一圓柱長度。
具有控制裝置以用於控制操作參數之一線性電子源100之實施例係繪示於第15圖。線性電子源100具有一陰極110及一由外殼112提供之陽極，外殼112具有狹縫開口114，狹縫開口114設置在線性電子源100之前表面。可由電連接件120提供一高電壓給陰極。外殼係接地以提供陽極予一接地電位。一氣體，例如貴族氣體(例如氬)、N2
、O2
以及其混合物，係由氣體槽70透過閥72、73、導管130及氣體散佈空間631被提供至外殼112中以用於產生電漿。一般，根據此處描述之一些實施例，一氣體導管、一閥、一氣體槽、一氣體散佈空間等之一或多個構件可被用在一氣體供應器，以供應一氣體(例如貴族氣體(例如氬)、N2
、O2
以及其混合物等)至該源之外殼內。根據進一步實施例，其可藉由與其他實施例結合來產生，可提供至少兩個氣體供應器或甚至至少七個氣體供應器。因此，該兩個或多個氣體供應器可以典型地共享像是氣體槽、從槽到氣體散佈器之氣體導管、與/或閥的部件
根據此處描述之一些實施例，如第15圖所示，提供氣體給上氣體散佈空間631之氣體導管130具有與提供氣體給下氣體散佈區631之氣體導管130相似之長度。因此，外殼中可產生均勻的氣體壓力。這也能應用至不同的氣體入口，其中該些氣體入口係沿線性電子源100之長度設置在外殼之上部與/或下部。
在各氣體導管130內部，閥72及73分別被提供用於控制電漿區域中之氣流。該些閥係由控制器90(如分別由箭頭74及75所指示)控制。根據此處描述之一些實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，閥72及73分別可以在1-10msec之範圍內之反應時間來控制。因此，舉例來說，在陰極及陽極之間發生電弧的情況下，可實現一快速反應。
一般，電流與因而電子束強度可以由電漿區域中提供之氣體量來控制。提供給線性電子源之電流係與由電子發射提供之電流成比例。舉例來說，若電流必須減少，閥72及73係受控從增加電漿區域中之氣體量。
用於陰極110之高電壓係由電源供應器80提供。根據一些實施例，控制器90測量由定電壓源80提供給陰極之電流。在第15圖中，此係以箭頭95指示。另外，如箭頭82所指示，電壓供應器80可包含一電弧抑制控制裝置。若電弧發生在陰極及陽極間，電流可顯示一迅速增加，其中該迅速增加可由電源供應器80之電弧抑制裝置偵測。根據一些實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，電壓供應器係適於以毫秒之範圍(例如1-10msec)來開關。一般，反應時間可取決於基材沿電子源移動之速度。因此，對於非常快速移動的基材而言，反應時間可甚至更快，或若基材並未移動或僅緩慢移動則可更低。因此，若電弧發生，電源供應器80可立即被關掉，並進一步在電弧消失後立即再次被開啟。一方面，這允許線性電子源之穩定操作。另一方面，此操作可為擬連續的(quasi-continuous)。若線性電子源是被用在靶材為快速移動之網片及箔等的應用上，則這尤其是相關的。
一主要控制單元92提供所希望的電流及電壓值，其中該主要控制單元92可具有一顯示裝置91及一輸入裝置93(例如鍵盤、滑鼠、觸碰式螢幕等)。所希望的電流，亦即電子束強度，係如箭頭94所指示被提供給控制器。控制器測量目前電流，且在目前電流不等於所需電流時調整氣流。主要控制單元92進一步如第15圖之箭頭84所指示般給定電源供應器80一所需電壓值。在陰極及陽極間提供之電壓可用於影響所發射電子之能量。因此，電源供應器80將陰極110設在位於-3至-30kV之範圍內之固定電位，典型為-5至-10kV，例如-10kV。由於陽極接地，一固定電壓係被施加在陰極及陽極之間。
在以下實施例中，使用線性電子源及整合線性電子源之設備的方法將關於第16-21圖討論。因此，根據一些實施例，可使用如前述之線性電子源。另外可使用具有例如20-60cm長度之線性電子源。一般，線性電子源具有一陰極及一陽極，一高電壓係藉由一電連接件被提供到該陰極，該陽極係由線性電子源之外殼提供。
一般，根據此處描述之實施例，所發射之電子束沿線性電子源之長度具有均勻性，其具有±10%或更低或±5%或更低之偏差。另外，對於不同應用來說，線性電子束中之電子的能量可適於不同的應用，且線性電子束之強度可適於不同的應用。
根據一些實施例，一線性電子源，尤其是根據前述實施例之線性電子源，可被用於充電一箔或一網片。根據此處描述之實施例，尤其是具有5-100μm(典型為10μm或25μm)厚度之厚箔或網片可以一線性電子源來充電。如第16圖所示，箔1622係在滾筒1620上方受到引導。箔1622在滾筒1620上方之這類引導或傳送可被用在複數種用於製造網片或箔、用於在網片或箔上沈積材料、用於在網片或箔上圖案化薄膜層等之設備中。因此，基於數種原因，必須提供電荷給箔。一方面，滾筒1620可被充電至一正電位，且一箔可被負充電以改善箔對滾筒之附著。另一方面，箔可藉由不同製程來充電，且箔上之電荷必須被移除。
尤其對上文之厚箔(舉例來說，10μm)來說，箔上之表面電荷常常無法導致所希望的結果。根據此處描述之實施例，線性電子源100可被用於將電子佈植至箔內。因此，數微米的佈植深度(例如2-10μm)可實現，取決於由線性電子源100發射之電子1612之能量。
根據一些實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，佈植深度可被調整為箔厚度之至少20%，與/或介於箔厚度之50-80%之間。因此，在不使相當部分的電荷通過箔並撞擊相對電極的情況下，電荷可位於接近相對電極處。
根據不同實施例，為了提供希望的佈植深度，可施加位於-5至-10kV之範圍內或甚至高達-20kV的電壓(例如，-15kV)至線性電子源100之陰極。在線性電子源內產生電子1612及離子1614。由於陰極及陽極間之電壓，電子會朝向線性電子源之前表面被加速，並可經由開口114離開線性電子源而撞擊箔1622。
為了電子佈植之目的，一般而言，開口114之狹縫寬度可在由1-10mm之範圍內。因此，所發射之電流可被限制在由電源供應器所提供之電流之10-30%之範圍內。根據此處描述之實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，佈植深度係依據箔厚度作選擇，亦即佈植深度必須小於箔厚度。
根據此處描述之實施例，控制的反應時間及用於氣體引入之閥和用於電源供應器之電弧反應的反應時間可位於數毫秒之範圍內，典型為1-20msec。因此，對於在滾筒1620上方高速運送的箔1622而言，可提供幾乎連續的電荷佈植，甚至在電弧發生於陰極和陽極間之情況下亦然。
根據其他實施例，其可與此處描述之實施例結合，電子佈植方法、加熱方法、或清潔方法可提供低於50mm之用於電子轟擊之由開口114或1714(見第17圖)至靶材的距離。因此，可減少具有分子出現在狹縫開口及靶材間之電子之散射損耗。根據一些實施例，散射率可適於具有由開口發射而撞擊靶材之電子的至少80%或90%。
根據又進一步實施例，如第17圖所示，電子佈植方法、加熱方法、或清潔方法可提供一開口1714，該開口1714具有一高度，該高度相當於外殼高度之至少50%、至少80%、至少90%、或甚至實質上為100%。因此，該高度係被定義在垂直電子源長度之一平面中。電子源長度可被定義為沿狹縫開口114或1714之方向延伸。因此，例如在第16和17圖中，開口高度為開口之垂直尺寸。
因此，根據又其他實施例，介於開口114或1714與靶材之間之用於電子轟擊的距離低於5mm是此外可行的。因此，實質上所有未碰撞陽極之電子將被引導至靶材上。
一使用一般線性電子源或此處描述之線性電子源之進一步方法可以是金屬箔之加熱與/或清潔。舉例來說，金屬箔係用於製造光電薄膜。在薄膜太陽能電池或其他金屬箔用於之薄膜的製造期間，金屬箔必須針對不同的處理步驟被預熱。
第17圖顯示一線性電子源1700，其係被設置在金屬箔1722前面，其中該金屬箔1722在滾筒1720上方受到引導。
根據一些實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，線性電子源1700之陰極1710可被加大尺寸。因此，陰極表面可具有位於50-6000cm2
之範圍內的面積。舉例來說，陰極高度(即第17圖之垂直方向)可位於1-30cm之範圍內。對加大尺寸來說，高度尤其可位於15-30cm之範圍內，例如15cm或20cm。
對於加熱方法，通常所發射之線性電子束之強度必須被增加。擴大的陰極表面會導致增加的電子束強度，也就是導致增加的電子束電流。另外，線性電子源1700之開口1714係被提供為外殼高度之至少80或90%。典型地，可省略用於提供狹縫開口之前表面。因此，電子束電流可進一步被增加。
根據又進一步實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，由線性電子源1700至箔1722之距離可被減少為低於50mm。因此，由寬開口發射之所有電子可撞擊箔。
根據此處描述之實施例，在一金屬箔上提供功率成強度之效能可藉由增加陰極1710之前表面、藉由提供一寬開口1714(其可實質上相當於線性電子源之外殼尺寸)、與/或藉由減少線性電子源1700至靶材之距離來改善。
根據此處描述之實施例，對於金屬箔之加熱與/或清潔，寬電子束開口可提供上達80%之效能。陰極與陽極間之典型電壓可位於5-10kV之範圍內。另外，提供位於12-15kV之範圍內之更高的電壓(例如13kV)也是可行的。
根據又進一步實施例，加熱金屬箔之方法亦可被用於清潔金屬箔。因此，黏附至金屬箔之油或其他材料之處置可藉由加熱金屬箔來蒸發。另外，複雜的化學成分(例如油)可藉由電子束提供之能量來裂解。油等之裂解殘餘物接著可藉由蒸發來移除。根據又其他實施例，一般的線性電子源及根據此處描述之實施例之線性電子源可被用於從網箔(web foil)移除油。電容，舉例來說，可藉由在箔上提供油之圖案且在未受到油覆蓋之區域中沈積金屬膜而在一網箔上製造。因此，在金屬沈積製程後，油必須被移除，甚至是網片上之小的油殘餘物會使欲製造之電容之操作惡化。因此，即使網片在製造過程期間為高速，吾人希望具有由網片移除油之快速製程。根據此處描述之實施例，來自網片的油可藉由關於第17圖所述之方法來移除。
第17圖顯示一線性電子源1700，其係被設置在金屬箔1722前面，其中該金屬箔1722在滾筒1720上方受到引導。
根據一些實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，線性電子源1700之陰極1710可被加大尺寸。因此，陰極表面可具有位於50-6000cm2
之範圍內之面積。舉例來說，陰極高度(即第17圖之垂直方向)可位於1-30cm之範圍內。對於加大尺寸，高度尤其可位於15-30cm之範圍內，例如15cm或20cm。
對於清潔或加熱方法，通常所發射之線性電子束之強度必須被增加。擴大的陰極表面會導致增加的電子束強度，也就是導致增加的電子束電流。另外，線性電子源1700之開口1714係被提供為外殼高度之至少80%或90%。典型地，可省略用於提供狹縫開口之前表面。因此，電子束電流可進一步被增加。
根據又進一步實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，由線性電子源1700至箔1722的距離可被減少為低於50mm。因此，由寬開口發射之所有電子可撞擊箔。
根據此處描述之實施例，在金屬箔上提供功率成為強度之效能可藉由增加陰極1710之前表面、藉由提供寬開口1714(其可實質上相當於線性電子源之外殼尺寸)、與/或藉由減少線性電子源1700至靶材之距離來改善。
根據此處描述之實施例，對於金屬箔之加熱與/或清潔，寬電子束開口可提供上達80%之效能。陰極及陽極間之典型電壓可位於5-10kV之範圍內。另外，提供位於12-15kV之範圍內之更高電壓(例如13kV)也是可行的。
根據此處描述之實施例，一般的線性電子源且尤其是此處描述之線性電子源，可被用於一蒸發設備。
對一基材上之材料薄膜塗層來說，可使用一專用者(appropriator)。舉例來說，具有金屬膜之塗層(其提供大面板顯示器之電容或可撓結構或網片上之保護層)可以蒸發器來施加。一般，尤其對於基材尺寸增加之大面板顯示器，必須改善塗層製程。
第18圖顯示一蒸發器，其具有線性電子源100，線性電子源100被安排在一蒸發坩鍋180下方。線性電子源100具有一外殼112，外殼112具有一側壁312及一狹縫開口114。狹縫開口114面對蒸發坩鍋180之下部。根據此處描述之實施例，在線性電子源之操作期間，電子束撞擊蒸發坩鍋180之下側，從而加熱蒸發坩鍋。若欲將坩鍋中之一材料(例如鋁)蒸發，則鋁可被饋入位於凹部182中之蒸發坩鍋之熔化區。另外，鋁會被加熱以致其可被蒸發並可被沈積在一基材等之上。
蒸發器之進一步的實施例顯示於第19圖。因此，複數個蒸發坩鍋980係被設置在線性電子源100之狹縫開口114上方。典型地，蒸發坩鍋980可相對於彼此安排以致在蒸發坩鍋間沒有任何間隙。如前所述，可將欲蒸發之材料饋入具有一凹部部分之各蒸發坩鍋中，且坩鍋可被加熱以蒸發材料(例如鋁等)。
實施例之進一步的細節，其可與此處描述之其他實施例結合，係顯示於第20圖。第20圖顯示一線性電子源100，線性電子源100具有一陰極110及一外殼112，外殼112作為陽極。陰極110藉由一電連接件120連接至一高電壓源，電連接件120係被設置成通過一陰極支撐構件122。一氣體(例如貴族氣體(諸如氬)、N2
、O2
、其混合物等)可經由氣體導管130被引入。在線性電子源100之操作期間，電子係朝向蒸發坩鍋2080形式之靶材被加速。因此，蒸發坩鍋係被加熱以致欲沈積在基材上之材料會被熔化及蒸發。根據此處描述之不同實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，坩鍋溫度可位於1000-1600℃之範圍內，取決於欲蒸發之材料。蒸發坩鍋2080可具有一凹部2084用於接收熔化的材料。如線2082所指示，此材料可例如藉由一線連續地被饋入蒸發坩鍋。
根據不同實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，用於製造蒸發坩鍋2080之材料可典型地選自由下列構成之群組：金屬硼化物、金屬氮化物、金屬碳化物、非金屬硼化物、非金屬氮化物、非金屬碳化物、氮化物、硼化物、石墨、TiB2
、BN、B4
C、Sic、及前述組合。另外，尤其可使用例如Al2
O3
或陶瓷的材料。根據進一步的實施例，上述組成可經過選擇以致蒸發坩鍋2080具有相當於2000μΩ‧cm及以上或等於300μΩ‧cm或以下之電阻之導電率。一般，此處提供之坩鍋電阻指的是冷狀態下之電阻。由於蒸發坩鍋並未由饋入之電流來加熱，用於蒸發坩鍋之材料的選擇顯著增加，且材料可獨立於坩鍋之電氣性質來選擇。
根據進一步的實施例，蒸發坩鍋2080係位於熱絕緣構件2086上。這些支撐構件不需為導電體。因此，材料之選擇可適於熱絕緣。根據不同實施例，可使用例如高溫金屬、高溫陶瓷等之材料。另外，根據一些進一步的實施例，坩鍋接觸支撐構件之截面面積可被縮小至2-10mm2
。因此，用於蒸發坩鍋2080之支撐構件導致坩鍋及其支撐之組合之減少的熱電容。減少的熱電容導致傳送至坩鍋以提供所希望溫度之能量的需要。舉例來說，坩鍋支撐可具有100(W/m‧K)或更低、或甚至10(W/m‧K)或更低的導熱率。
根據又進一步實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，一般的電漿電子源且尤其是根據此處描述之實施例之線性電子源可被用於加熱一矽晶圓。在半導體製造期間，存在有複數種製程必須加熱矽晶圓。這些製程可為沈積製程、退火製程、或其他必須使用高晶圓溫度之製程。許多半導體處理設備使用電磁輻射(例如紅外線輻射形式)來加熱矽晶圓。不過，這些加熱製程遭受矽材料吸收紅外線輻射之害。另外，許多輻射源具有一相對寬的發射角度。因此，許多能量並未到達矽晶圓之欲加熱區。
如第21圖所示，一電漿電子源100可如此安排以致矽晶圓2102之表面受一電子束之輻射。電漿電子源包含一陰極110，一高電壓係經由一電氣導管120被施加至此。外殼112作為陽極，且例如可接地。氣體(例如貴族氣體(諸如氬)、N2
、O2
以及其混合物等)係經由氣體導管130被引入，以在陰極110區提供均勻的氣體壓力。由於陰極110及外殼112提供之陽極之間的電壓，因而產生電漿。因此，產生電子。
根據此處描述之實施例，矽晶圓2102係位於支撐件2186上，以致晶圓之一表面可被電子轟擊。典型地，電子撞擊矽晶圓之背側，也就是矽晶圓未受處理之側。
根據此處描述之實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，電子束離開之開口具有至少相當於陰極110之尺寸、具有至少相當於外殼112之個別尺寸之80或90%之尺寸、或具有相當於外殼112之尺寸，藉此可省略一前表面(例如，見第1圖之113)。
根據又進一步實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，電漿電子源可為一線性電漿電子源，其較佳地具有超過60cm之長度。一線性電漿電子源可為根據此處描述之實施例之一源。
藉由具有用於電子束離開之寬開口，因而可增加到達靶材(即矽晶圓)之電流。因此，可增加與/或暫停供應給矽晶圓之功率(其為P=U*I)，甚至對中等電子束能量來說亦然。因此，根據典型實施例，使用位於-5至-8kV之範圍內之陰極電壓是可行的。因此，可降低歸因於高能量電子之矽晶圓損壞。高功率輸出可保持矽晶圓之充分加熱，而不會著損壞晶圓之背側。
根據加熱矽晶圓、金屬箔或網片等之實施例，來自電漿電子源且尤其是線性電漿電子源之電子束可提供有效的能量傳送或電荷傳送，這是因為電子束可良好地朝向希望的靶材被引導。根據此處描述之實施例，提供給源之能量之至少60%(例如70或80%)被傳送至靶材是可行的。
對於電漿電子源被用來加熱矽晶圓之實施例，電子直接提供能量至矽晶圓。因此，舉例來說，與電磁輻射之吸收相比，矽晶圓中之能量吸收獲得改善。因此，可減少提供到晶圓表面之能量，藉此產生希望的溫度。
根據此處描述之實施例，可提供一線性電漿電子源。該源包含：一外殼，其作為一第一電極，該外殼具有多個側壁；一狹縫開口，其位於該外殼中用於一電子束之通過，該狹縫開口定義該源之一長度方向；一第二電極，其係安排在該外殼內並具有一第一側，該第一側面對該狹縫開口，該第一側與該狹縫開口間隔一第一距離，其中該電子源在該長度方向上之長度為該第一距離之至少5倍；及至少一氣體供應器，其用於提供一氣體至該外殼內，其中該第一電極為陽極且該第二電極為陰極。
根據又進一步實施例，線性電漿電子源在長度方向上可使電子源長度為第一距離之至少20倍。典型地，如一進一步的額外或替代實施方式，第二電極可另具有第二側及第三側，第二側面對該些側壁，其中第二電極之側與狹縫開口間隔一第一距離(D)，其中第二電極之第二側及第三側與外殼之間的間隔空間小於第一距離，且其中第二側及側壁之間的間隔空間係適於由非操作狀態至操作狀態增加至少1mm。
根據又進一步實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，在長度方向上之外殼長度可為至少1.5m。此外或作為進一步的變化，其可與此處描述之實施例結合，第二電極可包含選自由下列構成之群組的至少一材料：不鏽鋼、石墨、及CFC。
根據又進一步實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，該源可進一步包含：一第一支撐構件，其用於在相對於外殼之一固定位置處支撐第二電極；及至少一第二支撐構件，其用於在相對於外殼之一浮動位置處支撐第二電極。因此，例如第二支撐構件可在外殼之一開口中浮動。作為額外或替代的實施方式，第二電極可包含選自由下列構成之群組的至少一材料：不鏽鋼及銅，且其中該開口具有在長度方向延伸至少3mm之一浮動長度，或第二電極可包含選自由下列構成之群組的至少一材料：石墨及CFC，且其中該開口具有在長度方向延伸至少1mm之一浮動長度。
根據又進一步實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，外殼中之開口可為一狹縫開口，其中該開口用於該至少一第二支撐構件之浮動移動並具有至少1mm之浮動長度。對於在外殼中具有一開口之實施例，可選擇地，該源包含至少一密封件，其用於減少開口中之氣流，其中該開口係用於該至少一第二支撐構件之浮動移動。作為進一步的範例，其可額外或替代地被提供，該至少一第二支撐構件可為至少兩個第二支撐構件。
根據又進一步實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，第二電極可連接至一電源供應器，其用於提供一高電壓給該第二電極。作為一範例，該第二電極及一電源供應器可以一電連接件來連接，該電連接件係安排通過該固定支撐構件。
根據又進一步的典型實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，該第二電極具有一矩形截面。
根據又進一步的實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，該至少一氣體供應器可為複數個氣體供應器，其沿該長度方向具有至少200mm之距離。因此，該至少一氣體供應器可包含：一氣體導管，其用於該至少一氣體供應器；及一氣體散佈區域或空間，其與該氣體導管連通並鄰接該外殼，用於改善沿該長度方向之氣體壓力之均勻性。作為進一步的範例，一分隔該氣體散佈空間及該外殼之壁可具有複數個開口，其用於將氣體引入該外殼中。
根據其他實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，該線性電漿電子源可進一步包含多個進一步支撐構件，其在該第三側支撐該第二電極。作為進一步的選擇，該些進一步支撐構件可適於相對於該外殼之浮動移動。
根據又進一步實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，該第二電極可具有一主體及一外層。因此，作為一範例，該主體可包含選自由下列構成之群組的至少一材料：不鏽鋼、鋁、銅、及其混合物；且該外層包含選自由下列構成之群組的至少一材料：石墨、CFC、及其混合物。替代地或此外，該外層可環繞該主體，或該外層可被提供在該第二電極之該第一側。
根據又其他實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，該源可進一步包含一充電粒子發射柵，其由該狹縫開口朝該外殼內部凹入。
進一步的實施方式，其可與此處描述之其他實施例結合，具有一狹縫，其中該狹縫開口可具有一高度(即垂直該長度方向之一方向)，其為外殼高度之至少50%。舉例來說，該狹縫開口之高度實質上相當於該外殼之高度。
根據其他變化，其可與此處描述之其他實施例結合，該源可包含至少一狹縫高度調整板與/或一可移動擋門，其用於選擇性地阻擋充電粒子束。
根據一些實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，該第二電極之第一側可具有一高度(即垂直該長度方向之一尺寸)，其為至少1-30cm或甚至為15-30cm。
進一步的變化，其可與此處描述之其他實施例結合，可包含一聚焦透鏡，該聚焦透鏡用於聚焦該線性充電粒子束朝向延伸通過該狹縫開口之該光學平面。因此，舉例來說，該聚焦透鏡可包含一圍繞該外殼纏繞之線圈、一沿該長度方向延伸之永久磁鐵、與/或至少兩個電極。
根據一些實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，該至少一氣體供應器可包含複數個氣體導管及至少一閥，且其中該複數個氣體導管係類似以提供一系列之氣體供應器。因此，舉例來說，各氣體供應器可提供一閥。
根據又進一步實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，該至少一氣體供應器可由一控制器來控制，該控制器適於感測供應給該陰極之電流並具有100ms或更快的反應時間，該控制器可連接至一主要控制單元以接收一希望的電流值，該電源供應器可包含一電弧抑制裝置，其具有10ms或更快的反應時間，與/或該電源供應器可連接至一主要控制單元以接收一希望的電壓值。
根據其他實施例，本發明提供一種製造一線性電漿電子源之方法。該方法包含：製造一外殼，外殼作為一第一電極並具有一狹縫開口，該狹縫開口定義一長度方向；提供一第二電極在該外殼中，第二電極具有一第一側，該第一側適於面對該狹縫開口並與該狹縫開口間隔一第一距離，其中該第二電極另具有第二側及第三側，第二側適於面對多個側壁，第三側適於面對該外殼；定義介於該第二電極之該第二側及該些外殼側壁和該第三側及該外殼之間的預定分隔空間；在該外殼中安裝該第二電極，該第二電極在該長度方向之一長度小於該第二側及該外殼側壁之間的該預定分隔空間至少1mm；及連接該至少一氣體供應器至該外殼。
因此，作為一選擇性的變化，該第二電極可在一第一位置處固定地被安裝至該外殼，並在另外的位置處藉由一浮動軸承被安裝至該外殼。舉例來說，該第一位置實質上可位於該第二電極與/或該外殼之中心。
根據一些實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，該方法可包含密封該浮動軸承與/或提供用於該第二電極之一密封電連接件。
根據又其他實施例，本發明提供一種用於蒸發欲沈積材料之蒸發設備。該蒸發設備包含：至少一蒸發坩鍋，其具有一主體，該主體在一側具有用於接收該欲沈積材料之一區域；一線性電子源，其位在鄰接該蒸發坩鍋處以用於使一電子束撞擊另一側。該線性電子源包含：一外殼，其作為一第一電極，該外殼具有多個側壁；一狹縫開口，其位於該外殼中以用於一電子束之通過，該狹縫開口定義該源之一長度方向；一第二電極，其安排在該外殼內並具有一第一側，該第一側面對該狹縫開口；及至少一氣體供應器，其用於提供一氣體至該外殼中。
因此，典型地，用於製造該蒸發坩鍋主體之材料可選自由下列構成之群組：金屬硼化物、金屬氮化物、金屬碳化物、非金屬硼化物、非金屬氮化物、非金屬碳化物、氮化物、硼化物、陶瓷材料、石墨、TiB2
、BN、B4
C、SiC、Al2
O3
、及前述組合。
根據又進一步實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，用於製造該蒸發坩鍋主體之材料可具有2000μΩ‧cm及更高或300μΩ‧cm或更低之電阻。
根據又進一步的實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，該蒸發設備可包含一坩鍋支撐件。舉例來說，該坩鍋支撐件可具有2-10mm2
之與該坩鍋之接觸面積，與/或200(W/m‧K)或更低的導熱率。
根據又其他實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，根據此處描述之任何實施例之一線性電子源可被用於該蒸發設備。
根據另一實施例，本發明提供一種充電一網片或箔之方法。該方法包含：以至少一滾筒來引導具有10μm或更大厚度之一網片或箔；提供一線性電子源，其具有：一外殼，該外殼作為一陽極，該外殼具有多個側壁與一狹縫開口，該狹縫開口位於該外殼中用於一線性電子束之通過，該狹縫開口定義該源之一長度方向；一陰極，其係安排在該外殼內並具有一第一側，該第一側面對該狹縫開口；至少一氣體供應器，其用於提供一氣體至該外殼中；及一電源供應器，其用於在該陽極及該陰極間提供一高電壓；及發射該線性電子束，其中該高電壓係被調整用於提供一電子能量以在該網片或箔內部佈植該電子束之電子。作為一範例，具有至少25μm之厚度之該箔或網片係被引導。
根據一些實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，電子可被佈植達箔厚度之至少20%的佈植深度，與/或達可調整介於箔厚度之40%及80%間的佈植深度。作為進一步的實施方式，其可與此處描述之其他實施例結合，該高電壓可被調整為介於-4kV及-15kV之間，氣體之提供可由一控制器來控制，其中該控制器具有100ms或更快的反應時間，與/或電弧可被偵測且電弧之偵測以10ms之反應時間來切換該高電壓。
根據又進一步實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，位於垂直該長度方向之方向上之該狹縫開口之高度可為相當於外殼高度之至少50%。
根據又進一步實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，該線性電子源係如此提供以致介於該狹縫開口及該網片或箔間之距離可為20mm或更小。一般，對於此處描述之應用，尤其是對於具有該外殼高度之50%、80%、或甚至90%之該狹縫開口之大高度，實質上將該線性電子源直接設置在欲以電子轟擊之靶材處是可行的。
根據又其他實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，根據此處描述之任何實施例之一線性電子源可被用於佈植電荷。
根據另一實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，本發明提供一種加熱或清潔網片或箔之方法。該方法包含：提供一線性電漿電子源，其具有：一外殼，該外殼作為一陽極，該外殼具有側壁、一狹縫開口，該狹縫開口位於該外殼中用於一電子束之通過，該狹縫開口定義該源之一長度方向；一陰極，其係安排在該外殼內並具有一第一側，該第一側面對該狹縫開口；至少一氣體供應器，其用於提供一氣體至該外殼中；及一電源供應器，其用於在該陽極及該陰極間提供一高電壓；在該狹縫開口前面可移動地引導該網片或箔；及由該線性電漿電子源發射一線性電子束。
因此，根據一些實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，該高電壓可被調整為介於-4kV及-15kV間。根據又進一步的修改，其可與此處描述之其他實施例結合，氣體之提供可由一控制器來控制，其中該控制器具有100ms或更快的反應時間，與/或電弧可被偵測且電弧之偵測以10ms之反應時間來切換該高電壓。
根據一些實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，該開口之寬度可為相當於外殼寬度之至少50%或甚至至少80%。典型地，舉例來說，由該電源供應器提供之功率之至少20%可被提供給該網片或箔，或由該電源供應器提供之功率之至少60%可被提供給該網片或箔。
根據又進一步實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，該電漿電子源可如此設置以致該開口及該網片或箔之間的距離為50mm或更小，或該開口及該網片或箔之間的距離為10mm或更小。
根據不同實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，該網片或箔可為一金屬箔。因此，舉例來說，藉由至少一滾筒以至少1cm/min之速度沿該線性電漿電子源移動該受引導之金屬箔是可行的。另外，此外或替代地，該電子束之功率吸收可被用於預熱該金屬箔，或該電子束之功率吸收可被用於清潔該金屬箔。例如，功率吸收可裂解該金屬箔上之分子殘餘物。替代地，該網片或箔可為一網箔。因此，舉例來說，藉由至少一滾筒以至少1cm/min之速度沿該電漿電子源移動該受引導之網箔是可行的。另外，此外或替代地，該電子束之功率吸收可被用於清潔該網箔。作為一典型的選擇，該電子束之功率吸收可被用於從該網箔移除油。例如，功率吸收可裂解該網箔上之分子殘餘物。
根據又其他實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，根據此處描述之任何實施例之一線性電子源可被用於加熱或清潔一網片或箔。
根據另一實施例，本發明提供一種加熱矽基材之方法。該方法包含：提供一電漿電子源，其具有：一外殼，該外殼作為一陽極，該外殼具有側壁、一狹縫開口，該狹縫開口位於該外殼中用於一電子束之通過；一陰極，其係安排在該外殼內並具有一第一側，該第一側面對該狹縫開口；至少一氣體供應器，其用於提供一氣體至該外殼中；及一電源供應器，其用於在該陽極及該陰極間提供一高電壓；在該開口前面提供該矽基材；及發射該電子束以直接撞擊該矽晶圓。
因此，根據一些實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，由該電源供應器提供之功率之至少50%可被該矽基材吸收。
根據進一步實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，該高電壓可被調整為介於-4kV及-15kV間，氣體之提供可由一控制器來控制，其中該控制器具有100ms或更快的反應時間，與/或電弧可被偵測且電弧之偵測以10ms之反應時間切換該高電壓。
根據又其他實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，該開口之寬度可為相當於外殼寬度之至少50%或至少80%。典型地，該電漿電子源可如此設置以致該開口及該矽基材之間的距離為50mm或更小，或該開口及該矽基材之間的距離為10mm或更小。
根據一些實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，該矽基材可為一矽晶圓。典型地，該方法可包含支撐該矽基材，其中該晶圓之背側面對該電子源。作為一進一步可選擇的實施方式，其可與此處描述之其他實施例結合，該方法可包含在該電子束發射期間旋轉該矽基材。
根據一實施例，本發明提供一種線性電漿電子源。該源包含：一外殼，其作為一第一電極，該外殼具有多個側壁；一狹縫開口，其位於該外殼中用於一電子束之通過，該狹縫開口定義該源之一長度方向；一第二電極，其係安排在該外殼內並具有一第一側，該第一側面對該狹縫開口，該第一側與該狹縫開口間隔一第一距離，其中該電子源在該長度方向上之長度為該第一距離之至少5倍；及至少一氣體供應器，其用於提供一氣體至該外殼內。
根據另一實施例，本發明提供一種製造一線性電漿電子源之方法。該方法包含：製造一外殼，外殼作為一第一電極並具有一狹縫開口，該狹縫開口定義一長度方向；提供一第二電極在該外殼中，第二電極具有一第一側，該第一側適於面對該狹縫開口並與該狹縫開口間隔一第一距離，其中該第二電極另具有第二側及第三側，第二側適於面對多個側壁，第三側適於面對該外殼；定義介於該第二電極之該第二側及該些外殼側壁和該第三側及該外殼之間的預定分隔空間；在該外殼中安裝該第二電極，該第二電極在該長度方向之一長度小於該第二側及該外殼側壁之間的該預定分隔空間至少1mm；及連接該至少一氣體供應器至該外殼。
根據又其他實施例，其可與此處描述之其他實施例結合，根據此處描述之任何實施例之一線性電子源可被用於加熱一矽基材。
雖然前文係引導至本發明之實施例，本發明之其他及進一步的實施例可在不偏離其基本範圍之情況下發想，且其範圍係由隨附之申請專利範圍決定。
70．．．氣體槽
72．．．閥
73．．．閥
74．．．箭頭
75．．．箭頭
80．．．電源供應器
82．．．箭頭
84．．．箭頭
90．．．控制器
91．．．顯示裝置
92．．．主要控制單元
93．．．輸入裝置
94．．．箭頭
95．．．箭頭
100．．．線性電子源
110．．．陰極
112．．．外殼
113．．．前部
114．．．開口
120．．．電氣導管
122．．．陰極支撐構件
130．．．氣體導管
180．．．蒸發坩鍋
182．．．凹部
210．．．陰極
212．．．外殼
213．．．前部
214．．．開口
312．．．側壁
412．．．外側
413．．．前側
414．．．上側、下側、背側
522．．．浮動支撐構件
524．．．狹縫開口
526．．．密封構件
622．．．支撐構件
630．．．氣體導管
631．．．氣體散佈空間
632．．．開口
724．．．狹縫開口
810．．．陰極
812．．．外層
814．．．核心
910．．．陰極
912．．．前板
914．．．主體
980．．．蒸發坩鍋
1014．．．開口
1015．．．電子發射柵
1016．．．柵裝配框架
1114．．．開口
1213．．．調整板
1214．．．開口
1250．．．擋門
1252．．．中心部分
1254．．．邊緣部分
1360．．．線圈
1362．．．箭頭
1460．．．永久磁鐵
1462．．．磁場
1464．．．虛線
1612．．．電子
1614．．．離子
1620．．．滾筒
1622．．．箔
1700．．．線性電子源
1710．．．陰極
1714．．．開口
1720．．．滾筒
1722．．．金屬箔
2080．．．蒸發坩鍋
2082．．．線
2084．．．凹部
2086．．．熱絕緣構件
2102．．．矽晶圓
2114．．．開口
2186．．．支撐件
說明書的其餘部分對於熟悉該技術領域之人士揭露了本發明的完整揭示(包括其最佳態樣)，包括圖式，其中：
第1圖顯示根據在此所述實施例之一線性電子源的截面圖。
第2圖顯示根據在此所述實施例之一進一步線性電子源的截面圖。
第3圖顯示根據在此所述實施例之一線性電子源的前視圖。
第4圖顯示根據在此所述實施例之一長線性電子源的立體圖。
第5圖顯示根據在此所述實施例之一線性電子源的立體圖，其中該線性電子源具有陰極支撐結構。
第6圖顯示根據在此所述實施例之一線性電子源的截面圖，其中該線性電子源具有一被支撐的陰極以及一用於均勻氣體通過的氣體進入元件。
第7圖顯示根據在此所述實施例之一線性電子源的立體圖，其中該線性電子源具有陰極支撐結構。
第8圖顯示根據在此所述實施例之一線性電子源的截面圖，其中該線性電子源具有支撐結構與一含兩部分的陰極。
第9圖顯示根據在此所述實施例之一線性電子源的截面圖，其中該線性電子源具有一含兩部分的進一步陰極。
第10圖顯示根據在此所述實施例之一線性電子源的截面圖，其中該線性電子源具有一經變更的出口狹縫。
第11圖顯示根據在此所述實施例之一線性電子源的截面圖，其中該線性電子源具有一寬電子出口。
第12圖顯示根據在此所述實施例之一線性電子源的截面圖，其中該線性電子源具有一出口狹縫調整裝置以及一擋門。
第13A和13B圖顯示根據在此所述實施例之一線性電子源的示意圖，其中該線性電子源具有用於線性電子束的聚焦裝置。
第14圖顯示根據在此所述實施例之一線性電子源的立體圖，其中該線性電子源具有用於線性電子束的聚焦構件。
第15圖顯示根據在此所述實施例之一種用以控制線性電子源之系統的示意圖。
第16圖顯示一示意圖，其繪示根據在此所述實施例之一種使用線性電子束的方法。
第17圖顯示一示意圖，其繪示根據在此所述實施例之一種使用線性電子束的方法。
第18圖顯示根據在此所述實施例之一種使用線性電子源之蒸發設備的立體圖。
第19圖顯示根據在此所述實施例之一種使用線性電子源之蒸發設備之進一步實施例的立體圖。
第20圖顯示根據在此所述實施例之一種使用線性電子源之蒸發設備之進一步態樣的截面圖。
第21圖顯示根據在此所述實施例之一種加熱矽晶圓且使用線性電子源之實施例的截面圖。
100．．．線性電子源
110．．．陰極
112．．．外殼
113．．．前部
114．．．開口
130．．．氣體導管
312．．．側壁
412．．．外側
413．．．前側
414．．．上側、下側、背側
Claims (23)
- 一種線性電漿電子源(100；1700)，包含：一外殼(112；212；1012)，該外殼作為一第一電極，該外殼具有多個側壁(312)；一狹縫開口(114；1214；1714；2114)，該狹縫開口位於該外殼中用於一電子束之通過，該狹縫開口定義該源之一長度方向；一第二電極(110；210；810；910)，該第二電極係安排在該外殼內而使得該第二電極能沿著該第二電極的長度擴張，該第二電極具有一第一側(413)，該第一側面對該狹縫開口，該第一側與該狹縫開口間隔一第一距離，其中該電子源(100；1700)在該長度方向上之長度為該第一距離之至少5倍且為至少70 cm；及至少一氣體供應器(130；72；73；70)，該些氣體供應器用於提供一氣體至該外殼內，其中該第一電極為陽極且該第二電極為陰極。
- 如申請專利範圍第1項所述之線性電漿電子源，其中該電漿電子源(100；1700)在長度方向上之長度為該第一距離之至少20倍。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之線性電漿電子源，其中該第二電極(110；210；810；910)另具有第二側及第 三側(414)，該第二側面對該些側壁(312)，其中該第二電極之側與該狹縫開口(114；1214；1714；2114)間隔一第一距離(D)，其中該第二電極之第二側及第三側與該外殼(112；212；1012)之間的間隔空間小於該第一距離，且其中該第二側及該側壁之間的間隔空間係適於由一非操作狀態至一操作狀態增加至少1 mm。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之線性電漿電子源，其中該外殼(112；212；1012)在該長度方向上之長度為至少1.5 m。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之線性電漿電子源，其中該第二電極(110；210；810；910)包含選自由下列構成之群組的至少一材料：不鏽鋼、石墨、及碳纖維強化碳(CFC)。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之線性電漿電子源，更包含：一第一支撐構件(122)，該第一支撐構件用於在相對於該外殼(112；212；1012)之一固定位置處支撐該第二電極；及至少一第二支撐構件(522)，該些第二支撐構件用於在相對於該外殼之一浮動位置處支撐該第二電極。
- 如申請專利範圍第6項所述之線性電漿電子源，其中該第二支撐構件(522)在該外殼(112；212；1012)中之一開口中浮動。
- 如申請專利範圍第7項所述之線性電漿電子源，其中該外殼(112；212；1012)中之開口為一狹縫開口(524；724)，用於該至少一第二支撐構件(522)之浮動移動並具有至少1 mm之浮動長度。
- 如申請專利範圍第7項所述之線性電漿電子源，其中該第二電極(110；210；810；910)及一電源供應器(80)以一電連接件(120)來連接，該電連接件(120)係安排在固定位置中通過該支撐構件(122)。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之線性電漿電子源，其中該第二電極(110；210；810；910)具有一矩形截面。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之線性電漿電子源，其中該至少一氣體供應器(70)更包含：複數個氣體導管(130；630)，該些氣體導管沿該長度方向具有至少200 mm之距離；至少一氣體散佈空間(631)，該些氣體散佈空間與該複數個氣體導管連通並鄰接該外殼(112；212；1012)，用於改善沿該長度方向之氣體壓力之均勻性； 至少一閥，其中該複數個氣體導管係類似以提供一系列之氣體供應器，並且其中分隔該氣體散佈空間(631)與該外殼(112；212；1012)之一壁具有複數個開口以用於氣體引入該外殼中。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之線性電漿電子源，其中該第二電極(110；210；810；910)具有一主體(814；914)及一外層(812；912)。
- 如申請專利範圍第12項所述之線性電漿電子源，其中該主體(814；914)包含選自由下列構成之群組的至少一材料：不鏽鋼、鋁、銅、及它們的混合物；且該外層(812；912)包含選自由下列構成之群組的至少一材料：石墨、碳纖維強化碳(CFC)、及它們的混合物。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之線性電漿電子源，其中該狹縫開口(114；1214；1714；2114)具有一高度，即垂直該長度方向之一方向，該狹縫開口之高度為該外殼(112；212；1012)之高度之至少50%。
- 如申請專利範圍第14項所述之線性電漿電子源，其中該狹縫開口(114；1214；1714；2114)之高度實質上相當於該外殼(112；212；1012)之高度。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之線性電漿電子源，其中該第二電極(110；210；810；910)之第一側(413)具有一高度，即垂直該長度方向之一尺寸，該第二電極之第一側之高度為至少1-30 cm，典型地為15-30 cm。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之線性電漿電子源，更包含：一聚焦透鏡(1360；1460)，該聚焦透鏡用於聚焦該線性充電粒子束朝向一光學平面，該光學平面延伸通過該狹縫開口(114；1214；1714；2114)。
- 如申請專利範圍第17項所述之線性電漿電子源，其中該聚焦透鏡(1360；1460)包含一圍繞該外殼(112；212；1012)纏繞之線圈。
- 如申請專利範圍第17項所述之線性電漿電子源，其中該聚焦透鏡(1360；1460)包含一沿該長度方向延伸之永久磁鐵。
- 如申請專利範圍第17項所述之線性電漿電子源，其中該聚焦透鏡(1360；1460)包含兩個電極。
- 如申請專利範圍第1或2項所述之線性電漿電子源，其中該至少一氣體供應器(70)由一控制器來控制，該控 制器適於感測供應給該陰極之電流並具有100 ms或更快的反應時間。
- 如申請專利範圍第9項所述之線性電漿電子源，其中該電源供應器(80)包含一電弧抑制裝置，該電弧抑制裝置具有10 ms或更快的反應時間。
- 一種製造一線性電漿電子源之方法，包含以下步驟：製造一外殼(112；212；1012)，該外殼作為一第一電極並具有一狹縫開口(114；214；1714；2114)，該狹縫開口(114；214；1714；2114)定義一長度方向；提供一第二電極(110；210；810；910)在該外殼中，該第二電極(110；210；810；910)具有一第一側(413)，該第一側(413)適於面對該狹縫開口並與該狹縫開口間隔一第一距離，其中該電子源在該長度方向上之長度為該第一距離之至少5倍且為至少70 cm，其中該第二電極另具有第二側及第三側(414)，該第二側適於面對多個側壁(312)，該第三側(414)適於面對該外殼；定義介於該第二電極之該第二側及該些外殼側壁和該第三側及該外殼之間的預定分隔空間；在該外殼中安裝該第二電極，該第二電極在該長度方向之一長度小於該第二側及該外殼側壁之間的該預定分隔空間至少1 mm；及連接該至少一氣體供應器(70)至該外殼。
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