TWI649778B - 濺鍍材料於基板表面上之濺鍍配置 - Google Patents

濺鍍材料於基板表面上之濺鍍配置 Download PDF

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Abstract

提供一種濺射材料於基板表面上之濺射配置，此濺射配置包括至少一濺射陰極、至少一基板支撐件以及至少一驅動裝置，至少一濺射陰極包括第一終端部分與第二終端部分並沿著第一軸線延伸，至少一基板支撐件係配置用來支撐基板並與至少一濺射陰極對向排列，其中基板支撐件沿著第二軸線延伸，而其中第二軸線與第一軸線形成第一夾角，至少一驅動裝置與至少一濺射陰極為可連接，至少一驅動裝置係配置用來改變第一夾角，尤其是於濺射製程之中改變第一夾角。

Description

濺射材料於基板表面上之濺射配置
本揭露之實施例是有關於一種濺射材料於基板表面上之濺射配置，以及一種濺射材料於基板表面上之濺射方法。
可撓性基板的處理，例如塑膠膜或箔(foil)的處理，在包裝工業、半導體工業或其他工業中，都具有較大的需求。此些製程可包括以所需的材料(例如金屬、半導體或介電材料)對可撓性基板進行表面塗層、蝕刻及其他為了所需的應用於基板上進行的處理步驟。執行此一作業的系統通常包括塗佈鼓輪(coating drum)(例如圓筒狀的滾子)，與處理系統耦接以用來運送基板，此基板的至少一部分於此系統上被處理。將材料沉積於基板上的方法包括濺射製程製程。典型地，濺射製程係於真空腔室中執行，基板被設置於真空腔室當中，以及包括從做為濺射源的靶材射出材料至基板表面上。
塗層之厚度的均勻性取決於濺射源與基板之間的距離等因素。利用真空塗佈系統所製造的新產品，像是光學上的應 用(例如隔熱膜(Window-film)、抗反射塗層(antireflective coating))，於基板上具有不同的材料，對於此些塗層的均勻性施加了更多的要求。進一步地，由於基板的厚度上升(例如高達3000毫米)，因此較難以滿足給定的均勻性需求。
如上述的觀點，希望提供一些新的濺射配置與調控其之方法，以克服本領域中所需的至少一些問題。
鑒於上述情況，提供一種用於濺射材料於基板表面的濺射配置(sputtering arrangement)，以及一種濺射材料於基板表面的濺射方法。本揭露之其他方面、優點與特徵可明顯由專利申請範圍、說明書以及所附之圖式看出。
根據本發明之一方面，提供一種用於濺射材料於基板表面的濺射配置。此濺射配置包括至少一濺射陰極(sputtering cathode)、至少一基板支撐件(substrate support)以及至少一驅動裝置(actuation device)，濺射陰極包括第一終端部分與第二終端部分並沿著第一軸線延伸，至少一基板支撐件係配置用來支撐基板且與至少一濺射陰極對向排列，其中基板支撐件沿著第二軸線延伸，且其中第二軸線與第一軸線形成第一夾角，驅動裝置與濺射陰極為可連接並係配置用來改變第一夾角，尤其是於濺射製程之中改變第一夾角。
根據本發明之另一方面，提供一種利用濺射配置濺 射材料於基板表面上的濺射方法，此濺射配置具有至少一濺射陰極，濺射陰極具有第一終端部分與第二終端部分，其中濺射陰極沿著第一軸線延伸。此濺射方法包括於濺射製程之中改變第一軸線之方向。
根據本發明之又另一方面，提供一種利用濺射配置濺射材料於基板表面上的濺射方法。此濺射配置包括至少一濺射陰極、至少一基板支撐件以及至少一驅動裝置，濺射陰極具有第一終端部分與第二終端部分，其中濺射陰極沿著第一軸線延伸，至少一基板支撐件係配置用來支撐基板並與至少一濺射陰極對向排列，其中基板支撐件沿著第二軸線延伸，而其中第二軸線與第一軸線形成第一夾角，驅動裝置與濺射陰極為可連接，特別是與濺射陰極的第一終端部分及/或第二終端部分為可連接。驅動裝置係配置用來改變第一夾角，尤其是於濺射製程之中改變第一夾角。此方法包括於濺射製程時改變第一軸線的方向，其中第一軸線的方向的改變提供了第一夾角的改變。
實施例也針對實施本揭露之方法的元件並包括執行每個所述方法之步驟的元件部分。此些步驟係經由硬體元件、透過適當的軟體編程的電腦、兩者的任意組合或任何其他方式所執行。而且，根據本揭露之實施例也針對所述的配置調控的方法。這包括了用以執行此配置的每一個功能的步驟。
本揭露之上述特徵以此方式應可詳細理解，可藉由參考實施例得到以上簡潔概述之本揭露的更特別說明。有關於本 揭露之實施例的附圖描述如下。
10、20、40、50‧‧‧濺射配置
11、21‧‧‧真空腔室
12、61、62、63‧‧‧塗佈鼓輪
14、24、41‧‧‧固持裝置
15‧‧‧輸送裝置
16、25、42、64‧‧‧濺射陰極
22、44‧‧‧基板支撐件
23、48‧‧‧第二軸線
26、45‧‧‧第一終端部分
27、46‧‧‧第二終端部分
28、47‧‧‧第一軸線
29‧‧‧第一夾角
30、30’、300‧‧‧驅動裝置
31、31’、310‧‧‧調整元件
32、32’、320‧‧‧連接裝置
43‧‧‧電漿雲
80‧‧‧方法
81‧‧‧於濺射製程時改變第一軸線的方向
82‧‧‧用封閉迴路控制根據一或多個濺射製程參數改變第一夾角
100‧‧‧可撓性基板
110‧‧‧退捲站
110’‧‧‧捲站
120‧‧‧第一濺射配置
130‧‧‧第二濺射配置
163、1163、1164‧‧‧氣體分離
291、292、293、294‧‧‧基板支撐件與濺射陰極之間的距離
1000‧‧‧薄膜沉積系統
1010‧‧‧裝載鎖定室
1011‧‧‧裝載鎖定室中的區域
1012‧‧‧密封件
1020‧‧‧雷射劃線室
1022‧‧‧雷射
1024‧‧‧雷射劃線室中的區域
1025‧‧‧反射鏡
1026‧‧‧透鏡
1028‧‧‧雷射光束
1110‧‧‧捲站及退捲站中的區域
1120、1121‧‧‧軟質基材導引區域中的處理區域
1122‧‧‧軟質基材導引區域
1123‧‧‧氣墊區域
第1圖繪示用於本文所述之實施例的濺射配置之側視剖面圖。
第2A圖繪示第1圖之塗佈鼓輪及濺射陰極之正視剖面圖。
第2B圖繪示第1圖之塗佈鼓輪、容納平板(recipient plate)及濺射陰極之俯視剖面圖。
第3A圖繪示用於本文所述之實施例的另一種濺射配置之側視剖面圖。
第3B圖繪示第3A圖之塗佈鼓輪、容納平板及濺射陰極之俯視剖面圖。
第4圖繪示用於本文所述之實施例的濺射配置之側視剖面圖。
第5圖繪示根據本文所揭露之實施例以第一軸線與第二軸線定義出第一夾角。
第6圖繪示根據本文所述之實施例之第4圖之濺射配置之俯視剖面圖。
第7A圖繪示另一種濺射配置之側視剖面圖。
第7B圖繪示第7A圖之濺射配置的另一種側視剖面圖。
第8圖繪示根據本文所述之實施例之濺射配置之側視剖面圖。
第9圖繪示根據本文所述之實施例之濺射配置之側視剖面圖，此濺射配置包括用以塗佈軟質基材(web)的複數個塗佈鼓輪。
第10圖繪示根據本文所述之實施例濺射材料於基板表面之 方法的方塊流程圖。
此處將詳細討論本揭露之各種實施例，以及圖式所繪示的一或多種範例。於下列圖式的描述中，相同的符號指稱相同的元件。通常，僅針對個別實施例的不同點進行說明。每一個範例係透過本揭露之解釋來提供，且不應視為本揭露之限制。並且，或作為實施例之一部分繪示或描述的技術特徵，可使用於其他實施例之上，或配合其他實施例使用，以產生另一實施例。其意圖在於此描述包括這樣的修改與變化。
第1圖繪示用於本文所揭露之實施例之濺射配置10於拆卸狀態下(dissembled state)之側視圖。濺射配置10具有真空腔室11與塗佈鼓輪12。塗佈鼓輪12配置於真空腔室11中，並用來支撐欲被塗佈的基板(未繪示)。根據一些實施態樣，濺射配置10之複數個濺射陰極16連接到固持裝置14上，固持裝置14又可稱為「容納平板(recipient plate)」。如第1圖中所示，濺射陰極16與固持裝置14可配置為懸臂配置(cantilever arrangement)。可於輸送裝置15之上提供與濺射陰極16接觸的固持裝置14。為了組合濺射配置10，濺射陰極16透過真空腔室11的開口移入真空腔室11中。濺射陰極16位於真空腔室11中用以環繞塗佈鼓輪12，如第2A圖的正視剖面圖與第2B圖的俯視剖面圖所示。容納平板或固持裝置14可將真空腔室11之開口 以氣密的方式密封。
於一些實施態樣中，可提供相對於真空腔室11可移動的組件，此組件包括濺射陰極16、塗佈鼓輪12以及選擇性包括更多元件(例如固持裝置14及/或運送裝置，此運送裝置意指運送可撓性基板)。舉例而言，濺射陰極16及塗佈鼓輪12可提供為移入及移出真空腔室11的實體。
根據一些實施例，此些實施例還可與本文所述其他實施例結合，此些實施例可更包括一或多個泵(未繪示)連接至真空腔室11並係配置用來抽空真空腔室11。此或此些泵適於在真空腔室11內製造出中度真空到高度真空。舉例而言，真空腔室11內各處的真空可自10-1毫巴(mbar)至10-7毫巴，尤其是自10-2毫巴至10-6毫巴，例如10-3毫巴。
於第1、2A、2B圖中繪示一種理想的狀況，即濺射陰極16與塗佈鼓輪12為平行排列，也就是說，濺射陰極16與塗佈鼓輪12之間的距離為常數。然而，在第3A、3B圖所繪示的真實系統中，容納平板及/或濺射陰極16為彎曲，尤其是因為濺射陰極16對容納平板或固持裝置14的單邊接觸所導致的重力及槓桿臂。如此彎曲的結果導致濺射陰極16與塗佈鼓輪12之間的非平行配置，如第3B圖所繪示。
濺射陰極16的彎曲可在不同情況下不同(如拆卸狀態及組裝狀態(assembled state)，例如因為機械應力(mechanical stress))，也可進行改變，例如於真空腔室11抽氣或洩氣時改變， 尤其是由電極的位置決定。此一彎曲可更於濺射製程的時候改變，例如因為熱膨脹。如此彎曲導致塗層的厚度不均勻。舉例而言，濺射陰極16與塗佈鼓輪12之間約4毫米的非平行配置可影響約2%的均勻性。
本揭露提供一種濺射材料於基板表面上之濺射配置，其容許對於彎曲進行補償，尤其是對於濺射陰極及/或固持裝置的彎曲進行補償。
根據本發明之一方面，提供一種用於濺射材料於基板表面的濺射配置。此濺射配置包括至少一濺射陰極、至少一基板支撐件以及至少一驅動裝置。濺射陰極具有第一終端部分與第二終端部分，其中濺射陰極沿著第一軸線延伸。基板支撐件係配置用來支撐基板並與至少一濺射陰極對向排列，其中基板支撐件沿著第二軸線延伸，且其中第二軸線與第一軸線形成第一夾角。驅動裝置可連接於至少一濺射陰極，特別是連接於第一終端部分及/或第二終端部分。此至少一驅動裝置係配置用來改變第一夾角，尤其是於濺射製程之中改變第一夾角。
因而，本揭露容許濺射陰極與基板支撐件之間的角度的原位(in-situ)(例如在真空下)控制，以增加塗佈在基板表面上的材料層之厚度的均勻性。尤其是，本揭露容許塗佈源與基板表面之間原位(例如在真空下)調整與自動化距離調節，以得到最佳可能的厚度均勻性。
本揭露提供下列有利的影響。濺射配置可使用不同 種類的真空系統，尤其是不同種類的真空沉積系統或塗佈機(coater)。而且可使用不同種類的電極(例如陰極)，例如可旋轉電極、平面電極、中頻濺射(MF)電極與直流濺射(DC)電極，以及不同種類的塗佈材料。濺射配置的表現或是有關於系統的品質(例如塗佈材料的厚度均勻性)與電極的移動無關，例如真空腔室的抽氣或洩氣。均勻可不透過洩氣而原位調整，例如於濺射製程之前或之中調整。本揭露更提供固持裝置(例如容納平板)之彎曲與電極本身之彎曲的補償，以及於靶材的使用期(lifetime)中電極彎曲(例如因為靶材的重量改變)的補償。而且，根據均勻性的需求，也不需要用於沉積輪廓(profile)調整的縫隙。關於控制部分，自動封閉迴路控制或調整係為可能，例如使用整合的(integrated)均勻性測量系統。
第4圖繪示根據本文所揭露之實施例之濺射配置20於拆卸狀態下之剖面側視圖。第5圖繪示根據本文所揭露之實施例以第一軸線與第二軸線定義出第一夾角。
濺射配置20包括至少一濺射陰極25，濺射陰極25具有第一終端部分26與第二終端部分27。每一個濺射陰極25沿著各自的第一軸線28延伸。雖然在第4圖所繪示之範例上有三個濺射陰極25，然而可提供任何適當數量的濺射陰極25，例如一個、二個、四個或六個。
至少一基板支撐件22被配置用來支撐基板(未繪示)，並與濺射陰極25對向排列或面對面排列。典型的是，基板 支撐件22配置於真空腔室21之中。於某些實施例中，基板支撐件22可為塗佈鼓輪。基板支撐件22沿著第二軸線23延伸，如第5圖所示，第二軸線23與每一個第一軸線28形成了各自的第一夾角29。
根據可與本文所述其他實施例結合之一些實施例，濺射配置20可更包括一或多個泵(未繪示)連接至真空腔室21，此泵係配置用來抽空真空腔室21。此或此些泵係適於在真空腔室21內製造出中度真空到高度真空。舉例而言，真空腔室21內各處的真空可自10-1毫巴(mbar)至10-7毫巴，尤其是自10-2毫巴至10-6毫巴，例如10-3毫巴。
根據可與本文所述其他實施例結合之一些實施例，第一夾角可為任何形成於第一軸線與第二軸線之間的角度。於某些實施態樣中，第一夾角可為第一軸線相對於第二軸線之傾斜度(inclination)所定義之角度。舉例而言，二個軸線可以定義其間的四個夾角，其中這四個夾角位於同一平面上，此一平面可於三維座標系統或參考系統(也就是於空間中)任意定向。四個夾角形成兩對夾角，每一對夾角包括二個角度相等的夾角。第一夾角可為此一平面(也就是此任意定向的平面)中的任意夾角。
於第4圖所示之範例中，第一夾角29為第一軸線28相對於第二軸線23於垂直方向(亦即平行於重力的方向)上的傾斜度所定義的夾角。於另一例中，第一夾角29為第一軸線28相對於第二軸線23於水平方向(亦即垂直於重力的方向)上 的傾斜度所定義的夾角。然而，第一夾角並不限於垂直與水平的方向，可由三維空間中的任意方向所定義。
至少一驅動裝置30與至少一濺射陰極25為可連接。於一些實施例中，至少一驅動裝置30與第一終端部分26及/或第二終端部分27為可連接。此至少一驅動裝置30係配置用來改變第一夾角29，尤其是於濺射製程時改變第一夾角29。於一些實施例中，至少一驅動裝置30可配置來改變第一軸線28相對於第二軸線23的方向，從而改變第一夾角29。透過原位(例如位於真空下)改變第一夾角，第一夾角29的改變係例如由濺射陰極25的彎曲造成，此一彎曲係由於熱膨脹及/或機械應力，此熱膨脹及/或機械應力可被補償，由此可提升塗佈於基板上的材料層厚度的均勻性。根據可與本文所述其他實施例結合之一些實施例，驅動裝置30係提供於真空腔室21中。
根據可與本文所述其他實施例結合之一些實施例，此至少一驅動裝置30係配置用來改變或調整第一夾角29至實質上為0度。此係可對應到第一軸線28與第二軸線23之間的平行配置，或差異在正負5度以內。於其他些實施例中，此至少一驅動裝置30係配置用來改變或調整第一夾角29至第一值。此第一值可為預定值或即時(real-time)決定及/或修改之值(例如在濺射製程之中)。第一值可基於濺射製程的至少一製程參數計算或決定，例如濺射於基板表面上的材料的層厚度、真空參數、濺射材料及/或製程功率。
根據可與本文所述其他實施例結合之一些實施例，此至少一驅動裝置30與第二終端部分27為可連接。舉例而言，第一終端部分26可固定在適當的位置，而第二終端部分27可藉由連接於驅動裝置30提供為可移動或可位移。
根據可與本文所述其他實施例結合之一些實施例，至少一驅動裝置30與至少一濺射陰極25的中間部分為可連接。此處所用之術語「中間部分」可指稱至少一濺射陰極25中介於第一終端部分26與第二終端部分27之間的任意部分。
根據可與本文所述其他實施例結合之一些實施例，提供一個驅動裝置30給一濺射陰極25。換句話說，一濺射陰極25具有一個驅動裝置30與其相連。這可能是當濺射陰極25的第一終端部分26固定於固持裝置24時的情況，固持裝置24例如是容納平板。第二終端部分27與各自的驅動裝置30為可連接。於一些實施例中，可提供給每一個濺射陰極25一個驅動裝置30，也就是說，驅動裝置30的數量與濺射陰極25的數量相等。在這樣的情況下，各自的第一夾角29可單獨或彼此獨立地控制或調整。
根據可與本文所述其他實施例結合之一些實施例，提供二個驅動裝置30給一濺射陰極25。換句話說，一濺射陰極25可具有二個驅動裝置30與其相連。這可能是當其中一個驅動裝置30與第一終端部分26為可連接，另一個驅動裝置30與第二終端部分27為可連接時的情況。於一些實施例中，可提供給 每一個濺射陰極25二個驅動裝置30，也就是說，驅動裝置30的數量為濺射陰極25的數量的二倍。在這樣的情況下，各自的第一夾角29可單獨及/或彼此獨立地控制或調整。
如上所述，根據一些實施例，濺射配置20可包括二驅動裝置30，其中一驅動裝置30可與第一終端部分26為可連接，另一驅動裝置可與第二終端部分27為可連接。在這種情況下，第一終端部分26可不被固定，反而相對於其連接的驅動裝置30為可移動。於一些實施例中，第一終端部分26可經由其他的驅動裝置30連接至固持裝置24。藉著移動相對於彼此的第一終端部分26與第二終端部分27，可改變第一軸線28與第二軸線23之間的第一夾角29。於此例中，為了改變第一夾角29，第一終端部分26可在當第二終端部分27不移動或是固定時移動，或是第一終端部分26可在當第二終端部分27移動時不移動或是固定，或第一終端部分26與第二終端部分27兩者相對於彼此移動，尤其是更可相對於彼此同時移動。
應當要了解的是，本揭露並非限制於上述型態，可提供任意數量的驅動裝置以連接至少一些第一終端部分及/或第二終端部分。
根據可與本文所述其他實施例結合之一些實施例，固持裝置24可被配置為支撐至少一濺射陰極25。舉例而言，至少一濺射陰極25可連接或固定在固持裝置24上。典型地，固持裝置可為平板，特別是容納平板。在典型的實施例中，第一終端 部分26可固定或附著在固持裝置24上。舉例而言，第一終端部分26可連接固定位置上的固持裝置24，以及第二終端部分27可提供為與可移動或可位移的至少一驅動裝置30為可連接。透過當第一終端部分26固定位置時移動第二終端部分27，可改變第一軸線28與第二軸線23之間的第一角度29。
於一些實施態樣中，為了組裝濺射配置20，至少一濺射陰極25可經由真空腔室21之開口移入真空腔室21。於真空腔室21中，至少一濺射陰極25可被設置以環繞至少部分基板支撐件22。當將濺射陰極25設置在真空腔室21中之時或之後，至少一濺射陰極25可連接至至少一驅動裝置30，例如是手動或自動連接。當濺射配置20中具有二個或更多個濺射陰極25，二個或更多個濺射陰極25中的至少一個可與至少一驅動裝置30為可連接。於一些實施例中，所有的濺射陰極25與至少一驅動裝置30為可連接。接著真空腔室21可被氣密密封，這樣可於真空腔室21中創造真空。舉例而言，固持裝置24可被配置為密封濺射陰極25插入真空腔室21的開口。
於一些實施態樣中，可提供相對於真空腔室21可移動的組件，此組件包括濺射陰極25、基板支撐件22以及選擇性包括其他元件，例如固持裝置24及/或運送裝置，此運送裝置意指運送可撓性基板。舉例而言，濺射陰極25及基板支撐件可提供為移入及移出真空腔室21的實體。
根據可與本文所述其他實施例結合之一些實施例， 至少一濺射陰極25為平面濺射陰極或可旋轉濺射陰極。當濺射陰極25為可旋轉濺射陰極時，第一軸線28可為此可旋轉濺射陰極的旋轉軸。
根據可與本文所述其他實施例結合之一些實施例，至少一基板支撐件22可為圓筒狀，尤其是可為塗佈鼓輪。舉例而言，第二軸線23可為圓筒狀基板支撐件的旋轉軸，尤其是可為塗布鼓輪的旋轉軸。
於典型的實施態樣中，濺射配置20可包括一個以上的濺射陰極25。每一個濺射陰極25可與基板支撐件22的第二軸線23形成個別的第一夾角29。至少一驅動裝置30可被配置為改變此些第一夾角29中的至少一個，例如此或此些濺射陰極的第一夾角具有最趨向彎曲的傾向。
第6圖繪示根據本文所述之實施例之第4圖之濺射配置20之俯視剖面圖。
於第6圖所示之範例中，繪示了二個濺射陰極25。對於每一個第二終端部分，連接了各自的驅動裝置30、30’。驅動裝置30、30’可個別包括調整元件31、31’。
調整元件31、31’可包括馬達、步進馬達(stepped motor)、線性馬達(linear motor)、機械調節單元(mechanical adjustment unit)、氣動調整單元(pneumatic adjustment unit)及水力調整單元(hydraulic adjustment unit)中的其中一種。機械調整元件可包括饋通孔穿過真空腔室之牆壁。因此，機械調整元 件31、31’可由真空腔室21之外控制，尤其是可由真空腔室21之外手動控制。
於一些實施例中，連接裝置32、32’可提供為連接第二終端部分與調整元件31、31’。連接裝置32、32’可配置為當濺射陰極25被插入或移入真空腔室21時與第二終端部分的連接。然而在一些實施例中，不提供任何連接裝置，且調整元件31、31’可直接連接濺射陰極25的第二終端部分。
至少一驅動裝置30、30’係被配置為改變第一夾角，尤其是於濺射製程時改變第一夾角。透過原位(例如在真空下)改變第一夾角，第一夾角的改變係例如由濺射陰極的彎曲造成，此一彎曲係由於熱膨脹及/或機械應力，此熱膨脹及/或機械應力可被補償，由此可提升塗佈於基板上的材料層厚度的均勻性。於第6圖中，驅動裝置30、30’係提供於真空腔室21之內。
根據一些實施例，濺射陰極25安裝於固持裝置24或容納平板之上。因此，可固定基板支撐件22與濺射陰極25之間的距離292及距離294。基板支撐件22與濺射陰極25之間的距離291與距離293係位於濺射陰極25的鬆弛端(loose end)或自由端，可為彈性的且為獨立的數值(決定於例如真空腔室內的壓力、陰極位置，重量、濺射陰極及/或容納平板的彎曲等等)。此系統包括至少一驅動裝置30，驅動裝置30可與每一個濺射陰極25的鬆弛端或自由端整合，且可以用來移動或彎曲濺射陰極25，例如是以得到相同的距離291及距離293之方式，也就是說 得到基板支撐件22與濺射陰極25的平行配置。
根據可與本文所述其他實施例結合之一些實施例，驅動裝置30、30’可被配置為改變或調整距離291及距離293至分別與距離292及距離294相等。此係可對應至基板支撐件22與濺射陰極25的平行配置，也就是說，第一軸線28與第二軸線23的平行配置。此些控制可表現為原位控制及/或於濺射製程中的即時控制，例如基於至少一濺射製程參數的即時控制。濺射製程參數係選自於由濺射於基板表面之材料之層厚度、真空參數、濺射材料及/或製程功率所組成之群組。從而可提升塗佈於基板上的材料層厚度的均勻性。
於其他的實施例中，驅動裝置30、30’可被配置為改變或調整至少一距離291及293至各自的第一值。此第一值可為計算所得之值或即時決定及/或修改之值，此一即時決定及/或修改係基於濺射製程的至少一製程參數，例如濺射於基板表面上的材料的層厚度、真空參數、濺射材料及/或製程功率。距離291之第一值可與距離293之第一值獨立計算或決定。也可於距離291及293兩者使用一個(亦即相同的)第一值。
此一調整可在不對系統(真空腔室)洩壓的同時容易地被原位調整。可使各個陰極進行單層濺射，其均勻性可用一整合的光學測量系統直接測量。然而，本揭露不限於單層濺射的系統，且整合的光學測量系統可適用於多層濺射的系統。所需的移動或彎曲(量)可直接以此些系統所獲得的數據計算及執行。 如下所述，可實施一種自動化封閉迴路控制。
根據可與本文所述其他實施例結合之一些實施例，濺射配置20可更包括控制器(未繪示)，被配置用來控制至少一驅動裝置30以調整第一夾角。舉例而言，控制器(未繪示)可被配置為控制濺射配置30以改變第一夾角29至實質上為0度或至上述的第一值。舉例而言，第一夾角可被決定或即時修改，例如於濺射製程中即時修改。
於一些實施例中，控制器可被配置為基於一或多個濺射製程參數控制至少一驅動裝置30以調整第一夾角。舉例而言，濺射製程參數可包括濺射於基板表面上的材料的層厚度、真空參數、濺射材料及/或製程功率中的至少一個。為了測量濺射於基板表面的材料的層厚度，濺射配置可包括整合的均勻性測量系統，尤其是原位均勻性測量系統。
第7A、7B、8圖繪示用於磁控濺射(magnetron sputtering)的濺射配置。濺射源(sputtering source)通常使用磁控管(magnetron)，磁控管係利用強大的電磁場以侷限帶電的電漿粒子，例如在電漿雲中接近濺射靶材的表面處。
第7A圖繪示於理想狀況中的濺射配置40，其中對稱的電漿雲43形成於濺射陰極42與基板支撐件44之間。濺射陰極42的第一終端部分45可連接到固持裝置41，而濺射陰極42的第二終端部分46可為鬆弛或自由的，以形成懸臂系統。一空間變異(spatial varying)(即非勻相)的磁場可如第7B圖繪示 造成非對稱的電漿雲43。非對稱電漿雲43可反過來影響塗層的均勻。尤其是，塗層可能具有差的均勻性。
第8圖繪示根據本文所述之實施例的濺射配置50。濺射配置50包括配置用來支撐基板(未繪示)的基板支撐件44，以及具有第一終端部分45與第二終端部分46的濺射陰極42。濺射陰極42的第一終端部分45可連接到固持裝置41，而濺射陰極42的第二終端部分46可為鬆弛或自由的，以形成懸臂系統。根據一些實施例，濺射陰極42沿著第一軸線47延伸，以及基板支撐件44沿著第二軸線48延伸。第一軸線47及第二軸線48形成第一夾角。換句話說，第一軸線47及第二軸線48係相對於彼此定向以形成第一夾角。
根據可與本文所述其他實施例結合之一些實施例，第一夾角可為任何形成於第一軸線與第二軸線之間的夾角。尤其是，第一夾角可由共用一共同端點的二個軸線所形成，此共同端點可為第一軸線與第二軸線的交點。舉例而言，當二個軸線交會於一點時，形成了四個夾角。此些成對的夾角係根據彼此的相對位置命名。由兩交會的軸線形成的一對彼此相對的夾角稱為對頂角(vertical angles,opposite angles,vertical opposite angles)。對頂角的角度相等。於一些實施態樣中，第一夾角可為第一軸線相對於第二軸線的傾斜度所定義之夾角。
於第8圖所示之例中，第一夾角為第一軸線47相對於第二軸線48於垂直方向(亦即平行於重力的方向)上的傾斜 度所定義的夾角。於另一例中，第一夾角為第一軸線47相對於第二軸線48於水平方向(亦即垂直於重力的方向)上的傾斜度所定義的夾角。然而，第一夾角並不限於垂直與水平的方向，可由三維空間中的任意方向所定義。
根據本揭露之一些實施例以及第8圖所示，濺射配置50更具有與濺射陰極42的第二終端部分46為可連接的至少一驅動裝置300。至少一驅動裝置300可被配置為相似於如上所述的驅動裝置30、30’，尤其是可包括調整元件310及連接裝置320。上述驅動裝置30、30'的描述，以及尤其是調整元件31、31’與連接裝置32、32’的描述，也適用於驅動裝置300、調整元件310及連接裝置320，在此不另贅述。
於典型的實施態樣中，至少一驅動裝置300可被配置為透過當第一終端部分45實質上固定時移動或位移第二終端部分46以改變第一夾角(尤其是於濺射製程期間)。至少一驅動裝置300可改變濺射陰極42的方向，尤其是相對於基板支撐件44的第二軸線48改變第一軸線47的方向，從而改變第一夾角29。
於一些實施例中，此些實施例還可與本文所述其他實施例結合，提供一個驅動裝置300給一濺射陰極42。於可與本文所述其他實施例結合之一些實施例中，提供二個驅動裝置300給一濺射陰極42。換句話說，濺射陰極42可具有二個驅動裝置300與其相連。舉例而言，一驅動裝置300與第一終端部分45為 可連接，而另一驅動裝置300與第二終端部分46為可連接。
根據可與本文所述其他實施例結合之一些實施例，至少一驅動裝置300與濺射陰極42的中間部分為可連接。此處所用之術語「中間部分」可指稱至少一濺射陰極42中介於第一終端部分45與第二終端部分46之間的任意部分。
濺射配置50藉由彎曲濺射陰極42或調整濺射陰極42的方向提供了電漿非均勻性的補償。從而提升塗佈於基板上之材料層的厚度的均勻性。
第9圖繪示薄膜沉積系統1000，具有根據本文所述之實施例的濺射配置。
薄膜沉積系統1000包括退捲站(unwinding station)110、捲站(winding station)110’、第一濺射配置120以及第二濺射配置130。第一濺射配置120及第二濺射配置130各包括一真空腔室，此真空腔室可配置為處理室(processing chamber)。裝載鎖定室(load lock chamber)1010可提供於退捲站110及第一濺射配置120之間。另一裝載鎖定室1010可提供於雷射劃線室(laser scribing chamber)1020與捲站110’之間。此些裝載鎖定室1010可各包括密封件1012，密封件1012可例如當提供可撓性基板100通過薄膜沉積系統1000或不具有可撓性基板100時關閉。從而，捲站110’及退捲站110可在系統的其他部分抽真空時打開，並具有大氣壓力。而且，裝載鎖定室1010可用來提供中間真空階段，這樣可提升例如捲站110’與第一濺射配置120之 真空腔室之間的壓力差異。
可撓性基板100也可被稱為「軟質基材」。此處的術語「軟質基材」尤其是指任意種類的可撓性基板。舉例而言，軟質基材可為任意適合的帶狀可撓性材料。典型的例子是箔(foils)。
如第9圖所示之範例，此些腔室與站可區分薄膜沉積系統1000為不同的區域。從而此區分係指，基於在不同區域中有彈性的運用模組的概念，可提供適於分離的區域。根據一些實施例，可提供氣體分離163、氣體分離1163及/或氣體分離1164。從而可提供給薄膜沉積系統1000中的不同區域不同的處理氣壓(atmosphere)，例如是不同的處理壓力(pressure)。
舉例而言，薄膜沉積系統顯示了於捲站110’及退捲站110中的區域1110、裝載鎖定室1010中的區域1011、雷射劃線室1020中的區域1024、第一濺射配置120及第二濺射配置130中的氣墊區域1123、第一濺射配置120及第二濺射配置130中的軟質基材導引區域1122，及第一濺射配置120及第二濺射配置130中的處理區域1121、1120。此些區域中的一或多個區域各自可具有不同的氣壓(例如是壓力)。舉例而言，可藉由氣體分離的方式隔離由於氣墊區域的氣體灌入，以減少對其他區域的影響。
根據可與本文所述其他實施例結合之不同的實施例，氣墊區域1123的壓力可介於1毫巴至1．10-2毫巴之間，而在操作的過程當中其他區域可被抽真空至介於1．10-2毫巴至1．10-4毫巴 之間的壓力。
根據可與本文所述其他實施例結合之進一步的實施例，於第一濺射配置120之後及第二濺射配置130之後可各提供雷射劃線室1020。每個雷射劃線室1020包括用於雷射處理可撓性基板100之前表面的設備。根據不同的實施例，於雷射劃線室1020中提供雷射1022、一或多個反射鏡1025及/或至少一透鏡1026。雷射光束1028被導引至可撓性基板100的前表面，亦即於先前的處理腔室中薄膜所沉積的表面。
根據可與本文所述其他實施例結合之一些實施例，第一濺射配置120可包括二個或更多個塗佈鼓輪61、62、63配置用來運送軟質基材(例如可撓性基板100)，以及可包括至少一濺射陰極64。雖然第9圖之範例繪示三個塗佈鼓輪61、62、63，但本揭露並不限於此，並可提供任意適合數量的塗佈鼓輪。舉例而言，可提供二或四個塗佈鼓輪。根據本揭露的一些實施例，塗佈鼓輪也可作為可旋轉的基板支撐件。從而如第9圖左側沉積室所示，二個或更多個可旋轉基板支撐件可提供自由跨距(free-span)沉積系統，或如第9圖右側沉積室所示的利用一個塗佈鼓輪在軟質基材接觸塗佈鼓輪時沉積材料。
根據一些實施例，二個或更多個塗佈鼓輪61、62、63為平行配置，並在二個或更多個塗佈鼓輪61、62、63之間形成縫隙。舉例而言，可提供第一塗佈鼓輪61與第二塗佈鼓輪62，其中於第一塗佈鼓輪61與第二塗佈鼓輪62之間形成縫隙。於一 些實施態樣中，至少一濺射陰極64可設置在面對縫隙的區域。從而，於縫隙區域中發生沉積，縫隙亦即是在軟質基材為自由(free)且未被塗佈鼓輪61、62、63所支撐的區域所沉積。此可稱為「自由跨距沉積」。
根據一些實施例，每一濺射陰極64沿著各自的第一軸線延伸，而塗佈鼓輪61、62、63沿著各自的第二軸線延伸。第二軸線可為塗佈鼓輪61、62、63各自的旋轉軸。第一軸線與第二軸線形成第一夾角。換句話說，第一軸線及第二軸線係相對於彼此定向以形成第一夾角。
根據本揭露的一些實施例，第一濺射配置120可具有至少一驅動裝置(未繪示)與至少一濺射陰極64為可連接。至少一驅動裝置可被配置為相對於至少一塗佈鼓輪61、62、63改變至少一濺射陰極64的方向，從而調整至少一第一夾角。至少一驅動裝置可配置為類似於前述的驅動裝置30、30’、300，且可特別包括調整單元與連接裝置。前述之驅動裝置30、30’、300及尤其是有關於調整單元與連接裝置的描述也適用於此一驅動裝置，在此不另贅述。
根據可與本文所述其他實施例結合之一些實施例，第二濺射配置130可被配置為對應於第1圖至第8圖中詳細描述的濺射配置的任意一種。
第10圖繪示根據本文所述之實施例濺射材料於基板表面之方法80的方塊流程圖。
用於濺射材料於基板表面的方法，使用了具有至少一濺射陰極的濺射配置，濺射陰極具有第一終端部分與第二終端部分，其中濺射陰極沿著第一軸線延伸。此方法包括於濺射製程時改變第一軸線的方向(流程方塊81)。此處的濺射配置可被配置為上述任意一種濺射配置。
用於此方法之濺射配置可更包括至少一基板支撐件，至少一基板支撐件係配置用來支撐基板並與至少一濺射陰極對向排列，其中基板支撐件沿著第二軸線延伸，而其中第二軸線與第一軸線形成第一夾角。於此方法中，第一軸線方向的改變可提供第一夾角的改變。從而，可提升塗佈於基板上的材料層厚度的均勻性。
根據可與本文所述其他實施例結合之一些實施例，此方法可更包括根據一或多個濺射製程參數改變第一夾角，尤其是用封閉迴路控制根據一或多個濺射製程參數改變第一夾角(流程方塊82)。舉例而言，濺射配置參數可包括選自於由濺射於基板表面之材料之層厚度、真空參數、濺射材料及製程功率所組成之群組中的至少一個濺射製程參數。為了測量濺射於基板表面上的材料的層厚度，濺射配置可包括整合的均勻性測量系統。
根據一些實施例，整合的均勻性測量系統可用來實施封閉迴路控制，特別是自動化封閉迴路控制。舉例而言，所需的移動或彎曲(量)可以此些系統所獲得的數據測定及執行，例如調整或提升塗層的均勻性。
本揭露容許濺射陰極與基板支撐件之間的角度的原位(例如在真空下)控制，以增加塗佈在基板上的材料層之厚度的均勻性。尤其是，本揭露容許塗佈源與基板之間的原位(例如在真空下)調整與自動化距離調節，以得到最佳可能的厚度均勻性。
雖然前述的內容係針對本揭露的實施例，然而可在不脫離其基本範圍內產生本揭露之其他與更多的實施例，其範圍當視後附之申請專利範圍所界定。

Claims (18)

  1. 一種濺射一材料於一可撓性基板之一表面上之濺射配置，包括：至少一濺射陰極，具有一第一終端部分與一第二終端部分，其中該濺射陰極沿著一第一軸線延伸；至少一基板支撐件，係配置用來支撐該可撓性基板，且該至少一基板支撐件對向排列於該至少一濺射陰極，其中該至少一基板支撐件沿著一第二軸線延伸，其中該第二軸線與該第一軸線形成一第一夾角，其中該至少一基板支撐件係為一塗佈鼓輪，且其中該第二軸線係為該塗佈鼓輪之旋轉軸；以及至少一驅動裝置，與該至少一濺射陰極係為可連接，其中該至少一驅動裝置係配置用來改變該第一夾角。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之濺射配置，其中該至少一驅動裝置與該至少一濺射陰極於該第一終端部分或該第二終端部分係為可連接，該至少一驅動裝置係配置用來於一濺射製程之中改變該第一夾角。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之濺射配置，更包括一固持裝置，係用來支持該至少一濺射陰極。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之濺射配置，其中該第一終端 部分係連接該固持裝置。
  5. 如申請專利範圍第1或4項所述之濺射配置，其中該至少一驅動裝置的數量是一個或二個，當該至少一驅動裝置的數量是一個時，該驅動裝置與該第二終端部分係為可連接；當該至少一驅動裝置的數量是二個時，其中一驅動裝置與該第一終端部分係為可連接，且另一驅動裝置與該第二終端部分係為可連接。
  6. 如申請專利範圍第1~4項之任一項所述之濺射配置，其中該至少一濺射陰極為一平面濺射陰極或一可旋轉濺射陰極。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之濺射配置，其中該第一軸線係為該可旋轉濺射陰極之旋轉軸。
  8. 如申請專利範圍第1~4項之任一項所述之濺射配置，包括一第一可旋轉基板支撐件及一第二可旋轉基板支撐件，該第一可旋轉基板支撐件與該第二可旋轉基板支撐件為平行配置，並形成一縫隙位於該第一可旋轉基板支撐件與該第二可旋轉基板支撐件之間，該縫隙係用來運送該可撓性基板。
  9. 如申請專利範圍第1~4項之任一項所述之濺射配置，其中該驅動裝置係配置用來改變該第一夾角至實質上為0度。
  10. 如申請專利範圍第1~4項之任一項所述之濺射配置，其中該驅動裝置係包括一馬達、一步進馬達、一線性馬達、一機械調節單元、一氣動調整單元及一水力調整單元中的其中一種。
  11. 如申請專利範圍第1~4項之任一項所述之濺射配置，更包括一控制器，配置用來根據一或複數個濺射製程參數控制該驅動裝置以調整該第一夾角。
  12. 如申請專利範圍第1~4項之任一項所述之濺射配置，其中該至少一濺射陰極的數量是至少二個。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之濺射配置，其中該至少一濺射陰極的數量是三個或六個。
  14. 如申請專利範圍第1~4項之任一項所述之濺射配置，更包括一真空腔室，其中該至少一基板支撐件及/或該至少一驅動裝置係設置於該真空腔室中。
  15. 一種利用一濺射配置濺射一材料於一可撓性基板之一表面上的方法，該濺射配置具有至少一濺射陰極，該濺射陰極具有一第一終端部分與一第二終端部分，其中該濺射陰極沿著一第一 軸線延伸，該方法包括：於一濺射製程之中改變該第一軸線之一方向，其中該濺射配置更包括：至少一基板支撐件，係配置用來支撐該可撓性基板，該至少一基板支撐件對向排列於該至少一濺射陰極，其中該至少一基板支撐件沿著一第二軸線延伸，其中該第二軸線與該第一軸線形成一第一夾角，其中該至少一基板支撐件係為一塗佈鼓輪，且其中該第二軸線係為該塗佈鼓輪之旋轉軸；其中改變該第一軸線之該方向係改變該第一夾角。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，更包括：根據至少一濺射製程參數改變該第一軸線之該方向。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之方法，更包括：藉由一封閉迴路控制根據至少一濺射製程參數改變該第一軸線之該方向。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之方法，其中該濺射製程參數係選自於由濺射於該可撓性基板之該表面上之該材料之一層厚度、一真空參數、一濺射材料以及一製程功率所組成之群組。
TW104110588A 2014-04-03 2015-04-01 濺鍍材料於基板表面上之濺鍍配置 TWI649778B (zh)

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