通过可调整的分离墙进行的气体分离的制作方法
【专利说明】通过可调整的分离墙进行的气体分离
[0001] 发明技术领域
[0002] 本发明的实施例是有关于一种薄膜处理设备，特别是有关于沉积系统，且更特别 是有关于卷对卷（roll-to-roll，R2R)沉积系统与用于操作所述系统的方法。本发明的实 施例特别是有关于在卷对卷系统中的气体分离与在卷对卷系统中气体分离的方法，特别是 用于涂布薄膜于柔性的基板上的设备与提供在沉积设备的两个沉积源间的气体分离的方 法。
[0003] 发明背景
[0004] 处理例如是塑料膜或箔的柔性的基板在封装工业、半导体工业及其他工业中有高 度的需求。处理可由以所需材料涂布柔性的基板组成，所需材料例如是金属，特别是铝。执 行此项工作的系统一般包括处理鼓轮（processingdrum)，所述处理鼓轮親接于处理系统 以传输基板，且至少部分的基板于所述处理鼓轮上进行处理，处理鼓轮例如是圆柱滚轮。卷 对卷涂布系统可藉此提供高产量系统。
[0005] 一般来说，例如是热蒸镀工艺的蒸镀工艺可利用来沉积金属的薄层，而可在柔性 的基板上进行金属化。然而，卷对卷沉积系统也在显示器工业及光伏（photovoltaic，PV) 工业面临需求大量增加的情况。举例来说，触控面板元件、柔性显示器，以及柔性PV模块致 使对卷对卷涂布机中进行沉积合适层的需求增加，特别是以低制造成本的情况来说。然而， 此种装置一般具有数层，此些层一般以化学气相沉积（CVD)工艺制造并特别也以等离子体 辅助化学气相沉积（PECVD)工艺制造。
[0006] 以不同混合气体及/或不同工作压力作用的数种CVD、PECVD及/或物理气相沉积 (PVD)源的结合面临对优越的处理气体分离的需求，以在接续的工艺步骤中避免交叉污染 效用（crosscontaminationeffects)且确保长期工艺的稳定性。因此，就与此技术领域 的状态相较，气体分离水平应通过至少数个数量级来有利地改善。一般来说，沉积复杂的薄 膜层结构是接续地在不同R2R涂布机中进行，各R2R涂布机针对特殊沉积技术的需求来进 行设计。然而，此概念导致了用于制造设备的高持有成本（costsofownership，C〇0)。
[0007] 在一些卷对卷涂布机器中，例如是派镀隔间（compartments)的隔间可通过狭缝 来分离，狭缝依循涂布鼓轮的曲率。气体分离强烈地取决于涂布鼓轮与气体分离单元间的 狭缝的宽度，且取决于狭缝的长度。当狭缝的宽度尽可能的小时，达到最佳的气体分离因子 (gasseparationfactor)。狭缝的宽度决定于气体分离单元的调整、塑料膜的厚度及涂布 鼓轮的温度。由于涂布鼓轮的直径因温度而增加，气体分离的狭缝被调整而用于最大的特 定涂布鼓轮温度（例如是80°C)及最大的塑料膜厚度（例如是高达500微米）。如果较薄 的膜及较低的鼓轮温度要以此安排进行处理，对于已给定的工艺条件来说，唯一改善此情 况的方式是对气体分离墙进行新的几何调整。若此举完成，机械的操作者必需知道，在不同 的工艺条件下，例如是较高的涂布鼓轮温度的情况中，涂布鼓轮的直径将膨胀，且分离墙将 有机会物理上地触碰到转动的涂布鼓轮。此对操作者来说是极大的失误，因为涂布鼓轮被 刮伤且涂布鼓轮长时间且昂贵的重工无法避免。因此，用于低涂布温度的气体分离调整在 现实生活中几乎无法完成。
[0008] 相较于液晶显示器（liquidcrystaldisplays，IXD)，有机发光二极管（OLED)显 示器基于较快的反应时间、较大的视角、较高的对比、较轻的重量、较低的功率，及对柔性的 基板的适应性（amenability)而在近期的显示器应用中得到大量的关注。除了用于OLEDs 中的有机材料之外，许多用于小分子、柔性有机发光二极管（flexibleorganiclight emittingdiode，F0LED)及高分子发光二极管（polymerlightemittingdiode，PLED)显 示器的聚合物材料也发展出来。许多有机及聚合物材料是柔性的，以用于在各种基板上制 造复杂、多层装置，这使得它们在用于各种透明多色显示应用是相当理想的，透明多色显示 应用例如是薄的平面显示器（flatpaneldisplays，FPD)、电激发有机激光（electrically pumpedorganiclasers)，及有机光放大器。
[0009] 多年来，在显示装置内的数层逐渐发展成数层中的各层提供不同的功能。沉积数 层于数个基板上可能需要数种处理腔体。传输数个基板通过数个处理腔体可能减少基板的 产能。因此，在此领域中，用于处理此种0LED结构及其他现代化更精密装置的有效方法及 设备是有需求的，以确保最大的基板产量且减少基板传输。 发明概要
[0010] 有鉴于上述，根据独立权利要求的用于涂布薄膜于柔性的基板上的设备，以及根 据独立权利要求的在沉积设备的两个沉积源间提供气体分离的方法被提供。本发明的其他 方面、优点，及特性通过从属权利要求、说明书，以及所附图式而更为清楚。
[0011] 根据一实施例，提供了一种用于涂布薄膜于基板上的设备。此设备包括：基板支撑 件，具有外表面，用于导引基板通过第一真空处理区域及至少一第二真空处理区域；气体分 离单元，用于分离第一真空处理区域与至少一第二真空处理区域，且适用于形成狭缝，基板 可通过基板支撑件的外表面与气体分离单元之间的狭缝；其中气体分离单元适用于控制在 第一处理区域与第二处理区域之间的流体连通，其中流体连通通过调整气体分离单元的位 置来控制。
[0012] 根据另一实施例，提供了一种在沉积设备的两个沉积源之间提供气体分离的方 法。此方法包括于基板支撑件的上方导引基板通过第一真空处理区域及至少一第二真空处 理区域；以及通过调整气体分离单元的位置来控制于第一处理区域及第二处理区域间的流 体连通，特别是其中所述位置根据基板支撑件的温度及/或位置来变化。
【附图说明】
[0013] 为了可详细地了解本发明上述的特性，简要摘录于上的本发明更具体的说明可参 照实施例。附图有关于本发明的实施例且说明于下：
[0014] 图1绘示根据此处所述实施例的用于沉积或涂布薄膜且具有气体分离单元的卷 对卷沉积设备的示意图；
[0015] 图2绘示根据此处所述实施例的用于沉积或涂布薄膜且具有气体分离单元的其 他卷对卷沉积设备的示意图；
[0016] 图3A及图3B绘示根据此处所述实施例的用于沉积或涂布薄膜且具有气体分离单 元的其他卷对卷沉积设备的不同示意图；
[0017] 图4绘示根据此处所述实施例的用于沉积或涂布薄膜且具有气体分离单元的其 他卷对卷沉积设备的示意图；
[0018]图5绘示根据此处所述实施例的用于沉积或涂布薄膜且具有气体分离单元的其 他卷对卷沉积设备的示意图；
[0019] 图6绘示根据此处所述实施例的在卷对卷沉积系统及设备中使用的沉积源的示 意图；
[0020] 图7绘示根据此处所述实施例的用于沉积或涂布薄膜于柔性的基板上的其他卷 对卷沉积设备的示意图；
[0021] 图8绘示根据此处所述实施例的用于沉积或涂布薄膜且具有气体分离单元的其 他卷对卷沉积设备的示意图；
[0022] 图9绘示根据此处所述实施例的用于沉积或涂布薄膜的卷对卷沉积设备的真空 腔体的内部的示意图；
[0023] 图10绘示根据此处所述实施例的用于沉积或涂布薄膜且具有气体分离单元的其 他卷对卷沉积设备的示意图；
[0024] 图11A至图11C绘示根据此处所述实施例的卷对卷沉积设备中的气体分离单元的 气体分离概念的不意图；
[0025] 图12绘示根据此处所述实施例的用于沉积或涂布薄膜且在三维视角中显示气体 分离单元概念的卷对卷沉积设备的沉积源的示意图；
[0026] 图13A及图13B绘示根据此处所述实施例的用于沉积或涂布薄膜且具有等离子体 沉积源的其他卷对卷沉积设备的不同示意图；
[0027] 图14A及图14B绘示根据此处所述实施例的用于沉积或涂布薄膜且具有等离子体 沉积源的其他卷对卷沉积设备的不同示意图；
[0028] 图15绘示根据此处所述实施例的用于气体分离及/或基板处理的方法的流程图， 其中改变源元件的位置以调整源元件与基板的距离；以及
[0029] 图16绘示根据此处所述实施例的用于沉积薄膜于基板上的方法的流程图，所述 方法包括分离气体入口。
[0030] 实施方式详述
[0031] 有关本发明的多种实施例将详细地说明，一或多个本发明的多种实施例的例子绘 示于图中。在下述附图的说明中，相同的参考编号意指相同的元件。一般来说，仅有有关于 个别实施例的不同之处进行说明。各例子是以对本发明进行解释的方式来提供，且并非意 指为本发明的限制。再者，作为一实施例的一部分所说明或描述的特性可用于其他实施例 或与其他实施例结合，以取得再其他的实施例。可预想的是，说明书包括此种调整与变化。
[0032] 值得注意的是，在此处所述实施例中使用的柔性的基板或软板（web)可代表性 的以可弯折做为特性。名称"软板"可与名称"条状物（strip)"和名称"柔性的基板"以 同义的方式使用。举例来说，此处所述实施例中的软板可为箔（foil)或另一柔性的基板。 然而，如同下述更详细的说明，此处所述实施例的优点也可提供用于其他连续式沉积系统 (inline-depositionsystems)的非柔性的基板或载体。然而，可理解的是，特定的优点可 用于柔性的基板及用于在柔性的基板上制造装置的应用。
[0033] 图1绘示沉积设备100。沉积设备100包括腔体102,腔体102 -般可提供成使得 真空可在腔体中产生。藉此，数种真空处理技术，且特别是真空沉积技术，可用于处理基板 或沉积薄膜于基板上。如图1所示，且参照此处，沉积设备100为卷对卷沉积设备，支承受导 引且处理的柔性的基板106。然而，根据可与此处所述其他实施例结合的一些实施例，此处 所述的气体分离的数个方面、细节，与特性可也应用于其他沉积设备，其中玻璃基板、晶圆， 或另一可为非柔性或提供于非柔性的载体中的基板被进行处理。
[0034]柔性的基板106于图1中导引至腔体102中，如箭头108所示。举例来说，柔性的 基板106可从放卷站（unwindingstation)导引至腔体102内。柔性的基板通过滚轮104 导引至基板支撑件110，基板支撑件110配置用以在处理及/或沉积期间支撑基板。如图1 中所示，特别是对于卷对卷沉积设备来说，基板支撑件可为涂布鼓轮。基板106从涂布鼓轮 110导引至其他滚轮104且至腔体102外，如第二个箭头108所示。
[0035] 图1中所绘示的实施例包括两个沉积源130。沉积源130提供于处理区域中，其中 通过涂布鼓轮所支撑的基板在对应的区域内进行处理。然而，可理解的是，根据可与此处所 述其他实施例结合的再其他实施例，可提供两个或更多个沉积源130。举例来说，可提供四 个、五个、六个，或甚至更多的沉积源，更多的沉积源例如是8、10或12个。通过气体分离单 元120,处理区域与相邻的处理区域或腔体102中的其他区域分离。
[0036]根据此处所述实施例，气体分离单元120被配置以具有可变化的位置，如箭头126 所示。气体分离单元120 -般包括墙122,墙122避免在一处理区域中的气体进入相邻区 域，例如是相邻的处理区域。气体分离单元120的元件124提供气体分离单元120与基板 106间的狭缝。藉此，元件124定义狭缝的长度且元件124的位置定义气体分离单元120与 基板106间的狭缝的宽度。
[0037]根据此处所述实施例，提供了用于涂布薄膜于基板上的设备。此设备包括基板支 撑件及气体分离单元，基板支撑件具有外表面，外表面用于自至少一第二真空处理区域导 引基板通过第一真空处理区域，气体分离单元用于分离第一真空处理区域与至少第二真空 处理区域，且适用于形成狭缝，基板可通过基板支撑件的外表面与气体分离单元间的狭缝， 其中气体分离单元适用于控制在第一真空处理区域与第二真空处理区域之间的流体连通 (fluidcommunication)，且其中流体连通通过调整气体分离单元的位置来控制。
[0038] 图2绘示另一沉积设备100,且用以说明本发明的再其他实施例。绘示于图2中的 沉积设备100包括滚轮104及处理鼓轮或涂布鼓轮110。类似有关于图1所说明的例子，当 基板106传输通过沉积设备100时，涂布鼓轮110绕着轴111转动。在绘示于图2中的腔 体102中，狭缝宽度监控装置以光学测量装置342的形式绘示。相机或其他类似的装置可 用以测量在气体分离单元120与基板106之间的狭缝的宽度。狭缝宽度监控装置通过信号 线343连接于控制器340。控制器340以信号线341连接于各气体分离单元120的致动器 226。致动器226可改变气体分离单元120的位置，且特别是元件124的位置，如箭头126 所示。
[0039]根据可与此处所述其他实施例结合的不同实施例，气体分离单元120的致动器 226可选自由电动马达（electricalmotor)、气压致动器、线性驱动器、液压致动器，及支撑 件所组成的群组，气压致动器例如是气压缸，液压致动器例如是液压缸，当支撑件暴露于预 设的加热或冷却的状态下时，支撑件具有预设的热膨胀系数，如有关于图3A及图3B的更详 细的说明。
[0040] 有鉴于上述，当腔体102关闭且当沉积设备100进行操作时，气体分离单元的狭缝 的宽度可调整。因此，由于例如是涂布鼓轮110的基板支撑件的热膨胀，狭缝的宽度的变化 可进行补偿，且气体分离单元的狭缝的宽度可依照各别的操作条件调整。
[0041] 这在需要高度气体分离的应用中特别有用，例如PECVD工艺。因此，此处所述的且 具有用于各种沉积源的隔间的设备允许于单一沉积设备中结合数种CVD、PECVD及/或PVD 工艺的模块，单一沉积设备例如是R2R涂布机。其中包括需要非常良好的气体分离的所有 种类的沉积源可用于根据此处所述的沉积设备中的模块化概念有助于降低用于沉积复杂 的层堆叠的成本，沉积复杂的层堆叠必需应用不同沉积技术或复杂的工艺参数的结合。
[0042] 一般来说，根据可与此处所述其他实施例结合的不同实施例，等离子体沉积源可 适用于沉积薄膜于柔性的基板、玻璃基板或硅基板上，柔性的基板例如是软板或箔。一般来 说，等离子体沉积源可适用于且可应用于沉积薄膜于柔性的基板上，以例如形成柔性的薄 膜晶体管（TFT)、触控屏幕装置元件，或柔性的PV模块。<