本公开内容的实施方式涉及一种用于在真空处理腔室中支撑柔性基板的设备、一种经构造以用于在柔性基板上的层沉积的处理设备、以及一种用于在涂布滚筒(coatingdrum)上支撑柔性基板的方法。本公开内容的实施方式特别地涉及薄膜处理设备，例如，涉及一种用于处理柔性基板的设备，并且更特别地涉及卷对卷(roll-to-roll；r2r)系统。
背景技术：
对柔性基板(诸如塑料膜或箔)的处理可采用于封装工业、半导体工业和其他工业中。所述处理可以包括用一种或多种涂布材料(诸如金属、半导体材料和介电材料)涂布柔性基板。所述处理还可包括其他处理方面，诸如蚀刻。执行所述处理方面的处理设备可以包括耦接到用于运输柔性基板的系统的涂布滚筒。此类卷对卷系统可提供高产量。
涂布工艺(诸如溅射沉积工艺、热蒸发工艺或化学气相沉积(chemicalvapordeposition；cvd)工艺)可用于将薄涂布材料层沉积到柔性基板上。在涂布工艺期间，柔性基板的温度会增加。柔性基板可能因增加的温度而损坏。特别地，柔性基板的边缘可能会经历热损坏。例如，柔性基板的边缘可能产生皱褶(wrinkle)。
鉴于上述，克服本领域的至少一些问题的新的用于在真空处理腔室中支撑柔性基板的设备、经构造以用于在柔性基板上的层沉积的处理设备、以及用于在涂布滚筒上支撑柔性基板的方法是有益的。具体地，可避免柔性基板的热损坏(诸如柔性基板的边缘的热损坏)的设备、处理设备、以及和方法是有益的。
技术实现要素：
鉴于上述，提供了一种用于在真空处理腔室中支撑柔性基板的设备、一种经构造以用于在柔性基板上的层沉积的处理设备、以及一种用于在涂布滚筒上支撑柔性基板的方法。本公开内容的另外方面、优点和特征从权利要求书、说明书和附图中显而易见。
根据本公开内容的一个方面，提供了一种用于在真空处理腔室中支撑柔性基板的设备。所述设备包括涂布滚筒，涂布滚筒可围绕旋转轴线旋转，其中涂布滚筒具有支撑表面，所述支撑表面经构造以用于支撑柔性基板，其中支撑表面是关于旋转轴线对称的，并且其中在垂直于旋转轴线的方向上在旋转轴线与支撑表面的中心部分之间的第一距离小于旋转轴线与支撑表面的周边(periphery)之间的第二距离。
根据本公开内容的另一方面，提供一种经构造以用于在柔性基板上的层沉积的处理设备。所述处理设备包括真空处理腔室、根据本公开内容的用于在真空处理腔室中支撑柔性基板的设备、以及一个或多个处理工具，一个或多个处理工具选自由沉积源和蚀刻工具所组成的群组，其中一个或多个处理工具定位在邻近于设备的涂布滚筒的位置。
根据本公开内容的又一方面，提供了一种用于在涂布滚筒上支撑柔性基板的方法。所述方法包括：在涂布滚筒的支撑表面上支撑柔性基板，其中支撑表面是关于涂布滚筒的旋转轴线对称的，并且其中在垂直于旋转轴线的方向上旋转轴线与支撑表面之间的距离沿着旋转轴线变化；和通过支撑表面在柔性基板的边缘部分处施加张力。
实施方式也针对了用于进行所公开的方法的设备，并且包括用于执行每个所述的方法方面的设备部分。这些方法方面可借助于硬件部件、由适当的软件编程的计算机、这二者的任意组合、或以任何其他方式执行。此外，根据本公开内容的实施方式也针对了用于操作所述的设备的方法。用于操作所述设备的方法包括用于进行所述设备的每个功能的方法方面。
附图说明
为了可详细地理解本公开内容的上述特征所用方式，可参照实施方式来进行在上文简要概述的本公开内容的更具体的描述。附图涉及本公开内容的实施方式，并且描述如下：
图1示出了根据本文所述的实施方式的用于在真空处理腔室中支撑柔性基板的设备的示意性截面图。
图2示出了图1的设备的另一示意性截面图。
图3示出了根据本文所述的实施方式的用于支撑柔性基板的设备的示意图。
图4示出了根据本文所述的实施方式的用于在真空处理腔室中支撑柔性基板的设备的示意性截面图。
图5示出了根据本文所述的另外的实施方式的用于在真空处理腔室中支撑柔性基板的设备的示意性截面图。
图6示出了根据本文所述的另外的实施方式的用于在真空处理腔室中支撑柔性基板的设备的示意性截面图。
图7示出了根据本文所述的实施方式的经构造以用于在柔性基板上的层沉积的处理设备的示意图。
图8示出了根据本文所述的实施方式的用于在涂布滚筒上支撑柔性基板的方法的流程图。
具体实施方式
现将详细描述本公开内容的各种实施方式，这些实施方式的一个或多个示例示出于图中。在以下对附图的描述中，相同元件符号指示相同的部件。一般来说，仅描述相对于个别实施方式的差异。各个示例以解释本公开内容的方式来提供，而非意图作为本公开内容的限制。此外，作为一个实施方式的一部分而示出或描述的特征，可用于或结合其他实施方式以产生又一实施方式。描述意图包括这样的修改和变化。
在基板处理期间，诸如在涂布工艺期间，柔性基板的温度会增加。柔性基板可能因增加的温度而损坏。特别地，基板边缘可能会经历热损坏，例如，基板边缘可能会变成波浪状或起皱褶。根据本公开内容，涂布滚筒具有变化直径，以局部地增加柔性基板张力。作为一个示例，变化直径可增加基板朝边缘的张力和/或在基板边缘处的张力。柔性基板的张力的局部增加允许减轻或甚至是避免柔性基板的热损坏。具体来说，在基板边缘处的张力的增加可避免基板边缘变成为波浪状或起皱褶。
如本公开内容的全文所用的术语“张力”可理解成通过弯曲的支撑表面施加在柔性基板上的“拉力”。具体地，“张力”与“压缩”是相反的。
如本文所用的术语“柔性基板”应当涵盖柔性基板，诸如卷材(web)或箔。在此注意，如本文所述的实施方式中使用的柔性基板可表征为可弯曲的。
图1示出了根据本文所述的实施方式的用于在真空处理腔室中支撑柔性基板的设备100的截面示意图，设备100具有涂布滚筒，涂布滚筒可围绕旋转轴线105旋转。具体来说，图1示出了设备100在平行于旋转轴线105的平面中的截面图。图2示出了图1的设备在垂直于旋转轴线105的平面中的另一截面示意图。
设备100包括、或为涂布滚筒，涂布滚筒可围绕旋转轴线105旋转。涂布滚筒具有支撑表面110，支撑表面110经构造以用于支撑柔性基板，其中支撑表面110是关于旋转轴线105对称的。作为一个示例，支撑表面110围绕旋转轴线105实质上旋转地对称。术语“实质上”应解释为考虑到涂布滚筒的制造公差(manufacturingtolerance)，具体为支撑表面110的制造公差。在垂直于旋转轴线105的方向上旋转轴线105和支撑表面110的中心部分112之间的第一距离120小于旋转轴线105和支撑表面110的周边之间的第二距离122。
涂布滚筒也可称为“基板支撑件”。具体来说，涂布滚筒可经构造以用于在基板处理(例如涂布工艺)期间在真空处理腔室中支撑柔性基板。具体来说，柔性基板可移动通过真空处理腔室的涂布区域，涂布区域提供在涂布滚筒处并对应于一个或多个沉积源的位置。在操作期间，涂布滚筒围绕旋转轴线105旋转，使得柔性基板往前或往后移动。作为一个示例，涂布滚筒经构造以围绕旋转轴线105顺时针或逆时针旋转以运输柔性基板。
术语“支撑表面”，如本公开内容中通篇使用的，是指一个表面，所述表面经构造以接触柔性基板以支撑柔性基板。具体来说，支撑表面不同于涂布滚筒的并非意欲或提供为接触或支撑柔性基板的其他表面部分。
根据一些可与本文所述的其他实施方式结合的实施方式，支撑表面110可由圆周表面(例如，涂布滚筒的外圆周表面)提供。在一些实施方案中，涂布滚筒可为实质上圆柱状，其中支撑表面110可通过实质上圆柱状的涂布滚筒的圆周表面来提供。术语“实质上圆柱状”应考虑到涂布滚筒的旋转轴线105和支撑表面110之间的变化距离。
根据一些可与本文所述的其他实施方式结合的实施方式，支撑表面110的周边是在平行于旋转轴线105的方向上的支撑表面110的边界(例如，边缘或端部)。作为一个示例，支撑表面110的周边包括第一边界114和与第一边界114相对的第二边界116。支撑表面110可在第一边界114和第二边界116之间延伸。在图1的截面图中，第一边界114可以是支撑表面110的左边缘或左端部。第二边界116可以是支撑表面110的右边缘或右端部。
支撑表面110在平行于旋转轴线105的方向上具有宽度124。宽度124可限定在支撑表面110的周边之间，例如，第一边界114和第二边界116之间。支撑表面110的宽度124可为至少300mm，具体地为至少1m，更具体地为至少3m。作为一个示例，支撑表面110的宽度可在300mm和5m之间的范围内，并且更具体地可在400mm和4.5m之间的范围内。
支撑表面110的中心部分112可位于在平行于旋转轴线105的方向上支撑表面110的周边之间的中心或中点处，或在其附近。作为一个示例，中心部分112可位于第一边界114和第二边界116之间的中心或中点处，或在其附近。
第一距离120和第二距离122可沿着连接旋转轴线105和支撑表面110的线来限定或测量。该线可垂直于旋转轴线105。应理解，在一些实施方案中，由于支撑表面在平行于旋转轴线105的方向上的曲率，该线可不垂直于支撑表面110。
根据一些可与本文所述的其他实施方式结合的实施方式，第一距离120为第二距离122的至少90％，具体地为第二距离122的至少95％，更具体地为第二距离122的至少99％。第一距离120和第二距离122之间的差异提供柔性基板中局部增加的张力。
在一些实施方案中，涂布滚筒或支撑表面110可相对于旋转轴线105具有直径。所述直径可在垂直于旋转轴线105的平面中来测量或限定。所述直径沿着旋转轴线105的至少一部分变化以提供第一距离120和第二距离122。所述直径也可称为“局部直径”。局部直径可以是旋转轴线105与支撑表面110之间的(局部)距离的两倍。作为一个示例，涂布滚筒或支撑表面110的最大直径可以是第二距离122的两倍。涂布滚筒或支撑表面110的最小直径可以是第一距离120的两倍。
根据一些可与本文所述的其他实施方式结合的实施方式，涂布滚筒在支撑表面110的周边处的直径或最大直径为至少300mm，具体地为至少0.5m，更具体地为至少1m。具体地，涂布滚筒在支撑表面的周边处的直径或最大直径为至少0.5m。所述直径或最大直径可在300mm和3m之间的范围内，具体地在400mm和2m之间的范围内，更具体地在400mm和1.8m之间的范围内。
根据一些可与本文所述的其他实施方式结合的实施方式，直径差异在支撑表面110的宽度124的0.005％到5％的范围内，具体地在支撑表面110的宽度124的0.01％到2％的范围内，更具体地在支撑表面110的宽度124的0.01％到0.5％的范围内。所述直径差异可限定为支撑表面110的最大直径与最小直径之间的差异。作为一个示例，直径差异可限定为支撑表面110在支撑表面110的周边处的直径(例如最大直径)和支撑表面110在支撑表面110的中心部分112处的直径(例如最小直径)之间的差异。
根据一些可与本文所述的其他实施方式结合的实施方式，对于每米的支撑表面110的宽度，直径差异低于5mm，具体地低于2mm，更具体地低于1mm。
根据一些可与本文所述的其他实施方式结合的实施方式，旋转轴线105与支撑表面110之间的距离，诸如第一距离120和第二距离122，在垂直于旋转轴线105的平面中实质上为恒定的。具体来说，所述距离或直径沿着旋转轴线105改变，而在垂直于旋转轴线105的平面中不改变。
根据一些可与本文所述的其他实施方式结合的实施方式，支撑表面110具有一个或多个凹形成形部分。具体来说，支撑表面110可具有在平行于旋转轴线105且旋转轴线105在其中的平面(例如，图1)中的截面。支撑表面110的截面的外圆周可具有一个或多个凹形成形部分。凹形涂布滚筒(也被称为“凹形辊”可增加在柔性基板的边缘处的张力。可减轻或甚至避免在柔性基板的边缘上的热损坏。
术语“凹形成形”和“凹形”，如本公开内容中通篇使用的，应理解成支撑表面相对于旋转轴线105向内弯曲。作为一个示例，支撑表面110和旋转轴线105之间的距离(或支撑表面110的直径)，可在从支撑表面110的周边往中心部分112的方向上连续地和/或非线性减少。所述距离或支撑表面110的直径可在从中心部分112往支撑表面110的周边(诸如第一边界114和第二边界116)的方向上连续地和/或非线性增加。
在一些实施方案中，如图1所示，支撑表面110由所述凹形成形部分组成。换句话说，整个支撑表面110为凹形成形的。在其他实施方案中，支撑表面110具有两个或更多个凹形成形部分，所述两个或更多个凹形成形部分可以是在平行于旋转轴线105的方向上顺序地布置。
一个或多个凹形成形部分可提供支撑表面110的周边和中心部分112中的至少一者。作为一个示例，一个或多个凹形成形部分可提供支撑表面110的第一边界114、中心部分112、和第二边界116。
在一些实施方案中，涂布滚筒包括冷却装置，冷却装置经构造以用于冷却支撑表面110，例如是在基板处理期间用于冷却支撑表面110。支撑表面110的冷却可进一步减轻柔性基板的热损坏，例如是在涂布工艺期间进一步地减轻柔性基板的热损坏。根据一些实施方式，涂布滚筒可以是双壁涂布滚筒(double-walledcoatingdrum)。冷却液体可提供在双壁涂布滚筒的两个壁之间。这两个壁可以是内壁和外壁，其中外壁可以提供支撑表面110。
图3示出了根据本文所述的实施方式的支撑柔性基板10的设备100的示意图。涂布滚筒被经构造以用于在基板处理(诸如涂布工艺)期间在真空处理腔室中支撑柔性基板10。具体来说，柔性基板10可移动通过涂布区域，所述涂布区域提供在涂布滚筒处并对应于一个或多个沉积源(未示出)的位置。在操作期间，涂布滚筒围绕旋转轴线105例如顺时针或逆时针地旋转，使得柔性基板10往前或往后移动。
具有变化直径的涂布滚筒，可局部地增加基板中的张力。例如，变化直径可增加基板朝边缘的张力。柔性基板的张力的局部增加允许减轻或甚至避免柔性基板的热损坏。具体来说，增加在基板边缘处的张力可避免基板边缘变成波浪状或起皱褶。要注意，本公开内容并不受限于增加在基板边缘处的张力。涂布滚筒的直径可变化，使得张力在柔性基板的选定位置处(例如，可能发生热损坏处)局部地增加。
图4示出根据本文所述的实施方式的用于在真空处理腔室中支撑柔性基板的设备400的示意图。
根据一些可与本文所述的其他实施方式结合的实施方式，支撑表面具有一个或多个线性倾斜部分，所述一个或多个线性倾斜部分在平行于旋转轴线105的方向上线性地倾斜。具体来说，支撑表面可具有在平行于旋转轴线105且旋转轴线105位于其中的平面(例如图4)中的截面。支撑表面的截面的外圆周可具有一个或多个线性倾斜部分。
在一些实施方案中，一个或多个线性倾斜部分包括第一线性倾斜部分410和第二线性倾斜部分412，其中第一线性倾斜部分410和第二线性倾斜部分412相对地倾斜。作为一个示例，支撑表面110和旋转轴线105之间的距离可从中心部分414朝支撑表面的各个周边(诸如第一边界415和第二边界416)线性地增加。具体来说，第一线性倾斜部分410和第二线性倾斜部分412可相对于彼此呈镜像相反(mirror-inverted)。根据一些实施方式，第一线性倾斜部分410和第二线性倾斜部分412一起可形成v形。
根据一些实施方式，第一线性倾斜部分410和第二线性倾斜部分412彼此连接，例如是在支撑表面的中心部分414彼此连接。具体地，第一线性倾斜部分410和第二线性倾斜部分412之间的连接部分可提供中心部分414。
在一些实施方案中，第一线性倾斜部分410可以是第一截锥(firsttruncatedcone)，第二线性倾斜部分412可以是第二截锥。第一截锥和第二截锥可具有实质上相同的形状。具体来说，第一截锥和第二截锥可相对于彼此呈镜像相反。
图5示出根据本文所述的另外的实施方式的用于在真空处理腔室中支撑柔性基板的设备500的示意图。
根据一些可与本文所述的其他实施方式结合的实施方式，支撑表面具有一个或多个直线部分520，所述一个或多个直线部分520实质上平行于旋转轴线105。具体来说，旋转轴线105和支撑表面的一个或多个直线部分520之间的距离可沿着(或平行于)旋转轴线105实质上恒定的。所述距离可在垂直于旋转轴线105的方向上来测量。术语“实质上平行”涉及例如旋转轴线105和支撑表面的一个或多个直线部分520的实质上平行的取向，其中与精确平行取向有几度偏差，例如达到5°或甚至是达到10°的偏差，仍被视为“实质上平行”。
一个或多个直线部分520可在平行于旋转轴线105的方向上具有宽度522。一个或多个直线部分520的宽度522可小于支撑表面的总宽度(在图1中以元件符号124指示)的25％，小于10％，更具体地小于5％。
在一些实施方案中，一个或多个直线部分520提供支撑表面的中心部分。作为一个示例，一个或多个直线部分520可提供在相对于旋转轴线105具有变化距离的两个或更多个部分之间。具体来说，一个或多个直线部分520可提供在两个或更多个线性倾斜部分(诸如第一线性倾斜部分410和第二线性倾斜部分412)之间。
图6示出根据本文所述的另外的实施方式的用于在真空处理腔室中支撑柔性基板的设备600的示意图。设备600具有以上参照图5所述的一个或多个直线部分520。在图6的示例中，一个或多个直线部分520提供在两个或更多个曲线部分(诸如第一曲线部分610和第二曲线部分612)之间。一个或多个曲线部分可以是非线性部分和凹形成形部分中的至少一者。
在一些实施方案中，支撑表面的一个或多个曲线部分和旋转轴线105之间的距离可从中心部分(例如由一个或多个直线部分520所提供)往支撑表面的各个周边(诸如第一边界615和第二边界616)非线性地增加。具体来说，第一曲线部分610和第二曲线部分612可相对于彼此呈镜像相反。
图7示出根据本文所述的实施方式的经构造以用于在真空处理腔室中的柔性基板10上的层沉积的处理设备700的示意图，处理设备700诸如卷对卷沉积设备。
处理设备700包括根据本文所述的实施方式的用于在真空处理腔室中支撑柔性基板的设备、以及一个或多个处理工具，所述一个或多个处理工具选自由沉积源和蚀刻工具所组成的群组。一个或多个处理工具定位在邻近于设备的涂布滚筒710的位置。涂布滚筒710具有变化直径，如虚线711所指示的。
处理设备700可包括至少三个腔室部分，诸如第一腔室部分702、第二腔室部分704、和第三腔室部分706。第三腔室部分706，或第二腔室部分704和第三腔室部分706的组合，可经构造以作为本公开内容的真空处理腔室。一个或多个处理工具，诸如一个或多个沉积源730和一个或多个蚀刻工具732，可提供在第三腔室部分706中。
柔性基板10提供在第一滚子(roll)764上，第一滚子764例如具有卷绕轴。柔性基板10从第一辊筒764解绕，如由箭头1所示的基板移动方向所指示的。分隔壁708提供用于第一腔室部分702和第二腔室部分704的分隔。分隔壁708可进一步地提供有多个间隙闸(gapsluice)709，以使柔性基板10从中通过。第二腔室部分704和第三腔室部分706之间的真空凸缘705可提供有多个开口以接纳所述一个或多个处理工具，诸如一个或多个沉积源730和一个或多个蚀刻工具732。
柔性基板10移动通过多个沉积区(或涂布区域)，这些沉积区(或涂布区域)提供在涂布滚筒710处并对应于一个或多个沉积源730的位置。在操作期间，涂布滚筒710围绕旋转轴线105旋转，使得柔性基板10沿箭头1的方向移动。根据一些实施方式，柔性基板10经由一个、两个或更多个辊，从第一辊筒764引导到涂布滚筒710，并从涂布滚筒710引导到第二辊筒765，第二辊筒765例如具有卷绕轴，在处理柔性基板10之后，柔性基板10卷绕于所述卷绕轴上。
在一些实施方案中，第一腔室部分702被分隔成插入腔室部分单元(interleafchamberportionunit)701和基板腔室部分单元703。多个插入滚子766和多个插入滚筒767可提供作为处理设备700的模块化元件(modularelement)。处理设备700还可包括预加热单元740以加热柔性基板10。另外，另外地或替代性地，可提供预处理等离子体源742，例如射频等离子体源，以在进入第三腔室部分706之前用等离子体处理柔性基板10。
根据可与本文所述的其他实施方式结合的另外实施方式，可选择性地提供用于估计基板处理的结果的光学测量单元744、和/或用于调适柔性基板10上的电荷的一个或多个离子化单元746。
图8示出了根据本文所述的实施方式的用于在涂布滚筒上支撑柔性基板的方法800的流程图。所述方法可使用根据本文所述的实施方式的用于在真空处理腔室中支撑柔性基板的设备、和经构造以用于柔性基板上的层沉积的处理设备来实施。
所述方法包括：在方块810中，在涂布滚筒的支撑表面上支撑柔性基板，其中所述支撑表面是关于涂布滚筒的旋转轴线对称的，并且其中在垂直于旋转轴线的方向上旋转轴线和支撑表面之间的距离沿着旋转轴线变化。所述方法包括：在方块820中，由支撑表面来在柔性基板的多个边缘部分处施加张力。
根据一些实施方式，方法800还包括围绕旋转轴线旋转涂布滚筒以移动柔性基板通过提供在真空处理腔室中的处理区域。在一些实施方案中，方法800包括在处理区域中处理柔性基板。对柔性基板的处理可包括在柔性基板上沉积材料层和进行蚀刻工艺中的至少一者。
根据本文所述的实施方式，用于在涂布滚筒上支撑柔性基板的方法可借助于计算机程序、软件、计算机软件产品、和相关的控制器来进行，相关的控制器可具有cpu、存储器、用户界面、以及与根据本公开内容的设备的对应部件通信的输入和输出构件。
根据本公开内容，涂布滚筒具有变化直径以局部地增加基板张力。作为一个示例，变化直径可增加基板朝基板边缘的张力。柔性基板的张力的局部增加允许减轻或甚至是避免柔性基板的热损坏。具体地，使在基板边缘处的张力增加可避免基板边缘变成为波浪状或起皱褶。
虽然上述内容关于本公开内容的实施方式，但是也可在不背离本公开内容的基本范围的情况下，设计本公开内容的其他和进一步实施方式，本公开内容的范围由随附的权利要求书确定。