用于柔性基板的沉積平臺(tái)及其操作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明的實(shí)施方式涉及薄膜處理設(shè)備，尤其涉及沉積系統(tǒng)，并且更具體地涉及卷 到卷（r〇ll-t〇-r〇ll，R2R)沉積系統(tǒng)及其操作方法。本發(fā)明的實(shí)施方式尤其涉及用于處理 柔性基板的設(shè)備，并提供了利用第一沉積源和至少一個(gè)第二沉積源來將至少兩層沉積于基 板上的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 對柔性基板（諸如塑料膜或箱）的處理在封裝行業(yè)、半導(dǎo)體行業(yè)和其他行業(yè)中需 求較高。處理可包括用所需材料（諸如金屬（尤其是鋁）、半導(dǎo)體和介電材料）涂布柔性基 板、在基板上進(jìn)行用于所需應(yīng)用的蝕刻以及其他處理步驟。執(zhí)行此任務(wù)的系統(tǒng)一般包括處 理滾筒（drum)(例如，圓柱形輥），處理滾筒耦接至處理系統(tǒng)以運(yùn)輸基板，并在其上處理所 述基板的至少一部分。由此，卷到卷涂布系統(tǒng)可提供高生產(chǎn)量系統(tǒng)。
[0003] 通常，蒸發(fā)工藝（諸如熱蒸發(fā)工藝等）可用于將可被金屬化的金屬薄層沉積到柔 性基板上。然而，卷到卷沉積系統(tǒng)在顯示器行業(yè)和光伏行業(yè)中的需求也正經(jīng)歷強(qiáng)勁增加。例 如，觸摸面板元件、柔性顯示器和柔性PV模塊導(dǎo)致在卷到卷涂布機(jī)中沉積合適層的需求增 加，尤其是以較低制造成本。然而，這種裝置通常具有數(shù)層，這些層通常會(huì)利用CVD工藝且 尤其還利用PECVD工藝制造。
[0004] 以不同的氣體混合物和/或不同工作壓力作用的若干CVD、PECVD和/或PVD源的 組合面臨對優(yōu)越工藝氣體分離的需求，以便在后續(xù)工藝步驟中避免交叉污染影響并確保長 期工藝穩(wěn)定性。一般來說，后續(xù)在不同R2R涂布機(jī)中執(zhí)行復(fù)雜薄膜層結(jié)構(gòu)的沉積，每個(gè)R2R 涂布機(jī)按特定沉積技術(shù)需求來進(jìn)行設(shè)計(jì)。然而，這個(gè)概念導(dǎo)致所制造設(shè)備的擁有成本（C〇0) 較高。
[0005] 鑒于與液晶顯示器（IXD)相比，0LED顯示器反應(yīng)時(shí)間更快、視角更大、對比度更 高、重量更輕、功率更低、并且具有對柔性基板的順從性（amenability)，最近，0LED顯示器 已在顯示器應(yīng)用中經(jīng)獲得大量關(guān)注。除了用在0LED中的有機(jī)材料之外，還開發(fā)了許多聚 合物材料以用于小分子、柔性有機(jī)發(fā)光二極管（F0LED)以及聚合物發(fā)光二極管（PLED)顯示 器。這些有機(jī)材料和聚合物材料中的許多材料對于在一系列的基板上進(jìn)行復(fù)雜、多層裝置 制造而言是柔性的，使得它們對于各種透明多色顯示器應(yīng)用（諸如薄平板顯示器（FPD)、電 栗浦有機(jī)激光器以及有機(jī)光放大器）是理想的。
[0006] 多年以來，顯示裝置中的各層已演變成其中每層提供不同功能的多個(gè)層。將多個(gè) 層沉積于多個(gè)基板上可能需要多個(gè)處理腔室。傳送多個(gè)基板通過多個(gè)處理腔室可能減少基 板產(chǎn)量。因此，本領(lǐng)域中需要用于處理這種0LED結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和其他現(xiàn)代更精密的裝 置的有效方法和設(shè)備，以便確保最大化基板生產(chǎn)量并且減少基板傳送。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 鑒于上述內(nèi)容，提供用于處理柔性基板的設(shè)備，以及利用第一沉積源和至少一個(gè) 第二沉積源來將至少兩層沉積于基板上的方法。本發(fā)明的另外方面、優(yōu)點(diǎn)、以及特征從從屬 權(quán)利要求、說明書和附圖中顯而易見。
[0008] 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方式，提供用于處理柔性基板的設(shè)備。所述設(shè)備包括：真空腔室，所 述真空腔室具有第一腔室部分、第二腔室部分及第三腔室部分；退繞軸和纏繞軸，所述退繞 軸用于支撐待處理的基板，所述纏繞軸用于支撐具有薄膜沉積于其上的柔性基板，其中所 述退繞軸和所述纏繞軸被布置在第一腔室部分中；至少一個(gè)間隙閘門，用于使第一腔室部 分與第二腔室部分分離，其中所述間隙閘門被配置成使得柔性基板可從其中移動(dòng)通過，并 且所述間隙閘門可打開和關(guān)閉以便提供真空密封；涂布滾筒，所述涂布滾筒具有旋轉(zhuǎn)軸和 彎曲的外表面，用于沿著所述彎曲的外表面引導(dǎo)基板通過第一真空處理區(qū)域以及至少一個(gè) 第二真空處理區(qū)域，其中所述涂布滾筒的第一部分被設(shè)置在第二腔室部分內(nèi)，并且涂布滾 筒的剩余部分被設(shè)置在第三腔室部分內(nèi)；對應(yīng)于所述第一處理區(qū)域的第一處理站以及對應(yīng) 于所述至少一個(gè)第二真空處理區(qū)域的至少一個(gè)第二處理站，其中所述第一處理站和所述第 二處理站各自包括用于提供真空連接的凸緣部分。另外，所述第三腔室部分具有凸形腔室 壁部分，其中所述第三腔室部分具有設(shè)置在其中的至少兩個(gè)開口，具體來說，其中所述至少 兩個(gè)開口基本上平行于所述凸形腔室壁部分；并且其中所述第一處理站和所述至少一個(gè)第 二處理站被配置成接收在所述至少兩個(gè)開口中，其中所述第一處理站和所述第二處理站的 所述凸緣部分提供與所述第三腔室部分的真空密封連接。
【附圖說明】
[0009] 因此，為了詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征結(jié)構(gòu)的方式，上文簡要概述的本發(fā)明的更 具體的描述可以參照實(shí)施方式進(jìn)行。附圖涉及本發(fā)明的實(shí)施方式并描述于下文：
[0010] 圖1示出根據(jù)本文所述實(shí)施方式的用于沉積或涂布薄膜的卷到卷沉積設(shè)備的示 意圖；
[0011] 圖2示出根據(jù)本文所述實(shí)施方式的用于卷到卷沉積系統(tǒng)和設(shè)備中的沉積源的示 意圖；
[0012] 圖3示出根據(jù)本文所述實(shí)施方式的用于將薄膜沉積或涂布于柔性基板上的另一 卷到卷沉積設(shè)備的示意圖；
[0013] 圖4A和圖4B示出根據(jù)本文所述實(shí)施方式的用于沉積或涂布薄膜且具有氣體分離 單元的另一卷到卷沉積設(shè)備的示意圖；
[0014] 圖5示出根據(jù)本文所述實(shí)施方式的卷到卷沉積設(shè)備中的氣體分離單元的氣體分 離概念的示意圖；
[0015] 圖6示出根據(jù)本文所述實(shí)施方式的用于沉積或涂布薄膜且在三維視圖中示出氣 體分離單元概念的卷到卷沉積設(shè)備的沉積源的示意圖；
[0016] 圖7示出圖示根據(jù)本文中所述的實(shí)施方式的用于將薄膜沉積于包括分離氣體入 口的基板上的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 現(xiàn)將詳細(xì)參考本發(fā)明的各種實(shí)施方式，在附圖中示出這些實(shí)施方式中的一或多個(gè) 實(shí)例。在對附圖的以下描述中，相同附圖標(biāo)記意指相同部件。一般來說，僅描述相對于各個(gè) 實(shí)施方式的不同點(diǎn)。每個(gè)實(shí)例通過對本發(fā)明進(jìn)行解釋的方式來提供，并且并非意指本發(fā)明 的限制。另外，作為一個(gè)實(shí)施方式的一部分所說明或描述的特征也可用于其他實(shí)施方式，或 與其他實(shí)施方式組合產(chǎn)生另外實(shí)施方式。預(yù)期的是，本說明書包括這樣的修改和變型。
[0018] 在此應(yīng)當(dāng)注意，如在本文所述實(shí)施方式內(nèi)使用的柔性基板或腹板（web)通?？杀?征為可彎曲的。術(shù)語"腹板"可與術(shù)語"條（strip)"以及術(shù)語"柔性基板"同義使用。例 如，如本文中的實(shí)施方式中所述，腹板可為箱或另一柔性基板。然而，如在下文更詳細(xì)地描 述，本文所述實(shí)施方式的益處還可被提供用于其他內(nèi)聯(lián)沉積（inline-deposition)系統(tǒng)的 非柔性的基板或載體。然而，應(yīng)當(dāng)理解，特定益處可被用于柔性基板以及用于在柔性基板上 制造裝置的應(yīng)用。
[0019] 本文所述實(shí)施方式涉及用于處理柔性基板（例如，用于在柔性基板上沉積薄膜） 的設(shè)備。因此，如圖1示例性地示出，設(shè)備100包括真空腔室102。真空腔室具有第一腔室 部分102A、第二腔室部分102B以及第三腔室部分103C。第一腔室部分102A被配置為纏繞 /退繞腔室，并且可與腔室的剩余部分分開以用于交換柔性基板，從而使得剩余腔室部分 102B/C無需為了移除處理柔性基板進(jìn)行排放（vented)并且無需在已插入新基板后進(jìn)行排 空（evacuated)。由此，就可減少設(shè)備停工時(shí)間。因此，可有助于增加生產(chǎn)量的整體目標(biāo)。
[0020] 基板被提供于具有軸的第一輥764上，該軸在圖1中例如用于退繞?；灞焕p繞 在具有軸的第二輥764'上，該軸在圖1中例如用于纏繞。然而，應(yīng)當(dāng)理解，基板還可在相反 方向上被引導(dǎo)通過設(shè)備1〇〇以使得用于退繞的軸可被用于纏繞，并且用于纏繞的軸可以用 于退繞。因此，在第一腔室部分102A中提供用于支撐待處理的柔性基板的退繞軸以及用于 支撐具有經(jīng)處理的薄膜在其上的柔性基板的纏繞軸。柔性基板106被提供于例如具有纏繞 軸的第一輥764上。根據(jù)可與本文所述其他實(shí)施方式相結(jié)合的一些實(shí)施方式，待處理的柔 性基板可以連同板間插件（interleaf)706-起提供于輥764上。由此，板間插件可提供于 柔性基板的各相鄰層之間，使得可以避免在輥764上柔性基板的一層與柔性基板的相鄰層 直接接觸。根據(jù)典型實(shí)施方式，基板經(jīng)由一個(gè)、兩個(gè)或更多個(gè)輥104從輥764引導(dǎo)至涂布滾 筒并從涂布滾筒而引導(dǎo)至第二輥764'（例如，具有纏繞軸的），基板在其處理之后纏繞在第 二輥764'上。在處理后，另外板間插件可從板間插件輥766'來提供于柔性基板106各層 之間，柔性基板106纏繞到輥764'上。
[0021] 根據(jù)本文所述實(shí)施方式，用于分離第一腔室部分與第二腔室部分的至少一個(gè)間隙 閘門（gapsluice) 140設(shè)置于分離壁701處。如圖1所示，通常提供兩個(gè)間隙閘門。一或 多個(gè)間隙閘門被配置成使得柔性基板可從其中移動(dòng)通過，并且間隙閘門可打開和關(guān)閉以便 提供真空密封。根據(jù)典型實(shí)施方式，間隙閘門包括用于引導(dǎo)基板的輥，例如，用于以10°或 更多的角度重新定向基板移動(dòng)的輥。另外，提供可充氣密封件，所述可充氣密封件可壓靠于 間隙閘門的輥。間隙閘門通過對密封件充氣關(guān)閉，并且第一腔室部分102A和第二腔室部分 102B以真空密封方式彼此分離。因此，可以排放第一腔室部分102A，同時(shí)可將第二腔室部 分102B維持在技術(shù)真空（technicalvacuum)下。
[0022] 根據(jù)另一替代實(shí)現(xiàn)方式，間隙閘門還可不設(shè)有輥?？沙錃饷芊饧傻挚恐教姑?封表面按壓基板。然而，還可利用用于選擇性地打開和關(guān)閉間隙閘門的其他手段，其中打開 和關(guān)閉（即，具有開放基板路徑以及真空密封）可在基板被插入時(shí)執(zhí)行。用于在基板被插 入時(shí)關(guān)閉真空密封的間隙閘門允許基板的尤其容易的交換，因?yàn)閬碜孕碌妮伒幕蹇筛浇?至來自先前輥的基板，并且柔性基板可在腔室部分102B和102C通過拉動(dòng)先前基板以及附 接至其的新基板通過該設(shè)備來排空時(shí)，通過系統(tǒng)進(jìn)行纏繞。
[0023] 如圖1中進(jìn)一步所示，具有旋轉(zhuǎn)軸111的涂布滾筒110被設(shè)置在設(shè)備中。涂布滾 筒具有彎曲的外表面，用于沿著彎曲的外表面引導(dǎo)基板。由此，該基板被引導(dǎo)通過例如圖1 中的上處理站130的第一真空處理區(qū)域以及例如圖1中的下處理站130的至少一個(gè)第二真 空處理區(qū)域。雖然本文通常將沉積站稱為處理站130,但是也可沿著涂布滾筒110的彎曲表 面設(shè)置像蝕刻站、加熱站等其他的處理站。
[0024] 根據(jù)本文所述實(shí)施方式，涂布滾筒的第一部分（即，垂直于旋轉(zhuǎn)軸的涂布滾筒的 橫截面的區(qū)域）被設(shè)置在第二腔室部分102B中，并且涂布滾筒的剩余部分（即，垂直于旋 轉(zhuǎn)軸的涂布滾筒的橫截面的區(qū)域）被設(shè)置在第三腔室部分102C中。如從圖1中的虛線可 見，通常，第一部分大于剩余部分，即，軸線111被設(shè)置在第二腔室部分102B中。將軸111 設(shè)置于第二腔室部分中提供對設(shè)備的更容易且因此更具有成本效益的設(shè)計(jì)，這同樣有利于 擁有成本（C〇0)。例如，涂布滾筒的第一部分與涂布滾筒的剩余部分的比率可為1. 1:1或更 大。然而，從機(jī)械角度看，軸線可朝第三腔室部分102C移動(dòng)以稍微越過從第二部分到第三 部分的邊界，而不會(huì)使系統(tǒng)的穩(wěn)定性過多劣化。因此，比率也可以為0.8:1或更大。
[0025] 根據(jù)本文所述實(shí)施方式，第三腔室部分102C具有凸形壁部分。由此，凸形應(yīng)理解 為具有壁部分的彎曲表面，或理解為具有彼此相鄰的多個(gè)平坦表面以便提供該多個(gè)表面的 凸形形狀。根據(jù)典型實(shí)施方式，一起形成凸形形狀的多個(gè)平坦表面具有以下優(yōu)點(diǎn)：可以在平 坦表面上設(shè)置下文所提到的真空凸緣（flange)連接，這更容易制造。更容易的制造再次減 少設(shè)備成本。
[0026] 圖1示出對應(yīng)于第一處理區(qū)域的第一處理站130以及對應(yīng)于第二真空處理區(qū)域的 第二處理站130。根據(jù)本文所述實(shí)施方式，提供至少兩個(gè)處理站，其中所述至少兩個(gè)處理站 包括凸緣部分125,用于提供至第三腔室部分102C的真空連接。通常，第三腔室部分具有凸 形壁部分以及基本上平行于凸形壁部分的至少兩個(gè)開口，例如，所述至少兩個(gè)開口被設(shè)置 在凸形壁