用于薄膜處理應(yīng)用的裝置和方法
【專利摘要】根據(jù)本公開，提供一種柔性基板涂布裝置。所述柔性基板涂布裝置包括真空工藝腔室，用以處理柔性基板。所述真空工藝腔室包括一或多個(gè)沉積單元以及定位在所述一或多個(gè)沉積單元的直接下游的清潔單元。在另一方面中，提供一種用于將薄膜沉積在柔性基板上的方法。所述用于將薄膜沉積在柔性基板上的方法包括：真空涂布所述柔性基板，由此將一或多個(gè)層沉積在所述柔性基板上；以及在所述涂布的直接下游清潔所述柔性基板。
【專利說明】
用于薄膜處理應(yīng)用的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明的實(shí)施方式涉及薄膜沉積裝置，具體來說涉及包括薄膜清潔的裝置和方法，并且更具體地涉及包括薄膜清潔的輥到輥式(R2R)系統(tǒng)的裝置和方法。本發(fā)明的實(shí)施方式具體涉及用于R2R化學(xué)氣相沉積(CVD)系統(tǒng)的等離子體清潔處理腔室的裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]柔性基板(諸如塑料膜或箔)的處理在封裝行業(yè)、半導(dǎo)體行業(yè)和其他行業(yè)中存在較高需求。處理可以包括利用期望材料(諸如金屬、半導(dǎo)體和電介質(zhì)材料)涂布柔性基板、在基板上進(jìn)行蝕刻以及其他處理步驟以用于期望的應(yīng)用。執(zhí)行此任務(wù)的系統(tǒng)一般包括耦接到處理系統(tǒng)的處理滾筒，例如圓柱形輥，所述處理滾筒用以傳輸基板，并且在所護(hù)處理滾筒上處理所述基板的至少一部分。由此，輥到輥式涂布系統(tǒng)可以提供高產(chǎn)量系統(tǒng)。
[0003]典型地，涂布工藝(諸如化學(xué)蒸發(fā)工藝或熱蒸發(fā)工藝)可以用于將薄材料層沉積到柔性基板上。輥到輥式沉積系統(tǒng)被理解為:相當(dāng)大長度(諸如至少若干千米)的柔性基板從柔性基板存儲(chǔ)卷軸上展開、涂布薄膜并再次卷繞在另一卷軸上。對輥到輥式沉積系統(tǒng)的需求同樣在顯示器行業(yè)和光伏(PV)行業(yè)中經(jīng)歷強(qiáng)烈增長。例如，觸摸面板元件、柔性顯示器和柔性PV模塊導(dǎo)致對在輥到輥涂布機(jī)中沉積合適的層(尤其以較低制造成本)的需求增長。
[0004]對基板的損壞可能降低基板可使用性和/或價(jià)值。具體來說，顆?？晌挥谌嵝曰迳?，并且因此污染基板的表面。更糟的是，如果柔性基板在沉積后卷起，那么臟的顆粒就會(huì)夾在卷軸上的各層柔性基板之間。這不僅會(huì)造成在顆粒存在位置處的針孔等，而且它們還對在卷繞工藝中壓靠在顆粒上的相鄰層造成損壞。
[0005]因此，在本領(lǐng)域中需要一種在處理柔性基板(諸如OLED結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和其他現(xiàn)代的更復(fù)雜的器件)時(shí)確保基板沉積質(zhì)量提高的有效清潔裝置和方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)以上內(nèi)容，提供一種用于處理柔性基板的裝置和一種用于處理柔性基板的方法。本發(fā)明的進(jìn)一步的方面、優(yōu)點(diǎn)和特征從權(quán)利要求書、說明書和附圖中是顯而易見的。
[0007]在一方面，提供一種柔性基板涂布裝置。所述柔性基板涂布裝置包括真空工藝腔室，用以處理柔性基板。所述真空工藝腔室包括一或多個(gè)沉積單元以及定位在所述一或多個(gè)沉積單元的直接下游的清潔單元。
[0008]另一方面，提供一種用于將薄膜沉積在柔性基板上的方法。所述用于將薄膜沉積在柔性基板上的方法包括:真空涂布所述柔性基板，由此將一或多個(gè)層沉積在所述柔性基板上；以及在所述涂布的直接下游清潔所述柔性基板。
[0009]本公開還涉及一種用于實(shí)行所公開的方法并且包括用于執(zhí)行每個(gè)所述方法步驟的裝置部分的裝置。這些方法步驟可借助硬件組件、通過適當(dāng)軟件編程的計(jì)算機(jī)、這兩者的任何組合或以任何其他方式來執(zhí)行。此外，本公開還涉及所述裝置操作所用的方法。這個(gè)方法包括用于實(shí)行所述裝置的每個(gè)功能的方法步驟。
[0010]附圖簡述
[0011]因此，為了能夠詳細(xì)理解本發(fā)明的上述特征的方式，可參考實(shí)施例得出上文所簡要概述的本發(fā)明的更具體的描述。附圖涉及本發(fā)明的實(shí)施方式，并且描述如下:
[0012]圖1、圖2和圖3示出已知的柔性基板涂布裝置的示意圖。
[0013]圖4示出柔性基板上的針孔的示例性放大圖。
[0014]圖5、圖6和圖7示出根據(jù)本文所述實(shí)施方式的柔性基板涂布裝置的示意圖。
[0015]圖8示出如本文使用的可能的清潔單元的示意圖。
[0016]圖9和圖10示出根據(jù)本文所述實(shí)施方式的柔性基板涂布裝置的示意圖。
【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，這些實(shí)施方式中的一或多個(gè)示例在附圖中示出。在對附圖的以下描述內(nèi)，相同附圖標(biāo)記指代相同部件。一般來說，僅描述了相對于單獨(dú)實(shí)施方式的差異。每個(gè)示例是以解釋本發(fā)明的方式提供，而不意味著對本發(fā)明的限制。另夕卜，例示或描述為一個(gè)實(shí)施方式的部分的特征可以用于其他實(shí)施方式或與它們結(jié)合以產(chǎn)生另一實(shí)施方式。此描述意在包括這樣的修改和變化。
[0018]應(yīng)當(dāng)注意，在本文所述的實(shí)施方式內(nèi)使用的柔性基板典型地是可彎曲的。術(shù)語“腹板”可與術(shù)語“箔”或術(shù)語“柔性基板”同義地使用。
[0019]本文所述實(shí)施方式大體涉及用于涂布柔性基板、由此減少污染和損壞的發(fā)生的裝置和方法。具體來說，本文所述實(shí)施方式包括例如由清潔單元清潔柔性基板。具體來說，本文所述的實(shí)施方式包括清潔活動(dòng)以及被定位在真空工藝腔室內(nèi)的清潔單元。
[0020]圖1例示性地示出發(fā)明人已知的柔性基板涂布裝置。柔性基板140提供在存儲(chǔ)卷軸2上。在柔性基板涂布裝置的操作中，柔性基板經(jīng)由一或多個(gè)偏轉(zhuǎn)輥(諸如輥4)引導(dǎo)到涂布滾筒I。在所示示例中，示出兩個(gè)沉積單元5，所述沉積單元5將一或多個(gè)層沉積在柔性基板上。在沉積后，柔性基板被弓I導(dǎo)到卷繞卷軸3。
[0021]典型地，在沉積過程中，真空工藝腔室6(即發(fā)生沉積的腔室)處于中度真空(S卩，在3X 11至I X 10—3Hibar之間)下(諸如在化學(xué)氣相沉積(CVD)或?yàn)R射的情況下)，或者處于高度真空(B卩，典型地低于10—3mbar)下(諸如在蒸發(fā)的情況下)。所謂的背景真空(即真空工藝腔室在沉積工藝開始前抽空到的壓力)典型地在10—5mbar與10—6mbar之間的范圍內(nèi)。卷軸腔室7和8可以在約10—Vbar和10—3mbar的壓力下。如圖所示，還可提供用于沉積單元的控制和/或供電單元9。
[0022]在實(shí)踐中，在質(zhì)量控制上已經(jīng)證實(shí)，顆?？梢跃奂谌嵝曰迳?，從而導(dǎo)致基板表面的污染和損壞。那些問題也被稱為“卷繞缺陷”。更詳細(xì)來說，這種缺陷通常為其中沉積膜或甚至是完整的柔性基板局部被磨蝕的10微米數(shù)量級的較小區(qū)域。這些缺陷的可能來源是例如位于存儲(chǔ)卷軸的柔性基板上的顆粒，還有由涂布工藝造成的并且附著到基板的顆粒。
[0023]就發(fā)明人已知而言，若干方法已嘗試來避免卷繞缺陷的問題。一種方法是其中柔性基板在整個(gè)沉積工藝中僅在背側(cè)行進(jìn)直至柔性基板被卷起的系統(tǒng)。然而，這種設(shè)計(jì)不適用于所有種類的所需工藝。具體來說，它可能不適于利用延展輥和張力分離(即，其中在沉積期間的基板張力高于卷繞柔性基板所期望的張力)的薄膜沉積。
[0024]因此，提出在卷繞柔性基板前布置清潔單元。這在圖2中示出，其中清潔單元15提供在卷軸腔室8中，以便清潔柔性基板。清潔單元的目的是在基板卷繞在卷軸3上前，收集柔性基板上的顆粒?？紤]到，卷繞缺陷的問題將通過提供清潔單元來克服。
[0025]在替代示例中，如圖3所示，主要出于空間原因，清潔單元15放置在位于真空工藝腔室6與卷軸腔室8之間的中間腔室19中。
[0026]然而，本公開的發(fā)明人在各種分析中發(fā)現(xiàn)，雖然通過提供如圖2和圖3所示的清潔單元可基本上減少出現(xiàn)在柔性基板表面上的污垢，但是仍對柔性基板造成大量局部損壞。具體來說，在柔性基板中存在針孔。
[0027]這種針孔的示例在圖4中示出。那些針孔相當(dāng)大，并且可以是要涂布的結(jié)構(gòu)(諸如金屬網(wǎng)或TFT結(jié)構(gòu))的量級。明顯的是，在存在這種針孔的情況下，所述結(jié)構(gòu)的功能被局部地破壞。
[0028]有趣的是，鑒于當(dāng)在沒有任何清潔單元的沉積裝置(諸如如圖1所示的沉積裝置)中對相鄰層進(jìn)行涂布時(shí)，柔性基板中的此類針孔有規(guī)律地傳播到相鄰層，已經(jīng)證實(shí)，當(dāng)在包括清潔單元的沉積裝置(如圖2或圖3所示)中對相鄰層進(jìn)行涂布時(shí)，許多針孔不會(huì)傳播到相鄰層。
[0029]因此，本公開的發(fā)明人提出一種根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的并且此外在以下一些示例性的實(shí)施方式中描繪的柔性基板涂布裝置。在分析中，發(fā)明人可發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)在柔性基板中的針孔可基本上減少。
[0030]更詳細(xì)地，根據(jù)本公開，清潔單元被提供在涂布單元的直接下游。術(shù)語“直接下游”可理解如下。根據(jù)可能的定義，在涂布單元與清潔元件之間不存在與柔性基板的涂布側(cè)接觸的輥或滑輪，諸如偏轉(zhuǎn)輥。因此，柔性基板的涂布側(cè)在進(jìn)入清潔單元進(jìn)行清潔前，不與任何其他東西接觸。
[0031]為了完整，應(yīng)當(dāng)注意，典型地僅僅在壓力下接觸才會(huì)導(dǎo)致前述的針孔。因此，與不在柔性結(jié)構(gòu)上施加壓力的輥接觸可能不會(huì)造成損壞。因此，可以將術(shù)語“直接下游”定義為在涂布單元與清潔單元之間未定位有在柔性基板上施加超過柔性基板的每米寬度上20N的力的輥或滑輪，諸如偏轉(zhuǎn)輥。由于在許多應(yīng)用中，壓力還有關(guān)于柔性基板繞偏轉(zhuǎn)輥等的纏繞角度，因此合適的定義還可被提出為在涂布單元與清潔單元之間不存在其上柔性基板的纏繞角度超過5°或甚至超過10°的輥或滑輪，諸如偏轉(zhuǎn)輥。
[0032]對于如本文所述的方法，術(shù)語“直接下游”典型地暗示柔性基板緊接在涂布后進(jìn)行清潔，而不將基板引導(dǎo)到可將壓力施加至基板的輥或滑輪，如先前所解釋。
[0033]柔性基板涂布裝置100的實(shí)施方式在圖5中示出。在此，示出真空工藝腔室60，所述真空工藝腔室典型地在涂布過程中保持在中度真空或高度真空下。柔性基板140如箭頭56所示引導(dǎo)到涂布滾筒I，并且經(jīng)歷由沉積單元680進(jìn)行的一或多個(gè)涂布工藝。在沉積后，并且在接觸任何偏轉(zhuǎn)棍14前，柔性基板140由清潔單元150清潔。清潔單元150被定位在一或多個(gè)沉積單元的直接下游。并不限于任何實(shí)施方式，清潔單元典型地被配置成清潔柔性基板的涂布側(cè)。
[0034]進(jìn)一步的示例性實(shí)施方式應(yīng)參考圖6的描繪來論述。此圖例示性地表示柔性基板涂布裝置100的各種可能的實(shí)施方式。術(shù)語“涂布”和“沉積”在本文中同義地使用。
[0035]并不限于這個(gè)實(shí)施方式，柔性基板涂布裝置大體可配置成容納基板存儲(chǔ)卷軸，如圖6的實(shí)施方式示出并由附圖標(biāo)記110指示。根據(jù)可與本文所述的其他實(shí)施方式相結(jié)合的一些實(shí)施方式，將處理的柔性基板140可以提供在存儲(chǔ)卷軸110上。存儲(chǔ)卷軸典型地放置在單獨(dú)的卷軸腔室70中。還有可能的是，在柔性基板的相鄰層之間提供插頁(interleaf )706，使得可以避免在存儲(chǔ)卷軸110上的柔性基板的一個(gè)層與此柔性基板的相鄰層的直接接觸。
[0036]在操作中，柔性基板140從存儲(chǔ)卷軸110上退繞，如箭頭108所示的基板移動(dòng)方向指示。在將柔性基板140從存儲(chǔ)卷軸110退繞后，如果存在的話，插頁706可卷繞在插頁輥766上。
[0037]柔性基板140可經(jīng)由一或多個(gè)引導(dǎo)輥104來引導(dǎo)。還有可能的是，柔性基板140通過一或多個(gè)基板引導(dǎo)控制單元10來引導(dǎo)，所述基板引導(dǎo)控制單元10應(yīng)當(dāng)例如通過對柔性基板的取向進(jìn)行精細(xì)調(diào)整來控制柔性基板的適當(dāng)行進(jìn)。
[0038]在真空工藝腔室中，典型地提供涂布滾筒510。在從柔性基板存儲(chǔ)卷軸110上展開并在輥104和柔性基板引導(dǎo)控制單元10上方行進(jìn)后，柔性基板140隨后移動(dòng)通過提供在涂布滾筒510處并對應(yīng)于沉積單元680的位置的沉積區(qū)域730。在操作過程中，涂布滾筒510繞軸511旋轉(zhuǎn)，使得柔性基板在箭頭108的方向上移動(dòng)。
[0039]緊接在沉積單元680進(jìn)行的沉積后，柔性基板由清潔單元150清潔。由此，而不限于任何實(shí)施方式，清潔單元150典型地定位在真空工藝腔室60中。
[0040]具體來說，而不限于當(dāng)前實(shí)施方式，清潔單元可定位成使得當(dāng)柔性基板仍然定位在滾筒上時(shí)，清潔單元作用在柔性基板上。因此，清潔可為在涂布滾筒的工藝區(qū)段中執(zhí)行的工藝步驟。這是尤其地有益的，因?yàn)樗试S了清潔單元抵靠柔性基板上的受限的接觸壓力。
[0041]或者，還有可能的是，清潔單元定位在柔性基板的在涂布滾筒與下一個(gè)引導(dǎo)輥之間的自由跨距中。在這種情況下，還有可能的是，提供兩個(gè)清潔單元，其中每個(gè)清潔單元定位在柔性基板的每側(cè)上。
[0042]在圖6的圖示中，柔性基板140緊接在經(jīng)歷最后一個(gè)沉積工藝后并仍在涂布滾筒上，由清潔單元150清潔。另外，柔性基板140在它接觸偏轉(zhuǎn)輥14前進(jìn)行清潔。換句話說，并與所有本文所述的實(shí)施方式有關(guān)的是，柔性基板涂布裝置被設(shè)計(jì)成使得柔性基板涂布裝置中的在沉積工藝下游接觸柔性基板的涂布側(cè)的第一元件是清潔單元，而不是其他元件。
[0043]這樣做的原因在于，發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)，如果當(dāng)基板與偏轉(zhuǎn)輥接觸時(shí)，在基板表面上沒有污垢，如先前所述的基板損壞可基本上減少或甚至是避免。在不希望在基板上出現(xiàn)污垢的情況下，已經(jīng)證實(shí)，與偏轉(zhuǎn)輥(諸如圖1和圖2的沉積裝置中的偏轉(zhuǎn)輥4)接觸將會(huì)將污垢壓入基板中。這會(huì)使顆粒痕跡陷入基板中，從而導(dǎo)致針孔等等。
[0044]出于另一原因，在本領(lǐng)域中尚未考慮將清潔單元提供在一或多個(gè)沉積單元的直接下方并且典型地仍處于真空工藝腔室中。真空工藝腔室典型地處于高度真空下，以便優(yōu)化沉積質(zhì)量并且避免外來顆粒被圍封在沉積的層中。此外，所述沉積工藝的工藝化學(xué)可以是極精密的，其中所有其他顆粒來源對其具有未知或甚至不利的影響。具體來說，具有例如CVD、PECVD和/或PVD源的沉積裝置使用來自氣體混合物的不同殘余。因此，伴隨著來自清潔單元的未知的或不期望的蒸發(fā)的污染可能危及沉積工藝的長期穩(wěn)定性。因此，在現(xiàn)有技術(shù)中清楚理解的是，在真空工藝腔室中應(yīng)當(dāng)避免存在任何種類的附加設(shè)備。因此，發(fā)明人認(rèn)為，沒有人曾考慮將清潔單元放入處理腔室中。
[0045]然而，在本公開的分析中，已經(jīng)證實(shí)，不僅可以減少基板出現(xiàn)針孔以及其他損壞，而且在處理腔室中的清潔單元的不利影響幾乎不可察覺或根本不可察覺。換句話說，雖然清潔單元(諸如粘性輥(參見以下詳述))被視為是真空工藝腔室中的去污裝置(dirtswirl)，其中它們的表面蒸發(fā)所有種類的不期望的分子，但是分析表明，它的作用被錯(cuò)誤地判斷，并且出乎意料的是，它們不對沉積工藝、其穩(wěn)定性以及沉積質(zhì)量造成不利影響。
[0046]再次參考圖6，在通過清潔單元150清潔后，柔性基板140可以在一或多個(gè)偏轉(zhuǎn)輥14上行進(jìn)。由于經(jīng)沉積的表面此前已由清潔單元清潔，因此這不導(dǎo)致顆粒陷入基板之中。在涂布單元和清潔單元下游的一或多個(gè)偏轉(zhuǎn)輥還可用作張緊單元，從而允許基板在沉積過程中具有不同于在卷繞柔性基板過程中的張力。
[0047]此外，柔性基板可以在一或多個(gè)柔性基板引導(dǎo)控制單元10以及進(jìn)一步的輥(諸如圖6中描繪的輥104)上行進(jìn)。當(dāng)圖6的實(shí)施方式中的柔性基板涂布在這個(gè)位置處完成時(shí)，柔性基板卷繞在卷軸764上?？蓮牟屙撦?67將進(jìn)一步的插頁706提供在柔性基板140的各層之間，以便附加地避免對腹板的損壞。
[0048]柔性基板140可涂布有一或多個(gè)薄膜，即一或多個(gè)層通過沉積單元680沉積在柔性基板140上。在涂布滾筒510上引導(dǎo)基板的同時(shí)發(fā)生沉積。典型地，可以提供至少三個(gè)或甚至至少五個(gè)沉積單元，這些沉積單元典型地繞涂布滾筒布置。每個(gè)沉積單元680可連接至對應(yīng)的控制和/或供電單元690。
[0049]本文所述的實(shí)施方式尤其涉及用于從等離子體相將薄膜沉積到移動(dòng)的基板上的等離子體沉積系統(tǒng)。柔性基板可以在真空工藝腔室中沿著基板傳輸方向移動(dòng)，用于將沉積氣體轉(zhuǎn)變成等離子體相并用于從等離子體相將薄膜沉積到移動(dòng)的基板上的等離子體沉積單元位于所述真空工藝腔室中。因此，本文理解的清潔同樣在移動(dòng)的柔性基板上進(jìn)行。
[0050]如圖6所示，并且根據(jù)本文所述的實(shí)施方式，一或多個(gè)等離子體沉積單元(諸如沉積單元680)可提供為具有多區(qū)域電極器件的PECVD(等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積)源，所述多區(qū)域電極器件包括與移動(dòng)的柔性基板相對布置的兩個(gè)、三個(gè)或甚至更多個(gè)RF(射頻)電極。根據(jù)實(shí)施方式，多區(qū)域等離子體沉積單元還可被提供用于MF(中頻)沉積。
[0051 ] 一般來說，如本文所述的一或多個(gè)沉積單元可以選自由以下各項(xiàng)組成的組:CVD源、PECVD源和PVD源。一或多個(gè)沉積單元可以是濺射源，諸如磁控管濺射源、DC濺射源、AC濺射源、脈沖式濺射源，可以提供射頻(RF)濺射或中頻(MF)濺射。例如，可以提供具有在5kHz至I OOkHz (例如30kHz至50kHz)范圍內(nèi)的頻率的MF濺射。根據(jù)典型的實(shí)施方案，柔性基板涂布裝置可以用于制造柔性TFT顯示器，并且尤其用于柔性TFT顯示器的阻擋層堆疊。
[0052]在所示的實(shí)施方式中，通過在涂布滾筒510上行進(jìn)，柔性基板穿過布置成面對沉積單元680(諸如濺射源或蒸發(fā)源)的兩個(gè)或更多個(gè)處理區(qū)域730，如圖6所示。
[0053]根據(jù)實(shí)施方式，柔性基板涂布裝置可以包括多于一個(gè)涂布單元，諸如多于一個(gè)涂布滾筒510。柔性基板140可涂布有一或多個(gè)薄膜，即一或多個(gè)層通過沉積單元680沉積在柔性基板上。在涂布滾筒510上引導(dǎo)柔性基板的同時(shí)發(fā)生沉積。
[0054]典型地，可能提供在涂布滾筒的一側(cè)或每側(cè)上的柔性基板引導(dǎo)控制單元被配置成用于測量并且調(diào)整腹板的張力。由此，可更好地控制柔性基板傳輸，可控制基板在涂布滾筒上的壓力，和/或可減少或避免對基板的損壞。
[0055]如圖6示意性地示出并可與本文中包括的所有其他實(shí)施方式相結(jié)合的實(shí)施方式所示，柔性基板涂布裝置可進(jìn)一步配備一或多個(gè)密封件，諸如圖6中的密封件290。這樣的密封件可以是靜態(tài)的密封件。這些密封件典型地允許真空工藝腔室60(其中包括涂布滾筒510和清潔單元150)與卷軸腔室70和80(可在其中執(zhí)行柔性基板引導(dǎo)、柔性基板卷繞和/或柔性基板退繞)之間的壓力分離。這種設(shè)置減少在用新的柔性基板存儲(chǔ)卷軸替換空的柔性基板存儲(chǔ)卷軸110的過程中以及同樣在完成涂布后替換卷軸764的過程中的努力。具體來說，它允許將真空工藝腔室60保持在中度/高度真空條件下，同時(shí)在柔性基板搬運(yùn)腔室中保持環(huán)境壓力或低真空。值得注意的是，一或多個(gè)密封件一般還可以是動(dòng)態(tài)的密封件，即，可在腹板的移動(dòng)期間操作的密封件。
[0056]除了定位在沉積單元和/或涂布滾筒的直接下游的清潔單元之外，還有可能提供一或兩個(gè)或甚至更多的清潔單元。所使用的若干清潔單元可以是相同類型或不同類型。具體來說，它們各自可以包括顆粒位移單元和顆粒耗散單元，這些單元以下將更詳細(xì)地解釋。
[0057]具有多于一個(gè)清潔單元的實(shí)施方式的示例在圖7中示出。除了清潔單元150之外，第二清潔單元160被提供在腹板存儲(chǔ)卷軸110的下游、一或多個(gè)沉積單元的上游、并具體是在涂布滾筒510的上游。具體來說，第二清潔單元160可定位在柔性基板存儲(chǔ)單元110的直接下游。在此上下文中，術(shù)語“直接下游”應(yīng)具體理解為，柔性基板的計(jì)劃涂布的表面在從柔性基板存儲(chǔ)卷軸110解繞后不應(yīng)接觸除了第二清潔單元160外的任何東西。
[0058]根據(jù)圖7所示的實(shí)施方式，由第二清潔單元160進(jìn)行的清潔僅在計(jì)劃涂布的側(cè)執(zhí)行。根據(jù)未明確在圖7中示出的其他實(shí)施方式，第二清潔單元160可以清潔基板兩側(cè)，S卩，計(jì)劃涂布的側(cè)和與之相對的側(cè)。
[0059]因此，圖7的視圖中示出的實(shí)施方式提供在涂布工藝前去除柔性基板上的顆粒，并且緊接在涂布工藝后去除柔性基板上的顆粒，其中具體來說，在涂布工藝期間產(chǎn)生的顆粒由于與另一設(shè)備(諸如偏轉(zhuǎn)輥)接觸而造成柔性基板損壞。
[0000]圖8是本公開的另一實(shí)施方式。定位在沉積單元680的直接下游的清潔單元150包括顆粒位移單元和顆粒耗散單元。顆粒位移單元被示出為具有粘性表面的第一輥18，并且顆粒耗散單元被示出為具有粘性表面的第二輥19。在此，具有粘性表面的第一輥可被稱為第一粘性輥，并且具有粘性表面的第二輥可被稱為第二粘性輥。在實(shí)施方式中，第二輥19的粘度大于第一輥18的粘度(S卩，第二粘性輥的使顆粒粘附到其的能力強(qiáng)于第一粘性輥的使顆粒粘附到其的能力)。
[0061]包括第一粘性輥18和第二粘性輥19的清潔單元150可以操作如下。第一粘性輥18定位成在柔性基板已被涂布后，直接接觸柔性基板。第一粘性輥18典型地以與涂布滾筒510的周向速度相同的周向速度旋轉(zhuǎn)。第一粘性輥18可由在本文所述的實(shí)施方式的沉積裝置的操作中與之相接觸的柔性基板驅(qū)動(dòng)。
[0062]由于第一粘性輥18的粘性表面，柔性基板上的顆粒通過第一粘性輥的粘性表面收集。因此，顆粒暫時(shí)地附著到第一粘性輥，并且在第一粘性輥的圓周上向上旋轉(zhuǎn)到達(dá)第一粘性輥的相對側(cè)。第二粘性輥19被定位成使得它與第一粘性輥18接觸。值得注意的是，第二粘性輥19典型地不與柔性基板接觸。假定與第一粘性輥的粘度相比，第二粘性輥的粘度更大，那么在第一粘性輥上的顆粒會(huì)粘附到第二粘性輥的粘性表面。
[0063]因此，顆粒將會(huì)保留在第二粘性輥的表面上，同時(shí)第一粘性輥的外表面將轉(zhuǎn)回到再次接觸柔性基板。由此，當(dāng)?shù)谝惠伵c柔性基板接觸時(shí)，在第一輥上將無任何顆粒，并且因此第一粘性輥與柔性基板接觸將不造成任何損壞。相反，顆粒存儲(chǔ)在第二粘性輥上。第二粘性輥不時(shí)地必須用新粘性輥來替換。
[0064]圖9是示出包括用作顆粒位移單元的第一粘性輥18和用作顆粒耗散單元的第二粘性輥19的清潔單元150的示意性三維視圖的圖示。
[0065]如附圖中進(jìn)一步示出，根據(jù)本文所述的實(shí)施方式的沉積裝置被設(shè)計(jì)成使得沉積單元680提供在涂布滾筒510的下方或側(cè)面。具體來說，所有沉積單元的整體布置或至少沉積單元的一部分的布置可提供在涂布滾筒510的軸線511下方。由此，所產(chǎn)生的可污染柔性基板并有可能危害工藝的顆粒由于重力保留在沉積站之中。因此，可以減少基板上產(chǎn)生的不期望的顆粒，從而造成減少的清潔必要性。
[0066]圖10示出根據(jù)本公開的柔性基板涂布裝置的另一實(shí)施方式。清潔單元150包括激光器200。激光束可擴(kuò)展以覆蓋柔性基板的整個(gè)寬度。擴(kuò)展的激光束典型地仍具有足夠能量以將顆粒從柔性基板的表面分離。或者，所述激光器可由可包括相機(jī)和用于分析拍攝圖片的控制器的自動(dòng)顆粒定位系統(tǒng)210控制。定位系統(tǒng)210在圖10中示意性地示出，并且通常定位在清潔單元15的上游。顆粒定位系統(tǒng)可以定位基板上的單獨(dú)顆粒。所述激光器將激光束引導(dǎo)到在柔性基板上定位的顆粒。
[0067]—般來說，在實(shí)施方式中，激光束足以將顆粒與基板分離。進(jìn)一步的顆粒耗散單元(諸如抽吸設(shè)備220)可被提供用于永久地將顆粒從基板去除。抽吸設(shè)備220典型地定位在激光器的下游。在實(shí)施方式中，控制并操作激光器以使得顆粒可由激光束耗散。在這種情況下，進(jìn)一步的存儲(chǔ)設(shè)備(諸如抽吸設(shè)備220)可以是不必要的。
[0068]值得注意的是，在一些實(shí)施方式中，可將抽吸設(shè)備用作清潔單元，并且提供激光器和/或顆粒定位單元可能不是必要的。并不限于這個(gè)實(shí)施方式，一般還有可能在最后一個(gè)沉積單元與清潔單元之間提供進(jìn)一步的氣體分離平臺。
[0069]圖11示出根據(jù)本公開的柔性基板涂布裝置100的另一實(shí)施方式。離子化顆粒束產(chǎn)生單元300所產(chǎn)生的離子化顆粒束用作如本文所述的清潔單元。離子化顆粒束可擴(kuò)展以覆蓋柔性基板的整個(gè)寬度。例如，可提供氣刀305或噴嘴的陣列作為出口。離子化顆粒流用于將顆粒從柔性基板的表面分離。此束可以包括氮或由氮組成。
[0070]或者，離子化顆粒束可由可包括相機(jī)和用于分析拍攝圖片的控制器的自動(dòng)顆粒定位系統(tǒng)控制。定位系統(tǒng)在圖10中例示性地示出，并且為了便于觀察，未在圖11中重復(fù)示出。定位系統(tǒng)典型地定位在清潔單元150的上游。顆粒定位系統(tǒng)可以定位基板上的單獨(dú)顆粒。離子化顆粒束隨后可被引導(dǎo)到在柔性基板上定位的顆粒。
[0071]可提供進(jìn)一步的顆粒耗散單元(諸如抽吸設(shè)備220)來用于永久地將顆粒從基板去除。抽吸設(shè)備220典型地定位在離子化顆粒束產(chǎn)生單元的下游。如本文所述的抽吸設(shè)備220可以具有氣刀作為入口?；蛘撸删哂卸鄠€(gè)噴嘴。值得注意的是，在一些實(shí)施方式中，可將抽吸設(shè)備本身用作清潔單元，并且不一定要提供離子化顆粒束產(chǎn)生單元和/或顆粒定位單元。一般來說，不限于任何實(shí)施方式，抽吸單元可以是用作為顆粒捕集裝置的帶靜電設(shè)備。
[0072]在其他實(shí)施方式中，抽吸設(shè)備220是不必要的。相反，通過一或多個(gè)真空栗670從真空工藝腔室中清除附加的離子化顆粒束，無論如何，所述一或多個(gè)真空栗670定位在真空工藝腔室60處并在沉積工藝期間操作(為了易于說明，真空栗未明確示出在其他附圖中，但是相應(yīng)的實(shí)施方式可包括真空栗)。因此，在這種情況下，進(jìn)一步的存儲(chǔ)設(shè)備(諸如抽吸設(shè)備220)可以是不必要的。
[0073]如以上已描述，根據(jù)本文所述的實(shí)施方式的裝置和方法可以包括多個(gè)任選的特征、方面和細(xì)節(jié)，這些特征、方面和細(xì)節(jié)可替代地或組合地實(shí)施。例如，所述方法可以包括在輥上的基板各層之間提供插頁，或者在退繞側(cè)接收插頁。
[0074]由于在涂布期間的高溫，并且由于清潔單元靠近沉積工藝定位，根據(jù)本公開的清潔單元可配置成承受至少50 V、70 V或甚至100 V的溫度。柔性基板溫度或涂布滾筒溫度可以是從20°C至250°C，或甚至是高達(dá)400°C。典型地，基板厚度可以在50μπι至125μπι之間。
[0075]—般來說，在可包括高度放熱反應(yīng)的涂布過程中，可期望冷卻柔性基板沉積裝置的涂布滾筒。這在可期望在清潔柔性基板時(shí)避免柔性基板的高溫的情況下尤其如此。原因在于，對清潔單元的加熱可以造成未知的或不期望的氣體從清潔單元的蒸發(fā)增加(例如，在具有粘性表面的輥的情況下)。另外，其他清潔工藝本身可能產(chǎn)生熱量，并且不期望任何附加的加熱(諸如在利用激光器的顆粒分離的情況下)
[0076]因此，如本文公開的涂布滾筒可以包括冷卻單元(未在附圖中示出)，例如，配置成將涂布滾筒冷卻至-15 °C的冷卻單元。
[0077]替代地或另外地，清潔單元可以包括冷卻單元(未在附圖中示出)。由此，清潔單元可以保持在允許保持未知的或不期望的氣體以可接受的水平從清潔單元蒸發(fā)的溫度。這種對清潔單元的冷卻在以下情況中是尤其有益的:其中在期望的沉積工藝需要高溫并且涂布滾筒有可能被加熱至例如高達(dá)300°C。值得注意的是，對涂布滾筒的加熱可不僅由沉積工藝造成，還可由涂布單元(未示出)中提供的加熱單元造成。
[0078]如先前所提及，一或多個(gè)沉積單元可以包括一或多個(gè)等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)源。等離子體增強(qiáng)沉積單元可以在2MHz至90MHz的頻率(RF頻率)(例如，40.68MHz的頻率)下操作，并且集成式阻抗傳感器可以提供實(shí)時(shí)直列(in-line)工藝監(jiān)控以及對相應(yīng)工藝參數(shù)(例如，沉積單元的電極與基板的距離)的控制。
[0079]在所有本文所述的實(shí)施方式中，可提供一或多個(gè)真空栗，諸如圖11中的真空栗670。可激活它們以抽空真空工藝腔室60，以便產(chǎn)生用于沉積的高度或中度真空。此外，它們可以用于在沉積過程中從真空工藝腔室處抽走處理氣體，例如，高度反應(yīng)性處理氣體。此外，如本文所描述，它們還可用于抽走清潔氣體，諸如離子化顆粒束產(chǎn)生器的離子化顆粒束
[0080]在實(shí)施方式中，典型地在一個(gè)或若干個(gè)涂布工藝后，一或多種凈化氣體(如氬和氮)可引入處理腔室中，以便促成凈化工藝。這有助于減少在柔性基板上產(chǎn)生顆粒，并且因此可以是另外有益的。隨后可將凈化氣體栗送出處理腔室。如本文公開的真空栗通常在處理腔室內(nèi)創(chuàng)建中度到高度真空。例如，處理腔室內(nèi)的真空可從10—Vbar至10—7mbar中的任何處，具體來說，從 10—2mbar 至 10—6mbar，諸如 10—3mbar。
[0081]根據(jù)一些實(shí)施方式，一些工藝殘余(如氣體或固體材料)可能需要在清潔步驟前去除，以便避免不希望的化學(xué)反應(yīng)。這典型地是利用栗送與凈化工藝完成。根據(jù)一些實(shí)施方式，如本文所述的栗送與凈化工藝可以包括多個(gè)循環(huán)，例如，抽空至約10—Vbar或更低并且利用惰性氣體(例如，Ar或N2)凈化高達(dá)約I Ombar至20mbar的至少兩個(gè)或至少三個(gè)循環(huán)。然而，對于一些實(shí)施方式，僅栗送或僅凈化可能足以將沉積裝置準(zhǔn)備好清潔。
[0082]在一或多次沉積后，根據(jù)本文所述實(shí)施方式還有可能的是，可以發(fā)起等離子體清潔(例如，等離子體蝕刻)過程，這可將雜質(zhì)和污染物從真空工藝腔室內(nèi)的表面去除。典型地，在第一栗送和/或凈化過程后發(fā)起等離子體清潔過程。可以通過施加RF電壓發(fā)起等離子體清潔，這將例如引入處理腔室中的氟化氣體部分地和/或完全地離子化。在本文所述的實(shí)施方式中，處理腔室在等離子體清潔過程中保持處于低壓。例如，處理腔室維持在從IX10—Vbar至I X 10—4mbar中的任何壓力處，諸如10—Vbar處。
[0083]典型地，RF能量的強(qiáng)度可以是可調(diào)節(jié)的，以便控制例如處理腔室內(nèi)的污染去除速率。一般來說，可施加足夠的RF能量以產(chǎn)生較高等離子體密度，這可確保高污染去除速率。此外，高等離子體密度可以避免在三維中的下層污染物交叉結(jié)合而由此創(chuàng)建穩(wěn)定但無法去除的新的結(jié)構(gòu)。因此，在本文所述的實(shí)施方式中，可采用傳感器和控制器來監(jiān)控和調(diào)整等離子體密度。
[0084]根據(jù)本文所述的實(shí)施方式，在等離子體清潔過程中，涂布滾筒可以典型地保持靜止。犧牲箔可用于覆蓋涂布滾筒，由此保護(hù)涂布滾筒的表面免受清潔等離子體的影響。與可與清潔等離子體反應(yīng)并由此受損的柔性基板相反，根據(jù)本文所述的實(shí)施方式的犧牲箔相對于清潔等離子體可以是惰性的，并且因此重新用于其他清潔過程。另外，減少或避免了因滾筒透過所述基板的受損部分暴露于清潔等離子體而損壞基板的風(fēng)險(xiǎn)。
[0085]盡管以上內(nèi)容針對本發(fā)明的實(shí)施方式，但也可在不脫離本發(fā)明的基本范圍的情況下設(shè)計(jì)本發(fā)明的其他以及進(jìn)一步的實(shí)施方式，并且本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求書來確定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種柔性基板涂布裝置(100)，包括: -真空工藝腔室(60)，所述真空工藝腔室用以處理柔性基板(140)，所述真空工藝腔室包括一或多個(gè)沉積單元(680);以及 -清潔單元(150)，所述清潔單元被定位在所述一或多個(gè)沉積單元的直接下游。2.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的柔性基板涂布裝置，其中所述清潔單元(150)包括顆粒位移單元(18)和顆粒耗散單元(19)。3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的柔性基板涂布裝置，其進(jìn)一步包括定位在所述一或多個(gè)沉積單元(680)的下游的一或多個(gè)偏轉(zhuǎn)輥(14、104)，其中在所述柔性基板的涂布側(cè)上接觸所述柔性基板并定位在所述一或多個(gè)沉積單元的下游的所述一或多個(gè)偏轉(zhuǎn)輥的全部定位在所述清潔單元(150)的下游。4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的柔性基板涂布裝置，其中所述清潔單元包括第一粘性輥(18)和第二粘性輥，其中任選地，所述第二粘性輥(19)的粘度大于所述第一粘性輥(18)的粘度。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的柔性基板沉積裝置，其中所述第一粘性輥(18)被定位成在所述柔性基板沉積裝置的操作中接觸所述柔性基板(140)，并且所述第二粘性輥(19)被定位成使得所述第二粘性輥的表面與所述第一粘性輥(18)的表面接觸，其中任選地，所述第二粘性輥被定位成使得它在所述柔性基板沉積裝置的操作中不與所述柔性基板接觸。6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的柔性基板涂布裝置，其中所述真空工藝腔室進(jìn)一步包括具有旋轉(zhuǎn)軸(511)的涂布滾筒(510)，其中任選地，所述清潔單元被定位成使得它在所述柔性基板接觸所述涂布滾筒的位置處接觸所述柔性基板(140)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的柔性基板涂布裝置，其中所述一或多個(gè)沉積單元(680)的全部或所述一或多個(gè)沉積單元的至少一半定位在所述涂布滾筒(510)的旋轉(zhuǎn)軸(511)的下方。8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的柔性基板涂布裝置，其進(jìn)一步包括用于冷卻所述涂布滾筒的冷卻單元、用于冷卻所述清潔單元的冷卻單元和用于加熱所述涂布滾筒的加熱單元中的一個(gè)或多個(gè)。9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的柔性基板涂布裝置，其進(jìn)一步包括一或多個(gè)卷軸腔室(70、80)，所述一或多個(gè)卷軸腔室用以接收柔性基板卷軸，其中所述一或多個(gè)卷軸腔室中的壓力高于所述真空工藝腔室(60)中的壓力，其中所述一或多個(gè)卷軸腔室可選地定位成鄰近所述真空工藝腔室(60)。10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的柔性基板涂布裝置，其中所述清潔單元包括激光器和/或抽吸單元。11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的柔性基板涂布裝置，其進(jìn)一步包括第二清潔單元(160)，所述第二清潔單元定位在所述腹板存儲(chǔ)卷軸(110)的下游和所述一或多個(gè)沉積單元(680)的上游。12.—種用于將薄膜沉積在柔性基板(140)上的方法，所述方法包括: -真空涂布所述柔性基板，由此將一或多個(gè)層沉積在所述柔性基板上；以及 -在所述涂布的直接下游清潔所述柔性基板。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述清潔包括將顆粒與所述柔性基板分離，并且存儲(chǔ)所述顆粒，諸如存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元中。14.根據(jù)權(quán)利要求12至13中任一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步包括在所述涂布后，在所述柔性基板的涂布側(cè)上接觸所述柔性基板，其中僅在所述真空涂布的上游和/或所述清潔的下游進(jìn)行接觸。15.根據(jù)權(quán)利要求12至14中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述清潔包括將所述柔性基板與第一粘性輥(18)接觸，并且將所述第一粘性輥與第二粘性輥(19)接觸，其中所述第二粘性輥的粘度大于所述第一粘性輥的粘度。
【文檔編號】C23C14/56GK106029944SQ201480075991
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2014年2月21日
【發(fā)明人】T·德皮施
【申請人】應(yīng)用材料公司