用于柔性基板的沉积平台及其操作方法
【技术领域】
[0001] 本发明的实施方式涉及薄膜处理设备，尤其涉及沉积系统，并且更具体地涉及卷 到卷（r〇ll-t〇-r〇ll，R2R)沉积系统及其操作方法。本发明的实施方式尤其涉及用于处理 柔性基板的设备，并提供了利用第一沉积源和至少一个第二沉积源来将至少两层沉积于基 板上的方法。
【背景技术】
[0002] 对柔性基板（诸如塑料膜或箱）的处理在封装行业、半导体行业和其他行业中需 求较高。处理可包括用所需材料（诸如金属（尤其是铝）、半导体和介电材料）涂布柔性基 板、在基板上进行用于所需应用的蚀刻以及其他处理步骤。执行此任务的系统一般包括处 理滚筒（drum)(例如，圆柱形辊），处理滚筒耦接至处理系统以运输基板，并在其上处理所 述基板的至少一部分。由此，卷到卷涂布系统可提供高生产量系统。
[0003] 通常，蒸发工艺（诸如热蒸发工艺等）可用于将可被金属化的金属薄层沉积到柔 性基板上。然而，卷到卷沉积系统在显示器行业和光伏行业中的需求也正经历强劲增加。例 如，触摸面板元件、柔性显示器和柔性PV模块导致在卷到卷涂布机中沉积合适层的需求增 加，尤其是以较低制造成本。然而，这种装置通常具有数层，这些层通常会利用CVD工艺且 尤其还利用PECVD工艺制造。
[0004] 以不同的气体混合物和/或不同工作压力作用的若干CVD、PECVD和/或PVD源的 组合面临对优越工艺气体分离的需求，以便在后续工艺步骤中避免交叉污染影响并确保长 期工艺稳定性。一般来说，后续在不同R2R涂布机中执行复杂薄膜层结构的沉积，每个R2R 涂布机按特定沉积技术需求来进行设计。然而，这个概念导致所制造设备的拥有成本（C〇0) 较高。
[0005] 鉴于与液晶显示器（IXD)相比，0LED显示器反应时间更快、视角更大、对比度更 高、重量更轻、功率更低、并且具有对柔性基板的顺从性（amenability)，最近，0LED显示器 已在显示器应用中经获得大量关注。除了用在0LED中的有机材料之外，还开发了许多聚 合物材料以用于小分子、柔性有机发光二极管（F0LED)以及聚合物发光二极管（PLED)显示 器。这些有机材料和聚合物材料中的许多材料对于在一系列的基板上进行复杂、多层装置 制造而言是柔性的，使得它们对于各种透明多色显示器应用（诸如薄平板显示器（FPD)、电 栗浦有机激光器以及有机光放大器）是理想的。
[0006] 多年以来，显示装置中的各层已演变成其中每层提供不同功能的多个层。将多个 层沉积于多个基板上可能需要多个处理腔室。传送多个基板通过多个处理腔室可能减少基 板产量。因此，本领域中需要用于处理这种0LED结构、半导体结构和其他现代更精密的装 置的有效方法和设备，以便确保最大化基板生产量并且减少基板传送。
【发明内容】
[0007] 鉴于上述内容，提供用于处理柔性基板的设备，以及利用第一沉积源和至少一个 第二沉积源来将至少两层沉积于基板上的方法。本发明的另外方面、优点、以及特征从从属 权利要求、说明书和附图中显而易见。
[0008] 根据一个实施方式，提供用于处理柔性基板的设备。所述设备包括：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；退绕轴和缠绕轴，所述退绕 轴用于支撑待处理的基板，所述缠绕轴用于支撑具有薄膜沉积于其上的柔性基板，其中所 述退绕轴和所述缠绕轴被布置在第一腔室部分中；至少一个间隙闸门，用于使第一腔室部 分与第二腔室部分分离，其中所述间隙闸门被配置成使得柔性基板可从其中移动通过，并 且所述间隙闸门可打开和关闭以便提供真空密封；涂布滚筒，所述涂布滚筒具有旋转轴和 弯曲的外表面，用于沿着所述弯曲的外表面引导基板通过第一真空处理区域以及至少一个 第二真空处理区域，其中所述涂布滚筒的第一部分被设置在第二腔室部分内，并且涂布滚 筒的剩余部分被设置在第三腔室部分内；对应于所述第一处理区域的第一处理站以及对应 于所述至少一个第二真空处理区域的至少一个第二处理站，其中所述第一处理站和所述第 二处理站各自包括用于提供真空连接的凸缘部分。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设置在其中的至少两个开口，具体来说，其中所述至少 两个开口基本上平行于所述凸形腔室壁部分；并且其中所述第一处理站和所述至少一个第 二处理站被配置成接收在所述至少两个开口中，其中所述第一处理站和所述第二处理站的 所述凸缘部分提供与所述第三腔室部分的真空密封连接。
【附图说明】
[0009] 因此，为了详细理解本发明的上述特征结构的方式，上文简要概述的本发明的更 具体的描述可以参照实施方式进行。附图涉及本发明的实施方式并描述于下文：
[0010] 图1示出根据本文所述实施方式的用于沉积或涂布薄膜的卷到卷沉积设备的示 意图；
[0011] 图2示出根据本文所述实施方式的用于卷到卷沉积系统和设备中的沉积源的示 意图；
[0012] 图3示出根据本文所述实施方式的用于将薄膜沉积或涂布于柔性基板上的另一 卷到卷沉积设备的示意图；
[0013] 图4A和图4B示出根据本文所述实施方式的用于沉积或涂布薄膜且具有气体分离 单元的另一卷到卷沉积设备的示意图；
[0014] 图5示出根据本文所述实施方式的卷到卷沉积设备中的气体分离单元的气体分 离概念的示意图；
[0015] 图6示出根据本文所述实施方式的用于沉积或涂布薄膜且在三维视图中示出气 体分离单元概念的卷到卷沉积设备的沉积源的示意图；
[0016] 图7示出图示根据本文中所述的实施方式的用于将薄膜沉积于包括分离气体入 口的基板上的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0017] 现将详细参考本发明的各种实施方式，在附图中示出这些实施方式中的一或多个 实例。在对附图的以下描述中，相同附图标记意指相同部件。一般来说，仅描述相对于各个 实施方式的不同点。每个实例通过对本发明进行解释的方式来提供，并且并非意指本发明 的限制。另外，作为一个实施方式的一部分所说明或描述的特征也可用于其他实施方式，或 与其他实施方式组合产生另外实施方式。预期的是，本说明书包括这样的修改和变型。
[0018] 在此应当注意，如在本文所述实施方式内使用的柔性基板或腹板（web)通常可表 征为可弯曲的。术语"腹板"可与术语"条（strip)"以及术语"柔性基板"同义使用。例 如，如本文中的实施方式中所述，腹板可为箱或另一柔性基板。然而，如在下文更详细地描 述，本文所述实施方式的益处还可被提供用于其他内联沉积（inline-deposition)系统的 非柔性的基板或载体。然而，应当理解，特定益处可被用于柔性基板以及用于在柔性基板上 制造装置的应用。
[0019] 本文所述实施方式涉及用于处理柔性基板（例如，用于在柔性基板上沉积薄膜） 的设备。因此，如图1示例性地示出，设备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被配置为缠绕 /退绕腔室，并且可与腔室的剩余部分分开以用于交换柔性基板，从而使得剩余腔室部分 102B/C无需为了移除处理柔性基板进行排放（vented)并且无需在已插入新基板后进行排 空（evacuated)。由此，就可减少设备停工时间。因此，可有助于增加生产量的整体目标。
[0020] 基板被提供于具有轴的第一辊764上，该轴在图1中例如用于退绕。基板被缠绕 在具有轴的第二辊764'上，该轴在图1中例如用于缠绕。然而，应当理解，基板还可在相反 方向上被引导通过设备1〇〇以使得用于退绕的轴可被用于缠绕，并且用于缠绕的轴可以用 于退绕。因此，在第一腔室部分102A中提供用于支撑待处理的柔性基板的退绕轴以及用于 支撑具有经处理的薄膜在其上的柔性基板的缠绕轴。柔性基板106被提供于例如具有缠绕 轴的第一辊764上。根据可与本文所述其他实施方式相结合的一些实施方式，待处理的柔 性基板可以连同板间插件（interleaf)706-起提供于辊764上。由此，板间插件可提供于 柔性基板的各相邻层之间，使得可以避免在辊764上柔性基板的一层与柔性基板的相邻层 直接接触。根据典型实施方式，基板经由一个、两个或更多个辊104从辊764引导至涂布滚 筒并从涂布滚筒而引导至第二辊764'（例如，具有缠绕轴的），基板在其处理之后缠绕在第 二辊764'上。在处理后，另外板间插件可从板间插件辊766'来提供于柔性基板106各层 之间，柔性基板106缠绕到辊764'上。
[0021] 根据本文所述实施方式，用于分离第一腔室部分与第二腔室部分的至少一个间隙 闸门（gapsluice) 140设置于分离壁701处。如图1所示，通常提供两个间隙闸门。一或 多个间隙闸门被配置成使得柔性基板可从其中移动通过，并且间隙闸门可打开和关闭以便 提供真空密封。根据典型实施方式，间隙闸门包括用于引导基板的辊，例如，用于以10°或 更多的角度重新定向基板移动的辊。另外，提供可充气密封件，所述可充气密封件可压靠于 间隙闸门的辊。间隙闸门通过对密封件充气关闭，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离。因此，可以排放第一腔室部分102A，同时可将第二腔室部 分102B维持在技术真空（technicalvacuum)下。
[0022] 根据另一替代实现方式，间隙闸门还可不设有辊。可充气密封件可抵靠着平坦密 封表面按压基板。然而，还可利用用于选择性地打开和关闭间隙闸门的其他手段，其中打开 和关闭（即，具有开放基板路径以及真空密封）可在基板被插入时执行。用于在基板被插 入时关闭真空密封的间隙闸门允许基板的尤其容易的交换，因为来自新的辊的基板可附接 至来自先前辊的基板，并且柔性基板可在腔室部分102B和102C通过拉动先前基板以及附 接至其的新基板通过该设备来排空时，通过系统进行缠绕。
[0023] 如图1中进一步所示，具有旋转轴111的涂布滚筒110被设置在设备中。涂布滚 筒具有弯曲的外表面，用于沿着弯曲的外表面引导基板。由此，该基板被引导通过例如图1 中的上处理站130的第一真空处理区域以及例如图1中的下处理站130的至少一个第二真 空处理区域。虽然本文通常将沉积站称为处理站130,但是也可沿着涂布滚筒110的弯曲表 面设置像蚀刻站、加热站等其他的处理站。
[0024] 根据本文所述实施方式，涂布滚筒的第一部分（即，垂直于旋转轴的涂布滚筒的 横截面的区域）被设置在第二腔室部分102B中，并且涂布滚筒的剩余部分（即，垂直于旋 转轴的涂布滚筒的横截面的区域）被设置在第三腔室部分102C中。如从图1中的虚线可 见，通常，第一部分大于剩余部分，即，轴线111被设置在第二腔室部分102B中。将轴111 设置于第二腔室部分中提供对设备的更容易且因此更具有成本效益的设计，这同样有利于 拥有成本（C〇0)。例如，涂布滚筒的第一部分与涂布滚筒的剩余部分的比率可为1. 1:1或更 大。然而，从机械角度看，轴线可朝第三腔室部分102C移动以稍微越过从第二部分到第三 部分的边界，而不会使系统的稳定性过多劣化。因此，比率也可以为0.8:1或更大。
[0025] 根据本文所述实施方式，第三腔室部分102C具有凸形壁部分。由此，凸形应理解 为具有壁部分的弯曲表面，或理解为具有彼此相邻的多个平坦表面以便提供该多个表面的 凸形形状。根据典型实施方式，一起形成凸形形状的多个平坦表面具有以下优点：可以在平 坦表面上设置下文所提到的真空凸缘（flange)连接，这更容易制造。更容易的制造再次减 少设备成本。
[0026] 图1示出对应于第一处理区域的第一处理站130以及对应于第二真空处理区域的 第二处理站130。根据本文所述实施方式，提供至少两个处理站，其中所述至少两个处理站 包括凸缘部分125,用于提供至第三腔室部分102C的真空连接。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两个开口，例如，所述至少两个开口被设置 在凸形壁