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TW202025243A - 輻射裝置、用於在一基板上沉積一材料的沉積設備、及利用一沉積設備用於在一基板上沉積一材料的方法 - Google Patents

輻射裝置、用於在一基板上沉積一材料的沉積設備、及利用一沉積設備用於在一基板上沉積一材料的方法 Download PDF

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TW202025243A
TW202025243A TW108137408A TW108137408A TW202025243A TW 202025243 A TW202025243 A TW 202025243A TW 108137408 A TW108137408 A TW 108137408A TW 108137408 A TW108137408 A TW 108137408A TW 202025243 A TW202025243 A TW 202025243A
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TW
Taiwan
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deposition
cooling
gas
substrate
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TW108137408A
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喬斯曼紐 地古坎柏
法畢歐 皮瑞里西
史丹分 布朗格
奈爾 蒙利遜
透比斯 史投利
霍斯特 阿爾特
哈德 斯托尼格
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美商應用材料股份有限公司
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Abstract

一種輻射裝置(200)，包括一中空體及配置在此中空體(250)內的一冷卻裝置(246)。

Description

輻射裝置、用於在一基板上沉積一材料的沉積設備、及利用一沉積設備用於在一基板上沉積一材料的方法
本發明的實施例係有關於薄膜處理設備，特別是有關於沉積系統，並且更特別是有關於卷對卷(roll-to-roll, R2R)沉積系統。本發明的實施例特別是有關於用於在一基板上沉積一材料的一輻射裝置、一設備、及方法。
在包裝工業、半導體工業、及其他工業中，對於基板(例如是塑料薄膜或箔)的處理有很高的要求。此處理可包括利用一材料(例如是金屬，特別是鋁)、半導體及介電材料，對可撓基板進行塗佈，以及針對相應的應用在基板上進行的其他處理。執行此任務的系統通常包括一處理鼓，例如是一圓柱形輥，此處理鼓係耦接至用於輸送基板的一處理系統，並且在此處理鼓上處理此基板的至少一部分。卷對卷塗佈系統可因此提供一高生產量系統。
通常，可以使用一蒸發處理(例如是一熱蒸發處理)來於沉積金屬薄層，此些金屬薄層可以被金屬化至可撓基板上。然而，卷對卷沉積系統在顯示工業及光電(PV)工業中的需求也急劇增長。舉例來說，觸控面板元件、可撓顯示器、及可撓PV模組，導致對在卷對卷塗佈機中沉積合適層的需求增加。然而，這樣的裝置通常具有多個層，此些層例如是由化學氣相沉積(CVD)處理，且特別是也由電漿增強化學氣相沉積(PECVD)處理來製造。
為了將材料最佳地沉積到基板上，需要相應地調整不同的熱蒸發處理的處理參數。特別是處理的熱管理，在實現高品質的材料沉積中發揮重要的作用。因此，不僅需要改善處理的整體熱管理，而且還需要改善影響處理的多個組件的熱調節。
有鑒於此，提供了一種輻射裝置、一種沉積設備及一種用於在一基板上沉積一材料的方法。根據申請專利範圍、說明書及附圖，本揭露的其他方面、優點及特徵是顯而易見的。
根據一個方面，提供了一種輻射裝置。此輻射裝置包括一中空體、及設置在此中空體內的一冷卻裝置。
根據另一方面，提供了一種用於在一基板上沉積材料的沉積設備。此沉積設備包括根據此處所述的實施例的一真空腔室、一或多個沉積單元、及一輻射裝置。
根據另一方面，提供了一種利用一沉積設備在一基板上沉積一材料的方法。此方法包括利用一冷卻裝置冷卻包括一中空體的一輻射裝置，且此冷卻裝置係設置在此中空體內。
實施例還針對用於執行所揭露的方法的設備，並且包括用於執行各個所描述的方法方面的設備部分。這些方法方面可以是藉由硬體組件的方法、藉由適當軟體編程的計算機、藉由此二者的任何組合、或以任何其他方式來執行。 此外，根據本揭露的實施例還針對用於操作所描述的設備的方法。這包括用於執行設備的每個功能的方法方面。
現在將對於本發明的各種實施例進行詳細說明，本揭露的一或多個例子係繪示於圖中。在以下對於圖式的敘述中，係使用相同的元件符號來指示相同的元件。一般來說，只會對於各個實施例的不同處進行敘述。各個例子的提供只是用以解釋本揭露，而非欲用以限制本發明。另外，作為一個實施例的一部分而被繪示或敘述的特徵，可用於或結合其他實施例，以產生又一實施例。所述內容意欲包含這樣的調整及變化。
此處所述的實施例是有關於一種輻射裝置，特別是有關於一種包括有設置在此輻射裝置內的一冷卻裝置的輻射裝置。輻射裝置包括一中空體。此冷卻裝置可以特別是設置在此中空體內。此輻射裝置可以是配置成用作沈積處理中的一電漿源。特別是，此輻射裝置可以是配置成用作用於PECVD處理的一電漿源。
第1圖繪示根據此處所述的實施例的一沉積設備的示意圖。此沉積設備可包括一真空腔室102及用於輸送基板的一輸送裝置140。沉積設備可包括一或多個沉積單元110。此些沉積單元可以是配置成用於在基板上沉積一材料。此沉積設備更包括一輻射裝置200。此一或多個沉積單元可以是配置成使得基板在此輸送裝置140及此一或多個沉積單元110之間被輸送。
根據此處所述的實施例，輸送裝置可以是沿著一或多個沉積單元輸送基板。在一或多個沉積單元的各者中，可包括一輻射裝置。輻射裝置可以是配置成用以允許材料沉積在基板上。輻射裝置可包括如下文所進一步描述的一冷卻裝置。沉積設備可包括一或多個供應通道。此一或多個供應通道可以是配置成用於提供一材料至此一或多個沉積單元。
根據其他實施例，此設備可包括一氣體冷卻裝置。此氣體冷卻裝置可以是配置成用於冷卻一氣體。此氣體冷卻裝置可以是配置成用於提供一冷卻的氣體至此輻射裝置。
根據此處所述的實施例，提供一種用於將材料沉積在基板上的沉積設備，例如是將一薄膜沉積在基板上的沉積設備。此基板可以是一可撓基板。如第1圖所示例性地繪示，沉積設備100可包括一真空腔室102。真空腔室可以具有一第一腔室部分102A及一第二腔室部分102B。第三腔室部分(未繪示)可以是配置成用作一纏繞(winding)/退繞(unwinding)腔室，並且可以與其餘的腔室部分分離以用於交換可撓基板，使得不需要為其餘的腔室部分(第一腔室部分102A及第二腔室部分102B)通氣以移除已處理的可撓基板，以及不需要在插入新基板後抽真空。舉例來說，可以減少設備的停機時間。
沉積設備可包括至少一沉積單元，特別是，沉積設備可包括多於兩個的沉積單元。
在此應注意的是，如此處所述的實施例所使用的可撓基板或腹板(web)的特徵在於，它是可彎曲的。術語「腹板」可以與術語「條帶(strip)」或術語「可撓基板」同義地使用。舉例來說，如此處的實施例中所述，腹板可以是箔或另一可撓基板。然而，如以下更詳細地描述的，還可以為其他在線(inline)沉積系統的非可撓基板或載體提供此處所述的實施例的效益。然而，應理解的是，特定的效益可以是用於可撓基板、以及在可撓基板上的製造裝置的應用。
根據實施例並且如第1圖所示，可以在設備中提供一輸送裝置140，例如是具有一旋轉軸111的塗佈鼓142。塗佈鼓142可具有一彎曲的外表面，以用於沿著此彎曲的外表面引導及/或輸送基板。基板可以被引導通過一第一真空處理區域，例如是第1圖中的最上沉積單元110的第一真空處理區域，及至少一第二真空處理區域，例如是第1圖中的第二最上沉積單元110的至少一第二真空處理區域。
在第1圖中描繪的實施例包括五個沉積單元110，例如是五個沉積源。可以在處理區域中提供沉積單元，其中可以在各個區域中處理由塗佈鼓所輸送的基板。然而，應理解的是，根據可與此處所述的其他實施例結合的又進一步的實施例，可提供二或更多個沉積單元，例如是沉積站。舉例來說，可提供四個、五個、六個、或甚至是更多的沉積單元。可以藉由氣體分離單元，將處理區域與相鄰的處理區域或其他區域分離。
根據此處所述的實施例，塗佈鼓的一第一部分，也就是塗佈鼓的垂直於旋轉軸的橫截面的區域，可以是提供於第二腔室部分102B中，且塗佈鼓的其餘部分，也就是塗佈鼓的垂直於旋轉軸的橫截面的區域，可以是提供於第一腔室部分102A中。
根據此處所述的實施例，第一腔室部分102A可具有一凸形壁部分。凸部應理解為具有壁部分的彎曲表面、或具有彼此相鄰的多個平坦表面，以便提供多個表面的凸形。根據實施例，一起形成凸形的多個平坦表面具有優點，此優點使得可以在易於製造的平坦表面處提供下述的真空法蘭連接(vacuum flange connections)。
示例性地涉及第1圖中所示的五個沉積單元中的兩個，第一沉積單元110可以是對應於第一處理區域，且第二沉積單元110可以對應於第二真空處理區域。根據此處所述的實施例，可以提供至少兩個沉積單元。至少兩個沉積單元可以包括用於提供一真空連接至第一腔室部分102A的一凸緣部分。第一腔室部分可具有如上所述的凸形壁部分，且至少兩個開口實質上平行於此第一腔室部分，舉例來說，此至少兩個開口可以是提供於凸形壁部分內、或是提供於從凸形壁部份延伸的一突起中，也就是說，凸形壁部分的一延伸係相對於塗佈鼓軸實質上徑向向外突出。
根據實施例，至少兩個沉積單元可以是配置成用以在第一腔室部分的至少兩個開口中被接收。凸緣部分可提供第一腔室部分的凸形壁部分、或從凸形壁部分延伸的突起的一真空密封連接。然而，應理解的是，也可以提供凸緣部分以用於第1圖所示的其他沉積單元。
據此，可以從第一腔室部分102A的凸形壁部分的外部插入沉積單元。插入時，可以連接一真空凸緣。可以在第一腔室部分中提供一真空區域。根據實施例，可以是沿著相對於輸送裝置140(例如是塗佈鼓142)的軸的實質上徑向方向，將沉積單元插入開口中。
如上所述，可以在真空中，也就是在第一腔室部分內及/或在相對於凸緣的內部，提供沉積單元110的一部份。沉積單元的另一部分可以是提供於區域的外部，其中在真空腔室102中提供真空。沉積單元可以被容易地更換，並且可以容易地提供消耗介質的供應，例如是冷卻流體、氣體、電力等。舉例來說，可以在第一腔室部分102A的外部提供沉積單元與其他元件(例如是電源、氣體供應、幫浦裝置等)的連接。沉積單元與其他元件的連接可以是在區域外部形成上述的其他部分。
如上所述，第1圖繪示一沉積設備100。此沉積設備100可包括一真空腔室102，可以提供此真空腔室102，使得可以在腔室中產生真空。可以使用多種真空處理技術，特別是真空沉積技術，來處理基板、或在基板上沉積薄膜。如第1圖所示，並且如此處所指，沉積設備100可以是一卷對卷沉積設備，此設備承載著被引導及處理的可撓基板106。可以如第1圖中的箭頭8所示，從第二腔室部分102B引導可撓基板106至其中具有沉積單元的第一腔室部分102A。
如上所述，根據實施例，真空腔室102可以進一步包括一第三真空腔室部分，此第三真空腔室部份可以是配置成用作一纏繞/退繞腔室。第三真空腔室可包括纏繞例如是用於提供基板的輥。可以藉由輥將可撓基板導向輸送裝置140(例如是塗佈鼓142)，此輸送裝置140係配置成用於在處理及/或沉積期間引導及/或輸送基板。可以沿著箭頭8所示的輸送方向輸送基板。應理解的是，也可以沿著箭頭8所示的相反方向輸送基板。可以從塗佈鼓142將基板106分別引導回第二腔室部分102B及第三腔室部分。
根據此處所述的實施例，第三腔室部分可包括一退繞機，此退繞機係用於供應基板。接著，可以經由輥將基板導向輸送裝置140，例如是塗佈鼓142。可以經由塗佈鼓142的彎曲表面引導基板。塗佈鼓可以沿著處理區域輸送基板，以允許在基板上沉積粒子。可以在塗佈鼓的彎曲表面與相應的沉積單元之間輸送基板。舉例來說，可以將基板引導通過塗佈鼓及沈積單元之間的一狹縫。塗佈鼓142可以是經由輥，將基板輸送回第三真空腔室部分，並輸送至一纏繞機，以接收已處理的基板。纏繞機及退繞機可以是輥。纏繞機及/或退繞器可以是可移除地配置在第三腔室部分中。
根據用於操作及使用此處所述的沉積設備的又進一步的實施例，可以提供用於超高障壁堆疊(ultra high barrier)或可撓薄膜電晶體(TFT)裝置的層或層堆疊的沉積。超高障壁堆疊或可撓TFT裝置例如是由一系列的層所組成，例如是由電漿增強化學氣相沉積(PECVD)或物理氣相沉積(PVD)處理、或其之組合來沉積。由於對不同薄膜的品質有很高的要求，因此通常針對各個單一膜，將單一膜沉積在的專門設計的系統中。為了降低成本並使這些應用可在市場上買到，作為一種改善，將至少一組薄膜的沉積、或薄膜的組合的沉積結合在一個單一塗佈機中。根據此處所述的實施例，提供了允許多個處理模組的結合的模組化概念。有鑑於此，根據此處所述的一些實施例，可以提供用於有機發光二極體(OLED)顯示及/或照明、撓曲太陽能板(flex solar)、或需要保護以免受鄰近環境影響的其他電子設備的可撓超高障壁。舉例來說，這可以包括用於可撓TFT的蝕刻終止(etch stop)、柵極電介質(gate dielectric)、通道、源極、及汲極的沉積。
如第1圖進一步所示，第二腔室部分102B可以是相對於第三腔室部分(未繪示)的垂直或水平方向被傾斜。相對於垂直方向的傾斜角度可以是20°至70°。與沒有傾斜的類似組件的水平配置相比，此傾斜可以使得塗佈鼓向下位移。第二腔室部分102B的傾斜係允許提供額外的沉積單元，以使得軸(參照第1圖中的線1)，例如是沉積單元的對稱軸，處於與塗佈鼓142的軸相同的高度上、處於塗佈鼓142的軸上方或下方。如第1圖所示，五個沉積單元可以提供於塗佈鼓的旋轉軸的上方、或處於塗佈鼓的旋轉軸的高度、或下方。可以減少或消除基板上所產生的粒子的剝落及掉落。
根據此處所述的實施例，沉積單元可包括一沉積隔室(deposition compartment)。此沉積隔室可包括一或多個邊緣區域。此一或多個邊緣區域可以被認為是沉積隔室，也就是沉積腔室的上側限制。此一或多個邊緣區域可以形成圍繞沉積腔室的一框架。舉例來說，此一或多個邊緣區域可以是配置在沉積隔室的短側。
根據此處所述的實施例，一或多個邊緣區域可以是由沉積隔室的尺寸限定。考慮到一二維形狀，沉積隔室可具有一實質上矩形的形狀。沉積隔室可具有兩個平行的長側及兩個平行的短側。據此，與短側相比，長側可以在長度上延伸。二或多個邊緣區域可以是設置在沉積隔室的長側及/或短側。
如第3圖中示例性地繪示，沉積隔室可包括一或多個供應通道130及可選的一輻射裝置200。沉積隔室可包括至少兩個邊緣區域124，特別是，沉積隔室可包括四個邊緣區域124。
根據此處所述的實施例，沉積設備可包括一加熱單元300。加熱單元300可以是設置在沉積隔室，例如是在第3圖中所示的二或多個邊緣區域124處。加熱單元可以提供於沉積隔室的二或多個邊緣區域中的至少一者處。更特別地，加熱單元可以是提供於二或多個邊緣區域中的二者處。加熱單元可以是提供於沉積隔室的短側處。舉例來說，加熱單元可以附接至二或多個邊緣區域。
根據此處所述的實施例，加熱單元可包括一或多個加熱裝置325。此一或多個加熱裝置325可以是設置有二或多個邊緣區域。特別是，此二或多個邊緣區域中的各者可包括一或多個加熱裝置325的一者。更特別是，在沉積隔室的短側上的二或多個邊緣區域可以是各包括一個加熱裝置。附加地或替代地，可以在二或多個邊緣區域處設置一個以上的加熱裝置。此一或多個加熱裝置可以是選自以下組成之群組：陶瓷鑲嵌(ceramic inlay)、輻射加熱器、電阻加熱器、或以上組合。
根據此處所述的實施例，加熱單元可以是配置成用以局部地加熱基板106。舉例來說，加熱單元，也就是一或多個加熱裝置，可以是配置成使得只有基板的一部分被加熱。此部分可以是設置有二或多個邊緣區域。
基板可以被認為是包括多個基板段。特別是，基板106可包括三個基板段。此基板可包括一第一基板段、一第二基板段、及/或一第三基板段。本實施例可以提供僅加熱基板的特定段的可能性。
根據此處所述的實施例，加熱單元可以是提供於輸送裝置140處。舉例來說，加熱單元可以是設置在塗佈鼓142內。加熱裝置可以設置成使得第一基板段及/或第二基板段僅從加熱單元(也就是一或多個加熱裝置)接收熱量。舉例來說，一或多個加熱裝置可以是設置在塗佈鼓的對應於第一基板段及/或第二基板段的段處。
第2圖繪示根據此處所述的實施例的沉積單元的橫截面，且第3圖繪示根據此處所述的實施例的沉積單元的俯視圖。沉積單元110可以包括一殼體112。沉積單元110可包括一內部遮蔽件，例如是一幫浦遮蔽件。內部遮蔽件可以是排(line)在殼體上，從而限制了殼體內的沉積腔室。沉積單元可進一步包括沉積開口126。沉積開口126可以例如是在內部遮蔽件之間延伸。換句話說，沉積開口可以具有與沈積腔室相同的尺寸。根據實施例，沉積開口126可以是比沉積腔室的尺寸窄。
根據此處所述的實施例，沉積單元可包括一溫度調節器118。溫度調節器118可配置成用以冷卻沉積單元，也就是沉積單元的殼體112。溫度調節器可以是進一步配置成用以冷卻內部遮蔽件。舉例來說，冷卻通道可以是包括在殼體112中。一冷卻流體可以被輸送通過冷卻通道，以使得能夠在沉積腔室及冷卻流體之間進行一熱傳遞。
沉積單元可進一步包括一或多個供應通道130。此一或多個供應通道可包括一或多個氣體供應管線。特別是，沉積單元可以包括兩個供應通道130。沉積單元更包括一輻射裝置200。
根據此處所述的實施例，一或多個供應通道130可以是設置在沉積單元的上部。此一或多個供應通道可以是與供應裝置(例如是儲氣罐)流體地連接。舉例來說，當提供兩個氣體供應管線時，一個氣體供應管線可以是與一個供應裝置流體地連接，而第二氣體供應管線可以是與第二供應裝置流體的連接。如第2圖所示，一或多個供應通道可以是設置在與沉積單元相同的水平面中。
一或多個供應通道130可以是在垂直於第2圖的紙平面的方向上延伸。沿著一或多個供應通道130，可以設置多個開口以允許材料進入沉積單元，也就是沉積腔室。此開口可以提供例如是氣體至沉積腔室。此開口可以是設置作為噴嘴。
根據此處所述的實施例，沉積單元可包括一輻射裝置200。此輻射裝置可以是設置在一中央位置，例如是在沉積單元110的下部。舉例來說，此輻射裝置可以是設置在兩個供應通道之間。此輻射裝置可以是設置在與供應通道的平面不同的一平面中。舉例來說，在垂直方向上，輻射裝置的平面可以是在供應通道的平面下方。附加地或替代地，可以設置輻射裝置，使得可以在一或多個供應通道的方向上提供輻射能量。
根據此處所述的實施例，輸送裝置140可以是設置在沉積單元的上部的上方。應理解的是，術語「上」及「下」與第2圖中所示例性繪示的沉積單元的方向有關。參照第1圖所示，沉積單元可以是設置在輸送裝置的不同角度處。此輸送裝置140可以是在沉積開口126處提供基板。舉例來說，輸送裝置可沿著沉積開口提供基板。輸送裝置的移動可以以恆定的速度提供基板，或者輸送裝置的移動可以被啟動及停止數次。輸送裝置可以是一塗佈鼓142。
根據此處所述的實施例，沉積單元可包括一氣體分離單元122。氣體分離單元可以是配置成用於分離第一真空處理區域及至少一第二真空處理區域。氣體分離單元可以是適於形成一狹縫，基板可以通過此狹縫，並穿過輸送裝置的外表面及氣體分離單元之間。氣體分離單元可以是適於控制第一處理區域及第二處理區域之間的流體連接。可藉由調整氣體分離單元的位置(例如是徑向位置)來控制此流體連接。
根據可與此處所述的其他實施例結合的不同的實施例，用於提供徑向位置的氣體分離單元122的致動器可以是選自以下組成之群組：一電動機、一氣壓致動器(例如是一氣壓缸)、一線性驅動器、及一液壓致動器(例如是一液壓缸)。
根據此處所述的實施例，沉積開口可以允許材料到達基板。換句話說，沉積開口可以允許材料沉積至由輸送裝置所輸送的基板上。
根據此處所述的實施例，沉積單元可以是一反應腔室。可以將真空施加至沉積單元。此反應腔室可以是能夠進行PECVD處理、CVD處理、PVD處理、濺射處理、或以上之組合。舉例來說，一化學反應可以是在沉積單元或沉積腔室中發生。供應通道可以將一氣體，特別是一反應氣體，引導至沉積腔室中。舉例來說，可以提供兩種不同類型的氣體。可能發生化學反應，而致使粒子沉積在基板上。例子可以是固體粒子。舉例來說，可提供一支持氣體(support gas)及一原料氣體(feedstock gas)。
根據可與此處所述的任何其他實施例結合的實施例，輻射裝置可提供輻射能量。輻射裝置可提供用於產生一電漿的輻射能量。此電漿可以在輻射裝置的周圍產生。舉例來說，可以提供輻射裝置以用於點燃電漿。
示例性地參照第4A圖及第4B圖，此處描述了根據實施例的輻射裝置的側視圖及橫截面。輻射裝置200可具有一對稱軸2。輻射裝置200可以包括一中空體250。中空體250可以是沿著軸2在輻射裝置的長度方向上延伸。輻射裝置可以是具有一圓柱形狀。輻射裝置沿著軸2的長度可以是適於沉積單元的尺寸。輻射裝置可以被連接至一電源，舉例來說，中空體可以被連接至一電源。輻射裝置可包括一同軸連接器。
根據此處所述的實施例，輻射裝置可具有一圓柱形狀。輻射裝置可以是在一長度方向上延伸。舉例來說，長度方向可以是平行於沉積隔室的長邊。輻射裝置可具有6cm的直徑，更特別是3cm的直徑。輻射裝置可具有3m的長度，更特別是2m的長度。輻射裝置可具有1:66的直徑與長度的比例。
輻射裝置可包括一外管255。此外管可圍繞中空體250。此外管可沿著輻射裝置的軸2延伸。外管沿著軸線2的長度可以是類似於中空體的長度。外管255可以是配置成作為一真空隔離。外管255可以是一石英管。石英係有利於允許輻射波(也就是微波)通過外管而不被吸收，或是僅很少的微波被吸收。
輻射裝置可包括一冷卻裝置246。此冷卻裝置246可以是設置在中空體250內。冷卻裝置可以是沿著輻射裝置的軸2在一長度方向上延伸。冷卻裝置可以是排在中空體250的內部區域中。冷卻裝置可以是配置成用以冷卻中空體。中空體的冷卻可包括中空體及冷卻裝置之間的熱傳遞。
中空體250可包括一導體。可以是在一第一能量端口及/或一第二能量端口處提供能量給此導體。此導體可以是由銅(Cu)、或是由適合用於提供輻射能量的任何其他金屬所製成。一電源可以向導體提供能量。可經由導體來傳遞高頻輻射波。舉例來說，產生微波，並經由導體來傳遞微波。可以提供輻射波以在輻射裝置周圍產生一電漿。
根據此處所述的實施例，輻射裝置可以是連接至一或多個磁控管源。舉例來說，可以在第一能量端口及/或第二能量端口處設置一或多個磁控管源。此一或多個磁控管源可以是配置成用以提供電磁能量(也就是電磁波)至導體。此一或多個磁控管源可包括一高功率真空管，以在移動經過一連串開啟的金屬腔的同時，利用一電子流與一磁場的相互作用來產生微波。電子經由開口到達此些腔，並導致無線電波在此些腔中振盪。微波可以是由供應給真空管的直流電來產生，例如是藉由電源產生。
舉例來說，可以藉由參照第2圖所描述的供應通道來供應一氣體。由氣體所提供的粒子可在輻射裝置周圍形成電漿。特別是，支持氣體可在輻射裝置周圍形成電漿。
根據此處所述的實施例，輻射裝置可以是一微波天線。可以將915Mhz至5.8Ghz範圍內的一高頻應用於微波天線，特別是可以將2.45Ghz的一高頻係應用於微波天線。微波天線可以是配置成用於產生沿著輻射裝置的長度而建立的一電漿。電漿可以是圍繞輻射裝置。因此，可以實現一高電漿密度。微波天線可以是延伸通過沉積腔室的尺寸。因此，可以沿著垂直於基板輸送方向的一方向提供電漿。
根據此處所述的實施例，冷卻裝置246可包括一或多個冷卻通道，此一或多個冷卻通道係用於引導冷卻流體通過。冷卻通道可包括一入口流體端口242及一出口流體端口244。入口流體端口242可以是設置在輻射裝置的一個端部區域上，且出口流體端口244可以是設置在輻射的第二端部區域上。冷卻流體可通過入口流體端口，進入冷卻裝置。冷卻流體可通過出口流體端口，離開冷卻裝置。冷卻流體可以允許輻射裝置及冷卻流體之間的熱交換。藉由流經冷卻通道，冷卻流體可以將由輻射裝置所產生的熱，從輻射裝置輸送離開。
根據此處所述的實施例，冷卻流體可以是一液體，特別是乙二醇(glycol)，更特別是水及乙二醇的混合物。冷卻流體可以是包括在-30°C至0°C的範圍內的溫度，特別是在-25°C至-5°C的範圍內的溫度，更特別是在-20°C至-10°C的範圍內的溫度。可以在4至8巴(bar)之間，特別是在5至7巴之間，更特別是在6巴的壓力下提供冷卻流體。可以取決於沉積處理，來選擇冷卻流體的壓力。
舉例來說，在操作中，可以提供能量給導體。此導體由於提供的能量而變熱，此能量增加了輻射裝置的溫度。這可能導致沉積單元，也就是沉積腔室中的溫度升高。這種溫度的升高可能會干擾沉積處理，並且還會損壞沉積處理中所涉及的組件，例如是導體。
通常，輻射裝置，也就是微波天線，藉由向沉積處理提供輻射能量來產生熱量。有利地，冷卻裝置可以提供微波天線的冷卻。因此，可以調節沉積腔室內部的溫度。此外，冷卻裝置抵消了微波天線所產生的熱量。可以避免基板的損壞及/或變化。舉例來說，可以避免及/或防止基板的褶皺。這允許粒子在基板上更均勻地沉積。此外，可以防止及/或避免反應物質(reacting species)的降解。此外，藉由冷卻輻射裝置，可以增加在輻射裝置處產生的電漿的均勻性。進一步有利地，可以保護輻射裝置及/或導體免於由於過熱所引起的損壞。
第4B圖繪示根據此處所述的實施例的輻射裝置的橫截面。第4B圖是第4A圖所示的輻射裝置的示例性橫截面。圍繞軸2，可以設置冷卻裝置246。中空體250可以是設置在冷卻裝置周圍。外管255可以是圍繞中空體設置。可以在外管255及中空體250之間提供一內部空間。
舉例來說，在外管及中空體之間，可以提供內部空間252。在冷卻裝置及外管之間，可以設置導體。在導體及外管之間，可以提供內部空間252。
根據此處所述的實施例並參照第5圖，輻射裝置400可包括圍繞中空體250的一石英管。輻射裝置可包括在中空體及石英管之間所定義的內部空間、以及配置成用於允許氣體進入內部空間的進入開口247、及配置成用於允許氣體從內部空間離開的離開開口249。
氣體冷卻裝置可以是配置成用以冷卻一氣體。氣體冷卻裝置可以是配置成用以將冷卻的氣體提供至內部空間252。內部空間可包括一或多個氣體冷卻裝置。進入開口247及離開開口249可以是藉由氣體冷卻裝置248來連接。氣體冷卻裝置可以包括一或多個氣體冷卻通道。此一或多個氣體冷卻通道可包括由內部空間252所提供的通道。
氣體冷卻裝置可以是提供有氣體。舉例來說，氣體冷卻裝置可以是提供有一惰性氣體。此氣體可以是選自一惰性氣體，特別是選自包含氮的群組中的一或多種元素，及/或乾燥空氣。惰性氣體的選擇係取決於氣體對輻射能量(例如是對高頻輻射波)的穿透性。如果惰性氣體不會吸收、或很少吸收輻射波，則是有益的。可以通過氣體冷卻裝置的進入開口來提供氣體，以使氣體進入氣體冷卻裝置。氣體可以是通過離開開口來離開氣體冷卻裝置。氣體可以是被引導通過氣體冷卻裝置及/或氣體冷卻通道。
根據實施例，可以在室溫下提供氣體。舉例來說，可以在20°C±5°C的溫度下提供氣體。可以在-30°C至30°C之間的範圍內，特別是在0°C至25°C之間的範圍內，更特別是在10°C至20°C之間的範圍內的一處理溫度下提供氣體。可以在氣體通過進入開口而被提供之前，將氣體冷卻至處理溫度。
根據可以與此處所述的任何其他實施例結合的實施例，氣體冷卻裝置可以是配置成用以冷卻輻射裝置。特別是，氣體冷卻裝置可以是配置成用以冷卻圍繞中空體的外管。氣體可以流經氣體冷卻裝置，以允許在石英管及氣體、及/或中空體及氣體之間進行熱傳遞。
有利地，氣體冷卻裝置有助於降低沉積單元中的溫度。當輻射裝置通電時，氣體冷卻裝置避免或防止石英管被加熱。防止輻射裝置過熱。據此，穩定及/或加強了在輻射裝置周圍產生的電漿。此外，更有效地防止了處理組件的損壞。
根據可以與此處所述的任何其他實施例結合的實施例，輻射裝置可以包括參照第4A及4B圖所描述的相同的配置。輻射裝置可以包括設置在中空體內的冷卻裝置。冷卻裝置可以冷卻中空體。中空體可以包括一導體。冷卻裝置可以是配置成用以冷卻導體。
根據此處所述的實施例，輻射裝置可包括一結合的冷卻裝置。此結合的冷卻裝置可包括設置在中空體內的冷卻裝置246、及設置在內部空間252中的氣體冷卻裝置248。冷卻裝置246可包括一或多個冷卻通道。可以在一或多個冷卻通道中提供一冷卻流體。氣體冷卻裝置248可包括一或多個氣體冷卻通道。可以在一或多個氣體冷卻通道中提供一氣體。氣體及冷卻流體可分別同時流經冷卻通道及氣體冷卻通道。輻射裝置的溫度可以保持在300°C以下，更特別是在200°C以下。
有利地，輻射裝置的冷卻(也就是中空體的冷卻)及石英管的冷卻的組合，改善了沉積處理的熱管理。特別地，可以以有利的方式降低進行PECVD處理的沉積單元的溫度。因此，中空體(也就是微波天線)及/或石英管的冷卻，改善了沉積處理的熱管理。結合的冷卻進一步有益於包括在沉積單元中的處理組件的使用壽命，此處理組件例如是輻射裝置、供應通道等。另外，可以更均勻地執行沉積處理，並且可以防止基板損壞。
根據可以與此處中任何其他實施例結合的實施例，可以提供一加熱單元。可以提供加熱單元於沉積設備處。舉例來說，加熱單元可以是提供於沉積隔室，例如是在沉積隔室的二或多個邊緣區域處。附加地或替代地，加熱單元可以是提供於輸送裝置處，更特別是在輸送裝置內。加熱單元可以是配置成用於加熱基板的第一基板段及第二基板段。第一基板段及第二基板段可以是設置在輸送裝置的外部區域。換句話說，第一基板段及第二基板段可以是設置在輸送裝置的相應的縱向端處。
有利地，第一基板段及第二基板段的加熱可以防止或避免在基板處形成褶皺及/或皺紋。因此，可以確保待沉積材料的均勻分佈。此外，由於防止了褶皺及/或皺紋，防止了基板黏附在沉積設備中，因此可以促進利用輸送裝置的基板的引導。
根據此處所述的實施例，可以結合輻射裝置的冷卻、以及第一基板段及第二基板段的加熱。舉例來說，輻射裝置可以被冷卻，以適於沉積隔室中的處理溫度，並且第一基板段及第二基板段可以被加熱以進一步抵消高處理溫度的負面影響。可以向沉積設備及/或沉積處理提供合作的正面效果。
有利地，可以提供沉積設備的配合的熱管理。首先，可以調節處理溫度，例如是沉積隔室中的溫度，使得溫度足夠高以用於無干擾地進行沉積處理，同時溫度又足夠低以避免損壞處理組件。其次，可以精細地調節基板的溫度，以進一步避免損壞，這減少或甚至是防止了不良品，並因此降低了生產成本。輻射裝置的溫度調節器及基板(也就是第一基板段及第二基板段)的溫度調節器的組合，可以進一步允許對基板溫度(也就是上述的第三溫度)進行甚至是更精確及更準確的精細調節。可以改善沉積處理，並且可以使其更有效。
根據可與此處所述的任何其他實施例結合的實施例，沉積設備可包括一控制器。控制器可以是配置成用以調節沉積設備的溫度。舉例來說，控制器係配置成用以調節輻射裝置的溫度，以調節氣體冷卻裝置的溫度及/或調節加熱單元的溫度。舉例來說，可以將控制器設置成不同的溫度值，以分別提供溫度至輻射裝置、氣體冷卻裝置、及加熱單元。
第6圖繪示根據此處所述的實施例的用於在一基板上沉積一材料的方法600的流程圖。在方框660中，一輻射裝置被冷卻。此輻射裝置包括一中空體，並且在中空體內設置有一冷卻裝置。此冷卻裝置可以是如此處所述的實施例所描述的一冷卻裝置。此輻射裝置可以是如此處的實施例所描述的一輻射裝置。
輻射裝置可以設置在一沉積單元中。此輻射裝置可包括用於向沉積單元提供輻射能量的一微波天線。舉例來說，反應氣體及非反應氣體物質可以被提供給沉積單元，沉積單元係由輻射裝置所提供的輻射能量來激發。因此，固體粒子可以被沉積在基板上。
在方框670中，冷卻裝置包括用於引導一冷卻流體通過的一或多個通道，並且冷卻流體以4至8巴，特別是5至7巴，更特別是6巴的壓力流經這些通道。可以根據取決於處理來選擇壓力。可以提供冷卻流體以允許輻射裝置及冷卻流體之間的熱傳遞。舉例來說，輻射裝置在提供輻射能量時產生熱量。產生的熱量可以是由冷卻流體來去除。
在方框680中，中空體係由石英管圍繞，並且在中空體及石英管之間定義了一內部空間。此內部空間可以包括一氣體冷卻裝置。氣體冷卻裝置可以被提供以用於冷卻氣體。氣體被冷卻，並且氣體分別流經內部空間及/或氣體冷卻裝置。藉由使氣體流經內部空間及/或氣體冷卻裝置，氣體可以經由熱傳遞來冷卻石英管。因此，可以提供使熱量從輻射裝置離開的輸送。
在方框690中，此氣體可以是選自包含氮的群組的一惰性氣體，及/或乾燥空氣。可以根據沉積處理選擇氣體。特別是，氣體可以是允許微波通過氣體而不吸收能量、或吸收較少的能量。
雖然上述內容是關於實施例，但可在不背離基本範圍的情況下，設計出其他及更進一步的實施例，且範圍係由下列的申請專利範圍而定。
1:線 2:軸 8:箭頭 100:沉積設備 102:真空腔室 102A:第一腔室部分 102B:第二腔室部分 106:基板 110:沉積單元 111:旋轉軸 112:殼體 118:溫度調節器 120:沉積隔室 122:氣體分離單元 124:邊緣區域 126:沉積開口 130:供應通道 140:輸送裝置 142:塗佈鼓 200:輻射裝置 242:入口流體端口 244:出口流體端口 246:冷卻裝置 247:進入開口 248:氣體冷卻裝置 249:離開開口 250:中空體 252:內部空間 255:外管 300:加熱單元 325:加熱裝置 400:輻射裝置 600:方法 660,670,680,690:方框
為了可以詳細地理解本發明的上述特徵的方法，可以藉由參考實施例，對以上簡要概述的本發明進行更具體的描述。附圖是有關於本發明的實施例，並敘述如下： 第1圖係繪示根據此處所述的實施例的用於沉積或塗佈薄膜的一卷對卷沉積設備的俯視示意圖； 第2圖係繪示根據此處所述的實施例的一沉積單元的橫截面； 第3圖係繪示根據此處所述的實施例的一沉積單元的俯視圖； 第4A圖係繪示根據此處所述的實施例的一輻射裝置的側視圖； 第4B圖係繪示根據此處所述的實施例的一輻射裝置的橫截面； 第5圖係繪示根據此處所述的實施例的一輻射裝置的側視圖；及 第6圖係繪示根據此處所述的實施例的方法的流程圖。
2:軸
200:輻射裝置
242:入口流體端口
244:出口流體端口
246:冷卻裝置
250:中空體
255:外管

Claims (19)

  1. 一種輻射裝置(200)，包括： 一中空體(250)；及 配置在該中空體內的一冷卻裝置(246)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的輻射裝置(200)，其中該中空體係在一長度方向上延伸。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的輻射裝置(200)，其中該冷卻裝置(246)包括用於引導一冷卻流體通過的一或多個通道。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的輻射裝置(200)，其中該冷卻流體是一液體。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的輻射裝置(200)，其中該冷卻液體包括乙二醇。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的輻射裝置(200)，其中該冷卻液體包括水及乙二醇的混合物。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的輻射裝置(200)，其中該冷卻流體包括一溫度，該溫度係在-30°C至0°C的範圍內、或在-25°C至-5°C的範圍內、或在-20至-10°C的範圍內。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的輻射裝置(200)，其中該輻射裝置是一微波天線。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的輻射裝置(200)，更包括： 圍繞該中空體(250)的一外管(255)； 在該中空體及該外管(255)之間形成的一內部空間(252)；及 配置成用於允許一氣體進入該內部空間的一進入開口，及配置成用於允許該氣體從該內部空間(252)離開的一離開開口。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的輻射裝置(200)，其中該外管是一石英管。
  11. 一種用於在一基板上沉積材料的沉積設備(100)，包括： 一真空腔室(102)； 用於輸送該基板的一輸送裝置(140)； 一或多個沉積單元(110)；及 如申請專利範圍第1至10項中任一項所述的輻射裝置(200)。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的沉積設備(100)，更包括： 用於冷卻一氣體的一氣體冷卻裝置(248)。
  13. 根據從屬於申請專利範圍第9項的申請專利範圍第11項所述的沉積設備(100)，其中該氣體冷卻裝置(248)係配置成用以向該內部空間提供一冷卻的氣體。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的沉積設備(100)，其中該冷卻的氣體是一惰性氣體。
  15. 如申請專利範圍第11至14項所述的沉積設備(100)，其中該沉積設備更包括用於加熱一第一基板段及一第二基板段的一加熱單元。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的沉積設備(100)，該沉積設備更包括一輸送裝置(140)及一或多個沉積隔室(120)，該一或多個沉積隔室(120)包括一或多個邊緣區域，其中該加熱單元係提供於選自以下組成之群組的至少一者：該輸送裝置及該一或多個邊緣區域的至少一者。
  17. 一種利用一沉積設備在一基板上沉積一材料的方法，該方法包括： 利用一冷卻裝置冷卻包括一中空體的一輻射裝置，且該冷卻裝置係設置在該中空體內。
  18. 如申請專利範圍第17項所述的方法，其中該冷卻裝置包括用於引導一冷卻流體通過的一或多個通道，該方法更包括： 通過具有4至8巴之間、或5至7巴之間、或6巴的一壓力，來引導該冷卻流體流經該通道。
  19. 如申請專利範圍第17或18項所述的方法，其中該中空體係由一石英管圍繞，且在該中空體及該石英管之間定義一內部空間，該方法更包括： 冷卻一氣體；及 使該氣體流經該內部空間。
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