CN105658840A - 用于真空沉积配置的辊装置、具有辊的真空沉积配置及用于操作辊的方法 - Google Patents

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Abstract

描述了一种用于在基板(110；640)上沉积材料的沉积配置(100；600)。该沉积配置包括：真空腔室(120)；辊装置(200；300；400；500；604)，该辊装置位于所述真空腔室(120)内；以及电加热装置(61；220；320；420；520)，该电加热装置位于该辊装置(200；300；400；500；604)内，其中该加热装置包括第一末端(250)和第二末端(260)，并且其中该加热装置被保持在该第一末端和该第二末端处。此外，描述了一种用于在真空沉积配置中加热基板的方法。

Description

用于真空沉积配置的辊装置、具有辊的真空沉积配置及用于操作辊的方法
技术领域
本发明的实施例涉及一种具有辊装置的真空沉积设备。本发明的实施例具体地涉及一种具有用于涂布柔性基板的辊配置的真空沉积设备，尤其涉及用于在真空沉积工艺期间引导柔性基板的导辊配置。本发明的实施例还涉及一种用于在真空沉积配置中操作辊配置的方法。
背景技术
在包装产业、半导体产业和其他产业中对柔性基板(诸如塑料薄膜或箔)的处理有很高需求。处理可由以下步骤组成：用所需材料(诸如金属(具体地铝)、半导体以及电介质材料)涂布柔性基板，蚀刻，以及在用于所需应用的基板上进行的其它处理步骤。执行这个任务的系统通常包括处理滚筒(例如，圆柱形辊)，所述处理滚筒耦接到处理系统以用于传送基板，并且在所述处理滚筒上处理基板的至少一部分。另外的辊装置可帮助引导和指向待在沉积腔室中涂布的基板。
通常，蒸发工艺(例如热蒸发工艺)可被用于沉积可被金属化到柔性基板上的金属薄层。卷对卷(Roll-to-Roll)沉积系统也正在经历显示器行业和光伏(PY)行业中需求的强劲增长。例如，触控面板元件、柔性显示器和柔性PY模块导致对用于在卷对卷涂布机中尤其以低制造成本沉积合适层的需求不断增长。
待涂布的柔性基板(诸如用合成物质如PET、HC-PET、TaC等等制造出的基板)可包括相当量的湿气。在高真空条件下的涂布工艺期间湿气的除气对层性质(诸如层粘附性、光学均匀性、TCO电阻率以及其他期望的层品质)有消极影响。一种用于在沉积前对基板除气的方法为使用加热的导辊。在已知系统中，使用由传热介质(诸如油或水/醇类混合物)加热的导辊。此类辊的缺点为其需要真空紧密密封用于使传热介质经由管道的旋转馈通件。这导致了高摩擦力问题。此外，需要用于水/醇类混合物或油的专门加热和冷却装置来调节温度。
鉴于上述，本发明的目的为提供一种包括辊装置的沉积配置及一种用于在真空沉积配置中操作辊装置的方法，以克服本领域中的这些问题中的至少一些。
发明内容
鉴于上述，提供了根据独立权利要求的辊配置、真空沉积配置以及用于在真空沉积配置中加热基板的方法。本发明的其他方面、优点和特征从从属权利要求、说明书以及附图是显而易见的。
根据一个实施例，提供了一种用于将材料沉积在基板上的沉积配置。该沉积配置包括：真空腔室；位于所述真空腔室内的辊装置；以及位于所述辊装置内的电加热装置，其中所述加热装置包括第一末端和第二末端，并且其中所述加热装置被保持在第一末端和第二末端处。
根据又一实施例，提供了用于在真空沉积配置中加热基板的方法。所述方法包括：使用真空腔室中的辊装置在所述真空腔室中引导基板；在电加热装置的两个末端处将电加热装置保持在辊装置中；以及由辊装置中的加热装置电加热所述辊装置。
各实施例还针对用于执行所公开方法的设备并且包括用于执行每个所描述的方法步骤的设备零件。这些方法步骤可经由硬件部件、由适当软件编程的计算机、这两者的任意组合或以任何其他方式来执行。此外，根据本发明的实施例还针对所描述的设备操作的方法。所述方法包括用于执行所述设备的每一功能的方法步骤。
附图说明
为了可详细理解本发明的以上详述特征的方式，可通过参照实施例对简要概述于上的本发明进行更具体的描述。附图涉及本发明的实施例并且描述如下：
图1示出了根据本文所描述的实施例的沉积配置的示意图；
图2示出了根据本文所描述的实施例的辊装置和加热装置的示意图；
图3a示出了根据本文所描述的实施例的辊装置和加热装置的示意性局部视图；
图3b示出了根据本文所描述的实施例的辊装置和加热装置的示意性局部视图；
图4示出了根据本文所描述的实施例的辊装置和加热装置的示意图；
图5示出了图4中所示的辊装置和加热装置的示意性截面图；
图6示出了图5的辊装置和加热装置的示意性横截面图；
图7示出了根据本文所描述的实施例的加热装置的示意性详细横截面图；
图8示出了根据本文所描述的实施例的辊装置和加热装置的示意图；
图9示出了根据本文所描述的实施例的辊装置和加热装置的示意图；
图10示出了根据本文所描述的实施例的沉积配置的示意图；
图11示出了根据本文所描述的实施例的用于加热基板的方法的流程图。
具体实施方式
现将详细参照本发明的各种实施例，所述实施例的一个或多个示例图示于诸图中。在以下附图的描述中，相同附图标记代表相同部件。一般而言，仅描述了各实施方式的差异。各示例以解释说明本发明的方式提供，而并非意欲限制本发明。此外，示出或描述为一个实施例的一部分的特征可用于其它实施例或与其它实施例一起使用以产生又一实施例。所述描述意欲包括这种修改和变型。
此外，在以下描述中，辊装置可被理解为以下这种装置，所述装置提供在沉积配置(诸如沉积设备或者沉积腔室)中存在基板期间基板(或者基板的一部分)可接触的表面。辊装置的至少一部分可包括类圆形形状以用于接触基板。在一些实施例中，辊装置可具有基本上圆柱形的形状。基本上圆柱形的形状可围绕直的纵轴形成或者可围绕弯曲的纵轴形成。根据一些实施例，如本文所描述的辊装置可被适配成与柔性基板接触。如本文所提及的辊装置可为导辊，所述导辊适配成在涂布基板(或者涂布基板的一部分)时或者在沉积配置中存在基板时引导基板；展阔(spreader)辊，所述展阔辊适配用于给待涂布的基板提供定义的张力；偏转辊，用于根据定义的行进路径使基板偏转；处理辊，所述处理辊用于在沉积期间支持基板，诸如涂布辊或者涂布滚筒；调整辊等等。如本文所描述的辊装置可包含金属。在一个实施例中，待与基板接触的辊装置的表面可被适配用于相应的待涂布的基板。
如本文所描述的电加热装置应被理解为用于加热辊装置的加热装置，所述加热装置布置在所述辊装置中。根据一些实施例，电加热装置可为电磁地加热表面的加热装置。例如，加热装置可为辐射加热装置，诸如红外线加热装置、感应加热装置等等。根据一些实施例，电加热装置为非接触式加热装置。非接触式加热装置可能够在不与辊装置或者辊装置的表面接触的情况下，尤其是在不出于加热目的与其接触的情况下，使辊装置或者辊装置的表面达到定义温度。应当理解的是，加热装置可仍然具有与辊的限定的接触面积，例如用于在辊装置中被支撑。在一些实施例中，辊装置可具有将由加热装置加热的特定加热长度并且加热装置在所述加热长度上不与辊装置接触。根据一些实施例，加热装置可提供两个末端并且被适配成被支撑、保持或固定在这两个末端处。在一个实施例中，加热装置可具有基本上圆柱形的形式，其中加热装置的两个末端是基本上圆柱形的加热装置的纵向轴的两个末端或者其中加热装置的两个末端包括基本上圆柱形的加热装置的两个前侧。
图1是根据本文所描述的实施例的沉积配置100的示意图。术语“涂布”和“沉积”在本文中同义地使用。沉积配置100可被适配用于处理柔性基板110，诸如，但不限于腹板、塑料膜或者箔。
如本文所描述的基板可包括材料如PET、HC-PET、PE、PI、PU、TaC、一种或多种金属、纸、其组合，以及已经涂布的基板如硬涂层的PET(例如，HC-PET、HC-TAC)等等。
在图1中示例性地示出的沉积配置100包括真空腔室120。根据各实施例，在真空腔室120内执行对柔性基板的处理。具体地，处理滚筒106可被设置在示例性沉积配置100的真空腔室120中。因此，可以在真空条件下执行处理。例如，真空腔室120可包括真空产生系统(未图示)，所述真空产生系统用于在真空腔室内提供所需的真空条件。
根据本文的实施例，沉积配置100包括第一辊104，所述第一辊104适配用于传送和/或拉伸柔性基板110。在一个实施例中，以使得柔性基板110被拉伸(即，沿着基板宽度拉伸)的方式配置例如相对于处理滚筒106设置第一辊104。因此，可获得柔性基板110沿着方向126到处理滚筒106上的合适传送，并且可在由处理滚筒106接收时减少柔性基板110中的褶皱的形成。根据各典型的实施例，第一辊104还可被指示为导辊。
根据本文的实施例，处理滚筒106相对于其纵向轴112是可旋转的。因此，可通过在旋转的处理滚筒106上移动来传送和处理柔性基板110。根据典型的实施例，例如但不限于通过在被定位于处理滚筒106上的柔性基板110的一部分上执行涂布、镀覆或者层压工艺来实现对柔性基板110的处理。沉积材料122的源提供在图1所示的实施例中。
真空腔室120可被设置有入口，所述入口适配用于促进将基板110引入到腔室中，同时维持腔室中的真空条件。替代地，包括退绕辊和卷绕辊(在图1中未图示)的沉积配置100的辊系统可被包含在真空腔室120中。
然而，如上所述，在沉积工艺期间基板的除气可导致与最终产品的品质有关的问题。对于这个问题，在已知系统中提供了若干解决方案。例如，存在使用具有加热区域的附加加热腔室的解决方案。除了此类附加加热腔室的高成本之外，间接加热概念仅具有有限效应。在已知系统中无法以所期望的方式容易地控制增强除气所需的基板温度。此外，在机器停止的情况下，对温度敏感的基板可被加热腔室中的热的加热器破坏。
因此，用于解决问题的已知方法是昂贵的。此外，使用如上所提及的内部具有温度调节液体的滚筒不仅需要用于调节液体温度的额外装置，而且滚筒还需要被有源驱动，这增加了沉积设备的复杂性以及沉积配置的成本。
根据一些实施例，提供了沉积配置，所述沉积配置包括真空腔室中的辊装置。所述辊装置被装备有电加热装置，所述电加热装置被保持在加热装置的两末端处。辊装置可在基板在真空腔室中或者在真空沉积设备中的操纵期间与所述基板接触。电加热装置可被置于辊装置内。根据一些实施例，如本文所描述的加热装置可被适配成加热辊装置，具体地被适配成电磁地加热辊装置。
位于辊装置中的加热装置被保持在电加热装置的第一末端和第二末端处，例如，如果加热装置提供基本上纵向的形状(诸如类圆柱状形状)或者具有基本上矩形的横截面的类板状形状，则加热装置被保持在两个末端处。根据一些实施例，电加热装置的第一末端和第二末端沿着电加热装置的纵向方向定位。例如，在电加热装置具有基本上圆柱形的形状或者部分地基本上圆柱形的形状的情况中，电加热装置的第一末端可在加热装置的第一前侧处并且第二末端可在加热装置的第二前侧处。根据一些实施例，加热装置的末端还可包括加热装置的长度的约10％或者延伸超过加热装置的长度的约10％。在一些实施例中，加热装置的末端由轴承等保持。
根据一些实施例，加热装置的末端可通过被支撑来保持。在一些实施例中，保持加热装置可意指承载加热装置的重量。在沉积配置的一些示例中，可固定加热装置，固定在真空腔室中或者固定在沉积配置中。在一个实施例中，加热装置可例如通过被固定至辊装置来耦接至辊装置。在其它实施例中，将加热装置支撑和保持在辊装置外或者与辊装置无关。根据可与本文所描述的其它实施例结合的一些实施例，辊装置和加热装置彼此可旋转地连接，如下文将关于图3详细示出的。
根据可与本文所描述的其它实施例结合的一些实施例，辊装置还可被保持或支撑在两个末端处，诸如在辊装置的纵向方向中的两个末端处。例如，辊装置可以可旋转地支撑在两个末端处，具体地在两个末端处可旋转地支撑在真空腔室中。在辊装置具有基本上圆柱形的形状的情况下，可将辊装置保持在基本上圆柱形的形状的两个末端处。
图2示出了根据本文描述的实施例的可被用于沉积配置中的辊装置200的示例。例如，如图2中所示的辊装置200可被用于如图1中示例性地示出的沉积配置100中。辊装置200可包括表面210，表面210被适配成与待沉积的基板接触。辊装置200的表面210可被适配成作为处理辊、作为导辊、作为偏转辊等等来引导基板。
虽然图式仅示出了直的辊装置，但是在图式中示出的辊装置还可为展阔辊，诸如具有沿着辊的长度方向的弯曲表面的展阔辊。展阔辊的弯曲表面可在基板的宽度方向上具有拉伸效应。
在辊装置200内，提供了电加热装置220。电加热装置200可被适配成在真空(诸如真空沉积腔室)中操作。例如，电加热装置可适应当将沉积腔室抽气降压至真空条件时所发生的压力波动。这可通过以下方式实现：选择加热装置的合适的设计和构造、用于加热装置的合适的材料，或者用于加热装置的合适的隔离材料，如下文将详细解释的。
根据本文描述的一些实施例，加热装置被适配成提供在真空沉积期间基本上处于与辊装置相同的电势的加热装置的外表面。在图2中，加热装置的外表面用参考符号225表示。根据一些实施例，加热装置的外表面是加热装置面向辊装置的表面。在一个实施例中，加热装置220的外表面225和辊装置，具体地辊装置200的表面210可均处于地电势。在可与本文所描述的其它实施例结合的一个实施例中，加热装置和辊装置被适配成在真空沉积期间在加热长度上将加热装置面向辊装置的表面保持在与辊装置基本上相同的电势上。
如本文所使用的术语“基本上”可意指可与用“基本上”表示的特性存在一定偏差。例如，术语“基本上处于相同电势”是指其中具有基本上相同电势的两个元件的电势可与精确相同的电势具有一定偏差，诸如与所述元件中的一个元件的电势偏差约1％至15％。在一个实施例中，具有或者处于“基本上相同的电势”可理解为具有基本上相同的电势的两个元件之间的电势差足够小使得这两个元件之间尤其在真空条件下不存在电压放电风险。
此外，为“基本上”圆柱形的形状可指代元件的形状与精确的圆柱形形状有一定偏差。例如，基本上对称的形状的几何形状可与圆柱形形状在一个方向中偏差总延伸的多达约15％。此外，如本文所描述的基本上圆柱形的形状可包括弯曲的圆柱体，具有例如具有弯曲的纵轴的圆柱体。在一些实施例中，如果包围元件的所有部件的外壳为圆柱形的，则该元件可被表示为基本上圆柱形的。此外，术语“圆柱形”不应被理解为限于具有类圆形基本形状的圆柱体。
在根据本文描述的实施例的沉积配置中，在真空腔室中和在辊装置内可存在相同的真空。根据一些实施例，“相同的真空”可意指在辊装置外和在辊装置内的真空腔室中的真空偏差处于真空腔室(例如，具有限定大小的真空腔室)中的正常真空条件变化内。例如，在真空腔室中存在于辊装置内和辊装置外的“相同的真空”可意指具有加热装置在其中的辊装置不相对于真空腔室隔离。更确切地说，辊装置可相对于沉积配置的真空腔室开放。相应地，在一些实施例中，加热装置在真空条件下操作。在沉积配置中，一个真空产生配置可被用于真空腔室中和辊装置内的真空，具体地相同的真空产生配置可被用于真空腔室中和辊装置内的真空。例如，真空腔室中的真空可由与辊装置内的真空相同的真空泵产生。根据一些实施例，恰好一个真空产生配置或者真空产生系统可被用于产生真空腔室中和辊装置内的真空。该真空产生配置可在真空腔室中和在辊装置内提供基本上相同的真空条件。
在图2中，可看见加热装置220的第一末端250和第二末端260，特别地可看见第一末端250和第二末端260位于加热装置的基本上圆柱形形状的前侧处。一般地，本文描述的实施例中的加热装置被保持在第一末端250和第二末端260处。根据一些实施例，加热装置220的第一末端250由第一保持装置271保持，而加热装置220的第二末端260由第二保持装置272保持。
在一些实施例中，加热装置，尤其是加热装置的两个末端，可由一个保持装置保持。例如，加热装置可由在辊装置中沿着加热装置的长度延伸的一个保持装置保持。在一个示例中，为加热装置的第一末端和第二末端提供保持功能的保持装置可在真空腔室中或在辊装置中提供对加热装置的支撑。
根据一些实施例，可在真空腔室中支撑保持装置或多个保持装置。例如，沉积配置可被适配用于将保持加热装置的末端的保持装置固定在辊装置内。在一个实施例中，沉积配置包括在加热装置的每一侧(相对于纵向轴)处的用于固定保持装置的支撑件。根据进一步实施例，保持装置被固定在沉积配置的真空腔室外，或者甚至在沉积配置外。在一些实施例中，辊装置可同样由保持装置支撑，或者保持装置可被支撑在辊装置中，如关于图3更详细解释的。在可与本文所描述的其它实施例结合的一些实施例中，保持装置或多个保持装置可包括用于待保持的加热装置的每一末端的一个轴承。
保持装置可被适配用于夹持加热装置并且可相应地例如由抓取指装备，所述抓取指能够保持加热装置。根据一些实施例，保持装置和加热装置可被适配成使得它们可通过连接装置(诸如螺栓、螺钉、插销、曲头钉等等)彼此连接。加热装置和保持装置可包括用于收纳连接装置的相应凹槽。在一些实施例中，连接装置可分布在加热装置的周界上。例如，三个连接装置可分布在加热装置的周界上以用于将加热装置连接至保持装置。
根据一些实施例，保持装置或多个保持装置可包括一个或多个接收部，以用于保持和引导用于加热装置的电力供应的供电线路。在一个示例中，当保持装置被连接到加热装置时，保持装置允许将电力线连接至加热装置。
在一个实施例中，两个保持装置被提供用于被连接在加热装置的每一侧处。每一保持装置可被适配用于承载加热装置的至少一半重量。
将电加热装置和/或辊装置保持在其两个末端处可提高沉积配置的稳定性。此外，相较于将加热装置保持和/或固定在仅一个末端处的更高的稳定性可允许涂布更宽的基板。这是由于以下事实：加热装置的增加的稳定性允许加热装置和辊装置的增加的长度。增加的辊装置长度可进而允许引导和涂布更宽的基板。此导致更高的工艺效率。
根据本文所描述的一些实施例，真空腔室中辊装置配置的准确度可提高。例如，通过将加热装置和辊装置支撑在两个末端处(以及在一些实施例中，彼此独立地支撑)，辊装置和加热装置可在处理期间保持稳定，尤其不论基板重量或者工艺的持续时间如何。在一些实施例中，被保持在两个末端处的辊装置的位置的准确度可典型地在每米辊装置长度约1/100mm至约1/5mm的范围中，更典型地在每米辊装置长度约1/100mm与约1/10mm之间，以及甚至更典型地在每米辊装置长度约1/100mm与约1/50mm之间。例如，辊装置的末端的位置从期望的位置每米长度偏离小于1/10mm。根据一些实施例，可期望辊装置位置的高准确度以确保沉积配置的可靠操作。例如，可通过增加每单个辊装置位置的准确度来增加沉积配置中的各种辊装置相对于彼此的位置的准确度(例如，辊装置之间的平行度)。此外，基板在沉积工艺前后的可靠的卷绕(退绕)可能期望高准确度。可靠的沉积工艺减少了停机时间并且节省了修理和维护成本。
此外，如上文所解释的，将加热装置保持在两个末端处允许辊装置的“开放”设计。辊装置的“开放”设计可包括不是真空紧密的设计。例如，在沉积配置的真空腔室中和在辊装置内存在相同的真空。不必要提供复杂的密封结构。此外，通过辊装置的开放设计和/或对加热装置的两个末端的保持来促进向加热装置供电。例如，取决于加热装置的设计和沉积配置的构造条件，可从两个末端向加热装置供电。
图3a示出了根据本文所描述的实施例的可在沉积配置中使用的辊装置300的局部视图。辊装置300包括表面310以与待涂布的基板接触。加热装置320在图3a中部分可见。可将加热装置保持在两个末端处，在图3a中出于简化起见而仅示出了两个末端中的一个，即末端350。加热装置320的第一末端350由保持装置371保持。然而，应当理解的是，加热装置的第二末端也可以关于第一末端所描述的方式装备。
图3a示出了保持加热装置的第一末端的保持装置371。在图3a中所示的实施例中，辊装置300可旋转地连接到保持装置。例如，辊装置300可通过轴承配置380可旋转地连接到保持装置。轴承配置380可允许辊装置在保持装置371上旋转。在一些实施例中，轴承配置380包括轴承381和支撑元件382。支撑元件382可被提供用于将辊装置300支撑在例如保持装置上或者真空腔室中。
当将辊装置可旋转地连接在将加热装置保持在辊装置内部的保持装置上时，辊装置可围绕加热装置旋转。因此，通过使辊装置在旋转的同时经过加热装置来均匀加热辊装置的表面。
图3b示出了包括加热装置321的辊装置301的实施例。辊装置301被示为具有表面311，以在处理期间与基板接触。图3b示出了辊装置300和包括第一末端351的加热装置321的细节，但如在图3a中，应理解的是，第二末端可以与图3b中所示的加热装置321的第一末端351类似的方式来设计。
如图3b的示例中可见，加热装置321由保持装置373保持。辊装置301可由轴承配置385可旋转地提供。在图3b中所示出的实施例中，轴承配置385包括轴承383，该轴承383允许辊装置301旋转。支撑元件384支撑轴承383并且可由辊装置301布置在其中的沉积腔室支撑。在一些实施例中，支撑元件384可为沉积腔室的一部分。在图3b中示出的实施例中，在辊装置301和加热装置321之间不存在连接。根据一些实施例，辊装置独立于加热装置旋转，具体地不连接到加热装置或者反之亦然。
根据可与本文所描述的其它实施例结合的一些实施例，可单独支撑加热装置和辊装置。例如，加热装置和辊装置可具有用于保持加热装置和辊装置的单独的支撑系统。在一个示例中，加热装置可通过一个保持系统被支撑在真空腔室中，而辊装置可通过与加热装置的保持系统不同的保持系统被支撑在真空腔室中，具体地，加热装置和辊装置可基本上彼此不连接，或者彼此没有结构连接，或者彼此没有接触。
图4示出了根据可与本文所描述的其它实施例结合的实施例的辊装置400。辊装置400包括表面410，以在沉积工艺期间与待涂布的基板接触。此外，加热装置420示出于图4中。根据一些实施例，加热装置420包括支撑件430和加热元件440，尤其是加热管。在图4中示出的实施例中，加热元件440被示为围绕支撑件440缠绕。
应当理解的是，加热装置可包括支撑件和加热元件，该加热元件可以任何适当的方式被布置在支撑件上。虽然本文所描述的实施例示出了围绕支撑件缠绕的加热元件，但如本文中所描述的加热元件还可由支撑件以任意方式支撑，诸如沿着支撑件铺设，以若干线路沿着支撑件铺设，作为多个单一加热元件被支撑，等等。
在一些实施例中，被保持或固定的加热装置的两个末端可由承载加热装置的加热元件440的加热装置支撑件430的末端提供。例如，包括如图4所示的支撑件430的加热装置420可由支撑件430的末端保持。
图5是沿着如以上关于图4所描述的辊装置400的纵向轴的截面图。根据一些实施例，加热元件440(或者加热管)具有如在图5的截面图中示例性地示出的横截面。应当理解的是，根据一些实施例的加热装置的加热元件或者加热管可具有任何合适的横截面形状。
根据一些实施例，辊装置的长度可大致对应于待涂布的基板的宽度。在一些实施例中，辊装置的加热长度或者加热装置的长度大致对应于待涂布的基板的宽度。可沿着基本上圆柱形的辊装置的纵向轴测量辊装置的加热长度，而待涂布并且与辊装置接触的(连续)腹板可具有基本上垂直于移动方向的宽度。
在图5中，示出了辊装置400的长度415。根据一些实施例，辊装置的长度(和/或加热装置的长度)可典型地在约1.2m和约5m之间，更典型地在约1.5m和约4.5m之间，并且甚至更典型地在约1.8m和约4.0m之间。辊装置的长度可取决于待涂布的基板(诸如基板的宽度)，或者一般地沉积配置(该沉积配置可被适配用于若干基板宽度)或者其它工艺参数。
根据一些实施例，围绕加热装置支撑件的加热元件的卷绕的数量可典型地在20和250之间，更典型地在40和200之间，以及甚至更典型地在60和160之间。根据可与本文所描述的其它实施例结合的一些实施例，围绕加热装置的支撑件的加热元件的卷绕的数量可典型地在每米加热装置长度20和约100之间，更典型地在每米加热装置长度40和80之间，以及甚至更典型地在每米加热装置长度40和60之间。根据一些实施例，可以距彼此甚至更高的密度设置卷绕以便增加加热装置的表面，尤其是当辐射加热器被用作加热元件时。
加热装置卷绕的距离可根据相应要求(例如，其中需要较高功率的较小距离)从加热装置的末端至中心变化。可通过辊材料的良好热传导(受参数材料和材料厚度影响)实现温度均匀性。
在一些实施例中，可将加热装置分段并且可将多个卷绕拆分到加热装置的各段上，如下文关于图8所详细解释的。
图6示出了沿着如图5中所示的线A-A的辊装置400的截面图。在图6中示出辊装置400的外表面410，以及支撑元件430和在此示例中为加热管的加热元件440。加热管在局部截面图中可见并且加热管的其它卷绕可在后方可见。
图7示出了加热装置的加热元件440的横截面的实施例。根据一些实施例，加热装置包括加热元件440，用于承载电流并且被布置在加热元件440内的加热丝460，以及位于加热元件440中的隔离元件470。在可与本文所描述的其它实施例结合的一个实施例中，作为加热装置的一部分的加热元件可在该加热元件内部提供大气压力。例如，虽然辊装置的内部处于真空下，但是加热元件的内部可位于大气压力下。在大气压力下操作可允许加热丝提供更可靠和有效的操作。
根据一些实施例，可在加热元件中用隔离元件450包围加热丝460，如图7中所示例性示出的。隔离元件450可为粒化材料或者允许相对于加热元件440的外罩电隔离加热丝460的任意材料。在本文所描述的一些实施例中，加热元件440提供与辊装置相同的电势。根据一些实施例，加热元件440在外部相对于辊装置400为电中性的。加热元件的外部应被理解为面向辊装置的侧面。加热管相对于辊装置的电中性效应可通过围绕加热丝的隔离元件来实现。
在一些实施例中，将辊装置和加热装置(或者其至少部分)保持在基本上相同的电势可意指加热装置的外侧(面向辊装置)的电势可与辊装置(诸如辊装置的面向加热装置的内侧)的电势具有约15％的偏差。根据一些实施例，加热装置和辊装置的电势可为地电势。
根据一些实施例，加热装置的电源可适应加热装置位于其中的辊装置中和周围的真空条件。例如，加热装置可经由真空馈通件连接到任意种类的电源(例如，400VAC)。在一些实施例中，加热装置的电源可以避免在沉积配置的真空腔室中电压放电的方式设计。此类电压放电可造成对设备的损坏和/或可干扰敏感的沉积工艺。例如，至加热装置的电力供应可在大气压力下执行，如例如关于加热装置的加热丝所描述的。在一个实施例中，真空紧密的隔离管可围绕至加热装置的电力供应。还可提供进一步的隔离层以用于电隔离至加热装置的电力供应。
图8示出了具有辊表面510的辊装置500和在辊装置500中的加热装置520。在图8所示的实施例中，加热装置520被分成三个加热装置区段521、522以及523。在图8所示出的实例中，加热装置520的末端部分具有分开的区段。根据可与本文所描述的其它实施例结合的一些实施例，各加热装置区段可由单独的电源供应。各加热装置区段可含有若干卷绕，诸如在约1.5m的加热装置长度处的外部区段521和523有约十个卷绕。在一些实施例中，加热装置区段可具有不同的加热装置，诸如不同直径的加热管、不同形状的加热管、不同密度的卷绕或者甚至不同种类的加热装置等等。根据一些实施例，加热装置区段的设计取决于所需应用并且可被适配用于相应的应用。
如上所述，可将加热装置保持在两个末端处。在分段的加热装置的情况下，此情况的优点为可将各单个区段的电力供应从加热装置的两侧馈送到各单个区段。例如，图8中的区段521可从图式的左侧供应，而区段523可从图式的右侧供应。这将不会有困难，或者可能仅在其中加热装置仅被保持在一侧的配置中或者在封闭的辊配置中有困难。
根据本文所描述的实施例，可单独地(即，彼此独立地)控制加热装置的各区段。这可增强工艺设置的灵活性。在一个示例中，相较于基板的中央区域，可将基板的边界区域暴露于更高的温度损失，这是例如由于接近冷的腔室壁。因此，分段的加热装置可允许使加热功率适应基板的不同区域中的相应工艺条件。
如上文所解释的，在将加热装置保持在其两个末端处的情况下，可增加加热装置和辊装置的长度。虽然此配置允许引导和涂布更宽的基板，但是其它应用可包括引导和涂布具有小于辊装置长度的宽度的基板。在一些实施例中，如果要加热此类基板，则可仅加热辊装置的将与基板接触的部分。因此，可仅操作有助于加热辊装置上的所需区域的区段，而可关掉加热装置的其它区段。这可增加工艺效率并且使得根据实施例的沉积配置适用于多种不同的沉积应用。
其实施例在图2至图9中示例性示出的本文所描述的设计的优点为可在真空中非常有效地加热(塑料)膜或者腹板。结合根据本文所描述的实施例的布置在辊装置下游的辐射加热器(200℃-300℃)，可在长的距离上实现升高的膜温度，而没有在停止期间造成膜损坏的风险。例如，辊装置内的加热装置可被用于将待涂布的基板加热直到所需温度，而辊装置外面的下游辐射加热器可提供用于在定义长度上保持基板的温度或者至少避免基板的不期望冷却所需的能量。
在本文描述的实施例的另一个优点为通过热的元件(导辊)和基板(膜)之间的直接接触，热传递是非常有效的。加热方法还不昂贵(尤其通过使用电功率代替加热流体)并且可自动控制。
此外，对于根据本文所描述的实施例的解决方案，还可加热非驱动辊。由于通过使用根据本文所描述的实施例的保持在两个末端处的电加热元件而变得可能的辊装置的轻型构造，辊装置可仅由待涂布的基板的运动来驱动，即可被动地驱动辊装置，而无需主动驱动(诸如电机)。根据一些实施例，辊装置的表面可被适配成由传送基板的运动驱动。如上文关于图3a和图3b所示，加热装置可由保持装置保持，所述保持装置可被支撑在真空腔室中。例如，可提供轴承以允许辊装置由于基板的运动而旋转。在一些实施例中，辊装置的旋转取决于基板质量或者厚度。在一个示例中，通过仅由基板驱动辊装置，可减少沉积配置中的摩擦。在图3a中所示出的实施例中，辊装置可以可旋转地安装在保持装置上，以便允许辊装置围绕电加热装置旋转。此外，将辊装置适配成由基板驱动确保了基板至辊装置的正确接触，并且因此确保了从辊装置至基板的可靠的热传递。
根据其他实施例，可由驱动器(诸如电机)驱动辊装置。通过由驱动器驱动，辊装置可与待涂布的基板的运动独立地旋转，并且因此还可在工艺中断等期间被驱动和均匀地加热。此外，驱动的辊装置还可传送待涂布的基板。
图9示出了其中具有加热装置820的辊装置800的又一实施例。辊装置800可具有表面810，以用于在沉积期间与待涂布的基板接触。如上所提及，表面810可被适配成使得基板的运动引起辊装置800的旋转。加热装置820被保持在基本上矩形的形状的两个末端850和860处。例如，加热装置820的末端850、860可由保持装置871、872保持。根据可与本文所描述的其它实施例结合的一些实施例，加热装置820可包含碳纤维碳复合元素(CFC)。在一些实施例中，加热装置包括被电加热的加热元件，使得可无需相对于辊装置的进一步隔离。例如，可用低电压和高电流加热加热元件，使得电压放电的风险减小。
根据可与本文所描述的其它实施例结合的一些实施例，加热装置可包括(虽然在图式中未示出)：加热元件如以上提及的红外加热元件，所述红外加热元件包括赋予良好传输和耐高温性的石英玻璃，赋予高效率的反射体；具有增大表面的加热元件；具有长达5m的长度的加热装置；包括白炽发射体的加热装置；适配成提供高达1000℃或以上的温度的加热装置；等等。
在一个方面，描述了根据实施例的沉积配置的使用，尤其关于图10描述了根据本文所描述的实施例的沉积配置的使用。图10示出了沉积设备600(诸如涂布设备)的示例。不限于此实施例，沉积设备可通常被配置成容纳基板(或者腹板)存储卷筒，如在图10的实施例中说明并且由附图标记610表示该基板(或者腹板)存储卷筒。将腹板640从存储卷筒610中退绕，如由箭头608所示的基板运动方向所指示的。
经由辊604引导腹板640并且在涂布单元611的每一侧上经由一个腹板引导单元60引导腹板640。涂布单元可通常但不限于图10的实施例，为涂布滚筒。根据实施例，可在沉积设备600中，例如在涂布单元611的每一侧处提供两个或者更多个辊604和/或一个、两个或者更多个腹板引导单元60，所述腹板引导单元60为例如根据本文所描述的实施例的辊装置。
根据一些实施例，腹板引导单元60可为如上所述的辊装置。在图10中所示的实施例中，加热装置61位于辊装置60内。如在图10中可见，加热装置61在两侧处由保持装置62保持。保持装置62可通过固定件63被固定在辊装置外面。加热装置和保持装置可为如上所述的加热装置和保持装置。此外，图10的沉积设备中的其它辊、辊单元、引导单元或者甚至涂布滚筒可被装备有根据本文所描述的实施例的加热装置。
在一些实施例中，可改变操作参数以获得加热效应的优化。例如，取决于基板的所需温度，可改变基板的速度以便实现基板与辊装置的更长或更短的接触。根据一些实施例，可改变基板围绕辊装置的包角或者接触长度以便改变加热效应。具体地，在示意图中示出的基板围绕辊装置的包角应被理解为仅为包角的示例。在一些实施例中，传热系数、辊温度和基板厚度也可对加热效应有影响。
除了如本文所描述的加热装置之外，可使用辐射加热器来在基板离开辊装置之后保持基板的温度。根据一些实施例，可使用如本文所描述的加热装置来将基板加热直到特定温度，同时可提供保持辐射加热器来在基板已离开辊装置之后保持基板温度。此类保持加热装置可例如为辐射加热器，例如红外线加热装置。
在从腹板存储卷筒610解卷并且在辊604和腹板引导单元60上运行之后，腹板640随后移动通过设置在涂布滚筒611处并且与沉积源680的位置相对应的沉积区域630。在操作期间，涂布滚筒611围绕轴旋转，使得腹板沿着箭头608的方向移动。
在处理之后，腹板可在一个或多个其它腹板引导单元60上运行(在图10的实施例中，其在一个腹板引导单元上运行)。另外，腹板可在其它辊(诸如图10中所描绘的辊604)上运行。当在那个位置处完成图10的实施例中的腹板涂布时，将腹板卷绕到卷筒664上。根据一些实施例，位于沉积区域630之后的辊装置也可装备有如在上文实施例中描述的在辊装置中的加热装置。
腹板640可被涂布有一层或多层薄膜，即，一个或多个层通过沉积源680被沉积在腹板640上。沉积在基板被引导在涂布滚筒611上时发生。可将处理气体的气流从沉积源680的外部部分提供到该沉积源的内部部分。
本文所描述的实施例可尤其涉及用于从等离子体相将薄膜沉积到移动基板上的等离子沉积系统。腹板可在真空腔室中沿着基板传送方向移动，用于将沉积气体转变成等离子体相并且用于从等离子体相将薄膜沉积到移动基板上的等离子体沉积源位于所述真空腔室中。
如图10中所示，并且根据本文所描述的实施例，等离子沉积源680可被设置为具有多区域电极装置的PECVD(等离子体增强化学气相沉积)源，所述多区域电极装置包括与移动腹板相对布置的两个、三个或者甚至更多个RF(射频)电极。根据实施例，多区域等离子体沉积源还可被提供用于ME(中频)沉积。
根据实施例，沉积设备可包括多于一个涂布单元，诸如多于一个涂布滚筒611。有可能在两个或者更多个涂布滚筒中的每一个之前提供如本文所描述的辊装置。另外或者替代地，每一涂布单元(诸如涂布滚筒)可被提供有一个、两个、三个或者甚至更多个沉积源。
根据一些实施例，描述了用于在真空沉积配置中加热基板的方法。真空沉积配置可为上文关于图1或者图9所描述的具有如在图2至图9中所示例性描述的部件的沉积配置。特别地，用于执行本文所述方法的辊装置可为如上所述的辊装置。图11示出了根据本文所描述的实施例的方法的流程图700。所述方法在框710中包括使用辊装置在真空腔室中引导基板。如上所述，基板可为柔性基板，诸如腹板、箔、薄材料卷等等。在一个实施例中，基板可包括塑性材料、PET、PE、PU、金属、纸等等。
在流程图700的框720中，将电加热装置保持在加热装置的两个末端处。根据一些实施例，加热装置可由如在图2中所示例性示出的保持装置保持。例如，保持装置可能够将加热装置固定在真空腔室中或者沉积配置中。根据本文所描述的实施例的方法可包括固定加热装置。在一个实施例中，保持加热元件可包括将辊装置以可旋转的方式提供在保持装置上。
在框730中，由电加热装置加热辊装置。可如前所述设计电加热装置并且电加热装置可特别包括图2至图9中示出的加热装置的特征。在加热基板的方法中使用的电加热装置可为能够无接触地加热周围的辊装置的加热装置，特别为辐射加热装置。在一个实施例中，所述加热装置可为红外线加热装置。根据一些实施例，通过接触辊装置的受热表面来加热基板。
在一个实施例中，加热装置面向辊装置的侧面和辊装置被基本上保持在相同的电势下，例如地电势。如上文所解释的，可设计电加热装置以便避免辊装置和加热装置的表面之间的电压差。在一个实施例中，加热基板的方法包括隔离加热装置的至少一部分以避免加热装置表面和辊装置之间的电压差。
除了如本文所描述的加热装置之外，也可使用外部辐射加热器来在基板离开辊装置之后保持基板的温度。为了保持基板的约70℃的温度，可使用外部加热器的约500W/m2的功率密度。
本文所描述的实施例可被用于(塑料)膜、箔或者腹板的所有种类的热处理。处理可在涂布前或者如果适用的话在涂布后(例如，出于退火目的)于真空以及大气中使用。技术人员将理解如何要将辊适配用于本文所描述的实施例的此类应用而无需任何创造性技能。
虽然上述内容是针对本发明的实施例，但可在不背离本发明的基本范围的情况下设计本发明的其它和进一步实施例，且本发明的范围由以下权利要求书来确定。

Claims (15)

1.一种用于在基板(110；640)上沉积材料的沉积配置(100；600)，包括：
真空腔室(120)；
辊装置(200；300；400；500；604)，所述辊装置位于所述真空腔室(120)内；以及
电加热装置(61；220；320；420；520)，所述电加热装置位于所述辊装置(200；300；400；500；604)内，其中所述加热装置包括第一末端(250)和第二末端(260)，并且其中所述加热装置被保持在所述第一末端和所述第二末端处。
2.根据权利要求1所述的沉积配置，其特征在于，所述加热装置(61；220；320；420；520)在所述真空腔室(120)中被固定在所述第一末端(250)和所述第二末端(260)处。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的沉积配置，其特征在于，所述加热装置(61；220；320；420；520)在所述第一末端(250)和所述第二末端(260)中的每一者处由保持装置(271；272)保持，并且其中所述辊装置(200；300；400；500；604)被可旋转地提供在所述保持装置(271；272)上，或者其中所述加热装置(61；220；320；420；520)和所述辊装置(200；300；400；500；604)彼此独立地支撑在所述真空腔室(120)中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的沉积配置，其特征在于，所述辊装置(200；300；400；500；604)被被动驱动，具体地其中所述辊装置仅由所述基板(110；640)驱动。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的沉积配置，其特征在于，所述沉积配置(100；600)进一步包括真空产生配置，所述真空产生配置用于在所述真空腔室(120)中所述辊装置外以及在所述辊装置(61；220；320；420；520)内提供相同的真空条件。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的沉积配置，其特征在于，所述加热装置(61；220；320；420；520)被适配成在真空沉积期间将所述加热装置的外表面提供为基本上处于与所述辊装置(200；300；400；500；604)相同的电势，具体地其中所述加热装置(61；220；320；420；520)的外表面的电势从所述辊装置(200；300；400；500；604)的电势偏离小于所述辊装置的电势的15％。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的沉积配置，其特征在于，所述辊装置(200；300；400；500；604)和所述加热装置(61；220；320；420；520)的电势为地电势。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的沉积配置，其特征在于，所述加热装置(61；220；320；420；520)被适配成在所述沉积配置(100；600)中的真空沉积期间在所述加热装置的至少一部分内具有基本上大气压力。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的沉积配置，其特征在于，所述加热装置(61；220；320；420；520)包括加热元件(440)，具体地为加热管，以及布置在所述加热元件(440)内的加热丝(460)。
10.根据权利要求9所述的沉积配置，其特征在于，所述加热丝(450)相对于所述加热元件(440)电隔离。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的沉积配置，其特征在于，所述加热装置(61；220；320；420；520)是红外线加热装置和感应加热装置中的至少一个。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的沉积配置，其特征在于，所述沉积配置(100；600)被适配用于柔性基板，具体地腹板。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的沉积配置，其特征在于，所述辊装置(200；300；400；500；604)被适配成在所述真空腔室(120)中与所述基板(110；640)接触，具体地其中所述辊装置(200；300；400；500；604)为导辊装置、展阔辊装置、偏转辊装置、涂布辊，或者调整辊装置。
14.一种用于在真空沉积配置(100；600)中加热基板(110；640)的方法，包括：
使用真空腔室(120)中的辊装置(200；300；400；500；604)在所述真空腔室中引导(710)所述基板(110；640)；
在电加热装置(61；220；320；420；520)的两个末端(250；260)处将所述电加热装置保持(720)在所述辊装置(200；300；400；500；604)中；以及
通过所述辊装置(200；300；400；500；604)中的所述加热装置(61；220；320；420；520)电加热所述辊装置。
15.根据权利要求14所述的用于加热的方法，其特征在于，所述基板的电加热包括以下步骤中的至少一个步骤：
使用包括具体为加热管的加热元件(440)以及加热丝(460)的所述加热装置(61；220；320；420；520)加热所述基板(110；640)；
其中保持所述电加热装置(61；220；320；420；520)包括具体地通过保持装置(271；272)将所述加热装置的两个末端(250；260)固定在所述真空腔室中，其中具体地所述辊装置(200；300；400；500；604)被可旋转地提供在所述保持装置(271；272)上；
其中电加热所述辊装置(200；300；400；500；604)包括将所述加热装置(61；220；320；420；520)的外表面保持在从所述辊装置(200；300；400；500；604)的电势偏离小于所述辊装置的电势的15％的电势处；
经由通过红外辐射加热所述辊装置(200；300；400；500；604)来加热所述基板(110；640)；以及
经由通过感应加热所述辊装置(200；300；400；500；604)来加热所述基板(110；640)。
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