CN114026262A - 用于对非平坦基材进行溅射涂布的运动系统 - Google Patents

Abstract

在第一方面，本发明涉及一种运动系统(300)，用于将非平坦基材(100)移动通过溅射流量分布(110)，而不使非平坦基材(100)周向暴露于所述溅射流量分布(110)。该运动系统(300)包括运动装置，以进行：第一运动(310)，其沿溅射流量分布(110)平移运输非平坦基材(100)；以及第二运动(320、330、340)，其相对于溅射流量分布(110)平移和/或转动非平坦基材(100)。

Description

用于对非平坦基材进行溅射涂布的运动系统

技术领域

本发明涉及用于溅射涂布装置的基材运动系统，更具体地说，涉及为非平坦基材的非周向涂布而配置的这种运动系统。

背景技术

不同种类的溅射涂布装置是已知的，它们可以对非平坦物品进行周向涂布。例如，存在批量涂布机，其特点是对要涂布的物品进行多级转动运动，以便在其上提供相对均匀的周向涂布；例如，这种批量涂布机经常用于对各种工具进行涂布，如钻具和钻头。另一个已知的示例是用于涂布管件的串联涂布机，其中管件在沿涂布区运输时围绕其纵向轴线转动。

用于对平面基材(或不考虑基材的非平坦形状)进行非周向涂布的溅射涂布装置也是已知的。这些装置包括例如批量或串联涂布机，这些装置适合于涂布物品、如镜子或透镜的单面。在这些批量涂布机的一些中，特别是当涂布源相对较小的时候，物品可以被固定在转动的圆顶上，以平均化溅射流量分布中的局部变化，从而提高所获得涂布的均匀性。在某些情况下，这些物品的不需要涂布的表面在这样的运动中确实面对着涂布源(即它不是在任何时候都远离所述源)。相反，非周向的涂布是通过物品相对于支持物(如基材载体)和/或相对于彼此的安装方式的遮蔽效果来实现的。例如在US2008152799A1和US2017298783A9中可以找到这样的示例。

US2008152799A1描述了一种批量涂布机，其中涂布装置围绕中心轴转动，同时涂布单元在自身上同步转动，从而对夹在和固定在涂布单元上的透镜产生多轴转动。

US2017298783A9披露了用硬质类金刚石碳(DLC)涂层对装配在凸轮轴上的单个凸轮进行涂布。该方法包括将凸轮放置在支架上，将支架和凸轮带入置于真空下的腔室，以便清洁凸轮，使支架(通过转动或平移)沿着相对于涂布源的移动轨迹进行相对运动，并在将凸轮装配到凸轮轴上之前将凸轮从支架上取下。更具体地说，该方法包括将凸轮以固定配置放在支架上，该配置是这样限定的，即凸轮以相对于源基本相同方向和距离连续地被带到源的对面，以选择性地将DLC涂层沉积在凸轮的部分区域上，该部分区域是面向源的。

然而，在各种应用中，对能在非平坦基材上形成高度均匀的非周向涂布的溅射涂布装置的需求越来越大。这方面的示例包括对异形玻璃基材(如汽车的挡风玻璃)的一个面进行涂布，或对盖子或外壳(如用于电子装置，如智能手表或手机，或用于电子元件，如芯片或传感器)的外部进行涂布。在这里，基材的非平坦形状通常是这样的，如果忽略所述形状，就不能实现所需的均匀性；因此，在非平坦基材上的这种高度均匀的非周向涂布不能用上述的溅射涂布装置来实现。事实上，这些溅射涂布装置中可实现的涂布均匀性是有限的，并受基材的非平坦形状所制约。例如，在US2017298783A9的一些实施例中，发现涂层的厚度在暴露于涂布源的表面的子部分中变化不超过±20％。为了使整个涂层保持在这一厚度范围内——如果这看起来是可取的——所提出的解决方案是使用掩膜将暴露的表面限定在该子部分。然而，不言而喻，简单地将涂层限制在可以实现所需均匀性的表面的那些部分，往往不是一个可行的方法，因为其他区域通常也需要被涂布。

WO2016005476描述了一种具有移动柱形目标件的溅射装置，其中基材可能是弯曲的，而柱形目标件可以移动，以便遵循该曲率，从而允许在一定程度上满足上述需求。然而，溅射通常是在高质量的真空室中进行的，随着真空室体积的增加，对真空室的维护也变得极为苛刻。此外，由柱形目标件和连接的磁控管组成的溅射系统需要有高规格的电源和冷却连接。这些要求必须是灵活的，并支持溅射系统的自由移动，这进一步增加了对其已经很严格的要求，同时也增加了潜在的真空泄漏源。因此，创造一种这样的溅射系统，其中溅射装置可以充分自由移动，同时不破坏真空，以适应复杂的非平坦基材，这不是一件容易的事。

因此，本领域仍然需要解决上述部分或全部问题的涂布系统。

发明内容

本发明的目的是提供良好的系统和装置，用于非平坦基材的非周向涂布。本发明的另一个目的是提供与此相关的良好做法。这一目标是通过根据本发明的运动系统、涂布装置、方法和用途来实现的。

在第一方面，本发明涉及一种运动系统，用于将非平坦基材移过溅射流量分布，而不使非平坦基材周向地暴露于所述溅射流量分布。该运动系统包括用于以下的运动装置：沿溅射流量分布平移运输非平坦基材的第一运动，以及相对于溅射流量分布平移和/或转动非平坦基材的额外的第二运动。

本发明实施例的优点是，非平坦基材可以受到除了标准的平移运输运动以外的额外的运动。

本发明实施例的优点是，非平坦基材上的溅射流量入射可以根据非平坦基材的形状来控制。

本发明实施例的优点是，可以在非平坦基材上获得均匀的非周向涂布。“均匀的非周向涂布”在这里被理解为以非周向的方式提供涂布(即不环绕非平坦基材的所有表面的涂布)，同时在提供涂布的地方仍是相对均匀的。

在实施例中，运动系统可以包括用于保持非平坦基材的基材载体。

本发明实施例的优点是，非平坦基材可以被保持在基材载体中，这可以有助于对非平坦基材的操纵。

在实施例中，运动装置可包括用于非平坦基材的导向系统。

在实施例中，运动装置可包括致动器。

在实施例中，致动器可以是多轴致动器。

本发明的实施例的优点是可以使用各种类型的运动装置。

本发明实施例的优点是，各种类型的非平坦基材都可以被涂布。

本发明实施例的优点是，可以施加各种类型的涂布。

在第二方面，本发明涉及一种用于非平坦基材的非周向涂布的涂布装置。该涂布装置包括(i)溅射系统，包括用于安装纵向溅射目标件的至少一个磁控管，和(ii)在第一方面的任何实施例中限定的运动系统。

本发明的实施例的优点是，溅射系统可以保持在固定的位置，或者对其的调整可以保持在最低限度。

在实施例中，磁控管可被配置为安装柱形溅射目标件。

在实施例中，溅射系统可包括至少两个磁控管。

本发明的实施例的优点是，市售的溅射系统可用于涂布非平坦基材。

在实施例中，进一步说，溅射系统可以被配置为在操作中调整其相对于非平坦基材的溅射流量分布。例如，这可以通过调整溅射系统的磁性系统来实现；例如，通过调整局部磁场强度或例如通过调整柱形目标件管内的磁性系统的定向来实现。

在实施例中，涂布装置可以是连续或串联的涂布装置。

在第三方面，本发明涉及一种对非平坦基材进行非周向涂布的方法。该方法包括：(a)提供在第二方面的任何实施例中限定的涂布装置，以及(b)在对非平坦基材进行溅射涂布的同时沿溅射系统移动该非平坦基材；其中该移动包括：(b1)沿溅射系统平移运输非平坦基材，以及(b2)相对于溅射系统额外平移和/或转动非平坦基材。

在实施例中，在步骤b2中对非平坦基材的平移和/或转动可以是与非平坦基材的形状有关的。

在实施例中，在步骤b2中对非平坦基材的转动可以包括在大于0°和小于360°的转动角度上的至少一个转动分量。

在第四方面，本发明涉及根据第二方面的任何实施例的涂布装置的用途，用于在非平坦基材的有选择地相对于其至少一个其他主要表面的至少一个主要表面上提供均匀的涂布。

在实施例中，均匀非周向涂层的局部层厚度可以与所述均匀非周向涂层的平均层厚度相差15％以下，优选10％以下，更优选5％以下，最优选3％以下，甚至更好的是例如2％以下。

本发明的特定和优选方面在所附的独立和从属权利要求中列出。从属权利要求的特征可以与独立权利要求的特征以及其他从属权利要求的特征适当地结合起来，而不仅仅是在权利要求中明确规定的那样。

尽管该领域的装置一直在不断改进、变化和进化，但本发明的概念被认为代表了实质性的新的和新颖的改进，包括与以往做法的不同之处，从而提供了具有这种本质的更有效、更稳定和更可靠的装置。

本发明的上述和其他特点、特征和优点将从以下结合附图的详细描述中变得明显，其中，附图通过举例说明本发明的原理。本说明只是为了举例说明，并不限制本发明的范围。下面提到的参考图是指所附的附图。

附图说明

图1-图4示意性地示出了根据本发明的示例性实施例对二维弯曲基材的涂布。

图5示意性地示出了包括两个溅射目标件的溅射系统布置。

图6-图9示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的对三维弯曲基材的涂布。

图10-图13示出了不同的镶嵌件，在此基础上可以制作可展开的基材载体。

图14-图19示意性地示出了圆顶形基材及根据本发明的示例性实施例使用双磁控管对其进行涂布。

图20-图26示意性地示出了根据本发明的示例性实施例的各种运动系统。

在不同的图中，相同的参考符号是指相同或类似的元件。

具体实施方式

本发明将就特定的实施例并参照特定附图进行描述，但本发明并不局限于此，而仅由权利要求书所规定。所描述的附图只是示意性的，并且是非限制性的。在附图中，一些元件的尺寸可能被夸大了，并且没有按比例绘制，以达到说明的目的。尺寸和相对尺寸并不对应于本发明的实践的实际还原。

此外，说明书中和权利要求中的术语第一、第二、第三和类似的术语，是用来区分类似的元件，而不一定是用来描述时间上、空间上、等级上或任何其他方式上的顺序。应该理解的是，这样使用的术语在适当的情况下是可以互换的，这里描述的本发明的实施例能够以不同于这里描述或说明的其他顺序进行操作。

此外，说明书和权利要求书中的术语顶部、底部、上方、下方等是用于描述目的，不一定用来描述相对位置。应该理解的是，这样使用的术语在适当的情况下可以与它们的反义词互换，而且这里描述的本发明的实施例能够在不同于这里描述或说明的其他方向上操作。

需要注意的是，权利要求中使用的术语“包括”不应解释为仅限于此后列出的装置；它不排除其他要素或步骤。因此，它应被解释为指明所述特征、个体、步骤或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、个体、步骤或部件，或其组。因此，术语“包括”涵盖了只有所述特征存在的情况以及这些特征和一个或多个其他特征存在的情况。因此，“包括机构A和B的装置”这一表述的范围不应被解释为仅限于仅由机构A和B组成的装置。它意味着就本发明而言，装置的唯一相关机构是A和B。

同样，需要注意的是，权利要求中使用的术语“联接”也不应被解释为只限于直接连接。术语“联接”和“连接”，以及它们的衍生物，都可以被使用。应该理解的是，这些术语并不旨在作为彼此的同义词。因此，"与装置B联接的装置A"的表达范围不应局限于这样的装置或系统，其中装置A的输出直接连接到装置B的输入。它意味着在A的输出和B的输入之间存在路径，该路径可能包括其他装置或机构。"联接的"可以是指两个或更多的元件处于直接的物理或电气接触中，或者两个或更多的元件彼此不直接接触，但仍然相互合作或相互作用。

本说明书中提到的"一个实施例"或"实施例"是指与实施例有关的特定特征、结构或特性至少包括在本发明的一个实施例中。因此，在本说明书各处出现的短语"在一个实施例中"或"在实施例中"不一定都是指同一个实施例，但可以指同一个实施例。此外，特定的特征、结构或特性可以以任何合适的方式组合在一个或多个实施例中，这对于本领域的普通技术人员来说是显而易见的。

同样，应该理解的是，在对本发明的示范性实施例的描述中，本发明的各种特征有时被组合在一个实施例、图或其描述中，以简化公开内容并帮助理解各种发明方面的一个或多个。然而，这种披露方法不能被解释为反映出这样的意图，即所要求的发明需要比每项权利要求中明确叙述的更多的特征。相反，正如下面的权利要求书所反映的，发明性的方面在于少于前述单个公开的实施例的所有特征。因此，详细描述部分之后的权利要求书在此被明确纳入本详细描述部分中，每项权利要求书作为本发明的单独的实施例而独立存在。

此外，虽然本文描述的一些实施例包括一些但不包括其他实施例所包括的其他特征，但不同实施例的特征的组合旨在被包括在本发明的范围内，并形成不同的实施例，这将被本领域的人理解。例如，在下面的权利要求中，所要求的任何实施例都可以以任何方式组合使用。

此外，一些实施例在此被描述为方法或方法的要素组合，其可以由计算机系统的处理器或其他执行功能的机构来实现。因此，具有执行这种方法或方法要素的必要指令的处理器构成了执行该方法或方法要素的机构。此外，本文描述的设备实施例的元件是用于执行该元件为实施本发明而执行的功能的机构的示例。

在本文提供的描述中，提出了许多具体细节。然而，可以理解的是，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下进行实践。在其他情况下，众所周知的方法、结构和技术没有详细显示，以便不影响对本描述的理解。

在第一方面，本发明涉及一种运动系统，用于将非平坦基材移过溅射流量分布，而不使非平坦基材周向暴露于所述溅射流量分布。该运动系统包括运动装置，用于：除了沿溅射流量分布平移运输非平坦基材的第一运动外，还包括相对于溅射流量分布平移和/或转动非平坦基材的额外的第二运动。在此，平移运输非平坦基材的第一运动可以对应于相对独立于基材形状的那部分运动；或者，换句话说，第一运动可以对应于基材如果是平坦的话会受到的运动。相反，平移和/或转动的第二运动是额外的运动，其通常是根据基材的形状来选择的。

在本发明中设想，非平坦基材相对于溅射流量分布的方向(例如倾斜)和/或距离(例如间距)的相对变化也可以通过向基材而不是如WO2016005476中描述的向溅射系统添加额外的第二运动来实现。虽然相对方向和/或距离通常也会因为第一运动而在基材穿过溅射流量分布时连续变化，但第二运动进一步增加了以可控方式调整这些参数的可能性，从而允许顾及非平坦基材的形状。这样一来，所获得的涂层的均匀性可以得到改善，同时使溅射系统保持在固定的位置，或至少减少由此需要进行的运动。

在实施例中，不使非平坦基材周向地暴露于溅射流量分布可以是由于非平坦基材所受到的运动本身。这与US2008152799A1和US2017298783A9中具有多轴转动的实施例相反，其中非周向暴露不是因为运动实现的，而是尽管发生了运动，还是发生了非周向暴露。通过这样的运动实现非周向暴露，有利地消除了对掩盖部分表面的辅助结构(例如，相邻的基材和/或基材载体)的严格需要。

在此，平移地运输非平坦基材相当于通过平移非平坦基材而对其进行运输(例如，通常在线性串联涂布机中是这样的情况)。在实施例中，平移运输非平坦基材的第一运动可以包括平移基材的中心点(例如重力中心点)。在实施例中，平移运输可以是直线平移(即沿直线路径)、曲线平移(即沿曲线路径)、或一个或多个直线和/或曲线平移的序列。在实施例中，平移运输的第一运动可以包括(例如包含)在运输方向上平移非平坦基材。在实施例中，第二运动可包括在不同于运输方向的方向上移动(例如平移)非平坦基材。在实施例中，平移运输非平坦基材可包括以基本恒定的速率平移运输非平坦基材(即平移运输的速度矢量的标量大小可保持恒定)。例如，在平移运输过程中的任何给定点，瞬时速率可与平均速率最多相差20％，优选最多相差10％，更优选最多相差5％，但更优选最多相差2％，最优选相差0％。在实施例中，平移运输非平坦基材可以包括以基本恒定的速度平移运输非平坦基材(即平移运输的速度矢量的速率和方向都可以保持恒定)。例如，在平移运输过程中的任何给定点，瞬时速率可与平均速率相差至多20％，优选至多10％，更优选至多5％，但更优选至多2％，最优选0％；而瞬时方向可与平均方向相差至多20°，优选至多10°，更优选至多5°，但更优选至多2°，最优选0°。

在实施例中，相对于溅射流量分布平移非平坦基材可以包括在平行于溅射流量分布中心的方向(例如，朝向或远离溅射系统)和/或在垂直于其的方向(例如，朝向或远离溅射流量分布的边缘)移动非平坦基材。

在实施例中，转动非平坦基材可以包括围绕枢转轴线或枢转点的转动。在实施例中，转动非平坦基材可包括至少一个转动分量，其转动角度大于0°且小于360°，优选大于1°且小于300°，更优选大于3°且小于240°，最优选大于5°且小于180°。这样的转动(其中基材的转动小于一整圈)在此也被称为“倾斜”。在实施例中，转动非平坦基材可包括转动分量，其转动角度为360°或更大。这样的转动(其中基材被转动了一整圈或更多)在此也被称为“旋转”。很明显，如果在溅射过程中，非平坦基材将在所有方向上自由转动(例如旋转)，并且没有进一步依靠辅助结构(例如相邻的基材和/或基材载体)来掩盖表面的一部分，那么得到的涂层将不是非周向的；这超出了本发明的范围。尽管如此，通常可以选择一个或多个转动轴，基材可以围绕其旋转，同时仍然不周向地暴露非平坦基材。

当决定合适的第二运动时，可以考虑到某些影响，这些影响在示例4中更详细地描述。然而，特别是随着溅射流量分布和/或非平坦基材形状的复杂性增加，它们的相互作用和它们的相对运动的效果可能难以准确预测。尽管如此，假设目标是实现均匀的非周向涂布，并且选择合理的均匀性阈值(这通常取决于不同的因素，如基材的形状、溅射系统的特性等)，通常可以通过试错或计算机模拟找到合适的第二运动。

在实施例中，非平坦基材可包括为25厘米或更大的至少一个尺寸。在实施例中，非平坦基材可以是弯曲的基材，或者可以包括至少一个弯曲的部分。在实施例中，非平坦基材可以包括一个或多个平坦的切面。在实施例中，非平坦基材可以包括多面体部分。在实施例中，非平坦基材可以是凸的和/或凹的。在实施例中，非平坦基材可以是非平坦片。这里，非平坦的片状基材被认为是包括两个主要表面的非平坦基材，这两个主要表面的面积比基材的其他次要表面(例如界定片材厚度的边界)大得多(例如两个主要表面一起占总表面积的至少70％，优选至少80％，但更优选至少90％)。非平坦的片状基材可以是这样非平坦的，它限定了具有孔洞的空腔。在这种情况下，为了仍被视为非平坦的片材基材，孔洞的面积至少为空腔的总内表面积的20％，优选至少为50％。因此，非平坦基材可以例如是圆顶(即半球形或非半球形，如盖子或外壳)或一块成型的玻璃(如汽车的挡风玻璃)。相反，像瓶子或罐子这样的物体不被认为是"非平坦基材"。

通常情况下，主要表面的其中一个是要被涂布的非平坦表面。在实施例中，“不使非平坦基材周向暴露于所述溅射流量分布”可以是“不使非平坦的片状基材的至少一个主要表面基本暴露于所述溅射流量分布”。在实施例中，待涂布的主要表面可具有非平坦基材总表面积的至少30％，最好是至少40％的面积。

在实施例中，运动系统可包括用于保持非平坦基材的基材载体。

在一些实施例中，运动装置可以是基材载体的一部分(例如，与基材一起移动)。这样的实施例有利地允许相对容易地改造现有的涂布装置，使其能够使非平坦基材进行第二运动。在其他实施例中，运动装置可以在基材之外，如果基材载体存在的话，运动装置也可以在基材载体之外(例如，根据第二方面安装在涂布装置内)。这样的实施例有利地允许使非平坦基材进行第二运动，而不要求每个基材和/或基材载体都配备有运动装置。在另一些实施例中，运动装置的一部分(例如第二构件；参见下文)可以是基材载体的一部分，而运动装置的另一部分(例如第一构件，参见下文)可以在其外部(例如根据第二方面安装在涂布装置内)。在实施例中，运动装置可以根据与之配合使用的涂布装置的特性来设计。例如，运动装置可以根据涂布装置中的溅射系统产生的溅射流量分布(例如，针对所述溅射系统的溅射流量分布)来设计。

在实施例中，运动装置可包括用于非平坦基材的导向系统。在实施例中，导向系统可用于产生第一运动、第二运动或两者。在实施例中，导向系统可包括第一构件(如轨道、凹槽或凹口)和用于与第一构件接合的第二构件(如一个或多个突起，如销、或一个或多个轮)。在一些实施例中，第一构件可以是基材或基材载体的一部分，第二构件可以在基材或基材载体的外部。在其他实施例中，第二构件可以是基材或基材载体的一部分，而第一构件可以在基材或基材载体的外部。

在实施例中，运动装置可包括致动器。在实施例中，致动器可用于产生第一运动、第二运动或两者。在实施例中，致动器可以是单轴或多轴致动器。在实施例中，一个或多个轴可以是一个或多个平移自由度和/或一个或多个转动自由度。在实施例中，致动器可以是六轴致动器(即具有三个平移自由度和三个转动自由度的致动器)。在实施例中，致动器可与控制装置进行通信。在实施例中，控制装置可以包括位置确定装置。如此，致动器可以有利地根据基材相对于溅射流量分布的位置来操作。

在实施例中，第一方面的任何实施例的任何特征可以与其他任何方面的任何实施例的相应描述相独立。

在第二方面，本发明涉及一种用于非平坦基材的非周向涂布的涂布装置。该涂布装置包括(i)溅射系统，包括用于安装纵向溅射目标件的至少一个磁控管，和(ii)第一方面的任何实施例中限定的运动系统。

在优选的实施例中，磁控管可被配置为用于安装柱形溅射目标件。在实施例中，磁控管可以是转动的柱形磁控管。在其他实施例中，磁控管可被配置为安装至少一个平面(例如纵向平面)溅射目标件。在倾向于所述优选实施例的潜在原因中，柱形溅射目标件通常比平面溅射目标件允许更高的目标件利用率；尽管如此，本发明也可以与平面溅射目标件一起工作。在实施例中，溅射系统可包括至少两个磁控管(也可称为双磁控管)。

在实施例中，溅射系统可以被配置为产生选定的溅射流量分布。为此，溅射系统通常可以包括具有任意配置的任意数量的磁控管(和相应的目标件)。因此，纵向溅射目标件的轴线(例如，纵向轴线)不需要与非平坦基材的大部分平行。纵向溅射目标件的轴线不必垂直于基材的运输运动。纵向溅射目标件不需要有与非平坦基材的尺寸相对应的长度。溅射流量分布的中心不需要垂直于基材的传输运动定向，并具有合适的射出角度。

在实施例中，溅射系统可以进一步被配置为在操作中调整(例如通过随时间变化的波动)其相对于非平坦基材的溅射流量分布。例如，这可能包括平移和/或转动溅射系统，和/或调整磁控管内的磁铁排列；这例如在WO2016005476中描述(见其中第10页第3-21行和第22页第27行-第23页第11行)，其通过引用并入本文。相对于彼此调整溅射系统和基材两者有这样的好处，即两者的调整幅度可以保持在一定范围内。事实上，特别是当基材变长或变宽时，在某些角度下倾斜非平坦基材可能需要超大的(如超高的)溅射室来容纳基材的长度和/或宽度。在这种情况下，尽管可能存在与调整溅射系统有关的任何缺点，但使溅射系统受到相对较小的调整(例如其小的倾斜)、从而大大减少非平坦基材要倾斜的角度，可能是有利的。

在实施例中，涂布装置可以是连续涂布装置。在实施例中，涂布装置可以是串联涂布机或批量涂布机，最好是串联涂布机。串联涂布机是这样一种涂布系统，在该系统中，基材进入和移出而不破坏真空；例如，这可以通过使用负载锁仓来实现，其用于将基材从大气压力带到真空水平，或反之亦然。这与典型的批量涂布机不同，在批量涂布机中，基材被装入涂布装置，空气被抽出，进行涂布，然后在卸载基材之前使涂布装置通气，并且重复该过程。

在实施例中，第二方面的任何实施例的任何特征可以与其他任何方面的任何实施例的相应描述相独立。

在第三方面，本发明涉及一种对非平坦基材进行非周向涂布的方法。该方法包括：(a)提供第二方面的任何实施例中限定的涂布装置，以及(b)在对非平坦基材进行溅射涂布的同时，沿溅射系统移动非平坦基材；其中，所述移动包括(b1)沿溅射系统平移运输非平坦基材，以及(b2)相对于溅射系统额外平移和/或转动非平坦基材。

在实施例中，在步骤b2中对非平坦基材的平移和/或转动可以是与非平坦基材的形状有关的。

在实施例中，在步骤b2中对非平坦基材的转动可包括在大于0°和小于360°的转动角度上的至少一个转动分量。

在实施例中，第三方面的任何实施例的任何特征可以与其他任何方面的任何实施例的相应描述相独立。

在第四方面，本发明涉及根据第二方面的任何实施例的涂布装置的用途，用于在非平坦基材的至少一个主要表面上有选择地相对于其至少一个其他主要表面提供均匀涂布。这里可以理解为，至少一个主要表面被均匀地涂布，而至少一个其他主要表面基本上没有被涂布。

在实施例中，均匀涂层的局部层厚(即可在涂层的任何给定位置测量的层厚)可与所述均匀涂层的平均层厚相差15％以下，优选10％以下，更优选5％以下，最优选3％以下，例如2％。

在实施例中，第四方面的任何实施例的任何特征可以与其他任何方面的任何实施例的相应描述相独立。

现在将通过对本发明的几个实施例的详细描述来说明本发明。很明显，本发明的其他实施例可以根据本领域技术人员的知识进行配置，而不偏离本发明的真正技术教导，本发明仅受所附权利要求书的条款限制。

实施例1：用于二维非平坦基材的非周向涂布的涂布装置

图1-图4示意性地描述了被根据本发明的涂布装置(200)进行涂布的二维弯曲基材(100)(即，待涂布的表面在一个维度上具有曲率、而在与其垂直的维度上是直的基材)。二维弯曲基材(100)首先通过负载锁室(400)的闸阀(410)进入涂布装置(200)(图1)。然后，二维弯曲基材(100)被进一步向溅射系统(500)平移运输(310)，这里的溅射系统包括安装在双转动磁控管上的两个柱形溅射目标件(510)。在运输运动(310)的基础上，二维弯曲基材(100)也被倾斜(320)，以便在进入涂布区时，待涂布的表面朝向溅射系统(500)(图2)。当二维弯曲基材(100)通过涂布区，从而穿过溅射系统的溅射流量分布时，二维弯曲基材(100)的定向和/或距离通过其转动(例如改变倾斜度)和/或平移(例如改变间距)不断地逐渐调整(图3)。二维弯曲基材(100)最终离开涂布区(图4)，然后可以通过出口闸阀(未示出)从涂布装置(200)中卸载。如图所示，运输方向(310)与二维弯曲基材(100)的弯曲尺寸平行，两者都垂直于溅射系统(500)(具有平行的柱形溅射目标件)的纵向轴线。这可能是用于二维弯曲基材(100)的优选配置(至少在涂布区)，因为它可以最容易地调整二维弯曲基材(100)相对于溅射流量分布的定向和/或距离，其目的是考虑基材的形状，以在要涂布的表面实现均匀的涂布。在目前的示例中，没有描述双转动磁控管的磁性系统。如果希望或需要，溅射系统(500)的磁系统可以移动或摆动，最好是与二维弯曲基材(100)沿涂布区的位置和移动同步。

需要指出的是，图1-图4所描述的溅射系统配置只是示例性的，并且可以更一般地包括任意数量、几何形状和定向的纵向溅射目标件(510)，从而实现一些理想的溅射流量分布。这在图5中被示意性地表示出来。

实施例2：用于三维非平坦基材的非周向涂布的涂布装置

实施例2a

图6-图9示意性地描述了被根据本发明的涂布装置(200)进行涂布的三维弯曲基材(100)(即待涂布的表面在两个垂直维度上具有曲率的基材)。三维弯曲基材(100)首先通过负载锁室(400)的闸阀(410)进入(310)涂布装置(200)(图6)。然后，三维弯曲基材(100)被进一步向溅射系统(500)平移运输(310)，这里的溅射系统包括安装在转动磁控管上的一个柱形溅射目标件。如图所示，运输方向(310)与三维基材的弯曲尺寸平行，并且两者都与溅射系统(500)的纵向轴线垂直或平行。在运输运动(310)的基础上，三维弯曲基材(100)也被倾斜(320)，以便在进入涂布区时，待涂布的表面朝向溅射系统(500)(图7)。除了倾斜运动(320)，三维弯曲基材(100)还可以进一步选择性地围绕枢转点(301)旋转(330)，以便平等地暴露出待涂布的弯曲表面的所有侧面。当三维弯曲基材(100)通过涂布区，三维弯曲基材(100)的定向和/或距离通过其转动(例如改变倾斜度)和/或平移(例如改变间距)不断地逐渐调整(图8)。三维弯曲基材(100)最终离开涂布区(图9)，然后可以通过出口闸阀(未示出)从涂布装置(200)中卸载。

实施例2b

可以将多个基材以包装配置安装在基材载体上，然后使其在涂布装置中(例如在涂布区之前和/或在涂布区中)展开成三维非平坦基材。折叠/展开可以通过一个或多个在基材载体上工作的致动器来实现，这些致动器可以固定在基材载体上，也可以固定在涂布装置上。为了实现良好的包装和展开，可以使用由联接的或铰接的镶嵌件组成的基材载体，其中的一些示例在图10-图13中描述。

实施例2c

本发明的另一个有趣的应用是均匀地涂布非平坦的圆顶形基材(100)(图14)的外部，其被用作盖或外壳。在这里，通常希望圆顶形基材(100)的所有竖直的外侧的涂布厚度至少是顶部外侧的涂布厚度的50％，最好是所有外侧都有相当的厚度，而不对底部或内部表面进行明显的涂布。这样的基材(100)例如可以在基材载体(110)上以单个阵列或多个阵列的形式并排地排列；这分别显示在图15(俯视图)和图16(侧视图)的底部和顶部。为了对这些非平坦基材(100)涂布，可以使用溅射系统(500)，该系统包括安装在双转动磁控管(520)上的单个(未显示)或两个柱形的溅射目标件(510)。图17中显示了来自每个目标件(510)的单独地和针对整个溅射系统(500)的相应预期溅射流量分布(600)。箭头指的是到达的溅射流量分布(600)的优选(二维)方向，而曲线表示到达的溅射流量分布(600)在由第一运动方向限定的平面上的(二维)强度。然后，通过如图15所示的布置和如图18所示的平移运输(310)和倾斜(320)基材(100)，可以实现非平坦基材(100)外部的均匀涂布。此外，还可以进一步增加额外的平移运动(340)，如图19所示，这例如可以控制非平坦表面的顶部相比于其两侧的涂布厚度。

实施例3：用于非平坦基材的非周向涂布的运动系统

图20-图23中示意性地描述了可以实现上述额外的第二运动的一些不同方式。图20显示了运动系统(300)，其中基材(100)被安装在基材载体(110)上，基材载体具有枢转部(301；例如，枢转点或枢转轴线)和线性致动器(302；即一种单轴致动器)。致动器(302)允许通过围绕枢转部(301)的转动(320)来调整基材(100)的倾斜度。然后，相对于溅射流量分布的平移可以选择性地通过又一平移装置(未示出)来实现。图21显示了运动系统(300)，其中基材(100)被安装在带有两个线性致动器(302)的基材载体(110)上。通过使用两个致动器(302)，可以同时调整基材(100)相对于溅射流量分布的倾斜和间距。需注意，图20-图21中没有示出运动系统的运输装置。图22-图23显示了运动系统(300)，其中基材(100)被安装在基材载体(110)上，基材载体与导向系统(303)联接(例如，基材载体可以有与导向系统的轨道、槽或凹口接合的突起或轮；或者反之亦然)。导向系统(303)的形状是这样的：在其运输运动的基础上，基材在穿过溅射流量分布时还会额外转动和/或平移(从而调整其倾斜度和间距)。在图22中，导向系统(303)具有固定的轨道，这意味着导向系统(303)通常是特定于特定的基材形状，当要涂布不同形状的基材(100)时，需要进行交换。相反，在图23中，导向系统(303)包括可以单独移动的部分，从而可以在一定程度上调整导向轨道，从而使单个导向系统(303)可以适应不同的基材(100)形状。基材(100)可以被悬挂在基材载体(110)内，用于推动或拉动某些部分进行所需的平移和/或转动运动。该系统可以是弹簧加载的(111)或类似的，用于在没有外力作用的情况下将基材(100)带回到归位位置。

图24示意性地描述了可以实现上述额外运动的另一种方式，该图显示了安装在六轴致动器(302)(即具有三个平移自由度和三个转动自由度的致动器)上的弯曲的基材(100)。

然而，很明显，图20-图23和图24中描述的运动系统(300)只是示例性的，许多其他合适的系统可以通过一个或多个单轴或多轴致动器(302)的组合来构思，无论是否有基材载体(110)。仅举一个进一步的示例：基材的平移和/或转动也可以由适合抓取基材本身或安装在基材载体上的基材的机械臂来实现。

此外，运动系统可以被配置为在涂布装置中部署一个或多个基材。其一个示例已在前面参照图10-图13进行了描述。另一个示例在图25-图26中被示意性地描述，其中两个弯曲的基材(100)以或多或少堆叠的方式进入涂布装置(200)(图25)，随后在进入涂布区之前彼此并排移动(图26)，最后在离开涂布装置(200)之前可以选择性地被再次堆叠(未示出)。将一个或多个基材部署在涂布装置中，例如有这样的好处：涂布装置的某些部分(如入口和出口的负载锁仓及其闸阀)可以做得更小，从而有利于维持涂布区中的良好真空条件。

实施例4：选择适当的第二运动

实施例4a：基材具有柱形曲率，其轴线平行于纵向溅射系统

调整磁控管和基材之间的间距：因为我们知道，在一阶近似中，由纵向磁控管涂布的二维基材上的厚度大约与两者之间的间距成反比；我们可以对基材进行平移运动，以保持其最密集地暴露在磁控管系统中的部分与磁控管的间距相对恒定。

调整基材的倾斜度：因为我们知道，在一阶近似中，由纵向磁控管涂布的二维基材的厚度大约与基材上的法线和指向磁控管系统的矢量之间形成的余弦成线性比例；我们可以对基材加入枢转运动，以保持基材最密集暴露的部分的法线与磁控管方向之间的角度相对恒定。

实施例4b：基材具有柱形的曲率，其轴线垂直于纵向磁控管。

调整基材的位置与磁控管的端部区域：因为我们知道，一方面，纵向磁控管的端部区域的沉积率较低，另一方面，靠近磁控管的基材上的沉积率较高；我们可以通过使基材上的靠近磁控管的区域靠近磁控管边缘来平衡这两种影响。

调整基材的倾斜度：将基材上靠近磁控管系统的某些部分(基材的几何形状)拉近到磁控管边缘(额外的移动)，以补偿厚度的不均匀性；这可能会给基材上靠近磁控管系统而且不能被拉近到磁控管边缘的其他部分带来问题。这可以通过向基材引入额外的枢转运动来补偿；例如，转动或倾斜，以平衡基材的这些其他部分上的厚度。

应该理解的是，尽管这里已经讨论了根据本发明的装置的优选实施例、具体结构和配置以及材料，但在不脱离本发明的范围和技术指导的情况下，可以在形式和细节上进行各种改变或修改。例如，上面给出的任何公式只是代表可以使用的过程。功能可以从方框图中添加或删除，操作可以在功能块之间进行互换。在本发明的范围内描述的方法，可以增加或删除步骤。

Claims (15)

1.一种运动系统(300)，所述运动系统用于将非平坦基材(100)移动通过溅射流量分布(110)，而不使所述非平坦基材(100)周向地暴露于所述溅射流量分布(110)，所述运动系统包括运动装置，以用于：

第一运动(310)，所述第一运动沿所述溅射流量分布(110)平移运输所述非平坦基材(100)，和

额外的第二运动(320，330，340)，所述第二运动相对于所述溅射流量分布(110)平移和/或转动所述非平坦基材(100)。

2.根据权利要求1所述的运动系统(300)，其中，所述运动系统(300)包括用于保持所述非平坦基材(100)的基材载体(110)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的运动系统(300)，其中，所述运动装置包括用于所述非平坦基材(100)的导向系统(303)，所述导向系统包括：

第一部件；和

用于与所述第一部件接合的第二部件。

4.根据前述权利要求中任一项所述的运动系统(300)，其中，所述运动装置包括致动器(302)。

5.根据权利要求4所述的运动系统(300)，其中，所述致动器(302)是多轴致动器。

6.根据前述权利要求中任一项所述的运动系统(300)，所述运动系统用于沿所述溅射流量分布(110)移动非平坦片状基材(100)，而不使所述非平坦片状基材(100)的至少一个主要表面暴露于所述溅射流量分布(110)。

7.一种用于对非平坦基材(100)进行非周向涂布的涂布装置(200)，所述涂布装置包括：

i.溅射系统(500)，所述溅射系统包括至少一个磁控管(520)，以用于安装纵向溅射目标件(510)，以及

ii.如前述权利要求中任一项所限定的运动系统(300)。

8.根据权利要求7所述的涂布装置(200)，其中，所述磁控管(520)被配置为安装柱形溅射目标件(520)。

9.根据权利要求7至8中任一项所述的涂布装置(200)，其中，所述溅射系统(500)包括至少两个磁控管(520)。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的涂布装置(200)，其中，所述溅射系统(500)进一步被配置为在操作中调整其相对于所述非平坦基材(100)的溅射流量分布(110)。

11.根据前述权利要求中任一项所述的涂布装置(200)，所述涂布装置是连续的或串联的涂布装置。

12.一种用于对非平坦基材(100)进行非周向涂布的方法，包括

a.提供如权利要求7至11中任一项所限定的涂布装置(200)，和

b.沿着溅射系统(500)移动所述非平坦基材(100)，同时在所述非平坦基材上溅射涂层；

其中，所述移动包括：

b1.沿所述溅射系统(500)平移运输(310)所述非平坦基材(100)，和

b2.相对于所述溅射系统(500)额外地平移和/或转动(320，330，340)所述非平坦基材(100)。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，在步骤b2中转动所述非平坦基材(100)包括在大于0°和小于360°的转动角度上的至少一个转动分量。

14.根据权利要求7至11中任一项所述的涂布装置(200)的用途，用于在非平坦基材(100)的选择性地相对于其至少一个其他主要表面的至少一个主要表面上提供均匀涂层。

15.根据权利要求14所述的用途，其中，所述均匀涂层的局部层厚度与所述均匀涂层的平均层厚度相差15％以下，优选10％以下，更优选5％以下，最优选3％以下。

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