TW201828392A - 用於垂直定向基板的新穎固定方法 - Google Patents

Abstract

本文說明用於將基板固持在接近垂直的位置中的設備，其中該設計最小化基板下陷（substrate sag），同時允許基板在變化的熱條件下膨脹與收縮。設備最小化基板上的應力，在基板經受塗佈與其他熱處理的同時防止基板斷裂或受損。

Description

用於垂直定向基板的新穎固定方法

本申請案根據專利法第28條之規定，主張申請於2016年11月23日的美國專利臨時申請案第62/425,778號的優先權，在此仰賴且併入此臨時申請案全文以作為參照。

本文說明用於將基板固持在接近垂直的位置中的設備與方法，這種設備與方法最小化基板下陷（substrate sag），同時允許基板在變化的熱條件下膨脹與收縮。設備最小化基板上的應力，在基板經受塗佈與其他熱處理的同時防止基板斷裂或受損。

許多應用涉及以薄膜塗佈基板。例如，用於光電應用或電致變色應用的薄膜，可被塗佈到玻璃基板上。在許多情況中，藉由物理氣相沈積（PVD）（亦稱為濺射沈積）在真空下將薄膜沈積到基板上。在PVD中，產生材料的蒸汽，蒸汽隨後被沈積到需要塗層的物件上。PVD具有可提供許多耐用的無機材料塗層的優點。然而，因為PVD是汽相製程，材料被沈積到腔室內的所有零件上，這可導致腔室中與基板載具上累積微粒或未黏附的材料。在沈積期間內，期望減少被併入薄膜中的非汽相粒子，因為這些粒子可在裝置成品中產生電性短路缺陷。本揭示內容說明對於使用在沈積製程中的基板載具的修改，以進一步減少粒子污染物。

本文說明用於將大型基板固持在大略垂直的配置中的物件。此種物件被設計為被使用在塗佈裝置與沈積處理中，且允許基板被有效率、平均地塗佈，同時防止或最小化塗佈或沈積至塗佈腔室中的外來粒子產生的表面污染物。

在態樣(1)中，揭示內容提供一種物件，包含：框架，用於在薄膜沈積系統中將基板固持在大略垂直配置中，薄膜沈積系統包含塗佈裝置，框架在尺寸上大於基板，且其中基板具有至少一正面、背面、與至少一個邊緣；框架包含：平坦框架部與通道部，其中在物件位於薄膜沈積系統中時，平坦框架部被定位在塗佈裝置與基板的至少部分之間，且通道部被定位為鄰接至少一個基板邊緣； 平坦框架部包含保護性間隔墊，保護性間隔墊在正面上接觸基板，保護性間隔墊包含將不會刮傷基板的表面的材料；以及兩個或更多個夾具，包含：緩衝器，緩衝器在背面上接觸基板，緩衝器包含將不會刮傷基板的表面的材料；剛性懸臂，剛性懸臂將通道部直接或間接地連接至緩衝器；以及施力張緊器機構，施力張緊器機構在基板上提供小於25 N的反作用力；其中物件經設置以使得在基板位於框架中時，基板被固持於一角度j，角度j 係從大於0˚至約10˚前傾，基板並在經受熱變異的同時經歷小於100 MPa的最大主要應力，熱變異在從0˚C至400˚C的範圍中從1˚/分鐘至40˚/分鐘。 在態樣(2)中，揭示內容提供如態樣(1)所述之物件，其中緩衝器與保護性間隔墊係由有機聚合物製成。在態樣(3)中，揭示內容提供如態樣(1)或態樣(2)所述之物件，其中最大主要應力為80 MPa或更小。在態樣(4)中，揭示內容提供如態樣(1)至(3)之任一者所述之物件，其中反作用力小於15 N。在態樣(5)中，揭示內容提供如態樣(1)至(4)之任一者所述之物件，其中基板被保持在角度j，角度j 係從大於0˚至約3˚前傾。在態樣(6)中，揭示內容提供如態樣(1)至態樣(5)之任一者所述之物件，其中兩個或更多個夾具之每一者可在正交於基板面的軸上旋轉。在態樣(7)中，揭示內容提供如態樣(1)至態樣(6)之任一者所述之物件，其中正交於基板的背面並通過緩衝器接觸基板的點的假想線，亦將通過保護性間隔墊。

在態樣(8)中，揭示內容提供一種物件，包含：框架，用於在薄膜沈積系統中將基板固持在大略垂直配置中，薄膜沈積系統包含塗佈裝置，框架在尺寸上大於基板，且其中基板具有至少一正面、背面、與至少一個邊緣；框架包含：平坦框架部，其中在物件位於薄膜沈積系統中時，平坦框架部被定位在塗佈裝置與基板的至少部分之間；平坦框架部包含保護性間隔墊，保護性間隔墊在正面上接觸基板，保護性間隔墊包含將不會刮傷基板的表面的材料；以及兩個或更多個夾具，包含：懸臂間隔墊，懸臂間隔墊將懸臂直接或間接地連接至框架；可選緩衝器，可選緩衝器在背面上接觸基板，緩衝器包含將不會刮傷基板的表面的材料；剛性懸臂，剛性懸臂將懸臂間隔墊直接或間接地連接至緩衝器，其中在可選緩衝器不存在時，剛性懸臂在背面上接觸基板，且剛性懸臂包含將不會刮傷基板的表面的材料；以及施力張緊器機構，施力張緊器機構在基板上提供小於25 N的反作用力；其中物件經設計以使得在基板位於框架中時，基板被固持於角度j，角度j 係從大於0˚至約10˚前傾，基板並在經受熱變異的同時經歷小於100 MPa的最大主要應力，熱變異在從0˚C至300˚C的範圍中從5˚/分鐘至40˚/分鐘。在態樣(9)中，揭示內容提供如態樣(8)所述之物件，其中緩衝器與保護性間隔墊係由有機聚合物製成。在態樣(10)中，揭示內容提供如態樣(8)或態樣(9)所述之物件，其中最大主要應力為80 MPa或更小。在態樣(11)中，揭示內容提供如態樣(8)至(10)之任一者所述之物件，其中反作用力小於15 N。在態樣(12)中，揭示內容提供如態樣(8)至(11)之任一者所述之物件，其中基板被保持在角度j，角度j 係從大於0˚至約3˚前傾。在態樣(13)中，揭示內容提供如態樣(8)至態樣(12)之任一者所述之物件，其中兩個或更多個夾具之每一者可在正交於基板面的軸上旋轉。在態樣(14)中，揭示內容提供如態樣(8)至態樣(13)之任一者所述之物件，其中正交於基板的背面並通過緩衝器接觸基板的點的假想線，亦將通過保護性間隔墊。

在態樣(15)中，揭示內容提供一種物件，包含：框架，用於在薄膜沈積系統中將基板固持在大略垂直配置中，薄膜沈積系統包含塗佈裝置，框架在尺寸上大於基板，且其中基板具有至少一正面、背面、與至少一個邊緣；框架包含：平坦框架部，其中在物件位於薄膜沈積系統中時，平坦框架部被定位在塗佈裝置與基板的至少部分之間；平坦框架部包含保護性間隔墊，保護性間隔墊在正面上接觸基板，保護性間隔墊包含將不會刮傷基板的表面的材料；以及兩個或更多個夾具，包含：可選緩衝器，可選緩衝器在背面上接觸基板；有機聚合物懸臂，有機聚合物懸臂併入懸臂間隔墊，有機聚合物懸臂將框架直接或間接地連接至緩衝器，其中在可選緩衝器不存在時，剛性懸臂在背面上接觸基板，且剛性懸臂包含將不會刮傷基板的表面的材料；以及可選施力張緊器機構，可選施力張緊器機構在基板上提供小於25 N的反作用力；其中物件經設計以使得在基板位於框架中時，基板被固持於角度j，角度j 係從大於0˚至約10˚前傾，基板並在經受熱變異的同時經歷小於100 MPa的最大主要應力，熱變異在從0˚C至300˚C的範圍中從5˚/分鐘至40˚/分鐘。在態樣(16)中，揭示內容提供如態樣(15)所述之物件，其中緩衝器與保護性間隔墊係由有機聚合物製成。在態樣(17)中，揭示內容提供如態樣(15)或態樣(16)所述之物件，其中最大主要應力為80 MPa或更小。在態樣(18)中，揭示內容提供如態樣(15)至(17)之任一者所述之物件，其中反作用力小於15 N。在態樣(19)中，揭示內容提供如態樣(15)至(18)之任一者所述之物件，其中基板被保持在角度j，角度j 係從大於0˚至約3˚前傾。在態樣(20)中，揭示內容提供如態樣(15)至態樣(19)之任一者所述之物件，其中兩個或更多個夾具之每一者可在正交於基板面的軸上旋轉。在態樣(21)中，揭示內容提供如態樣(15)至態樣(20)之任一者所述之物件，其中正交於基板的背面並通過緩衝器接觸基板的點的假想線，亦將通過保護性間隔墊。

下面的詳細說明將闡述額外的特徵與優點，在相關技術領域中具有通常知識者根據說明將可顯然得知這些特徵與優點的部分，或者，在相關技術領域中具有通常知識者藉由實作本說明書與申請專利範圍所說明的（以及由附加圖式所說明的）具體實施例將可理解到這些特徵與優點的部分。

應瞭解到，上文的一般性說明與下文的詳細說明僅為示例性的，且意為提供概觀或框架以期瞭解發明的本質與特性。

在揭示並說明本材料、物質、及（或）方法之前，應瞭解到下述態樣不受限於特定的化合物、合成方法、或用途，因為這些可（當然地）變化。亦應瞭解到本文所使用的名詞，目的僅為了說明特定態樣而不意為限制。

在此說明書中以及在以下的申請專利範圍中，將參照數種名詞，這些名詞應被界定為具有下列意義：

在本說明書全文中，除非背景內容要求並非如此，否則用字「包含」或諸如「包括」或「具有」的變異用字，將被瞭解是隱含包含所述的整數或步驟或者整數或步驟的組，但不排除任何其他整數或步驟或整數或步驟的組。

必需注意到，說明書與附加申請專利範圍中所使用的單數形式「一(a)」、「一(an)」以及「該」，包含複數的參照物，除非背景內容清楚表示並非如此。因此，例如，對於「一載具」的參照，包含具有兩個或更多個此種載具的混合物等等。

「可選的」或「可選地」意味著隨後描述的事件或情況可發生或不可發生，並且說明書包括發生了事件或情況的實例以及不發生事件或情況的實例。

本文列舉的數值範圍包括上限值和下限值，除非在特定情況下另有說明，否則範圍意為包括其端點以及範圍內的所有整數和分數。當定義一範圍時，申請專利範圍的範圍不限於所列舉的特定值。此外，當數量、濃度、或其他值或參數作為範圍、一或多個優選範圍或優選上限值和優選下限值的列表給出時，應該瞭解為特定揭示了由任何範圍上限或優選值以及任何下限範圍或優選值的任何對，而不管這些對是否被單獨揭示。

當用詞「約」用於描述範圍的值或端點時，應該瞭解到本揭示內容包括所提及的特定的值或端點。當範圍的數值或端點未記載「約」時，範圍的數值或端點意為包括兩個具體實施例：一個由「約」修飾，一個不由「約」修飾。 將進一步瞭解的是，每個範圍的端點對於另一個端點都是重要的，並且獨立於另一個端點。

所揭示的是可用於本揭示內容的產品的物件與部件、可結合本揭示內容的產品一起使用的物件與部件、可用於製備本揭示內容的產品的物件和部件、或是本揭示內容的產品的物件和部件。應瞭解的是，在揭示這些材料的組合、子集、相互作用、群組等等時，儘管可能沒有明確揭示這些化合物的各個個體和集合組合和置換的特定參考，但其每一者可被特定思及並描述於本文中。因此，若揭露了項目A、B和C的類別以及項目D、E和F的類別以及組合A-D的範例，則即使沒有單獨列舉每一項目，但每一項目可被個別地與集合地思及。因此在此範例中，特定思及了組合A-E、A-F、B-D、B-E、B-F、C-D、C-E、與C-F之每一者，且這些組合應被視為已被A、B和C；D、E和F；以及範例結合A-D的揭示內容揭示。類似的，亦特定思及並揭示了這些的任意子集或結合。因此，例如，特定思及了子群組A-E、B-F、與C-E，且這些子群組應被視為已被A、B和C；D、E和F；以及範例結合A-D的揭示內容揭示。

許多應用涉及玻璃上的薄膜塗層。一種特定應用為電致變色薄膜，諸如用於智慧型視窗的電致變色薄膜。在有電壓施加跨過這些薄膜時，這些薄膜產生著色效果。此條件具有減少視窗的光傳輸與熱傳輸的效果。藉由物理氣相沈積（PVD）（亦稱為濺射沈積）在真空下將薄膜堆疊沈積到基板上。對於大型薄基板的PVD塗層，玻璃/基板通常被夾具固定於水平或垂直的定向中，其中可支撐玻璃的背面或未經塗佈的表面。以夾具固定玻璃於其中的裝置通常被稱為載具。若玻璃位於幾乎垂直的定向中，則夾具可被向後傾斜，以允許玻璃被載具的後端支撐且玻璃形狀被維持為幾乎平坦，而允許玻璃對PVD材料靶材的距離均勻，這提升了表面上塗佈的均勻性。

一些PVD塗佈器設計利用「V型」載具。「V型」載具允許玻璃傾斜朝向靶材。藉由傾斜玻璃使得面稍微朝向下，最小化了在塗佈處理期間內，任何雜散粒子固定至基板面的可能性，而減少了缺陷。然而，隨著基板尺寸持續變大且基板厚度降低，使用「V型」載具造成了基板下陷，而衝擊薄膜均勻性。因此，已從「V型」載具改變成垂直且「A型」的載具（傾斜遠離PVD靶材）。儘管「A型」且垂直的載具解決了薄基板的下陷問題，但他們又引入了「V型」配置所克服的粒子污染物問題。因此，存在設計在大型薄基板經受薄膜沈積時，防止或最小化這些基板的粒子污染物的載具的尚未被滿足的需求。

不論載具類型如何，通常在玻璃的周邊區域附近將基板夾持於載具中，此周邊區域通常被視為是產品的不可用部分，由於此周邊區域將被移除或被視窗框架隱藏。PVD處理可將基板加熱至400˚C或更高。在載具（通常為金屬）與基板（時常為玻璃）經受大溫度變異時，材料之間的熱膨脹係數的差異在基板中產生高應力位準。這些應力可同時為平面內的（伸展）與超出平面的（彎曲、扭轉、旋轉等等）。材料的最大主要應力值是根據柯西應力定理（Cauchy stress theorem）求出的，此定理指出，主體內某點處的應力狀態，係由與穿過此點的所有平面有關的所有應力向量T（n）定義（例如參見Fridtjov Irgens, Continuum Mechanics, Sec., 3.2.3, (Springer, 2008)。在此將併入此文獻以作為參考）。柯西應力定理指出，存在一個稱為柯西應力張量（Cauchy stress tensor）的二階張量場σ（x, t），與單位長度方向向量n無關，使得T是n的線性函數：

此方程式隱含著，在與具有法線單位向量n的平面相關聯的連續體中的任意點P處的應力向量T^{（ n ）} ，可表示為垂直於坐標軸的平面上的應力向量的函數，亦即根據應力張量σ的分量σ_ij ，應力張量σ由九個分量σ_ij 組成，這些分量在變形的狀態、位移或配置中完全定義了材料內某一點處的應力狀態：

在一些具體實施例中，最大主要應力小於100 MPa、小於90、小於80、小於70、小於60、小於50、小於40或小於30 MPa。在一些具體實施例中，最大主要應力係從30-100 MPa、40-100 MPa、50-100 MPa、60-100 MPa、70-100 MPa、80-100 MPa、60-90 MPa、70-90 MPa、50-80 MPa、60-80 MPa、或50-70 MPa。

本揭示內容改良了用於為了塗佈應用而固持大型薄基板於垂直配置中的當前設計方法。此係由結合對於基板的「V型」配置與改良的夾持機構，夾持機構提供必要的支撐以消除/減少基板下陷，同時仍允許玻璃在載具內移動，以將熱變異產生的應力最小化，來達成的。本文所述具體實施例的優點，為他們允許對較薄的基板繼續使用「V型」塗佈器設計，允許使用具有高品質塗層的較大較薄的基板，最小化對基板的刮傷/損壞，允許將基板快速載入載具或從載具卸載，並藉由僅接觸玻璃靠近邊緣處而最大化了經塗佈玻璃的可用面積。

如前述，最小化粒子污染物的一種方法，為傾斜基板。在厚的剛性基板的情況下（諸如厚的（2 mm或更厚的）鈉鈣玻璃基板），可能將基板傾斜相當大的程度而不會引發超出平面的下陷。然而，隨著朝向使用較薄且較輕的材料與裝置，逐漸關注較薄的（且有時為可撓的）基板。在這些情況中，超出平面的下陷需要被關注，因為這種下陷可對沈積均勻度產生負面的衝擊。隨著基板變得更大且更薄，下陷的衝擊變得更為明顯。

為了將下陷對於任何厚度的基板的衝擊最小化，已使用了簡單碰撞模型計算出最小化粒子沈積所必需的傾斜。考慮一個在真空腔室內移動並由於重力而開始下落的粒子。當粒子穿過沉積在玻璃上的原子流時，由於與入射原子的彈性碰撞，此粒子可經受到動量轉移。設m₁ 為入射原子的質量，而m₂ 為粒子的質量。根據動量守恆與能量守恆定律： 假設下降中的粒子不具有初始正向動作（u₂ =0），此可簡化為：因此，對粒子的轟擊（正向）力為：其中　　為碰撞頻率。在碰撞後，粒子軌跡相對於垂直的角度，為轟擊力對重力的比例，或：.

使用合理的輸入參數值（5μm ITO粒子，以250 m/s移動的W個原子，和基於2 nm/s的鎢沉積速率的碰撞頻率），吾人得到約3°的軌跡角度。然而，已發現到單是傾斜不足以消除粒子污染物。吾人可進一步減少粒子污染物，此係藉由一開始就防止粒子在真空腔室內下落。

一種減少粒子的方式，為修改在沈積系統中用於固持基板的載具。看第1圖，基板170可能容易受到從框架120上部落下的粒子的影響。載具100經由框架120圍繞基板170，且必需同時牢固地固持基板170以及將所沈積薄膜對沈積腔室內壁以及基板170背面的噴餘（overspray）最小化。第1圖中的載具100可經修改以減少粒子落在基板上或衝擊基板的可能性，此係藉由併入說明於美國臨時專利申請案第62/420,127號中的任何數量的特徵，在此併入此臨時專利申請案全文以作為參考。

第1圖為固持基板170的載具100的截面。載具100包含框架120與至少一個或多個夾持機構100A以固定且定位基板170，使得可在適當角度下塗佈基板170以將污染最小化。載具100經設計以在角度φ（小寫phi）下固持基板170，其中φ為垂直（0˚）與基板170正面的下傾角之間的角度差。此傾斜將空中粒子接觸且黏附至基板的可能性最小化。φ應大到足以防止從PVD腔室或框架上部110落下的任何粒子接觸基板170，但不應大到在基板170中引發有害的下陷。在一些具體實施例中，φ為從大於0˚至10˚、大於0˚至8˚、大於0˚至5˚、1˚至8˚、1˚至5˚、或1˚至3˚。載具100可進一步包含輪子、滑輪、軌道或其他機構或零件，以將載具100從塗佈器的一個區域移動至另一個區域，或者移入塗佈器或移出塗佈器。額外的載具零件可包含用於定位載具100的機構、用於將基板裝載至載具或從載具卸載的機構、用於清洗載具的機構等等。

如前述，載具100的框架120零件，圍繞基板170並提供結構以在基板被對齊以進行PVD塗佈時支撐基板170。由於在PVD塗佈處理中可能使用高溫，載具100與框架120的主要部件可由金屬、玻璃、陶瓷、或高溫聚合物製成。在一些具體實施例中，框架120包含金屬。金屬可包含鋁、鐵、諸如不銹鋼、鈦、或包含這些材料的合金或混合物。

在一些具體實施例中，框架120可進一步包含通道或肋件部，如第2B圖、第3圖與第4圖圖示的121A。在一些具體實施例中，施力張緊器121位於通道部121A上。在一些具體實施例中，通道部121A單獨作為（或與緊固件結合以作為）施力張緊器121，緊固件諸如螺栓、螺釘、彈簧加載機構等等（例如緊固件327）。

併入框架120（或在框架120上）的是保護性間隔墊124。保護性間隔墊124可包含棒、塊、板、導軌、垂直或水平定向的圓柱體等等。第1圖與第2A圖至第2F圖提供保護性間隔墊124的可能配置範例的截面。在一些具體實施例中（諸如第2B圖），保護性間隔墊124被至少部分併入框架，這可能是經由切割入框架120的溝槽或通道。在一些具體實施例中，像是第2A圖，保護性間隔墊124係位於框架表面上。因為保護性間隔墊124接觸基板170，且意為將基板170固定就位且允許基板170由於熱改變而在保護性間隔墊124與緩衝器123之間移動，保護性間隔墊124可由具有相對低的動摩擦係數或靜摩擦係數及（或）也具有低硬度的材料製成，以避免在熱循環時刮傷基板170。在一些具體實施例中，保護性間隔墊材料的動摩擦係數，可等於或小於0.5、0.4、0.3、0.28、0.25、0.23、0.2、0.18、0.15、0.1、或0.05（乾燥，相對於鐵，QTM 55007）。在一些具體實施例中，保護性間隔墊124材料的動摩擦係數應從0.25至0.1（乾燥，相對於鐵，QTM 55007）。在一些具體實施例中，在適當時，所使用的任何材料的莫氏硬度應等於或小於4.5、4、3.5、3、2.5、2、1.5、或1。在一些具體實施例中，用於保護性間隔墊124的任何材料的莫氏硬度，應從3.5至1。或者在一些具體實施例中，保護性間隔墊124包含的材料的Rockwell E硬度為130或更少、120或更少、110或更少、100或更少、90或更少、80或更少、70或更少、60或更少、50或更少、40或更少、30或更少、或20或更少。保護性間隔墊124可由高溫聚合物、紙或帶、或可能由低硬度礦物（諸如雲母）製成。在一些具體實施例中，保護性間隔墊124包含聚合物，諸如聚苯並咪唑、聚苯硫醚、聚芳砜、含氟聚合物、或聚芳基醚酮。

施力張緊器121直接或間接地將框架120連接至剛性懸臂122，且併入提供固持力至夾持機構100B的機構。每一夾持機構100B經設計以提供足夠的力以防止玻璃中出現非期望的下陷，但力不會大到使得玻璃無法隨著玻璃在本文所述處理中經受的熱變異而移動。每一施力張緊器121施加40 N或更少、30 N或更少、25 N或更少、20 N或更少、18 N或更少、15 N或更少、12 N或更少、或10 N或更少的力。在一些具體實施例中，施力張緊器121提供間隔給剛性懸臂122以偏移自框架120，且在一些具體實施例中，提供用於鎖定剛性懸臂122的構件。在一些具體實施例中，施力張緊器121可包含彈簧、衝擊、在內部併入了彈簧或衝擊的固定或固體物體、或併入允許緊固剛性懸臂122的一個或多個螺紋區域的固定或固體物體等等。例如看第3圖，施力張緊器121為在內側具有螺紋區域的間隔墊，螺紋區域允許螺栓327將剛性懸臂122夾緊於間隔墊226與施力張緊器121上。或者，第3圖提供施力張緊器121A，施力張緊器121A為凸起的脊部或通道，施力張緊器121A連接至框架120並由相同於121的方式作動。通道施力張緊器121A可沿著基板170的所有側或一些側延伸。

一些具體實施例進一步包含墊片226，墊片226位於施力張緊器121與剛性懸臂122之間，以確保力正交於基板170面，且剛性懸臂122不會意外接觸基板170。墊片226可由金屬、玻璃、陶瓷、或高溫聚合物製成。在一些具體實施例中，墊片226包含聚合物，諸如聚苯並咪唑、聚苯硫醚、聚芳砜、含氟聚合物、或聚芳基醚酮。在一些具體實施例中，墊片226包含金屬。金屬可包含鋁、鐵、諸如不銹鋼、鈦、或包含這些材料的合金或混合物。

剛性懸臂122包含固體物體，固體物體通常透過施力張緊器121，直接或間接地將緩衝器連接至框架120。在一些具體實施例中，剛性懸臂包含經設置以沿著正交於框架120與基板170面的軸旋轉的相對平坦的物件，使得在基板170被放置在框架120中後，懸臂122可被定位以將緩衝器123大略放置在保護性支座124的正上方，且隨後施加力至緩衝器。剛性懸臂122可經由螺釘、螺栓、鉸鏈直接或間接地連接至施力張緊器121和緩衝器123，或可焊接、膠黏或以其他方式附接到一者或兩者。在一些具體實施例中，剛性懸臂122、施力張緊器121、及（或）緩衝器可全部包含單一件（例如看到第2F圖）。在此種具體實施例中，可存在將剛性懸臂122連接至框架120的單一附接點。剛性懸臂122可由金屬、玻璃、陶瓷、或高溫聚合物製成。在一些具體實施例中，剛性懸臂122包含聚合物，諸如聚苯並咪唑、聚苯硫醚、聚芳砜、含氟聚合物、或聚芳基醚酮。在一些具體實施例中，剛性懸臂122包含金屬。金屬可包含鋁、鐵、諸如不銹鋼、鈦、或包含這些材料的合金或混合物。

直接或間接連接至剛性懸臂122的是緩衝器123。緩衝器123可包含點、錐、球、棒、塊、板、導軌、垂直或水平定向的圓柱體等等。第1圖與第2A圖至第2F圖提供緩衝器123的可能配置範例的截面。在一些具體實施例中，諸如第2A圖至第2C圖，緩衝器123藉由桿227附接至剛性懸臂122。桿227可由相同於剛性懸臂122、緩衝器123的材料製成，或由另一材料製成。因為緩衝器123接觸基板170，且意為將基板170固定就位且允許基板170由於熱改變而在保護性間隔墊124與緩衝器123之間移動，緩衝器123可由具有相對低的摩擦係數及（或）也具有低硬度的材料製成，以避免在熱循環時刮傷基板170。緩衝器123的動摩擦係數，可等於或小於0.5、0.4、0.3、0.28、0.25、0.23、0.2、0.18、0.15、0.1、或0.05（乾燥，相對於鐵，QTM 55007）。在一些具體實施例中，緩衝器材料的動摩擦係數應從0.25至0.1（乾燥，相對於鐵，QTM 55007）。所使用的任何材料的莫氏硬度應等於或小於4.5、4、3.5、3、2.5、2、1.5、或1。在一些具體實施例中，用於保護性間隔墊124的任何材料的莫氏硬度，應從3.5至1。緩衝器123可由高溫聚合物、紙或帶、或可能由低硬度礦物（諸如雲母）製成。在一些具體實施例中，緩衝器123包含聚合物，諸如聚苯並咪唑、聚苯硫醚、聚芳碸、含氟聚合物、或聚芳基醚酮。通常來說，緩衝器123與保護性間隔墊124係由相同材料製成，以避免引入任何超出平面的應力。再者，在一些具體實施例中，緩衝器123經設計在與保護性間隔墊124相對的玻璃面接觸玻璃，使得玻璃上的力大略相同並正交於基板面的平面。

可使用在本文所述載具100中的基板，包含由玻璃、玻璃陶瓷、聚合物或塑料（如聚丙烯酸、聚碳酸酯）、結晶材料（諸如藍寶石）、和礦物製成的基板。

現在看到第2A圖至第2F圖，如前述，這些圖式中的具體實施例提供載具100中的夾持機構100B的範例。第2A圖提供連接至施力張緊器121的框架120，施力張緊器121連接至剛性懸臂122，而間隔墊226控制121與122之間的間隔。基板170被固定在緩衝器123與保護性間隔墊124之間，而緩衝器123經由桿227連接至剛性懸臂122。第2B圖圖示類似的設計，但現在其中的保護性間隔墊124具有圓形截面，且被嵌入框架120中。第2C圖為替代性設計，其中施力張緊器121B包含彈簧，且不具有間隔墊226。再者，緩衝器123具有更為錐形的形體，這在基板170的特定區域上提供更集中的力。在第2D圖的範例具體實施例中，緩衝器123已被移除或被實質併入剛性懸臂122中。在此種具體實施例中，剛性懸臂122可包含（或被塗佈）低摩擦係數材料及（或）低硬度材料，以避免傷害基板。再者，保護性間隔墊124需要被延伸，使得力均勻分佈在基板170表面上，以避免非期望的應力。第2E圖與第2F圖的設計類似，但在第2E圖中，剛性懸臂122直接連接至施力張緊器121，就像121為框架120背面上的金屬通道。第2F圖為類似的，但在此情況中，施力張緊器121、剛性懸臂122、與緩衝器123包含由相同材料製成的單一元件。

第3圖呈現本文所述具體實施例的基礎元件的分解圖。框架120、間隔墊226、剛性懸臂122、緩衝器123（包含螺紋中心以允許經由螺栓327連接至剛性懸臂122）、保護性間隔墊124與基板170皆如上文所說明。在此示意圖中圖示施力張緊器121為固定零件且具有用於螺栓327的內部螺紋，且亦作為替代而圖示為通道施力張緊器元件121A，通道施力張緊器元件121A沿著框架120背部延伸並可具有多個剛性懸臂的多個接觸點（如圖示）。

第4圖圖示呈現具有六個（每側三個）夾持機構100B的載具100，夾持機構100B被附接至施力張緊器元件121並保持基板170於其中。夾持機構100B藉由透過緩衝器（未圖示）將基板170壓向保護性間隔墊124，以在基板170經受PVD塗層的同時（且在一些情況中為在基板170被移動通過各種處理步驟的同時）固持基板170。第4圖進一步包含沿著框架120的底部的可選通道溝槽410。通道溝槽410提供用於基板170的低壓支座。通道溝槽410係由應不會刮傷或傷害基板的材料製成。通道溝槽410可由相同於保護性間隔墊124或緩衝器123的材料製成。一般而言，高溫聚合物可用於通道溝槽410。

除了載具角度以外，存在非幾何性的作法以減少粒子，這些作法可被個別地使用或結合使用。特定而言，可增強所沈積薄膜對金屬表面的黏附，以減少或延遲剝落與粒子產生。一種修改黏附的方法，為控制載具100及（或）框架120表面的粗糙度，諸如透過噴砂或機械研磨。在一些具體實施例中，較佳的是將表面粗糙化至500 nm至100 　m、1 　m至100 　m、500 nm至50 　m、1 　m至75 　m、1 　m至50 　m、1 　m至25 　m、1 　m至10 　m、500 nm至10 　m、500 nm至5 　m、或1 　m至5 　m的值。

亦可藉由使用中介塗層來修改黏附。塗層可包含例如銅、鉻、鈦、鎳、或以上之組合或氧化物。可藉由已知的手段（諸如電解塗層或雙絲電弧噴塗）施加塗層，且在例行維修期間內塗層可被沈積至載具上。

雖然本文所述具體實施例係關於具有方形或矩形配置的基板，但所述設備與程序可均等地應用至具有任何替代性形狀的任何基板。例如，本文所述處理與設備，將可均等地應用至圓形、三角形、或其他幾何形狀的基板。此種具體實施例可需要改變載具100、框架120、或框架的部分，但除此之外大體不需要實質性修改。

可使用在本文所述應用中的基板，包含可經受PVD處理的任何基板。這主要來說包含玻璃與玻璃陶瓷基板，但亦可包含一些金屬與高溫聚合物。

本文所述載具100可被使用在許多處理中，其中存在塗佈基板而僅有少量的（或沒有）剩餘粒子污染物的需求。雖然對於PVD特別有用，但載具100亦可被使用在其他塗佈處理中，諸如化學氣相沉積、濺射沉積、電子束沉積、脈衝雷射沉積、分子束磊晶、或離子束沉積。在這些處理中載具的使用相當單純：將基板放置在載具中、適當固定、然後置於薄膜塗佈裝置中並進行塗佈。根據塗佈處理，可需要最佳化基板傾斜角度，以最小化累積在基板上的粒子污染物的量。範例

提出下列範例以向在本發明技術領域具有通常知識者提供關於如何製造和評估本文所描述和主張的材料、物件和方法的完整的揭示和描述，並且旨在純示例性的且不意為限制說明的範圍。已經努力確保數字（例如數量、溫度等等）的準確性，但是應考慮到一些誤差和偏差。除非另有說明，否則份數是重量份、溫度以攝氏為單位或是在環境溫度下、且壓力是在大氣壓或接近大氣壓。反應條件有多種變化和組合，例如成分濃度、所需溶劑、溶劑混合物、溫度、壓力和可用於最佳化從所述處理獲得的產物純度和良率的其他反應範圍和條件。將僅需要合理的且例行的實驗即可最佳化此種處理條件。

範例1-此具體實施例被大抵說明於第4圖中，且提供框架120，框架120經設計以附接至使用在大型PVD濺射處理中的近垂直載具100的內部「視窗區域」。薄玻璃170的正面（要塗佈的面）的周邊或遮罩區域，停置在框架部120上。框架部120具有夾持機構122，夾持機構122被稍微（從框架）舉起，且隨後被旋轉至一位置，在此位置一或多個緩衝器123停置在玻璃基板170的背面上，在鄰接邊緣的區域中。在範例中，數個緩衝器123圍繞玻璃基板的周邊定位。此外，在玻璃基板170的下側，基板邊緣停置在開槽方塊410中。開槽方塊410經設計為具有一些容許量，以最小化撞碎邊緣的可能。

框架部120被固定至載具100的底部與頂部的內側周邊上的水平「點接」棒。這些框架部的關鍵金屬部件為框架部分120與通道部121A，框架部分120平行於玻璃片，通道部121A正交於玻璃片。框架與基板170之間存在保護性間隔墊。溝槽可被研磨成框架以允許擷取此保護性間隔墊124，或者塑料材料墊可被螺栓連接到框架以提供玻璃接觸區域。任何螺栓都嵌入塑料墊，以防止與玻璃接觸。在第4圖中，框架120具有壓入其中的高溫塑料榫釘124，以防止玻璃與金屬直接接觸。替代性的設計允許用高溫塑料製成的盤或薄塊螺栓連接至（或固定至）框架120。榫釘或塊與框架邊緣的間隔，防止在處理過程中接觸玻璃。

通道121A也是夾持機構100A的懸臂122被固定的位置。透過使用彈簧硾並且使用墊片226使夾具行程最小化，來限制夾持力。通道被鑽孔和鑿孔，以產生一個保留彈簧的口袋。透過放置在此口袋中的彈簧放置肩部螺栓，並隨後肩部螺栓旋入夾具的頂板中。使用具有特定厚度的墊片226以限制夾持動作範圍。夾持動作（力）在固定玻璃上邊緣的夾具上可較大，以使下陷最小化。在玻璃的角落、側邊與底部夾具上夾持動作可較小，以使玻璃不過量移動，並允許玻璃與格柵/框架部件的熱膨脹差異。

彈簧和墊片在各種位置的結合，使玻璃中觀察到的下陷量最小化（超出平面的位移小於6 mm）。1930 mm高、3150 mm寬、0.7 mm厚的玻璃的模型模擬與此觀察結果一致。基於對PVD濺射靶材的距離進行的計算，表明觀察到的下陷所導致的薄膜玻璃從上到下的薄膜均勻性的變異小於10％。框架深度（與玻璃的邊緣周邊重疊的框架的量）被最小化，以維持高的玻璃利用率，同時也使下陷最小化。

框架被設計為附接到更大的垂直載具，並插入到PVD裝置中。此設計使框架部件的旋轉最小化，這將使玻璃扭曲而超出平面/不再為平坦，但允許由於框架/載具系統的個別部件的熱膨脹係數、熱傳遞或總體質量而引起的膨脹差異。這與相關聯於夾具的彈簧和墊片組合，維持低的反作用力。這在加熱或冷卻的處理步驟中，產生幾乎為零的材料損失。彈簧選擇允許低的反作用力，此使得最大主要應力遠低於薄玻璃的安全極限（第7圖）。

本文所述具體實施例允許輕易裝載玻璃，且隨後手動旋轉夾具以固定。在製造時設定公差，以允許足夠的間隙以允許零件自由移動，同時在各種熱條件下保持對準。在裝載玻璃之前，所有夾具都旋轉到打開位置。玻璃的底部邊緣首先放置在底部柔性高溫塑料塊的溝槽中。玻璃從左到右對準，以確保玻璃的邊緣不會接觸框架的邊緣。隨後，玻璃向前傾斜以接觸框架表面上的側面，隨後接觸框架表面上的頂部塑料銷釘或塊。

頂部中央夾具隨後被舉起並旋轉至閉合位置。小心地將夾子輕輕地放到玻璃上，以免發生裂紋。隨後剩餘的頂部、側邊、然後是底部的夾具，被移動至閉合位置。

100A‧‧‧載具上部

100B‧‧‧夾持機構

120‧‧‧框架

121‧‧‧施力張緊器

121A‧‧‧施力張緊器

121B‧‧‧施力張緊器

122‧‧‧剛性懸臂

123‧‧‧緩衝器

124‧‧‧保護性間隔墊

143‧‧‧緩衝器

144‧‧‧保護性間隔墊

170‧‧‧基板

226‧‧‧間隔墊

227‧‧‧桿

327‧‧‧螺栓

410‧‧‧通道溝槽

包含附加圖式以期進一步瞭解本說明，這些圖式被併入本說明書且構成本說明書的一部分。圖式並非必需按比例繪製，且各種元件的尺寸可被縮放以期清楚說明。圖式圖示說明一或更多個具體實施例，並與說明一起用於解釋具體實施例的原理與作業。

第1圖為本文所說明的具體實施例的截面。載具100的上部的截面被圖示為100A（以區別自第1圖中圖示為支撐基板170的下部）。載具100（圖示為100A）包含框架120、施力張緊器121、剛性懸臂122、緩衝器123、與保護性間隔墊124。如圖示，基板170放置在固持器中並由固持器固持，且緩衝器123、143與保護性間隔墊124、144為基板與固持器之間的接觸點。

第2A圖至第2F圖提供本文說明的固持器的替代性具體實施例。

第3圖圖示固持器的透視圖，且各種部件為了清晰而被剖開。

第4圖圖示具體實施例的透視圖，其中整體載具100被圖示為結合基板170以及數個剛性懸臂，剛性懸臂被定位以固持基板170。

第5圖為比較反作用力（摩擦係數與夾持力的結合效應）與基板所經受的最大主要應力的圖表。藉由不選擇過量的彈簧硾（spring weight），可將最大主要應力維持在「最安全的」區域中（所圈起的區域）。

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Claims (21)

1. 一種物件，包含： 一框架，該框架用於在一薄膜沈積系統中將一基板固持在一大略垂直配置中，該薄膜沈積系統包含一塗佈裝置，該框架在尺寸上大於該基板，且其中該基板具有至少一正面、一背面、與至少一個邊緣； 該框架包含： a）一平坦框架部與一通道部，其中在該物件位於該薄膜沈積系統中時，該平坦框架部被定位在該塗佈裝置與該基板的至少部分之間，且該通道部被定位為鄰接該至少一個基板邊緣； i.該平坦框架部包含一保護性間隔墊，該保護性間隔墊在該正面上接觸該基板，該保護性間隔墊包含將不會刮傷該基板的該表面的一材料；以及 兩個或更多個夾具，包含： a）一緩衝器，該緩衝器在該背面上接觸該基板，該緩衝器包含將不會刮傷該基板的該表面的一材料； b）一剛性懸臂，該剛性懸臂將該通道部直接或間接地連接至該緩衝器；以及 c）一施力張緊器機構，該施力張緊器機構在該基板上提供小於25 N的一反作用力； 其中該物件經設計以使得在一基板位於該框架中時，該基板被固持於一角度j，該角度j係從大於0˚至約10˚前傾，該基板並在經受熱變異的同時經歷小於100 MPa的一最大主要應力，該等熱變異在從0˚C至400˚C的一範圍中從1˚/分鐘至40˚/分鐘。
2. 如請求項1所述之物件，其中該緩衝器與該保護性間隔墊係由一有機聚合物製成。
3. 如請求項1所述之物件，其中該最大主要應力為80 MPa或更小。
4. 如請求項1所述之物件，其中該反作用力小於15 N。
5. 如請求項1所述之物件，其中該基板被保持在一角度j，該角度j係從大於0˚至約3˚前傾。
6. 如請求項1所述之物件，其中該兩個或更多個夾具之每一者可在正交於該等基板面的一軸上旋轉。
7. 如請求項1所述之物件，其中正交於該基板的該背面並通過該緩衝器接觸該基板的一點的一假想線，亦將通過該保護性間隔墊。
8. 一種物件，包含： 一框架，該框架用於在一薄膜沈積系統中將一基板固持在一大略垂直配置中，該薄膜沈積系統包含一塗佈裝置，該框架在尺寸上大於該基板，且其中該基板具有至少一正面、一背面、與至少一個邊緣； 該框架包含： a）一平坦框架部，其中在該物件位於該薄膜沈積系統中時，該平坦框架部被定位在該塗佈裝置與該基板的至少部分之間； i.該平坦框架部包含一保護性間隔墊，該保護性間隔墊在該正面上接觸該基板，該保護性間隔墊包含將不會刮傷該基板的該表面的一材料；以及 兩個或更多個夾具，包含： a）一懸臂間隔墊，該懸臂間隔墊將該懸臂直接或間接地連接至該框架； b）一可選緩衝器，該可選緩衝器在該背面上接觸該基板，該緩衝器包含將不會刮傷該基板的該表面的一材料； c）一剛性懸臂，該剛性懸臂將該懸臂間隔墊直接或間接地連接至該緩衝器，其中在該可選緩衝器不存在時，該剛性懸臂在該背面上接觸該基板，且該剛性懸臂包含將不會刮傷該基板的該表面的一材料；以及 d）一施力張緊器機構，該施力張緊器機構在該基板上提供小於25 N的一反作用力； 其中該物件經設計以使得在一基板位於該框架中時，該基板被固持於一角度j，該角度j係從大於0˚至約10˚前傾，該基板並在經受熱變異的同時經歷小於100 MPa的一最大主要應力，該等熱變異在從0˚C至300˚C的一範圍中從5˚/分鐘至40˚/分鐘。
9. 如請求項8所述之物件，其中該緩衝器與該保護性間隔墊係由一有機聚合物製成。
10. 如請求項8所述之物件，其中該最大主要應力為80 MPa或更小。
11. 如請求項8所述之物件，其中該反作用力小於15 N。
12. 如請求項8所述之物件，其中該基板被保持在一角度j，該角度j係從大於0˚至約3˚前傾。
13. 如請求項8所述之物件，其中該兩個或更多個夾具之每一者可在正交於該等基板面的一軸上旋轉。
14. 如請求項8所述之物件，其中正交於該基板的該背面並通過該緩衝器接觸該基板的一點的一假想線，亦將通過該保護性間隔墊。
15. 一種物件，包含： 一框架，該框架用於在一薄膜沈積系統中將一基板固持在一大略垂直配置中，該薄膜沈積系統包含一塗佈裝置，該框架在尺寸上大於該基板，且其中該基板具有至少一正面、一背面、與至少一個邊緣； 該框架包含： a）一平坦框架部，其中在該物件位於該薄膜沈積系統中時，該平坦框架部被定位在該塗佈裝置與該基板的至少部分之間； i.該平坦框架部包含一保護性間隔墊，該保護性間隔墊在該正面上接觸該基板，該保護性間隔墊包含將不會刮傷該基板的該表面的一材料；以及 兩個或更多個夾具，包含： a）一可選緩衝器，該可選緩衝器在該背面上接觸該基板； b）一有機聚合物懸臂，該有機聚合物懸臂併入一懸臂間隔墊，該有機聚合物懸臂將該框架直接或間接地連接至該緩衝器，其中在該可選緩衝器不存在時，該剛性懸臂在該背面上接觸該基板，且該剛性懸臂包含將不會刮傷該基板的該表面的一材料；以及 c）一可選施力張緊器機構，該可選施力張緊器機構在該基板上提供小於25 N的一反作用力； 其中該物件經設計以使得在一基板位於該框架中時，該基板被固持於一角度j，該角度j係從大於0˚至約10˚前傾，該基板並在經受熱變異的同時經歷小於100 MPa的一最大主要應力，該等熱變異在從0˚C至300˚C的一範圍中從5˚/分鐘至40˚/分鐘。
16. 如請求項15所述之物件，其中該緩衝器與該保護性間隔墊係由一有機聚合物製成。
17. 如請求項15所述之物件，其中該最大主要應力為80 MPa或更小。
18. 如請求項15所述之物件，其中該反作用力小於15 N。
19. 如請求項15所述之物件，其中該基板被保持在一角度j，該角度j係從大於0˚至約3˚前傾。
20. 如請求項15所述之物件，其中該兩個或更多個夾具之每一者可在正交於該等基板面的一軸上旋轉。
21. 如請求項15所述之物件，其中正交於該基板的該背面並通過該緩衝器接觸該基板的一點的一假想線，亦將通過該保護性間隔墊。