TW202117038A - 用於非平坦基板的濺射塗覆的移動系統 - Google Patents

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Abstract

在一第一態樣中，本發明係關於在不致使非平坦基板(100)周向地暴露於濺射通量分布(110)的情況下，用於使非平坦基板(100)跨越濺射通量分布(110)移動之移動系統(300)。移動系統(300)包括移動手段用於：沿著濺射通量分布(110)平移地輸送非平坦基板(100)的第一移動(310)，及相對於濺射通量分布(110)平移及/或旋轉(10)非平坦基板(100)的第二移動(320、330、340)。

Description

用於非平坦基板的濺射塗覆的移動系統
本發明係關於用於濺射塗覆裝置之基板移動系統，且更特定言之係關於配置成用於非平坦基板的非周向塗覆之此等移動系統。
已知有多種允許周向地塗覆非平坦製品之類型的濺射塗覆裝置。舉例而言，批次塗覆機存在待塗覆製品的多層轉盤的特徵，以便在製品上提供相對均勻周向塗覆；舉例而言，此等批次塗覆機通常用於塗覆各種工具，諸如鑽頭及鑽錐。另一個已知實例為用於塗覆管件之線內塗覆機，其中在將管件沿著塗覆區域輸送的同時，將管件繞管件的縱向軸旋轉。
亦已知用於非周向地塗覆平坦基板(或不考慮基板的非平坦形狀)之濺射塗覆裝置。舉例而言，此等包含適用於塗覆諸如鏡子或鏡片之單一表面的製品之批次或線內塗覆機。在一些此等批次塗覆機中，尤其是當塗覆源相對較小時，可將製品固定在旋轉圓頂上，以便使濺射通量分布中的局部變化平均化，從而改善所獲得塗覆的均勻性。在一些實例中，在此移動期間，此等製品的非待塗覆表面確實會面對塗覆源(亦即，此表面並非始終遠離所述源之方向)。取而代之，藉由將製品相對於支架(例如，基板托架)及/或相對於彼此安裝之方式，藉由遮蔽效果在塗覆機中實現非周向塗覆。例如，其實例在US2008152799A1及US2017298783A9中所見。
US2008152799A1描述塗覆設備繞著中心軸旋轉之批次塗覆機，而塗覆單元在其自身上同步旋轉，從而為被夾持並固定至塗覆單元之鏡片產生多軸旋轉。
US2017298783A9揭示採用類似鑽石硬質碳(DLC)塗覆(用於在凸輪軸上組裝之)個別凸輪的塗覆。此方法涉及將凸輪放置在支架上，而將支架及凸輪帶入置於真空下的腔室中，以便清潔凸輪、將支架(藉由旋轉或平移)帶入沿著相對於塗覆源移動之運動軌跡、且在將凸輪安裝至凸輪軸上之前，將凸輪從支架上取下。更特定而言，此方法涉及將凸輪以固定配置放置在支架上，此固定配置界定成以相對於源大致相同的定向及距離的方式將凸輪相繼地帶入面對源，以將DLC塗覆選擇地沉積在凸輪朝向源之區段的部分上。
然而，針對各種應用，對於可在非垂直基板上形成高度均勻非周向塗覆之濺射塗覆裝置的需求正在增長。實例包含塗覆成形的玻璃基板的一個面(例如，車輛的擋風玻璃)、或塗覆蓋件或外殼的外部(例如，用於電子裝置、智慧型手錶、或手機、或電子部件，諸如晶片或感應器)。在此，基板的非平坦形狀通常是，若忽略所述形狀，則不能達到符合需求的均勻性；因此，使用上述濺射塗覆裝置無法實現如此在非垂直基板上之高度均勻非周向塗覆。的確，在此等濺射塗覆裝置中可實現的塗覆均勻性，受到基板的非平坦形狀限制及支配。舉例而言，在US2017298783A9的一些實施例中發現，對於暴露於塗覆源的表面的子部分，塗覆的厚度變化不超過±20％。那時，將整個塗覆保持在此厚度範圍之內(如果看起來為符合需求的)而提出解決方案為，使用遮罩以將暴露的表面劃定至此子部分。然而，不言而喻，由於通常亦需要塗覆其他區域，僅將塗覆限制在可實現符合需求的均勻性之表面部分處通常為不可行的。
WO2016005476描述具有移動圓柱形靶之濺射裝置，其中基板可為彎曲的，且可移動圓柱形靶以便跟隨此曲率，從而在一定程度上允許滿足上述需求。然而，通常在高質量真空室中進行濺射，隨著腔室的容積增長，對腔室的維護變得極為苛刻。而且，包括圓柱形靶及連接的磁控管之濺射系統需要高規格之電源及冷卻連接。使它們變得靈活且支援濺射系統的自由移動的需求，進一步增加了對此已臻嚴格之要求，而同時添加真空洩漏之潛在來源。據此，創建在濺射裝置中濺射裝置可充分自由地移動，同時不破壞真空度，以適應複雜的非坦基板之濺射裝置很重要。
因此，在本領域中仍有能解決上述一些或所有問題之塗覆系統之需要。
本發明的目的是為非基板的非周向塗覆提供良好的系統及裝置。本發明的另一個目的為提供與本發明相關的良好實踐。此目的係藉由根據本發明之移動系統、塗覆裝置、方法、及用途所實現。
在第一態樣中，本發明係關於在不致使非平坦基板周向地暴露於濺射通量分布的情況下，用於使非平坦基板跨越濺射通量分布移動之移動系統。此移動系統包括移動手段用於：沿著濺射通量分布平移地輸送非平坦基板的第一移動，相對於濺射通量分布平移及/或旋轉非平坦基板的額外第二移動。
本發明的實施例的優點在於，非平坦基板可經受超出標準平移輸送移動之額外移動。
本發明的實施例的優點在於，可根據非平坦基板的形狀控制非平坦基板上之濺射通量。
本發明的實施例的優點在於，可在非平坦基板上獲得均勻非周向塗覆。應將此文中「均勻非周向塗覆」理解為，儘管在提供有塗覆之覆處處相對地均勻，以非周向方式(亦即，不致包覆非平坦基板的所有表面之塗覆)提供塗覆。
在實施例中，移動系統可包括用於固持非平坦基板之基板托架。
本發明的實施例的優點在於，可以將非平坦基板保持在基板托架中，此舉可促進對非坦基板的操縱。
在實施例中，移動手段可包括用於非平坦基板之引導系統。
在實施例中，移動手段可包括致動器。
在實施例中，致動器可為多軸致動器。
本發明實施例的優點在於，可使用各種類型的移動手段。
本發明實施例的優點在於，可塗覆各種類型的非平坦基板。
本發明實施例的優點在於，可施加各種類型的塗覆。
在第二態樣中，本發明關於用於非平坦基板的非周向塗覆之塗覆裝置。此塗覆裝置包括：(i)濺射系統，包括用於安裝縱向濺射靶之至少一個磁控管，及(ii)如第一態樣的任何實施例所界定之移動系統。
本發明的實施例的優點在於，可將濺射系統保持在固定的定位，或可將濺射系統的調整保持在最小程度。
在實施例中，可將磁控管配置成用於安裝圓柱形濺射靶。
在實施例中，濺射系統可包括至少二個磁控管。
本發明的實施例的優點在於，可將商業上可獲得的濺射系統用於塗覆非平坦基板。
在實施例中，可進一步將濺射系統成用於，在操作中，相對於非平坦基板，調整濺射系統的濺射通量分布。舉例而言，此舉可藉由調整濺射系統的磁性系統所實現；例如，藉由調節局部磁場強度、或例如，藉由調整在圓柱形靶管內部之磁性系統的定向。
在實施例中，塗覆裝置可為連續或線內塗覆裝置。
在第三態樣中，本發明關於用於非周向地塗覆非平坦基板之方法。此方法包括以下步驟：(a)提供如第二態樣的任何實施例所界定之塗覆裝置，及；(b)在將塗覆濺射至非平坦基板上時，沿著著濺射系統移動非平坦基板；其中移動步驟包括：(b1)沿著濺射系統平移地輸送非平坦基板，及(b2)相對於濺射系統，額外地平移及/或旋轉非平坦基板。
在實施例中，在步驟b2中平移及/或旋轉非平坦基板之步驟可為根據非平坦基板的形狀。
在實施例中，在步驟b2中旋轉非平坦基板之步驟包括涵蓋大於0°且小於360°之旋轉角度之至少一個旋轉部件。
在第四態樣中，本發明關於如第二態樣的任何實施例所界定之塗覆裝置的用途，用於選擇性地相對於非平坦基板的至少一個主表面，在非平坦基板上提供均勻塗覆。
在實施例中，均勻非周向塗覆的局部層厚度與此均勻塗覆的平均層厚度相差15％或更低、較佳地相差10％或更低、仍更較佳地相差5％或更低、最較佳地相差3％或更低、或甚至更佳地，例如，2％或更低。
在所附的獨立及附屬請求項中列出本發明的特定及較佳態樣。可將來自附屬請求項之特徵與獨立請求項的特徵及與其他附屬請求項的特徵酌情組合，而不僅限於請求項中所明確列出者。
雖然在此領域中裝置一直有不斷改進、變化、及發展，據信，本案概念代表重大、新的、及新穎的改進，包含偏離先前的實踐，而致使提供更有效、穩定、及可靠之如此性質的裝置。
藉由後文結合附圖的詳細說明，本發明的上述及其他特性、特徵、及優點將變得顯而易見，附圖以舉例的方式例示出本發明的原理。僅出於舉例的目的提出此描述，而不限制本發明的範圍。後文引用的參考圖示指代附圖。
將相對於特定的實施例中並參考某些附圖描述本發明，但本發明不限於此而是僅由請求項所界定。所述附圖僅為示意性的而非限制性。在附圖中，出於說明性目的，一些元件的大小可被放大且未按比例繪製。尺寸及相對尺寸並未對應至將本發明訴諸實施之尺寸。
再者，在說明書及請求項中，將「第一」、「第二」、「第三」等術語用於區分相似的元件，而不一定用於在時間、空間、等級、或任何其他方式上描述序列。應理解到，藉此方式所使用之術語在適當的情況下為可互換的，且本文中所述發明的實施例能以除了本文所描述或說明之外之其他順序操作。
而且，說明書及請求項中之頂部、底部、上方、下方等術語僅用於描述目的，而不必然用於描述相對定位。應理解到，藉此方式所使用之術語在適當的情況下可與它們的同意詞互換，且本文中所述發明的實施例能以除了本文所描述或說明之外之其他定向操作。
應注意到，不應將在請求項中使用的術語「包括」解釋成僅限於其後所列出之手段；此術語不排除其他元件或步驟。因此，應將此術語解釋成指定所提及之特徵、整數、步驟、或部件的存在，但不排除一個或更多個其他特徵、整數、步驟、或部件、或其群組的存在或添加。術語「包括」因而涵蓋僅存在所述特徵之情況及存在此等特徵及一個或更多個其他特徵之情況。因此，不應將用語「包括手段A及B之裝置」的範圍解釋成僅限於僅由部件A及B組成之裝置。此術語意味，相對於本發明，此裝置唯一相關的部件為A及B。
同樣地，亦不應將在請求項中所使用的術語「耦接」解釋成僅限於直接連接。可使用術語「耦接」及「連接」、及其等衍生詞。應理解到，此等術語並不旨在互相為同意詞。因此，不應將用詞「裝置A耦接至裝置B」的範圍限於在裝置或系統中，裝置A的輸出直接連接至裝置B的輸入。此用詞意味在A的輸出與B的輸入之間存在一路徑，此路徑可為包含其他裝置或手段之路徑。「耦接」可意味二個或更多個元件若非直接物理接觸則為電接觸，或二個或更多個元件彼此不直接接觸但仍相互協作或相互作用。
在整個說明書中，對「一個實施例」或「一實施例」手段的引用意味在本發明的至少一個實施例中包含與實施例相關所描述之特定特徵、結構、或特性。因此，在整個說明書中之各處出現之用詞「在一個實施例中」或「在一實施例中」並不一定均，但有可能，指同一實施例。再者，在一個或更多個實施例中，對於此項技藝者而言明顯可從此揭露內容以任何合適的方式組合特定的特徵、結構、或特性。
類似地，應當理解，在本發明的示例性實施例的描述中，有時將本發明的各種特徵組合在單一實施例、附圖、或說明中分組在一起，以達到簡化揭露內容並有助於理解一個或更多個各種創造性態樣之目的。然而，不應將此揭露的方法解釋成反映所請求保護的發明需要比每個請求項中所明確載明之特徵更多的特徵的意圖。而是，如後文申請專利範圍所反映，創造性態樣在於比單一前述揭露的實施例的所有特徵更少的特徵。因此，特此將在詳細說明之後之申請專利範圍明確地併入此詳細說明中，而每個請求項獨立地作為本發明的不同實施例。
再者，儘管本文所描述之一些實施例包含一些特徵但不包含其他實施例中之其他特徵，如本領域熟習技藝者所理解，不同實施例的特徵的組合旨在落入本發明的範圍之內，並形成不同實施例。舉例而言，在後文申請專利範圍中，能以任何組合使用任何所請求保護的實施例。
再者，本文將一些實施例描述成方法或方法的元件的組合，可由電腦系統的處理器或其他執行此功能的手段實現此等實施例。因此，具有用於執行此方法或之方法的元件之必要指令之處理器，形成用於執行此方法或方法的元件之手段。再者，本文中所述設備實施例的元件為用於執行藉由此元件所執行之功能以達成實現本發明的目的之手段的實例。
在本文提供的描述中，闡述許多特定細節。然而，應理解到可在不具此等特定細節的情況下實踐本發明的實施例。在其他案例中，為了不模糊對本說明書的理解，未詳細說明習知的方法、結構、及技術。
在第一態樣中，本發明係關於在不致使非平坦基板周向地暴露於濺射通量分布的情況下，用於使非平坦基板跨越濺射通量分布移動之移動系統。移動系統包括移動手段用於：除了沿著濺射通量分布平移地輸送非平坦基板的第一移動，亦用於相對於濺射通量分布平移及/或旋轉非平坦基板的額外第二移動。在本文中，平移地輸送非平坦基板的的第一移動可對應至與相對獨立於基板形狀之移動的部分；或者，換言之，第一移動可對應若基板為平坦時基板所經受之移動。相反地，接著，平移及/或旋轉的第二移動為通常根據基板的形狀所選擇之額外移動。
在本發明之中已預見，亦可藉由將額外第二移動添加至基板，而非添加至WO2016005476中所述之濺射系統，而實現非平坦基板相對於濺射通量分布、在定向(例如，傾斜)及/或距離(例如，間距)中之相對變化。歸因於第一移動，儘管相對定向及/或距離通常亦會隨著BS越過濺射通量分布而連續變化，第二移動添加以受控方式調整此等參數之進一步可能性，從而允許考量非平坦基板的形狀。此舉，可改善所獲得的塗覆的均勻性，同時將濺射系統保持在固定定位或至少減少因而需要執行之移動。
在實施例中，未使非平坦表面周向地暴露於濺射通量分布，可能是由於非平坦表面所經受之移動本身所致。此與US2008152799A1及US2017298783A9中之具有多軸旋轉的實施例相反，即便在此等實施例中有此移動，非周向曝光並非由此移動所實現。藉由移動本身而實現非周向暴露，有利地消除對遮蔽部分表面之輔助結構(例如，相鄰的基板及/或基板托架)之嚴格需求。
在本文中，平移地輸送非平坦基板對應至藉由平移非平坦基板(例如，通常見於線性線內塗覆機中)而輸送非平坦基板。在實施例中，平移地輸送非平坦基板的第一移動可包括平移基板的中心點(例如，重力中心點)。在實施例中，平移輸送可為直線平移(亦即，沿著直線路徑)、曲線平移(亦即，沿著彎曲路徑)、或為一個更多個直線、及/或曲線平移的系列。在實施例中，平移地輸送的第一移動可包括在輸送方向上平移非平坦基板(例如，由在輸送方向上平移非平坦基板所組成)。在實施例中，第二移動可包括在與輸送方向不同之方向上移動(例如，平移)非平坦基板。在實施例中，平移地輸送非平坦基板可包括以大致恆定的速度(亦即，平移輸送的速率矢量的標量量值可保持恆定)輸送非平坦基板。舉例而言，在平移輸送期間之任何給定時間點，瞬時速度可與平均速度相差最多20％、較佳地相差最多10％、更較佳地相差最多5％、仍更較佳地相差最多2％、最較佳地相差0％。在實施例中，平移地輸送非平坦基板可包括以大致恆定的速度(亦即，平移輸送速度矢量的速度及方向皆可保持恆定)輸送非平坦基板。舉例而言，在平移輸送期間的任何給定時間點，瞬時速度可與平均速度相差最多20％、較佳地相差最多10％、更較佳地相差最多5％、仍更較佳地相差最多2％、最較佳地相差0％；且瞬時方向可與平均方向相差最多20°、較佳地相差最多10°、更較佳地相差最多5°、仍更較佳地相差最多2°、最較佳地相差0°。
在實施例中，相對於濺射通量分布平移非平坦基板之步驟可包括，在與濺射通量分布的中心平行的方向上(例如，朝向或遠離濺射系統)及/或在與濺射通量分布的中心垂直的方向上(例如，朝向或遠離濺射通量分布的邊緣)，移動非平坦基板。
在實施例中，旋轉非平坦基板之步驟包括繞著樞轉軸或樞轉點之旋轉。在實施例中，旋轉非平坦基板之步驟可包括，涵蓋大於0°且小於360°、較佳地大於1°且小於300°、更較佳地大於3°且小於240°、最較佳地大於5°且小於180°的旋轉角度之至少一個旋轉部件。在本文中，其中將基板旋轉少於一整圈之此旋轉亦稱作「傾斜」。在實施例中，旋轉非平坦基板之步驟包括涵蓋360°或更多的旋轉角度之旋轉部件。在本文中，其中基板旋轉一整圈或更多圈的此旋轉亦稱作「迴轉」。明顯地，若在濺射期間非垂直基板已在所有方向上自由旋轉(例如，迴轉)，且無需進一步依靠輔助結構(例如，相鄰的基板及/或基板托架)遮蔽表面的一部分，所得的塗覆蓋將非為非周向；此不在本發明的範圍內。但是，通常可選擇一個或更多個可迴轉基板的旋轉軸，而仍然不致周向地暴露非平坦基板。
在決定合適的第二移動時，可考慮在實例4中更詳細的描述之某些影響。然而，尤其隨著濺射通量分布及/或非平坦基板形狀的複雜度增加，它們之間的相互作用及相對移動的影響可能難以準確預測。但是，假設目標為實現均勻的非周向塗覆，並選擇合理的均勻性閾值(此通常取決於諸如基板的形狀、濺射系統的特性等不同的因素)，通常可藉由反複試驗或藉由電腦模擬找到合適的第二移動。
在實施例中，非平坦基板可包括度量為25公分或更多之至少一個維度。在實施例中，非平坦基板可為彎曲基板或可至少包括彎曲部分。在實施例中，非平坦基板可包括一個或更多個平坦刻面。在實施例中，非平坦基板可包括多面體部分。在實施例中，非平坦基板可為凸起及/或凹陷狀。在實施例中，非平坦基板可為非平坦片材。在此，非平坦片材基板被認為包括二個主表面之非平坦基板，相對於基板的次要表面(例如，界定板材厚度的邊界)，此二個主表面具有相當較大面積(例如，包括合計至少佔總表面面積的70％、較佳地佔總表面面積的至少80％、仍更較佳地佔總表面面積的至少90％)。非平坦片材基板可以為基板界定具有通孔的腔室之非平坦狀。在此情況下，若欲仍被認為是非平坦片狀基板，通孔可具有腔室總內部表面面積的至少20％的面積、較佳為至少50％的面積。因此，非平坦片材基板可為圓頂(亦即，半球形或非半球形，諸如蓋件或外殼)或成形的玻璃件(例如，車輛的擋風玻璃)。相反地，諸如瓶子或廣口瓶的物體並不被視為「非平坦片材基板」。
通常而言，其中一個主要表面為待塗覆非垂直表面。在實施例中，「不致使非平坦基板周向地暴露於濺射通量分布」可能為「不致使非平坦基板的至少一個主表面大致地暴露於濺射通量分布」。在實施例中，待塗覆主表面可具有非平坦片材基板的總表面面積的至少30％的面積、較佳為至少40％的面積。
在實施例中，移動系統可包括用於固持非平坦基板之基板托架。
在一些實施例中，移動手段可為(例如，與基板一起移動之)基板托架的一部分。此等實施例有利地允許相對容易地改造現有塗覆裝置，並具有使非平坦基板經受第二移動之能力。在其他實施例中，移動抙段可能在基板外部，若存在，且若存在時亦可能在基板托架外部(例如，被安裝在根據第二態樣的之塗覆裝置內部)。此等實施例有利地在無需每個基板及/或基板托架均配備有移動手段的情況下，允許非平坦基板經受第二移動。在另又其他實施例中，一部分移動手段(例如，第二構件；參見後文)可為托架的一部分，而另一部分移動手段(例如，第一構件，參見後文)可在托架外部(例如，被安裝在根據第二態樣之塗覆裝置內部)。在實施例中，可根據將要與移動手段一併使用之塗覆裝置的特性設計移動手段。舉例而言，可根據由濺射系統在濺射裝置中產生的濺射通量分布來設計移動手段(例如，特定於所述濺射系統之濺射通量分布)。
在實施例中，移動手段可包括用於非平坦基板之引導系統。在實施例中，引導系統可用於生成第一移動、第二移動、或二者。在實施例中，引導系統可包括第一構件(例如，導軌、凹槽、或凹口)及第二構件(例如，一個或更多個凸起，諸如銷、或一個或更多個輪)以接合第一構件。在一些實施例中，第一構件可為基板或基板托架的一部分且第二構件可在基板基板托架外部。在一些其他實施例中，第二構件可為基板或基板托架的一部分且第一構件可在基板基板托架外部。
在實施例中，移動手段可包括致動器。在實施例中，致動器可用於生成第一移動、第二移動、或二者。在實施例中，致動器可為單一或多軸致動器。在實施例中，一個或更多個軸可為一個或更多個平移自由度及/或一個或更多個旋轉自由度。在實施例中，致動器可為六軸致動器(例如，具有三個平移及三個旋轉自由度之致動器)。在實施例中，致動器可與控製手段進行通訊。在實施例中，控制手段可包括定位決定手段。據此，可有利地相對於濺射通量分布根據基板位置操作致動器。
在實施例中，可將第一態樣的任何實施例的任何特徵獨立對應地描述為任何其他態樣的任何實施例。
在第二態樣中，本發明關於用於非平坦基板的非周向塗覆之塗覆裝置。此塗覆裝置包括：(i)濺射系統，包括用於安裝縱向濺射靶之至少一個磁控管，及(ii)如第一態樣的任何實施例所界定之移動系統。
在較佳實施例中，磁控管可配置成用於安裝圓柱形濺射靶。在實施例中，磁控管可為旋轉圓柱形磁控管。在其他實施例中，可將磁控管配置成用於安裝至少一個平面(例如，縱向平面)濺射靶。優先選擇它們的潛在原因之一為，圓柱形濺射靶通常允許比平面濺射靶更高的靶利用率；但是，本發明亦可與平面濺射靶一併使用。在實施例中，濺射系統可包括至少二個磁控管(亦可被稱為雙磁控管)。
在實施例中，可配置濺射系統以便產生選擇的濺射通量分布。為此，濺射系統通常可包括具有任意配置之任意數量的磁控管(及對應靶)。據此，縱向濺射靶的軸(例如，縱向軸)無需與非平坦基板的大部分平行。縱向濺射靶的軸無需垂直於基板輸送移動。縱向濺射靶無需具有對應至非平坦基板的尺寸之長度。濺射通量分布的中心無需以垂直於基板輸送移動的方式定向，且具有合適的噴射角。
在實施例中，濺射系統可進一步配置成用於，在操作中，相對於非平坦基板，調整(例如，藉由時間依持攝動)濺射系統的濺射通量分布。舉例而言，此舉包括在磁控管之內平移及/或旋轉濺射系統，及/或調整磁體佈置；此為WO2016005476所描述(參見，例如，第10頁第3-21行及第22頁第27行至第23頁第11行)，其藉由引用方式併入本文中。濺射系統及基板二者皆相對於彼此調整具有的優點為可將二者之調整幅度皆保持在一定的範圍之內。的確，尤其是當它們變更長或更寬時，在某些角度下傾斜非平坦基板可能需要極大(例如，高)的濺射腔，以容納基板的長度及/或寬度。在此等實例中，不論任何可能與調整濺射系統相關之弊處，將濺射系統經受較小的調整(例如，使其傾斜度較小)卻仍為有益的，且從而大量地減小待傾斜非平坦基板之角度。
在實施例中，塗覆裝置可為連續塗覆裝置.在實施例中，塗覆裝置可為線內塗覆機或批次塗覆機，較佳地為線內塗覆機。線內塗覆機為一種在不破壞真空的情況下，將基板放入或從中取出之塗覆系統；舉例而言，此舉可使用裝載閘室，將樣品從大氣壓力帶至真空級所達成，反之亦然。此舉與典型的批次塗覆機不同，在傳統的批次塗覆機中，將基板裝進入塗覆裝置、將空氣抽出、進行塗覆、並接著在卸載基板之前將塗覆裝置排氣、並重複製程。
在實施例中，可將第二態樣的任何實施例的任何特徵獨立對應地描述為任何其他態樣的任何實施例。
在第三態樣中，本發明關於用於非周向地塗覆非平坦基板之方法。此方法包括以下步驟：(a)提供如第二態樣的任何實施例所界定之塗覆裝置，及；(b)在將塗覆濺射至非平坦基板上時，沿著著濺射系統移動非平坦基板；其中移動步驟包括：(b1)沿著濺射系統平移地輸送非平坦基板，及(b2)相對於濺射系統，額外地平移及/或旋轉非平坦基板。
在實施例中，在步驟b2中平移及/或旋轉非平坦基板之步驟可為根據非平坦基板的形狀。
在實施例中，在步驟b2中旋轉非平坦基板之步驟包括涵蓋大於0°且小於360°之旋轉角度之至少一個旋轉部件。
在實施例中，可將第三態樣的任何實施例的任何特徵獨立對應地描述為任何其他態樣的任何實施例。
在第四態樣中，本發明關於任何如第二態樣的任何實施例所界定之塗覆裝置的用途，用於選擇性地相對於非平坦基板的至少一個主表面，在非平坦基板上提供均勻塗覆。在本文中應理解，至均勻地塗覆少一個主表面，而大致上沒有塗覆另一個主表面。
在實施例中，均勻塗覆的局部層厚度(例如：在塗覆的任何給定位置所量測之層厚度)與均勻塗覆的平均層厚度相差15％或更低、較佳地相差相差10％或更低、仍更較佳地相差相差5％或更低、最較佳地相差相差3％或更低，例如，2％。
在實施例中，可將第四態樣的任何實施例的任何特徵獨立對應地描述為任何其他態樣的任何實施例。
現將藉由本發明的數種實施例的詳細說明來描述本發明。明顯地，在不脫離本發明的真實技術教示的情況下，可根據熟習此項技藝者的知識配置本發明的其他實施例，本發明僅受限於所附請求項的用詞。
實例1:用於2D非平坦基板的非周向塗覆之塗覆裝置
圖1至圖4示意性地圖示根據本發明2D彎曲基板(100)(亦即，此基板的待塗覆表面在一個維度上具有曲率，並在與待塗覆表面垂直的維度上為直的)正藉由塗覆裝置(200)所塗覆。首先經由裝載閘室(400)的閘閥(410)將2D彎曲基板(100)放入塗覆裝置(200)之中(圖1)。接著將2D彎曲基板(100)朝向濺射系統(500)進一步平移地輸送(310)，濺射系統在此處包括安裝至雙旋轉磁控管上之二個圓柱形濺射靶(510)。除了輸送移動(310)外，亦將(320)2D彎曲基板(100)傾斜，使得待塗覆表面在進入塗覆區域時，面向濺射系統(500)(圖2)。當2D彎曲基板(100)穿過塗覆區域時，從而越過濺射系統的濺射通量分布，藉由2D彎曲基板的旋轉(例如，改變傾斜度)及/或平移(例如，改變間距)不斷地逐漸調整2D彎曲基板(100)的定向及/或距離(圖3)。2D彎曲基板(100)最終離開塗覆區域(圖4)，且接著可經由出口閘閥(未圖示)從塗覆裝置(200)卸下。如圖所示，輸送方向(310)與2D彎曲基板(100)的彎曲維度平行運行，且均垂直於(帶有平行圓柱形濺射靶之)濺射系統(500)的縱向軸。此可為2D彎曲基板(100)(至少在塗覆區域中)之較佳配置，因為它允許最輕鬆地調整2D彎曲基板(100)相對於濺射通量分布的定向及/或距離，目的為考慮基板的形狀以在待塗覆表面上實現均勻塗覆。在當前實例中，並未圖示雙旋轉磁控管的磁性系統。若符合需求或需要，濺射系統(500)的磁性系統可，較佳地沿著塗覆區域之2D彎曲基板(100)的定位及移動，同步移動或搖動。
應注意到，針對圖1至圖4所述之濺射系統配置僅為示例性，且濺射系統配置可大略地包括任意數量、幾何形狀、及定向的縱向濺射靶(510)，從而達成一些符合需求的濺射通量分布。此舉被示意性地表示在圖5中。
實例2:用於3D非平坦基板的非周向塗覆之塗覆裝置
實例2a
圖6至圖9示意性地圖示根據本發明3D彎曲基板(100)(亦即，此基板的待塗覆表面在二個垂直維度上具有曲率)正藉由塗覆裝置(200)所塗覆。首先經由裝載閘室(400)(圖1)的閘閥(410)將2D彎曲基板(100)放入(310)塗覆裝置(200)之中(圖6)。接著將3D彎曲基板(100)進一步朝向濺射系統(500)平移地輸送(310)，濺射系統在此處包括安裝至雙旋轉磁控管上之一個圓柱形濺射靶。如圖所示，輸送方向(310)與3D基板的彎曲維度平行運行，且若非垂直於或則為平行於濺射系統(500)的縱向軸。接著除了輸送移動(310)外，亦將(320)3D彎曲基板(100)傾斜，使得待塗覆表面在進入塗覆區域時，面向濺射系統(500)(圖7)。除了傾斜移動(320)外，3D彎曲基板(100)可進一步備選地繞樞點(301)迴轉(330)以便等量地暴露待塗覆之彎曲表面的所有側面。當3D彎曲基板(100)穿過塗覆區域時，藉由3D彎曲基板的旋轉(例如，改變傾斜度)及/或平移(例如，改變間距)不斷地逐漸調整3D彎曲基板(100)的定向及/或距離(圖8)。3D彎曲基板(100)最終離開塗覆區域(圖9)，且接著可經由出口閘閥(未圖示)從塗覆裝置(200)卸下。
實例2b
可將多個基板以封包的配置安裝在基板托架上，接著使封包的配置在塗覆裝置中展開成3D非平坦基板(例如，在區域之前及/或在區域中)。可藉由作用在基板托架上之一個或更多個致動器進行折起/展開，並可將此等致動器固定至基板托架本身或固定至塗覆裝置。為了達成良好的封裝並展開，可使用由關節或鉸接的陣列所組成的基板托架，在圖10至圖13中圖示基板托架之一些實例。
實例2c
本發明的另一令人感興趣的應用為，用於均勻地塗覆欲用作蓋件或外殼之非平坦圓頂形基板(100)(圖14)的外部。在此通常需要使圓頂形基板(100)的所有垂直外部側面具有頂部外部側面的塗覆厚度的至少50％的塗覆厚度，且較佳為在未顯著地塗覆底部或內部表面的情況下，使所有外部側面具有相當的厚度。舉例而言，可將如此等基板(100)以基板托架(110)上之單一陣列或多個陣列之方式彼此並肩佈置；此舉分別被顯示在圖15(俯視圖)及圖16(側視圖)的下方及上方。可使用包括被安裝至雙旋轉磁控管(520)上之單一(未圖示)或二個圓柱形濺射靶(510)之濺射系統(500)，以塗覆此等非平坦基板(100)。圖17中顯示來自個別地每個靶(510)及整個濺射系統(500)的對應預期濺射通量分布(600)。箭頭指代到達濺射通量分布(600)的較佳(2D)定向，而曲線表示在(藉由第一移動方向所界定之)平面上之到達濺射通量分布(600)的(2D)強度。接著可藉由佈置成圖示在圖15中所圖示及藉由如圖18中所圖示般平移地輸送(310)及傾斜(320)基板(100)，以達成非平坦基板(100)的外部的均勻塗覆。而且，如在圖19中所顯示，可進一步添加額外平移移動(340)，此舉例如，與側面相比，允許控制非平坦表面的頂部處之厚度。
實例3:用於非平坦基板的非周向塗覆之移動系統
在圖20至圖23中示意性地圖示可實現前述之額外第二移之若干不同的方式。圖20圖示在移動系統(300)中，採用樞紐(301；例如，樞點或樞軸)及線性致動器(302；亦即，一種單軸致動器)將基板(100)安裝至基板托架(110)上。致動器(302)允許藉由樞軸(301)旋轉(320)，而調整基板的傾斜(100)。接著可藉由進一步平移手段(未圖示)備選地達成相對於濺射通量分布之平移。圖21圖示在移動系統(300)中，採用二個線性致動器(302)將基板(100)安裝至基板托架(110)上。可藉由使用二個致動器(302)，可同時調整基板(100)相對於濺射通量分布的傾斜及間距。注意到並未在圖20至圖21中圖示移動系統的輸送手段。圖22至圖23圖示在移動系統(300)中將基板(100)安裝至基板托架(110)上，基板托架(110)與引導系統(303)耦接(例如，基板托架可具有接合引導系統的導軌、凹槽、或凹口之凸起或輪子；反之亦然)。將引導系統(303)成形為，除了輸送移動外，當基板越過濺射通量分布時，基板會額外地旋轉及/或平移(從而調整其傾斜度及間距)。在圖22中，引導系統(303)具有固定的軌道，意味著引導系統(303)通常針對特定的基板形狀，並在欲塗覆不同成形的基板(100)時需要更換此引導系統。相反地，在圖23中，引導系統(303)包括可單獨移動之部分，從而允許在某個程度下調整引導軌道，且因而允許針對單一引導系統(303)容納不同的基板(100)形狀。基板(100)可懸掛在基板(110)內部，用於將某些部分推入或拉入符合需求的平移及/或旋轉運動。此系統可經彈簧加載(111)或類似者，當沒有外力施加在系統上時，用於將基板(100)返回至歸位。
在圖24中示意性地圖示另一可實現前述之額外移動方式，圖24顯示安裝在六軸致動器(302)(例如，具有三個平移及三個旋轉自由度之致動器)上之彎曲基板(100)。
然而，明顯地，被圖示在圖20至圖23及圖24中之移動系統(300)僅為示例性且可藉由具有或未具有基板托架(110)之一個或更多個單軸或多軸致動器(302)的組合，構思許多其他合適的系統。\僅舉一個進一步實例：亦可藉由機械手臂達成基板的平移及/或旋轉，此機械手臂適於夾持基板本身或被安裝在基板托架上之基板。
再者，可將移動系統配置成用於在塗覆裝置中部署一個或更多個基板。已在前文中參照圖10至圖13描述此移動系統的一個實例。在圖25至圖26中示意性地圖示另一實例，其中或多或少以堆疊方式(圖25)進入塗覆裝置(200)之二個彎曲基板(100)，在進入塗覆區域(圖26)之前，隨後將彎曲基板彼此並肩地移動，且最後在離開塗覆裝置(200)(未圖示)之前可再次備選地堆疊彎曲基板。例如，在塗覆裝置中部署一個較長的多個基板的優點為，可將塗覆裝置的某些部分(諸如人口及出口裝載閘室及其閘閥)做得更小，從而促進在塗覆區域內之良好的真空狀態的保持。
實例4：選擇適當的第二移動
實例4a：基板具有圓柱形曲率，此圓柱形曲率帶有與縱向濺射系統平行之軸
調整磁控管及基板之間之間距：由於吾等知曉在一階近似法中，來自縱向磁控管的2D基板上之厚度大約與兩者之間之距離成反比；吾等可將平移移動結合至基板，以使其最密集地暴露於磁控管系統的部分之間之間距，相對於磁控管，保持相對恆定。
調整基板的傾斜度：由於吾等知曉在一階近似法中，來自縱向磁控管的2D基板上之厚度大約與基板上之法線與指向磁控管系統之矢量之間所形成之餘弦成線性正比；吾等可將旋轉移動裝置結合至基板，以使基板最密集暴露部分的法線與磁控管定向之間的角度，保持相對恆定。
實例4b：基板具有圓柱形曲率，此圓柱形曲率帶有與縱向磁控管垂直之軸
相對於磁控管末端區域調整基板的定位：由於吾等知曉在一方面，在縱向磁控管的末端區域中之沉積速率較低，而在另一方面，在更靠近磁控管的基板上之沉積速率較高；吾等可針對基板上更靠近磁控管的區域，藉由將基板帶至更靠近磁控管邊緣，以平衡兩種效果。
調整基板的傾斜度：使基板更靠近磁控管系統(基板幾何形狀)的某些部分更靠近磁控管邊緣(額外移動)，以補償厚度非均勻性；可能會對基板更靠近磁控管系統且無法被帶至更靠近磁控管邊緣的其他部分造成問題。可藉由將額外樞軸移動導入至基板上以補償此問題；例如，旋轉或傾斜度以平衡在基板的此等其他部分上之厚度。
應理解到，雖然此文已針對根據本發明之裝置論述較佳實施例、特定構造、及配置、暨材料，可在不脫離本發明的範圍及技術教導的情況下進行形式及細節上之各種變化或修改。舉例而言，上文所提出之任何公式僅代表可使用的過程。可將功能性添加至方塊圖或從方塊圖刪除功能性且可在功能方塊之間交換操作。可將步驟添加至本發明的範圍之內所述之方法或從或本發明的範圍之內所述之方法刪除步驟。
100:基板 110:濺射通量分布 111:彈簧加載 200:塗覆裝置 300:移動系統 301:樞點 302:線性致動器 303:引導系統 310:第一移動 320:第二移動 330:迴轉 340:平移移動 400:裝載閘室 500:濺射系統 510:圓柱形濺射靶 520:雙旋轉磁控管
圖1至圖4示意性地圖示根據本發明的示例性實施例之2D彎曲基板的塗覆。
圖5示意性地圖示包括二個濺射靶之濺射系統佈置。
圖6至圖9示意性地圖示根據本發明的示例性實施例之3D彎曲基板的塗覆。
圖10至圖13圖示不同鑲嵌，可在此基礎上製作可部署的基板托架。
圖14至圖19示意性地圖示根據本發明的示例性實施例，使用雙磁控管的圓頂形基板及圓頂形基板的塗覆。
圖20至圖26示意性地圖示根據本發明的示例性實施例之各種移動系統。
在不同圖示中，相同的元件符號指代相同或相似的元件。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
340:平移移動

Claims (15)

  1. 一種在不致使一非平坦基板(100)周向地暴露於該濺射通量分布(110)的情況下，用於使該非平坦基板(100)跨越一濺射通量分布(110)移動之移動系統(300)，包括移動手段，用於： 沿著該濺射通量分布(110)平移地輸送該非平坦基板(100)的一第一移動(310)，及 相對於該濺射通量分布(110)平移及/或旋轉該非平坦基板(100)的一額外第二移動(320、330、340)。
  2. 如請求項1所述之移動系統(300)，其中該移動系統(300)包括用於固持該非平坦基板(100)之一基板托架(110)。
  3. 如前述請求項中任一項所述之移動系統(300)，其中該移動手段包括用於該非平坦基板(100)的一引導系統(303)，該引導系統包括： 一第一構件及用於接合該第一構件之一第二構件。
  4. 如前述請求項中任一項所述之移動系統(300)，其中該移動手段包括一致動器(302)。
  5. 如請求項4所述之移動系統(300)，其中該致動器(302)為一多軸致動器。
  6. 如前述請求項中任一項所述之移動系統(300)，在不致使一非平板基板(100)的至少一個主表面暴露於該濺射通量分布(110)的情況下，用於使該非平板片材基板(100)沿著該濺射通量分布(110)移動。
  7. 一種用於一非平坦基板(100)的非周向塗覆之一塗覆裝置(200)，包括： i.一濺射系統(500)，包括用於安裝一縱向濺射靶(510)之至少一個磁控管(520)，及 ii.如前述請求項中任一項所述之一移動系統(300)。
  8. 如請求項7所述之塗覆裝置(200)，其中該磁控管(520)配置成用於安裝一圓柱形濺射靶(520)。
  9. 如請求項7至8任一項所述之塗覆裝置(200)，其中該濺射系統(500)包括至少二個磁控管(520)。
  10. 如請求項7至9任一項所述之塗覆裝置(200)，其中該濺射系統(500)進一步配置成用於，在運作中，相對於該非平坦基板(100)，調整該濺射系統的一濺射通量分布(110)。
  11. 如前述請求項中任一項所述之塗覆裝置(200)，為一連續或線內塗覆設備。
  12. 一種用於非周向地塗覆一非平坦基板(100)之方法，包括以下步驟： a.提供如請求項7至11中任一項所述之一塗覆裝置(200)，及 b.在將一塗覆濺射至該非平坦基板(100)上時，沿著該濺射系統(500)移動該非平坦基板(100)； 其中該移動步驟包括： b1.沿著該濺射系統(500)平移地輸送(310)該非平坦基板(100)，及 b2.相對於該濺射系統(500)，額外地平移及/或旋轉(320、330、340)該非平坦基板(100)。
  13. 如請求項12所述之方法，其中在步驟b2中旋轉該非平坦基板(100)之步驟包括涵蓋大於0°且小於360°之一旋轉角度之至少一個旋轉部件。
  14. 如請求項7至11中任一項所述之塗覆裝置(200)用於選擇性地相對於一非平坦基板(100)的至少一個主表面，在該非平坦基板(100)上提供一均勻塗覆的用途。
  15. 如請求項14所述之用途，其中該均勻塗覆的一局部層厚度與該均勻塗覆的一平均層厚度相差15％或更低、較佳地相差10％或更低、仍更較佳地相差5％或更低、最較佳地相差3％或更低。
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