TW202219293A - 用於為真空腔室中的基板塗層的蒸發源、氣相沉積設備及方法 - Google Patents

用於為真空腔室中的基板塗層的蒸發源、氣相沉積設備及方法 Download PDF

Info

Publication number
TW202219293A
TW202219293A TW110125468A TW110125468A TW202219293A TW 202219293 A TW202219293 A TW 202219293A TW 110125468 A TW110125468 A TW 110125468A TW 110125468 A TW110125468 A TW 110125468A TW 202219293 A TW202219293 A TW 202219293A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
vapor
conduit
evaporation
substrate
evaporation source
Prior art date
Application number
TW110125468A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI788910B (zh
Inventor
湯瑪仕 迪比許
史帝芬 班傑
安納貝拉 霍夫曼
安德利亞斯 路普
湯瑪士 葛霍
Original Assignee
美商應用材料股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 美商應用材料股份有限公司 filed Critical 美商應用材料股份有限公司
Publication of TW202219293A publication Critical patent/TW202219293A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI788910B publication Critical patent/TWI788910B/zh

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/243—Crucibles for source material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C14/042—Coating on selected surface areas, e.g. using masks using masks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/228—Gas flow assisted PVD deposition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50—Substrate holders
    • C23C14/505—Substrate holders for rotation of the substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/562—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks for coating elongated substrates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本案描述了一種用於在基板(10)上沉積蒸發的材料的蒸發源(100)。蒸發源（100）包括：用於蒸發一材料的蒸發坩堝（30）；具有複數個噴嘴（21）的蒸氣分配器（20），用於將蒸發的材料引導朝向基板；蒸氣導管（40）在導管長度方向（A）上從蒸發坩堝延伸到蒸氣分配器，並提供蒸發坩堝與蒸氣分配器之間的流體連接，其中複數個噴嘴中的至少一個噴嘴具有延伸於該導管長度方向（A）上，或基本上平行於該導管長度方向（A）的噴嘴軸線；以及在蒸氣導管中的一擋板配置（50）。進一步描述了包括這種蒸發源(100)的氣相沉積設備(200)，以及在真空腔室中塗覆基板的方法。

Description

用於為真空腔室中的基板塗層的蒸發源、氣相沉積設備及方法
本案的實施例涉及透過真空腔室中的熱蒸發進行的基板塗層。本案的實施例特別涉及在卷對卷沉積系統中透過蒸發將一或多個塗層條帶沉積在撓性網狀基板上，例如在撓性金屬箔上。尤其，實施例涉及在一撓性箔上的鋰沉積，例如用於製造鋰電池。具體而言，實施例涉及了一種用於在一基板上沉積一蒸發的材料的一蒸發源、具有蒸發源的氣相沉積設備、以及用於在真空腔室中塗覆基板的方法。
在基板上沉積塗層的各種技術是已知的，例如化學氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積(PVD)。為了以高沉積速率沉積，可以使用熱蒸發：在蒸發源中加熱一材料以產生蒸氣，該蒸氣被引導至基板以在基板上形成塗層。
在蒸發源中，待沉積的材料通常在蒸發坩堝中加熱以在升高的蒸氣壓下產生蒸氣。可以將蒸氣從蒸發坩堝引導至包括多個噴嘴的加熱蒸氣分配器。蒸氣可以由複數個噴嘴引導到基板上，例如，在真空腔室中。
基板可以是撓性基板，例如箔或網狀基板。網狀基板可在具有彎曲鼓輪表面的可旋轉塗覆鼓輪上引導並由其支撐。具體而言，蒸氣可沉積在網狀基板上，同時網狀基板在可旋轉鼓輪的彎曲鼓輪表面上移動經過蒸發源。因此，蒸發源的複數個噴嘴可以朝向用作基板支撐件的彎曲鼓輪表面。用於塗覆在可旋轉塗覆鼓輪上引導的網狀基板的氣相沉積系統，在本案中也稱為卷對卷(R2R)沉積系統。
通常，可旋轉塗覆鼓輪外圍的可用空間是有限的，因此緊湊的蒸發源在R2R沉積系統中是有利的。如果基板在沉積過程中以給定的速度移動經過蒸發源，例如在旋轉鼓輪上移動，則需要精確調節沉積速率以在基板上沉積具有預定厚度的均勻塗層。例如，如果沉積速率無意中增加，例如由於蒸發源中的溫度或壓力的變化，塗層厚度也可能增加。此外，如果基板上單位面積的沉積速率局部增加到高於允許的閾值，則存在由於過度的熱負荷而損壞撓性基板的風險。然而，精確控制沉積速率具有挑戰性，特別是如果蒸發源是配置在可旋轉塗覆鼓輪外圍的小型緊湊的源。
因此，提供蒸發源，特別是用於R2R沉積系統的蒸發源，以及確保預定沉積速率並提供降低的基板損壞風險的塗覆方法將是有益的。這種蒸發源可以有利地用於包括可旋轉鼓輪的氣相沉積系統中。此外，提供具有適於以預定沉積速率塗覆網狀基板的可旋轉鼓輪的氣相沉積系統將是有益的，同時降低基板損壞的風險並具有改善的塗層品質。
有鑑於此，提供了根據獨立請求項的蒸發源、氣相沉積設備、及用於在真空腔室中塗覆基板的方法。本案的其他態樣、優點、特徵從說明書及附圖中是顯而易見的。
根據一個態樣，提供了一種用於在一基板上沉積一蒸發的材料的一蒸發源。蒸發源包括：用於蒸發一材料的一蒸發坩堝；具有複數個噴嘴的一蒸氣分配器，用於將蒸發的材料引導朝向基板；一蒸氣導管在一導管長度方向上從該蒸發坩堝延伸到該蒸氣分配器，並提供該蒸發坩堝與該蒸氣分配器之間的流體連接，其中該複數個噴嘴中的至少一個噴嘴具有在其中延伸或基本上平行於該導管長度方向而延伸的一噴嘴軸線；以及在該蒸氣導管中的一擋板配置。
在一些實施例中，擋板配置可經配置以以下至少一項：(1)減少從該蒸氣分配器通過該蒸氣導管進入該蒸發坩堝的熱輻射；(2)減少或防止從該蒸發坩堝通過該蒸氣導管到該蒸氣分配器中的材料飛濺。具體而言，擋板配置減少了該蒸發坩堝與該蒸氣分配器之間的熱串擾，從而可以透過調節一坩堝加熱器的溫度更準確地控制該蒸發坩堝中的蒸發速率。
根據一個態樣，提供了一種氣相沉積設備。氣相沉積設備包括根據本案所述的任一實施例的一蒸發源，以及具有用於支撐基板的一彎曲鼓輪表面的一可旋轉鼓輪。該蒸發源的該複數個噴嘴朝向該彎曲鼓輪表面，並且該氣相沉積設備經配置以移動該彎曲鼓輪表面上的該基板經過該蒸發源。
在一些實施例中，該複數個噴嘴係配置成彼此相鄰配置的複數個噴嘴列，每個噴嘴列包括五個或更多個噴嘴。該複數個噴嘴中的一些或所有噴嘴的該噴嘴軸線，可以在導管長度方向上或基本上平行於導管長度方向而延伸。
根據一態樣，提供了一種用於在真空腔室中塗覆基板的方法。該方法包括下列步驟：在一蒸發坩堝中蒸發一材料；將該蒸發的材料通過蒸氣導管引導到具有複數個噴嘴的一蒸氣分配器中，該蒸氣導管沿一導管長度方向延伸；用該複數個噴嘴將該蒸發的材料引導朝向該基板，該複數個噴嘴具有噴嘴軸線，其延伸於該導管長度方向上，或基本上平行於該導管長度方向；並且，透過配置在該蒸氣導管中的一擋板配置，減少從該蒸氣分配器到該蒸發坩堝的熱輻射及/或從該蒸發坩堝到該蒸氣分配器內的飛濺。
根據另一態樣，提供了一種氣相沉積設備。該氣相沉積設備包括具有用於支撐基板的彎曲鼓輪表面的可旋轉鼓輪，及用於在基板上沉積蒸發的材料的至少一個蒸發源。該至少一個蒸發源包括：一蒸發坩堝，用於蒸發材料；一蒸氣分配器，具有指向該彎曲鼓輪表面的複數個噴嘴，該複數個噴嘴配置成沿一列方向延伸並且彼此相鄰配置的複數個噴嘴列；及一蒸氣導管，在一導管長度方向上從該蒸發坩堝延伸到該蒸氣分配器，並且提供該蒸發坩堝與該蒸氣分配器之間的一流體連接。該些噴嘴具有噴嘴軸線，其延伸於該導管長度方向上，或基本上平行於該導管長度方向。至少一個蒸發源，可任選地進一步包括如本案所述的在該蒸氣導管中的一擋板配置。
根據一態樣，提供了一種在根據本案所述的任一實施例的氣相沉積設備中製造一經塗覆的基板的方法。該方法包括步驟：將一基板支撐在該氣相沉積設備的一可旋轉鼓輪的一彎曲鼓輪表面上；以及將來自該氣相沉積設備的蒸發源的蒸氣引導朝向該基板，以在該基板上沉積一或多個塗層條帶。經塗覆的基板可為一陽極，或可形成陽極的一部分，用於製造薄膜電池，例如鋰電池。
實施例還針對用於執行所揭示的方法的設備，並且包括用於執行每個所述的方法態樣的設備的部件。這些方法態樣可以藉由硬體部件、由適當軟體編程的電腦、藉由兩者的任何組合或以任何其他方式來執行。此外，根據本案的實施例還涉及製造所述設備及產品的方法，以及操作所述設備的方法。所述實施例包括用於執行所述設備的每個功能的方法態樣。
現在將詳細參考本案的各種實施例說明，附圖中示出了一或多個示例。在以下對附圖的描述中，相同的元件符號指代相同的部件。僅描述了關於各個實施例的差異。每個實施例都是作為對本案的解釋而提供的，並不意味著對本案的限制。此外，作為一個實施例的一部分而示出或描述的特徵，可用於其他實施例或與其他實施例組合使用，以產生又一實施例。該說明用以包括這樣的修改和變化。
在以下對附圖的描述中，相同的附圖標記指代相同或相似的部件。一般地，僅描述相對於各個實施例的差異。除非另有說明，在一實施例中的一個部分或態樣的說明，也適用於另一實施例中的相應部分或態樣。
圖1是依據本案描述的實施例的用於在基板10上沉積蒸發的材料的蒸發源100的示意性剖面圖。蒸發源100包括蒸發坩堝30，用於將固體或液體原料12加熱到高於原料12的蒸發溫度或昇華溫度的溫度，使得原料12蒸發。蒸發坩堝30可包括用作容納固態及/或液態原料12的一材料貯存器的一內部容積，以及用於加熱該蒸發坩堝的該內部容積的一第一加熱器35，使得原料12蒸發。例如，原料12可以是金屬，特別是鋰，並且第一加熱器35可經配置用於將坩堝的內部容積加熱到600℃或以上，特別是700℃或以上，或者800℃或以上甚至更高的溫度。
蒸發源100還包括具有複數個噴嘴21的一蒸氣分配器20，用於將在該蒸發坩堝中蒸發的材料引導朝向基板10，使得塗層11沉積在基板10上。蒸氣分配器20可以包括與蒸發坩堝30的內部容積流體連通的一內部容積，使得蒸發的材料可以從蒸發坩堝30的內部容積通過蒸氣導管40流入蒸氣分配器20的內部容積中，例如沿著一線性連接管或通道。複數個噴嘴21可以經配置以將蒸發的材料從蒸氣分配器20的內部容積引導朝向基板10。例如，蒸氣分配器20可以包括十個、三十個、或更多個噴嘴，用於將蒸發的材料引導朝向支撐在基板支撐件13上的基板10。
在一些實施例中，蒸氣分配器20可以是蒸氣分配噴淋頭，其具有以一維或二維圖案配置的複數個噴嘴，用於將蒸發的材料引導朝向該基板。例如，蒸氣分配器20可以是具有複數個噴嘴列列成一列的一線性噴淋頭，或者該蒸氣分配器可以是具有二維陣列中的複數個噴嘴的「區域噴淋頭」，例如以複數個噴嘴列321彼此相鄰配置（見圖3）。
蒸發坩堝30經由蒸氣導管40與蒸氣分配器20流體連接，蒸氣導管40在導管長度方向A上從蒸發坩堝30延伸到蒸氣分配器20。蒸氣導管40可以在導管長度方向A上從蒸發坩堝30基本上線性延伸到該蒸氣分配器。具體而言，該蒸發坩堝的該內部容積與該蒸氣分配器的該內部容積可以透過線性延伸的蒸氣導管而連接。「線性延伸的蒸氣導管」可被理解為不包括沿其長度方向的強曲線或彎曲的通道或管。特別地，假設蒸氣導管內沒有障礙物，蒸發的材料可以沿著一線性蒸氣傳播路徑從該蒸發坩堝流入該蒸氣分配器。由於以下幾個原因，藉由基本上線性延伸的蒸氣導管40連接該蒸發坩堝與該蒸氣分配器是有利的：(i)如果蒸發坩堝與蒸氣分配器之間的連接不包括強曲線或彎曲，可以提供更緊湊的蒸發源並且可以節省空間。(ii)蒸氣分配器可基本上直接安裝在該蒸發坩堝上，例如藉由將該蒸氣導管與該蒸發坩堝的蒸氣出口及/或蒸氣分配器的蒸氣入口一體形成，或者透過固定安裝線性蒸氣導管在該蒸發坩堝的該蒸氣出口與該蒸氣分配器的該蒸氣入口之間。(iii)考慮到在蒸發期間中，蒸發源的整個內部容積應保持在蒸發溫度以上，以避免材料冷凝，如果蒸氣分配器安裝得較近，則可以減少加熱工作量，並且若該蒸氣分配器安裝在該蒸發坩堝附近並與該蒸發坩堝線性連接，則可以提供更緊湊的加熱器。
在一些實施例中，蒸氣導管40在導管長度方向A上的長度X3可為30cm或以下，尤其是20cm或以下，更特別為10cm或以下。換言之，蒸發坩堝30與蒸氣分配器20之間的距離可為30cm或以下，尤其是20cm或以下，或甚至是10cm或以下。因此，該蒸氣分配器可以直接配置在該蒸發坩堝的下游。可替代地或另外地，蒸氣導管40在垂直於導管長度方向A的方向上的寬度尺寸X2可以是15cm或以下，尤其是10cm或以下。例如，蒸氣導管可以是蒸發坩堝與蒸氣分配器之間的一管狀連接，其長度為30cm或以下且直徑為15cm或以下。
根據本案所述的實施例，該複數個噴嘴21中的至少一個噴嘴具有延伸於該導管長度方向A上，或基本上平行於該導管長度方向A的噴嘴軸線。「基本平行」可被理解為表示該導管長度方向A與該噴嘴軸線之間的夾角為20°或以下，尤其是10°或以下。特別地，一些噴嘴或複數個噴嘴21的所有噴嘴的噴嘴軸線可以在導管長度方向A中或基本上平行於導管長度方向A延伸，如圖1中示意性描繪的。因此，該複數個噴嘴21經配置以在基本上對應於蒸氣導管的長度方向的噴嘴主排放方向上將蒸氣15導向基板。這改進了該蒸發源中該蒸氣流動通道的流體傳導性，並且允許朝向及藉由該複數個噴嘴的更均勻的蒸氣流。換言之，該蒸發坩堝與該蒸氣分配器的連接方向可以與複數個噴嘴的蒸氣主排放方向基本對應。例如，該導管長度方向A與該噴嘴軸線都可以是垂直方向或者可以與垂直方向圍成45°或以下的角度。
在蒸發期間，蒸氣分配器20通常在高於蒸發坩堝30內部的第一溫度的第二溫度下提供，以防止在蒸氣分配器的內壁表面上的材料冷凝。這可能導致從蒸氣分配器20的內部容積到蒸發坩堝30的內部容積的熱輻射。如果蒸發坩堝30與蒸氣分配器20線性連接，則這種熱輻射可能是顯著的。具體而言，熱量可以從經加熱的蒸氣分配器20通過蒸氣導管40輻射到容納原料12的蒸發坩堝30的內部容積中，無意中增加了坩堝溫度，並且還增加了蒸發坩堝內部的蒸發速率。因此，來自蒸氣分配器的熱輻射會使得難以透過調節蒸發坩堝中的溫度來精確地調節蒸發坩堝中的蒸發速率，特別是在該蒸發坩堝與該蒸氣分配器線性連接的情況下。
此外，由於該蒸發坩堝與該蒸氣分配器在對應於噴嘴軸線A的方向上的線性連接，來自該蒸發坩堝的尚未處於蒸氣狀態的原料12的飛濺或液滴，可能向上飛濺通過蒸氣導管40並且甚至通過複數個噴嘴中的一或多個噴嘴，並可能最終落在該基板上。該基板上的塗層均勻性可能會受到負面影響，甚至會因液滴在該基板上傳遞的熱量而損壞該基板。
根據本案所述的實施例，上述問題藉由在蒸氣導管40中配置擋板配置50來解決。擋板配置50可以經配置以減少從蒸氣分配器20通過蒸氣導管40進入蒸發坩堝30的熱輻射。可替代地或附加地，擋板配置50可以經配置以減少或防止從蒸發坩堝30到蒸氣分配器20中及/或通過複數個噴嘴21而朝向該基板的材料飛濺。
可以透過在蒸氣導管40中提供阻擋及/或反射來自蒸氣分配器20的內部容積的熱輻射的擋板配置50，來減少通過蒸氣導管40的熱輻射。例如，擋板配置50可以由拋光金屬製成或者可以具有拋光金屬塗層或者可以由具有小於0.2、特別是小於0.1的熱發射率值的材料製成或塗覆。擋板配置50可阻擋通過蒸氣導管40的一些或所有線性蒸氣傳播路徑，使得從蒸氣分配器朝向蒸發坩堝的熱輻射必定會「撞擊」可包括低熱發射率材料的擋板配置，從而減少熱輻射進入該坩堝。
因此，減少了從蒸氣分配器20進入蒸發坩堝30的熱負荷，使得蒸發坩堝30內的第一溫度可以更獨立於蒸氣分配器20內的第二溫度而進行控制。這允許更準確地控制蒸發坩堝中的蒸發速率，從而可以實現在基板上更均勻的沉積。
此外，可以藉由在蒸氣導管40中提供擋板配置50來減少或防止從蒸發坩堝通過蒸氣導管40的飛濺。擋板配置50可以阻擋通過蒸氣導管的所有線性蒸氣傳播路徑，使得從蒸發坩堝飛濺到蒸氣導管中的液體，不能通過蒸氣導管但可能撞擊蒸氣導管的內壁或擋板配置50。減少了從蒸發坩堝通過該複數個噴嘴的材料飛濺而損壞基板的風險，並且可以在基板上提供更均勻的塗層。此外，可以降低或消除材料掉落對基板造成損壞的風險。
在可與本案所述的其他實施例組合的一些實施例中，擋板配置50阻擋了從該蒸發坩堝通過該蒸氣導管到該蒸氣分配器的所有線性蒸氣傳播路徑。換句話說，由於擋板配置的形狀及/或定位，通過蒸氣導管的蒸氣傳播路徑必然是彎曲的。
例如，擋板配置50可以包括一或多個屏蔽板，該屏蔽板可以基本上垂直於蒸氣導管中的導管長度方向A而延伸。一或多個屏蔽板可以固定地安裝在蒸氣導管中，例如藉由夾具、螺釘、或螺栓。具體而言，一或多個屏蔽板能以不移動地固定在該蒸氣導管中的各個屏蔽位置。在無需付出很大努力下，在該蒸氣導管中固定安裝一或多個屏蔽板是可能的，並導致蒸發坩堝與蒸氣分配器的有效熱分離和熱解耦，使得蒸發坩堝內部及蒸氣分配器內部的溫度可以更獨立地控制。
圖2是配置在蒸氣導管40中的示例性擋板配置50的放大圖。擋板配置50包括基本上垂直於導管長度方向A延伸的屏蔽板。
在可以與本案所述的其他實施例結合的一些實施例中，擋板配置50包括第一屏蔽板51與第二屏蔽板52，它們在導管長度方向A上彼此間隔開，並且配置成使得蒸氣可以僅沿著彎曲的蒸氣傳播路徑流動通過擋板配置50。具體而言，第一屏蔽板51可以留下第一蒸氣通道53經過第一屏蔽板51，且第二屏蔽板52可以留下第二蒸氣通道54經過第二屏蔽板52，其中第二蒸氣通道54在沿導管長度方向A上不與第一蒸氣通道53重疊。
在一些實施例中，第二屏蔽板52配置在第一屏蔽板51中的開口或其他凹部的下游，使得可能通過第一屏蔽板51中的開口或凹部飛濺的液滴，能被第二屏蔽板52屏蔽。具體而言，第二屏蔽板52的形狀可以適應第一屏蔽板51提供的開口或凹部的形狀。例如，第一和第二屏蔽板可以具有基本上互補的形狀，及/或第一和第二屏蔽板的組合形狀可以對應於蒸氣導管40的內部截面形狀。
在一些實施方式中，第二屏蔽板52配置在第一屏蔽板中的開口或凹部的下游，並且在導管長度方向A上與開口或凹部的邊緣重疊。因此，流過擋板配置50的蒸氣總是流過沿著彎曲的蒸氣傳播路徑。
在一些實施例中，擋板配置50可以包括三個或更多個屏蔽板，這些屏蔽板隨後沿著蒸氣導管配置，並且經成形及配置以使得經過擋板配置50的蒸氣傳播路徑具有兩個或更多個曲線或彎曲，且/或具有多次變化的曲率。可以更有效地阻擋或屏蔽通過蒸氣導管的熱輻射。
在一些實施方式中，第二屏蔽板52可以在導管長度方向A上與第一屏蔽板51的距離X1配置為5cm或以下，尤其是3cm或以下，或者甚至是2cm或以下。因此，增加了通過蒸氣導管的蒸氣傳播路徑的曲率，並且可以進一步降低通過蒸氣導管的液滴飛濺的風險。在一些實施例中，該第一與第二屏蔽板之間的距離X1可以基本上對應於蒸氣導管40的長度X3。例如，該蒸氣導管的長度X3可以是5cm或以下，並且距離X1可以基本上對應於X3。這允許節省空間並提供了緊湊的蒸發源。第一屏蔽板51可以具有開口，第二屏蔽板52可以覆蓋開口及/或可以與開口的邊緣重疊，從而阻擋經由該開口而通過第二屏蔽板52的所有線性蒸氣傳播路徑。
在一些可以與本案所述的其他實施例結合的實施例中，擋板配置50包括第一屏蔽板51與第二屏蔽板52，其中第一屏蔽板51是具有圓形或圓形開口的一環形板，並且第二屏蔽板52是一圓的或圓形板，其以中心配置在該蒸氣導管40中的該開口下游或上游並遮蔽該開口。該環形屏蔽板可以周向地抵靠蒸氣導管的內壁，如圖2中示意性地描繪的，使得液滴不能通過第一屏蔽板51與蒸氣導管40的內壁之間的間隙而飛濺經過該擋板配置。
第一屏蔽板51與第二屏蔽板52可以藉由連接器55彼此固定且不可移動地連接，例如透過沿著導管長度方向A延伸並且將屏蔽板保持在蒸氣導管40中彼此間隔開的間隔件。例如，第一和第二屏蔽板可以透過夾具、螺釘、螺栓和螺帽中的至少一者來安裝。具體而言，屏蔽板之間設置的間隔件可以藉由螺栓及/或螺帽固定在第一屏蔽板51與第二屏蔽板52上。
現在參照圖1，蒸發源100還可包括用於加熱並蒸發蒸發坩堝30中的原料12的一第一加熱器35，及用於加熱該蒸氣分配器的內部容積的一第二加熱器25。可以獨立地控制第一加熱器35及第二加熱器25。例如，第一加熱器35可以經配置以將蒸發坩堝加熱到第一溫度，且第二加熱器25可以經配置以將蒸氣分配器加熱到不同於第一溫度的第二溫度，特別是高於第一溫度。在氣相沉積期間，蒸氣分配器的內部容積通常比蒸發坩堝的內部容積更熱，以防止蒸發的材料在蒸氣分配器的內壁上冷凝。另一方面，蒸發坩堝的內部容積的主要部分要保持在原料12的蒸發溫度附近（即略低於或略高於蒸發溫度），以允許原料12以預定的蒸發速率一次蒸發一點。
根據本案所述的在蒸氣導管中具有擋板配置的實施例，第一溫度可由第一加熱器35控制，更獨立於由第二加熱器25提供的第二溫度。在一些實施例中，提供加熱器控制器36，用以透過調節蒸發坩堝中的第一溫度來控制蒸發坩堝的蒸發速率。該第一與第二加熱器可以是電阻加熱器和電感加熱器中的至少一者，其可設置為與該蒸發坩堝及/或該蒸氣分配器的壁熱接觸，或者可以突出到該蒸發坩堝及/或該蒸氣分配器的內部容積中。
在可以與本案所述的其他實施例組合的一些實施例中，蒸發坩堝30至少部分地配置在蒸氣分配器20下方，且/或蒸氣分配器20可以至少部分地配置在基板支撐件13下方。導管長度方向A與噴嘴軸線可以基本上在一垂直方向上，或沿相對於該垂直方向具有45°或以下的角度的一方向上延伸。因此，當原料12處於液化狀態時因不能從蒸發坩堝洩漏，而材料蒸氣可以向上流動通過蒸氣導管40進入蒸氣分配器20，蒸氣15可以從蒸氣分配器20被引導進一步向上而沿著噴嘴軸線朝向基板支撐件。可以提供一種緊湊的蒸發源，該蒸發源經配置以將蒸氣向上引導至配置在基板支撐件「上方」處的基板。
圖3是根據本案描述的實施例的蒸發源105的示意性前視圖。圖3的蒸發源105可以包括先前描述的圖1和2的蒸發源100的一些特徵或所有特徵，故可以參考上述說明，在此不再贅述。具體而言，蒸發源105包括具有複數個噴嘴21的蒸氣分配器20，用於將蒸發的材料引導朝向基板（圖3中未示出；在圖3中，噴嘴軸線A係垂直於紙平面，並且蒸氣直接朝向觀察者）。
在可以與本案所述的其他實施例組合的一些實施例中，複數個噴嘴21被配置在沿列方向L延伸並且彼此相鄰配置的複數個噴嘴列321中。例如，蒸氣分配器20可以具有五個、六個、或更多個噴嘴列321，每個噴嘴列在列方向L上延伸，並且具有五個或更多個噴嘴，特別是十個或更多個，或者十五個或更多個噴嘴。因此，蒸氣分配器20可以是具有該複數個噴嘴21的「區域噴淋頭」，該複數個噴嘴21配置成提供複數個噴嘴列321的二維噴嘴陣列。
與線性噴淋頭相比，具有許多噴嘴的二維陣列的區域噴淋頭可能是有益的，因為在蒸發坩堝中蒸發的材料可以分佈在基板上更大的塗覆區域上。這減少了由塗層材料引起的每基板面積的熱負荷，同時保持由蒸發源提供的高總體沉積速率。因此，可以減少基板損壞，例如由過熱引起的精細網狀基板的折疊或皺紋。
在可以與本案所述的其他實施例組合的一些實施例中，列方向L基本上垂直於蒸氣導管的導管長度方向A。導管長度方向A基本上垂直於圖3的紙平面，並且基本上對應於該複數個噴嘴的噴嘴軸線的方向。圖1示出了與沿列方向L延伸的噴嘴列之一相交的截面，其中列方向L基本上垂直於導管長度方向A。
現在簡要地參照圖5，在一些實施方式中，該複數個噴嘴21可以朝向具有在圓周方向T上延伸的彎曲鼓輪表面111的可旋轉鼓輪110，並且該複數個噴嘴列可以在該可旋轉鼓輪的圓周方向T上彼此相鄰配置。透過將該複數個噴嘴列中的複數個噴嘴在該可旋轉鼓輪110的圓周方向T上並排配置，可以更好地利用可旋轉鼓輪的有效面積，並且可以顯著降低該基板上蒸發的材料的單位面積的熱負荷。此外，列方向L可以基本對應於可旋轉鼓輪110的軸向，且/或導管長度方向A可以基本對應於可旋轉鼓輪110的徑向方向（見圖4）。
參照回圖3，該複數個噴嘴列321可以在列方向L上以偏移量330相對於彼此移位。偏移量330在沿列方向L的相鄰噴嘴列的噴嘴之間提供了未對準。因此，在垂直於列方向L的方向上通過蒸發源105的該基板，會在沿列方向L的不同位置處塗覆材料。因此，在基板上提供更均勻的材料沉積。相應地，基板上的熱負荷提供得更加均勻，並且藉由所述偏移量330可以提高沉積塗層的均勻性。
在圖3所示的例子中，提供了六個噴嘴列321。該些列位移了1/6的噴嘴到噴嘴的距離。根據可與本案所述的其他實施例組合的一些實施例，沿列方向L的兩個相鄰噴嘴列之間的偏移量330可為dY/N，其中N是噴嘴列的數量並且dY是相鄰噴嘴之間的在列方向L上的距離。噴嘴的此種分佈提供了基板上塗覆速率的均勻分佈，並減少了冷凝能量所引起的熱點。由圖3中的參考標號指示的偏移量330，係提供於相鄰的列321之間。然而，可以在任何列之間提供偏移量。特別地，每一列可相對於至少一個其他列偏移了該偏移量。
圖4為本發明實施例的氣相沉積設備200的示意性剖視圖。圖5示出了圖4的沿可旋轉鼓輪110的旋轉軸觀察的氣相沉積設備200的示意圖。根據本案所述的任一實施例，氣相沉積設備200可以包括一個蒸發源100或多個蒸發源，具體可參照上述說明，在此不再贅述。
氣相沉積設備200包括作為可旋轉鼓輪110的基板支撐件，其具有用於在沉積期間支撐基板的彎曲鼓輪表面111。蒸發源100的複數個噴嘴21朝向彎曲鼓輪表面111，且氣相沉積設備200經配置以移動彎曲鼓輪表面111上的基板10經過蒸發源100。在一些實施例中，如本案所述的多個蒸發源可以圍繞該可旋轉塗覆鼓輪在圓周方向T上一個接一個地配置，使得基板可以隨後被多個蒸發源塗覆。不同的塗層材料可以沉積在基板上，或者可以通過蒸發源在基板上沉積一層較厚的相同塗層材料的塗層。
正如圖4和圖5中示意性地描繪的，蒸發源100包括用於蒸發一材料的蒸發坩堝30，具有複數個噴嘴21的蒸氣分配器20，用於將蒸發的材料引導朝向支撐在可旋轉鼓輪110上的基板10，以及在導管長度方向A上從蒸發坩堝30到蒸氣分配器20延伸的蒸氣導管40，其提供蒸該發坩堝與該蒸氣分配器之間的流體連接。複數個噴嘴21中的至少一個噴嘴或所有噴嘴可具有在導管長度方向A上延伸或基本上平行於導管長度方向A的噴嘴軸線。如圖4所示，導管長度方向A可以基本上對應於可旋轉鼓輪110的徑向方向。
在可與本案所述的其他實施例組合的一些實施例中，擋板配置50可配置在蒸氣導管40中。擋板配置50減少了從蒸氣分配器通過蒸氣導管進入蒸發坩堝的熱輻射，且/或防止從蒸發坩堝通過複數個噴嘴到可旋轉鼓輪110的材料飛濺。參見上述說明，在此不再贅述。
在可以與本案所述的其他實施例組合的一些實施例中，複數個噴嘴21可以配置成在列方向L上延伸並且在圓周方向T上彼此相鄰配置的複數個噴嘴列，其中列方向L可以基本上對應於可旋轉鼓輪110的軸向。因此，蒸氣分配器提供具有以二維陣列配置的複數個噴嘴的一區域噴淋頭，用於降低支撐在彎曲鼓輪表面111上的基板10上的單位面積熱負荷。
如圖5所示，這裡描述的三個、四個、或更多個蒸發源100可以圍繞可旋轉鼓輪110在圓周方向T上一個接一個地配置。每個蒸發源可以在彎曲鼓輪表面上限定10°或以上及45°或以下的角度範圍(a)上延伸的塗覆窗。相鄰蒸發源的導管長度方向A可分別圍繞10°或以上及45°或以下的角度。因此，可旋轉鼓輪110的彎曲鼓輪表面111被很好地用於在諸如金屬箔的撓性基板上的氣相沉積，並且可以減少基板損壞，因為可以在保持高沉積速率的同時，保持每基板面積的相對較低的熱負荷。
在可以與本案所述的其他實施例結合的一些實施例中，氣相沉積設備200還包括從蒸發源100朝向彎曲鼓輪表面111延伸的邊緣排除護罩130。邊緣排除護罩可以包括邊緣排除部分131，用於掩蔽基板的不被塗層的區域，例如用於掩蔽基板的將保持沒有塗層材料的橫向邊緣區域。例如，邊緣排除部分131可以經配置以掩蔽基板的兩個相對的橫向邊緣。
邊緣排除部分131可以沿著可旋轉鼓輪110的彎曲鼓輪表面111在圓周方向T上沿著彎曲鼓輪表面的曲率延伸，如圖6中示意性地描繪的。如此一來，彎曲鼓輪表面111與邊緣排除部分131之間的間隙寬度D可保持較小(例如，2mm或以下)且沿圓周方向T為基本恆定，從而可提高邊緣排除精度，並且可以在基板上沉積鋒利且輪廓分明的塗層邊緣。
此處所述的「圓周方向T」可以理解為沿可旋轉鼓輪110的圓周方向，當可旋轉鼓輪繞軸線旋轉時，該方向對應於彎曲鼓輪表面111的運動方向。圓周方向T對應於當基板移動經過彎曲鼓輪表面上的蒸發源時的基板傳送方向。在一些實施例中，可旋轉鼓輪110的直徑可在300至1400mm或更大的範圍內。當在彎曲鼓輪表面上移動的撓性基板被塗覆時，將複數個噴嘴21下游的蒸氣15可靠地屏蔽，以將蒸氣15限制在蒸氣傳播容積132中並提供精確限定且鋒利的塗層邊緣是特別困難的，因為在這種情況下，蒸氣傳播容積132和塗覆窗可以具有複雜的形狀。在此描述的實施例，也允許了在配置以塗層設於一彎曲鼓輪表面上的一網模基板的氣相沉積設備中的可靠的及精確的邊緣排除及材料屏蔽。具體而言，邊緣排除護罩130可以至少部分地圍繞複數個噴嘴21下游的蒸氣傳播容積132，可以將蒸氣15限制在蒸氣傳播容積132中，並且可以透過邊緣排除部分131提供準確的邊緣排除。
在一些實施例中，可以提供用於主動或被動加熱邊緣排除護罩130的加熱裝置。例如，邊緣排除護罩130可以經加熱到高於蒸發材料的冷凝溫度的溫度，使得可以減少或防止邊緣排除護罩130上的材料冷凝。可以減少清潔工作並提高塗層邊緣的品質。例如，在氣相沉積期間，邊緣排除護罩130可以經加熱到500℃或更高的溫度。
邊緣排除護罩130不接觸可旋轉鼓輪110，使得支撐在可旋轉鼓輪110上的基板在氣相沉積期間可以移動經過蒸發源100及邊緣排除護罩130。邊緣排除護罩130可以在邊緣排除護罩130和彎曲鼓輪表面111之間留下小間隙，例如寬度D為5mm或以下、3mm或以下、2mm或以下，或者甚至約1mm或以下的間隙，使得幾乎沒有任何蒸氣15可以在列方向L上傳播通過邊緣排除護罩130。
氣相沉積設備200可以是用於塗覆一撓性基板（例如箔）的卷對卷的沉積系統。待塗覆的基板的厚度可以為50μm或以下，特別是20μm或以下，或者甚至6μm或以下。例如，可以在氣相沉積設備中塗覆一金屬箔或一撓性金屬塗層箔。在一些實施方式中，基板10是厚度低於30μm，例如6μm或以下的薄銅箔或薄鋁箔。基板也可以是塗有石墨、矽及/或氧化矽或其混合物的薄金屬箔(例如銅箔)，例如厚度為150μm或以下，特別是100μm或以下，或甚至低至50μm或以下。根據一些實施方式，網模還可包括石墨和矽及/或氧化矽。例如，鋰可以將包括石墨和矽及/或氧化矽的層預鋰化。
在卷對卷的沉積系統中，基板10可以從存儲捲軸展開，至少一層或多層材料層可以沉積在基板上，同時基板在可旋轉鼓輪110的彎曲鼓輪表面111上被引導，並且經塗層的基板可在沉積之後纏繞在捲繞捲軸上及/或可在進一步的沉積設備中塗層。
圖6是用於說明根據本案描述的實施例的用於塗覆基板的方法的流程圖。
在方塊601中，材料在蒸發坩堝中蒸發。例如，在蒸發坩堝中蒸發鋰等金屬。蒸發坩堝可經加熱至500℃或更高，特別是600℃或更高，更特別是700℃或更高的一第一溫度。
在方塊602中，蒸發的材料藉由一蒸氣導管被引導到具有複數個噴嘴的一蒸氣分配器中，其中蒸氣導管在導管長度方向A上延伸，尤其是從該蒸發坩堝到該蒸氣分配器基本上線性地延伸。在一些實施例中，蒸氣分配器經加熱至高於蒸發坩堝的該第一溫度的一第二溫度，例如高於第一溫度100℃或更多。例如，第二溫度可以是800℃或更高，或者甚至900℃或更高。
在方塊603中，蒸發的材料用複數個噴嘴從該蒸氣分配器引導朝向一基板，該複數個噴嘴具有延伸於該導管長度方向A上，或基本上平行於該導管長度方向A的噴嘴軸線。該噴嘴軸線與該導管長度方向A可以圍繞20°或以下的角度。在基板上沉積一塗層。
在氣相沉積期間，從蒸氣分配器到蒸發坩堝的熱輻射，及從該蒸發坩堝到該蒸氣分配器內的飛濺，可以用如本案所述的在蒸氣導管中設置的一擋板配置來減少。
在一些實施例中，該基板是一撓性基板，其在沉積期間被支撐在一可旋轉鼓輪的彎曲鼓輪表面上。具體而言，該基板可以移動經過可旋轉鼓輪的彎曲鼓輪表面上的複數個噴嘴。
在方塊603中的氣相沉積期間，該基板的不被塗覆的區域可以用一邊緣排除護罩來掩蔽，該邊緣排除護罩具有在該圓周方向上遵循該彎曲鼓輪表面的一曲率的一邊緣排除部分。邊緣排除部分可以沿該圓周方向與彎曲鼓輪表面相距較小距離，並且在該圓周方向上在該邊緣排除部與該彎曲鼓輪表面之間，可以設置具有2mm或以下的恆定小間隙寬度的一間隙。在氣相沉積期間可以將邊緣排除護罩加熱到例如500℃或更高的溫度。
可加熱護罩可以在該彎曲鼓輪表面上限定一塗覆窗，即，當該基板移動經過該蒸發源時，由該蒸發源的複數個噴嘴發射的該蒸發的材料可以撞擊該基板的一窗口。例如，塗覆窗可以在圓周方向上以10°或以上及45°或以下的角度(a)延伸。在一些實施例中，三個、四個或更多個蒸發源可以沿圓周方向圍繞可旋轉塗覆鼓輪配置，每個蒸發源限定一塗覆窗，其在10°或以上及45°或以下的角度上延伸。三個或更多個蒸發源可以是金屬源，特別是鋰源。因此，可以在基板上沉積一厚的鋰層。
該基板可以是撓性箔，特別是撓性金屬箔，更特別是銅箔或具有銅的箔，例如在其一側或兩側塗有銅的箔。基板可以具有50μm或以下的厚度，特別是20μm或以下，例如約8μm。具體而言，基板可以是厚度在亞20微米的範圍內的薄銅箔。
根據可與本案所述的其他實施例組合的一些實施例，製造電池的陽極，及包括銅或由銅組成的撓性基板或網模。根據一些實施方式，網模還可包括石墨和矽及/或氧化矽。例如，鋰可以將包括石墨和矽及/或氧化矽的層預鋰化。
透過蒸發的在一撓性基板上（例如銅基板上）的金屬（例如鋰）的沉積，可以用於製造電池，例如鋰電池。例如，可以在薄的撓性基板上沉積一鋰層，以製造電池的陽極。在組裝陽極疊層和陰極疊層之後，可選地在其間設有電解液及/或隔膜，所製造的層配置可被捲起或以其他方式堆疊，以製造鋰電池。
具體而言，這裡描述了以下實施例： 實施例1：一種蒸發源，包括：用於蒸發材料的一蒸發坩堝；具有複數個噴嘴的一蒸氣分配器，用於將蒸發的材料導向一基板；一蒸氣導管在導管長度方向上從該蒸發坩堝線性延伸至該蒸氣分配器，並提供該蒸發坩堝與該蒸氣分配器之間的一流體連接，其中該複數個噴嘴中的至少一個噴嘴具有延伸於導管長度方向上或基本上平行於導管長度方向而延伸的一噴嘴軸線；以及，該蒸氣導管中的一擋板配置。 實施例2：如實施例1的蒸發源，其中該擋板配置阻擋從該蒸發坩堝到該蒸氣分配器的通過該蒸氣導管的所有線性傳播路徑。 實施例3：如實施例1或2的蒸發源，其中該擋板配置經配置以進行至少下列一者：(1)減少從該蒸氣分配器通過該蒸氣導管進入該蒸發坩堝的熱輻射，以及(2)防止從該蒸發坩堝到該蒸氣分配器內的材料飛濺。 實施例4：如實施例1至3中任一者所述的蒸發源，其中該擋板配置包括一或多個屏蔽板，其基本上垂直於該蒸氣導管中的該導管長度方向延伸。可選地，一或多個屏蔽板可以固定地安裝在該蒸氣導管中。 實施例5：如實施例1至4中任一者所述的蒸發源，其中該擋板配置包括：一第一屏蔽板，其離開經過該第一屏蔽板的一第一蒸氣通道，以及一第二屏蔽板，其離開經過該第二屏蔽板的一第二蒸氣通道，使得該第二蒸氣通道在該導管長度方向上不與該第一蒸氣通道重疊。 實施例6：如實施例5所述的蒸發源，其中該第二屏蔽板在該導管長度方向上與該第一屏蔽板的距離為5cm或以下，尤其是3cm或以下，甚至2cm或以下。 實施例7：如實施例5或6所述的蒸發源，其中該第一屏蔽板為以周向抵靠於該蒸氣導管的一內壁的一環形板，且該環形板具有一圓的或圓形開口，及/或該第二屏蔽板為以中心配置在該蒸氣導管中的該開口下游或上游並遮蔽該開口的一圓的或圓形板。 實施例8：如實施例1至7中任一項所述的蒸發源，其中該複數個噴嘴係配置成沿一列方向延伸並且彼此相鄰配置的複數個噴嘴列。 實施例9：如實施例8所述的蒸發源，其中該複數個噴嘴經引導朝向一可旋轉鼓輪，該列方向基本上垂直於該導管長度方向，且/或該複數個噴嘴列係在該可旋轉鼓輪的一圓周方向彼此相鄰配置。 實施例10：如實施例8或9所述的蒸發源，其中該複數個噴嘴列在該列方向上相對於彼此移位一列偏移量。 實施例11：如實施例1至10中任一者所述的蒸發源，其中該蒸發坩堝至少部分地配置在該蒸氣分配器下方，其中該導管長度方向與該噴嘴軸線沿一垂直方向或沿相對於該垂直方向具有45°或以下的角度的一方向而延伸。 實施例12：如實施例1至11中任一者所述的蒸發源，還包括用於將該蒸發坩堝加熱至一第一溫度的一第一加熱器、用於將該蒸氣分配器加熱至高於該第一溫度的一第二溫度的一第二加熱器、以及用於透過調節該第一溫度來控制一蒸發速率的一加熱器控制器。 實施例13：一種氣相沉積設備，包括根據本案所述的任一實施例的一蒸發源，以及具有用於支撐基板的一彎曲鼓輪表面的一可旋轉鼓輪。該蒸發源的該複數個噴嘴朝向該彎曲鼓輪表面，並且該氣相沉積設備經配置以移動該彎曲鼓輪表面上的該基板經過該蒸發源。 實施例14：如實施例13所述的氣相沉積設備，還包括一邊緣排除護罩，該邊緣排除護罩從該蒸發源朝向該彎曲鼓輪表面延伸，並且包括一邊緣排除部分，該邊緣排除部分用於掩蔽該基板的不被塗覆的區域。 實施例15：如實施例14所述的氣相沉積設備，其中該邊緣排除部分在該彎曲鼓輪表面的一圓周方向上沿著該彎曲鼓輪表面延伸，並遵循該彎曲鼓輪表面的一曲率。 實施例16：一種在真空室中對基板進行鍍膜的方法，該方法包括下列步驟：在一蒸發坩堝中蒸發一材料；將該蒸發的材料通過蒸氣導管引導到具有複數個噴嘴的一蒸氣分配器中，該蒸氣導管沿一導管長度方向延伸；用該複數個噴嘴將該蒸發的材料引導朝向該基板，該複數個噴嘴具有噴嘴軸線，其延伸於該導管長度方向上，或基本上平行於該導管長度方向；並且，透過配置在該蒸氣導管中的一擋板配置，減少從該蒸氣分配器到該蒸發坩堝的熱輻射及/避免從該蒸發坩堝到該蒸氣分配器內的飛濺。該方法可以在根據本案描述的任何實施例的氣相沉積系統中進行。 實施例17：如實施例16的方法，進一步包括將該基板移動經過可旋轉鼓輪的彎曲鼓輪表面上的複數個噴嘴，並且用遵循該彎曲鼓輪表面的一曲率的一邊緣排除護罩來掩蔽該基板的不被塗覆的區域。 實施例18：如實施例16或17所述的方法，其中該複數個噴嘴係配置成沿一列方向延伸並且彼此相鄰配置的複數個噴嘴列，每個噴嘴列具有五個或更多個噴嘴，具有噴嘴軸線延伸於該導管長度方向上，或基本上平行於該導管長度方向。 實施例19：一種氣相沉積設備，包括具有用於支撐一基板的一彎曲鼓輪表面的一可旋轉鼓輪，及至少一個蒸發源。該蒸發源包括：一蒸發坩堝，用於蒸發材料；一蒸氣分配器，具有指向該彎曲鼓輪表面的複數個噴嘴，該複數個噴嘴配置成沿一列方向延伸並且彼此相鄰配置的複數個噴嘴列；及一蒸氣導管，在一導管長度方向上從該蒸發坩堝線性地延伸到該蒸氣分配器，並且提供該蒸發坩堝與該蒸氣分配器之間的一流體連接，其中該些噴嘴具有延伸於該導管長度方向上或基本上平行於該導管長度方向的噴嘴軸線。氣相沉積設備還可任選地包括上述實施例的任何特徵，例如本案所述的擋板配置。 實施例20：如實施例19所述的氣相沉積設備，包括至少三個蒸發源，其圍繞該可旋轉鼓輪沿一圓周方向一個接一個配置。每個蒸發源可以在彎曲鼓輪表面上限定一個在10°或以上及45°或以下的角度範圍延伸的一塗覆窗，並且相鄰蒸發源的導管長度方向可分別圍繞10°或以上及45°或以下的角度。
雖然前面針對實施例，但是在不脫離基本範圍的情況下可以設計其他和進一步的實施例，並且該範圍由所附申請專利範圍來界定。
10:基板 11:塗層 12:原料 13:基板支撐件 15:蒸氣 20:蒸氣分配器 21:噴嘴 25:第二加熱器 30:蒸發坩堝 35:第一加熱器 36:加熱器控制器 40:蒸氣導管 50:擋板配置 51:第一屏蔽板 52:第二屏蔽板 53:第一蒸氣通道 54:第二蒸氣通道 55:連接器 100:蒸發源 105:蒸發源 110:可旋轉鼓輪 111:彎曲鼓輪表面 130:邊緣排除護罩 131:邊緣排除部分 132:蒸氣傳播容積 200:氣相沉積設備 321:噴嘴列 330:偏移量 601:方塊 602:方塊 603:方塊 A:導管長度方向 D:寬度 L:列方向 X1:距離 X2:寬度尺寸 X3:長度
為了能夠詳細理解本案的上述特徵的方式，可以藉由參考實施例對以上簡要說明的本案進行更具體的描述。本案附圖涉及本發明的實施例，描述如下： 圖1示出了依據本發明實施例的蒸發源的示意性剖視圖； 圖2示出了圖1的蒸發源的擋板配置的示意性透視圖； 圖3示出了依據本發明實施例的蒸發源的示意性前視圖； 圖4示出了依據本發明實施例的氣相沉積設備的示意性剖視圖； 圖5示出了圖4的沿可旋轉鼓輪的旋轉軸線所視的氣相沉積設備的示意圖； 圖6示出了說明依據本案所述的實施例塗覆基板的方法的流程圖。
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
10:基板
11:塗層
12:原料
13:基板支撐件
15:蒸氣
20:蒸氣分配器
21:噴嘴
25:第二加熱器
30:蒸發坩堝
35:第一加熱器
36:加熱器控制器
40:蒸氣導管
50:擋板配置
100:蒸發源
A:導管長度方向
L:列方向
X2:寬度尺寸
X3:長度

Claims (20)

  1. 一種蒸發源，包括： 一蒸發坩堝，用於蒸發一材料； 一蒸氣分配器，該蒸氣分配器具有複數個噴嘴，用於將該蒸發的材料引導朝向一基板； 一蒸氣導管，在一導管長度方向上從該蒸發坩堝延伸到該蒸氣分配器，並提供該蒸發坩堝與該蒸氣分配器之間的一流體連接，其中該複數個噴嘴中的至少一個噴嘴具有一噴嘴軸線，該噴嘴軸線延伸於該導管長度方向上，或基本上平行於該導管長度方向；以及 一擋板配置，位於該蒸氣導管中。
  2. 如請求項1所述的蒸發源，其中該擋板配置阻擋從該蒸發坩堝到該蒸氣分配器的通過該蒸氣導管的所有線性傳播路徑。
  3. 如請求項1所述的蒸發源，其中該擋板配置係配置以進行下列中的至少一項： 減少從該蒸氣分配器通過該蒸氣導管進入該蒸發坩堝的熱輻射；以及 防止從該蒸發坩堝到該蒸氣分配器中的材料飛濺。
  4. 如請求項1至3中任一項所述的蒸發源，其中該擋板配置包括一或多個屏蔽板，其在該蒸氣導管中基本上垂直於該導管長度方向延伸，該一或多個屏蔽板固定地安裝在該蒸氣導管中。
  5. 如請求項1至3中任一項所述的蒸發源，其中該擋板配置包括：一第一屏蔽板，其離開經過該第一屏蔽板的一第一蒸氣通道，以及一第二屏蔽板，其離開經過該第二屏蔽板的一第二蒸氣通道，使得該第二蒸氣通道在該導管長度方向上不與該第一蒸氣通道重疊。
  6. 如請求項5所述的蒸發源，其中該第二屏蔽板係配置在該導管長度方向上與該第一屏蔽板的距離為3cm或以下。
  7. 如請求項1至3中任一項所述的蒸發源，其中該擋板配置包括一第一屏蔽板及一第二屏蔽板，該第一屏蔽板為以周向抵靠於該蒸氣導管的一內壁的一環形板，且該環形板具有一圓的或圓形開口，且該第二屏蔽板為以中心配置在該蒸氣導管中的該開口下游或上游並遮蔽該開口的一圓的或圓形板。
  8. 如請求項1至3中任一項所述的蒸發源，其中該複數個噴嘴係配置成沿一列方向延伸並且彼此相鄰配置的複數個噴嘴列。
  9. 如請求項8所述的蒸發源，其中 該複數個噴嘴係指向一可旋轉鼓輪， 該列方向係基本上垂直於該導管長度方向，並且 該複數個噴嘴列係在該可旋轉鼓輪的一圓周方向上彼此相鄰配置。
  10. 如請求項8所述的蒸發源，其中該複數個噴嘴列在該列方向上相對於彼此移位一列偏移量。
  11. 如請求項1至3中任一項所述的蒸發源，其中該蒸發坩堝至少部分地配置在該蒸氣分配器下方，其中該導管長度方向與該噴嘴軸線沿一垂直方向或沿相對於該垂直方向具有45°或以下的角度的一方向而延伸。
  12. 如請求項1至3中任一項所述的蒸發源，還包括用於將該蒸發坩堝加熱至一第一溫度的一第一加熱器、用於將該蒸氣分配器加熱至高於該第一溫度的一第二溫度的一第二加熱器、以及用於透過調節該第一溫度來控制一蒸發速率的一加熱器控制器。
  13. 一種氣相沉積設備，包括： 如請求項1至3中任一項所述的蒸發源；及 一可旋轉鼓輪，具有用於支撐該基板的一彎曲鼓輪表面， 其中，該蒸發源的該複數個噴嘴朝向該彎曲鼓輪表面，並且該氣相沉積設備經配置以將在該彎曲鼓輪表面上的該基板移動通過該蒸發源。
  14. 如請求項13所述的氣相沉積設備，還包括一邊緣排除護罩，該邊緣排除護罩從該蒸發源朝向該彎曲鼓輪表面延伸，並且包括一邊緣排除部分，該邊緣排除部分用於掩蔽該基板的不被塗覆的區域。
  15. 如請求項14所述的氣相沉積設備，其中該邊緣排除部分在該彎曲鼓輪表面的一圓周方向上沿著該彎曲鼓輪表面延伸，並遵循該彎曲鼓輪表面的一曲率。
  16. 一種在一真空腔室中塗覆一基板的方法，包括下列步驟： 將在一蒸發坩堝中的一材料蒸發； 將該蒸發的材料通過一蒸氣導管引導到具有複數個噴嘴的一蒸氣分配器中，該蒸氣導管沿一導管長度方向延伸； 用該複數個噴嘴將該蒸發的材料引導朝向該基板，該複數個噴嘴具有延伸於該導管長度方向上，或基本上平行於該導管長度方向的噴嘴軸線；以及 減少從該蒸氣分配器到該蒸發坩堝的熱輻射，並藉由設置在該蒸氣導管中的一擋板配置防止從該蒸發坩堝到該蒸氣分配器中的飛濺。
  17. 如請求項16所述的方法，還包括下列步驟： 將該基板移動經過一可旋轉鼓輪的一彎曲鼓輪表面上的該複數個噴嘴；以及 以一邊緣排除護罩掩蔽該基板的不被塗覆的區域，該邊緣排除護罩遵循該彎曲鼓輪表面的一曲率。
  18. 如請求項16或17所述的方法，其中該複數個噴嘴係配置成沿一列方向延伸並且彼此相鄰配置的複數個噴嘴列，每個噴嘴列具有五個或更多個噴嘴，具有噴嘴軸線延伸於該導管長度方向上，或基本上平行於該導管長度方向。
  19. 一種氣相沉積設備，包括： 一可旋轉鼓輪，具有用於支撐一基板的一彎曲鼓輪表面；及 至少一個蒸發源，包括： 一蒸發坩堝，用於蒸發一材料； 一蒸氣分配器，具有指向該彎曲鼓輪表面的複數個噴嘴，該複數個噴嘴配置成沿一列方向延伸並且彼此相鄰配置的複數個噴嘴列；以及 一蒸氣導管，在一導管長度方向上從該蒸發坩堝線性延伸到該蒸氣分配器，並提供該蒸發坩堝與該蒸氣分配器之間的一流體連接，其中該些噴嘴具有延伸於該導管長度方向上，或基本上平行於該導管長度方向的噴嘴軸線。
  20. 如請求項19所述的氣相沉積設備，包括至少三個蒸發源，其係在圍繞該可旋轉鼓輪的一圓周方向上一個接一個配置，每個蒸發源定義出在該彎曲鼓輪表面上延伸10°或以上及45°或以下的一角度範圍的一塗覆窗，其中相鄰蒸發源的導管長度方向分別圍繞10°或以上及45°或以下的一角度。
TW110125468A 2020-07-31 2021-07-12 用於為真空腔室中的基板塗層的蒸發源、氣相沉積設備及方法 TWI788910B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US16/944,511 US20220033958A1 (en) 2020-07-31 2020-07-31 Evaporation source, vapor deposition apparatus, and method for coating a substrate in a vacuum chamber
US16/944,511 2020-07-31

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202219293A true TW202219293A (zh) 2022-05-16
TWI788910B TWI788910B (zh) 2023-01-01

Family

ID=80002969

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW110125468A TWI788910B (zh) 2020-07-31 2021-07-12 用於為真空腔室中的基板塗層的蒸發源、氣相沉積設備及方法

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20220033958A1 (zh)
EP (1) EP4189134A1 (zh)
JP (1) JP2023536445A (zh)
KR (1) KR20230045026A (zh)
CN (1) CN116157548A (zh)
TW (1) TWI788910B (zh)
WO (1) WO2022026061A1 (zh)

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4401052A (en) * 1979-05-29 1983-08-30 The University Of Delaware Apparatus for continuous deposition by vacuum evaporation
US5803976A (en) * 1993-11-09 1998-09-08 Imperial Chemical Industries Plc Vacuum web coating
US6053981A (en) * 1998-09-15 2000-04-25 Coherent, Inc. Effusion cell and method of use in molecular beam epitaxy
US6202591B1 (en) * 1998-11-12 2001-03-20 Flex Products, Inc. Linear aperture deposition apparatus and coating process
US6237529B1 (en) * 2000-03-03 2001-05-29 Eastman Kodak Company Source for thermal physical vapor deposition of organic electroluminescent layers
EP1318207A4 (en) * 2000-08-31 2006-08-16 Sumitomo Titanium Corp SILICON MONOXIDE-GAS PHASE SEPARATING MATERIAL, METHOD OF MANUFACTURING THEREOF, RAW MATERIAL FOR THE PRODUCTION AND DEVICE FOR THE PRODUCTION THEREOF
US7339139B2 (en) * 2003-10-03 2008-03-04 Darly Custom Technology, Inc. Multi-layered radiant thermal evaporator and method of use
KR100712217B1 (ko) * 2005-09-30 2007-04-27 삼성에스디아이 주식회사 증발원 및 이를 이용한 진공증착기
DE102009003781A1 (de) * 2008-06-03 2009-12-10 Aixtron Ag Verfahren zum Abscheiden eines dünnschichtigen Polymers in einer Niederdruckgasphase
KR101015336B1 (ko) * 2008-08-22 2011-02-16 삼성모바일디스플레이주식회사 내부 플레이트 및 이를 구비한 증착용 도가니 장치
EP2762608B1 (en) * 2013-01-31 2019-10-02 Applied Materials, Inc. Gas separation by adjustable separation wall
KR102192500B1 (ko) * 2013-10-24 2020-12-17 히다치 조센 가부시키가이샤 진공증착장치용 매니폴드
CN104561905B (zh) * 2014-12-29 2017-07-14 昆山国显光电有限公司 一种线性蒸发源
KR20180124015A (ko) * 2016-03-16 2018-11-20 오브쉬체스트보 에스 오그라니첸노이 오트베트스트벤노스트유 이조바크 테크놀로지 박막 코팅을 적용하기 위한 진공 플랜트 및 상기 진공 플랜트로 광학 코팅을 적용하기 위한 방법
CN108701775A (zh) * 2017-02-03 2018-10-23 应用材料公司 用于具有并排的基板的连续蒸发的设备和方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2022026061A1 (en) 2022-02-03
EP4189134A1 (en) 2023-06-07
TWI788910B (zh) 2023-01-01
KR20230045026A (ko) 2023-04-04
CN116157548A (zh) 2023-05-23
JP2023536445A (ja) 2023-08-25
US20220033958A1 (en) 2022-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2011500480A (ja) ウェブコーティングプロセスにおける浮上クッションによるウェブの搬送
TWI821677B (zh) 氣相沉積設備及在真空腔室中塗覆基板的方法
JP2023002518A (ja) 蒸発した材料を堆積させるための蒸発源、及び蒸発した材料を堆積させるための方法
TWI788910B (zh) 用於為真空腔室中的基板塗層的蒸發源、氣相沉積設備及方法
WO2021247379A1 (en) Temperature-controlled shield for an evaporation source, material deposition apparatus and method for depositing a material onto a substrate
CN113166925B (zh) 用于沉积已蒸发材料的蒸气源、用于蒸气源的喷嘴、真空沉积系统和用于沉积已蒸发材料的方法
JP2023075126A (ja) 真空チャンバ内で基板をコーティングするための気相堆積装置及び方法
TWI825433B (zh) 用於將蒸發的材料導引至基板的噴嘴組件、蒸發源，及用於將蒸發的材料沉積至基板上的沉積系統及方法
US11905589B2 (en) Material deposition apparatus having at least one heating assembly and method for pre- and/or post-heating a substrate
CN116171336A (zh) 蒸气源、用于蒸气源的喷嘴、真空沉积系统和用于沉积蒸镀材料的方法
JP3672949B2 (ja) 蒸着装置
TWI839613B (zh) 用於蒸發源的溫度控制屏蔽、用於在基板上沉積材料的材料沉積設備及方法
EP3118349B1 (en) Deposition source, deposition apparatus and method of operating thereof
WO2024022579A1 (en) Evaporation source, material deposition apparatus, and method of depositing material on a substrate
JP2021031694A (ja) 真空プロセス装置および真空プロセス装置におけるプロセス対象物の冷却方法
TW202032627A (zh) 用以沈積一材料於一基材上的沈積設備及用以利用一沈積設備沈積一材料於一基材上的方法