TWI805186B - 蒸氣沉積設備、向蒸發佈置提供液化材料的配量系統及用於配量液化材料的方法 - Google Patents

蒸氣沉積設備、向蒸發佈置提供液化材料的配量系統及用於配量液化材料的方法 Download PDF

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Abstract

提供了一種蒸氣沉積設備。蒸氣沉積設備包括用於提供液化材料的容器、具有可變第一容積的第一單元，該第一單元包括第一致動器並且包括與容器流體連通的第一管線。此外，蒸氣沉積設備包括具有可變第二容積的第二單元，該第二單元包括第二致動器並且包括與容器流體連通的第二管線。蒸氣沉積設備包括蒸發佈置，該蒸發佈置與第一單元和第二單元流體連通。第一致動器及第二致動器經配置以交替地向可變的第一容積和可變的第二容積提供力，用於將液化材料提供給蒸發佈置。

Description

蒸氣沉積設備、向蒸發佈置提供液化材料的配量系統及用於配量液化材料的方法
本案之實施例係關於鹼金屬或鹼土金屬（諸如锂）的沉積及蒸發。本案之實施例特定地係關於沉積設備，且係關於用於配量經提供材料的方法。特定言之，本案之實施例係關於蒸氣沉積設備、用於向蒸發佈置提供液化材料的配量系統及用於配量液化材料的方法。
已知用於在基板上沉積的各種技術，例如，化學氣相沉積(chemical vapor deposition; CVD)及物理氣相沉積(physical vapor deposition; PVD)。對於在高沉積速率下的沉積，可將熱沉積用作物理氣相沉積製程。對於熱沉積，源材料經加熱以產生可例如在基板上沉積的材料。增加經加熱源材料的溫度增加了蒸氣濃度並且可促進高沉積速率。用於達成高沉積速率的溫度取決於源材料物理性質（例如，作為溫度函數的蒸氣壓力）及基板物理極限（例如，熔點）。
例如，待沉積在基板上的源材料可在容器中加熱以產生在高蒸氣壓力下的蒸氣。蒸氣可從容器輸送至經加熱歧管中的塗佈容積。源材料蒸氣可從經加熱歧管分配至塗佈容積（例如，真空腔室）中的基板上。
現代的薄膜鋰電池可包括鋰層。鋰層例如經由在基板上以蒸氣狀態沉積鋰而形成。由於鋰是高度反應性的，因此需要採取複數個措施來操作且維護此沉積系統。
對於鹼金屬和/或鹼土金屬，一些佈置不太適合高容量和低成本製造，因為該等方法在管理材料的高反應性，同時擴大到高容量生產方面具有嚴峻挑戰。如此對生產均勻沉積的純鋰提出了挑戰。高反應性材料，尤其是鋰，在與周圍環境（例如氣體、材料等）反應時很容易被氧化。鋰特別受關注，因為鋰適用於生產更高能量密度的電池和蓄電池，即一次電池及二次電池。
分別用於鋰和其他鹼金屬或鹼土金屬的普通沉積系統可利用濺射源或傳統蒸發源及其操作方法。鑒於鋰的反應性，鋰的濺射方法具有挑戰性，特別是在成本和可製造性方面。高反應性首先影響作為濺射必要元件的靶材的製造，並且其次影響所得靶材的處理。由於鋰的熔點相對較低，為183℃，因此沉積速率亦可能受到限制，因為熔點限制了高功率密度濺射方案，該方案為一種更適合高容量和低成本製造的方案。換言之，鋰的低熔點限制了可施加的最大功率，且因此限制了可達成的最大沉積速率。
鑒於上文，有利的是具有新的沉積設備，特定地是具有用於控制蒸發材料的供應的蒸氣沉積設備及方法。
鑒於上文，本發明提供了根據獨立項的蒸氣沉積設備、用於向蒸發佈置提供液化材料的配量系統及用於配量液化材料的方法。本案的進一步態樣、優點及特徵從描述及附圖中顯而易見。
根據一個實施例，提供了一種蒸氣沉積設備。蒸氣沉積設備包括用於提供液化材料的容器、具有可變第一容積的第一單元，該第一單元包括第一致動器並且包括與容器流體連通的第一管線。蒸氣沉積設備進一步包括具有可變第二容積的第二單元，該第二單元包括第二致動器並且包括與容器流體連通的第二管線。蒸氣沉積設備進一步包括蒸發佈置，該蒸發佈置與第一單元和第二單元流體連通。第一致動器及第二致動器經配置以交替地向可變的第一容積和可變的第二容積提供力，用於將液化材料提供給蒸發佈置。
根據一個實施例，提供了用於提供液化材料至蒸發佈置的配量系統。該配量系統包括第一單元，具有可變第一容積且包括第一致動器；及第二單元，具有可變第二容積且包括第二致動器。第一致動器和第二致動器經配置以交替地向第一單元和第二單元提供力，用於交替地改變第一容積和第二容積，從而將液化材料提供給蒸發佈置。
根據一個實施例，提供了一種用於配量液化材料的方法。該方法包括：液化容器中的材料；將液化材料從容器提供至具有可變第一容積的第一單元和具有可變第二容積的第二單元；利用提供第一力的第一致動器作用於可變第一容積，以將液化材料從第一單元朝向蒸發佈置輸送；利用提供第三力的第二致動器作用於可變第二容積，以將液化材料從第二單元朝向蒸發佈置輸送，並利用提供第二力的第一致動器作用於可變第一容積，該第二力小於該第一力；並且利用提供第四力的第二致動器作用於可變第二容積，該第四力小於該第三力。
實施例亦針對用於執行所揭示方法的設備，並且包括用於執行每一所述的方法態樣的設備部件。該等方法方面可經由硬體元件、由適當軟體程式化的電腦、經由兩者的任何組合或以任何其他方式來執行。此外，根據本案的實施例亦針對用於操作所述設備的方法。該等實施例包括用於執行設備的每一功能的方法態樣。
參考將詳細針對本案之各個實施例進行，本案之一或多個實例在附圖中示出。在附圖的以下描述中，相同的元件符號代表相同元件。通常，僅描述關於各個實施例的差異。每一實例是作為對本案的解釋而提供的，並不意謂作為本案的限制。此外，作為一個實施例的一部分示出或描述的特徵可用於其他實施例或與其他實施例結合使用以產生又一實施例。該描述意欲包括此類修改和變化。
在附圖的以下描述中，相同的元件符號代表相同或類似的元件。通常，僅描述關於各個實施例的差異。除非另有說明，對一部件或態樣的描述同樣適用於另一個實施例中的對應部件或態樣。
在下文中，將針對鋰作為待蒸發材料而描述一或多個蒸發概念。根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，蒸發概念亦可適用於其他材料。特別地，蒸發概念亦可適用於高度反應性材料，例如鹼金屬或鹼土金屬。此外，蒸發概念可有益地用於非常高的沉積速率，從而在卷對卷塗佈機上產生幾微米或以上的層厚度。
對於鹼金屬或鹼土金屬（例如，鋰）的蒸發，有利地是，待蒸發且沉積至基板上的材料在蒸發之前得以液化。將液化材料引導向蒸發佈置可包括使用加壓惰性氣體對液化材料施加力，以將材料穿過導管壓向蒸發器。通常，包括流量計的閥門用於控制液化材料的流速，從而控制所產生的蒸發速率。然而，由氣壓調節的待蒸發材料的供應可能是不準確的並且可能導致材料供應的中斷，並且從而導致低效的蒸發製程。
鑒於上文，改良的材料供應在蒸發效率、系統維護及經處理基板的產量方面是有益的。
根據一些實施例，提供了材料蒸發的方法或材料蒸發的設備，該材料特定地為鹼金屬或鹼土金屬。提供了經配置以提供材料的容器。容器可在第一隔室中提供。提供了經配置以加熱材料的加熱佈置，以提供液化材料。此外，該容器可經配置以加熱材料以獲得液化材料。容器可包括用於加熱材料的加熱組件。
容器可包括經配置用於氣體進入容器中的氣體入口，其中可特定地提供對氣體的壓力控制。例如，氣體可為諸如氬氣的惰性氣體。可在第二隔室中提供經配置以閃蒸液化氣體的蒸發區域。可提供在容器和蒸發區域之間提供流體連通的管線或導管。管線或導管中液體材料的流動速率定義了沉積速率。流動速率可根據本案之實施例來調整。根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，可在坩鍋中提供蒸發區域。坩鍋可包括在蒸發佈置中，特定地具有複數個噴嘴的蒸發佈置，諸如噴嘴的一維陣列或噴嘴的二維陣列。
第1圖圖示蒸氣沉積設備100。蒸氣沉積設備可包括由虛線101所示的第一隔室。第一隔室可經配置以將溫度保持在或高於待蒸發材料的熔化溫度。例如，對於鋰，第一隔室的第一溫度可為190℃或以上，例如220℃或以上，作為進一步的實例，該第一溫度可為250℃或以上。可在第一隔室中提供大氣條件。根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，大氣條件可具有2%或以下，諸如1%或以下，或甚至0.5%或以下的相對濕度。因此，第一隔室可包括去濕器，特定地經配置以提供上述相對濕度的去濕器。降低第一隔室中的濕度對於蒸發高度反應性材料（例如，鹼金屬或鹼土金屬，諸如鋰）可能尤為有用。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，提供用於提供待蒸發的材料的容器102。可在容器處佈置氣體入口104。氣體入口104可提供與容器102流體連通的氣體導管。氣體（例如，諸如氬氣的惰性氣體）可安置在容器102中。可為氣體入口104提供壓力控制以在容器中產生過壓。在容器中，待蒸發的材料得以液化。待在蒸發佈置中沉積的液體材料可經引導穿過複數條穿過設備的管線。容器102中的過壓可使液體材料移動穿過複數條管線。特定地，容器中的過壓可將液體材料提供給配量系統110。根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，容器102中的壓力可經控制以在蒸發期間為恆定。容器102中的壓力不可用於調節沉積速率。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，蒸氣沉積設備包括用於向材料提供熱量以獲得液化或液體材料的加熱佈置。加熱佈置可經配置以在第一隔室101中提供熱量，例如處於或高於材料融化溫度的溫度。另外地或替代地，加熱佈置可經提供在容器102處用於向容器中的材料提供熱量，例如處於或高於材料融化溫度的溫度。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，蒸氣沉積設備可包括配量系統110。配量系統110可包括第一單元及第二單元。第一單元及第二單元可經配置以向蒸發佈置提供預定體積的液體材料。特定地，第一單元及第二單元可以經配置以交替地向蒸發佈置提供液體材料。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，蒸氣沉積設備包括第一單元，該第一單元具有可變第一容積並且包括第一致動器。第一單元包括與容器流體連通的第一管線L1。蒸氣沉積設備進一步包括第二單元，該第二單元具有可變第二容積及第二致動器。第二單元包括與容器流體連通的第二管線L2。第一管線L1及第二管線L2可為引導液化材料穿過設備的複數條管線中的管線。第一單元及第二單元可包括用於與蒸發佈置流體連通的導管L。複數條管線可包括導管L。第一單元及第二單元可包括在配量系統110中。第一致動器及第二致動器經配置以交替地向可變的第一容積和可變的第二容積提供力，用於將液化材料提供給蒸發佈置。換言之，可變第一容積及可變第二容積可經交替改變以將液體材料朝向蒸發佈置提供。
根據可與本文所述的其他實施例結合的一些實施例，第一隔室101可在與第一隔室的界面處或至少部分地圍繞第一隔室具有隔熱層。因此，第一隔室內的溫度可高於待蒸發材料的熔化溫度，特定地恆定高於熔化溫度。隔室內的一或多個元件，尤其是與待蒸發材料接觸的元件，亦可在高於熔化溫度的溫度下提供。可以避免材料（例如鋰）的阻塞。例如，諸如第一管線L1及/或第二管線L2之類的複數條管線可具有作為不良熱導體的材料，例如，不銹鋼。例如，導管L可在與第一隔室101的界面處具有絕緣體。
根據可以與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，第一單元及第二單元可例如經由導管L與蒸發佈置140流體連通。該蒸發佈置可設置在第二隔室141中。蒸發佈置可包括坩鍋130及與坩鍋流體連通的外殼142。外殼，即分配外殼，可為蒸氣分配管或蒸氣分配噴頭。蒸氣可穿過設置在外殼內或外殼壁處的複數個噴嘴離開外殼142。特定地，外殼內的壓力比第二隔室（例如真空腔室）中的壓力高至少一個量級，蒸發佈置可至少部分地安置在該第二隔室中。第二隔室141可為處理腔室。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，第二腔室可包括泵136。泵136可為用於至少部分地抽空製程區域的真空腔室的真空泵。根據實施例，蒸氣沉積設備可包括控制器。控制器可經配置以控制第一致動器、第二致動器、第一可操作流量限制裝置、第二可操作流量限制裝置、第三可操作流量限制裝置及第四可操作流量限制裝置，以及在容器氣體入口處對氣體的壓力控制。此外，控制器可經配置以控制容器的再填充。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例並且如第2圖中示例性所示，蒸氣沉積設備可包括配量系統110。配量系統110可包括第一單元112及第二單元114。配量系統110可進一步包含容器102。第一單元112包括可變的第一容積116，並且第二單元包括可變的第二容積118。第一容積和第二容積可提供有來自容器102的液化材料。材料可分別經由第一管線L1及第二管線L2提供至第一單元，即至第一容積及至第二單元，即至第二容積。第一單元及第二單元，特定地可變的第一容積、可變的第二容積以及第一管線和第二管線以及第三管線和第四管線及導管L可由耐腐蝕的材料製成，例如不銹鋼、不銹鋼合金及/或鉬。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，容器102可包括用於向容器提供材料的填充入口。填充入口可包括流量限制裝置105，例如閥門，以調節容器的填充量。特定地，填充入口可經配置以提供待熔化的原料，即待在容器102中液化的原料。因此，液化材料可連續地提供在容器內部並且從容器朝向配量系統和蒸發佈置提供。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，第一管線可包括第一可操作流量限制裝置106，用於調節液化材料朝向第一單元的第一流量。第二管線可包括第二可操作流量限制裝置107，用於調節液化材料朝向第二單元的第二流量。容器中的液化材料可藉由向液化材料提供力來提供給第一單元及第二單元，即藉由將惰性氣體安置到容器中以將液化材料推入第一管線L1及第二管線L2。藉由控制第一可操作流量限制裝置106和第二可操作流量限制裝置107，液化材料可經分別安置到第一單元和第二單元中。
根據可以與本文描述的任何其他實施例結合的實施例，第一單元可以包括第三管線L3，該第三管線L3例如經由導管L提供第一單元與蒸發佈置的流體連通。第三管線L3可經連接至導管L。第三管線L3可包括第三可操作流量限制裝置108以控制材料從第一單元112，即從可變的第一容積116流向蒸發佈置的流動。第二單元可包括第四管線L4，該第四管線L4例如經由導管L提供第二單元與蒸發佈置的流體連通。第四管線L4可經連接至導管L。第四管線L4可包括第四可操作流量限制裝置109，以控制材料從第二單元114，即從可變的第二容積118向蒸發佈置的流動。在第3圖中示例性圖示劑量系統及蒸發佈置。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，為了向蒸發佈置提供液化材料，可改變第一容積116和第二容積118。特定地，第一容積和第二容積可經壓縮以向蒸發佈置提供材料。附加地或替代地，例如為了停止向蒸發佈置提供材料，可分別擴大第一容積和第二容積。壓縮容積可理解為壓縮裝置的容積或壓縮提供在第一單元及/或第二單元內部的材料的容積。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，第一單元112和第二單元114分別包括第一致動器120和第二致動器121。第一致動器和第二致動器可提供經定義的移動，以使得可將定義體積的液化材料提供給蒸發佈置。第一致動器和第二致動器中的每一者可包括馬達122。馬達122可分別連接至第一單元及/或第二單元。第一致動器和第二致動器可為線性馬達，尤其是馬達驅動的主軸齒輪、曲軸及/或齒條齒輪驅動器。例如，當馬達驅動的主軸齒輪經操作時，馬達驅動的主軸齒輪的每一轉可對應於提供至蒸發佈置的預定體積的液化材料。第一致動器和第二致動器可經配置以交替地向可變第一容積和可變第二容積提供力，用於交替地改變第一容積和第二容積，從而將液化材料提供給蒸發佈置。從第一單元及/或第二單元流向蒸發佈置的材料流可分別經由由第一致動器及/或第二致動器提供的力來調節。力越高，可向蒸發佈置提供的材料就越多。
有利地，藉由控制致動器，即藉由控制由致動器提供至相應單元的力，可更準確地調節材料流。因此，可以促進和改良待提供至蒸發佈置的材料的配量，即提供給蒸發佈置的材料量的調節。進一步有利地，可藉由分別向致動器提供反向力來立即停止向蒸發佈置提供材料。
例如，液化材料可從容器102提供至第一單元，亦即，第一可操作流量限制裝置106可以打開並且液化材料可從容器提供至第一單元並且可安置在第一容積中。隨後，第一致動器可向第一單元，即向第一容積提供力，以使得第一容積得以改變，例如得以減小或壓縮。因此，液化材料可安置在第三管線L3中並且可藉由打開第三可操作流量限制裝置108而朝向蒸發佈置提供。可藉由控制由第一致動器提供給第一單元或第一容積的力，即藉由第一致動器的速度來控制材料的流動速率。在經由第一單元將材料提供至蒸發佈置時，可打開第二可操作流量限制裝置107並且可將液化材料從容器102提供給第二單元或第二容積。當第一容積幾乎完全減小或壓縮時，第一致動器可向第一單元或第一容積提供較小的力，即第一致動器的速度可減速並且第四可操作流量限制裝置109可打開。隨後，第二致動器可向第二單元，即向第二容積提供力，以使得第二容積得以改變，亦即得以減小或壓縮。因此，液化材料可安置在第四管線L4中並且可朝向蒸發佈置提供。第三可操作流量限制裝置108可關閉。第一可操作流量限制裝置106可打開並且第一單元或第一容積可經提供有來自容器102的材料，同時該材料由第二單元提供給蒸發佈置。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，可重複上述程序，亦即，當第二單元或第二容積幾乎完全減小或壓縮時，第二致動器可提供較小的力至第二單元或第二容積，即第二致動器的速度可減速並且第三可操作流量限制裝置108可打開。隨後，第一致動器可向第一單元或第一容積提供力並且可如上所述重複該程序。當沒有材料從容器提供給第一單元及/或第二單元時，可發生容器102的再填充，即向容器提供原材料。
應當理解，在從第一和第二單元中的一者向蒸發佈置提供材料之前，第一單元和第二單元，即第一容積和第二容積兩者可從容器中提供有材料。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，第一可操作流量限制裝置106、第二可操作流量限制裝置107、第三可操作流量限制裝置108及第四可操作流量限制裝置109可為閥，特定地為球閥或冷凍閥。可操作流量限制裝置可由控制器控制，用於打開及/或關閉相應的可操作流量限制裝置。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，向第一單元（即第一容積）或向第二單元（即第二容積）提供力可與由第二致動器向第二單元或第二容積提供較小的力同時發生，或者可與由第一致動器分別向第一單元或第一容積提供較小的力同時發生。因此，當第二單元或第二容積幾乎沒有材料或第一單元或第一容積幾乎沒有材料時，液化材料可分別由第一單元或第一容積，或第二單元或第二容積分別立即提供，以使得材料提供可以不中斷或可連續。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，第一單元可包括第一可壓縮裝置並且第二單元可包括第二可壓縮裝置。第一可壓縮裝置及第二可壓縮裝置可分別包括第一容積116和第二容積118。特定地，第一可壓縮裝置和第二可壓縮裝置可為膜式波紋管。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，第一單元可包括第一推動裝置，並且第二單元可包括第二推動裝置，特定地用於分別減小或壓縮第一單元和第二單元的第一容積和第二容積的壓縮機和/或壓入器。推動裝置可經配置用於將材料從第一容積及/或第二容積推向蒸發佈置。第一致動器和第二致動器可經連接至第一推動裝置和第二推動裝置，用於分別控制第一推動裝置和第二推動裝置的速度或力。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，第一致動器及/或第二致動器可分別向第一單元（即第一容積）及/或第二單元（即第二容積）施加反向力。藉由提供反向力，第一容積及/或第二容積可膨脹。因此，可實現第一單元及/或第二單元或第一容積及/或第二容積的（重新）填充。此外，藉由向第一單元及/或第二單元，即第一容積及/或第二容積施加反向力，可停止從第一單元及/或第二單元向蒸發佈置提供材料。複數條管線中的毛細力，特定地是導管L中的毛細力，可使導管內的液化材料向後移動，即在劑量系統的方向上，以使得可以立即停止材料的供應。
根據可與本文所述的其他實施例結合並且如第3圖中示例性所示的一些實施例，提供了一種蒸氣沉積設備。蒸氣沉積設備100可包括配量系統和蒸發佈置。配量系統可在第一隔室101中提供。配量系統可為如相對於第2圖所述的配量系統。例如，蒸氣沉積設備可包括用於提供液化材料的容器102、具有可變第一容積116的第一單元112和具有可變第二容積118的第二單元114。容器可經由填充入口提供有待液化的材料。待液化材料的供應可由流量限制裝置105調節。此外，容器可包括用於在容器中提供過壓的氣體入口104。容器可經由第一管線與第一單元流體連通。第一管線可包括第一可操作流量限制裝置106。此外，容器可經由第二管線與第二單元流體連通。第二管線可包括第二可操作流量限制裝置107。藉由在容器102中建立過壓，可將液化材料提供至第一單元及/或第二單元，從而將液體材料推入第一管線及/或第二管線。第一單元可包括用於改變第一容積116的第一致動器120。第一致動器120可包括馬達122。第二單元可包括用於改變第二容積118的第二致動器121。第二致動器121可包括馬達122。第一致動器120及/或第二致動器121可經配置以分別改變第一容積及/或第二容積。藉由改變第一容積及/或第二容積，液體材料可從第一單元及/或第二單元朝向蒸發佈置140提供。蒸氣沉積設備可包括用於將液體材料提供給蒸發佈置的導管L。第一單元可藉由第三管線與導管L流體連通。第三管線可包括第三可操作流量限制裝置108。此外，第二單元可經由第四管線與導管L流體連通。第四管線可包括第四可操作流量限制裝置109。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，蒸發佈置140可包括坩鍋130及與坩鍋流體連通的外殼142。蒸發佈置可在第二隔室141中提供。蒸發佈置可經配置用於閃蒸。外殼，即分配外殼，可為蒸氣分配管或蒸氣分配噴頭。蒸氣可穿過設置在外殼內或外殼壁處的複數個噴嘴142離開外殼。特定地，外殼內的壓力比第二腔室（例如真空腔室）中的壓力高至少一個量級，蒸發器至少部分地安置在該第二腔室中。
根據可與本文所述的任何其他實施方式結合的實施方式，液化或液體材料可從配量系統提供，即從第一單元和第二單元朝向蒸發佈置提供。液體材料可經提供至坩鍋130用於蒸發。坩鍋可經加熱至用於蒸發液體材料的溫度。坩鍋可用電加熱器加熱。例如，坩鍋可經連接至石墨加熱器。如本文所用的「蒸發溫度」可理解為複數個噴嘴上游的坩鍋內源材料蒸發的溫度。例如，若鋰被蒸發，則坩鍋內部的蒸發溫度可經設置為高於600℃的溫度，諸如750℃至850℃。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，可將蒸發的材料從坩鍋引導到分配外殼中，例如外殼142。蒸發的材料可穿過複數個噴嘴144從分配外殼引導於基板10上或朝向基板10引導。例如，基板10可為薄卷材或箔，特定地為卷對卷真空沉積設備。基板可塗佈有蒸發材料。應當理解，蒸發佈置可為適合於將材料沉積到基板上，尤其是用於將金屬，更尤其是將鹼土金屬沉積到基板上的任何蒸發佈置。亦應當理解，蒸發佈置可包括用於在沉積期間加熱蒸發佈置的進一步加熱佈置，例如以避免材料在外殼處凝結。此外，配量系統可與任何蒸發系統或材料沉積系統組合。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，提供給基板的材料，即在配量系統中液化並由配量系統提供的材料可為金屬，特定地為鋰、金屬合金及其他可汽化材料等等。根據又一實施例，另外地或替代地，該材料可包括鎂(Mg)、鐿(YB)和氟化鋰(LiF)。根據可與本文所述的其他實施例結合的實施例，蒸發佈置、坩堝及/或噴嘴的溫度可為至少600℃，或特定地在600℃和1000℃之間，或者更特定地在600℃和800℃之間。根據可與本文所述的其他實施例結合的實施例，可提供具有±10℃或更小的偏差的溫度。
根據可與本文所述的任一其他實施例結合的實施例，鋰可例如沉積在薄銅箔上以產生電池的陽極。此外，可在薄卷材或箔上提供包括石墨以及矽和氧化矽中的至少一者的層。卷材或箔可進一步包括導電層或可由用作陽極的接觸表面的導電層組成。沉積在卷材上的層上的鋰可提供包括石墨和矽和氧化矽中的至少一者的層的預鋰化。
有利地，藉由提供用於將液體或液化材料提供給蒸發佈置的配量系統，可確保和改進用於塗佈基板的連續材料供應。可更精確地調節材料供應，即提供給蒸發佈置的材料流量，從而可建立蒸發佈置中材料的連續蒸發。此外，由此產生的蒸發速率可以精確的方式間接調節。進一步有利地，蒸發製程可藉由立即停止經由配量系統提供液體材料來立即停止，例如，用於維護第二隔室，例如處理腔室。因此，藉由機械壓縮，可準確地調節蒸發速度。
進一步有利地，藉由在配量系統中提供例如鋰的液體材料，可避免或防止材料在蒸發佈置處與其他分子（例如氧）的反應，尤其是當材料進入蒸發佈置時。因此，可在無負面副作用風險的情況下促進和提供對蒸氣沉積設備的通風，尤其是對第二隔室（例如，處理腔室）的通風。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例並且如第4圖中示例性所示，提供了用於配量液化材料的方法400。該方法包括液化（由第4圖中的方塊450表示）容器中的材料。材料可在容器中經加熱至或高於熔化溫度以提供液化材料。
根據可以與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，該方法進一步包括將液化材料從容器提供（由第4圖中的方塊460表示）至具有可變第一容積的第一單元和至具有可變的第二容積的第二單元。可以穿過複數條管線提供該材料。特別地，材料可經由第一管線提供給第一單元並且經由第二管線提供給第二單元。材料可經分別提供至第一可變容積和第二可變容積。材料可同時或順序地提供至第一單元和第二單元。為了向第一單元和第二單元提供材料，可藉由在容器中安置惰性氣體來在容器中產生過壓。例如，可藉由氣體入口在容器中提供氬氣。可控制過壓以控制從容器提供至第一單元和第二單元的材料的量。根據實施例，容器可連續地再填充有待液化的材料。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，該方法進一步包括利用提供第一力的第一致動器作用於（由第4圖中的方塊470所示）可變第一容積，以將液化材料從第一單元朝向蒸發佈置輸送。第一力可經修改以控制材料從第一單元至蒸發佈置的流動速率。例如，第一力可較高以向蒸發佈置提供更多材料，並且可降低以向蒸發佈置提供較少材料。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，該方法進一步包括利用提供第三力的第二致動器作用於（由第4圖中的方塊480所示）可變第二容積，以將液化材料從第二單元朝向蒸發佈置輸送。第三力可經修改以控制材料從第一單元至蒸發佈置的流動速率。該方法進一步包括利用提供第二力的第一致動器作用於可變第一容積，該第二力小於第一力。例如，當向可變的第二容積提供第三力時，可向可變的第一容積提供低於第一力的第二力。因此，當開始從第二單元向蒸發佈置提供材料時，可降低從第一單元流向蒸發佈置的材料，亦即，可從第一單元向蒸發佈置提供更少的材料並且隨後停止。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，該方法進一步包括利用提供第四力的第二致動器作用於（由第4圖中的方塊490所示）可變第二容積，該第四力低於該第三力。此外，當向可變的第二容積提供第四力時，可將第一力施加至可變第一容積，該第一力高於第四力。因此，當由第二單元提供的材料較少時，可將材料從第一單元提供至蒸發佈置。可降低從第二單元流向蒸發佈置的材料，亦即，可從第二單元向蒸發佈置提供更少的材料並且隨後停止。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，第一力及第二力可藉由調節第一致動器來調節。例如，第一力及第二力可藉由增加第一致動器的速度來增加。另外，第一力及第二力可藉由減小第一致動器的速度來減小。類似地，第三力及第四力可藉由調節第二致動器來調節。例如，第三力及第四力可藉由增加第二致動器的速度來增加。此外，第三力及第四力可藉由減小第二致動器的速度來減小。因此，朝向蒸發佈置的材料流動可藉由分別控制第一致動器及第二致動器來精確地調節。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，該方法可進一步包括用氣體（特定地，惰性氣體）作用於容器中的液化材料。因此，第一單元及第二單元（亦即，可變的第一容積及可變的第二容積）可用在容器中液化的材料再填充。當由第二單元向蒸發佈置提供材料時，可再填充第一單元，即可變的第一容積，亦即可提供容器中的過壓並且可將材料引導向第一單元。材料的引導可包括打開第一可操作流量限制裝置，例如，閥，以允許液化材料經引導且安置在第一單元中，亦即在可變的第一容積中。類似地，當由第一單元向蒸發佈置提供材料時，可再填充第二單元，即可變的第二容積。可提供容器中的過壓並且可將材料引導向第二單元。材料的引導可包括打開第二可操作流量限制裝置，例如，閥，以允許液化材料經引導且安置在第二單元中，亦即在第二容積中。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，該方法可進一步包括以第一負作用力作用於可變的第一容積上，以將液化材料從容器輸送至第一單元。因此，第一可變容積可得以膨脹並且液化材料可經提供至第一單元，即提供至膨脹的可變第一容積。第一可操作流量限制裝置可打開。此外，該方法可包括以第二負作用力作用於可變的第二容積上，以將液化材料從容器輸送至第二單元。因此，第二可變容積可得以膨脹並且液化材料可經提供至第二單元，即提供至膨脹的可變第二容積。第二可操作流量限制裝置可打開。
根據可與本文所述的任何其他實施例結合的實施例，該方法可進一步包括：當以負作用力作用於可變的第一容積及/或可變的第二容積上時，停止將液化材料從第一單元或第二單元向蒸發佈置輸送。換言之，該方法可包括以第一負作用力作用於可變的第一容積上，以停止材料從第一單元向蒸發佈置的輸送。可停止從第一單元向蒸發佈置提供的材料流。此外，該方法可包括以第二負作用力作用於可變的第二容積上，以停止材料從第二單元向蒸發佈置的輸送。由第二單元提供的材料流可停止。因此，可精確地調節來自第一單元及/或第二單元的材料供應。
在本案中提供了各種進一步的實施例，該等實施例中的一些在以下條款列表中列出。
條款1.           一種蒸氣沉積設備，包含：容器，用於提供液化材料；第一單元，具有可變的第一容積，該第一單元包含第一致動器及與容器流體連通的第一管線；第二單元，具有可變的第二容積，該第二單元包含第二致動器及與容器流體連通的第二管線；蒸發佈置，該蒸發佈置與第一單元及第二單元流體連通；其中該第一致動器及該第二致動器經配置以交替地向可變的第一容積及可變的第二容積提供力，用於將液化材料提供至蒸發佈置。
條款2.           根據條款1所述之蒸氣沉積設備，該蒸氣沉積設備進一步包含加熱佈置，以向材料提供熱量以獲得液化材料。
條款3.           根據條款1或條款2中任一項所述之蒸氣沉積設備，其中第一管線包含第一可操作流量限制裝置以調節液化材料朝向第一單元的第一流動；並且其中第二管線包含第二可操作流量限制裝置以調節液化材料朝向第二單元的第二流動。
條款4.           根據條款1至條款3中任一項所述之蒸氣沉積設備，其中該容器包含氣體入口，以向容器提供氣體以將液化材料提供至第一單元及第二單元。
條款5.           根據條款1至條款4中任一項所述之蒸氣沉積設備，其中該容器包含填充入口以向容器提供材料。
條款6.           根據條款1至條款5中任一項所述之蒸氣沉積設備，其中該第一單元包含第一可壓縮裝置並且該第二單元包含第二可壓縮裝置，特定地該第一可壓縮裝置及該第二可壓縮裝置為膜式波紋管。
條款7.           根據條款1至條款5中任一項所述之蒸氣沉積設備，其中該第一單元包含第一推動裝置並且該第二單元包含第二推動裝置，特定地為壓縮機和/或壓入器。
條款8.           如前述條款中任一項所述之蒸氣沉積設備，其中該第一單元及第二單元係由耐腐蝕的材料製成。
條款9.           如條款3至條款8中任一項所述之蒸氣沉積設備，其中該第一可操作流量限制裝置及該第二可操作流量限制裝置可為閥，特定地為球閥或冷凍閥。
條款10.          如條款1至條款9中任一項所述之蒸氣沉積設備，其中該材料為選自由鹼金屬或鹼土金屬組成的群組中的金屬。
條款11.          一種將液化材料提供至蒸發佈置的配量系統，該配量系統包含：第一單元，具有可變的第一容積並包含第一致動器；第二單元，具有可變的第二容積並包含第二致動器；其中該第一致動器和該第二致動器經配置以交替地向第一單元和第二單元提供力，以交替地改變第一容積和第二容積以將液化材料提供至蒸發佈置。
條款12.          如條款11所述之配量系統，其中該第一致動器及該第二致動器為線性馬達，尤其是馬達驅動的主軸齒輪、曲軸及/或齒條齒輪驅動器。
條款13.          一種用於配量液化材料的方法，該方法包含：液化容器中的材料；將液化材料從容器提供至具有可變第一容積的第一單元和具有可變第二容積的第二單元；利用提供第一力的第一致動器作用於可變第一容積，以將液化材料從第一單元朝向蒸發佈置輸送；利用提供第三力的第二致動器作用於可變第二容積，以將液化材料從第二單元朝向蒸發佈置輸送，並利用提供第二力的第一致動器作用於可變第一容積，該第二力小於該第一力；並且利用提供第四力的第二致動器作用於可變第二容積，該第四力小於該第三力。
條款14.          如條款13所述之方法，該方法進一步包含：以第一負作用力作用於可變的第一容積上，以停止材料從第一單元向蒸發佈置的輸送。
條款15.          如條款13至條款14中任一項所述之方法，其中該方法進一步包含：以第二負作用力作用於可變的第二容積上，以停止材料從第二單元向蒸發佈置的輸送。
條款16.          如條款13至條款15所述之方法，其中向第一單元及第二單元提供液化材料包含用氣體，尤其是惰性氣體作用於容器中的液化材料。
條款17.          如條款13至條款16中任一項所述之方法，其中該容器連續地再填充有待液化的材料。
雖然前述內容係針對本案的各個實施例，但是可在不背離本案的基本範疇的情況下設計本案之其他及進一步實施例，且本案的範疇由以下的申請專利範圍確定。
100:蒸氣沉積設備 101:第一隔室 102:容器 104:氣體入口 105:流量限制裝置 106:第一可操作流量限制裝置 107:第二可操作流量限制裝置 108:第三可操作流量限制裝置 109:第四可操作流量限制裝置 110:配量系統 112:第一單元 114:第二單元 116:第一容積 118:第二容積 120:第一致動器 121:第二致動器 122:馬達 130:坩鍋 136:泵 140:蒸發佈置 141:第二隔室 142:噴嘴 144:噴嘴 400:方法 450:步驟 460:步驟 470:步驟 480:步驟 490:步驟 L:導管 L1:第一管線 L2:第二管線 L3:第三管線 L4:第四管線
以能夠詳細理解本案之上述特徵的方式，可經由參考實施例獲得簡要概述於上文的本案之更特定描述。附圖係關於本案之實施例並且在以下圖式中描述： 第1圖圖示根據本文所述的實施例的蒸氣沉積設備； 第2圖圖示根據本文所述的實施例的蒸氣沉積設備； 第3圖圖示根據本文所述的實施例的蒸氣沉積設備；及 第4圖圖示根據本文所述的實施例的方法的流程圖。
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
100:蒸氣沉積設備
101:第一隔室
102:容器
104:氣體入口
130:坩鍋
136:泵
140:蒸發佈置
141:第二隔室
142:噴嘴
L:導管
L1:第一管線
L2:第二管線
L3:第三管線
L4:第四管線

Claims (19)

  1. 一種蒸氣沉積設備，包含：一容器，用於提供一液化材料；一第一單元，具有一可變第一容積，該第一單元包含一第一致動器及與該容器流體連通的一第一管線；一第二單元，具有一可變第二容積，該第二單元包括一第二致動器及與該容器流體連通的一第二管線；以及一蒸發佈置，該蒸發佈置與該第一單元和該第二單元流體連通；其中該第一致動器及該第二致動器經配置以交替地向該可變第一容積和該可變第二容積提供一力，用於將該液化材料提供給該蒸發佈置；其中該第一致動器被配置以提供作用於該可變第一容積的一第一力，以將該液化材料從該第一單元朝向該蒸發佈置輸送；其中該第二致動器被配置以提供作用於該可變第二容積的一第三力，以將該液化材料從該第二單元朝向該蒸發佈置輸送，且其中該第一致動器被配置以提供作用於該可變第一容積的一第二力，該第二力小於該第一力；及其中該第二致動器被配置以提供作用於該可變第二容積的一第四力，該第四力小於該第三力。
  2. 如請求項1所述之蒸氣沉積設備，其中該蒸氣沉積設備進一步包含一加熱佈置，以向該材料提供熱 量以獲得該液化材料。
  3. 如請求項1所述之蒸氣沉積設備，其中該第一管線包含一第一可操作流量限制裝置以調節該液化材料朝向該第一單元的一第一流動；並且其中該第二管線包含一第二可操作流量限制裝置以調節該液化材料朝向該第二單元的一第二流動。
  4. 如請求項1所述之蒸氣沉積設備，其中該容器包含一氣體入口，以向該容器提供一氣體以將該液化材料提供至該第一單元及該第二單元。
  5. 如請求項1所述之蒸氣沉積設備，其中該容器包含一填充入口以向該容器提供該材料。
  6. 如請求項1所述之蒸氣沉積設備，其中該第一單元包含一第一可壓縮裝置並且該第二單元包含一第二可壓縮裝置，該第一可壓縮裝置及該第二可壓縮裝置為一膜式波紋管。
  7. 如請求項1所述之蒸氣沉積設備，其中該第一單元包含一第一推動裝置並且該第二單元包含一第二推動裝置，該第一推動裝置及該第二推動裝置為一壓縮機及/或一壓入器。
  8. 如請求項1至請求項7中任一項所述之蒸氣沉積設備，其中該第一單元及該第二單元係由耐腐蝕的材料製成。
  9. 如請求項3所述之蒸氣沉積設備，其中該第一可操作流量限制裝置及該第二可操作流量限制裝置為 一球閥或一冷凍閥。
  10. 如請求項8所述之蒸氣沉積設備，其中該材料為選自由一鹼金屬或一鹼土金屬組成的群組中的一金屬。
  11. 一種將一液化材料提供至一蒸發佈置的配量系統，該配量系統包含：一第一單元，具有一可變第一容積且包含一第一致動器，一第二單元，具有一可變第二容積且包含一第二致動器，其中該第一致動器及該第二致動器經配置以交替地向該第一單元和該第二單元提供一力，用於交替地改變該第一容積和該第二容積，從而將該液化材料提供給該蒸發佈置；其中該第一致動器被配置以提供作用於該可變第一容積的一第一力，以將該液化材料從該第一單元朝向該蒸發佈置輸送；其中該第二致動器被配置以提供作用於該可變第二容積的一第三力，以將該液化材料從該第二單元朝向該蒸發佈置輸送，且其中該第一致動器被配置以提供作用於該可變第一容積的一第二力，該第二力小於該第一力；及其中該第二致動器被配置以提供作用於該可變第二容積的一第四力，該第四力小於該第三力。
  12. 如請求項11所述之配量系統，其中該第一致動器及該第二致動器為線性馬達。
  13. 如請求項12所述之配量系統，其中該第一致動器及該第二致動器選自一馬達驅動的主軸齒輪、一曲軸及/或一齒條齒輪驅動器的群組。
  14. 一種用於配量一液化材料的方法，該方法包含以下步驟：液化一容器中的一材料；將該液化材料從該容器提供至具有一可變第一容積的一第一單元和具有一可變第二容積的一第二單元；利用提供一第一力的一第一致動器作用於該可變第一容積，以將該液化材料從該第一單元朝向一蒸發佈置輸送；利用提供一第三力的一第二致動器作用於該可變第二容積，以將該液化材料從該第二單元朝向該蒸發佈置輸送，並利用提供一第二力的該第一致動器作用於該可變第一容積，該第二力小於該第一力；以及利用提供一第四力的該第二致動器作用於該可變第二容積，該第四力小於該第三力。
  15. 如請求項14所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：以一第一負作用力作用於該可變第一容積上，以停止材料從該第一單元向該蒸發佈置的輸送。
  16. 如請求項14所述之方法，該方法進一步包含以下步驟：以一第二負作用力作用於該可變第二容積 上，以停止材料從該第二單元向該蒸發佈置的輸送。
  17. 如請求項14至請求項16中任一項所述之方法，其中向該第一單元及該第二單元提供該液化材料之步驟包含以下步驟：用一氣體作用於該容器中的該液化材料。
  18. 如請求項17所述之方法，其中該氣體為一惰性氣體。
  19. 如請求項17所述之方法，其中該容器連續地再填充有待液化的材料。
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