用于在真空腔室中涂覆基板的蒸发源、气相沉积设备及方法技术

本案描述了一种用于在基板(10)上沉积蒸发的材料的蒸发源(100)。蒸发源(100)包括：用于蒸发材料的蒸发坩埚(30)；具有多个喷嘴(21)的蒸气分配器(20)，用于将蒸发的材料引导朝向基板；蒸气导管(40)在导管长度方向(A)上从蒸发坩埚延伸到蒸气分配器，并提供蒸发坩埚与蒸气分配器之间的流体连接，其中多个喷嘴中的至少一个喷嘴具有延伸于所述导管长度方向(A)上，或基本上平行于所述导管长度方向(A)的喷嘴轴线；以及在蒸气导管中的挡板布置(50)。进一步描述了包括这种蒸发源(100)的气相沉积设备(200)，以及在真空腔室中涂覆基板的方法。以及在真空腔室中涂覆基板的方法。以及在真空腔室中涂覆基板的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在真空腔室中涂覆基板的蒸发源、气相沉积设备及方法


[0001]本案的实施方式涉及通过在真空腔室中的热蒸发进行的基板涂覆。本案的实施方式特别涉及在卷对卷沉积系统中通过蒸发将一或多个涂层条带沉积在柔性网状基板上，例如在柔性金属箔上。尤其，实施方式涉及在柔性箔上的锂沉积，例如用于制造锂电池。具体而言，实施方式涉及了一种用于在基板上沉积蒸发的材料的蒸发源、具有蒸发源的气相沉积设备、以及用于在真空腔室中涂覆基板的方法。

技术介绍

[0002]在基板上沉积涂层的各种技术是已知的，例如化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)。为了以高沉积速率沉积，可以使用热蒸发：在蒸发源中加热材料以产生蒸气，所述蒸气被引导至基板以在基板上形成涂层。
[0003]在蒸发源中，待沉积的材料通常在蒸发坩埚中加热以在升高的蒸气压下产生蒸气。可以将蒸气从蒸发坩埚引导至包括多个喷嘴的加热蒸气分配器。蒸气可以由多个喷嘴引导到基板上，例如，在真空腔室中。
[0004]基板可以是柔性基板，例如箔或网状基板。网状基板可在具有弯曲鼓轮表面的可旋转涂覆鼓轮上引导并由所述可旋转涂覆鼓轮支撑。具体而言，蒸气可沉积在网状基板上，同时网状基板在可旋转鼓轮的弯曲鼓轮表面上移动经过蒸发源。因此，蒸发源的多个喷嘴可以朝向用作基板支撑件的弯曲鼓轮表面。用于涂覆在可旋转涂覆鼓轮上引导的网状基板的气相沉积系统，在本案中也称为卷对卷(R2R)沉积系统。
[0005]通常，可旋转涂覆鼓轮外围的可用空间是有限的，因此紧凑的蒸发源在R2R沉积系统中是有利的。如果基板在沉积过程中以给定的速度移动经过蒸发源，例如在旋转鼓轮上移动，则需要精确调节沉积速率以在基板上沉积具有预定厚度的均匀涂层。例如，如果沉积速率无意中增加，例如由于蒸发源中的温度或压力的变化，涂层厚度也可能增加。此外，如果基板上单位面积的沉积速率局部增加到高于允许的阈值，则存在由于过度的热负荷而损坏柔性基板的风险。然而，精确控制沉积速率具有挑战性，特别是如果蒸发源是布置在可旋转涂覆鼓轮外围的小型紧凑的源。
[0006]因此，提供蒸发源，特别是用于R2R沉积系统的蒸发源，以及确保预定沉积速率并提供降低的基板损坏风险的涂覆方法将是有益的。这种蒸发源可以有利地用于包括可旋转鼓轮的气相沉积系统中。此外，提供具有适于以预定沉积速率涂覆网状基板的可旋转鼓轮的气相沉积系统将是有益的，同时降低基板损坏的风险并具有改善的涂层质量。

技术实现思路

[0007]有鉴于此，提供了根据独立权利要求的蒸发源、气相沉积设备、及用于在真空腔室中涂覆基板的方法。本案的其他方面、优点、特征从说明书及附图中是显而易见的。
[0008]根据一个方面，提供了一种用于在基板上沉积蒸发的材料的蒸发源。蒸发源包括：用于蒸发材料的蒸发坩埚；具有多个喷嘴的蒸气分配器，用于将蒸发的材料引导朝向基板；
蒸气导管在导管长度方向上从所述蒸发坩埚延伸到所述蒸气分配器，并提供所述蒸发坩埚与所述蒸气分配器之间的流体连接，其中所述多个喷嘴中的至少一个喷嘴具有在其中延伸或基本上平行于所述导管长度方向而延伸的喷嘴轴线；以及在所述蒸气导管中的挡板布置。
[0009]在一些实施方式中，挡板布置可经配置以以下至少一项：(1)减少从所述蒸气分配器通过所述蒸气导管进入所述蒸发坩埚的热辐射；以及(2)减少或防止从所述蒸发坩埚通过所述蒸气导管到所述蒸气分配器中的材料飞溅。具体而言，挡板布置减少了所述蒸发坩埚与所述蒸气分配器之间的热串扰，从而可以通过调节坩埚加热器的温度更准确地控制所述蒸发坩埚中的蒸发速率。
[0010]根据一个方面，提供了一种气相沉积设备。气相沉积设备包括根据本案所述的任一实施方式的蒸发源，以及具有用于支撑基板的弯曲鼓轮表面的可旋转鼓轮。所述蒸发源的所述多个喷嘴朝向所述弯曲鼓轮表面，并且所述气相沉积设备经配置以移动所述弯曲鼓轮表面上的所述基板经过所述蒸发源。
[0011]在一些实施方式中，所述多个喷嘴布置成彼此相邻配置的多个喷嘴列，每个喷嘴列包括五个或更多个喷嘴。所述多个喷嘴中的一些或所有喷嘴的所述喷嘴轴线，可以在导管长度方向上或基本上平行于导管长度方向而延伸。
[0012]根据一方面，提供了一种用于在真空腔室中涂覆基板的方法。所述方法包括：在蒸发坩埚中蒸发材料；将蒸发的所述材料通过蒸气导管引导到具有多个喷嘴的蒸气分配器中，所述蒸气导管沿导管长度方向延伸；用所述多个喷嘴将蒸发的所述材料引导朝向所述基板，所述多个喷嘴具有喷嘴轴线，所述喷嘴轴线延伸于所述导管长度方向上，或基本上平行于所述导管长度方向；并且，通过布置在所述蒸气导管中的挡板布置，减少从所述蒸气分配器到所述蒸发坩埚的热辐射及/或从所述蒸发坩埚到所述蒸气分配器内的飞溅。
[0013]根据另一方面，提供了一种气相沉积设备。所述气相沉积设备包括具有用于支撑基板的弯曲鼓轮表面的可旋转鼓轮，及用于在基板上沉积蒸发的材料的至少一个蒸发源。所述至少一个蒸发源包括：蒸发坩埚，用于蒸发材料；蒸气分配器，具有指向所述弯曲鼓轮表面的多个喷嘴，所述多个喷嘴布置成沿列方向延伸并且彼此相邻布置的多个喷嘴列；及蒸气导管，在导管长度方向上从所述蒸发坩埚延伸到所述蒸气分配器，并且提供所述蒸发坩埚与所述蒸气分配器之间的流体连接。所述喷嘴具有喷嘴轴线，所述喷嘴轴线延伸于所述导管长度方向上，或基本上平行于所述导管长度方向。至少一个蒸发源，可任选地进一步包括如本案所述的在所述蒸气导管中的挡板布置。
[0014]根据一方面，提供了一种在根据本案所述的任一实施方式的气相沉积设备中制造涂覆的基板的方法。所述方法包括：将基板支撑在所述气相沉积设备的可旋转鼓轮的弯曲鼓轮表面上；以及将来自所述气相沉积设备的蒸发源的蒸气引导朝向所述基板，以在所述基板上沉积一或多个涂层条带。涂覆的基板可为阳极，或可形成阳极的一部分，用于制造薄膜电池，例如锂电池。
[0015]实施方式还针对用于执行所公开的方法的设备，并且包括用于执行每个所述的方法方面的设备的部件。这些方法方面可以通过硬件部件、由适当软件编程的计算机、通过两者的任何组合或以任何其他方式来执行。此外，根据本案的实施方式还涉及制造所述设备及产品的方法，以及操作所述设备的方法。所述实施方式包括用于执行所述设备的每个功
能的方法方面。
附图说明
[0016]为了能够详细理解本案的上述特征的方式，可以通过参考实施方式对以上简要说明的本案进行更具体的描述。本案附图涉及本专利技术的实施方式，描述如下：
[0017]图1示出了依据本专利技术实施方式的蒸发源的示意性剖视图；
[0018]图2示出了图1的蒸发源的挡板布置的示意性透视图；
[0019]图3示出了依据本专利技术实施方式的蒸发源的示意性前视图；
[0020]图4示出了依据本专利技术实施方式的气相沉积设备的示意性剖视图；
[0021]图5示出了图4的沿可旋转鼓轮的旋转轴线所视的气相沉积设备的示意图；
[0022]图6示出了说明依据本案所述的实施方式涂覆基板的方法的流程图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种蒸发源，包括：蒸发坩埚，用于蒸发材料；蒸气分配器，所述蒸气分配器具有多个喷嘴，用于将蒸发的所述材料引导朝向基板；蒸气导管，在导管长度方向上从所述蒸发坩埚延伸到所述蒸气分配器，并提供所述蒸发坩埚与所述蒸气分配器之间的流体连接，其中所述多个喷嘴中的至少一个喷嘴具有喷嘴轴线，所述喷嘴轴线延伸于所述导管长度方向上，或基本上平行于所述导管长度方向；以及挡板布置，位于所述蒸气导管中。2.如权利要求1所述的蒸发源，其中所述挡板布置阻挡从所述蒸发坩埚到所述蒸气分配器的通过所述蒸气导管的所有线性传播路径。3.如权利要求1所述的蒸发源，其中所述挡板布置配置以进行下列中的至少一项：减少从所述蒸气分配器通过所述蒸气导管进入所述蒸发坩埚的热辐射；以及防止从所述蒸发坩埚到所述蒸气分配器中的材料飞溅。4.如权利要求1至3中任一项所述的蒸发源，其中所述挡板布置包括一或多个屏蔽板，所述一或多个屏蔽板在所述蒸气导管中基本上垂直于所述导管长度方向延伸，所述一或多个屏蔽板固定地安装在所述蒸气导管中。5.如权利要求1至3中任一项所述的蒸发源，其中所述挡板布置包括第一屏蔽板和第二屏蔽板，所述第一屏蔽板离开经过所述第一屏蔽板的第一蒸气通道，所述第二屏蔽板离开经过所述第二屏蔽板的第二蒸气通道，使得所述第二蒸气通道在所述导管长度方向上不与所述第一蒸气通道重叠。6.如权利要求5所述的蒸发源，其中所述第二屏蔽板布置在所述导管长度方向上与所述第一屏蔽板的距离为3cm或更小。7.如权利要求1至3中任一项所述的蒸发源，其中所述挡板布置包括第一屏蔽板和第二屏蔽板，所述第一屏蔽板是环形板，所述环形板周向紧靠所述蒸气导管的内壁并且具有圆的或圆形开口，且所述第二屏蔽板为圆的或圆形板，所述圆的或圆形板以中心布置在所述蒸气导管中的所述开口下游或上游并遮蔽所述开口。8.如权利要求1至3中任一项所述的蒸发源，其中所述多个喷嘴布置成沿列方向延伸并且彼此相邻布置的多个喷嘴列。9.如权利要求8所述的蒸发源，其中所述多个喷嘴指向可旋转鼓轮，所述列方向基本上垂直于所述导管长度方向，并且所述多个喷嘴列在所述可旋转鼓轮的圆周方向上彼此相邻布置。10.权利要求8所述的蒸发源，其中所述多个喷嘴列在所述列方向上相对于彼此移位列偏移量。11.如权利要求1至3中任一项所述的蒸发源，其中所述蒸发坩埚至少部分地布置在所述蒸气分配器下方，其中所述导管长度方向与所述喷嘴轴线沿垂直方向或沿相对于所述垂直方向具有45
°
或更小的角度的方向而延伸。12.如权利要求1至3中任一项所述的蒸发源，所述蒸发源还包括用于将所述蒸发坩埚加热至第一温度的第一加热器、用于将所述蒸气分配器加热至高于所述第一温度的第二温度的第二加热器、以及用于通过调节所述第一温度来控制蒸发速率...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：