微粒涂布设备及方法技术

本发明专利技术涉及一种涂布微粒的涂布设备、涂布微粒的方法以及相应的用途。所述涂布设备包括涂布室和布置于涂布室中的涂布装置。该涂布装置包括含轴线的中空体、微粒源和微粒槽以及至少一个涂布源，中空体内壁围绕中空体轴线形成微粒轨迹。涂布源适于沿垂直于中空体轴线的方向发射涂布材料。涂布装置还包括旋转装置和清洁装置，旋转装置适于使中空体绕其轴线旋转，清洁装置以相对于中空体静止的方式布置于中空体内部并适于从中空体内壁清除附着的涂布材料。材料。材料。

【技术实现步骤摘要】
微粒涂布设备及方法


[0001]本专利技术涉及一种涂布微粒、尤其是粉末介质微粒的设备及方法，能够减少设备的寄生涂层。

技术介绍

[0002]粉末材料可用于许多
，例如粉末冶金、化学工业、半导体工业、染料工业、化妆品工业、纺织工业、医药以及燃料或电池等领域。就此而言，在使用中，例如在加工过程中或电池长期工作中，材料微粒可以作为单个微粒发挥其特性，它们具备特定的功能，不会例如相互结块成上层结构，也不会发生不希望的相互作用并随之改变其特性，因此通常实施微粒涂布。除了湿化学涂布工艺，还会利用各种干法涂布工艺。为此，应对厚膜涂布和薄膜涂布加以区分。例如，薄膜涂布采用了化学气相沉积(Chemical Vapour Deposition—CVD)、原子层沉积(Atomic Layer Deposition—ALD)和物理气相沉积(Physical Vapour Deposition—PVD)工艺。ALD工艺的缺点是涂布率不高，涂布材料选择有限，材料供应困难昂贵。另外，成层常因过程而受嵌入的碳氢化合物污染，在早期阶段特别是由于频繁出现的岛状生长模式(Volmer
‑
Weber
‑
Wachstum)而聚结，导致不均匀层或局部变化的层厚分布，时常存在缺陷。为此所需的涂布系统面积取决于标称目标层厚。
[0003]在此情形下，可以采取各种方式提供待涂布的微粒。待涂布的微粒可以存在于一种容器底部的流化床中，其中通过移动容器，例如缓慢转动容器或摇动容器，或通过其他外力，例如搅拌器或压电致动器，使微粒保持运动。此类设备例如参阅专利文献US 4,940,523 A和WO 2006083725 A2。然而，难以实现均匀全方位地涂布微粒。另外，在粉末介质具有相应较宽粒度分布的情况下，层厚控制或层厚累积不甚明确—特别是相比几微米到几十或几百微米大小的微粒而言。一个工艺批次内的层厚可能因诸多因素而各异。此外，微粒在涂布过程中相互作用，例如相互摩擦。因此，尤其利用了将待涂布微粒转移到湍流中的方法，其中微粒大体分离并通过涂布材料云雾。这种方法例如参阅专利文献DE11201200580T5。
[0004]其他方法中是将微粒单独送入涂布室。例如，专利文献DE 102019134531 A1中的涂布装置具有带内壁且旋转对称的中空腔室、涂布源和微粒给料器。腔室轴线垂直，即取重力方向。微粒给料器将待涂布的微粒引入腔室内部，加速微粒，使微粒沿腔室内壁在围绕腔室旋转轴的路径上运动，从而压靠到腔室内壁上。微粒进入腔室时发生旋转对称偏转，这会导致微粒先前的水平速度转变为大体垂直的速度。在腔室本身中，微粒基本上受重力加速度，主要沿腔室轴线的方向运动。涂布源基本上将涂布材料例如作为蒸汽云雾沿着腔室轴线方向发射到腔室内部，其中涂布材料与腔室内壁相接触。
[0005]这种方案的缺点是引入腔室的涂布材料仅在极度有限的范围内用于涂布微粒，因为特别是在高度经济的电子束诱导蒸发的情况下，蒸发率最高的区域在腔室中间延伸，即沿着腔室轴线延伸，而待涂布的微粒则仅在腔室内壁上运动。另外，待涂布的微粒在微粒进入腔室与微粒离开腔室之间的运动路径相对较短，从而只有很小的工艺窗用来调整例如层厚。由于微粒仅通过一次运动路径，因此可达到的层厚也有限，并且只能沉积一种涂布材
料。另外，亚微米范围或个位数微米范围大小的微粒只能涂得极薄。另一显著缺点是涂布期间出现的室壁寄生涂层，即微粒沿其运动的内部空间不理想地受到特殊材料覆盖。一方面，工艺寿命受到严重限制，因为微粒可能因形态或形貌缺陷而从其专用轨迹严重偏转或散射，另一方面，粉末介质(即待涂布或已涂布的微粒)会遭遇爆裂的层状细丝或相应碎片的污染。腔室内壁的寄生涂层会缩短使用寿命，提高了涂布装置的维护要求。此外，由于腔室的设计和涂布源在腔室中的排列，不可能直接看到涂布源，这会加剧工艺控制和长期稳定性的难度。由于蒸发空间(即腔室内部空间)需要遮蔽，泵送措施或泵站的设计效率低下。
[0006]专利文献DE 1295956 A描述了一种涂布装置，包括旋转的锥形中空体和涂布源(热蒸发器或热棒，其中通过电子束蒸发材料)。通过旋转离心力，使待涂布的微粒从中空体下端的入点沿中空体内壁运动到中空体上端的出点，微粒在出点落入槽道并自此引出或重新引导到入点。
[0007]专利文献EP 0855452 A1公开了一种用钛涂布半导体衬底的等离子体处理设备。该处理设备包括带有晶圆支架和供气机构(喷头)的腔室。晶圆表面反应后，真空泵使工艺气体经泵道排出。本文描述了清洁室壁上不理想涂层的各种方法。这样可以整体上采用干法清洁工艺来清洁腔室，即供应相应的蚀刻气体或产生含有相应高能等离子体微粒的清洁等离子体。其他变型方案中，打开腔室，采用湿法清洁来清洁至少部分腔室。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本专利技术目的是提出一种涂布微粒的涂布系统及方法，能够减少现有技术中的缺点。
[0009]为了达成上述目的，本专利技术提供了一种根据独立权利要求所述的涂布微粒的涂布设备及方法。本专利技术的有利技术方案参阅从属权利要求。
[0010]本专利技术第一方面涉及一种涂布微粒的涂布设备。所述涂布设备包括涂布室和布置于涂布室中的涂布装置。涂布室设计为可以抽空或提供限定的气氛，例如惰性气体。借此，该气氛与周围大气隔绝并连接至泵送系统和至少适于使涂布室通风的供气系统。
[0011]涂布装置包括含(虚拟)轴线的中空体、微粒源、微粒槽、至少一个涂布源、旋转装置和清洁装置。
[0012]中空体内壁在入粒点与出粒点之间围绕中空体轴线形成平滑的微粒轨迹。这意味着，微粒轨迹描绘为一阶导数连续的曲线。换言之，形成微粒轨迹的中空体内壁不带转角或边棱，但可以呈结构化或轮廓化。借此，中空体内壁在横向于中空体轴线的横截面中可以尤呈圆形或椭圆形。然而，中空体也可呈其他形状，只要形成微粒轨迹的中空体内壁区域满足上述条件即可。在基本形式中，中空体沿其轴线可以具有不同形状。中空体可以是直圆柱，其中直径与长度之比可以取任意值，但应适用于涂布工艺。借此，细环和中空长柱皆可作为实施方案。但其他实施方案中，中空体也可呈圆锥形状，即中空体直径沿轴线渐缩。一些实施方案中，中空体可以关于其沿轴线的延伸度在一侧闭合，即例如圆柱体或圆锥体或半球体在一侧闭合或者沿轴线呈钟形或杯形。中空体也可以由可变形材料形成，在微粒轨迹之外也可呈现任何形状。这种可变形材料例如是由橡胶或金属或塑料膜制成的环带，不同区域内的材料形状分别由相应的导向装置限定。
[0013]微粒轨迹优选为中空体内壁的分区，该分区可指横向于轴线的横截面中的内壁圆
周和/或内壁沿轴线的延伸范围。微粒轨迹即可由圆段、整圆或螺旋形成，其中也可以途经多圈整圆。此外，微粒轨迹的直线段与曲线段也可以相互连接，只要所得的微粒轨迹满足上述条件即可。“微粒轨迹”是待涂布微粒在中空体内的入粒点与出粒点之间沿着中空体内壁运动的轨迹。
[0014]中空体内部可以布置有涂布设备的其他组件，使得只有一部分中空体内腔可以用作气体空间。此本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涂布微粒(40)的涂布设备(1)，包括：
‑
涂布室(10)；以及
‑
涂布装置(20、20a
‑
20c)，布置于所述涂布室(10)中，包括：
·
含轴线(22)的中空体(21)，所述中空体(21)的内壁(23)具有入粒点(251)与出粒点(261)之间围绕所述中空体(21)的轴线(22)形成的平滑微粒轨迹(24)；
·
微粒源(25)，所述微粒源(25)适于在所述入粒点(251)处将所述微粒(40)引入所述中空体(21)，使得所述微粒(40)在所述微粒轨迹(24)上运动；
·
微粒槽(26)，所述微粒槽(26)适于所述微粒(40)通过所述微粒轨迹(24)之后在所述出粒点(261)处接纳所述微粒(40)并将所述微粒(40)引出所述中空体(21)；
·
至少一个涂布源(27、27a、27b1
‑
27b12、27c1、27c2)，每个涂布源(27、27a、27b1
‑
27b12、27c1、27c2)布置于所述中空体(21)之内，并适于使涂布材料(42)沿垂直于所述中空体(21)的轴线(22)的方向发射，使得所述涂布材料(42)在包含至少一部分所述微粒轨迹(24)的涂布区(28、28a
‑
28d)中与所述中空体(21)的内壁(23)相接触；
·
旋转装置(31)，所述旋转装置(31)适于使所述中空体(21)绕其轴线(22)旋转；以及
·
清洁装置(33)，所述清洁装置(33)以相对于所述中空体(21)静止的方式布置于所述中空体(21)内部，并适于在所述微粒轨迹(24)之外的非涂布区(29)中从所述中空体(21)的内壁(23)清除附着的涂布材料(42)。2.根据权利要求1所述的涂布设备，其特征在于，所述中空体(21)之内布置有多个涂布源(27、27a、27b1
‑
27b12、27c1、27c2)。3.根据权利要求1或2所述的涂布设备，其特征在于，所述中空体(21)内腔布置有一个或多个分隔壁(30、301)，其中，所述分隔壁(30、301)近似延伸至所述中空体(21)的内壁(23)，并将所述中空体(21)内腔分为多个涂布区(28、28a
‑
28d)或分为一个或多个涂布区(28、28a
‑
28d)和所述非涂布区(29)。4.根据上述权利要求中任一项所述的涂布设备，其特征在于，所述中空体(21)的轴线(22)水平延伸。5.根据上述权利要求中任一项所述的涂布设备，其特征在于，所述中空体(21)在横向于所述轴线(22)的横截面中呈圆形。6.根据上述权利要求中任一项所述的涂布设备，其特征在于，所述中空体(21)的横截面在所述中空体(21)沿其轴线...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克，
申请(专利权)人：迈克，
类型：发明
国别省市：