[发明专利]在离散片上沉积多层涂层的装置

说明书

本申请是于2004年10月15日进入国家阶段的PCT国际申请“在离散片上沉积多层涂层的装置”(国际申请号：PCT/US2003/011480，国际申请日：2003年4月14日，中国申请号：03808497.X)的分案申请。

技术领域

本发明一般涉及一种在片状底物上沉积多层涂层的装置和其上配置的器件，更具体地说，涉及一种包膜设备，该设备对多层涂层进行处理，同时减少可能的各层污染。

背景技术

在包装对环境敏感的产品和器件中，已包括了多层涂层，所述包装用于防止环境气体或液体诸如大气中氧和水蒸汽对产品和器件的渗透，或防止产品或器件处理、输送、存储或应用中的化学品对产品和器件的渗透。在一种形式中，这些涂层可用由有机聚合物层分隔的无机金属或金属氧化物层来构成。这些涂层已被描述于例如，U.S.专利6,268,695、6,413,645和6,522,067中，和在获准专利申请的US09/889,605中，这些全部在此引以参考。一般用于对不同的网膜(web)底物涂布薄多层涂层的一种方法是“卷带式(roll-to-roll)”方法，它包括把连续网膜底物装在卷轴上。用一系列转筒传送底物通过一个或更多个沉积站。网膜沿转筒传送进入系统，在一个或更多个聚合物沉积和固化站中沉积和固化聚合物层，同时在一个或更多个无机层沉积站中沉积无机层。这种沉积和固化站不是连接在一起的孤立室(chambers)，而是在单一真空室内彼此相邻相对隔开的。由于这样一种开式结构，一般必须努力使有机物蒸气迁移减到最小，否则有机物蒸气的迁移可能导致涂层或底物的污染。此外，因为汽相沉积对进行接受的底物赋予明显的热负荷，所以可配置一个或多个转筒，形成对底物温度控制所需的散热。尽管这种卷带式方法能够生产率高，但其实际用途受到底物连续长度(滚筒)的限制。此外，卷带式方法固有的弯曲，使之难以在硬底物上沉积涂层，或在对其装有刚性支撑器件的底物上沉积涂层。

当待涂底物为离散薄片型而非连续网膜时，一般采用另一种被称为“簇群设备(cluster tool)”的方法对片状底物涂布多层涂层。这种簇群设备方法，一般用于生产半导体器件，包括使用两个或更多个经共同界面连接一起的独立真空室，其中各真空室内装有一个或多个沉积源。在这种簇群设备方法中，是将离散薄片底物从一个真空室传动至另一真空室，使之其上接受不同涂层，并根据需要，重复此过程多次，以形成所需堆积的涂层。发展这种簇群设备方法的一个有力动因，是需要分离相邻而又不同涂层间的潜在污染源，其中，在相邻室之间一般放置隔离阀。实际上，对于防渗涂层(barrier coating)工业，簇群设备系机械的运用是部分基于如要避免污染就不能在共享真空室内进行有机和无机物沉积的概念。簇群设备方法的另一特性是，在各离散真空室内，对底物精密温度控制的可能性比对卷带式结构的开口室内精确控制温度的可能性更大。尽管簇群设备方法好处在于可生产相对无污染物的制成品，但从一个孤立真空室至另一孤立真空室不断更换薄片底物，同时又要保持真空，这大大增加了设计和控制系统的复杂性。

因此，需要有一种能对薄片底物和装在底物上的器件或产品涂布多层涂层的设备，而使卷带式器件的速度和效率与簇群设备系的机器所固有的防止交叉污染的能力结合起来。

本发明的装置满足了这个要求，可在开式(公共环境)结构中直列式沉积制备构成多层涂层的各层。不需设置很多分隔站，使包膜生产率和总包设备简单性最大化，同时适当控制所沉积的材料，使材料以气体形式分散至相邻沉积站的趋向减到最小，矫正了单涂层的污染。本发明人发现，对真空室可添加各种隔离器件，减少或消除层间污染的机会，而无需使相邻沉积站隔离开来。

发明内容