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带有可移动位置幅材引导件的沉积系统

阅读：245发布：2021-01-03

专利汇可以提供带有可移动位置幅材引导件的沉积系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种薄膜沉积系统包括幅材引导件系统，幅材引导件系统具有多个幅材引导件，多个幅材引导件为基体的幅材限定了幅材传输路径。幅材引导件系统包括可移动部分，可移动部分包括第一可移动位置幅材引导件和第二可移动位置幅材引导件。幅材传输控制系统使基体的幅材沿着幅材传输路径在幅材前进速度下前进。沉积头沿着幅材传输路径位于第一可移动位置幅材引导件与第二可移动位置幅材引导件之间。运动致动器系统使第一可移动位置幅材引导件和第二可移动位置幅材引导件的位置同步地移动，使得它们根据限定的振荡运动模式向前和向后移，同时在第一可移动位置幅材引导件与第二可移动位置幅材引导件之间维持恒定的距离，从而导致与沉积头相邻的介质的幅材的部分在沿轨道方向上向前和向后移动。，下面是带有可移动位置幅材引导件的沉积系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种薄膜沉积系统，用于将材料沉积到基体的幅材上，所述基体的幅材沿着幅材传输路径在沿轨道方向上行进，所述薄膜沉积系统包括：
幅材引导件系统，所述幅材引导件系统具有多个幅材引导件，多个幅材引导件为所述基体的幅材限定了幅材传输路径，所述幅材引导件系统包括：
入口部分
出口部分；以及
可移动部分，所述可移动部分沿着所述幅材传输路径在所述入口部分与所述出口部分之间，所述可移动部分包括：
第一可移动位置幅材引导件；以及
第二可移动位置幅材引导件；
其中，所述幅材传输路径导引所述基体的幅材穿过所述入口部分，然后围绕所述第一可移动位置幅材引导件，然后围绕所述第二可移动位置幅材引导件，然后穿过所述出口部分；
幅材传输控制系统，所述幅材传输控制系统使所述基体的幅材沿着所述幅材传输路径在幅材前进速度下前进；
沉积头，所述沉积头用于在所述基体的幅材移动越过所述沉积头时将所述材料沉积到所述基体的幅材的表面上，所述沉积头沿着所述幅材传输路径在所述第一可移动位置幅材引导件与所述第二可移动位置幅材引导件之间位于与所述基体的幅材相邻的固定位置中；
以及
运动致动器系统，所运动致动器系统述使所述第一可移动位置幅材引导件和所述第二可移动位置幅材引导件的位置同步地移动，使得它们根据限定的振荡运动模式来在可移动部分运动方向上向前和向后移动，同时在所述第一可移动位置幅材引导件与所述第二可移动位置幅材引导件之间维持恒定的距离，从而导致与所述沉积头相邻的所述介质的幅材的部分在沿轨道方向上向前和向后移动；
其中，所述基体的幅材在大致与所述可移动部分运动方向相平行的方向上进入和离开所述第一可移动位置幅材引导件和所述第二可移动位置幅材引导件。
2.根据权利要求1所述的薄膜沉积系统，其中，将所述基体的幅材以大致等于180度的缠绕角来围绕所述第一可移动位置幅材引导件和所述第二可移动位置幅材引导件缠绕。
3.根据权利要求1所述的薄膜沉积系统，其中，所述第一可移动位置幅材引导件和所述第二可移动位置幅材引导件被安装到刚性支架上，并且其中，所述运动致动器系统通过依据所述振荡运动模式来控制所述刚性支架的位置，以移动所述第一可移动位置幅材引导件和所述第二可移动位置幅材引导件的位置。
4.根据权利要求1所述的薄膜沉积系统，其中，第一定位系统用来控制所述第一可移动位置幅材引导件的位置，并且第二定位系统用来控制所述第二可移动位置幅材引导件的位置，并且其中，所述运动致动器系统通过依据所述振荡运动模式以同步的方式控制所述第一定位系统和所述第二定位系统，来控制所述第一可移动位置幅材引导件的位置和所述第二可移动位置幅材引导件的位置。
5.根据权利要求1所述的薄膜沉积系统，其中，所述幅材引导件系统的所述入口部分包括供应辊，从所述供应辊供应所述介质的幅材，并且所述幅材引导件系统的所述出口部分包括卷取辊，所述介质的幅材被卷取到所述卷取辊上。
6.根据权利要求5所述的薄膜沉积系统，其中，在所述供应辊与所述第一可移动位置幅材引导件之间的幅材传输路径遵循直路径，直路径不被任何介于中间的幅材引导件重定向，并且在所述第二可移动位置幅材引导件与所述卷取辊之间的幅材传输路径遵循直路径，直路径不被任何介于中间的幅材引导件重定向。
7.根据权利要求1所述的薄膜沉积系统，其中，所述幅材引导件系统的所述入口部分包括第一固定位置幅材引导件，并且所述幅材引导件系统的所述出口部分包括第二固定位置幅材引导件，并且其中，所述幅材传输路径导引所述基体的幅材围绕所述第一固定位置幅材引导件，然后围绕所述第一可移动位置幅材引导件，然后围绕所述第二可移动位置幅材引导件，然后围绕所述第二固定位置幅材引导件。
8.根据权利要求1所述的薄膜沉积系统，其中，所述幅材引导件系统进一步包括第二可移动部分，所述第二可移动部分包括上游的第三可移动位置幅材引导件，并且包括第四可移动位置幅材引导件，并且其中，所述运动致动器系统使所述第三可移动位置幅材引导件和所述第四可移动位置幅材引导件的位置同步地移动，使得它们根据振荡运动模式在第二可移动部分运动方向上向前和向后移动，同时在所述第三可移动位置幅材引导件与所述第四可移动位置幅材引导件之间维持恒定的距离，并且其中，所述基体的幅材在大致与所述第二可移动部分运动方向相平行的方向上进入和离开所述第三可移动位置幅材引导件和所述第四可移动位置幅材引导件。
9.根据权利要求6所述的薄膜沉积系统，其中，所述第一可移动位置幅材引导件、所述第二可移动位置幅材引导件、所述第三可移动位置幅材引导件和所述第四可移动位置幅材引导件全都安装到单个刚性支架上，并且其中，所述运动致动器系统通过依据所述振荡运动模式控制所述刚性支架的位置来移动所述第一可移动位置幅材引导件、所述第二可移动位置幅材引导件、所述第三可移动位置幅材引导件和所述第四可移动位置幅材引导件的位置。
10.根据权利要求6所述的薄膜沉积系统，其中，所述第三可移动位置幅材引导件在所述第一可移动位置幅材引导件的上游，并且所述第四可移动位置幅材引导件在所述第二可移动位置幅材引导件的下游，并且进一步包括第一固定位置幅材引导件，所述第一固定位置幅材引导件沿着所述幅材传输路径位于所述第三可移动位置幅材引导件与第二固定位置幅材引导件之间，所述第二固定位置幅材引导件沿着所述幅材传输路径位于所述第二可移动位置幅材引导件与所述第四可移动位置幅材引导件之间。
11.根据权利要求6所述的薄膜沉积系统，其中，所述第三可移动位置幅材引导件和所述第四可移动位置幅材引导件是在所述第二可移动位置幅材引导件的下游，并且进一步包括第二沉积头，所述第二沉积头沿着所述幅材传输路径在所述第三可移动位置幅材引导件与所述第四可移动位置幅材引导件之间位于与所述基体的幅材相邻的固定位置中。
12.根据权利要求9所述的薄膜沉积系统，进一步包括一个或多个固定位置幅材引导件，一个或多个固定位置幅材引导件在所述第二可移动位置幅材引导件与所述第三可移动位置幅材引导件之间使所述幅材传输路径重定向。
13.根据权利要求9所述的薄膜沉积系统，其中，在所述第二可移动位置幅材引导件与所述第三可移动位置幅材引导件之间的幅材传输路径部分遵循直路径，所述直路径不被任何介于中间的幅材引导件重定向。
14.根据权利要求1所述的薄膜沉积系统，其中，所述第一可移动位置幅材引导件和所述第二可移动位置幅材引导件中的至少一个为幅材引导件单元，所述幅材引导件单元包括两个或更多个个体幅材引导件。
15.根据权利要求1所述的薄膜沉积系统，其中，在所述第一可移动位置幅材引导件与所述第二可移动位置幅材引导件之间的幅材传输路径部分遵循直路径，所述直路径不被任何介于中间的幅材引导件重定向。
16.根据权利要求9所述的薄膜沉积系统，其中，所述沉积头的输出面与在所述第一可移动位置幅材引导件与所述第二可移动位置幅材引导件之间的幅材传输路径部分相平行。
17.根据权利要求1所述的薄膜沉积系统，进一步包括沿着所述幅材传输路径定位在所述第一可移动位置幅材引导件与所述第二可移动位置幅材引导件之间的两个或更多个附加的固定位置幅材引导件，其中，所述沉积头沿着所述幅材传输路径在所述附加的固定位置幅材引导件中的两个之间位于与所述基体的幅材相邻的固定位置中。
18.根据权利要求1所述的薄膜沉积系统，其中，所述第一可移动位置幅材引导件和所述第二可移动位置幅材引导件是整体可移动结构的部分。
19.根据权利要求1所述的薄膜沉积系统，进一步包括幅材张力控制系统，所述幅材张力控制系统维持用于所述基体的幅材的大致恒定的幅材张力。
20.根据权利要求1所述的薄膜沉积系统，其中，所述第一可移动位置幅材引导件和所述第二可移动位置幅材引导件中的至少一个为围绕辊子轴线旋转的辊子。
21.根据权利要求1所述的薄膜沉积系统，其中，所述第一可移动位置幅材引导件和所述第二可移动位置幅材引导件的至少一个为非旋转气体轴承转向杆。
22.根据权利要求1所述的薄膜沉积系统，其中，所述沉积头将所述基体的幅材的所述表面暴露于多个气态材料。
23.根据权利要求15所述的薄膜沉积系统，其中，所述沉积头的所述输出面包括：
第一惰性区，所述第一惰性区具有其中供应了惰性气态材料；
第二惰性区，所述第二惰性区具有其中供应了惰性气态材料；以及
沉积区，其沿着所述沿轨道方向位于所述第一惰性区与所述第二惰性区之间，其中，所述第一基体表面暴露于一个或多个反应气态材料，以将一个或多个材料的层沉积到基体的幅材上。
24.根据权利要求16所述的薄膜沉积系统，其中，所述第一可移动位置幅材引导件和所述第二可移动位置幅材引导件的所述幅材前进速度和所述振荡运动模式被控制成使得：在所述材料中的第一层已被沉积到在所述基体的幅材上的特别的点上之后，在所述基体的幅材上的所述特别的点不会移动超出所述第一惰性区和所述第二惰性区的外边界，直到所述材料的所有层已被沉积到在所述基体的幅材上的所述特别的点上。
25.一种薄膜沉积系统，用于将材料沉积到基体的幅材上，所述薄膜沉积系统包括：
幅材引导件系统，所述幅材引导件系统具有多个幅材引导件，多个幅材引导件为所述基体的幅材限定了幅材传输路径，所述幅材引导件系统包括：
入口部分
出口部分；以及
可移动部分，所述可移动部分沿着所述幅材传输路径在所述入口部分与所述出口部分之间，所述可移动部分包括：
第一可移动位置幅材引导件单元；以及
第二可移动位置幅材引导件单元；
其中，所述幅材传输路径导引所述基体的幅材穿过所述入口部分，然后围绕所述第一可移动位置幅材引导件单元，然后围绕所述第二可移动位置幅材引导件单元，然后穿过所述出口部分；
沉积区，所述沉积区用于将所述材料沉积到所述基体的幅材的表面上，所述沉积区沿着所述幅材传输路径在所述第一可移动位置幅材引导件单元与所述第二可移动位置幅材引导件单元之间位于与所述基体的幅材相邻的固定位置中；以及
运动致动器系统，所述运动致动器系统使所述第一可移动位置幅材引导件单元和所述第二可移动位置幅材引导件单元的位置同步地移动，使得它们根据振荡运动模式在运动方向上向前和向后移动，同时在所述第一可移动位置幅材引导件单元与所述第二可移动位置幅材引导件单元之间维持恒定的距离，从而导致与所述沉积区相邻的所述介质的幅材的部分在沿轨道方向上向前和向后移动；
其中，所述基体的幅材在大致与所述运动方向相平行的方向上进入和离开所述第一可移动位置幅材引导件单元和所述第二可移动位置幅材引导件单元。

说明书全文

带有可移动位置幅材引导件的沉积系统

技术领域

[0001] 本发明涉及用于将材料的薄膜沉积在基体的幅材上的系统，并且更特别地，涉及幅材传输系统，该幅材传输系统用于在薄膜沉积系统的工艺区域中控制基体的幅材的位置。

背景技术

[0002] 对以下存在增长的兴趣：使薄膜材料从气态前体沉积在宽泛范围的基体(substrate)上来用于宽泛种类的应用。感兴趣的基体包括刚性基体(诸如平板玻璃)和柔性基体(诸如塑料幅材(web)或金属箔)二者。特别感兴趣的是柔性支承，因为它们可为比刚性基体更机械地强健、重量更轻并且允许更经济的制造(例如，通过使辊到辊(roll-to-roll)工艺成为可能)。如果沉积头或气体传送装置在面积上小于待涂覆的基体的面积，则薄膜沉积系统(类似于它们的液体涂覆对应物)是有利的。对于连续的基体(诸如幅材和箔)，使用比基体的面积更小的沉积头是要求，不只是优势。

[0003] 在广泛用于薄膜沉积的技术之中的是化学气相沉积(CVD)，其使用化学地反应的分子，化学地反应的分子起反应，以将期望的膜沉积在基体上。对于CVD应用有用的分子前体包括待沉积的膜的元素(原子)成分，并且典型地还包括附加的元素。CVD前体是挥发性分子，挥发性分子在气态相下被传送到腔，以便在基体处反应，在基体上形成薄膜。化学反应以期望膜厚度来沉积薄膜。

[0004] 原子层沉积(ALD)是薄膜沉积技术，其为共形(conformal)薄膜提供了出色的厚度控制。ALD工艺将传统CVD的薄膜沉积工艺分割成单原子层沉积步骤。有利地，ALD步骤是自终止的，并且当进行直到自终止暴露时间或超出自终止暴露时间时，可沉积一个原子层。原子层典型地在从约0.1至约0.5个分子单层的范围，带有近似于不多于几个埃的典型大小。在ALD中，原子层的沉积是反应分子前体与基体之间的化学反应的结果。在各个分开的ALD反应-沉积步骤中，净反应(net reaction)使期望的原子层沉积，并大致消除最初地包括在分子前体中的“额外”原子。在其最纯的形式中，在缺少其他反应前体或多个反应前体的情况下，ALD涉及前体中的各个的吸附和反应。在暂存(temporal)真空ALD中，通过交替地将两种或更多种反应材料或前体及时传送到真空腔中来实现薄膜生长。顺序地，施加第一前体来与基体反应，去除多余的第一前体，并且然后施加第二前体来与基体表面反应。然后除去多余的第二前体，并重复该工艺。在所有的ALD工艺中，都将基体顺序地暴露于一系列反应物，一系列反应物与基体反应并保持与彼此隔离，以避免CVD或气体相反应。ALD循环(cycle)由形成整体薄膜材料的单个层所要求的步骤来限定；对于使用两种前体的工艺，循环限定为：第一前体暴露、吹扫(purge)步骤、第二前体暴露和第二前体吹扫步骤。

[0005] 作为空间原子层沉积(SALD)已知的ALD工艺的版本采用来自沉积头的连续(与脉冲的相反)的气态材料分配。当从沉积头分配时，气态前体通过惰性气体的流在空间上分离，而不是在时间上分离。虽然真空腔可与SALD一起使用，但由于气体流的物理分离而非单个腔内的前体的暂存分离，真空腔不再是必需的。在SALD系统中，通过基体与传送头之间的相对移动，使得在基体上的任何给定点都看到必需的气态材料的顺序，来实现所要求的顺序暴露。此相对移动可通过以下来实现：使基体相对于固定的传送头移动，使传送头关于固定的基体移动，或者移动传送头和基体二者，以便在基体处取得期望的气体暴露。示例性的SALD工艺在共同受让(commonly-assigned)的美国专利7,413,982、美国专利7,456,429、美国专利7,789,961和美国专利申请公开2009/0130858中描述，这些文件的公开内容通过引用并入本文中。SALD使在大气压力或近大气压力下能够操作，并且能够在未密封或露天环境中操作，使其与幅材涂层兼容。

[0006] 作为用于在基体的范围上进行薄膜沉积的技术，SALD提供了相当大的前景。然而，尽管其固有的技术能力和优势，仍然有若干技术障碍。与在所有ALD工艺中一样，SALD沉积的薄膜的厚度由基体所暴露于的ALD循环的数量来控制，其中，循环由以下来限定：基体暴露于最小要求的反应物和吹扫气体流，以形成期望的薄膜组成。由于工艺被限制于每个循环生长一个原子层，故要求重复的循环来沉积具有可观厚度的薄膜。为了有效地取得重复的循环，SALD要求：或者基体的运动越过沉积头，或者开发复杂装备以使得传送头在带有其气体连接的情况下相对于基体移动。可观厚度的薄膜可以通过以下方式实现：或者1)使用包含足够数量的气体分配循环的沉积头，并且使基体(或头)相对于头(或基体)在单方向运动中移动，或者2)使用带有有限的循环数量的头，并使用相对往复运动。在其中基体或沉积头通过往复移动来移动的实例中，仍然有管理气体暴露的顺序的技术挑战，因为在向前冲程(stroke)和向后冲程期间，基体可在不同的顺序中暴露至气体。此外，为了在整个基体之上沉积薄膜，基体或头可必须行进长的距离，以便使基体暴露于工艺气体。仍然有为非常大的沉积头和长距离运动轮廓(profile)二者提供备选布置的需要，使得大的基体可被容易地涂覆。

[0007] 对单个大沉积头的一种备选是在更大的沉积区段内使用多个沉积头或模块。共同受让给Kerr等人的美国专利8,182,608涉及一种装置，该装置用于维持SALD系统中的至少两个模块之间的对准或位置关系，该专利通过引用并入本文中。美国专利8,182,608描述了使多个传送头在1-D阵列中对准，解决了对更长的基体进行涂覆的能力，或提供更厚的薄膜涂层。在简化沉积头的制造的同时，它并没有解决以下挑战：使用相同的工具，或使用在制造环境中提供大的沉积区段所要求的占地面积(footprint)，来制作不同厚度的涂层。另外，仍然有对以下途径的需求：将模块化头布置为能够涂覆更宽的基体，而没有涂层缺陷或不均匀性。另外，仍然有对以下运动轮廓的需求：该运动轮廓使小的沉积头能够使用，以便从SALD建立足够的层厚度。此外，仍然有对以下基体处理器件的需求：该基体处理器件用于在辊到辊幅材上进行涂覆，使基体能够在沉积期间暴露于多个SALD循环，同时使基体平稳地从进料辊(feed roll)同时地移动到卷取辊(take-up roll)。

[0008] 为了合适地运行，SALD系统必须维持反应物气体的分离。尽管在空间上分离并且由如由沉积头传送的吹扫气体来分离，但系统必须被进一步设计，以保证气体不会在沉积头与基体之间的区域中混合。共同受让给Levy的美国专利申请公开2009/0130858涉及使用传送头的SALD沉积系统和方法，其中基体与沉积头之间的距离由气体压力来维持。在此装置中，流动的反应气体和吹扫气体的压力用作控制沉积头与基体之间的分离的手段。由于可在此类系统中产生的相对大的压力，故气体被迫使在明确限定的路径上行进，并且因而消除非期望的气体互混。

[0009] 美国专利申请公开2009/0130858的系统作为气体轴承(gas-bearing)SALD系统来操作。气体轴承操作维持着基体到沉积头的紧密接近，并且基体或头必须在垂直于沉积头的方向上自由移动。由于导致的压力轮廓使前体气体被吹扫气体分离并防止了非期望的气体互混，故使用气体轴承SALD头是有利的。仍然有对利用气体轴承沉积头来涂覆大的基体的SALD系统的需求，特别是对于带有小的制造占地面积的沉积系统而言。对于片零件(piece-part)且特别地对于辊到辊幅材二者来说，仍然有以下需求：以沉积头来涂覆长的基体，沉积头显著地小于涂层长度；此需求进一步使新颖的运动控制轮廓和基体处理成为必需。仍然有对以下辊到辊SALD系统的进一步的需求：辊到辊SALD系统利用气体轴承沉积头，气体轴承沉积头具有简单架构，以及对以下辊到辊系统的进一步的需求：辊到辊系统可管理潜在的基体扭曲并且可使沉积所需要的运动与幅材穿过系统的全局运动(global motion)隔离开。另外，仍然有对以下模块化系统的需求：模块化系统可容纳不同的基体形状因子(form factors)(包括基体的辊到辊幅材)，并提供成本上相对低且易于使用的系统。

发明内容

[0010] 本发明表现了一种薄膜沉积系统，薄膜沉积系统用于将材料沉积到基体的幅材上，基体的幅材沿着幅材传输路径在沿轨道(in-track)方向上行进，薄膜沉积系统包括：幅材引导件系统，幅材引导件系统具有多个幅材引导件，多个幅材引导件为基体的幅材限定了幅材传输路径，幅材引导件系统包括：
入口部分
出口部分；以及
可移动部分，其沿着幅材传输路径在入口部分和出口部分之间，可移动部分包括：
第一可移动位置幅材引导件；以及
第二可移动位置幅材引导件；
其中，幅材传输路径导引基体的幅材通过入口部分，然后围绕第一可移动位置幅材引导件，然后围绕第二可移动位置幅材引导件，然后通过出口部分；
幅材传输控制系统，其使基体的幅材沿着幅材传输路径以幅材前进速度来前进；
沉积头，其用于在基体的幅材移动越过沉积头时将材料沉积到基体的幅材的表面上，沉积头沿着幅材传输路径在第一可移动位置幅材引导件和第二可移动位置幅材引导件之间位于与基体的幅材相邻的固定位置上；以及
运动致动器系统，其使第一可移动位置幅材引导件和第二可移动位置幅材引导件的位置同步地移动，使得它们根据所限定的振荡运动模式来在可移动部分运动方向上向前和向后移动，同时在第一可移动位置幅材引导件与第二可移动位置幅材引导件之间维持恒定的距离，从而使与沉积头相邻的介质的幅材的部分在沿轨道方向上向前和向后移动；
其中，基体的幅材在大致与可移动部分运动方向相平行的方向上进入和离开第一可移动位置幅材引导件和第二可移动位置幅材引导件。

[0011] 本发明的优势在于：不管可移动部分如何运动，沿着幅材传输路径的基体的幅材的长度是恒定的。结果，幅材张力维持在稳定值下。这使在系统中能够利用调节辊(dancer roll)张力感测装置，而不会引起周期性扰动。另一个优势在于：主要幅材运动可独立于可移动部分的运动来控制，并且主要幅材运动可被停止，或异步地加速。

[0012] 另一个优势在于：介质的幅材的振荡运动的幅度是可移动部分的运动幅度的整数倍。减少了运动部件的整体长度，这减少了成本并且允许紧凑的设备。此外，期望的是使基体的幅材的振荡部分尽可能快速地加速，以便可取得短的目标气体暴露时间，使尽可能多的振荡冲程(stroke)长度在恒定速率下进行。快速加速还通过在给定冲程长度和终端速度下减少每次振荡的总时间来增加吞吐量(throughput)。本发明的优势在于：工艺区域内的基体的幅材的线性加速度是可移动部分的加速度的整数倍。

[0013] 使用气体轴承转向杆的构造的优势在于：当基体的幅材改变切向速度时，不存在对幅材引导设备的角加速度的要求。还有优势在于：幅材的引入(incoming)速度可通过在幅材设备的入口或出口处的固定位置辊子(roller)的旋转速率来测得。附图说明

[0014] 图1为示意性框图，示出了SALD沉积系统的功能元件；图2A-2C为具有单个ALD循环的在本发明中有用的SALD沉积头的横截面侧视图；
图3A为具有1.5个ALD循环的SALD沉积头的备选实施例的横截面侧视图；
图3B为图3A的SALD头的俯视图；
图4为依据示例性实施例的辊到辊薄膜沉积系统的横截面视图，辊到辊薄膜沉积系统包括幅材传输系统，幅材传输系统具有可独立地移动的部分；
图5为幅材传输路径的展开视图，幅材传输路径穿过图4的幅材传输系统的可独立地移动的部分；
图6阐示了幅材传输系统的可移动部分的移动和基体的幅材的对应位移；
图7阐示了依据示例性实施例的幅材传输系统的可移动部分的替代构造；
图8阐示了依据示例性实施例的幅材传输系统的可移动部分的替代构造；
图9阐示了依据示例性实施例的幅材传输系统的可移动部分的替代构造；
图10阐示了依据示例性实施例的幅材传输系统的可移动部分的替代构造；
图11阐示了依据示例性实施例的幅材传输系统的可移动部分的替代构造；
图12为辊到辊薄膜沉积系统的横截面视图，辊到辊薄膜沉积系统包括张力控制部件；
图13为示例性辊到辊薄膜沉积系统的横截面视图，其中可移动位置幅材引导件组合到单个可移动结构中；
图14为示例性辊到辊薄膜沉积系统的横截面视图，示例性辊到辊薄膜沉积系统包括沿着幅材传输路径在可移动位置幅材引导件之间的幅材引导件结构；
图15为示例性辊到辊薄膜沉积系统的横截面视图，示例性辊到辊薄膜沉积系统包括沿着幅材传输路径在可移动位置幅材引导件之间的幅材引导件结构；
图16为示例性辊到辊薄膜沉积系统的横截面视图，示例性辊到辊薄膜沉积系统具有沉积头，沉积头带有弯曲输出面，示例性辊到辊薄膜沉积系统包括沿着幅材传输路径在可移动位置幅材引导件之间的固定位置幅材引导件的对；
图17为示例性辊到辊薄膜沉积系统的横截面视图，其中，可移动部分在垂直方向上移动；
图18为依据替代实施例的辊到辊薄膜沉积系统的横截面视图，辊到辊薄膜沉积系统具有两部件实施方式；
图19阐示了用于辊到辊薄膜沉积系统的示例性构造，辊到辊薄膜沉积系统具有两个工艺站；
图20阐示了用于辊到辊薄膜沉积系统的示例性构造，辊到辊薄膜沉积系统具有两个工艺站；
图21为辊到辊薄膜沉积系统的横截面视图，辊到辊薄膜沉积系统包括两对可移动位置幅材引导件，以提供4:1的运动比；并且
图22阐示了在图21的构造中的幅材传输系统的可移动部分的移动以及基体的幅材的对应的位移。

[0015] 将理解的是，所附的附图是出于阐示本发明的概念的目的，并且可以不是等比例的。在可能的情况下，相同的参考数字已用来标示对于多个图共同的相同特征。

具体实施方式

[0016] 贯穿说明书和权利要求书，除非上下文另外清楚地指示，否则以下术语采用本文中明确地关联的意思。“一(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”的意思包括复数的参考，“在......中(in)”的意思包括“在......中”和“在......上(on)”。另外，方向术语(诸如“在......上”、“在......之上(over)”、“顶部”、“底部”、“左”和“右”)参考被描述的(一个或多个)图的定向来使用。因为本发明的实施例的部件可在许多不同定向上定位，方向术语仅出于阐示的目的而使用，并且绝不是限制的。

[0017] 本发明包括本文中所描述的实施例的组合。对“特别的实施例”及类似物的参考涉及存在于本发明的至少一个实施例中的特征。对“实施例”或“特别的实施例”或类似物的分开的参考并不必然涉及同样的实施例或多个实施例；然而，此类实施例一般地并不互相排斥，除非如此指出或当对本领域技术人员之一容易地显而易见的时。在对“方法(method)”或“多个方法(methods)”及类似物的参考中，使用单数或复数并非限制的。应当注意的是，除非另由上下文明确地指出或要求，否则词语“或(or)”在此公开中以非排他的意义来使用。即使发明的特定实施例已在本文中描述，应当注意的是，本发明不限于这些实施例。特别地，在兼容的情况下，关于一个实施例描述的任何特征也可在其他实施例中使用。在兼容的情况下，不同实施例的特征可被交换。

[0018] 将理解的是，没有被特定地示出、标号或描述的元件可采用本领域技术人员所熟知的各种形式。在以下描述和附图中，在可能的情况下，已使用相同的参考数字来标示相同的元件。将理解的是，视情况而定，元件和部件可用单数或复数形式来参考，而没有限制本发明的范围。

[0019] 本发明的示例实施例被示意性地阐示，并且出于清晰的缘故，本发明的示例实施例并非等比例的。本领域普通技术人员之一将能够容易地确定本发明的示例实施例的元件的特定尺寸和相互连接。因此，所提供的图并非等比例绘制的，但意在示出本发明的一些实施例的整体功能和结构布置。

[0020] 本发明的实施例涉及用于系统的部件，用于系统的部件对于薄膜沉积有用。在优选实施例中，薄膜沉积使用空间原子层沉积(SALD)工艺来完成。对于后续的描述，术语“气体”或“气态材料”以广泛意义上来使用，以包含汽化的或气态的元素、化合物或材料的范围中的任何。本文中所使用的其他术语(诸如：反应物、前体、真空和惰性气体)例如全部具有它们的传统含义，如将被材料沉积领域中的技术人员很好地理解的那样。反应物气体流可包括多个反应物种(species)，连同惰性气态物种一起。在一些实施例中，反应气体可包括诸如由远程等离子体源供应的反应等离子体。可使用的远程等离子体源的一个类型包括表面介电屏障放电源。同样地，在一些实施例中，离子体加强的空间ALD(PE-SALD)布置被认为是有用的。尽管在SALD系统的上下文中描述了示例性实施例，但本领域技术人员将意识到的是，本发明的方面也可用于涉及到将基体暴露于一个或多个气态物质的任何应用，诸如化学气相沉积工艺。

[0021] 除非另由上下文明确地指出或要求(例如，通过某些部件的定向与重力之间的特定关系)，否则术语“在......之上”一般地涉及元件与另一个元件的相对位置，并且是对定向不敏感的，使得如果一个元件在另一个之上，如果整个堆叠物(stack)被颠倒翻转过来，另一个元件仍然是功能地在一个元件之上的。同样地，术语“在......之上”、“在......下面(under)”、和“在......上”是功能地等同的，并且并不要求元件处于接触中，并且另外地，并不禁止在结构内存在介入中间的层。术语“相邻的”在本文中在广泛的意义上使用，以意指紧邻(next to)或毗邻(adjoining)另一个元件的元件。所提供的图并非等比例地绘制，但意在示出本发明的一些实施例的整体功能和结构布置。

[0022] 为了方便起见，本发明的实施例以特别的定向来阐示并描述；并且除非诸如通过讨论重力或重量矢量来特定地指示，否则不应当假设关于重力的一般定向。为了方便起见，使用以下坐标系统：z轴垂直于沉积头的输出面，x轴平行于主要运动方向(在输出面的平面中)，并且y轴垂直于主要运动轴(在输出面的平面中)。当在本文中使用时，翻滚、俯仰(pitch)和偏航(yaw)具有它们的普遍地理解的定义。为了便于解释相对运动和自由度，提供了以下说明。翻滚是绕与主要运动轴(x轴)相平行的轴的旋转。俯仰是绕y轴的旋转，y轴在传送装置的输出面的平面中并且垂直于主要运动轴。偏航为绕z轴的旋转，z轴与传送装置的输出面相垂直。

[0023] 通过两种或更多种反应材料(共同地称为前体)在时间或空间上的交替暴露，ALD工艺实现了在基体上的薄膜生长。施加第一前体来与基体反应。去除多余的第一前体，并且然后施加第二前体来与基体表面反应。然后，去除多余的第二前体，并且重复工艺。在所有ALD工艺中，基体顺序地暴露于一系列反应物，一系列反应物与基体反应。ALD(及SALD)沉积的薄膜的厚度由基体所暴露于的ALD循环的数量来控制，其中，循环由以下来限定：暴露于最小要求反应物和吹扫气体流，以形成期望的薄膜组成。例如，在简单设计中，单个循环可提供第一反应物气态材料G1的一个应用和第二反应物气态材料G2的一个应用。为了有效地取得重复的循环，SALD要求：或者基体的运动越过沉积头，或者开发复杂装备，使得传送头在带有其气体连接的情况下可相对于基体移动。可观厚度的薄膜可通过以下来实现：或者1)使用包含足够数量的气体分配循环的沉积头，并使基体(或沉积头)在相对于沉积头(或基体)的单向运动中移动，或者2)以有限数量的循环来使用沉积头，并使用相对往复运动。

[0024] 为了有效地使用SALD沉积头来用于薄膜沉积，其普遍地在更大的SALD系统或设备内采用。典型地，此类系统被特定地设计，以将薄膜沉积在特别类型的基体(例如，刚性的或柔性的)上。此外，SALD系统典型地利用单一(singular)运动轮廓类型，选择单一运动轮廓类型的原因在于沉积头的设计和被涂覆的基体的类型。在很多情况下，SALD系统被进一步设计来用于特定应用，并且同样地，被构造为将单个材料在给定的厚度下涂覆在具有特别的形状因子的基体上。

[0025] 如本领域技术人员所知的，为了有效地沉积薄膜，各个SALD系统要求至少三个功能元件，也就是沉积单元、基体定位器和相对运动的器件。至今为止，各个功能元件的特定设计已一般地因系统而异。如将要描述的那样，本发明的SALD系统的优选实施例本质上是模块化的，并且同样地包括了不同设计的部件的范围，部件可交换，以在新颖的SALD平台内执行特别功能元件的功能。关于图将更好地理解在SALD系统的范围中有用的特定部件的设计和优势、以及本发明的新颖的模块化SALD平台的发明性元件和构造的设计和优势。

[0026] 如在图1的示意性框图中所示出，本发明的SALD系统200优选地是在其中基体97相对于固定的沉积单元210移动的SALD系统。同样地，基体97通过基体定位器模块280来定位在沉积单元210的输出面134之上，并且通过使用相对运动器件270的基体定位器模块280的运动来实现基体97与沉积单元210之间的相对运动，相对运动器件270也可称为运动控制器或运动控制器件。沉积单元210、基体定位器模块280和相对运动器件270是SALD系统200的沉积子系统205的功能元件。在本发明的各种实施例中，沉积单元210可为单个沉积头30或可为包括沉积头30的阵列的沉积单元。相对运动器件270与基体定位器模块280相互作用，以使基体97相对于沉积单元210移动。

[0027] 基体定位器模块280优选地为可互换基体定位模块，带有模块化系统，模块化系统具有可容易地交换到SALD系统200中的多个基体定位模块，其中，不同的基体定位模块构造为处置不同类型的基体97和不同的基体形状因子。

[0028] 很多类型的基体可用SALD系统200来涂覆。在本发明中使用的基体97可为充当机械支承的任何材料，机械支承用于随后涂覆的层。基体97可包括刚性材料，诸如玻璃、硅或金属。基体还可包括柔性材料，诸如聚合物膜或纸。有用的基体材料包括有机材料或无机材料。例如，基体可包括无机玻璃、陶瓷箔和聚合物材料。基体97的厚度可变化，典型地从约25μm到约1cm变化。使用柔性基体97允许辊工艺(roll processing)，辊工艺可为连续的，提供了相对于平的或刚性的支承物的规模经济和制造经济。

[0029] 在一些示例实施例中，例如，当期望的是用于临时目的(例如，制造、传输、测试或储存)的附加的结构性支承时，基体97可包括临时支承或支承材料层。在这些示例实施例中，基体97可为可拆卸地附着于或机械地附于临时支承上。例如，柔性聚合物支承可临时地附着于刚性玻璃支承上，以在沉积工艺期间提供增加的结构刚度。在制造工艺完成后，可将玻璃支承从柔性聚合物支承去除。基体97可为裸露的，指示了其在其表面上不包含与构成其的材料不同的实质材料。基体97可包括各种层和在表面上的图案材料(patterned material)。

[0030] 相对运动器件270适合于连接到可互换基体定位器模块，并且同样地，相对运动器件270和可互换基体定位器模块优选地包含适当的匹配特征。基体定位器模块280设计为使基体97相对于沉积单元210的输出面134在x方向和y方向上定位。SALD系统200也可包括次要基体定位器(未示出)，次要基体定位器设计为控制基体97在z方向上的位置。

[0031] 在各种构造中，在沉积期间，基体97可附接到背衬(backer)装置上。背衬装置可用作用于基体的热源，或使否则柔性的基体硬化。例如通过真空来临时地附接至基体的背衬意在与基体在基体与固定的沉积头之间的相对运动期间一起移动。背衬附接可向柔性基体提供极大地增大的刚度和平直度(flatness)。在本发明中有用的背衬装置可比基体更大(如可以用来使柔性基体的片零件稳定化)，或大致与基体相同的尺寸，或当基体为刚性的且自支承的时显著地比基体更小。当在本文中使用时，“基体单元”涉及单独的基体97或带有附接的背衬装置的基体97；基体单元具有相对于沉积单元210的相对运动。

[0032] 沉积单元210可使用本领域中已知的任何类型的SALD沉积头。图2A-2C阐示了沉积头30，沉积头30构造为从在沉积区305内的不同气体区中的输出面同时地供应多个气态材料。在所有的三个图中，沉积区305包含用于单个两步ALD沉积循环的必需气体区。在沉积区305内从左到右移动，存在有第一反应气体区313(G1)，接着是惰性气体吹扫区314(P)以及第二反应气体区315(G2)。在相对运动器件270(图1)使基体97相对于沉积头30移动(x方向为如由运动箭头98所指示的主要运动方向)时，在基体97上的特别位置看到导致了ALD沉积的气体的以上顺序。当前的沉积头30可包括沉积区305，沉积区305带有气体区，气体区用于任何数量的ALD沉积循环，阐示的单个ALD循环是为了理解的清晰。

[0033] 本发明的SALD系统可使用任何沉积头几何结构，只要该沉积头几何结构具有所要求的气体传送，以在沉积头30与基体97之间按所要求的顺序形成气体区来实现ALD循环，如由图2A的简化沉积头30所阐示的那样。在优选实施例中，反应气体(例如，G1和G2)具有很少的互混或没有互混，以在膜沉积或气体相反应期间避开CVD部件。吹扫区314(P)服务于使反应气体G1、G2分离，并允许在基体表面移动通过吹扫区314时从基体表面去除任何反应副产物。

[0034] 单个沉积循环(从左到右移动)由以下来限定：惰性气体流I、接着是第一反应气体流G1、接着是惰性吹扫气体流P、并且最后接着是第二反应气体流G2。沉积区305具有沉积区长度，沉积区长度跨过(spans)从第一反应气体区的开始到最终反应气体区的结束的距离(例如，在图2A中从第一反应气体区313到第二反应气体区315)。

[0035] 在图2A-2C中所阐示的沉积头30在沉积区305的任一侧上具有延伸的惰性区308、309。第一惰性区308具有第一惰性区长度，第一惰性区长度跨过从沉积头30的左边缘321到第一反应气体区313的边界的距离。第二惰性区309具有第二惰性区长度，第二惰性区长度跨过从第二反应气体区315的边界到沉积头30的右边缘322的距离。延伸的惰性区308、309使沉积区305与外部环境15隔离，并使沉积头30能够涂覆大致比沉积头30的长度更长的基体97，而不使生长区域暴露于外部环境15。现有技术的沉积头典型地是在更大的系统内操作，在更大的系统中，外部环境被控制为惰性的、在真空下或二者。在本发明的优选实施例中，沉积头30可在大气压力下使用，不带有用于外部环境15的任何附加的环境控制。本发明的优势中的一个在于：沉积头30和包含它的SALD系统200可用来在长度比沉积区305的长度大得多的基体97上涂覆。本发明的一些实施例的进一步优势在于以下能力：在沉积期间，控制被活动地(actively)涂覆的基体的区域的环境。另外，相对小的沉积头尺寸允许沉积头的更低成本的制造。

[0036] 已知的是，ALD是自限制的，意味着当在基体表面上的所有可用站点(site)已与前体反应时，在该半步(half-step)期间不存在进一步的反应。当沉积循环中的两个半反应(half-reaction)都具有足够的时间和可用前体来达到此状态时，所说的是ALD循环已达到“饱和”。根据定义，在这些条件下完成的ALD沉积为饱和ALD，而且持续暴露于前体并不会显著地改变沉积量。在SALD中，基体速度和反应区的长度确定了向给定前体的暴露时间。对于给定速度，存在达到饱和的所要求的最小区长度(即，“饱和长度”)，并且在材料沉积期间，比饱和长度更长的区长度并不增加膜厚度。本发明的SALD系统可在饱和条件和亚饱和(sub-saturated)条件二者下使用。本发明的一个优势是：亚饱和生长可仍是确定性的，因为对于由基体速度和运动轮廓来设定的时间，在基体97上的各个点将看到相同的前体浓度。

[0037] 运动箭头98指示了在SALD中有用的基体97的一个已知运动，其为使基体97在平稳振荡运动或平稳往复运动中移动通过整个沉积区305，使得基体“看到”所要求的数量的循环，以制作期望的涂层厚度(如上文所讨论的)。在本发明的优选实施例中，基体运动被控制，使得在涂覆期间防止被活动地涂覆的区域经历外部环境。这具有以下优势：在生长期间，通过防止暴露于可存在于由沉积头30与基体97之间的区域所限定的受控环境之外的外部环境中的任何反应物种或灰尘颗粒或其他污染物，来避免薄膜的污染。

[0038] 图2B的沉积头30阐示了实施例，其中，气体区中的一个或多个使用横向布置，诸如在前述的题为“用于原子层沉积的设备”的共同受让的美国专利7,456,429(Levy等人)中所公开的横向布置。在横向流布置中，气体的流在沉积期间是与基体运动的方向正交的或横切的，并且或者被排出沉积头30的边缘外，或者沿着沉积头30的周界排出到排出缝中。如所阐示，沉积头30具有气体缝110(即，输出缝112)，气体缝110构造为将气体供应到它们对应的气体区中。在其他实施例中，沉积头30通过孔口的阵列来向长形平行气体区提供气体，而不是通过所阐示的输出缝112(长形渠道)。

[0039] 图2C的沉积头30阐示了本发明的优选的气体轴承沉积头30。气体轴承沉积头30的原理和设计已在前述美国专利申请公开2009/0130858中详细描述，以及在共同受让的美国专利7,572,686(Levy等人)且题为“用于利用补偿力的薄膜沉积的系统”中详细描述。如在图2C中所示出，示例性沉积单元210包括沉积头30，沉积头30根据真空预加载的气体轴承原理来操作，沉积头30具有输出面134(向上面对)，输出面134具有气体缝110，气体缝110提供气体到气体区中并将气体从气体区排出。通过在空间地分开的长形输出缝112(在y方向上延伸)将气体提供到气体区中。各个气体区包括对应的输出缝112。相邻的排出缝114将气体从气体区去除(或排出)。排出缝114被定位，以限定各种气体区的边界。如所阐示，气体区等同于图2A和图2B的那些。

[0040] 在其中沉积头30使用气体轴承原理来操作的这些优选实施例中，基体97定位在沉积头30的输出面134上面，并通过以下之间的平衡来维持处于紧密接近输出面134：重力的拉拽、通过输出缝112供应到输出面134的气体的流、以及在排出缝114处的少量的真空。尽管在此示例中的气体开口为在y方向上延伸的气体缝110(也称为气体渠道)，本领域技术人员将意识到的是：只要合适的气体被传送到沉积头与基体之间的气体区中并从沉积头与基体之间的气体区排出，则气体开口也可具有其他几何结构(诸如喷嘴或圆形孔口的排)。

[0041] 如在图2C中所示出，气体在沉积头30的输出面134中的交替的输出缝112和排出缝114中被引入和排出。在沉积期间，输出缝112之间的气体的流主要是在基体朝向相邻的排出缝114行进(向前和向后)的方向上。如早先所讨论，跨过反应气体区的区域可被称为沉积区305，沉积区305优选地被两个惰性区308、309包围。沉积区305内的个体气体区(其中基体
97暴露于各个气体)一般地从对应的输出缝112向外延伸到两个相邻的排出缝114，如针对第一反应气体区313、吹扫区314和第二反应气体区315所阐示的那样。在所阐示的构造中，延伸的惰性区308、309从惰性气体输出缝112延伸到沉积头30的边缘。在备选实施例中，延伸的惰性区308、309可包括附加的输出缝112或其他气体供应特征。另外，延伸的惰性区
308、309可包括排出缝114或其他排出特征，以提供免受外部环境15影响的附加的保护/分离。

[0042] 使用图2A-2C的沉积头30的实施例中的任何一个，可通过以下来实现SALD沉积工艺：以实现对于给定应用的期望厚度的均匀沉积的膜所必需的循环的数量，来使基体97的位置跨沉积头30振荡(在由运动箭头98指示的沿轨道方向上)。

[0043] 图3A为沉积头30的横截面视图，阐示了本发明的优选实施例，其中沉积区305布置为对称的，使得在基体97相对于沉积头30移动时，位置在向前方向或相反方向上可“看到”完整循环暴露。图3B阐示了与图3A的横截面视图相对应的俯视图，其中横截面视图是沿着俯视图的线A-A’获取的。按照普遍说法，在图3A-3B中所阐示的沉积头30可被称为“一个半循环头”或“1.5个循环头”。从左到右移动通过沉积区305，基体97(按顺序)暴露于：第一反应气体区313(其中基体暴露于第一反应气体G1)、惰性吹扫区314(其中基体暴露于惰性吹扫气体P)、第二反应气体区315(其中基体暴露于第二反应气体G2)、另一个惰性吹扫区314(其中基体暴露于吹扫气体P)以及另一个第一反应气体区313(其中基体暴露于第一反应气体G1)。在相反方向上从右到左移动通过沉积区305，基体97暴露于与在向前(左到右)方向上相同顺序的气体，也就是：第一反应气体G1、惰性吹扫气体P、第二反应气体G2、惰性吹扫气体P和第一反应气体G1。此对称的优势在于：从左到右或从右到左进给基体97导致了等同的暴露，并且沉积头30的进口侧和出口侧取决于基体97的相对运动的方向而不是沉积头30的设计。

[0044] 与先前实施例一样，气体区(或区域)是在基体97与沉积头30之间。在图3A中的标记被放置在基体上面，这是为了清晰起见并且进一步强调在基体97的工艺侧与沉积头30的输出面134之间的小的工作距离94，通过使用真空预加载的气体轴承沉积头30而使小的工作距离94成为可能。如在图3B的俯视图中所阐示，除了在沉积区305(示出为阴影地区)中的输出缝112(示出为黑线)和排出缝114(示出为灰线)之外，存在与在沉积区305中的气体缝110正交的附加的输出缝401。附加的气体输出缝401将惰性气体提供到沉积头30的跨轨道(cross-track)边缘区域，提供了沉积区305与外部环境15的进一步隔离。

[0045] 图3A的示例性气体轴承沉积头30具有与1.5个ALD循环相对应的气体缝110，以在向前方向和相反方向上提供合适的气体暴露的顺序。当基体97在沉积头30之上来回地振荡时，每次在沉积头30之上单方向经过，其将仅提供单个ALD循环(一个G1暴露和一个G2暴露)，因此，一个往返行程(round trip)振荡提供两个ALD循环。此外，当第二前体G2与外部环境反应而第一前体G1不与外部环境反应时，针对涉及G2的不想要的反应，此布置提供了附加的保护。将受益于此布置的前体对(precursor pair)的示例为水和三甲基铝(TMA)，其中水为非反应前体G1，并且TMA为高反应前体G2。

[0046] 沉积头30优选地由以下材料来建造：该材料不与前体气体反应，并且可承受所要求的温度，而没有显著的变形。一个优选的材料为不锈钢。所意识到的是：也可使用其他材料，但差别热膨胀必须保持为低的，以防止扭曲。如所描述，沉积头30将多个反应工艺气体和惰性工艺气体通过输出面134传送。各种气体源到沉积头30的连接可使用分布在沉积头30的周边周围的个体管或管道连接来实现。在示例性构造中，可商业地获得的配件(诸如Swagelok VCR系列部件)被用于气体源连接。在优选实施例中，气体经由歧管来供应到沉积头30。

[0047] 相对洁净的外部环境对于使污染的可能性最小化来说是有用的，但不是必需的。在本发明的系统中，可使用完整的“洁净室”条件或惰性气体填充的外壳，然而，优选实施例并不要求控制外部环境，并且出于该原因是有利的。本发明的设备的优势在于其在广泛范围的温度下(在一些实施例中，包括室温或近室温)执行到基体97上的沉积的能力。本发明的设备可在真空环境中操作，但特别地非常适合于在大气压力或近大气压力下操作。在优选实施例中，SALD工艺可在以下条件下执行：在大气压力下或近大气压力，以及在广泛范围的外界温度和基体温度下，优选地在低于300ºC的温度下。

[0048] 图4阐示了用于将材料的薄膜沉积在基体97的幅材上的SALD系统200，基体97的幅材通过幅材传输系统545从供应辊85到卷取辊86沿着幅材传输路径540从上游到下游传输。幅材传输系统545包括固定部分510和可移动部分505，固定部分510包括固定位置幅材引导件501、504，可移动部分505包括可移动位置幅材引导件502、503。可控制可移动部分505的位置，以控制基体97的幅材的一部分的运动，独立于穿过幅材传输系统545的基体97的幅材的整体运动。幅材传输系统545的可移动部分505也可称为“独立运动控制部分”，称为“独立运动部分”或称为“独立运动区段”，并且应当理解的是，这些术语是等同的。

[0049] 如所阐示，带有可移动部分505的幅材传输系统545在SALD系统200中使用。所阐示的SALD系统200包括沉积头30和气体轴承背衬40。关于依据本发明可使用的示例性气体轴承背衬40的附加的细节在共同转让给Spath等人的共同未决的题为“带有高硬度气体轴承和低硬度气体轴承的基体定位系统”的美国专利申请15/458,262中进行了描述，美国专利申请15/458,262通过引用并入本文中。应当理解的是，本发明的幅材传输系统在其它类型的SALD沉积系统中也是有用的，以及在其它类型的幅材处置系统中(其中期望的是基体97的幅材在工艺区域中的独立运动)也是有用的。

[0050] 幅材传输路径540导引来自供应辊85的基体97的幅材，围绕第一固定位置幅材引导件501，围绕第一可移动位置幅材引导件502，围绕第二可移动位置幅材引导件503，围绕第二固定位置幅材引导件504，并且然后导引到卷取辊86。应当理解的是，幅材传输系统545还可包括未在图4中示出的附加的幅材引导件和其他幅材传输系统部件(例如，幅材转进(steering)部件和幅材张力感测/控制部件)。依据本发明，可使用本领域中已知的任何有用的幅材传输系统部件。

[0051] 在所阐示的实施例中，固定位置幅材引导件501、504和可移动位置幅材引导件502、503被示出为辊子，辊子围绕辊子轴线旋转。在其他实施例中，可备选地使用其他类型的幅材引导件，诸如非旋转辊子或气体轴承转向杆(有时称为空气鞋)。依据本发明，可使用本领域中已知的任何适当类型的幅材引导件，只要它们提供的幅材传输路径540具有所要求的属性。优选地，幅材引导件包括凸出的外部表面，基体97的幅材围绕凸出的外表面经过。对于其中幅材引导件中的一个或多个是空气鞋的构造，幅材引导件的凸出的外部表面包括一个或多个开口，气态材料穿过一个或多个开口供应，以使基体97的幅材抬升远离凸出的外部表面。

[0052] 第一固定位置幅材引导件501和第一可移动位置幅材引导件502定位成使得：在第一固定位置幅材引导件501的底部与可移动位置幅材引导件502的顶部之间的切线平行于沉积头30的输出面134。类似地，第二固定位置幅材引导件504和第二可移动位置幅材引导件503定位成使得：在第二可移动位置幅材引导件503的顶部与第二固定位置幅材引导件504的底部之间的切线也平行于沉积头30的输出面134。附加地，第一可移动位置幅材引导件502和第二可移动位置幅材引导件503定位成使得：在第一可移动位置幅材引导件502的底部与第二可移动位置幅材引导件503的底部之间的切线也平行于沉积头30的输出面134。

[0053] 幅材传输控制系统560使基体97的幅材能够沿着幅材传输路径540在沿轨道方向541上从供应辊85到卷取辊86稳定移动。对于许多应用，幅材传输控制系统560将使基体97的幅材以大致恒定的幅材前进速度来前进，同时对基体97的幅材的区域进行涂覆。在本公开的上下文内，“大致恒定的”意味着恒定在10％以内。可移动部分505可独立地控制，以使得能够在连续运动上叠加独立运动分量。这为基体97的幅材的工艺部分在其移动越过沉积头30时提供了复合运动轮廓。在优选实施例中，可移动部分505向后和向前移动，使得基体
97的幅材在振荡运动中移动越过沉积头30，同时全局连续运动使基体97的幅材以不间断的型式连续从供应辊85移动到卷取辊86。这使得以下运动轮廓成为可能：诸如在共同转让给Spath等人的共同未决的题为“带有重复运动轮廓的沉积系统”的美国专利申请15/458,287中描述的“晃动(ooching)”运动轮廓，美国专利申请15/458,287通过引用并入本文中。此类运动轮廓对于在比沉积头更大的基体上执行SALD沉积而言是有用的，并且包括具有向前运动部分(朝向卷取辊86)和稍微更小的向后运动部分(朝向供应辊85)的重复运动轮廓，提供了Δx的净向前运动，Δx可被称为“晃动距离”。在此情况下，基本的向前和向后运动由可移动部分505的振荡运动来提供，而净向前运动Δx由受幅材传输控制系统560控制的连续幅材运动所导致，并且对应于在可移动部分505完成一个循环所花费的时间期间基体97的幅材沿着幅材传输路径540行进的距离。

[0054] 第一固定位置幅材引导件501和第二固定位置幅材引导件504各自具有相对于机器基座(地面)的固定位置。可移动位置幅材引导件502、503被构造为：在维持它们之间的恒定距离的同时，在与沉积头30的输出面134相平行的运动方向506上一致地移动。在所阐示的实施例中，这通过将可移动位置幅材引导件502、503的辊子轴线附接到共同刚性支架515(在图4中示意性地示出)来实现，共同刚性支架515可在与沉积头30的输出面134相平行的运动方向506上移动。刚性支架515附接到运动致动器520，运动致动器520使刚性支架515在振荡运动模式中向前和向后移动，从而使可移动位置幅材引导件502、503一致地同步移动。在备选实施例中，可移动位置幅材引导件502和503都可个体地安装到运动致动器520，或者可安装到被同步控制的分开的运动致动器系统。

[0055] 可移动位置幅材引导件502、503布置成使幅材传输路径540在可移动位置幅材引导件502、503之间在与沉积头30的输出面134相平行的平面中行进。在所阐示的构造中，这通过将可移动位置幅材引导件502、503的辊子轴线定位在与输出面134相平行的平面中来实现。

[0056] 在第一可移动位置幅材引导件502之前的幅材传输路径540的部分(在此情况下，该部分包括供应辊85和第一固定位置幅材引导件501)可称为入口部分548。类似地，在第二可移动位置幅材引导件503之后的幅材传输路径540的部分(在此情况下，该部分包括第二固定位置幅材引导件504和卷取辊86)可称为出口部分549。

[0057] 图5是图4的幅材传输路径540的部分的展开视图，包括可移动部分505。基体97的幅材以任意缠绕角(wrap angle)(例如在90-225度之间)来围绕第一固定位置幅材引导件501经过。离开第一固定位置幅材引导件501的基体97的幅材然后在相反的方向上以大致等于180度(即，在±10度内等于，并且更优选地，在±5度内等于)的缠绕角来围绕第一可移动位置幅材引导件502缠绕。围绕第一可移动位置幅材引导件502将幅材缠绕180度形成了两个平行的幅材传输路径部分540a、540b。然后，基体97的幅材穿过工艺区域542(例如涂覆站)。在示例性实施例中，在工艺区域中，幅材在SALD沉积头30之上传输，SALD沉积头30安装在固定位置中(见图4)。在优选实施例中，沉积头30的输出面134和在工艺区域542中的幅材传输路径部分540b是平行的。然后，将基体的幅材以名义上180度的缠绕角来围绕第二可移动位置幅材引导件503缠绕，使得在第二可移动位置幅材引导件503与第二固定位置幅材引导件504之间的幅材传输路径部分540c平行于另外两个幅材传输路径部分540a和540b，并且平行于沉积头30的输出面134，并且还平行于运动方向506。基体97的幅材以任意缠绕角(例如在90-225度之间)围绕第二固定位置幅材引导件504经过。基体97的幅材以与在第一固定位置幅材引导件501处的引入速度相等的速度来离开第二固定位置幅材引导件504。

[0058] 独立于基体97的幅材穿过幅材传输路径540的固定部分510的运动，通过使可移动部分505在与局部幅材路径相平行(即，与沉积头30的输出面134相平行)的运动方向506上位移(例如通过使用运动致动器520来使共同附接的刚性支架515位移)，可沿着在可移动位置幅材引导件502、503的切点之间的幅材传输路径部分540b来将振荡运动分量或往复运动分量赋予到介质97的幅材。为了理解相对位移距离，考虑以下情况：其中，基体97的幅材并未沿着幅材路径前进，使得其在固定位置幅材引导件501的外周上保持静止。图6阐示了将可移动部分505从第一位置543向右移动距离d到第二位置544。可看出的是，等量的基体97的幅材由可移动位置幅材引导件503付出并且由另一个可移动位置幅材引导件502拿起，因此在固定位置幅材引导件501、504之间维持了幅材传输路径540的总长度。还可看出的是，沿着在可移动位置幅材引导件502、503之间的幅材传输路径部分540b的在基体97的幅材上的基体点546将以两倍于支架位移的距离(即，2d)来位移。

[0059] 进一步考虑其中基体97的基体被保持静止的情况，其将被有效地钉固(pinned)在由“×”标记的固定位置幅材引导件501上的切点处。在可移动位置幅材引导件502移动了无穷小量(由运动致动器520(图4)驱动)的瞬间，在可移动位置幅材引导件502的12点钟位置处的幅材的点是虚拟杠杆(virtual lever)的瞬间中心(即，枢转点)，虚拟杠杆从可移动位置幅材引导件502的12点钟位置延伸，穿过可移动位置幅材引导件502的中心，并且延伸到可移动位置幅材引导件502的6点钟位置。在6点钟处的在可移动位置幅材引导件502上的点(距离瞬间中心是可移动位置幅材引导件502的一个直径、或半径的两倍的距离)移动了可移动位置幅材引导件502中心点的两倍远，可移动位置幅材引导件502中心点仅为离开瞬间中心一个半径的距离。根据机械动力学的原理，当可移动位置幅材引导件502中心的无穷小位移累积了距离d时，在不可伸展的幅材上的基体点546(例如，“+”，在6点钟处与辊子相切，将已位移了2d。为了使此关系成立，独立运动的三个幅材传输路径部分540a、540b、540c必须是大致平行的。在本公开的上下文内，大致平行意味着在10度内平行。

[0060] 相似地，由于在相同量的时间内位移加倍，在工艺区域542中的基体97的幅材的瞬时速度和线性加速度是支架515(图4)的瞬时速度和线性加速度的两倍(如果函数乘以标量常数，则其导数(derivatives)也乘以相同的常数)。在图4-6中示出的本发明的实施例的优势在于：幅材的线性加速发生在幅材的平面中，使得平面外颤振(out of plane flutter)可忽略不计，并且任何旋转加速在幅材被径向地支承处发生，诸如在可移动位置幅材引导件502、503的表面上。在典型操作期间，在一些位移距离之后，支架515的运动的方向将反转，导致基体97的幅材在相反的方向上加速并行进。如果支架位置以循环方式移动，则速度的振荡分量将与在固定位置幅材引导件501处离开的基体的幅材的任何连续速度分量叠加。换句话说，速度的振荡分量仅存在于在可移动位置幅材引导件502的12点钟位置与可移动位置幅材引导件503的12点钟位置之间的基体97的幅材的部分中；基体97的幅材的此部分可被称为“独立幅材运动部分”。

[0061] 可移动位置幅材引导件502、503不需要类似地设定尺寸、具有共同的形状、或者定位在幅材的共同侧上。图7至图11阐示了本发明的独立运动控制部分的可移动位置幅材引导件502、503的备选实施例。在图7的实施例中，第二可移动位置幅材引导件503显著地大于第一可移动位置幅材引导件502。在一些用途中，该布置可在所加工的(processed)幅材立即离开工艺区段时在所加工的幅材上提供更少的应力。值得注意的是，固定位置幅材引导件501、504也可具有变化的尺寸和位置，如所阐示的那样。可移动部分505以与先前所描述的相同的方式操作，并且满足幅材传输路径部分540a、540b、540c与彼此相平行并且与运动方向506相平行的要求。在图8中，第二可移动位置幅材引导件503已布置为在基体97的幅材的与第一可移动位置幅材引导件502相对的侧上。再次地，三个幅材传输路径部分540a、540b、540c维持为与彼此相平行，并且与运动方向506相平行。

[0062] 图9阐示的是：可移动位置幅材引导件502、503可具有任何任意的形状，只要提供幅材传输路径部分540a、540b、540c的必需的平行特性。在此情况下，可移动位置幅材引导件502、503是非旋转元件，诸如空气(或气体)轴承元件。

[0063] 图10阐示了示例性构造，其中可移动位置幅材引导件502、503是包括多个个体幅材引导件的幅材引导件单元。幅材引导件单元作为单元一起移动。或者通过将它们安装到如所阐示的共同结构上，或者通过控制它们的位置同步。围绕可移动位置幅材引导件单元502、503中的各个的总缠绕角为180度，使得基体97的幅材在幅材行进方向上进入和离开可移动位置幅材引导件单元502、503，幅材行进方向大致与彼此相平行，并且也与可移动部分
505的运动方向506相平行。另一种说法是：幅材传输路径部分540a、540b和540c全部与彼此相平行，并且与运动方向506相平行。

[0064] 在前面的示例中，可移动部分505的运动方向506平行于在工艺区域542中的幅材传输路径540。因而，运动方向506也平行于沉积头30的输出面134(见图1)。然而，这不是要求。图11阐示了示例性构造，其中沿着幅材传输路径540在第一可移动位置幅材引导件502与第二可移动位置幅材引导件503之间包括了附加的固定位置幅材引导件507，以使幅材行进的方向重定向(redirect)，来提供垂直地定向的工艺区域542。固定位置幅材引导件507可被认为是幅材传输系统545的固定部分510的部件。与先前所讨论的构造一样，围绕可移动位置幅材引导件502、503中的各个的总缠绕角是180度，使得基体97的幅材在幅材行进方向上进入和离开可移动位置幅材引导件单元502、503，幅材行进方向大致与彼此相平行，并且也与可移动部分505的运动方向506相平行。另一种说法是：幅材传输路径部分540a、540b、540b'、540c全都与彼此相平行并且与运动方向506相平行。

[0065] 返回至图4，支架515的振荡运动可由本领域技术人员熟悉的任何方便类型的运动致动器520机构来赋予。可适用的运动致动器520的示例包括：滑块-曲柄、四连杆机构、凸轮、气动致动器、液压致动器、导向螺丝(lead screw)/马达和其他电磁致动器(例如，音圈、螺线管)。支架515的悬挂和引导可通过普通轴承滑动途径来实现，普通轴承滑动途径包括适当地表面处理过的金属或聚合物、滚珠或交叉滚子滑动件(crossed roller slides)、气体轴承或学过机械设计的人员已知的其他途径系统。支架515的短冲程也与屈曲部悬挂兼容。在一个示例性实施例中，采用步进马达或伺服马达驱动的导向螺丝，带有联接到支架515的导向螺母。在另一个示例性实施例中，支架515与无刷线性马达的移动部分组合，或者作为有效载荷，或者更优选地作为集成单元。

[0066] 使用独立机构来使可移动位置幅材引导件502、503的轴线以匹配位移来移动的实施例包括但不限于相同地编程的独立马达和导向螺丝。此类构造满足了安装到共同致动器520的刚性支架515的功能性意图，并且被认为是等同的。在一些实施例中，可移动位置幅材引导件502、503中的一个或两个可具有热传递功能性，热传递功能性有助于使基体97的幅材的温度升高到工艺温度，或者在加工后使基体97的幅材冷却。

[0067] 在一些实施例中，可移动位置幅材引导件502、503是低极性惯性力矩(low polar moment of inertia)的辊子，包括由低摩擦轴承(例如滚珠轴承)支承的薄管状壳体。在备选实施例中，旋转气体轴承支承的薄壳体辊子(例如，可从北卡罗来纳州阿什维尔的Parts & Systems Company, Inc.获得的PNEU-ROLL 空气轴承分离器辊)用于可移动位置幅材引导件502、503，以提供低惯性/低摩擦幅材支承。在其他实施例中，固定位置幅材引导件501、504和可移动位置幅材引导件502、503是非旋转转向杆，非旋转转向杆使用导引气体(流体)来沿幅材路径支承幅材并使幅材转向(例如，可从宾夕法尼亚州阿斯顿的New Way Air Bearings获得的Air Turns)。由于缺少来自幅材转向装置的惯性影响以及作为加速的结果而对应地缺少幅材张力扰动，使用非旋转转向杆的实施例是有利的。附加地，在非旋转转向杆实施例中，不存在幅材表面的接触或潜在损坏或污染。在气体轴承转向杆的情况下，可移动位置幅材引导件502、503的活动轴承表面(active bearing surface)可减少至仅与幅材接近的弧形区段，名义上180度的缠绕，提供了幅材路径的附加的紧凑性，因为可将可移动位置幅材引导件502和503带入与工艺区域542的紧密接近中。

[0068] 在一些实施例中，固定位置幅材引导件501、504中的一个或两个用于对幅材运动的非振荡速度分量进行速率感测，因为它们没有特别的惯性考虑。在其他实施例中，固定位置幅材引导件501、504中的一个或两个还具有幅材追踪(tracking)(即，平面中转进)功能性。在又其他实施例中，固定位置幅材引导件501、504中的一个或两个用作张力感测系统的零件。通过使工艺区域上面和下面的面积不受幅材传输路径540阻拦，因此提供了工艺区域542的部件的设计和安装上的自由，图4中所阐示的四辊子布置是有利的。

[0069] 除了由稳定状态幅材张力导致的张力应变之外，基体97的幅材由于挠曲(bending)而经历应变。挠曲应变为：e = y / R；其中R是曲率半径，并且y是在感兴趣的位置处(典型地在幅材的表面处)距基体97的中性轴线(neutral axis)的距离。因此，y =幅材厚度/2，并且R近似等于用于薄幅材的支承辊子或转向装置的半径。为了使挠曲应变最小
2
化，人员将使用大辊子，然而，实心辊子的惯性按质量×R 增加。任何旋转的惯性将要求扭矩来克服，并且将在幅材中导致张力扰动。这可通过薄辊子壳体的使用、以及由涂层的材料特性所允许的最小的辊子的使用来在很大程度上克服。只要缠绕角在各个辊子上维持在名义上180度下，则辊并不必需为相同的直径。引出辊子(例如，第二可移动位置幅材引导件
503)的直径可独立地优化，以解决作为在涂覆区段中施加的沉积材料或工艺条件的结果的材料性质变化，如在图7至图8中所阐示的那样。

[0070] 图12阐示了在固定位置幅材引导件504与卷取辊86之间在幅材传输系统545的幅材传输路径540中使用张力控制部件550。如所阐示，基体97的幅材从右向左进给。在一些实施例中，幅材进给速度的控制由进给辊子设定，并且在第一固定位置幅材引导件501上进行测量。所阐示的张力控制部件550优选地是调节辊组件。在此布置中，优选的是：基于来自调节辊子的张力信号，来在卷取辊86处赋予扭矩控制。此构造在以下情况下是有利的：当对柔性聚合物幅材(其中存在显著的温度考虑)进行加工时，其中典型的工艺条件指示了名义上“冷”的幅材将进入工艺区段并被加热，致使离开工艺区域542的幅材具有升高的温度(幅材潜在地更柔软/更柔性)。取决于待加工的基体97的幅材的类型和将利用的工艺条件，可构造张力、扭矩和速度控制，以在使用本发明的运动控制的同时最佳地适应系统要求。图12的其余元件是与图4中的那些相同的，并且应当从先前的描述得到理解。

[0071] 在备选实施例(在图13中示出)中，分开的可移动位置幅材引导件502、503的对被建造为单个整体(monolithic)可移动结构530的部分，例如，从单块多孔材料(诸如石墨)机加工而成。在一些实施例中，可移动结构530起到气体轴承的作用并且包括平面气体轴承表面，平面气体轴承表面起作用来支承、定位和压平(flatten)与静止工艺部件(例如：沉积头30的输出面134)接近的基体97的幅材。并不与基体97的幅材交界的可移动结构530的表面可被密封，以防止内部压力的损失并且减少气体消耗。可移动结构530可进一步包括集成的运动学安装特征，集成的运动学安装特征用于附接到运动致动器520，因此消除了具有此类特征的分开的托架。在一些实施例中，可移动结构530具有一个或多个穴(pockets)或开孔，来为关于静止工艺部件(例如，沉积头30或气体轴承背衬40)的相对运动提供空隙，静态工艺部件与基体的振荡的幅材相邻并且定位在可移动位置幅材引导件502、503的轴线之间。
应当理解的是，尽管可移动结构530被阐示为对称的，但并不要求可移动结构530的右侧和可移动结构530的左侧具有相同的轮廓或曲率半径。图13的其余元件是与图12中的那些相同的，并且应当从先前的描述得到理解。

[0072] 图14阐示了另一示例性构造，其中，幅材引导件结构508要在第一可移动位置幅材引导件502与第二可移动位置幅材引导件503之间使幅材传输路径540重定向。在此示例中，幅材引导件结构508是定位在基体97的幅材的与沉积头30相对的侧上的整体结构。幅材引导件结构508充当用于沉积头30的背衬，并且安装在屈曲部284上，屈曲部284约束侧向位置，同时使幅材引导件结构508能够在垂直方向上移动。此构造具有的优势在于：可移动部分505将从沉积头30迁移更远，从而减少干扰问题。图15示出了此构造的变型，其中，幅材引导件结构508具有倾斜表面，倾斜表面充当用于沉积头30的背衬。

[0073] 图16阐示了示例性构造，其中一对固定位置幅材引导件507用来在第一可移动位置幅材引导件502与第二可移动位置幅材引导件503之间使幅材传输路径540重定向。在此情况下，沉积头30具有弯曲的输出面134，并且在固定位置幅材引导件507之间的幅材传输路径540遵循对应的弯曲路径。

[0074] 并不要求用于可移动部分505的运动方向506平行于沉积头30的输出面134。图17阐示了示例性构造，其中可移动位置幅材引导件502、503在垂直方向上移动，垂直方向与沉积头30的输出面134正交。

[0075] 在图18中所阐示的两部件实施方式中，基体97的引入幅材在涂覆站上面(或下面)的平面中被传输到可移动位置幅材引导件602，其中，可移动位置幅材引导件602以名义上180度的缠绕角来缠绕。然后，基体97的幅材在涂覆站的平面中传输，越过沉积头30，并且传输到第二可移动位置幅材引导件603。幅材围绕第二可移动位置幅材引导件603缠绕180度，并且在与原始引入平面相平行且在涂覆站下面(或上面)的平面中离开可移动部分505。可移动位置幅材引导件602、603的轴线附接到共同支架515，共同支架515在与可移动位置幅材引导件602和603的切点相平行并且与沉积头30的输出面134相平行的平面中振荡，并且因此将振荡速度分量赋予到在工艺区域542中的基体97的幅材。在此结构中，入口部分548和出口部分549并不包括任何幅材引导件，并且供应辊85和卷取辊86有效地起到在先前所描述的系统中的固定位置幅材引导件501、504的作用。此两部件布置的优势在于具有最少的部件。独立运动控制区段的两部件实施方式和四部件实施方式的惯性方面是等同的。

[0076] 注意的是，在介质97的幅材从供应辊85和卷取辊86移动时，在幅材传输路径部分540a、540b中的介质97的幅材的平面可略微改变。取决于幅材行进距离，在一些构造中，这可能导致围绕可移动位置幅材引导件502、503的缠绕角变得与特定的180°缠绕角显著地不同。在一些点处，缠绕角上的改变可对SALD系统200的性能具有不利的影响(例如，当可移动部分505的移动在幅材张力中引入显著的扰动时)。在一些布置中，可通过以下来减轻此影响：在SALD系统200的操作期间调节供应辊85和卷取辊86的垂直位置，使得幅材传输路径部分540a、540b保持水平。

[0077] 在图19中所示出的构造中，多个工艺站575a、575b装配在幅材传输系统545的幅材传输路径540的独立部分中，各个工艺站575a、575b具有相关联的沉积头30a、30b和对应的可移动部分505a、505b，这些应当从先前的描述得到理解。工艺站575a包括固定位置幅材引导件501a、504a和带有可移动位置幅材引导件502a、503a的可移动部分505a。工艺站575b包括固定位置幅材引导件501b、504b和带有可移动位置幅材引导件502b、503b的可移动部分505b。应当理解的是，在可移动部分505a中的基体97的幅材的运动独立于在可移动部分
505b中的基体97的幅材的运动。虽然沿着幅材传输路径540行进的基体97的幅材的连续运动分量在两个工艺站575a、575b中将是相同的，但是可独立地控制相关联的可移动部分
505a、505b，以适应复杂的工艺，诸如层构建计划或涂覆站设计特质。在示例性实施例中，各个工艺站执行SALD沉积工艺；然而，在备选实施例中，工艺在各个站处可为不同的，并且可选择为最佳地适应于应用。如在先前的实施例中那样，图19的幅材传输路径540是从右到左，并且包含单个张力控制部件550，以控制整体的幅材传输系统545的幅材张力。

[0078] 图20阐示了备选实施例，包括多个工艺站575a、575b。如在图19中所示出的示例中那样，工艺站575a可移动部分505a带有可移动位置幅材引导件502a、503a，并且工艺站575b包括可移动部分505b，可移动部分505b带有可移动位置幅材引导件502b、503b。然而，在此情况下，不是各个工艺站575a、575b具有其自己的一对固定位置幅材引导件，而是使用单对固定位置幅材引导件501、504。在固定位置幅材引导件501、504之间的幅材传输路径540的长度保持恒定，并且可使用独立的可移动部分505a、505b来在两个工艺站575a、575b中独立地移动基体97的幅材。可移动部分505a具有所要求的三个平行的幅材传输路径部分540a、540b、540c。类似地，可移动部分505b也具有所要求的三个平行的幅材传输路径部分540c、
540d、540e，其中幅材传输路径部分540c由工艺站575a、575b二者共享。换一种描述，两个独立的可移动部分505a、505b在它们相关联的幅材路径中各自具有所要求的两组180度缠绕角。控制可移动部分505a、505b的运动，使得可移动位置幅材引导件503a的轴线不能移动越过可移动位置幅材引导件502b的轴线，使得幅材传输路径部分540c维持在这两个元件之间。在备选实施例(未示出)中，为了在用于良好地限定的顺序工艺步骤的吞吐量中的效率，单个可移动部分505可具有两个或更多独立工艺区域。图20的其余元件应当从先前的描述得到理解。

[0079] 本发明的独立运动控制部分中的可移动位置幅材引导件的数量不限于两个。图21阐示了幅材传输系统545的实施例，幅材传输系统545具有可移动部分505和四个固定位置幅材引导件501a、501b、504a、504b，可移动部分505带有四个可移动位置幅材引导件502a、502b、503a、503b。可移动部分505构造有安装在共同支架515上的第一对可移动位置幅材引导件502a、503a和第二对可移动位置幅材引导件502b、503b。同样地，固定部件也构造有第一对固定位置幅材引导件501a、504a和第二对固定位置幅材引导件501b、504b。如应当从先前的描述理解的，只要它们形成必需的幅材路径，则各对幅材引导件内的个体元件可具有由应用所要求的独立的尺寸、形状和位置。在一些实施例中，可移动位置幅材引导件502a、
502b、503a、503b的对中的一对或两对可由单个整体可移动结构530替换，如在图12中所阐示的那样。共同支架515使两对可移动位置幅材引导件502a、502b、503a、503b都一致地移动，这使得工艺区域542内的基体97的幅材移动了由共同支架515所移动距离的四倍的量。
在其他实施例中，第一对可移动位置幅材引导件502a、503a和第二对可移动位置幅材引导件502b、503b可安装在分开的支架515上，并且可由分开的致动器来移动，分开的致动器作为运动致动系统来一起控制。虽然第一对可移动位置幅材引导件502a、503a和第二对可移动位置幅材引导件502b、503b的运动方向506在此图中示出为平行的，但并不要求这是真实的。唯一的要求是：与特别的一对可移动位置幅材引导件相关联的运动方向506与介质97的幅材进入和离开在该对中的幅材引导件中的各个的方向相平行。

[0080] 应当从关于图4-6所讨论的单对实施例理解的是，当可移动部分505移动了距离d时，各对可移动位置幅材引导件502、503在工艺区域542内贡献了2d的移动。对于图21的两对布置，移动的总距离将因此为4d。图22阐示了在支架515已移动了距离d之后的图12的幅材传输系统545。如所指示的，工艺区域542中的基体点546已移动了距离4d。由于在相同时间量的位移由各对可移动位置幅材引导件502、502翻倍，故两对布置还致使工艺区域542中的幅材的瞬时速度和线性加速度是支架515的瞬时速度和线性加速度的四倍。可针对应用和期望的幅材运动来对可移动位置幅材引导件502、502的对的数量进行优化，其中对于共同支架515所移动的每个距离d，各个对将在工艺区段中贡献2d的幅材运动。在图21至图22中所阐示的实施例具有的优势在于：对于支架515的给定运动，可在工艺区域542中取得更大幅度的幅材运动。

[0081] 在替代实施例中，可固定图21中的幅材引导件502a、503a，并且在可移动部分505中仅包括可移动位置幅材引导件502b、503b。这具有的优势在于：在沉积头30和气体轴承背衬40附近的幅材引导件并不移动，并且因此可在运动期间更(侧向地)靠近沉积头30定位，而不会干扰沉积头30或气体轴承背衬40。

[0082] 在所描述的构造中，可移动部分505被控制来提供周期性振荡运动，同时幅材传输控制系统560使基体97的幅材在恒定的速度下从沿着幅材传输路径540移动。这提供了对基体97的幅材的长跨度进行加工的能力。在其他构造中，也可利用可独立地控制的可移动部分505，以在基体97的幅材上涂覆隔离的补丁(patches)。在此情况下，幅材传输系统545的整体运动被构造为以增量移动，并且然后保持在静止位置中，同时通过可移动部分505的振荡来加工基体97的补丁。可移动部分505可被控制为以实现期望的最终工艺结果所必需的任何方式移动，包括固定幅度的简单振荡运动、或其中移动的幅度作为时间(或振荡的数量)的函数可变的振荡运动。

[0083] 在一些实施例中，在SALD系统200的操作期间，幅材传输控制系统560可修改幅材前进速度。例如，可增加或减少幅材前进速度(从而有效地修改“晃动距离”)，以修改施加在基体97的幅材的不同部分中的涂覆层的数量。在一些情况下，可将幅材前进速度设定为零，使得基体97的幅材在一段时间周期内不会沿着幅材传输路径540前进，同时可移动部分505继续实行其振荡运动模式，以便仅沿着基体97的幅材的短部分执行SALD沉积。

[0084] 在所阐示的构造中，基体97的幅材从供应辊85行进到卷取辊86。然而，在其他构造中，这些辊中的一个或两个可为不存在的。例如，不是在卷取辊86上卷取介质的幅材，而是可将其直接进给到精加工(finishing)系统中，精加工系统可执行其他类型的操作，包括将基体97的幅材切割成片的切割操作。在其它构造中，基体97的幅材可为基体97的带，其端部由固定位置夹持机构(例如，位于供应辊85到卷取辊86的位置中)来保持。在此情况下，基体97的幅材将遵循幅材传送路径540，但在SALD系统200的操作期间将不会沿着幅材传输路径
540前进，因此幅材传输控制系统560不是必需的。

[0085] 零件列表15 外部环境
30 沉积头
30a 沉积头
30b 沉积头
40 气体轴承背衬
85 供应辊
86 卷取辊
94 工作距离
97 基体
98 运动箭头
110 气体缝
112 输出缝
114 排出缝
134 输出面
200 SALD系统
205 沉积子系统
210 沉积单元
270 相对运动器件
280 基体定位器模块
284 屈曲部
305 沉积区
308 惰性区
309 惰性区
313 第一反应气体区
314 吹扫区
315 第二反应气体区
321 左边缘
322 右边缘
401 输出缝
501 固定位置幅材引导件
501a 固定位置幅材引导件
501b 固定位置幅材引导件
502 可移动位置幅材引导件
502a 可移动位置幅材引导件
502b 可移动位置幅材引导件
503 可移动位置幅材引导件
503a 可移动位置幅材引导件
503b 可移动位置幅材引导件
504 固定位置幅材引导件
504a 固定位置幅材引导件
504b 固定位置幅材引导件
505 可移动部分
505a 可移动部分
505b 可移动部分
506 运动方向
507 固定位置幅材引导件
508 幅材引导件结构
510 固定部分
515 支架
520 运动致动器
530 可移动结构
540 幅材传输路径
540a 幅材传输路径部分
540b 幅材传输路径部分
540b' 幅材传输路径部分
540c 幅材传输路径部分
540d 幅材传输路径部分
540e 幅材传输路径部分
541 沿轨道方向
542 工艺区域
543 第一位置
544 第二位置
545 幅材传输系统
546 基体点
548 入口部分
549 出口部分
550 张力控制部件
560 幅材传输控制系统
575a 工艺站
575b 工艺站
602 可移动位置幅材引导件
603 可移动位置幅材引导件。

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带有可移动位置幅材引导件的沉积系统

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