本發(fā)明涉及一種對制品施加涂層的方法和系統(tǒng)，以及由此形成的涂覆制品。更特別地，本發(fā)明提供一種對制品施加涂層的方法和系統(tǒng)，所述涂層諸如是裝飾性或功能性涂層。

背景技術(shù)：

在對需要在表面施加涂層的部件或制品進(jìn)行的涂覆中，本領(lǐng)域中的技術(shù)包括與放電和加速相關(guān)的技術(shù)，在這些技術(shù)中使用了離子等的加速。

在本領(lǐng)域中，舉例來說，通常由金屬基、硅基和鎳磷(Ni-P)基材料形成的機(jī)械表部件或微型零件可能需要涂覆。

由于高精度和基體材料特性，金屬零件上傳統(tǒng)的機(jī)械加工和電鍍通常不能滿足高精度和非導(dǎo)電基微型零件在制造中的苛刻要求。

這些微型零件可通過微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)技術(shù)，諸如深反應(yīng)離子刻蝕(DRIE)和紫外光刻(Lithography)微電鑄模造技術(shù)(UV-LIGA)制造。對于這些技術(shù)，由于生產(chǎn)能力的限制和表面精加工的要求，在微型零件的沉積中，可使用諸如濺射、電子束或類似的方法。在本領(lǐng)域中，在MEMS制造中使用基于濺射的沉積技術(shù)。這些，例如可通過針對膜厚度、寬度和均勻性調(diào)整功率、DC/RF轉(zhuǎn)換、持續(xù)時(shí)間和壓力來控制。

對于傳統(tǒng)的濺射沉積類型，它通常在高真空值下進(jìn)行，并且待涂覆的樣品或制品在應(yīng)用濺射之前通過機(jī)械的方式，諸如壓式夾具固定在保持裝置上，并引入真空腔等中。

在本領(lǐng)域的這些工藝中，存在的缺陷包括濺射沉積過程中在樣品或制品上存在壓力夾具可能覆蓋的一些未涂覆的盲區(qū)，并且這可能導(dǎo)致濺射源背面上的涂敷表面的不均勻性。另外，任何膜或涂層通過接觸膜和壓力夾具之間的硬接觸可能相對容易刮掉。

對于包括硅基的那些的部件、樣品和制品，為了精確控制厚度，包括在納米尺寸內(nèi)，使用現(xiàn)有技術(shù)的沉積方法可能會遇到困難，因?yàn)樵谝恍?yīng)用中，微型零件的所有表面可能需要同時(shí)沉積薄膜。

在其它應(yīng)用中，需要在制品上施加非常薄的涂層，諸如由金屬或金屬合金形成的制品，由此這些涂層必須經(jīng)受至少標(biāo)稱量的磨損性沖擊，而涂層不從制品上磨蝕掉或磨損掉。另外，在本領(lǐng)域已知的這些工藝中，提供的可能是有美感或功能性并且厚度均勻的這些涂層，這些涂層常常會磨掉、脫粘、或者具有不均勻的厚度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種涂覆制品的設(shè)備、裝置和方法，其克服或至少部分改善了至少一些與現(xiàn)有技術(shù)相關(guān)的缺陷。

在第一方面，本發(fā)明提供一種涂覆至少第一多個(gè)制品的裝置，其中每個(gè)制品具有至少第一待涂覆表面，所述裝置包括：發(fā)射源，用于將發(fā)射元素引向多個(gè)制品的第一表面；至少一個(gè)支撐構(gòu)件，用于支撐第一多個(gè)制品，其中支撐構(gòu)件支撐第一多個(gè)制品，以使第一表面暴露于所述發(fā)射源的發(fā)射路徑；和驅(qū)動(dòng)組件，用于移動(dòng)支撐構(gòu)件，以使第一多個(gè)制品相對于所述發(fā)射源的發(fā)射路徑可移動(dòng)。

在第一實(shí)施方式中，發(fā)射源可為中性氫分子通量發(fā)射源，并且發(fā)射元素為中性氫分子，因此中性氫分子通量發(fā)射源將中性氫分子的通量引向支撐構(gòu)件，以便在中性氫分子碰撞制品表面處或上的分子時(shí)，制品表面處或上的分子元素間的鍵選擇性斷裂。優(yōu)選地，中性氫分子通量發(fā)射源將具有在約1eV到約100eV范圍內(nèi)的動(dòng)能的中性氫分子通量引向支撐構(gòu)件，以便在中性氫分子碰撞包括C-H鍵和Si-H鍵中的任一種或其組合的、制品表面處或上的分子后，C-H鍵和Si-H選擇性斷裂。

選擇性斷裂的鍵可與自身交聯(lián)，或與所述表面上導(dǎo)致表面特性改變的其它化學(xué)基團(tuán)交聯(lián)，或是以上交聯(lián)的組合。選擇性斷裂的鍵與自身交聯(lián)，或與所述表面上導(dǎo)致表面特性改變的其它化學(xué)基團(tuán)交聯(lián)，或其是以上交聯(lián)的組合，以在制品上提供涂層。

該裝置包括涂覆腔，制品在涂覆腔中被涂覆，并且還包括氫等離子源。

氫等離子源可為選自包括DC等離子、RF等離子、常規(guī)微波等離子或電子回旋共振(ECR)微波等離子的組的等離子源。

在其它實(shí)施方式中，該裝置可為濺射沉積裝置，或電子束蒸發(fā)裝置。該裝置包括真空腔，由此在真空腔中進(jìn)行制品的涂覆。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，第一支撐構(gòu)件是大體細(xì)長的，并且包括用于沿第一支撐構(gòu)件的縱向軸線保持第一多個(gè)制品的第一多個(gè)保持器，其中第一支撐構(gòu)件相對于與第一支撐構(gòu)件的縱向軸線平行的旋轉(zhuǎn)軸線徑向偏離，并且其中第一多個(gè)保持器從第一支撐構(gòu)件的縱向軸線徑向向外延伸，使得制品的至少第一表面以第一傾斜度相對于所述發(fā)射源的發(fā)射路徑傾斜；并且其中驅(qū)動(dòng)組件使第一支撐件相對于所述旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，以使第一多個(gè)制品在發(fā)射元素的路徑內(nèi)旋轉(zhuǎn)，并且使制品的至少第一表面暴露于發(fā)射源的發(fā)射元素。

在另一個(gè)實(shí)施方式中，該裝置可包括多項(xiàng)權(quán)利要求，具有第一多個(gè)支撐構(gòu)件，其中每個(gè)支撐構(gòu)件是大體細(xì)長的，并且包括用于沿第一支撐構(gòu)件的縱向軸線保持多個(gè)制品的多個(gè)保持器，其中每個(gè)支撐構(gòu)件相對于與第一支撐構(gòu)件的縱向軸線平行的旋轉(zhuǎn)軸線徑向偏離，并且其中第一多個(gè)保持器相對于第一支撐構(gòu)件的縱向軸線徑向向外延伸；其中各支撐構(gòu)件的各旋轉(zhuǎn)軸線相對于與第一旋轉(zhuǎn)平臺上的通常細(xì)長的支撐構(gòu)件的縱向軸線平行的第一中心軸線等間距隔開并且徑向設(shè)置；并且其中旋轉(zhuǎn)平臺能夠繞第一中心軸線旋轉(zhuǎn)，以便每個(gè)支撐構(gòu)件可移動(dòng)至暴露位置，用于制品暴露于發(fā)射元素。

在再另一個(gè)實(shí)施方式中，該裝置可包括多個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺，其中多個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺中的這些旋轉(zhuǎn)平臺圍繞與通常細(xì)長的支撐構(gòu)件的縱向軸線平行的主中心軸線等間距隔開，并且這些旋轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)軸線等間距徑向偏離主中心軸線，并且這些旋轉(zhuǎn)平臺圍繞主中心軸線在圓周方向上是可移動(dòng)的，以便移入或移出發(fā)射元素的路徑。

在可替代的實(shí)施方式中，支撐構(gòu)件支撐第一多個(gè)制品，其圍繞發(fā)射元素的中心軸線在圓周方向上延伸，相對于所述發(fā)射源的中心軸線以第一半徑徑向偏離并且均是等距的；并且其中這些制品向內(nèi)徑向傾斜。第一制品優(yōu)選以可移動(dòng)方式接合所述支撐構(gòu)件，以便在所述支撐構(gòu)件圍繞所述中心軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，這些制品因作用在制品上的重力而至少部分地圍繞相對于支撐構(gòu)件的第一旋轉(zhuǎn)軸線傾斜的第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，并且其中在支撐構(gòu)件旋轉(zhuǎn)時(shí)，制品從其中制品以第一傾斜度且在第一傾斜面上傾斜、并且相對于中心軸線傾斜以使所述第一表面暴露于發(fā)射源的發(fā)射的第一位置，移動(dòng)至第二傾斜度且在第二傾斜面上，并且相對于中心軸線傾斜，以使制品的與第一表面相反的第二表面暴露于發(fā)射源的發(fā)射，并且在進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)時(shí)，制品移動(dòng)至第一傾斜度。

支撐構(gòu)件包括在第一傾斜面和第二傾斜面之間延伸的細(xì)長的支撐元件，并且其中支撐元件穿過制品中的孔延伸或在制品中的凹槽內(nèi)延伸，以在圍繞所述中心軸線旋轉(zhuǎn)期間，允許制品在支撐表面之間沿著細(xì)長的支撐元件滑動(dòng)。驅(qū)動(dòng)組件用于提供圍繞中心軸線的所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

支撐元件可支撐另外多個(gè)制品，其圍繞所述中心軸線在圓周方向上延伸，相對于所述發(fā)射源以另一半徑徑向偏離并且均是等距的。

發(fā)射源可提供具有中心軸線的圓錐狀發(fā)射區(qū)域；并且支撐構(gòu)件支撐第一多個(gè)制品，其圍繞所述中心軸線在圓周方向上延伸，相對于所述發(fā)射源以第一半徑徑向偏離并且均是等距的；并且其中這些制品向內(nèi)徑向傾斜，使得第一表面以第一傾斜度基本垂直于所述發(fā)射源的發(fā)射路徑傾斜，其中所述第一制品以可移動(dòng)方式接合所述支撐構(gòu)件，以便在所述支撐構(gòu)件圍繞所述中心軸線旋轉(zhuǎn)時(shí)，這些制品因作用在制品上的重力而至少部分地圍繞相對于支撐構(gòu)件的第一旋轉(zhuǎn)軸線傾斜的第二旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，并且其中在支撐構(gòu)件旋轉(zhuǎn)時(shí)，制品從其中制品以第一傾斜度且在第一傾斜面上傾斜、并且相對于中心軸線傾斜以使所述第一表面暴露于發(fā)射源的發(fā)射的第一位置，移動(dòng)至第二傾斜度且在第二傾斜面上，并且相對于中心軸線傾斜，以使制品的與第一表面相反的第二表面暴露于發(fā)射源的發(fā)射，并且在進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)時(shí)，制品移動(dòng)至第一傾斜度。

在第二方面，本發(fā)明提供了一種對至少第一多個(gè)制品提供涂層的方法，所述方法包括步驟：

(i)提供根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置；

(ii)提供待涂覆的至少第一多個(gè)制品；

(iii)在所述至少多個(gè)制品上施加涂層。

在第三方面，本發(fā)明提供了一種對至少第一多個(gè)制品提供涂層的方法，所述方法包括步驟：

(i)對多個(gè)制品的表面施加表面前體，其中所述前體是形成涂層的前體；

(ii)提供根據(jù)第一方面的裝置，其中發(fā)射源是中性氫分子通量發(fā)射源；以及

(iii)將來自發(fā)射源的中性氫分子通量引向這些制品；

其中，在中性氫分子碰撞制品的表面處或上的分子時(shí)，前體的鍵選擇性斷裂，并且其中選擇性斷裂的鍵與自身交聯(lián)，或與所述表面上導(dǎo)致表面特性改變的其它化學(xué)基團(tuán)交聯(lián)，或是以上交聯(lián)的組合，以在制品上提供涂層。

優(yōu)選地，選擇性斷裂的鍵為C-H鍵和Si-H鍵中的任一種或其組合。

在本方面的一個(gè)實(shí)施方式中，前體可為用于在制品上形成抗菌涂層的前體。

在另一實(shí)施方式中，前體可為用于在制品上形成防濕涂層的前體。

在本方面的實(shí)施方式中，制品可為珠寶物品、醫(yī)療設(shè)備、醫(yī)療器械、移植物、衛(wèi)生器械等；或是容器、器皿、包裝材料等。

制品可由金屬或金屬合金形成，諸如貴金屬，諸如選自包括金、金基合金、銀、鉑等的組。

替代地，制品可由聚合材料形成。

施加至制品的涂層可為分子單層或具有分子水平厚度的層，以便在交聯(lián)狀態(tài)下，涂層是光學(xué)上透明的。

在第四方面，本發(fā)明提供了一種旋轉(zhuǎn)裝置，用于相對于發(fā)射發(fā)射元素的發(fā)射源支撐待涂覆的多個(gè)制品；所述裝置包括：

第一多個(gè)支撐構(gòu)件，其中每個(gè)支撐構(gòu)件是大體細(xì)長的，并且包括用于沿第一支撐構(gòu)件的縱向軸線保持多個(gè)制品的多個(gè)保持器，

其中，每個(gè)支撐構(gòu)件相對于與第一支撐構(gòu)件的縱向軸線平行的旋轉(zhuǎn)軸線徑向偏離，并且其中第一多個(gè)保持器相對于第一支撐構(gòu)件的縱向軸線徑向向外延伸，并且使得制品的至少第一表面以第一傾斜度傾斜至所述發(fā)射源的發(fā)射路徑；

其中，各支撐構(gòu)件的各旋轉(zhuǎn)軸線圍繞與第一旋轉(zhuǎn)平臺上的通常細(xì)長的支撐構(gòu)件的縱向軸線平行的第一中心軸線等間距隔開，并且徑向設(shè)置；并且

其中，旋轉(zhuǎn)平臺可圍繞第一中心軸線旋轉(zhuǎn)，以便每個(gè)支撐構(gòu)件可移動(dòng)至暴露位置，用于制品暴露至發(fā)射元素。

在一個(gè)實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)裝置包括多個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺，其中多個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺中的這些旋轉(zhuǎn)平臺圍繞與通常細(xì)長的支撐構(gòu)件的縱向軸線平行的主中心軸線等間距隔開，并且這些旋轉(zhuǎn)平臺的旋轉(zhuǎn)軸線相對于主中心軸線等間距徑向偏離，并且這些旋轉(zhuǎn)平臺在圓周方向上圍繞主中心軸線是可移動(dòng)的，以便可以移入或移出發(fā)射元素的路徑。

附圖說明

現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，其中：

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于涂覆制品的設(shè)備的實(shí)施方式的示意圖；

圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置的實(shí)施方式；

圖3示出了用于相對發(fā)射源支撐多個(gè)待涂覆制品的、根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置的另一實(shí)施方式；

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置的一個(gè)實(shí)施方式的攝影圖；

圖5a描繪了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的涂覆工藝的示意圖；

圖5b描繪了根據(jù)本發(fā)明的涂覆工藝的示意圖；

圖6進(jìn)一步描繪了根據(jù)本發(fā)明的涂覆工藝的示意圖；

圖7a又進(jìn)一步描述了根據(jù)本發(fā)明的涂覆工藝的示意圖；

圖7b描繪了如在圖7a中示出和描繪的涂覆工藝的示意圖；

圖7c示出了本發(fā)明在第一狀態(tài)下工作的方式的示例性實(shí)施方式；

圖7d示出了在中間狀態(tài)下的、圖7c的示例性實(shí)施方式；

圖7e示出了在第二狀態(tài)下的、圖7d和圖7d的示例性實(shí)施方式；

圖8a示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的一個(gè)實(shí)施方式的前視圖；

圖8b示出了圖8a的裝置沿A-A線的截面?zhèn)纫晥D；

圖9a示出了用于圖8a和圖8b的裝置中的、根據(jù)本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)組件的示意性仰視圖；

圖9b示出了如圖9a中示出的驅(qū)動(dòng)組件的示意性側(cè)視圖；

圖9c示出了如圖9a和圖9b中示出的驅(qū)動(dòng)組件的示意性端視圖；

圖10a示出了與圖9a、圖9b和圖9c中驅(qū)動(dòng)組件一起使用的、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)主板保持器的實(shí)施方式的示意性頂視圖；

圖10b示出了圖10a的主板保持器的實(shí)施方式的示意性側(cè)視圖；

圖11a示出了與圖10a和圖10b的主板保持器一起使用的、根據(jù)本發(fā)明的主板的實(shí)施方式的示意性頂視圖；

圖11b示出了圖11a的主板的實(shí)施方式的示意性側(cè)視圖；

圖12a示出了根據(jù)本發(fā)明的主板的另一實(shí)施方式的示意性頂視圖；

圖12b示出了圖12a的主板實(shí)的施方式的示意性側(cè)視圖；

圖12c示出了圖12a的傾斜元件的實(shí)施方式的示意性端視圖；

圖13a示出了根據(jù)本發(fā)明的傾斜元件的實(shí)施方式的示意性頂視圖；

圖13b示出了圖13a的傾斜元件的實(shí)施方式的示意性側(cè)視圖；

圖13c示出了圖13a的傾斜元件實(shí)施方式的示意性端視圖；

圖14a示出了根據(jù)本發(fā)明的傾斜元件的第一實(shí)施方式的示意性頂視圖；

圖14b示出了圖14a的傾斜元件的實(shí)施方式的示意性側(cè)視圖；

圖14c示出了根據(jù)本發(fā)明的傾斜元件的第二實(shí)施方式的示意性頂視圖；

圖14d示出了圖14c的傾斜元件的實(shí)施方式的示意性側(cè)視圖；

圖14e示出了根據(jù)本發(fā)明的傾斜元件的第三實(shí)施方式的示意性頂視圖；

圖14f示出了圖14e的傾斜元件的實(shí)施方式的示意性側(cè)視圖；

圖15a描述了圖12a和圖12b的主板的頂視圖，其中多個(gè)傾斜元件與該主板接合；

圖15b描述了圖15a的主板的側(cè)視圖；

圖15c描述了圖15a和圖15b的主板的端視圖；

圖16a示出了用于圖8a和圖8b裝置中的、根據(jù)本發(fā)明的關(guān)閉裝置的實(shí)施方式的示意性端視圖；

圖16b示出了如圖16a中所示的關(guān)閉裝置的示意性端視圖；

圖17a示出了用于圖8a和圖8b裝置中的、根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射源保持器的示意性端視圖；和

圖17b示出了如圖17a中所示的發(fā)射源保持器的示意性端視圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供一種設(shè)備、裝置和方法，用于通過包括中性氫分子通量發(fā)射、濺射、電子束蒸發(fā)或根據(jù)本發(fā)明可用于涂覆多個(gè)制品的其它涂覆技術(shù)的工藝，在這些制品表面施加涂層。

現(xiàn)有技術(shù)的解決方案不能提供均勻的涂層，特別是對于需要薄膜涂層的制品，具有的缺陷包括：因不均勻性引起制品在光學(xué)方面的變化，不充分地“環(huán)繞”且因此涂層圍繞制品的邊緣未恰當(dāng)延伸，引起涂層從制品剝離和脫粘。

此外，當(dāng)需要這種涂層是透明時(shí)，現(xiàn)有技術(shù)的解決方案不允許非常薄的涂層易于施加至制品。

本發(fā)明通過提供能夠使更均勻和充分粘結(jié)的涂層施加至制品的設(shè)備、系統(tǒng)和方法，提供現(xiàn)有技術(shù)中缺陷的解決方案。

本發(fā)明還提供一種設(shè)備、系統(tǒng)和方法，用于在制品上施加功能涂層，例如抗菌涂層和防濕涂層，其充分地結(jié)合至制品，以便充分地抵抗典型使用下制品經(jīng)歷的磨蝕和磨損，并且其在實(shí)施方式中是光學(xué)透明的。

因而，本發(fā)明提供可為功能性、裝飾性或其組合的涂層。

特別地，本發(fā)明的實(shí)施方式提供一種設(shè)備、系統(tǒng)和方法，用于施加抗菌涂層，其能夠以足夠低的厚度，例如單層或具有分子水平厚度，施加至制品，以便涂層是光學(xué)透明的，并且不減損光學(xué)特性?？蓱?yīng)用的制品的例子包括珠寶物品、鐘表組件、醫(yī)療設(shè)備、醫(yī)療器械、移植物、衛(wèi)生器械、容器、器皿、包裝材料等。

所述制品可基本上是平面或非平面，并且本發(fā)明提供用于涂覆這些制品的方法和設(shè)備。

參照涂覆手表或鐘表零件或部件的應(yīng)用，這些部件通?；旧鲜瞧矫?，具有相反表面，因此為了特定的商業(yè)應(yīng)用，可能需要在一個(gè)表面或兩個(gè)表面上施加涂層。

例如，根據(jù)本發(fā)明，應(yīng)用包括涂覆用于手表或鐘表的小尺寸部件，金屬基，硅基和鎳磷(Ni-P)材料。

對于應(yīng)用在手表和鐘表中的硅組件，沉積層的必要目的通常是裝飾性目的。特別地，為了裝飾性目的，可通過色彩應(yīng)用的方式施加金屬層。可利用其它方法以在由硅形成的部件上獲得不同的顏色，諸如采用PECVD或LPCVD沉積氮化硅，或通過熱氧化熱生長氧化硅。但是，這些方法和工藝會遇到困難，以致會妨礙獲得純色效果。

舉例來講，通過在這種部件上沉積約1500nm厚度的氮化硅，該顏色提供了淡金黃色的視覺外觀，但該視覺外觀與提供一種金屬金色表面視覺外觀相差很遠(yuǎn)。

根據(jù)本發(fā)明，為裝飾或裝飾性目的，為了涂覆硅手表或鐘表部件，可能要通過濺射或電子束蒸發(fā)技術(shù)施加涂層至制品。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員將會理解的，本發(fā)明適于涂覆的材料不限于金屬，可擴(kuò)展至可能需要施加這些涂層的其它或替代材料，例如，包括硅或硅基材料。

在本發(fā)明的其它方面，該發(fā)明可用于以功能涂層涂覆制品，諸如，抗菌涂層，抗過敏敏感涂層，或不潤濕涂層。

在這些應(yīng)用中，制品，諸如珠寶制品，最初可能具有施加至它的成分(formulation)，然后該成分可通過諸如根據(jù)本發(fā)明的發(fā)射源活化或反應(yīng)，這導(dǎo)致涂層活化或固化，從而被施加至制品表面。這些珠寶制品可由諸如金、銀、鉑等的材料形成，但不限于這些材料。

參照圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備100的實(shí)施方式的示意圖，其用于涂覆制品130，由此其中每個(gè)制品130具有至少第一待涂覆表面140。

裝置100包括發(fā)射源120，用于將發(fā)射元素155引向制品130的第一表面140。提供至少一個(gè)支撐構(gòu)件110用于支撐制品130，以便支撐構(gòu)件110支撐制品130，使得第一表面140暴露于發(fā)射源120的發(fā)射路徑155。

提供驅(qū)動(dòng)組件160，用于移動(dòng)設(shè)置在腔190內(nèi)的支撐構(gòu)件110，以便制品130相對于所述發(fā)射源120的發(fā)射路徑是可移動(dòng)的。

在本實(shí)施方式中，發(fā)射源120是中性氫分子通量發(fā)射源，并且發(fā)射元素為中性氫分子155。中性氫分子通量發(fā)射源120將中性氫分子155的通量引向支撐構(gòu)件110，以便在中性氫分子155碰撞制品130的表面140處或上的分子時(shí)，制品表面處或上的分子元素間的鍵選擇性斷裂。

中性氫分子通量發(fā)射源120包括氫等離子源170，氫氣130被輸送至氫通量發(fā)射源120，并且氫等離子145被加速到腔125，并且中性氫分子通量被引向制品130。

氫等離子源170可為選自包括DC等離子、RF等離子、常規(guī)微波等離子或電子回旋共振(ECR)微波等離子的組的等離子源。

在一個(gè)實(shí)施方式中，中性氫分子通量發(fā)射源120將具有在約1eV到約100eV的范圍內(nèi)的動(dòng)能的中性氫分子155通量引向支撐構(gòu)件110，以便在中性氫分子碰撞包括C-H鍵和Si-H鍵中任一種或其組合的制品表面處或上的分子后，C-H鍵和Si-H鍵選擇性斷裂。

如于本發(fā)明中使用的用于斷裂鍵的中性氫分子通量發(fā)射通量的提供，通過以下的用于斷裂制品表面處或上的分子中的C-H分子鍵和Si-H分子鍵中的任一種或其組合的步驟提供：

(a)形成等離子并從所述等離子提取具有在約50eV到約1KeV的范圍中的能量的質(zhì)子通量；然后

(b)將質(zhì)子通量引入腔室，并向腔室內(nèi)導(dǎo)入氫分子；

(c)通過來自所述質(zhì)子通量的質(zhì)子與氫分子的碰撞，將動(dòng)能傳遞至所述氫分子，以產(chǎn)生高能氫分子；

(d)通過所述高能氫分子和其它氫分子之間的級聯(lián)碰撞，生成具有在約1eV到約100eV的范圍內(nèi)的動(dòng)能的中性氫分子通量，產(chǎn)生高能氫分子的全方向散射；和

(e)將中性氫分子的通量引向基體表面，以便在中性氫分子碰撞包括C-H鍵和Si-H鍵中任一種或其組合的表面處或上的分子后，C-H鍵和Si-H選擇性斷裂。

在中性氫分子與制品130的表面140碰撞后，選擇性斷裂的鍵與自身交聯(lián)，或與表面140上導(dǎo)致表面特性改變的其它化學(xué)基團(tuán)交聯(lián)，或其是以上交聯(lián)的組合。

存在不同的方法來執(zhí)行這種工藝，并且這種工藝的細(xì)節(jié)，包括理論背景，可參考Lau，W.M.Leo等人的美國專利US9,113,544，申請?zhí)枮?3/255,038，該專利的工藝在此通過交叉參考的方式引入。

如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，為了不同的應(yīng)用可使用其它發(fā)射源，而不背離本發(fā)明。

為了克服或改善包括以上確定和列舉的那些現(xiàn)有技術(shù)缺陷，在本實(shí)施方式中，支撐構(gòu)件110相對于與支撐構(gòu)件110的縱向軸線平行的旋轉(zhuǎn)軸線165徑向偏離185，并且多個(gè)保持器175相對于第一支撐構(gòu)件110的縱向軸線徑向向外延伸，以便制品130的第一表面140暴露于所述發(fā)射源120的發(fā)射路徑。

在驅(qū)動(dòng)組件160使支撐構(gòu)件110圍繞旋轉(zhuǎn)軸線165旋轉(zhuǎn)時(shí)，制品130在發(fā)射元素155的路徑內(nèi)旋轉(zhuǎn)，以便制品130的第一表面140暴露于發(fā)射源120的發(fā)射元素155。

如將理解的，在本實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)軸線165大體穿過保持器175的中心延伸，以便保持器175和其上的制品繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)。

因此，這些制品被保持為與發(fā)射源120相距大約相同的距離，這導(dǎo)致更均勻的發(fā)射元素155場碰撞到制品130，在制品的表面140上產(chǎn)生更均勻的涂層。

另外，隨著制品130的旋轉(zhuǎn)，制品的更多表面暴露于發(fā)射元素，因此可施加涂層至制品130的基本上整個(gè)外表面。另外，通過使這些制品相對于發(fā)射源120的發(fā)射場傾斜，并以所述方式旋轉(zhuǎn)這些制品，提供了制品155相對于發(fā)射制品130的增大暴露面，從而提供了涂層對于這些制品的更大覆蓋。

本發(fā)明通過對制品更大的面提供更均勻的覆蓋，實(shí)現(xiàn)了：

(i)更均勻的顏色效果，如果需要，

(ii)更均勻厚度的涂層，

(iii)增大的“環(huán)繞”，這降低邊緣剝離和脫粘。

在本發(fā)明的實(shí)施方式中，采用中性氫分子通量發(fā)射源作為發(fā)射源，可提供制品表面上的材料的活化，由此獲得材料和制品間的結(jié)合，其提供更大的強(qiáng)度和更大的耐脫粘、耐磨損和耐分解。適當(dāng)?shù)倪@些材料包括功能性材料，諸如抗菌涂層和耐濕涂層，由此如上所述，抗菌或耐濕材料中的選擇性斷裂的鍵允許與制品鍵合，這是一個(gè)高強(qiáng)度的鍵，由此，功能性涂層可均勻地施加至制品，并且具有均勻的厚度。

在本實(shí)施方式中，進(jìn)一步解決了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，因?yàn)楸┞队诎l(fā)射通量之前，制品已具有施加至它表面的前體，由此前體材料變?yōu)橥繉樱梢允┘踊旧暇鶆蚝穸鹊姆浅１拥那绑w。通過鍵斷裂和形成處理，獲得在分子水平上的非常薄厚度的涂層。這種涂層具有基本上均勻的厚度，并可為光學(xué)透明的，并且充分粘結(jié)。

參照圖2，示出了用于相對發(fā)射源支撐多個(gè)待涂覆制品的、根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置200實(shí)施方式。提供多個(gè)支撐構(gòu)件210，其中每個(gè)支撐構(gòu)件210是大體細(xì)長的，并包括用于沿支撐構(gòu)件210的縱向軸線保持多個(gè)制品的多個(gè)保持器220。

類似地，如參照圖1所述，每個(gè)支撐構(gòu)件210相對于與第一支撐構(gòu)件210的縱向軸線平行的旋轉(zhuǎn)軸線230徑向偏離，并且其中多個(gè)保持器220相對于支撐構(gòu)件210的縱向軸線徑向向外延伸，以便制品的至少第一表面暴露于發(fā)射源的發(fā)射路徑240。

在本實(shí)施方式中，各支撐構(gòu)件210的各旋轉(zhuǎn)軸線230圍繞與支撐構(gòu)件的縱向軸線平行的第一中心軸線250等距并徑向分布，并且這些支撐構(gòu)件由第一旋轉(zhuǎn)平臺260承載。

旋轉(zhuǎn)平臺260可圍繞第一中心軸線250旋轉(zhuǎn)，以便每個(gè)支撐構(gòu)件210可移動(dòng)至暴露位置，以暴露制品至發(fā)射源的發(fā)射元素。

參照圖3，示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)旋轉(zhuǎn)裝置300的實(shí)施方式，用于相對發(fā)射源支撐多個(gè)待涂覆制品。

旋轉(zhuǎn)裝置300包括具有多個(gè)支撐構(gòu)件310的多個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺360，其功能與參照圖2所述的功能相同，由此這些支撐構(gòu)件310相對于旋轉(zhuǎn)軸線徑向偏離，并繞其旋轉(zhuǎn)，并且平臺360能夠繞軸線旋轉(zhuǎn)，以推動(dòng)支撐構(gòu)件310進(jìn)入暴露位置390。

在本實(shí)施方式中，旋轉(zhuǎn)平臺360圍繞主中心軸線370在圓周方向上是可移動(dòng)的，以便可移入或移出發(fā)射元素路徑380。

如將指出的，具有三個(gè)平行的旋轉(zhuǎn)軸線，并且本實(shí)施方式的旋轉(zhuǎn)裝置允許用于使用諸如本發(fā)明的涂覆裝置來涂覆大量制品。

另外，多個(gè)平臺的實(shí)施方式允許大量制品放置在真空腔中，這對于這種涂覆裝置具有典型性，從而由于不需要重復(fù)施加合適的真空度，以及不需要重復(fù)穩(wěn)定在這種涂覆裝置中需要的操作溫度和濕度條件，設(shè)置時(shí)間顯著減小。這也有助于為大量制品涂覆節(jié)約大量的時(shí)間和成本，以及提供相對上述現(xiàn)有技術(shù)的物理優(yōu)勢。

參照圖4，示出了根據(jù)本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)裝置400的實(shí)施方式的攝影圖。旋轉(zhuǎn)裝置400包括零件，功能上與參照圖3所示出和描述的那些等同，由此旋轉(zhuǎn)裝置400包括多個(gè)旋轉(zhuǎn)平臺460，具有多個(gè)支撐構(gòu)件410，其中支撐構(gòu)件410徑向偏離旋轉(zhuǎn)軸線并繞其旋轉(zhuǎn)，以及平臺460相對軸旋轉(zhuǎn)，以推動(dòng)支撐構(gòu)件410進(jìn)入暴露位置。

參照圖3所述的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)在本實(shí)施方式中通過一系列齒輪實(shí)現(xiàn)，以便所有運(yùn)動(dòng)同步并在真空腔外部集中控制。

因此，本實(shí)施方式允許涂覆大量制品，除有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)工藝施加涂層的優(yōu)勢外，由于不需要多次打開真空腔以涂覆多個(gè)制品，進(jìn)一步消除了穩(wěn)定真空、溫度和濕度的必要性。

另外，由于可在單個(gè)處理階段中采用旋轉(zhuǎn)裝置400涂覆許多制品，其在暴露位置提供了精確以及可重復(fù)的沉積，生成具有一致的涂層質(zhì)量的制品。定位以及驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)裝置組件的齒輪機(jī)械裝置增強(qiáng)了制品在暴露位置處的定位的控制和精度。

參照圖5a，描述了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的濺射工藝。在該工藝中，提供了發(fā)射組件500，發(fā)射組件500具有發(fā)射源502并具有孔504，發(fā)射源元素510、諸如離子通過該孔被發(fā)射至制品520，以通過沉積在制品的第一表面522上提供涂層。

如將看到的，至不同制品520的發(fā)射路徑500在長度上是不同的，并且以不同的角度524和526碰撞不同的制品520。這樣的技術(shù)，在提供涂層至制品520的第一表面522時(shí)，在不同的制品之間提供了不均勻的涂層厚度。而且，單個(gè)制品520也具有不均勻的涂層厚度。

這樣的不均勻性導(dǎo)致制品520具有多種缺陷，包括：

(i)在顏色類型應(yīng)用方面，制品之間產(chǎn)生不規(guī)則的顏色效果。正如可能被理解的，顏色效果的敏感性取決于涂層參數(shù)，特別是涂層厚度，并且涂層之間厚度的變化導(dǎo)致制品之間的不均勻性，導(dǎo)致著色制品之間的不一致，導(dǎo)致最終的產(chǎn)品物器，諸如鐘表或手表部件缺乏重復(fù)性，其可導(dǎo)致最終產(chǎn)品間的不同。這降低了最終產(chǎn)品的質(zhì)量和一致性，并且具有有害的市場影響。

(ii)單個(gè)制品內(nèi)的不規(guī)則的顏色效果與如(i)中所述的制品之間的效果相同，由于不用參考其它制品對比就可容易地觀察到不一致性的附加缺陷，再次有害于質(zhì)量。

(iii)在涂覆過程中，制品上的、需要壓力夾具的未涂覆盲區(qū)可能遮蓋制品，并且這可能引起相對濺射源的背面上的涂層表面的不均勻性。

(iv)由于接觸膜和壓力夾具間的硬接觸，膜或涂層潛在地相對容易劃掉，導(dǎo)致缺陷產(chǎn)品和產(chǎn)量減小。

現(xiàn)有技術(shù)的其它缺陷是在制品的邊緣上有最小的沉積或涂層形成，這提供了美學(xué)上的劣等產(chǎn)品，導(dǎo)致低產(chǎn)量，和增加的檢查時(shí)間以及滿足設(shè)計(jì)要求的測定。

此外，現(xiàn)有技術(shù)的這種技術(shù)，由于與要施加涂層的制品表面鄰近的邊緣的薄涂層和“環(huán)繞”不足，導(dǎo)致制品具有涂層易于從制品剝落或脫粘的敏感性，由此導(dǎo)致低產(chǎn)量，且增加了檢查時(shí)間以及滿足設(shè)計(jì)要求的測定。這也可能在一段時(shí)間后導(dǎo)致故障，具有有害的商業(yè)影響。

更進(jìn)一步，這種現(xiàn)有技術(shù)需要從放置制品的基體上移除制品，這可能損害涂層的完整性并引起一些剝落，再次導(dǎo)致低產(chǎn)量和增加的檢查時(shí)間以及滿足設(shè)計(jì)要求的測定。

再更進(jìn)一步，現(xiàn)有技術(shù)不容易提供制品的相反表面的涂覆，其不允許涂層從邊緣“環(huán)繞”，再次導(dǎo)致涂層與制品間潛在的脫粘或脫層。

現(xiàn)在參照圖5b，為了與圖5a中現(xiàn)有技術(shù)比較的目的，示出了本發(fā)明實(shí)施方式的裝置。在這種工藝中，存在發(fā)射裝置100a，其具有發(fā)射源502a并具有孔504b，通過該孔發(fā)射源元素510a，諸如離子發(fā)射至制品520a，由此通過諸如沉積工藝，在制品的第一表面522a上提供涂層。

正如看到的，至不同制品520的發(fā)射路徑500在長度上是不同的，并且以不同的角度524和526碰撞不同的制品520。這樣的技術(shù)，在提供涂層至制品520的第一表面522時(shí)，在不同的制品之間提供不均勻的涂層厚度。而且，導(dǎo)致單個(gè)制品520具有不均勻的涂層厚度。這樣的不均勻性導(dǎo)致制品520具有包括上述提到的那些多種缺陷。

如根據(jù)本發(fā)明所示的，相對于發(fā)射裝置500a，制品520a徑向偏離，并且制品的第一表面522a受到的相對于發(fā)射源元素110a的暴露更均勻。如實(shí)施方式中所示，制品520a基本上為平面，由此發(fā)射源元素510a相對于第一表面522a的入射角525基本上是法向的，即是垂直的。

在本實(shí)施方式中，并且如本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易理解的，可在制品，以及在制品間，施加更均勻厚度的涂層。

參照圖6，根據(jù)本發(fā)明，基于制品620相對于發(fā)射源的位置，發(fā)射路徑角度變化。因而，制品620需要設(shè)置在不同的角度，從而以基本垂直的角度與相應(yīng)發(fā)射路徑匹配或一致。通常，制品620與水平線間的夾角應(yīng)該與發(fā)射路徑和垂直線間的夾角相同。

參照圖7a和圖7b，根據(jù)本發(fā)明，發(fā)射的暴露區(qū)域?yàn)閳A錐形狀，由此將通過高電壓從發(fā)射源發(fā)射具有高能量的離子或發(fā)射元素。盡管發(fā)射路徑710是不均勻的，但在與基體740形成的圓錐區(qū)域產(chǎn)生大體集中的發(fā)射區(qū)域。

為了獲得最均勻的沉積厚度，制品720優(yōu)選在弧表面上傾斜，以從圖6中所示的垂直發(fā)射路徑接收發(fā)射。

因此，在本實(shí)施方式中，制品720的傾斜角度的規(guī)則是基于這樣的條件，即保持發(fā)射路徑垂直于制品第一表面。因而，當(dāng)需要時(shí)，需要通過例如沉積方式形成相同的涂層厚度的制品將被定位在距發(fā)射源700相同的徑向距離處，并且以相同的傾斜角定位。

參照圖7c至7e，示出了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的示意圖，由此以如參照圖5b至圖5b所述的傾斜角所述方式，描繪了要涂覆的制品783，由此示出了支撐構(gòu)件786的具有第一傾斜元件782、第二傾斜元件785的部分以及待涂覆制品783，其中支撐元件784提供從第一傾斜元件782延伸至第二傾斜元件785的第一傾斜面并且具有第二傾斜面，并且通過制品783中的孔。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，支撐元件784、785可與支撐構(gòu)件786一體形成，并且不必是獨(dú)立的元件。

參照圖7c，如圖所示，制品783是大體平面的，并且由第二傾斜元件785支撐，使制品783的第一表面與第二傾斜元件785接合。

如在圖7d中所示的，當(dāng)支撐構(gòu)件786順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)約90度時(shí)，在被認(rèn)為相對于重力基本垂直的紙平面內(nèi)，制品783沿支撐元件784并朝向第一傾斜元件782移動(dòng)，并且與支撐元件784以可滑動(dòng)方式接合。

如圖7e中所述的，進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)90度后，支撐構(gòu)件786已經(jīng)旋轉(zhuǎn)整整180度，并且制品783已經(jīng)在重力作用下有效地翻轉(zhuǎn)，從而制品783的第二表面與第一傾斜元件782接合，其中制品783的第一表面被暴露。

結(jié)合以下實(shí)施方式和實(shí)施例使用本實(shí)施方式，并且本實(shí)施方式允許制品783：

(i)在兩個(gè)相反的側(cè)面上涂覆，

(ii)在它的邊緣上涂覆，

(iii)從邊緣到主表面提供“環(huán)繞”的涂覆，

(iv)使得涂覆后易于移除，并使得脫粘最小化，

(v)當(dāng)與上述實(shí)施方式結(jié)合使用時(shí)，允許兩制品之間的以及單個(gè)制品中的涂層厚度的均勻性，以及

(vi)不需要夾緊夾具，從而避免了盲點(diǎn)效應(yīng)。

參照圖8a和圖8b，示出了用于提供涂層至制品的、根據(jù)本發(fā)明的裝置810的實(shí)施方式的示意圖，例如，其可用于基于濺射的沉積，以濺射微型部件。這種裝置也可用于涂覆，例如抗菌涂料層、抗過敏敏感涂層或不潤濕涂層。

該裝置810包括：真空腔811，在其中能夠進(jìn)行涂覆，諸如基于濺射的沉積；底板812，其支撐主板保持器816a；主板815，其保持在真空腔811內(nèi)的可控旋轉(zhuǎn)；發(fā)射源保持器813，其提供對濺射沉積靶的支撐；和可旋轉(zhuǎn)的窗板814，其具有不同直徑的孔，并且控制源保持器813的發(fā)射區(qū)域。

參考圖9a、9b和9c，示出了適于與圖8a至8c的裝置810結(jié)合使用的驅(qū)動(dòng)組件920。驅(qū)動(dòng)組件包括蓋元件922，其在本實(shí)施方式中設(shè)置為大于旋轉(zhuǎn)盤921，并且其用作如圖8a至8c的裝置810的真空腔811入口處的密封件。

如將被本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的，布線和傳輸元件可從真空腔811外部的周圍環(huán)境與連接桿923連接。旋轉(zhuǎn)盤921是帶動(dòng)力的，以便在真空腔811內(nèi)以可變的速度和時(shí)間間隔可操作地旋轉(zhuǎn)，并且在裝置外例如由操作者控制和編程。

參考圖10a和圖10b，示出了根據(jù)本發(fā)明的主板保持器630的實(shí)施方式，用于與圖9a、圖9b和圖9c的驅(qū)動(dòng)組件一起使用。

如所示的，提供的主板保持器1030為圓形形狀，這允許其與例如參照圖5b至圖8描述的本發(fā)明實(shí)施方式結(jié)合使用。提供中央桿1034、臺階部1031及槽1032，用于定位及固定主板(見圖11a和圖11)，容器1033用于存儲制品，并且通過在容器633上編號用于識別制品，以便于記錄。圓形形狀的主板保持器1030設(shè)計(jì)用于與圖11a和圖11b中的圓形形狀主板1140結(jié)合使用。主板保持器1030用于固位保持主板1140，并且被安裝在圖8的基板1012上，用于根據(jù)本發(fā)明處理和涂覆制品。

參照圖11a和圖11b，示出了圓形形狀的主板1140，具有組裝至它的傾斜元件模塊1141(更詳細(xì)的參見圖9a)，以便待涂覆的制品被懸置在傾斜元件模塊1141之間，如參考圖7c至7e所述。對于彼此間需要具有相同涂層狀態(tài)的制品，根據(jù)制品的大小和沉積厚度要求，這些制品以距中心彼此相同的半徑布置在同一圓周上，并以相同的方式傾斜。在本實(shí)施方式中，如所示的，在主板1140上有4個(gè)圈，內(nèi)圈、第1外圈、第2外圈和最外圈，從而具有不同涂層要求的制品可放置在適當(dāng)?shù)膱A周上并以適當(dāng)傾斜度放置，以便提供同時(shí)處理。

參照圖12a、圖12b和圖12c，如所示的，提供了正方形形狀的主板1250，具有空槽1251和手柄1252?？詹?251可用于插入多種傾斜元件，并且手柄1252用于傳送和安裝操作?？?253用于從上到下穿過的支撐元件，以保持接合在傾斜元件間的、用于處理的制品。如將理解的，根據(jù)需要，正方形形狀主板的使用適用于在增大涂層厚度均勻性并不關(guān)鍵的應(yīng)用中涂覆制品，但仍然避免了其它缺陷，諸如現(xiàn)有技術(shù)工藝導(dǎo)致的遮蓋區(qū)域。

參照圖13a、圖13和圖12c，圖解示出了具有特定的寬度961和傾斜角的傾斜元件1360的實(shí)施方式。傾斜元件1362用于支撐待涂覆的制品和在涂覆(諸如通過濺射沉積)過程中保持傾斜方向。根據(jù)主板上制品的不同尺寸和位置，可使用不同的設(shè)計(jì)。

參照圖14a、圖14b、圖14c、圖14d、圖14e和圖14f，示出了具有不同傾斜角的傾斜元件的三個(gè)示例性實(shí)施方式。如所描述的，與具有較小寬度的圖14c和圖14d的實(shí)施方式1472相比，圖14a和圖14b的實(shí)施方式1471具有較大的寬度，而圖10e和圖10f的實(shí)施方式1073具有更陡的傾斜角。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，根據(jù)所需的參數(shù)，可以配置許多替代實(shí)施方式。

參照圖15a、圖15b和圖15c，在其中，示出了與圖12a至12c中相類似的正方形主板1590與在其中的傾斜元件的組合。該組件在涂覆過程中以參照以上圖7c至7e所述的方式操作，由此在旋轉(zhuǎn)過程中制品在重力作用下“翻轉(zhuǎn)”。

參照圖16a和圖16b，示出了在圖8a和8b的裝置中使用的窗板裝置16100的實(shí)施方式，并且其具有不同直徑的孔16101。為了實(shí)施涂覆，發(fā)射元素，諸如來自發(fā)射源的發(fā)射離子穿過孔16101，或在濺射涂覆的情況下濺射，到達(dá)主板表面。為了控制發(fā)射區(qū)域，使用孔16101，因此旋轉(zhuǎn)窗板裝置16100，以便與具有必要的不同直徑的必要孔16100對準(zhǔn)。

參照圖17a和圖16b，示出了發(fā)射源保持器17110的實(shí)施方式，其例如與圖8a和48b的裝置一起使用，以及用于保持諸如金、鉻等的濺射源。