各种说明性实施例涉及真空室装置并且涉及真空处理装置或真空涂覆装置。
背景技术
一般而言，许多不同的方法被用于处理基板。例如，玻璃板、塑料片、金属带、薄膜、晶圆、工件或类似物可用作基板。在常规实践中，例如可以借助于处理设备(例如真空处理设施、大气压力处理设施或超压处理设施)单独或一起处理基板。
为了在真空室中处理相应的基板，例如可能需要将介质(例如电能、冷却水、处理气体、真空、扭矩等)输送到真空室中，可以通过相应的昂贵的设计以常规方式实现这一点。例如，它们可以借助于真空通道(也称为通道、馈通等)在任何所需的位置被引入到真空室中。然而，在大量介质以及这些介质可供使用的多个位置的情况下，这导致需要相应的大量真空通道，并且这可能在成本方面带来不利。
技术实现要素：
根据各个实施例，提供了一种用于处理基板的真空室装置，例如用于同时处理多个基板，例如涡轮叶片，例如航空器涡轮叶片等。在这种情况下，以低成本并以有效方式在真空室中提供介质的相应路线。
一般而言，借助于气相沉积(例如物理或化学气相沉积)，涡轮叶片或其它基板可以设置有一个或多个保护层，例如陶瓷保护层，以便例如改善其磨损行为。例如，涡轮叶片可以通过陶瓷涂层来涂覆，尤其是针对相对于热气体的绝热。根据各个实施例，为此目的使用的真空涂覆设施可具有至少一个加载室、加热室和涂覆室，或者可由这些构成。
例如，借助于数量较少但例如具有多种功能(例如在共同处理室中加载和加热)的室，也可以提供用于相同用途的设施。根据各个实施例，可以实现以下中的至少一个，以例如提高生产率：
1.用于每个基板传送单元的基板载体的双重布置。
2.加载室和加热室的双重或四重布置，它们顺序地用于蒸气涂覆室的双向涂覆。
3.串联设施，其中基板基于循环时间线性地移动通过真空涂覆设施。
根据各个实施例，基板载体(例如在本文中称为基板保持器或基板接收器)可以固定在大气箱(例如在本文中称为供应壳体)上。例如，所有需要的驱动器和介质连接部均位于此箱中。此箱中的驱动器和介质连接部可以通过柔性(可弯曲和/或可延展)供应软管供应。例如，供应软管可将大气箱连通到其中布置有大气箱的真空室的室壁中的通孔，从而允许从真空室外部接近大气箱。
根据各个实施例，本文描述的真空设施可用于借助于电子束蒸气涂覆来涂覆涡轮叶片。在这种情况下，基板传送单元(例如在本文中称为基板保持装置)可以布置为使得在真空设施中纵向地移动，并且可具有以下部件或由以下部件构成：带有运输辊子的底架、纵向驱动器(例如借助于螺钉或主轴和驱动器)以及热屏蔽件。大气箱可以布置在底架上。例如，可以在箱中布置以下中的至少一个：用于相互独立地倾斜一个或多个(例如两个)基板载体的驱动器、用于旋转基板的驱动器、用于冷却水的连接部、用于中间真空抽取的连接部、用于空气循环的连接部以及所有需要的电连接部。例如，两个基板载体可以借助于两个支撑臂可枢转地固定在箱上。例如，相应的基板载体可以借助于支撑臂可枢转地固定在箱上。例如，可以在位于加载室和加热室中的轨道上引导基板传送单元。例如，可以借助于位于加载室中的主轴纵向地移动基板传送单元。例如，基板传送单元可以在多个位置(例如三个位置)之间移动：1.加载/卸载；2.加热；3.蒸气涂覆。
借助于一条或多条(例如两条)柔性管线(例如在本文中称为供应软管)将用于大气箱的所需介质运载到箱。例如，柔性介质管线通过其一端与加载室法兰连接，使得它们可以连接在大气侧上，而其另一端法兰连接到大气箱。
例如，介质管线穿过加热室，而基板传送单元位于蒸气涂覆位置。在这种情况下，介质管线可以布置为使得它们在该位置通过热屏蔽件充分保护免受热辐射。
附图说明
在附图中示出并且在下面更详细地解释说明性实施例。
附图中：
图1a和图1b以示意图示出了根据各个实施例的真空室装置，其中基板保持装置安装在真空室中的各个位置；
图2a和图2b以示意图示出了根据各个实施例的具有锁定室和处理室的真空室装置；
图3a至图3c以示意图示出了根据各个实施例的具有锁定室和两个处理室的真空室装置；
图4以示意图示出了根据各个实施例的真空室装置；
图5以示意图示出了根据各个实施例的真空室装置；
图6以示意图示出了根据各个实施例的基板保持器和供应壳体；
图7以示意图示出了根据各个实施例的真空室装置；以及
图8以示意图示出了根据各个实施例的布置在真空室中的供应壳体。
具体实施方式
在下面的详细描述中，将参照附图，附图是说明书的一部分，并且在附图中为了说明目的示出了可以实现本发明的具体实施例。在这方面，参照所描述附图的取向使用比如“顶部”、“底部”、“向前”、“向后”、“前”、“后”等的方向术语。由于实施例的各部件可以以多种不同的取向定位，因此方向术语用于说明目的而绝非是限制性的。不言而喻的是，可以使用其它实施例并且可以做出其它结构或逻辑改变，而不超出本发明的保护范围。不言而喻的是，除非另有具体说明，否则可以组合本文描述的各个说明性实施例的特征。因此，以下详细描述不应被限制性地解释，并且本发明的保护范围由所附权利要求限定。
在本说明书的上下文中，术语“连通”、“连接”和“联接”用于描述直接和间接连通、直接或间接连接、以及直接或间接联接。在附图中，相同或相似元件在适宜情况下设有相同的附图标记。
图1a和图1b以示意图示出了根据各个实施例的真空室装置100。例如，真空室装置100可具有真空室102。例如，真空室102可具有第一供应通道102v。例如，第一供应通道102v可以设置在真空室102的室壳体的室壁部102w中。
例如，真空室装置100可具有基板保持装置104。基板保持装置104可具有用于保持和定位至少一个基板的基板保持器110。例如，可以定位成设置和/或改变基板相对于处理源的位置和/或对齐，其中处理源用于处理借助于基板保持器110保持的一个或多个基板。为此目的，真空室102可具有处理区域或处理室。此外，基板保持装置104可具有真空密封的供应壳体108，用于向基板保持器110供应至少一种供应介质，例如供应机械能或扭矩，供应冷却水等。例如，可以将供应结构108s布置在供应壳体108中，以向基板保持器110供应至少一种供应介质。例如，供应结构108s可具有或设有驱动器，该驱动器联接至基板保持器110以定位基板。此外，供应结构108s可具有或设有冷却剂管道，以冷却基板保持器110和/或冷却供应壳体108自身。
根据各个实施例，供应壳体108可具有第二供应通道108v。例如，可以借助于第二供应通道108v将一种或多种介质(例如电能和/或冷却剂)供给到供应壳体108。
此外，真空室装置100可具有支承装置106，例如，基板保持装置104借助于该支承装置106在真空室102内可移动地支撑106b。
例如，真空室装置100还可具有(例如，真空密封的)供应软管112。例如，供应软管112可将真空室102的第一供应通道102v连通到供应壳体108的第二供应通道108v。根据各个实施例，供应软管112的周缘壁可以是真空密封的。
图2a和图2b以示意图示出了根据各个实施例的真空室装置100。在这种情况下，真空室102具有锁定室202a和至少一个处理室202b。此外，阀装置202s(例如，瓣阀、滑动阀或一些其它合适的真空阀)可以用于将锁定室202a与至少一个处理室202b以真空方式隔离。
例如，对于至少一个处理室202b而言，可以具有图3a至图3c中通过示例方式所示的那种加热室和涂覆室。
根据各个实施例，第一供应通道102v可以布置在锁定室202a的室壁部202w中，并且支承装置106可以例如构造为使得，至少基板保持装置104的基板保持器110可以从锁定室202a移出并进入到至少一个处理室202b中和/或至少基板保持装置104的基板保持器110可从至少一个处理室202b移出并进入到锁定室202a中。
根据各个实施例，供应结构108s可具有用于操纵至少一个基板的定位的电驱动器(例如，一个或多个电机)。
例如，基板保持器110可具有一个或多个接头，所述接头提供借助于基板保持器110来定位至少一个基板的一个或多个移动自由度。
根据各个实施例，基板保持装置104借助于支承装置106被支撑，使得基板保持装置可以在至少一个第一位置和一个第二位置之间移动106b，例如参见图1a和图1b以及图2a和图2b与图3a至图3c。例如，基板保持器110可以在第一位置布置在锁定室202a内，并且在第二位置布置在至少一个处理室202b内。显然，基板保持器110可以定位在真空室102中的各个位置。
根据各个实施例，支承装置106用于将整个基板保持装置104定位在真空室102中，并且基板保持装置104的基板保持器110用于将基板相对于用于处理基板(例如用于均匀涂覆基板)的处理设备204定位。
为了对基板保持装置104的基板保持器110加载至少一个基板或者为了从真空室移除至少一个基板，可以将基板保持器110或基板保持装置104移动到锁定室202a中，处理室202b可以借助于阀装置202s与锁定室202a隔离，并且锁定室202a可以被打开，从而例如提供对基板保持器110的接近。
例如，真空室装置100可具有设计为涂覆源的处理源204。涂覆源可具有一个或多个坩埚，其中可以准备用于蒸发的材料(也称为升华材料)。蒸发能量可以借助于一个或多个电子束枪提供。在借助于电子束蒸发涂覆基板期间，至少一个坩埚可以布置在基板下方，因此从下方涂覆基板。作为替代方案，可以使用不同的涂覆设备来涂覆基板，例如溅射装置等。
根据各个实施例，基板保持器110可具有至少一个可枢转支撑的支撑臂。例如，该至少一个可枢转支撑的支撑臂可具有至少一个可旋转支撑的基板接收器，用于接收和定位至少一个基板。
此外，真空室102可具有一个或多个真空密封的可闭合的处理室202b、锁定室202a等。借助于抽空设备(例如具有一个或多个真空泵，并且作为选项具有例如气体供给器)可以将各个室置于具有小于1mbar(毫巴)(例如小于10-2mbar，例如小于10-4mbar，例如小于10-6mbar)的压力的预定处理环境中。
根据各个实施例，基板的处理、尤其是用热保护层涂覆一个或多个涡轮叶片，可以在例如大于800℃的处理温度下进行。例如，称为热障涂层(tbc)的热保护层可以由钇稳定的二氧化锆(zro2)形成。替代地，其它合适的材料(例如金属和/或陶瓷材料)可作为功能层沉积在基板上，例如促进粘着层(也称为粘合涂层)。
由于例如可以用于涂覆基板或以一些其它方式处理基板的处理温度可能很高，因此冷却真空室102中的内部配件可以是有利的。例如，至少在一些部分或多个部分中冷却基板保持装置104和/或提供热屏蔽板等(例如参见图5)可以是有利的。
根据各个实施例，供应壳体108可具有冷却结构，优选为至少一个冷却管道，用于优选地借助于冷却液体来冷却供应壳体108。
根据各个实施例，供应软管112可以是真空密封且柔性的，并且具有的长度使得基板保持装置104可以在真空室102内移动106b，而同时真空密封的供应软管112将第一供应通道102v和第二供应通道108v相互连通。根据各个实施例，可以使用波纹软管(例如iso-kf或iso-cf软管)作为供应软管112。
参见图8，供应软管112(其例如是真空密封的)、真空密封的供应壳体108、第一供应通道102v和第二供应通道108v可以构造为使得，供应软管112的内部和供应壳体108的内部与真空室102的内部以真空方式隔离。因此，例如可以在供应软管112中和供应壳体108中提供比真空室中更高的压力(例如，标准大气压力)。
例如，在供应软管112内布置有至少一个电源引线和/或至少一个冷却剂供应管线。
例如，支承装置106可以限定运动平面(也称为传输平面)，基板保持装置104可以借助于支承装置106在该运动平面内移动106b。此外，供应软管112可以在与运动平面垂直或平行的供应平面中被引导。
例如，供应软管112可以形成用于多条供应管线的共同的保护性套筒，其中多条供应管线可以在供应软管112内延伸从真空室102外部进入供应壳体108中。
替代地，供应软管112也可以仅承载一条供应管线或者可以构造为供应管线。
供应软管112例如可以是柔性的，例如使得可以在真空室中以例如小于1m的弯曲半径延伸。
图3a至图3c各自以示意图示出了根据各个实施例的真空室装置100。在这种情况下，真空室102具有锁定室202a和至少两个处理室202b。此外，可使用阀装置302s将锁定室202a与邻接所述锁定室的处理室202b以真空方式隔离。可以使用另一阀装置302s以真空方式隔离邻接的处理室202b。
例如，多个处理室202b可具有至少一个加热室302b和至少一个涂覆室302c。
第一供应通道102v可以布置在锁定室202a的室壁部202w中，并且支承装置106可以例如构造为使得，至少基板保持装置104的基板保持器110可以从锁定室202a移出106b并进入到多个处理室202b中和/或至少基板保持装置104的基板保持器110可从多个处理室202b移出并进入到锁定室202a中。根据各个实施例，至少基板保持装置104的基板保持器110可移动通过加热室302b并进入到涂覆室302c中。显然，借助于基板保持装置104传送的基板首先在加热室302b中被加热，然后在涂覆室302c中被涂覆。
为了对基板保持装置104的基板保持器110加载至少一个基板或者从真空室移除至少一个基板，可以将基板保持器110或基板保持装置104移动到锁定室202a中，加热室302b可以借助于阀装置302s与锁定室202a隔离，并且锁定室202a可以被打开，因此例如可以提供对基板保持装置104的基板保持器110的接近。
根据各个实施例，真空室装置100的真空室102也可具有多个加热室302b。根据各个实施例，真空室装置100可具有加热装置304h(例如，具有至少一个加热器，例如具有至少一个辐射加热器)，用于加热加热室302b中的加热区域或用于加热加热室302b中的一个或多个基板。
根据各个实施例，真空室装置100可具有涂覆装置304b(例如具有至少一个涂覆源，例如具有至少一个电子束蒸发器)，用于加热涂覆室302c中的一个或多个基板。
例如，如图3c所示，当基板保持器110借助于可移动支撑的基板保持装置104定位在涂覆室302c中时，基板保持装置104可以至少部分地布置在加热室302b中。此外，供应软管112的至少一部分可以穿过加热室302b。因此，借助于热屏蔽件304s保护基板保持装置104(例如供应壳体108)和/或供应软管112可以是有利的，例如以覆盖其至少一部分，如图4中的示意图所示。
根据各个实施例，基板保持装置104可以借助于辊子被可移动地支撑。换言之，支承装置106可以是轨道系统，基板保持装置104可以借助于辊子在轨道系统上移动。作为替代方案，其它合适的支承(例如滑动支承)也可以用于基板保持装置104的引导移动。
根据各个实施例，例如如图5的示意图所示，真空室装置100可具有一个电子束蒸发器装置504，用于在涂覆室302c中涂覆基板。
电子束蒸发器装置504可具有一个或多个电子束枪504e，例如借助于所述电子束枪在目标材料504t上形成蒸气源。显然，目标材料504t可以借助于由一个或多个电子束枪504e发射的电子束而蒸发。例如，借助于蒸发的目标材料，然后可以涂覆基板。例如，目标材料504t(也称为蒸发材料)可以保持在一个或多个坩埚中。
相应使用的电子束枪504e可具有相应的偏转系统，例如用于偏转所产生的电子束(例如根据预定义的束图)，从而允许电子束靶向在目标材料504t上并使其能够在目标材料504t上产生至少一个蒸气源。这里，相应的电子束可以以如下方式被引导：使得能够借助于目标材料504t从下方涂覆基板，其中至少一个电子束枪504e可以布置在基板上方。作为替代方案，电子束枪504e也可以相对于基板横向地布置，并且相应的电子束在基板与目标材料504t之间横向地射出。如果有利的话，例如可以借助磁场来实现涂覆室302c内的电子束的偏转，即可以使用磁体和/或线圈以适当的方式将相应的电子束引导至目标材料504t上。
图6以示意图示出了根据各个实施例的基板保持器110。例如，基板保持器110被构造成保持多个基板606。如上所述，基板保持器110可以安装在供应壳体108上，或者借助于至少部分地布置在供应壳体108中的驱动装置608a来支撑和移动。
根据各个实施例，驱动装置608a和基板保持器110可以构造为使得预定的运动模式可以被传递至基板606。不言而喻的是，可以使用例如具有马达、齿轮、齿形带、扁平带、辊子、滑轮等的相应构造的机构，以及可以使用相应构造的控制系统。
在一个实施例中，可以使用借助于接头602s被可枢转地和/或可旋转地支撑的多个支撑臂602(例如两个)，其中多个基板接收器604可以安装在多个支撑臂602中的每个上。例如，基板接收器604可以借助于另一接头604r被可枢转地和/或可旋转地支撑。例如，基板接收器604构造为使得在每种情况下至少一个基板606可以固定在每个基板接收器604上。根据各个实施例，接头602s的枢转/旋转轴线可以与另一接头604r的枢转/旋转轴线成一定角度(例如大致成直角)对齐。不言而喻的是，可以使用其它构造来保持一个或多个基板606并且在适当的情况下借助于基板保持器110以相应的方式来定位(例如对齐、旋转、枢转等)一个或多个基板。
此外，冷却结构608k可以设置在供应壳体108中，以冷却供应壳体108自身和/或冷却基板保持器110。不言而喻的是，可以设置至少一个相应构造的冷却回路，具有例如冷却管线、传感器、阀等，以便冷却供应壳体108自身和/或冷却基板保持器110。
图7以示意图示出了根据各个实施例的真空室装置100。在这种情况下，真空室102具有两个锁定室202a和至少三个处理室202b。此外，可以使用将相应锁定室202a与邻接所述锁定室的处理室202b以真空方式隔离的阀装置302s。可以使用多个其它阀装置302s，以使彼此相邻的处理室202b以真空方式隔离。
多个处理室202b可以例如具有两个加热室302b和布置在两个加热室之间的涂覆室302c。如上所述，例如在每种情况下，借助于基板保持装置104、支承装置106和供应软管112，可以将基板从彼此相对的两侧供给至涂覆室302c。显然，基板可以借助于第一基板保持装置104和第二基板保持装置104被传送到涂覆室302c中，并且可以接连地或交替地涂覆。
图8示出了根据各个实施例的供应壳体108和供应软管112的示意图。
供应软管112、真空密封的供应壳体108、以及供应通道102v、108v可以构造为使得供应软管112的内部812和供应壳体108的内部808与真空室102的内部802以真空方式隔离。因此，例如可以在真空室外部具有大气压力820，并且也可以在供应壳体108中具有大气压力。显然，供应壳体108被供应空气或者借助于供应软管112以气体传输方式连接至真空室102周围的环境。
因此，例如可以在供应软管112中和供应壳体108中提供比真空室102中更高的压力(例如标准大气压力820)。
例如，可以在供应软管112内布置至少一条电源引线和/或至少一条冷却剂供应管线。例如，也可以为一条或多条供电引线提供第一供应软管112，并为一条或多条冷却剂供应管线提供第二供应软管112。
借助于本文描述的供应壳体108，例如可以以结构上简单且可靠的方式向可移动支撑的基板载体(或者一些其它可移动支撑的内部配件)供应相应的所需介质。
根据各个实施例，供应壳体108可具有多个第二供应通道108v，并且以相应的方式，真空室102可具有多个第一供应通道102v，其中相应的第一供应通道102v和第二供应通道108v连接至相应的独立供应软管112。
下面描述与以上所描述的并在附图中所示的内容有关的各种示例。
示例1是真空室装置100，其具有：真空室102，其具有第一供应通道102v；基板保持装置104，其具有用于保持和定位至少一个基板的基板保持器110和用于向基板保持器110供应至少一种供应介质的真空密封的供应壳体108，其中供应壳体108具有第二供应通道108v；支承装置106，基板保持装置104借助于该支承装置被可移动地(例如以线性方式可移动)支撑在真空室102内；以及供应软管112，其将第一供应通道102v连通到第二供应通道108v。
在示例2中，根据示例1的真空室装置100可具有可选特征，即真空室102具有锁定室202a和至少一个处理室202b。此外，真空室装置100和真空室102可具有阀装置202s，用于使锁定室202a和至少一个处理室202b彼此以真空方式隔离。
在示例3中，根据示例2的真空室装置100可具有可选特征，即第一供应通道102v布置在锁定室202a的室壁部202w中。在这种情况下，支承装置106可以构造为使得至少基板保持装置104的基板保持器110可以从锁定室202a移出并进入到至少一个处理室202b中和/或从至少一个处理室202b移出并进入到锁定室202a中。
在示例4中，根据示例1至3之一的真空室装置100可具有可选特征，即供应结构108s布置在供应壳体108中。供应结构108s可以是或具有电驱动装置608a，其例如用于操纵至少一个基板606的定位。供应结构108s还可具有用于冷却基板保持器110和/或用于冷却供应壳体108的冷却剂管道608k。
在示例5中，根据示例1至4之一的真空室装置100可具有可选特征，即基板保持器110具有至少一个接头602s、604r，其中所述至少一个接头602s、604r提供用于定位至少一个基板606的至少一个移动自由度。
在示例6中，根据示例1至5之一的真空室装置100可具有可选特征，即基板保持装置104被支撑为可借助于支承装置106在至少一个第一位置和一个第二位置之间移动106b。
在示例7中，根据示例2或3的真空室装置100可具有可选特征，即基板保持装置104被支撑为可借助于支承装置106在至少一个第一位置和一个第二位置之间移动106b，其中基板保持器110在第一位置布置在锁定室202a内，并且其中基板保持器110在第二位置布置在至少一个处理室202b内。
在示例8中，根据示例1至7之一的真空室装置100可具有可选特征，即基板保持器110具有至少一个可枢转支撑的支撑臂602，并且其中该至少一个支撑臂602具有至少一个可旋转支撑的基板接收器604，用于接收和定位至少一个基板606。
在示例9中，根据示例1至8之一的真空室装置100可具有可选特征，即供应结构108s被构造为向基板保持器110供应冷却剂(例如冷却液体和/或冷却气体)。
在示例10中，根据示例1至9之一的真空室装置100可具有可选特征，即供应壳体108具有用于冷却供应壳体108的冷却结构。
在示例11中，根据示例1至10之一的真空室装置100可具有可选特征，即供应软管112是真空密封且柔性的，并且具有的长度使得或构造为使得，基板保持装置104可以在真空室102内移动，而同时供应软管112使第一供应通道102v和第二供应通道108v彼此连通。
在示例12中，根据示例1至11之一的真空室装置100可具有可选特征，即供应软管112、真空密封的供应壳体108、以及第一供应通道102v和第二供应通道108v被构造为使得供应软管112的内部812和供应壳体108的内部808与真空室102的内部802以真空方式隔离。
在示例13中，根据示例1至12之一的真空室装置100可具有可选特征，即至少一个供电引线和/或至少一个冷却剂供应管线布置在供应软管112内。
在示例14中，根据示例1至13之一的真空室装置100可具有可选特征，即支承装置106限定运动平面，基板保持装置可以借助于支承装置在该运动平面内移动，并且其中供应软管112在垂直或平行于运动平面对齐的供应平面中被引导。
在示例15中，根据示例1至14之一的真空室装置100可具有可选特征，即供应软管112形成用于多条供应管线的共同的保护性套筒，其中多条供应管线从真空室外部输送到供应软管112内的供应壳体中。