电子束蒸发器、涂布设备和涂布方法技术

根据各种实施例，电子束蒸发器(100)可以包括以下部分：管状靶(102)；电子束枪(104)，用于借助于电子束(104e)在管状靶(102)的移除表面(102f)上生成至少一个蒸汽源(102q)；其中移除表面(102f)是管状靶(102)的环形轴向端面或成圆锥形地或以弯曲的方式从自由端边缘延伸的表面。

Electron beam evaporator, coating equipment and coating method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电子束蒸发器、涂布设备和涂布方法
各种示例性实施例涉及一种电子束蒸发器、涂布设备和涂布方法。
技术介绍
一般来说，基于化学气相沉积或物理气相沉积的各种涂布方法可以用于涂布基板。举例来说，可以借助于电子束从所谓的靶蒸发材料，这被称为电子束蒸发。借助于电子束，可以在靶的表面上生成所谓的蒸汽源(说明性地，局部大幅度加热的区域)。蒸发的材料从蒸汽源出发传播，也就是说，蒸发的材料说明性地由蒸汽源散发。散发的材料可以凝结在基板上，例如，结果是在基板上形成层。电子束蒸发可以按各种修改执行。通常，靶的材料(被称为靶材料)借助于电子束熔融，因此被设于坩埚中。将被涂布的基板可以例如被引导到坩埚上方，例如，以自由悬挂的方式或者位于基板载体中，并且说明性地从下面进行涂布。举例来说，所谓的电子束枪可以用于提供电子束。电子束枪包括电子束源和偏转设备，电子束源用于产生电子束，偏转设备用于静态地或动态地使电子束在期望的方向上偏转。借助于偏转设备，可以在靶的表面上生成(换句话说写入)所谓的电子束图(或说明性地图案)以使其借助于根据沿着预定义的路径的期望的电子束图引导的电子束蒸发。举例来说，具有期望的形状或者具有期望的图案的蒸汽源因此可以被生成。而且，举例来说，可以在靶的表面上彼此接着地生成多个蒸汽源。此外，还可以借助于唯一一个电子束在(例如，彼此挨着布置的)多个靶上生成一个相应的蒸汽源。电子束的偏转(其可以借助于电场和/或磁场执行)例如被称为例如束引导。在一些涂布构造的情况下，可能有必要的或有帮助的是将电子束射入基板和靶之间的区域中，这可以相对于法线成不同角度执行，例如，基本上水平地执行、根据涂层几何结构执行。在这种情况下，电子束可以借助于对应地构造的磁场被偏转到靶表面上。一般来说，可以以电子束尽可能陡峭地(例如，基本上成直角)撞击靶表面的这样的方式提供磁场。用于产生这样的外部磁场的元件一般被称为偏转系统。
技术实现思路
根据各种实施例，提供使得可以以高效的方式、借助于电子束使靶材料(特别是升华靶材料和/或具有高熔点的靶材料)蒸发的电子束蒸发器。此外，变得可以不中断地、长期稳定地执行蒸发工艺。还变得可以借助于本文中所描述的电子束使将被涂布的基板仅承受低热负荷。根据各种实施例，电子束蒸发器可以包括例如以下部分：管状靶；电子束源和束引导件(即，电子束枪)，用于借助于电子束在管状靶的移除表面上生成至少一个蒸汽源；其中移除表面是管状靶的环形轴向端面或成圆锥形地或以弯曲的方式(例如，凹形地或凸形地)从自由端边缘延伸的表面。说明性地，移除表面是以移除表面的尺寸稳定性在有限的工艺设置时间之后被建立的这样的方式构造的。根据各种实施例，在有限的工艺设置时间之后建立的移除表面的预期形状(说明性地，正被建立的移除轮廓)可以预先确定(例如，凭经验计算或确定)。因此，可以提供在工艺开始之前已经具有基本上与正被建立的移除轮廓相对应(即，已经尽可能地接近正被建立的移除轮廓)的初始轮廓的蒸发材料靶。结果，例如，可以节省工艺设置时间，有利于涂布工艺更快速地稳定。根据各种实施例，涂布设备可以包括以下部分：涂布室，具有至少一个涂布区域；至少一个如本文中所描述的电子束蒸发器，用于在涂布区域中涂布基板。根据各种实施例，涂布方法可以包括以下步骤：借助于电子束在管状靶的移除表面上生成蒸汽源，其中移除表面是管状靶的环形轴向端面或成圆锥形地或以弯曲的方式从自由端边缘延伸并且如果适当、也是弯曲的表面；并且借助于蒸汽源散发的蒸汽涂布基板。根据各种实施例，可以提供包括多个电子束蒸发器或者包括例如多个管状靶的电子束蒸发器布置。根据各种实施例，环形表面可以被理解为以闭合的方式周向地延伸(例如，沿着圆形路径周向地延伸)的表面。根据各种实施例，环形表面可以被理解为以闭合的方式周向地延伸的、具有在圆周旋转的过程中不变的径向曲率或曲线的表面。附图说明附图中例示说明了示例性实施例，并且在下面更详细地说明这些实施例。在附图中：图1在示意图中示出根据各种实施例的电子束蒸发器；图2A至2C每个在示意性截面图中示出根据各种实施例的管状靶；图3在示意图中示出根据各种实施例的电子束蒸发器；图4在示意图中示出根据各种实施例的电子束蒸发器；图5在示意图中示出根据各种实施例的电子束蒸发器布置；图6在示意图中示出根据各种实施例的涂布设备；以及图7示出根据各种实施例的涂布方法的示意性流程图。具体实施方式在以下详细描述中，参照附图，附图形成本描述的一部分，并且出于例示说明的目的示出了其中可以实现本专利技术的特定的实施例。就这一点而言，方向术语(诸如例如“在顶部”、“在底部”、“在前面”、“在后面”、“前面”、“后面”等)是相对于所描述的附图(一个或多个)的方位使用的。因为实施例的组件可以被定位成若干个不同的方位，所以方向术语用于例示说明，而不是以任何方式限制。不言而喻，在不脱离本专利技术的保护范围的情况下，可以使用其他实施例，并且可以进行结构或逻辑改变。不言而言，本文中所描述的各种示例性实施例的特征可以彼此组合，除非另有具体指示。因此，以下详细描述不应从限制的意义上来揭示，并且本专利技术的保护范围由所附权利要求限定。在本描述的上下文下，术语“连接的”、“附连的”和“耦合的”用于描述直接的和间接的连接、直接的或间接的附连、以及直接的或间接的耦合。在附图中，在合宜的范围内，相同的或相似的元件被提供相同的标号。根据各种实施例，本文中所描述的电子束蒸发器可以用于借助于电子束蒸发来进行大面积涂布，例如，用于生成燃料电池、蓄电池、或非常普遍地用于在基板上生成碳层(例如，类石墨和/或类金刚石层)或陶瓷层。电子束蒸发属于物理气相沉积(PVD)的涂布工艺的族群，并且也被称为EB-PVD(电子束物理气相沉积)。在该方法中，常规做法是从对应的供应坩埚蒸发蒸发材料，如果可能的话(例如，就金属来说)。一般来说，条状形式的基板被移动越过通过电子束生成的蒸汽源，或者基板载体中承载的基板被移动越过通过电子束生成的蒸汽源，并且被以这种方式涂布。蒸汽源可以被以可以实现足够的层厚度均匀性和最高的可能的蒸汽利用的这样的方式定位(即，被定位在彼此对应的距离处和离基板平面的对应的距离处)。此外，在涂覆侧，可以考虑可以使涂布工艺长时段保持稳定。就升华材料来说，如果适当，将被填充蒸发材料的容器(一般被称为坩埚)可以被免除。在这样的情况下，蒸发材料借助于支撑(即，对应地构造的支撑布置)保持在蒸发位置/工艺位置。可能难以例如实现升华材料的蒸发工艺的长期稳定性，因为蒸发材料不会熔融，因此材料移除不会基于通常发生的熔融阶段被弄平(例如，就许多金属来说)。常规做法是使用其目的是尽管材料由于蒸发而移除、但是也实现大致固定的源定位的各种布置。举例来说，常规的坩埚系统或蒸发材料支撑系统可以以用于进给蒸汽源的平面中的均匀的材料跟踪可以借助于二维移动来实现的这样的方式构造。这里的系统移动可以适应实现蒸发材料的曲折进给或螺旋形进给。对于该解决方案来说不利的是，例如，为了供应蒸发材料，需要大的表面积以便使由于蒸发工艺期间的蒸发(或材料移除)而增大的气相沉积距离尽可能长时间地保持几乎不变。气相沉积距离的变化可以改变基板上的层厚度分布，例如，这在涂布活动期间应该尽可能地被避免。另一方面，通常使用的这样的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电子束蒸发器(100)，包括：·管状靶(102)；·电子束枪(104)，所述电子束枪(104)用于借助于电子束(104e)在管状靶(102)的移除表面(102f)上生成至少一个蒸汽源(102q)；·其中所述移除表面(102f)是所述管状靶(102)的环形轴向端面或成圆锥形地或以弯曲的方式从自由端边缘延伸的表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2017.02.23 DE 102017103746.21.一种电子束蒸发器(100)，包括：·管状靶(102)；·电子束枪(104)，所述电子束枪(104)用于借助于电子束(104e)在管状靶(102)的移除表面(102f)上生成至少一个蒸汽源(102q)；·其中所述移除表面(102f)是所述管状靶(102)的环形轴向端面或成圆锥形地或以弯曲的方式从自由端边缘延伸的表面。2.根据权利要求1所述的电子束蒸发器，其中所述管轴线(102a)和所述移除表面(102f)的表面法线(202n)之间的角度(207)在0°至75°的范围内。3.根据权利要求1或2所述的电子束蒸发器，进一步包括：支撑布置(302)，所述支撑布置(302)用于以所述管状靶(102)可以被围绕其管轴线(102a)旋转(302r)的这样的方式可旋转地安装所述管状靶(102)，其中所述支撑布置(302、402)优选地还被以所述管状靶(102)可以被沿着其管轴线(102a)移动(302a)的这样的方式构造。4.根据权利要求1至3中任一项所述的电子束蒸发器，进一步包括：·传感器(404)，所述传感器(404)用于检测表示所述移除表面(102f)的空间位置的传感器数据；·致动设备(402)，所述致动设备(402)用于沿着管状靶(102)的管轴线(102a)移动(302a)所述管状靶(102)；以及·调节器(406)，所述调节器(406)基于所述传感器数据，借助于所述致动设备(402)被构造为使所述移除表面(102f)的所述位置保持固定或者使所述移除表面(102f)相对于将被涂布的基板(320)的距离保持不变。5.根据权利要求1至4中任一项所述的电子束蒸发器，进一步包括：膜片布置(408)，所述膜片布置(408)部分地覆盖所述移除表面(102f)，其中所述膜片布置(408)以这样的方式包括至少一个膜片开口(408o)，即，所述电子束...

【专利技术属性】
技术研发人员：埃克哈特·赖因霍尔德，约尔格·法贝尔，
申请(专利权)人：冯·阿登纳资产股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE