DE102017130943B4

DE102017130943B4 - Vakuumkammeranordnung

Info

Publication number: DE102017130943B4
Application number: DE102017130943.8A
Authority: DE
Inventors: Thomas Meyer; Torsten Dsaak; Michael Hofmann; Matthias Smolke; Bernd Teichert; Ralf Biedermann
Original assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2017-12-21
Filing date: 2017-12-21
Publication date: 2022-03-24
Anticipated expiration: 2037-12-22
Also published as: DE102017130943A1

Abstract

Vakuumkammeranordnung (100), aufweisend:
• eine Vakuumkammer (102),
• eine optische Messeinrichtung (120), und
• ein Schutzrohr (108), das durchlässig für ein Gas-Partikel-Gemisch ist und wobei die optische Messeinrichtung (120) durch das Schutzrohr (108) optisch mit der Vakuumkammer (102) verbunden ist;
• wobei das Schutzrohr (108) eine erste Partikel-Filterstruktur (112) aufweist, die zum Entfernen erster Partikel (208) aus dem Gas-Partikel-Gemisch eingerichtet ist, und eine zweite Partikel-Filterstruktur (114) aufweist, die zum Entfernen zweiter Partikel (302) aus dem Gas-Partikel-Gemisch eingerichtet ist, wobei die erste Partikel-Filterstruktur (112) von der zweiten Partikel-Filterstruktur (114) beabstandet ist, und
• wobei die erste Partikel-Filterstruktur (112) mindestens eine Öffnung aufweist, die durchlässig für die ersten Partikel (208) ist, wobei die mindestens eine Öffnung derart bezüglich der Vakuumkammer (102) in dem Schutzrohr (108) angeordnet ist, dass die ersten Partikel (208) nach Verlassen des Schutzrohres (108) durch die mindestens eine Öffnung in der Vakuumkammer (102) verbleiben.

Description

Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen eine Vakuumkammeranordnung bzw. eine Vakuumprozessier-Anordnung oder eine Vakuumbeschichtungsanordnung.
Im Allgemeinen werden viele verschiedene Verfahren zum Prozessieren von Substraten verwendet. Als Substrate können beispielsweise Glasscheiben, Kunststoffplatten, Metallbänder, Folien, Wafer, Werkstücke oder Ähnliches verwendet werden. Herkömmlicherweise können Substrate beispielsweise mittels einer Prozessiervorrichtung, z.B. einer Vakuum-Prozessieranlage, einer Atmosphärendruck-Prozessieranlage oder einer Überdruck-Prozessieranlage, einzeln oder im Verbund prozessiert werden.
Das Prozessieren weist beispielsweise Prozesse auf, bei denen die Temperatur der Substrate verändert wird, beispielsweise erwärmt sich das Substrat, wenn es mit einem Plasma bestrahlt wird. Die Temperaturänderung des Substrates kann Aufschluss über Prozessparameter liefern, um beispielsweise das Plasma zu steuern.
Die Temperatur des Substrats wird üblicherweise berührungslos mittels eines Pyrometers erfasst. Pyrometer weisen üblicherweise ein Schutzglas auf, um empfindliche optische und elektronische Komponenten vor Verunreinigungen und Beschädigungen zu Schützen. Das Schutzglas liegt in der Messtrecke frei. Durch das Prozessieren des Substrates können sich Verunreinigungen auf dem Schutzglas absetzen. Dadurch wird das Messen des Pyrometers gestört bzw. verfälscht. Daher ist es erforderlich das Schutzglas regelmäßig zu reinigen, wodurch die Standzeit bzw. Betriebszeit der Vakuumkammeranordnung reduziert wird.
Die DE 10 2013 106 788 A1 und die DE 10 2012 004 505 B3 zeigen Beispiele von bekannten Vakuumbehandlungsanlagen.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Vakuumkammeranordnung mit erhöhter Standzeit bereitzustellen.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Die ersten Partikel weisen im Bereich der ersten Partikel-Filterstruktur beispielsweise eine größere Masse und/oder eine geringere Geschwindigkeit auf als die zweiten Partikel.
Dies ermöglicht, dass Partikel effektiv von der optischen Messeinrichtung fern gehalten werden können. Dadurch kann die Standzeit der Messeinrichtung und, optional, der Vakuumkammeranordnung erhöht werden.
Ausführungsbeispiele sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen

1 eine Vakuumkammeranordnung in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen ;
2 in einer schematischen Darstellung einen vergrößerten Ausschnitt des Bereiches der ersten Partikel-Filterstruktur des Schutzrohres einer Vakuumkammeranordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
3 in einer schematischen Darstellung einen vergrößerten Ausschnitt des Bereiches der zweiten Partikel-Filterstruktur des Schutzrohres einer Vakuumkammeranordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
4 in einer schematischen Darstellung einen vergrößerten Ausschnitt des Bereiches der zweiten Partikel-Filterstruktur des Schutzrohres einer Vakuumkammeranordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
5 in einer schematischen Darstellung einen vergrößerten Ausschnitt des Bereiches der zweiten Partikel-Filterstruktur des Schutzrohres einer Vakuumkammeranordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
6 in einer schematischen Darstellung einen vergrößerten Ausschnitt des Schutzrohres einer Vakuumkammeranordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen;
7 in einer schematischen Darstellung einen vergrößerten Ausschnitt der Blendenstruktur einer Vakuumkammeranordnung gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen; und
8 in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer Vakuumkammeranordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
1 veranschaulicht eine Vakuumkammeranordnung 100 in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Die Vakuumkammeranordnung 100 weist eine optische Messeinrichtung 120 auf, die mittels eines Schutzrohres 108 mit der Vakuumkammer 102 vakuumdicht und optisch verbindbar ist.
Die Messeinrichtung 120 ist zum Messen einer optischen Eigenschaft eines Substrates 104, das innerhalb der Vakuumkammer 102 angeordnet ist, eingerichtet. Die Messeinrichtung 120 ist beispielsweise ein Pyrometer und die optische Eigenschaft des Substrats eine Wärmestrahlung, die mittels des Pyrometers durch das Schutzrohr 108 erfasst wird. Alternativ ist die Messeinrichtung ein Mikroskop, eine Kamera, oder ein sonstiges, übliches optisches Messinstrument, insbesondere im Bereich der Prozessüberwachung bei Vakuumkammeranlangen
Das Schutzrohr 108 ist durchlässig für Partikel-Gas-Gemische. Mit anderen Worten: im Gas diffundierende, beispielsweise schwebende, Partikel können von der Vakuumkammer 102 durch das Schutzrohr 108 zu der optischen Messeinrichtung gelangen.
Die Partikel entstehen beispielsweise dadurch, dass Schichtbestandteile vom Substrat abdampfen (desorbieren). Es können aber auch Partikel von an den kalten Anlagenwänden durch Kondensation entstandenen Schichten herabfallen. Mit anderen Worten: vom Substrat desorbierte und/oder von den Anlagenwänden herabfallende Partikel können die Partikel im Partikel-Gas-Gemisch sein.
Dies ist jedoch unerwünscht, da sich die Partikel des Partikel-Gas-Gemisches beispielsweise auf den optischen Komponenten und mechanischen Komponenten der Messeinrichtung, beispielsweise einem Schutzglas oder einer Linse, adsorbieren können. Dadurch kann jedoch die Messqualität der optischen Messeinrichtung reduziert werden. Daher war es bisher erforderlich, die optischen Komponenten und mechanischen Komponenten in bestimmten Zeitabständen zu säubern oder auszutauschen. Dadurch wird jedoch die Standzeit der Vakuumkammeranordnung 100 reduziert.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist das Schutzrohr 108 mehrere, mindestens jedoch zwei, Partikel-Filterstrukturen auf, die zum Herausfiltern unterschiedlicher Partikel aus dem Partikel-Gas-Gemisch eingerichtet sind. Die von den Partikel-Filterstrukturen unterschiedlichen, herausfilterbaren Partikel unterscheiden sich beispielsweise in der Größe, der Masse, der Dichte und/oder der Geschwindigkeit. Mittels eines Schutzrohres 108 gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Partikel-Adsorption an den mechanischen und/oder optischen Komponenten der optischen Messeinrichtung 120 reduziert werden. Dadurch kann die Messqualität verbessert werden und/oder die Standzeit der Vakuumkammeranordnung 100 erhöht werden.
Die Vakuumkammer 102 weist beispielsweise einen Innenraum 126 auf. In dem Innenraum 126 kann ein Substrat 104 angeordnet und prozessiert werden (in 1 mittels des Pfeils 122 veranschaulicht), wie unten noch ausführlicher dargestellt wird. Mittels des Prozessierens können Partikel in das Gas-Gemisch in der Vakuumkammer 102 gelangen, die letztlich auf den mechanischen und/oder optischen Komponenten der Messeinrichtung adsorbiert werden können.
Die Vakuumkammer 102 kann ferner einen Zwischenraum 124 aufweisen, der den Innenraum 126 wenigstens teilweise umgibt. Beispielsweise weist die Vakuumkammer einen doppelten Boden auf, wobei der Zwischenraum der Raum zwischen den Böden des doppelten Bodens ist. Der Boden 128, der im Kontakt mit dem Innenraum 126 der Vakuumkammer steht, kann auch als thermische Abschirmung 128 bezeichnet werden. Die thermische Abschirmung dient dem Schutz der Vakuumkammer 102 vor Wärmeeinwirkung und damit auch zu einer Reduzierung der Wärmeverluste. Anschaulich ist die thermische Abschirmung eine Abgrenzung des Heizraumes.
Der Innenraum 126 kann mit dem Zwischenraum 124 durchlässig für Gas und Partikel verbunden sein. In dem Innenraum 126 und dem Zwischenraum 124 kann gleichzeitig beispielsweise ein Unterdruck, ein partielles Vakuum bzw. ein Vakuum eingestellt werden.
Das Schutzrohr 108 erstreckt sich von der Messeinrichtung 120, durch den Zwischenraum 124 in den Innenraum 126. Ein Boden 128 zum Innenraum 126 weist dazu eine Öffnung auf, wie ausführlicher in 2 beschrieben ist, in deren Bereich ein Ende des Schutzrohres 108 offen bzw. freiliegt. Durch dieses Ende verläuft ein Mess-Strahl 106 zwischen Substrat 104 und optischer Messeinrichtung 120.
Zur Außenwand der Vakuumkammer 102 ist ferner eine Vakuumdichtung 110 vorgesehen, durch die sich das Schutzrohr 108 erstreckt und vakuumdicht abgedichtet ist. Mittels der Vakuumdichtung 110 und dem Schutzrohr 108 kann die optische Messeinrichtung vakuumdicht mit der Vakuumkammer 102 verbunden sein. Die Vakuumdichtung 110 ist beispielsweise in einer Außenwand der Vakuumkammer 102 angeordnet. Zwischen der Außenwand und der thermischen Abschirmung 128 kann der Zwischenraum 124 angeordnet sein.
Das Schutzrohr 108 ist beispielsweise an einer Unterseite der Vakuumkammer angeordnet, so dass Partikel als Partikel-Gas-Gemisch durch die Schwerkraft in das Schutzrohr 108 gelangen können.
Das Schutzrohr 108 ist in einem Winkel zu der Vakuumkammer 102 angeordnet. Dadurch wird verhindert, dass Partikel direkt, beispielsweise gerade, auf die optische Messeinrichtung 120 bzw. in Richtung der optischen Messeinrichtung 120 fallen können.
Das Schutzrohr 108 weist in einem ersten Bereich eine erste Partikel-Filterstruktur 112 auf. Der erste Bereich bzw. die erste Partikel-Filterstruktur 112 ist beispielsweise im Zwischenraum, beispielsweise zwischen der thermischen Abschirmung 128 und der Vakuumdichtung 110 angeordnet.
Die erste Partikel-Filterstruktur 112 ist eingerichtet erste Partikel aus dem Partikel-Gas-Gemisch, das aus der Vakuumkammer 102 in das Schutzrohr gelangt, herauszufiltern, wie unten noch ausführlicher beschrieben ist.
Die ersten Partikel sind beispielsweise massereiche Partikel, beispielsweise Partikel, die im Wesentlichen mittels der Schwerkraft aus dem Schutzrohr 108 herausgefiltert werden. Die Partikel entstehen beispielsweise durch Abplatzungen von an den kalten Wänden der Vakuumkammer 102 durch Kondensation entstandene Schichten.
Ferner weist das Schutzrohr 108 in einem zweiten Bereich eine zweite Partikel-Filterstruktur 114 auf. Der zweite Bereich bzw. die zweite Partikel-Filterstruktur 114 ist beispielsweise in der Nähe der optischen Messeinrichtung 120 angeordnet.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist die Vakuumanordnung 100 ferner eine Blendenvorrichtung 116 (engl. Shutter) mit einer bewegbaren Blende 118 auf. Die Blendenvorrichtung 116 kann zwischen dem Schutzrohr 108 und der optischen Messeinrichtung 120 angeordnet sein. Mittels der bewegbaren Blende 118 kann die Verbindung der Mess-Strecke zwischen Substrat 104 und optischer Messeinrichtung 120 optisch unterbrochen werden (in 1 mittels des Doppelpfeils veranschaulicht). Zusätzlich kann die Unterbrechung durch die bewegbare Blende 118 vakuumdicht sein. Mit anderen Worten: in dem Schutzrohr kann ein Vakuum oder partielles Vakuum anliegen wohingegen mittels der Blende 118 bei der optischen Messeinrichtung 120 ein höherer Druck, beispielsweise ein Normaldruck, eingestellt werden kann, wie unten noch ausführlicher beschrieben wird.
In verschiedenen Ausführungsformen ist das Schutzrohr 108 aus einem Metall, beispielsweise Aluminium oder Kupfer, und/oder einer Metalllegierung gebildet, beispielsweise einem Stahl, beispielsweise einem Edelstahl. Beispielsweise weist das Schutzrohr mehrere Teile auf, wie unten ausführlicher beschrieben ist, wobei die einzelnen Teile aus dem gleichen oder unterschiedlichen Materialien gebildet sein können. Alternativ oder zusätzlich kann ein Teil des Schutzrohrs 108 bzw. das Schutzrohr Schichten bzw. Strukturen aus unterschiedlichen Materialien aufweisen, beispielsweise konzentrisch zueinander angeordnete Rohre aus unterschiedlichen Materialien. Alternativ oder zusätzlich kann das Schutzrohr eine Keramik aufweisen oder daraus gebildet sein, beispielsweise in Form einer Emaille.
In verschiedenen Ausführungsformen weist das Schutzrohr 108 eine glatte oder eine im Wesentlichen glatte Innenwandung auf, beispielsweise ist das Schutzrohr 108 ein Glattrohr. Alternativ weist das Schutzrohr 108 eine strukturierte Innenwandung auf, beispielsweise ist das Schutzrohr ein gezogenes Rohr oder ein Rohr mit Polygonprofil. Die Innenwandung des Schutzrohrs kann beispielsweise derart strukturiert sein, dass ein Gas, das als Gegenstrom zu dem Partikel-Gas-Gemisch in das Schutzrohr 108 eingelassen wird, in dem Schutzrohr 108 verwirbelt wird.
In verschiedenen Ausführungsformen weist das Schutzrohr 108 einen geraden oder einen im Wesentlichen geraden Verlauf auf zwischen den Enden des Schutzrohrs 108. Alternativ weist das Schutzrohr 108 wenigstens einen Knick oder eine Krümmung auf. In dem Knick bzw. der Krümmung ist in diesem Fall eine spiegelnde Struktur vorgesehen, beispielsweise spiegelnd für Infrarotstrahlung.
Das Schutzrohr 108 kann auch als Lanze oder Kollimator bezeichnet werden, derart ausgebildet werden oder derart wirken.
Nachfolgend sind unterschiedliche Aspekte verschiedener Ausführungsformen separat voneinander veranschaulicht, die jedoch miteinander kombiniert sein können.
2 veranschaulicht in einer schematischen Darstellung einen vergrößerten Ausschnitt 200 des Bereiches der ersten Partikel-Filterstruktur des Schutzrohres einer oben beschriebenen Vakuumkammeranordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen. Der Pfeil 106, der die Mess-Strecke zwischen Substrat und optischer Messeinrichtung veranschaulicht, veranschaulicht die Orientierung der veranschaulichten Komponenten in Bezug zu 1 (der Pfeil beginnt in der Vakuumkammer und zeigt in Richtung der optischen Messeinrichtung).
In 2 ist eine Öffnung 202 in der thermischen Abschirmung 128 der Vakuumkammer gezeigt, durch die sich ein Ende des Schutzrohrs 108 erstreckt. Die Öffnung kann einen größeren Durchmesser aufweisen als der Außendurchmesser des Schutzrohrs 108, sodass das Schutzrohr auf einfache Weise in den Innenraum 126 geführt werden kann.
Die erste Partikel-Filterstruktur 112 im ersten Bereich des Schutzrohrs 108 kann eine oder mehrere Öffnungen aufweisen, die ein oder mehrere Partikel mit mindestens einer vorgegebenen Eigenschaft passieren kann und dadurch das Schutzrohr 108 verlässt. Die vorgegebene Eigenschaft ist beispielsweise eine Masse, die größer als ein vorgegebener Schwellenwert ist oder eine Geschwindigkeit bzw. kinetische Energie, die kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist.
Die erste Partikel-Filterstruktur 112 kann beispielsweise eine Öffnung aufweisen, die sehr viel größer als die einzelnen Partikel ist, die aus dieser Öffnung „herausfallen“, beispielsweise mit einer Fläche von ungefähr 1 cm² bis ungefähr 10 cm². Alternativ oder zusätzlich weist die erste Partikel-Filterstruktur 112 mehrere Öffnungen auf, beispielsweise in einer Anordnung in der Form eines Gitters oder Siebs. Dadurch kann die strukturelle Integrität des Schutzrohrs 108 in dem ersten Bereich erhöht werden. Die einzelne Öffnung der mehreren Öffnungen bzw. die Gesamtfläche der mehreren Öffnungen können beispielsweise eine Fläche von ungefähr 1 cm² bis ungefähr 10 cm² aufweisen.
Die erste Partikel-Filterstruktur 112 kann zu der Öffnung 202 versetzt bzw. in einem Abstand angeordnet sein (in 2 mittels des Doppelpfeils 204 veranschaulicht). Dadurch kann verhindert werden, dass zu filternde Partikel die erste Partikel-Filterstruktur 112 umgehen können. Der Abstand 204, der Winkel des Schutzrohrs 108 zur thermischen Abschirmung 128, der Durchmesser der Öffnung 202 in der thermischen Abschirmung, der Durchmesser des Schutzrohres 108; die Anzahl, Anordnung und Größe der Öffnungen der ersten Partikel-Filterstruktur 112 können in Abhängigkeit von den prozessbedingten Partikeln aufeinander abgestimmt werden, so dass erste Partikel 208 aus dem Innenraum 126 der Vakuumkammer durch die erste Partikel-Filterstruktur 112 neben dem Schutzrohr 108 im Zwischenraum 124 abgelagert werden (veranschaulicht mittels des Pfeils 206 in 2). Dadurch können die ersten Partikel 208, beispielsweise im Rahmen einer Wartung oder Reinigung der Vakuumkammer, auf eine einfache Weise aus der Vakuumkammer entfernt werden. Die mit der ersten Partikel-Filterstruktur 112 gefilterten Partikel, die beispielsweise aus Abplatzungen entstanden sind und durch Schwerkraft herabfallen, folgen dabei nicht notwendigerweise einer Gasströmung.
Beispielsweise weist erste Partikel-Filterstruktur 112 eine Öffnung auf, die ungefähr in der Mitte der Öffnung 202 der thermischen Abschirmung 128 beginnt und sich über einen Rand der Öffnung 202 hinaus erstreckt.
3 veranschaulicht in einer schematischen Darstellung einen vergrößerten Ausschnitt 300 des Bereiches der zweiten Partikel-Filterstruktur des Schutzrohres 108 einer oben beschriebenen Vakuumkammeranordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
Das Schutzrohr 108 weist in verschiedenen Ausführungsformen in dem zweiten Bereich eine zweite Partikel-Filterstruktur mit einem Durchmesser d auf, der kleiner ist als der Durchmesser D des Schutzrohres 108 außerhalb des zweiten Bereiches. Die zweite Partikel-Filterstruktur 114 ist beispielsweise eine ringförmige Struktur oder ein Reduzierstück. Zweite Partikel 302 können im zweiten Bereich mittels des kleineren Durchmessers d adsorbieren.
Der zweite Bereich ist beispielsweise vor der Blendenvorrichtung 116 angeordnet. Dadurch kann zudem verhindert werden, dass zweite Partikel 302 an der bewegbaren Blende 118 adsorbieren. Andernfalls könnten die zweiten Partikel 302 die Funktion bzw. Beweglichkeit der bewegbaren Blende 118 beeinträchtigen.
4 veranschaulicht in einer schematischen Darstellung einen vergrößerten Ausschnitt 400 des Bereiches der zweiten Partikel-Filterstruktur des Schutzrohres 108 einer oben beschriebenen Vakuumkammeranordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen ist die zweite Partikel-Filterstruktur als eine Ringscheibe 406 eingerichtet. Die Ringscheibe 406 weist eine Öffnung 408 auf. Die Öffnung 408 weist den oben beschriebenen Durchmesser d auf. Die Ringscheibe 406 weist beispielsweise die Form einer Unterlegscheibe auf. Die Ringscheibe 406 ist beispielsweise aus Aluminium oder Stahl, beispielsweise Edelstahl gebildet.
Die Ringscheibe 406 weist hinsichtlich der Oberfläche, an der zweite Partikel adsorbiert werden, eine glatte Oberfläche, beispielsweise eine polierte Oberfläche, auf. Alternativ ist diese Oberfläche aufgeraut, beispielsweise sandgestrahlt. Dadurch kann die Adsorption von Partikeln verbessert werden. Das Schutzrohr 108 kann im zweiten Bereich einen Anschlag 402 aufweisen, der auf die Ringscheibe 406 abgestimmt ist. Dadurch kann die Ringscheibe 406 von dem Schutzrohr 108 aufgenommen werden, so dass beispielsweise ein zur Blendenvorrichtung 116 bündiger Abschluss bzw. eine bündige Oberfläche von Schutzrohr 108 und Ringscheibe 406 ausgebildet wird. Dies ermöglicht, dass mittels Verbindens der Blendenvorrichtung 116 an dem Schutzrohr 108, die Ringscheibe 406 formschlüssig und/oder kraftschlüssig an dem Anschlag 402, in dem Schutzrohr 108 bzw. zwischen Schutzrohr 108 und Blendenvorrichtung fixiert bzw. verbunden wird.
In verschiedenen Ausführungsformen weist die Ringscheibe 406 eine Randstruktur 404 (auch bezeichnet als Dammstruktur 404), die sich um die Öffnung nach außen bzw. aus der Scheiben-Ebene heraus erstreckt. Die Ringscheibe 406 kann dabei derart zwischen dem Schutzrohr 108 und der Blendenvorrichtung 116 angeordnet werden, dass sich die Randstruktur 404 in das Schutzrohr 108 erstreckt (in 4 veranschaulicht). Dadurch können in dem Hohlraum zwischen der Innenwand des Schutzrohres 108 und der der Randstruktur 404 zweite Partikel 302 adsorbieren. Die Ringscheibe 406 kann nach Lösen der Verbindung von Schutzrohr 108 und Blendenstruktur 116, beispielsweise während einer Wartung der Vakuumkammeranordnung, gewechselt oder gereinigt werden. Dies ermöglicht auf einfache Weise ein Entfernen der zweiten Partikel 302 aus dem Schutzrohr 108 und vereinfacht somit ein Reinigen des Schutzrohrs 108. Dadurch kann die Wartungszeit reduziert und somit die Standzeit der Vakuumkammeranordnung erhöht werden.
5 veranschaulicht in einer schematischen Darstellung einen vergrößerten Ausschnitt 500 des Bereiches der zweiten Partikel-Filterstruktur des Schutzrohres 108 einer oben beschriebenen Vakuumkammeranordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
In verschiedenen Ausführungsbeispielen weist das Schutzrohr 108 im zweiten Bereich einen Durchmesser D2 auf, der größer ist als der Durchmesser D1 außerhalb des zweiten Bereichs. Mit anderen Worten: im Bereich der zweiten Partikel-Filterstruktur ist der Innendurchmesser D2 des Schutzrohrs 108 vergrößert. Die Öffnung 408 weist den oben beschriebenen Durchmesser d auf. Ferner kann mittels der Vergrößerung des Durchmessers (D1 → D2) des Schutzrohres die Höhe der Randstruktur (das Maß, wie weit sich die Randstruktur 404 von der Ringscheibe 406 in das Schutzrohr 108 erstreckt) vergrößert werden. Durch die Vergrößerung des Durchmessers (D1 → D2) können beispielsweise im Bereich der Ringscheibe 406, beispielsweise zwischen der Randstruktur 404 und der Innenwand des Schutzrohrs eine größere Menge an Partikeln gesammelt werden. Dadurch kann das Wartungsintervall und ggfs. die Standzeit der Vakuumkammeranordnung vergrößert werden.
Weiterhin in 5 veranschaulicht ist, dass in verschiedenen Ausführungsformen in dem zweiten Bereich ein Gaseinlass 502 zum Einlassen eines Gases 504 in das Schutzrohr 108 vorgesehen sein kann, mittels dessen Gas von einer externen-Gasquelle durch die Wandung des Schutzrohrs 108 im zweiten Bereich in das Innere des Schutzrohres 108 eingelassen werden kann. Der Gaseinlass 502 kann ein steuerbares Ventil aufweisen und ansonsten vakuumdicht eingerichtet sein. Mittels des eingelassenen Gases 504 kann in dem Schutzrohr für das Partikel-Gas-Gemisch ein Gegenstrom erzeugt werden. Dadurch kann die Menge an Partikeln, die aus der Vakuumkammer in das Schutzrohr 108 gelangen, reduziert werden. Anschaulich erlaubt der Gaseinlass 502 ein Sperrgas in dem Schutzrohr einzuführen, das im Gegenstrom zum Staubstrom (beispielsweise das Partikel-Gas-Gemisch) und/oder einem Dampfstrom steht, der in Richtung der optischen Messeinrichtung fließt.
Das Gas 504 kann beispielsweise ein Prozessgas des (aktuellen) Prozesses in der Vakuumkammer sein.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der Gaseinlass 502 und/oder die Innenwand des Schutzrohrs derart geformt bzw. strukturiert, dass das einströmende Gas verwirbelt wird. Mittels des Gas-Wirbelstroms kann ein effektiver Gasstrom erzeugt werden, der in dem Schutzrohr 108 von der optischen Messeinrichtung weg hin zur Vakuumkammer gerichtet ist (analog der Korkenzieherregel). Dadurch können Partikel zuverlässiger von der optischen Messeinrichtung fern gehalten werden.
6 veranschaulicht in einer schematischen Darstellung einen vergrößerten Ausschnitt 600 des Schutzrohres 108 einer oben beschriebenen Vakuumkammeranordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
In verschiedenen Ausführungsformen ist das Schutzrohr aus zwei oder mehreren Teilen gebildet, beispielsweise aus einem ersten Teil 602 und einem zweiten Teil 604. 6 veranschaulicht eine Verbindung des ersten Teils 602 mit dem zweiten Teil 604.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der erste Teil 602 des Schutzrohrs 108 mit dem zweiten Teil 604 des Schutzrohrs 108 mittels einer (herkömmlichen) Vakuumdichtung 608 vakuumdicht verbunden.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der erste Teil 602 des Schutzrohrs 108 mit dem zweiten Teil 604 des Schutzrohrs 108 formschlüssig verbunden. Beispielsweise weist der erste Teil des Schutzrohrs 602 einen Anschlag 610 auf, der auf den zweiten Teil 604 des Schutzrohrs abgestimmt ist, so dass der zweite Teil 604 mittels des Anschlags 610 formschlüssig mit dem ersten Teil 602 verbunden ist (oder umgekehrt). Alternativ oder zusätzlich sind der erste Teil 602 und der zweite Teil 604 des Schutzrohres mittels einer kraftschlüssigen Verbindung miteinander verbunden. Beispielsweise sind der erste Teil 602 und der zweite Teil 604 miteinander mittels einer Schraube 606 bzw. einer Schraubverbindung, einem Stift und/oder einem Splint verbunden. Beispielsweise kann der zweite Teil 604 mittels eines Stifts oder einer Schraube, der sich durch den ersten Teil 602 vollständig und den zweiten Teil 604 teilweise erstreckt, wie in 6 veranschaulicht, (oder umgekehrt) vor einem Herausrutschen aus dem ersten Teil 602 gehindert werden. Der erste Teil 602 und der zweite Teil 604 weisen entsprechende Öffnungen bzw. Gewinde auf. Es versteht sich, dass der erste Teil 602 und der zweite Teil 604 auch auf andere, herkömmliche Weise miteinander verbunden sein können, beispielsweise können der erste Teil 602 und der zweite Teil 604 miteinander verschraub sein.
Die Aufteilung des Schutzrohres 108 in zwei oder mehr Teile ermöglicht eine einfache Montage bzw. Demontage des Schutzrohres an der Vakuumkammer. Weiterhin kann mittels der mehreren Teil des Schutzrohrs die Wartung des Schutzrohrs 108 vereinfacht werden.
In verschiedenen Ausführungsformen ist mindestens ein Teil des Schutzrohrs 108, beispielsweise der erste Teil 602, fest mit der Vakuumkammer verbunden und der mindestens eine andere Teil des Schutzrohrs 108, beispielsweise der zweite Teil 604, abnehmbar eingerichtet. Der abnehmbare Teil des Schutzrohres kann beispielsweise zu Wartungszwecken, beispielsweise während die Vakuumkammer belüftet ist, abgenommen werden. Dies ermöglicht einen einfachen Zugang zum festen und abnehmbaren Teil des Schutzrohrs, beispielsweise um diese zu reinigen.
In verschiedenen Ausführungsformen weist der erste Teil 602 den ersten Bereich mit erster Partikel-Filterstruktur auf.
In verschiedenen Ausführungsformen weist der zweite Teil 604 den zweiten Bereich mit zweiter Partikel-Filterstruktur auf. In der Ausführungsform des abnehmbaren, zweiten Teils 604 des Schutzrohres mit zweiter Partikel-Filterstruktur können beispielsweise für unterschiedliche Prozessierungen in der Vakuumkammer, die jeweils unterschiedliche zweite Partikel und/oder unterschiedliche Mengen zweiter Partikel erzeugen, unterschiedliche zweite Partikel-Filterstrukturen durch wechseln des zweiten Teils 604 des Schutzrohres 108 verwendet werden. Die unterschiedlichen zweiten Partikel-Filterstrukturen können sich beispielsweise in dem Durchmesser d der Öffnung, dem Innendurchmesser D2 des zweiten Bereichs, der Höhe der Randstruktur 404 oder sonstigen Eigenschaften, beispielsweise dem Material und/oder der Oberflächenbeschaffenheit des Schutzrohrs und/oder der Ringscheibe, unterscheiden bzw. an unterschiedliche zweite Partikel angepasst sein.
In verschiedenen Ausführungsformen weist das Schutzrohr 108 eine Kühlstruktur 616 auf. Mittels der Kühlstruktur 616 kann das Schutzrohr 108 gekühlt werden. Dadurch können Partikel des Partikel-Gas-Gemisches in dem Schutzrohr 108 an der Wandung des Schutzrohrs 108 kondensieren. Beispielsweise weist das Schutzrohr 108 eine Kühlfalle auf oder ist als eine solche eingerichtet. Beispielsweise weist der zweite Teil 604 eine beschriebene zweite Partikel-Filterstruktur auf. Beim Kühlen des zweiten Teils 604 des Schutzrohrs 108 kann die zweite Partikel-Filterstruktur als Kühlfalle für die zweiten Partikel wirken.
Die Kühlstruktur 616 kann eine aktive Kühlstruktur 616 sein, beispielsweise ist die Kühlstruktur 616 eine Wasserkühlung. Beispielsweise weist der erste Teil 602 des Schutzrohrs 108 einen ersten Wasseranschluss 612 und einen mit dem ersten Wasseranschluss 612 verbundenen zweiten Wasseranschluss 614 auf.
Alternativ oder zusätzlich weist die Kühlstruktur 616 eine passive Kühlstruktur auf. Beispielsweise ist der zweite Teil 604 des Schutzrohrs 108 thermisch mit dem ersten Teil 602 gekoppelt. Beispielsweise sind der erste Teil 602 des Schutzrohrs 108 und der zweite Teil 604 des Schutzrohrs jeweils aus einem Stahl, beispielsweise Edelstahl, gebildet.
Der zweite Teil 604 ist im Falle der thermischen Kopplung mit dem ersten Teil 602 des Schutzrohrs 108 eine passive Kühlstruktur für den ersten Teil 602. In einer Ausführungsform wird der erste Teil 602 aktiv gekühlt und der zweite Teil 604 durch die thermische Kopplung mit dem ersten Teil 602 passiv gekühlt.
Die aktive Kühlstruktur und der erste Teil 602 des Schutzrohrs 108 können beispielsweise fest mit der Vakuumkammer verbunden sein bzw. an dieser fixiert sein.
7 veranschaulicht in einer schematischen Darstellung einen vergrößerten Ausschnitt 600 der Blendenstruktur 116 einer oben beschriebenen Vakuumkammeranordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen.
In 7 ist veranschaulicht, dass die Blendenstruktur 116 mit bewegbarer Blende 118 am Schutzrohr 108 befestig sein kann und die Messtrecke 106 unterbrechen kann (in 7 ist der gesperrte Zustand veranschaulicht). Beispielsweise ist die Blendenstruktur 116 mittels eines oder mehrerer Flansche und/oder einer anderen (herkömmlichen) Rohrverbindung mit dem Schutzrohr 108 verbunden bzw. an diesem angebracht.
Alternativ kann die Blendenstruktur 116 zwischen dem Schutzrohr 108 und der optischen Messeinrichtung 120 angeordnet bzw. befestigt sein.
Alternativ kann ein Rohr, ein Verbindungsstück oder ein Abschnitt des zweiten Teils des Schutzrohrs oder ein dritter Teil 708 des Schutzrohrs zwischen der Blendenstruktur 116 und der optischen Messeinrichtung 120 angeordnet sein und, optional, die Blendenstruktur 116 und die optische Messeinrichtung 120 mit diesem verbunden sein.
Weiterhin schematisch veranschaulicht ist das optische Element 704 beispielsweise eine Linse oder ein Schutzglas, der optischen Messeinrichtung 120, das mittels des Schutzrohres 108 vor den ersten und zweiten Partikeln geschützt wird.
Zwischen der bewegbaren Blende 118 und der optischen Messeinrichtung 120 kann ein Hohlraum 702 vorgesehen sein, der evakuierbar eingerichtet ist, beispielsweise mittels einer Evakuierungsvorrichtung bzw. einer Vorrichtung zum Evakuieren des Hohlraums unabhängig vom Druck in der Vakuumkammer 102 oder in dem Schutzrohr. Mit anderen Worten: In verschiedenen Ausführungsformen weist die Vakuumkammeranordnung eine Vorrichtung zum Evakuieren des Hohlraums 702 auf, so dass der Hohlraum 702 evakuierbar eingerichtet ist, beispielsweise kann in dem Hohlraum ein Vakuum oder ein partielles Vakuum eingestellt werden, unabhängig von dem Druck in der Vakuumkammer 102 und/oder dem Schutzrohr.
Dadruch ist beispielsweise eine Demontage der optischen Messeinrichtung 120, beispielsweise zur Wartung, möglich, wenn die Blendenstruktur 116 geschlossen und der Hohlraum 702 noch evakuiert ist. Aufgrund der üblicherweise kleinen Durchmesser ist nur ein eingeschränkter Kraftaufwand nötig, um die Messeinrichtung 120 abzubauen. Nachdem die optische Messeinrichtung 120, beispielsweise nach einer Wartung, wieder montiert wurde, kann die Blendenstruktur 116 geöffnet werden, beispielsweise wenn der Differenzdruck (zwischen Hohlraum 702 und Vakuumkammer 126) einen maximal zulässigen Druck, beispielsweise 30 mbar, nicht überschreitet.
Optional kann der Hohlraum 702 mit einer Gaszufuhr (nicht veranschaulicht) verbunden sein. Die Gaszufuhr kann beispielsweise durch die Blendenstruktur 116 und/oder das Schutzrohr 108 erfolgen. Mittels der Gaszufuhr kann, wenn die bewegbare Blende 118 die Mess-Strecke 106 vakuumdicht unterbricht, in dem Hohlraum ein Druck eingestellt werden, der unabhängig von dem Druck in dem Schutzrohr und/oder der Vakuumkammer ist. Beispielsweise kann mittels der Gaszufuhr in dem Hohlraum 702 ein Normaldruck eingestellt werden bzw. sein. Währenddessen kann in der Vakuumkammer und/oder dem Schutzrohr 108 ein Vakuum oder ein partielles Vakuum anliegen. Der Normaldruck in dem Hohlraum 702 ermöglicht es, die optische Messeinrichtung zu demontieren, beispielsweise zur Wartung, ohne das ein Belüften der Vakuumkammer erforderlich ist.
In verschiedenen Ausführungsformen ist der Durchmesser d der zweiten Partikel-Filterstruktur (siehe oben) gleich oder im Wesentlichen gleich dem Durchmesser des optischen Elements 704 der Messeinrichtung (in 7 veranschaulicht mittels der gepunkteten Linie in der Blendenstruktur.
8 veranschaulicht in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer Vakuumkammeranordnung 100 gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Dabei weist die Vakuumkammer 102 eine Schleusenkammer 802a und mindestens eine Prozesskammer 126 auf. Ferner kann eine Ventilanordnung 802s (z.B. ein Klappenventil, ein Schiebeventil oder ein anderes geeignetes Vakuumventil) verwendet werden zum vakuumtechnischen Separieren der Schleusenkammer 802a von der mindestens einen Prozesskammer 126. Ferner weist die Vakuumkammeranordnung 100 eine im Inneren der Vakuumkammer 102 angeordnete Substrathalteanordnung auf.
Die Substrathalteanordnung weist einen Substrathalter 810 zum Halten und Positionieren mindestens eines Substrats 104 (siehe 1), eine Gehäuseanordnung 820 auf.
Das Positionieren des mindestens einen Substrats kann beispielsweise ein Einstellen und/oder Verändern der Ortslage und/oder der Ausrichtung der Substrate relativ zu einer Prozessierquelle 122 sein, wobei die Prozessierquelle 122 zum Prozessieren von einem oder mehreren mittels des Substrathalters 810 gehaltenen Substraten verwendet wird.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist die Gehäuseanordnung 820 ein vakuumdichtes Gehäuse und ein Versorgungsgehäuse auf. Das Versorgungsgehäuse ist zum Inneren der Vakuumkammer 102 hin gasdurchlässig eingerichtet.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist Die Gehäuseanordnung 820 mindestens eine Versorgungsstruktur 808s, welche in der Gehäuseanordnung 820 angeordnet ist, zum Versorgen des Substrathalters 810 mit mindestens einem Versorgungsmedium auf. Die Versorgungsstruktur 808s weist beispielsweise mehrere mechanische Kopplungselemente auf, beispielsweise Lagerstellen, Kupplungen und/oder Getriebe, und das Versorgungsmedium ist beispielsweise ein Drehmoment, mittels dessen der Substrathalter 810 bewegt werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist die Substrathalteanordnung ferner eine Lageranordnung 806 auf. Die Lageranordnung ist derart eingerichtet, dass das Versorgungsgehäuse innerhalb der Vakuumkammer 102 beweglich gelagert ist.
Die Lageranordnung 806 kann beispielsweise eine Bewegungsebene definieren (auch als Transportebene bezeichnet), innerhalb derer die Substrathalteanordnung mittels der Lageranordnung 806 bewegt 806b werden kann. Ferner kann der Versorgungsschlauch 812 in einer Versorgungsebene geführt werden, die senkrecht oder parallel zu der Bewegungsebene ausgerichtet ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Substrathalteanordnung mittels Rollen beweglich gelagert sein oder werden. Mit anderen Worten kann die Lageranordnung 806 ein Schienensystem sein, auf dem die Substrathalteanordnung mittels Rollen bewegt werden kann. Alternativ dazu können auch andere geeignete Lager (z.B. Gleitlager) zum geführten Bewegen der Substrathalteanordnung verwendet werden.
Die Vakuumkammer 102 kann beispielsweise eine erste Versorgungsdurchführung 802v aufweisen. Die erste Versorgungsdurchführung 802v kann beispielsweise in einem Kammerwandabschnitt 802w des Kammergehäuses der Vakuumkammer 102 bereitgestellt sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das vakuumdichte Gehäuse und/oder das Versorgungsgehäuse eine zweite Versorgungsdurchführung 808v aufweisen. Dem vakuumdichten Gehäuse und/oder dem Versorgungsgehäuse kann/können beispielsweise mittels der zweiten Versorgungsdurchführung 808v ein oder mehrere Medien (z.B. elektrische Energie und/oder Kühlmittel) zugeführt werden.
Ferner kann die Vakuumkammeranordnung 100 beispielsweise einen (z.B. vakuumdichten) Versorgungsschlauch 812 aufweisen. Der Versorgungsschlauch 812 kann beispielsweise die erste Versorgungsdurchführung 802v der Vakuumkammer 102 mit der zweiten Versorgungsdurchführung 808v verbinden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Umfangswandung des Versorgungsschlauchs 812 vakuumdicht sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist der Versorgungsschlauch 812 vakuumdicht und derart eingerichtet, dass die Substrathalteanordnung innerhalb der Vakuumkammer 102 bewegbar ist, während gleichzeitig der Versorgungsschlauch 812 die erste Versorgungsdurchführung 802v und die zweite Versorgungsdurchführung 808v miteinander verbindet.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen wird eine oben beschriebene Vakuumkammeranordnung 100 zum Beschichten eines Werkstücks verwendet, beispielsweise zum gleichzeitigen Beschichten einer Vielzahl von Turbinenschaufeln mit einer thermischen Schutzschicht.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Prozessieren der Substrate, beispielsweise das Beschichten einer oder mehrerer Turbinenschaufeln mit einer thermischen Schutzschicht, bei einer Prozesstemperatur von beispielsweise größer als 800°C erfolgen. Thermische Schutzschichten, sogenannten thermal-barrier-coatings (TBC) können beispielsweise aus yttriumstabilisiertem Zirconiumdioxid (ZrO2) gebildet sein oder werden. Alternativ dazu können andere geeignete (z.B. metallische und/oder keramische) Materialien als funktionale Schichten auf den Substraten abgeschieden werden, z.B. Haftvermittlerschichten (auch als bond-coat bezeichnet).
Die mindestens einen Prozesskammer 126 kann beispielsweise eine Heizkammer und eine Beschichtungskammer aufweisen.
Ferner kann die Vakuumkammer 102 eine oder mehrere vakuumdicht verschließbare Prozesskammern 126, Schleusenkammern 802a, etc., aufweisen. Die einzelnen Kammern können mittels einer Evakuierungseinrichtung (z.B. aufweisend eine oder mehrere Vakuumpumpen und, z.B. optional, eine Gaszuführung) auf eine vordefinierte Prozessatmosphäre mit einem Druck von weniger als 1 mbar, z.B. weniger als 10^-2 mbar, z.B. weniger als 10^-4 mbar, z.B. weniger als 10^-6 mbar gebracht werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Versorgungsdurchführung 802v in einem Kammerwandabschnitt 802w der Schleusenkammer 802a angeordnet sein, und die Lageranordnung 806 kann beispielsweise derart eingerichtet sein, dass zumindest der Substrathalter 810 der Substrathalteanordnung aus der Schleusenkammer 802a in die mindestens eine Prozesskammer 126 hinein bewegt werden kann und/oder dass zumindest der Substrathalter 810 der Substrathalteanordnung aus der mindestens einen Prozesskammer 126 in die Schleusenkammer 802a bewegt werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Substrathalteanordnung mittels der Lageranordnung 806 zwischen zumindest einer ersten und einer zweiten Position beweglich 806b gelagert sein. Der Substrathalter 810 kann beispielsweise in der ersten Position innerhalb der Schleusenkammer 802a angeordnet sein und in der zweiten Position innerhalb der mindestens einen Prozesskammer 126. Anschaulich kann der Substrathalter 810 an verschiedenen Positionen in der Vakuumkammer 102 positioniert werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen dient die Lageranordnung 806 dem Positionieren der gesamten Substrathalteanordnung in der Vakuumkammer 102 und der Substrathalter 810 der Substrathalteanordnung dient dem Positionieren der Substrate relativ zu einer Prozessiervorrichtung zum Prozessieren der Substrate, z.B. zum homogenen Beschichten der Substrate.
Zum Bestücken des Substrathalters 810 der Substrathalteanordnung mit mindestens einem Substrat oder zum Entnehmen mindestens eines Substrats aus der Vakuumkammer kann der Substrathalter 810 bzw. die Substrathalteanordnung in die Schleusenkammer 802a bewegt werden, die Prozesskammer 126 kann mittels der Ventilanordnung 802s von der Schleusenkammer 802a separiert werden, und die Schleusenkammer 802a kann beispielsweise geöffnet werden, so dass ein Zugang zu dem Substrathalter 810 bereitgestellt ist.
Zum Bestücken des Substrathalters 810 der Substrathalteanordnung mit mindestens einem Substrat oder zum Entnehmen mindestens eines Substrats aus der Vakuumkammer kann der Substrathalter 810 bzw. die Substrathalteanordnung in die Schleusenkammer 802a bewegt werden.
Die Vakuumkammeranordnung 100 kann beispielsweise eine als Beschichtungsquelle ausgebildete Prozessierquelle 122 aufweisen. Die Beschichtungsquelle kann einen oder mehrere Tiegel aufweisen, in welchem/welchen Verdampfungsgut (auch als Sublimationsgut bezeichnet) vorgehalten sein kann. Die Verdampfungsenergie kann mittels einer oder mehrerer Elektronenstrahlkanonen bereitgestellt sein oder werden. Bei einem Beschichten der Substrate mittels Elektronenstrahlverdampfens kann der mindestens eine Tiegel unterhalb der Substrate angeordnet sein, so dass die Substrate von unten her beschichtet werden. Alternativ dazu kann eine andere Beschichtungsvorrichtung zum Beschichten der Substrate verwendet werden, z.B. eine Sputteranordnung oder Ähnliches.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumkammeranordnung 100 eine Elektronenstrahlverdampfer-Anordnung zum Beschichten der Substrate in der Beschichtungskammer aufweisen.
Die Elektronenstrahlverdampfer-Anordnung kann beispielsweise eine oder mehrere Elektronenstrahlkanonen aufweisen, mittels derer Dampfquellen auf einem Targetmaterial gebildet werden. Anschaulich kann das Targetmaterial mittels der Elektronenstrahlen, die von einer oder mehreren Elektronenstrahlkanonen emittiert werden, verdampft werden. Mittels des verdampften Targetmaterials können dann beispielsweise die Substrate beschichtet werden. Beispielsweise kann das Targetmaterial (auch als Verdampfungsgut bezeichnet) in einem oder in mehreren Tiegeln aufgenommen sein.
Die jeweils verwendete Elektronenstrahlkanone kann beispielsweise ein entsprechendes Ablenksystem aufweisen zum Ablenken des erzeugten Elektronenstrahls (z.B. entsprechend einer vordefinierten Strahlfigur), so dass der Elektronenstrahl gezielt auf des Targetmaterial gerichtet sein kann oder werden kann und auf dem Targetmaterial mindestens eine Dampfquelle erzeugen kann. Dabei kann der jeweilige Elektronenstrahl derart geführt werden, dass die Substrate mittels des Targetmaterials von unten beschichtet werden können, wobei mindestens eine Elektronenstrahlkanone oberhalb der Substrate angeordnet sein kann. Alternativ dazu kann eine Elektronenstrahlkanone auch seitlich der Substrate angeordnet sein und der jeweilige Elektronenstrahl kann seitlich zwischen den Substraten und dem Targetmaterial eingeschossen werden. Das Umlenken eines Elektronenstrahls innerhalb der Beschichtungskammer 126, sofern hilfreich, kann beispielsweise mittels eines Magnetfeldes erfolgen, d.h. es können Magnete und/oder Spulen verwendet werden, um den jeweiligen Elektronenstrahl in geeigneter Weise auf das Targetmaterial zu lenken.
Im Allgemeinen können Turbinenschaufeln oder andere Substrate beispielsweise zur Verbesserung ihres Verschleißverhaltens mittels Gasphasenabscheidung (z.B. physikalischer oder chemischer Gasphasenabscheidung) mit einer oder mehreren Schutzschichten, z.B. keramischen Schutzschichten, versehen werden. Beispielsweise können Turbinenschaufeln, beispielsweise zur thermischen Isolation gegenüber dem Heißgas, mittels einer Keramikbeschichtung beschichtet werden. Die dazu verwendete Vakuumbeschichtungsanlage kann, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, mindestens eine Lade-, Heiz- und Beschichtungskammer aufweisen oder daraus bestehen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die hierin beschriebene Vakuumkammeranordnung zur Beschichtung von Turbinenschaufeln mittels Elektronenstrahlverdampfens verwendet werden.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die hierin beschriebene Substrathalteanordnung zum Transportieren von Substraten, z.B. Wafern, in einer Prozesskammer, z.B. in einer horizontalen Beschichtungsanlage, verwendet werden, z.B. zum Beschichten der Substrate mittels einer physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) und/oder chemischen Gasphasenabscheidung (CVD). Dabei kann die Substrathalteanordnung derart bereitgestellt und die Prozessiervorrichtung derart eingerichtet sein, dass die Substrate 306 von unten und/oder von oben beschichtet werden können, z.B. gleichzeitig von unten und von oben, oder z.B. nacheinander von unten und von oben ohne Ausschleusen der Substrate aus der Beschichtungsanlage.
Beispielsweise kann das Substrat oder können die Substrate mit zumindest einem von Folgendem Beschichtet werden: eine funktionale Schicht, eine Korrosionsschutzschicht, eine optisch aktive Schicht, eine Schutzschicht, eine elektrisch leitfähige Schicht, eine elektrisch isolierende Schicht, eine Versiegelung, eine Keimschicht, eine Oberflächenveredelung. Beispielsweise kann eine funktionale Schicht auf Folie oder Hartmaterial aufgebracht werden (z.B. für die Batterietechnik). Beispielsweise kann eine Metallbeschichtung und/oder eine Beschichtung aus dielektrischem Material auf Glas aufgebracht werden (z.B. für Brillen, Fenster, Handys und/oder Architekturgas). Beispielsweise kann eine elektrisch leitfähige Schutzschicht, eine funktionale Schicht oder eine Korrosionsschutzschicht auf eine Metallfolie aufgebracht werden (z.B. für die Brennstoffzellentechnik). Beispielsweise kann eine Keimschicht auf einen Wafer aufgebracht werden (z.B. für die Halbleitertechnik). Die Keimschicht kann z.B. Nickel (Ni) und/oder Kupfer (Cu) aufweisen oder daraus gebildet sein. Die Keimschicht kann nachfolgend galvanisch weiter beschichtet werden, z.B. zum Ausbilden von Metallschichten.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Prozessieranordnung in dem Prozessierbereich mindestens eine erste Prozessiervorrichtung und ein zweite Prozessiervorrichtung aufweisen.
Die erste Prozessiervorrichtung kann zum Bearbeiten zumindest eines ersten Substrats eingerichtet sein, z.B. zum Beschichten, zum Bestrahlen, zum Ätzen, usw. Die zweite Prozessiervorrichtung kann zum Bearbeiten zumindest eines zweiten Substrats eingerichtet sein, z.B. zum Beschichten, zum Bestrahlen, zum Ätzen, usw., z.B. gleich oder unterschiedlich zur ersten Prozessiervorrichtung. Die erste Prozessiervorrichtung und/oder die zweite Prozessiervorrichtung können zum Beschichten zumindest eines von Folgendem aufweisen oder daraus gebildet sein: eine physikalische Materialdampfquelle (zum Beschichten mittels physikalischer Gasphasenabscheidung), wie z.B. ein Magnetron (auch als Sputterquelle bezeichnet, optional in Verbindung mit einer Reaktivgasquelle zum reaktiven Sputtern), einen Laserstrahlverdampfer, einen Lichtbogenverdampfer, einen Elektronenstrahlverdampfer und/oder einen thermischen Verdampfer; oder eine chemische Materialdampfquelle (zum Beschichten mittels chemischer Gasphasenabscheidung), wie z.B. eine Reaktionsgasquelle optional in Verbindung mit einer Plasmaquelle (zum Beschichten mittels plasmaunterstützter chemischer Gasphasenabscheidung) aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die erste Prozessiervorrichtung und/oder die zweite Prozessiervorrichtung zum Abtragen von Material zumindest eines von Folgendem aufweisen oder daraus gebildet sein: eine Plasmaquelle, eine Ionenstrahlquelle oder eine Ätzgasquelle. Alternativ oder zusätzlich können die erste Prozessiervorrichtung und/oder die zweite Prozessiervorrichtung zum Bestrahlen zumindest eines von Folgendem aufweisen oder daraus gebildet sein: eine Ionenstrahlquelle, eine Elektronenstrahlquelle oder eine Lichtquelle (z.B. Blitzlampen und/oder Laser).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können das Bearbeiten des ersten Substrats und das Bearbeiten des zweiten Substrats zumindest teilweise gleichzeitig erfolgen. Mit anderen Worten können sich das Bearbeiten des ersten Substrats und das Bearbeiten des zweiten Substrats zumindest teilweise zeitlich überlappen. Alternativ können das Bearbeiten des ersten Substrats und das Bearbeiten des zweiten Substrats nacheinander erfolgten, d.h. in einem zeitlichen Abstand zueinander erfolgen.
Die Prozessiervorrichtung kann zum Bereitstellen eines gasförmigen Beschichtungsmaterials eingerichtet sein, z.B. eine Materialdampfquelle, z.B. eine physikalische Dampfphasenabscheidung (physical vapor deposition, PVD) Materialdampfquelle sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen ist eine Prozessiervorrichtung in der Prozessierkammer 126 als eine langgestreckte Materialquelle eingerichtet. Die Materialquelle weist beispielsweise die Form eines Verdampfertiegels auf. Über dem Verdampfertiegel und in Richtung seiner Längsachse werden mehrere Substrate 306 angeordnet.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann in der Prozessieranordnung (z.B. einer Vakuumkammeranordnung und/oder einer Durchlaufanlage) mittels der Prozessiervorrichtung ein Beschichtungsprozess (d.h. ein Beschichten des Substrats) erfolgen, wie z.B. die Kathodenzerstäubung (das so genannte Sputtern oder Magnetronsputtern). Beispielsweise können Wafer und kleinflächigere Substrate einseitig und/oder beidseitig bearbeitet werden, z.B. beschichtet werden. Eine solche Prozessieranordnung kann z.B. in der Photovoltaik eingesetzt werden, z.B. zum Herstellen zumindest eines der folgenden Zellkonzepte: einer Heteroübergang-Technologie (Heterojunction Technology - HJT) Solarzelle, einer Finger-Rückseitenkontakt (Interdigitated Back Contact- IBC) Solarzelle, einer Durchkontaktierung (Wrap-Through - WT) Solarzelle, einer (Aluminium)Rückseitenfeld (Back Surface Field - BSF) Solarzelle, einer passivierter Emitter und Rückseite (passivated emitter and rear cell -PERC) Solarzelle, einer passivierter Emitter mit lokal diffundiertem Rückseitenkontakt (passivated emitter rear locally diffused - PERL) Solarzelle, oder einer passivierter Emitter mit vollständig diffundiertem Rückseitenkontakt (passivated emitter rear totally diffused - PERT) Solarzelle. Außer der Heteroübergang-Technologie (Heterojunction Technology - HJT) Solarzellen können die genannten Zellkonzepte lediglich das einseitige Bearbeiten von Substraten, z.B. der Wafer, erfordern.
Die Prozessierkammer kann als Vakuumkammer oder als Atmosphärendruckkammer oder als Überdruckkammer eingerichtet sein und/oder betrieben werden.
Die Prozessierkammer kann derart eingerichtet sein, dass darin eine Prozessumgebung (aufweisend Prozessdruck, Prozessgaszusammensetzung, Prozesstemperatur, usw.) eingestellt und/oder geregelt werden kann. Beispielsweise kann die Prozessierkammer druckstabil (z.B. bis mindestens 1 bar Druckunterschied), gasdicht und/oder staubdicht eingerichtet sein. Das Bearbeiten des ersten Substrats und/oder des zweiten Substrats kann in einem Überdruck (größer 1 bar), Atmosphärendruck ungefähr 1 bar, Unterdruck (kleiner 1 bar) oder Vakuum (kleiner 0,3 bar), z.B. Feinvakuum (kleiner 1 mbar), z.B. Hochvakuum (kleiner 10^-3 bar), z.B. Ultrahochvakuum (kleiner 10^-7 bar), erfolgen. Zum Einstellen und/oder Regeln der Prozessgaszusammensetzung kann dem Inneren der Prozessierkammer ein Gas aufweisend zumindest ein Reaktivgas und/oder ein Arbeitsgas zugeführt werden, z.B. mittels einer Gaszuführung. Zum Einstellen und/oder Regeln des Prozessdrucks kann die Prozessierkammer mit einer Pumpenanordnung aufweisend zumindest eine Vorpumpe und/oder eine Vakuumpumpe gekuppelt sein, welche das Innere der Prozessierkammer abpumpen. Zum Einstellen und/oder Regeln der Prozesstemperatur kann die Prozessieranordnung Heizvorrichtungen und/oder Kühlvorrichtungen aufweisen, welche dem Inneren der Prozessierkammer, oder zumindest dem darin transportierten Substrat, thermische Energie zuführen (zum Heizen) oder entziehen (zum Kühlen) können.
Die Prozessierkammer ist beispielsweise eine Vakuumkammer (oder eine Kammer mit zumindest einem Unterdruck), die durch einen Saugstutzen evakuierbar ist. In einer Vakuumkammeranordnung, in der ein Beschichtungsprozess erfolgt, wie z.B. die Kathodenzerstäubung (das so genannte Sputtern oder Magnetronsputtern), können Wafer und kleinflächigere Substrate beidseitig bearbeitet werden, z.B. beschichtet werden. D.h. ein und dasselbe Substrat 306 kann in einem Verfahrensdurchlauf beidseitig bearbeitet werden. Solche Konzepte werden z.B. in der Photovoltaik eingesetzt, z.B. in dem Zellkonzept der Heteroübergang-Technologie (Heterojunction Technology - HJT) Solarzellen.
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben, die sich aus vorangehend Beschriebene und in den Figuren Dargestellte beziehen.
Beispiel 1 ist ein Schutzrohr 108 zum Verbinden einer optischen Messeinrichtung 120 mit einer Vakuumkammer 102 einer Vakuumkammeranordnung 100. Das Schutzrohr 108 ist durchlässig für ein Gas-Partikel-Gemisch. Das Schutzrohr 108 ist eingerichtet, dass die optische Messeinrichtung 120 durch das Schutzrohr 108 optisch mit der Vakuumkammer 102 verbindbar ist. Das Schutzrohr 108 weist eine erste Partikel-Filterstruktur 112 auf, die zum Entfernen erster Partikel 208 aus dem Gas-Partikel-Gemisch eingerichtet ist, und weist eine zweite Partikel-Filterstruktur 114 auf, die zum Entfernen zweiter Partikel 302 aus dem Gas-Partikel-Gemisch eingerichtet ist, wobei die erste Partikel-Filterstruktur 112 von der zweiten Partikel-Filterstruktur 114 beabstandet ist.
Die ersten Partikel 208 können im Bereich der ersten Partikel-Filterstruktur 112 eine größere Masse und/oder eine geringere Geschwindigkeit aufweisen als die zweiten Partikel 302.
Beispiel 2 ist eine Vakuumkammeranordnung 100, aufweisend eine Vakuumkammer 102, eine optische Messeinrichtung 120 und ein Schutzrohr 108. Das Schutzrohr 108 ist durchlässig für ein Gas-Partikel-Gemisch. Die optische Messeinrichtung 120 ist durch das Schutzrohr 108 optisch mit der Vakuumkammer 102 verbunden. Das Schutzrohr 108 weist eine erste Partikel-Filterstruktur 112 auf, die zum Entfernen erster Partikel 208 aus dem Gas-Partikel-Gemisch eingerichtet ist, und weist eine zweite Partikel-Filterstruktur 114 auf, die zum Entfernen zweiter Partikel 302 aus dem Gas-Partikel-Gemisch eingerichtet ist, wobei die erste Partikel-Filterstruktur 112 von der zweiten Partikel-Filterstruktur 114 beabstandet ist.
Eine Partikel-Filterstruktur kann auch als Partikelfangstruktur - oder vorrichtung bezeichnet werden.
Die ersten Partikel 208 können im Bereich der ersten Partikel-Filterstruktur 112 eine größere Masse und/oder eine geringere Geschwindigkeit aufweisen als die zweiten Partikel 302.
Weiterhin können mehr als zwei Partikel-Filterstrukturen in dem Schutzrohr vorgesehen sein. Allgemein weist das Schutzrohr eine mehrstufige Schmutzfalle auf, beispielsweise eine Falle für groben Staub (bspw. die erste Partikel-Filterstruktur) und eine Falle für feine Schmutzpartikel (bspw. die zweite Partikel-Filterstruktur).
In Beispiel 3 ist Vakuumkammer 102 eines der Beispiele 1 oder 2 optional derart eingerichtet ist, dass die erste Partikel-Filterstruktur 108 innerhalb der Vakuumkammer 102 angeordnet ist bzw. angeordnet werden kann und die optische Messeinrichtung 120 mittels des Schutzrohres 108 vakuumdicht mit der Vakuumkammer 102 verbindbar ist. Dies ermöglicht, dass die ersten Partikel in der Vakuumkammer verbleiben. Dadurch kann die Standzeit der optischen Messeinrichtung vergrößert werden.
In Beispiel 4 ist das Schutzrohr 108 nach einem der Beispiele 1 bis 3 optional in einem Winkel zu der Vakuumkammer 102 angeordnet bzw. kann entsprechend angeordnet werden. Dies verhindert, dass Partikel direkt in Richtung der optischen Messeinrichtung fallen können. Der Winkel weist einen Betrag im Bereich von 0° bis ungefähr 90° bezogen auf eine Flächennormale, beispielsweise der thermischen Abschirmung oder der Außenwand, durch die sich das Schutzrohr erstreckt, auf, beispielsweise einen Betrag im Bereich von ungefähr 10° bis ungefähr 60°. Der Winkel kann fest sein, beispielsweise indem das Schutzrohr oder ein Teil der Schutzrohrs fest mit der Vakuumkammer verbunden ist.
In Beispiel 5 weist die erste Partikel-Filterstruktur 112 nach einem der Beispiele 1 bis 4 optional mindestens eine Öffnung auf, die durchlässig für die ersten Partikel 208 ist. Die Öffnung weist beispielsweise die Form eines Langlochs auf. Die Öffnung kann eine Abmessung aufweisen, die wesentlich größer als ein einzelner erster bzw. zweiter Partikel ist. Die Öffnung kann beispielsweise eine Fläche im Bereich von einigen mm² bis cm² aufweisen.
In Beispiel 6 ist die mindestens eine Öffnung des Beispiels 5 optional derart bezüglich der Vakuumkammer 102 in dem Schutzrohr 108 angeordnet, dass die ersten Partikel 208 nach Verlassen des Schutzrohres 108 durch die mindestens eine Öffnung in der Vakuumkammer 102 verbleiben. Dies ermöglicht, dass die ersten Partikel in der Vakuumkammer verbleiben. Dadurch kann die Standzeit der optischen Messeinrichtung vergrößert werden.
In Beispiel 7 ist das Schutzrohr 108 eines der Beispiele 1 bis 6 optional derart eingerichtet, dass eine optische Eigenschaft eines Substrates 104 in der Vakuumkammer 102 der Vakuumkammeranordnung 100 durch das Schutzrohr 108 von der optischen Messeinrichtung 120 erfassbar ist. Das Schutzrohr kann anschaulich somit als Kollimator oder Zylinderblende wirken.
In Beispiel 8 weist eine Vakuumkammeranordnung 100 eines der Beispiele 1 bis 7 optional ferner eine Blendenstruktur 116 mit einer bewegbaren Blende 118 auf, wobei die bewegbare Blende 118 zwischen der Vakuumkammer 102 und der optischen Messeinrichtung 120 angeordnet ist. Die bewegbare Blende ist derart ausgebildet und eingerichtet, dass Sie die Messstrecke zwischen der optischen Messeinrichtung und dem Substrat unterbrachen kann.
In Beispiel 9 ist die Blendenstruktur 116 des Beispiels 8 optional zum vakuumdichten Abdichten des Schutzrohrs 108 eingerichtet. Mit anderen Worten: die Blendenstruktur kann als eine Vakuumdichtung eingerichtet sein.
In Beispiel 10 ist beim Beispiel 8 oder 9 optional zwischen der bewegbaren Blende 118 der optischen Messeinrichtung 120 ein Hohlraum 702 und eine Vorrichtung zum Evakuieren des Hohlraums 702 vorgesehen derart, dass die optische Messeinrichtung 120 demontierbar ist, unabhängig von dem Druck in dem Schutzrohr 108 und/oder der Vakuumkammer 102.
In Beispiel 10a ist beim Beispiel 10 ferner ein Gaseinlass vorgesehen, der mit dem Hohlraum verbunden ist.
In Beispiel 11 weist die Vakuumkammer 102 eines der Beispiele 1 bis 10 optional eine thermische Abschirmung 128 und eine Außenwand auf, wobei sich das Schutzrohr 108 durch die thermische Abschirmung 128 und die Außenwand der Vakuumkammer 102 erstreckt. Dies ermöglicht, dass die ersten Partikel in der Vakuumkammer verbleiben. Dadurch kann die Standzeit der optischen Messeinrichtung vergrößert werden.
In Beispiel 12 ist die erste Partikel-Filterstruktur 112 des Beispiels 11 optional zwischen der thermischen Abschirmung 128 und der Außenwand angeordnet. Dies ermöglicht, dass die ersten Partikel in der Vakuumkammer verbleiben. Dadurch kann die Standzeit der optischen Messeinrichtung vergrößert werden.
In Beispiel 13 ist die zweite Partikel-Filterstruktur 114 eines der Beispiele 1 bis 12 optional außerhalb der Vakuumkammer 102 angeordnet. Diese ermöglicht, dass die zweite Partikel-Filterstruktur leicht zugänglich ist, beispielsweise zur Wartung.
In Beispiel 14 weist die zweite Partikel-Filterstruktur 114 eines der Beispiele 1 bis 13 optional eine ringförmige Struktur 406 mit einer Öffnung auf, wobei die ringförmige Struktur 406 einen Durchmesser und die Öffnung einen Durchmesser aufweist, der kleiner als der Durchmesser der ringförmigen Struktur ist. Dies ermöglicht, dass zweite Partikel im Umfangsbereich der Öffnung der ringförmigen Struktur absorbiert werden.
In Beispiel 15 ist die ringförmige Struktur 406 des Beispiels 14 optional formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Schutzrohr 108 verbunden. Dies ermöglicht, dass die ringförmige Struktur 406 von bzw. aus dem Schutzrohr demontiert werden kann. Dadurch wird eine einfache Reinigung der zweiten Partikel-Filterstruktur ermöglicht.
In Beispiel 16 weist die ringförmige Struktur 406 eines der Beispiele 14 oder 15 eine um die Öffnung angeordnete Randstruktur 404 auf, wobei sich die Randstruktur 404 in das Schutzrohr 108 erstreckt. Dadurch kann die Menge bzw. Anzahl an zweiten Partikeln, die von der zweiten Partikel-Filterstruktur zurückgehalten werden kann, erhöht werden. Dadurch kann die Standzeit der Messeinrichtung vergrößert werden.
In Beispiel 17 weist die optische Messeinrichtung 120 eines der Beispiele 1 bis 16 optional eine Schutzscheibe 704 mit einem Durchmesser auf, wobei der Durchmesser der Schutzscheibe 704 gleich oder im Wesentlichen gleich dem Durchmesser der Öffnung der ringförmigen Struktur ist. Dies ermöglicht, dass das Schutzrohr als Kollimator für die optische Messeinrichtung wirkt.
In Beispiel 18 weist das Schutzrohr 108 eines der Beispiele 1 bis 17 optional im Bereich der zweiten Partikel-Filterstruktur 114 einen Durchmesser D2 auf, der größer ist als der Durchmesser D1 des Schutzrohrs 108 außerhalb des Bereichs der zweiten Partikel-Filterstruktur 114. Dadurch kann die Menge bzw. Anzahl an zweiten Partikeln, die von der zweiten Partikel-Filterstruktur zurückgehalten werden kann, erhöht werden. Dadurch kann die Standzeit der Messeinrichtung vergrößert werden.
In Beispiel 19 weist das Schutzrohr 108 eines der Beispiele 1 bis 18 optional im Bereich der zweiten Partikel-Filterstruktur 114 einen Gaseinlass 502 aufweist, der zum Einlassen eines Gases in das Schutzrohr 108 eingerichtet ist. Dies ermöglicht einen Gas-Gegenstrom gegen das Partikel-Gas-Gemisch in dem Schutzrohr auszubilden. Dadurch kann die Standzeit der Messeinrichtung vergrößert werden.
In Beispiel 20 weist die Vakuumkammeranordnung 100 eines der Beispiele 1 bis 19 optional eine aktive Kühlstruktur auf, die mit dem Schutzrohr 108 thermisch gekoppelt ist. Dies ermöglicht, dass das Schutzrohr als Kühlfalle wirken kann. Dadurch kann die Wirksamkeit der zweiten Partikel-Filterstruktur beispielsweise erhöht werden.
In Beispiel 21 weist das Schutzrohr 108 eines der Beispiele 1 bis 20 optional mindestens einen erste Teil 602 und einen zweiten Teil 604 auf, wobei der erste Teil 602 mit dem zweiten Teil 604 vakuumdicht verbindbar ist. Dies ermöglicht, eine einfache Wartung der separaten Teile 602, 604, beispielsweise Reinigung. Weiterhin wird eine einfache Adaption des Schutzrohrs an unterschiedliche Prozesse in der Vakuumkammer durch Wahl geeigneter, einzelner Teile, mit beispielsweise zueinander unterschiedlichen Partikel-Filterstrukturen ermöglicht.
In Beispiel 22 weist das Beispiel 21 optional auf, dass der erste Teil 602 und der der zweite Teil 604 jeweils Rohrabschnitte des Schutzrohrs 108 sind. Die Rohrabschnitte können in Längsrichtung des Schutzrohrs miteinander verbunden sein bzw. verbindbar sein.
In Beispiel 23 weist das Beispiel 21 oder 22 optional auf, dass der erste Teil 602 fest mit der Vakuumkammer 102 verbunden ist bzw. verbindbar eingerichtet ist und der zweite Teil 604 mit dem erste Teil 602 abnehmbar verbunden ist. Dies ermöglicht eine einfache Reinigung der zweiten Partikel-Filterstruktur.
In Beispiel 24 weist eines der Beispiele 21 bis 23 optional auf, dass der zweite Teil 604 mit dem erste Teil 602 thermisch gekoppelt ist. Dies ermöglicht, bei aktiver Kühlung des ersten Teils, dass der zweite Teil durch die thermische Kopplung mit dem ersten Teil effizient passiv gekühlt wird. Der zweite Teil kann dadurch als Kühlfalle wirken. Die aktive Kühlung kann fest mit dem ersten Teil verbunden sein. Dies ermöglicht eine effektive Kühlung des zweiten Teils, ohne dass eine aktive Kühlung an dem zweiten Teil erforderlich wäre.
In Beispiel 25 weist eines der Beispiele 21 bis 24 optional auf, dass der zweite Teil 604 formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem ersten Teil 602 verbunden ist.
In Beispiel 26 weist eines der Beispiele 21 bis 25 optional auf, dass der erste Teil 602 und der zweite Teil 604 derart miteinander verbunden sind, dass das Schutzrohr 108 eine glatte oder im Wesentlichen glatte Innenwandung aufweist.

Claims

Vakuumkammeranordnung (100), aufweisend: • eine Vakuumkammer (102), • eine optische Messeinrichtung (120), und • ein Schutzrohr (108), das durchlässig für ein Gas-Partikel-Gemisch ist und wobei die optische Messeinrichtung (120) durch das Schutzrohr (108) optisch mit der Vakuumkammer (102) verbunden ist; • wobei das Schutzrohr (108) eine erste Partikel-Filterstruktur (112) aufweist, die zum Entfernen erster Partikel (208) aus dem Gas-Partikel-Gemisch eingerichtet ist, und eine zweite Partikel-Filterstruktur (114) aufweist, die zum Entfernen zweiter Partikel (302) aus dem Gas-Partikel-Gemisch eingerichtet ist, wobei die erste Partikel-Filterstruktur (112) von der zweiten Partikel-Filterstruktur (114) beabstandet ist, und • wobei die erste Partikel-Filterstruktur (112) mindestens eine Öffnung aufweist, die durchlässig für die ersten Partikel (208) ist, wobei die mindestens eine Öffnung derart bezüglich der Vakuumkammer (102) in dem Schutzrohr (108) angeordnet ist, dass die ersten Partikel (208) nach Verlassen des Schutzrohres (108) durch die mindestens eine Öffnung in der Vakuumkammer (102) verbleiben.
Vakuumkammeranordnung (100) gemäß Anspruch 1, wobei die Vakuumkammer (102) derart eingerichtet ist, dass die erste Partikel-Filterstruktur (112) innerhalb der Vakuumkammer (102) angeordnet ist und die optische Messeinrichtung (120) mittels des Schutzrohres (108) vakuumdicht mit der Vakuumkammer (102) verbindbar ist.
Vakuumkammeranordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Schutzrohr (108) derart eingerichtet ist, dass eine optische Eigenschaft eines Substrates (104) in der Vakuumkammer (102) der Vakuumkammeranordnung (100) durch das Schutzrohr (108) von der optischen Messeinrichtung (120) erfassbar ist.
Vakuumkammeranordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, ferner aufweisend: eine Blendenstruktur (116) mit einer bewegbaren Blende (118), wobei die bewegbare Blende (118) zwischen der Vakuumkammer (102) und der optischen Messeinrichtung (120) angeordnet ist.
Vakuumkammeranordnung (100) gemäß Anspruch 4, wobei zwischen der bewegbaren Blende (118) der optischen Messeinrichtung (120) ein Hohlraum (702) und eine Vorrichtung zum Evakuieren des Hohlraums (702) vorgesehen ist derart, dass die optische Messeinrichtung (120) demontierbar ist, unabhängig von dem Druck in dem Schutzrohr (108) und/oder der Vakuumkammer (102).
Vakuumkammeranordnung (100) gemäß Anspruch 5, ferner aufweisend einen Gaseinlass, der mit dem Hohlraum (702) verbunden ist.
Vakuumkammeranordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Vakuumkammer (102) eine thermische Abschirmung (128) und eine Außenwand aufweist, wobei sich das Schutzrohr (108) durch die thermische Abschirmung (128) und die Außenwand der Vakuumkammer (102) erstreckt, wobei die erste Partikel-Filterstruktur (112) zwischen der thermischen Abschirmung (128) und der Außenwand angeordnet ist.
Vakuumkammeranordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die zweite Partikel-Filterstruktur (114) außerhalb der Vakuumkammer (102) angeordnet ist.
Vakuumkammeranordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die zweite Partikel-Filterstruktur (114) eine ringförmige Struktur (406) mit einer Öffnung (408) aufweist, wobei die ringförmige Struktur (406) einen Durchmesser (D, D2) und die Öffnung (408) einen Durchmesser (d) aufweist, der kleiner als der Durchmesser (D, D2) der ringförmigen Struktur (406) ist.
Vakuumkammeranordnung (100) gemäß Anspruch 9, wobei die ringförmige Struktur (406) formschlüssig und/oder kraftschlüssig mit dem Schutzrohr (108) verbunden ist.
Vakuumkammeranordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei die ringförmige Struktur (406) eine um die Öffnung angeordnete Randstruktur (404) aufweist, wobei sich die Randstruktur (404) in das Schutzrohr (108) erstreckt.
Vakuumkammeranordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die optische Messeinrichtung (120) eine Schutzscheibe (704) mit einem Durchmesser aufweist, wobei der Durchmesser der Schutzscheibe (704) gleich oder im Wesentlichen gleich dem Durchmesser der Öffnung der ringförmigen Struktur ist.
Vakuumkammeranordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Schutzrohr (108) im Bereich der zweiten Partikel-Filterstruktur (114) einen Durchmesser (D2) aufweist, der größer ist als der Durchmesser (D1) des Schutzrohrs (108) außerhalb des Bereichs der zweiten Partikel-Filterstruktur (114) .
Vakuumkammeranordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das Schutzrohr (108) im Bereich der zweiten Partikel-Filterstruktur (114) einen Gaseinlass (502) aufweist, der zum Einlassen eines Gases in das Schutzrohr (108) eingerichtet ist.
Vakuumkammeranordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, ferner aufweisend: eine aktive Kühlstruktur, die mit dem Schutzrohr (108) thermisch gekoppelt ist.
Vakuumkammeranordnung (100) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Schutzrohr (108) mindestens einen ersten Teil (602) und einen zweiten Teil (604) aufweist, wobei der erste Teil (602) mit dem zweiten Teil (604) vakuumdicht verbindbar ist, wobei der erste Teil (602) und der der zweite Teil (604) jeweils Rohrabschnitte des Schutzrohrs (108) sind.
Vakuumkammeranordnung (100) gemäß Anspruch 16, wobei der erste Teil (602) fest mit der Vakuumkammer (102) verbunden ist und der zweite Teil (604) mit dem ersten Teil (602) abnehmbar verbunden ist.