[发明专利]用于沉积材料在连续基板上的方法及设备

说明书

于此提供用于在连续基板上沉积材料的方法及设备。在一些实施方式中，用于处理连续基板的设备包括：第一腔室，该第一腔室具有第一容积；第二腔室，该第二腔室具有第二容积，该第二容积流体耦合至该第一容积；及多个处理腔室，每一处理腔室具有界定该第一腔室及该第二腔室之间处理路径的处理容积，其中每一处理腔室的该处理容积彼此流体耦合、耦接至该第一容积及耦接至该第二容积，且其中该第一腔室、该第二腔室、及该多个处理腔室经配置以处理自该第一腔室延伸通过该多个处理腔室而至该第二腔室的连续基板。

技术领域

本公开内容的实施方式一般地涉及连续丝束(tow)处理系统，且特定而言，涉及用于沉积涂层于诸如纤维的丝束材料上的连续丝束处理系统，例如使用引导气相沉积或化学气相渗透(vapor infiltration)来沉积涂层。

背景技术

陶瓷基复合材料(CMC)由嵌入陶瓷基质中的陶瓷纤维组成。开发CMC以解决传统技术陶瓷禁止使用于高温及氧化环境中的限制。传统未强化技术陶瓷，包含氧化铝、碳化硅、氮化铝、氮化硅、及二氧化锆，具有低抗裂性因而在机械及热机械装载下容易断裂。这些材料限制可通过整合多股长的陶瓷纤维来解决，以致能对破裂、断裂韧性、抗热震荡性、及耐动态疲劳性更好的延长。

在陶瓷基复合材料(CMC)中使用非氧化多晶陶瓷纤维(通常为碳化硅(SiC)纤维)为连续长度结构强化。用于CMC制造的基于SiC的陶瓷纤维具有小直径、高热传导性、低表面粗糙度、及自由碳表面。进一步地，基于SiC的陶瓷纤维具有如生产时、处于高温下、在高机械应力下、以及在氧化环境中的高拉伸强度。

使用化学气相渗透(CVI)以产生陶瓷纤维上薄的保形(conformal)封装层形式的环境阻挡层。一般而言，涂布的纤维对未涂布的纤维而言具有机械、热及化学优势。基于SiC的纤维表面上的氮化硼(BN)及含碳破裂偏移界面涂层改良了高温下的基于SiC的纤维抗氧化性。通常，使用由破坏真空状态而分隔以传输陶瓷纤维至每一沉积系统的独立沉积系统，在多个相继涂布工艺中(亦即，针对每一层一个涂布处理)在陶瓷纤维上沉积阻挡层材料，诸如，氮化硼(BN)及含碳破裂偏移界面涂层。然而，使用独立沉积系统在多个相继步骤中沉积涂层为耗时、高成本、且无效率的。

据此，发明人提供用于在连续基板(例如丝束材料)上沉积涂布的改良处理系统。

发明内容

于此提供用于在连续基板上沉积材料的方法及设备。在一些实施方式中，用于处理连续基板的设备包括：第一腔室，该第一腔室具有第一容积；第二腔室，该第二腔室具有第二容积，该第二容积流体耦合至该第一容积；及多个处理腔室，每一处理腔室具有界定该第一腔室及该第二腔室之间处理路径的处理容积，其中每一处理腔室的该处理容积彼此流体耦合、耦接至该第一容积及耦接至该第二容积，且其中该第一腔室、该第二腔室、及该多个处理腔室经配置以处理自该第一腔室延伸通过该多个处理腔室而至该第二腔室的连续基板。

在一些实施方式中，用于处理基板的设备包括：第一腔室，该第一腔室具有第一容积；第二腔室，该第二腔室具有第二容积，该第二容积流体耦合至该第一容积；及多个处理腔室，每一处理腔室具有界定该第一腔室及该第二腔室之间处理路径的处理容积，其中每一处理腔室的处理容积彼此流体耦合、耦接至该第一容积及耦接至该第二容积，且其中该第一腔室、该第二腔室、及该多个处理腔室经配置以处理自该第一腔室延伸通过该多个处理腔室而至该第二腔室的连续基板；可移动第一托架，该可移动第一托架经配置以在该第一腔室的该第一容积内可旋转地支撑卷筒(spool)；第一机械手组件，该第一机械手组件可移动地设置于该第一容积内；传输组件，该传输组件可移动地设置通过该多个处理腔室；第二机械手组件，该第二机械手组件可移动地设置于该第二容积内；及可移动第二托架，该可移动第二托架经配置以在该第二腔室的该第二容积内可旋转地支撑卷筒，其中操作该第一机械手组件、该传输组件、及该第二机械手组件以在第一卷筒上传输连续基板的初始部分通过该多个处理腔室而至设置于该第二托架上的可旋转卷筒，该第一卷筒可旋转地设置于该第一托架上。