DE102006011517B4 - Transporteinrichtung, insbesondere zum Transport flächiger Substrate durch eine Beschichtungsanlage - Google Patents
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Abstract
Transporteinrichtung, insbesondere zum Transport flächiger Substrate durch eine Beschichtungsanlage, umfassend beidseitig drehbar gelagerte, quer zur Transportrichtung horizontal angeordnete Transportwalzen (1), wobei die obersten Mantellinien der Transportwalzen (1) die Transportebene definieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Endteile (11) der Transportwalzen (1) einen geringeren Durchmesser aufweisen als der Mittelteil (12) der Transportwalzen (1) und dass zwischen den Endteilen (11) der Transportwalzen (1) und der Transportebene Blenden (3) angeordnet sind, die in axialer Richtung der Transportwalzen (1) zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschiebbar gelagert sind.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Transporteinrichtung, insbesondere zum Transport flächiger Substrate durch eine Beschichtungsanlage, gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Zum Transport von Substraten durch Beschichtungsanlagen sind verschiedene Bauformen von Transporteinrichtungen bekannt. Häufig umfassen derartige Transporteinrichtungen eine Mehrzahl von quer zur Transportrichtung der Substrate angeordneten Transportwalzen, auf denen die Substrate durch die Beschichtungsanlage transportiert werden, wobei die Transportwalzen rotieren. Die obersten Mantellinien der Transportwalzen, d. h. die Linien, in denen die Substrate mit den Transportwalzen in Kontakt stehen, definieren die Transportebene. Dabei sind einige oder alle Transportwalzen durch dafür vorgesehene Antriebsmittel angetrieben. Derartige Transporteinrichtungen erstrecken sich durch die gesamte Beschichtungsanlage, d. h. sowohl durch solche Bereiche der Beschichtungsanlage, die der Beschichtung der Substrate dienen, als auch durch sonstige prozesstechnisch notwendige Bereiche, beispielsweise Transferkammern, Evakuierungskammern usw.
- Zur Erzielung einer gleichmäßigen Beschichtungsrate über die Substratbreite ist ein beidseitiger Überstand der Beschichtungsquelle über die Substratbreite hinaus erforderlich. Typische Überstände liegen in der Größenordnung von jeweils 10% auf beiden Seiten und darüber, wobei die Beschichtungsrate außerhalb der Substratzone mit wachsendem Abstand von der Substratkante zunächst schwach und schließlich exponentiell stark abfällt.
- Insbesondere bei hohen Beschichtungsraten und vor allem dann, wenn es sich um Linienquellen handelt, wie sie für Verdampfungsprozesse typisch sind, und nach langen Prozessdauern werden die außerhalb des Substratbereiches liegenden Bereiche der Transportwalzen beschichtet, wenn keine Gegenmaßnahmen getroffen werden.
- Die innerhalb und außerhalb des Substratbereiches auf den Transportwalzen aufwachsenden Schichten führen zu einer ungleichmäßigen Auflage der Substrate auf den Transportwalzen, so dass es schließlich zu Transportproblemen kommt. Die Transportwalzen müssen insbesondere bei hohen Beschichtungsraten nach relativ kurzen Prozesszeiten gereinigt werden, was eine starke Einschränkung der Anlagenverfügbarkeit darstellt, da Abkühlzeiten, Vakuum- und thermische Konditionierung erhebliche Zeiten beanspruchen.
- Stationäre Blenden, die die unerwünschten Streudampfschichten von den Transportwalzen fernhalten, versagen, wenn die aufgewachsenen Schichten aufgrund ihrer Stärke im Bereich der Substratkanten den Dampfstrom partiell abschatten können und somit die Schichtdickenhomogenität negativ beeinflussen. Daraus ergibt sich, dass die unerwünschten Streudampfschichten laufend abtransportiert werden müssen, etwa durch bewegliche Blenden, neben dem Substrat laufende Bänder oder ähnliche Einrichtungen.
- Aus der
DE 195 24 562 A1 ist eine Transporteinrichtung bekannt, die Transportwalzen mit gekrümmter Oberfläche hat. Aus derDE 38 20 616 A1 ist eine Transporteinrichtung bekannt, bei der die Krümmung der Oberflächen der Transportwalzen verstellbar ist. Aus derDE 1 802 544 A ist eine Transporteinrichtung bekannt, auf deren Transportwalzen Elemente eines Rollenmantels durch axial wirkende Spannmittel zusammengehalten sind. Aus derDE 197 18 769 A1 ist eine Transporteinrichtung bekannt, bei deren Transportwalzen in der Mantelfläche eine schraubenförmige Nut ausgebildet ist. Aus derDE 36 37 759 A1 ist eine Transporteinrichtung zur Synchronisierung der Bewegung mehrerer transportierter Scheiben bekannt. - Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Transporteinrichtung der angegebenen Art anzugeben, bei der die Intervalle zwischen notwendigen Reinigungsarbeiten aufgrund unerwünschter Bedampfung der Transportwalzen länger sind als bei herkömmlichen Transporteinrichtungen.
- Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Transporteinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Die erfindungsgemäße Transporteinrichtung, insbesondere zum Transport flächiger Substrate durch eine Beschichtungsanlage, umfasst beidseitig drehbar gelagerte, quer zur Transportrichtung horizontal angeordnete Transportwalzen, wobei die obersten Mantellinien der Transportwalzen die Transportebene definieren, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Endteile der Transportwalzen einen geringeren Durchmesser aufweisen als der Mittelteil der Transportwalzen und dass zwischen den Endteilen der Transportwalzen und der Transportebene Blenden angeordnet sind, die in der axialen Richtung der Transportwalzen zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschiebbar gelagert sind.
- Die Länge des Mittelteils ist dabei so gewählt, dass sie geringer ist als die Breite der zu transportierenden Substrate, so dass die Substrate über den Mittelteil der Transportwalzen hinaus ragen. Dadurch wird verhindert, dass der Mittelteil ungewollt bedampft wird. Die Endteile der Transportwalzen weisen einen geringeren Durchmesser als der Mittelteil auf und schaffen so den benötigten Bauraum, um Blenden anzubringen, die bis unter die Substratkanten reichen und die die Endteile der Transportwalzen vor ungewolltem Bedampfen schützen.
- Dadurch, dass die Blenden axial verschiebbar gelagert sind, verlängern sich die Reinigungsintervalle der Transporteinrichtung erheblich. Zunächst sind die Blenden in einer ersten Position angeordnet, bei der das Ende der Blende unterhalb des Substrats und in horizontaler Richtung möglichst nahe an der Mitte der Transportwalze liegt. Über die Substratkante hinausgelangendes Bedampfungsmaterial trifft auf die Blende.
- Während des Betriebs der Transporteinrichtung werden die Blenden kontinuierlich vom Mittelteil zu den Enden der Transportwalzen verschoben. Dadurch ist das Dickenwachstum der auf den Blenden entstehenden Schicht begrenzt, da der Dampf auf immer neue Abschnitte der Blende trifft. Die zweite Position der Blende wird erreicht, kurz bevor das Ende der Blende unter dem Substrat hervorgezogen wird. Da bei weiterem Herausziehen der Blende das Endteil der Transportwalze bedampft würde, wird das Verschieben der Blende an diesem Punkt gestoppt und eine Reinigung der Blende vorgenommen.
- Die Blende kann beispielsweise als ebenes oder gekrümmtes Blech, aber auch als hohlzylindrische Abschirmhülsen, beispielsweise als dünnwandiges Rohr, ausgeführt sein.
- In einer Ausgestaltung der Erfindung sind unterhalb der Transportwalzen drehbar gelagerte Stützwalzen vorgesehen, die in einer unterhalb der Transportebene liegenden Parallelebene angeordnet sind.
- Die Stützwalzen geben den Transportwalzen einen dritten, zentralen Auflagebereich, der eine ungewollte Verformung der Transportwalzen unter der Last des Substrats verhindert und so die Verwendung von Transportwalzen mit einem relativ geringen Durchmesser erlauben, wodurch die Transporteinrichtung ein geringes Gewicht aufweist und kostengünstig hergestellt werden kann.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist der Mittelteil der Transportwalzen mindestens einen stirnseitig angeordneten, ringförmigen Einstich auf, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Mittelteils.
- Um das Reinigungsintervall möglichst lang zu gestalten, kommt es darauf an, dass die erste und zweite Position der Blenden möglichst weit voneinander entfernt sind, d. h. dass die Blenden um eine möglichst lange Strecke verschoben werden können. Eine Möglichkeit könnte darin bestehen, den Mittelteil der Transportwalzen wesentlich kürzer auszuführen als die Substrate breit sind. Dies bringt jedoch die Gefahr mit sich, dass sich die Substrate unter dem Eigengewicht ihrer über den Mittelteil der Transportwalzen hinausragenden Bereiche verformen.
- Daher ist es vorteilhaft, in der Stirnseite des Mittelteils der Transportwalze, d. h. zwischen der Mantelfläche des Endteils und der Mantelfläche des Mittelteils, in axialer Richtung einen ringförmigen Einstich vorzunehmen, der es erlaubt, bei einem geringen Überhang der Substrate über den Mittelteil die Blende dennoch relativ weit unter das Substrat in die erste Position zu schieben. Hierfür ist insbesondere eine hohlzylindrisch ausgebildete Blende besonders geeignet. Hohlzylindrisch ausgebildete Blenden stellen daher eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung dar.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Blenden aus flexiblem Material gefertigt. Beispielsweise kann die Blende als in Längenrichtung gestauchter oder dehnbarer Schlauch ausgebildet sein, bei dem sich die axiale Verschiebung der Blende im Wesentlichen durch Verschiebung des unter dem Substrat befindlichen Endes des Schlauchs von einer ersten Position zu einer zweiten Position vollzieht, so dass neue Bereiche der Blende der Bedampfung ausgesetzt sind.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung entspricht der Innendurchmesser des Einstichs im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Endteils der Transportwalze.
- Wenn der Innendurchmesser des Einstichs und der Außendurchmesser des Endteils der Transportwalze wesentlich voneinander abweichen, so können das Einführen und das Verschieben der Blende im Einstich zu Problemen führen. Daher ist es vorteilhaft, einen glatten Übergang von der Mantelfläche des Endteils zum Innendurchmesser des Einstichs herzustellen.
- Um dies auf einfache Weise zu erreichen, kann die erfindungsgemäße Transportwalze auch aus einer Welle konstanten Durchmessers und einer über die Welle gestreiften, konzentrisch angeordneten und vorzugsweise in ihrem mittleren Bereich fest mit der Welle verbundenen, hohlzylindrischen Transporthülse hergestellt sein, anstatt die Transportwalze aus dem Vollen zu drehen. In diesem Fall bilden die Transporthülsen den Mittelteil der Transportwalzen, während die freien Enden der Welle die Endteile der Transportwellen darstellen.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind an beiden Stirnseiten des Mittelteils ringförmige Einstiche vorgesehen, deren Tiefe in summa geringer ist als die Länge des Mittelteils.
- Diese Ausführungsform entspricht geometrisch der oben erläuterten, aus einer Welle und einer hohlzylindrischen Transporthülse gefügten Transportwalze. Hieraus wird ersichtlich, dass die Herstellungsweise der Transportwalzen keinen Einfluss auf die Funktionsfähigkeit der Erfindung hat. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass beidseitig Blenden angeordnet sein können, deren erste Positionen nahe beieinander liegen, so dass ein großer Weg für die Verschiebung der Blenden zur Verfügung steht.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin mindestens eine Betätigungseinrichtung zum Verschieben der Blenden vorgesehen.
- Vorteilhaft umfasst die Betätigungseinrichtung mindestens ein mit mindestens einer Blende verbundenes Joch und mindestens eine mit dem Joch verbundene Zugstange.
- In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist weiterhin ein Antriebsmittel zum Antreiben der Transportwalzen oder/und zum Verschieben der Blenden vorgesehen.
- Transporteinrichtungen für Beschichtungsanlagen sind meist ohnehin mit einem Antriebsmittel zum Antreiben der Transportwalzen vorgesehen. Besonders vorteilhaft ist es daher, dieses Antriebsmittel auch zum Verschieben der Blenden zu verwenden.
- Vorteilhaft ist das Antriebsmittel ein Getriebemotor. Getriebemotoren sind in der Lage, relativ geringe Geschwindigkeiten bei der Bewegung zu realisieren. Darüber hinaus ist es möglich, am Getriebemotor zwei Abtriebe vorzusehen, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten arbeiten. Dadurch oder auch durch Zwischenschalten eines zusätzlichen Getriebes kann die Verschiebung der Blenden proportional zur Drehung der Transportwalzen erfolgen, so dass die Blenden nur verschoben werden, wenn sich die Transportwalzen drehen.
- Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
-
1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in mehreren Ansichten, -
2 eine Schnittdarstellung einer Transportwalze mit zwei Blenden und -
3 eine Teilansicht des erfindungsgemäßen Transportsystems. - In
1 ist Ausführungsbeispiel der Erfindung in mehreren Ansichten dargestellt, bei dem die erfindungsgemäße Transporteinrichtung mehrere Transportwalzen umfasst, die in einer horizontalen Ebene quer zur Transportrichtung der Substrate in einer Beschichtungsanlage angeordnet sind. - Die Transporteinrichtung im Beschichtungsbereich ist im Wesentlichen wie folgt aufgebaut. Über dem Substrat befindet sich quer zur Transportrichtung die Dampfquelle, aus der der Dampfstrom in Richtung des darunter liegenden Substrates tritt. Links und rechts von der Dampfquelle befinden sich Transportwalzen
1 , die eine Welle11 und eine Transporthülse12 umfassen. Der Durchmesser der Transporthülsen12 sollte aus Gründen, die im Folgenden noch dargelegt werden, möglichst groß gewählt werden. Die Transporthülsen12 haben die Form von Rohren. Ihre Länge ist geringfügig kleiner als die Substratbreite, so dass die Substrate auf beiden Seiten der Transporthülsen12 überstehen. Damit ist zunächst gewährleistet, dass die Transporthülsen12 auf ihren Umfangsflächen nicht beschichtet werden können, abgesehen von einer geringfügigen Beschichtung der Transporthülsen12 aufgrund der unvermeidlichen Lücken im Falle der Beschichtung von Einzelsubstraten. - Die Transporthülsen
12 werden von je einer konzentrischen, wassergekühlten Welle11 geringen Durchmessers angetrieben. Die Wasserkühlung kann entfallen, wenn die Prozesstemperatur so niedrig ist, dass keine kritische Überhitzung der Bauteile entstehen kann. Die Welle11 hat vor allem die Funktion, die Transporthülse12 anzutreiben. Die Lagerung der Transportwalze1 erfolgt hauptsächlich durch die darunter angeordneten Stützwalzen2 . Die Stützwalze2 kann entfallen, wenn die Substratbreite und damit die Breite der Welle11 gering ist und damit eine mechanische Unterstützung nicht zwingend notwendig ist. - Die Verbindung der Transporthülse
12 mit der Welle11 erfolgt nur mittig. Auf der Welle11 befinden sich auf beiden Seiten bewegliche Blenden3 in Form hohlzylindrischer Abschirmhülsen, die jeweils annähernd bis zur Mitte in der Transporthülse12 stecken und in ihrer Länge so bemessen sind, dass sie die Welle11 bis zur Prozesskammerwand umschließen. Der unerwünschte Streudampf außerhalb des Substratbereichs scheidet sich hauptsächlich in unmittelbarer Nähe zur Transportwalze1 auf den beweglichen Blenden3 ab, wodurch sich der Durchmesser der Blenden3 je nach Beschichtungsrate erheblich vergrößert. Durch kontinuierliches oder diskontinuierliches Herausziehen der beweglichen Blenden3 auf beiden Seiten können die Streudampfschichten aus dem Beschichtungsbereich heraustransportiert werden, so dass die Wartungsintervalle erheblich verlängert werden können. - Die Menge der aus der Beschichtungszone heraus transportierbaren kondensierten Streudampfmenge hängt ab von dem Durchmesser der Transporthülse
12 , vom Durchmesser der Welle11 und von der Länge der Blende3 . - Eine weitere Verlängerung der Betriebsdauer ist möglich durch das Ersetzen der beschichteten Blende
3 durch eine unbeschichtete. Das Wechseln kann durch eine geeignet ausgebildete Vakuum-Schleuse erfolgen, so dass eine Vakuumunterbrechung nicht notwendig ist. - In
2 ist eine Transportwalze1 einer in einer Beschichtungsanlage angeordneten Transporteinrichtung im Schnitt dargestellt. Die Transportwalze1 umfasst eine Welle11 und eine Transporthülse12 . Die freien Enden der Welle11 bilden die Endteile der Transportwalze1 . Die Transporthülse12 ist mittig und konzentrisch mit der Welle11 verbunden und bildet den Mittelteil der Transportwalze1 . An den beiden Stirnseiten weist die Transporthülse je einen ringförmigen Einstich13 auf, dessen Innendurchmesser mit dem Außendurchmesser der Welle11 identisch ist. In jeden Einstich13 ist eine Blende3 eingeschoben und befindet sich dort in einer ersten Position. - Während des Betriebs der Transporteinrichtung dreht sich die Transportwalze
1 und befördert so das Substrat, das auf der Transporthülse12 aufliegt, durch die Beschichtungsanlage. Gleichzeitig wird die Blende3 aus dem Einstich13 langsam und kontinuierlich herausgezogen, d. h. in axialer Richtung der Transportwalze1 verschoben. Die Verschiebung wird beendet, wenn die Blende3 ihre zweite Position erreicht. In dieser zweiten Position befindet sich das Ende der Blende3 immer noch unterhalb des auf der Transporthülse12 aufliegenden Substrats, so dass die Welle11 nicht bedampft wird. - In
3 sind mehrere zu einer in einer Beschichtungsanlage angeordneten Transporteinrichtung gehörende Transportwalzen1 dargestellt. - Die von der Kammerwand der Beschichtungsanlage abgewandten Enden der Hülsen
3 weisen einen Doppelflansch31 auf. Weiterhin ist eine Betätigungseinrichtung vorgesehen, die ein Joch41 , zwei Zugstangen42 , zwei Getriebe43 sowie eine Antriebswelle44 aufweist. Das Joch41 greift in die Doppelflansche31 von vier Blenden3 ein. Zwei Zugstangen42 sind mit dem Joch41 verbunden und ragen in je eine Führungshülse51 , die mit der Kammerwand52 der Beschichtungsanlage verbunden ist und den Innenraum der Beschichtungsanlage erweitert, so dass die Zugstangen42 im Vakuum geführt werden. - An den Führungshülsen
51 sind Getriebe43 angeordnet, die mit den Zugstangen41 in Wirkverbindung stehen und durch eine Antriebswelle44 miteinander und mit einem (nicht dargestellten) Getriebemotor verbunden sind. Dadurch wird eine Bewegung vom Getriebemotor über die Antriebswelle44 auf die Getriebe43 , von diesen auf die Zugstangen42 , das Joch41 und schließlich vom Joch41 auf die Blenden3 übertragen, so dass die Blenden3 von ihrer ersten Position in ihre zweite Position verschoben werden, wenn die Transporteinrichtung in Betrieb ist. -
- 1
- Transportwalze
- 11
- Welle
- 12
- Transporthülse
- 13
- Einstich
- 2
- Stützwalze
- 3
- Blende
- 31
- Doppelflansch
- 41
- Joch
- 42
- Zugstange
- 43
- Getriebe
- 44
- Antriebswelle
- 51
- Führungshülse
- 52
- Kammerwand
Claims (12)
- Transporteinrichtung, insbesondere zum Transport flächiger Substrate durch eine Beschichtungsanlage, umfassend beidseitig drehbar gelagerte, quer zur Transportrichtung horizontal angeordnete Transportwalzen (
1 ), wobei die obersten Mantellinien der Transportwalzen (1 ) die Transportebene definieren, dadurch gekennzeichnet, dass die Endteile (11 ) der Transportwalzen (1 ) einen geringeren Durchmesser aufweisen als der Mittelteil (12 ) der Transportwalzen (1 ) und dass zwischen den Endteilen (11 ) der Transportwalzen (1 ) und der Transportebene Blenden (3 ) angeordnet sind, die in axialer Richtung der Transportwalzen (1 ) zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschiebbar gelagert sind. - Transporteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Transportwalzen (
1 ) drehbar gelagerte Stützwalzen (2 ) vorgesehen sind, die in einer unterhalb der Transportebene liegenden Parallelebene angeordnet sind. - Transporteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelteil (
12 ) der Transportwalzen (1 ) mindestens einen stirnseitig angeordneten, ringförmigen Einstich (13 ) aufweist, dessen Außendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser des Mittelteils (12 ). - Transporteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser des Einstichs (
13 ) im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Endteils (11 ) der Transportwalze (1 ) entspricht. - Transporteinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Stirnseiten des Mittelteils (
12 ) ringförmige Einstiche (13 ) vorgesehen sind. - Transporteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blenden (
3 ) hohlzylindrisch ausgebildet sind. - Transporteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Blenden (
3 ) aus flexiblem Material gefertigt sind. - Transporteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin mindestens eine Betätigungseinrichtung zum axialen Verschieben der Blenden (
3 ) vorgesehen ist. - Transporteinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung mindestens ein mit mindestens einer Blende (
3 ) verbundenes Joch (41 ) und mindestens eine mit dem Joch (41 ) verbundene Zugstange (42 ) umfasst. - Transporteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin ein Antriebsmittel zum Antreiben der Transportwalzen (
1 ) oder/und zum Verschieben der Blenden (3 ) vorgesehen ist. - Transporteinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsmittel ein Getriebemotor ist.
- Transporteinrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung so ausgeführt ist, dass die Verschiebung der Blenden (
3 ) synchron zur Drehung der Transportwalzen (1 ) erfolgt.
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