DE102008008320B4

DE102008008320B4 - Transporteinrichtung für horizontale Vakuumbeschichtungsanlagen

Info

Publication number: DE102008008320B4
Application number: DE200810008320
Authority: DE
Inventors: Jochen Krause; Uwe Müller
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2008-02-07
Filing date: 2008-02-07
Publication date: 2010-05-27
Anticipated expiration: 2028-02-08
Also published as: DE102008008320A1

Abstract

Transporteinrichtung für horizontale Vakuumbeschichtungsanlagen (1), umfassend eine Mehrzahl von in einer horizontalen Ebene hintereinander angeordneten, quer zur Transportrichtung ausgerichteten, drehbar gelagerten Transportwalzen (4) und mindestens einem Gassperrelement (9), dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Gassperrelement (9) unterhalb der Transportwalzen (4) so angeordnet ist, dass es sich zwischen einer unteren Kammerwand (11) der Vakuumbeschichtungsanlage (1) und mindestens einer Transportwalze (4) erstreckt.

Description

Nachfolgend wird eine Transporteinrichtung für horizontale Vakuumbeschichtungsanlagen vorgeschlagen, die einfacher aufgebaut ist als herkömmliche Transporteinrichtungen dieser Art.
Für den Transport flächiger Substrate, beispielsweise Glasscheiben, durch horizontale Vakuumbeschichtungsanlagen ist es bekannt, in derartigen Anlagen Transporteinrichtungen vorzusehen, die eine Mehrzahl von in einer horizontalen Ebene hintereinander angeordneten, quer zur Transportrichtung ausgerichteten, drehbar gelagerten Transportwalzen umfassen, von denen zumindest ein Teil antreibbar ist. Diese Anordnung von Transportwalzen erstreckt sich entlang der Transportrichtung der Substrate durch die gesamte Vakuumbeschichtungsanlage und damit üblicherweise durch mehrere so genannte Sektionen, die unterschiedlichen Zwecken dienen können und dementsprechend beispielsweise als Pumpsektion, Sputtersektion usw. bezeichnet werden. Derartige Anlagen sind beispielsweise aus DE 198 08 163 C1 , DE 103 52 143 A1 und DE 10 2004 021 734 A1 bekannt. All diesen Anlagen ist gemein, dass insbesondere unterhalb der Substratebene eine Gasströmung entlang der Transportrichtung möglich ist, so dass eine gründliche Vakuumtrennung zwischen aneinander grenzenden Prozessbereichen nur ungenügend realisierbar ist.
Ein Ausschnitt aus einer typischen Anlagenkonfiguration, wie sie gegenwärtig häufig verwendet wird, ist in 1 dargestellt.
In einer horizontalen Vakuumbeschichtungsanlage 1 mit Kammerwänden 11 und zwischen den Funktionssektionen 2, 3 angeordneten Trennwänden 12 ist eine sich durch die Funktionssektionen 2, 3 erstreckende Transporteinrichtung angeordnet, die eine Mehrzahl von Transportwalzen 4 umfasst. In der 1 sind eine Pumpsektion 2 und eine Sputtersektion 3 dargestellt. Die zwischen diesen beiden Funktionssektionen 2, 3 angeordnete Trennwand 12 weist eine Pumpöffnung 13 zur Evakuierung der Sputtersektion 3 von der Pumpsektion 2 aus und eine Transportöffnung 14 zum Transport der Substrate 5 durch die Vakuumbeschichtungsanlage 1 auf. In jeder Funktionssektion 2, 3 sind in horizontaler Lage quer zur Transportrichtung des Substrats 5 jeweils drei Transportwalzen 4 angeordnet. Die Transportwalzen 4 weisen einen relativ großen Durchmesser auf und sind mit einem relativ großen Abstand zueinander angeordnet. Zwischen je zwei Transportwalzen 4 einer Funktionssektion 2, 3 ist eine Quertraverse 6 angeordnet.
In der Pumpsektion 2 trägt jede Quertraverse 6 auf ihrer Oberseite eine sich zwischen je zwei Transportwalzen erstreckende Kanalblende 61, die möglichst nahe an der Unterseite des Substrats 5 angeordnet ist und deren Aufgabe darin besteht, gemeinsam mit dem oberhalb des Substrats angeordneten Abdeckelement 7 einen möglichst flachen Substrattunnel zu bilden, um auf diese Weise einen Gasdurchflusskanal mit möglichst geringem Querschnitt zu bilden. Die Gastrennung zwischen zwei Sputtersektionen wird demnach durch einen Strömungswiderstand gebildet, der sich zwischen dem Abdeckelement 7 und den Kanalblenden 61 ausbildet. Ein Substrat 5, das durch die Vakuumbeschichtungsanlage 1 transportiert wird, befindet sich daher während des Transports im Innern dieses Strömungswiderstands und verringert dessen Strömungsquerschnitt. An der Unterseite der Quertraverse 6 ist je ein Gassperrelement 9 angeordnet, das sich von der Quertraverse 6 zur unteren Kammerwand 11 der Vakuumbeschichtungsanlage 1 erstreckt.
In der Sputtersektion 3 ist oberhalb des Substrats 5 eine Blende 8 angeordnet, durch die der Auftreffbereich des Beschichtungsmaterials auf dem darunter vorbeilaufenden Substrat 5 definiert wird. Unterhalb des Substrats 5 ist häufig zwischen je zwei Transportwalzen 4 je eine Quertraverse 6 angeordnet. Diese Quertraversen 6 tragen auf ihrer Oberseite gemeinsam ein Gegensputterelement 62, welches Ausschnitte für die Transportwalzen 4 aufweist und dessen Aufgabe darin besteht, Beschichtungsmaterial, welches nicht auf ein Substrat 5 trifft, aufzufangen um die Verschmutzung der Transportwalzen 4 und der darunter befindlichen Anlagenteile möglichst gering zu halten.
Die Vakuumtrennung zwischen zwei Sputtersektionen 3 erfolgt oberhalb der Transportebene des Substrats 5 dadurch, dass zwischen den beiden Sputtersektionen 3 eine Pumpsektion 2 angeordnet ist, in der ein Unterdruck erzeugt wird, durch den beide an die Pumpsektion 2 angrenzenden Sputtersektionen 3 durch die Pumpöffnung 13 der jeweiligen Trennwand 12 ständig evakuiert werden. Unterhalb der Transportebene des Substrats 5 gestaltet sich die Vakuumtrennung der Sputtersektionen 3 trotz der durch den linienhaften Kontakt zwischen Transportwalzen 4 und Substrat 5 beziehungsweise Gassperrelementen 9 und unterer Kammerwand 11 realisierten partiellen Absperrung des Gasdurchflusses schwierig, da stets ein labyrinthartiger Weg für das Gas verbleibt, der im Bereich zwischen zwei Transportwalzen 4 im Spalt zwischen Kanalblende 61 und Substrat 5 und im Bereich jeder Transportwalze 4 um die Transportwalze 4 herum verläuft.
Ein weiteres Problem dieser bekannten Transporteinrichtung besteht darin, dass aufgrund der großen Abstände zwischen den Transportwalzen 4 die Substrate 5 beschädigt werden können. Besonders stark wirkt sich dies bei Substraten 5 geringer Dicke, beispielsweise dünnen Glasscheiben, und insbesondere dann, wenn die Substrate 5 durch die Behandlung in der Vakuumbeschichtungsanlage 1 stark erhitzt werden, aus.
Die vorgeschlagene Transporteinrichtung überwindet die Nachteile der bekannten Transporteinrichtung durch verschiedene technische Maßnahmen, die nachfolgend näher erläutert werden. Mit dieser Transporteinrichtung ist ein sicherer Transport der Substrate durch die Vakuumbeschichtungsanlage möglich. Die Gefahr der Durchbiegung oder Beschädigung von dünnen und insbesondere heißen Substraten wird signifikant verringert. Es wird eine verbesserte Gasseparation erzielt. Die vorgeschlagene Transporteinrichtung kann gemäß einem Aspekt der Erfindung durch den Wegfall einiger der bisher verwendeten komplizierten mechanischen Baugruppen deutlich einfacher und kostengünstiger hergestellt werden. Weiterhin ist es möglich, jede Funktionssektion im Bereich unterhalb der Transportebene des Substrats konstruktiv gleich auszugestalten, so dass die gesamte Vakuumbeschichtungsanlage einfacher und schneller umkonfiguriert werden kann, wenn dies notwendig ist.
Gemäß der Erfindung wird das Gassperrelement zwischen einer unter Kammerwand der Vakuumbeschichtungsanlage und einer Transportwalze, unterhalb einer Transportwalze, angeordnet. Das Gassperrelement erstreckt sich damit zwischen der unteren Kammerwand der Vakuumbeschichtungsanlage und der Transportwalze. Dabei ist die Ausrichtung des Gassperrelements relativ zur unteren Kammerwand für die gewünschte Funktion ohne Bedeutung, d. h. das Gassperrelement kann beispielsweise rechtwinklig, aber auch unter einem abweichenden Winkel zur unteren Kammerwand ausgerichtet sein. Ebenso umfasst sind Gassperrelemente, die sich von der Kammerwand her gleichzeitig zu zwei Transportwalzen erstrecken. Ein solches Gassperrelement kann beispielsweise einen T- oder V- oder Y-förmigen Querschnitt aufweisen und im Bereich zwischen zwei benachbarten Transportwalzen an der unteren Kammerwand angebracht sein.
Eine gasdichte Verbindung zwischen dem Gassperrelement und der unteren Kammerwand ist ohne großen Aufwand realisierbar, beispielsweise indem das Gassperrelement an seiner Unterseite mit der unteren Kammerwand verschweißt wird. Durch Wahl eines möglichst geringen Abstandes zwischen der Oberseite des Gassperrelements und der Transportwalze wird der Querschnitt minimiert, der für unerwünschten Gasdurchfluss verbleibt. In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, die Gassperrelemente an ihrer Oberseite mit einem Dichtungselement zu versehen, das in linienhaftem Kontakt mit der Transportwalze steht und auf diese Weise im Zusammenwirken mit dem linien haft dichtenden Kontakt jeder Transportwalze mit der Unterseite des Substrats jeglichen Gasdurchfluss unterhalb der Transportebene des Substrats unterbindet. Somit verbleibt für einen unerwünschten Gasfluss zwischen zwei Sputtersektionen durch eine dazwischen angeordnete Pumpsektion hindurch nur noch der Bereich oberhalb des Substrats, d. h. zwischen Substrat und Abdeckelement. Gegenüber einer beispielhaften herkömmlichen Anlage, bei der das Abdeckelement den gleichen Abstand von der Oberseite des Substrats aufweist wie die Kanalblenden von der Unterseite des Substrats, wird damit der für einen unerwünschten Gasfluss zur Verfügung stehende Querschnitt halbiert.
Dies bedeutet, dass sich der Strömungswiderstand während des Transports eines Substrats durch die Vakuumanlage ausschließlich zwischen dem Abdeckelement und der Oberseite des Substrats ausbildet. Das Substrat bildet auf seiner Unterseite durch die linienförmige Berührung mit den Transportwalzen ein dichtes oder nahezu dichtes System. In gleicher Weise bilden die Gassperrelemente mit den jeweiligen Transportwalzen ein dichtes oder nahezu dichtes System. Auf der Länge eines Strömungswiderstandes, die meist identisch ist mit der Länge einer Pumpsektion, kommen eine Vielzahl von linienförmigen Abdichtstellen auf der Unterseite des Substrats zum Eingriff, so dass unerwünschter Gasfluss unterhalb der Transportebene des Substrats vollständig oder fast vollständig unterbunden wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung sind die Transportwalzen ohne dazwischen angeordnete Bauelemente direkt hintereinander angeordnet. Durch dieses Merkmal kann der Abstand zwischen je zwei benachbarten Transportwalzen gegenüber bekannten Transporteinrichtungen stark verringert werden, so dass die Abstützung des Substrats verbessert wird. Dadurch sinkt die Gefahr der Verformung oder Beschädigung der Substrate. Aufgrund des verringerten Abstands zwischen zwei benachbarten Transportwalzen kann in Pumpsektionen auf die von bekannten Transporteinrichtungen bekannten Kanalblenden und in Sputtersektionen auf das von bekannten Trans porteinrichtungen bekannte Gegensputterblech verzichtet werden. Um eine unerwünschte Beschichtung der unteren Kammerwand zu verhindern, kann weiterhin vorgesehen sein, dass in Sputtersektionen unterhalb der Transportwalzen ein Auffangblech vorgesehen ist, auf dem sich das durch die zwischen den Transportwalzen verbleibenden Spalte gelangende Beschichtungsmaterial niederschlagen kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung werden in der Transporteinrichtung Transportwalzen verwendet, deren Durchmesser um mindestens 20% geringer ist als der Durchmesser der bisher verwendeten Transportwalzen. Durch dieses Merkmal kann die Anzahl der in einem bestimmten Abschnitt des Transportwegs der Substrate hintereinander angeordneten Transportwalzen deutlich vergrößert und damit ihr Abstand zueinander verringert werden. Wiederum kann dadurch die Gefahr der Verformung oder Beschädigung der Substrate verringert werden.
Nachfolgend wird eine beispielhafte Ausgestaltung einer Transporteinrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels und der dazugehörigen 2 näher erläutert.
In einer horizontalen Vakuumbeschichtungsanlage 1 mit Kammerwänden 11 und zwischen den Funktionssektionen 2, 3 angeordneten Trennwänden 12 ist eine sich durch die Funktionssektionen 2, 3 erstreckende Transporteinrichtung angeordnet, die eine Mehrzahl von Transportwalzen 4 umfasst. In der 2 sind eine Pumpsektion 2 und eine Sputtersektion 3 dargestellt. Die zwischen diesen beiden Funktionssektionen 2, 3 angeordnete Trennwand 12 weist eine Pumpöffnung 13 zur Evakuierung der Sputtersektion 3 von der Pumpsektion 2 aus und eine Transportöffnung 14 zum Transport der Substrate 5 durch die Vakuumbeschichtungsanlage 1 auf. In jeder Funktionssektion 2, 3 sind in horizontaler Lage quer zur Transportrichtung des Substrats 5 jeweils sieben Transportwalzen 4 angeordnet. Die Transportwalzen 4 weisen einen relativ geringen Durchmesser auf und sind mit einem relativ kleinen Abstand zueinander angeordnet. Zwischen den Transportwalzen 4 sind keine weiteren Bauteile angeordnet.
Oberhalb des Substrats 5 ist in der Pumpsektion 2 ein Abdeckelement 7 mit geringem Abstand zum Substrat 5 angeordnet, so dass der verbleibende Gasdurchflusskanal einen sehr geringen Querschnitt aufweist. Unter einigen der Transportwalzen 4 ist je ein Gassperrelement 9 so angeordnet, dass es sich von der unteren Kammerwand 11 der Vakuumbeschichtungsanlage 1 zur jeweiligen Transportwalze 4 erstreckt.
Oberhalb des Substrats 5 ist in der Sputtersektion 3 eine Blende 8 angeordnet, durch die der Auftreffbereich des Beschichtungsmaterials auf dem darunter vorbeilaufenden Substrat 5 definiert wird. Unterhalb der Transportwalzen 4 ist ein Auffangelement 10 angeordnet, dessen Aufgabe darin besteht, Beschichtungsmaterial, welches durch die zwischen den Transportwalzen 4 verbleibenden Spalte gelangt, aufzufangen um die Verschmutzung der darunter befindlichen Anlagenteile möglichst gering zu halten.
Die Vakuumtrennung zwischen zwei Sputtersektionen 3 erfolgt oberhalb der Transportebene des Substrats 5 dadurch, dass zwischen den beiden Sputtersektionen 3 eine Pumpsektion 2 angeordnet ist, in der ein Unterdruck erzeugt wird, durch den beide an die Pumpsektion 2 angrenzenden Sputtersektionen 3 durch die Pumpöffnung 13 der jeweiligen Trennwand 12 ständig evakuiert werden. Unterhalb der Transportebene des Substrats 5 wird die Vakuumtrennung der Sputtersektionen 3 durch den linienhaften Kontakt zwischen den Transportwalzen 4 und dem Substrat 5 einerseits und die sehr engen Spalte zwischen den Gassperrelementen 9 und den Transportwalzen 4 andererseits realisiert.

1: Vakuumbeschichtungsanlage
11: Kammerwand
12: Trennwand
13: Pumpöffnung
14: Transportöffnung
2: Pumpsektion
3: Sputtersektion
4: Transportwalze
5: Substrat
6: Quertraverse
61: Kanalblende
62: Gegensputterelement
7: Abdeckelement
8: Blende
9: Gassperrelement
10: Auffangelement

Claims

Transporteinrichtung für horizontale Vakuumbeschichtungsanlagen (1), umfassend eine Mehrzahl von in einer horizontalen Ebene hintereinander angeordneten, quer zur Transportrichtung ausgerichteten, drehbar gelagerten Transportwalzen (4) und mindestens einem Gassperrelement (9), dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Gassperrelement (9) unterhalb der Transportwalzen (4) so angeordnet ist, dass es sich zwischen einer unteren Kammerwand (11) der Vakuumbeschichtungsanlage (1) und mindestens einer Transportwalze (4) erstreckt.
Transporteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gassperrelement (9) senkrecht unter der Drehachse einer Transportwalze (4) angeordnet ist und sich rechtwinklig von der unteren Kammerwand (11) zu der Transportwalze (4) erstreckt.
Transporteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gassperrelement (9) einen T- oder V- oder Y-förmigen Querschnitt aufweist, im Bereich zwischen zwei benachbarten Transportwalzen (4) an der unteren Kam merwand (11) angebracht ist und sich von der unteren Kammerwand (11) gleichzeitig zu zwei Transportwalzen (4) erstreckt.
Transporteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Gassperrelement (9) ein Dichtungselement zur Herstellung eines linienhaften Kontakts mit einer Transportwalze (4) aufweist.
Transporteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportwalzen (4) ohne dazwischen angeordnete Bauelemente direkt hintereinander angeordnet sind.
Transporteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Transportwalzen (4) ein Auffangelement (10) vorgesehen ist.