DE102008024372B4 - Method for transporting substrates in vacuum coating equipment - Google Patents
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Abstract
Verfahren zum Transport von Glassubstraten (10) in Vakuumbeschichtungseinrichtungen, bei dem Glassubstrate (10) in einer Vakuumkammer (1) auf einer Transporteinrichtung stehend oder liegend in einer Transportrichtung (9) an einer Behandlungseinrichtung vorbei bewegt werden, wobei das Glassubstrat (10) im Bereich der Behandlungseinrichtung Temperaturen im Bereich der Erweichungstemperatur und darüber ausgesetzt wird und temperaturbedingte, die Qualität des Prozesses ungünstig beeinflussende Effekte durch abwechselnde Bewegung des Glassubstrates (10) in der Transportrichtung (9) und entgegengesetzt zur Transportrichtung (9) verhindert werden.Method for transporting glass substrates (10) in vacuum coating devices, in which glass substrates (10) are moved in a vacuum chamber (1) on a transport device or lying past a treatment device in a transport direction (9), the glass substrate (10) being in the region the treatment device is exposed to temperatures in the range of the softening temperature and above and temperature-related, unfavorable to the quality of the process effects by alternating movement of the glass substrate (10) in the transport direction (9) and opposite to the transport direction (9) can be prevented.
Description
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Transport von Glassubstraten in Vakuumbeschichtungseinrichtungen vorgeschlagen.Hereinafter, a method for transporting glass substrates in vacuum coating equipment is proposed.
In
Es ist bekannt, Substrate, beispielsweise flächige Substrate wie Architekturglas oder Photovoltaikzellen, stangen- und rohrförmige Substrate wie Glasrohre oder auch Substrate mit komplexer dreidimensionaler Form, durch Vakuumbeschichtungsanlagen zu transportieren und dabei einer Behandlung, beispielsweise thermischen, physikalischen oder chemischen Beschichtungs- oder Ätzprozessen, Diffusionsprozessen usw. auszusetzen. Im Falle flächiger oder langgestreckter Substrate kann der Transport der Substrate in horizontaler (liegender) oder vertikaler (stehender) Position erfolgen.It is known to transport substrates, for example flat substrates such as architectural glass or photovoltaic cells, rod-shaped and tubular substrates such as glass tubes or substrates with complex three-dimensional shape by vacuum coating equipment and thereby a treatment, for example thermal, physical or chemical coating or etching processes, diffusion processes etc. to suspend. In the case of flat or elongated substrates, the transport of the substrates in horizontal (horizontal) or vertical (standing) position can take place.
Einige derartige Prozesse finden bei relativ hohen Temperaturen, beispielsweise 600°C und mehr, statt. Dabei können sich daraus Probleme ergeben, dass das Material der Substrate aufgrund der hohen Temperaturen weich wird und sich infolgedessen das Substrat durch sein Eigengewicht verformt. Diesen Effekt gilt es bestmöglich zu verhindern, um die Qualität des Prozesses sicherzustellen.Some such processes take place at relatively high temperatures, for example 600 ° C and more. This may result in problems that the material of the substrates becomes soft due to the high temperatures and as a result deforms the substrate by its own weight. It is best to prevent this effect in order to ensure the quality of the process.
Zum Transport der Substrate, beispielsweise Glasplatten, durch die Prozesszonen einer Vakuumbeschichtungseinrichtung, in denen die Behandlung der Substrate stattfindet und die Substrate hohen Temperaturen ausgesetzt sind, können aus Gründen der Temperaturbeständigkeit und korrosiven Beständigkeit gegenüber den Prozessmedien vorteilhaft keramische Transportwalzen als Transportmittel zur Aufnahme der Substrate in liegender Position vorgesehen sein.For transporting the substrates, for example glass plates, through the process zones of a vacuum coating device in which the substrates are treated and the substrates are exposed to high temperatures, it is advantageous for reasons of temperature resistance and corrosive resistance to the process media to use ceramic transport rollers as transport means for receiving the substrates in be provided lying position.
Die Prozessierung von Glasplatten bei Temperaturen im Bereich der Erweichungstemperatur und darüber stellt immer dann ein Problem dar, wenn die Glasplatte keine permanente mechanische Unterstützung erfährt, etwa durch Auflegen der Glasplatte auf eine temperaturstabile Unterlage wie das oben beschriebene Transportmittel. Die Zähigkeit des Glaswerkstoffs und damit das Formbeharrungsvermögen hängt stark von der Temperatur ab. Es ist in Abhängigkeit von der Temperatur aber ausreichend, der Glasplatte nur temporär eine mechanische Unterstützung zu geben, um bleibende Formänderungen auszuschließen bzw. derartige Formänderungen auf ein tolerierbares Maß bezüglich der maschinellen Weiterverarbeitbarkeit zu reduzieren.The processing of glass plates at temperatures in the range of the softening temperature and above is always a problem when the glass plate does not undergo permanent mechanical support, such as by placing the glass plate on a temperature-stable surface as the transport described above. The toughness of the glass material and thus the form retention capacity depends strongly on the temperature. However, depending on the temperature, it is sufficient to give the glass plate only temporary mechanical support in order to preclude permanent changes in shape or to reduce such changes in shape to a tolerable level with regard to machinability.
Für die in der Photovoltaik üblicherweise eingesetzten Gläser gilt beispielsweise, dass bei bewegten Glasplatten jeder Ort dieser Glasplatte bei Temperaturen im Bereich um 600°C im zeitlichen Abstand von wenigen Sekunden eine mechanische Unterstützung erfahren muss. Daraus ergeben sich bei gegebener Transportgeschwindigkeit Anforderungen an den zu realisierenden Transportwalzenabstand. Im Falle der in der Diffusionstechnik vergleichsweise langen Prozesszeiten, endlicher Maschinenlänge und konstruktiv bedingter minimaler Transportwalzenabstände kann jedoch bei bekannten Transporteinrichtungen aufgrund der erforderlichen langsamen Transportgeschwindigkeit nicht sichergestellt werden, dass die oben beschriebene mechanische Unterstützung der Substrate jederzeit gewährleistet ist.For the glasses commonly used in photovoltaics, for example, with moving glass plates, every location of this glass plate must receive mechanical support at temperatures in the region of 600 ° C. within a few seconds. This results in a given transport speed requirements for the transport roller distance to be realized. In the case of relatively long in the diffusion technology process times, finite machine length and structurally related minimum transport roller distances can not be ensured in known transport devices due to the required slow transport speed that the above-described mechanical support of the substrates is guaranteed at all times.
Es wird daher vorgeschlagen, beim Transport von Glassubstraten in Vakuumbeschichtungseinrichtungen, bei denen Glassubstrate in einer Vakuumkammer auf einer Transporteinrichtung stehend oder liegend in einer Transportrichtung an einer Behandlungseinrichtung vorbei bewegt werden, wobei das Glassubstrat im Bereich der Behandlungseinrichtung Temperaturen im Bereich der Erweichungstemperatur und darüber ausgesetzt wird, temperaturbedingte, die Qualität des Prozesses ungünstig beeinflussende Effekte durch abwechselnde Bewegung des Glassubstrates in der Transportrichtung und entgegengesetzt zur Transportrichtung zu verhindern.It is therefore proposed, in the transport of glass substrates in vacuum coating equipment in which glass substrates in a vacuum chamber on a conveyor or lying in a transport direction to a treatment device over are moved, wherein the glass substrate in the region of the treatment device is exposed to temperatures in the range of softening temperature and above , Temperature-related, the quality of the process adversely affecting effects by alternating movement of the glass substrate in the transport direction and opposite to the transport direction to prevent.
Auf diese Weise ergibt sich eine Hin- und Herbewegung mit resultierender Vorwärtsbewegung des Glassubstrates durch die Vakuumkammer, wenn in der Komponente der Vorwärtsbewegung (d. h. in der Transportrichtung) ein größerer Weg zurückgelegt wird als in der Komponente der Rückwärtsbewegung (d. h. entgegen der Transportrichtung). Hingegen ergibt sich ein stationäres Pendeln des Glassubstrates, wenn die in der Komponente der Vorwärtsbewegung (d. h. in der Transportrichtung) und in der Komponente der Rückwärtsbewegung (d. h. entgegen der Transportrichtung) zurückgelegten Wege gleich groß sind. Die Scheiben pendeln dabei z. B. im Prozessbereich vorwärts und rückwärts mit der gleichen Amplitude. Nach dem Abschluss des Prozesses wird die Scheibe aus dem Prozessbereich herausgefahren, z. B. in die nächste Prozesskammer oder sie wird innerhalb der Prozesskammer um die Scheibenlänge weitertransportiert, um für die nächste Scheibe Platz zu machen, die in den Prozessbereich einfährt. Auf diese Weise wird erreicht, dass jeder Ort des Glassubstrates trotz einer sehr geringen resultierenden Transportgeschwindigkeit in wählbaren Zeitabständen mechanisch unterstützt wird, so dass wärmebedingte Verformungen des Substrats verhindert werden.In this way, there is a reciprocating movement with resulting forward movement of the glass substrate through the vacuum chamber, when in the component of the forward movement (ie in the transport direction) a greater distance is traveled than in the component of Backward movement (ie opposite to the transport direction). On the other hand, a stationary oscillation of the glass substrate results when the paths traveled in the component of the forward movement (ie in the transport direction) and in the component of the backward movement (ie opposite to the transport direction) are equal. The discs oscillate z. B. in the process area forward and backward with the same amplitude. After completion of the process, the disc is moved out of the process area, z. B. in the next process chamber or it is transported within the process chamber to the disc length to make room for the next disc, which enters the process area. In this way it is achieved that each location of the glass substrate is mechanically supported at a selectable time intervals despite a very low resulting transport speed, so that heat-induced deformations of the substrate are prevented.
Dabei kann die Bewegung des Glassubstrates in einer ersten Ausgestaltung des Verfahrens einer resultierenden Weg-Zeit-Funktion folgen, die durch Überlagerung einer linearen Weg-Zeit-Funktion mit einer periodischen Weg-Zeit-Funktion entsteht. Die periodische Weg-Zeit-Funktion kann ein Sinusoid sein, d. h. eine sinusförmige Funktion, die aus der Sinus- oder Kosinusfunktion durch Skalierung von Amplitude und Frequenz sowie Phasenverschiebung gebildet wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die periodische Weg-Zeit-Funktion als Dreieckfunktion oder Trapezfunktion darstellbar ist.In this case, the movement of the glass substrate in a first embodiment of the method can be followed by a resulting path-time function which results from the superposition of a linear path-time function with a periodic path-time function. The periodic path-time function may be a sinusoid, i. H. a sinusoidal function that is formed from the sine or cosine function by scaling amplitude and frequency and phase shifting. Alternatively it can be provided that the periodic path-time function as a triangular function or trapezoidal function can be displayed.
In einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens folgt die Bewegung des Glassubstrates einer resultierenden Weg-Zeit-Funktion, die durch abwechselnde Zusammensetzung von in der Transportrichtung wirkenden Bewegungsabschnitten mit entgegengesetzt zur Transportrichtung wirkenden Bewegungsabschnitten entsteht.In another embodiment of the method, the movement of the glass substrate follows a resulting path-time function, which results from alternating composition of movement sections acting in the transport direction with movement sections acting in a direction opposite to the transport direction.
Dabei können Bewegungsabschnitte so gestaltet sein, dass sie als sinusoide Weg-Zeit-Funktion oder als lineare Weg-Zeit-Funktion darstellbar sind. Beispielsweise kann ein Bewegungsabschnitt in der Transportrichtung als sinusoide Weg-Zeit-Funktion und ein Bewegungsabschnitt entgegen der Transportrichtung als lineare Weg-Zeit-Funktion darstellbar sein, oder umgekehrt.Movement sections can be designed such that they can be represented as a sinusoidal path-time function or as a linear path-time function. For example, a movement section in the transport direction as a sinusoidal path-time function and a movement section opposite to the transport direction can be displayed as a linear path-time function, or vice versa.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Übergänge aneinander grenzender Bewegungsabschnitte geglättet sind, so dass abrupte Beschleunigungswechsel vermieden werden. Da der gesamte zurückgelegte Transportweg der Glassubstrate aufgrund der beschriebenen überlagerten oder zusammengesetzten Vorwärts- und Rückwärtsbewegungen unter Umständen ein Vielfaches der Maschinenlänge betragen kann, kann es zur Abweichung der tatsächlichen Transportspur von der vorgesehenen kommen. An die Transporteinrichtung sind damit bezüglich der gleichförmigen Rotation der Transportwalzen, deren Durchmesser-Maßhaltigkeit, Lagerung und Geschwindigkeits- und Beschleunigungssteuerung hohe Anforderungen zu stellen.Furthermore, it can be provided that the transitions of adjoining movement sections are smoothed so that abrupt changes in acceleration are avoided. Since the total distance traveled transport of the glass substrates due to the described superimposed or compound forward and backward movements may amount to many times the length of the machine, it may come to the deviation of the actual transport track of the intended. With respect to the uniform rotation of the transport rollers, whose diameter dimensional accuracy, storage and speed and acceleration control high demands are placed on the transport device.
Zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens wird eine Vakuumbeschichtungseinrichtung für Glassubstrate vorgeschlagen, welche eine Vakuumkammer mit einer darin angeordneten Behandlungseinrichtung umfasst, worin die Glassubstrate Temperaturen im Bereich der Erweichungstemperatur und darüber ausgesetzt werden, sowie eine Vorrichtung zum Transport der Glassubstrate durch die Vakuumkammer, welche ihrerseits ein Transportmittel zur Aufnahme der Glassubstrate in stehender oder liegender Position und eine Antriebseinrichtung zum Antreiben des Transportmittels umfasst und die so betreibbar ist, dass temperaturbedingte, die Qualität des Prozesses ungünstig beeinflussende Effekte durch eine Bewegung des Glassubstrates abwechselnd in der Transportrichtung und entgegengesetzt zur Transportrichtung verhindert werden.To carry out the method described, a vacuum coating device for glass substrates is proposed which comprises a vacuum chamber with a treatment device arranged therein, wherein the glass substrates are exposed to temperatures in the range of softening temperature and above, and a device for transporting the glass substrates through the vacuum chamber, which in turn is a means of transport for receiving the glass substrates in a standing or lying position and a drive means for driving the transport means and which is operable so that temperature-related, the quality of the process unfavorable effects are prevented by a movement of the glass substrate alternately in the transport direction and opposite to the transport direction.
Diese Ausgestaltung ist die Voraussetzung dafür, die Glassubstrate bezogen auf die generelle Transportrichtung von einem ersten Ende zu einem entgegengesetzten Ende der Vakuumbeschichtungseinrichtung abwechselnd vorwärts und rückwärts bewegen zu können.This embodiment is the prerequisite for being able to alternately move the glass substrates forward and backward from a first end to an opposite end of the vacuum coating device with respect to the general transport direction.
Um die vorgeschlagene Vorrichtung flexibel hinsichtlich der durchzuführenden Prozesse zu gestalten, d. h. die Durchführung unterschiedlicher Prozesse mit unterschiedlichen Temperaturen, resultierenden Transportgeschwindigkeiten usw. zu ermöglichen, kann weiter vorgesehen sein, dass der Weg-Zeit-Verlauf der Bewegung programmierbar ist, so dass unterschiedliche Bewegungsformen realisiert werden können. Außerdem kann die Transporteinrichtung so ausgeführt sein, dass der Weg-Zeit-Verlauf der Bewegung steuerbar oder regelbar ist. Hierzu kann eine an sich bekannte Steuerungs- oder Regeleinrichtung vorgesehen sein.In order to make the proposed device flexible with respect to the processes to be performed, d. H. the implementation of different processes with different temperatures, resulting transport speeds, etc., can be further provided that the path-time course of the movement is programmable, so that different forms of movement can be realized. In addition, the transport device can be designed so that the path-time course of the movement can be controlled or regulated. For this purpose, a known control or regulating device can be provided.
In einer Ausgestaltung der Vorrichtung kann für den horizontalen Transport der Glassubstrate, d. h. in liegender Position, vorgesehen sein, dass ein Transportmittel zur Aufnahme der Glassubstrate und eine mit dem Transportmittel in Wirkverbindung stehende Antriebseinrichtung vorgesehen sind, wobei die Antriebseinrichtung so ausgebildet ist, dass sie eine Bewegung der Glassubstrate sowohl in der Transportrichtung als auch entgegengesetzt zur Transportrichtung ermöglicht. Ein derartiges Transportmittel kann beispielsweise in an sich bekannter Art und Weise eine Mehrzahl von in einer Transportebene hintereinander angeordneten Transportwalzen umfassen, von denen wenigstens ein Teil antreibbar ist. Weiter kann bei dieser Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Antriebseinrichtung einen steuerbaren Servomotor umfasst.In one embodiment of the device can for the horizontal transport of the glass substrates, d. H. in a lying position, be provided that a transport means for receiving the glass substrates and provided with the transport means in operative connection drive means are provided, wherein the drive means is adapted to allow movement of the glass substrates both in the transport direction and opposite to the transport direction. Such a means of transport may comprise, for example, in a manner known per se, a plurality of transport rollers arranged one behind the other in a transport plane, of which at least one part is drivable. Furthermore, it can be provided in this embodiment that the drive device comprises a controllable servo motor.
Nachfolgend wird die vorgeschlagene Vorrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigenThe proposed device will be explained in more detail with reference to an embodiment and associated drawings. Show
In
Beispiele für derartige Bewegungsformen, die mit der in
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Vakuumkammervacuum chamber
- 22
- Kammerventilchamber valve
- 33
- Vakuumpumpevacuum pump
- 44
- GaszufuhreinrichtungGas supply means
- 55
- Wärmedämmelementethermal insulation panels
- 66
- Heizeinrichtungheater
- 77
- Transportwalzentransport rollers
- 88th
- Antriebseinrichtungdriving means
- 99
- Transportrichtungtransport direction
- 1010
- Glassubstratglass substrate
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R082 | Change of representative |
Representative=s name: PATENTANWAELTE LIPPERT, STACHOW & PARTNER, DE Effective date: 20140919 Representative=s name: LIPPERT STACHOW PATENTANWAELTE RECHTSANWAELTE , DE Effective date: 20140919 |
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