DE102008039430A1 - Durchlaufbeschichtungsanlage - Google Patents

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Hubertus Von Der Waydbrink
Siegfried Dr. Scheibe
Jens Meyer
Andrej Wolf
Uwe Träber
Michael Hentschel
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Abstract

Der Erfindung, die eine Durchlaufbeschichtungsanlage mit einer eine Prozesskammer (1) bildenden Kammerwandung (2), einer einen Prozessraum (4) bildenden Wärmeisolierung (3), einer in dem Prozessraum (4) angeordneten Transportvorrichtung (5) für Substrate (7) mit einer in Längserstreckung der Durchlaufbeschichtungsanlage liegenden Transportrichtung (11) der Substrate (7) und mit einer die Substrate (7) erwärmenden Heizeinrichtung betrifft, liegt die Aufgabe zu Grunde, eine unerwünschte Beschichtung insbesondere von Anlagenteilen zu minimieren, um somit den Wartungs- und Instandsetzungsaufwand von Durchlaufbeschichtungsanlagen zu minimieren. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in dem Prozessraum ein in den Prozessraum ragendes, den auftretenden Dampf durch Kondensation bindendes Kondensationselement angeordnet ist.

Description

  • Durchlaufbeschichtungsanlage
  • Die Erfindung betrifft eine Durchlaufbeschichtungsanlage mit einer eine Prozesskammer bildenden Kammerwandung, einer einen Prozessraum bildenden Wärmeisolierung, einer in dem Prozessraum angeordneten Transportvorrichtung für Substrate mit einer in Längserstreckung der Durchlaufbeschichtungsanlage liegenden Transportrichtung der Substrate. Dabei liegen die Substrate auf einer nachfolgend als Substratseite bezeichneten und dem Substrat zugewandten Seite der Transportvorrichtung auf. Weiterhin umfasst die Durchlaufbeschichtungsanlage eine die Substrate erwärmende Heizeinrichtung.
  • Es sind Durchlaufbeschichtungsanlagen bekannt, die sich von Hochvakuumsbeschichtungsanlagen im Wesentlichen dadurch unterscheiden, dass sie bei relativ hohen Drücken, d. h. Drücken im Bereich von 1 bis 10 mbar eingesetzt werden und bei Hochtemperaturen im Bereich von über 600°C arbeiten. Der relativ hohe Druck wird mit einem speziellen Prozessgas eingestellt.
  • Wie auch aus Hochvakuumsbeschichtungsanlagen bekannt, befindet sich in dem Prozessraum eine Transportvorrichtung, mit der es möglich ist, Substrate über die Längserstreckung der Durchlaufbeschichtungsanlage in einer Transportrichtung zu transportieren. Dabei passieren die Substrate verschiedene Bearbeitungsstationen. Dabei können diese Bearbeitungsstationen voneinander getrennt sein, so dass hier separate einzelne Prozessräume gebildet werden.
  • Bei herkömmlichen Hochvakuumanlagen entfallen die Wärmetransportmechanismen Wärmeleitung und Konvektion, die Wärmisolation kann dadurch mit Strahlungsschirmen günstig bewerkstelligt werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Hochvakuumsbeschichtungsanlagen, wo das Hochvakuum eine wärmeisolierende Funktion ausübt, entfällt diese wärmeisolierende Funktion bei den geschilderten Durchlaufbeschichtungsanlagen, die mit relativen hohen Drücken arbeiten. Wenn nämlich durch einen höheren Gasdruck zusätzlich die Mechanismen Wärmeleitung und Konvektion zum Tragen kommen, kann die Isolation sowohl durch entsprechend gestaltete Strahlungsschirme genügend hoher Anzahl oder/und durch wärmedämmendes Material erfolgen. Dies hat zur Folge, dass an der Innenseite der Kammerwandung eine Wärmeisolierung anzubringen ist, die einen Wärmeaustritt aus der Prozesskammer verhindert oder zumindest erschwert. Eine Wärmeisolation ist insbesondere bei hohen Temperaturen notwendig, um die Wärmeverluste gering zu halten. Diese Wärmeisolierung umschließt also den Prozessraum ein. Die Hochtemperatur wird in dem Prozessraum durch eine spezielle Heizeinrichtung erzeugt.
  • Das besondere an derartigen Beschichtungsanlagen ist, dass ein nicht unerheblicher Anteil des im Prozessraum erzeugten Materialdampfes für die Substratbeschichtung eingelassenen Dampfes nahezu den gesamten Prozessraum erfüllt und sich eine relativ gute Verteilung des Materialdampfes des zu beschichtenden Substrats innerhalb des Prozessraumes ergibt, was zur Folge hat, das Dampfteilchen, die nicht zum Substrat gelangen, im Inneren des Prozessraumes abgeschieden werden und dort zu einer Verschmutzung beispielsweise der Wärmeisolation oder aber auch zum Teil an der Transportvorrichtung führen. Dies wiederum hat zur Folge, dass relativ kurze Instandsetzungsintervalle erforderlich sind.
  • In Hochvakuumsbeschichtungsanlagen ist es bekannt, Teile, die durch das Beschichtungsverfahren eine Erwärmung erfahren, beispielsweise die Elektroden oder Blenden, mittels Kühlelementen zu kühlen. Eine andere Anwendung dieser Kühlelemente ist bei derartigen Beschichtungsanlagen nicht bekannt. In Durchlaufbeschichtungsanlagen, die bei relativ hohen Drücken der eingangs genannten Art arbeiten, ist der Einsatz von Kühlelementen bisher nicht bekannt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine unerwünschte Beschichtung insbesondere von Anlagenteilen zu minimieren, um somit den Wartungs- und Instandsetzungsaufwand von Durchlaufbeschichtungsanlagen der eingangs genannten Art zu minimieren.
  • Gemäß der Erfindung wird dies dadurch gelöst, dass in dem Prozessraum ein in den Prozessraum ragendes, den auftretenden Dampf durch Kondensation bindendes Kondensationselement angeordnet ist. Dies bewirkt, dass die im Prozessraum angeordnete Vorrichtung unerwünschten Dampf in erheblichem Umfang durch Kondensation reduziert.
  • Damit wird der Beschichtungsdampf auf die Oberfläche der Substrate gelangen und aller überschüssiger Dampf, der in Folge des hohen Drucks und der hohen Temperatur sich in dem übrigen Prozessraum ausbildet, wird durch das Kondensationselement eingefangen. Es besteht damit die Möglichkeit, gezielt eine Beschichtung von diesen Kondensationselementen als Opferelemente vorzunehmen, die sodann von Zeit zu Zeit entfernt und ersetzt oder gereinigt werden können. Diese Kondensationselemente können dann so geschickt in den Prozessraum angeordnet werden, dass ein leichtes Entfernen möglich wird, so dass sich der gesamte Installationsaufwand hiermit verringert.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kondensationselement als ein mit einer Kühlvorrichtung verbundenes Kühlelement ausgebildet ist. Dieses Kühlelement hat sodann eine deutlich kühlere Temperatur als die übrigen Elemente des Prozessraumes, wodurch sich an diesen Kühlelement bevorzugt der parasitäre Prozessdampf niederschlagen wird. Dadurch, dass das Kühlelement mit einer Kühlvorrich tung verbunden wird, wird dafür Soge getragen, dass ständig eine hinreichende Temperaturdifferenz zu dem Prozessraum vorhanden ist.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Kühlelement auf der der Substratseite abgewandten Seite der Transportvorrichtung angeordnet ist. Unter der Transportvorrichtung, d. h. auf der Substratseite abgewandten Seite der Transportvorrichtung befindet sich zumeist ein Leerraum, der in dieser Ausführungsform der Erfindung dazu benutzt werden kann, in diesem Raum das Kühlelement anzuordnen.
  • Das Kühlelement selbst kann so ausgestaltet sein, dass es aus mehreren Einzelkühlelementen besteht, wodurch die Kondensationswirkung auf eine breitere Fläche verteilt werden kann.
  • Als Kühlmedium eignet sich in hervorragender Weise Wasser, da dies ein kostengünstiges und leichtverfügbares Kühlmedium darstellt. Auch wenn beim Vakuumeinsatz grundsätzlich dafür Sorge zutragen ist, dass keine Leckagen entstehen. Folgerichtig ist es zweckmäßig, dass die Kühlvorrichtung ebenfalls wassergekühlt wird und aus einem dementsprechend wassergekühlten Kühlblock besteht.
  • Um den Wärmeeintrag in den Kühlblock selbst durch den Prozessraum so gering wie möglich zu halten, ist es weiterhin zweckmäßig, den Kühlblock außerhalb des Prozessraumes anzuordnen und die Kühlelemente durch eine Öffnung in der Isolierung in den Prozessraum hineinragen zu lassen.
  • Dabei ist es insbesondere zweckmäßig, den Kühlblock zwischen der Wärmeisolierung und der Kammerwand anzuordnen, da sodann die Kammerwand an ihrer Außenkontur nicht gestört wird und dennoch die isolierende Wirkung der Wärmeisolierung ausgenutzt werden kann.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einzelkühlelemente als Kühlfinger ausgebildet sind, die mir dem Kühlblock verbunden sind. Zum einen wird durch die Gestaltung als Kühlfinger die Kondensationsoberfläche vergrößert. Zum anderen können die Kühlfinger leichter gefertigt und auch ausgetauscht werden. Schließlich können die Kühlfinger auch Abstände zu einander aufweisen, die etwa eine Gasströmung in dem Prozessraum zulassen.
  • In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kühlfinger aus Vollmaterial bestehen und mit dem Kühlblock wärmeleitend verbunden sind. Hier wird man Wert darauf legen, ein Vollmaterial zu verwenden, das gute Wärmeleiteigenschaften aufweist. Dadurch wird den Kühlfingern durch den Kühlblock Wärme entzogen, so dass diese zur Dampfkondensation geeignet sind.
  • Diese Lösung bietet sich an, da damit dem Bestreben, einen Kühlmitteleintrag in den Vakuumraum zu vermeiden, nachgekommen wird. Durch diese Gestaltung wird es möglich, durch die Gestaltung der Kühlfinger (Material, Länge/Durchmesser-Verhältnis) weitestgehend die gewünschte Temperatur am Element und damit die Kondensationswirkung zu erzielen.
  • In einer anderen Ausführung weisen die Kühlfinger jeweils einen Hohlraum auf, der über je eine Aufnahmeöffnung und im Kühlblock mit Kühlwasser führenden Räumen verbunden ist. Damit gelangt das Kühlwasser in die Kühlfinger und kann von dort für den Wärmetransport aus dem Kühlfingern heraus Sorge tragen. Hierbei ist es zwar ungünstiger Weise erforderlich, die Wasser/Vakuumdichtung würde man ungern bei jeder Wartung zu öffnen. Allerdings kann hierdurch die Wärmeabführung aus den Kühlfingern in den Kühlblock stark optimiert werden.
  • Weiterhin ist Zweckmäßig, dass die Aufnahmeöffnungen jeweils mit einem Gewinde versehen sind, in das je ein Kühlfinger mit einem entsprechenden Gewinde einschraubbar ist. Dadurch wird es möglich, die Kühlfinger sehr schnell zu demontieren, zu reinigen und wieder ein zusetzten oder bereits gereinigte Kühlfinger vorrätig zu halten, die im Instandsetzungsfalle einfach ausgetauscht werden, wonach dann, die demontierten Kühlfinger einer Reinigung zugeführt werden und wieder zur neuen Montage zur Verfügung stehen.
  • Weiteren ist es günstig, die Kühlfinger mit einem Abstand zueinander in eine Reihe quer zur Transportrichtung anzuordnen. Damit entsteht eine sehr große Fläche von Einzelkühlelementen, die eine hohe Kondensationswirkung zeigen. Außerdem wird dann eine Dampfbewegung in Transportrichtung deutlich verhindert, da der Dampf, der sich möglicherweise in Transportvorrichtung bewegt, an den Einzelkühlelementen kondensiert. Günstig kann auch sein, Kondensationselemente nicht über die gesamte Breite sondern nur lokal zu installieren, um parasitären Dampf im Bereich von ausgewählten Oberflächenbereichen zu minimieren.
  • Eine günstige Einbauart für die Kühlfinger besteht darin, dass der Kühlblock in dem unteren Bereich der Prozesskammer angeordnet ist und sich die Kühlfinger von der Unterseite der Prozesskammer in Richtung zur Transporteinrichtung erstrecken.
  • Dabei ist es auch möglich, auf unterhalb der Außenseiten der Transporteinrichtung auf jeder Seite des Substrates eine Reihe von Kühlfingern zu installieren, die den Dampf besser einfangen, der sich ja ohne Gegenmaßnahmen bevorzugt auf den Rollen-Enden der Transportrollen absetzt und damit zur Vergrößerung des Rollendurchmessers an den Enden führt, wodurch ja dann die Probleme entstehen, die Substrate nicht mehr vollflächig aufliegen und daraus dann Transportprobleme entstehen können. Hier wird die Wirkung gegenüber einer quer zur Transportrichtung angebrachten Reihe von Kühlfingern nur unterhalb des Substrates besser sein.
  • Alternativ dazu ist es auch möglich, dass sich die Kühlfinger von der Oberseite der Prozesskammer in Richtung zur Transporteinrichtung erstrecken.
  • Aber auch beide Lösungen sind unter Umständen, nämlich beispielsweise zur Realisierung einer größtmöglichen Kondensa tion denkbar, nämlich dass die Kühlfinger oberseitig und unterseitig zur Transporteinrichtung angeordnet sind. Die Länge der Kühlfinger kann dabei so gestaltet sein, dass sich diese bis zur Transporteinrichtung erstrecken, ohne diese zu berühren. Somit wird sozusagen die komplette Querschnittsfläche der Prozesskammer unterhalb der Transporteinrichtung für einen Dampfdurchtritt gesperrt. Dann würde quasi der gesamte parasitäre Dampf nicht in den Bereich unterhalb des Substrates treten können.
  • Es hat sich gezeigt, dass durch die Kondensationselemente auch Einfluss auf Beschichtungsverhalten nehmen lässt. Somit ist es möglich, ein Profil der Beschichtungsrate quer zur Transportrichtung einzustellen, indem sich die geometrische Gestaltung der Kühlfinger und/oder deren Abstand zueinander von der Mitte der Transporteinrichtung in Richtung zu den Außenseiten der Transporteinrichtung verändert.
  • Hierbei ist es möglich, dass die Änderungen zu beiden Seiten symmetrisch gestaltet sind. So ist es gelegentlich festzustellen, dass in der Mitte eine besonders hohe oder besonders niedrige Beschichtungsrate auftritt, was je nach den speziellen Gegebenheiten der Beschichtungsanlage geschehen kann. Durch eine derartige Gestaltung kann eine solche Erscheinung ausgeglichen werden. Aber auch gezielt unterschiedliche Beschichtungsraten, beispielsweise zur Erreichung gezielt unterschiedlicher Schichtdicken können somit erreicht werden.
  • Eine Gestaltung sieht dabei vor, dass die Abstände von der Mitte der Transporteinrichtung zu deren Außenseiten eine stetige Veränderung aufweisen, wobei die Abstände entweder größer oder kleiner werden.
  • Eine alternative oder zusätzliche Möglichkeit der Einflussnahme auf die Beschichtungsrate besteht darin, dass die Querschnittsflächen der Kühlfinger von der Mitte der Transporteinrichtung zu deren Außenseiten eine stetige Verände rung aufweisen.
  • Je nach Art der Einflussnahme können dabei die Querschnittsflächen größer oder kleiner werden. Es ist zweckmäßig, die Kühlfinger so zu gestalten, dass sie einen kreisrunden Querschnitt haben, wobei der Durchmesser im Verhältnis zur Länge der Kühlfinger um eine Größenordnung geringer ist. Somit können die Kühlfinger selbst kostengünstig gefertigt werden. Außerdem bietet sich diese Lösung für die Fälle an, wenn der Finger direkt mit Wasser gekühlt werden soll. Als Material für die Kühlfinger eignet sich rostfreier Stahl, Normalstahl, Aluminium oder einem weiteren Material, welches näherungsweise einen gleichen Wärmekoeffizienten aufweist, wie die genannten Materialien. Insbesondere eignen sich je nach gewünschter Temperaturverteilung längs des Kühlfingers verschiedenste Materialien, hochwärmeleitende Materialien wie Kupfer, Aluminium und Al-Legierungen für niedrige Finger-Temperaturen, niedrigwärmeleitende Materialien wie Stahl für höhere Fingertemperaturen sofern für die Kondensation ausreichend niedrig.
  • Zur leichten Entfernung des Kondensats auf der Oberfläche der Kühlfinger kann es weiterhin zweckmäßig sein, dass die Kühlfinger jeweils mit einer lösbaren Abdeckung versehen werden, die die Oberfläche der Kühlfinger zumindest teilweise abdecken. Voraussetzung für eine vollflächige Abdeckung ist, dass diese vom Temperaturniveau her überhaupt eine nennenswerte Kondensation ermöglicht, da der Wärmeübergang zwischen Abdeckung und Kühlfinger nur ungenügend ist. Werden die Abdeckungen mit ihrem Oberflächen der Abscheidung dienen, wodurch die Kühlfinger selber zum Wärmeentzug aus den Abdeckungen dienen, jedoch selbst nicht mit dem Kondensat in Berührung kommen. Somit verringert sich der Wartungs- und Instandsetzungsaufwand noch weiter.
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
  • 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Durchlaufbeschichtungsanlage mit einer Reihe von Kühlfingern quer zur Transportrichtung,
  • 2 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Durchlaufbeschichtungsanlage gemäß 1 längs zur Transportrichtung,
  • 3 eine Ausgestaltung von Kühlfingern mit einer zylindrischen Verdickung an der Oberseite,
  • 5 eine Ausgestaltung der Kühlfinger mit einer teilweisen Abdeckung im Unterbereich der Kühlfinger,
  • 6 eine Ausgestaltung der Kühlfinger mit einer teilweisen Abdeckung im Unterbereich und an der Oberseite der Kühlfinger,
  • 7 eine Ausgestaltung der Kühlfinger mit einer vollständigen Abdeckung des Kühlfingers und einer Abschirmung der Öffnung in der Isolierung,
  • 8 das Temperaturverhalten an einem Kühlfinger mit einer schlanken Aufnahme,
  • 9 ein Diagram des Temperaturverhaltens über die Fingerlänge der Gestaltung gemäß 8,
  • 10 das Temperaturverhalten an einem Kühlfinger mit verstärkter Aufnahme,
  • 11 ein Diagram des Temperaturverhaltens an einem Kühlfinger in der Gestaltung gemäß 10,
  • 12 das Temperaturverhalten an einem Kühlfinger mit verstärkter Aufnahme und Abdeckung im Unterbereich,
  • 13 ein Diagram des Temperaturverhaltens über die Fingerlänge einer Gestaltung des Fingers gemäß 12.
  • Wie in 1 dargestellt, weist die Durchlaufbeschichtungsanlage eine Prozesskammer 1 bildende Kammerwandung 2 auf. In dieser Prozesskammer 1 ist eine Wärmeisolierung 3 angeordnet, die einen Prozessraum 4 bildet. In dem Prozessraum 4 ist eine Transportvorrichtung 5 angeordnet. Diese Transportvorrichtung 5 weist Transportrollen 6 zum Transport der Substrate 7 sowie Antriebswellen 8 zum Antrieb der Transportrollen 6 auf. Die Substrate 7 werden bei einer Temperatur im Bereich von 500°C bis zu typischerweise ca. 600°C beschichtet. die Temperatur kann aber auch durchaus darüber liegen. Zur Erwärmung der Substrate 7 ist eine Heizeinrichtung 9 vorgesehen.
  • Weiterhin findet die Beschichtung der Substrate 7 bei einem Druck im Bereich von 1 bis 10 mbar statt, wodurch im Prozessraum 4 sich Dampf des zu beschichtenden Materiales gut ausbreiten kann. Um zu verhindern, dass sich dieser Dampf auf der Transportvorrichtung 5 oder in Innenwänden der Wärmeisolierung 3 ablagert, sind Kühlfinger 10 vorgesehen. Diese Kühlfinger 10 sind in einer Reihe quer zur Transportrichtung 11, wie sie in 2 zu sehen ist, angeordnet. Die Anordnung der Kühlfinger ist jedoch nicht nur auf diese dargestellte Ausführungsform beschränkt. Vielmehr können diese auch in zwei Reihen jeweils links und rechts vom Substrat angeordnet werden.
  • Zwischen der Kammerwandung 2 und der Wärmeisolierung 3 ist ein Kühlblock 12 angeordnet. Dieser Kühlblock 12 ist über eine Kühlmittelleitung 13 mit einer nicht näher dargestellten Kühlwasserquelle verbunden. In diesen Kühlblock 12 sind die Kühlfinger 10 in Aufnahmebohrungen 14 eingeschraubt.
  • Die Kühlfinger 10 weisen einen Abstand 15 zueinander auf, so dass sie nahezu die gesamte Querschnittsfläche des Prozessraumes 4 abdecken. Die Länge der der Kühlfinger 10 ist so gestaltet, dass diese bis in den Bereich der Transportvorrichtung 5 reichen.
  • Die Kühlfinger 10 bestehen aus Rohren, so dass sie einen Hohlraum 16 in ihrem inneren bilden, der in Verbindung mit dem Kühlwasser des Kühlblockes 10 steht. Dadurch wird es möglich, die Kühlfinger 10 auf eine deutlich geringere Temperatur zu bringen, als in dem Prozessraum 4 herrscht.
  • Werden Kühlfinger 10 aus einem gut wärmeleitenden Material gefertigt, ist es auch möglich, diese aus einem Vollmaterial herzustellen, so dass die im inneren nicht mit dem Kühlwasser in Verbindung stehen, sondern lediglich eine Wärmeleitung im inneren der Kühlfinger stattfindet. Auch in diesem Falle weisen die Kühlfinger 10 eine geringere Temperatur auf, als sie in Prozessraum 4 herrscht.
  • Durch diese Temperaturdifferenz wird Prozessdampf, der unerwünschter Weise in dem Prozessraum auftritt und der nicht für die Beschichtung der Substrate 7 Verwendung findet, an der Oberfläche der Kühlfinger 10 kondensiert. Somit werden diese Kühlfinger 10 ebenfalls beschichtet. Da sie jedoch relativ leicht aus dem Prozessraum 4 entfernt werden können und einer Reinigung unterzogen werden können, wird damit die Möglichkeit geschaffen, eine parasitäre Beschichtung der Wärmeisolierung 3 oder der Transportvorrichtung 5 oder anderer Bauteile, die nicht beschichtet werden sollen, zu vermeiden. Somit wirken diese Kühlfinger 10 sozusagen als „Dampffalle".
  • Es ist auch möglich, die Querschnittsfläche, insbesodere durch eine unterschiedliche Gestaltung der Durchmesser der Kühlfinger 10 und/oder deren Abstand zueinander über die Länge des Kühlblockes zu variieren, um dadurch gezielt auf die Beschichtungsrate Einfluss zu nehmen und damit ein Profil der Beschichtungsrate quer zur Transportrichtung einstellen zu können.
  • Wie in 2 dargestellt, sind die Kühlfinger 10 durch eine schlitzförmige Öffnung 17 in der Wärmeisolierung 3 in den Prozessraum 4 geführt. Um zu verhindern, dass eine para sitäre Beschichtung der Seitenwände der schlitzförmigen Öffnung 17 stattfindet, ist eine Abschirmung 18 vorgesehen, die schlitzförmige Öffnung 17 an der Oberseite abdeckt.
  • Wie in 3 dargestellt, können die Kühlfinger 10 nicht nur eine einfache Zylinderform aufweisen, sondern auch eine zylindrische Verdickung an der Oberseite zeigen. Damit wird es möglich, das Temperaturprofil der Kühlfinger gezielt in der Richtung zu beeinflussen, dass sie erst relativ weit in Richtung des Kühlblockes 12 eine deutlich geringere Temperatur aufweisen. Damit kann eine Einflussnahme auf die Beschichtung der Kühlfinger 10 erreicht werden.
  • Wie in 5 dargestellt, sind die Kühlfinger im Unterbereich 19 mit Abdeckungen 20 versehen. Durch diese Abdeckung 20 kann beispielsweise erreicht werden, dass nahezu ein homogenes Temperaturprofil über die gesamte Länge der Kühlfinger eingestellt wird. Eine ähnliche Wirkung zeigt auch die Anordnung der Abdeckung 20 in 6. Hier ist die Abdeckung 20 nicht nur im Unterbereich 19 der Kühlfinger 10 angeordnet, sondern auch an der Oberseite 21 der Kühlfinger.
  • Die Abdeckung 20 in 5, 6 und auch in 7 übernimmt zugleich auch die Funktion der Abschirmung 18 über der schlitzförmigen Öffnung 17. Dabei ist in 7 eine vollständige Abdeckung 20 der Kühlfinger 10 dargestellt. Durch eine derartige Abdeckung kann nicht nur eine Beeinflussung des Temperaturprofils der Kühlfinger 10 erzielt werden, sondern auch die Reinigungsmöglichkeit der Kühlfinger deutlich erhöht werden. Wird die Abdeckung 20 nämlich zusammen mit den Kühlfingern 10 aus dem Prozessraum 4 entfernt, braucht lediglich die Abdeckung 20 von dem Kühlfinger entfernt zu werden, eine neue Abdeckung aufgeschoben werden und schon ist der Kühlfinger oder sind die Kühlfinger 10 bereits wieder in den Prozessraum 20 einschiebbar.
  • Es ist jedoch auch möglich, die Abscheidung so zu beeinflus sen, dass Orte mit einer bevorzugten Abscheidung gezielt gewählt werden können. In diesem Sinne können die dargestellten Abschirmungen auch umgekehrt als Orte stärkerer Abscheidung verstanden werden. Damit könnte illustriert werden, dass die Verwendung von Schirmen (neben den bereits geschilderten Vorteilen) sinnvoll sein kann, wenn bestimmte Kondensationsstellen gewünscht sind und der Finger deshalb nicht gleich geändert werden soll. Wenn der Finger z. b zu hoch ist und das Kondensat so stark aufwächst, dass es das Transportsystem berührt, könnte man das obere Ende des Fingers mit Strahlungsschirmen soweit anheben, dass dort nicht nennenswert kondensiert wird.
  • 8 zeigt das Temperaturverhalten an einem Kühlfinger mit einer schlanken Aufnahme, d. h. einer durchgängig zylindrischen Gestaltung mit gleichmäßigem Durchmesser. Während in diesem Beispiel bei einer Prozessraumtemperatur von 600°C, noch an der Oberseite 21 der Kühlfinger 10 eine Temperatur von 450°C herrscht, ist durch Wärmeleitung im Falle einer Vollmaterialausführung der Kühlfinger 10 durch ein Wärmetransport mittels Kühlwasser im Bereich des Unterbereiches 19 bereits eine Temperatur von nur noch 250°C zu messen. Das Temperaturverhalten über die Fingerlänge zeigt die graphische Darstellung in 9. Dabei ist auf der rechten Seite der Eintritt des Kühlfingers 10 in den Bereich der Wärmeisolierung 3 in der schlitzförmigen Öffnung 17 zu sehen.
  • Ein anderes Temperaturverhalten zeigt die in 10 gestaltete Ausführung des Kühlfingers mit einer verstärkten Aufnahme 22 im Unterbereich 19 der Kühlfinger 10. Eine verstärkt Aufnahme 22 bedeutet dabei, dass es sich hierbei um einen Ansatz des Kühlfingers mit einem größeren Durchmesser handelt. Wie in 10 und auch in 11 dargestellt, wird durch eine derart verstärkte Aufnahme 22 ein deutlicheres Absinken der Temperatur im Unterbereich 19 erzielt.
  • Durch eine weiter hochgezogene verstärkte Aufnahme 22, wie sie in 12 dargestellt ist, wird eine noch stärkere Abkühlung des Kühlfingers 10 bereits an der Oberseite erreicht. Unterstützt wird dies dadurch, dass die Verstärkte Aufnahme 22 in 12 zusätzlich mit einer Abdeckung 20 versehen ist.
  • Wie in 13 dargestellt, werden hier deutlich niedrigere Temperaturen an der Oberseite 21 der Kühlfinger 10 erreicht, in diesem Beispiel 260°C.
  • 1
    Prozesskammer
    2
    Kammerwandung
    3
    Wärmeisolierung
    4
    Prozessräumen
    5
    Transportvorrichtung
    6
    Transportrolle
    7
    Substrat
    8
    Antriebswelle
    9
    Heizeinrichtung
    10
    Kühlfinger
    11
    Transportrichtung
    12
    Kühlblock
    13
    Kühlmittelleitung
    14
    Aufnahmebohrungen
    15
    Abstand
    16
    Hohlraum
    17
    schlitzförmige Öffnung
    18
    Abschirmung
    19
    Unterbereich
    20
    Abdeckung
    21
    Oberseite
    22
    verstärkte Aufnahme

Claims (27)

  1. Durchlaufbeschichtungsanlage mit einer eine Prozesskammer (1) bildenden Kammerwandung (2), einer einen Prozessraum (4) bildenden Wärmeisolierung (3), einer in dem Prozessraum (4) angeordneten Transportvorrichtung (5) für Substrate (7) mit einer in Längserstreckung der Durchlaufbeschichtungsanlage liegenden Transportrichtung (11) der Substrate (7), wobei die Substrate (7) auf einer Substratseite der Transportvorrichtungen (5) aufliegen, und mit einer die Substrate (7) erwärmenden Heizeinrichtung (9), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Prozessraum (4) ein in den Prozessraum (4) ragendes, den auftretenden Dampf durch Kondensation bindendes Kondensationselement angeordnet ist.
  2. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensationselement als ein mit einer Kühlvorrichtung verbundenes Kühlelement ausgebildet ist.
  3. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement auf der der Substratseite abgewandten Seite der Transportvorrichtung (5) angeordnet ist.
  4. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement aus mehreren Einzelkühlelementen besteht.
  5. Durchlaufbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlvorrichtung aus einem wassergekühlten Kühlblock (12) besteht.
  6. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlblock (12) außerhalb des Prozessraumes (4) angeordnet ist und die Kühlelemente durch eine Öffnung in der Isolierung (3) in den Prozessraum (4) hineinragen.
  7. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlblock (12) zwischen der Wärmeisolierung (3) und der Kammerwand (2) angeordnet ist.
  8. Durchlaufbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelkühlelemente als Kühlfinger (10) ausbildet sind, die mit dem Kühlblock (12) verbunden ist.
  9. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfinger (10) aus Vollmaterial bestehen und mit dem Kühlblock (12) wärmeleitend verbunden sind.
  10. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfinger (12) je einen Hohlraum (16) aufweisen, der über je eine Aufnahmeöffnung (14) in dem Kühlblock (12) mit Kühlwasser führenden Räumen in dem Kühlblock (12) verbunden ist.
  11. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeöffnungen (14) jeweils mit einem Gewinde versehen sind, in das ein Kühlfinger (10) mit einem entsprechenden Gewinde einschraubbar ist.
  12. Durchlaufbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfinger (10) mit einem Abstand (15) zueinander in einer Reihe quer zur Transportrichtung (11) angeordnet sind.
  13. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kühlfinger (10) von der Unterseite der Prozesskammer (4) in Richtung zur Transporteinrichtung (5) erstrecken.
  14. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kühlfinger (10) von der Oberseite der Prozesskammer (4) in Richtung zur Transporteinrichtung (5) erstrecken.
  15. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfinger (10) oberseitig und unterseitig zur Transporteinrichtung (5) angeordnet sind.
  16. Durchlaufbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Kühlfinger (10) bis zur Transporteinrichtung (5) erstrecken, ohne diese zu berühren.
  17. Durchlaufbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich die geometrische Gestaltung der Kühlfinger und/oder deren Abstand zueinander von der Mitte der Transporteinrichtung in Richtung zu den Außenseiten der Transporteinrichtung verändert.
  18. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Änderungen zu beiden Seiten symmetrisch gestaltet sind.
  19. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände von der Mitte der Transporteinrichtung zu deren Außenseiten eine stetige Veränderung aufweisen.
  20. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände größer werden.
  21. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstände kleiner werden.
  22. Durchlaufbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsflächen der Kühlfinger (10) von der Mitte der Transporteinrichtung zu deren Außenseiten eine stetige Veränderung aufweisen.
  23. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsflächen größer werden.
  24. Durchlaufbeschichtungsanlage nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsflächen kleiner werden.
  25. Durchlaufbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfinger (10) einen kreisrunden Querschnitt mit einem im Verhältnis zur Länge um eine Größenordnung geringeren Durchmesser aufweisen.
  26. Durchlaufbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfinger (10) aus rostfreiem Stahl, Normalstahl, Aluminium oder einem Material mit näherungsweise gleichen Wärmeleitkoeffizienten bestehen.
  27. Durchlaufbeschichtungsanlage nach einem der Ansprü che 8 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlfinger (10) jeweils mit einer lösbaren Abdeckung (20), die die Oberfläche eines jeweiligen Kühlfingers (10) zumindest teilweise abdeckt, versehen sind.
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