DE102009005966A1

DE102009005966A1 - Transportvorrichtung für eine Vakuumprozessanlage, Antriebseinrichtung für eine Anlagenkomponente einer Vakuumprozessanlage, und Vakuumprozessanlage

Info

Publication number: DE102009005966A1
Application number: DE102009005966A
Authority: DE
Inventors: Hubertus Von Der Waydbrink; Udo Willkommen; Michael Hentschel; Marco Kenne
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne GmbH
Priority date: 2008-09-29
Filing date: 2009-01-23
Publication date: 2010-04-15

Abstract

Die Erfindung betrifft Ausgestaltungen einer Transportvorrichtung für eine Vakuumprozessanlage, einer Antriebseinrichtung für Hochtemperaturprozesse in Vakuumprozessanlagen, und eine Vakuumprozessanlage mit einer derartigen Antriebseinrichtung. Die Lösung der Aufgabe, eine Antriebseinrichtung, insbesondere für eine Anlagenkomponente einer Vakuumprozessanlage, zu entwickeln, welche polygoneffektfrei arbeitet, sich endlos verbinden lässt, für hohe Temperaturen geeignet ist, unempfindlich gegen Strahlungswärme ist, keine Ausgasung erzeugt und keinen Schmierstoff benötigt, wird durch eine Antriebseinrichtung für eine Anlagenkomponente einer Vakuumprozessanlage erreicht, welche ein um mindestens zwei Umlenkrollen (2) geführtes Zugmittel (4) umfasst, wobei das Zugmittel (4) ein endloses Metallband ist.

Description

Die Erfindung betrifft Ausgestaltungen einer Transportvorrichtung für eine Vakuumprozessanlage, einer Antriebseinrichtung für Hochtemperaturprozesse in Vakuumprozessanlagen, und eine Vakuumprozessanlage mit einer derartigen Transportvorrichtung oder/und mit einer derartigen Antriebseinrichtung.
Unter einer Vakuumprozessanlage wird dabei eine Anlage zur Durchführung vakuumtechnischer Behandlungen an Substraten, wie beispielsweise Ätz- oder Beschichtungsprozessen, verstanden. Derartige Anlagen weisen üblicherweise eine Vakuumkammer sowie eine oder mehrere Behandlungseinrichtungen, wie Beschichtungsquellen oder Ätzeinrichtungen auf. Weitere Anlagenkomponenten, wie Transporteinrichtungen, Speichereinrichtungen, Heizeinrichtungen, Kühleinrichtungen usw. können ebenfalls vorgesehen sein, von denen einige eine Antriebseinrichtung aufweisen. Aus der Patentanmeldung WO 2008/003792 A2 ist beispielsweise eine Transporteinrichtung für rohrförmige Substrate innerhalb einer Vakuumprozessanlage mit einer Antriebseinrichtung bekannt. Einige dieser zu sätzlichen Anlagenkomponenten können auch ganz oder teilweise atmosphärenseitig, beispielsweise am Eingang oder Ausgang der Vakuumprozessanlage, angeordnet sein.
Unter Hochtemperaturprozessen sollen nachfolgend Prozesse verstanden werden, die bei Temperaturen deutlich oberhalb der technischen Normtemperatur von 20°C ablaufen, bei denen technische Materialien zu beschichtender Substrate, beispielsweise Kunststoffe, durch Erweichung oder/und starke thermische Ausdehnung negativ beeinflusst werden. Die Antriebseinrichtung ist für derartige Prozesse unter atmosphärischen Bedingungen, aber auch im Vakuum besonders gut geeignet; es versteht sich jedoch von selbst, dass ihre Verwendung nicht auf Hochtemperaturbedingungen beschränkt ist und die Antriebseinrichtung auch unter anderen Umgebungsbedingungen vorteilhaft einsetzbar ist.
Beim Transport von Substraten durch vakuumtechnische Beschichtungsanlagen sind Transportvorrichtungen bekannt, die den Transport von Substraten innerhalb der Vakuumkammer oder/und durch die Vakuumkammer hindurch realisieren. Derartige Transporteinrichtungen können beispielsweise eine Mehrzahl von in der Transportrichtung der Substrate hintereinander angeordneten Transportwalzen umfassen, auf welche die Substrate – entweder einzeln oder in Gruppen von zwei oder mehr Substraten nebeneinander – flach aufgelegt werden. Anschließend werden die einzelnen Substrate bzw. die Gruppen nebeneinander liegender Substrate durch Antreiben der Transportwalzen sequentiell, d. h. nacheinander, durch die Vakuumkammer hindurch bewegt. Beispiele derartiger Transporteinrichtungen sind beispielsweise in DE 10 2004 021 734 A1 beschrieben.
Insbesondere im Zusammenhang mit der Diffusionsbehandlung und Schichtabscheidung von Wafern und Glassubstraten für Flüssigkeitskristallanzeigen ist auch die Verwendung von Speichereinrichtungen bekannt. Beispielsweise wurden in US 5 512 320 Vakuumprozessanlagen beschrieben, bei denen die Glassubstrate vor und nach der Behandlung in Speicherkassetten abgelegt werden. Zunächst werden mehrere Substrate in einer Speicherkassette abgelegt und die Speicherkassette innerhalb der Vakuumprozessanlage bereitgestellt. Die eigentliche Vakuumbehandlung, bei der auf den Substraten verschiedene Schichten abgeschieden werden, erfolgt hingegen sequentiell, d. h. ein einzelnes Substrat wird aus der Speicherkassette entnommen und in den Behandlungsbereich der Vakuumprozessanlage überführt. Nach dem Abschluss der Behandlung wird das Substrat aus dem Behandlungsbereich entnommen und wieder in einer Speicherkassette abgelegt. Anschließend können die in der Speicherkassette zwischengelagerten Substrate gemeinsam aus der Vakuumprozessanlage entnommen werden. Aus US 3 183 130 ist hingegen eine Vorrichtung zur Behandlung einer Mehrzahl von Wafern in einem Diffusionsofen bekannt, welche im sogenannten Batch-Modus arbeitet. Dabei werden die Substrate in einer gemeinsamen Speicherkassette abgelegt und anschließend die Speicherkassette in den Diffusionsofen eingebracht. Die Substrate werden gemeinsam der gewünschten Behandlung unterzogen und anschließend zusammen mit der Speicherkassette gemeinsam aus dem Diffusionsofen entnommen.
Weiterhin sind Antriebseinrichtungen, unter anderem im Zusammenhang mit dem Antrieb der oben erwähnten Transportvorrichtungen, bekannt, bei denen Bewegungen durch Zugmittel wie Zahnriemen, Bogenzahnketten, Rollenketten oder Kardan wellen mit Kegelradverzahnung auf Substrate, Substrathalter (Carrier) oder Messinstrumente entweder direkt oder über weitere Transportmittel, wie Transportrahmen, Transportbehälter, Transportrollen oder Transportwalzen oder Kombinationen derartiger Transportmittel, welche wiederum durch das Zugmittel der Antriebseinrichtung angetrieben werden, übertragen werden. Durchgehend ist bei diesen Antriebseinrichtungen ein mehr oder weniger großer, in der Vakuumtechnik nicht erwünschter Polygoneffekt nachweisbar, wodurch die Geschwindigkeit des Zugmittels periodisch um eine mittlere Geschwindigkeit schwankt. Auch Stahlseile finden in derartigen Antriebseinrichtungen Verwendung als Zugmittel, haben aber mit ihrer endlosen Verbindung und innerer Reibung der Litzen technische Grenzen erreicht.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Transportvorrichtung für eine Vakuumprozessanlage anzugeben, die insbesondere bei Durchlaufprozessen, bei denen die Substrate nacheinander durch die Vakuumprozessanlage bewegt werden, die gleichzeitige Behandlung mehrerer Substrate ermöglicht, ohne dass in den Durchlaufprozess eingegriffen werden muss. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antriebseinrichtung, insbesondere für eine Anlagenkomponente einer Vakuumprozessanlage, zu entwickeln, welche polygoneffektfrei arbeitet, sich endlos verbinden lässt, für hohe Temperaturen geeignet ist, unempfindlich gegen Strahlungswärme ist, keine Ausgasung erzeugt und keinen Schmierstoff benötigt, also wartungsfrei ist, mit dem Vorteil, dass die Substratbeschichtung absolut gleichmäßig und homogen wird.
Zur Lösung dieser Aufgaben werden nachfolgend Ausgestaltungen von Transportvorrichtungen, Antriebseinrichtungen und Vakuumprozessanlagen vorgeschlagen.
Eine Verbesserung bekannter Antriebseinrichtungen im Hinblick auf die oben angeführten Aufgaben wird mit der Verwendung eines oder mehrer endlos verbundener Metallbänder in einer Antriebseinrichtung für eine Vakuumprozessanlage erreicht. Unter einem Metallband soll dabei ein Blechstreifen, üblicherweise aus Feinblech mit einer Dicke von bis zu 3 mm, verstanden werden, dessen Enden zu einem endlosen Treibriemen verbunden sind. Die Breite des Metallbandes kann dabei an den vorgesehenen Verwendungszweck, insbesondere im Hinblick auf die zu übertragenen Kräfte, angepasst sein und zwischen wenigen Millimetern bis zu einigen Zentimetern betragen. Als Material für das Metallband hat sich für die hier vorgesehenen Anwendungsfälle vor allem Edelstahl als besonders geeignet erwiesen, jedoch können auch andere Metalle oder Metalllegierungen verwendet werden.
In einer Ausgestaltung können die Metallbänder perforiert sein. Transport-, Antriebs- oder Umlenkrollen weisen in diesem Falle vorteilhaft mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte Zähne oder Noppen auf, die in die Perforationen des Metallbands eingreifen und dadurch eine schlupffreie Bewegungsübertragung gewährleisten. Mit dieser Antriebseinrichtung können Transportrollen direkt, bei Verwendung perforierter Metallbänder durch den Eingriff der Zähne oder Noppen in die Perforation, von Rolle zu Rolle (das Metallband umschließt alle Transport-, Antriebs- oder Umlenkrollen) oder nach dem Triebstockprinzip (das Metallband umschließt nur Antriebs- oder/und Umlenkrollen, die Transportrollen stehen mit der Außenseite von Ober- oder Untertrum des Metallbandes in Eingriff) angetrieben werden. Mit Hilfe des tangentialen Reibeffektes ist es möglich, Substrate sicher und ohne Abrieb am Metallband vor dem Verdampfer, Magnetron oder anderen Beschichtungsquellen, zu drehen oder zu bewegen. Als weiterer Vorteil des Metallriemens ist zu erwähnen, dass keinerlei Ausgasung und/oder Kontamination der Vakuumumgebung stattfindet.
Werden die Substrate direkt auf das Metallband aufgelegt, so wirkt die beschriebene Antriebseinrichtung selbst und ohne Mitwirkung weiterer Bauteile als Transporteinrichtung, d. h. die Antriebseinrichtung treibt nicht eine weitere Anlagenkomponente an, sondern bewirkt direkt den Transport der Substrate in der oder durch die Vakuumprozessanlage.
Das oder die Metallbänder können als elektrische Leiter fungieren und somit beispielsweise Messinstrumente oder andere Einrichtungen an jede Position der evakuierten Anlage transportieren und Messungen durchführen oder/und dafür verwendet werden, Substrate auf ein gewünschtes elektrisches Potential zu legen. Die vorgeschlagene Antriebseinrichtung kann auch für andere Anwendungsfälle, beispielsweise zum Antrieb weiterer Anlagenkomponenten wie vertikale Hubeinrichtungen oder Vertikalspeicher nach dem Paternoster-Prinzip, in denen Substrate im Behandlungsbereich oder/und zwischen zwei Bearbeitungsschritten innerhalb der Vakuumprozessanlage oder/und am Eingang oder Ausgang der Vakuumprozessanlage, im Vakuum oder unter Atmosphärenbedingungen zwischengespeichert werden, vorteilhaft verwendet werden.
Weiterhin wird eine Transportvorrichtung für eine Vakuumprozessanlage vorgeschlagen, die mindestens zwei sequentiell arbeitende Transporteinrichtungen zum Transport einzelner Substrate durch die Vakuumprozessanlage umfasst, und bei der weiterhin in mindestens einem Prozessbereich der Vakuumprozessanlage eine Speichereinrichtung zur Aufnahme mehrerer Substrate vorgesehen ist, welche von einer vorgelagerten sequentiellen Transporteinrichtung mit Substraten beladbar ist und welche von einer nachgelagerten sequentiellen Transporteinrichtung entladbar ist.
Dabei kann weiterhin zum Be- oder/und Entladen der Speichereinrichtung eine Be- oder/und Entladeeinrichtung vorgesehen sein, sofern die Substrate nicht direkt von der vorgelagerten sequentiellen Transporteinrichtung übernommen und direkt auf die nachgelagerte sequentielle Transporteinrichtung übergeben werden können.
Die Speichereinrichtung kann beispielsweise mindestens zwei Substratablagen aufweisen, wobei mindestens eine Substratablage zwischen einer Übernahmeposition und einer Speicherposition hin und her bewegbar ist. Weiter kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Substratablage durch eine Antriebseinrichtung der oben beschriebenen Art antreibbar ist.
In einer Ausgestaltung der Transportvorrichtung ist vorgesehen, dass die mindestens eine Substratablage im Wesentlichen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung einer vorgelagerten oder einer nachgelagerten Transporteinrichtung bewegbar ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Transportvorrichtung ist vorgesehen, dass die Substratablage zur gleichzeitigen Aufnahme von mindestens zwei Substraten ausgebildet ist. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Substrate in Gruppen von zwei oder mehr nebeneinander liegenden Substraten durch die Vakuumprozessanlage bewegt werden. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Speichereinrichtung mehrere übereinander angeordnete Gruppen von zwei oder mehr nebeneinander angeordneten Substratablagen aufweist, oder dass im Prozessbereich zwei oder mehr der beschriebenen Speichereinrichtungen nebeneinander angeordnet sind, die jeweils eines der nebeneinander liegenden Substrate aufnehmen.
In einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass mindestens eine vorgelagerte oder nachgelagerte Transporteinrichtung eine Antriebseinrichtung der oben beschriebenen Art ist.
Nachfolgend wird die vorgeschlagene Antriebseinrichtung anhand von Ausführungsbeispielen und zughörigen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Antriebseinrichtung,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Antriebseinrichtung, und
3 eine Teilansicht einer Vakuumprozessanlage mit einer Speichereinrichtung in jedem Prozessbereich im Längsschnitt.
Das Ausführungsbeispiel in 1 stellt eine ausschnittweise Darstellung einer prinzipiellen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung zum gleichzeitigen, schlupffreien und synchronen Antrieb mehrer gleichartiger Antriebsrollen 1 und Umlenkrollen 2 dar. In einer Vakuumprozessanlage sind in einer Reihe hintereinander mit gleichem Abstand mehrere Antriebsrollen 1 und Umlenkrollen 2 angeordnet, die den gleichen Durchmesser haben und auch im Übrigen gleich gestaltet sind. Dazu gehört, dass sowohl die Umlenkrollen 2 wie auch die Antriebsrollen 1 je zwölf gleichmäßig über den Umfang verteilte Gruppen von je drei zylindrischen Noppen 3 aufweisen, wobei die Noppen 3 einer Gruppe in axialer Richtung der Rollen 1, 2 gleichmäßig zueinander beabstandet sind und in der Umfangsrichtung der Rolle 1, 2 die gleiche Position haben.
Das Zugmittel 4 der Antriebseinrichtung ist ein endloses Metallband, welches kreisrunde Perforationen 5 aufweist. Diese Perforationen 5 sind in zu den Noppen 3 korrespondierender Weise angeordnet, d. h. je drei Perforationen 5 sind mit gleichem Abstand zueinander in der Querrichtung des Zugmittels 4 angeordnet. Jede solche Gruppe von drei Perforationen 6 hat in der Längsrichtung des Zugmittels 4 zu den beiden benachbarten Gruppen von Perforationen 5 den gleichen Abstand. Die Abstände der Perforationen 5 in Längs- und Querrichtung des Zugmittels 4 entsprechen den Abständen der Noppen 3 in Umfangs- bzw. Axialrichtung der Rollen 1, 2, so dass die Noppen 3 mit den Perforationen 5 in Eingriff gebracht werden können und eine schlupffreie Bewegungsübertragung ermöglicht wird.
Die lineare Anordnung der Umlenkrollen 2 und Antriebsrollen 1 ermöglicht den gleichzeitigen und synchronen Antrieb aller Rollen 1, 2 mit nur einem Zugmittel 4 und ohne Verwendung zusätzlicher Spann- oder Andruckrollen, da das Zugmittel 4 aufgrund des Formschlusses zwischen Noppen 3 und Perforationen 5 nicht zur Erhöhung der Reibung an den Umfang der Antriebsrollen 1 gedrückt werden muss. Bei anderen Ausgestaltungen kann es dennoch zweckmäßig sein, zusätzliche Spann- oder Andruckrollen vorzusehen, beispielsweise dann, wenn die Transportrollen nicht gleichzeitig mit Ober- und Untertrum des Zugmittels 4 im Eingriff stehen, wenn die eigentlichen Transportrollen keine Noppen 3 oder Zähne aufweisen oder/und wenn das Zugmittel 4 nicht perforiert ist. Die beschriebene Antriebseinrichtung eignet sich gleichermaßen zum Antrieb einer ebenen Anordnung von Transportwalzen für den Transport flächiger Substrate, zum Transport von Carriern, zur Bewegung von Messinstrumenten, aber auch für den Antrieb von Hub- oder Speichereinrichtungen oder anderer Anlagenkomponenten, bei denen eine Bewegungsübertragung stattfindet.
In 2 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem die Antriebseinrichtung Bestandteil einer Transportvorrichtung für rohrförmige Substrate innerhalb einer Vakuumprozessanlage ist, welche in der Patentanmeldung WO 2008/003792 A2 beschrieben ist.
Die Transporteinrichtung umfasst zwei Antriebseinrichtungen der nachfolgend beschriebenen Art, von denen jede eine Bewegung auf je ein Ende eines rohrförmigen Substrats 7 überträgt, d. h. die zu transportierenden rohrförmigen Substrate 7 sind mit jedem ihrer beiden Enden in einer der beiden Antriebseinrichtungen der Transporteinrichtung gelagert. Bei dieser Transporteinrichtung ist dazu beidseitig entlang des Transportwegs der Substrate 7 durch die Vakuumprozessanlage je eine Antriebseinrichtung angeordnet, von denen in der Figur eine dargestellt ist. Jede Antriebseinrichtung umfasst zwei Endlosförderer, d. h. zwei Vorrichtungen, die jeweils ein um mindestens zwei Umlenkrollen 2 geführtes endloses Zugmittel 4 aufweisen, und die mit einem Abstand zueinander angeordnet sind. Zwischen den Umlenkrollen 2 der Endlosförderer ist der Abstand zwischen den Zugmitteln 4 durch mehrere Andruckrollen 6 verringert. Die Andruckrollen 6 sind dabei abwechselnd an den Zugmitteln 4 beider Endlosförderer so angeordnet, dass die Substrate 7 bei der Bewegung durch den zwischen den Zugmitteln 4 bestehenden Spalt beim Passieren der Andruckrollen 6 auf- und abwärts bewegt werden.
Durch die Andruckrollen 6 und den durch sie verringerten Abstand der beiden Zugmittel 4 zueinander wird der Reibschluss der rohrförmigen Substrate 7 mit den beiden Zugmitteln 4 verstärkt. Wenn die Drehgeschwindigkeit der Umlenkrollen 2 bei beiden Endlosförderern gleich groß und ihre Transportrichtung bezüglich der zwischen ihnen eingeschlossenen Substrate 7 gleich gerichtet ist, so werden die rohrförmigen Substrate 7 ohne Rotation in eine Translationsbewegung entlang der Transportrichtung versetzt. Wenn hingegen die Drehgeschwindigkeit der Umlenkrollen 2 bei beiden Endlosförderern zwar gleich groß, ihre Transportrichtung bezüglich der zwischen ihnen eingeschlossenen Substrate 7 aber entgegengesetzt gerichtet ist, so werden die rohrförmigen Substrate 7 ohne Translation in eine reine Rotationsbewegung versetzt. Bei unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten der Umlenkrollen 2 beider Endlosförderer findet eine kombinierte Translations- und Rotationsbewegung der Substrate 7 statt. Um die Spannung der Zugmittel 4 beider Endlosförderer konstant zu halten, ist es bei diesem Ausführungsbeispiel sinnvoll, mindestens eine der Umlenkrollen 2 jedes Endlosförderers federnd zu lagern. In gleicher Weise könnten die Andruckrollen 6 federnd gelagert sein.
Wie aus der Figur ersichtlich ist, sind die als Zugmittel 4 verwendeten Metallbänder in gleicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel gemäß 1 mit Perforationen 5 versehen. Jedoch sind in diesem Falle nur die Umlenkrollen 2 mit Noppen 3 versehen, die Andruckrollen 6 hingegen nicht. Die Umlenkrollen 2 übertragen in diesem Fall die Bewegung eines (nicht dargestellten) Elektromotors auf das Zugmittel 4, welches im Zusammenwirken mit dem anderen Zugmittel 4 den Transport der rohrförmigen Substrate 7 durch die Vakuumpro zessanlage hervorruft. Die Andruckrollen 6 weisen keine Noppen auf, um einen direkten Kontakt zwischen Noppen und Substraten 7 zu vermeiden. Bei federnd gelagerten Andruckrollen 6 muss darüber hinaus auf Noppen verzichtet werden, da der Eingriff mit den Perforationen des Zugmittels 4 nicht sichergestellt werden kann.
3 zeigt einen Ausschnitt aus einer Vakuumprozessanlage in einer Längsschnittdarstellung. Die dargestellte Vakuumprozessanlage ist dafür geeignet, tafelförmige Substrate, beispielsweise Flachglasscheiben, in einem Durchlaufprozess mehreren Diffusionsbehandlungsschritten auszusetzen, beispielsweise um großflächige Dünnschicht-Solarzellen herzustellen.
Hierzu werden an einem Ende der Vakuumprozessanlage die Substrate 7 durch eine (nicht dargestellte) Schleuseneinrichtung in das Gehäuse 8 der Vakuumprozessanlage eingeführt und anschließend auf einer Transportvorrichtung in der durch die Pfeile 16 angedeuteten Transportrichtung durch die Vakuumprozessanlage transportiert. Dabei passieren die Substrate 7 mehrere abwechselnd angeordnete Transferbereiche 9 und Prozessbereiche 10, in denen die eigentliche Diffusionsbehandlung der Substrate 7 erfolgt. Nach der Durchführung aller vorgesehenen Diffusionsprozesse werden die Substrate 7 am anderen Ende der Vakuumprozessanlage durch eine (nicht dargestellte) Schleuseneinrichtung aus dem Gehäuse 8 der Vakuumprozessanlage entnommen.
In dem in der Figur dargestellten Teilabschnitt der Vakuumprozessanlage sind zwei Prozessbereiche 10 dargestellt, in denen die Substrate 7 unterschiedlichen Diffusionsbehandlungen unterzogen werden. Zu diesem Zweck sind in jedem Pro zessbereich 10 eine Gaszufuhreinrichtung 11, eine Heizeinrichtung 12 sowie eine Vakuumpumpe 14 angeordnet. Es sei darauf hingewiesen, dass die Darstellung dieser Komponenten lediglich zur Illustration dient, da die Art ihrer Anordnung für die hier vorgestellte technische Lösung ohne Belang ist, und dass die tatsächliche Anordnung dieser Komponenten in einer realen Vakuumprozessanlage zur Durchführung von Diffusionsbehandlungen von der gewählten Darstellung erheblich abweichen kann, was jedoch dem Fachmann auf diesem Gebiet ohnehin bekannt ist.
In jedem der beiden dargestellten Prozessbereiche 10 ist weiterhin eine Speichereinrichtung angeordnet, die zur Aufnahme einer Mehrzahl von Substraten 7 ausgebildet ist. Hierzu umfasst die Speichereinrichtung im Ausführungsbeispiel sechs Substratablagen 13, die übereinander angeordnet sind. Die Zahl der Substratablagen 13 ist im Ausführungsbeispiel lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit so gering gewählt; es versteht sich von selbst, dass diese Anzahl auch wesentlich größer sein kann. Gerade bei tafelförmigen Substraten 7 relativ geringer Dicke kann eine Speichereinrichtung auch vierzig oder mehr Substratablagen 13 umfassen, wobei die Produktivität der Vakuumprozessanlage mit der Zahl der Substratablagen 13 steigt.
Weiterhin umfasst die Speichereinrichtung eine Antriebseinrichtung, die das wahlweise Anheben oder Absenken der Substratablagen 13 in der durch die Doppelpfeile angedeuteten Hubrichtung 18 ermöglicht. Die Antriebseinrichtung umfasst ein um zwei Umlenkrollen 2 geführtes Zugmittel 4, das ein endloses, perforiertes Metallband ist, wie weiter oben bereits beschrieben wurde. Die Substratablagen stehen mit dem Zugmittel 4 so in Wirkverbindung, dass die Substratablagen 13 durch Bewegung des Zugmittels 4 angehoben oder abgesenkt werden. Dabei kann die Antriebseinrichtung so angesteuert werden, dass jede Substratablage 13 in der Transportebene, d. h. der Ebene, in der die Substrate 7 beim Transport durch die Transferbereiche 9 liegen, angehalten werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Antriebseinrichtung einen (nicht dargestellten) Schrittmotor als Antriebsmittel umfasst.
Auf diese Weise ist es möglich, die Substratablagen 13 von einer vorgelagerten Transporteinrichtung aus mit Substraten 7 zu beladen und auf eine nachgelagerte Transporteinrichtung zu entladen. Um dies zu erleichtern, kann an den Substratablagen 13 oder/und zwischen Transferbereich 9 und Prozessbereich 10 zum Be- oder/und Entladen der Speichereinrichtung eine oder je eine Be- oder/und Entladeeinrichtung vorgesehen sein. Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurde im Ausführungsbeispiel auf die Darstellung von Be- oder/und Entladeeinrichtungen verzichtet. Be- oder/und Entladeeinrichtungen in diesem Sinne können beispielsweise Roboterarme sein, die die Substrate 7 beim Übergang vom Transferbereich 9 in den Prozessbereich 10 oder umgekehrt unterstützen, und die beispielsweise in genau diesem Übergangsbereich angeordnet sind. Es kann jedoch auch jede Substratablage 13 eine eigene Be- oder/und Entladeeinrichtung aufweisen, die wiederum beispielsweise wie eine Antriebseinrichtung der weiter oben beschriebenen Art, d. h. mit einem um mindestens zwei Umlenkrollen 2 geführten Zugmittel 4, das ein endloses, perforiertes Metallband ist, ausgestaltet sein kann.
In den Transferbereichen 9 sind zum Transport der Substrate 7 Transporteinrichtungen vorgesehen, die ebenfalls wie die weiter oben beschriebenen Antriebseinrichtungen mit Umlenk rollen 2, Antriebsrollen 1 und einem als perforiertes Metallband ausgeführten Zugmittel 4 ausgeführt sind. Die Substrate werden auf den Zugmitteln 4 liegend durch den Transferbereich 9 transportiert, bis ein Prozessbereich 10 erreicht wird. Dort wird das Substrat 7 auf eine bereitstehende Substratablage 13 geladen. Daraufhin wird die Speichereinrichtung durch die Antriebseinrichtung bewegt, d. h. die Substratablagen 13 werden angehoben oder abgesenkt, bis die nächste Substratablage 13 in der Transportebene liegt, und der Vorgang wiederholt sich für das nächste Substrat 7. In gleicher Weise wird das vorher in der Substratablage 13 befindliche Substrat 7 vorher oder gleichzeitig mit dem nachfolgenden Substrat 7 auf die nachgelagerte Transporteinrichtung entladen, so dass die Substratablage 13 frei wird für das nächste, auf der vorgelagerten Transporteinrichtung bereitgestellte und nachrückende Substrat 7.
Dadurch, dass in jedem Prozessbereich 10 der Vakuumprozessanlage eine Speichereinrichtung vorgesehen ist, wird es möglich, einerseits die Länge des Prozessbereichs 10, in der Transportrichtung 17 der Substrate 7 gesehen, gegenüber einem reinen sequentiellen Durchlaufprozess extrem zu verkürzen, weil die Substrate 7 während der Diffusionsbehandlung überhaupt nicht in der Transportrichtung 17 bewegt werden. Andererseits kann die Diffusionsbehandlung mehrerer Substrate 7 auf sehr engem Raum stattfinden, weil die Substrate 7 in einer Speichereinrichtung gleichzeitig im Prozessbereich 10 gehalten werden.
Auf diese Weise ermöglichen es die vorgeschlagenen Ausgestaltungen von Transportvorrichtungen, Antriebseinrichtungen und Vakuumprozessanlagen, Substrate mit hoher Produktivität, auf engem Raum und in einem Quasi-Durchlaufprozess einer oder mehreren Diffusionsbehandlungen zu unterziehen, ohne zwischendurch in das Verfahren eingreifen zu müssen.

1: Antriebsrolle
2: Umlenkrolle
3: Noppen
4: Zugmittel
5: Perforation
6: Andruckrolle
7: Substrat
8: Gehäuse
9: Transferbereich
10: Prozessbereich
11: Gaszufuhreinrichtung
12: Heizeinrichtung
13: Substratablage
14: Vakuumpumpe
15: Antriebseinrichtung
16: Transporteinrichtung
17: Transportrichtung
18: Hubrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- WO 2008/003792 A2 [0002, 0026]
- DE 102004021734 A1 [0004]
- US 5512320 [0005]
- US 3183130 [0005]

Claims

Antriebseinrichtung für eine Anlagenkomponente einer Vakuumprozessanlage, umfassend ein um mindestens zwei Umlenkrollen (2) geführtes Zugmittel (4), dadurch gekennzeichnet, dass das Zugmittel (4) ein endloses Metallband ist.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband aus Edelstahl besteht.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugmittel (4) Perforationen (6) aufweist, welche in der Längsrichtung des Zugmittels (4) gleichmäßig beabstandet sind, und mindestens eine Umlenkrolle (2) Noppen (3) oder Zähne aufweist, welche über den Umfang der Umlenkrolle (2) gleichmäßig verteilt sind, so dass die Noppen (3) oder Zähne mit den Perforationen (6) in Eingriff bringbar sind.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, dass in der Querrichtung des Zugmittels (4) jeweils mindestens zwei Perforationen (6) nebeneinander vorgesehen sind und in korrespondierender Weise in der axialen Richtung mindestens einer Umlenkrolle (2) jeweils mindestens zwei Noppen (3) oder Zähne nebeneinander vorgesehen sind.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Perforationen (6) kreisrund und die Noppen (3) zylindrisch sind.
Transportvorrichtung für eine Vakuumprozessanlage, umfassend mindestens zwei sequentiell arbeitende Transporteinrichtungen zum Transport einzelner Substrate (7) durch die Vakuumprozessanlage, dadurch gekennzeichnet, dass weiterhin in mindestens einem Prozessbereich (10) der Vakuumprozessanlage eine Speichereinrichtung zur Aufnahme mehrerer Substrate (7) vorgesehen ist, welche von einer vorgelagerten sequentiellen Transporteinrichtung aus mit Substraten (7) beladbar ist und welche auf eine nachgelagerte sequentielle Transporteinrichtung entladbar ist.
Transportvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zum Be- oder/und Entladen der Speichereinrichtung weiterhin eine Be- oder/und Entladeeinrichtung vorgesehen ist.
Transportvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichereinrichtung mindestens zwei Substratablagen (13) aufweist, wobei mindestens eine Substratablage (13) zwischen einer Übernahmeposition und einer Speicherposition hin und her bewegbar ist.
Transportvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Substratablage (13) durch eine Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 antreibbar ist.
Transportvorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Substratablage (13) im Wesentlichen rechtwinklig zur Bewegungsrichtung (17) einer vorgelagerten oder einer nachgelagerten Transporteinrichtung bewegbar ist.
Transportvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Substratablage (13) zur gleichzeitigen Aufnahme von mindestens zwei Substraten (7) ausgebildet ist.
Transportvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine vorgelagerte oder nachgelagerte Transporteinrichtung eine Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ist.
Vakuumprozessanlage mit einer Vakuumkammer, mindestens einer Behandlungseinrichtung zur vakuumtechnischen Behandlung von Substraten (7), einer der Behandlungseinrichtung vorgelagerten Transporteinrichtung sowie einer der Behandlungseinrichtung nachgelagerten Transporteinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich (10) der Behandlungseinrichtung eine Speichereinrichtung zur Aufnahme mindestens zweier Substrate (7) vorgesehen ist, welche von einer vorgelagerten sequentiellen Transporteinrichtung aus mit Substraten (7) beladbar ist und welche auf eine nachgelagerte sequentielle Transporteinrichtung entladbar ist.
Vakuumprozessanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Be- oder/und Entladen der Speichereinrichtung weiterhin eine Be- oder/und Entladeeinrichtung vorgesehen ist.
Vakuumprozessanlage mit einer Vakuumkammer, mindestens einer Behandlungseinrichtung zur vakuumtechnischen Behandlung von Substraten (7) und einer weiteren Anlagenkomponente mit einer Antriebseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgeführt ist.
Vakuumprozessanlage nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Zugmittel (4) elektrisch beschaltet ist.
Vakuumprozessanlage nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Anlagenkomponente eine Transporteinrichtung für Substrate (7) oder Carrier ist.
Vakuumprozessanlage nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Anlagenkomponente eine Hubeinrichtung ist.
Vakuumprozessanlage nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Anlagenkomponente eine Speichereinrichtung ist.
Vakuumprozessanlage nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Anlagenkomponente an der Vakuumkammer ganz oder teilweise atmosphärenseitig angeordnet ist.