DE102009033265A1

DE102009033265A1 - Abdeckung für eine Rolle

Info

Publication number: DE102009033265A1
Application number: DE200910033265
Authority: DE
Inventors: Andreas Mark; Jörg Kerschbaumer; Stefan Schneider; Arno Zindel
Original assignee: Oerlikon Solar IP AG
Current assignee: TEL Solar AG
Priority date: 2008-07-17
Filing date: 2009-07-14
Publication date: 2010-01-21
Also published as: US20100016136A1; CN201485502U; US8826851B2; TWI473193B; TW201017803A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit mindestens einer Rolle (2) zum Transportieren eines Substrats (1) in einem Beschichtungssystem und mindestens einer Abdeckung (6), wobei die Rolle vom Substrat weg einfahrbar ist und die Abdeckung dazu geeignet ist, die eingefahrene Rolle mindestens teilweise abzudecken und so vor einer Verunreinigung durch eine im Beschichtungssystem vorhandene Substanz zu schützen. Dadurch wird die Betriebszeit des Beschichtungssystems vorteilhaft erhöht.

Description

BEREICH DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet Transport eines Substrats in einem Abscheidungs- oder Beschichtungssystem. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Verbessern der Prozessleistung (Process Performance) eines Substratbeschichtungssystems.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Fotovoltaikvorrichtungen, fotoelektrische Wandler oder Solarzellen sind Vorrichtungen, die Licht, insbesondere Sonnenlicht, in elektrische Gleichstromleistung umwandeln. Für eine kostengünstige Massenproduktion sind Dünnschichtsolarzellen von Interesse, weil sie an Stelle von kristallinem oder polykristallinem Silizium die Verwendung von Glas, Glaskeramik oder anderen starren oder flexiblen Substraten als Basismaterial, d. h. Substrat, ermöglichen. Die Solarzellenstruktur, d. h. die Schichtfolge, die für den fotoelektrischen Effekt verantwortlich ist bzw. diesen bewirkt, wird in dünnen Schichten aufgebracht.
Die Aufbringung der Schichten erfolgt typischerweise in einem CVD-System. Die Ausgangsstoffe, d. h. Vorstufen- oder Precursormaterialien, werden durch eine sogenannte Gasdusche in Prozessstationen eingebracht. Das zu behandelnde, z. B. zu beschichtende, Substrat, z. B. ein Werkstück, wird auf einer Heizplatte, d. h. einem Substratträger, angeordnet und erwärmt, um eine bevorzugte Umgebung für die Beschichtung auf der Oberfläche des Substrats bereitzustellen. Normalerweise wird mindestens ein Teil dieser Ausgangsstoffe aufgebracht, während die Reste durch eine Absaugeinrichtung, z. B. eine Vakuumpumpe, entfernt werden.
Bei herkömmlichen Systemen werden die Substrate durch Sätze von Rollen, die die Substrate von unten halten, horizontal durch das System transportiert. Typische Substrate sind rechteckige oder quadratische Platten aus Glas, Glaskeramik oder kristallinem Glas, Kunststoff oder sogar Metall. Die Rollen werden normalerweise z. B. durch Motoren über eine Antriebswelle betätigt.
Weil diese Rollen innerhalb einer Prozesskammer angeordnet sind, z. B. in einer Prozessstation eines CVD-Systems, sind sie den Prozessgasen ausgesetzt, z. B. Ausgangsstoffen und/oder Precursorsubstanzen, und werden daher mit der Zeit beschichtet. Diese Beschichtung beeinflusst die Prozessleistung des Systems negativ. Erstens werden die Rollen durch die Beschichtung verunreinigt, und bei einer weiteren Verwendung wird die Beschichtung auf den Rollen auf die Unterseite der Substrate übertragen und daran anhaften. Dadurch wird die Leistung nachfolgender Systeme, in denen das Substrat weiterbehandelt wird, negativ beeinflusst. Zweitens baut sich auf O-Ringen auf den Rollen zum Transportieren des Substrats langsam eine Schicht auf, die bei einer bestimmten Schichtdicke beginnt abzublättern. Die durch das Abblättern entstehenden Blättchen oder Flocken verunreinigen die Prozesskammer und beeinflussen die Beschichtung der Substrate negativ.
Daher besteht ein Bedarf für eine Verbesserung der Leistung derartiger Systeme
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Prozessleistung eines Substratbehandlungssystems zu verbessern und insbesondere die Leistungsfähigkeit einer in einem Substratbehandlungssystem verwendeten Rolle zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch die unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Patentansprüchen dargestellt.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit mindestens einer Rolle zum Transportieren eines Substrats in einem Beschichtungssystem und mindestens einer Abdeckung gelöst, wobei die Rolle vom Substrat weg einfahrbar ist und die Abdeckung dazu geeignet ist, die eingefahrene Rolle mindestens teilweise abzudecken und vor Verunreinigungen durch eine im Beschichtungssystem vorhandene Substanz zu schützen.
Daher ist es eine wesentliche Idee der Erfindung, die eingefahrene Rolle mindestens teilweise abzudecken, so dass sie durch den Beschichtungsprozess nicht beeinträchtigt wird. Die eingefahrene und mindestens teilweise abgedeckte Rolle und/oder mindestens einige kritische Teile der eingefahrenen Rolle wird/werden vor durch den Beschichtungsprozess erzeugten Verunreinigungen geschützt, die durch im Beschichtungssystem verwendete Prozessgase verursacht werden, z. B. durch Precursorsubstanzen.
Außerdem werden die derart geschützten Rollen ein anderes Substrat nicht negativ beeinflussen, wenn die Rollen ausgefahren werden, um ein anderes Substrat zu transportieren. Daher wird erfindungsgemäß jeglicher negative Einfluss vermieden, der durch Substanzen, z. B. Precursorsubstanzen und/oder Reaktionsprodukte der Precursorsubstanzen, verursacht wird, die im Beschichtungssystem verwendet werden und die Rolle beeinflussen, so dass die Leistung nachfolgender Systeme zum Weiterbehandeln des Substrats nicht herabgesetzt wird. D. h., es hat sich unerwarteterweise gezeigt, dass jegliche unerwünschte Beschichtungen auf der Rolle, die die Qualität und/oder Leistung des Beschichtungssystems negativ beeinflussen, vermeidbar sind, indem die Rolle während Prozessschritten des Beschichtungssystems mindestens teilweise abgedeckt und geschützt wird. Auf diese Weise können Prozessgase die Oberfläche der Rolle nicht erreichen und sich nicht darauf anlagern. Es ist besonders bevorzugt, wenn die eingefahrene Rolle durch die Abdeckung abgedeckt wird. In einer noch bevorzugteren Ausführungsform wird die Rolle durch die Abdeckung vollständig abgedeckt.
Es ist besonders bevorzugt, wenn das Beschichtungssystem für die Herstellung von Fotovoltaikvorrichtungen geeignet ist, d. h., wenn das Beschichtungssystem die Herstellung einer Fotovoltaikvorrichtung z. B. basierend auf einem Substrat ermöglicht.
Erfindungsgemäß kann die Rolle eingefahren werden, um die Auswirkung nachfolgender Behandlungsschritte darauf zu vermindern. Der Ausdruck ”einfahren” bezeichnet das Entfernen der Rolle weg vom Substrat gerichtet, d. h. weggerichtet von der Arbeitsposition, an der die Rolle das Substrat, vorzugsweise von unten, z. B. im Beschichtungssystem hält. Nachdem die Rolle vom Substrat weg eingefahren wurde, wird sie durch die Abdeckung mindestens teilweise abgedeckt und vor einer Substanz geschützt, die beispielsweise bei der Herstellung einer Fotovoltaikvorrichtung verwendet wird. Nachdem die gewünschte Behandlung mit der Precursorsubstanz stattgefunden hat, wird die Abdeckung entfernt und die Rolle ausgefahren, und die Rolle kehrt zu ihrer Arbeitsposition zurück, woraufhin das Substrat durch Absenken der Substrathalterung auf der Rolle angeordnet wird, so dass das Substrat transportiert werden kann. Vorzugsweise weist das Beschichtungssystem mehrere Rollen auf, die beispielsweise derart angeordnet sind, dass ein Teil der Rollen auf einer Seite des Substrats und ein anderer Teil der Rollen auf der anderen Seite des Substrats angeordnet ist. In einer anderen Ausführungsform kommen die Rollen nur mit der Rückseite, d. h. mit der Unterseite, des Substrats in Kontakt. Daher ist kein Substratträger oder Rahmen erforderlich. Nachdem die gewünschte Position erreicht wurde, wird eine Substrathalterung, z. B. ein Heiztisch, von einer tieferen Position nach oben bewegt, um das Substrat von der Rolle anzuheben.
Die Abdeckung kann als eine beliebige auf dem Fachgebiet bekannte Abdeckung bereitgestellt werden. Die Abdeckung wird vorzugsweise als Klappe, Klapptür, Deckel, Gehäuseabdeckung, Sperre, Platte und/oder Platte mit einer Öffnung bereitgestellt. In einer noch bevorzugteren Ausführungsform weist die Abdeckung ein Material auf, wie beispielsweise Aluminium oder Metall, das bezüglich bei der Herstellung von Fotovoltaikvorrichtungen verwendeten Substanzen beständig ist, so dass das Material der Abdeckung einen ausreichenden und nachhaltigen Schutz vor bei der Herstellung von Fotovoltaikvorrichtungen verwendeten Precusorsubstanzen, d. h. Prozessgasen, bereitstellt. In einer anderen Ausführungsform ist die Abdeckung dazu geeignet, die eingefahrene Rolle vollständig abzudecken.
Das Beschichtungssystem wird vorzugsweise aus einem CVD-System, einem PCD-System, einem PECVD-System, einem APCVD-System und/oder einem MOCVD-System ausgewählt. Das Beschichtungssystem ist am bevorzugtesten ein auf dem Markt bekanntes System des Typs ”TCO 1200” von Oerlikon Solar. Das System des Typs ”TCO 1200” ist ein lineares Inline-CVD-System mit Prozessstationen, die in einer Reihe linear aufeinanderfolgend angeordnet sind. Es ist ferner bevorzugt, wenn die Rolle innerhalb des Beschichtungssystems angeordnet ist. In einer weiteren Ausführungsform wird die Rolle als eine beliebige geeignete Einrichtung zum Transportieren eines Substrats in einem Beschichtungssystem bereitgestellt, z. B. als Band oder Substrathalterungseinrichtung. Das Substrat kann ein beliebiges auf dem Fachgebiet bekanntes geeignetes Substrat sein, das vorzugsweise zum Herstellen einer Dünnschicht-Fotovoltaikvorrichtung oder mindestens eines Teils einer Dünnschicht-Fotovoltaikvorrichtung geeignet ist. Vorzugsweise kann sich der Druckbereich im Beschichtungssystem in Abhängigkeit vom jeweiligen Prozess zwischen ungefähr Atmosphärenbedingungen, z. B. wenigen hundert hPa, bis zu Vakuumbedingungen, z. B. 10^–1 bis 10^–5 hPa, ändern.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Rolle dazu geeignet, die Abdeckung zu schließen und/oder zu öffnen. In einer Ausführungsform ist die Rolle dazu geeignet, die Abdeckung zu schließen, während die Rolle vom Substrat weg eingefahren wird, und/oder die Rolle ist dazu geeignet, die Abdeckung zu öffnen, während sie zu ihrer vorherigen Arbeitsposition hin ausgefahren wird, d. h. zur Position hin, in der die Rolle zum Transportieren des Substrats geeignet ist. Daher ermöglicht die Ausführungsform, weil die Rolle selbst dazu geeignet ist, die Abdeckung zu schließen und/oder zu öffnen, eine sehr einfache Realisierung der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Abdeckung ein Gegengewicht und/oder eine Feder auf, das/die dazu geeignet sind, die Abdeckung zu öffnen.
Das Gegengewicht, das ein auf dem Fachgebiet bekanntes beliebiges geeignetes Gewicht sein kann, z. B. ein Metallgewicht, ist dazu geeignet, die Abdeckung aufgrund ihres Gravitationsgewichts zu öffnen, wodurch ein sehr einfacher Mechanismus zum Öffnen der Abdeckung bereitgestellt wird. Die Feder, die ein aus dem Fachgebiet bekannter beliebiger Federtyp sein kann, wird vorzugsweise mit einer Federkraft gespannt, wenn die Abdeckung geschlossen wird, so dass die Federkraft der Feder das Öffnen der Abdeckung bewirkt. Noch bevorzugter ist/sind das Gegengewicht und/oder die Feder dazu geeignet, die Abdeckung zu öffnen, während die Rolle zu ihrer Arbeitsposition hin ausgefahren wird, um das Substrat während eines Transports zu halten. In einer Ausführungsform ist das Gegengewicht derart dimensioniert, dass die Abdeckung ohne äußere Unterstützung in ihrer offenen Position verbleibt.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Abdeckung einen Vorsprung auf, wobei der Vorsprung dazu geeignet ist, die Abdeckung zu schließen, während die Rolle eingefahren wird. In einer weiteren Ausführungsform wirkt die Rolle oder irgendein geeigneter Teil der Rolle, z. B. ein Seitenführungsrad (Board Wheel), auf den Vorsprung, um die Abdeckung zu verschließen, während die Rolle vom Substrat weg eingefahren wird. Diese Ausführungsformen, d. h. das Gegengewicht, die Feder und/oder der Vorsprung, ermöglichen eine sehr einfache und effektive Konstruktion des Gesamtsystems, d. h. der Vorrichtung, wobei keinerlei weiteren Aktuatoren und/oder Steuerungen erforderlich sind, weil die Abdeckung durch die Bewegung der Rolle von ihrer eingefahrenen Position zu ihrer ausgefahrenen Position und umgekehrt betätigt wird.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Abdeckung dazu geeignet, sich um eine Achse zu drehen, die sich parallel oder senkrecht zur Einfahrbewegungsrichtung der Rolle erstreckt, und/oder die Abdeckung ist dazu geeignet, senkrecht zur Einfahrbewegungsrichtung der Rolle zu gleiten. ”Parallel” und/oder ”senkrecht” beinhaltet auch Abweichungen bezüglich der ”parallelen” und ”senkrechten” Richtung, z. B. ±1°, 2°, 5°, 10° und/oder 20° bezüglich der parallelen und/oder senkrechten Richtung. Vorzugsweise wird die Hin- und Herbewegung der Rolle von der eingefahrenen Position zur ausgefahrenen Position und umgekehrt in eine Dreh- und/oder Schwenkbewegung der Abdeckung umgewandelt. Auf diese Weise wird die Abdeckung vorzugsweise als Pendel- und/oder schieberähnliche Abdeckung bereitgestellt. Die Umwandlung der Bewegung der Rolle in eine Dreh- und/oder Schwenkbewegung kann beispielsweise durch einen Führungsbolzen erzielt werden, dessen unteres Ende durch die Hin- und Herbewegung der Rolle betätigt wird. Vorzugsweise steht das obere Ende des Führungsbolzens mit einer Führungsnut in Eingriff, die in der sich parallel zur Einfahrbewegungsrichtung der Rolle angeordneten Achse ausgebildet ist. Die Führungsnut kann eine schraubengewindeähnliche Form haben, wodurch die vorstehend erwähnte Achse zu einer Drehbewegung gezwungen wird, während der Bolzen geradlinig bewegt wird. Eine derartige Ausführungsform führt zu einer einfachen und effektiven Öffnungs- und Schließbewegung.
In einer anderen Ausführungsform kann die Abdeckung durch eine Torsionsfeder betätigt werden. Vorzugsweise wird die Abdeckung als Klappe oder als Tür bereitgestellt, die um eine sich senkrecht zur Einfahrbewegungsrichtung erstreckende Achse drehbar ist. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Abdeckung dazu geeignet, senkrecht zur Einfahrbewegungsrichtung der Rolle zu gleiten, so dass die Abdeckung vorzugsweise als längliche Abschirmung, z. B. aus einem Metall, hergestellt ist und eine Öffnung aufweist, so dass die Rolle durch die Öffnung eingefahren und/oder ausgefahren werden kann. Zum Abschirmen der Rolle wird die Abdeckung senkrecht zur Einfahrbewegungsrichtung der Rolle verschoben, so dass die Öffnung nicht mehr vor der Rolle angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Abdeckung beispielsweise durch einen Druckzylinder und/oder eine andere Einrichtung zum Bereitstellen einer vorzugsweise linearen Bewegung betätigt werden. Es ist besonders bevorzugt, eine derartige Abdeckung mit mehreren Öffnungen zum Abschirmen mehrerer Rollen bereitzustellen, wobei jede Öffnung die Einfahr- bzw. Ausfahrbewegung jeweils einer Rolle ermöglicht.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Abdeckung ein Seitenführungsrad (Board Wheel) zum Führen des Substrats auf. Auf diese Weise wird durch das Seitenführungsrad ein Schutz vor einer Verunreinigung der Rolle bereitgestellt, was vorzugsweise durch Einfahren der zu schützenden Rolle hinter das Seitenführungsrad erreicht wird. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann das Seitenführungsrad durch eine Feder, die dazu geeignet ist, die Rolle auszufahren, an der Rolle befestigt werden. Derartige Ausführungsformen ermöglichen das Zusammendrücken der Feder, die als beliebige auf dem Fachgebiet bekannte Feder bereitgestellt werden kann, während die Rolle hinter das Seitenführungsrad eingefahren wird, d. h., das Seitenführungsrad ist dazu geeignet, die Rolle zu schützen, wobei die Feder in einer Endposition der eingefahrenen Rolle vorzugsweise vollständig zusammengedrückt ist. Vorzugsweise hat das Seitenführungsrad einen größeren Durchmesser als der das Substrat transportierende Teil der Rolle.
In einer anderen Ausführungsform weist die Vorrichtung eine Reinigungseinrichtung zum Reinigen der Rolle auf, während die Rolle vom Substrat eingefahren wird, und/oder während die Rolle zum Substrat hin ausgefahren wird. Dadurch wird ein einfaches Verfahren zum vorzugsweise mechanischen Entfernen von Verunreinigungen von der Rolle während der Einfahr- bzw. Ausfahrbewegung der Rolle, z. B. vor einem nächsten Kontakt der Rolle mit dem Substrat, bereitgestellt. Es ist außerdem bevorzugt, wenn der Reinigungsschritt beispielsweise durch eine die Rolle umschließende kreisförmige Bürste ausgeführt wird.
Die Substanz kann eine beliebige in einem Beschichtungssystem vorzugsweise für die Herstellung von Fotovoltaikvorrichtungen vorhandene Substanz sein. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Substanz jedoch eine Precursorsubstanz und/oder ein Reaktionsprodukt der Precursorsubstanz. In einer weiteren Ausführungsform wird die Substanz aus pyrophorischen metallorganischen Chemikalien, Phosphin, Diboran, Silan, Dimethylzink und/oder Diethylzink ausgewählt. In einer anderen Ausführungsform ist die Substanz ein Reaktionsprodukt von pyrophorischen metallorganischen Chemikalien, Phosphin, Diboran, Silan, Dimethylzink und/oder Diethylzink. Das Reaktionsprodukt kann beispielsweise Zink und/oder Zinkoxid oder eine beliebige andere metallische oder Oxidabscheidung sein, die durch den Beschichtungsprozess erhalten wird und/oder im Beschichtungssystem, z. B. in einem CVD-System, vorhanden ist.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Beschichtungssystem für eine Dünnschichtbeschichtung verwendet, noch bevorzugter für eine ZnO-Dünnschichtbeschichtung. Die Beschichtung kann unter Atmosphären- oder unter Vakuumbedingungen stattfinden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird das Beschichtungssystem zum Aufbringen dünner Schichten verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Beschichtungssystem ein Beschichtungssystem für Massenproduktion und/oder ein Beschichtungssystem industrieller Größe, weil derartige größere Systeme größere Mengen von Precursorsubstanzen, z. B. zum Herstellen von Dünnschicht-Fotovoltaikvorrichtungen mit einer Größe von 1,1 m × 1,3 m, verarbeiten.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist die Rolle einen O-Ring zum Transportieren des Substrats auf und ist die Abdeckung dazu geeignet, den O-Ring abzudecken. Der O-Ring erhöht die Reibung zwischen der Rolle und dem Substrat, um Schlupf zu verhindern und eine präzisere Positionssteuerung des Substrats zu ermöglichen. Daher wird durch Abdecken des O-Rings durch die Abdeckung eine Verunreinigung des Rings vermieden, durch die die Prozessleistung negativ beeinflusst würde. Daher ermöglicht die Erfindung eine Senkung der Herstellungskosten, weil der O-Ring im Vergleich zu herkömmlichen Systemen weniger häufig ersetzt werden muss. Außerdem wird durch die Erfindung eine Wiederverwertung verunreinigter Rollen und/oder O-Ringe vermieden bzw. reduziert, weil die Abdeckung die Rolle und/oder den O-Ring vor Prozessgasen schützt. Der O-Ring kann aus einem beliebigen geeigneten Material zum Transportieren des Substrats hergestellt sein, z. B. kann der O-Ring ein Gummi- oder ein gummiähnliches Material aufweisen.
In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Abdeckung ein im Inneren des Beschichtungssystems montiertes Einstellelement und ein entfernbares Element auf, das die eingefahrene Rolle mindestens teilweise abdeckt. Durch eine derartige Ausführungsform wird die Betriebszeit des Systems, d. h. der Vorrichtung, erhöht, und wird eine einfache Wartung ermöglicht, weil die Abdeckung in ein erstes Element, d. h. das Einstellelement, das vorzugsweise nur einmal im Inneren des Beschichtungssystems montiert wird, und ein zweites Element geteilt ist, d. h. das entfernbare Element, das Wartungsarbeiten unterzogen wird und leicht vom Beschichtungssystem entfernbar ist. Auf diese Weise wird die zeitaufwändige Einstellung des Einstellelements nur einmal ausgeführt, während das entfernbare Element innerhalb des Beschichtungssystems, beispielsweise nach einer Wartung, ohne zeitaufwändige Einstellarbeiten sehr effizient montierbar ist.
Die Betriebszeit des Gesamtsystems, d. h. der Vorrichtung und/oder des Beschichtungssystems, kann durch Einteilen mehrerer Abdeckungen in Gruppen mit gleichen Wartungsintervallen weiter erhöht werden. Daher müssen für eine regelmäßige Wartung lediglich Elemente mit gleichem Verunreinigungsgrad und daher gleichen Wartungsintervallen gleichzeitig ausgetauscht, repariert oder gereinigt werden. Abdeckungen, die dem Beschichtungsprozess weniger intensiv ausgesetzt sind, können länger im Inneren des Beschichtungssystems verbleiben und müssen in längeren Intervallen Wartungsarbeiten unterzogen werden. Daher wird durch derartige Ausführungsformen die Betriebszeit des Systems erhöht. Weitere Verfahren zum Erhöhen der Betriebszeit können Ausführungsformen beinhalten, bei denen beispielsweise die Oberfläche der Rolle und/oder des O-Rings modifiziert ist, um die Haftfähigkeit der Beschichtung zu erhöhen, indem z. B. ein Material für die Rolle, wie beispielsweise ein Metall, und/oder den O-Ring, wie beispielsweise Gummi, ausgewählt wird, das leicht und einfach reinigbar ist. Daher führt eine derartige Ausführungsform zu verminderten Reinigungskosten sowie zu einer verminderten abrasiven Beschädigung der Oberfläche der Rolle und/oder des O-Rings, durch die die Lebensdauer der Rolle vermindert würde.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch ein Verfahren zum Schützen mindestens einer Rolle gelöst, die dazu geeignet ist, ein Substrat in einem Beschichtungssystem zu transportieren, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: a) Einfahren der Rolle vom Substrat weg; und b) Abdecken mindestens eines Teils der eingefahrenen Rolle zum Schutz vor Verunreinigung durch eine im Beschichtungssystem vorhandene Substanz.
Es hat sich unerwarteterweise gezeigt, dass durch eine auf diese Weise erfindungsgemäß mindestens teilweise abgedeckte Rolle die Gesamtprozessleistung des Beschichtungssystems verbessert wird, weil die eingefahrene und mindestens teilweise abgedeckte Rolle und/oder mindestens einige kritische Teile der eingefahrenen Rolle, die gegen eine Verunreinigung durch eine Beschichtung geschützt sind, die durch Prozessgase verursacht wird, z. B. durch bei der Herstellung von Fotovoltaikvorrichtungen verwendete Precursorsubstanzen, eine erhöhte Lebensdauer hat (haben) und eine verminderte Ausfallzeit durch Wartungsarbeiten verursacht (verursachen).
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform wird Schritt b) durch Schritt a) verursacht und/oder mindestens teilweise während Schritt a) ausgeführt. D. h., dass die Rolle bereits während der Einfahrbewegung der Rolle mindestens teilweise abgedeckt wird, so dass eine sehr schnelle Abdeckung der Rolle ermöglicht wird. Dies bedeutet außerdem, dass die Bewegung der Rolle den Schritt zum Abdecken der Rolle verursacht. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform weist das Verfahren ferner den Schritt c) zum Ausfahren der Rolle zum Substrat hin auf, wodurch die Abdeckung der Rolle freigegeben wird.
Bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich auf analoge Weise zu der vorstehend beschriebenen Vorrichtung.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Aspekte der Erfindung werden unter Bezug auf die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen deutlich.
1 zeigt eine Draufsicht eines Teils eines Beschichtungssystems, wobei ein Substrat auf mehreren herkömmlichen Rollen transportiert wird;
2 zeigt eine Seitenansicht eines Teils einer herkömmlichen Rolle;
3 zeigt eine Vorrichtung mit einer geschlossenen klappenähnlichen Abdeckung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht (3a) und in einer perspektivischen Ansicht (3b);
4 zeigt die Vorrichtung mit einer offenen klappenähnlichen Abdeckung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Seitenansicht (4a) und in einer perspektivischen Ansicht (4b);
5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung mit einer durch eine Feder betätigten Abdeckung gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
6 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung mit einer schieberähnlichen schwenkbaren Abdeckung gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
7 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Anordnung einer Vorrichtung mit einer schieberähnlichen, linear betätigten Abdeckung gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
8 zeigt eine Querschnittansicht einer Vorrichtung mit einer als O-Ring ausgebildeten Abdeckung gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
9 zeigt eine Querschnittansicht der Vorrichtung mit der als O-Ring ausgebildeten Abdeckung gemäß der anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
10 zeigt eine Querschnittansicht einer Vorrichtung mit einer Abdeckung und einer Reinigungseinrichtung gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt eine Draufsicht eines Teils eines Beschichtungssystems mit einem auf mehreren herkömmlichen Rollen 2 transportierten Substrat 1. Die Rollen 2 werden z. B. durch Motoren über eine Antriebswelle 3 betätigt. Das Substrat 1 steht daher nur auf der Rückseite, d. h. auf der Unterseite, mit den Rollen in Kontakt. Es ist kein Substratträger oder Rahmen erforderlich. Nachdem das Substrat eine Sollposition erreicht hat, wird ein Substrathalter, z. B. ein Heiztisch, von einer unteren Position nach oben bewegt, um das Substrat 1 von den Rollen 2 anzuheben. Die Rollen 2 können dann vom Substrat 1 weg eingefahren werden, um die Auswirkungen nachfolgender Behandlungsschritte auf die Rollen zu vermindern. Nachdem die gewünschte Behandlung innerhalb des Beschichtungssystems stattgefunden hat, werden die Rollen auf ihre vorherige Arbeitsposition zurückgestellt und wird das Substrat 1 durch Absenken der Substrathalterung auf den Rollen 2 angeordnet, woraufhin das Substrat 1 transportiert werden kann.
Wie in 2 genauer dargestellt ist, steht das Substrat 2 mit einem auf einer Rolle 2 montierten O-Ring 4 in Kontakt, der das Substrat 1 hält und die Reibung zwischen der Rolle 2 und dem Substrat 1 erhöht, um Schlupf zu vermeiden und eine präzise Positionssteuerung zu er möglichen. Durch ein an der Rolle 2 befestigtes Seitenführungsrad 5 wird eine Führung für das Substrat 1 senkrecht zur Transportrichtung bereitgestellt.
In einer ersten Ausführungsform werden die Rolle 2 und der O-Ring 4 durch eine als eine Deckel bereitgestellte Abdeckung 6 vor einer Beschichtung geschützt. Die Beschichtung der Rollen 2 und der O-Ringe 4 kann verhindert werden, indem die Rollen während Prozessschritten des Beschichtungssystems abgedeckt werden, wodurch eine unerwünschte Beschichtung vermieden wird, weil die Prozessgase die Oberfläche der Rolle 2 und/oder des O-Rings 4 nicht erreichen können und sich daher nicht darauf ablagern können.
Gemäß einer in den 3 und 4 dargestellten Ausführungsform kann die lineare Bewegung der Rollen 2 zum Betätigen eines Mechanismus genutzt werden, der auf eine Abdeckung 6 zum Schützen der Rollen 2 einwirkt. Als Abdeckung 6 können Klapptüren verwendet werden, die sich öffnen, sobald die Rollen 2 in den Prozessbereich ausgefahren werden. Dieser Mechanismus kann in einer Prozesskammer eines Beschichtungssystems sowohl bezüglich einer einzelnen Rolle 2 als auch für mehrere Rollen 2 gleichzeitig verwendet werden.
3a zeigt ein Seitenführungsrad 5, eine Nut für einen O-Ring 4 und eine Rolle 2 in einer Querschnittansicht. 3b zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die Rolle 2 ist zusammen mit ihrer Antriebswelle 3 durch eine Verkleidung 7 umschlossen, z. B. durch ein Gehäuse oder einen Rohrabschnitt, das/der eine als Klappe ausgebildete Türeinrichtung 6 an ihrem/seinem Ende aufweist, die um eine Achse 8 schwenkbar ist. Die Rolle 2 wird zu einer in den 4a und 4b dargestellte vordere Position bewegt, d. h. zu einer Arbeitsposition, um das Substrat 1 während eines Transports zu halten. Die Abdeckung 6 wird sich aufgrund des Gravitationsgewichts eines Gegengewichts 9 öffnen, das als Gewichtsteil bereitgestellt wird und an der Abdeckung befestigt ist, wie in den 4a und 4b dargestellt ist. Das Gewichtsteil ist derart dimensioniert, dass die Klappe ohne äußere Stütze in ihrer offenen Position verbleibt. Sobald die Rolle 2 eingefahren ist, wirkt das Seitenfüh rungsrad 5 oder ein anderer geeigneter Teil der Rolle 2 auf einen Vorsprung 10 und/oder einen Hebel ein, um die Abdeckung 6 zu schließen und die Rolle 2 und den O-Ring 4 vor einer Verunreinigung zu schützen. Die Kombination aus dem Vorsprung 10 und dem Gegengewicht 9 ermöglicht eine sehr einfache und effektive Konfiguration der gesamten Vorrichtung. Es sind keine zusätzlichen Aktuatoren oder Steuerungen erforderlich; die Klappe wird durch die lineare Bewegung der Rolle 2, wofür keine großen Kräfte benötigt werden, indirekt betätigt.
Dieses Prinzip kann durch mehrere andere technische Lösungen implementiert werden, beispielsweise unter Verwendung einer Feder 11 zum Betätigen der Abdeckung 6, wie in 5 dargestellt ist. Die Feder 11 ersetzt in diesem Fall funktionell das Gegengewicht 9.
6 zeigt eine andere Ausführungsform unter Verwendung eines Pendels oder Schiebers, z. B. einer Abdeckung 6, das/der die lineare Hin- und Herbewegung der Rolle 2 in eine Drehbewegung, z. B. in eine Schwenkbewegung, des Pendels umwandelt, z. B. der Abdeckung 6. Dies kann durch einen Führungsbolzen 12 erreicht werden, dessen unteres Ende durch die Hin- und Herbewegung der Rolle 2 betätigt wird. Das obere Ende des Führungsbolzens 12 steht mit einer (nicht dargestellten) Führungsnut in der Achse 13 in Eingriff. Die Führungsnut kann eine schraubengewindeähnliche Form haben, wodurch die Achse 13 zu einer Drehbewegung gezwungen wird, während der Führungsbolzen 12 linear bewegt wird. Dies führt wiederum zu einer Öffnungs- bzw. Schließbewegung der Abdeckung 6. Alternativ kann die Pendelabdeckung 6 durch eine Torsionsfeder betätigt werden.
7 zeigt eine weitere Ausführungsform, in der eine Abdeckung 6 nicht nur zum Abdecken einer Rolle 2, sondern zum gleichzeitigen Abdecken aller Rollen 2 vorgesehen ist. Dies kann durch eine längliche Abschirmung, beispielsweise aus Metall, mit jeweiligen Öffnungen erreicht werden, die z. B. durch einen Druckzylinder oder eine andere Einrichtung zum Bereitstellen einer linearen Bewegung betätigt wird.
Gemäß einer Modifizierung wird das Seitenführungsrad 5 als Schutz vor einer Verunreinigung des O-Rings 4 bereitgestellt. Dies wird erreicht, indem die Rolle 2 hinter das Seitenführungsrad 5 eingefahren und so geschützt wird. Diese Ausführungsform ist in den 8 und 9 dargestellt. Eine Abschirmungs-Untereinheit 14 ist bezüglich einer Verkleidung 7 beweglich angeordnet. Eine Feder 15 verbindet die Untereinheit 14 und die Antriebswelle 3. In 8 befindet sich die Rolle 2 in ihrer Arbeitsposition. Wenn die Antriebswelle 3 mit der Rolle 6 eingefahren ist, wird die Untereinheit 14 gegen die Verkleidung 7 stoßen, so dass die Feder 15 zusammengedrückt wird. Dadurch wird die Rolle 2 in die Untereinheit 14 hinter das Seitenführungsrad 5 gleiten und so geschützt. 9 zeigt die Endposition mit der vollständig zusammengedrückten Feder 15 und der eingefahrenen Rolle 2.
Gemäß einer in 10 dargestellten weiteren Modifikation der Erfindung können Ablagerungen durch eine Reinigungseinrichtung 16, z. B. Bürsten 6, von der Rolle 2 und dem O-Ring 4 entfernt werden. Grundsätzlich wird zwischen jeder Ein-Ausfahrbewegung ein Reinigungsschritt zum Entfernen abgelagerter Schichten vor dem nächsten Kontakt mit dem Substrat 1 eingefügt. Der Reinigungsprozess kann beispielsweise unter Verwendung einer kreisförmigen Bürste ausgeführt werden, um die Oberfläche des O-Rings jedesmal zu reinigen, wenn die Rolle hin- und herbewegt wird, wie in 10 dargestellt ist.
Obwohl die Erfindung in den Zeichnungen und in der vorstehenden Beschreibung ausführlich dargestellt und beschrieben worden ist, sollen diese Darstellung und Beschreibung lediglich zur Erläuterung dienen und als exemplarisch und nicht im einschränkenden Sinne verstanden werden; die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Für Fachleute ist anhand der praktischen Anwendung der Erfindung, der Zeichnungen, der Beschreibung und der beigefügten Patentansprüche klar, dass in den beschriebenen Ausführungsformen Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können. In den Ansprüchen schließt das Wort ”aufweisen” andere Elemente oder Schritte nicht aus, und der unbe stimmte Artikel ”ein” oder ”eine” schließt die Mehrzahl nicht aus. Die bloße Tatsache, dass in wechselseitig verschiedenen abhängigen Ansprüchen bestimmte Maßnahmen angeführt sind, bedeutet nicht etwa, dass eine Kombination dieser Maßnahmen nicht auch vorteilhaft ist. Jegliche Bezugszeichen in den Ansprüchen sollen nicht im einschränkenden Sinne verstanden werden.

Claims

Vorrichtung mit: mindestens einer Rolle (2) zum Transportieren eines Substrats (1) in einem Beschichtungssystem; und mindestens einer Abdeckung (6); wobei die Rolle vom Substrat weg einfahrbar ist; und die Abdeckung dazu geeignet ist, die eingefahrene Rolle mindestens teilweise vor einer Verunreinigung durch eine im Beschichtungssystem vorhandene Substanz zu schützen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die eingefahrene Rolle durch die Abdeckung geschützt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Rolle dazu geeignet ist, die Abdeckung zu öffnen und/oder zu schließen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung ein Gegengewicht (9) und/oder eine Feder (11) aufweist, die dazu geeignet sind, die Abdeckung zu öffnen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung einen Vorsprung (10) aufweist, wobei der Vorsprung (10) dazu geeignet ist, die Abdeckung zu schließen, während die Rolle eingefahren wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung dazu geeignet ist, sich um eine Achse (8, 13) zu drehen, wobei die Achse parallel oder senkrecht zur Einfahrbewegungsrichtung der Rolle angeordnet ist und/oder wobei die Abdeckung dazu geeignet ist, senkrecht zur Einfahrbewegungsrichtung der Rolle zu gleiten.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung ein Seitenführungsrad (5) zum Führen des Substrats aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei das Seitenführungsrad durch eine Feder (15), die dazu geeignet ist, die Rolle auszufahren, an der Rolle befestigbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Vorrichtung eine Reinigungseinrichtung (16) zum Reinigen der Rolle während der Einfahrbewegung der Rolle vom Substrat weg und/oder während der Ausfahrbewegung der Rolle zum Substrat hin aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Substanz eine Precursorsubstanz und/oder ein Reaktionsprodukt der Precursorsubstanz ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Rolle einen O-Ring (4) zum Transportieren des Substrats aufweist und die Abdeckung dazu geeignet ist, den O-Ring abzudecken.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Abdeckung ein im Inneren des Beschichtungselements montierbares Einstellelement und ein entfernbares Element zum mindestens teilweisen Abdecken der eingefahrenen Rolle aufweist.
Verfahren zum Schützen mindestens einer Rolle, die zum Transportieren eines Substrats in einem Beschichtungssystem geeignet ist, mit den Schritten: a) Einfahren der Rolle vom Substrat weg, und b) mindestens teilweises Abdecken der eingefahrenen Rolle zum Schützen der Rolle vor einer Verunreinigung durch eine im Beschichtungssystem vorhandene Substanz.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei Schritt b) durch Schritt a) verursacht wird und/oder Schritt b) mindestens teilweise während Schritt a) ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, ferner mit dem Schritt c) zum Ausfahren der Rolle zum Substrat hin, wodurch die Abdeckung der Rolle freigegeben wird.