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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Substrathalter für scheiben- oder plattenförmige Substrate und eine Vakuumbehandlungsanlage mit einer vertikalen Substrattransporteinrichtung für solche Substrate.
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Zur Behandlung scheiben- oder plattenförmiger Substrate, beispielsweise der Vorbehandlung oder/und Beschichtung oder/und Diffusionsbehandlung von beispielsweise Architekturglasscheiben oder Solarmodulen, werden diese Substrate stehend (vertikal) oder liegend (horizontal) durch eine Vakuumbehandlungsanlage transportiert. Dabei können Substrathalter Verwendung finden, die entweder plattenförmig sind und entsprechend den Substraten geformte Ausschnitte aufweisen, oder die einen Rahmen mit oder ohne Streben umfassen, an denen die zu bearbeitenden Werkstücke bzw. Substrate befestigt werden.
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Für den vertikalen Transport derartiger Substrate, bei dem die Substrate allerdings auch um einige Grad aus der Vertikalen gekippt sein können, um ein stabiles Gleichgewicht zu erzielen, sind in der Vakuumbehandlungsanlage obere und untere Stütz- und Antriebseinrichtungen angeordnet. Beispielsweise kann im unteren Bereich der Vakuumbehandlungsanlage eine Anordnung von Transportrollen vorgesehen sein, auf welche der Substrathalter mit seiner Unterkante oder einer entlang der Unterkante angebrachten Stützstange gestellt wird und die angetrieben sind, um den Substrathalter durch die Vakuumbehandlungsanlage zu bewegen. Im oberen Bereich der Vakuumbehandlungsanlage kann ebenfalls eine Anordnung von Stützrollen angeordnet sein, die entweder die Oberkante des Substratträgers oder eine entlang der Oberkante angebrachte Führungsstange stützt und führt. Alternativ kann im oberen Bereich der Vakuumbehandlungsanlage eine Magnetanordnung vorgesehen sein, in der oder durch die der Substrathalter geführt wird.
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Eine derartige Substrattransporteinrichtung ist beispielsweise aus
DE 297 15 535 U1 bekannt. Dabei bildet die Unterkante des Substrathalters ein unteres Führungselement, welches von einer Stützeinrichtung, die eine Anordnung antreibbarer Stützrollen umfasst, gestützt und angetrieben wird. Die Oberkante des Substrathalters hingegen umfasst eine Magnetanordnung und bildet ein oberes Führungselement, das in einer Führungseinrichtung, die eine Schiene mit einer weiteren Magnetanordnung umfasst, geführt wird.
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Aus
DE 10 2007 052 524 A1 ist eine Vakuumbeschichtungsanlage zur Beschichtung flächiger Substrate bekannt, umfassend eine Vakuumkammer und eine in der Vakuumkammer angeordnete Transporteinrichtung zum Transport der Substrate entlang eines Transportpfads durch die Vakuumkammer, die eine Mehrzahl von entlang des Transportpfads hintereinander angeordneten Transportrollen umfasst, wobei vor der Transportebene des Substrats ortsfeste Blenden angeordnet sind, die die zu beschichtende Fläche freigeben.
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In
EP 2 159 302 A1 wird eine Beschichtungskammer vorgeschlagen, umfassend eine Beschichtungsquelle, eine Transportvorrichtung für das Bewegen eines Substratträgers, der dafür angepasst ist, ein zu beschichtendes Substrat in zumindest eine Beschichtungsposition bezüglich der Beschichtungsquelle zu tragen, damit das Substrat beschichtet werden kann, und mindestens eine erste Abschirmung, die in einem Bereich zwischen der Beschichtungsposition des Substrats und der Beschichtungsquelle angeordnet ist, um eine Beschichtung von anderen Bereichen als der Oberfläche des Substrats zu verhindern, wobei die erste Abschirmung eine Bewegungsvorrichtung und eine Kopplungsvorrichtung zur Verbindung der ersten Abschirmung und des Substratträgers umfasst, so dass erste Abschirmung und Substratträger zusammen beweglich sind.
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Die Stützeinrichtung und die Führungseinrichtung, d. h. die Anordnung von Stützrollen und die Schiene, sind dem Einfluss der Behandlungseinrichtung schutzlos ausgesetzt. Dadurch können während des Betriebs der Vakuumbehandlungsanlage Schäden und Ausfälle entstehen, etwa durch ungewolltes Beschichten der Stützeinrichtung und Führungseinrichtung im Bereich der Behandlungseinrichtung, wenn es sich dabei um eine Beschichtungsquelle, beispielsweise ein Sputtermagnetron handelt, oder durch Ätzangriffe, die von der Behandlungseinrichtung ausgehen, wenn es sich dabei beispielsweise um eine Ätzeinrichtung handelt. Darüber hinaus wird das Substrat durch Partikel, die von ungewollt beschichteten Anlagenteilen herunterfallen, gefährdet. Das Beschichtungsergebnis kann durch solche herabfallenden Partikel unbrauchbar werden.
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Dies zu verhindern ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung. Gelöst wird diese Aufgabe durch einen Substrathalter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vakuumbehandlungsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Es wird daher ein Substrathalter für scheiben- oder plattenförmige Substrate vorgeschlagen, der eine Grundstruktur mit mindestens einer Substrataufnahme umfasst, die Aufnahmemittel für mindestens ein Substrat aufweist, und der weiterhin ein unteres Führungselement und ein oberes Führungselement umfasst, wobei an der Grundstruktur mindestens ein Blendenelement so angeordnet ist, dass es ein Führungselement vollständig bedeckt und mindestens ein Blendenelement die Grundstruktur nach außen überragt.
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Durch das letztgenannte Merkmal können die Stützeinrichtung oder/und die Führungseinrichtung der Transporteinrichtung besser vor unerwünschter Beeinträchtigung durch die Behandlungseinrichtung geschützt werden.
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Die Grundstruktur kann dabei, insbesondere zur Behandlung rechteckiger Substrate, im Wesentlichen rechteckig ausgeführt sein. Unter einer „im wesentlichen rechteckigen Grundstruktur” soll dabei das für derartige Substrathalter bekannte rahmenartige Gebilde verstanden werden, das beispielsweise aus einem Blech oder Blechstreifen, einer Platte oder Plattenstreifen, oder Profilrohren und ähnlichen Konstruktionsmaterialien gefertigt sein kann und das mindestens eine Substrataufnahme umschließt, in der ein scheiben- oder plattenförmiges Substrat durch Klammern oder andere geeignete Aufnahmemittel befestigt werden kann. Dabei kommt es nicht darauf an, dass die Grundstruktur im geometrischen Sinne rechteckig ist, d. h. vier paarweise parallele, geradlinige Außenkanten aufweist. Vielmehr ist mit „im wesentlichen rechteckig” gemeint, dass davon Ausführungsformen mit umfasst sein sollen, bei denen aus konstruktiven Gründen oder wegen der Form der zu behandelnden Substrate Abweichungen von dieser strengen Definition eines Rechtecks auftreten.
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Oberes und unteres Führungselement können unterschiedlich ausgestaltet sein. Beispielsweise kann das untere Führungselement ein Auflageteil sein, wie es in
DE 297 15 535 U1 beschrieben ist, oder Schenkel und Schienen umfassen, wie sie in
EP 0 544 995 A1 beschrieben sind. Ebenso kann jedoch die Unterkante selbst das untere Führungselement bilden, wenn sie direkt abgestützt wird. Dazu kann die Unterkante auch abgerundet oder angefast sein, um in einer entsprechend profilierten Stützrolle sicher geführt zu werden. In gleicher Weise kann das obere Führungselement durch die Oberkante der Grundstruktur gebildet sein, die ebenso wie für die Unterkante beschrieben profiliert sein kann. Das obere Führungselement kann jedoch auch ein speziell gestalteter Rand sein.
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Der vorgeschlagene Substrathalter zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass mindestens ein Blendenelement die Grundstruktur vor unerwünschten Einflüssen durch die Behandlungseinrichtung, beispielsweise Beschichtung oder Ätzangriff, schützt, indem es die Grundstruktur ganz oder teilweise, beispielsweise ein Führungselement vollständig bedeckt. Dazu kann das Blendenelement beispielsweise aus Edelstahl oder Keramik gefertigt sein. Das Blendenelement kann beispielsweise ein ebenes Blech sein.
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Es kann beispielsweise vorgesehen sein, dass ein oberes Blendenelement das obere Führungselement bedeckt oder/und dass ein unteres Blendenelement das untere Führungselement bedeckt. Diese Ausgestaltungen sind besonders bedeutsam im Zusammenhang mit dem Schutz der Stützeinrichtung oder/und der Führungseinrichtung der Transporteinrichtung, wie weiter unten näher erläutert wird.
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Weiter kann vorgesehen sein, dass das Blendenelement an der Grundstruktur lösbar befestigt ist. Dadurch kann ein Blendenelement, das durch unerwünschte Beschichtung verschmutzt ist oder durch einen unerwünschten Ätzangriff beschädigt ist, leicht und schnell ausgewechselt werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung des Substrathalters sind an der Grundstruktur eines oder mehrere Blendenelemente so angeordnet, dass die gesamte Grundstruktur außer der Substrataufnahme von Blendenelementen bedeckt ist.
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Das beschriebene Blendenelement kann vorteilhaft im Zusammenhang mit einer Transporteinrichtung für scheiben- oder plattenförmige Substrate in einer Vakuumbehandlungsanlage verwendet werden, die nachfolgend beschrieben wird.
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Bei einer Vakuumbehandlungsanlage mit mindestens einer Behandlungseinrichtung und mit einer vertikalen Substrattransporteinrichtung für scheiben- oder plattenförmige Substrate, die einen Substrathalter der oben beschriebenen Art, eine Stützeinrichtung zur Stützung des unteren Führungselements des Substrathalters und eine Führungseinrichtung zur Führung des oberen Führungselements des Substrathalters, ist das Blendenelement des Substrathalters so angeordnet, dass es die Stützeinrichtung oder die Führungseinrichtung von der Behandlungseinrichtung aus gesehen zumindest teilweise bedeckt.
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Mit anderen Worten ist das Blendenelement an der Grundstruktur des Substrathalters so angeordnet, dass es einerseits zumindest einen Teil der Grundstruktur, insbesondere eines der Führungselemente an der Oberseite oder Unterseite der Grundstruktur, und andererseits das Führungselement vor unerwünschten Einflüssen der Behandlungseinrichtung schützt.
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In einer Weiterbildung der vorgeschlagenen Vakuumbehandlungsanlage ist vorgesehen, dass mindestens ein relativ zur Stützeinrichtung oder Führungseinrichtung ortsfest installiertes Blendenelement vorgesehen ist, welches die Stützeinrichtung oder die Führungseinrichtung zumindest im Bereich der Behandlungseinrichtung von der Behandlungseinrichtung aus gesehen zumindest teilweise bedeckt, wobei das Blendenelement des Substrathalters das ortsfest installierte Blendenelement von der Behandlungseinrichtung aus gesehen zumindest teilweise bedeckt.
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Sind die Stützeinrichtung oder/und die Führungseinrichtung im Bereich der Behandlungseinrichtung durch ein ortsfest installiertes Blendenelement ganz oder teilweise vor den Einflüssen der Behandlungseinrichtung geschützt, so wird bei dieser Ausgestaltung erreicht, dass auch die ortsfest installierten Blendenelemente durch die Blendenelemente des Substrathalters, die sich mit diesem durch die Vakuumbehandlungsanlage bewegen, zumindest teilweise geschützt werden.
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Dies hat den weiteren Effekt, dass Partikel, die sich während des Vorbeitransports des Substrathalters von einem ortsfest installierten Blendenelement lösen, nicht auf die zu behandelnde Oberfläche des Substrats, die der Behandlungseinrichtung zugewandt ist, gelangen können. Stattdessen fallen solche Partikel hinter dem Blendenelement des Substrathalters hinunter und landen auf der Oberseite des Substrathalters, wo sie keinen schädlichen Einfluss auf das Ergebnis der Behandlung ausüben können. Diese Partikel werden anschließend mit dem Substrathalter aus dem Bereich der Behandlungseinrichtung abtransportiert, so dass sie auch zukünftig keinen Schaden anrichten können.
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Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch das Überlappen des oder der Blendenelemente die Stützeinrichtung, die Führungseinrichtung und die Führungselemente geschützt werden. Die unweigerlich aufwachsenden Schichten werden durch das Vorhandensein des mit dem Substrathalter mitbewegten Blendenelements mit nach außerhalb befördert und können dort (im Rahmen einer Grundstrukturwartung) entfernt werden. Durch diese Maßnahme wird die Standzeit der Maschine gegenüber bekannten Lösungen deutlich erhöht.
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Weiterhin ist es mit dieser Anordnung möglich, eine technologisch gewünschte ebene Gegenfläche zur Beschichtungsquelle zu gewährleisten.
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Nachfolgend werden der beschriebene Substrathalter und die Vakuumbehandlungseinrichtung anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
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1 einen Querschnitt durch eine Vakuumbehandlungsanlage mit einer Transporteinrichtung im Bereich einer Behandlungseinrichtung, und
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2 eine Detaildarstellung des oberen und unteren Bereichs der Transporteinrichtung.
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Die Darstellung in 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Behandlungsbereich einer Vakuumbehandlungsanlage zur vertikalen Behandlung von Substraten 8 durch ein Rohrmagnetron, welches in einer Vakuumkammer 10 der Vakuumbehandlungsanlage vertikal angeordnet ist und außerhalb der Vakuumkammer 10 einen Elektromotor 12 zum Antrieb des Rohrtargets 11 sowie Stromanschlüsse 13 zur elektrischen Versorgung des Rohrtargets 11 aufweist. Die Transporteinrichtung zum Transport der Substrate 8 durch die Vakuumkammer 10 umfasst eine Stützeinrichtung 7 und eine Führungseinrichtung 6. Die Stützeinrichtung 7 umfasst ihrerseits eine Anordnung von Transportrollen 14, die in der Wand der Vakuumkammer 10 drehbar gelagert sind und durch einen außerhalb der Vakuumkammer 10 angeordneten Elektromotor 15 angetrieben werden.
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In 2 sind der obere und untere Bereich der Transporteinrichtung vergrößert dargestellt.
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Ein in einem Substrataufnahmebereich 9 der Grundstruktur 1 des Substrathalters fixiertes Substrat 8 wird durch eine Vakuumbehandlungsanlage befördert. Dazu wird ein unteres Führungselement 4, das im Ausführungsbeispiel als eine an der Unterkante der Grundstruktur 1 angebrachte Führungsstange ausgebildet ist, auf einer Stützeinrichtung 7, die eine Anordnung antreibbarer Stützrollen 14 umfasst, abgestützt und durch diese in Bewegung versetzt.
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An der Oberseite der Grundstruktur 1 ist ein oberes Führungselement 5 angebracht, das ein Umkippen des Substrathalters verhindert und gleichzeitig seine Führung während des Transports ermöglicht. Im Ausführungsbeispiel ist das obere Führungselement 5 die Oberkante der Grundstruktur 1, die mit einer Anordnung von Magneten versehen ist. Das obere Führungselement 5 wird in einer Führungseinrichtung 6, die im Ausführungsbeispiel als Schiene mit einer Anordnung von Magneten ausgeführt ist, geführt.
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Zum Schutz der Stützeinrichtung 7 und der Führungseinrichtung 6 sind ortsfest installierte Blendenelemente 3 so angeordnet, dass sie die Stützeinrichtung 7 und die Führungseinrichtung 6 von der Behandlungseinrichtung aus gesehen bedecken.
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Wenn die Behandlungseinrichtung beispielsweise eine Beschichtungsquelle ist, so lagern sich auf den ortsfest installierten Blendenelementen 3 Partikel ab. Wenn sich diese Partikel von dem oberen ortsfest installierten Blendenelement 3 lösen, so fallen sie auf die Oberseite des Substrathalters und werden mit diesem abtransportiert.
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An der Grundstruktur 1 sind oben und unten je ein Blendenelement 2 befestigt. Wenn der Substrathalter auf der Stützeinrichtung 7 steht und in der Führungseinrichtung 6 gefuhrt wird, überlappen die Blendenelemente 2 des Substrathalters von der Behandlungseinrichtung aus gesehen die ortsfesten Blendenelemente 3. Die Blendenelemente 2 sind mit der Grundstruktur 1 lösbar verbunden und können daher leicht ausgetauscht oder zu Reinigungszwecken entfernt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Grundstruktur
- 2
- Blendenelement
- 3
- ortsfestes Blendenelement
- 4
- unteres Führungselement
- 5
- oberes Führungselement
- 6
- Führungseinrichtung
- 7
- Stützeinrichtung
- 8
- Substrat
- 9
- Substrataufnahmebereich
- 10
- Vakuumkammer
- 11
- Rohrtarget
- 12
- Elektromotor
- 13
- Stromanschlüsse
- 14
- Transportrolle
- 15
- Elektromotor
