DE102010016512A1 - Flow-through system e.g. diffusion furnace, for heat treatment of glass panes in glass industry, has planar glass substrates comprising transport layers arranged one above other in process chamber, where substrates are processed by chamber - Google Patents

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Dr. Scheit Uwe
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Abstract

The system (1) has rollers transporting planar glass substrates (3) and a process chamber (2) kept at moderate temperature. The planar substrates are processed by the process chamber. The substrates comprise transport layers (A, B) arranged one above the other in the process chamber of the system. A heating chamber (8) and a cooling chamber (9) are provided with the transport layer and located among the process chamber and multiple transport layers. The temperature is separately controlled in the transport layers of the process chamber.

Description

Die Erfindung betrifft eine Durchlaufanlage mit einem Rollentransportsystem für flächige Substrate und wenigstens einer temperierten Prozesskammer, in welcher die Substrate während ihres Durchlaufs durch die Prozesskammer bearbeitet werden.The invention relates to a continuous system with a roller transport system for flat substrates and at least one tempered process chamber in which the substrates are processed during their passage through the process chamber.

Durchlaufanlagen der genannten Gattung wurden ursprünglich für die Glasindustrie zur Wärmebehandlung von Glasscheiben entwickelt, wobei die schweren planaren Glassubstrate auf Rollen durch die Anlage transportiert werden. Die Wärmebehandlung der Glassubstrate erfolgt unter normaler Umgebungsluft. Vorteilhaft an einer Rollendurchlaufanlage im Vergleich zu einer anderen Durchlaufanlage, die beispielsweise ein Transportband verwendet, ist, dass die Rollen im warmen Bereich der Anlage verbleiben und nicht aufgeheizt oder abgekühlt werden müssen. Dadurch wird Energie gespart.Continuous systems of the type mentioned were originally developed for the glass industry for the heat treatment of glass panes, wherein the heavy planar glass substrates are transported on rollers through the plant. The heat treatment of the glass substrates is carried out under normal ambient air. An advantage of a roller conveyor system compared to another continuous installation, which uses, for example, a conveyor belt, is that the rollers remain in the warm area of the system and do not have to be heated or cooled. This saves energy.

Wegen der effizienten Energienutzung und der möglichen metallfreien Realisierung von Wärmebehandlungskammern in Durchlaufanlagen der genannten Gattung werden diese Anlagen auch in der Photovoltaikindustrie eingesetzt. Beispielsweise beschreibt die Druckschrift WO 03/054975 A2 einen Rollendurchlaufofen für die Bearbeitung von Solarwafern. Eine nachteilige Eigenschaft verfügbarer Durchlaufanlagen mit Rollentransportsystem ist die große Standfläche, die dieser Anlagentyp benötigt.Because of the efficient use of energy and the possible metal-free implementation of heat treatment chambers in continuous systems of the type mentioned, these systems are also used in the photovoltaic industry. For example, the document describes WO 03/054975 A2 a roller continuous furnace for the processing of solar wafers. A disadvantageous feature of available through-feed systems with roller transport system is the large footprint that this type of system requires.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Durchlaufanlage aufzuzeigen, die bei vergleichbarem Substratdurchsatz durch die Anlage eine geringere Stellfläche aufweist als im Stand der Technik bekannte Anlagen.It is therefore the object of the present invention to provide a continuous flow system which has a smaller footprint with comparable substrate throughput through the system than in the prior art known systems.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Durchlaufanlage wenigstens zwei übereinander angeordnete Transportebenen für die Substrate aufweist.The object is achieved in that the continuous system has at least two transport planes arranged one above the other for the substrates.

Durchlaufanlagen haben Aufgaben, wie beispielsweise die Temperaturbehandlung von Substraten, dabei ist ein Substrat mit einer vorgegebenen Temperatur für eine bestimmte Zeit zu bearbeiten. Die erforderliche Zeit kann entweder durch eine hohe Transportgeschwindigkeit und eine große Transportlänge oder durch eine geringe Transportlänge und eine geringe Transportgeschwindigkeit erreicht werden. Durch die Verteilung einer Transportlänge auf mehrere Transportebenen kann die Grundfläche der Durchlaufanlage um die Länge der zusätzlichen Transportebenen trotz der Verwendung einer hohen Transportgeschwindigkeit, die beispielsweise zur effektiven Auslastung weiterer Kammern benötigt wird, verkleinert werden. Des Weiteren weist die erfindungsgemäße mehretagige Durchlaufanlage Kostenvorteile auf, beispielsweise weil der Isolationsaufwand für die gleiche Produktionsfläche in einer Anlage verkleinert wird.Continuous flow systems have tasks such as the temperature treatment of substrates, while a substrate is to be processed at a predetermined temperature for a certain time. The required time can be achieved either by a high transport speed and a large transport length or by a small transport length and a low transport speed. Due to the distribution of a transport length to several transport levels, the base area of the conveyor system can be reduced by the length of the additional transport levels despite the use of a high transport speed, which is needed for example for effective utilization of other chambers. Furthermore, the multi-ply continuous flow system according to the invention has cost advantages, for example because the insulation costs for the same production area in a plant are reduced.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die wenigstens zwei übereinander angeordneten Transportebenen in wenigstens einer Prozesskammer der Durchlaufanlage vorgesehen. Durch die Anordnung von zwei oder mehr Transportebenen in einer Prozesskammer erhöhen sich die Kosten für die Kammer nur gering, da viele Kammerkomponenten wie Kammerwände und Isolierungen für alle Ebenen nur einmal benötigt werden. Die Durchlaufanlage weist in einer Minimalausrüstung eine Prozesskammer auf. Es können aber auch mehrere Prozesskammern oder andere Kammern, wie beispielsweise Schleusenkammern mit mehreren Transportebenen, vorgesehen sein.In an advantageous embodiment of the present invention, the at least two transport levels arranged one above the other are provided in at least one process chamber of the continuous-flow system. The arrangement of two or more transport levels in a process chamber, the cost of the chamber increase only slightly, since many chamber components such as chamber walls and insulation for all levels are needed only once. The continuous system has a process chamber in minimal equipment. However, it is also possible to provide a plurality of process chambers or other chambers, such as lock chambers with a plurality of transport planes.

In einer alternativen Ausbildung der erfindungsgemäßen Durchlaufanlage sind wenigstens zwei der Transportebenen in übereinander liegenden Prozesskammern vorgesehen. Aus verschiedenen Gründen kann es günstig sein, die wenigstens zwei Transportebenen mechanisch, thermisch oder chemisch voneinander zu trennen, was in dieser erfindungsgemäßen Variante in den übereinander liegenden Prozesskammern realisierbar ist. Eine mechanische Trennung der einzelnen Transportebenen kann günstig sein, um beispielsweise den Schaden bei einem Substratbruch gering zu halten und ihn auf eine Transportebene zu begrenzen. Durch eine räumliche Trennung der einzelnen Transportebenen kann jedoch auch die Temperaturregelung für die einzelnen Transportebenen und/oder die Gasführung in den einzelnen Transportebenen von den jeweils anderen Transportebenen entkoppelt werden. Mitunter erwachsen aus dieser stärkeren Entkopplung Vorteile. Die übereinander liegenden Prozesskammern können je nach Konstruktion der konkreten Prozesskammer unterschiedlich ausgebildet sein. In einem Ausführungsbeispiel sind nur dünne Trennwände zur Trennung von zwei Kammern vorgesehen. In anderen Ausbildungen können übereinander auch vollständig ausgebildete Kammern vorgesehen sein, die separat voneinander betreibbar sind.In an alternative embodiment of the continuous flow system according to the invention, at least two of the transport planes are provided in superimposed process chambers. For various reasons, it may be favorable to separate the at least two transport planes from one another mechanically, thermally or chemically, which in the inventive variant can be realized in the superimposed process chambers. A mechanical separation of the individual transport planes can be beneficial, for example to keep the damage at a substrate break low and limit it to a transport plane. By a spatial separation of the individual transport levels, however, the temperature control for the individual transport levels and / or the gas flow in the individual transport levels can be decoupled from the other transport levels. Occasionally, these stronger decoupling advantages. The superimposed process chambers can be designed differently depending on the construction of the concrete process chamber. In one embodiment, only thin partitions are provided for separating two chambers. In other embodiments, completely trained chambers can be provided one above the other, which can be operated separately from one another.

In einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Durchlaufanlage ist wenigstens ein Substrathubmittel vorgesehen, mit welchem jedes Substrat auf eine andere Transportebene transportierbar ist, wobei für jedes Substrat ein sukzessiver Durchlauf mehrerer Transportebenen vorgesehen ist. Wenn eine Kammer mehrere, nicht voneinander getrennte Transportebenen übereinander aufweist, kann es zu Prozessparametervariationen von Transportebene zu Transportebene kommen. Diese Abweichungen, beispielsweise Temperaturabweichungen, werden dann unerheblich, wenn jedes Substrat nacheinander alle Transportebenen durchläuft, da dann jedes Substrat mit den gleichen Abweichungen bearbeitet wird und so der gesamte, in allen Ebenen stattfindende Bearbeitungsprozess auf das gewünschte Bearbeitungsergebnis hin geregelt werden kann. Für den Wechsel der Substrate auf eine andere Transportebene sind in diesem Fall ein oder mehrere Substrathubmittel vorgesehen. Das oder die Substrathubmittel können entweder direkt in der Prozesskammer oder auch an anderer geeigneter Stelle beispielsweise in speziellen Kammern für den Ebenenwechsel vorgesehen sein. Ein Substrathubmittel kann ein Fahrstuhl, ein Paternosterfahrstuhl, ein Handhabungsrobotor oder ein anderes verfügbares Transportmittel sein.In a further development of the continuous-flow system according to the invention, at least one substrate-holding means is provided with which each substrate can be transported to another transport plane, wherein a successive passage of a plurality of transport planes is provided for each substrate. If a chamber has several transport levels that are not separate from one another, process parameter variations from transport level to transport level can occur. These deviations, for example temperature deviations, become insignificant if each substrate successively passes through all the transport planes, since then each substrate is processed with the same deviations and so the entire processing process taking place in all levels can be regulated to the desired processing result. For the change of the substrates to another transport plane, one or more substrate subbing means are provided in this case. The substrate substructure or means may be provided either directly in the process chamber or at another suitable location, for example in special chambers for the plane change. A substrate dumbbell may be an elevator, a paternoster elevator, a handling robot or other available means of transport.

In einem möglichen Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Durchlaufanlage weisen wenigstens zwei in Durchlaufrichtung der Substrate durch die Durchlaufanlage nacheinander vorgesehene Kammern eine unterschiedliche Anzahl von Transportebenen auf. In diesem Anlagentyp wird beispielsweise eine Kammer, in der ein langzeitiger Bearbeitungsprozess erfolgt, in mehreren Ebenen ausgeführt, während weitere Kammern der Anlage Standardkammern mit nur einer Ebene sind.In one possible embodiment of the continuous flow system according to the invention, at least two chambers provided successively in the direction of passage of the substrates through the continuous flow system have a different number of transport planes. In this type of plant, for example, a chamber in which a long-term machining process takes place is executed in several levels, while other chambers of the plant are standard chambers with only one level.

In einer besonders geeigneten Ausführung der erfindungsgemäßen Durchlaufanlage weist die Durchlaufanlage eine Aufheizkammer und eine Abkühlkammer mit einer Transportebene und wenigstens eine dazwischen angeordnete Prozesskammer mit mehreren Transportebenen auf. Während Aufheizkammer und Abkühlkammer Standardkammern sein können, die auch in anderen Anlagen verwendet werden können, ist nur die Prozesskammer eine Neuerung mit mehreren Transportebenen. Die Integration einer solchen Anlage mit Standardschnittstellen zur Fertigungsumgebung kann besonders einfach in die Fertigung integriert werden.In a particularly suitable embodiment of the continuous system according to the invention, the continuous system has a heating chamber and a cooling chamber with a transport plane and at least one process chamber arranged therebetween with a plurality of transport planes. While the heating chamber and the cooling chamber can be standard chambers that can also be used in other systems, only the process chamber is an innovation with several transport levels. The integration of such a plant with standard interfaces to the manufacturing environment can be integrated particularly easily into the production.

In einer bevorzugten Variante der vorgeschlagenen Durchlaufanlage ist die Temperatur in der Prozesskammer auf jeder Transportebene separat regelbar. Die Temperatur der Substrate in der Prozesskammer ist ein wichtiger Parameter mit entscheidendem Einfluss auf die Prozessergebnisse. Deshalb ist es wichtig, die Temperatur so exakt wie möglich einstellen zu können. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass auf jeder Transportebene jeweils oberhalb und unterhalb der Substrate eine Heizmatte vorgesehen ist. In anderen Ausführungsformen der Erfindung kann in jeder Transportebene auch nur jeweils oberhalb oder nur jeweils unterhalb der Substrate eine Heizvorrichtung vorgesehen sein.In a preferred variant of the proposed continuous flow system, the temperature in the process chamber can be regulated separately on each transport plane. The temperature of the substrates in the process chamber is an important parameter with a decisive influence on the process results. That's why it's important to be able to set the temperature as accurately as possible. This can be realized, for example, by providing a heating mat above and below the substrates on each transport plane. In other embodiments of the invention, a heating device may be provided in each transport plane only above or only below the substrates in each case.

Durch die separate Ausführung der Heizung und Temperaturregelung für jede Ebene wird eine ausreichend hohe Flexibilität in der Temperaturregelung erreicht. Wenn zur Prozessierung der Substrate weitere Parameter neben der Temperatur wesentlich sind, kann auch für die weiteren Parameter, wie zum Beispiel die Gaszusammensetzung, eine separate Regelung dieses Parameters in jeder Transportebene der Prozesskammer vorgesehen sein. Die Ausbildung einer separaten Temperaturregelung für jede Ebene stellt andererseits natürlich einen gewissen Aufwand dar, auf die, wenn eine ausreichende Temperaturkonstanz durch andere Maßnahmen erreichbar ist, nach Möglichkeit auch verzichtet werden kann.Due to the separate version of the heating and temperature control for each level, a sufficiently high flexibility in the temperature control is achieved. If, in addition to the temperature, further parameters are essential for the processing of the substrates, a separate regulation of this parameter in each transport plane of the process chamber can also be provided for the other parameters, such as the gas composition. The formation of a separate temperature control for each level, on the other hand, of course, a certain amount of effort to which, if a sufficient temperature stability can be achieved by other measures, if possible, can be dispensed with.

In einer alternativen erfindungsgemäßen Durchlaufanlage ist zur Ausbildung einer gemeinsamen Atmosphäre in allen Transportebenen einer Prozesskammer ein Gebläse vorgesehen. Durch das Gebläse kann die Temperatur von einer für die Prozesskammer vorgesehenen Heizung gleichmäßig in der gesamten Prozesskammer verteilt werden. Dieser Typ von Anlagen ist beispielsweise dann einsetzbar, wenn in der Prozesskammer keine Prozessgasströmung zu beachten ist oder wenn in der Prozesskammer keine Temperaturgradienten vorgesehen sind. Diese Art von Prozesskammer ist vorrangig für Prozesse mit niedrigen oder moderaten Temperaturen in atmosphärischem Druck vorgesehen.In an alternative continuous flow system according to the invention, a blower is provided to form a common atmosphere in all transport planes of a process chamber. By means of the blower, the temperature can be distributed evenly throughout the entire process chamber by a heating system provided for the process chamber. This type of equipment can be used, for example, if no process gas flow is to be observed in the process chamber or if no temperature gradients are provided in the process chamber. This type of process chamber is primarily intended for processes with low or moderate temperatures at atmospheric pressure.

Vorzugsweise zeichnet sich die erfindungsgemäße Durchlaufanlage dadurch aus, dass sie ein Diffusionsofen ist. Derzeit besteht hauptsächlich in Diffusionsöfen die Anforderung einer langen Substratbearbeitung, die mit großen Ofenstandflächen verbunden ist. Daher ist für diese Anwendung der Einsatz von Mehrebenenkammern besonders attraktiv. Die Erfindung kann jedoch auch in anderen Öfen oder Anlagen eingesetzt werden, um diese zu verkürzen.Preferably, the continuous system according to the invention is characterized in that it is a diffusion furnace. Currently, there is a requirement in diffusion furnaces for a long substrate processing, which is associated with large furnace footprints. Therefore, the use of multi-level chambers is particularly attractive for this application. However, the invention can also be used in other furnaces or installations in order to shorten them.

In einer bevorzugten Ausführung der vorgeschlagenen Durchlaufanlagen weist das Rollentransportsystem Transportrollen auf, die derart profiliert sind, dass ein Kontakt der Rückseiten der zu transportierenden Substrate mit der Transportrolle verhindert oder minimiert wird, ohne dass die Transportrolle hierfür eine Unterbrechung aufweist. Bei verschiedenen Substraten, beispielsweise wenn die Oberflächen der Substrate von der idealen Planarität abweichen, kann es bei zylinderförmigen Transportrollen zu einer Spuruntreue bei dem Transport durch die Anlage kommen. Zur Gewährleistung der Spurtreue können als Profilierung auf den Transportrollen seitliche Führungen für die Substrate vorgesehen sein. Desweiteren ist mitunter eine vollständige Auflage der Substrate auf den Transportrollen ungünstig, beispielsweise weil ein Abrieb einer Rückseitenbeschichtung auftreten kann. In solchen Fällen kann das Profil der Transportrollen derart verjüngt sein, dass die Substrate nur mit ihren Rändern oder nur in bestimmten Bereichen auf den Transportrollen aufliegen.In a preferred embodiment of the proposed pass-through systems, the roller transport system has transport rollers which are profiled such that contact of the back sides of the substrates to be transported with the transport roller is prevented or minimized, without the transport roller having an interruption for this purpose. With different substrates, for example if the surfaces of the substrates deviate from the ideal planarity, in the case of cylindrical transport rollers, track fidelity may occur during transport through the installation. To ensure the tracking accuracy can be provided as profiling on the transport rollers lateral guides for the substrates. Furthermore, sometimes a complete circulation of the substrates on the transport rollers is unfavorable, for example because abrasion of a backside coating can occur. In such cases, the profile of the transport rollers may be tapered so that the substrates rest only with their edges or only in certain areas on the transport rollers.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung deren Aufbau, Funktion und Vorteile werden im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert werden, wobei die Figuren folgendes zeigen: Preferred embodiments of the present invention, its structure, function and advantages will be explained in more detail below with reference to figures, wherein the figures show the following:

1 eine schematische Querschnittseitenansicht einer Durchlaufanlage mit zwei durchgehenden Transportebenen in der gesamten Anlage; 1 a schematic cross-sectional side view of a continuous system with two continuous transport levels in the entire system;

2 eine schematische Querschnittseitenansicht einer Durchlaufanlage mit drei voneinander separierten Transportebenen; 2 a schematic cross-sectional side view of a continuous system with three separate transport planes;

3 eine schematische Querschnittseitenansicht einer Durchlaufanlage mit sukzessivem Substratdurchlauf durch mehrere Transportebenen; und 3 a schematic cross-sectional side view of a continuous system with successive substrate passage through several transport planes; and

4 einen schematischen Längsschnitt einer profilierten Transportrolle. 4 a schematic longitudinal section of a profiled transport roller.

1 beinhaltet eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Durchlaufanlage 1. Die Durchlaufanlage 1 weist eine Aufheizkammer 8, eine Prozesskammer 2 und eine Abkühlkammer 9 auf, wobei jede Kammer zwei Transportebenen A und B aufweist. Die Kammern werden von einem Chassis 11 getragen. Die Substrate 3 werden in einer Transportrichtung T von Transportrollen 4 durch die Durchlaufanlage 1 befördert. Während des Transportes durch die Durchlaufanlage 1 erfolgt eine Temperaturbearbeitung der Substrate 3. Dazu weist die Prozesskammer 2 in jeder Transportebene A und B jeweils eine Heizmatte 7 auf. In anderen, nicht dargestellten Ausbildungen können auch Heizstäbe, Heizrohre, Lampenheizungen oder andere Heizungen zum Einsatz kommen, die dem Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung bekannt sind. 1 includes a possible embodiment of a continuous system according to the invention 1 , The continuous flow system 1 has a heating chamber 8th , a process chamber 2 and a cooling chamber 9 on, each chamber having two transport planes A and B. The chambers are of a chassis 11 carried. The substrates 3 be in a transport direction T of transport rollers 4 through the flow system 1 promoted. During transport through the conveyor system 1 there is a temperature processing of the substrates 3 , For this purpose, the process chamber 2 in each transport plane A and B in each case a heating mat 7 on. In other embodiments, not shown, also heating rods, heating pipes, lamp heaters or other heaters can be used, which are known to those skilled in the field of the invention.

1 ist eine rein schematische Darstellung zur Verdeutlichung der erfinderischen Idee. Für die Funktion der Durchlaufanlage 1 sind viele hier nicht dargestellte Komponenten erforderlich, welche für die Beschreibung der erfinderischen Idee unwesentlich sind, die aber dem einschlägigen Fachmann bekannt sind und daher nicht der separaten Darstellung bedürfen. Die Durchlaufanlage 1 ist in 1 in keiner Weise maßstabsgerecht dargestellt, beispielsweise ist die Längsausdehnung der Anlage stark gestaucht gezeichnet. 1 is a purely schematic representation to illustrate the inventive idea. For the function of the continuous flow system 1 Many components not shown here are required, which are immaterial to the description of the inventive idea, but which are known to the skilled person and therefore do not require the separate representation. The continuous flow system 1 is in 1 not shown to scale, for example, the longitudinal extent of the system is heavily compressed.

Die Durchlaufanlage 1 ist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel ein Diffusionsofen, in welchem die Substrate 3 mit einer bestimmten Temperatur beaufschlagt werden, um eine Diffusion in den Substraten 3 zu erreichen. In anderen, nicht dargestellten Fällen kann die Durchlaufanlage 1 auch ein Feuerungsofen, in dem beispielsweise aus einer metallorganischen Paste durch Feuern ein Metall hergestellt wird, ein Trocknungsofen, eine Beschichtungsanlage, eine Ätzanlage oder eine sonstige Substratbearbeitungsanlage sein. Die verschiedenen Anlagen weisen jeweils prozessspezifische Merkmale auf, die hier wegen ihrer Unwesentlichkeit im Hinblick auf die vorliegende Erfindung nicht dargestellt sind.The continuous flow system 1 is in the illustrated embodiment, a diffusion furnace, in which the substrates 3 be subjected to a certain temperature to diffusion in the substrates 3 to reach. In other cases, not shown, the continuous flow system 1 also a furnace in which, for example, from a metal organic paste by firing a metal is produced, a drying oven, a coating system, an etching or other substrate processing plant. The various systems each have process-specific features, which are not shown here because of their insignificance with respect to the present invention.

Im Vergleich zu herkömmlichen Durchlaufanlagen mit einer Transportebene weist die dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Durchlaufanlage 1 eine größere Bauhöhe auf, durch welche Raum für eine zusätzliche zweite Transportebene B bereitgestellt wird. Wenn die Durchlaufanlage 1 mit den gleichen Parametern, beispielsweise der gleichen Transportgeschwindigkeit, wie eine entsprechende Anlage mit einer einzigen Transportebene betrieben wird, weist die Durchlaufanlage kann die zweite Transportebene B der doppelten Durchsatz erreicht werden.Compared to conventional conveyor systems with a transport plane, the illustrated embodiment of the conveyor system according to the invention 1 a greater height, through which space for an additional second transport plane B is provided. When the flow system 1 with the same parameters, for example, the same transport speed, as a corresponding system is operated with a single transport plane, the continuous system, the second transport level B, the double throughput can be achieved.

In der dargestellten Durchlaufanlage 1 sind sowohl die Aufheizkammer 8 als auch die Abkühlkammer 9 mit zwei Transportebenen A, B ausgestattet. Die Substrate 3 müssen daher auf beiden Transportebenen A, B bereitgestellt bzw. entnommen werden. Die Bereitstellung bzw. die Entnahme der Substrate 3 kann im einfachsten Fall manuell durch das Bedienungspersonal vorgesehen sein, je nach Kundenwunsch ist jedoch auch eine entsprechende Automatisierungstechnik möglich.In the illustrated flow system 1 are both the heating chamber 8th as well as the cooling chamber 9 equipped with two transport levels A, B. The substrates 3 must therefore be provided or removed on both transport planes A, B. The provision or removal of the substrates 3 can be provided manually by the operator in the simplest case, but depending on the customer, a corresponding automation technology is possible.

Die Substrate 3 sind in dem skizzierten Ausführungsbeispiel Silizium-Solarwafer, die derzeit die häufigsten Substrate in der Photovoltaik sind. In anderen, nicht dargestellten Fällen können die Substrate 3 auch großflächige Glassubstrate mit oder ohne Beschichtung, Folien mit einer Beschichtung oder sonstige Werkstücke sein.The substrates 3 are in the example outlined silicon silicon wafers, which are currently the most common substrates in photovoltaics. In other cases, not shown, the substrates 3 also be large-surface glass substrates with or without coating, films with a coating or other workpieces.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die zur Substratbearbeitung erforderliche Wärme von widerstandsbeheizten Heizmatten 7 erzeugt, wobei in jeder Transportebene A und B jeweils eine Heizmatte 7 über den Substraten 3 oder unter den Substraten 3 vorgesehen ist. Andere mögliche, aber nicht dargestellte Heizelemente sind beispielsweise Stabheizungen, Lampenheizungen, Mikrowellenheizungen, Induktionsheizungen oder Umluftheizungen.In the illustrated embodiment, the heat required for substrate processing of resistance-heated heating mats 7 generated, wherein in each transport plane A and B each have a heating mat 7 over the substrates 3 or under the substrates 3 is provided. Other possible, but not shown heating elements are, for example, bar heaters, lamp heaters, microwave heaters, induction heaters or circulating air heaters.

2 zeigt die Durchlaufanlage 1' als ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Durchlaufanlage. Die Durchlaufanlage 1 weist hier mehrere Transportebenen A, B, C auf, die durch Zwischenwände voneinander separiert sind. Durch diese Separation ist der Prozessbereich in die Prozesskammern 21, 22, 23 unterteilt, entsprechend ist auch der Eingangsbereich in die Aufheizkammern 81, 82, 83 und der Ausgangsbereich in die Abkühlkammern 91, 92, 93 unterteilt. Die übereinander liegenden Prozesskammern 21, 22, 23 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel nur durch dünne Trennwände voneinander separiert, da in allen Transportebenen A, B, C der gleiche Bearbeitungsprozess vorgesehen ist, in jeder Transportebene A, B, C die gleichen Temperaturen herrschen und eine thermische Isolation zwischen den Transportebenen A, B, C nicht erforderlich ist. In anderen Ausführungsbeispielen können die übereinander liegenden Transportebenen aber auch mit unterschiedlichen Prozessen bei unterschiedlichen Temperaturen betrieben werden, wobei dann die übereinander liegenden Transportebenen mehr wie komplette übereinander angeordnete Prozesskammern aufgebaut und zu betrachten sind. 2 shows the flow system 1' as a further embodiment of the continuous flow system according to the invention. The continuous flow system 1 has here several transport planes A, B, C, which are separated by partitions from each other. Due to this separation, the process area is in the process chambers 21 . 22 . 23 divided, accordingly, the entrance area in the Aufheizkammern 81 . 82 . 83 and the exit area into the cooling chambers 91 . 92 . 93 divided. The superimposed process chambers 21 . 22 . 23 are only thin in the illustrated embodiment Partitions separated from each other, as in all transport planes A, B, C, the same processing process is provided in each transport plane A, B, C prevail the same temperatures and a thermal insulation between the transport planes A, B, C is not required. In other embodiments, the superimposed transport planes but can also be operated with different processes at different temperatures, in which case the superimposed transport levels are more like complete stacked process chambers constructed and considered.

Ein Vorteil der Separation der einzelnen Transportebenen A, B, C ist eine mechanische Entkopplung der einzelnen Transportebenen A, B, C voneinander, wodurch bei einem mechanischen Problem in einer der Transportebenen A, B, C, beispielsweise einem Substratbruch, der Schaden auf die eine Transportebene begrenzt bleibt und die Substrate 3 in den anderen Transportebenen nicht in Mitleidenschaft gezogen werden. Desweiteren werden die Prozessbedingungen in den Prozesskammern 21, 22, 23 stärker voneinander entkoppelt. So ist beispielsweise die Temperaturregelung für jede Prozesskammer 21, 22, 23 separat möglich, was beispielsweise für eine Erhöhung der Temperaturgenauigkeit genutzt werden kann. Oder es kann für jede Transportebene A, B, C separat ein gewünschter Gasfluss eingestellt werden, sodass die Substrate 3 in jeder Transportebene bei jeweils einer gleichen Gasströmung bearbeitet werden können. Nachteilig an der Separierung der einzelnen Prozesskammern 21, 22, 23 sind ein höherer Fertigungsaufwand sowie ein höherer Wartungsaufwand beim Service der Durchlaufanlage 1'.An advantage of the separation of the individual transport planes A, B, C is a mechanical decoupling of the individual transport planes A, B, C from one another, whereby, in the case of a mechanical problem in one of the transport planes A, B, C, for example a substrate fracture, the damage to the one Transport level remains limited and the substrates 3 in the other transport levels are not affected. Furthermore, the process conditions in the process chambers 21 . 22 . 23 more decoupled from each other. For example, the temperature control for each process chamber 21 . 22 . 23 separately possible, which can be used, for example, to increase the temperature accuracy. Or it can be set separately for each transport plane A, B, C a desired gas flow, so that the substrates 3 can be processed in each transport plane in each case a same gas flow. A disadvantage of the separation of the individual process chambers 21 . 22 . 23 are a higher production cost and a higher maintenance in the service of the continuous system 1' ,

3 zeigt in einer schematischen Skizze den Querschnitt einer alternativen erfindungsgemäßen Durchlaufanlage 1'', bei welcher für jedes Substrat 3 ein sukzessiver Durchlauf durch mehrere Transportebenen A, B, C, D, E vorgesehen ist. Dadurch, dass jedes Substrat 3 alle Transportebenen durchläuft, ist das Prozessergebnis bei diesem Anlagentyp für jedes Substrat 3 gleich, die Durchlaufanlage 1'' kann als Ganzes kontrolliert und geregelt werden, ohne die einzelnen Transportebenen A, B, C, D, E technisch separat behandeln zu müssen. 3 shows a schematic sketch of the cross section of an alternative continuous system according to the invention 1'' in which for each substrate 3 a successive passage through several transport planes A, B, C, D, E is provided. By doing that every substrate 3 All transport levels go through, is the process result in this type of plant for each substrate 3 the same, the continuous flow system 1'' can be controlled and regulated as a whole, without having to treat the individual transport levels A, B, C, D, E technically separately.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist nur die Prozesskammer 24 beispielhaft fünf Transportebenen A, B, C, D, E auf, während die Aufheizkammer 8 und die Abkühlkammer 9 jeweils in einer Ebene vorgesehen sind. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die gesamte Kammer 24 von einem einzigen Heizer 6 und einem Gebläse 12 im Umluftbetrieb durch Umluft U geheizt. In anderen, nicht dargestellten Ausführungen der erfindungsgemäßen Durchlaufanlage können auch andere Heizer, wie beispielsweise Heizmatten oder Lampenheizer, in einer oder mehreren Ebenen eingesetzt werden.In the illustrated embodiment, only the process chamber 24 exemplifies five transport levels A, B, C, D, E, while the heating chamber 8th and the cooling chamber 9 are each provided in a plane. In the illustrated embodiment, the entire chamber 24 from a single heater 6 and a blower 12 heated by circulating air U in recirculation mode. In other, not shown embodiments of the continuous system according to the invention also other heaters, such as heating mats or lamp heaters, can be used in one or more levels.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein diskontinuierlicher Substrattransport in der Prozesskammer 24 vorgesehen, wobei die Substrate 3 vor einem oder mehreren Hubmittel(n) 5 angehalten werden, bis das Hubmittel 5 verfügbar ist. Dann wird das Substrat auf das Hubmittel 5 transportiert und von dem Hubmittel 5 aus auf der nächsten Transportebene weitertransportiert. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den Hubmitteln 5 um Fahrstühle, die zur Ausführung einer bidirektionalen Hubbewegung H ausgebildet sind. In anderen, nicht dargestellten Ausgestaltungen der Erfindung können auch Paternosterfahrstühle oder Roboter verwendet werden, die entweder innerhalb der Prozesskammer 24 oder auch außerhalb der Prozesskammer 24 vorgesehen sind.In the illustrated embodiment, a discontinuous substrate transport in the process chamber 24 provided, the substrates 3 in front of one or more lifting means 5 be stopped until the lifting means 5 is available. Then the substrate is on the lifting means 5 transported and from the lifting means 5 from transported on the next transport level. In the illustrated embodiment, it is the lifting means 5 elevators designed to carry out a bidirectional lifting movement H. In other embodiments of the invention, not shown, paternoster elevators or robots may also be used, either within the process chamber 24 or outside the process chamber 24 are provided.

Das Hubmittel 5 kann in anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung auch in größerer Entfernung von der mit mehreren Transportebenen ausgestatteten Prozesskammer 24 vorgesehen sein. Beispielsweise kann in einem nicht dargestellten erfindungsgemäßen Anlagentyp ein Substrat 3 zunächst eine Temperaturbearbeitungskammer mit mehreren Transportebenen in einer ersten Transportebene durchlaufen, anschließend eine Beschichtungskammer mit einer Transportebene durchlaufen, daran anschließend von einem Hubmittel 5 auf eine zweite Transportebene transportiert werden und nachfolgend die Temperaturbearbeitungskammer auf einer zweiten Transportebene durchlaufen. In einer solchen Durchlaufanlage kann auch eine mehrfache Abfolge von Abscheidung und Temperaturbehandlung durch einen Substratumlauf realisiert werden. In einer anderen, nicht dargestellten Variante der Erfindung werden auf unterschiedlichen Transportebenen einer Prozesskammer durch geeignete lokal wirkende Heizmittel, wie beispielsweise Lampenheizungen, unterschiedliche Temperaturen eingestellt, und die einzelnen Transportebenen sind zur Erfüllung unterschiedlicher Aufgaben in einer Abfolge von Bearbeitungsschritten vorgesehen.The lifting means 5 may in other embodiments of the invention also at a greater distance from the process chamber equipped with several transport planes 24 be provided. For example, in a non-illustrated type of plant according to the invention, a substrate 3 first pass through a temperature-processing chamber with several transport planes in a first transport plane, then pass through a coating chamber with a transport plane, subsequently by a lifting device 5 be transported to a second transport plane and subsequently pass through the temperature-processing chamber on a second transport plane. In such a continuous system, a multiple sequence of deposition and temperature treatment can be realized by a substrate circulation. In another, not shown variant of the invention, different temperatures are set at different transport levels of a process chamber by means of suitable locally acting heating means, such as lamp heaters, and the individual transport planes are provided to fulfill different tasks in a sequence of processing steps.

Die 4 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine profilierte Transportrolle 4'. Transportrollen haben üblicherweise anders als hier dargestellt kreiszylindrische Oberflächen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung werden weitere Rollenprofile, wie das in 4 beispielhaft dargestellte Profil, eingesetzt, um die Transportsystemzuverlässigkeit und der Substratrückseitensauberkeit zu verbessern. Die schematisch dargestellte Transportrolle 4' weist in ihrem Durchmesser Verjüngungen zur Führung der Substrate 3 auf. Die Verjüngungen sind symmetrisch zur Rotationsachse R der Transportrolle 4' ausgebildet. In dem dargestellten bevorzugten Profil sind steile Seitenführungen 40 und flache Einschnürungen 41 vorgesehen. Die steilen Seitenführungen 40 dienen der Verbesserung der Spurtreue der Substrate 3. Die flachen Einschnürungen 41 dienen hingegen zur Minimierung der Auflagefläche der Substrate 3 auf den Transportrollen 4', die sich in dem dargestellten Ausführungsbeispiel auf zwei Punkte am Substratrand beschränkt. Im Bereich der Einschnürungen 41 ist ein Abstand zwischen der Rollenoberfläche und der Substratrückseite ausgebildet. Dadurch kann beispielsweise der Abrieb von Beschichtungen auf dem Substrat 3 vermieden werden. Statt der hier dargestellten Profilierung können auch weitere Typen von Profilierungen, beispielsweise nutförmige Waferführungen oder ringförmige Substratauflagen, eingesetzt werden.The 4 shows a schematic longitudinal section through a profiled transport roller 4 ' , Transport rollers usually have differently shaped circular cylindrical surfaces as shown here. According to one embodiment of the invention, further roller profiles, such as in 4 exemplified profile used to improve transport system reliability and substrate backside cleanliness. The schematically illustrated transport roller 4 ' has in its diameter tapers for guiding the substrates 3 on. The tapers are symmetrical to the axis of rotation R of the transport roller 4 ' educated. In the illustrated preferred profile are steep side guides 40 and flat constrictions 41 intended. The steep side guides 40 serve to improve the directional stability of the substrates 3 , The flat constrictions 41 On the other hand, they serve to minimize the contact surface of the substrates 3 on the transport wheels 4 ' which is limited in the illustrated embodiment to two points on the substrate edge. In the area of constrictions 41 a distance is formed between the roller surface and the substrate back. As a result, for example, the abrasion of coatings on the substrate 3 be avoided. Instead of profiling shown here, other types of profilings, such as groove-shaped wafer guides or annular substrate supports, can be used.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 03/054975 A2 [0003] WO 03/054975 A2 [0003]

Claims (10)

Durchlaufanlage (1, 1') mit einem Rollentransportsystem für flächige Substrate (3) und wenigstens einer temperierten Prozesskammer (2, 21, 22, 23), in welcher die Substrate (3) während ihres Durchlaufs durch die Prozesskammer (2, 21, 22, 23) bearbeitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlaufanlage (1, 1') wenigstens zwei übereinander angeordnete Transportebenen (A, B, C, D, E) für die Substrate (3) aufweist.Continuous flow system ( 1 . 1' ) with a roller transport system for flat substrates ( 3 ) and at least one tempered process chamber ( 2 . 21 . 22 . 23 ), in which the substrates ( 3 ) during its passage through the process chamber ( 2 . 21 . 22 . 23 ), characterized in that the continuous flow system ( 1 . 1' ) at least two transport planes (A, B, C, D, E) arranged one above the other for the substrates ( 3 ) having. Durchlaufanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei übereinander angeordneten Transportebenen (A, B, C, D, E) in wenigstens einer Prozesskammer (2) der Durchlaufanlage (1, 1') vorgesehen sind.Continuous installation according to claim 1, characterized in that the at least two transport planes (A, B, C, D, E) arranged one above the other are arranged in at least one process chamber ( 2 ) of the continuous system ( 1 . 1' ) are provided. Durchlaufanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der Transportebenen (A, B, C) in übereinander liegenden Prozesskammern (21, 22, 23) vorgesehen sind.Continuous installation according to one of the preceding claims, characterized in that at least two of the transport planes (A, B, C) in superimposed process chambers ( 21 . 22 . 23 ) are provided. Durchlaufanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Substrathubmittel (5) vorgesehen ist, welches jedes Substrat (3) auf eine andere Transportebene (A, B, C, D, E) transportiert und wobei für jedes Substrat (3) ein sukzessiver Durchlauf mehrerer Transportebenen (A, B, C, D, E) vorgesehen ist.Continuous installation according to one of the preceding claims, characterized in that at least one substrate-supporting means ( 5 ), which supports each substrate ( 3 transported to another transport plane (A, B, C, D, E) and for each substrate ( 3 ) a successive passage of several transport levels (A, B, C, D, E) is provided. Durchlaufanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei in Durchlaufrichtung der Substrate (3) durch die Durchlaufanlage (1, 1') nacheinander vorgesehene Prozesskammern (8, 2, 9) eine unterschiedliche Anzahl von Transportebenen (A, B, C, D, E) aufweisen.Continuous installation according to one of the preceding claims, characterized in that at least two in the direction of passage of the substrates ( 3 ) through the continuous system ( 1 . 1' ) successively provided process chambers ( 8th . 2 . 9 ) have a different number of transport planes (A, B, C, D, E). Durchlaufanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlaufanlage eine Aufheizkammer (8) und/oder eine Abkühlkammer (9) mit jeweils einer Transportebene und wenigstens eine dazwischen angeordnete Prozesskammer (2) mit mehreren Transportebenen (A, B, C, D, E) aufweist.Continuous installation according to claim 5, characterized in that the continuous system comprises a heating chamber ( 8th ) and / or a cooling chamber ( 9 ) each having a transport plane and at least one process chamber arranged therebetween ( 2 ) with several transport planes (A, B, C, D, E). Durchlaufanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperatur in der wenigstens einen Prozesskammer (2) auf jeder Transportebene (A, B, C, D, E) separat regelbar ist.Continuous installation according to one of the preceding claims, characterized in that the temperature in the at least one process chamber ( 2 ) is controllable separately on each transport plane (A, B, C, D, E). Durchlaufanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung einer gemeinsamen Atmosphäre in allen Transportebenen (A, B, C, D, E) in der wenigstens einen Prozesskammer (2) ein Gebläse (12) vorgesehen ist.Continuous installation according to one of the preceding claims, characterized in that in order to form a common atmosphere in all transport planes (A, B, C, D, E) in the at least one process chamber ( 2 ) a blower ( 12 ) is provided. Durchlaufanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlaufanlage (1, 1') ein Diffusionsofen ist.Continuous installation according to one of the preceding claims, characterized in that the continuous installation ( 1 . 1' ) is a diffusion furnace. Durchlaufanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollentransportsystem Transportrollen (4') aufweist, die derart profiliert sind, dass ein Kontakt der Rückseiten der zu transportierenden Substrate (3) mit der Transportrolle (4') verhindert oder minimiert wird, ohne dass die Transportrolle (4') hierfür eine Unterbrechung aufweist.Continuous installation according to one of the preceding claims, characterized in that the roller transport system transport rollers ( 4 ' ), which are profiled such that a contact of the backs of the substrates to be transported ( 3 ) with the transport roller ( 4 ' ) is prevented or minimized without the transport roller ( 4 ' ) has an interruption for this purpose.
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