DE102010031252A1

DE102010031252A1 - Substratbehandlungseinrichtung

Info

Publication number: DE102010031252A1
Application number: DE102010031252A
Authority: DE
Inventors: Dr. Obst Henrik
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2010-07-12
Filing date: 2010-07-12
Publication date: 2012-01-12
Also published as: JP2012023372A; US8757364B2; LV14502B; JP5355634B2; LV14502A; US20120006648A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Substratbehandlungsanlage zur Behandlung von Substraten im Durchlaufverfahren, umfassend eine von Kammerwänden (1) begrenzte Anlagenkammer mit einer Eingangsschleuse und einer Ausgangsschleuse sowie innerhalb der Anlagenkammer mindestens eine Substratbehandlungseinrichtung und eine Transporteinrichtung, welche eine Anordnung von in der Transportrichtung hintereinander angeordneten Transportrollen (3) zum stehenden oder liegenden Transport von Substraten aufweist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (7) der Antriebseinrichtung (6) innerhalb der in der Anlagenkammer herrschenden Druckverhältnisse angeordnet ist und der Stator (10) außerhalb der in der Anlagenkammer herrschenden Druckverhältnisse angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Substratbehandlungsanlage mit einer Transporteinrichtung zum Transport von Substraten.
Typische Substratbehandlungsanlagen zur Durchführung von Substratbehandlungen im Durchlaufverfahren umfassen eine langgestreckte Anlagenkammer mit einer Eingangsschleuse an einem Ende und einer Ausgangsschleuse am anderen Ende sowie dazwischen angeordnete Funktionsbereiche, beispielsweise einen oder mehrere Behandlungsbereiche mit jeweils mindestens einer Substratbehandlungseinrichtung, beispielsweise einer Beschichtungseinrichtung, einer Ätzeinrichtung, einer Heizeinrichtung oder dergleichen, einen oder mehrere Pumpbereiche mit jeweils mindestens einer Pumpe zur Evakuierung oder/und zur Atmosphärentrennung zwischen davor und dahinter liegenden Funktionsbereichen, Transferbereiche zum Transfer der Substrate von einem Funktionsbereich zum nächsten Funktionsbereich, usw.
Die durch ihre Funktion definierten Funktionsbereiche können dabei physisch eigenständige Behälter bilden, die miteinander zu einer Anlagenkammer verbunden sind, oder innerhalb eines gemeinsamen Behälters angeordnet sein, der die Anlagenkammer bildet. Im letzteren Fall können die Funktionsbereiche physisch durch Trennwände voneinander abgegrenzt sein, die typischerweise eine Substratpassage aufweisen, welche als Strömungswiderstand, d. h. als Öffnung mit einer die Passage der Substrate gerade noch zulassenden Größe, oder als Ventil, beispielsweise Klappen-, Walzen- oder Schieberventil, ausgeführt sein können.
In derartigen Substratbehandlungsanlagen, beispielsweise Anlagen zur Beschichtung oder/und zum Trockenätzen plattenförmiger Substrate, sind Transporteinrichtungen bekannt, die eine Anordnung von Transporträdern oder Transportwalzen aufweisen, auf denen die Substrate stehend oder liegend in einer Transportrichtung von der Eingangsschleuse zur Ausgangsschleuse durch die Substratbehandlungsanlage und dabei durch die dazwischen angeordneten Funktionsbereiche transportiert werden. Dabei können die Substrate von einem Substrathalter getragen werden, der durch die Transporteinrichtung bewegt wird, oder ohne Substrathalter, d. h. direkt auf der Transporteinrichtung liegend oder stehend, durch die Substratbehandlungsanlage bewegt werden.
Unter einer Transportwalze soll dabei ein langgestreckter, im wesentlichen zylindrischer Körper verstanden werden, der beispielsweise in einer typischen Transporteinrichtung zum liegenden (horizontalen) Transport plattenförmiger Substrate an jedem seiner beiden Enden drehbar gelagert ist, wobei mehrere Transportwalzen beispielsweise mit jedem Ende in je einer Lagerbank gelagert sein können, die jeweils die Lager für mehrere in der Transportrichtung der Substrate hintereinander angeordnete Transportwalzen aufweisen. Eine derartige Transporteinrichtung ist beispielsweise in DE 10 2005 016 406 A1 beschrieben.
Unter einem Transportrad soll hingegen für die Zwecke dieser Beschreibung ein relativ kurzer, im wesentlichen zylindrischer Körper (mit oder ohne umlaufende Führungsrille) verstanden werden, der beispielsweise in einer typischen Transporteinrichtung zum stehenden (vertikalen oder leicht aus der Vertikalen geneigten) Transport plattenförmiger Substrate an nur einem seiner beiden Enden drehbar gelagert ist. Auch hier können mehrere Transporträder beispielsweise mit einem Ende in einer Lagerbank gelagert sein, die jeweils die Lager für mehrere in der Transportrichtung der Substrate hintereinander angeordnete Transporträder aufweisen. Alternativ können die Lager auch in einer Kammerwand der Substratbehandlungsanlage angeordnet sein. Eine derartige Transporteinrichtung ist beispielsweise in DE 10 2007 052 524 A1 beschrieben.
Aus Gründen der sprachlichen Vereinfachung werden nachfolgend Transportwalzen und Transporträder der oben beschriebenen Art einheitlich als Transportrollen bezeichnet.
Bei bekannten Transporteinrichtungen werden die Transportrollen aktiv angetrieben, d. h. es ist eine Antriebseinrichtung, beispielsweise ein Elektromotor, vorgesehen, die mehrere Transportrollen, die durch mechanische Übertragungsmittel, beispielsweise Ketten, Zahnriemen, Königswellen oder dergleichen gekoppelt sind, antreibt. Die Kopplung der Transportrollen untereinander kann innerhalb oder außerhalb der Anlagenkammer erfolgen.
Befindet sich das Übertragungsmittel und damit die Kopplung der Transportrollen außerhalb der Anlagenkammer, so kann zwar die Antriebseinrichtung außerhalb der Anlagenkammer angeordnet sein, was für Substratbehandlungen im Vakuum oder bei hohen Temperaturen vorteilhaft ist. Allerdings muss das Antriebsmoment zur Erzeugung einer Rotation der Transportrollen in diesem Fall durch Drehdurchführungen von außerhalb nach innerhalb der Anlagenkammer übertragen werden. Die Kopplung der Transportrollen außerhalb der Anlagenkammer erfordert je eine Drehdurchführung für jede einzelne Transportrolle, was sich im Preis der Substratbehandlungsanlage niederschlägt. Gleichzeitig entstehen viele potentielle Leckstellen, die sorgfältig abzudichten sind.
Befindet sich das Übertragungsmittel und damit die Kopplung der Transportrollen innerhalb der Anlagenkammer, so ergeben sich Probleme hinsichtlich der Komponenten- und Materialauswahl sowie der Einbausituation, speziell bei heißen Prozessen oder kritischer erforderlicher Gastrennung. Die bekannten Übertragungsmittel sind einem mechanischen Verschleiß ausgesetzt. Darüber hinaus ändern sie ihre Länge bei veränderlichen Temperaturen und es geht von ihnen die Gefahr einer Verunreinigung der Prozessatmosphäre aus.
Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe, bekannte Durchlauf-Substratbehandlungsanlagen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Substratbehandlungsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung offenbart.
Bei einer Substratbehandlungsanlage zur Behandlung von Substraten, beispielsweise im Durchlaufverfahren, die eine von Kammerwänden begrenzte Anlagenkammer, die eine Eingangsschleuse und eine Ausgangsschleuse aufweisen kann, sowie innerhalb der Anlagenkammer mindestens eine Substratbehandlungseinrichtung und eine Transporteinrichtung umfasst, welche eine Anordnung von in der Transportrichtung hintereinander angeordneten Transportrollen zum stehenden oder liegenden Transport von Substraten aufweist, wird vorgeschlagen, dass der Rotor der Antriebseinrichtung innerhalb der in der Anlagenkammer herrschenden Druckverhältnisse angeordnet und der Stator außerhalb der in der Anlagenkammer herrschenden Druckverhältnisse angeordnet ist. Im einfachsten Fall ist der Rotor innerhalb der Anlagenkammer angeordnet, der Stator außerhalb der Anlagenkammer angeordnet und der Rotor wird durch Induktion durch eine Kammerwand hindurch angetrieben.
Die Antriebseinrichtung kann auf eine einzelne Transportrolle einwirken, die ihre Rotation durch bekannte Übertragungsmittel auf andere Transportrollen überträgt, oder die Antriebseinrichtung wirkt auf ein Antriebsrad, welches mehrere Transportrollen durch ein solches Übertragungsmittel antreibt. Alternativ kann die Antriebseinrichtung ausschließlich auf eine einzelne Transportrolle einwirken, wie nachstehend noch näher erläutert wird.
Gemäß einer Ausgestaltung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die Antriebseinrichtung ein den Rotor und den Stator der Antriebseinrichtung hermetisch voneinander trennendes Trennelement aufweist, welches gasdicht mit einer Kammerwand der Anlagenkammer verbunden ist. Hierdurch werden keine Wellendichtungen benötigt; es gibt kein Leckagerisiko. Das Trennelement kann dabei stoffschlüssig, beispielsweise durch Schweißen, mit der Kammerwand verbunden sein oder kraftschlüssig, beispielsweise mittels Schraubverbindungen an der Kammerwand angeflanscht und abgedichtet oder auf sonstige Weise angebracht sein.
Dabei kann sich das Trennelement je nach Ausgestaltung von der Kammerwand nach außen oder nach innen erstrecken, d. h. das Trennelement bildet eine Ausstülpung oder Einstülpung der Kammerwand. Das Trennelement kann auch in einer Ebene, z. B. parallel zur Kammerwand, ausgeführt sein.
Im Fall einer Ausstülpung ist der Rotor zumindest teilweise im Innern der Ausstülpung angeordnet und der Stator an deren Außenseite. Das Trennelement ist vorteilhaft aus nicht magnetischem Material gefertigt. Der an der Außenseite der Ausstülpung angeordnete Stator erzeugt ein elektromagnetisches Wechselfeld, welches den in der Ausstülpung angeordneten Rotor antreibt. Der Rotor kann dabei beispielsweise glockenförmig gestaltet sein.
Im Fall einer Einstülpung ist der Stator zumindest teilweise im Innern der Einstülpung angeordnet und der Rotor an deren Außenseite. Dabei kann die Einstülpung zusätzlich so ausgeführt sein, dass sie eine Einbuchtung aufweist, in welche der Rotor zumindest teilweise eintaucht. Beispielsweise kann der Rotor als eine an der Transportrolle angebrachte Scheibe ausgeführt sein. Ein solcher scheibenförmiger Rotor kann außerdem an seinem Umfang gezahnt sein oder/und Öffnungen aufweisen. Weist die Einstülpung eine Einbuchtung auf, in die der Rotor eintaucht, so wird der Rotor in diesem Bereich vom Stator umschlossen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass zumindest bei einer ersten Gruppe von direkt hintereinander angeordneten Transportrollen jede Transportrolle dieser Gruppe eine eigene Antriebseinrichtung der oben beschriebenen Art aufweist. Selbstverständlich kann auch vorgesehen sein, dass alle Transportrollen der Transporteinrichtung je eine eigene Antriebseinrichtung aufweisen.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die Antriebseinrichtungen der ersten Gruppe von Transportrollen getrennt von der oder den Antriebseinrichtungen einer zweiten Gruppe von Transportrollen ansteuerbar. Hierfür genügt es, wenn alle Antriebseinrichtungen der ersten Gruppe gemeinsam ansteuerbar sind.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die Antriebseinrichtungen der ersten Gruppe von Transportrollen einzeln ansteuerbar sind. Hierdurch ist es möglich, die Geschwindigkeit jeder einzelnen Transportrolle zu bestimmen. Auf diese Weise können jeweils die durch ein zu transportierendes Substrat verbundenen Rollen mit einem gemeinsamen Geschwindigkeitsprofil angesteuert werden, während andere Rollen des gleichen Feldes mit abweichenden Geschwindigkeitsprofilen angesteuert werden, womit z. B. der Abstand von Substraten in Transportrichtung verändert werden kann. Dabei verändert sich während des Transportvorganges die Teilmenge der durch ein Substrat verbundenen Rollen laufend.
Nachfolgend wird die Substratbehandlungsanlage anhand von Ausführungsbeispielen und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
1 ein erstes Ausführungsbeispiel für den Direktantrieb einer Transportrolle,
2 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Antriebseinrichtung gemäß 1,
3 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine Antriebseinrichtung gemäß 1,
4 ein zweites Ausführungsbeispiel für den Direktantrieb einer Transportrolle, mit einem dritten Ausführungsbeispiel für eine Antriebseinrichtung,
5 ein viertes Ausführungsbeispiel für eine Antriebseinrichtung, und
6 ein drittes Ausführungsbeispiel für den Antrieb mehrerer Transportrollen durch eine gemeinsame Antriebseinrichtung.
Alle Ausführungsbeispiele beziehen sich auf Substratbehandlungsanlagen zur Behandlung von Substraten im Durchlaufverfahren, die eine von Kammerwänden 1 begrenzte Anlagenkammer mit einer Eingangsschleuse und einer Ausgangsschleuse sowie innerhalb der Anlagenkammer mindestens eine Substratbehandlungseinrichtung und eine Transporteinrichtung, welche eine Anordnung von in der Transportrichtung hintereinander angeordneten Transportrollen 3 zum stehenden oder liegenden Transport von Substraten aufweist, bei der mehrere direkt hintereinander angeordneten Transportrollen 3 je eine eigene Antriebseinrichtung 5 aufweisen. Die Figuren sind stark schematisiert und sollen lediglich verdeutlichen, wie die Antriebseinrichtungen 5 jeweils mit einer Transportrolle 3 in Wirkverbindung stehen. Es versteht sich von selbst, dass die beschriebenen Antriebseinrichtungen 6 in gleicher Weise für Substratbehandlungsanlagen geeignet sind, bei denen mehrere Transportrollen 3 durch eines oder mehrere Übertragungsmittel 15 mit einer gemeinsamen Antriebseinrichtung 6 verbunden sind und von dieser angetrieben werden. Ein Ausführungsbeispiel hierfür ist in 6 dargestellt.
In 1 ist eine Transporteinrichtung dargestellt, bei der walzenförmige Transportrollen 3 jeweils in einem Transportrollenlager 4 drehbar gelagert sind. Am Ende der Transportrolle 3 ist mittels einer Kupplung 5 eine Rotorwelle 7 befestigt, die sich durch eine Öffnung 2 der Kammerwand 1 nach außen erstreckt. An der Außenseite der Kammerwand 1 ist eine Antriebseinrichtung 6 befestigt.
In 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel für die Antriebseinrichtung 6 dargestellt.
In einem Lagergehäuse 11 sind zwei Rotorlager 12 angeordnet, in welchen die Rotorwelle 7 drehbar gelagert ist, die durch die Öffnung 2 der Kammerwand 1 ragt. Am Ende der Rotorwelle 7 sitzt der eigentliche Rotor 8, der glockenförmig gestaltet ist. Der Rotor 8 wird von einem ebenfalls glockenförmig gestalteten Trennelement 9 umhüllt. Das Lagergehäuse 11, der Rotor 8 und das Trennelement 9 weisen jeweils einen Kreisringquerschnitt auf.
An der Außenseite des Trennelements 9 ist der Stator, genauer die Statorwicklungen 10, die im Betrieb der Antriebseinrichtung ein elektromagnetisches Feld erzeugen, angeordnet. Das Trennelement 9 bildet gemeinsam mit den Statorwicklungen 10 den Stator, weil das Trennelement 9 das Reaktionsmoment aufnimmt und in die Kammerwand 2 leitet. Selbstverständlich wäre es genauso möglich, die Statorwicklungen 10 fest mit dem Außengehäuse 13 zu verbinden, so dass die Statorwicklungen 10 mit dem Außengehäuse 13 den Stator bilden.
Das Trennelement 9 erstreckt sich von der Kammerwand 1 nach außen, d. h. es bildet eine Ausstülpung der Kammerwand 1. Das Trennelement 9 ist über das Lagergehäuse 11 gasdicht mit der Kammerwand 1 verbunden und trennt den Rotor 8 hermetisch vom Stator 10, so dass der Rotor 8 der Antriebseinrichtung 6 innerhalb der in der Anlagenkammer herrschenden Druckverhältnisse angeordnet ist und der Stator 10 außerhalb der in der Anlagenkammer herrschenden Druckverhältnisse angeordnet ist.
In 3 ist ein zweites Ausführungsbeispiel für die Antriebseinrichtung 6 dargestellt.
In einem Trennelement 9 sind zwei Rotorlager 12 angeordnet, in welchen die Rotorwelle 7 drehbar gelagert ist, die durch die Öffnung 2 der Kammerwand 1 ragt. Am Ende der Rotorwelle 7 sitzt der eigentliche Rotor 8, der glockenförmig gestaltet ist. Der Rotor 8 wird von einem ebenfalls glockenförmig gestalteten Trennelement 9 umhüllt. Das Lagergehäuse 11, der Rotor 8 und das Trennelement 9 weisen jeweils einen Kreisringquerschnitt auf.
An der Außenseite des Trennelements 9 ist der Stator, genauer die Statorwicklungen 10, die im Betrieb der Antriebseinrichtung ein elektromagnetisches Feld erzeugen, angeordnet. Das Trennelement 9 bildet gemeinsam mit den Statorwicklungen 10 den Stator, weil das Trennelement 9 das Reaktionsmoment aufnimmt und in die Kammerwand 2 leitet.
Das Trennelement 9 erstreckt sich von der Kammerwand 1 nach außen, d. h. es bildet eine Ausstülpung der Kammerwand 1. Das Trennelement 9 ist gasdicht mit der Kammerwand 1 verbunden und trennt den Rotor 8 hermetisch vom Stator 10, so dass der Rotor 8 der Antriebseinrichtung 6 innerhalb der in der Anlagenkammer herrschenden Druckverhältnisse angeordnet ist und der Stator 10 außerhalb der in der Anlagenkammer herrschenden Druckverhältnisse angeordnet ist.
In 4 ist eine Transporteinrichtung dargestellt, bei der walzenförmige Transportrollen 3 jeweils in einem Transportrollenlager 4 drehbar gelagert sind. Am Ende der Transportrolle 3 ist eine Rotorwelle 7 befestigt, an deren Ende ein scheibenförmiger Rotor 8 angeordnet ist.
An der Innenseite der Kammerwand 1 ist ein Trennelement 9 befestigt, welches eine Einstülpung bildet, d. h. in die Anlagenkammer hineinragt. Im Innern des Trennelements 9 sind die Statorwicklungen 10 angeordnet. Das Trennelement 9 und die Statorwicklungen 10 weisen eine Einbuchtung 14 auf, in die der untere Abschnitt des Rotors 8 eintaucht, so dass dieser Abschnitt von den Statorwicklungen 10 umschlossen wird.
In 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel für die Antriebseinrichtung 6 dargestellt, bei dem das Trennelement 9 ebenfalls eine Einstülpung bildet.
Jedoch ist in diesem Fall das Trennelement 9 wiederum – wie bei den Ausführungsbeispielen der 1 bis 3 – in der axialen Verlängerung der Transportrolle 3 angeordnet. Das Trennelement 9 ist glockenförmig ausgestaltet. Es ist an der Außenseite der Kammerwand 1 gasdicht angebracht und ragt durch die Öffnung 2 der Kammerwand 1 in die Anlagenkammer hinein. Am Ende der Rotorwelle 7 ist ein wiederum glockenförmiger Rotor 8 angeordnet, welcher das Trennelement 9 umschließt. Im Innern des Trennelements 9 sind die Statorwicklungen 10 angeordnet. so dass der Rotor 8 der Antriebseinrichtung 6 innerhalb der in der Anlagenkammer herrschenden Druckverhältnisse angeordnet ist und der Stator 10 außerhalb der in der Anlagenkammer herrschenden Druckverhältnisse angeordnet ist.
Bezugszeichenliste

1: Kammerwand
2: Öffnung
3: Transportrolle
4: Transportrollenlager
5: Kupplung
6: Antriebseinrichtung
7: Rotorwelle
8: Rotor
9: Trennelement
10: Statorwicklungen
11: Lagergehäuse
12: Rotorlager
13: Außengehäuse
14: Einbuchtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102005016406 A1 [0005]
DE 102007052524 A1 [0006]

Claims

Substratbehandlungsanlage zur Behandlung von Substraten, umfassend eine von Kammerwänden (1) begrenzte Anlagenkammer sowie innerhalb der Anlagenkammer mindestens eine Substratbehandlungseinrichtung und eine Transporteinrichtung, welche eine Anordnung von in der Transportrichtung hintereinander angeordneten Transportrollen (3) zum stehenden oder liegenden Transport von Substraten sowie mindestens eine Antriebseinrichtung (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (7) der Antriebseinrichtung (6) innerhalb der in der Anlagenkammer herrschenden Druckverhältnisse angeordnet ist und der Stator (10) außerhalb der in der Anlagenkammer herrschenden Druckverhältnisse angeordnet ist.
Substratbehandlungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (6) ein den Rotor (8) und den Stator (1) der Antriebseinrichtung (6) hermetisch voneinander trennendes Trennelement (9) aufweist, welches gasdicht mit einer Kammerwand (1) der Anlagenkammer verbunden ist.
Substratbehandlungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (9) sich von der Kammerwand (1) nach außen erstreckt.
Substratbehandlungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (9) sich von der Kammerwand (1) nach innen erstreckt.
Substratbehandlungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (9) eine Einbuchtung (14) aufweist, in welche der Rotor (8) zumindest teilweise eintaucht.
Substratbehandlungsanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine erste Gruppe von direkt hintereinander angeordneten Transportrollen (3) je eine eigene Antriebseinrichtung (6) aufweist.
Substratbehandlungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtungen (6) der ersten Gruppe von Transportrollen (3) getrennt von der oder den Antriebseinrichtungen einer zweiten Gruppe von Transportrollen ansteuerbar sind.
Substratbehandlungsanlage nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtungen (6) der ersten Gruppe von Transportrollen (3) einzeln ansteuerbar sind.