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Die Erfindung betrifft eine Substratbehandlungsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Unter einer Substratbehandlungsanlage wird dabei eine Anlage zur Durchführung technischer Behandlungen an Substraten, wie beispielsweise Ätz-, Beschichtungs- oder Umwandlungsprozessen usw., verstanden. Derartige Anlagen weisen üblicherweise eine Prozesskammer sowie eine oder mehrere Behandlungseinrichtungen, wie Beschichtungsquellen oder Ätzeinrichtungen auf. Weitere Anlagenkomponenten, wie Transporteinrichtungen, Speichereinrichtungen, Heizeinrichtungen, Kühleinrichtungen, Gaszufuhreinrichtungen und Gasabsaugeinrichtungen usw. können ebenfalls vorgesehen sein, von denen einige eine Antriebseinrichtung aufweisen.
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Beim Transport von Substraten durch Substratbehandlungsanlagen sind Antriebseinrichtungen bekannt, bei denen Bewegungen durch Zugmittel wie Zahnriemen, Bogenzahnketten, Rollenketten oder Kardanwellen mit Kegelradverzahnung auf Substrate, Substrathalter (Carrier) oder Messinstrumente entweder direkt oder über weitere Transportmittel, wie Transportrahmen, Transportbehälter, Transportrollen oder Transportwalzen oder Kombinationen derartiger Transportmittel, welche wiederum durch das Zugmittel der Antriebseinrichtung angetrieben werden, übertragen werden. Durchgehend ist bei diesen Antriebseinrichtungen ein mehr oder weniger großer unerwünschter Polygoneffekt nachweisbar, wodurch die Geschwindigkeit des Zugmittels periodisch um eine mittlere Geschwindigkeit schwankt. Auch Stahlseile finden in derartigen Antriebseinrichtungen Verwendung als Zugmittel, haben aber mit ihrer endlosen Verbindung und innerer Reibung der Litzen technische Grenzen erreicht. Ein konstruktives Ziel besteht daher darin, den Polygoneffekt bekannter Antriebseinrichtungen zu verringern.
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Die Antriebseinrichtungen von Anlagenkomponenten für Substratbehandlungsanlagen stellen eine sensible mechanische Komponente dar, weil vom gleichmäßigen Lauf beispielsweise einer Transporteinrichtung einer Vakuumbeschichtungsanlage die Qualität der Beschichtung abhängt. Ist die Transportgeschwindigkeit der Substrate nicht konstant, wie dies beispielsweise aufgrund des oben beschriebenen Polygoneffekts geschehen kann, so wird die Homogenität der sich ausbildenden Schicht negativ beeinflusst.
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Hierzu wird in der
WO 2011/000583 A1 eine Substratbehandlungsanlage vorgeschlagen, die eine Transporteinrichtung sowie eine Antriebseinrichtung umfasst, welche ein Antriebsmittel mit einem antreibenden Rad und ein Zugmittel aufweist, welches um das antreibende Rad und mindestens ein angetriebenes Rad der Transporteinrichtung geführt ist und diese im Betrieb der Substratbehandlungsanlage antreibt, wobei die Antriebseinrichtung weiterhin mindestens ein Spannmittel umfasst, das mit dem Zugmittel zumindest während des Betriebs der Antriebseinrichtung so in Wirkverbindung bringbar ist, dass auf das Leertrum oder auf das Leertrum und das Lasttrum des Zugmittels eine Spannkraft wirkt. Dadurch kann der Polygoneffekt signifikant verringert werden.
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Aus
DE 10 2005 059 158 A1 ist eine Spannvorrichtung für ein Transportband zum Fördern eines Druckproduktes bekannt, mit Umlenkrollen, über die das Transportband geführt ist, wobei eine Umlenkrolle quer zur Laufrichtung des Bandes verstellbar ist und ein Gewicht an einer frei laufenden Stelle an das Transportband anlegbar ist, wobei dem Gewicht ein Detektor für die Höhenlage zugeordnet ist.
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Bekannte Zugmittel neigen mit steigender Betriebsdauer, insbesondere wenn sie bei hohen Temperaturen verwendet werden, dazu, dauerhaft länger zu werden, weil einerseits die Spannkraft eine Dehnung verursacht, deren plastischer Anteil mit der Temperatur zunimmt, und weil andererseits, insbesondere bei Bogenzahnketten, Rollenketten, Gelenkketten usw., die Gelenke durch Reibung verschleißen und dadurch eine Längenänderung des Zugmittels verursacht wird. Diese im Betrieb zunehmende dauerhafte Längenänderung des Zugmittels begrenzt die Lebensdauer des Zugmittels, d. h. das Zugmittel muss nach einer bestimmten Betriebsdauer ersetzt werden, wenn die Längenänderung ein bestimmtes Maß überschreitet, weil dann ein sicheres Spannen des Zugmittels nicht mehr möglich ist. Es ist jedoch schwierig, den richtigen Zeitpunkt für die Ersetzung des Zugmittels zu erkennen.
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Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, bekannte Substratbehandlungsanlagen dahingehend zu verbessern, dass der Zeitpunkt, an dem das Zugmittel ersetzt werden muss, rechtzeitig erkannt werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Substratbehandlungsanlage mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung offenbart.
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Vorgeschlagen wird eine Substratbehandlungsanlage mit einer Anlagenkammer, umfassend eine Transporteinrichtung sowie eine Antriebseinrichtung, welche ein Antriebsmittel mit einem antreibenden Rad und ein Zugmittel aufweist, welches um das antreibende Rad und mindestens ein angetriebenes Rad der Transporteinrichtung geführt ist und diese im Betrieb der Substratbehandlungsanlage antreibt, wobei die Antriebseinrichtung weiterhin mindestens ein bewegliches Spannmittel zum Spannen des Zugmittels umfasst, wobei weiterhin eine Messeinrichtung zur Messung der Bewegung des Spannmittels vorgesehen ist.
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Die Messeinrichtung ermöglicht es eine Längenänderung des Zugmittels im Betrieb zu erfassen und somit erkennbar zu machen, so dass der richtige Zeitraum zum Auswechseln des Zugmittels erkannt werden kann.
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Spannmittel in diesem Sinne können beispielsweise Schwenkhebel sein, die gegebenenfalls an ihrem freien Ende eine Spannrolle aufweisen und die durch Schwenken eine Spannkraft auf das Zugmittel ausüben und dieses dadurch spannen, oder eine exzentrisch drehbar gelagerte Antriebseinrichtung sein, deren antreibendes Rad sich durch Drehen der Antriebseinrichtung von der Transporteinrichtung entfernt und dadurch das Zugmittel spannt. Daher ist gemäß einer Ausgestaltung vorgesehen, dass das Spannmittel drehbar oder schwenkbar gelagert ist und die Messeinrichtung zur messtechnischen Erfassung eines Winkels ausgebildet ist. Vergrößert sich im Laufe des Betriebes der Winkel über ein bestimmtes Maß hinaus, so bedeutet dies, dass das Zugmittel länger geworden ist. Überschreitet die Winkeländerung gegenüber dem ursprünglichen Wert ein bestimmtes Maß, so ist dies ein Zeichen dafür, dass das Zugmittel ausgetauscht werden muss.
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Spannmittel in diesem Sinne können aber beispielsweise auch verschiebbare Spannrollen oder Gleitelemente, die mit dem Zugmittel in Kontakt treten und die durch Schwenken eine Spannkraft auf das Zugmittel ausüben und dieses dadurch spannen, oder eine verschiebbar gelagerte Antriebseinrichtung sein, deren antreibendes Rad sich durch Drehen der Antriebseinrichtung von der Transporteinrichtung entfernt und dadurch das Zugmittel spannt. Daher ist gemäß einer Ausgestaltung vorgesehen, dass das Spannmittel verschiebbar gelagert ist und die Messeinrichtung zur messtechnischen Erfassung eines Weges ausgebildet ist. Vergrößert sich im Laufe des Betriebes der Weg über ein bestimmtes Maß hinaus, so bedeutet dies, dass das Zugmittel länger geworden ist. Überschreitet die Wegänderung gegenüber dem ursprünglichen Wert ein bestimmtes Maß, so ist dies ein Zeichen dafür, dass das Zugmittel ausgetauscht werden muss.
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Spannmittel in diesem Sinne können zusätzlich auch federnd gelagert sein, um Toleranzen, Unrundheiten und dergleichen auszugleichen und stets eine ausreichende Spannung des Zugmittels zu gewährleisten. Daher ist gemäß einer Ausgestaltung vorgesehen, dass das Spannmittel federnd gelagert ist und die Messeinrichtung zur messtechnischen Erfassung einer Kraft ausgebildet ist. Verändert sich im Laufe des Betriebes die Kraft über ein bestimmtes Maß hinaus, so bedeutet dies, dass das Zugmittel länger geworden ist. Überschreitet die Wegänderung gegenüber dem ursprünglichen Wert ein bestimmtes Maß, so ist dies ein Zeichen dafür, dass das Zugmittel ausgetauscht werden muss.
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Gemäß einer Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Messeinrichtung mit einer außerhalb der Anlagenkammer angeordneten Visualisierungseinrichtung zur Anzeige eines Messwerts oder einer aus einem Messwert abgeleiteten Information über den Zustand des Zugmittels verbunden ist.
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Die Visualisierungseinrichtung kann in einer einfachen Ausgestaltung eine Kontrollleuchte oder dergleichen sein, die außerhalb der Anlagenkammer sichtbar ist und durch Aufleuchten signalisiert, dass ein Grenzwert der ermittelten Messgröße überschritten ist. Gemäß einer anderen Ausgestaltung kann die Visualisierungseinrichtung eine alphanumerische Anzeige, beispielsweise ein LCD-Display sein, das außerhalb der Anlagenkammer angebracht ist und die Überschreitung eines Grenzwertes oder/und einen ermittelten Messwert anzeigt. In einer anderen Ausgestaltung ist die Visualisierungseinrichtung ein Computer, beispielsweise ein Steuerungsrechner der Substratbehandlungsanlage, auf dessen Bildschirm die Überschreitung eines Grenzwertes oder/und ein ermittelter Messwert angezeigt wird.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
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1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Substratbehandlungseinrichtung,
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2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Substratbehandlungseinrichtung, und
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3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Substratbehandlungseinrichtung.
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1 zeigt einen Längsschnitt durch eine Substratbehandlungsanlage 1. In der Prozesskammer 11 der Substratbehandlungsanlage 1 ist eine Transporteinrichtung 2 angeordnet, die zum liegenden Transport tafelförmiger Substrate an einer Beschichtungsquelle 12 vorbei eingerichtet ist, welche eine Anzahl von beidseitig in je einer Lagerbank 21 drehbar gelagerten Transportwalzen, die in der gewählten Darstellung durch die Lagerbank 21 verdeckt sind, umfasst. Die Transportwalzen weisen an einem Ende je ein angetriebenes Rad 22 auf. Die angetriebenen Räder 22 stehen mit einer Zahnkette 31 in Kontakt, welche die angetriebenen Räder 22 antreibt.
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Hierzu wird das Untertrum der Zahnkette 31 über Umlenkräder 23 und um das antreibende Rad 35 einer Antriebseinrichtung 3 geführt, so dass eine von einem hier nicht dargestellten Elektromotor 34 erzeugte Bewegung des antreibenden Rades 35 durch die Zahnkette 31 auf die angetriebenen Räder 22 der Transportwalzen übertragen werden. Im Ausführungsbeispiel koaxial mit dem antreibenden Rad 35 ist in der Antriebseinrichtung 3 ein Hebel 41 schwenkbar gelagert. Koaxialität ist hingegen nicht notwendig; ebenso umfasst sind andere Gestaltungen, bei denen der Hebel 41 eine eigene Schwenkachse aufweist, welche von der Drehachse des antreibenden Rades 35 abweicht, sowie Ausführungen, bei denen die Spannkraft auf anderem Wege, beispielsweise durch eine oder mehrere Federn, erzeugt wird. Am freien Ende des Hebels 41 ist ein Andruckrad 42 drehbar gelagert, das durch Schwenken des Hebels 41 in die eine oder andere Richtung mit der Zahnkette 31 in Berührung gebracht werden kann, so dass der Hebel 41 mit dem Andruckrad 42 ein Spannmittel 4 bildet, durch das eine Spannkraft auf die Zahnkette 31 übertragen wird.
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Das antreibende Rad 35 der Antriebseinrichtung 3 und das Spannmittel 4 sind in einem Hilfsgehäuse 13 untergebracht, welches an der Unterseite der Prozesskammer 11 befestigt ist.
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Mit dem Hebel 41 ist ein Winkelsensor 51 so verbunden, dass der Schwenkwinkel des Hebels 41 erfasst wird. Der Winkelsensor 51 überträgt die ermittelten Werte des Schwenkwinkels an einen außerhalb der Prozesskammer 11 angeordneten Computer, welcher die Messwerte auswertet und bei Überschreiten eines vorgebbaren Wertes eine Warnung visualisiert.
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2 zeigt einen Längsschnitt durch eine Substratbehandlungsanlage 1. In der Prozesskammer 11 der Substratbehandlungsanlage 1 ist eine Transporteinrichtung 2 angeordnet, die zum liegenden Transport tafelförmiger Substrate an einer Beschichtungsquelle 12 vorbei eingerichtet ist, welche eine Anzahl von beidseitig in je einer Lagerbank 21 drehbar gelagerten Transportwalzen, die in der gewählten Darstellung durch die Lagerbank 21 verdeckt sind, umfasst. Die Transportwalzen weisen an einem Ende je ein angetriebenes Rad 22 auf. Die angetriebenen Räder 22 stehen mit einer Zahnkette 31 in Kontakt, welche die angetriebenen Räder 22 antreibt.
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Hierzu wird das Untertrum der Zahnkette 31 über Umlenkräder 23 und um das antreibende Rad 35 einer Antriebseinrichtung 3 geführt, so dass eine von einem hier nicht dargestellten Elektromotor 34 erzeugte Bewegung des antreibenden Rades 35 durch die Zahnkette 31 auf die angetriebenen Räder 22 der Transportwalzen übertragen werden.
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Das antreibende Rad 35 der Antriebseinrichtung 3 und das Spannmittel 4 sind in einem Hilfsgehäuse 13 untergebracht, welches an der Unterseite der Prozesskammer 11 befestigt ist.
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Ein Spannmittel 4, das in diesem Fall zwei pneumatische Kurzhubzylinder 43 und ein Joch 44 umfasst, übt eine von der Transporteinrichtung 2 weg weisende Kraft auf das antreibende Rad 35 – und damit auf das hier nicht dargestellte Antriebsmittel 34 – aus, so dass das Zugmittel 31 gespannt wird.
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Am Kurzhubzylinder 43 ist ein Wegsensor 52 so angebracht, dass der Weg des Kurzhubzylinders 43 erfasst wird. Der Wegsensor 52 überträgt die ermittelten Werte des Weges des Kurzhubzylinders 43 an einen außerhalb der Prozesskammer 1 angeordneten Computer, welcher die Messwerte auswertet und bei Überschreiten eines vorgebbaren Wertes eine Warnung visualisiert.
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Bei einem in 3 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel ist das Antriebsmittel 34 wiederum außerhalb des Hilfsgehäuses 13 angeordnet. Es ist über eine vakuumdicht am Hilfsgehäuse 13 angeordnete, drehbare Exzenterscheibe 47 am Hilfsgehäuse 13 angebracht. Diese Exzenterscheibe 47 bildet ein Spannmittel 4, durch das eine Spannkraft auf das Zugmittel 31 übertragen wird. Wird die Exzenterscheibe 47 gedreht, so ändert sich die Position des Antriebsmittels 34 relativ zur Transporteinrichtung 2 auch hinsichtlich des senkrechten Abstands zwischen beiden. Dadurch kann auf das Antriebsmittel 34 und in der Folge auch auf das antreibende Rad 35 sowie das Zugmittel 31 eine Spannkraft ausgeübt werden.
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Mit der Exzenterscheibe 47 ist ein Winkelsensor 51 so verbunden, dass der Drehwinkel der Exzenterscheibe 47 erfasst wird. Der Winkelsensor 51 überträgt die ermittelten Werte des Drehwinkels an einen außerhalb der Prozesskammer 11 angeordneten Computer, welcher die Messwerte auswertet und bei Überschreiten eines vorgebbaren Wertes eine Warnung visualisiert.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Substratbehandlungsanlage
- 11
- Prozesskammer
- 12
- Behandlungseinrichtung, Beschichtungsquelle
- 13
- Hilfsgehäuse
- 131
- Kammerflansch
- 132
- Abschlussflansch
- 133
- Faltenbalg
- 14
- Drehdurchführung
- 2
- Transporteinrichtung
- 21
- Lagerbank
- 22
- angetriebenes Rad
- 23
- Umlenkrad
- 3
- Antriebseinrichtung
- 31
- Zugmittel, Zahnkette
- 32
- Leertrum
- 33
- Lasttrum
- 34
- Antriebsmittel, Elektromotor
- 35
- antreibendes Rad
- 36
- Winkelgetriebe
- 4
- Spannmittel
- 41
- Hebel
- 42
- Andruckrad
- 43
- Betätigungsmittel
- 44
- Joch
- 45
- Führungsstab
- 46
- Gleitbuchse
- 47
- Exzenterscheibe
- 48
- Elektrodurchführung
- 51
- Winkelsensor
- 52
- Wegsensor
