DE102012106325A1

DE102012106325A1 - Apparatus for heating and cooling of substrate in substrate processing system, has thermal insulating unit that is provided to perform controllable heat transfer from heat source to heat sink

Info

Publication number: DE102012106325A1
Application number: DE201210106325
Authority: DE
Inventors: Hubertus VON DER WAYDBRINK; Michael Brandt; Michael Hentschel; Thomas Meyer; Jan Leupold; Matthias Smolke; Michael Hofmann; Steffen Mosshammer; Torsten Dsaak; Reinhardt BAUER
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2012-05-25
Filing date: 2012-07-13
Publication date: 2013-11-28

Abstract

The apparatus has a vacuum chamber that is provided with a transport unit for transporting substrates. The heating device (4) and thermal insulating unit (6) are arranged at the side of the transport unit or inside the vacuum chamber. The thermal insulating unit is provided to perform controllable heat transfer from the heat source to a heat sink in the form of a cooling device or a wall of the vacuum chamber. An independent claim is included for method for heating and cooling of substrate in substrate processing system.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufheizen und Abkühlen einer Substratbehandlungsanlage sowie Aufheizen und Abkühlen eines Substrats in der Substratbehandlungsanlage, in der sich eine Vakuumkammer befindet, in der eine Transporteinrichtung zum Transport von Substraten angeordnet ist, wobei innerhalb der Vakuumkammer auf einer Seite der Transporteinrichtung eine Wärmequelle insbesondere in Form einer Heizeinrichtung und eine thermische Isoliereinrichtung angeordnet sind. The invention relates to an apparatus and a method for heating and cooling a substrate treatment plant and heating and cooling a substrate in the substrate treatment plant, in which there is a vacuum chamber in which a transport device for transporting substrates is arranged, wherein within the vacuum chamber on one side of the Transport device, a heat source, in particular in the form of a heater and a thermal insulation device are arranged.

Bekannte Behandlungsprozesse von Substraten in einer Vakuumkammer sind beispielsweise Beschichtung, thermische Behandlung, Ätzung oder ähnliches. Bei der Beschichtung oder der thermischen Behandlung wird üblicherweise eine Wärmequelle eingesetzt, um eine gewünschte Prozesstemperatur zu erzielen. Wärmequellen können beispielsweise Lampen oder Heizelemente sein und sie sollen hauptsächlich das Substrat aufheizen. Stabile, gleichmäßige und gut regelbare Substrattemperaturen sind gewünscht, damit optimale Eigenschaften in den Schichten auf dem Substrat erreicht werden können. Bei Verfahren oder Vorrichtungen zur Behandlung von Substraten werden üblicherweise die Wärmequelle und das zu behandelnde Substrat von der Umgebung thermisch abgeschirmt, um Wärmeverluste zu verhindern. Außerdem sollen das Substrat, wärmeempfindliche Bauteile, sowie die Vakuumskammer vor unzulässiger Erwärmung geschützt werden. Known treatment processes of substrates in a vacuum chamber are for example coating, thermal treatment, etching or the like. In the coating or thermal treatment, usually a heat source is used to achieve a desired process temperature. Heat sources may be, for example, lamps or heating elements and they are primarily intended to heat the substrate. Stable, uniform and well controllable substrate temperatures are desired in order to achieve optimal properties in the layers on the substrate. In methods or apparatus for treating substrates, usually the heat source and the substrate to be treated are thermally screened from the environment to prevent heat loss. In addition, the substrate, heat-sensitive components, as well as the vacuum chamber to be protected from improper heating.

Zur derartigen thermischen Isolierungen von thermischen Prozessen werden häufig thermisch isolierend wirkende Materiellen zwischen die Wärmequelle und die zu schützende Umgebung eingebracht, die eine Ausbreitung der Wärme behindern. Üblicherweise wird ein sogenannter Strahlungsschutzschirm hinter der Wärmequelle eingesetzt, der beispielsweise aus mehreren metallischen Schirmen oder Blechen hintereinander besteht. For such thermal insulation of thermal processes often thermally insulating material acting between the heat source and the environment to be protected are introduced, which hinder a spread of heat. Usually, a so-called radiation shield is used behind the heat source, which consists for example of several metallic screens or sheets in a row.

In der DE 10 2005 001 502 A1 ist ein Strahlungsschutzschirm beschrieben, der aus einem porösen keramischen und/oder metallischen Material besteht und/oder mindestens auf einer Oberfläche in Richtung der Heizelemente mit einem wärmestrahlungsreflektierenden Material ganz oder teilweise beschichtet ist. Hierdurch wird für den Strahlungsschutzschirm ein verringertes Gewicht bei gleicher oder geringerer Wärmeleitfähigkeit erzielt. In the DE 10 2005 001 502 A1 a radiation protective screen is described, which consists of a porous ceramic and / or metallic material and / or at least on one surface in the direction of the heating elements with a heat radiation reflecting material is completely or partially coated. As a result, a reduced weight is achieved for the radiation protection screen with the same or lower thermal conductivity.

In der Vakuumkammer bestehen häufig Probleme aufgrund der thermischen Trägheit des Strahlungsschutzschirms. Beispielweise sind nach Heizbeginn die Temperaturen insbesondere der am weitesten außen liegenden Abschirmbleche sowie von Kammerwand und Kammerdeckel erst nach sehr langen Zeiten eingeschwungen. Das kann dazu führen, dass die Temperatur des Substrats über einen ebenso langen Zeitraum driftet und damit keine stabilen Temperaturbedingungen für einen Beschichtungsprozess oder einen thermischen Behandlungsprozess vorliegen. Weiterhin sind die Vakuumbedingungen in der Vakuumkammer über einen ebenso langen Zeitraum ungenügend, weil von den sich langsam erwärmenden Flächen verschiedene Substanzen, beispielsweise Wasser, desorbieren. Dieser Vorgang kommt erst dann zur Ruhe, wenn die Temperatur der Bauteile den Endwert erreicht und dieser über einen gewissen Zeitraum konstant bleibt. Ein weiteres Problem besteht darin, dass nach dem Ausschalten der Wärmequelle sehr lange gewartet werden muss, bis heiße Bauteile in der Vakuumkammer ausreichend abgekühlt sind. Diese Umstände reduzieren die Zeit, in der ein Anlagenbetreiber qualitativ hochwertige Produkte auf der Anlage herstellen kann (so genannte up-time). In the vacuum chamber, there are often problems due to the thermal inertia of the radiation shield. For example, after the beginning of the heating, the temperatures of, in particular, the outermost shielding plates as well as of the chamber wall and the chamber lid have settled only after very long times. This can cause the temperature of the substrate to drift over an equally long period of time and thus avoid stable temperature conditions for a coating process or a thermal treatment process. Furthermore, the vacuum conditions in the vacuum chamber over an equally long period of time are insufficient, because of the slowly warming surfaces various substances, such as water, desorb. This process only comes to rest when the temperature of the components reaches the final value and this remains constant over a certain period of time. Another problem is that after switching off the heat source has to wait a very long time until hot components are sufficiently cooled in the vacuum chamber. These circumstances reduce the time in which a plant operator can produce high-quality products on the plant (so-called up-time).

In der DE 10 2009 049 954 A1 ist eine Einrichtung zur Temperaturführung von Substraten in einer Substratbehandlungsanlage beschrieben, in der ein Substrat in Längserstreckung der Substratbehandlungsanlage in einer Substrattransportebene innerhalb einer Vakuumkammer an einer Behandlungseinrichtung vorbeiführbar ist. Dabei ist in einer Ausgestaltung eine thermische Isolation auf einer Seite der Substrattransportebene parallel zu der Substrattransportebene angeordnet, die in dem Bereich, der der Wärmequelle gegenüber liegt, unterbrochen ist. Hierbei ist in der Unterbrechung ein wärmeabsorbierendes Kühlmittel mit einem Isolationsmittel angeordnet. Dadurch wird eine dynamische Änderung der thermischen Isolation zur Steuerung des Wärmedurchgangs im Substrat dynamisch gestaltet und damit werden insbesondere thermische Trägheiten verringert. In the DE 10 2009 049 954 A1 a device for temperature control of substrates in a substrate treatment plant is described, in which a substrate in the longitudinal extension of the substrate treatment plant in a substrate transport plane within a vacuum chamber at a treatment device is guided past. In one embodiment, a thermal insulation on one side of the substrate transport plane is arranged parallel to the substrate transport plane, which is interrupted in the region which is opposite to the heat source. In this case, a heat-absorbing coolant with an insulating agent is arranged in the interruption. As a result, a dynamic change of the thermal insulation for controlling the heat transfer in the substrate is made dynamic, and thus, in particular, thermal inertia is reduced.

In der DE69931278T2 sind ein System und ein Verfahren zum thermischen Behandeln von Halbleitersubstraten unter Verwendung eines Systems auf der Heißplattenbasis beschrieben. Dabei enthält das Behandlungssystem eine Basis-Widerstandsheizeinrichtung und eine Kanten-Widerstandsheizeinrichtung für die Erwärmung eines oder mehrerer Blöcke sowie isolierende Wände, welche die Heizeinrichtungen und den Block für das Isolieren eines thermischen Behandlungsbereiches umgeben. Hierbei werden die Systemmaße und Behandlungsparameter so ausgewählt, um einen wesentlichen Wärmefluss zu dem Substrat vorzusehen, während das Potential für Wärmeverluste zu der umgebenen Umwelt reduziert wird, insbesondere von den Kanten des erwärmten Blockes und des Substrates. In the DE69931278T2 For example, a system and method for thermally treating semiconductor substrates using a hot plate-based system are described. Here, the treatment system includes a base resistance heater and an edge resistance heater for heating one or more blocks, and insulating walls surrounding the heaters and the block for insulating a thermal treatment area. Here, the system measures and treatment parameters are selected to provide substantial heat flow to the substrate while reducing the potential for heat losses to the surrounding environment, particularly from the edges of the heated block and substrate.

Es besteht daher ein Bedarf an einer verbesserten Einrichtung zur thermischen Abschirmung in einer Vakuumkammer, so dass sowohl eine schnellere Durchwärmung als auch Abkühlung der Einrichtung und damit eine Steigerung der „up-time“ und eine genauere Kontrolle der Prozesstemperatur möglich sind. Dabei soll die thermische Trägheit der Einrichtung verringert werden. There is therefore a need for an improved thermal shielding device a vacuum chamber, so that both a faster heating and cooling of the device and thus an increase in the "up-time" and a more precise control of the process temperature are possible. In this case, the thermal inertia of the device should be reduced.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, bei denen ein Substrat in einer Substratbehandlungsanlage sowie die Substratbehandlungsanlage selbst schnell aufgeheizt und abgekühlt werden, insbesondere aktiv abgekühlt werden, und bei denen ein stabiles Soll-Temperaturprofil auf dem Substrat eingestellt wird, um eine optimale Substratsbehandlung zu erzielen. The object of the present invention is now to provide a device and a method in which a substrate in a substrate treatment system and the substrate treatment system itself are heated and cooled quickly, in particular actively cooled, and where a stable target temperature profile is set on the substrate to achieve optimal substrate treatment.

Die vorrichtungsseitige Lösung ist durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 bis 10 angegeben. Verfahrensseitig ist die Lösung durch die Merkmale des Patentanspruches 11 gekennzeichnet. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Ansprüchen 12 bis 15 angegeben. The device-side solution is characterized by the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims 2 to 10. The method, the solution is characterized by the features of claim 11. Advantageous embodiments are specified in claims 12 to 15.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sich in einer Substratbehandlungsanlage eine Vakuumkammer befindet, in der eine Transporteinrichtung zum Transport von Substraten angeordnet ist. In einer solchen Vakuumkammer wird das Substrat beispielsweise beschichtet oder thermisch behandelt bei einer bestimmten Prozesstemperatur. Innerhalb der Vakuumkammer ist eine Wärmequelle, insbesondere in Form einer Heizeinrichtung auf einer Seite der Transporteinrichtung angeordnet. Die Heizeinrichtung kann beispielsweise eine Anzahl von Heizelementen oder Lampen sein, die nebeneinander angeordnet sind. Dabei ist in der Vakuumkammer eine thermische Isoliereinrichtung auf einer Seite der Heizeinrichtung angeordnet, durch die die Heizeinrichtung und das zu behandelnde Substrat von der Umgebung thermisch abgeschirmt werden. Gegenüber herkömmlichen Isoliereinrichtungen, die typischerweise thermische Isolierung oder Abschirmung bewirken, weist die erfindungsgemäße Isoliereinrichtung einen steuerbaren Wärmeübertragungsweg von der Wärmequelle zu einer Wärmesenke, insbesondere in Form einer Kühleinrichtung oder einer Wandung der Vakuumkammer auf. Durch diesen Wärmeübertragungsweg kann die Isolationswirkung der Isoliereinrichtung gezielt beeinflusst werden According to the invention, there is provided in a substrate treatment plant a vacuum chamber in which a transport device for transporting substrates is arranged. In such a vacuum chamber, for example, the substrate is coated or thermally treated at a certain process temperature. Within the vacuum chamber, a heat source, in particular in the form of a heater on one side of the transport device is arranged. The heater may be, for example, a number of heating elements or lamps arranged side by side. In this case, in the vacuum chamber, a thermal insulation device is arranged on one side of the heating device, by which the heating device and the substrate to be treated are thermally shielded from the environment. Compared to conventional insulating devices, which typically cause thermal insulation or shielding, the insulating device according to the invention has a controllable heat transfer path from the heat source to a heat sink, in particular in the form of a cooling device or a wall of the vacuum chamber. Through this heat transfer path, the insulating effect of the insulating device can be influenced in a targeted manner

Hierzu kann der Wärmeübertragungsweg im Wesentlichen nach drei verschiedenen Prinzipien ausgebildet sein. Beim ersten Prinzip wird die Isoliereinrichtung mit zusätzlichen Kanälen gestaltet, durch die eine Medienströmung sowohl in der Isoliereinrichtung als auch in der Vakuumkammer erzielt wird. Damit entstehen thermische Verbindungen zwischen Transporteinrichtung, Isoliereinrichtung und Kammerboden oder Kammerwand. Beim zweiten Prinzip wird die Isoliereinrichtung in geeigneter Weise modifiziert, um ein Volumen in der Isoliereinrichtung zu bilden, so dass dadurch eine Durchströmung innerhalb der Isoliereinrichtung und damit ein Wärmeabtransport realisiert wird. Das dritte Prinzip sieht eine mechanische wärmeleitende Verbindung, die gesteuert oder geregelt ein- oder ausgeschaltet werden kann. For this purpose, the heat transfer path can be formed essentially according to three different principles. In the first principle, the isolation device is designed with additional channels, through which a media flow is achieved both in the isolation device and in the vacuum chamber. This creates thermal connections between transport device, insulation and chamber floor or chamber wall. In the second principle, the insulating device is modified in a suitable manner to form a volume in the insulating device, so that thereby a flow through the insulating device and thus a heat dissipation is realized. The third principle provides a mechanical heat-conducting connection that can be switched on or off in a controlled or regulated manner.

Vorzugweise ist die erfindungsgemäße thermische Isoliereinrichtung zwischen der Transporteinrichtung und dem Kammerboden und/oder zwischen der Transporteinrichtung und einer Kammerwandung oder dem Kammerdeckel angeordnet. The thermal insulation device according to the invention is preferably arranged between the transport device and the chamber bottom and / or between the transport device and a chamber wall or the chamber cover.

Gemäß dem ersten Prinzip zur Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die thermische Isoliereinrichtung mit Kanälen gestaltet wird, weist die thermische Isoliereinrichtung einen Anschluss an ein Quelle eines gasförmigen wärmetransportierenden Mediums und eine Vielzahl von parallel beabstandeten Isolierplatten auf, deren Zwischenräume mit einer Vielzahl von quer zu den Isolierplatten gerichteten Kanälen verbunden sind, so dass das Medium durch die Kanäle den Zwischenräumen zugeführt wird. Vorzugweise werden die Kanäle als Röhrchen ausgebildet. Es ist vorteilhaft, die Abstände zwischen den benachbarten Isolierplatten klein zu halten um eine bessere Wärmeübertragung zu erreichen. According to the first principle for the embodiment of the device according to the invention, in which the thermal insulation device is designed with channels, the thermal insulation device has a connection to a source of gaseous heat-transporting medium and a plurality of parallel-spaced insulating plates whose interspaces with a plurality of transverse to the insulating plates directed channels are connected, so that the medium is supplied through the channels to the interstices. Preferably, the channels are formed as a tube. It is advantageous to keep the distances between the adjacent insulating plates small in order to achieve a better heat transfer.

In einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jeder Kanal in den jeweiligen Zwischenräumen zwischen den parallel beabstandeten Isolierplatten mit seitlichen Austrittsöffnungen versehen, durch die eine radial gerichtete Medienströmung zwischen den benachbarten Isolierplatten erzeugt wird. Dabei wird vorzugsweise ein Inertgas als Medium verwendet. In another embodiment of the device according to the invention, each channel is provided in the respective spaces between the parallel spaced insulating plates with lateral outlet openings, through which a radially directed media flow between the adjacent insulating plates is generated. In this case, an inert gas is preferably used as the medium.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jeder Kanal an dem Ende, das auf der der Transporteinrichtung zugewandten Seite liegt, jeweils mit einer Austrittsöffnung versehen, durch die das Medium in querlaufender Richtung zu den Isolierplatten in die Vakuumkammer eingelassen oder eingeblasen wird. In a further embodiment of the device according to the invention, each channel is provided at the end, which is on the side facing the transport device, each with an outlet opening through which the medium is introduced or blown in the transverse direction to the insulating in the vacuum chamber.

In einer anderen weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jeder Kanal an dem Ende, das auf der der Transporteinrichtung abgewandten Seite liegt, zusammen mit einem parallel zu den Isolierplatten gerichteten Hauptkanal verbunden, durch den das Medium in paralleler Richtung zu den Isolierplatten zugeführt wird. Vorzugweise ist der Hauptkanal mit seitlichen Austrittsöffnungen versehen, durch die das Medium in Richtung zu dem Kammerboden oder der Kammerwand eingelassen wird. Hierbei wird der Hauptkanal vorzugsweise als Rohr ausgebildet. In another further embodiment of the device according to the invention, each channel is connected at the end, which is on the side facing away from the transport device, together with a directed parallel to the insulating main channel, through which the medium is fed in a direction parallel to the insulating plates. Preferably, the main channel is provided with lateral outlet openings through which the medium is admitted in the direction of the chamber bottom or the chamber wall becomes. Here, the main channel is preferably formed as a tube.

Es ist vorteilhaft, an die Kanäle ein Mediensteuerungssystem anzuschließen, mit dem der Medienstrom und/oder der Druck des Mediums gesteuert wird. Mit Hilfe des Mediensteuerungssystems ist der Wärmeübertragungskoeffizient der thermischen Isoliereinrichtung einstellbar. Dazu ist in der Vakuumkammer ein Temperatursensor angeordnet, der mit dem Mediensteuerungssystem verbunden ist. It is advantageous to connect to the channels a media control system with which the media flow and / or the pressure of the medium is controlled. With the help of the media control system, the heat transfer coefficient of the thermal insulation device is adjustable. For this purpose, a temperature sensor is arranged in the vacuum chamber, which is connected to the media control system.

Hierbei entstehen thermische Verbindungen zwischen allen Isolierplatten durch die radial gerichtete Medienströmung zwischen den benachbarten Isolierplatten, zwischen Transporteinrichtung und Isoliereinrichtung durch die in querlaufender Richtung zu den Isolierplatten eingeblasene Medienströmung in die Vakuumkammer und zwischen Isoliereinrichtung und dem gekühlten Kammerboden oder der Kammerwand durch die eingeblasene Medienströmung. Dadurch wird der Wärmeübertragungskoeffizient der Isoliereinrichtung durch eine intensive Verwirbelung erheblich erhöht und damit wird Wärme mithilfe der Medienströmung schnell und aktiv abtransportiert. This creates thermal connections between all insulating plates by the radially directed media flow between the adjacent insulating plates, between the transport device and insulation by the blown in the transverse direction to the insulating media flow into the vacuum chamber and between the insulating device and the cooled chamber bottom or the chamber wall by the injected media flow. As a result, the heat transfer coefficient of the insulating device is considerably increased by an intensive turbulence and thus heat is removed quickly and actively by means of the media flow.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind auf der jeweiligen Isolierplatte eine Vielzahl von kleinen Verwirbelungsblättchen vor den seitlichen Austrittsöffnungen der Kanäle befestigt, so dass dadurch eine turbulente Medienströmung zwischen den benachbarten Isolierplatten erzeugt wird. In an advantageous embodiment of the device according to the invention, a plurality of small swirling blades are mounted on the respective insulating plate in front of the lateral outlet openings of the channels, thereby generating a turbulent flow of media between the adjacent insulating panels.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Isolierplatten mit Perforationen versehen, wobei die Perforationen auf benachbarten Isolierplatten so gegeneinander versetzt sind, dass dabei keine gerade durchgehende Sichtverbindung entsteht. In a further advantageous embodiment of the device according to the invention, the insulating plates are provided with perforations, wherein the perforations on adjacent insulating plates are offset from each other so that no straight continuous line of sight is formed.

Gemäß dem zweiten Prinzip zur Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei der die thermische Isoliereinrichtung modifiziert wird, weist die thermische Isoliereinrichtung zwei parallel beabstandete Isolierplatten auf, die am Rand umlaufend miteinander dicht verbunden sind, um ein Volumen zwischen den beiden Isolierplatten einzuschließen. Eine solche Isolierplatte besteht typischerweise aus einem thermisch isolierend wirkenden Material, das eine Ausbreitung der Wärme, die im Wesentlichen über Wärmeleitung oder durch Wärmestrahlung erfolgt, verhindert. Hierbei ist die thermische Isoliereinrichtung mit zwei Öffnungen versehen, durch die das Medium in die Isoliereinrichtung zugeführt wird. Außerdem kann das Medium zwischen den zwei Öffnungen das Volumen in der Isoliereinrichtung durchströmen. Vorzugweise ist das Medium als Luft vorgesehen. Vorzugweise sind die Öffnungen auf der der Transporteinrichtung abgewandten Seite am Rand der Isoliereinrichtung angeordnet, so dass dadurch eine optimale Durchströmung in der Isoliereinrichtung erreicht wird. According to the second principle for the embodiment of the device according to the invention, in which the thermal insulation device is modified, the thermal insulation device comprises two parallel spaced insulating plates, which are peripherally sealed to each other at the edge to enclose a volume between the two insulating plates. Such an insulating plate is typically made of a thermally insulating material, which prevents the propagation of heat, which takes place substantially via heat conduction or by thermal radiation. Here, the thermal insulation device is provided with two openings through which the medium is fed into the insulating device. In addition, the medium between the two openings can flow through the volume in the insulating device. Preferably, the medium is provided as air. Preferably, the openings are arranged on the side facing away from the transport device on the edge of the insulating device, so that thereby an optimal flow in the insulating device is achieved.

In einer anderen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung weist die thermische Isoliereinrichtung eine Vielzahl von parallel beabstandeten Isolierplatten auf, die am Rand umlaufend miteinander dicht verbunden sind. Dabei ist die Isoliereinrichtung mit zwei Öffnungen für Medienzufuhr und Medienabfuhr versehen und außerdem sind alle inneren Isolierplatten mit jeweils einer Öffnung versehen. Für den Fall, dass die Isoliereinrichtung durchströmt wird, soll eine gleichmäßige Abkühlung in der Fläche erreicht werden, d.h., Totstromgebiete sind zu vermeiden. Hierbei ist jeweils mindestens eine Öffnung an den inneren Isolierplatten vorgesehen und dadurch ist eine mäanderförmige Durchströmung mit wenigen Totstrombereichen erzielbar. In another embodiment of the device according to the invention, the thermal insulation device has a plurality of parallel spaced insulation, which are circumferentially tightly connected to each other at the edge. In this case, the insulating device is provided with two openings for media supply and media removal and also all the inner insulating plates are each provided with an opening. In the event that the insulating device is flowed through, a uniform cooling in the surface is to be achieved, that is, dead flow areas are to be avoided. In this case, at least one opening is provided on the inner insulating plates in each case and thereby a meandering flow with few dead flow areas can be achieved.

In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist das Volumen in der thermischen Isoliereinrichtung evakuierbar. In a further embodiment of the device according to the invention, the volume in the thermal insulation device can be evacuated.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Dicke der inneren Isolierplatten dünner als die Dicke der äußeren Isolierplatten. Für die Wirksamkeit einer Isoliereinrichtung im Dauerbetrieb ist die Anzahl der Isolierplatten sowie der Reflexionsgrad ihrer Oberflächen entscheidend. Durch die geringe Dicke der inneren Isolierplatten wird deren thermische Trägheit reduziert, wodurch schnelleres Durchwärmen und Abkühlen möglich sind. In an advantageous embodiment of the device according to the invention, the thickness of the inner insulating plates is thinner than the thickness of the outer insulating plates. For the effectiveness of an insulating device in continuous operation, the number of insulating plates and the reflectance of their surfaces is crucial. Due to the small thickness of the inner insulating their thermal inertia is reduced, whereby faster soaking and cooling are possible.

Typischerweise können die Oberflächen der Isolierplatten in einer Vakuumkammer ausgasen, wodurch die Evakuierung behindert wird. Durch die am Rand umlaufende Verbindung der Isolierplatten in der erfindungsgemäßen Isoliereinrichtung, sind unabhängig von der Anzahl der Isolierplatten nur die Außenseiten der Isoliereinrichtung für das Ausgasen wirksam. Hierbei besteht ein Vorteil darin, dass diese Oberflächen zudem innerhalb kurzer Zeit ihre Endtemperatur erreichen, so dass Desorptionsvorgänge von den Oberflächen schnell abgeschossen werden können. Typically, the surfaces of the insulation panels may outgas in a vacuum chamber, thereby hindering evacuation. Due to the peripheral edge of the compound insulation in the insulation device according to the invention, regardless of the number of insulating only the outer sides of the insulating device for outgassing are effective. In this case, there is an advantage in that these surfaces also reach their final temperature within a short time, so that desorption processes can be quickly launched from the surfaces.

Es ist vorteilhaft, an die thermische Isoliereinrichtung ein Mediensteuerungssystem anzuschließen, mit dem der Medienstrom und/oder der Druck des Mediums gesteuert wird. Typischerweise umfasst ein solches Mediensteuerungssystem wenigstens eine Pumpe, Ventile, Medienleitungen Wärmetauscher und eine Steuerung. Mit Hilfe des Mediensteuerungssystems ist die Isolierwirkung der thermischen Isoliereinrichtung einstellbar. It is advantageous to connect to the thermal insulation device, a media control system, with which the media flow and / or the pressure of the medium is controlled. Typically, such a media control system includes at least one pump, valves, media lines, heat exchangers, and a controller. With the help of the media control system, the insulating effect of the thermal insulation device is adjustable.

Im Gegensatz zur herkömmlichen Isoliereinrichtungen, die thermische Abschirmung bewirken, hat die erfindungsgemäße Isoliereinrichtung verschiedene vorteilhafte Funktionen. Für den Fall, dass das Medium in der Isoliereinrichtung zugeführt ist und innen verbleibt, wird die Wärmeleitung der Isoliereinrichtung dadurch erhöht aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit des Mediums. Damit hat die Isoliereinrichtung die Funktion, die Wärme besser zu transportieren und sich schnell zu erwärmen. Im anderen Fall, dass das Medium, vorzugsweise kalte Luft, das Volumen in der Isoliereinrichtung durchströmt, wird die Wärme in der Vakuumkammer besser abtransportiert. Im einen weiteren Fall, dass das Volumen in der Isoliereinrichtung evakuiert ist, hat die erfindungsgemäße Isoliereinrichtung vergleichsweise eine verbesserte Isolierwirkung. Unlike traditional insulation, thermal shielding cause the insulating device according to the invention has various advantageous functions. In the event that the medium is supplied in the insulating device and remains inside, the heat conduction of the insulating device is thereby increased due to the high thermal conductivity of the medium. Thus, the insulating device has the function to better transport the heat and heat up quickly. In the other case, that the medium, preferably cold air, flows through the volume in the insulating device, the heat is better transported away in the vacuum chamber. In a further case that the volume is evacuated in the insulating device, the insulating device according to the invention has comparatively an improved insulating effect.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in der Vakuumkammer ein Temperatursensor angeordnet, der mit dem Mediensteuerungssystem verbunden ist. Vorzugweise enthält der Temperatursensor mindestens ein Pyrometer oder ein Thermoelement, das in der Nähe von dem Substrat oder direkt an dem Substrat angeordnet ist. In an advantageous embodiment of the device according to the invention, a temperature sensor is arranged in the vacuum chamber, which is connected to the media control system. Preferably, the temperature sensor includes at least one pyrometer or thermocouple disposed proximate to the substrate or directly to the substrate.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist an der thermischen Isoliereinrichtung am seitlichen Rand eine Abschirmung verbunden. Typischerweise kann die Isoliereinrichtung die Heizeinrichtung nicht mit einem großen Überstand überlappen aufgrund des begrenzten Platzes in der Vakuumkammer. Hierbei ist eine Abschirmung am seitlichen Rand der Isoliereinrichtung vorgesehen und damit wird verhindert, dass die von der Heizeinrichtung in diesen Bereich abgestrahlte Wärme in Richtung der Seitlichen Kammerwand abgeleitet wird. In a further advantageous embodiment of the device according to the invention, a shield is connected to the thermal insulation device at the lateral edge. Typically, the isolator can not overlap the heater with a large overhang due to the limited space in the vacuum chamber. In this case, a shield is provided at the lateral edge of the insulating device and thus prevents the radiated by the heater in this area heat is dissipated in the direction of the lateral chamber wall.

Erfindungsgemäß wird die thermische Isoliereinrichtung innerhalb einer einzigen Einhausung angeordnet. Damit ist die Isoliereinrichtung in der Vakuumkammer in einer horizontalen oder einer vertikalen Substratbehandlungsanlage montierbar. According to the invention, the thermal insulation device is arranged within a single enclosure. Thus, the insulating device in the vacuum chamber in a horizontal or a vertical substrate treatment plant can be mounted.

Es ist möglich einen weiteren Wärmeübertragungsweg in der Isoliereinrichtung so zu gestalten, dass dadurch Wärme abgeleitet wird. Hierbei werden beispielsweise auf der jeweiligen Isolierplatte eine Vielzahl von Bimetallen befestigt, durch die ein physischer Kontakt zwischen den benachbarten Isolierplatten entstehen kann, wobei der Kontakt durch die Wärme gesteuert wird. It is possible to design a further heat transfer path in the insulating device in such a way that heat is thereby dissipated. Here, for example, a plurality of bimetals are fixed on the respective insulating plate, through which a physical contact between the adjacent insulating plates can arise, wherein the contact is controlled by the heat.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Aufheizen und Abkühlen eines Substrats sowie einer Substratsbehandlungsanlage wird die thermische Isoliereinrichtung so gesteuert, dass zur Abkühlung Wärme durch einen steuerbaren Wärmeübertragungsweg in der Isoliereinrichtung mittels eines strömenden Mediums aktiv abtransportiert wird und zum Aufheizen die thermische Isoliereinrichtung mittels Wärmeleitung schnell erwärmt wird. Hierbei wird die Wärme im Wesentlichen unter Verwendung drei verschiedener Prinzipien transportiert. In the method according to the invention for heating and cooling a substrate and a substrate treatment plant, the thermal insulation device is controlled such that heat is actively removed for cooling by a controllable heat transfer path in the insulation device by means of a flowing medium and the thermal insulation device is rapidly heated by means of heat conduction for heating. Here, the heat is essentially transported using three different principles.

Bei dem ersten Prinzip zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, eine radial gerichtete Medienströmung zwischen den benachbarten Isolierplatten zu erzeugen. Hierbei wird das Medium in den Hauptkanal, welcher auf der der Transporteinrichtung abgewandten Seite liegt und parallel zu den Isolierplatten gerichtet ist, zugeführt und durch die seitlichen Austrittsöffnungen der quer zu den Isolierplatten gerichteten Kanäle in die jeweiligen Zwischenräume zwischen den parallel beabstandeten Isolierplatten eingelassen. In the first principle for carrying out the method according to the invention, it is provided to generate a radially directed media flow between the adjacent insulating plates. Here, the medium is in the main channel, which is located on the side facing away from the transport device and directed parallel to the insulating, supplied and inserted through the lateral outlet openings of the transverse to the insulating plates channels in the respective spaces between the parallel spaced insulating.

In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Medium in querlaufender Richtung zu den Isolierplatten in die Vakuumkammer eingelassen oder eingeblasen. Hierbei wird das Medium in den Hauptkanal zugeführt und durch Austrittsöffnungen an den Enden der Kanäle, die auf der der Transporteinrichtung zugewandten Seite liegen, in die Vakuumkammer eingelassen. Dabei wird die Transporteinrichtung sowie das Substrat durch erzwungene thermische Konvektion mittels Strömung schnell abgekühlt. In another embodiment of the method according to the invention, the medium is let into the vacuum chamber in the transverse direction to the insulating plates or injected. Here, the medium is fed into the main channel and admitted through outlet openings at the ends of the channels, which lie on the side facing the transport device, in the vacuum chamber. In this case, the transport device and the substrate is rapidly cooled by forced thermal convection by means of flow.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Medium zwischen der Isoliereinrichtung und dem Kammerboden oder der Kammerwand eingelassen oder eingeblasen. Hierbei wird das Medium in den Hauptkanal zugeführt und durch seitliche Austrittsöffnungen des Hauptkanals in Richtung zu dem Kammerboden oder der Kammerwand eingelassen. In a further embodiment of the method according to the invention, the medium is introduced or blown in between the insulating device and the chamber bottom or the chamber wall. In this case, the medium is fed into the main channel and let through lateral outlet openings of the main channel in the direction of the chamber bottom or the chamber wall.

Bei dem zweiten Prinzip zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass bei einem Konditionieren der Substratbehandlungsanlage, bei dem eine gewünschte Temperatur eingestellt wird, ein Medium in die thermische Isoliereinrichtung zugefüllt wird. In einer kostengünstigen Ausgestaltung wird die Isoliereinrichtung mit Luft gefüllt. Dabei wird die Isoliereinrichtung durch die hohe Wärmeleitung in stehender Luft schnell erwärmt und damit werden erforderliche Vakuumbedingungen in einer Vakuumkammer sowie die Soll-Temperatur des Substrats schneller erreicht. In the second principle for carrying out the method according to the invention, it is provided that when conditioning the substrate treatment system, in which a desired temperature is set, a medium is filled into the thermal insulation device. In an inexpensive embodiment, the insulating device is filled with air. The insulating device is rapidly heated by the high heat conduction in stagnant air and thus required vacuum conditions in a vacuum chamber and the desired temperature of the substrate can be reached faster.

In einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird bei laufendem Betrieb oder bei Standby der Substratbehandlungsanlage das Volumen in der thermischen Isoliereinrichtung evakuiert. Die Isolierwirkung der Isoliereinrichtung wird dadurch erhöht und damit werden Energieverluste in der Vakuumkammer vermindert und auf diese Weise bleibt die Temperatur auf dem Substrat stabil. In another embodiment of the method according to the invention, the volume in the thermal insulation device is evacuated during operation or during standby of the substrate treatment plant. The insulating effect of the insulating device is thereby increased and thus energy losses in the vacuum chamber are reduced and in this way the temperature remains stable on the substrate.

In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens strömt das Medium durch das Volumen in der thermischen Isoliereinrichtung. Hierbei wird die Wärme mit Hilfe der Durchströmung schnell abtransportiert. Damit werden das Substrat sowie die Vakuumkammer schnell abgekühlt. In a further embodiment of the method according to the invention, the medium flows through the volume in the thermal insulation device. Here, the heat is removed quickly with the help of the flow. This cools the substrate and the vacuum chamber quickly.

In einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die aktuelle Temperatur des Substrats mit Hilfe eines Temperatursensors erfasst, die als Eingangsgröße zur Steuerung des Medienstroms dient. Durch gezielte Steuerung des Medienstroms während des laufenden Betriebs kann die Wärmeaufnahme der Isoliereinrichtung an unterschiedliche Prozesserfordernisse angepasst werden. In an advantageous embodiment of the method according to the invention, the current temperature of the substrate is detected by means of a temperature sensor, which serves as an input variable for controlling the media flow. Through targeted control of the media flow during operation, the heat absorption of the insulating device can be adapted to different process requirements.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nach einer Behandlungsprozess-Periode mit hoher Substrattemperatur eine geforderte Abkühlkurve des Substrats mit Hilfe der Steuerung eingestellt. In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, after a treatment process period with a high substrate temperature, a required cooling curve of the substrate is set with the aid of the control.

Nach einem dritten Prinzip wird die Isolierwirkung durch eine Wärmeleitung über mechanische Wärmeleitelemente beeinflusst. So wird wahlweise zwischen zwei benachbarten Isolierplatten über die Herstellung punktueller Wärmekontakte zwischen den Isolierplatten eine gezielte Wärmeleitung ermöglicht. Dies kann durch folgende Lösungen realisiert werden:
Die thermische Isoliereinrichtung weist eine Vielzahl von parallel beabstandeten Isolierplatten auf, die durch eine Vielzahl von Elementen mechanisch und wärmeleitend verbindbar sind. Dabei kann eine Isolierplatte mit in Richtung zu ihrer benachbarten Platte weisenden wärmeleitenden Stiften versehen sein, die die benachbarte Platte kontaktierbar ausgebildet sind. Dies kann dadurch realisier werden, dass die benachbarten Platten relativ zueinander ihren Abstand verändernd zwischen einer Isolierposition und einer Wärmeleitposition mit kleinerem Abstand beweglich angeordnet sind und die Stifte eine Länge kleiner dem Abstand der benachbarten Isolierplatten in der Isolierposition und gleich dem Abstand in der Wärmeleitposition aufweisen. According to a third principle, the insulating effect is influenced by a heat conduction via mechanical heat conducting elements. Thus, a selective heat conduction is selectively made possible between two adjacent insulating plates on the production of selective heat contacts between the insulation. This can be realized by the following solutions:
The thermal insulation device has a plurality of parallel spaced insulating plates, which are mechanically and thermally conductively connected by a plurality of elements. In this case, an insulating plate may be provided with pointing in the direction of its adjacent plate thermally conductive pins, which are formed contactable the adjacent plate. This can be realized by moving the adjacent plates relative to each other so as to be movable between an insulating position and a smaller distance heat conducting position, and the pins have a length smaller than the distance of the adjacent insulating plates in the insulating position and equal to the distance in the heat conducting position.

Schließlich kann die Erfindung dadurch realisiert werden, dass an der Isolierplatte, die von zwei benachbarten Isolierplatten der Wärmequelle näher liegt, die andere Platte bei einer Maximaltemperatur wärmeleitend kontaktierende Bimetallstreifen angeordnet sind. Finally, the invention can be realized by arranging the other plate at a maximum temperature in a heat-conducting contacting bimetallic strip on the insulating plate, which is closer to two adjacent insulating plates of the heat source.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to preferred embodiments. In the accompanying drawings show:

1 eine vereinfachte Seitenschnittdarstellung einer Vakuumkammer nach dem Stand der Technik, 1 a simplified side sectional view of a vacuum chamber according to the prior art,

2 eine vereinfachte Seitenschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Isoliereinrichtung nach dem zweiten Prinzip, 2 2 is a simplified side sectional view of an embodiment of an insulating device according to the invention according to the second principle,

3 eine vereinfachte Seitenschnittdarstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Isoliereinrichtung, 3 a simplified side sectional view of another embodiment of an insulating device according to the invention,

4 eine vereinfachte Seitenschnittdarstellung der in 3 dargestellten Isoliereinrichtung mit seitlicher Abschirmung, 4 a simplified side sectional view of the in 3 illustrated insulation device with lateral shielding,

5 eine vereinfachte Seitenschnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Isoliereinrichtung nach dem ersten Prinzip, 5 2 is a simplified side sectional view of an embodiment of an insulation device according to the invention according to the first principle,

6 eine vereinfachte 3-dimensionale Darstellung der in 5 dargestellten Isoliereinrichtung, und 6 a simplified 3-dimensional representation of in 5 illustrated insulation device, and

7 eine Seitenschnittdarstellung des erfindungsgemäßen Röhrchens mit Verwirbelungsblättchen. 7 a side sectional view of the tube according to the invention with Verwirbelungsblättchen.

In 1 ist eine Vorrichtung zum Aufheizen und Abkühlen eines Substrats 1 in einer Vakuumkammer 10 einer Substratbehandlungsanlage nach dem Stand der Technik vereinfacht dargestellt. Hierbei ist ein Substrat 1 zur Behandlung in der Vakuumkammer 10 aufgenommen, welches auf einer Transporteinrichtung 2, beispielsweise Transportrollen 2, liegt und in der Vakuumkammer 10 entlang der Längsachse der Substratbehandlungsanlage bewegt wird. In 1 is a device for heating and cooling a substrate 1 in a vacuum chamber 10 a substrate treatment plant according to the prior art shown simplified. Here is a substrate 1 for treatment in the vacuum chamber 10 taken on a transport device 2 for example, transport wheels 2 , lies and in the vacuum chamber 10 is moved along the longitudinal axis of the substrate treatment plant.

Die Substratbehandlung kann beispielsweise eine Beschichtung mittels Sputterns oder Verdampfung oder eine thermische Behandlung mittels eines RTP-Systems (Rapid Thermal Processing) sein. Zur Behandlung des Substrats 1 wird eine Heizeinrichtung 4, die beispielsweise eine Vielzahl von Lampen oder Heizelementen enthält, oberhalb des Substrats 1 angeordnet. Außerdem wird zum Aufheizen des Substrats 1 eine Heizeinrichtung 3 verwendet, die unterhalb des Substrats 1 liegt. The substrate treatment can be, for example, a coating by means of sputtering or evaporation or a thermal treatment by means of a RTP system (Rapid Thermal Processing). To treat the substrate 1 becomes a heater 4 containing, for example, a plurality of lamps or heating elements, above the substrate 1 arranged. It also heats the substrate 1 a heating device 3 used that under the substrate 1 lies.

Zwischen der unteren Heizeinrichtung 3 und dem Kammerboden 8 und zwischen der oberen Heizeinrichtung 4 und dem Kammerdeckel 9 ist jeweils eine thermische Isoliereinrichtung 5, 6 angeordnet, die eine Vielzahl von parallel beabstandeten Isolierplatten 5.1 und 6.1 enthält. In 1 ist beispielsweise eine vier Isolierplatten 6.1 enthaltende Isoliereinrichtung 6 dargestellt. Eine Isolierplatte 6.1 besteht typischerweise aus einem wärmestrahlungsreflektierenden Material oder einem Material mit einer wärmestrahlungsreflektierenden Beschichtung auf den Oberflächen, wie zum Beispiel Molybdän oder Wolfram. Damit werden die Heizeinrichtungen 3, 4 und das zu behandelnde Substrat 1 von der übrigen Vakuumkammer 10 thermisch abgeschirmt. Between the lower heater 3 and the chamber floor 8th and between the upper heater 4 and the chamber lid 9 is in each case a thermal insulation device 5 . 6 arranged, which has a plurality of parallel spaced insulating panels 5.1 and 6.1 contains. In 1 is for example a four insulating panels 6.1 containing insulation device 6 shown. An insulating plate 6.1 typically consists of a heat radiation reflecting material or a material having a heat radiation reflecting coating on the Surfaces, such as molybdenum or tungsten. This will be the heaters 3 . 4 and the substrate to be treated 1 from the remaining vacuum chamber 10 thermally shielded.

In 2 ist eine Isoliereinrichtung 6 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nach dem zweiten Prinzip dargestellt. Die Isoliereinrichtung 6 enthält zwei parallel beabstandete Isolierplatten 6.1, die am Rand umlaufend miteinander dicht verbunden sind, um ein Volumen 63 zwischen den beiden Isolierplatten 6.1 einzuschließen. An der Isoliereinrichtung 6 sind zwei Öffnungen 61, 62 auf der der Heizeinrichtung 4 abgewandten Seite am Rand der Isoliereinrichtung 6 angeordnet, durch die ein Medium in die Isoliereinrichtung 6 zugeführt wird. Typischerweise wird Gas als das Medium verwendet, wie zum Beispiel Luft, oder Inertgas wie Stickstoff, Argon, oder Helium. In 2 is an insulation device 6 represented according to an embodiment of the present invention according to the second principle. The insulation device 6 contains two parallel spaced insulating panels 6.1 , which are peripherally connected to each other at the edge, around a volume 63 between the two insulating panels 6.1 include. At the insulation device 6 are two openings 61 . 62 on the heater 4 opposite side on the edge of the insulation 6 arranged through which a medium in the insulation device 6 is supplied. Typically, gas is used as the medium, such as air, or inert gas such as nitrogen, argon, or helium.

An der Isoliereinrichtung 6 ist beispielsweise ein Mediensteuerungssystem angeschlossen, das wenigstens eine Pumpe, Ventile, Medienleitungen (Gasleitungen), Wärmetauscher und eine Steuerung enthält. Das Volumen 63 kann durch die Pumpe evakuiert werden. Ebenfalls kann die Luft in die Isoliereinrichtung 6 zugeführt werden oder in der Isoliereinrichtung 6 das Volumen 63 durchströmen. Dadurch ist die Isolierwirkung der thermischen Isoliereinrichtung 6 mittels des Mediensteuerungssystems einstellbar. At the insulation device 6 For example, a media control system is included that includes at least one pump, valves, media lines (gas lines), heat exchangers, and a controller. The volume 63 can be evacuated by the pump. Also, the air in the insulation 6 be supplied or in the insulation device 6 the volume 63 flow through. As a result, the insulating effect of the thermal insulation device 6 adjustable by means of the media control system.

Beispielweise wird bei einem Konditionieren der Substratbehandlungsanlage Luft in die thermische Isoliereinrichtung 6 zugefüllt und verbleibt innen. Durch die hohe Wärmeleitung in stehender Luft wird die Isoliereinrichtung 6 schnell erwärmt und damit werden gewünschte Vakuumbedingungen in der Vakuumkammer 10 in kurzer Zeit erreicht. Hierbei wird die Isolierwirkung verringert, um die Wärme besser zu transportieren. Dadurch wird die Isoliereinrichtung 6 sowie die Vakuumkammer 10 schnell erwärmt. For example, when the substrate treatment system is conditioned, air is introduced into the thermal insulation device 6 filled and remains inside. Due to the high heat conduction in stagnant air, the insulation device 6 heated quickly and thus become desired vacuum conditions in the vacuum chamber 10 reached in a short time. In this case, the insulation effect is reduced to better transport the heat. As a result, the insulating device 6 as well as the vacuum chamber 10 heated quickly.

Nach dem Erreichen des eingeschwungenen Zustands beim Konditionieren wird die stehende Luft in der Isoliereinrichtung 6 ausgepumpt und das Volumen 63 in der Isoliereinrichtung 6 wird evakuiert. Hierbei wird die Isolierwirkung durch das Vakuum erhöht. Weiterhin bleibt die Isoliereinrichtung 6 während des Behandlungsprozesses oder bei Standby evakuiert. After reaching the settled state during conditioning, the stagnant air in the isolation device 6 pumped out and the volume 63 in the insulation device 6 is evacuated. In this case, the insulating effect is increased by the vacuum. Furthermore, the isolation device remains 6 evacuated during the treatment process or during standby.

Bei Herunterfahren der Substratbehandlungsanlage wird die Luft in die Isoliereinrichtung 6 zugeführt und das Volumen 63 wird von Luft durchströmt, so dass die Vakuumkammer 10 sowie das Substrat 1 mittels eines Wärmetauschers sehr schnell abgekühlt werden können. When shutting down the substrate treatment plant, the air is in the isolation device 6 fed and the volume 63 is traversed by air, so that the vacuum chamber 10 as well as the substrate 1 can be cooled very quickly by means of a heat exchanger.

Als weitere Einsatzmöglichkeit ist in der Vakuumkammer 10 ein Temperatursensor, beispielsweise ein Pyrometer, in der Nähe von Substrat 1 angeordnet, der mit dem Mediensteuerungssystem verbunden ist. Die aktuelle Temperatur des Substrats 1 wird mit Hilfe des Pyrometers erfasst, die als Eingangsgröße zur Steuerung des Medienstroms durch die Isoliereinrichtung 6 dient. Another possible use is in the vacuum chamber 10 a temperature sensor, such as a pyrometer, near substrate 1 arranged, which is connected to the media control system. The current temperature of the substrate 1 is detected by means of the pyrometer, which is used as an input to control the flow of media through the isolation device 6 serves.

Beispielweise wird das Substrat 1 nach einem Behandlungsprozess, bei dem das Substrat 1 erwärmt wurde, mit einer gewünschten Abkühlkurve aktiv abgekühlt. Hierbei wird die Abkühlkurve mit Hilfe des Mediensteuerungssystems und des Pyrometers eingestellt. For example, the substrate becomes 1 after a treatment process in which the substrate 1 was heated, actively cooled with a desired cooling curve. Here, the cooling curve is adjusted by means of the media control system and the pyrometer.

3 zeigt eine Isoliereinrichtung 6 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die thermische Isoliereinrichtung 6 enthält fünf parallel beabstandete Isolierplatten 6.1, die am Rand umlaufend miteinander dicht verbunden sind. An der Isoliereinrichtung 6 sind zwei Öffnungen 61, 62 für Medienzufuhr und Medienabfuhr auf der der Heizeinrichtung 4 abgewandten Seite am Rand der Isoliereinrichtung 6 angeordnet. Die inneren Isolierplatten 6.2 der Isoliereinrichtung 6 sind jeweils mit einer Öffnung 63, 64, 65 versehen, so dass eine mäanderförmige Durchströmung erzielt wird. Hierbei soll die Dicke der inneren Isolierplatten 6.2 dünner als die Dicke der äußeren Isolierplatten 6.3 sein. Dabei wird vergleichsweise die Isolierwirkung bei der evakuierten Isoliereinrichtung 6 durch die Anzahl der Isolierplatten 6.1 erhöht, und außerdem wird der Wärmeabtransport bei der mit Luft durchströmten Isoliereinrichtung 6 verbessert. 3 shows an insulating device 6 according to another embodiment of the present invention. The thermal insulation device 6 contains five parallel spaced insulating panels 6.1 , which are tightly connected to each other around the edge. At the insulation device 6 are two openings 61 . 62 for media supply and media removal on the heater 4 opposite side on the edge of the insulation 6 arranged. The inner insulation boards 6.2 the insulating device 6 are each with an opening 63 . 64 . 65 provided so that a meandering flow is achieved. Here is the thickness of the inner insulation 6.2 thinner than the thickness of the outer insulation panels 6.3 be. In this case, the insulating effect in the evacuated insulation is comparatively 6 by the number of insulating plates 6.1 increases, and also the heat dissipation in the air flowed through insulation device 6 improved.

4 zeigt eine weitere Gestaltungsvariante gemäß dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel. Am seitlichen Rand der thermischen Isoliereinrichtung 6 ist eine Abschirmung 60 verbunden und damit wird die Wärmestrahlung von der Heizeinrichtung 4 in Richtung der seitlichen Kammerwand abgeschirmt. 4 shows a further design variant according to the in 3 illustrated embodiment. At the lateral edge of the thermal insulation device 6 is a shield 60 connected and thus the heat radiation from the heater 4 shielded in the direction of the lateral chamber wall.

In 5 ist eine thermische Isoliereinrichtung 5 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung nach dem ersten Prinzip dargestellt. 6 zeigt eine 3-dimensionale Darstellung der in 5 dargestellten Isoliereinrichtung 5. Eine Isoliereinrichtung 6 kann ebenfalls so aufgebaut sein, dass die der Darstellung in 5 und 6 entspricht. Nur der besseren Übersicht halber ist hier auf die Isoliereinrichtung 5 Bezug genommen. Die Isoliereinrichtung 5 enthält eine Vielzahl von parallel beabstandeten Isolierplatten 5.1, beispielsweise 5 Isolierplatten 5.1, in paralleler Richtung zu den Transportrollen 2. Dabei werden die Isolierplatten 5.1 beispielsweise durch zwei Gaslanzen 7 miteinander verbunden. Die Gaslanze 7 besteht beispielsweise aus einem Rohr 71 und mehreren darauf angeschweißten Röhrchen 72, wobei die Röhrchen 72 die Kanäle und das Rohr 71 den Hauptkanal bilden. Dabei wird das Rohr 71 entlang der Längsachse der Isoliereinrichtung 5 angeordnet und auf der dem Kammerboden 8 zugewandten Seite der letzten Isolierplatte 5.2 befestigt. Die Röhrchen 72 sind vertikal zu dem Rohr 71 sowie den Isolierplatten 5.1 angeordnet. In 5 is a thermal insulation device 5 represented according to an embodiment of the present invention according to the first principle. 6 shows a 3-dimensional representation of in 5 illustrated insulation device 5 , An isolation device 6 can also be constructed in such a way that the representation in 5 and 6 equivalent. For better clarity, here is the isolation 5 Referenced. The insulation device 5 includes a plurality of parallel spaced insulating panels 5.1 , for example 5 insulation 5.1 , in parallel direction to the transport rollers 2 , Thereby the insulating plates become 5.1 for example, by two gas lances 7 connected with each other. The gas lance 7 for example, consists of a tube 71 and several welded on tube 72 , where the tubes 72 the channels and the pipe 71 form the main channel. This is the tube 71 along the longitudinal axis of the insulating device 5 arranged and on the chamber floor 8th facing side of the last insulating plate 5.2 attached. The tubes 72 are vertical to the pipe 71 and the insulating panels 5.1 arranged.

Als strömendes Medium in den Kanälen 72 wird Inertgas verwendet, wie zum Beispiel Stickstoff, Argon, Helium oder dergleichen. In den jeweiligen Zwischenräumen 5.3 zwischen den parallel beabstandeten Isolierplatten 5.1 ist jedes Röhrchen 72 mit mehreren seitlichen Austrittsöffnungen versehen. Beispielsweise befinden sich auf halber Höhe zwischen zwei benachbarten Isolierplatten 5.1 kleine Düsen an der seitlichen Wand des Röhrchens 72. Das Gas wird in das Rohr 71 zugeführt und durch die Düsen der Röhrchen 72 zwischen die Isolierplatten 5.1 eingeblasen. Dadurch wird eine radial gerichtete Gasströmung jeweils zwischen den benachbarten Isolierplatten 5.1 erzeugt und damit wird Wärme in der Isoliereinrichtung 5 schnell abtransportiert. As a flowing medium in the channels 72 inert gas is used, such as nitrogen, argon, helium or the like. In the respective intervals 5.3 between the parallel spaced insulating panels 5.1 is every tube 72 provided with several lateral outlet openings. For example, are located halfway between two adjacent insulation 5.1 small nozzles on the side wall of the tube 72 , The gas gets into the pipe 71 fed and through the nozzles of the tubes 72 between the insulating panels 5.1 blown. As a result, a radially directed gas flow in each case between the adjacent insulating plates 5.1 generates and thus heat in the insulation 5 transported away quickly.

Außerdem befindet sich eine kleine Düse an dem oberen Ende des Röhrchens 72. Dadurch wird das Gas in vertikaler Richtung in die Vakuumkammer 10 eingeblasen. Die Wärme wird durch das Gas aus den Transportrollen 2 sowie aus dem Substrat 1 effektiv zur letzten Isolierplatte 5.2 abtransportiert. There is also a small nozzle at the top of the tube 72 , This causes the gas in the vertical direction in the vacuum chamber 10 blown. The heat is released by the gas from the transport rollers 2 as well as from the substrate 1 effectively to the last insulating plate 5.2 removed.

Im Falle dass Staubaufwirbelung in der Vakuumkammer 10 unerwünscht ist, verbleibt das obere Ende des Röhrchens 72 geschlossen. In case of dust turbulence in the vacuum chamber 10 is undesirable, the upper end of the tube remains 72 closed.

Weiterhin ist das Rohr 71 mit seitlichen Austrittsöffnungen versehen, wie zum Beispiel Düsen an der seitlichen Wand. Dadurch wird das Gas in Richtung zu dem Kammerboden 8 oder der Kammerwand eingelassen. Furthermore, the tube 71 provided with lateral outlet openings, such as nozzles on the side wall. This will cause the gas to move towards the bottom of the chamber 8th or the chamber wall embedded.

Die Gasströmung wird mit Hilfe eines Mediensteuerungssystems gesteuert und damit ist der Wärmeübertragungskoeffizient der thermischen Isoliereinrichtung 5 einstellbar. The gas flow is controlled by means of a media control system and thus the heat transfer coefficient of the thermal insulation device 5 adjustable.

In 7 ist ein Röhrchen 72 mit kleinen Verwirbelungsblättchen 73 dargestellt. Die Verwirbelungsblättchen 73 sind auf der Isolierplatte 5.1 vor den seitlichen Düsen des Röhrchens 72 befestigt. Dadurch wird eine turbulente Gasströmung zwischen den benachbarten Isolierplatten 5.1 erzeugt. In 7 is a tube 72 with small turbulence leaves 73 shown. The swirling leaves 73 are on the insulating board 5.1 in front of the side nozzles of the tube 72 attached. This will create a turbulent gas flow between the adjacent insulation panels 5.1 generated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Substrat substratum
22: Transporteinrichtung(Transportrollen) Conveying means (conveying rollers)
33: Heizeinrichtung heater
44: Heizeinrichtung heater
55: Isoliereinrichtung insulating
5.15.1: Isolierplatte insulation
5.25.2: letzte Isolierplatte last insulating plate
5.35.3: Zwischenraum gap
66: Isoliereinrichtung insulating
6.16.1: Isolierplatte insulation
6.26.2: innere Isolierplatte inner insulating plate
6.36.3: äußere Isolierplatte outer insulating plate
77: Gaslanze gas lance
88th: Kammerboden chamber floor
99: Kammerdeckel chamber cover
1010: Vakuumkammer vacuum chamber
6060: Abschirmung shielding
6161: Öffnung(Medienzufuhr) Opening (media feed)
6262: Öffnung(Medienabfuhr) Opening (media removal)
6363: Volumen volume
6464: Öffnung opening
6565: Öffnung opening
6666: Öffnung opening
7171: Hauptkanal (Rohr) Main channel (pipe)
7272: Kanal (Röhrchen) Channel (tube)
7373: Verwirbelungsblättchen Verwirbelungsblättchen

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005001502 A1 [0004]
DE 102009049954 A1 [0006]
DE 69931278 T2 [0007]

Claims

Device for heating and cooling a substrate treatment plant and heating and cooling a substrate ( 1 ) in the substrate treatment plant, in which a vacuum chamber ( 10 ), in which a transport device for transporting substrates is arranged, wherein within the vacuum chamber ( 10 ) on one side of the transport device ( 2 ) a heat source, in particular in the form of a heating device ( 3 . 4 ) and a thermal insulation device ( 5 . 6 ) are arranged, characterized in that the thermal insulation device ( 5 . 6 ) has a controllable heat transfer path from the heat source to a heat sink, in particular in the form of a cooling device or a wall of the vacuum chamber.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the thermal insulation device ( 5 ) has a connection to a source of a gaseous heat-transporting medium and a plurality of parallel spaced insulating plates whose interspaces ( 5.3 ) with a plurality of channels (transverse to the insulating plates) ( 72 ), so that the medium through the channels ( 72 ) the spaces ( 5.3 ) can be fed.

Device according to claim 2, characterized in that each channel ( 72 ) in the respective spaces ( 5.3 ) is provided between the parallel spaced insulating plates with lateral outlet openings through which a radially directed media flow between the adjacent insulating plates can be achieved.

Device according to one of claims 2 or 3, characterized in that each channel ( 72 ) at the end of the transport device ( 2 ), in each case provided with an outlet opening through which the medium in the transverse direction to the insulating plates in the vacuum chamber ( 10 ) is inflatable.

Device according to one of claims 2 to 4, characterized in that each channel ( 72 ) at the end of the transport device ( 2 ) facing away, together with a parallel to the insulating directed main channel ( 71 ), the main channel ( 71 ) is provided with lateral outlet openings, so that thereby the medium in a direction parallel to the insulating plates can be fed.

Device according to one of claims 2 to 5, characterized in that on the respective insulating a plurality of small Verwirbelungsblättchen ( 73 ) in front of the lateral outlet openings of the channels ( 72 ) are fixed, so that thereby a turbulent flow of media between the adjacent insulating plates can be achieved.

Device according to one of claims 2 to 6, characterized in that the insulating plates are provided with perforations, wherein the perforations on adjacent insulating plates are offset from each other so that no straight continuous line of sight is formed.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the thermal insulation device ( 6 ) has two parallel spaced insulating plates which are peripherally sealed together at the edge to a volume ( 63 ) between the two insulating plates, the thermal insulation device having two openings ( 61 . 62 ), through which the insulating device ( 6 ) with a heat-transporting medium between the two openings ( 61 . 62 ) is fillable.

Apparatus according to claim 8, characterized in that the thermal insulation device ( 6 ) has a plurality of parallel spaced insulating plates, which are peripherally sealed together at the edge, wherein the thermal insulation device ( 6 ) with two openings ( 61 . 62 ) for media supply ( 61 ) and media removal ( 62 ), all the inner insulating plates each having an opening ( 63 . 64 . 65 ) are provided so that a meandering flow is achieved.

Device according to one of claims 2 to 9, characterized in that the thermal insulation device ( 5 . 6 ) is connected to a media control system, with which the media flow and / or the pressure of the medium is controllable, thereby characterized the heat transfer coefficient and / or the insulating effect of the thermal insulation device ( 5 . 6 ) is adjustable.

Method for heating and cooling a substrate treatment plant and heating and cooling a substrate ( 1 ) in the substrate treatment plant using the device according to one of the preceding claims, characterized in that during the adjustment of a vacuum and / or during the vacuum operation of the substrate treatment plant heat by a controllable heat transfer path in the thermal insulation device ( 5 . 6 ) is transported away by means of a flowing medium.

A method according to claim 11, characterized in that a radially directed media flow is generated between the adjacent insulating panels.

A method according to claim 12, characterized in that the medium in transverse Direction to the insulating plates in the vacuum chamber ( 10 ) is inserted or blown.

Method according to claims 12, characterized in that the medium between the insulating device ( 5 ) and the chamber floor ( 8th ) or the chamber wall is inserted or blown.

A method according to claim 11, characterized in that the medium is the thermal insulation device ( 6 ) flows through.