DE102012108231A1

DE102012108231A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beschichtung bandförmiger Substrate

Info

Publication number: DE102012108231A1
Application number: DE201210108231
Authority: DE
Inventors: Ekkehart Reinhold
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2012-06-06
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2013-12-12

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beschichtung bandförmiger Substrate 10 mittels Vakuumbeschichtung im Durchlaufverfahren, wobei ein Substratband 10 mittels Stützrollen 7 durch zumindest eine Beschichtungszone 5, welche eine, zwei oder mehr Beschichtungsquellen 9 aufweist, transportiert und in einem Bandabstand h zur Beschichtungsquelle 9 gestützt und dabei beschichtet wird. Um eine Gutseitenberührung des Substrats während der Beschichtung zu vermeiden und dafür einen technisch einfacheren und hinsichtlich der Anzahl der Prozessstationen weniger begrenzenden Transportmodus zu nutzen, wird das Substratband 10 in einer linearen Transportbahn 20 ohne Gutseitenberührung der Stützrollen 7 transportiert, wobei eine solche Anzahl von Stützrollen 7, die in an die Beschichtungszone 5 angrenzende Stützzonen 4 angeordnet sind, mit einem solchen Abstand zueinander das Substratband 10 stützen, dass der Banddurchhang ∆h im Bereich zwischen zwei benachbarten Stützzonen 4 einen vordefinierten Wert nicht überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Beschichtung bandförmiger Substrate mittels PVD- oder CVD-Verfahren, die auch plasmagestützt sein können.
Bekannt sind Bandbeschichtungsanlagen, die mittels verschiedener Varianten von PVD und auch CVD mit oder ohne Plasmaunterstützung die Beschichtung verschiedener bandförmiger Substrate mit diversen Schichten und Schichtsystemen erlauben. Eine besondere Bedeutung haben beispielsweise solarabsorbierende Schichtsysteme gewonnen.
Bisherige Anlagen wurden als so genannte Air-to-air-Anlagen oder Batchanlagen ausgeführt. Im ersten Fall erfolgt das Auf- und Abwickeln des Bandes außerhalb des Vakuums, so dass es durch eine Bandschleuse in die Beschichtungsanlage ein- und nach der Beschichtung wieder ausgeschleust wird. Im zweiten Fall wird ein Los eines Substrats auf einer Spenderrolle in die Anlage eingebracht und dort unter Vakuum von einer Spenderrolle auf eine Aufnahmerolle überführt und während dessen beschichtet. Nach Beschichtung des Loses wird das auf der Aufnahmerolle befindliche beschichtete Substrat der Anlage entnommen, so dass ein neues Los eingebracht und beschichtet werden kann. In beiden Verfahren wird das Bandsubstrat vermittels Transport- und/oder Steuerrollen durch die Anlage geführt, die je nach ihrer Anordnung die zu beschichtende bzw. beschichtete Seite oder die Rückseite des Bandes berühren. Auch ist es möglich, durch mehrfache Umlenkung das Band in Schlingen oder Mäandern durch die Beschichtungsanlage zu führen, womit der Bauraum der Anlage reduziert werden kann.
Die Beschichtung des Bandes beim Passieren von Beschichtungsquellen erfolgt dabei häufig in einer Vertikalführung des Bandes. Die Position der Beschichtungsquellen wird zu diesem Zweck an die Bandposition angepasst, so dass die Beschichtungsquellen stets parallel zum Substrat in dessen jeweiliger Transportposition angeordnet sind. Diese Anlagen weisen eine relativ geringe Anlagenproduktivität aus, weil die begrenzte Anzahl der Beschichtungsquellen die Beschichtungsgeschwindigkeit des bandförmigen Substrats definiert. Weitere Probleme ergeben sich aus der Führung des Bandes in besagter Schlingen- und Mäanderform. Insbesondere bedingen die damit verbundene großflächige Umschlingung der Führungsrollen durch das Substrat undefinierte Einflüsse auf die Temperatur unterschiedlicher Bandbereiche. Diese thermischen Inhomogenitäten wirken sich auch auf das Beschichtungsergebnis aus. Um derartige thermische Einflüsse zu reduzieren sind auch die Anzahl der Bandumlenkungen entlang des Transportpfades des Substrats begrenzt.
Darüber hinaus kann bei einer solchen Substratführung durch die Anlage eine Berührung der bereits abgeschiedenen sensiblen funktionalen Schichten, allgemein als Gutseitenberührung bezeichnet, während des Durchlaufens der Gesamtheit der Beschichtungsschritte nicht vermieden werden.
Es sind auch Beschichtungsanlagen bekannt, durch die die zu beschichtenden Bänder horizontal oder nahezu horizontal geführt werden. In solchen Anlagen werden die Substrate regelmäßig von unten nach oben beschichtet. Zur definierten Bandführung und damit zur Realisierung eines definierten Abstand zwischen Substrat und Beschichtungsquelle sind entweder wiederum mäanderförmige und damit die Gutseite berührende Durchläufe zum Spannen des Substrats zwischen den Beschichtungsstationen oder eine Zwangsführung des Bandes im gesamten oder nahezu gesamten Durchlauf erforderlich.
Beispielsweise wird in DE 30 36 011 A1 eine beliebige Aneinanderreihung von Prozessstationen beschrieben, wobei die Materialbahn auf einem gewundenen Weg durch die Anlage geführt wird, so dass die hierfür verwendeten Rollen als Führungs- und Abstützungsmittel beide Seiten des Substratbandes berühren.
Des Weiteren ist eine so genannte Kettenlinie aus der DE 10 2008 029 379 A1 für Foliensubstrate bekannt. Durch die Kettenlinie gelingt es, beim Durchlaufen des Substratbandes durch den Beschichtungsbereich eine Gutseitenberührung zu vermeiden. Das langgestreckte Transport- und Anlagenkonzept erlaubt eine Effektivierung der Produktivität, weil eine Vielzahl von Beschichtungsstationen näherungsweise entlang des lang gestreckten Transportweges des Substratbandes angeordnet werden konnte. Jedoch werden zunehmend verschiedene Beschichtungsverfahren innerhalb einer Beschichtungsanlage kombiniert, z.B. Bedampfungsprozesse, PECVD-Prozesse und Sputterprozesse. Allerdings sind bei einer Kettenlinie insbesondere die Anzahl der Prozessstationen limitiert. Zudem ist das Transportsystem der Kettenlinie sehr aufwändig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Abscheidung von Schichtsystemen, insbesondere zur Abscheidung von solarabsorbierender Schichtsysteme und eine dazu verwendbare Vorrichtung anzugeben, die auch für effektive großtechnische Anlagen eine Gutseitenberührung des Substrats vermeidet und ein technisch einfacheres und dabei hinsichtlich der Anzahl der Prozessstationen und der damit zu erzielenden Produktivität weniger begrenzendes Transportsystem verwendet.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens gemäß Anspruch 8 vorgeschlagen. Die jeweils davon abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens bzw. der Vorrichtung.
Erfindungsgemäß enthält die Verfahrenskonfiguration eine bandlauftechnische Lösung, bei der die lineare Bandführung zumindest durch die Beschichtungsbereich hindurch, eventuell auch durch die gesamte Beschichtungsanlage hindurch, vermittels einer frei wählbaren Anzahl von Stützrollen erzwungen wird, wobei je nach der Anzahl der Stützrollen und dem durch das Bandmaterial bedingten Arbeitsbereich für den Bandzug die Rollen angetrieben sein können oder auch nicht. Aufgrund der linearen Transportbahn erfolgt die Stützrollenberührung erfindungsgemäß mit einem geringfügigen Umschlingungswinkel auf der Bandrückseite. Auf Grund der geringen Stützrollenumschlingung können ungleichmäßige Abkühlungsvorgänge über die Bandbreite, die auch den Bandtransport negativ beeinflussen, vermieden werden.
Nachfolgend wird die Oberfläche des Bandes, die zu beschichten ist, als Gutseite und gegenüber liegende Seite als Bandrückseite bezeichnet. In Anlehnung an einen horizontalen Banddurchlauf mit Beschichtung von oben, wird die Gutseite oft auch als Oberseite und die Bandrückseite als Unterseite bezeichnet.
Als Beschichtungszone wird ein solcher Abschnitt des gesamten Beschichtungsbereichs der Beschichtungsanlage entlang des Substratdurchlaufs durch die Anlage bezeichnet, in welcher Beschichtungsquellen angeordnet sind und/oder zumindest die für die Beschichtung erforderliche Prozessumgebung hergestellt und aufrechterhalten wird. Der Beschichtungsbereich einer Durchlaufanlage kann eine oder mehr derartiger Beschichtungszonen aufweisen, die entweder durch weitere Zonen, in denen z.B. andere Behandlungen der Substrate erfolgen können, flankiert oder voneinander getrennt werden können.
Als Stützzone ist der Abschnitt entlang des Substratdurchlaufs zu verstehen, in welchem zumindest eine Stützrolle angeordnet ist. Dabei können die Stützzonen allein durch die Lage der Stützrollen definiert sein oder entsprechend einer Ausgestaltung durch Blenden oder Trennwände, die auch eine räumliche Trennung der Zonen realisieren. Sind beispielsweise zwei Stützrollen unmittelbar nebeneinander angeordnet kann dies je nach dem funktionellen und räumlichen Zusammenhang als eine Stützzone mit zwei Stützrollen oder als zwei aufeinanderfolgende Stützzonen konzipiert sein.
Der maximale Abstand der Stützrollen zueinander und damit auch die Anzahl der verwendeten Stützrollen ergeben sich aus dem vom Bandzug abhängigen Banddurchhang ∆h, der im Bereich zwischen den Stützrollen insbesondere von den Materialeigenschaften des Substrats und den Abstandskonstanz-Vorgaben für das bewegte Substratband zu den jeweiligen Beschichtungsquellen abhängt. Die Materialeigenschaften des Substrats und der Stützrollenabstand bewirken eine Bewegungsfreiheit des Bandes, so dass Bandschwingungen und Flattern quer zur Transportrichtung auftreten können, die sinnvoll begrenzt werden müssen.
Vorteilhafterweise sollte die Abstandskonstanz des Abstandes h zwischen dem bewegten Metallbandsubstrat und einer zum Einsatz kommenden Beschichtungsquelle über die gesamte Beschichtungsbreite des Bandes in einem Bereich von 0,005 < ∆h/h < 0,08 bleiben, für eine ausreichende Schichthomogenität über die Substratbreite. Auch diese Abstandskonstanz quer zur Substrattransportrichtung kann durch den Abstand zweier benachbarter Stützrollen beeinflusst werden.
Eine Anordnung einer frei wählbaren Anzahl von Stützrollen, und damit von Stützzonen, bedingt erfindungsgemäß auch eine frei wählbare Anzahl von Beschichtungszonen, die den Beschichtungsbereich bilden, da die Stützzonen angrenzend an Beschichtungszonen und diese untereinander und zu weiteren Zonen separierend angeordnet sind. Die Anzahl der zwischen zugehörigen Stützrollen angeordneten Beschichtungsabschnitte wird entsprechend dem abzuscheidenden Schichtsystem und der vorgegebenen Produktivität, verknüpft u.a. mit der Bandgeschwindigkeit, angepasst. Die produktivitätsangepasste dynamische Abscheiderate für eine Einzelschicht des Schichtsystems wird somit durch das Vielfache der dynamischen Einzelquellen-Rate erzeugt, indem die Einzelschicht durch die Teilschichten der Einzelquellen gebildet wird (Sandwichabscheidung), ohne durch die Bandführung limitiert zu sein.
Bekannte Behandlungsmethoden, wie z.B. das Reinigen, das Sputterätzen, das Glimmen in diversen Realisierungsvarianten, Ionenätzen, Heizen oder andere lassen sich an die in der Anlage realisierte Gutseitenorientierung unkompliziert anpassen. Dabei können je nach Schichtsystem und dafür benötigter Substratbehandlung die Gutseite und/oder die Bandrückseite des Substratbands behandelt werden und dies sowohl vor als auch nach einer Beschichtung. Das schließt ein, dass Behandlungen sowohl innerhalb als auch außerhalb einer Beschichtungszone erfolgen können, in welcher der lineare Banddurchlauf durch eine geeignete Anzahl von Stützzonen erzwungen wird. Ermöglicht werden diese Optionen, da einerseits mittels der Stützzonen eine Abtrennung von Abschnitten der Beschichtungszone, hier zur Zwischenbehandlung unterstützt wird und andererseits eine Reihe von Behandlungen unschädlich gegenüber Gutseitenberührungen ist.
Gegebenenfalls kann die Bandführung vor einer Beschichtung oder Vorbehandlung, in der die zu beschichtende Oberfläche des Substrats noch in der ursprünglichen, unveränderten Form vorliegt oder auch noch in einer Vorbehandlungsstrecke von der linearen Bandführung während der Beschichtung und/oder Behandlung abweichen.
So wird in weiteren Ausgestaltungen des Verfahrens das Substratband vor und/oder nach der besagten linearen Transportbahn ohne Gutseitenberührung in jeweils einer solchen angrenzenden Transportbahn transportiert, die gegenüber der linearen Transportbahn um einen Winkel im Bereich zwischen 0° und 90° in die Richtung geneigt ist, die von der oder den Beschichtungsquellen weg gerichtet ist. Optional kann die Neigung einer angrenzenden Transportbahn auch in zwei oder mehr Stufen erfolgen, beispielsweise um einen gewünschten Grad der Umschlingung der Stützrollen durch das Substratband zu erzielen und/oder eine an die vorhandene Anlagenkonstruktion anpassbare Transportbahn auszubilden.
Mit einer Neigung außerhalb der linearen Transportbahn, die ebenfalls eine Gutseitenberührung vermeidet, kann über die Länge die Spannung des Substratbandes und damit den Banddurchhang längs und quer zur Transportrichtung variiert werden, so dass in Kombination mit der Wahl der Stützrollenzahl der Banddurchhang sehr gut einstellbar ist. Dies kann über die Länge und die Stärke der Neigung der ein- oder beidseitig angrenzenden Transportbahn oder -bahnen erfolgen. Grundsätzlich sind Neigungen, in ein oder mehr Schritten, bis zu 90° sinnvoll. Für eine geringere Umschlingung und eine homogenere Bandführung sind jedoch Neigungen bis 45°, bevorzugt kleiner 30°, weiter bevorzugt kleiner 15° vorteilhaft.
Anordnungsseitig ist diese Variation der Transportbahn durch die Anordnung weiterer Stützrollen aufseiten der Bandrückseite eingangs oder ausgangs der linearen Transportbahn möglich, wobei diese ergänzenden Stützrollen aus der Geraden herausgerückt sind, die durch die Stützzonen der linearen Transportbahn gebildet ist. Zur Erzielung der beschriebenen Erhöhung der Spannung erfolgt die Neigung in Richtung der Stützrollen, auf die Lage des Substrats bezogen, d.h. mit größerem Abstand zu der Ebene, in welcher die Beschichtungsquellen im linearen Abschnitt liegen. Der Grad der Neigung wird somit durch den Abstand der einzelnen Stützrollen zu dieser Ebene bestimmt.
Für eine Variabilität der Neigung können die Stützrollen im Bereich der angrenzenden Transportbahn in ihrer Lage zumindest hinsichtlich des Abstandes verschiebbar ausgebildet sein. Sind auch die Stützrollen im linearen Abschnitt der Transportbahn verschiebbar, kann auch der Anfangspunkt der Neigung und damit die Länge der unterschiedlichen Transportbahnen variiert werden.
Auch die Stützrollen in den angrenzenden Transportbahnen definieren weitere Stützzonen, die für eine Untergliederung des Substratdurchlaufs und auch räumliche Trennung der Zonen wie oben zu den anderen Stützzonen beschrieben, nutzbar sind.
Die beschriebene Substratführung ist unabhängig von der Beschichtungsrichtung anwendbar, woraus sich die richtungsunabhängigen Begriffe der Gut- und Bandrückseite ergeben. In einer besonderen Verfahrenskonfiguration erfolgt die Bandführung durch den Beschichtungsbereich hindurch im Wesentlichen horizontal in der Weise, dass die Gutseite, d.h. die beschichtete oder zur Beschichtung vorbehandelte Seite des Substratbandes nach oben weist, während die Stützrollen unterhalb des Substratbandes angeordnet sind. Somit erfolgt eine Beschichtung von oben. Diese Verfahrensausgestaltung ist nicht trivial realisierbar, weil das Substratband, z.B. ein mitunter flexibles Metallband, in den Beschichtungszonen einen positionsberuhigten Transport gegenüber den Beschichtungsquellen erfordert.
Für die Abscheidung funktioneller Schichtsysteme, zum Beispiel Solarabsorbierender Schichtsysteme, werden Beschichtungsverfahren genutzt und kombiniert, die eine Beschichtungsrichtung von unten nach oben nicht zwingend erfordern, sondern eine Beschichtungsrichtung von oben nach unten erlauben. Vorteilhafterweise sind hierfür Magnetronsputterverfahren, (auch plasmagestützte) CVD-Verfahren wie auch thermische Verdampfersysteme mit zum Substrat geführtem Dampfaustritt einsetzbar. Dabei werden zwischen den Stützrollen, die in geeigneter Weise vor einer Beschichtung geschützt werden, eine oder mehrere aufeinander folgende Beschichtungsquellen angeordnet, die das Band passiert und welche oberhalb des Bandes angeordnet sind.
Weil die Bandführung linear, alternativ auch näherungsweise horizontal erfolgt, kann die Bauhöhe der Anlage begrenzt bleiben, und das Transportsystem ist mit einer einfachen, modular wiederkehrenden Anordnung realisierbar.
Der Bandtransport in der gesamten Durchlaufanlage kann Air-to-Air oder auch vollständig im Vakuum nach dem Batchprinzip erfolgen. Für hochproduktive Zwecke erfolgt der Bandtransport vorzugsweise Air-to-Air.
Die Anlagenauslegung erlaubt erfindungsgemäß eine freie Vorgehensweise, bei welcher der Anwender sein funktionelles Schichtsystem wählt und seine gewünschte Produktivität selbst festlegen kann. Auf Basis dieser Ausgangsdaten wird für die jeweilig nach einander aufzubringenden Einzelschichten eines Schichtsystems die notwendige Anzahl von Beschichtungsquellen zum Erreichen der notwendigen Schichtdicken bestimmt. Daraus ergeben sich die Bandführungslänge in einer Beschichtungszone oder mehreren Beschichtungszonen und die Anzahl der Stützrollen zur Bandführung. Die Anzahl der Stützrollen und der dazwischen anzuordnenden Beschichtungsquellen zwischen den Stützrollen ergibt sich, wie oben dargelegt, aus dem maximal zulässigen Banddurchhang ∆h, der eine homogene Beschichtung des Bandes innerhalb tolerierbarer Grenzen ermöglicht.
Weitere Ausgestaltungen von Verfahren und dazu geeigneter Vorrichtung können auf thermischen Begrenzungen gerichtet werden, d.h. auf Substrattemperaturen, die während der Beschichtung nicht überschritten werden dürfen. Hierfür können Abkühlstrecken zwischen, vor und/oder nach den Beschichtungszonen integriert werden, insbesondere um die Produktfunktionalität nicht zu gefährden.
Bei Kombination von Prozessen mit unterschiedlichem Prozessdruck und mit unterschiedlich voneinander zu separierenden Prozessgasen können Pumpbereiche zwischen die Prozesszonen oder -bereichen integriert werden. Auch Inline-Messungen können, auf die Gutseite des Bandsubstrates blickend, angeordnet werden.
Schließlich ist es möglich, von einem bestimmten Verfahrensschritt an, von dem an eine Gutseitenberührung durch Rollen nicht mehr produktschädigend wirkt, weitere Prozessstationen anzufügen, für deren Durchlauf das beschriebene erfindungsgemäße Merkmal der vermiedenen Gutseitenberührung nicht mehr berücksichtigt werden muss.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt in
1 eine Air-to-Air-Durchlaufbeschichtungsanlage und
2 eine Transportbahn durch eine Durchlaufbeschichtungsanlage, die aus einer linearen mit beidseitig angrenzenden geneigten Bahnverläufen zusammengesetzt ist.
Die Durchlaufbeschichtungsanlage gemäß der 1 dient der Behandlung und Beschichtung bandförmiger Substrate 10, z.B. metallischer Bänder, die von einer Spenderrolle 1 abgewickelt, dann in den Vakuumteil der Anlage eingeschleust und durch diesen kontinuierlich zum Zwecke der Beschichtung transportiert werden, um eine stufenweise Beschichtung zu erfahren vermittels wählbar vieler nacheinander angeordneter Beschichtungsquellen und nach dem Ausschleusen aus dem Vakuumteil auf eine Aufnahmerolle 6 aufgewickelt werden.
Die Durchlaufbeschichtungsanlage weist eine horizontale, lineare Transportbahn 20 des Substratbandes 10 auf. Das Substratband 10 durchläuft entlang der Transportbahn zunächst eine Schleusensystem 2, im Ausführungsbeispiel mit mehreren Druckstufen und danach eine Vorbehandlungszone 3 mit geeigneten Vorbehandlungseinrichtungen. Im Schleusensystem 2 erfolgt noch keine Behandlung einer der Oberflächen des Substratbandes 10, so dass hier die Berührung der Gutseite 11 noch unkritisch und damit beider Oberflächen möglich ist. Die Anordnung von Stützrollen 7 ist, sofern erforderlich, in diesem Bereich noch beiderseits möglich. Zur besseren Übersicht wurden deshalb in diesem Bereich keine Stützrollen 7 dargestellt.
Nach der Vorbehandlungszone 3 folgt eine erste Stützzone 4, die eine Stützrolle 7 unterhalb des Substratbandes 10, d.h. auf der Bandrückseite 12 aufweist. Die Stützzone 4 ist durch Trennwände 8 zur sich daran anschließenden Beschichtungszone 5 getrennt, so dass die Stützrollen 7 vor unerwünschter Beschichtung geschützt sind. Die erste Beschichtungszone 5 weist, wie auch jede weitere Beschichtungszone 5 des Ausführungsbeispiels, zwei Beschichtungsquellen 9 auf. In einer Beschichtungszone 5 ist keine Führungsrolle 7 angeordnet.
Entlang der Transportbahn ist der sich an die Vorbehandlungszone 3 anschließende Beschichtungsbereich in drei oder mehr Beschichtungszonen 5 unterteilt, die jeweils zu jeder benachbarten Zone durch eine Stützzone 4 separiert ist. Jede Stützzone 4 ist modular aufgebaut und besteht aus Stützrolle 7 und zwei, beidseitig der Stützrolle 7 angeordneten Trennwänden 8. Sie können aufgrund ihrer modularen Bauweise frei wählbar demontiert oder auch an anderen Orten der Durchlaufanlage montiert werden, je nach einzuhaltendem Bandabstand ∆h. Die Beschichtungszonen 5 der modular aufgebauten Anlage sind mit abhebbaren Deckeln oder aufklappbaren Deckeln versehen, an denen die jeweils erforderlichen Prozesseinrichtungen angebaut sein können.
Nach der letzten Beschichtungszone 5 ist eine abschließende Stützzone 4 angeordnet, die gemeinsam mit der voranstehenden Stützzone den Banddurchhang in der letzten, von beiden Stützzonen 4 flankierten Beschichtungszone 5 auf den maximal zulässigen Wert begrenzt. Nach der letzten Stützzone 4 durchläuft das Substratband 10 ein weiteres Schleusensystem 2, hier die Ausgangsschleuse.
Die Transportbahn verläuft entlang aller Beschichtungszonen 5 und Stützzonen 4 sowie im der Vorbehandlungszone 3 linear. Demnach nimmt die lineare Transportbahn 20 den gesamten Bereich zwischen den beiden Schleusensystemen 2 ein.
Optional können vor dem Ausschleusen auch Nachbehandlungseinrichtungen des zu beschichtenden Bandsubstrats 10 inline und gegebenenfalls modular angeordnet sein. Optional können zu den in der Fig. dargestellten Zonen bei Kombinationen von Prozessen mit unterschiedlichen Prozessvakua und/oder unterschiedlichen Prozessgasen zwischen den Beschichtungszonen 5 Pumpabschnitte (nicht dargestellt) angeordnet werden. Auch Abkühlstrecken oder Heizstrecken für das Substratband 10 sind integrierbar.
Die Beschichtung des Substratbands 10 erfolgt mittels Beschichtungsquellen 9, die oberhalb des Substratbands 10 mit einem Abstand h angeordnet und nach unten gerichtet sind. Somit erfolgt während der Beschichtung des Substratbandes 10 zumindest ab der Vorbehandlungszone 3 keine Berührung der oberen, zu beschichtenden Oberfläche, der Gutseite 11, des Substratbandes 10.
Die Anzahl der Beschichtungszonen 5 zwischen den Stützzonen 4 ergibt sich, wie oben dargelegt, aus der Anzahl der Einzelschichten des herzustellenden Schichtsystems, aus der Anzahl der notwendigen Einzelquellen pro Einzelschicht, aus der Anzahl der jeweils zwischen den Stützrollen 7 integrierbaren Beschichtungsquellen 9, aus der durch die Produktivität vorgegebenen Bandgeschwindigkeit und aus den Vorgaben zur Abstandskonstanz zwischen Beschichtungsquellen 9 und dem Substratband 10. Über den vordefinierten Banddurchhang ∆h wird je nach materialspezifischem Bandzug eine optimale Querverteilung der Beschichtung erzielt.
Als Beschichtungsquellen werden im Ausführungsbeispiel zur Herstellung einer Solarabsorberbeschichtung Magnetronsputterquellen verwendet. Je nach Schichtsystem und weiteren Prozessvorgaben können auch andere PVD- oder CVD-Quellen, auch plasmagestützt zur Anwendung kommen. Bei der Verwendung von Verdampferquellen werden diese dampfstromgeführt betrieben, zur Realisierung der Bedampfung von oben auf das Substratband 10.
In jeder Stützzone 4 erfolgt eine Inline-Messung (dargestellt durch einen auf das Substratband 10 gerichteten Pfeil) von Schichteigenschaften neben oder in Position der Stützrolle 7 von oben auf der zu beschichtenden Funktionsseite des Substratbandes 10, die auch zur Prozessanpassung/Schichtdickenregelung genutzt werden können.
2 stellt eine Bandführung dar, in der sich beidseitig an die lineare Transportbahne 20 jeweils eine angrenzende Transportbahn 21 anschließt, die gegenüber der linearen Transportbahn 20 geneigt sind, so dass von der strengen Horizontalführung des Substratbandes 10 abgewichen wird im Sinne einer Wölbung der Transportbahn in Richtung zu den Beschichtungsquellen, im Ausführungsbeispiel nach oben. Dies kann, wie dargestellt, außerhalb, optional auch noch im Beschichtungsbereich erfolgen. Optional kann auch nur eine angrenzende Transportbahn 21 angeordnet sein. Der besseren Übersicht halber sind hier nur das Substratband 10 entlang des Transportpfades und die Beschichtungsquellen 9 dargestellt, um die räumliche Beziehung zu verdeutlichen.
Im Bereich des linearen Transportpfades 20 weist das Substrat einen Abstand h zur Beschichtungsquelle auf, jeweils bezogen auf die einander zugewandten Oberflächen. Der Neigungswinkel a jeder angrenzenden Transportbahn 21 ist durch zwei gleichgroße Schritte hergestellt und für beide angrenzenden Transportbahnen 21 gleich. Auch hier ist die Darstellung lediglich beispielhaft und nicht limitierend.
Bezugszeichenliste

1: Spenderrolle
2: Schleusensystem
3: Vorbehandlungszone
4: Stützzone
5: Beschichtungszone
6: Aufnahmerolle
7: Stützrolle
8: Trennwand
9: Beschichtungsquelle
10: bandförmiges Substrat, Substratband
11: Gutseite
12: Bandrückseite
20: lineare Transportbahn
21: angrenzende Transportbahn
h: Abstand Beschichtungsquelle-Substrat
a: Neigungswinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 3036011 A1 [0007]
DE 102008029379 A1 [0008]

Claims

Verfahren zur Beschichtung bandförmiger Substrate (10) mittels Vakuumbeschichtung im Durchlaufverfahren, wobei ein Substratband (10) mittels Stützrollen (7) durch zumindest eine Beschichtungszone (5), welche eine, zwei oder mehr Beschichtungsquellen (9) aufweist, transportiert und in einem Bandabstand h zur Beschichtungsquelle (9) gestützt wird und dabei beschichtet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Substratband (10) in einer linearen Transportbahn (20) ohne Gutseitenberührung der Stützrollen (7) transportiert wird, wobei eine solche Anzahl von Stützrollen (7), die in an die Beschichtungszone (5) angrenzende Stützzonen (4) angeordnet sind, mit einem solchen Abstand zueinander das Substratband (10) stützen, dass der Banddurchhang ∆h im Bereich zwischen zwei benachbarten Stützzonen (4) einen vordefinierten Wert nicht überschreitet.
Verfahren zur Beschichtung bandförmiger Substrate nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substratband (10) in einer im Wesentlichen horizontalen Transportbahn durch einen, eine oder mehr Beschichtungszonen (4) umfassenden, Beschichtungsbereich (5) transportiert wird, wobei das Substratband (10) auf seiner Unterseite durch besagte Stützrollen (4) gestützt und auf seiner Oberseite beschichtet wird.
Verfahren zur Beschichtung bandförmiger Substrate nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gutseite (11) und/oder die Bandrückseite (12) des Substratbands (10) vor und/oder nach einer Beschichtung behandelt werden.
Verfahren zur Beschichtung bandförmiger Substrate nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Banddurchhang ∆h bezogen auf den Bandabstand h zwischen Substratband (10) und Beschichtungsquelle (9) über die gesamte Beschichtungsbreite des Bandes im Bereich von 0,005 < ∆h/h < 0,8 eingehalten wird.
Verfahren zur Beschichtung bandförmiger Substrate nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substratband (10) vor und/oder nach der besagten linearen Transportbahn (20) ohne Gutseitenberührung in jeweils einer angrenzenden Transportbahn (21) transportiert wird, die gegenüber der linearen Transportbahn (20) um einen Neigungswinkel (a) im Bereich größer 0° bis 90° in die Richtung geneigt ist, die von der oder den Beschichtungsquellen (9) weg gerichtet ist.
Verfahren zur Beschichtung bandförmiger Substrate nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Neigung einer angrenzenden Transportbahn (21) in zumindest zwei Stufen erfolgt.
Verfahren zur Beschichtung bandförmiger Substrate nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Stützrollen (7) angetrieben wird.
Vorrichtung zur Beschichtung bandförmiger Substrate (10) mittels Vakuumbeschichtung im Durchlaufverfahren mit zumindest einer Beschichtungszone (5), welche eine, zwei oder mehr Beschichtungsquellen (9) aufweist, mit zumindest zwei Stützrollen (7), die das Substratband (10) durch die Vorrichtung transportieren und in einem Bandabstand h zur Beschichtungsquelle (9) stützen und die in Substrattransportrichtung vor und hinter einer Beschichtungszone (5) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Substratband (10) entlang einer linearen Transportbahn (20) durch die Beschichtungszone (5) transportiert wird und dass die Stützrollen (7) in Stützzonen (4) angeordnet sind, die die Beschichtungszone (5) untereinander und von weiteren Zonen der Vorrichtung separieren und dass eine frei wählbare Anzahl von Stützzonen (4) anzuordnen sind.
Vorrichtung zur Beschichtung bandförmiger Substrate (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportbahn des Substratbandes (10) durch die Vorrichtung im Wesentlichen horizontal verläuft, wobei die Stützrollen (7) unterhalb des Substratbandes (10) und die Beschichtungsquellen (9) oberhalb des Substratbandes (10) angeordnet sind.
Vorrichtung zur Beschichtung bandförmiger Substrate (10) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Stützzone (4) mit zumindest einer Stützrolle (7) in Form einer modular einsetzbaren Komponente vor oder hinter einer Beschichtungszone (5) montierbar ist oder innerhalb einer Beschichtungszone (5) mit zumindest zwei Beschichtungsquellen (9), so dass diese Beschichtungszone (5) in zwei Teilzonen mit jeweils zumindest einer Beschichtungsquelle (9) unterteilt wird.
Vorrichtung zur Beschichtung bandförmiger Substrate (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützrollen (7) vor Beschichtung von der Beschichtungsquelle (9) durch Blenden oder Trennwände (8) geschützt sind.
Vorrichtung zur Beschichtung bandförmiger Substrate (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass Heiz- und/oder Kühlzonen zur Heizung und/oder Kühlung des Substratbands (10) angeordnet sind, die durch Stützzonen (4) von weiteren Zonen separiert sind.
Vorrichtung zur Beschichtung bandförmiger Substrate nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Transportbahn vor und/oder nach der besagten linearen Transportbahn (20) in jeweils einer angrenzenden Transportbahn (21) fortsetzt, die gegenüber der linearen Transportbahn (20) um einen Neigungswinkel (a) im Bereich größer 0° bis 90° in die Richtung geneigt ist, die von der oder den Beschichtungsquellen weg gerichtet ist, indem zumindest eine weitere Stützrolle (7) angeordnet ist, welche in Bezug auf die Gerade der Anordnung der Stützrollen (7) entlang der linearen Transportbahn (20) versetzt ist.
Verfahren zur Beschichtung bandförmiger Substrate nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass an einer angrenzenden Transportbahn (21) zumindest zwei weitere Stützrollen (7) angeordnet sind, so dass die Neigung zumindest zwei voneinander abweichende und, mit zunehmendem Abstand zur linearen Transportbahn (20), zunehmende Winkel aufweist.
Vorrichtung zur Beschichtung bandförmiger Substrate nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Beschichtungsquellen (9) zur Transportbahn einstellbar ist.