DE102013110891B4 - Device and method for temperature control of substrates - Google Patents

Device and method for temperature control of substrates Download PDF

Info

Publication number
DE102013110891B4
DE102013110891B4 DE102013110891.1A DE102013110891A DE102013110891B4 DE 102013110891 B4 DE102013110891 B4 DE 102013110891B4 DE 102013110891 A DE102013110891 A DE 102013110891A DE 102013110891 B4 DE102013110891 B4 DE 102013110891B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
substrate
temperature
edge
transport plane
heat
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102013110891.1A
Other languages
German (de)
Other versions
DE102013110891A1 (en
Inventor
Thomas Meyer
Hubertus VON DER WAYDBRINK
Thomas Niederhausen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Original Assignee
Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Von Ardenne Asset GmbH and Co KG filed Critical Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority to DE102013110891.1A priority Critical patent/DE102013110891B4/en
Publication of DE102013110891A1 publication Critical patent/DE102013110891A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE102013110891B4 publication Critical patent/DE102013110891B4/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/541Heating or cooling of the substrates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Furnace Details (AREA)
  • Control Of Resistance Heating (AREA)

Abstract

Einrichtung zur Temperaturführung von Substraten in einer Substratbehandlungsanlage, in der ein Substrat in Längserstreckung der Substratbehandlungsanlage auf einer Substrattransportebene transportierbar ist, mit• einem auf einer Seite der Substrattransportebene angeordneten wärmeabsorbierenden Kühlmittel,• einem zwischen Kühlmittel und Substrattransportebene angeordneten, quer zur Längserstreckung der Substratbehandlungsanlage in Abschnitte, nämlich einen Mittenbereich und zwei Randbereiche, unterteilten Abschirmmittel, mit dem das Kühlmittel gegenüber der Substrattransportebene zumindest partiell abschirmbar ist, und• einer auf der anderen Seite der Substrattransportebene angeordneten Heizeinrichtung, mit der das Substrat temperierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmmittel (2) in den Randbereichen getrennt und unabhängig vom Mittenbereich derart verstellbar ausgebildet ist, dass die Wärmedurchlässigkeit des Abschirmmittels (2) in den Randbereichen getrennt und unabhängig vom Mittenbereich stufenlos steuerbar ist.Device for controlling the temperature of substrates in a substrate treatment system, in which a substrate can be transported in the longitudinal extent of the substrate treatment system on a substrate transport plane, with• a heat-absorbing coolant arranged on one side of the substrate transport plane,• one arranged between the coolant and the substrate transport plane, transverse to the longitudinal extent of the substrate treatment system in sections , namely a central area and two edge areas, with which the coolant can be at least partially shielded from the substrate transport plane, and• a heating device arranged on the other side of the substrate transport plane, with which the temperature of the substrate can be controlled, characterized in that the shielding means (2 ) is formed separately in the edge areas and adjustable independently of the central area in such a way that the heat permeability of the shielding means (2) is separated and independent in the edge areas g is continuously controllable from the mid-range.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Temperaturführung von Substraten in einer Substratbehandlungsanlage, in der ein Substrat in Längserstreckung der Substratbehandlungsanlage auf einer Substrattransportbahn transportierbar ist, mit einem auf einer Seite der Substrattransportbahn in Abschnitte quer zur Längserstreckung der Substratbehandlungsanlage unterteilt angeordneten wärmeabsorbierenden Kühlmittel sowie einem zwischen Kühlmittel und Substrattransportbahn in Abschnitte quer zur Längserstreckung der Substratbehandlungsanlage unterteilt angeordneten Abschirmmittel, mit dem das Kühlmittel gegenüber der Substrattransportbahn zumindest partiell abschirmbar ist und mit einer auf der anderen Seite der Substrattransportbahn angeordneten Heizeinrichtung mit der das Substrat temperierbar ist.The invention relates to a device for controlling the temperature of substrates in a substrate treatment system, in which a substrate can be transported on a substrate transport path in the longitudinal extent of the substrate treatment system, with a heat-absorbing coolant arranged on one side of the substrate transport path divided into sections transverse to the longitudinal extent of the substrate treatment system, and with a coolant between the coolant and Substrate transport path divided into sections transverse to the longitudinal extent of the substrate treatment system, with which the coolant can be at least partially shielded from the substrate transport path and with a heating device arranged on the other side of the substrate transport path, with which the temperature of the substrate can be controlled.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Steuerung der Temperatur beheizter Substrate, das die erfindungsgemäße Einrichtung nutzt.The invention further relates to a method for controlling the temperature of heated substrates using the device according to the invention.

Für eine optimale Beschichtung ist es notwendig, dass die zu beschichtenden Substratoberflächen frei von Wasser sind. Zum Zweck der Desorption von anhaftendem Wasser werden die Substrate erwärmt, wobei eine homogene Erwärmung auf Temperaturen von 150°C mit einer Toleranz von +/- 10 K wünschenswert ist.For an optimal coating, it is necessary that the substrate surfaces to be coated are free of water. The substrates are heated for the purpose of desorption of adhering water, with homogeneous heating to temperatures of 150° C. with a tolerance of +/- 10 K being desirable.

In einer bereits bestehenden Beschichtungsanlage kann und soll die Substratheizung nur auf einer Seite des Substrates angeordnet werden, d.h. es liegt eine einseitige Beheizungseinrichtung vor. Um Wärmeverluste durch Abstrahlung zu vermeiden, steht dem Substrat auf der dem Beheizungssystem abgewandten Substratseite eine Anordnung von Abschirmblechen gegenüber, welche vor einem Kühlmittel, z.B. einer Kühlplatte angeordnet sind. Durch den begrenzten Einbauraum in der bestehenden Anlage und den nicht beliebig anordbaren Heizerdurchführungen ist nur eine einteilige Beheizung möglich. D.h. die Heizeinrichtung erstreckt sich quer zur Längserstreckung der Beschichtungsanlage über die gesamte Anlagenbreite (1).In an already existing coating installation, the substrate heating can and should only be arranged on one side of the substrate, ie there is a one-sided heating device. In order to avoid heat losses through radiation, the substrate is faced on the substrate side facing away from the heating system by an arrangement of shielding plates, which are arranged in front of a coolant, for example a cooling plate. Due to the limited installation space in the existing system and the fact that the heater bushings cannot be arranged arbitrarily, only one-piece heating is possible. Ie the heating device extends transversely to the longitudinal extension of the coating system over the entire width of the system ( 1 ).

Um eine homogene Erwärmung der Substrate mit den entsprechenden Homogenitätsanforderungen erreichen zu können, ist bereits bekannt, dass das Beheizungssystem in mehrere getrennt regelbare Heizkreise aufgeteilt werden kann. Z.B. werden ein Mittenheizkreis direkt unter dem Substrat und Randheizkreise neben dem Substrat ausgebildet. Zu beachten ist dabei, dass das Beheizungssystem breiter sein muss als das Substrat, damit eine ausreichend gute Randtemperierung möglich ist (2).In order to be able to achieve homogeneous heating of the substrates with the corresponding homogeneity requirements, it is already known that the heating system can be divided into several separately controllable heating circuits. For example, a center heating circuit is formed directly under the substrate and edge heating circuits are formed next to the substrate. It should be noted that the heating system must be wider than the substrate so that adequate edge temperature control is possible ( 2 ).

Auf die Regelkreise neben dem Substrat kann auch verzichtet werden, sofern es möglich ist, den Heizer sehr nah am Substrat zu positionieren. Jedoch scheidet diese Möglichkeit meist aus, da der Heizer keine homogene Fläche darstellt, sondern z.B. im Fall von Mantelrohrheizelementen aus Heizstäben, die in einem gewissen Raster liegen, aufgebaut ist. Für den Abstand der Heizstäbe untereinander gelten aus fertigungstechnischer Sicht gewisse Mindestabstände. Wird der Heizer zu nah am Substrat platziert, dann bilden sich im Bereich der Heizstäbe auf dem Substrat Hotspots aus, während das Substrat im Bereich zwischen den Heizstäben kälter bleibt. D.h. eine inhomogene Substraterwärmung ist zu erwarten. Die Erfahrung aus der Praxis zeigt, dass der Heizer - Substrat - Abstand nie kleiner als der Abstand Heizstab - Heizstab gewählt werden sollte.The control circuits next to the substrate can also be omitted if it is possible to position the heater very close to the substrate. However, this option is usually ruled out because the heater does not represent a homogeneous surface, but is made up of heating rods that are arranged in a certain grid, e.g. in the case of jacketed tube heating elements. For the distance between the heating rods, certain minimum distances apply from a manufacturing point of view. If the heater is placed too close to the substrate, hotspots form on the substrate in the area of the heating rods, while the substrate in the area between the heating rods remains colder. This means that an inhomogeneous substrate heating is to be expected. Practical experience shows that the heater - substrate - distance should never be smaller than the distance between the heating rod and the heating rod.

Durch den begrenzten Einbauraum und das dadurch nur einteilig realisierbare Beheizungssystem (1) ist eine homogene Substrattemperierung nicht möglich. Dies ist folgendermaßen zu erklären: Unter der Annahme, dass der Reflexionsgrad der Substratoberfläche nahezu Null und die Endtemperatur des Substrates deutlich kleiner als die der Heizer ist, was typischerweise für Aufheizprozesse der Fall ist, wird die Heizerstrahlung, die auf das Substrat trifft, dort vollständig absorbiert. Auf die Bereiche des Heizers, welche vor dem Substrat liegen, fällt aufgrund der geringen Substrattemperatur (keine nennenswerte Abstrahlung des Substrates) und des geringen Reflexionsgrades der Substratoberfläche kaum Strahlungsleistung ein. Dagegen wird auf die Bereiche des Heizers im Überstand ein deutlicher Betrag an Strahlung durch die Abschirmungen vor der Kühlplatte zurückreflektiert, so dass die auf den Heizerbereich im Überstand einfallende Strahlung wesentlich höher ist. Da bei einem einkreisigen Heizsystem allen Stellen des Heizers die gleiche Leistungsdichte zugeführt wird, müssen die Randheizbereiche aufgrund der zusätzlich höheren einfallenden Strahlung heißer sein als die Mittenbereiche. Das Substrat wird deshalb am Rand heißer werden als in der Mitte (3).Due to the limited installation space and the heating system that can only be implemented as a single part ( 1 ) a homogeneous substrate temperature control is not possible. This can be explained as follows: Assuming that the reflectance of the substrate surface is almost zero and the final temperature of the substrate is significantly lower than that of the heater, which is typically the case for heating processes, the heater radiation that hits the substrate is complete there absorbed. Due to the low substrate temperature (no significant radiation from the substrate) and the low degree of reflection of the substrate surface, hardly any radiant power falls on the areas of the heater in front of the substrate. In contrast, the overhang heater areas have a significant amount of radiation reflected back through the shields in front of the cooling plate, so that the radiation incident on the overhang heater area is significantly higher. Since the same power density is supplied to all points of the heater in a single-circuit heating system, the edge heating areas must be hotter than the central areas due to the additional higher incident radiation. The substrate will therefore become hotter at the edge than in the middle ( 3 ).

Um diesem thermischen Ungleichgewicht entgegenzuwirken, könnte eine mögliche Lösung darin bestehen, im Überstandsbereich der Heizer alle Abschirmungen vor der Kühlplatte zu entfernen und die Kühlplatte selbst mit einer hochabsorbierenden Schicht zu versehen (4). Eine „hochabsorbierende Schicht“ kann dabei z.B. wie in der eingereichten Patentanmeldung DE 10 2013 101 696 A1 beschrieben, hergestellt werden. Darin wird eine Kupferkühlplatte, deren Oberfläche z.B. durch Strahlen mit Normalkorund aufgeraut ist, in einer anschließenden thermischen Behandlung oxidiert.To counteract this thermal imbalance, a possible solution could be to remove all shielding in front of the cold plate in the heater overhang area and to cover the cold plate itself with a highly absorbent layer ( 4 ). A “highly absorbent layer” can be used, for example, as in the patent application filed DE 10 2013 101 696 A1 described to be produced. A copper cooling plate, the surface of which has been roughened, for example by blasting with normal corundum, is oxidized in a subsequent thermal treatment.

Unter den gleichen Annahmen wie oben, d.h. der Reflexionsgrad des Substrates ist nahezu Null und die Substrattemperatur ist deutlich kleiner als die Heizertemperatur, trifft die Wärmestrahlung des Heizers auf das Substrat und wird dort vollständig absorbiert. Aufgrund der geringen Substrattemperatur (keine nennenswerte Abstrahlung des Substrates) und des geringen Reflexionsgrades der Substratoberfläche fällt auf die Bereiche des Heizers, welche vor dem Substrat liegen kaum Strahlungsleistung ein. Nun wird durch die fehlende Abschirmung gegenüber den Bereichen des Heizers im Überstand ebenfalls keine Strahlung zurück zum Heizer reflektiert. Die auf der Kühlplatte ankommende Strahlung wird absorbiert und durch das Kühlwasser abgeführt. Da bei einem einkreisigen Heizsystem allen Stellen des Heizers die gleiche Leistungsdichte zugeführt wird und in keinem Bereich (Rand, Mitte) Strahlung auftrifft, müssen die Randheizbereiche genau so heiß sein, wie die Mittenbereiche. Dass bedeutet, dass das Substrat deshalb homogen temperiert werden wird. Under the same assumptions as above, ie the reflectivity of the substrate is almost zero and the substrate temperature is significantly lower than the heater temperature, the thermal radiation from the heater hits the substrate and is completely absorbed there. Due to the low substrate temperature (no significant radiation from the substrate) and the low degree of reflection of the substrate surface, hardly any radiation power falls on the areas of the heater in front of the substrate. Due to the lack of shielding in relation to the areas of the heater in the overhang, no radiation is reflected back to the heater either. The radiation arriving at the cooling plate is absorbed and carried away by the cooling water. Since the same power density is supplied to all points of the heater in a single-circuit heating system and no radiation impinges in any area (edge, middle), the edge heating areas must be just as hot as the middle areas. This means that the substrate will therefore be tempered homogeneously.

Dieser Aufbau ist allerdings dann problematisch, wenn die Substrate auf der zu heizenden Seite mit einer (teilweise) reflektierenden Schicht versehen sind, da dann auf den Heizer-Mittenbereich ein (am Substrat reflektierter) Strahlungsanteil auftrifft und den Heizer im Mittenbereich heißer als den Randbereich werden lässt. Damit wird nun die Substratmitte wärmer (5).However, this structure is problematic if the substrates are provided with a (partially) reflective layer on the side to be heated, since a portion of the radiation (reflected on the substrate) then impinges on the central area of the heater and the heater in the central area becomes hotter than the edge area leaves. This means that the middle of the substrate becomes warmer ( 5 ).

In der DE 10 2009 049 954 A1 wird 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. Um eine dynamische Änderung der thermischen Isolation zur Steuerung des Wärmedurchgangs im Substrat dynamisch zu gestalten und dabei insbesondere thermische Trägheiten zu verringern, ist auf einer Seite der Substrattransportebene ein wärmeabsorbierendes Kühlmittel vorgesehen, das in einer Ausgestaltung mit einem Isolationsmittel gegenüber der Substrattransportebene zumindest partiell abschirmbar ist.In the DE 10 2009 049 954 A1 describes a device for controlling the temperature of substrates in a substrate treatment system, in which a substrate can be guided past a treatment device in the longitudinal extension of the substrate treatment system in a substrate transport plane within a vacuum chamber. In order to dynamically design a dynamic change in the thermal insulation for controlling the heat transfer in the substrate and in particular to reduce thermal inertia, a heat-absorbing coolant is provided on one side of the substrate transport plane, which in one configuration can be at least partially shielded from the substrate transport plane with an insulating means.

Die US 3 956 612 A betrifft eine modulare Strahlungsheizungsanordnung von schnell reagierenden Strahlungsheizungseinheiten, umfassend eine Vielzahl von aneinanderstoßenden Heizelement-Rahmeneinheiten, wobei die Zwischenrahmeneinheiten offene Seiten und die Endrahmeneinheiten geschlossene Außenseiten haben. Mittel an den Vorder- und Rückwänden der Rahmeneinheiten tragen eine Vielzahl von dünnen Folien-Strahlungsheizelementen. Mittel mit gleich langen Verbindungsstücken verbinden die Heizelemente innerhalb jeder Rahmeneinheit und von jeder der aneinanderstoßenden Rahmeneinheiten zu ihrer angrenzenden Einheit, wodurch alle Heizelemente seitlich des gesamten Moduls gleichmäßig beabstandet sind, um eine gleichmäßige Beheizung zu gewährleisten und Wärmeschlieren an den Verbindungsstellen der Einheiten zu vermeiden. Das Strahlungsheizungsmodul wird durch eine elektronische Rückkopplungsschaltung mit optischen Temperatursensoren gesteuert, wodurch die zugeführte Wärme profiliert werden kann, um Unregelmäßigkeiten bei der Verarbeitung auszugleichen.the U.S. 3,956,612 A relates to a modular radiant heater assembly of fast responding radiant heater units comprising a plurality of abutting heater element frame units, the intermediate frame units having open sides and the end frame units having closed outside sides. Means on the front and rear walls of the frame units support a plurality of thin foil radiant heating elements. Equal length link means connect the heating elements within each frame unit and from each of the abutting frame units to its adjacent unit, whereby all heating elements are evenly spaced laterally throughout the module to ensure even heating and eliminate heat streaks at the unit junctions. The radiant heater module is controlled by electronic feedback circuitry with optical temperature sensors, allowing the applied heat to be profiled to compensate for processing anomalies.

In der DE 10 2012 106 325 A1 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aufheizen und Abkühlen einer Substratbehandlungsanlage sowie Aufheizen und Abkühlen eines Substrats in der Substratbehandlungsanlage beschrieben, 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 Heizeinrichtung und eine thermische Isoliereinrichtung angeordnet sind. Es liegt die Aufgabe zugrunde, ein Substrat in einer Substratbehandlungsanlage sowie die Substratbehandlungsanlage selbst schnell aufheizen und aktiv abkühlen zu können. Dies wird dadurch gelöst, dass die thermische Isoliereinrichtung einen Wärmeübertragungsweg aufweist, durch den Wärme transportiert wird. 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. 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 verkörpert eine Wärmeleitung über mechanische wärmeleitende Elemente. Damit entstehen thermische Verbindungen zwischen Transporteinrichtung, Isoliereinrichtung und Kammerboden oder Kammerwand.In the DE 10 2012 106 325 A1 describes a device and a method for heating and cooling a substrate treatment system and heating and cooling a substrate in the substrate treatment system, in which there is a vacuum chamber in which a transport device for transporting substrates is arranged, with inside the vacuum chamber on one side of the transport device a heating device and a thermal insulating device are arranged. It is based on the object of being able to quickly heat up and actively cool down a substrate in a substrate treatment system and the substrate treatment system itself. This is solved in that the thermal insulation device has a heat transfer path through which heat is transported. For this purpose, the heat transfer path can essentially be designed 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. In the second principle, the insulating device is modified in a suitable manner in order to form a volume in the insulating device, so that a flow within the insulating device and thus heat dissipation is realized. The third principle embodies heat conduction via mechanical heat-conducting elements. This creates thermal connections between the transport device, the insulating device and the chamber floor or chamber wall.

Schließlich beschreibt die DE 10 2010 009 794 A1 ein Verfahren und eine entsprechende Anordnung zur Beschichtung von beheizten Substraten in Durchlauf-Vakuumbeschichtungsanlagen, bei dem ein Substrat in einer Transportrichtung kontinuierlich durch eine funktionale Prozesskammer bewegt wird, wobei mittels Beschichtungsquellen in der Prozesskammer ein Beschichtungsteilchenstrom erzeugt wird, mittels dem das Substrat in dieser Prozesskammer beschichtet wird. Um eine Beschichtung von Substraten in Durchlauf-Vakuumbeschichtungsanlagen zu ermöglichen, bei der die Substrattemperatur innerhalb der funktionalen Prozesskammer beeinflusst wird, wird das Substrat innerhalb der Prozesskammer an zumindest einem Heizer vorbei geführt wird, wobei die Substrattemperatur, d. h. die Temperatur des Substrates in Transportrichtung nach dem Heizer, mittels einer Kaskadenregelung, bestehend aus einer Führungs- und einer Folgeregelung, bei der das Substrat als Regelstrecke der Führungsregelung und dem Heizer als Regelstrecke der Folgeregelung geregelt wird.Finally describes the DE 10 2010 009 794 A1 a method and a corresponding arrangement for coating heated substrates in continuous vacuum coating systems, in which a substrate is moved continuously in a transport direction through a functional process chamber, with a coating particle stream being generated in the process chamber by means of coating sources, by means of which the substrate is coated in this process chamber will. In order to enable coating of substrates in continuous vacuum coating systems, in which the substrate temperature is influenced within the functional process chamber, the substrate is guided past at least one heater within the process chamber, with the substrate temperature, ie the Tempe temperature of the substrate in the transport direction after the heater, by means of a cascade control consisting of a master and a slave controller, in which the substrate is controlled as the controlled system of the master controller and the heater is controlled as the controlled system of the slave controller.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung eine Möglichkeit zu finden, beliebige Substrate mit beliebigen Vorbeschichtungen mit einem sowohl einseitigen als auch einkreisigen Beheizungssystem homogen temperieren zu können, wobei die Temperierung vollautomatisch erfolgen soll.It is now the object of the invention to find a way of being able to heat any substrates with any precoatings homogeneously with a one-sided as well as a single-circuit heating system, with the temperature control being to take place fully automatically.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Abschirmmittel in den Randbereichen getrennt und unabhängig vom Mittenbereich derart verstellbar ausgebildet ist, dass die Wärmedurchlässigkeit des Abschirmmittels in den Randbereichen getrennt und unabhängig vom Mittenbereich stufenlos steuerbar ist. Die Abschirmmittel werden anstelle der zuvor festinstallierten Abschirmungen im Überstandsbereich der Heizer, d.h. in den Randbereichen der Substrattransportebene vor die Kühlplatte eingebaut, um die Wärmedurchlässigkeit der von den Heizern abgestrahlten Wärme nach Bedarf beeinflussen zu können. Die Kühlplatte selbst ist mit einer hochabsorbierenden Schicht versehen, um überflüssige Wärme abzuführen, die aufgrund der thermischen Trägheit des gesamten Systems zu einer weiteren Temperaturerhöhung des Substrates führen würde.The object is achieved in that the shielding means is designed separately in the edge areas and adjustable independently of the central area in such a way that the heat permeability of the shielding means in the edge areas can be separately and continuously controlled independently of the central area. The shielding means are installed in front of the cooling plate instead of the previously permanently installed shielding in the protruding area of the heaters, i.e. in the edge areas of the substrate transport plane, in order to be able to influence the thermal transmission of the heat radiated by the heaters as required. The cooling plate itself is provided with a highly absorbent layer in order to dissipate excess heat, which would lead to a further increase in the temperature of the substrate due to the thermal inertia of the entire system.

Um die abgestrahlte Wärme des Heizers gezielt zu steuern, wird das Abschirmmittel in den Randbereichen der Substrattransportebene aus mindestens einem verstellbaren Reflektorelement gebildet, so dass die abgestrahlte Wärme des einkreisigen Heizers teils von der Kühlplatte absorbiert und teils von dem verstellbaren Reflektorelement zurück zum Heizer reflektiert werden kann.In order to control the radiated heat of the heater in a targeted manner, the shielding means is formed from at least one adjustable reflector element in the edge areas of the substrate transport plane, so that the radiated heat of the single-circuit heater can be partly absorbed by the cooling plate and partly reflected back to the heater by the adjustable reflector element .

In einer Ausgestaltung der Erfindung, bei der das Abschirmmittel aus mindestens einem verstellbaren Reflektorelement gebildet ist, ist das verstellbare Reflektorelement um eine parallel zur Substrattransportebene verlaufende Drehachse schwenkbar angeordnet.In one embodiment of the invention, in which the shielding means is formed from at least one adjustable reflector element, the adjustable reflector element is pivotable about an axis of rotation running parallel to the substrate transport plane.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das verstellbare Reflektorelement parallel zur Substrattransportebene verschiebbar angeordnet.In a further embodiment of the invention, the adjustable reflector element is arranged to be displaceable parallel to the substrate transport plane.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das verstellbare Reflektorelement konkav ausgebilet, partiell um ein rohrförmiges Kühlmittel und parallel zur Substrattransportebene erstreckt und drehbar angeordnet.In a further embodiment of the invention, the adjustable reflector element is concave, extends partially around a tubular coolant and parallel to the substrate transport plane and is arranged rotatably.

Die steuerbare Wärmedurchlässigkeit beruht unabhängig von der Ausführungsform der Reflektorelemente auf dem Prinzip, dass durch das Verstellen der Reflektorelemente entweder durch das Schwenken um eine Drehachse, das Verschieben in einer Ebene oder das Drehen um eine Drehachse die Wärmestrahlung unterschiedlich stark reflektiert wird. Dabei können folgende Zustände eingestellt werden:

  • - Die Reflektorelemente sind vollständig geschlossen, d.h. die maximale Fläche der Reflektorelemente ist in Richtung des Heizers gerichtet, so dass die auftreffende Wärmestrahlung zurück in Richtung Heizer reflektiert wird. Die Reflektorelemente wirken analog zu den fest installierten Abschirmmitteln in der Mitte der Substrattransportebene.
  • - Die Reflektorelemente sind teilweise geöffnet, d.h. nur ein Teil der Fläche der Reflektorelemente ist in Richtung Heizer gerichtet, so dass ein dem Öffnungsgrad bzw. der in Richtung Heizer gerichteten Reflexionsfläche entsprechender Anteil der Wärmestrahlung des Heizers zur Kühlplatte hindurchgelassen und dort absorbiert wird und der Rest der Wärmestrahlung des Heizers wieder zurück in Richtung Heizer reflektiert wird.
  • - Sind die Reflektorelemente komplett geöffnet bzw. der Anteil der Reflexionsfläche in Richtung Heizer null, so wird die gesamte Wärmestrahlung des Heizers zur Kühlplatte durchgelassen, dort absorbiert und keine Wärmestrahlung in Richtung Heizer reflektiert.
Irrespective of the embodiment of the reflector elements, the controllable heat transmission is based on the principle that the heat radiation is reflected to different extents by adjusting the reflector elements either by pivoting about an axis of rotation, displacement in a plane or rotation about an axis of rotation. The following states can be set:
  • - The reflector elements are completely closed, ie the maximum area of the reflector elements is directed in the direction of the heater, so that the incident thermal radiation is reflected back in the direction of the heater. The reflector elements act in the same way as the permanently installed shielding means in the middle of the substrate transport plane.
  • - The reflector elements are partially open, i.e. only part of the surface of the reflector elements is directed in the direction of the heater, so that a proportion of the heat radiation from the heater that corresponds to the degree of opening or the reflection surface directed in the direction of the heater is let through to the cooling plate and absorbed there, and the rest of the heat radiation from the heater is reflected back towards the heater.
  • - If the reflector elements are completely open or the proportion of the reflection surface in the direction of the heater is zero, the entire heat radiation from the heater is let through to the cooling plate, where it is absorbed and no heat radiation is reflected in the direction of the heater.

Vorteilhafterweise bestehen die verstellbaren Reflektorelemente aus einem für den infraroten Bereich reflektierenden Abschirmblech mit einem Reflexionsgrad größer 0,8. Wenn der Reflexionsgrad sehr hoch ist, können die Abschirmbleche einlagig ausgeführt werden, z.B. ist das bei elektropolierten Blechen der Fall. Besitzen die Reflektorelemente einen vergleichbaren Absorptionsgrad bzw. Reflexionsgrad wie die im Mittenbereich der Substrattransportebenevor der Kühlplatte installierten Abschirmmittel, dann sollten die in den Randbereichen angeordneten verstellbaren Reflektorelemente jeweils eine Anordnung von Abschirmblechen umfassen, deren Blechanzahl annähernd gleich groß wie die Blechanzahl der im Mittelbereich angeordneten Abschirmmittel sein.Advantageously, the adjustable reflector elements consist of a shielding plate that reflects the infrared range and has a reflectance greater than 0.8. If the degree of reflection is very high, the shielding plates can be made in one layer, e.g. this is the case with electropolished plates. If the reflector elements have a comparable degree of absorption or reflection as the shielding means installed in the middle area of the substrate transport plane in front of the cooling plate, then the adjustable reflector elements arranged in the edge areas should each comprise an arrangement of shielding plates, the number of plates of which is approximately the same as the number of plates of the shielding means arranged in the middle area .

In der erfindungsgemäßen Einrichtung ist die Heizeinrichtung quer zur Längserstreckung der Substratbehandlungsanlage einteilig ausgebildet, wobei die Breite der Heizeinrichtung größer als die Breite des zu behandelnden Substrates ist.In the device according to the invention, the heating device is designed in one piece transversely to the longitudinal extent of the substrate treatment system, the width of the heating device being greater than the width of the substrate to be treated.

Zur Messung der Temperatur des Substrates sind mindestens zwei Pyrometer mit einer Messachse quer zur Substrattransportebene angeordnet sind, wobei mindestens ein Pyrometer auf den Mittenbereich des Substrats und mindestens ein Pyrometer auf einen Randbereich des Substrates gerichtet, wobei die Pyrometer Teil eines Regelkreises sind. At least two pyrometers with a Mes axis are arranged transversely to the substrate transport plane, with at least one pyrometer directed towards the central area of the substrate and at least one pyrometer towards an edge area of the substrate, the pyrometers being part of a control loop.

Verfahrensseitig wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass am Ende eines Heizprozesses die Substrattemperatur an wenigstens einer Stelle im Mittenbereich und an wenigstens einer Stelle in einem Randbereich gemessen und über eine einstellbare Heizleistung der Heizeinrichtung sowie eine einstellbare Wärmedurchlässigkeit in den Randbereichen durch verstellbare Reflektorelemente die Temperatur des folgenden Substrats geregelt wird.In terms of the method, the object of the invention is achieved in that at the end of a heating process, the substrate temperature is measured at at least one point in the central area and at at least one point in an edge area, and the temperature is measured via an adjustable heating output of the heating device and an adjustable heat permeability in the edge areas using adjustable reflector elements of the following substrate is controlled.

Dabei umfasst die Regelung der Temperatur, um die Substrate homogen zu temperieren, folgende Verfahrensschritte:

  • - die Temperatur TMitte, ist wird im Mittenbereich gemessen,
  • - aus der Temperatur TMitte, ist und einer Soll-Substrattemperatur Tsubstrat, soll als Führungsgröße wird für einen ersten Regelkreis eine erste Regelabweichung berechnet,
  • - die erste Regelabweichung wird einem ersten Regler zugeführt und die Heizleistung der Heizeinrichtung eingestellt,
  • - die Temperatur TRand, ist wird im Randbereich gemessen,
  • - aus der Temperatur TRand, ist und der Temperatur TMitte, ist als Führungsgröße wird für einen zweiten Regelkreis eine zweite Regelabweichung berechnet,
  • - die zweite Regelabweichung wird einem zweiten Regler zugeführt und die Wärmedurchlässigkeit der verstellbaren Reflektorelemente eingestellt.
The regulation of the temperature in order to bring the substrates to a homogeneous temperature includes the following process steps:
  • - the temperature T middle , is measured in the middle area,
  • - a first control deviation is calculated from the temperature T middle , actual and a setpoint substrate temperature T substrate , setpoint as a reference variable for a first control loop,
  • - the first control deviation is fed to a first controller and the heat output of the heating device is set,
  • - the temperature T edge is measured in the edge area,
  • - a second control deviation is calculated from the temperature T edge, actual and the temperature T middle , actual as a reference variable for a second control loop,
  • - The second control deviation is supplied to a second controller and the thermal transmittance of the adjustable reflector elements is set.

Dabei werden die verstellbaren Reflektorelemente in Abhängigkeit von der Regelabweichung zwischen TMitte, ist und TRand, ist so eingestellt, dass sie vollständig die Wärme reflektieren, teilweise die Wärme reflektieren oder vollständig die Wärme durchlassen.The adjustable reflector elements are adjusted depending on the control deviation between T middle ,actual and T edge , actual in such a way that they fully reflect the heat, partially reflect the heat or allow the heat to pass completely.

Die Position der verstellbaren Reflektorelemente in den Randbereichen kann durch einen außerhalb des Prozessbereiches angeordneten Antrieb erfolgen, welcher z.B. mittels Drehdurchführung auf die einzelnen Reflektorelemente wirkt. Die schwenkbaren, verschiebbaren oder drehbaren Reflektorelemente können z.B. durch ein Kette-Zahnrad-System verbunden sein. Ferner ist es auch möglich, die verstellbaren Reflektorelemente auf beiden Seiten der Substrattransportbahn sowohl gemeinsam als auch jede Seite getrennt zu steuern, d.h. zwei unabhängige Antriebe für beide Seiten vorzusehen.The position of the adjustable reflector elements in the edge areas can be determined by a drive arranged outside the process area, which acts on the individual reflector elements, e.g. by means of a rotary feedthrough. The pivotable, displaceable or rotatable reflector elements can be connected, for example, by a chain and gear system. Furthermore, it is also possible to control the adjustable reflector elements on both sides of the substrate transport path both together and each side separately, i.e. to provide two independent drives for both sides.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.

Die zugehörigen Zeichnungen zeigen

  • 1 Ein einteilig ausführbares Beheizungssystem durch Bauraumbegrenzung;
  • 2 Eine Substrattemperierung mittels idealem Beheizungssystem, welches in getrennt regelbare Heizkreise aufgeteilt ist;
  • 3 Eine inhomogene Substrattemperierung durch ein einkreisiges Beheizungssystem;
  • 4 Eine homogene Substrattemperierung mit einem einkreisigen Beheizungssystem und hochabsorbierender Kühlplatte im Randbereich;
  • 5 Eine inhomogene Substrattemperierung mit einem einkreisigen Beheizungssystem trotz hochabsorbierender Kühlplatte im Randbereich; Die Substratunterseite ist gut reflektierend;
  • 6 Homogenisierung der Temperatur eines gut reflektierenden Substrates durch klappbaren Reflektor im Randbereich;
  • 7 Weitere Ausführungsformen für Abschirmmittel mit steuerbarer Durchlässigkeit für Wärmestrahlung in den Randbereichen der Substrattransportbahn;
  • 8 Aufbau einer vollautomatischen Regelung des Substrattemperierungssystems.
Show the accompanying drawings
  • 1 A one-piece executable heating system by space limitation;
  • 2 A substrate temperature control using an ideal heating system, which is divided into separately controllable heating circuits;
  • 3 An inhomogeneous substrate temperature control by a single-circuit heating system;
  • 4 A homogeneous substrate temperature control with a single-circuit heating system and a highly absorbent cooling plate in the edge area;
  • 5 An inhomogeneous substrate temperature control with a single-circuit heating system despite a highly absorbent cooling plate in the edge area; The underside of the substrate is highly reflective;
  • 6 Homogenization of the temperature of a well reflecting substrate by means of a foldable reflector in the edge area;
  • 7 Further embodiments for shielding means with controllable permeability for thermal radiation in the edge areas of the substrate transport path;
  • 8th Construction of a fully automatic control of the substrate temperature control system.

6 zeigt eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung zur Temperaturführung von Substraten 3, bei dem in den Randbereichen der Substrattransportbahn verstellbare Abschirmmittel in Gestalt von Reflektorelementen 7 angeordnet sind. Die Position der um eine Drehachse 8 parallel zur Substrattransportbahn schwenkbaren Reflektorelemente 7 ist derart einstellbar, dass die von dem einkreisigen Heizer 4 in Richtung Substrat 3 und Abschirmmittel abgestrahlte Wärmestrahlung so reflektiert bzw. durchgelassen und von einem Kühlmittel 1 absorbiert wird, dass eine homogene Temperatur über die gesamte Fläche des zu behandelnden Substrates 3 eingestellt wird. 6 shows an embodiment of the device according to the invention for controlling the temperature of substrates 3, in which adjustable shielding means in the form of reflector elements 7 are arranged in the edge regions of the substrate transport path. The position of the reflector elements 7, which can be pivoted about an axis of rotation 8 parallel to the substrate transport path, can be adjusted in such a way that the thermal radiation emitted by the single-circuit heater 4 in the direction of the substrate 3 and shielding means is reflected or passed through and absorbed by a coolant 1 such that a homogeneous temperature over the entire surface of the substrate 3 to be treated is adjusted.

In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung (7a) sind die Abschirmmittel in den Randbereichen der Substrattransportbahn als parallel zur Substrattransportbahn verschiebbare Reflektorelemente 9 ausgebildet, so dass durch die Position, d.h. die Größe der in Richtung Heizeinrichtung 4 gerichteten Reflexionsfläche, der Anteil der reflektierten bzw. durchgelassenen Wärmestrahlung der Heizeinrichtung 4 eingestellt wird, um eine homogene Temperatur über die gesamte Fläche des zu behandelnden Substrates 3 zu realisieren.In a further embodiment of the device according to the invention ( 7a) are the shielding in the edge areas of the substrate transport path as parallel to the substrate transport path movable reflector elements 9 formed, so that by the position, ie the size of the directed towards the heating device 4 reflection surface, the proportion of reflected or transmitted Thermal radiation of the heating device 4 is adjusted in order to realize a homogeneous temperature over the entire surface of the substrate 3 to be treated.

7b zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Einrichtung, wobei die Abschirmmittel in den Randbereichen der Substrattransportbahn als konkave Reflektorelemente 10 ausgebildet sind. Die Reflektorelemente 10 sind dabei parallel zur Substrattransportbahn und drehbar um ein rohrförmiges Kühlmittel 11 abschnittsweise angeordnet. Je nachdem wie groß die in Richtung Heizer 4 gerichtete Reflexionsfläche ist, wird ein entsprechender Anteil der Wärmestrahlung der Heizeinrichtung 4 zur Kühlplatte 11 hindurchgelassen und dort absorbiert und der Rest der Wärmestrahlung der Heizeinrichtung 4 wieder zurück in Richtung Heizer 4 reflektiert, so dass eine homogene Temperatur über die gesamte zu behandelnde Substratfläche realisierbar ist. In dieser Ausführungsform ist das Kühlmittel 1 in Form einer Kühlplatte nur in der Mitte der Substrattransportbahn angeordnet und in den Randbereichen der Substrattransportbahn als rohrförmige Kühlmittel 11 ausgebildet. 7b shows a further embodiment of the device according to the invention, wherein the shielding means are designed as concave reflector elements 10 in the edge regions of the substrate transport path. The reflector elements 10 are arranged in sections parallel to the substrate transport path and rotatable about a tubular coolant 11 . Depending on the size of the reflection surface directed in the direction of heater 4, a corresponding proportion of the thermal radiation from the heating device 4 is let through to the cooling plate 11 and absorbed there, and the rest of the thermal radiation from the heating device 4 is reflected back in the direction of the heater 4, so that a homogeneous temperature can be realized over the entire substrate surface to be treated. In this embodiment, the coolant 1 in the form of a cooling plate is arranged only in the center of the substrate transport path and is designed as a tubular coolant 11 in the edge regions of the substrate transport path.

Verfahrensseitig kann die Positionierung der schwenk-, verschieb- oder drehbaren Reflektorelemente und damit die Beeinflussung der Temperaturhomogenität des Substrates manuell durch Vorgabe eines Öffnungsgrades erfolgen. In terms of the method, the positioning of the pivoting, sliding or rotating reflector elements and thus the influencing of the temperature homogeneity of the substrate can be carried out manually by specifying a degree of opening.

Komfortabler ist es jedoch, sowohl die Heizerleistung als auch die Stellung bzw. Positionierung der verstellbaren Reflektorelemente über eine vollautomatische Regelung so anzupassen, dass die exakte Substrattemperatur (durch Anpassung der Heizerleistung) und die geforderte Temperaturhomogenität (durch Positionierung der verstellbaren Reflektorelemente) zu erreichen. In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im einfachsten Fall zwei Messgeräte zur Erfassung der Substrattemperatur (z.B. Pyrometer oder Temperatursensoren) verwendet, um das Temperaturniveau in der Substratmitte sowie die aktuelle Temperatur der Ränder zu bestimmen. 8 zeigt das zugehörige Regelungsschema. Ist die gemessene Substrattemperatur in der Mitte z.B. niedriger als der Sollwert, dann muss die Heizerleistung PHeizer entsprechend angehoben werden. Sind die Substrattemperaturen am Rand z.B. höher als in der Substratmitte, dann muss der Öffnungsgrad der verstellbaren Reflektorelemente 7, 9, 10 vergrößert werden. Damit wird weniger Strahlung zurück auf den Heizbereich im Überstand reflektiert, wodurch dessen Temperatur und in Folge auch die Randtemperatur des Substrates absinkt. Eine Homogenisierung der Substrattemperatur wird erreicht.However, it is more convenient to adjust both the heater output and the setting or positioning of the adjustable reflector elements via a fully automatic control system in such a way that the exact substrate temperature (by adjusting the heater output) and the required temperature homogeneity (by positioning the adjustable reflector elements) are achieved. In one embodiment of the method according to the invention, in the simplest case, two measuring devices are used to record the substrate temperature (eg pyrometers or temperature sensors) in order to determine the temperature level in the middle of the substrate and the current temperature of the edges. 8th shows the associated control scheme. If the measured substrate temperature in the middle is lower than the target value, for example, then the heater power P heater must be increased accordingly. If the substrate temperatures at the edge are higher than in the middle of the substrate, for example, then the degree of opening of the adjustable reflector elements 7, 9, 10 must be increased. As a result, less radiation is reflected back onto the heating area in the overhang, as a result of which its temperature and consequently also the edge temperature of the substrate drop. A homogenization of the substrate temperature is achieved.

Der in 8 dargestellte Algorithmus für die Anpassung der Randtemperatur sieht vor, dass die Randtemperatur nicht sofort auf den Temperatursollwert TSubstrat,Soll gebracht wird, sondern dass die Ränder immer dem aktuellen Temperatur-ISTWert der Substratmitte TMitte,Ist folgen. Damit wird erreicht, dass zwischen Rand und Mitte keine zu großen Temperaturdifferenzen und in der Folge unzulässig hohe Spannungen und Verformungen des Substrates entstehen.the inside 8th The algorithm shown for adjusting the edge temperature provides that the edge temperature is not immediately brought to the temperature setpoint T substrate,setpoint , but rather that the edges always follow the current ACTUAL temperature value of the substrate center T middle,actual . This ensures that there are no excessively large temperature differences between the edge and the center and, as a result, no impermissibly high stresses and deformations of the substrate occur.

BezugszeichenlisteReference List

11
Kühlmittelcoolant
22
Abschirmmittelshielding means
33
Substratsubstrate
44
Heizerheater
55
Temperatur des Heizerstemperature of the heater
66
Temperatur des Substratessubstrate temperature
77
Reflektorelementreflector element
88th
Drehachseaxis of rotation
99
verschiebbares Reflektorelementmoveable reflector element
1010
konkaves Reflektorelementconcave reflector element
1111
rohrförmiges Kühlmittel tubular coolant
xx
Ort quer zur Längserstreckung der SubstratbehandlungsanlageLocation transverse to the longitudinal extent of the substrate treatment system
TT
Temperaturtemperature

Claims (14)

Einrichtung zur Temperaturführung von Substraten in einer Substratbehandlungsanlage, in der ein Substrat in Längserstreckung der Substratbehandlungsanlage auf einer Substrattransportebene transportierbar ist, mit • einem auf einer Seite der Substrattransportebene angeordneten wärmeabsorbierenden Kühlmittel, • einem zwischen Kühlmittel und Substrattransportebene angeordneten, quer zur Längserstreckung der Substratbehandlungsanlage in Abschnitte, nämlich einen Mittenbereich und zwei Randbereiche, unterteilten Abschirmmittel, mit dem das Kühlmittel gegenüber der Substrattransportebene zumindest partiell abschirmbar ist, und • einer auf der anderen Seite der Substrattransportebene angeordneten Heizeinrichtung, mit der das Substrat temperierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmmittel (2) in den Randbereichen getrennt und unabhängig vom Mittenbereich derart verstellbar ausgebildet ist, dass die Wärmedurchlässigkeit des Abschirmmittels (2) in den Randbereichen getrennt und unabhängig vom Mittenbereich stufenlos steuerbar ist.Device for controlling the temperature of substrates in a substrate treatment system, in which a substrate can be transported in the longitudinal extent of the substrate treatment system on a substrate transport plane, with • a heat-absorbing coolant arranged on one side of the substrate transport plane, • one arranged between the coolant and the substrate transport plane, transverse to the longitudinal extent of the substrate treatment system in sections , namely a central area and two edge areas, with which the coolant can be at least partially shielded from the substrate transport plane, and • a heating device arranged on the other side of the substrate transport plane, with which the temperature of the substrate can be controlled, characterized in that the shielding means (2 ) is formed separately in the edge areas and adjustable independently of the central area in such a way that the heat permeability of the shielding means (2) in the edge areas is separated and independent can be steplessly controlled from the mid-range. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschirmmittel (2) in jedem Randbereich aus mindestens einem verstellbaren Reflektorelement (7,9,10) gebildet ist.setup after claim 1 , characterized in that the shielding means (2) is formed from at least one adjustable reflector element (7, 9, 10) in each edge area. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das verstellbare Reflektorelement (7) um eine parallel zur Substrattransportebene verlaufende Drehachse (8) schwenkbar angeordnet ist.setup after claim 2 , characterized in that the adjustable reflector element (7) is pivotable about an axis of rotation (8) running parallel to the substrate transport plane. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das verstellbare Reflektorelement (9) parallel zur Substrattransportebene verschiebbar angeordnet ist.setup after claim 2 , characterized in that the adjustable reflector element (9) is arranged displaceably parallel to the substrate transport plane. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das verstellbare Reflektorelement (10) konkav ausgebildet, partiell um ein rohrförmiges Kühlmittel (11) und parallel zur Substrattransportebene erstreckt und drehbar angeordnet ist.setup after claim 2 , characterized in that the adjustable reflector element (10) is concave, extends partially around a tubular coolant (11) and parallel to the substrate transport plane and is rotatably arranged. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das verstellbare Reflektorelement (7,9,10) aus einem für den infraroten Bereich reflektierenden Blech mit einem Reflexionsgrad von größer 0,8 gebildet ist.Setup according to one of claims 2 until 5 , characterized in that the adjustable reflector element (7, 9, 10) is formed from a metal sheet which reflects the infrared range and has a degree of reflection of greater than 0.8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Randbereichen angeordneten verstellbaren Reflektorelemente (7, 9, 10) jeweils eine Anordnung von Abschirmblechen umfassen, deren Blechanzahl annähernd gleich groß ist wie die Blechanzahl der im Mittenbereich angeordneten Abschirmmittel (2).setup after claim 6 , characterized in that the adjustable reflector elements (7, 9, 10) arranged in the edge areas each comprise an arrangement of shielding plates, the number of plates of which is approximately the same as the number of plates of the shielding means (2) arranged in the central area. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (4) quer zur Längserstreckung der Substratbehandlungsanlage einteilig ausgebildet ist.setup after claim 1 , characterized in that the heating device (4) is formed in one piece transversely to the longitudinal extent of the substrate treatment system. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite der Heizeinrichtung (4) größer als die Breite des zu behandelnden Substrates (3) ausgebildet ist.setup after claim 8 , characterized in that the width of the heating device (4) is greater than the width of the substrate (3) to be treated. Einrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Pyrometer mit einer Messachse quer zur Substrattransportebene angeordnet sind, wobei mindestens ein Pyrometer auf den Mittenbereich des Substrats (3) und mindestens ein Pyrometer auf einen Randbereich des Substrats (3) gerichtet ist, wobei die Pyrometer Teil eines Regelkreises sind.Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least two pyrometers are arranged with a measuring axis transverse to the substrate transport plane, with at least one pyrometer being directed towards the central region of the substrate (3) and at least one pyrometer towards an edge region of the substrate (3), where the pyrometers are part of a control loop. Verfahren zur Steuerung der Temperatur beheizter Substrate (3) in Substratbehandlungsanlagen, die durch einen Prozessbereich auf einer Substrattransportebene an einer Heizeinrichtung (4) vorbei bewegt werden, wobei auf der der Heizeinrichtung (4) abgewandten Seite des Substrats (3) wärmeabsorbierende Kühlmittel (1) sowie quer zur Längserstreckung der Substratbehandlungsanlage in Abschnitte, nämlich einen Mittenbereich und zwei Randbereiche, unterteilte Abschirmmittel (2,7,9,10) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende eines Heizprozesses die Substrattemperaturen an wenigstens einer Stelle im Mittenbereich und an wenigstens einer Stelle in einem Randbereich gemessen und über eine einstellbare Heizleistung der Heizeinrichtung (4) sowie eine einstellbare Wärmedurchlässigkeit in den Randbereichen durch verstellbare Reflektorelemente (7,9,10) die Temperatur des folgenden Substrats (3) geregelt wird.Method for controlling the temperature of heated substrates (3) in substrate treatment systems, which are moved through a process area on a substrate transport level past a heating device (4), heat-absorbing coolants (1) being provided on the side of the substrate (3) facing away from the heating device (4) and shielding means (2,7,9,10) subdivided into sections, namely a central area and two edge areas, are arranged transversely to the longitudinal extension of the substrate treatment system, characterized in that at the end of a heating process the substrate temperatures at at least one point in the central area and at at least one Point measured in an edge area and the temperature of the following substrate (3) is regulated via an adjustable heat output of the heating device (4) and an adjustable heat permeability in the edge areas by adjustable reflector elements (7,9,10). Verfahren zur Steuerung der Temperatur beheizter Substrate (3) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, - dass im Mittenbereich die Temperatur TMitte, ist gemessen wird, - dass aus der Temperatur TMitte, ist und einer Soll-Substrattemperatur TSubstrat, Soll als Führungsgröße für einen ersten Regelkreis eine erste Regelabweichung berechnet wird, - dass die erste Regelabweichung einem ersten Regler zugeführt und die Heizleistung PHeizer der Heizeinrichtung (4) eingestellt wird, - dass im Randbereich die Temperatur TRand, ist gemessen wird, - dass aus der Temperatur TRand, ist und der Temperatur TMitte, ist als Führungsgröße für einen zweiten Regelkreis eine zweite Regelabweichung berechnet wird, - dass die zweite Regelabweichung einem zweiten Regler zugeführt und die Wärmedurchlässigkeit der verstellbaren Reflektorelemente (7,9,10) eingestellt wird.Process for controlling the temperature of heated substrates (3). claim 11 , characterized in that - that the temperature T middle ,actual is measured in the center area, - that a first control deviation is calculated from the temperature T middle ,actual and a setpoint substrate temperature T substrate, setpoint as a reference variable for a first control loop, - that the first control deviation is fed to a first controller and the heating power P heater of the heating device (4) is set, - the temperature T edge, actual is measured in the edge area, - the temperature T edge, actual and the temperature T middle ,actual as reference variable a second control deviation is calculated for a second control circuit, - that the second control deviation is supplied to a second controller and the thermal transmittance of the adjustable reflector elements (7,9,10) is adjusted. Verfahren zur Steuerung der Temperatur beheizter Substrate (3) nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die verstellbaren Reflektorelemente (7,9,10) in Abhängigkeit von der Regelabweichung zwischen TMitte, ist und TRand, ist so eingestellt werden, dass sie vollständig die Wärme reflektieren, teilweise die Wärme reflektieren oder vollständig die Wärme durchlassen.Process for controlling the temperature of heated substrates (3). claim 11 or 12 , characterized in that the adjustable reflector elements (7,9,10) are adjusted as a function of the control deviation between T center and T edge so that they fully reflect the heat, partially reflect the heat or fully transmit the heat . Verfahren zur Steuerung der Temperatur beheizter Substrate (3) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass über zumindest einen außerhalb des Prozessbereiches angeordneten Antrieb die Position der verstellbaren Reflektorelemente (7,9,10) in den Randbereichen eingestellt wird.Method for controlling the temperature of heated substrates (3) according to one of Claims 11 until 13 , characterized in that the position of the adjustable reflector elements (7, 9, 10) in the edge areas is set via at least one drive arranged outside of the process area.
DE102013110891.1A 2013-10-01 2013-10-01 Device and method for temperature control of substrates Expired - Fee Related DE102013110891B4 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013110891.1A DE102013110891B4 (en) 2013-10-01 2013-10-01 Device and method for temperature control of substrates

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013110891.1A DE102013110891B4 (en) 2013-10-01 2013-10-01 Device and method for temperature control of substrates

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102013110891A1 DE102013110891A1 (en) 2015-04-02
DE102013110891B4 true DE102013110891B4 (en) 2022-03-17

Family

ID=52672923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102013110891.1A Expired - Fee Related DE102013110891B4 (en) 2013-10-01 2013-10-01 Device and method for temperature control of substrates

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102013110891B4 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022002350A1 (en) 2022-06-29 2024-01-04 Aixtron Se Device and method for treating a substrate

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3956612A (en) 1974-10-04 1976-05-11 Irex Corporation Radiant heating modular unit
DE102009049954A1 (en) 2009-06-19 2011-02-17 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Device for temperature control of substrates
DE102010009794A1 (en) 2010-03-01 2011-09-01 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Coating heated substrates in a continuous vacuum coating systems, comprises moving substrate in transport direction continuously through functional process chamber, in which coating particle stream is produced by using the coating sources
DE102012106325A1 (en) 2012-05-25 2013-11-28 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh 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
DE102013101696A1 (en) 2013-02-20 2014-08-21 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Processing thermally conductive workpiece, comprises roughening a surface of thermally conductive workpiece, and heat-treating thermally conductive workpiece in chalcogen-containing atmosphere so that absorption of workpiece is increased

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3956612A (en) 1974-10-04 1976-05-11 Irex Corporation Radiant heating modular unit
DE102009049954A1 (en) 2009-06-19 2011-02-17 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Device for temperature control of substrates
DE102010009794A1 (en) 2010-03-01 2011-09-01 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Coating heated substrates in a continuous vacuum coating systems, comprises moving substrate in transport direction continuously through functional process chamber, in which coating particle stream is produced by using the coating sources
DE102012106325A1 (en) 2012-05-25 2013-11-28 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh 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
DE102013101696A1 (en) 2013-02-20 2014-08-21 Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh Processing thermally conductive workpiece, comprises roughening a surface of thermally conductive workpiece, and heat-treating thermally conductive workpiece in chalcogen-containing atmosphere so that absorption of workpiece is increased

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022002350A1 (en) 2022-06-29 2024-01-04 Aixtron Se Device and method for treating a substrate

Also Published As

Publication number Publication date
DE102013110891A1 (en) 2015-04-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3852642T2 (en) HEATING SYSTEM FOR REACTION CHAMBER OF A CHEMICAL VAPOR DEPOSIT DEVICE.
EP1157408B1 (en) Device and method for thermally treating substrates
DE102014010173C5 (en) heating device
DE69002888T2 (en) Thermal conditioning furnace.
DE102009049954A1 (en) Device for temperature control of substrates
WO2020070047A1 (en) Method and device for controlling a production system for planar or strand-shaped bodies
DE3244391C2 (en)
DE102016121484B3 (en) Device for a transmitting and receiving unit of a communication device and spacecraft, comprising such a device
DE69736517T2 (en) HEATING GLASS PANELS IN AN OVEN FOR TEMPERING
DE102011009693A1 (en) Cooling module and device for the thermal treatment of substrates
DE102007058002B4 (en) Device for the thermal treatment of disc-shaped semiconductor substrates
DE3724005A1 (en) Process-controlled heating device
WO2012025607A1 (en) Device and method for heat-treating a plurality of multi-layer bodies
DE102013110891B4 (en) Device and method for temperature control of substrates
DE4202944C2 (en) Method and device for heating a material
DE2907960B2 (en) Method and device for the continuous heat treatment of isolated, elongated metallic material
WO2018103841A1 (en) Temperature control device for the temperature control of a component
EP1468320A1 (en) Cooled mirror for a laser beam
EP1555334B1 (en) Vaporization equipment for material sublimation
DE102012106325A1 (en) 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
EP2138301A1 (en) Double belt conveyor system with heating
WO2007134346A1 (en) Heat-treatment furnace with infrared emitters
EP0163259B1 (en) Automatic soldering apparatus
DE3216008C2 (en) Oven with heat storage
DE102012205254B4 (en) Method and device for tempering strip-shaped substrates under a thermally stimulated process environment

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: VON ARDENNE ASSET GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: VON ARDENNE ANLAGENTECHNIK GMBH, 01324 DRESDEN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: PATENTANWAELTE LIPPERT, STACHOW & PARTNER, DE

Representative=s name: LIPPERT STACHOW PATENTANWAELTE RECHTSANWAELTE , DE

R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: VON ARDENNE ASSET GMBH & CO. KG, DE

Free format text: FORMER OWNER: VON ARDENNE GMBH, 01324 DRESDEN, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: LIPPERT STACHOW PATENTANWAELTE RECHTSANWAELTE , DE

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee