DE102014101956B4

DE102014101956B4 - Vakuumkammeranordnung und Verfahren

Info

Publication number: DE102014101956B4
Application number: DE102014101956.3A
Authority: DE
Inventors: Holger Pröhl; Peter Botzler
Original assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2014-02-17
Filing date: 2014-02-17
Publication date: 2021-12-30
Anticipated expiration: 2034-02-18
Also published as: DE102014101956A1

Abstract

Vakuumkammeranordnung (100), aufweisend:
• eine Schleusenkammer (102s);
• mindestens eine mit der Schleusenkammer (102s) gekoppelte Bandschleuse (302b), wobei die Bandschleuse mindestens zwei Rollen (202r, 302r) aufweist, zwischen denen ein Substrat (220) in körperlichem Kontakt mit den mindestens zwei Rollen (202r, 302r) durch die Schleusenkammer (102s) hindurch transportiert werden kann,
• wobei die Bandschleuse (302b) und die Schleusenkammer (102s) derart eingerichtet sind, dass ein Druckunterschied zwischen einem ersten an die Bandschleuse (302b) angrenzenden Bereich (106z, 406z) und einem zweiten an die Bandschleuse (302b) angrenzenden Bereich (206) bereitgestellt werden kann, wobei der Druck im ersten Bereich größer ist als im zweiten Bereich, so dass sich ein Gasfluss (104d) von dem ersten Bereich durch die Bandschleuse (302b) hindurch in den zweiten Bereich ausbildet; und
• eine Gas-Spülanordnung (104) derart eingerichtet, dass in dem ersten Bereich Spülgas derart bereitgestellt werden kann, dass das Spülgas (104f) ein Teil des Gasflusses (104d) bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumkammeranordnung und ein Verfahren zum Betreiben einer Vakuumkammeranordnung.
Im Allgemeinen können verschiedene Beschichtungsverfahren dazu genutzt werden, ein Substrat oder einen Träger in einer Vakuumkammer zu behandeln, z.B. zu beschichten, zu reinigen, zu ätzen oder zu anderweitig zu bearbeiten (z.B. zu strukturieren, zu dotieren, usw.). Beispielsweise kann eine Schicht oder eine Beschichtung mittels eines chemischen Gasphasenabscheidungsprozesses oder eines physikalischen Gasphasenabscheidungsprozesses auf das Substrat bzw. den Träger aufgebracht werden. Das Substrat (der Träger) kann dabei unterschiedliche Formen und Größen aufweisen, beispielsweise lässt sich eine Oberfläche eines Substrats mit einer Ausdehung von wenigen Quadratmillimetern bis hin zu mehreren Quadratmetern behandeln (z.B. beschichten, erwärmen, reinigen, ätzen, usw.).
In DE 36 89 083 T2 ist eine Vorrichtung zum Beschicken oder Entnehmen eines Werkstückes in eine oder aus einer Kammer im Kontext der Vakuumbehandlung beschrieben.
Die Erfindung ist durch die ein oder mehreren unabhängigen Patentansprüche definiert. Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Vakuumkammeranordnung bereitgestellt, aufweisend eine oder mehrere Vakuumkammern (eine Vakuumanlage) und eine Gas-Spülanordnung, wobei die Vakuumkammeranordnung derart eingerichtet ist, dass beim Ein-und Ausschleusen eines Substrats in die Vakuumanlage hinein und/oder aus der Vakuumanlage heraus möglichst wenige Verunreinigen in die Vakuumanlage hinein gelangen können, so dass ein Substrat beim Behandeln innerhalb der Vakuumanlage sauber gehalten werden kann.
Ein Substrat kann beispielsweise in einer Vakuumanlage oder in einer Vakuumkammeranordnung behandelt werden, wobei die Vakuumanlage bzw. die Vakuumkammeranordnung eine Vakuumkammer oder mehrere miteinander verbundene Vakuumkammern aufweisen kann. Dabei können in einer Vakuumkammer ein vorgegebener Druck und/oder eine vorgegebene Gaszusammensetzung bereitgestellt sein oder werden. Ferner kann in den mehreren miteinander verbundenen (vakuumtechnisch verbundenen) Vakuumkammern einer Vakuumanlage oder einer Vakuumkammeranordnung, ein vorgegebener Druck oder eine vorgegebene Gaszusammensetzung bereitgestellt sein oder werden, wobei die mehreren miteinander verbundenen Vakuumkammern ein gemeinsames Vakuumsystem (eine Vakuumanlage) bilden können. Ferner können in verschiedenen Bereichen der Vakuumanlage verschiedene Drücke und/oder verschiedene Gaszusammensetzungen bereitgestellt sein oder werden. Dazu kann eine Vakuumkammeranordnung bzw. eine Vakuumanlage Bauteile aufweisen, mittels derer der Druck oder verschiedene Drücke und/oder die Gaszusammensetzung oder verschiedene Gaszusammensetzungen in einem oder mehreren Bereichen der Vakuumanlage bereitgestellt werden können, z.B. Dichtstrukturen, Schleusen, Ventile, Vakuumpumpen, Gasseparationstunnel oder Gasseparationspalte, Gaszuführungen, Strömungswiderstände, oder Ähnliches.
Eine Vakuumanlage bzw. eine Vakuumkammeranordnung kann beispielsweise einen Zugangsbereich (z.B. bereitgestellt mittels einer Schleusenkammer oder eines Ventils) aufweisen zum Transportieren eines Substrats in die Vakuumanlage (z.B. in das von den mehreren Vakuumkammern gebildete gemeinsame Vakuumsystem) hinein und einen Ausgangsbereich zum Transportieren eines Substrats aus der Vakuumanlage (z.B. aus dem von den mehreren Vakuumkammern gebildeten gemeinsamen Vakuumsystem) heraus. Dabei kann eine Schleusenkammer beispielsweise mittels eines in eine Vakuumanlage integrierten Ventils bereitgestellt sein, oder eine Schleusenkammer kann eine Vakuumkammer mit mindestens einem Ventil sein, so dass ein Substrat mittels der Schleusenkammer in die Vakuumanlage hinein oder aus der Vakuumanlage heraus gebracht (geschleust) werden kann.
Beim Einschleusen eines Substrats kann das Substrat aus einer Umgebung außerhalb der Vakuumanlage in die Vakuumanlage hinein gebracht werden und beim Ausschleusen eines Substrats kann das Substrat aus der Vakuumanlage heraus in eine Umgebung außerhalb der Vakuumanlage gebracht werden (z.B. kann in der Umgebung außerhalb der Vakuumanlage normale Atmosphäre oder Luft sein). Ferner kann ein Substrat auch aus einem ersten Bereich einer Vakuumanlage in einen zweiten Bereich einer Vakuumanlage gebracht (geschleust) werden, wobei ein Druck oder eine Gaszusammensetzung im ersten Bereich verschieden von einem Druck oder einer Gaszusammensetzung im zweiten Bereich sein kann. In analoger Weise kann ein Substrat auch mittels eines Ventils oder einer Schleusenkammer aus einer ersten Vakuumkammer einer Vakuumanlage mit mehreren Vakuumkammern in eine zweite Vakuumkammer der Vakuumanlage gebracht (geschleust) werden, wobei ein Druck oder eine Gaszusammensetzung in der ersten Vakuumkammer verschieden von einem Druck oder einer Gaszusammensetzung in der zweiten Vakuumkammer sein kann.
Das Transportieren eines Substrats in eine Vakuumanlage hinein und/oder aus einer Vakuumanlage heraus und/oder durch eine Vakuumanlage hindurch (oder das Schleusen eines Substrats) kann beispielsweise diskret (im Stapelbetrieb oder auch Batch-Betrieb genannt) oder kontinuierlich, z.B. in einer sogenannten In-Line-Anlage, Durchlaufanlage oder einer Bandbeschichtungsanlage, erfolgen. Beispielsweise können mehrere plattenförmige Substrate nacheinander einer Vakuumanlage zugeführt werden oder ein bandförmiges Substrat kann stetig einer Vakuumanlage zugeführt werden. Beispielsweise kann ein Bandsubstrat oder eine Folie mittels einer sogenannten Air-to-Air-(von Luft-zu-Luft)-Anlage prozessiert werden, wobei das Bandsubstrat oder die Folie von einer ersten Rolle abgerollt wird, durch die Vakuumanlage hindurch geführt wird und wieder auf eine Rolle aufgerollt wird (im sogenannten Rolle-zu-Rolle Betrieb).
Somit kann sich beispielsweise ein stetiger oder teilweise unterbrochener Gasfluss (z.B. eine Gasströmung oder Leckströmung) durch den Zugangsbereich und/oder den Ausgangsbereich einer Vakuumanlage hindurch ergeben, z.B. kann Luft aus der Umgebung außerhalb der Vakuumanlage in die Vakuumanlage hinein fließen oder strömen (hinein gesaugt werden). Ferner kann sich zwischen zwei mittels einer Schleuse getrennten Bereichen einer Vakuumanlage ein Gasfluss entlang eines sich ausbildenden Druckgradienten entstehen (Saugeffekt). Eine Schleuse für ein Bandsubtrat oder eine Folie kann derart eingerichtet sein, dass diese die Vakuumanlage nur teilweise vakuumdicht verschließt, wobei die Schleuse anschaulich derart betrieben wird, dass mittels der Schleuse ein Druckgradient (Druckunterschied) erzeugt wird. Zum Realisieren eines Druckunterschieds von mehren Größenordnungen (z.B. von Atmosphärendruck mit ungefähr 1 bar bis zu einem Prozessdruck in einem Bereich von ungefähr 10^-2 mbar bis ungefähr 10^-6 mbar) können mehrere Schleusen (z.B. sogenannte Bandschleusen) in einer Reihe (Kaskade) genutzt werden.
Beispielsweise kann ein Zugangsbereich oder ein Ausgangsbereich einer Vakuumanlage eine oder mehrere Dichtungen aufweisen (z.B. Bürstendichtungen, Gleitdichtungen oder Rollendichtungen) durch die das Transportieren eines Substrats in die Vakuumanlage hinein oder aus der Vakuumanlage heraus erfolgen kann, wobei die Dichtung das Innere der Vakuumanlage von der die Vakuumanlage umgebenden Atmosphäre nur teilweise separieren (abdichten) kann, so dass eine Leckströmung entsteht. Somit kann aufgrund der bereitgestellten Schleuse für ein Bandsubtrat oder eine Folie ein relativ großer Gasfluss (Leckströmung) in die Vakuumanlage hinein entstehen, aufgrund dessen die Vakuumanlage und/oder das Substrat verschmutzt werden können.
Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen kann beispielsweise auf der Erkenntnis basieren, dass eine Leckströmung Luft und darin enthaltene Bestandteile (z.B. Wasser, Partikel, Schwebeteilchen oder Schmutz) in die Vakuumanlage eintragen kann. Beispielsweise können gasförmige Bestandteile (z.B. Stickstoff, Sauerstoff, CO₂, Wasserdampf oder andere Gase), flüssige Bestandteile (z.B. Wassertröpfchen) oder feste Bestandteile (z.B. feste Partikel wie Staub oder andere Schwebstoffe) in die Vakuumanlage eingetragen werden, wobei sich die Bestandteile im Inneren der Vakuumanlage ablagern und beispielsweise einen Beschichtungsprozess beeinflussen können.
Anschaulich kann die Leckströmung beim Verwenden einer Schleuse zum Schleusen eines Bandsubstrats oder einer Folie derart groß sein, dass zu viele Verunreinigungen in die Vakuumanlage eingebracht werden, um einen Prozess in der Vakuumanlage effizient durchführen zu können. Dies kann beispielsweise in einer verschmutzen Umgebung, in welcher die Vakuumanlage aufgestellt sein kann, dazu führen, dass derartige Schleusen nicht effizient verwendet werden können.
Eine Kontamination einer Substratoberfläche vor, während und/oder nach dem Prozessieren eines Substrats in der Vakuumanlage kann dazu führen, dass eine darauf abgeschiedene Schicht von einer Vorgabe abweichende Schichteigenschaften aufweisen kann, z.B. können Teile der Substratoberfläche von darauf abgelagerten Schwebstoffen abgeschattet werden (wodurch sich Löcher in der Beschichtung bilden können). Ferner können beispielsweise auf der Beschichtung abgelagerte Partikel (z.B. Staub) beim Aufrollen eines bandförmigen Substrats die Beschichtung beschädigen (z.B. zerkratzen).
Ein Aspekt verschiedener Ausführungsformen kann anschaulich darin gesehen werden, zumindest einen Teil der nicht vermeidbaren Leckströmung mittels eines Spülgases zu ersetzen, indem beispielsweise eine Gas-Spülanordnung bereitgestellt wird, mittels derer der Zugangsbereich und/oder den Ausgangsbereich einer Vakuumanlage mit Spülgas umspült werden kann, oder mittels derer der Leckströmung zumindest teilweise Spülgas zugesetzt werden kann.
Dabei kann das Spülgas anschaulich sauberer sein als die Luft außerhalb der Vakuumanlage. Somit können Verunreinigungen reduziert werden, welche aufgrund der Leckströmung durch eine Schleuse hindurch in die Vakuumanlage hinein gelangen können. Ferner kann die Dichte von Schwebstoffen in der Vakuumanlage reduziert sein oder werden.
Ein weiterer Aspekt verschiedener Ausführungsformen kann anschaulich darin gesehen beim Transportieren eines Substrats durch einen Zugangsbereich oder einen Ausgangsbereich der Vakuumanlage hindurch (z.B. durch eine Bandschleuse hindurch) der Leckströmung Spülgas zuzuführen, so dass die Verschmutzung des Substrats reduziert werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Zugangsbereich oder der Ausgangsbereich mit einer Häusung umgeben sein oder werden, wobei die Häusung mit einem Spülgas zumindest teilweise geflutet werden kann. Dabei kann in der Häusung ein größerer Druck als der die Vakuumanlage umgebende Atmosphärendruck bereitgestellt werden und somit kann ein unkontrollierter Zufluss von Luft in die Häusung hinein reduziert oder vermieden werden.
Anschaulich kann mittels der hierin beschriebenen Vakuumkammeranordnung einer Leckströmung durch eine Bandschleuse hindurch Spülgas derart zugesetzt werden, dass beispielsweise eine Verschmutzung des bandförmigen Substrats reduziert werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Vakuumkammeranordnung folgendes aufweisen: mehrere derart miteinander verbundene Vakuumkammern, dass diese ein gemeinsames Vakuumsystem bilden, wobei eine erste Vakuumkammer der mehreren Vakuumkammern einen Zugangsbereich (beispielsweise einen Schleusenbereich) aufweisen kann, zum Transportieren eines Substrats in die mehreren miteinander verbundenen Vakuumkammern hinein, und wobei eine zweite Vakuumkammer der mehreren Vakuumkammern einen Ausgangsbereich aufweisen kann (beispielsweise einen Schleusenbereich), zum Transportieren des Substrats aus den mehreren miteinander verbundenen Vakuumkammern heraus; eine mit den mehreren miteinander verbundenen Vakuumkammern gekoppelte Vakuumpumpenanordnung zum Erzeugen eines Unterdrucks innerhalb der mehreren miteinander verbundenen Vakuumkammern, wobei der Unterdruck geringer ist als ein außerhalb der mehreren miteinander verbundenen Vakuumkammern herrschender Atmosphärendruck; und eine außerhalb der mehreren miteinander verbundenen Vakuumkammern angeordnete Gas-Spülanordnung derart eingerichtet, dass der Zugangsbereich und/oder der Ausgangsbereich mit einem Spülgas bespült werden kann.
Der Atmosphärendruck kann sich beispielsweise aus dem jeweiligen Standort der Vakuumkammeranordnung ergeben und kann ein Luftdruck sein, der sich aus der Höhenlage der Vakuumkammeranordnung ergeben kann (z.B. der hydrostatische Druck) und innerhalb üblicher Grenzen schwanken kann (beispielsweise beeinflusst durch ein vorherrschendes Hochdruckgebiet oder Tiefdruckgebiet). Ferner kann der Atmosphärendruck beispielsweise der Druck einer künstlichen Atmosphäre sein, wie z.B. eines belüfteten oder klimatisierten Raumes oder einer Produktionshalle.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Vakuumkammeranordnung ferner eine erste Ventilanordnung zum Abdichten des Zugangsbereichs der ersten Vakuumkammer und eine zweite Ventilanordnung zum Abdichten des Ausgangsbereichs der zweiten Vakuumkammer aufweisen. Beispielsweise können die beiden Ventilanordnungen eine Schleuse (z.B. eine Bandschleuse, eine Substratschleuse) aufweisen, wobei das Abdichten ein vollständiges oder zumindest teilweises Abdichten sein kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Ventilanordnung und die zweite Ventilanordnung jeweils eine Bandschleuse aufweisen, wobei jede der Bandschleusen mindestens zwei Rollen aufweisen kann, zwischen denen das Substrat (z.B. ein plattenförmiges Substrat oder ein bandförmiges Substrat) mittels der mindestens zwei Rollen transportiert werden kann. Dabei können die Rollen der Bandschleusen angetrieben sein und/oder drehbar gelagert sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Vakuumkammeranordnung folgendes aufweisen: eine Schleusenkammer (Vakuumkammer zum Schleusen eines Substrats), mindestens eine mit der Schleusenkammer gekoppelte Bandschleuse, wobei die Bandschleuse mindestens zwei Rollen aufweisen kann, zwischen denen ein Substrat (z.B. in körperlichem Kontakt) mittels der mindestens zwei Rollen durch die Schleusenkammer hindurch transportiert werden kann, wobei die Bandschleuse und die Schleusenkammer derart eingerichtet sind, dass ein Druckunterschied zwischen einem ersten an die Bandschleuse angrenzenden Bereich und einem zweiten an die Bandschleuse angrenzenden Bereich bereitgestellt werden kann, wobei der Druck im ersten Bereich größer ist als im zweiten Bereich, so dass ein Gasfluss von dem ersten Bereich durch die Bandschleuse hindurch in den zweiten Bereich auftreten kann, eine Spülgaszuführung derart eingerichtet, dass in dem ersten Bereich Spülgas derart bereitgestellt werden kann, dass das Spülgas ein Teil des Gasflusses bilden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Spülgas mindestens ein Gas aus der folgenden Gruppe von Gasen aufweisen oder sein: ein Edelgas, Stickstoff oder getrocknete, gefilterte Luft, beispielsweise ein Gas mit einer Partikeldichte in einem Bereich von 10⁵ Partikel/m³ bis 10⁷ Partikel/m³ und/oder einer mittleren Partikelgröße (Mittelwert der Verteilung der Partikelgröße) in einem Bereich von 0,1 µm bis 1 µm, z.B. einer mittleren Partikelgröße in einem Bereich von 0,1 µm bis 0,5 µm und/oder einer absoluten Feuchtigkeit (Wassergehalt) bei Normaldruck in einem Bereich von 0,01 g/m³ bis 0,1 g/m³, z.B. einem Bereich von 0,08 g/m³ bis 0,8 g/m³ und/oder einem Drucktaupunkt in einem Bereich von -20°C bis -70°C, z.B. in einem Bereich von -40°C bis -70°C.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Gas-Spülanordnung eine außerhalb an die erste Vakuumkammer angrenzende erste Häusung und/oder eine außerhalb an die zweite Vakuumkammer angrenzende zweite Häusung aufweisen, wobei die Gas-Spülanordnung ferner eine Spülgas-Zuführung aufweisen kann, derart eingerichtet, dass die erste Häusung und/oder die zweite Häusung zumindest teilweise mit Spülgas geflutet werden können. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine solche Häusung auch eine Vakuumkammer sein oder ähnlich einer Vakuumkammer aufgebaut sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können ferner die erste Häusung und/oder die zweite Häusung und die Spülgaszuführung derart eingerichtet sein, dass das Substrat durch die erste Häusung und/oder die zweite Häusung hindurch transportiert werden kann, und dass ein Druck innerhalb der ersten Häusung und/oder der zweiten Häusung erzeugt werden kann, welcher größer als oder gleich dem jeweils herrschenden Atmosphärendruck sein kann. Beispielsweise kann der Druck innerhalb der ersten Häusung und/oder der zweiten Häusung einen Druckunterschied zum jeweils herrschenden Atmosphärendruck in einem Bereich von 1 bis 300 hPa aufweisen. Beispielsweise kann der Druck innerhalb der ersten Häusung und/oder der zweiten Häusung derart bereitgestellt sein oder werden, dass, abgesehen von der Spülgaszuführung, stetig Spülgas aus der Häusung heraus strömt, beispielsweise auch in die Vakuumanlage hinein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Vakuumkammeranordnung folgendes aufweisen: mehrere in einer Reihe miteinander derart verbundene Vakuumkammern, dass diese ein gemeinsames Vakuumsystem bilden, und eine mit den mehreren miteinander verbundenen Vakuumkammern gekoppelte Vakuumpumpenanordnung zum Erzeugen eines Unterdrucks innerhalb der mehreren miteinander verbundenen Vakuumkammern, wobei der Unterdruck geringer ist als ein außerhalb der mehreren miteinander verbundenen Vakuumkammern herrschender Atmosphärendruck; wobei eine erste Vakuumkammer der mehreren Vakuumkammern einen Zugangsbereich aufweisen kann, zum Einschleusen eines Substrats in das gemeinsame Vakuumsystem der mehreren miteinander verbundenen Vakuumkammern hinein, und wobei eine zweite Vakuumkammer der mehreren Vakuumkammern einen Ausgangsbereich zum Ausschleusen des Substrats aus dem gemeinsamen Vakuumsystem der mehreren miteinander verbundenen Vakuumkammern heraus aufweisen kann und eine Gas-Spülanordnung, welche derart eingerichtet sein kann, dass der Zugangsbereich und/oder der Ausgangsbereich außerhalb des gemeinsamen Vakuumsystem mit einem Spülgas bespült werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Betreiben einer Vakuumkammeranordnung aufweisen: ein Evakuieren einer Vakuumkammer, wobei die Vakuumkammer einen Zugangsbereich und einen Ausgangsbereich zum Transportieren eines Substrats durch die Vakuumkammer hindurch aufweisen kann; ein Zuführen eines Spülgases von außerhalb der Vakuumkammer zu dem Zugangsbereich und/oder dem Ausgangsbereich der Vakuumkammer und ein Transportieren eines Substrats durch den Zugangsbereich hindurch in die Vakuumkammer hinein und/oder durch den Ausgangsbereich hindurch aus der Vakuumkammer heraus während des Evakuierens der ersten Vakuumkammer und des gleichzeitigen Zuführens des Spülgases.
Ferner kann ein Verfahren zum Betreiben einer Vakuumkammeranordnung ein teilweises Abdichten des Zugangsbereichs und/oder des Ausgangsbereichs der Vakuumkammer mittels jeweils einer Ventilanordnung aufweisen, so dass beim Transportieren des Substrats Spülgas von außerhalb der Vakuumkammer durch die jeweilige Ventilanordnung hindurch in die Vakuumkammer hinein strömt.
Ein Verfahren zum Betreiben einer Vakuumkammeranordnung kann ferner Folgendes aufweisen: Evakuieren einer ersten Vakuumkammer der Vakuumkammeranordnung, wobei die erste Vakuumkammer einen Zugangsbereich und einen Übergangsbereich zu einer an die erste Vakuumkammer angrenzenden zweiten Vakuumkammer aufweisen kann, so dass ein Substrat durch die zweite Vakuumkammer hindurch in die erste Vakuumkammer hinein oder aus der ersten Vakuumkammer heraus transportiert werden kann, Fluten der zweiten Vakuumkammer der Vakuumkammeranordnung mit einem Spülgas während des Evakuierens der ersten Vakuumkammer, und Transportieren eines Substrats durch den Übergangsbereich hindurch während des Evakuierens der ersten Vakuumkammer und des Flutens der zweiten Vakuumkammer.
Ferner kann ein Verfahren zum Betreiben einer Vakuumkammeranordnung ein teilweises Abdichten des Übergangsbereichs mittels einer Ventilanordnung aufweisen, so dass beim Transportieren des Substrats Spülgas aus der zweiten Vakuumkammer durch die Ventilanordnung hindurch in die erste Vakuumkammer hinein strömt.
Ferner kann ein Verfahren zum Betreiben einer Vakuumkammeranordnung Folgendes aufweisen: Transportieren eines Substrats durch eine Schleusenkammer und durch eine mit der Schleusenkammer gekoppelte Bandschleuse hindurch, wobei die Bandschleuse mindestens zwei Rollen aufweisen kann, zwischen denen ein Substrat (z.B. in körperlichem Kontakt mit den mindestens zwei Rollen) mittels der mindestens zwei Rollen durch die Bandschleuse hindurch transportiert werden kann, so dass ein Druckunterschied zwischen einem ersten Bereich außerhalb der Schleusenkammer und einem zweiten Bereich innerhalb der Schleusenkammer bereitgestellt werden kann; Evakuieren der Schleusenkammer, so dass ein Druck im ersten Bereich außerhalb der Schleusenkammer größer ist als ein Druck im zweiten Bereich innerhalb der Schleusenkammer und ein Zuführen eines Spülgases in den ersten Bereich außerhalb der Schleusenkammer.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Betreiben einer Vakuumkammeranordnung Folgendes aufweisen: ein Evakuieren einer Vakuumkammer, wobei die Vakuumkammer einen Zugangsbereich und einen Ausgangsbereich zum Transportieren eines Substrats durch die Vakuumkammer hindurch aufweisen kann, und wobei die Vakuumkammer eine mit der Vakuumkammer gekoppelte Ventilanordnung zum Abdichten des Zugangsbereichs und/oder des Ausgangsbereichs der Vakuumkammer aufweisen kann; Fluten einer an die Vakuumkammer angrenzenden Häusung mit einem Spülgas, wobei die Häusung derart eingerichtet ist, dass ein Substrat durch die Häusung hindurch in die Vakuumkammer hinein oder aus der Vakuumkammer heraus transportiert werden kann; und Transportieren eines Substrats durch die Vakuumkammer und die Häusung hindurch während des Evakuierens der Vakuumkammer und des Flutens der Häusung.
Ein Substrat kann beispielsweise ein plattenförmiges Substrat, ein bandförmiges Substrat (z.B. eine Folie oder ein Blech) oder ein unregelmäßig geformtes Substrat (z.B. Werkzeug) sein, wobei das Substrat beispielsweise ein Metall (z.B. Fe oder Ni), ein Halbmetall (z.B. Si), ein Oxid (z.B. SiO₂) oder ein organische Material (z.B. einen Kunststoff) aufweisen kann und ferner beispielsweise einkristallin, polykristallin oder amorph sein kann. Beispielsweise kann ein bandförmiges Substrat derart flexibel eingerichtet sein, dass es auf eine Rolle aufgerollt werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Vakuumkammeranordnung Folgendes aufweisen: eine Vakuumkammer, wobei die Vakuumkammer mindestens einen Zugangsbereich aufweist zum Transportieren eines Substrats in die Vakuumkammer hinein und/oder zum Transportieren eines Substrats aus der Vakuumkammer heraus; eine mit der Vakuumkammer gekoppelte Vakuumpumpenanordnung zum Erzeugen eines Unterdrucks innerhalb der Vakuumkammer, wobei der Unterdruck geringer ist als ein außerhalb der Vakuumkammer herrschender Atmosphärendruck; eine außerhalb der Vakuumkammer angeordnete Gas-Spülanordnung derart eingerichtet, dass der Zugangsbereich mit einem Spülgas bespült werden kann.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen

1 eine schematische Ansicht einer Vakuumkammeranordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
2A und 2B jeweils eine schematische Ansicht einer Schleusenkammer, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
3A eine schematische Ansicht einer Vakuumkammeranordnung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
3B eine schematische Ansicht einer Bandschleuse, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
4 eine schematische Ansicht einer Vakuumkammeranordnung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
5 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Vakuumkammeranordnung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
6 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Vakuumkammeranordnung, gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Eine Vakuumkammeranordnung kann eine Vakuumkammer oder mehrere Vakuumkammern aufweisen, die eine Vakuumanlage bilden können, wobei die Vakuumanlage einen Schleusenbereich oder mehrere Schleusenbereiche aufweisen kann zum Transportieren eines Substrats in die Vakuumanlage hinein, oder aus der Vakuumanlage heraus, oder zum Transferieren eines Substrats zwischen zwei Bereichen der Vakuumanlage, welche einen Druckunterschied aufweisen können. Ferner kann die Vakuumanlage einen Prozessierbereich oder mehrere Prozessierbereiche zum Behandeln (Beschichten, Reinigen, Ätzen, Bestrahlen, usw.) eines Substrats aufweisen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Vakuumkammeranordnung eine Ventilanordnung aufweisen, wobei eine Ventilanordnung beispielsweise ein Ventil (oder auch mehrere Ventile) aufweisen kann, wobei das Ventil eine Dichtstruktur zum Separieren (oder zum vakuumdichten Trennen) eines an das Ventil angrenzenden ersten Bereichs (Volumens) von einem an das Ventil angrenzenden zweiten Bereich (Volumen) aufweist. Beispielsweise kann in dem ersten Bereich ein größerer Druck bereitgestellt sein oder werden als in dem zweiten Bereich, wodurch ein Druckunterschied definiert sein kann oder werden kann. Dabei kann aus dem ersten Bereich ein Gas durch das Ventil hindurch in den zweiten Bereich fließen (oder strömen), wobei sich der Gasfluss (die Gasteilchenbewegung, die Leckströmung oder der Massefluss) bei einem jeweils bereitgestellten Druckunterschied in Abhängigkeit von dem jeweiligen Strömungswiderstand des Ventils ausbilden kann. Beispielsweise kann das Ventil an oder in einer Vakuumkammer angeordnet sein, wobei der erste Bereich außerhalb der Vakuumanlage oder der Vakuumkammer sein kann und der zweite Bereich innerhalb der Vakuumanlage oder der Vakuumkammer sein kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Schleusenkammer (oder Vakuumkammer oder Vakuumanlage) eine Druckstufe aufweisen, mittels derer ein Druckunterschied zwischen zwei mittels der Druckstufe räumlich separierten Bereichen bereitgestellt werden kann. Ferner kann eine Schleusenkammer (oder Vakuumkammer oder Vakuumanlage) mehrere, z.B. hintereinander in Reihe angeordnete, Druckstufen aufweisen, mittels derer ein Druckunterschied zwischen zwei mittels der mehreren Druckstufen räumlich separierten Bereichen bereitgestellt werden kann. Dabei kann ein Substrat durch (die eine Druckstufe oder) die mehreren Druckstufen hindurch transportiert werden und beispielsweise von normaler Atmosphäre (Umgebungsluft mit Normaldruck) in ein Prozessvakuum geschleust werden oder aus einem Prozessvakuum in die normale Atmosphäre ausgeschleust werden kann.
Eine Schleusenkammer kann beispielsweise eine Druckstufe sein, durch die ein Substrat hindurch transportiert werden kann. Anschaulich kann eine Vakuumkammer mit einer Ventilanordnung (z.B. einer Bandschleuse) als Druckstufe verwendet werden.
Ferner kann eine Druckstufe eine aktive Druckstufe oder eine passive Druckstufe sein, wobei eine aktive Druckstufe beispielsweise direkt mit einer Vakuumpumpenanordnung derart gekoppelt sein kann, dass das Innere der aktiven Druckstufe mittels der Vakuumpumpenanordnung evakuiert wird, wobei eine passive Druckstufe indirekt evakuiert werden kann, z.B. mittels einer zwischen einer Vakuumpumpenanordnung und der passiven Druckstufe angeordneten zusätzlichen Vakuumkammer oder zusätzlichen Druckstufe. Beispielsweise können ein oder mehrere passive Druckstufen vor eine oder mehrere aktive Druckstufen geschaltet (vakuumtechnisch verbunden) sein, welche den Druck kaskadenartig reduzieren.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vakuumkammeranordnung 100, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, aufweisend eine Vakuumkammer oder mehrere Vakuumkammern, die ein gemeinsames Vakuumsystem einer Vakuumanlage 102 bilden können und eine Vakuumpumpenanordnung 102p zum Erzeugen eines Unterdrucks 102v und/oder eines Prozessvakuums innerhalb der Vakuumanlage 102.
Dabei kann der Unterdruck 102v innerhalb der Vakuumanlage 102 (wie auch ein Prozessvakuum 102v) kleiner sein als ein Druck 108p außerhalb der Vakuumanlage 102. Ferner kann beispielsweise das Prozessvakuum 102v im Inneren der Vakuumanlage 102 nach einer Vorgabe, z.B. mit einem vorgegebenen Druck (z.B. ein Unterdruck) oder eine vorgegebene Gaszusammensetzung (z.B. ein Prozessgas oder Arbeitsgas) bereitgestellt sein oder werden.
Ferner kann die Vakuumkammeranordnung 100 einen Zugangsbereich 102z, zum Transportieren eines Substrats in die Vakuumanlage 102 hinein, und einen Ausgangsbereich 102a, zum Transportieren eines Substrats aus der Vakuumanlage 102 heraus, aufweisen (wobei das Substrat beispielsweise entlang einer Substratebene 101e geführt werden kann). Ferner kann der Zugangsbereich 102z und/oder der Ausgangsbereich 102a ein Ventil oder eine Schleuse (z.B. eine Bandschleuse) aufweisen, die das Innere 102v der Vakuumanlage 102 gegen eine die Vakuumanlage 102 umgebende Atmosphäre 108p, welche einen äußeren Druck (Atmosphärendruck) definieren kann, zumindest teilweise abdichtet (einen Druckunterschied bereitstellt).
Der Zugangsbereich 102z und/oder Ausgangsbereich 102a der Vakuumanlage 102 können derart eingerichtet sein, dass ein Gasfluss aus der Atmosphäre 108p (welche die Vakuumanlage beim Betrieb der Vakuumanlage umgibt) in das Innere der Vakuumanlage 102 zumindest reduziert sein kann. Anschaulich können der Zugangsbereich 102z und der Ausgangsbereich 102a der Vakuumanlage 102 derart eingerichtet sein, dass ein Gasfluss (Leckströmung) durch den Zugangsbereich 102z und/oder den Ausgangsbereich 102a hindurch in das Innere der Vakuumanlage 102 einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet, z.B. einen Wert in einem Bereich von ungefähr 1 m³ pro Stunde bis ungefähr 200 m³ pro Stunde.
Ferner kann die Vakuumanlage 102 eine Transportvorrichtung aufweisen (nicht dargestellt), wobei mittels der Transportvorrichtung das Substrat (z.B. ein bandförmiges oder plattenförmiges Substrat) entlang einer Substratführungsebene 101e durch die Vakuumanlage 102 hindurch transportiert werden. Die Substratführungsebene 101e, kann sich beispielsweise entlang der Richtung 101 erstrecken und ferner eine flache Ebene oder eine gekrümmte Ebene sein. Anschaulich kann beispielsweise die Substratführung mittels der Transportvorrichtung entsprechend umgelenkt werden, z.B. kann die Transportvorrichtung eine oder mehrere Rollen aufweisen um die ein bandförmiges Substrat teilweise herum geführt werden kann oder anschaulich umgelenkt werden kann.
An der Vakuumanlage 102 kann eine Gas-Spülanordnung 104 angeordnet sein, welche derart eingerichtet sein kann, dass der Zugangsbereich 102z und/oder der Ausgangsbereich 102a mit einem Spülgas bespült werden kann. Das Bespülen 104f des Zugangsbereichs 102z und/oder des Ausgangsbereichs 102a kann beispielsweise entlang einer Spülrichtung erfolgen, wobei die Spülrichtung auf die Substratführungsebene 101e oder jeweils den Zugangsbereich 102z oder Ausgangsbereich 102a der Vakuumanlage 102 gerichtet sein kann.
Ferner kann das Spülgas gesteuert oder geregelt zugeführt werden. Die Gas-Spülanordnung 104 kann beispielsweise eine Gasleitung, ein Rohr oder mehrere Gasleitungen aufweisen. Ferner kann die Gas-Spülanordnung 104 mehrere Gaszuführungs-Segmente aufweisen, so dass Spülgas zum Bespülen des Zugangsbereichs 102z und/oder des Ausgangsbereichs 102a aus verschiedenen Richtungen und/oder in verschiedene Bereiche 106z, 106a eingeleitet werden kann.
Ferner kann die Gas-Spülanordnung 104 derart eingerichtet sein, dass Spülgas in einen ersten Bereich 106z an dem Zugangsbereich 102z (an dem Zugangs-Spülbereich 106z) und/oder in einen zweiten Bereich 106a an dem Ausgangsbereich 102a (an dem Ausgangs-Spülbereich 106a) eingeleitet werden kann, so dass beispielsweise das Spülgas die Umgebungsluft 108p zumindest teilweise verdrängt. Beispielsweise kann eine Zusammensetzung des Gases (z.B. die Konzentration (z.B. Volumenanteil oder einen Massenanteil) des Spülgases) innerhalb des Zugangs-Spülbereichs 106z und/oder innerhalb des Ausgangs-Spülbereichs 106a bereitgestellt sein oder werden.
Ferner kann die Gas-Spülanordnung 104 derart eingerichtet sein, dass der Zugangs-Spülbereich 106z außerhalb der Vakuumanlage angeordnet ist, wobei der Zugangsbereich 102z den Zugangs-Spülbereich 106z von dem Prozessvakuum 102v zumindest teilweise separieren (abdichten) kann. Ferner kann die Gas-Spülanordnung 104 derart eingerichtet sein, dass der Ausgangs-Spülbereich 106a außerhalb der Vakuumanlage angeordnet ist, wobei der Ausgangsbereich 102a den Ausgangs-Spülbereich 106a von dem Prozessvakuum 102v zumindest teilweise separieren (abdichten) kann.
2A zeigt eine schematische Seitenansicht oder Querschnittsansicht einer Vakuumkammeranordnung 100 (oder Schleusenkammer-Anordnung 100), gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wobei die Vakuumkammeranordnung 100 eine Vakuumkammer 102 aufweisen kann und/oder Teil einer Vakuumanlage 102 sein kann, wobei die Vakuumanlage 102 mehrere Vakuumkammern aufweisen kann. Anschaulich gesehen kann die Vakuumkammeranordnung 100 eine Schleusenkammer 102 (Vakuumkammer) aufweisen. Ferner kann die Vakuumkammeranordnung 100, analog zum vorangehend Beschriebenen, ein oder mehrere Vakuumkammern aufweisen. Im Inneren 102v der Schleusenkammer 102 kann ein Prozessvakuum 102v oder eine Unterdruck 102v bereitgestellt sein oder werden, wobei die Schleusenkammer 102 einen Zugangsbereich 102z aufweisen kann zum Transportieren eines Substrats in die Schleusenkammer 102 hinein. Analog kann die Schleusenkammer 102 einen Ausgangsbereich aufweisen zum Transportieren eines Substrats aus der Schleusenkammer heraus.
Anschaulich kann die Schleusenkammer 102 eine Eingangsschleuse oder eine Ausgangsschleuse für eine Vakuumanlage sein.
Ferner kann der Unterdruck 102v (wie auch das Prozessvakuum 102v) einen Druck aufweisen, der geringer ist als der Druck einer die Vakuumanlage 102 umgebenden Atmosphäre 108p oder der Druck in einem Zugangs-Spülbereich 106z. Ferner kann der Zugangsbereich 102z eine Ventilanordnung zum Abdichten des Zugangsbereichs 102z der ersten Vakuumkammer aufweisen, wobei die Ventilanordnung derart eingerichtet sein kann, dass ein erster an den Zugangsbereich 102z angrenzender Bereich 106z (z.B. der Zugangs-Spülbereich 106z) zumindest teilweise gegen einen zweiten an den Zugangsbereich 102z angrenzenden Bereich 206 abgedichtet (separiert) ist. Dabei kann sich der zweite an den Zugangsbereich 102z angrenzenden Bereich 206 innerhalb der Schleusenkammer 102 erstrecken. Der erste an den Zugangsbereich 102z angrenzende Bereich 106z kann sich beispielsweise außerhalb Vakuumanlage oder außerhalb Schleusenkammer 102 der erstrecken.
Anschaulich kann die Ventilanordnung des Zugangsbereichs 102z derart eingerichtet sein, dass das Innere der Vakuumanlage 102v von dem Äußeren der Vakuumanlage abgedichtet sein oder werden kann, und dass dem Inneren 102v der ersten Vakuumkammer ein Substrat durch den Zugangsbereich 102z hindurch entlang einer Substratführungsebene 101e zugeführt werden kann.
Ferner kann der Druck im ersten an den Zugangsbereich 102z angrenzenden Bereich 106z größer sein kann als im zweiten an den Zugangsbereich 102z angrenzenden Bereich 206, so dass sich ein Gasfluss 104d (eine Leckströmung 104d) von dem ersten an den Zugangsbereich 102z angrenzenden Bereich 106z durch den Zugangsbereich 102z hindurch in den zweiten an den Zugangsbereich 102z angrenzenden Bereich 206 ausbilden kann. Anschaulich kann die Ventilanordnung in dem Zugangsbereich 102z derart eingerichtet sein, dass der Gasfluss 104d durch den Zugangsbereichs 102z hindurch einen vorgegebenen Fluss nicht überschreitet, z.B. einen Gasfluss 104d in einem Bereich von ungefähr 1 m³/h bis ungefähr 200 m³/h.
Ferner können die Gas-Spülanordnung 104 und/oder eine Spülgaszuführung derart eingerichtet sein, dass der Zugangsbereich 102z mit dem Spülgas bespült 104f werden kann, wobei sich das bereitgestellte Spülgas im ersten an den Zugangsbereich 102z angrenzenden Bereich 106z ansammeln kann, so dass der Gasfluss 104d zumindest teilweise (oder auch Großteils) Spülgas aufweisen kann.
Ferner kann der erste an den Zugangsbereich 102z angrenzende Bereich 106z zumindest teilweise von einer Häusung 102h umgeben sein, wobei die Gas-Spülanordnung 104 und die Häusung 102h derart eingerichtet sein können, dass die Häusung 102h mit Spülgas geflutet werden kann und dass die Häusung 102h dann zumindest teilweise (oder vollständig) mit Spülgas gefüllt sein kann. Anschaulich kann die Häusung 102h die Gas-Spülanordnung 104 und den Zugangsbereich 102z zumindest teilweise umgeben (begrenzen oder eingrenzen), so dass der Fluss (z.B. Massefluss in Standardkubikzentimetern pro Minute sccm) des Spülgases aus der Gas-Spülanordnung 104 heraus in die Häusung 102h hinein größer sein kann als der Fluss des Spülgases aus der Häusung 102h in Umgebung 108p. Mit anderen Worten kann die Häusung 102h derart eingerichtet sein, dass das der Häusung 102h mittels der Gas-Spülanordnung 104 zugeführte Spülgas zumindest teilweise durch den Zugangsbereich 102z hindurch strömt.
In analoger Weise kann die in 2A dargestellte Vakuumkammeranordnung 100 derart eingerichtet sein, dass ein Ausgangsbereich mit dem Spülgas bespült werden kann, wie vorangehend für den Zugangsbereich 102z beschrieben ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen, kann eine Vakuumanlage 102 mehrere Schleusenkammern oder eine Schleusenkammer-Anordnung aufweisen oder in einer Vakuumanlage 102 können mehrere Schleusen integriert sein, z.B. können eine erste Vakuumkammer der Vakuumanlage und eine zweite Vakuumkammer der Vakuumanlage wie eine in 2A veranschaulichte Schleusenkammer (vgl. auch 2B) eingerichtet sein oder betrieben werden.
2B zeigt eine schematische Seitenansicht oder Querschnittsansicht einer Vakuumkammeranordnung 100 (oder Schleusenkammer-Anordnung 100), gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Die Vakuumkammeranordnung 100 kann eine mit einer Schleusenkammer 102s (Vakuumkammer oder Vakuumanlage) gekoppelte Schleuse 202r (z.B. eine Bandschleuse) aufweisen, wobei die Schleuse 202r den Zugangsbereich 102z (und analog auch einen Ausgangsbereich 102a) der Schleusenkammer 102s zumindest teilweise abdichten kann und wobei im Inneren der Schleusenkammer 102s in Unterdruck 102v bereitgestellt werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumkammeranordnung 100 eine Bandschleuse 202r oder eine Rollenschleuse 202r aufweisen. Eine Bandschleuse kann beispielsweise zwei oder mehr als zwei Rollen 202r aufweisen zwischen denen ein Substrat 220 in körperlichem Kontakt mit den mindestens zwei Rollen durch den Zugangsbereich 102z der Schleusenkammer hindurch transportiert werden kann. Beim Transportieren des Substrats 220 mittels der Schleusenkammer 102s in die Vakuumanlage 102 hinein (analog auch beim Transportieren des Substrats 220 mittels der Schleusenkammer 102s aus der Vakuumanlage 102 heraus) kann Gas in die Schleusenkammer 102s hinein fließen, wie vorangehend beschrieben ist.
Ferner können die Bandschleuse 202r und die Schleusenkammer 102s derart eingerichtet sein, dass ein Druckunterschied zwischen einem ersten an die Bandschleuse angrenzenden Bereich 106z und einem zweiten an die Bandschleuse angrenzenden Bereich 206 bereitgestellt werden kann, wobei der Druck im ersten an die Bandschleuse angrenzenden Bereich 106z größer ist als im zweiten an die Bandschleuse angrenzenden Bereich 206, so dass sich ein Gasfluss 104d von dem ersten an die Bandschleuse angrenzenden Bereich 106z durch die Bandschleuse 202r hindurch in den zweiten an die Bandschleuse angrenzenden Bereich 206 ausbildet.
Ferner können die Gas-Spülanordnung 104 und eine Spülgaszuführung derart eingerichtet sein, dass der Zugangsbereich 102z mit dem Spülgas bespült 104f werden kann, wobei das Zuführen des Spülgases aus unterschiedlichen Spülrichtungen 104f erfolgen kann. Ferner können die Gas-Spülanordnung 104 und eine Spülgaszuführung derart eingerichtet sein, dass der Zugangsbereich 102z mit Spülgas bespült werden kann während das Substrat 220 durch den Zugangsbereich 102z hindurch transportiert wird.
Eine Schleusenkammer-Anordnung 100 kann ferner mittels einer direkt oder indirekt gekoppelten Vakuumpumpenanordnung evakuierte werden, so dass ein Unterdruck 102v innerhalb der Schleusenkammer 102s entstehen kann.
3A zeigt eine schematische Seitenansicht oder Querschnittsansicht einer Schleusenkammer-Anordnung 100 aufweisend mehrere Schleusenkammern oder mehrere Druckstufen, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Die Schleusenkammer-Anordnung 100 kann eine mehrstufige Bandschleuse 300a, 300b, 300c, 300d, 300e, 300f, 300g, 300h sein oder aufweisen. Mit anderen Worten kann die Schleusenkammer-Anordnung 100 mehrere Schleusenkammern 300a, 300b, 300c, 300d, 300e, 300f, 300g mit jeweils einer Bandschleuse aufweisen oder eine Vakuumkammer mit mehreren Bandschleusen 300a, 300b, 300c, 300d, 300e, 300f, 300g sein. Eine derartige Schleusenkammer-Anordnung 100 kann sowohl am Eingang (Zugangsbereich 102z) als auch am Ausgang (Ausgangsbereich 102a) einer Bandanlage (Bandbeschichtungsanlage) angeordnet sein.
Die in 3A dargestellte Schleusenkammer-Anordnung 100 ist beispielsweise mehrstufig ausgeführt, so dass beispielsweise ein ausreichend großer Druckunterschied mittels der mehreren Schleusen bereitgestellt werden kann, z.B. kann am Eingang der Schleusenkammer-Anordnung 100 der normale Luftdruck 108p herrschen und am Ausgang 302p der Schleusenkammer-Anordnung 100 ein Prozessvakuum realisiert werden, z.B. ein Feinvakuum oder ein Hochvakuum.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Bandschleusen der Schleusenkammer-Anordnung 100 jeweils einen Strömungswiderstand bereitstellen, so dass sich der Druck entlang der Transportrichtung 101 beim Einschleusen stufenweise verringert und entlang der Transportrichtung 101 beim Ausschleusen stufenweise erhöht.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können alle Schleusenkammern 300b, 300c, 300d, 300e, 300f, 300g, 300h mittels einer Vakuumpumpenanordnung entweder direkt oder indirekt (aktiv oder passiv) evakuiert werden, wobei die Schleusenkammern 300b, 300c, 300d, 300e, 300f, 300g, 300h derart miteinander verbunden sind, dass diese ein gemeinsames Vakuumsystem bilden. Dabei kann in der ersten Kammer 300a der Schleusenkammer-Anordnung 100 Normaldruck 108p herrschen. Die erste Kammer 300a der Schleusenkammer-Anordnung 100 kann beispielsweise eine Häusung bereitstellen oder sein, welche mittels Spülgas geflutet werden kann. Die nachfolgenden Schleusenkammern 300b, 300c können passive Bandschleusen sein und indirekt mittels der gekoppelten Schleusenkammern 300d, 300e, 300f, 300g, 300h evakuiert werden.
Innerhalb der gekoppelten Schleusenkammern kann sich ein Gleichgewichtszustand der jeweiligen Druckverhältnisse in den jeweiligen Bereichen ausbilden, in Abhängigkeit vom Gasfluss 104d in die Schleusenkammer-Anordnung 100 hinein und den jeweiligen Saugleistungen der an die Schleusenkammer-Anordnung 100 angekoppelten Vakuumpumpen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schleusenkammer-Anordnung 100 ein Teil einer Vakuumanlage 102 oder einer Vakuumkammeranordnung 100 sein.
Ferner kann nach der ersten Bandschleuse ein Druck im Inneren der Schleusenkammer 300b bereitgestellt sein oder werden, welcher kleiner ist als der Atmosphärendruck 108p, wobei der Druck im Inneren der nächsten Schleusenkammern 300c, 300d, 300e, 300f, 300g jeweils stufenweise abnimmt.
Wie beispielsweise in 3A veranschaulicht ist, kann bei Air-to-Air Bandanlagen eine eingangsseitige Trennung und eine ausgangsseitige Trennung zwischen den Umgebungsbedingungen 108p und dem Prozessvakuum 302p im Inneren der Beschichtungsanlage (beispielsweise im Inneren einer Vakuumanlage 102) mittels mehrstufiger, kaskadierter evakuierter Druckstufen 300b, 300c, 300d, 300e, 300f, 300g, 300h erreicht werden, z.B. mittels einer mehrstufigen Anordnung 100 von Bandschleusen 300a, 300b, 300c, 300d, 300e, 300f, 300g, 300h. Die äußeren Druckstufen 300b und 300c können beispielsweise passiv wirken, d.h. sie werden von einer weiter innen liegenden Druckstufe bedient (z.B. indirekt evakuiert).
Ferner kann die letzte Schleusenkammer 300h ein Bandventil 324 aufweisen, zum Abdichten der Schleusenkammer-Anordnung 100 von dem Rest der Vakuumanlage 102.
Ferner kann das bandförmiges Substrat 101 beispielsweise von einer Rolle 319 (Umlenkrolle 319) abgerollt und durch einen Zugangsbereich 102z der Schleusenkammer-Anordnung 100 hindurch in die Schleusenkammern der Vakuumanlage 102 hinein transportiert werden und einem Prozessierbereich der Vakuumanlage zugeführt werden. Die mehreren Schleusenkammern 300a bis 300h oder die mehreren Bereiche 300a bis 300h einer Schleusenkammer können beispielsweise jeweils mittels einer Dichtung 302b voneinander separiert sein (z.B. mittels einer Bandschleuse), wobei die Dichtungen jeweils zwei der mehrere Schleusenkammern 300a bis 300h voneinander separieren.
3B zeigt schematisch eine Ansicht einer Rollendichtung 302b (oder einer Bandschleuse oder eine Rollendichtung für eine Schleusenkammer), z.B. entlang der Transportrichtung. Die Isolationswirkung (Abdichtung) zwischen den Druckstufen (oder zwischen den mehreren Schleusenkammern 300a bis 300h) kann beispielsweise mittels der Rollendichtung 302b erfolgen. Die Rollendichtung 302b (Rollenschleuse) kann beispielsweise eine Stützstruktur 325 aufweisen zum drehbaren Lagern mehrerer (z.B. zwei oder mehr als zwei) Walzen 302r, 312r (Schleusenwalzen oder Schleusenrollen). Eine Schleusenwalze 302r, 312r kann beispielsweise elastisch verformbar sein oder einen elastisch verformbaren Belag (z.B. Gummi) aufweisen. Die Schleusenwalzen 302r, 312r können dabei derart eingerichtet sein, dass diese gegeneinander drücken können, bzw. eine vorgegebene Kraft (oder Druck) 320, 321 aufeinander ausüben können.
Ferner können die Schleusenwalzen 302r, 312r derart angeordnet und eingerichtet sein, dass ein Substrat 220 zwischen den beiden Schleusenwalzen 302r, 312r hindurch geführt oder transportiert werden kann. Das transportierte Substrat 220 kann ferner die Schleusenwalzen 302r, 312r teilweise deformieren oder verformen, wobei die Schleusenwalzen 302r, 312r das Substrat 220 einquetschen können.
Dabei können die Schleusenwalzen 302r, 312r das Substrat teilweise umschließen, so dass während des Transportierens des Substrats ein Druckunterschied mittels der Rollendichtung 302b erzeugt werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein mittels der Vakuumanlage prozessiertes Substrat 220 eine Dicke 332 in einem Bereich von ungefähr 0,1 mm bis ungefähr 1 mm aufweisen, oder eine Dicke 332 aufweisen, welche dicker als ungefähr 1 mm oder dünner als ungefähr 0,1 mm sein kann. Ferner kann abhängig von der Substratdicke 332 und der Elastizität des Schleusenwalzenbelags (des Belags der Schleusenwalzen 302r, 312r) ein Spalt 333 beim Hindurchführen des Substrats 220 durch die Schleusenwalzen 302r, 312r hindurch entstehen (z.B. beidseitig entlang der Breitenrichtung 334 des Substrats 220).
Somit können sich beim Hindurchführen des Substrats 220 durch die Bandschleuse 302b Spalte oder Öffnungen 333 bilden, welche den Gasfluss 104d verursachen können, wie vorangehend beschrieben.
Der Gasfluss 104d durch die Bandschleuse hindurch beeinflusst (limitiert) die maximale Druckseparationswirkung (Druckdifferenz) zwischen benachbarten Druckstufen (aneinander angrenzenden Schleusenkammern oder mittels einer Schleuse voneinander separierte Bereiche) und damit ergibt sich eine benötigte Anzahl an Druckstufen.
Anschaulich kann der Gasfluss 104d durch die Bandschleuse 302b hindurch größer werden, wenn die Druckdifferenz zwischen den mittels der Bandschleuse 302b als Dichtung getrennten Bereichen größer wird. Dabei wird das Ansteigen des Gasflusses 104d von der Saugleistung (Saugvermögen) der angekoppelten Vakuumpumpen-Anordnung kompensiert und/oder limitiert und somit kann sich ein Gleichgewicht (z.B. ein Unterdruck) einstellen.
4 zeigt eine Schleusenkammer-Anordnung 100 oder eine Vakuumkammeranordnung 100 (eine Vakuumanlage 102) in einer schematischen Ansicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Dabei kann die Vakuumanlage 102 mehrere miteinander gekoppelte Vakuumkammern aufweisen, die ein gemeinsames Vakuumsystem 102v bilden. Beispielsweise kann die Vakuumanlage mehrere miteinander gekoppelte Schleusenkammern oder mehrere Bandschleusen aufweisen, analog zur vorangehenden Beschreibung.
4 zeigt beispielsweise einen Schnitt 400s, welcher die Ansicht der Bandschleuse in 3B erzeugen kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumanlage 102 (die Schleusenkammer-Anordnung oder die Vakuumkammeranordnung) eine erste Vakuumkammer 400a oder einen ersten Bereich 400a einer Vakuumanlage 102 aufweisen, in welchen Spülgas eingeleitet werden kann, wie vorangehend beschrieben. Dabei kann die erste Vakuumkammer 400a auch eine Häusung sein bzw. der erste Bereich 400a kann mittels einer Häusung begrenzt sein oder von einer Häusung umgeben sein. Die Häusung kann beispielsweise nicht vakuumdicht oder vakuumtauglich eingerichtet sein, z.B. eine preiswerte und/oder leichte Häusung aus Blech, Kunststoff oder Ähnlichem sein. Wie in 4 veranschaulicht, kann das Spülgas die gesamte erste Vakuumkammer 400a (oder Häusung) fluten, so dass Spülgas anstelle der Umgebungsluft in die Vakuumanlage 102 hinein gesaugt wird 104d oder hinein fließt 104d. Dabei kann die Vakuumkammer 400a (oder die Häusung) eine Zugangsöffnung 402z aufweisen, zum Hindurchtransportieren eines Substrats 220. Ferner kann der Spülgasfluss 104f derart groß sein, dass Spülgas auch durch die Zugangsöffnung 402z in der Vakuumkammer 400a (oder Häusung) hindurch aus der Vakuumkammer 400a (oder Häusung) heraus strömt oder fließt, so dass anschaulich keine oder nur sehr wenig Umgebungsluft (von außerhalb der Häusung oder der Vakuumanlage) in die Vakuumkammer 400a (oder Häusung) gelangen kann.
Im Betrieb der Vakuumanlage 102 kann in einem ersten Bereich 406z normaler Atmosphärendruck herrschen oder ein Überdruck größer als der jeweilige Atmosphärendruck bereitgestellt sein oder werden, wobei in dem ersten Bereich 406z sauberes Spülgas bereitgestellt wird. Um die benötigte Menge an Spülgas zu minimieren, kann beispielsweise eine Lamellenstruktur 410 (einen oder mehrere Lamellenstreifen oder eine elastische Lamelle, eine Lamellendichtung oder ein Vorhang) an der Zugangsöffnung 402z der ersten Vakuumkammer 400a (oder der Häusung 400a) eingerichtet sein, welche einen Strömungswiderstand für das ausströmende Spülgas bilden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine zweite Vakuumkammer 400b oder ein zweiter Bereich 400b einer Vakuumanlage 102 evakuiert 404e werden, wodurch ein Unterdruck 102v innerhalb der zweiten Vakuumkammer 400b bereitgestellt wird. Somit wird beispielsweise Spülgas in die zweite Vakuumkammer 400b hinein gesaugt 104d. Ferner kann eine dritte Vakuumkammer 400c oder ein dritter Bereich 400b einer Vakuumanlage 102 evakuiert 404e werden, wodurch ein Unterdruck 102v innerhalb der dritten Vakuumkammer 400c bereitgestellt wird, welcher kleiner als der Unterdruck 102v in der zweiten Vakuumkammer 400c ist (usw.). Somit wird beispielsweise Spülgas durch die zweite Vakuumkammer 400b hindurch in die dritte Vakuumkammer 400c hinein gesaugt 104d. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Vakuumkammern 400b, 400c Schleusenkammern sein, z.B. aktive Schleusenkammern.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann auch die erste Vakuumkammer 400a eine Schleusenkammer sein, welche allerdings mit Spülgas geflutet wird.
Wie in 4 veranschaulicht, können mehrere Bandschleusen 302b in der Vakuumanlage angeordnet sein, beispielsweise zum beidseitigen Abdichten, bezogen auf die Substratführungsebene 101e, eines innerhalb der Vakuumanlage 102 transportierten Substrats 220. Dabei können die Bandschleusen 302b jeweils zwei Schleusenwalzen 402b zum Abdichten des transportierten Substrats aufweisen, wie vorangehend beschrieben. Ferner können die Bandschleusen 302b jeweils zwei drehbar gelagerte Dichtungswalzen 402w aufweisen, welche derart mit den Schleusenwalzen 402b gekoppelt (z.B. auf den Schleusenwalzen 402b abrollen können) sein können, dass beide Schleusenwalzen 402b aneinander abrollen.
Die Dichtungswalzen 402w können beispielsweise jeweils körperlichen Kontakt 402d zu der Kammerwand aufweisen oder in einem geringen Abstand zur Kammerwand angeordnet sein, so dass beispielsweise jeweils ein schmaler Spalt 402d zwischen der Kammerwand und den Dichtungswalzen 402w entsteht, z.B. kann der Spalt schmaler als 1 mm sein, oder schmaler als 0,1 mm sein. Ferner kann der Spalt zusätzlich abgedichtet sein, z.B. können die Dichtungswalzen 402w an einem Dichtungselement reiben, wobei das Dichtungselement 402d beispielsweise den Spalt im Wesentlichen abdichtet.
Die Dichtungswalzen 402w können beispielsweise aus einem Material bestehen oder ein Material aufweisen, welches härter als das elastische Material (Mantelmaterial) der Schleusenwalzen 402b ist.
Anschaulich kann der zwischen den Dichtungswalzen 402w und der Kammerwand verbleibende Spalt 402d klein bemessen sein (z.B. kleiner als 1 mm sein, oder kleiner als 0,1 mm), so dass eine linienartige Dichtung 402d, die sich entlang der Rotationsachse der jeweiligen Dichtungswalze 402w erstrecken kann, gebildet wird.
Ferner können jeweils die Kontaktflächen 402d der Kammerwand oder die Kontaktflächen 402d eines Dichtungselements, welche einen körperlichen Kontakt mit den Dichtungswalzen 402w aufweisen, mit einem vakuumoptimierten und/oder reibwertoptimierten Material beschichtet sein, beispielsweise mit einem Material, welches in einem Vakuum beständig ist (nicht zerfällt) oder eine vorgegebene Zusammensetzung einer Prozessatmosphäre nicht beeinträchtigt (ein Material, welches beispielsweise nicht ausgasen kann, wenn es einem Unterdruck und/oder den jeweiligen Prozessbedingungen ausgesetzt wird) und einen entsprechend geringen Reibungswiderstand zwischen der jeweiligen Dichtungswalze 402w und der Kontaktfläche der Kammerwand bereitstellt.
Stirnseitig können jeweils die Dichtungswalzen 402w und die Schleusenwalzen 402b relativ zu einer Stützstruktur 325 derart angeordnet sein (vergleiche 3B), dass zwischen der Stützstruktur 325 und jeweils den Dichtungswalzen 402w und den Schleusenwalzen 402b eine sich in radialer Richtung (zu den Walzen) erstreckende linienartige (flächenartige) Dichtung (ein schmaler Spalt) gebildet wird, wie vorangehend beschrieben.
Mit anderen Worten können stirnseitig die Schleusenwalzen (die Dichtungswalze 402w und die Schleusenwalze 402d) beidseitig mittels einer plattenartige Vorrichtung 325 (Stützstruktur 325) basierend auf denselben Prinzipien (wie vorangehend beschrieben) abgedichtet sein oder werden.
Ferner können jeweils die Strömungswiderstände der einzelnen linienartigen Dichtungen einer Bandschleuse 302b einen gemeinsamen Strömungswiderstand aufweisen oder bilden, der den Gasfluss 104d durch die Bandschleuse 302b hindurch beeinflussen oder definieren kann.
Basierend auf der Konstruktion einer Bandschleuse 302b kann sich bei herkömmlichen Vakuumanalagen ein beständig fließender Volumenstrom 104d von Luft aus der Umgebung 108p durch die Bandschleuse 302b (Rollendichtung) hindurch in das Innere der Bandschleusenkammer (Schleusenkammer) ergeben (beispielsweise vor Allem in die ersten Druckstufe). Mit anderen Worten kann eine Schleusenkammer-Anordnung als großer „Staubsauger“ wirken, der Partikel aus der Umgebungsluft in die Druckstufen hinein ziehen kann.
Beispielsweise kann typische Umgebungsluft (z.B. die Atmosphäre in Innenräumen) eine Partikeldichte (von Partikeln mit einer Partikelgröße von mehr als etwa 0,5 µm) von etwa 10⁷ Partikeln pro m³ aufweisen, wobei Industriegebiete (beispielsweise verschmutzte Industriegebiete) eine um eine Größenordnung größere Partikeldichte aufweisen können. Diese Partikel (z.B. Ruß, Schwebstoffe, Abrieb, Staubpartikel, usw.) können eine zunehmende Absetzrate (die Geschwindigkeit mit der die Partikel auf einer Oberfläche akkumulieren) mit sinkendem Druck (und damit der geringeren Dichte) des Mediums, in welchem die Partikel schweben können, aufweisen. Somit können sich Partikel im Inneren einer Vakuumkammer oder im Inneren einer Vakuumanlage 102, in der ein Unterdruck 102v bereitgestellt sein kann, relativ schnell auf den Innenflächen ablagern (beispielsweise an den Kammerwänden, auf der Oberfläche eines Substrats oder der Oberfläche einer Schleusenwalze) .
Ferner kann (z.B. eingangsseitig) das in der Vakuumanlage 102 transportierte (und unbeschichtete) Substrat 220 kontaminiert (verschmutzt) werden, was zu Fehlstellen oder Störungen in der Beschichtung (zu sogenannten Pinholes) führen kann. Ferner kann (z.B. ausgangsseitig) das Substrat 220 nach dem Beschichten und vor dem Transportieren aus der Vakuumanlage 102 heraus (z.B. das beschichtete Produkt) verschmutzt werden. Der Verschmutzungsgrad (also die Dichte der auf der Oberfläche eines Substrats abgelagerten Partikel) kann auch als Staubbelastung bezeichnet werden.
An Aufstellorten der Vakuumanlage in nicht klimatisierten und/oder relativ offenen Industriehallen, kann sich eine erhebliche Staubbelastung des Substrats 220 ergeben, die zu Fehlstellen in der Schicht („Pinholes“) oder auch zu einem von Partikeln kontaminierten Endprodukt führen kann.
Beispielsweise kann eine Staubbelastung ferner gut sichtbar auf schwarzen Produkten sein, wie beispielsweise Solarabsorbern („white spots“) oder dunkle Partikel („black spots“) auf Spiegeln bilden. Ferner kann eine relativ hohe Luftfeuchtigkeit an Aufstellorten der Vakuumanlage zu einer geringeren Staubbelastung führen, wobei jedoch die feuchte Luft (Luft mit hoher Luftfeuchte, beispielsweise einer relativen Luftfeuchte größer als 80%) die meist ölgeschmierte Vorpumpen (einer Vakuumpumpenanordnung) passieren muss, was beispielsweise zu einem erhöhten Wartungsaufwand der ölgeschmierten Vorpumpen führen kann.
Die Größenordnung eines in die Schleusen einer Vakuumanlage 102 einströmenden Volumenstroms 104d kann auf Grundlage des Drucks in den jeweiligen Druckstufen und der effektiven Saugleistung (Pumpleistung oder Volumendurchsatz) der an die Druckstufe angeschlossenen Pumpen ermittelt werden. Anschaulich kann für eine Abschätzung der Staubbelastung in der Vakuumanlage 102 der in die erste Druckstufe 400b eingetragene Partikelstrom 104d (Partikelmenge in einer vorgegebenen Zeit) genutzt werden, was im Folgenden beispielhaft verdeutlicht wird:

Beispielsweise kann die erste aktive Schleusenkammer 400b folgende Kennwerte aufweisen oder wie folgt betrieben werden:
- Unterdruck, p ≈ 200 mbar, Saugleistung der mittels eines Rohrs DN100 (Nenndurchmesser ungefähr 100 mm) angekoppelten Vakuumpumpen 2x 280 m³/h, wobei das Rohr eine Länge von kleiner oder gleich 4 m aufweist (Länge der Pumpen-Zuleitung) .

Ferner kann die zweite aktive Schleusenkammer 400c folgende Kennwerte aufweisen oder wie folgt betrieben werden: Unterdruck, p ≈ 30 mbar, Saugleistung der mittels eines Rohrs DN100 angekoppelten Vakuumpumpen 2x 280 m³/h, wobei das Rohr eine Länge von kleiner oder gleich 4 m aufweist (Länge der Pumpen-Zuleitung).
Der Leitwert des Rohres (Strömungswiderstand) zwischen Pumpe und Kammer (Pumpen-Zuleitung) im Druckbereich (laminare Strömung) kann beispielsweise L ≈ 7×10⁵ 1/s bei 200 mbar betragen, womit im Druckbereich (Druck der ersten aktiven Schleusenkammer) nahezu die volle Saugleistung von ungefähr 2x 77 1/s anliegen kann, wobei sich folgende Gasmengen an den Pumpständen (Pumpenanordnung) ergeben können.
Ferner kann die erste aktive Schleusenkammer 400b folgende Kennwerte aufweisen oder wie folgt betrieben werden:

Gasfluss dQ/dt = p dV/dt ≈ 200 mbar * 150 1/s = 3×10⁴ mbar 1/s was ungefähr 30 1/s (108 m³/h) bei Normaldruck (beispielsweise Luftdruck, 1 bar) in der Abgasleitung entspricht.

Ferner kann die zweite aktive Schleusenkammer 400c folgende Kennwerte aufweisen oder wie folgt betrieben werden:

Gasfluss dQ/dt = p dV/dt ≈ 30 mbar * 150 1/s = 4500 mbar 1/s was ungefähr 4.5 1/s (16,2 m³/h) bei Normaldruck (beispielsweise Luftdruck, 1 bar) in der Abgasleitung entspricht.

Die jeweils in eine Druckstufe einströmende Gasmenge kann etwa um den Faktor 6 bis 8 pro aktiver Druckstufe (für das gezeigte Beispiel) absinken, wobei die kumulierte einströmende Gesamtgasmenge aller Vakuumstufen etwa 120 m³/h betragen kann. Dabei passiert der gesamte Volumenstrom 104d die passiven Druckstufen 300b, 300c (vgl. 3A) sowie die die Rollenschleuse 302b der ersten aktiv gepumpten Druckstufe (Schleusenkammer) 300d, wobei sich der Leckstrom (Gasfluss) für weitere angekoppelte Schleusenkammern, z.B. 300e bis 300g, verringert (und somit auch die Partikelbelastung) aufgrund der Verringerung der Gaslast mittels der ersten aktiven Druckstufe 300d (Vakuumseparationsstufe), vgl. 3A.
Dabei kann die Partikellast von ungefähr 120 m³ Umgebungsluft pro Stunde in den ersten Kammern 300b, 300c, 300d vorliegen, was beispielsweise weit mehr als 10⁹ Partikel pro h (mit einer Partikelgröße von mehr als 0.5µm) sein können. In der weiteren Kammer 300e kann immer noch ein nicht unerheblicher Partikelstrom aus 16 m³/h Umgebungsluft vorliegen, entsprechend ungefähr 2×10⁸ Partikel pro h (mit einer Partikelgröße von mehr als 0.5µm). Für eine ausgansseitige Schleuse oder Schleusenanordnung gilt die Rechnung natürlich analog.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumanlage 102 derart mit Spülgas bespült werden, dass sich in den Druckstufen überwiegend Spülgas befindet, so dass beispielsweise jahreszeitenbedingte Luftfeuchteschwankungen der Umgebungsluft, z.B. bei fehlender Hallenklimatisierung, keinen oder nur einen unwesentlichen Einfluss auf die Vakuumperformance der ein- und ausgangsseitigen Schleusen haben kann.
Wie vorangehend beschrieben, können die Pumpen (Vakuumpumpen) aufgrund des bereitgestellten Spülgases überwiegend reines Spülgas fördern, wobei der geringe Partikel- und/oder Wassergehalt die Standzeit (den unterbrechungsfreien Betrieb) und die Wartungsintervalle der Pumpen erhöht und die Betriebskosten reduziert sein können.
Der entstehende gespülte saubere Raum 106z, 406z vor der atmosphärenseitigen Druckstufe kann beispielsweise für eine zusätzliche Substratreinigung genutzt werden, z.B. mittels Kleberollen („Adhesive Rollers / Contact Cleaning“). Wenn vor dem ersten Raum 406z zusätzliche Substratreinigungsapparaturen installiert sind, z.B. rotierende Bürstenwalzen oder Luftschwerte (Gasvorhänge), (oder auch nach der Anlage 102), z.B. zum Entfernen von SiO₂-Flittern von der Band-Rückseite), können aufgewirbelte Partikel nicht oder nur in geringem Maße in die Anlage 102 gelangen.
Wie in 4 für eine eingangsseitige Schleuse veranschaulicht ist (was analog auch für eine ausgangsseitige Schleuse zutreffend sein kann), kann in einem Raum 406z vor der ersten Bandschleuse 302b Spülgas ausreichender Menge zugeführt 104f werden. Das Spülgas kann beispielsweise aus getrockneter, gefilterter Luft oder Stickstoff bestehen. Die Menge des bereitgestellten Spülgases kann sich aus dem Leckstrom 104d der Rollenschleuse 302b der ersten Vakuumstufe 400a ergeben, wobei die Gasmenge größer als der Leckstrom 104d gewählt werden kann. Dadurch kann sich ein zusätzlicher Volumenstrom 404a aus der Öffnung 402z des Raumes 406z ergeben, wobei beispielsweise im Betrieb das Substrat 220 durch die Öffnung 402z hindurch geführt werden kann. Ferner kann eine im Wesentlichen hermetische Trennung zwischen Anlagenumgebung 108p und dem Bereich 406z unmittelbar vor der ersten Bandschleuse 302b (der an den Bereich 406z angrenzenden Bandschleuse 302b) eingerichtet sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Spalt 402z oder die Öffnung 402z zusätzlich mittels einer einfachen Bandschleuse oder mittels elastischer Lamellen 410 zusätzlich abgedichtet werden (z.B. in Kombination mit einer Stützrolle 408r unten und Lamellenstreifen 410 oben, wie in 4 veranschaulicht). Dabei können sich die elastischen Lamellen 410 aufgrund des austretenden Volumenstroms 404a öffnen und ohne Gasspülung 104f wieder schließen, so dass der Raum 406z vor der ersten Rollenschleuse 302b (z.B. hermetisch) von der Umgebung 108p abgetrennt sein kann und auch bei Anlagenstillstand vor Verschmutzung geschützt sein kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Spülgas, z.B. getrocknete, gefilterte Luft, mittels eines Gebläses bereitgestellt werden, wobei der Spülgasfluss 104f in einem Bereich von ungefähr 50 m³/h bis ungefähr 300 m³/h liegen kann, z.B. in einem Bereich von mehr als ungefähr 150 m³/h (bei Normaldruck).
Für die ausgangsseitige Bandschleuse bietet sich das hierin beschriebene ebenso an, um die Partikelbelastung auf dem beschichteten Substrat zu minimieren. Partikel auf der Gutseite des Substrats 220 können beispielsweise bei Rollenkontakt mit der Gutseite Schichtschädigungen hervorrufen und Partikel auf der Rückseite des Substrats 220 können beim Aufrollen oder Wickeln (Kontakt der Rückseite mit der Gutseite) Schäden erzeugen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das hierin beschriebene Problem der Partikelakkumulation in den Schleusen 300b bis 300h aufgrund partikelbelasteter Umgebungsluft reduziert werden. Ferner kann das Zuführen von Spülgas derart erfolgen, dass die Gaszusammensetzung in den Druckstufen überwiegend Spülgas aufweist. Ferner kann der Einfluss von Luftfeuchteschwankungen der Umgebungsluft bei fehlender Hallenklimatisierung auf die Vakuumperformance der eingangsseitigen und ausgangsseitigen Schleusen reduziert werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Pumpen überwiegend Spülgas fördern 404e, wobei der geringe Partikelgehalt und/oder Wassergehalt des von den Vakuumpumpen geförderten Gases die Standzeit (Dauer des wartungsfreien Betriebs) und die Wartungsintervalle (der zeitliche Abstand von Wartungen) der Pumpen (Vakuumpumpen) erhöhen kann und die Betriebskosten verringern kann. Der gespülte saubere Raum 406z vor der atmosphärenseitigen Druckstufe kann sich für eine zusätzliche Substratreinigung eignen, beispielsweise mittels Kontaktreinigung („Adhesive Rollers und/oder Contact Cleaning“).
In 5 ist ein Verfahren 500 zum Betreiben einer Vakuumkammeranordnung 100 oder einer Vakuumanlage 102 in einem schematischen Ablaufdiagramm veranschaulicht, wobei das Verfahren Folgendes aufweisen kann: in 510, das Evakuieren einer Vakuumkammer 102, wobei die Vakuumkammer 102 einen Zugangsbereich 102z und einen Ausgangsbereich 102a aufweist zum Transportieren eines Substrats durch die Vakuumkammer 102 hindurch (vgl. beispielsweise 1); in 520, das Zuführen 104f eines Spülgases von außerhalb der Vakuumkammer 102 zu dem Zugangsbereich 102z und/oder dem Ausgangsbereich 102a der Vakuumkammer 102; und, in 530, das Transportieren eines Substrats durch den Zugangsbereich 102z hindurch in die Vakuumkammer 102 hinein und/oder durch den Ausgangsbereich 102a hindurch aus der Vakuumkammer 102 heraus während des Evakuierens der ersten Vakuumkammer 102 und des gleichzeitigen Zuführens 104f des Spülgases.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Zuführen 104f eines Spülgases von außerhalb der Vakuumkammer 102 derart erfolgen, dass der Druck (z.B. der Partialdruck des Spülgases oder der Gesamtdruck des Gases) außerhalb der Vakuumkammer 102 beispielsweise bei Atmosphärendruck liegt oder in einem Bereich von beispielsweise größer als 900 mbar, oder beispielsweise größer als 950 mbar.
Dabei kann das Verfahren 500 gemäß der vorangehenden Beschreibung durchgeführt werden.
In 6 ist ein Verfahren 600 zum Betreiben einer Vakuumkammeranordnung 100 oder einer Vakuumanlage 102 in einem schematischen Ablaufdiagramm veranschaulicht, wobei das Verfahren Folgendes aufweisen kann: in 610, das Evakuieren 404e einer ersten Vakuumkammer 400b (oder eines ersten Bereichs 206) der Vakuumkammeranordnung 100, wobei die erste Vakuumkammer 400b einen Zugangsbereich und einen Übergangsbereich zu einer an die erste Vakuumkammer 400b angrenzenden zweiten Vakuumkammer 400a (oder zweiten Bereich 106z, 406z) aufweist, so dass ein Substrat 220 durch die zweite Vakuumkammer 400a hindurch in die erste Vakuumkammer 400b hinein oder durch die zweite Vakuumkammer 400a hindurch aus der ersten Vakuumkammer 400b heraus transportiert werden kann, in 620, das Fluten der zweiten Vakuumkammer 400a der Vakuumkammeranordnung 100 mit einem Spülgas während des Evakuierens der ersten Vakuumkammer 400b der Vakuumkammeranordnung 100, und, in 630, das Transportieren eines Substrats 220 durch den Übergangsbereich hindurch während des Evakuierens 404e der ersten Vakuumkammer 400b und des Flutens 104f der zweiten Vakuumkammer 400a.
Anschaulich werden zwei aneinander angrenzende Vakuumkammern 400a, 400b oder zwei mittels einer Bandschleuse 302b getrennte Bereiche 406z, 206 einer Vakuumanlage jeweils gleichzeitig geflutet und evakuiert während ein Substrat 220 durch die beiden Vakuumkammern bzw. Bereiche hindurch transportiert wird, wie vorangehend beschrieben.
Dabei kann sich zwischen den aneinander angrenzende Vakuumkammern 400a, 400b und/oder zwischen den separierten Bereichen 406z, 206 einer Vakuumanlage 102 ein Übergangsbereich erstrecken oder ein Übergangsbereich eingerichtet sein, so dass ein Substrat durch die beiden Vakuumkammern bzw. Bereiche hindurch transportiert werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Vakuumkammer, je nach Funktion, ein Bereich oder Abschnitt einer Vakuumanlage 102 sein.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Fluten der zweiten Vakuumkammer 400a der Vakuumkammeranordnung 100 mit einem Spülgas derart erfolgen, dass der Druck (z.B. der Partialdruck des Spülgases oder der Gesamtdruck des Gases) in der zweiten Vakuumkammer 400a beispielsweise bei Atmosphärendruck liegt oder in einem Bereich von beispielsweise größer als 900 mbar, oder beispielsweise größer als 950 mbar.

Claims

Vakuumkammeranordnung (100), aufweisend: • eine Schleusenkammer (102s); • mindestens eine mit der Schleusenkammer (102s) gekoppelte Bandschleuse (302b), wobei die Bandschleuse mindestens zwei Rollen (202r, 302r) aufweist, zwischen denen ein Substrat (220) in körperlichem Kontakt mit den mindestens zwei Rollen (202r, 302r) durch die Schleusenkammer (102s) hindurch transportiert werden kann, • wobei die Bandschleuse (302b) und die Schleusenkammer (102s) derart eingerichtet sind, dass ein Druckunterschied zwischen einem ersten an die Bandschleuse (302b) angrenzenden Bereich (106z, 406z) und einem zweiten an die Bandschleuse (302b) angrenzenden Bereich (206) bereitgestellt werden kann, wobei der Druck im ersten Bereich größer ist als im zweiten Bereich, so dass sich ein Gasfluss (104d) von dem ersten Bereich durch die Bandschleuse (302b) hindurch in den zweiten Bereich ausbildet; und • eine Gas-Spülanordnung (104) derart eingerichtet, dass in dem ersten Bereich Spülgas derart bereitgestellt werden kann, dass das Spülgas (104f) ein Teil des Gasflusses (104d) bildet.
Vakuumkammeranordnung gemäß Anspruch 1, wobei die Gas-Spülanordnung (104) eine außerhalb an die Schleusenkammer angrenzende Häusung aufweist, und wobei die Gas-Spülanordnung (104) eine Spülgas-Zuführung (104f) aufweist, derart eingerichtet, dass die Häusung zumindest teilweise mit Spülgas geflutet werden kann.
Verfahren aufweisend: • Evakuieren einer Vakuumkammer (102), wobei die Vakuumkammer (102) einen Zugangsbereich (102z) und einen Ausgangsbereich (102a) aufweist zum Transportieren eines Substrats durch die Vakuumkammer (102) hindurch; • Zuführen eines Spülgases von außerhalb der Vakuumkammer (102) zu dem Zugangsbereich (102z) und/oder dem Ausgangsbereich (102a) der Vakuumkammer (102), • Transportieren eines Substrats (220) durch den Zugangsbereich (102z) hindurch in die Vakuumkammer (102) hinein und/oder durch den Ausgangsbereich (102a) hindurch aus der Vakuumkammer (102) heraus während des Evakuierens der Vakuumkammer (102) und des gleichzeitigen Zuführens des Spülgases.
Verfahren gemäß Anspruch 3, ferner aufweisend: teilweises Abdichten des Zugangsbereichs (102z) und/oder des Ausgangsbereichs (102a) der Vakuumkammer (102) mittels jeweils einer Ventilanordnung, so dass beim Transportieren des Substrats Spülgas von außerhalb der Vakuumkammer (102) durch die jeweilige Ventilanordnung hindurch in die Vakuumkammer (102) hinein strömt.
Verfahren gemäß Anspruch 4, wobei das teilweise Abdichten des Zugangsbereichs (102z) und/oder des Ausgangsbereichs (102a) der Vakuumkammer (102) mittels jeweils einer Bandschleuse (302b) erfolgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 5, wobei das Substrat (220) ein Bandsubstrat ist.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei das Zuführen des Spülgases mittels einer Gas-Spülanordnung (104) erfolgt, welche außerhalb der Vakuumkammer (102) bereitgestellt ist.
Verfahren gemäß Anspruch 7, • wobei die Gas-Spülanordnung (104) mindestens eine Häusung (102h) aufweist, wobei die mindestens eine Häusung (102h) mit dem Spülgas geflutet wird, und wobei das Substrat (220) durch die mindestens eine Häusung (102h) hindurch transportiert wird.
Verfahren aufweisend: • Evakuieren einer ersten Vakuumkammer (400b) einer Vakuumkammeranordnung (100), wobei die erste Vakuumkammer (400b) einen Zugangsbereich und einen Übergangsbereich zu einer an die erste Vakuumkammer (400b) angrenzenden zweiten Vakuumkammer (400a) aufweist, so dass ein Substrat (220) durch die zweite Vakuumkammer (400a) hindurch in die erste Vakuumkammer (400b) hinein oder aus der ersten Vakuumkammer (400b) heraus transportiert werden kann, • Fluten der zweiten Vakuumkammer (400a) der Vakuumkammeranordnung (100) mit einem Spülgas während des Evakuierens der ersten Vakuumkammer (400b), • Transportieren eines Substrats (220) durch den Übergangsbereich hindurch während des Evakuierens der ersten Vakuumkammer (400b) und des Flutens der zweiten Vakuumkammer (400a).
Verfahren gemäß Anspruch 9, ferner aufweisend: teilweises Abdichten des Übergangsbereichs mittels einer Ventilanordnung, so dass beim Transportieren des Substrats (220) Spülgas aus der zweiten Vakuumkammer (400a) durch die Ventilanordnung hindurch in die erste Vakuumkammer (400b) hinein strömt.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei das teilweise Abdichten des Übergangsbereichs mittels einer Bandschleuse (302b) erfolgt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das Substrat (220) ein Bandsubstrat ist.