DE102019124489B3 - Vacuum arrangements, methods and use of an electrode in a vacuum - Google Patents
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Abstract
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Vakuumanordnung (100 bis 900) aufweisen: eine Transportrolle (112), welche eine dielektrische Rollenhülle (112m) aufweist, zum Bereitstellen eines Transportpfads (111p) in einem ersten Bereich an die Rollenhülle (112m) heran und in einem zweiten Bereich von der Rollenhülle (112m) weg; eine Gasseparationsstruktur (302), welche einen gasseparierten Hohlraum (302h) bereitstellt, wobei der Hohlraum (302h) von dem Transportpfad (111p) in dem ersten Bereich zu dem Transportpfad (111p) in dem zweiten Bereich erstreckt ist und an die Rollenhülle (112m) angrenzt; eine Elektrode (304) zum Anregen einer Gasentladung, wobei die Elektrode (304) in dem Hohlraum (302h) angeordnet ist.According to various embodiments, a vacuum arrangement (100 to 900) can have: a transport roller (112), which has a dielectric roller cover (112m), for providing a transport path (111p) in a first area to the roller cover (112m) and in a second Area away from the roll cover (112m); a gas separation structure (302) which provides a gas-separated cavity (302h), the cavity (302h) extending from the transport path (111p) in the first area to the transport path (111p) in the second area and to the roller cover (112m) adjoins; an electrode (304) for exciting a gas discharge, the electrode (304) being arranged in the cavity (302h).
Description
Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen eine Vakuumanordnung, ein Verfahren und die Verwendung einer Elektrode im Vakuum.Various exemplary embodiments relate to a vacuum arrangement, a method and the use of an electrode in a vacuum.
Im Allgemeinen kann ein Substrat derart behandelt (prozessiert), z.B. beschichtet werden, dass die chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften des Substrats verändert werden können. Zum Beschichten eines Substrats können verschiedene Beschichtungsverfahren durchgeführt werden, wie beispielsweise eine Gasphasenabscheidung, z.B. eine chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder eine physikalische Gasphasenabscheidung (PVD). Ein Verfahren der PVD ist beispielsweise die Elektronenstrahlverdampfung (EBPVD), d.h. die Verdampfung eines Beschichtungsmaterials mittels eines Elektronenstrahls. Dabei kann beispielsweise ein Metall im Vakuum verdampft und auf einem nicht-metallischen Substrat (z.B. aus Polyethylenterephthalat - PET) abgeschieden werden, um dieses zu metallisieren.In general, a substrate can be treated (processed) in this way, e.g. be coated so that the chemical and / or physical properties of the substrate can be changed. Various coating methods can be used to coat a substrate, such as vapor deposition, e.g. chemical vapor deposition (CVD) or physical vapor deposition (PVD). One method of PVD is, for example, electron beam evaporation (EBPVD), i. the evaporation of a coating material by means of an electron beam. For example, a metal can be evaporated in a vacuum and deposited on a non-metallic substrate (e.g. made of polyethylene terephthalate - PET) in order to metallize it.
Bei dem Metallisieren (oder allgemeiner beim Beschichten) des Substrats mittels EBPVD kann durch das Bombardement mit rückgestreuten Elektronen aus dem Prozessraum eine elektrische Aufladung des Substrates resultieren. Bei der Abscheidung einer isolierenden Schicht, z.B. aus SiO2, kann das Substrat und die Schicht aufgeladen werden. Der Potentialunterschied zwischen der metallischen geerdeten Walzenoberfläche und dem somit negativ geladenen Substrat kann zu einer elektrostatischen Anziehung zwischen dem Substrat (z.B. einer Folie) und der Walze führen. Elektronen führen beispielsweise in einer metallischen Schicht zur Aufladung dieser, sofern der Bandlauf (d.h. die die Schicht kontaktierenden Walzen) isoliert sind. Andererseits verbleibt beispielsweise ein Anteil der hochenergetischen Elektronen im isolierenden Substrat selbst, so dass dieses negativ aufgeladen wird. Das Substrat kann dabei zwischen den elektrisch leitenden Schichten als Isolator dienen. Diese zusätzliche Kraft (neben Bandzugkräften) erhöht den Anpressdruck zwischen dem Substrat und der Walze und damit auch den effektiven Abtransport der im Beschichtungsfenster vom Substrat absorbierten Prozesswärme (z.B. Kondensationswärme, Strahlungswärme, Teilchenenergie) an eine Kühlwalze, wodurch die thermische Beanspruchung des Substrats herabgesetzt wird.When metallizing (or more generally when coating) the substrate by means of EBPVD, the bombardment with backscattered electrons from the process space can result in an electrical charge of the substrate. When depositing an insulating layer, for example made of SiO 2 , the substrate and the layer can be charged. The potential difference between the metallic grounded roller surface and the thus negatively charged substrate can lead to an electrostatic attraction between the substrate (eg a foil) and the roller. Electrons in a metallic layer, for example, lead to the charging of the latter, provided the belt run (ie the rollers contacting the layer) are insulated. On the other hand, for example, a portion of the high-energy electrons remains in the insulating substrate itself, so that it is negatively charged. The substrate can serve as an insulator between the electrically conductive layers. This additional force (in addition to belt tensile forces) increases the contact pressure between the substrate and the roller and thus also the effective removal of the process heat absorbed by the substrate in the coating window (e.g. heat of condensation, radiant heat, particle energy) to a cooling roller, which reduces the thermal stress on the substrate.
Zur Gewährleistung eines stabilen Substrattransportes kann es erforderlich sein, das Substrat im Bereich des Zwickels zwischen Walze und dem auslaufenden Substrat gezielt zu entladen. Herkömmlicherweise wird durch das Zünden einer Glimmentladung eine gezielte Neutralisierung des Substrates herbeigeführt. Dazu kann beispielsweise eine Stabelektrode im Bereich des auslaufenden Zwickels zwischen Substrat und Prozesswalze mit einer Spannung (ca. +1000 V) beaufschlagt werden, wodurch ein gezielt eingelassenes oder zwischen Substrat und Walze entweichendes Inertgas ionisiert wird (d.h. ein Plasma gebildet wird). Im Bereich des Kathodenfalls beschleunigte Ionen treffen auf das Substrat und tragen so zur Entladung bei.To ensure stable transport of the substrate, it may be necessary to discharge the substrate in a targeted manner in the area of the gusset between the roller and the draining substrate. Conventionally, a specific neutralization of the substrate is brought about by igniting a glow discharge. For this purpose, for example, a rod electrode in the area of the expiring gusset between the substrate and the process roller can be subjected to a voltage (approx. +1000 V), whereby an inert gas that is specifically admitted or that escapes between the substrate and the roller is ionized (i.e. a plasma is formed). Ions accelerated in the area of the cathode fall hit the substrate and thus contribute to the discharge.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wurde anschaulich erkannt, dass eine Verunreinigung auf der Walze (im Folgenden auch als Transportrolle bezeichnet) die elektrostatische Anziehung lokal verringern kann, z.B. wenn die Verunreinigung elektrisch leitfähig ist. Diese Verunreinigung kann beispielsweise eine unerwünschte parasitäre Beschichtung der Transportrolle mit dem Beschichtungsmaterial aufweisen und/oder metallischer Abrieb von dem Substrat. Zwar könnte die so verunreinigte Transportrolle regelmäßig gereinigt werden. Dies erfordert allerdings regelmäßige Unterbrechungen des Beschichtungsprozesses und mindert daher dessen Rentabilität.According to various embodiments, it has been clearly recognized that a contamination on the roller (hereinafter also referred to as the transport roller) can locally reduce the electrostatic attraction, e.g. if the contamination is electrically conductive. This contamination can for example have an undesirable parasitic coating of the transport roller with the coating material and / or metallic abrasion from the substrate. It is true that the transport roller so contaminated could be cleaned regularly. However, this requires regular interruptions to the coating process and therefore reduces its profitability.
In dem Zusammenhang wurde erkannt, dass diesem Effekt entgegengewirkt werden kann, indem der Glimmentladung zusätzlich ein Gas (im Folgenden auch als Reaktivgas bezeichnet) zugeführt wird, welches die Verunreinigung elektrisch passiviert. Die Passivierung kann beispielsweise erfolgen, indem die Verunreinigung zumindest teilweise (d.h. teilweise oder vollständig) in ein Dielektrikum überführt wird, z.B. mittels Oxidierens der Verunreinigung.In this context, it was recognized that this effect can be counteracted by additionally supplying the glow discharge with a gas (hereinafter also referred to as reactive gas) which electrically passivates the contamination. Passivation can be done, for example, by at least partially (i.e. partially or completely) transferring the impurity into a dielectric, e.g. by oxidizing the impurity.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Vakuumanordnung aufweisen: eine Transportrolle, welche eine dielektrische Rollenhülle aufweist, zum Bereitstellen eines Transportpfads in einem ersten Bereich an die Rollenhülle heran und in einen zweiten Bereich von der Rollenhülle weg; eine Gasseparationsstruktur, welche einen gasseparierten Hohlraum (allgemeiner auch als Gasentladungsraum bezeichnet) bereitstellt, wobei der Hohlraum von dem Transportpfad in dem ersten Bereich zu dem Transportpfad in dem zweiten Bereich erstreckt ist und an die Rollenhülle angrenzt; eine Elektrode zum Anregen einer Gasentladung, wobei die Elektrode in dem Hohlraum angeordnet ist.According to various embodiments, a vacuum arrangement can have: a transport roller, which has a dielectric roller cover, for providing a transport path in a first area towards the roller cover and in a second area away from the roller cover; a gas separation structure which provides a gas-separated cavity (also generally referred to as a gas discharge space), the cavity extending from the transport path in the first area to the transport path in the second area and adjoining the roller cover; an electrode for exciting a gas discharge, the electrode being arranged in the cavity.
Es zeigen
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1 bis9 eine Vakuumanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen schematischen Ansichten; und -
10 ein Verfahren gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einem schematischen Ablaufdiagramm.
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1 to9 a vacuum arrangement according to various embodiments in various schematic views; and -
10 a method according to various embodiments in a schematic flowchart.
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.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof, and in which there is shown, for purposes of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. In this regard, directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "front", "back", etc. is used with reference to the orientation of the character (s) being described. Because components of embodiments can be positioned in a number of different orientations, the directional terminology is used for purposes of illustration and is in no way limiting. It goes without saying that other embodiments can be used and structural or logical changes can be made without departing from the scope of protection of the present invention. It goes without saying that the features of the various exemplary embodiments described herein can be combined with one another, unless specifically stated otherwise. Therefore, the following detailed description is not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung (z.B. ohmsch und/oder elektrisch leitfähig, z.B. einer elektrisch leitfähigen 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.In the context of this description, the terms “connected”, “connected” and “coupled” are used to describe both a direct and an indirect connection (e.g. ohmic and / or electrically conductive, e.g. an electrically conductive connection), a direct or indirect connection as well as a direct or indirect coupling. In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference symbols, as far as this is appropriate.
Das Steuern kann verstanden werden als eine beabsichtigte Beeinflussung eines Systems. Dabei kann der Zustand des Systems gemäß einer Vorgabe verändert werden. Regeln kann als Steuern verstanden werden, wobei zusätzlich einer Zustandsänderung des Systems durch Störungen entgegengewirkt wird. Anschaulich kann die Steuerung eine nach vorn gerichtete Steuerstrecke aufweisen und somit-anschaulich eine Ablaufsteuerung implementieren, welche eine Eingangsgröße in eine Ausgangsgröße umsetzt. Die Steuerstrecke kann aber auch Teil eines Regelkreises sein, so dass eine Regelung implementiert wird. Die Regelung weist im Gegensatz zu der reinen Vorwärts-Steuerung eine fortlaufende Einflussnahme der Ausgangsgröße auf die Eingangsgröße auf, welche durch den Regelkreis bewirkt wird (Rückführung). Mit anderen Worten kann alternativ oder zusätzlich zu der Steuerung eine Regelung verwendet werden bzw. alternativ oder zusätzlich zu dem Steuern ein Regeln erfolgen. Bei einer Regelung wird ein Ist-Wert der Regelgröße (z. B. basierend auf einem Messwert ermittelt) mit einem Führungswert (einem Sollwert oder einer Vorgabe oder einem Vorgabewert) verglichen und entsprechend kann die Regelgröße mittels einer Stellgröße (unter Verwendung eines Stellglieds) derart beeinflusst werden, dass sich möglichst eine geringe Abweichung des jeweiligen IstWerts der Regelgröße vom Führungswert ergibt. Die Eingangsgröße kann somit eine Messgröße des zu steuernden/regelnden Systems sein.Controlling can be understood as an intended influencing of a system. The state of the system can be changed according to a specification. Regulation can be understood as controlling, whereby a change in the state of the system due to disruptions is also counteracted. The controller can clearly have a forward-facing control path and thus clearly implement a sequence control which converts an input variable into an output variable. The control path can, however, also be part of a control loop, so that regulation is implemented. In contrast to the pure forward control, the control has a continuous influence of the output variable on the input variable, which is effected by the control loop (feedback). In other words, a regulation can be used as an alternative or in addition to the control or regulation can take place as an alternative or in addition to the control. In the case of regulation, an actual value of the controlled variable (e.g. determined based on a measured value) is compared with a reference value (a setpoint or a specification or a preset value) and the controlled variable can accordingly be adjusted using a manipulated variable (using an actuator) can be influenced so that there is as little deviation as possible of the respective actual value of the controlled variable from the reference value. The input variable can thus be a measured variable of the system to be controlled / regulated.
Kleine (z.B. unregelmäßig verteilte) Hohlräume in einem Festkörper können als Poren bezeichnet sein. Die Hohlräume können sich in den Festkörper hinein erstrecken und/oder ein miteinander verbundenes Netzwerk, z.B. durch diesen hindurch erstreckend, bilden, so dass der Festkörper gasdurchlässig wird. Mikroporen können eine Ausdehnung (z.B. Porendurchmesser) von weniger als etwa 2 nm aufweisen. Small (e.g. irregularly distributed) cavities in a solid can be called pores. The cavities can extend into the solid and / or an interconnected network, e.g. extending through this form, so that the solid body becomes gas-permeable. Micropores can have an extension (e.g. pore diameter) of less than about 2 nm.
Mesoporen können eine Ausdehnung im Bereich von etwa 2 nm bis etwa 50 nm aufweisen. Makroporen, können eine Ausdehnung von mehr als etwa 50 nm aufweisen und z.B. weniger als 1 Mikrometer (µm). Die Ausdehnung einer Pore kann verstanden werden als der Durchmesser einer Kugel, welche dasselbe Volumen aufweist wie die Pore. Somit kann ein heterogenes Gemisch aus dem Festkörper und einem Fluid (z.B. gasförmiges und/oder flüssiges Material), das in den Poren des Festkörpers angeordnet ist, gebildet sein.Mesopores can have an extension in the range from approximately 2 nm to approximately 50 nm. Macropores, can be greater than about 50 nm in size and e.g. less than 1 micrometer (µm). The size of a pore can be understood as the diameter of a sphere which has the same volume as the pore. Thus, a heterogeneous mixture of the solid and a fluid (e.g. gaseous and / or liquid material) which is arranged in the pores of the solid can be formed.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Substrat als Band (auch als Bandsubstrat bezeichnet) von Rolle-zu-Rolle transportiert werden (d.h. zwischen den Umwickelrollen umgewickelt werden). Das Bandsubstrat kann beispielsweise eine Breite (Ausdehnung quer zur Transportrichtung) in einem Bereich von ungefähr 1 cm (z.B. 30 cm) bis ungefähr 500 cm aufweisen oder eine Breite (auch als Substratbreite bezeichnet) von mehr als ungefähr 500 cm. Ferner kann das Bandsubstrat flexibel sein. Anschaulich kann ein Bandsubstrat ein beliebiges Substrat sein, welches auf eine Rolle aufgewickelt werden kann und/oder beispielsweise von Rolle-zu-Rolle prozessiert werden kann. Das Bandsubstrat kann je nach Elastizität des verwendeten Materials eine Materialstärke (auch als Substratdicke bezeichnet) in einem Bereich von ungefähr einigen Mikrometern (z.B. von ungefähr 1 µm) bis ungefähr einigen Millimetern (z.B. bis ungefähr 10 mm) aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,01 mm bis ungefähr 3 mm und/oder in einem Bereich von ungefähr 300 µm (Mikrometer) bis ungefähr 1 mm (z.B. für eine PVD Anwendung). Das Umwickeln kann entlang eines Transportpfads erfolgen mittels einer Vielzahl von Transportrollen, die beispielsweise axial länger sein können, als das Bandsubstrat breit ist.According to various embodiments, a substrate can be transported as a tape (also referred to as a tape substrate) from roll-to-roll (ie wrapped between the wrapping rolls). The tape substrate can, for example, have a width (extension transverse to the transport direction) in a range from approximately 1 cm (eg 30 cm) to approximately 500 cm or a width (also referred to as substrate width) of more than approximately 500 cm. Furthermore, the tape substrate can be flexible. A tape substrate can clearly be any substrate that can be wound onto a roll and / or, for example, can be processed from roll-to-roll. Depending on the elasticity of the material used, the tape substrate can have a material thickness (also referred to as substrate thickness) in a range from approximately a few micrometers (eg from approximately 1 μm) to approximately several millimeters (eg up to approximately 10 mm), eg in a range from approximately 0.01 mm to about 3 mm and / or in a range from about 300 µm (micrometers) to about 1 mm (e.g. for a PVD application). The wrapping can take place along a transport path by means of a multiplicity of transport rollers which, for example, can be axially longer than the width of the tape substrate.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Substrat (z.B. ein Bandsubstrat) zumindest eines von Folgendem aufweisen oder daraus gebildet sein: eine Keramik, ein Glas, einen Halbleiter, ein Metall, ein Polymer (z.B. Kunststoff) und/oder eine Mischung verschiedener Materialien, wie z.B. ein Verbundwerkstoff (z.B. Kohlenstofffaser-verstärkter-Kohlenstoff, oder Kohlenstofffaser-verstärkter-Kunststoff). Beispielsweise kann das Substrat eine Kunststofffolie, eine Halbleiterfolie, eine Metallfolie und/oder eine Glasfolie aufweisen oder daraus gebildet sein, und optional beschichtet sein oder werden, z.B. mit einem Beschichtungsmaterial. Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat beispielsweise Fasern aufweisen, z.B. Glasfasern, Kohlenstofffasern, Metallfasern, Pflanzenfasern (Papier) und/oder Kunststofffasern, z.B. in Form eines Gewebes, eines Netzes, eines Gewirks, Gestricks oder als Filz bzw. Flies. Das Substrat kann beispielsweise ein flexibles Substratmaterial aufweisen. Beispielsweise kann das Substrat eine Polymerfolie (aus PET oder Polyimid - PI) aufweisen oder daraus gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat eine Metallfolie (z.B. aus Aluminium oder Stahl) aufweisen oder daraus gebildet sein.According to various embodiments, a substrate (e.g. a tape substrate) may comprise or be formed from at least one of the following: a ceramic, a glass, a semiconductor, a metal, a polymer (e.g. plastic) and / or a mixture of different materials, e.g. a composite material (e.g. carbon fiber-reinforced-carbon, or carbon-fiber-reinforced-plastic). For example, the substrate can comprise or be formed from a plastic film, a semiconductor film, a metal film and / or a glass film, and optionally be or will be coated, e.g. with a coating material. Alternatively or additionally the substrate may for example comprise fibers, e.g. Glass fibers, carbon fibers, metal fibers, vegetable fibers (paper) and / or plastic fibers, e.g. in the form of a woven fabric, a net, a knitted fabric, a knitted fabric or as a felt or fleece. The substrate can for example have a flexible substrate material. For example, the substrate can have a polymer film (made of PET or polyimide-PI) or be formed from it. Alternatively or in addition, the substrate can have a metal foil (e.g. made of aluminum or steel) or be formed from it.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Beschichtungsmaterial ein Metall aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. Kupfer.According to various embodiments, the coating material may comprise or be formed from a metal, e.g. Copper.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann der Begriff „metallisch“ verstanden werden als ein Metall aufweisend oder daraus gebildet sein. Im Rahmen dieser Beschreibung kann ein Metall (auch als metallischer Werkstoff bezeichnet) zumindest ein metallisches Element (d.h. ein oder mehrere metallische Elemente) aufweisen (oder daraus gebildet sein), z.B. zumindest ein Element aus der folgenden Gruppe von Elementen: Kupfer (Cu), Eisen (Fe), Titan (Ti), Nickel (Ni), Silber (Ag), Chrom (Cr), Platin (Pt), Gold (Au), Magnesium (Mg), Aluminium (Al), Zirkonium (Zr), Tantal (Ta), Molybdän (Mo), Wolfram (W), Vanadium (V), Barium (Ba), Indium (In), Calcium (Ca), Hafnium (Hf), Samarium (Sm), Silber (Ag), und/oder Lithium (Li). Ferner kann ein Metall eine metallische Verbindung (z.B. eine intermetallische Verbindung oder eine Legierung) aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. eine Verbindung aus zumindest zwei metallischen Elementen (z.B. aus der Gruppe von Elementen), wie z.B. Bronze oder Messing, oder z.B. eine Verbindung aus zumindest einem metallischen Element (z.B. aus der Gruppe von Elementen) und mindestens einem nichtmetallischen Element (z.B. Kohlenstoff), wie z.B. Stahl.In the context of this description, the term “metallic” can be understood as comprising or formed from a metal. In the context of this description, a metal (also referred to as a metallic material) can comprise (or be formed from) at least one metallic element (i.e. one or more metallic elements), e.g. at least one element from the following group of elements: copper (Cu), iron (Fe), titanium (Ti), nickel (Ni), silver (Ag), chromium (Cr), platinum (Pt), gold (Au), Magnesium (Mg), aluminum (Al), zirconium (Zr), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), tungsten (W), vanadium (V), barium (Ba), indium (In), calcium (Ca), Hafnium (Hf), samarium (Sm), silver (Ag), and / or lithium (Li). Furthermore, a metal may comprise or be formed from a metallic compound (e.g. an intermetallic compound or an alloy), e.g. a combination of at least two metallic elements (e.g. from the group of elements), e.g. Bronze or brass, or e.g. a compound of at least one metallic element (e.g. from the group of elements) and at least one non-metallic element (e.g. carbon), e.g. Stole.
Eine Transportrolle kann, je nach Anwendungszweck und Konfiguration, verschieden ausgestaltet sein oder werden. Beispielsweise kann eine Transportrolle als (z.B. aktive oder passive) Führung und/oder Umlenkung des Transportpfads, zum Temperieren (z.B. Kühlen) oder Antreiben des Substrattransports eingerichtet sein. Eine solche Transportrolle zum Temperieren (auch als Temperierrolle bezeichnet), z.B. eine Kühlrolle, kann beispielsweise angetrieben sein und deren Drehung das Antreiben des Substrattransports bewirken. Die Temperierrolle kann beispielsweise eine Keramikoberfläche aufweisen, die beispielsweise aufgespritzt sein kann.A transport roller can be designed differently depending on the application and configuration. For example, a transport roller can be set up as (e.g. active or passive) guiding and / or deflection of the transport path, for temperature control (e.g. cooling) or driving the substrate transport. Such a transport roller for tempering (also referred to as a tempering roller), e.g. a cooling roller, for example, can be driven and the rotation of which causes the substrate transport to be driven. The temperature control roller can have a ceramic surface, for example, which can be sprayed on, for example.
Als Mantelfläche (auch Hüllfläche oder Umfangsfläche) eines Körpers kann die (z.B. umlaufende) Oberfläche, die beispielsweise bei einem zylindrischen Körper durch Rotation einer Linie um eine Drehachse herum entsteht, verstanden werden. Die äußerste Umfangsfläche einer Transportrolle, die freiliegt und auf der das Substrat anliegen soll, kann auch als Substrat-Auflagefläche bezeichnet sein. Mittels der Substrat-Auflagefläche kann dem Substrat thermische Energie zugeführt und/oder entzogen (allgemeiner auch als temperieren bezeichnet) werden.The outer surface (also enveloping surface or circumferential surface) of a body can be understood as the (e.g. circumferential) surface that is created, for example, in a cylindrical body by rotating a line around an axis of rotation. The outermost circumferential surface of a transport roller that is exposed and on which the substrate is intended to rest can also be referred to as the substrate support surface. Thermal energy can be supplied to and / or withdrawn from the substrate (more generally also referred to as temperature control) by means of the substrate support surface.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Substratentladung unabhängig von einer Transportrichtung in der Vakuumbeschichtungsanlage bereitgestellt, beispielsweise nachdem das Substrat (z.B. PET aufweisend) mittels eines PVD-Verfahrens (z.B. EBPVD) auf der Transportrolle (z.B. mit einem Metall) beschichtet wurde. Beispielsweise kann die Substratvorderseite bereits beschichtet sein. Optional kann die Substratrückseite beschichtet sein oder werden (z.B. mit einem oder dem Metall). Um auch in diesem Fall eine elektrostatische Anziehung zwischen Substrat und der Transportrolle zu erzeugen, kann die Prozesswalze gegenüber dem Substrat mit einem positiven Potential (auch als Bias-Spannung bezeichnet) beaufschlagt werden. Zur elektrischen Isolierung zwischen der Transportrolle und dem Substrat, kann die Mantelfläche der Transportrolle einen dielektrischen Überzug (auch als dielektrische Rollenhülle bezeichnet) aufweisen.According to various embodiments, a substrate discharge is provided independently of a transport direction in the vacuum coating system, for example after the substrate (e.g. comprising PET) has been coated on the transport roller (e.g. with a metal) by means of a PVD process (e.g. EBPVD). For example, the substrate front side can already be coated. Optionally, the back of the substrate can be coated (e.g. with one or the metal). In order to generate an electrostatic attraction between the substrate and the transport roller in this case as well, the process roller can have a positive potential (also referred to as a bias voltage) applied to the substrate. For electrical insulation between the transport roller and the substrate, the outer surface of the transport roller can have a dielectric coating (also referred to as a dielectric roller cover).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann für den Fall, dass das Substrat eine Rückseitenbeschichtung aufweist, das Ablösen des Substrates von der Prozesswalze erleichtert werden. Im kontinuierlichen Beschichtungsbetrieb kann es zu metallischen Ablagerungen (z.B. durch Abrieb) auf der dielektrischen Mantelfläche der Transportrolle kommen, wodurch das elektrische Feld der Transportrolle lokal abgeschirmt wird. Dadurch kann ein flächiges Anpressen des Substrats an die Transportrolle auf Basis der elektrostatischen Anziehung nicht mehr zuverlässig und mit voller Stärke sichergestellt werden, was den Wärmeüberganswiderstand zwischen dem Substrat und der Transportrolle erhöhen kann, z.B. an dadurch auftretenden Störstellen. Beispielsweise kann das Substrat durch den dadurch aufgestauten Wärmestrom des Beschichtungsprozesses thermisch lokal beschädigt werden.According to various embodiments, the detachment of the substrate from the process roller can be facilitated in the event that the substrate has a back coating. In continuous coating operation, metallic deposits (for example due to abrasion) can occur on the dielectric surface of the transport roller, as a result of which the electrical field of the transport roller is locally shielded. As a result, surface pressing of the substrate against the transport roller based on electrostatic attraction can no longer be ensured reliably and with full strength, which can increase the heat transfer resistance between the substrate and the transport roller, eg at the resulting defects. For example, the substrate can be thermally damaged locally by the heat flow of the coating process that is built up as a result.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine elektrische Isolationswirkung der äußeren Walzenmantelschicht aufrechterhalten werden.According to various embodiments, an electrical insulation effect of the outer roll jacket layer can be maintained.
Das Substrat kann auf einem Substratwickel mittels einer Aufwickelwalze abgewickelt, entlang des Transportpfades geführt und nachfolgend mittels einer Aufwickelwalze aufgewickelt werden (auch als Umwickeln bezeichnet). Der durch das Substrat und die Transportrolle eingeschlossene Raum (auch als Hohlraum oder Gasentladungsraum bezeichnet) kann mittels einem oder mehr als einem Separationsblech (als Teil einer Gasseparationsstruktur) stirnseitig möglichst gut zum Substratwickel im Wickelraum hin abgeschirmt und/oder drucksepariert sein oder werden. Mittels der Gasseparationsstruktur kann eine ausreichende Gasseparation zum Wickelraum und zum Prozess für erforderlichen Arbeitsdruck der Beschichtung bereitgestellt sein.The substrate can be unwound on a substrate roll by means of a take-up roller, guided along the transport path and subsequently wound up by means of a take-up roller (also referred to as wrapping). The space enclosed by the substrate and the transport roller (also referred to as a cavity or gas discharge space) can be shielded and / or pressure-separated at the end as well as possible from the substrate roll in the winding space by means of one or more than one separation plate (as part of a gas separation structure). Sufficient gas separation from the winding space and from the process for the required working pressure of the coating can be provided by means of the gas separation structure.
Ferner kann in dem Gasentladungsraum zwischen den Zwickeln eine Gasentladungseinheit (z.B. Glimmentladungseinheit oder Magnetron) angeordnet sein. Die Gasentladungseinheit kann eine oder mehr als eine Elektrode aufweisen. Mittels einer stationären Gasentladung (z.B. einer Glimmentladung oder Plasmaentladung) an einem offenen Abschnitt der Transportrolle (beispielsweise begrenzt durch die Zwickel zwischen einlaufendem bzw. auslaufendem Substrat und der Mantelfläche) kann das Ablösen des Substrats erleichtert werden. Das Substrat kann beispielsweise mittels elektrostatischer Anziehung auf der Prozesswalze geführt werden. Optional kann die Gasentladungseinheit einen Magnetfeldtunnel aufweisen zur Verlängerung der Aufenthaltsdauer der Elektronen im Plasmaraum.Furthermore, a gas discharge unit (e.g. glow discharge unit or magnetron) can be arranged in the gas discharge space between the gussets. The gas discharge unit can have one or more than one electrode. By means of a stationary gas discharge (e.g. a glow discharge or plasma discharge) on an open section of the transport roller (e.g. limited by the gusset between the incoming or outgoing substrate and the outer surface), the removal of the substrate can be facilitated. The substrate can be guided on the process roller, for example by means of electrostatic attraction. Optionally, the gas discharge unit can have a magnetic field tunnel to extend the duration of the electrons' stay in the plasma space.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Gasentladungseinheit genau eine oder zwei Elektroden aufweisen (z.B. für einen AC-Betrieb). Optional kann eine wechselseitige Beschaltung der zwei Elektroden als Anode bzw. Kathode erfolgen, d.h. ein umpolen erfolgen. In dem AC-Betrieb (Wechselspannung-Betrieb) kann eine Wechselspannung zwischen den zwei Elektroden angelegt sein (d.h. deren Potentialunterschied kann die Wechselspannung sein). Eine Frequenz der Wechselspannung kann beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 100 Hertz (Hz) bis ungefähr 10 kHz sein (auch als AC-MF bezeichnet). Alternativ zu dem AC-Betrieb kann ein Gleichspannung-Betrieb (DC-Betrieb) erfolgen. Optional kann die Gleichspannung zwischen den zwei Elektroden gepulst werden, z.B. bipolar oder unipolar. Die Spannung zwischen den zwei Elektroden (z.B. deren Amplitude) kann in einem Bereich von ungefähr 1 kV bis ungefähr 5kV sein.According to various embodiments, the gas discharge unit can have exactly one or two electrodes (e.g. for AC operation). Optionally, the two electrodes can be connected alternately as anode or cathode, i.e. a polarity reversal take place. In AC operation (alternating voltage operation), an alternating voltage can be applied between the two electrodes (i.e. their potential difference can be the alternating voltage). A frequency of the alternating voltage can be, for example, in a range from approximately 100 Hertz (Hz) to approximately 10 kHz (also referred to as AC-MF). As an alternative to AC operation, direct voltage operation (DC operation) can be used. Optionally the DC voltage can be pulsed between the two electrodes, e.g. bipolar or unipolar. The voltage between the two electrodes (e.g. their amplitude) can be in a range from about 1 kV to about 5 kV.
Beispielsweise kann in dem Gasentladungsraum eine Atmosphäre (auch als Gasentladungsatmosphäre bezeichnet) bereitgestellt sein oder werden, welche ein Arbeitsgas (d.h. das plasmabildende Gas) aufweisen kann. Ein Prozessdruck in dem Gasentladungsraum kann beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 5·10-2 mbar (Millibar) bis ungefähr 5·10-3 mbar liegen. Das Arbeitsgas kann beispielsweise ein Inertgas (z.B. Argon) aufweisen oder daraus gebildet sein. Dazu kann eine Gaszuführung zu dem Gasentladungsraum bereitgestellt sein oder werden, z.B. zum diffusen Gaseinlass über ein Düsenrohr. Mittels des Arbeitsgases kann die Gasentladung erfolgen. Optional kann der Atmosphäre ein Reaktivgas zugeführt werden, z.B. wenn die Verunreinigungen der Transportrolle passiviert werden sollen. Das Reaktivgas kann beispielsweise Sauerstoff aufweisen oder daraus gebildet sein. Das Verhältnis zwischen Reaktivgas und Arbeitsgas kann beispielsweise gesteuert und/oder geregelt werden, zum Beispiel mittels einer Steuervorrichtung. Die Gasentladungsatmosphäre kann beispielsweise eine chemische Umwandlung einer MetallAblagerung/Abrieb (auch als Verunreinigung bezeichnet) an der Transportrolle in ein dielektrisches Metalloxid bewirken.For example, an atmosphere (also referred to as a gas discharge atmosphere) can be or can be provided in the gas discharge space which a working gas (ie the plasma-forming gas) can have. A process pressure in the gas discharge space can, for example, be in a range from approximately 5 · 10 -2 mbar (millibars) to approximately 5 · 10 -3 mbar. The working gas can for example have an inert gas (for example argon) or be formed from it. For this purpose, a gas supply to the gas discharge space can be provided, for example to the diffuse gas inlet via a nozzle tube. The gas discharge can take place by means of the working gas. Optionally, a reactive gas can be added to the atmosphere, for example if the impurities in the transport roller are to be passivated. The reactive gas can for example contain oxygen or be formed from it. The ratio between reactive gas and working gas can for example be controlled and / or regulated, for example by means of a control device. The gas discharge atmosphere can, for example, cause a chemical conversion of a metal deposit / abrasion (also referred to as contamination) on the transport roller into a dielectric metal oxide.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Ablöseverhalten des Substrates von der Transportrolle sowohl während der Front- als auch der Rückseitenbeschichtung unterstützt (z.B. sichergestellt) werden. Beispielsweise kann mittels einer Steuerung des Verhältnisses zwischen Reaktivgas und Arbeitsgas in dem Gasentladungsraum eine chemische Umwandlung von metallischen Ablagerungen auf der Mantelfläche der Transportrolle erreicht werden, wodurch die Substratkühlung auf einer Transportrolle mittels der Bias-Spannung (allgemeiner Bias-Potential) langzeitstabil über die Kampagnendauer gewährleistet werden kann.According to various embodiments, the detachment behavior of the substrate from the transport roller can be supported (e.g. ensured) during both the front and the rear side coating. For example, by controlling the ratio between reactive gas and working gas in the gas discharge space, a chemical conversion of metallic deposits on the outer surface of the transport roller can be achieved, whereby the substrate cooling on a transport roller by means of the bias voltage (general bias potential) ensures long-term stability over the duration of the campaign can be.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wurde anschaulich erkannt, dass eine Verunreinigung auf der Walze die elektrostatische Anziehung lokal verringern kann, z.B. wenn die Verunreinigung elektrisch leitfähig ist. Dies gilt beispielsweise für den Spezialfall, in welchem eine Prozesswalze mit isolierendem Mantel (entspricht anschaulich dem Dielektrikum des Kondensators), deren Walzenkern (entspricht anschaulich der ersten Elektrode des Kondensators) auf einem elektrischen Potential liegt, und ein metallisches geerdetes Substrat (entspricht anschaulich der zweiten Elektrode des Kondensators, z.B. auch eine isolierende Polymerfolie mit einer metallischen Schicht, die mit der metallischen Seite über die Walze geführt wird) vorliegen. Eine metallische Ablagerung auf der Walze führt in diesem Fall lokal zur Abschirmung des elektrischen Feldes und somit an dieser Stelle zum Verlust der elektrostatischen Anziehung zwischen Substrat und Walze.According to various embodiments, it was clearly recognized that a contamination on the roller can locally reduce the electrostatic attraction, for example if the contamination is electrically conductive. This applies, for example, to the special case in which a process roller with an insulating jacket (clearly corresponds to the dielectric of the capacitor), whose roller core (clearly corresponds to the first electrode of the capacitor) is at an electrical potential, and a metallic grounded substrate (clearly corresponds to the second Electrode of the capacitor, for example also an insulating polymer film with a metallic layer, which is guided with the metallic side over the roller). In this case, a metallic deposit on the roller leads to a local shielding of the electrical field and thus at this point to the loss of the electrostatic attraction between substrate and roller.
Die Vakuumanordnung
Die Transportrolle
Die Temperiervorrichtung
Die Fluidzuführung
Mittels der Flüssigkeit kann eine Kühlvorrichtung der Temperiervorrichtung
Dort wo sich das Substrat von der Transportrolle
Um den Anpressdruck des (z.B. metallischen bzw. metallisierten) Substrates an die (z.B. mantelflächenisolierte) Transportrolle
Der Gasdruck zwischen dem Substrat und der Rollenhülle
Die Rollenhülle
Durch die elektrisch isolierende Rollenhülle
Die Vakuumanordnung
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumanordnung
Ferner kann das Vakuumkammergehäuse
Das Pumpensystem
Alternativ oder zusätzlich kann die Vakuumanordnung
Ferner kann das Vakuumkammergehäuse
Beispielsweise kann die Steuervorrichtung
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Steuervorrichtung
Ferner kann in dem Vakuumkammergehäuse
Ferner kann die Vakuumanordnung
Ferner kann ein Passivieren der Rollenhülle
Das Passivieren der Rollenhülle
Um das Passivieren zu unterstützen, kann der Gasentladung bzw. der Atmosphäre des Gasentladungsraums
Je nach Druck der Gasentladungsatmosphäre, in welcher die zumindest eine Elektrode
Der Transportpfad
Die Gasseparationsstruktur
Die Gasseparation beschreibt anschaulich einen Unterschied im Gasdruck oder in der Gaszusammensetzung zwischen vakuumtechnisch miteinander verbundenen Bereichen (z.B. gasseparierten Bereichen). Die Bauelemente (z.B. die Teile einer Gasseparationsstruktur), welche zur Gasseparation beitragen, können derart eingerichtet sein, dass der Unterschied im Gasdruck oder in der Gaszusammensetzung zwischen vakuumtechnisch miteinander verbundenen Bereichen (z.B. gasseparierten Bereichen) aufrechterhalten werden kann (z.B. stabil). Mit anderen Worten kann ein Gasaustausch zwischen vakuumtechnisch miteinander verbundenen und voneinander gasseparierten Bereichen verringert werden, z.B. je größer die Gasseparation zwischen den Bereichen ist.The gas separation clearly describes a difference in the gas pressure or in the gas composition between areas connected to one another by vacuum technology (e.g. gas-separated areas). The components (e.g. the parts of a gas separation structure) which contribute to the gas separation can be set up in such a way that the difference in gas pressure or in the gas composition between areas connected to one another by vacuum technology (e.g. gas-separated areas) can be maintained (e.g. stable). In other words, a gas exchange between vacuum-technically connected and gas-separated areas can be reduced, e.g. the greater the gas separation between the areas.
Beispielsweise können mehr als 90% der Begrenzung des Hohlraums
In dem Hohlraum
Die Gasseparationsstruktur
Das hierin zum einfacheren Verständnis auf genau eine Elektrode
Die Vakuumanordnung
Mittels einer Gasleitung kann dem Hohlraum
Eine Gasleitung kann im Allgemeinen das beabsichtigte Austauschen von Gas ermöglichen, indem Gasentladung-Gas durch die Gasleitung hindurchgeführt wird. Die Gasleitung kann beispielsweise ein Rohr, Ventile, Hohlkörper in einem Festkörper oder Ähnliches aufweisen und optional ein oder mehr als ein Ventil. Die Gaszuführung kann beispielsweise mittels der Gasaustrittsöffnungen
Mit anderen Worten kann das Gasentladung-Gas ein Inertgas und ein Reaktivgas aufweisen. Das Inertgas, z.B. Argon, kann eingerichtet sein, inert gegenüber dem Substrat und/oder dem Beschichtungsmaterial zu sein. Das Reaktivgas, z.B. Sauerstoff, Stickstoff und/oder Wasserstoff, kann eingerichtet sein, die Verunreinigung zu einem Dielektrikum zu reagieren, beispielsweise zu dem Dielektrikum der Rollenhülle
Die Gasseparationsstruktur
Das Substrat
Alternativ oder zusätzlich können die erste Schicht und die zweite Schicht dieselbe chemische Zusammensetzung aufweisen. Die erste Schicht kann optional mehrlagig sein, z.B. eine Kupferlage und darüber eine Kupfernickellage (als Passivierung) aufweisend.Alternatively or additionally, the first layer and the second layer can have the same chemical composition. The first layer can optionally be multi-ply, e.g. having a copper layer and above it a copper-nickel layer (as passivation).
Das Substrat
Im Allgemeinen kann dem Rollengehäuse
Bezogen auf das Referenzpotential kann das Substrat
Dem Substrat
Im Allgemeinen kann die Vakuumanordnung
Um das Substrat
Optional kann die elektrische Neutralisierung und/oder elektrische Aufladung des Substrats
Zum Anregen der Gasentladung kann der zumindest einen Elektrode
Beispielsweise kann die Gleichspannung periodisch umgepolt werden, z.B. mit einer Frequenz (dann auch als Umpolungsfrequenz bezeichnet). Alternativ oder zusätzlich kann die Gleichspannung gepulst sein oder werden, z.B. mit der Frequenz (dann auch als Pulsfrequenz bezeichnet). Eine gepulste/umgepolte Gleichspannung kann ein sprunghaft veränderliches Elektrodenpotential bereitstellen. Die Frequenz der Spannung (z.B. Wechselspannungsfrequenz, Umpolungsfrequenz oder Pulsfrequenz) kann kleiner sein als 1 MHz (Megahertz), z.B. kleiner als ungefähr 100 kHz (Kilohertz), z.B. kleiner als ungefähr 50 kHz, z.B. kleiner als ungefähr 10 kHz, z.B. kleiner als ungefähr 1 kHz.For example, the polarity of the DC voltage can be reversed periodically, for example with a frequency (then also referred to as the polarity reversal frequency). Alternatively or additionally, the direct voltage can be or become pulsed, for example with the frequency (then also referred to as the pulse frequency). A pulsed / reversed DC voltage can provide an abruptly variable electrode potential. The frequency of the voltage (e.g. AC voltage frequency, polarity reversal frequency or pulse frequency) can be less than 1 MHz (megahertz), e.g. less than about 100 kHz (kilohertz), e.g. less than about 50 kHz, e.g. less than about 10 kHz, e.g. less than about 1 kHz.
Die Gasentladungsatmosphäre kann beispielsweise einen Druck in einem Bereich von 10-2 Millibar (mbar) bis ungefähr 10-4 Millibar aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Gasentladungsatmosphäre zumindest das Reaktivgas aufweisen oder daraus gebildet sein, zum Beispiel Sauerstoff. Mittels des Reaktivgases kann erreicht werden das überschüssiges auf der Transportrolle
Das Verfahren
Wie vorangehend beschrieben wurde, kann das Substrat elektrostatisch von der Transportrolle angezogen werden. Die Anziehungskraft zwischen dem Substrat und der Transportrolle kann optional gesteuert und/oder geregelt werden, zum Beispiel mittels der Steuervorrichtung. Die Anziehungskraft kann vermittelt werden zwischen dem elektrischen Potential des Substrats und dem elektrischen Potential der Transportrolle, welche mittels des Dielektrikums galvanisch voneinander getrennt sind.As previously described, the substrate can be electrostatically attracted to the transport roller. The force of attraction between the substrate and the transport roller can optionally be controlled and / or regulated, for example by means of the control device. The force of attraction can be mediated between the electrical potential of the substrate and the electrical potential of the transport roller, which are galvanically separated from one another by means of the dielectric.
Wie vorangehend beschrieben wurde, können das Substrat und/oder die Transportrolle während des Transportierens
Mit anderen Worten kann das Verfahren
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben, die sich auf vorangehend Beschriebene und in den Figuren Dargestellte beziehen.Various examples are described below that relate to those described above and shown in the figures.
Beispiel 1 ist eine Vakuumanordnung, aufweisend: eine Transportrolle, welche eine dielektrische Rollenhülle aufweist, zum Bereitstellen eines Transportpfads in einem ersten Bereich an die Rollenhülle heran und in einem zweiten Bereich von der Rollenhülle weg, wobei beispielsweise die Rollenhülle ein poröses Dielektrikum aufweist; eine Gasseparationsstruktur, welche einen gasseparierten Hohlraum bereitstellt, wobei der Hohlraum von dem Transportpfad in dem ersten Bereich zu dem Transportpfad in dem zweiten Bereich erstreckt ist und an die Rollenhülle angrenzt; eine Elektrode zum Anregen einer Gasentladung, wobei die Elektrode in dem Hohlraum angeordnet ist.Example 1 is a vacuum arrangement comprising: a transport roller, which has a dielectric roller cover, for providing a transport path in a first area to the roller cover and in a second area away from the roller cover, the roller cover, for example, having a porous dielectric; a gas separation structure providing a gas separated cavity, the cavity extending from the transport path in the first region to the transport path in the second region and being adjacent to the roller cover; an electrode for exciting a gas discharge, the electrode being arranged in the cavity.
Beispiel 2 ist eine Vakuumanordnung, aufweisend: eine Transportrolle zum Bereitstellen eines Transportpfads in einem ersten Bereich an die Rollenhülle heran und in einem zweiten Bereich von der Rollenhülle weg, wobei die Rollenhülle dielektrisch ist, wobei die Rollenhülle beispielsweise ein poröses Dielektrikum aufweist; zwei Elektroden (d.h. eine Elektrode und eine zusätzliche Elektrode) zum Anregen einer Gasentladung, wobei die zwei Elektroden zwischen dem Transportpfad in dem ersten Bereich und dem Transportpfad in dem zweiten Bereich angeordnet sind; und optional eine Gasseparationsstruktur, welche einen gasseparierten Hohlraum bereitstellt, wobei der Hohlraum von dem Transportpfad in dem ersten Bereich zu dem Transportpfad in dem zweiten Bereich erstreckt ist und an die Rollenhülle angrenzt.Example 2 is a vacuum arrangement, comprising: a transport roller for providing a transport path in a first area towards the roller cover and in a second area away from the roller cover, the roller cover being dielectric wherein the roller cover comprises, for example, a porous dielectric; two electrodes (ie one electrode and one additional electrode) for exciting a gas discharge, the two electrodes being arranged between the transport path in the first region and the transport path in the second region; and optionally a gas separation structure which provides a gas separated cavity, the cavity extending from the transport path in the first area to the transport path in the second area and adjoining the roller cover.
Beispiel 3 ist eine Vakuumanordnung, aufweisend: eine Transportrolle, welche eine Umfangsfläche (z.B. des Rollengehäuses) aufweist, zum Bereitstellen eines Transportpfads in einem ersten Bereich an die Umfangsfläche heran und in einem zweiten Bereich von der Umfangsfläche weg, wobei auf der Umfangsfläche eine Dielektrikumschicht (z.B. als Teil der Rollenhülle) bereitgestellt ist; eine Gasseparationsstruktur, welche einen gasseparierten Hohlraum bereitstellt, wobei der Hohlraum von dem Transportpfad in dem ersten Bereich zu dem Transportpfad in dem zweiten Bereich erstreckt ist und an die Dielektrikumschicht angrenzt; eine Elektrode zum Anregen einer Gasentladung, wobei die Elektrode in dem Hohlraum angeordnet ist.Example 3 is a vacuum arrangement, comprising: a transport roller, which has a peripheral surface (e.g. of the roller housing), for providing a transport path in a first area towards the peripheral surface and in a second area away from the peripheral surface, wherein a dielectric layer ( eg as part of the roll cover) is provided; a gas separation structure providing a gas separated cavity, the cavity extending from the transport path in the first region to the transport path in the second region and adjoining the dielectric layer; an electrode for exciting a gas discharge, the electrode being arranged in the cavity.
Beispiel 4 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 3, ferner aufweisend: eine Beschichtungsvorrichtung zum Emittieren eines Beschichtungsmaterials zu der Transportrolle hin, wobei die Beschichtungsvorrichtung beispielsweise eine Elektronenstrahlquelle aufweist.Example 4 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 3, further comprising: a coating device for emitting a coating material towards the transport roller, the coating device having, for example, an electron beam source.
Beispiel 5 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Gasseparationsstruktur ein oder mehr als ein Wandelement aufweist, welches den Hohlraum begrenzt.Example 5 is the vacuum arrangement according to any one of claims 1 to 4, wherein the gas separation structure has one or more than one wall element which delimits the cavity.
Beispiel 6 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 5, ferner aufweisend: eine Gaszuführung zum Zuführen eines oder mehr als eines Gases in den Hohlraum hinein, wobei beispielsweise die Gaszuführung eingerichtet ist, ein erstes Gas (z.B. Inertgas) durch die Rollenhülle hindurch zuzuführen und/oder ein zweites Gas (z.B. ein Reaktivgas) durch eine von der Transportrolle räumlich separierte Austrittsöffnung (z.B. Düse) zuzuführen.Example 6 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 5, further comprising: a gas supply for supplying one or more than one gas into the cavity, wherein, for example, the gas supply is set up to supply a first gas (e.g. inert gas) through the roller cover and / or to supply a second gas (eg a reactive gas) through an outlet opening (eg nozzle) spatially separated from the transport roller.
Beispiel 7 ist die Vakuumanordnung gemäß Beispiel 6, wobei das Gas ein Reaktivgas aufweist, wobei beispielsweise das Reaktivgas eingerichtet ist, mit einem Metall des Substrats und/oder mit dem Beschichtungsmaterial zu einem Dielektrikum zu reagieren, wobei beispielsweise die Gaszuführung eine Reaktivgasquelle aufweist, welche das Reaktivgas aufweist.Example 7 is the vacuum arrangement according to Example 6, wherein the gas has a reactive gas, wherein, for example, the reactive gas is set up to react with a metal of the substrate and / or with the coating material to form a dielectric, wherein, for example, the gas supply has a reactive gas source which has the Has reactive gas.
Beispiel 8 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 7, ferner aufweisend: eine oder mehr als eine Führungsrolle zum Führen des Transportpfads an die Transportrolle heran und/oder von dieser weg, wobei beispielsweise eine erste Führungsrolle innerhalb des ersten Bereichs und/oder eine zweite Führungsrolle innerhalb des zweiten Bereichs angeordnet ist, und/oder wobei die Gasseparationsstruktur zwischen zwei Führungsrollen der mehr als einen Führungsrolle angeordnet ist.Example 8 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 7, further comprising: one or more than one guide roller for guiding the transport path to and / or away from the transport roller, for example a first guide roller within the first area and / or a second guide roller is arranged within the second region, and / or wherein the gas separation structure is arranged between two guide rollers of the more than one guide roller.
Beispiel 9 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 8, wobei die Transportrolle eine Temperiervorrichtung (z.B. eine Kühlvorrichtung) aufweist, welche eingerichtet ist, der Rollenhülle thermische Energie zuzuführen und/oder zu entziehen.Example 9 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 8, the transport roller having a temperature control device (e.g. a cooling device) which is set up to supply and / or withdraw thermal energy from the roller cover.
Beispiel 10 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 9, ferner aufweisend: eine der Elektrode zugeordnete zusätzliche Elektrode innerhalb des Hohlraums, wobei beispielsweise die Elektrode und die zusätzliche Elektrode derart miteinander verschaltet sind, dass diese im Betrieb eine Anode und eine Kathode bereitstellen.Example 10 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 9, further comprising: an additional electrode assigned to the electrode within the cavity, wherein, for example, the electrode and the additional electrode are interconnected in such a way that they provide an anode and a cathode during operation.
Beispiel 11 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 10, ferner aufweisend: eine Spannungsversorgung, welche eingerichtet ist, eine Spannung an die Elektrode anzulegen, wobei die Spannung beispielsweise eine Mischspannung und/oder gepulst ist, z.B. bipolar oder unipolar gepulst.Example 11 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 10, further comprising: a voltage supply which is set up to apply a voltage to the electrode, the voltage being, for example, a mixed voltage and / or pulsed, e.g. bipolar or unipolar pulsed.
Beispiel 12 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 11, wobei die Elektrode einen oder mehr als einen Magneten aufweist zum Bereitstellen eines Magnetfeldes innerhalb des Gasseparationsgehäuses.Example 12 is the vacuum arrangement according to any one of Examples 1 to 11, wherein the electrode has one or more than one magnet for providing a magnetic field within the gas separation housing.
Beispiel 13 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 12, ferner aufweisend: eine Steuervorrichtung, welche eingerichtet ist, einen Druck innerhalb des Hohlraums in einem Bereich von ungefähr 10-2 mbar bis ungefähr 10-4 (z.B. 10-3) bereitzustellen; und/oder einen zusätzlichen Druck neben der Gasseparationsstruktur (z.B. außerhalb des Hohlraums) an dem Transportpfad bereitzustellen, wobei ein Verhältnis zwischen dem Druck innerhalb des Hohlraums und dem zusätzlichen Druck mehr als ungefähr 10 (z.B. als 50) ist.Example 13 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 12, further comprising: a control device which is set up to provide a pressure within the cavity in a range from approximately 10 -2 mbar to approximately 10 -4 (eg 10 -3 ); and / or to provide an additional pressure next to the gas separation structure (eg outside the cavity) on the transport path, wherein a ratio between the pressure inside the cavity and the additional pressure is more than about 10 (eg than 50).
Beispiel 14 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 13, wobei der Transportpfad und/oder die Rollenhülle der Gasentladung ausgesetzt sind.Example 14 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 13, the transport path and / or the roller cover being exposed to the gas discharge.
Beispiel 15 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 14, wobei die Rollenhülle eine Schicht aus dem Dielektrikum (d.h. eine Dielektrikumschicht) aufweist oder daraus gebildet ist.Example 15 is the vacuum arrangement according to any one of Examples 1 to 14, wherein the roll cover comprises or is formed from a layer of the dielectric (i.e. a dielectric layer).
Beispiel 16 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 15, wobei die Gasseparationsstruktur eingerichtet ist, die Gasentladung gegenüber einem Äußeren der Gasseparationsstruktur zu gasseparieren; und/oder ein Verhältnis zwischen dem Druck innerhalb des Hohlraums und einem zusätzlichen Druck an der Gasseparationsstruktur außerhalb des Hohlraums von mehr als ungefähr 10 (z.B. als 50) bereitzustellen.Example 16 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 15, wherein the gas separation structure is set up to gas-separate the gas discharge from an exterior of the gas separation structure; and / or to provide a ratio between the pressure within the cavity and an additional pressure on the gas separation structure outside the cavity of greater than about 10 (e.g., than 50).
Beispiel 17 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 16, wobei der Hohlraum auf einander gegenüberliegenden Seiten von der Gasseparationsstruktur und der Rollenhülle begrenzt wird; und/oder von dem Transportpfad in dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich begrenzt wird.Example 17 is the vacuum arrangement according to any one of Examples 1 to 16, wherein the cavity is delimited on opposite sides by the gas separation structure and the roller cover; and / or is limited by the transport path in the first area and the second area.
Beispiel 18 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 17, wobei die Beschichtungsvorrichtung eine physikalisch-Beschichtungsvorrichtung ist.Example 18 is the vacuum arrangement according to any one of Examples 1 to 17, wherein the coating device is a physical coating device.
Beispiel 19 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 18, wobei die Gasseparationsstruktur eine Kühlvorrichtung aufweist, welche eingerichtet ist, thermische Energie zu entziehen.Example 19 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 18, the gas separation structure having a cooling device which is set up to extract thermal energy.
Beispiel 20 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 19, ferner aufweisend: eine Steuervorrichtung, welche eingerichtet ist, eine elektrische Anziehungskraft zwischen einem entlang des Transportpfads transportierten Substrats und der Transportrolle zu steuern.Example 20 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 19, further comprising: a control device which is configured to control an electrical attraction force between a substrate transported along the transport path and the transport roller.
Beispiel 21 ist die Vakuumanordnung gemäß Beispiel 20, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, dem Substrat ein erstes elektrisches Potential und der Transportrolle ein davon verschiedenes zweites elektrisches Potential bereitzustellen, wobei beispielsweise ein elektrische Feld zwischen dem ersten elektrischen Potential und dem zweiten elektrischen Potential die Rollenhülle durchdringt, wobei beispielsweise die Anziehungskraft zwischen dem ersten elektrischen Potential und dem zweiten elektrischen Potential vermittelt wird.Example 21 is the vacuum arrangement according to Example 20, wherein the control device is set up to provide the substrate with a first electrical potential and the transport roller with a different second electrical potential, for example an electrical field between the first electrical potential and the second electrical potential penetrating the roller cover , wherein, for example, the force of attraction between the first electrical potential and the second electrical potential is mediated.
Beispiel 22 ist ein Verfahren, z.B. zum Betreiben der Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 21, das Verfahren aufweisend: Transportieren eines bandförmigen Substrats in einem ersten Bereich an eine Transportrolle heran und in einem zweiten Bereich von der Transportrolle weg, wobei das Substrat elektrisch (z.B. elektrostatisch) von der Transportrolle angezogen wird; optionales Emittieren eines Beschichtungsmaterials zu der Transportrolle hin zum Beschichten des Substrats mit dem Beschichtungsmaterial; Anregen einer Gasentladung zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich, wobei das Substrat und die Transportrolle der Gasentladung ausgesetzt sind; und wobei der Gasentladung ein Reaktivgas zugeführt wird, wobei das Reaktivgas beispielsweise eingerichtet ist, das Beschichtungsmaterial und/oder ein Metall des Substrats zu passivieren (zu einem Dielektrikum zu reagieren).Example 22 is a method, e.g. for operating the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 21, the method comprising: transporting a strip-shaped substrate in a first area to a transport roller and in a second area away from the transport roller, the substrate being electrically (e.g. electrostatically) attracted by the transport roller becomes; optionally emitting a coating material to the transport roller for coating the substrate with the coating material; Exciting a gas discharge between the first region and the second region, the substrate and the transport roller being exposed to the gas discharge; and wherein a reactive gas is supplied to the gas discharge, the reactive gas being set up, for example, to passivate the coating material and / or a metal of the substrate (to react to form a dielectric).
Beispiel 23 ist ein Verfahren, z.B. gemäß Beispiel 22 und/oder zum Betreiben der Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 21, das Verfahren aufweisend: Transportieren eines bandförmigen Substrats mittels einer Transportrolle; optionales Emittieren eines Beschichtungsmaterials zu der Transportrolle hin zum Beschichten des mittels der Transportrolle transportieren Substrats mit dem Beschichtungsmaterial; Umwandeln eines Teils des Beschichtungsmaterials, welcher auf der Transportrolle angelagert wurde, in ein Dielektrikum mittels einer Gasentladung, der das Substrat ausgesetzt ist.Example 23 is a method e.g. according to example 22 and / or for operating the vacuum arrangement according to one of examples 1 to 21, comprising the method: transporting a strip-shaped substrate by means of a transport roller; optionally emitting a coating material to the transport roller for coating the substrate transported by means of the transport roller with the coating material; Converting part of the coating material, which has been deposited on the transport roller, into a dielectric by means of a gas discharge to which the substrate is exposed.
Beispiel 24 ist das Verfahren gemäß Beispiel 22 oder 23, wobei das Anregen der Gasentladung mittels einer Spannung (z.B. einer Mischspannung) erfolgt, wobei die Spannung beispielsweise gepulst ist, z.B. bipolar und/oder unipolar gepulst.Example 24 is the method according to Example 22 or 23, wherein the excitation of the gas discharge takes place by means of a voltage (e.g. a mixed voltage), the voltage being for example pulsed, e.g. bipolar and / or unipolar pulsed.
Beispiel 25 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 22 bis 24, wobei das Substrat ein Metall aufweist (z.B. damit beschichtet ist) oder daraus gebildet ist, wobei das Metall beispielsweise auf einem Polymer des Substrats angeordnet ist.Example 25 is the process according to any of Examples 22 to 24, wherein the substrate comprises (e.g., coated with) or is formed from a metal, the metal being disposed on, for example, a polymer of the substrate.
Beispiel 26 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 22 bis 25, wobei das Emittieren eines Beschichtungsmaterials aufweist, das Beschichtungsmaterial mittels eines Elektronenstrahls zu verdampfen.Example 26 is the method according to any one of Examples 22 to 25, wherein emitting a coating material comprises evaporating the coating material by means of an electron beam.
Beispiel 27 ist das Verfahren gemäß einem der Beispiele 22 bis 26, wobei ein elektrisches Potential des Substrats sich von einem elektrischen Potential der Transportrolle unterscheidet.Example 27 is the method according to any of Examples 22 to 26, wherein an electrical potential of the substrate differs from an electrical potential of the transport roller.
Beispiel 28 ist das Verwenden einer (d.h. derselben) Elektrode zum gleichzeitigen elektrischen Entladen (Neutralisieren) eines Substrats und elektrischen Passivieren einer Transportrolle, wobei das Passivieren beispielsweise aufweist, ein Dielektrikum auf der Transportrolle (z.B. deren Mantelfläche) zu bilden, wobei das beispielsweise Entladen aufweist, eine Potentialdifferenz zwischen dem Substrat und der Transportrolle (z.B. elektrischer Masse) zu verringern.Example 28 is the use of one (ie the same) electrode for the simultaneous electrical discharge (neutralization) of a substrate and electrical passivation of a transport roller, the passivation comprising, for example, forming a dielectric on the transport roller (eg its outer surface), which comprises, for example, discharging to reduce a potential difference between the substrate and the transport roller (eg electrical ground).
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