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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung der Temperatur eines Substrats oder eines Bauteils, insbesondere einer zu beschichtenden Oberfläche des Substrats oder des Bauteils mit einem Peltier-Element und mindestens einem Thermoelement. Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf ein Temperaturregelsystem zur Durchführung des Verfahrens sowie auf die Verwendung des Verfahrens in einer plasmagestützten Vakuumbeschichtungsanlage oder in einer Dünnschichtbeschichtungsanlage.
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Stand der Technik
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Im Rahmen der plasmagestützten Vakuumbeschichtungstechnologie (z. B. chemische und physikalische Gasphasenabscheidung) beziehungsweise der Dünnschichttechnologie stellt die Temperatur eine der wichtigsten Stellgrößen dar. Neben dem Einfluss auf die Schichteigenschaften wie zum Beispiel die Schichthaftung, die Schichthärte, die Schichtzusammensetzung und deren Mikrostruktur lässt sich mit der Temperatur auch eine gezielte Konditionierung der zu beschichtenden Oberflächen erreichen, so zum Beispiel ein Ausgasen von Ölen, Fetten oder Reinigungsmittelrückständen.
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Aus diesem Grund verwenden Institute oder Werkzeugbeschichter Heizungen, die mittels Strahlung Wärme auf das zu beschichtende Bauteil übertragen. Insbesondere bei den Beheizungsprozessen im Rahmen der Batch-Beschichtung werden neben den Bauteilen auch Substrate, Träger, Drehtisch, Trägerbäume und Kammerwände erwärmt. Dies jedoch führt zu einem recht langwierigen Heizprozess.
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Für einen schnelleren Heizprozess oder beispielsweise die Herstellung gezielter Schichtphasen werden Kühlwasserkreisläufe verwendet. Das Kühlwasser wird in der Regel innerhalb der Beschichtungskammerwand oder in Stahlleitungen zu den Substraten geführt. Dies erscheint jedoch nicht praktikabel für größere Batch- und Serienanlagen, sodass hierbei die Substrat- und Kammererwärmung größtenteils über die Heizungen und den anschließenden Plasmaätzprozess erfolgt.
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DE 10 2014 019 238 A1 hat ein Verfahren zur Beschichtung eines Substrats mittels chemischer oder physikalischer Gasphasenabscheidung zum Gegenstand. Hier handelt es sich um ein Verfahren zur Innenbeschichtung von schlauchförmigen Substraten.
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WO 2015/169 385 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Beaufschlagung eines Substrats mit einem Plasma zur Beschichtung des Substrats mit einer speziellen Elektrodengeometrie.
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DE 10 2007 033 947 A1 hat eine Thermosonde zum Gegenstand. Insbesondere ist die Thermosonde in Beschichtungsanlagen zur Regelung einer Temperatur einsetzbar. Mittels der Thermosonde soll das Plasma charakterisiert werden.
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DE 695 26 718 T2 befasst sich mit einer Vorrichtung und einem Verfahren zur Messung und Einstellung einer Werkstücktemperatur bei der Dünnfilmabscheidung. Hierbei wird die abgestrahlte Wärme ähnlich wie bei einem Pyrometer erfasst. Der Soll-/Ist-Abgleich regelt die Werkstücktemperatur.
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Darstellung der Erfindung
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Erfindungsgemäß wird ein Verfahren vorgeschlagen zur Regelung der Temperatur eines Substrats oder eines Bauteils, insbesondere einer zu beschichtenden Oberfläche des Substrats oder des Bauteils mit einem Peltier-Element und mit mindestens einem Thermoelement und mindestens einem Dummy-Körper, wobei nachfolgende Verfahrensschritte durchlaufen werden:
- a) Anordnung mindestens eines Peltier-Elements und mindestens eines Thermoelements innerhalb eines Dummy-Körpers,
- b) Erfassung einer IST-Temperatur des Dummy-Körpers an dessen Oberfläche durch das mindestens eine Thermoelement und Übertragung eines der IST-Temperatur entsprechenden Signals über ein Signalkabel an einen Regelkreis,
- c) Einstellung einer Stromstärke I für das Peltier-Element abhängig von der ausgelesenen IST-Temperatur der Oberfläche des Dummy-Körpers und Abgleich mit einer SOLL-Temperatur der Oberfläche des Dummy-Körpers,
- d) Erwärmung oder Abkühlung des Peltier-Elements entsprechend der vorgegebenen SOLL-Temperatur, derart, dass
- e) der Dummy-Körper und das Bauteil oder das Substrat entsprechend der SOLL-Temperatur angepasst werden.
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Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren kann in vorteilhafter Weise gezielt Einfluss auf die Temperatur der zu beschichtenden Oberfläche genommen werden, ohne dass Umgebungseinflüsse diese verfälschen und ohne dass nicht zu beschichtende jedoch erforderliche Komponenten innerhalb einer Beschichtungskammer unnötigerweise aufgeheizt werden. Dies verkürzt einerseits die Präzision der Temperaturregelung der schlussendlich zu beschichtenden Oberfläche des Substrats oder des Bauteils und verkürzt andererseits den Beschichtungsvorgang erheblich, da eine unnötige Aufheizung nicht benötigter Komponenten vermieden werden kann.
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In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird der Regelkreis zur Temperaturregelung über eine SPS-Steuerung (speicherprogrammierbare Steuerung) oder einen Mikrocontroller realisiert.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens zur Regelung der Temperatur wird durch die Temperaturregelung mittels des Regelkreises eine Beeinflussung von Schichten, die auf das Substrat aufzubringen sind, insbesondere hinsichtlich von deren Mikrostruktur, hinsichtlich deren Haftung und hinsichtlich der in der aufzubringenden Schicht vorhandenen Eigenspannungen ermöglicht. Dies bedeutet, dass durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren die signifikante Stellgröße Temperatur genauestens geregelt und vorgegeben werden kann und bei Abweichungen unmittelbar beeinflusst werden kann, sodass die sich einstellenden Schichteigenschaften, die die Beschichtung nach dem Beschichtungsprozess aufweisen soll, auch eingehalten und dokumentiert werden können.
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Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren werden die Substrate oder Bauteile, deren Oberflächen zu beschichten sind, in einem Substratbaum in Isolatoren, insbesondere in Isolationsbechern einerseits oder alternativ in einem Substratbaum aufgenommen, der vollständig aus Isolationsmaterial gefertigt ist.
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Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren wird der Substratbaum auf einem Substrattisch fixiert und mit diesem in Rotation um eine Rotationsachse versetzt. Alternativ oder zusätzlich besteht die Möglichkeit, den entsprechenden Substratbaum relativ zum bereits rotierenden Substrattisch in Eigenrotation zu versetzen. Durch diese Rotationsbewegung beziehungsweise die Überlagerung mehrerer Rotationsbewegungen ist sichergestellt, dass der Beschichtungsprozess in qualitativ korrekter Weise vorgenommen werden kann und keine unbeschichteten Stellen auf der Substratoberfläche verbleiben, welche einen Qualitätsmangel darstellen.
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Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Temperaturregelsystem, welches zur Durchführung des obenstehend skizzierten Verfahrens geeignet ist, wobei auf einem um seine Rotationsachse rotierenden Substrattisch einer plasmagestützten Vakuumbeschichtungsanlage oder einer Dünnschichtbeschichtungsanlage mindestens ein Substratbaum, in dem/denen Substrate oder Bauteile mit zu beschichtenden Oberflächen gehalten sind und mit mindestens einem Dummy-Körper-Baum mit Isolationsbechern oder ein Dummy-Körper-Baum aus Isolationsmaterial fest oder rotierbar aufgenommen ist, wobei die darin gehalterten Dummy-Körper mit mindestens einem eingebetteten Thermoelement über elektrische Leiter und Kabelbäume mit einem Messsystem verbunden sind, wobei die Temperatur der zu beschichtenden Oberfläche mit mindestens einem Thermoelement erfasst wird, dessen erfasste IST-Temperatur mit einer SOLL-Temperatur abgeglichen wird, zur Vornahme einer Erwärmung oder Abkühlung eines in der Nähe der zu beschichtenden Oberfläche angeordneten Peltier-Elements oder Dummy-Körpers.
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Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Temperaturregelsystem ermöglicht mithin eine exakte Einflussnahme auf den Parameter Temperatur bei der Durchführung eines Beschichtungsvorgangs, insbesondere in einer plasmageschützten Vakuumbeschichtungsanlage oder einer Dünnschichtbeschichtungsanlage, ohne dass Plasma die zu beschichtende Oberfläche des Substrats oder des Bauteils in undefinierter Weise berührt.
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Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Temperaturregelsystem ist das mindestens eine Thermoelement auf Bauteilebene eingebaut und wird außerhalb der Beschichtungsanlage über einen Kabelbaum oder einen elektrischen Leiter ausgelesen. Durch diese Maßnahme ist eine zuverlässige Messung an dem Ort gewährleistet, an dem die Temperatur möglichst exakt zu bestimmen ist.
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Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Temperaturregelsystem sind die Thermoelemente von der Innenseite der Substratbäume zu den Substraten oder Bauteilen geführt, deren Oberflächen zu beschichten sind. Damit sind empfindliche Komponenten gegen die während der Beschichtung auftretenden Einflüsse und physikalischen Bedingungen abgeschirmt, sodass die Durchführung einer zuverlässigen, die Temperatur auch tatsächlich widerspiegelnden Messung gewährleistet ist.
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In einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Temperaturregelsystems sind die Thermoelemente von der Innenseite des Dummy-Körper-Baums zu den Dummy-Körpern geführt, wobei die Temperatur des Bauteils, dessen Oberflächen zu beschichten sind, und des Dummy-Körpers geregelt wird.
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Ferner ist in vorteilhafter Weise das Temperaturregelsystem derart ausgeführt, dass die Thermoelemente innerhalb eines Dummy-Körpers platziert sind und das Thermoelement im Wesentlichen plasmafrei bleibt.
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Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Verfahrens in einer plasmagestützten Vakuumbeschichtungsanlage oder einer Dünnschichtbeschichtungsanlage für Substrate und Bauteile.
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Vorteile der Erfindung
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Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren sowie das erfindungsgemäß vorgeschlagene Temperaturregelsystem kann bei Beschichtungsanlagen, wie beispielsweise plasmagestützten Vakuumbeschichtungsanlagen oder Dünnschichtbeschichtungsanlagen, ein schnelleres Aufheizen sowie ein aktives Kühlen des Substrats erreicht werden und zwar nur dort, nämlich an den beschichteten Oberflächen, wo dies auch tatsächlich erforderlich ist, um die Qualität des Beschichtungsprozesses maßgeblich zu verbessern. Insbesondere können prozessbedingt lokale Temperaturunterschiede zwischen den einzelnen Bauteilen entstehen, sodass die erzielten Schichteigenschaften zwischen den Bauteilen variieren können. Ein Beispiel hierfür sind übereinander angeordnete Bauteile, die über die Höhe verteilt unterschiedliche Temperaturen aufweisen. Es lässt sich eine starke Reduzierung der gesamten Prozesszeit erreichen, da gezielt an den Stellen erwärmt oder gekühlt werden kann, wo dies auch erforderlich ist. Der schlagende Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt in einer zweiteiligen Ausführung des Regelkreises. Die Dummy-Körper, die mit Messspitzen versehen sind, dienen der Erfassung der Temperatur. Diese kann auf die äquivalenten Bauteile übertragen werden. Schließlich kann das bei den Bauteilen verbaute Peltier-Element die Temperatur entsprechend regeln.
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung lässt sich weiterhin eine beträchtliche Reduzierung des gesamten Energiebedarfs durch eine präzise lokale Erwärmung des Substrats beziehungsweise des Bauteils, insbesondere der zu beschichtenden Oberfläche, erreichen.
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Des Weiteren kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung vor allem eine direkte Temperaturbestimmung des Substrats in der Nähe der Oberfläche erreicht werden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit einer gezielten Prozessüberwachung durch dauerhafte Überwachung der Temperatur der zu beschichtenden Oberfläche durch das mindestens eine Thermoelement sowie eine Optimierung des Beschichtungsprozesses hinsichtlich der Schichteigenschaften sowie eine verbesserte Dokumentation gegenüber dem Kunden.
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Durch die Temperaturregelung lässt sich eine gezielte Steuerung der Schichteigenschaften wie beispielsweise deren Mikrostruktur, die Schichthaftungen sowie das Eigenspannungsniveau innerhalb der auszubildenden Schicht beeinflussen. Es besteht darüber hinaus aufgrund der präzisen Temperaturregelung durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung eine Beschichtungsmöglichkeit temperaturlimitierter Werkstoffe. Des Weiteren können die Eigenschaften der Schicht aufgrund der wesentlich präziseren Temperaturregelung an den zu beschichtenden Oberflächen erheblich verbessert werden. Es besteht darüber hinaus ein größeres Spektrum an Forschungsmöglichkeiten, an Schichten sowie die Möglichkeit, präzisere Aussagen zur Temperatur zu treffen und dadurch eine gezielte Schichtphaseneinstellung im Rahmen eines Beschichtungsprozesses zu erreichen. Des Weiteren besteht beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren die Möglichkeit einer genaueren Untersuchung der Sublimationsenergie aufgebrachter Werkstoffe.
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung können übliche jedoch mit erheblichen Nachteilen behaftete Wasserkühlungskreisläufe entlang der Substratbäume, die darüber hinaus einen großen apparativen Aufwand darstellen, vermieden werden. Es lässt sich aufgrund fehlender Heizstrahlelemente, die bisher zur Beheizung eingesetzt wurden, eine wesentliche Verbesserung der Gashomogenität insbesondere im Rahmen der Vakuumbeschichtung erreichen. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Temperaturregelsystem stellt eine erhebliche Verbesserung im Vergleich zu Wasserkühlung und dem Einsatz von Heizstrahlern dar.
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Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren ist erstmals eine direkte Prozessüberwachung und Temperaturregelung auch bei kritischen Beschichtungsprozessen wie beispielsweise einem Ätzprozess möglich. Es lassen sich erstmals Viellagenschichten bei unterschiedlichen Temperaturen der Schichtlagen aufbringen und zwar in einem sequentiell durchzuführenden Prozess in einer Aufspannung. Die mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren erreichbare Temperaturregelung ermöglicht einen wesentlich schnelleren und besseren Prozessübertrag zwischen verschiedenen Anlagen; ferner besteht eine wesentlich erhöhte Vergleichbarkeit von Abscheideparametern und Schichteigenschaften sowohl an gleichen Anlagen als auch zwischen unterschiedlichen Anlagenarten und Anlagentypen.
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Weitere Vorteile der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung liegen in der Einstellung der ablaufenden Diffusionsprozesse, einer schnellen Reaktionsmöglichkeit auf möglicherweise auftretende Temperaturstörungen und einem verbesserten Qualitätsmonitoring. Des Weiteren handelt es sich bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung um ein zerstörungsfreies Verfahren, da sich die Thermoelemente an den Dummy-Körpern befinden.
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Figurenliste
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
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Es zeigen:
- 1 eine beispielhafte Darstellung eines Regelkreises für eine Temperaturregelung,
- 1.1 eine schematische Darstellung eines über einen elektrischen Leiter kontaktierten Peltier-Elements in einem Isolationsbecher,
- 2 eine schematische Darstellung von Thermoelementen in einem Dummy-Körper, der in einen Isolationsbecher eingelassen ist,
- 3 eine schematische Darstellung der Funktionsweise eines Peltier-Elements,
- 4 einen Dummy-Körper mit einem Thermoelement oder einem Peltier-Element in einer Substrathalterung,
- 5 einen Dummy-Körper-Baum angeordnet auf einem drehbaren Substrattisch, dessen einzelne Isolationsbecher über einen Kabelbaum mit einem Messsystem verbunden sind und
- 6 eine Ausführungsvariante eines Dummy-Körper-Baums aus Isolationsmaterial, der seinerseits rotierend auf dem um eine Rotationsachse rotierenden Substrattisch aufgenommen ist und ebenfalls mit einem Messsystem in Verbindung steht.
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Ausführungsvarianten der Erfindung
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In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
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1 zeigt in schematischer Weise die Darstellung eines Regelkreises 10 zur Temperaturregelung.
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In einem Regelkreis 10 wird einer Verknüpfungsstelle 14 eine SOLL-Temperatur 12 vorgegeben. Der Wert für die SOLL-Temperatur 12 wird einem Thermoelement 16 aufgegeben. Dessen IST-Temperatur 18 wird einem Peltier-Element 22 aufgegeben, das eine Temperaturkorrektur 24 an die Verknüpfungsstelle 14 rückmeldet. Ein sich einstellender Regelfehler im Regelkreis 10 ist mit Bezugszeichen 20 bezeichnet.
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Entsprechend der Temperaturkorrektur 24 wird an der Verknüpfungsstelle 14 unter Berücksichtigung der SOLL-Temperatur 12 die Vorgabe für das Thermoelement 16 abgeglichen.
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1.1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils eines Dummy-Körper-Baums 82, 92. Der Substrathalter ist Teil des Dummy-Körper-Baums 82, 92, zur Aufnahme mehrerer Substrate 32 oder Bauteile 32, von denen eine Oberfläche in einer beispielsweise als plasmagestützte Vakuumbeschichtungsanlage ausgebildeten Anlage zu beschichten ist.
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Im Substrathalter des Dummy-Körper-Baums 82, 92 befindet sich ein zu beschichtendes Substrat 32 oder Bauteil 32, dessen Durchmesser 34 in der Größenordnung von zum Beispiel 30 mm liegt. Der Substrathalter des Dummy-Körper-Baums 82, 92 kann einen Isolator 36 umschließen, der beispielsweise als Isolationsbecher 36 ausgeführt sein kann. Das Substrat 32 oder Bauteil 32 hat Kontakt zu einem Peltier-Element 38, das durch einen in 1.1 schematisch angedeuteten elektrischen Leiter 40 elektrisch kontaktiert ist.
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2 zeigt einen Substratbaum 30, der ebenfalls mit einem Isolator 36, hier ausgeführt als Isolationsbecher, ausgestattet sein kann. Über den elektrischen Leiter 40 wird in der Darstellung gemäß 2 ein Thermoelement 42, welches sich durch den Substratbaum 30 erstreckt, elektrisch angeschlossen und mit einem in den 5 und 6 dargestellten Kabelbaum 86 elektrisch verbunden, der wiederum mit einem Messsystem 80 verbunden ist.
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3 zeigt in schematischer Weise den Aufbau eines Peltier-Elements 38.
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Aus 3 geht hervor, dass eine Spannungsquelle 44 mit einem metallischen Anschluss 46 verbunden ist, der sich durch ein Peltier-Element 38 erstreckt. Innerhalb des Peltier-Elements 38 sind einzelne metallische Brücken 48 ausgebildet, die jeweils einen Bereich in p-Dotierung 50 sowie einen Bereich mit n-Dotierung 52 miteinander verbinden. Beidseits auf der Oberseite und der Unterseite der einzelnen metallischen Brücken 48 finden sich ein erstes Keramikteil 54 sowie ein zweites Keramikteil 56, die einander gegenüberliegend positioniert sind. Das erste Keramikteil 54 stellt eine heiße Seite 58 dar, während das zweite Keramikteil 56 eine kalte Seite 60 darstellt. Eine Wärmeaufnahme 62 folgt an einer Wärmeaufnahmefläche 66 des zweiten Keramikteils 56; eine Wärmeabgabe 64 verläuft über eine Wärmeabgabefläche 68 an der Oberseite des ersten Keramikteils 54. Über das in 3 dargestellte Peltier-Element 38 kann je nach in einer plasmagestützten Vakuumbeschichtungsanlage oder einer Dünnschichtbeschichtungsanlage an der Oberfläche der zu beschichtenden Bauteile 32 oder Substrate 32 herrschenden Temperatur diese sowohl erhöht als auch herabgesetzt werden, sodass eine sehr genaue Temperaturregelung bei derartigen Beschichtungsanlagen möglich wird.
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Den 4, 5 und 6 sind einzelne Ausgestaltungsmöglichkeiten von Dummy-Körper-Bäumen 82, 92 zu entnehmen.
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4 zeigt beispielsweise einen stabförmigen Dummy-Körper-Baum 82, 92, in dem einzelne zylindrisch geformte Dummy-Körper 70 angeordnet sind. Die Dummy-Körper 70 entsprechen in Form und Beschaffenheit dem zu beschichtenden Substrat 32 oder Bauteil 32. Da dieses jedoch nicht modifiziert werden kann, sind zu den Bauteilen 32 oder Substraten 32 äquivalente Dummy-Körper 70 erforderlich.
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Im Dummy-Körper-Baum 82, 92 erstreckt sich darüber hinaus ein Thermoelement 42, welches mit einem Signalkabel 72 verbunden ist. Dabei handelt es sich um ein Signalkabel 72, beispielsweise aus Kupferlackdraht mit Polyimidbeschichtung. Des Weiteren sind im Dummy-Körper-Baum 82, 92 weitere Thermoelemente 74, angeordnet, um möglichst genau die Temperatur im Bereich der zu beschichtenden Oberflächen der Dummy-Körper 70 zu erfassen. Über das Signalkabel 72 werden der Oberflächentemperatur entsprechende Werte einem Messsystem 80 zugeführt.
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Dieses ist beispielsweise in den 5 und 6 schematisch dargestellt. Im Allgemeinen werden auf einer plasmagestützten Vakuumbeschichtungsanlage oder einer Dünnschichtbeschichtungsanlage mehrere Dummy-Körper-Bäume 82, 92 eingesetzt. In den Darstellungen gemäß 5 und 6 ist lediglich jeweils ein Dummy-Körper-Baum 82, 92 dargestellt, der auf der Oberseite eines um eine Rotationsachse 76 drehbaren Substrattischs 78 aufgenommen ist.
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In der Darstellung gemäß 5 ist beispielsweise ein Dummy-Körper-Baum 82 dargestellt, der einzelne Isolatoren 36, ausgestaltet als Isolationsbecher, umfasst. In diesem befinden sich die Dummy-Körper 70. Die Wand der Isolatoren 36, hier ausgeführt als Isolationsbecher im Dummy-Körper-Baum 82 übereinanderliegend, weist jeweils ein Peltier-Element 38 auf, welches von einem elektrischen Leiter 40 durchsetzt ist, der seinerseits mit dem Kabelbaum 86 verbunden ist. Über den Kabelbaum 86 sind sämtliche elektrische Leiter 40 der einzelnen Peltier-Elemente 38 mit dem Messsystem 80 verbunden. Darüber hinaus besteht eine Verbindung der Thermoelemente 42, die möglichst oberflächennah an den zu beschichtenden Dummy-Körpern 70 verlaufen, über den elektrischen Leiter 40 ebenfalls mit dem Kabelbaum 86 und über diesen an das Messsystem 80 angeschlossen. Dies bedeutet, dass die Temperatur der innerhalb einer hier nur teilweise dargestellten plasmagestützten Vakuumbeschichtungsanlage vorgesehenen Dummy-Körpern 70 genauestens erfasst werden kann. Abhängig von der jeweils erfassten Temperatur, d. h. der IST-Temperatur 18 der Dummy-Körper 70, kann über das Messsystem 80 bei entsprechender Abweichung von einer vorgegebenen SOLL-Temperatur 12 die Temperatur der zu beschichtenden Oberflächen der Substrate 32 oder Bauteile 32 genauestens eingestellt werden. Aufgrund der Äquivalenz der Dummy-Körper 70 und der Bauteile 32 zueinander, kann die IST-Temperatur 18 von dem ebenfalls mittels des Peltier-Elements 38 beheizten Dummy-Körper 70 auf die Bauteile 32 oder Substrate 32 übertragen werden.
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Während in der Ausführungsvariante gemäß 5 im Dummy-Körper-Baum 82 mehrere als Isolatoren 36 dienende Becher übereinander liegend ausgeführt sind, ist der Dummy-Körper-Baum 92 gemäß der Ausführungsvariante nach 6 durchgängig aus Isolationsmaterial beschaffen. Aus der Ausführungsvariante gemäß 5 geht hervor, dass der Substrattisch 78 um seine Rotationsachse 76 rotiert. Es ist ebenfalls möglich, dass der Dummy-Körper-Baum 82 eine Eigenrotation 84 ausführt, d. h. drehbar auf der Oberseite des Substrattischs 78 angeordnet ist. Es versteht sich, dass anstelle der in den Ausführungsvarianten gemäß 5 und 6 dargestellten einzelnen Dummy-Körper-Bäume 82, 92 eine Vielzahl von Dummy-Körper-Bäumen 82, 92 auf der Oberseite des um die Rotationsachse 76 verdrehbaren Substrattisches 78 aufgenommen sein können. Dies richtet sich nach der Anzahl der in der jeweiligen Vakuumbeschichtungsanlage zu beschichtenden Bauteile 32. Die Eigenrotation 84 der einzelnen Dummy-Körper-Bäume 82, wie in den Ausführungsvarianten gemäß 5 und 6 angedeutet, bietet in vorteilhafter Weise die Möglichkeit, dass die jeweils zu beschichtenden Oberflächen qualitativ hochwertig beschichtet werden können, weil sie dem Beschichtungsmedium gegenüber relativ beweglich ausgesetzt sind und demzufolge während der Eigenrotation 84 der Dummy-Körper-Bäume 82, 92 und des Substratbaums 30 an diesen keine unbeschichteten Oberflächennester verbleiben. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann mithin nicht nur die Beschichtungstemperatur, bei der die Beschichtung erfolgt, genauestens erfasst und erforderlichenfalls nachgeregelt werden, sondern es ist auch eine Relativbewegung der zu beschichtenden Oberfläche in Bezug auf die Beschichtungsquelle möglich. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung lässt sich der immens wichtige Beschichtungsparameter Temperatur genauestens einstellen und während des Beschichtungsvorgangs beibehalten, sodass qualitativ sehr hochwertige Beschichtungen erhalten werden können.
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Als weiterer Vorteil des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Temperaturregelsystems mit den in 5 und 6 dargestellten Dummy-Körper-Bäumen 82, 92 ist zu nennen, dass die Beheizungs- beziehungsweise Aufheizzeit der einzelnen Bauteile 32 oder Substrate 32 und Dummy-Körper 70 im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen sehr kurz ist, da durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung gezielt die zu beschichtenden Oberflächen beheizt werden und deren Peripherie im Wesentlichen unbeheizt bleibt - abgesehen von einer sich zwangsläufig einstellenden Wärmeleitung bei höheren Beschichtungstemperaturen in die Umgebung.
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Darüber hinaus ist eine individuelle Temperaturanpassung der einzelnen Bauteile 32 oder Substrate 32 und Dummy-Körper 70 möglich. Prozessbedingt kann es zwischen den einzelnen Bauteilen 32 oder Substraten 32 und den Dummy-Körpern 70 zu Temperaturunterschieden kommen, die durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung sehr wirksam ausgeglichen werden können.
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Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagenen in den 4, 5 und 6 dargestellten Ausführungsvarianten lassen sich qualitativ sehr hochwertige Beschichtungen, auch Mehrfachbeschichtungen, erstellen, da eine punktuelle, für jede Oberfläche einstellbare und beibehaltbare Temperaturvorgabe und - Überwachung möglich ist. Somit lassen sich Mikrostrukturen, Mehrfachbeschichtungen, Eigenspannungen der Beschichtungen, auch Beschichtungsdicken und weitere Parameter mehr einstellen, was im Ergebnis zu sehr hochwertig ausgeführten Beschichtungen führt.
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Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014019238 A1 [0005]
- WO 2015/169385 A1 [0006]
- DE 102007033947 A1 [0007]
- DE 69526718 T2 [0008]
