DE10205168A1

DE10205168A1 - Verfahren zur Zwischenbehandlung von Substraten in einer In-Line-Vakuumbeschichtungsanlage

Info

Publication number: DE10205168A1
Application number: DE2002105168
Authority: DE
Inventors: Joern Brueckner; Hans-Juergen Heinrich; Christian Heinzelmann; Christian Hubert; Erwin Zschieschang
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Priority date: 2002-02-07
Filing date: 2002-02-07
Publication date: 2003-08-21

Abstract

Der Erfindung, die ein Verfahren zur Zwischenbehandlung von Substraten in In-Line-Vakuumbeschichtungsanlagen, bei dem Substrate auf Carriern aufgebracht werden und diese auf Carrierträgern durch die Vakuumbeschichtungsanlage transportiert werden, betrifft, liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Zwischenbehandlung von Substraten in In-Line-Vakuumbeschichtungsanlagen anzugeben, bei dem unter Einhaltung eines geringstmöglichen Flächenbedarfes zusätzliche Substratbehandlungsschritte realisiert werden. Dies wird dadurch gelöst, dass die Carrierträger in einem Bereich diskontinuierlichen Transports in der Vakuumbeschichtungsanlage durch eine Pufferkammer bewegt werden und dabei jeder Carrierträger mit einer größtmöglichen und dabei jeweils gleichen Verweilzeit in der Pufferkammer verweilt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zwischenbehandlung von Substraten in In-Line-Vakuumbeschichtungsanlagen, bei dem Substrate auf Carriern aufgebracht werden und diese auf Carrierträgern durch die Vakuumbeschichtungsanlage transportiert werden.
Eine Erfindung der eingangs genannten Art ist mit der Aristo- In-Line-Beschichtungsanlage der Fa. Balzers Prozesssysteme GmbH realisiert. Diese besteht aus einer Beschichtungsanlage mit mehreren Vakuumbeschichtungssektionen und über Transferkammern verbundene vor- und nachgelagerte Schleusenkammern.
Zur Beschichtung der Substrate findet ein Carrier Anwendung, der die Substrate sowohl innerhalb der Vakuumbeschichtungssektionen als auch durch die Schleusen hindurch transportiert. Der Carrier besteht meist aus einem Carrierträger und einem Carriereinsatz (Carrier). Der Carriereinsatz dient der Aufnahme von Substraten. Vor einer Eingangsschleuse werden die Carriereinsätze mit Substraten bestückt. Dabei stehen die Carrier entweder senkrecht, wobei die Substrate durch die Carriereinsätze mechanisch gehalten werden, oder leicht geneigt, wobei die Substrate durch die Schwerkraft auf den Carriereinsätzen gehalten werden.
Auf einer geraden Carrierbahn fahren die Carrierträger entlang des Transportweges durch die Beschichtungsanlage. Sie tragen die bestückten Carriereinsätze durch die Beschichtungsanlage hindurch. Dabei sind auf dem Weg durch die Beschichtungsstrecke hindurch mehrere Dichtungs- und Schleusensysteme sowie Systeme zur Prozessgastrennung zwischen den einzelnen Vakuumbeschichtungssektionen zu passieren.
Verlässt der Carrier nach dem Beschichtungsvorgang die Ausgangsschleuse, werden dem Carrierträger die Substrate entnommen. Der Carrierträger wird anschließend leer über eine parallel zu der Beschichtungsanlage verlaufenden Carrierrückführung zu der Eingangsschleuse zurückgeführt. Im Bereich zwischen der Entnahme der beschichteten Substrate und der Eingangsschleuse können die Carrierträger mit neuen Substraten bestückt werden.
Diese Beschichtungsanlage kann mit verschiedenen Prozesssektionen beliebig erweitert werden. Allerdings ist die Baulänge dieser Anlage und die lange Rückführung der Carrier problematisch.
In der deutschen Patentanmeldung 100 28 005.6 ist eine Beschichtungsanlage beschrieben, die diese Probleme vermeidet. Allerdings hat diese Anlage wiederum den Nachteil, dass sie nicht beliebig erweiterbar ist. Hierin wird nämlich die Carrierrückführung zumindest durch einen Teil der Beschichtungsanlage gebildet und die Carrierbahn ist als geschlossene Bahn ausgeführt. Damit ist diese Anlage im Wesentlichen als Rundanlage konzipiert. Mit einer Erweiterung der Anlage, um beispielsweise weitere Substratbehandlungsschritte zu realisieren, wäre das Einfügen weiterer Anlagenteile erforderlich, was in Folge der runden Anlage Auswirkungen beispielsweise auf den Durchmesser der Anlage und somit auf die Gestaltung der übrigen Anlagenteile hätte.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Zwischenbehandlung von Substraten in In-Line-Vakuumbeschichtungsanlage anzugeben, bei dem unter Einhaltung eines geringst möglichen Flächenbedarfes zusätzliche Substratbehandlungsschritte realisiert werden.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Carrierträger in einem Bereich diskontinuierlichen Transports in der Vakuumbeschichtungsanlage durch eine Pufferkammer bewegt werden und dabei jeder Carrierträger mit einer größtmöglichen und dabei jeweils gleichen Verweilzeit in der Pufferkammer verweilt.
Dazu wird in einem Bereich des diskontinuierlichen Transports, eine Pufferkammer geschaffen. Bereiche diskontinuierlichen Transport befinden sich an den Stellen der Anlage, an denen eine Richtungsänderung der Carrierträger beabsichtigt ist. Bei einer sich in einer Längsrichtung erstreckenden Anlage können Pufferkammern an beide Enden der Anlage geschaffen werden, um eine Richtungsänderung der Carrier (180°) für den Rücktransport parallel zur Anlage zu realisieren. Diese Pufferkammer ist Voraussetzung dass die Carrierträger mit einer größstmöglichen Verweilzeit in der Pufferkammer einen Zwischenbehandlungsschritt erfahren können.
Dabei wird, nachdem sich die Anlage in einem eingefahrenen Zustand befindet, die Belegungsreihenfolge der Carrieraufnahmegondeln nach einer Belegungs- bzw. Statustabelle so festgelegt, dass beispielsweise bei vier Carrieraufnahmegondeln eine Verweilzeit eines Carrierträgers erreicht wird, die größer als die dreifache Taktzeit der Gesamtanlage ist.
In einer günstigen Ausführung des Verfahrens ist vorgesehen, dass in eine Pufferkammer nacheinander mindestens zwei Carrierträger eingebracht werden und dass im laufenden Prozess jeder der Carrierträger so lange in der Pufferkammer verweilt, bis alle vor ihm eingefahrenen Carrierträger aus der Pufferkammer ausgefahren sind.
Dabei erfolgt die Belegung der Carrieraufnahmegondeln in der Pufferkammer unter Berücksichtigung zweier Regeln. Zum ersten wird bei der Betrachtung eines laufenden Prozesses derjenige Carrierträger als nächster aus der Pufferkammer ausgefahren, der die größte Verweilzeit aufweist. Zum zweiten wird in einem folgenden Verfahrensschritt die dabei freigewordene Carrieraufnahmegondel durch einen nächsten Carrierträger neu belegt. Hierdurch wird eine gleichmäßige und kontinuierliche Belegung aller vorhandenen Carrieraufnahmegondeln in der Pufferkammer, unter Beachtung der Gleichbehandlung aller Substrate, erreicht.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Carrierträger in alle möglichen Positionen in der Pufferkammer für eine technologische Vor- und/oder Nachbehandlung gefahren wird.
Die möglichen Positionen werden sind durch die konstruktive Gestaltung der Pufferkammer bestimmbar. Dadurch, dass der carrierträger jede dieser möglichen Positionen einnimmt, kann dieser die längstmögliche Zeit in der Pufferkammer verweilen. Wird beispielsweise die Pufferkammer zum Vorheizen oder Abkühlen von Substraten benutzt, Vorgänge, die relativ zeitaufwändig sind, so kann damit die Verweilzeit längstmöglich gestaltet werden.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße In-Line- Vakuumbeschichtungsanlage, und
Fig. 2a bis 2f den Status der Pufferkammer zu ausgewählten Zeiten.
Zur Erzielung einer größtmöglichen Verweilzeit der Carrier 2 in der Pufferkammer 13 unter Beachtung der Gleichbehandlung der einzelnen Carrier 2 wird die Belegungsreihenfolge der Carrieraufnahmegondeln 17 der Wechseleinheit 16 nach einer Statustabelle geregelt.
Die Fig. 2a bis 2f zeigt eine Pufferkammer 13 mit angrenzender erster Schleusenkammer 10 bzw. dem entsprechenden ersten Transferbereich 8 zu ausgewählten Zeitpunkten in einer schematischen Darstellung.
Im Beispiel soll bei einer Anlage im eingefahrenen Zustand folgende Belegungssituation angenommen werden. In der Wechseleinheit 16 sind die Carrieraufnahmegondeln 17 auf den Positionen C22, C23 und C24 belegt. Auf der Position C1 steht ein Carrierträger 3 der in die Pufferkammer 13 übernommen werden soll. Nachdem der Transfer des Carrierträgers 3 von der Position C1 in die Pufferkammer 13 erfolgt ist, belegt dieser die Position C21 wie in Fig. 2b dargestellt ist. Nachdem alle Carrieraufnahmegondeln 17 der Wechseleinheit 16 belegt sind, muss nun im nächsten Schritt ein Carrierträger 3 aus der Pufferkammer 13 ausgeschleust werden. Dazu führt die Wechseleinheit 16 einen Drehschritt d. h. eine Drehung um 90 Grad aus.
Im Beispiel ist eine Drehrichtung für alle Drehschritte im Urzeigersinn angenommen. Das Verfahren ist aber nicht von der Drehrichtung der Wechseleinheit 16 abhängig, solange die Drehrichtung für alle Drehschritte die gleiche ist.
Nach diesem Drehschritt ergibt sich ein Belegungsstatus, wie er in der Fig. 2c dargestellt ist. Der letzte eingefahrene Carrierträger 3 belegt die Position C22. Auch die Positionen C21, C23 und C24 sind durch Carrierträger 3 belegt. Im nächsten Schritt wird der auf der Position C23 befindliche Carrierträger 3 aus der Pufferkammer 13 auf die Position C3 ausgefahren (Fig.2d). Nach der Ausfahrt des Carrierträgers 3 steht eine freie Carrieraufnahmegondel 17 zur Aufnahme des nächsten Carrierträgers 3 zur Verfügung.
Zur Einfahrt in die Pufferkammer 13 befindet sich der nächsten Carrierträger 3 auf der Position C1. Vor der Aufnahme muss die Wechseleinheit 16 zwei Drehschritte, d. h. eine Drehung von 180 Grad durchführen. Nach erfolgter Drehung steht die leere Carrieraufnahmegondel 17 auf der Position C21 der Position C1 fluchtend gegenüber und der Carrierträger 3 kann in die Pufferkammer 13 übernommen werden (Fig. 2e). Nach der Aufnahme des Carrierträgers 3 ergibt sich die in Fig. 2f dargestellte Belegungssituation.
Diese Belegungssituation gleicht der in Fig. 2b dargestellten insofern, dass alle Carrieraufnahmegondeln 17 belegt sind und nun zwangsläufig in einem nächsten Schritt ein Carrierträger 3 aus der Pufferkammer 13 ausgeschleust werden muss, um einen kontinuierlichen Betrieb der Anlage zu gewährleisten. Dafür müssen die in Fig. 2c bis 2f dargestellten und oben beschriebenen Abläufe wiederholt werden. Bezugszeichenliste 1 In-Line-Vakuumbeschichtungsanlage
2 Carrier
3 Carrierträger
4 Transportrichtung
5 Substrat
6 Bereich diskontinuierlichen Transports
7 Bereich kontinuierlichen Transports
8 erster Transferbereich
9 zweiter Transferbereich
10 erste Schleusenkammer
11 zweite Schleusenkammer
12 Vakuumbeschichtungssektion
13 erste Pufferkammer
14 Eingangsseite der Pufferkammer
15 Ausgangsseite der Pufferkammer
16 Wechseleinheit
17 Carrieraufnahmegondel
18 Heizelement
19 Linearantrieb
20 Kammerwandung
21 zweite Pufferkammer
22 Drehdurchführung

Claims

1. Verfahren zur Zwischenbehandlung von Substraten in In-Line- Vakuumbeschichtungsanlagen bei dem Substrate auf Carriern aufgebracht werden und diese auf Carrierträgern durch die Vakuumbeschichtungsanlage transportiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Carrierträger in einem Bereich diskontinuierlichen Transports in der Vakuumbeschichtungsanlage durch eine Pufferkammer bewegt werden und dabei jeder Carrierträger (3) mit einer größtmöglichen und dabei jeweils gleichen Verweilzeit in der Pufferkammer (13; 21) verweilt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in eine Pufferkammer (13; 21) nacheinander mindestens zwei Carrierträger (3) eingebracht werden und dass im laufenden Prozess jeder der Carrierträger (3) so lange in der Pufferkammer (13; 21) verweilt, bis alle vor ihm eingefahrenen Carrierträger (3) aus der Pufferkammer (13; 21) ausgefahren sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Carrierträger (3) in alle möglichen Positionen in der Pufferkammer (13; 21) für eine technologische Vor- und/oder Nachbehandlung gefahren wird.