DE202012101674U1

DE202012101674U1 - Arrangement for calibrating a pyrometer

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Publication number: DE202012101674U1
Application number: DE202012101674U
Authority: DE
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne GmbH
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2012-05-07
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2022-05-08
Also published as: DE102012207512A1; DE102012207510A1; DE202012101670U1; DE202012101675U1; DE102012207510B4

Abstract

Anordnung zur Kalibrierung eines Pyrometers in einer Vakuumbehandlungsanlage (3), die einen Vakuumraum (1) beinhaltet, der durch eine Kammerwandung (14) von der Atmosphäre getrennt ist, wobei die Anordnung ein Pyrometer (11) außerhalb des Vakuumraumes (1) umfasst, das über ein Tubusrohr (13) mit der Kammerwandung derart verbunden ist, dass seine Messachse (12) durch das Rohrinnere auf einen Messort (10) in dem Vakuumraum (1) gerichtet ist, wobei das Tubusrohr (13) die Kammerwandung (14) durch eine Wandungsöffnung vakuumdicht durchdringt und mit seiner Tubusrohröffnung in dem Vakuumraum (1) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass ein außerhalb der Messzeiten des Pyrometers (11) in die Messachse (12) einschwenkbarer Referenzkörper (16) angeordnet ist, der mit einem Temperatursensor (25) versehen ist, der mit einer mit dem Pyrometer (11) verbundenen Kalibriereinrichtung (23) verbunden ist.An arrangement for calibrating a pyrometer in a vacuum treatment system (3) which contains a vacuum space (1) which is separated from the atmosphere by a chamber wall (14), the arrangement comprising a pyrometer (11) outside the vacuum space (1) which is connected to the chamber wall via a tube tube (13) in such a way that its measuring axis (12) is directed through the inside of the tube to a measuring location (10) in the vacuum space (1), the tube tube (13) passing through the chamber wall (14) Wall opening penetrates vacuum-tight and opens with its tube opening in the vacuum chamber (1), characterized in that a reference body (16) which can be swiveled into the measuring axis (12) outside the measuring times of the pyrometer (11) and is provided with a temperature sensor (25) is arranged which is connected to a calibration device (23) connected to the pyrometer (11).

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Kalibrierung eines Pyrometers in einer Vakuumbehandlungsanlage, die einen Vakuumraum beinhaltet, der durch eine Kammerwandung von der Atmosphäre getrennt ist, wobei die Anordnung ein Pyrometer außerhalb des Vakuumraumes umfasst, das über ein Tubusrohr mit der Kammerwandung derart verbunden ist, dass seine Messachse durch das Rohrinnere auf einen Messort in dem Vakuumraum gerichtet ist, wobei das Tubusrohr die Kammerwandung durch eine Wandungsöffnung vakuumdicht durchdringt und mit seiner Tubusrohröffnung in dem Vakuumraum mündet.The invention relates to an arrangement for calibrating a pyrometer in a vacuum treatment plant, which includes a vacuum space, which is separated by a chamber wall from the atmosphere, the arrangement comprising a pyrometer outside the vacuum space, which is connected via a tube tube with the chamber wall such that its measuring axis is directed through the tube interior to a measuring location in the vacuum space, the tube tube penetrating the chamber wall through a wall opening in a vacuum-tight manner and opening into the vacuum space with its tube tube opening.

Es ist bekannt, Substrate in Vakuumbehandlungsanlagen Verfahren zu unterziehen, die die Substratoberfläche oder die Substratbeschaffenheit gezielt beeinflussen. So ist es möglich, Substrate im Vakuum zu beschichten, Schichten von Substraten zu entfernen oder Substrate zu tempern. In aller Regel werden die Substrate auf eine Substratauflage gelegt oder in dem Vakuumraum fixiert.It is known to subject substrates in vacuum treatment plants to processes which specifically influence the substrate surface or the substrate texture. It is thus possible to coat substrates in a vacuum, to remove layers of substrates or to temper substrates. As a rule, the substrates are placed on a substrate support or fixed in the vacuum space.

Es sind aber auch kontinuierlich arbeitende Vakuumbehandlungsanlagen bekannt, bei denen das Substrat auf der Substratauflage durch die Vakuumbehandlungsanlage hindurch bewegt wird. Dabei ist in aller Regel die Substratauflage als eine Substrattransporteinrichtung ausgebildet, beispielsweise mit Transportrollen, von denen zumindest einige als angetriebene Transportrollen ausgebildet sind.However, continuously operating vacuum treatment plants are known in which the substrate is moved on the substrate support through the vacuum treatment system. As a rule, the substrate support is designed as a substrate transport device, for example with transport rollers, of which at least some are designed as driven transport rollers.

Bei allen Vakuumbehandlungsprozessen spielt die Substrattemperatur eine entscheidende Rolle. So werden beispielsweise bei einer Substratbeschichtung die Schichteigenschaften erheblich von der Substrattemperatur beeinflusst. Insbesondere bei großflächigen flachen Substraten, die in einer Vakuumbehandlungsanlage beschichtet werden und zu diesem Zecke durch die Vakuumbehandlungsanlage hindurch transportiert werden, spielt die Homogenität der Schichteigenschaften sowohl in Längsrichtung, das heißt in Transportrichtung der Substrate, als auch in Querrichtung eine entscheidende Rolle. Um zur Gewährleistung homogener Schichteigenschaften zu gelangen, ist eine gezielte Beeinflussung der Substrattemperatur zwingend erforderlich. Dies betrifft sowohl die Temperatur selbst als auch deren laterale Homogenität.In all vacuum treatment processes, the substrate temperature plays a crucial role. For example, in the case of a substrate coating, the layer properties are significantly influenced by the substrate temperature. In particular, in the case of large flat substrates which are coated in a vacuum treatment plant and transported to this tick through the vacuum treatment plant, the homogeneity of the layer properties both in the longitudinal direction, that is in the transport direction of the substrates, as well as in the transverse direction plays a crucial role. In order to achieve a homogeneous layer properties, a targeted influence on the substrate temperature is absolutely necessary. This affects both the temperature itself and its lateral homogeneity.

Zur Messung der Substrattemperatur und in der Folge zu deren gezielter Beeinflussung ist der Einsatz von Pyrometern bekannt.The use of pyrometers is known for measuring the substrate temperature and, consequently, for influencing them in a targeted manner.

Das Prinzip der Temperaturmessung mittels Pyrometern besteht darin, dass die von einem Körper, in diesem Falle von dem Substrat, ausgehende Wärmestrahlung gemessen wird und von dem Messsignal auf die Temperatur des Substrates geschlossen wird. Dieses Verfahren setzt die Kenntnis des Emissionsvermögens des zu messenden, das heißt des emittierenden Körpers voraus. Weiterhin ist zur Erzielung eines ausreichenden Messsignals im Pyrometer eine Mindestemission des zu messenden Körpers erforderlich. Hochreflektierende Schichten, wie zum Beispiel gesputterte Metallschichten, sind dafür ungeeignet.The principle of temperature measurement by means of pyrometers is that the thermal radiation emanating from a body, in this case from the substrate, is measured and is closed by the measuring signal to the temperature of the substrate. This method requires knowledge of the emissivity of the body to be measured, that is to say of the emissive body. Furthermore, in order to obtain a sufficient measuring signal in the pyrometer, a minimum emission of the body to be measured is required. Highly reflective layers, such as sputtered metal layers, are unsuitable for this.

Das Verfahren der pyrometrischen Temperaturmessung erfordert es daher, dass die Messung der Temperatur eines Substrates in einer Vakuumbehandlungsanlage so erfolgt, dass das Messergebnis durch die Vakuumbehandlung selbst nicht beeinflusst wird, beispielsweise durch eine Veränderung des Emissionsvermögens infolge des Aufbringens von Schichten. So ändert nämlich die Oberfläche des Substrates seine Emissivität während der Beschichtung von Substraten und/oder deren Modifizierung, etwa der Selenisierung oder Sulfurisierung, in Abhängigkeit vom Ort, an dem sich das Substrat in Vakuumbehandlungsanlage befindet. Damit sind nur ungenügende Kenntnisse der örtlich variierenden Emissivität vorhanden, was eine zuverlässige und genaue Temperaturmessung des Substrates verhindert. Bei einer derartigen Temperaturmessung von Substraten behilft man sich damit, dass an Oberflächenteilen des Substrates gemessen wird, das heißt die Strahlung von Oberflächenteilen des Substrates empfangen wird, die nicht durch Vakuumbehandlungsprozesse beeinflusst werden. So wird beispielsweise bei einer Temperaturmessung bei einer Beschichtung eines Substrates mit einer Funktionsschicht die Temperatur des Substrates durch eine Messung von der Substratrückseite erfasst, da sehr oft, beispielsweise durch eine Magnetronzerstäubung, das Substrat nur von einer Seite beschichtet wird. Die Temperaturdifferenzen zwischen der Substratrückseite und der aufzubringenden Schicht sind zumeist vernachlässigbar, insbesondere bei dünnen Gläsern von nur einigen Millimetern.The method of pyrometric temperature measurement therefore requires that the measurement of the temperature of a substrate in a vacuum treatment plant be such that the measurement result is not affected by the vacuum treatment itself, for example by a change in the emissivity due to the application of layers. Namely, the surface of the substrate changes its emissivity during the coating of substrates and / or their modification, such as the selenization or sulfurization, depending on the location in which the substrate is in vacuum treatment plant. Thus, there is insufficient knowledge of the locally varying emissivity, which prevents a reliable and accurate temperature measurement of the substrate. With such a temperature measurement of substrates, it is possible to measure on surface parts of the substrate, that is to say receive the radiation from surface parts of the substrate which are not influenced by vacuum treatment processes. Thus, for example, in a temperature measurement in a coating of a substrate having a functional layer, the temperature of the substrate is detected by a measurement of the substrate back, since very often, for example, by a magnetron sputtering, the substrate is coated only from one side. The temperature differences between the substrate back and the applied layer are usually negligible, especially with thin glasses of only a few millimeters.

Eine wesentliche Forderung bei der Nutzung von Pyrometern zur Temperaturmessung besteht darin, dass Kontaminationen des Linsensystems des Pyrometers ausgeschlossen werden müssen. Insbesondere Vakuumbeschichtungsprozesse führen immer wieder zu derartigen Kontaminationen. Abscheidungen auf dem Linsensystem des Pyrometers von nur wenigen Nanometern Schichtdicke können das Signal am Strahlungsempfänger des Pyrometers bereits so stark schwächen, dass eine genaue Temperaturerfassung nicht mehr möglich ist.An essential requirement in the use of pyrometers for temperature measurement is that contamination of the lens system of the pyrometer must be excluded. In particular, vacuum coating processes repeatedly lead to such contamination. Deposits on the lens system of the pyrometer only a few nanometers thick layer can already weaken the signal at the radiation receiver of the pyrometer so much that an accurate temperature detection is no longer possible.

Es ist bekannt, dass die Pyrometerhersteller zum Schutz der Pyrometeroptik ein Schutzglas oder Schutzfenster vorsehen. Da diese Schutzgläser immer auch eine Signalschwächung verursachen, wird beim Hersteller das Pyrometer zusammen mit dem Schutzglas kalibriert. Mit einem derartigen Schutzglas werden aber nur Kontaminationen vom Linsensystem des Pyrometers ferngehalten. Das Schutzglas selber kontaminiert weiterhin, wenn keine weiteren Maßnahmen getroffen werden. Damit führt die Kontaminierung des Schutzglases wiederum zu einer Beeinträchtigung des Messergebnisses. Die Schutzgläser können zwar ausgetauscht oder gereinigt werden, dies kann jedoch nur in Zeitabständigen, beispielsweise im Rahmen einer Anlagenwartung geschehen.It is known that the pyrometer manufacturers provide a protective glass or protective window to protect the pyrometer optics. Since these protective glasses always cause a signal attenuation, the manufacturer of the pyrometer together with the Protective glass calibrated. With such a protective glass but only contaminants are kept away from the lens system of the pyrometer. The protective glass itself will continue to contaminate if no further measures are taken. Thus, the contamination of the protective glass again leads to an impairment of the measurement result. Although the protective glasses can be replaced or cleaned, but this can only happen in time, for example in the context of a plant maintenance.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Messgenauigkeit von Pyrometern auch während der Zeit zwischen zwei Wartungen, bei denen eine Reinigung oder ein Austausch von Schutzgläsern vorgenommen wird, zu gewährleisten.It is therefore an object of the invention to ensure the accuracy of measurement of pyrometers during the period between two maintenance, in which a cleaning or replacement of protective glass is made.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch einen Anordnung zur Kalibrierung eines Pyrometers mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Ansprüche 2 bis 9 zeigen Ausgestaltungen der Erfindung.According to the invention, this object is achieved by an arrangement for calibrating a pyrometer with the features of claim 1. The claims 2 to 9 show embodiments of the invention.

Gemäß der Erfindung ist somit bei einer Anordnung der eingangs genannten Art ein außerhalb der Messzeiten des Pyrometers in die Messachse einschwenkbarer Referenzkörper angeordnet. Dieser Referenzkörper ist mit einem Temperatursensor versehen, der mit einer mit dem Pyrometer verbundenen Kalibriereinrichtung verbunden ist. Durch diese Anordnung wird es möglich, den Referenzkörper außerhalb der Messzeiten in die Messachse einzuschwenken und somit mittels des Pyrometers die Wärmestrahlung des Referenzkörpers aufzunehmen. Da sich der Referenzkörper in dem Vakuumraum befindet, in dem strahlende Wärmequellen vorhanden sind, denn sonst würde der Einsatz eines Pyrometers ja keinen Sinn machen, wird sich der Referenzkörper auf eine Temperatur aufheizen, die der von den Wärmequellen aufgenommenen Wärmestrahlung entspricht. Dementsprechend sendet der Referenzkörper sodann auch eine Wärmestrahlung aus. Diese Wärmestrahlung kann vom Pyrometer gemessen werden, wenn sich der Referenzkörper in dessen Messachse befindet. Da der Temperatursensor mit der Kalibriereinrichtung verbunden ist, kann in der Kalibriereinrichtung die von dem Referenzkörper mit einem bekannten Emissionsvermögen, d. h. dessen Emissionsvermögen bekannt sein muss, ausgesandte Wärmestrahlung, die von dem Pyrometer aufgenommen wird, mit der von dem Temperatursensor gemessenen Temperatur des Referenzkörpers ins Verhältnis gesetzt werden und somit ein entsprechender Kalibrierwert ermittelt werden, der dann der Kalibriereinstellung des Pyrometers dient. Damit wird erreicht, dass Kontaminationen des Schutzglases oder ähnlicher Bauteile, die während der Messzeiten hervorgerufen werden, auskalibriert werden. Somit steht zu jedem Messzeitpunkt ein fehlerbefreites Pyrometer zur Verfügung.According to the invention, a reference body which can be pivoted into the measuring axis outside the measuring times of the pyrometer is thus arranged in an arrangement of the type mentioned above. This reference body is provided with a temperature sensor which is connected to a calibrator connected to the pyrometer. By this arrangement, it is possible to turn the reference body outside the measuring times in the measuring axis and thus absorb the heat radiation of the reference body by means of the pyrometer. Since the reference body is located in the vacuum space in which radiant heat sources are present, otherwise the use of a pyrometer would make no sense, the reference body will heat up to a temperature corresponding to the absorbed by the heat sources heat radiation. Accordingly, the reference body then also emits heat radiation. This heat radiation can be measured by the pyrometer when the reference body is in its measuring axis. Since the temperature sensor is connected to the calibration device, in the calibration device, that of the reference body with a known emissivity, i. H. whose emissivity must be known, emitted heat radiation, which is recorded by the pyrometer, are set in relation to the temperature of the reference body measured by the temperature sensor and thus a corresponding calibration value are determined, which then serves the Kalibrierereinstellung the pyrometer. This ensures that contamination of the protective glass or similar components caused during the measuring times is calibrated out. Thus, a fault-free pyrometer is available at each measurement time.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass seitlich neben der Pyrometer-Tubus-Anordnung ein Schwenkantrieb angeordnet ist. Dieser Schwenkantrieb weist eine Welle mit einer Drehachse auf, die im Wesentlichen parallel zu der Messachse verläuft. Die Welle durchdringt mittels einer vakuumdichten Drehdurchführung die Kammerwandung. An dem vakuumseitigen Ende der Welle ist sodann der Referenzkörper angeordnet, der durch die Welle in die Messachse einschwenkbar ist.In one embodiment of the invention it is provided that a pivot drive is arranged laterally next to the pyrometer tube arrangement. This pivot drive has a shaft with a rotation axis that runs substantially parallel to the measurement axis. The shaft penetrates the chamber wall by means of a vacuum-tight rotary feedthrough. At the vacuum-side end of the shaft then the reference body is arranged, which can be pivoted by the shaft in the measuring axis.

Dadurch wird es möglich, den Referenzkörper von außen zu steuern und somit genau die Zeitpunkte festzulegen, in denen gemessen werden soll bzw. in denen der Referenzkörper der Kalibrierung dienen soll.This makes it possible to control the reference body from the outside and thus specify exactly the times in which to measure or in which the reference body is to serve the calibration.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Schwenkantrieb zusätzlich als Hubantrieb gebildet ist. Dabei ist die Welle zusätzlich zu der Drehbewegung in Richtung der Drehachse längsbeweglich ausgebildet. Die vakuumdichte Drehdurchführung ist als lineare Drehdurchführung ausgeführt. Durch eine derartige Anordnung wird es möglich, den Referenzkörper nicht nur zu schwenken, sondern auch vor und nach seiner Schwenkbewegung einer Hubbewegung zu unterziehen, wodurch erreicht werden kann, dass der Referenzkörper beispielsweise direkt auf das Tubusrohr aufgesetzt wird, um somit beispielsweise Fremdstrahlungen zu vermeiden.In a further embodiment of the invention it is provided that the pivot drive is additionally formed as a linear actuator. In this case, the shaft is designed to be longitudinally movable in addition to the rotational movement in the direction of the axis of rotation. The vacuum-tight rotary feedthrough is designed as a linear rotary feedthrough. Such an arrangement makes it possible not only to pivot the reference body, but also to subject it to a reciprocating motion before and after its pivotal movement, whereby it can be achieved that the reference body is placed directly on the tube tube, for example, in order to avoid, for example, extraneous radiation.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Referenzkörper mit einer Bohrung versehen ist, in die ein Thermoelement eingebracht ist. Damit wird das Thermoelement vollständig von dem Referenzkörper umhüllt und gibt somit nahezu unverfälscht dessen Temperatur an die Kalibriereinrichtung weiter.In a further embodiment of the invention it is provided that the reference body is provided with a bore into which a thermocouple is introduced. Thus, the thermocouple is completely enveloped by the reference body and thus gives almost unaltered its temperature to the calibration.

Weiterhin kann der Referenzkörper eine Zusatzfunktion aufweisen, in dem er als ein einen Kontaminationseintritt in das Tubusrohr verhinderndes Schutzelement ausgebildet ist. Dadurch wird es möglich, beispielsweise mittels des Referenzkörpers das Tubusrohr zu verschließen, wobei gerade eine Linear-Schwenkbewegung sehr von Vorteil ist. Damit wird zusätzlich vermieden, dass außerhalb der Messzeiten überhaupt Kontaminationen in das Tubusrohr eindringen können.Furthermore, the reference body can have an additional function in which it is designed as a protection element preventing contamination entering the tube tube. This makes it possible, for example by means of the reference body to close the Tubusrohr, just a linear pivoting movement is very beneficial. This additionally avoids that contamination can penetrate the tube tube outside of the measuring times.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Referenzkörper als schwarzer Strahler ausgebildet ist. Als schwarzer Strahler ist dabei ein solcher strahlender Körper zu verstehen, dessen Absorptionsgrad nahe bei eins liegt. Dies wird in einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, dass der Referenzkörper mit einer hochwärmeabsorbierenden Oberfläche versehen ist. Dabei kann die hochabsorbierende Oberfläche durch eine Oberflächenstrukturierung oder durch eine Oberflächenbeschichtung erzeugt werden. Da nach dem kirchhoffschen Strahlungsgesetz die thermische Strahlung proportional zu dem Absorptionsvermögen ist, wird durch die Gestaltung des Referenzkörpers als schwarzer Strahler erreicht, dass eine bestmögliche Wärmestrahlung abgegeben wird, die sodann zu einer nahezu fehlerfreien Auswertung bei der Referenzbildung führen kann, so dass durch den Referenzstrahler selbst keine oder vernachlässigbare Fehler bei der Kalibrierung erzeugt werden. Dabei ist es nicht zwingend erforderlich, dass der gesamte Referenzkörper als schwarzer Strahler ausgebildet ist. Es ist bereits vorteilhaft, wenn die Fläche auf dem Referenzkörper, auf die das Pyrometer „sieht”, ein gutes Emissionsvermögen aufweist. Entscheidend ist in jedem Falle, das Emissionsvermögen des Referenzkörpers in dem Wellenlängenbereich des Pyrometers bekannt ist.In a further embodiment of the invention it is provided that the reference body is designed as a black radiator. As black emitter is to be understood as such a radiating body whose absorption is close to one. This is in an embodiment of Invention achieved in that the reference body is provided with a high heat absorbing surface. In this case, the highly absorbent surface can be produced by a surface structuring or by a surface coating. Since, according to the Kirchhoff radiation law, the thermal radiation is proportional to the absorption capacity, is achieved by the design of the reference body as a black body, that the best possible heat radiation is emitted, which can then lead to a nearly error-free evaluation in the reference formation, so that by the reference radiator even no or negligible calibration errors are generated. It is not absolutely necessary that the entire reference body is designed as a black radiator. It is already advantageous if the surface on the reference body, on which the pyrometer "sees", has a good emissivity. It is crucial in any case, the emissivity of the reference body in the wavelength range of the pyrometer is known.

Die Fläche auf dem Referenzkörper, auf die das Pyrometer „sieht”, kann durch etwaige Beschichtungen sein Emissionsvermögen ändern. Wenn hier unerwünschte Beschichtungen zu Änderungen des Emissionsvermögens führen, ist eine Strukturierung der Oberfläche des Referenzkörpers zur Erreichung eines hohen Emissionsvermögens sinnvoll, so dass das Emissionsvermögen nur gering von dem Emissionsvermögen der Oberflächenbeschichtung abhängt.The area on the reference body on which the pyrometer "sees" can change its emissivity by any coatings. If unwanted coatings lead to changes in the emissivity, structuring the surface of the reference body to achieve a high emissivity makes sense, so that the emissivity depends only slightly on the emissivity of the surface coating.

Eine weitere Lösung kann darin bestehen, dass ein Sackloch im Referenzkörper mit einem möglichst großen Aspektverhältnis, d. h. einem Verhältnis Sacklochtiefe/Sacklochdurchmesser eingebracht ist, das den Temperatursensor oder das Thermoelement aufnimmt. Dabei wird der Durchmesser so gewählt, dass das Pyrometer nur die Strahlung aus dem Hohlraum (Sackloch) erreicht. Bei bekanntem Emissionsvermögen der Innenbeschichtung kann das Emissionsvermögen des Hohlraumes berechnet oder experimentell ermittelt werden.Another solution may be that a blind hole in the reference body with the largest possible aspect ratio, d. H. a blind hole depth / blind hole diameter ratio is introduced which accommodates the temperature sensor or the thermocouple. The diameter is chosen so that the pyrometer only reaches the radiation from the cavity (blind hole). With known emissivity of the inner coating, the emissivity of the cavity can be calculated or determined experimentally.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In zugehörigen Zeichnungen zeigt:The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment. In accompanying drawings shows:

1 einen Längsschnitt durch eine Vakuumbehandlungsanlage, 1 a longitudinal section through a vacuum treatment plant,

2 einen Querschnitt durch die Vakuumbehandlungsanlage und 2 a cross section through the vacuum treatment plant and

3 einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Referenzkörper. 3 a cross section through a reference body according to the invention.

Wie in 1 dargestellt, ist ein Vakuumraum 1 innerhalb einer Vakuumkammer 2 in einer Vakuumbehandlungsanlage 3 realisiert. In dieser Vakuumbehandlungsanlage 3 ist eine Transportvorrichtung 4 mit mehreren Transportrollen 5 vorgesehen. Auf diesen Transportrollen 5 wird ein Substrat 6 in Transportrichtung 7 in Längserstreckung durch die Vakuumbehandlungsanlage 3 transportiert. Dabei passiert das Substrat 6 mehrere nicht näher dargestellte Vakuumkammern 2, in denen jeweils verschiedene Vakuumbehandlungen vorgenommen werden. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Substrat 6 mittels Heizern 8 auf eine bestimmte Temperatur gebracht, um damit beispielsweise Temperprozesse zu realisieren oder die Substrate 6 auf eine Ausgangstemperatur für einen nachfolgenden Prozess zu bringen. Entscheidend ist dabei, dass die Substrate 6 eine definierte Temperatur annehmen. Hierzu wird die Substratrückseite 9 an ihrem Messort 10 von einem Pyrometer 11 entlang dessen Messachse 12 gemessen. Das heißt, die von dem Substrat 6 an den Messort 10 ausgestrahlte Wärmestrahlung gelangt entlang der Messachse 12 durch ein Tubusrohr 13, mit welchem das Pyrometer 11 verbunden ist und das die Kammerwandung 14 vakuumdicht durchdringt, zu dem nicht näher dargestellten Linsensystem des Pyrometers 11. In dem Pyrometer 11 wird sodann die aufgenommene Wärmestrahlung gemessen und daraus die Temperatur des Substrates 6 am Messort 10 ermittelt. Dies übernimmt eine Messeinrichtung 15.As in 1 shown, is a vacuum space 1 inside a vacuum chamber 2 in a vacuum treatment plant 3 realized. In this vacuum treatment plant 3 is a transport device 4 with several transport rollers 5 intended. On these transport wheels 5 becomes a substrate 6 in the transport direction 7 in longitudinal extension through the vacuum treatment plant 3 transported. The substrate passes by 6 several vacuum chambers, not shown 2 , in each of which different vacuum treatments are carried out. In this embodiment, the substrate becomes 6 by heaters 8th brought to a certain temperature, so as to realize, for example annealing processes or the substrates 6 to bring to a starting temperature for a subsequent process. It is crucial that the substrates 6 to assume a defined temperature. For this purpose, the substrate back 9 at their location 10 from a pyrometer 11 along its measuring axis 12 measured. That is, that of the substrate 6 to the place of measurement 10 Radiated heat radiation reaches along the measuring axis 12 through a tube tube 13 with which the pyrometer 11 is connected and that the chamber wall 14 penetrates vacuum-tight, to the non-illustrated lens system of the pyrometer 11 , In the pyrometer 11 Then the recorded heat radiation is measured and from this the temperature of the substrate 6 at the measuring location 10 determined. This is done by a measuring device 15 ,

In den 1 und 2 ist die Pyrometer-Tubusanordnung außerhalb der Messzeiten gezeigt, in denen das Tubusrohr 13 mittels eines Referenzkörpers 16 verschlossen wird. Damit ist es nicht möglich, dass Kontaminationen aus dem Vakuumraum 1 über das Tubusrohr 13 auf das Linsensystem des Pyrometers 11 gelangen.In the 1 and 2 the pyrometer tube assembly is shown outside the measurement times in which the tube barrel 13 by means of a reference body 16 is closed. Thus, it is not possible that contaminants from the vacuum space 1 over the Tubusrohr 13 on the lens system of the pyrometer 11 reach.

Der Referenzkörper 16 ist mit einer Welle 17 eines Hub-Drehantriebes 18 verbunden. Die Welle 17 durchdringt dabei die Kammerwandung 14 vakuumdicht durch eine Linear-Drehdurchführung 19. Die Drehachse 20 der Welle 17 liegt im Wesentlichen parallel zur Messachse 12. Dabei ist die Welle 17 auch entlang ihrer Drehachse 20 längs beweglich. Dies bewirkt, dass der Referenzkörper 16 in seiner in den 1 und 2 dargestellten Stellung aus dem Tubusrohr 15 durch eine Linearbewegung herausgehoben werden kann und anschließend durch eine Drehbewegung aus der Messachse 12 herausgeschwenkt werden kann. Sodann ist der Weg von dem Pyrometer 11 zu dem Messort entlang der Messachse 12 frei und die Messung kann beginnen. Während dieser Zeiten ist es möglich, dass Kontaminationen durch das Tubusrohr 13 zu dem Pyrometer 11 gelangen und dort das Linsensystem oder das nicht näher dargestellte Schutzfenster kontaminieren, das heißt verunreinigen. Dies führt sodann bei mehreren Messungen, bei denen jeweils eine erneute Kontamination auftreten kann, zu einer Verfälschung des Messergebnisses des Pyrometers 11, da dieses durch die Kontaminationen weniger Wärmestrahlung von dem Messort 10 empfängt, als für die entsprechende Temperatur relevant wäre. Aus diesem Grunde ist vorgesehen, den Referenzkörper 16 zumindest im Bereich seiner Referenzfläche 21 mit einer Beschichtung 22 zu versehen, die hochabsorbierend ist. Damit ist die Fläche 22 zugleich auch nahezu ideal strahlend. Von dem Referenzkörper wird somit eine seiner Temperatur entsprechende Strahlung ausgesendet. Wenn nun in den Messpausen mittels des Hub-Drehantriebes 18 der Referenzkörper 16 in die Messachse 12 hineingeschoben wird und dabei als Verschlussstopfen das Tubusrohr 13 verschließt, so kann von dem Pyrometer 11 die von dem Referenzkörper 16 ausgesandte Strahlung gemessen werden. Diese wird sodann an eine Kalibriereinrichtung 23 gegeben. Dies kann auch über die Messeinrichtung 15 geschehen.The reference body 16 is with a wave 17 a stroke rotary drive 18 connected. The wave 17 penetrates the chamber wall 14 Vacuum-tight due to a linear rotary feedthrough 19 , The rotation axis 20 the wave 17 is essentially parallel to the measuring axis 12 , Here is the wave 17 also along its axis of rotation 20 longitudinally movable. This causes the reference body 16 in his in the 1 and 2 shown position from the Tubusrohr 15 can be lifted out by a linear movement and then by a rotational movement of the measuring axis 12 can be swung out. Then the way is from the pyrometer 11 to the measuring location along the measuring axis 12 free and the measurement can begin. During these times it is possible that contamination through the tube tube 13 to the pyrometer 11 arrive there and contaminate the lens system or the protective window, not shown, that is contaminate. This then leads to a falsification of the measurement result of the pyrometer in the case of several measurements in which a renewed contamination can occur in each case 11 because of the contamination less heat radiation from the place of measurement 10 receives than would be relevant for the corresponding temperature. For this reason, it is provided, the reference body 16 at least in the area of its reference surface 21 with a coating 22 to provide, which is highly absorbent. This is the area 22 at the same time almost ideal. From the reference body thus a radiation corresponding to its temperature is emitted. If now in the measuring breaks by means of the stroke rotary drive 18 the reference body 16 into the measuring axis 12 is pushed in and thereby as a stopper Tubusrohr 13 closes, so can from the pyrometer 11 that of the reference body 16 emitted radiation can be measured. This is then sent to a calibration device 23 given. This can also be done via the measuring device 15 happen.

Weiterhin ist in den Referenzkörper 16 eine Bohrung 24 eingebracht, in der ein Thermoelement 25 angeordnet ist. Die Messausgänge 26 des Thermoelementes 25 sind mit der Kalibriereinrichtung 23 verbunden. Die Kalibriereinrichtung 23 errechnet nunmehr aus der über die Messeinrichtung 15 ermittelten Strahlung des Referenzkörpers 16 dessen Strahlung und daraus dessen Solltemperatur, die sodann mit der über das Thermoelement 25 ermittelten Isttemperatur des Referenzkörpers 16 verglichen wird. Aus diesem Vergleich ermittelt die Kalibriereinrichtung 23 sodann ein Kalibriersignal, welches entweder an die Messeinrichtung zur entsprechenden Bewertung der Messergebnisse oder direkt an das Pyrometer 11 gegeben wird.Furthermore, in the reference body 16 a hole 24 introduced, in which a thermocouple 25 is arranged. The measuring outputs 26 of the thermocouple 25 are with the calibration device 23 connected. The calibration device 23 now calculated from the on the measuring device 15 determined radiation of the reference body 16 its radiation and from this its setpoint temperature, which then with the over the thermocouple 25 determined actual temperature of the reference body 16 is compared. The calibration device determines from this comparison 23 then a calibration signal, either to the measuring device for the corresponding evaluation of the measurement results or directly to the pyrometer 11 is given.

Mit einer derartigen Kalibrierung kann sodann der nächste Messvorgang entsprechend fehlerbereinigt durchgeführt werden.With such a calibration, the next measurement process can then be carried out correspondingly error-corrected.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Vakuumraumvacuum space
22: Vakuumkammervacuum chamber
33: VakuumbehandlungsanlageVacuum treatment plant
44: Transportvorrichtungtransport device
55: Transportrolletransport roller
66: Substratsubstratum
77: Transportrichtungtransport direction
88th: Heizerstoker
99: SubstratrückseiteSubstrate back
1010: MessortMeasuring location
1111: Pyrometerpyrometer
1212: Messachsemeasuring axis
1313: TubusrohrTubusrohr
1414: Kammerwandungchamber wall
1515: Messeinrichtungmeasuring device
1616: Referenzkörperreference body
1717: Wellewave
1818: Hub-DrehantriebHub rotary drive
1919: Linear-DrehdurchführungLinear rotary joint
2020: Drehachseaxis of rotation
2121: Referenzflächereference surface
2222: Beschichtungcoating
2323: Kalibriereinrichtungcalibration
2424: Bohrungdrilling
2525: Thermoelementthermocouple
2626: Messausgängemeasuring outputs

Claims

Arrangement for calibrating a pyrometer in a vacuum treatment plant ( 3 ), which has a vacuum space ( 1 ) passing through a chamber wall ( 14 ) is separated from the atmosphere, the arrangement being a pyrometer ( 11 ) outside the vacuum space ( 1 ), which via a Tubusrohr ( 13 ) is connected to the chamber wall such that its measuring axis ( 12 ) through the interior of the tube to a measuring location ( 10 ) in the vacuum space ( 1 ), wherein the tube tube ( 13 ) the chamber wall ( 14 ) penetrates through a wall opening vacuum-tight and with its Tubusrohröffnung in the vacuum space ( 1 ), characterized in that an outside the measuring times of the pyrometer ( 11 ) into the measuring axis ( 12 ) einschwenkbarer reference body ( 16 ) arranged with a temperature sensor ( 25 ), which is connected to one with the pyrometer ( 11 ) connected calibration device ( 23 ) connected is.

Arrangement according to claim 1, characterized in that laterally next to the pyrometer Tubusrohr arrangement ( 11 ; 13 ) a pivoting drive ( 18 ), which is a shaft ( 17 ) with an axis of rotation which is substantially parallel to the measuring axis ( 12 ), which by means of a vacuum-tight rotary feedthrough ( 19 ) the chamber wall ( 14 ) penetrates and at its vacuum-side end of the reference body ( 16 ) arranged by the shaft ( 17 ) into the measuring axis ( 12 ) is einschwenkbar.

Arrangement according to claim 2, characterized in that the pivoting drive ( 18 ) additionally designed as a lifting drive, the shaft ( 17 ) in addition to the rotational movement in the direction of the axis of rotation ( 20 ) longitudinally movable and the vacuum-tight rotary feedthrough as a linear rotary feedthrough ( 19 ) is trained.

Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the reference body ( 16 ) with a bore ( 24 ) into which a thermocouple ( 25 ) is introduced.

Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the reference body ( 16 ) as a contamination entering the tube tube ( 13 ) preventing protective element is formed.

Arrangement according to claim 5, characterized in that the reference body ( 16 ) is designed as a sealing plug.

Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the reference body ( 16 ) is designed as a black radiator.

Arrangement according to claim 7, characterized in that the reference body ( 16 ) is provided with a highly heat-absorbing surface.

Arrangement according to claim 8, characterized in that the highly heat-absorbing surface by surface structuring or surface coating ( 22 ) is generated.