DE202012101675U1 - Arrangement for measuring the temperature of substrates in a vacuum treatment plant - Google Patents

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Abstract

Anordnung zur Temperaturmessung von Substraten in einer Vakuumbehandlungsanlage, die einen Vakuumraum (2), der durch eine Kammerwandung (3) von der Atmosphäre getrennt ist, und eine Substratauflage (5) aufweist, wobei die Anordnung ein Pyrometer (14) außerhalb des Vakuumraumes (2) umfasst, das über ein Tubusrohr (15) mit der Kammerwandung (3) derart verbunden ist, dass seine Messachse (13) durch das Rohrinnere auf einen Messort (12) an der Substratauflage (5) gerichtet ist, wobei das Tubusrohr (15) die Kammerwandung (3) durch eine Wandungsöffnung durchdringt und mit seiner Tubusrohröffnung (19) in dem Vakuumraum (2) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der in den Vakuumraum (2) mündende Teil (17) des Tubusrohres (15) mit der Kammerwandung (3) in wärmeleitender Verbindung steht und dass konzentrisch um den in den Vakuumraum (2) mündenden Teil (17) des Tubusrohres (15) ein erstes Abschirmelement (20), das zu dem Mantel des Tubusrohres (15) einen Abstand (21) aufweist, zu dem Tubusrohr (15) thermisch isoliert angeordnet ist.Arrangement for measuring the temperature of substrates in a vacuum treatment system, which has a vacuum space (2), which is separated from the atmosphere by a chamber wall (3), and a substrate support (5), the arrangement having a pyrometer (14) outside the vacuum space (2 ), which is connected to the chamber wall (3) via a tube tube (15) in such a way that its measuring axis (13) is directed through the inside of the tube to a measuring location (12) on the substrate support (5), the tube tube (15) the chamber wall (3) penetrates through a wall opening and opens with its tube tube opening (19) in the vacuum space (2), characterized in that the part (17) of the tube tube (15) opening into the vacuum space (2) with the chamber wall (3 ) is in a thermally conductive connection and that concentrically around the part (17) of the tube tube (15) opening into the vacuum space (2) a first shielding element (20) which is at a distance (21) from the jacket of the tube tube (15) is to the tube (1 5) is arranged thermally insulated.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Temperaturmessung von Substraten in einer Vakuumbehandlungsanlage, die einen Vakuumraum, der durch eine Kammerwandung von der Atmosphäre getrennt ist, und eine Substratauflage aufweist, 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 an der Substratauflage gerichtet ist, wobei das Tubusrohr die Kammerwandung durch eine Wandungsöffnung durchdringt und mit seiner Tubusrohröffnung in dem Vakuumraum mündet.The invention relates to an arrangement for measuring the temperature of substrates in a vacuum treatment plant, which has a vacuum space which is separated from the atmosphere by a chamber wall, and a substrate support, wherein the arrangement comprises a pyrometer outside the vacuum space, which via a tube tube with the chamber wall in such a way is connected, that its measuring axis is directed through the tube interior to a measuring location on the substrate support, wherein the Tubusrohr penetrates the chamber wall through a wall opening and opens with its Tubusrohröffnung in the vacuum space.

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 mit einfachen Mitteln dadurch zu gewährleisten, dass eine Kontamination des Linsensystems oder eines Schutzglases vor dem Linsensystem eines Pyrometers beim Einsatz in Vakuumbehandlungsanlagen minimiert und Fremdeinstrahlungen vermieden werden.It is therefore an object of the invention to ensure the accuracy of measurement of pyrometers by simple means that minimizes contamination of the lens system or a protective glass in front of the lens system of a pyrometer when used in vacuum processing systems and foreign radiation is avoided.

Die erfindungsgemäße Aufgabenstellung wird durch eine Anordnung zur Temperaturmessung von Substraten gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Die Ansprüche 2 bis 8 geben Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösungen an.The object of the invention is achieved by an arrangement for measuring the temperature of substrates according to the features of claim 1. Claims 2 to 8 indicate embodiments of the solutions according to the invention.

Insbesondere sieht die Erfindung vor, eine Anordnung zur Temperaturmessung von Substraten der eingangs genannten Art dadurch auszubilden, dass der in den Vakuumraum mündende Teil des Tubusrohres mit der Kammerwandung in wärmeleitender Verbindung steht. Konzentrisch um den in den Vakuumraum mündenden Teil des Tubusrohres ist ein erstes Abschirmelement angeordnet, das zu dem Mantel des Tubusrohres einen Abstand aufweist und zu den Tubusrohren thermisch isoliert ist.In particular, the invention provides an arrangement for measuring the temperature of substrates of the type mentioned in that the opening into the vacuum space part of the tube tube is in heat-conducting connection with the chamber wall. A first shielding element is arranged concentrically around the part of the tube tube opening into the vacuum space, which has a spacing from the jacket of the tube tube and is thermally insulated from the tube tubes.

Da das Tubusrohr mit der Kammerwandung in wärmeleitender Verbindung steht, wird das Tubusrohr gekühlt. Diese Kühlung bewirkt bereits, dass Dampfteilchen, die von dem Vakuumbehandlungsprozess stammen, und die zu einer Kontamination des Pyrometers führen würden, auf dem Weg von der Mündungsöffnung zum Pyrometer an der Wandung des Tubusrohres kondensieren. Dementsprechend ist es sehr zweckmäßig, das Tubusrohr mit einer größtmöglichen Länge zwischen Kammerboden und Messort zu versehen, da durch diese Länge die Wahrscheinlichkeit der Partikelkondensation an dem Tubusrohr steigt. Andererseits ist es zweckmäßig, den Durchmesser des Tubusrohres im Verhältnis zur Länge viel kleiner zu wählen, da damit die Mündungsöffnung des Tubusrohres klein wird und somit die Wahrscheinlichkeit des Eintrittes von kontaminierenden Partikeln sinkt. Das Abschirmelement umschließt nun den in den Vakuumraum mündenden Teil des Tubusrohres, wobei es einen Abstand zu dem Tubusrohr selbst aufweist. Dieses Abschirmelement hat zunächst die Funktion der Verminderung der Wärmeeinstrahlung infolge eines beheizten Vakuumbehandlungsprozesses auf das Tubusrohr, die möglicherweise zu einer Verfälschung des Messergebnisses führen könnte. Da im Vakuum die hauptsächliche Wärmeübertragung durch Strahlung stattfindet, stellt außerdem der Abstand zwischen dem ersten Abschirmelement und dem Tubusrohr, der ja ebenfalls Vakuum aufweist, eine isolierende Barriere dar. Dies wird dadurch unterstützt, dass das erste Abschirmelement von dem Tubusrohr auch thermisch isoliert ist.Since the tube tube is in heat-conducting connection with the chamber wall, the tube tube is cooled. This cooling already causes vapor particles originating from the vacuum treatment process, which would lead to contamination of the pyrometer, to condense on the wall of the tube tube on the way from the orifice to the pyrometer. Accordingly, it is very expedient to provide the tube tube with the greatest possible length between the chamber bottom and the measuring site, since the length of this tube increases the probability of particle condensation on the tube tube. On the other hand, it is expedient to choose the diameter of the Tubusrohres in relation to the length much smaller, since thus the mouth of the Tubusrohres becomes small and thus decreases the probability of the entry of contaminating particles. The shielding element now encloses the opening into the vacuum space part of the tube Tubus, wherein it has a distance from the Tubusrohr itself. This shielding element initially has the function of reducing the heat radiation as a result of a heated vacuum treatment process on the tube tube, which could possibly lead to a falsification of the measurement result. Moreover, since the main heat transfer by radiation takes place under vacuum, the distance between the first shielding element and the tube tube, which also has a vacuum, constitutes an insulating barrier. This is aided by the fact that the first shielding element is also thermally insulated from the tube tube.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass konzentrisch um das erste Abschirmelement ein zweites Abschirmelement angeordnet ist, das zu dem ersten Abschirmelement einen Abstand aufweist und zu dem ersten Abschirmelement thermisch isoliert ist. Durch die Anordnung zweier derartig beabstandeter Abschirmelemente wird der Einfluss von externer Wärmestrahlung auf das Tubusrohr zusätzlich in erheblichem Maße minimiert. So wird nämlich durch das zweite Abschirmelement eine direkte Einstrahlung auf das erste Abschirmelement verhindert. Eine Wärmeleitung zwischen dem ersten und dem zweiten Abschirmelement kann nicht stattfinden. Mithin verbleibt also nur die Wärmestrahlung, die infolge des Aufheizens des zweiten Abschirmelementes ausgesendet wird und die das erste Abschirmelement trifft. Diese Wärmestrahlung ist aber erheblich kleiner als die direkte Wärmestrahlung, die auf das zweite Abschirmelement einwirkt. Diese Wärmestrahlung des zweiten Abschirmelementes auf das erste Abschirmelement wird von dem ersten Abschirmelement reflektiert, so dass diese Strahlung von dem Tubusrohr ferngehalten wird. Auf das Tubusrohr wirkt mithin nur noch die durch das erste Abschirmelement infolge eines Aufheizens ausgesandte Wärmestrahlung. Diese Restwärmestrahlung ist jedoch erheblich kleiner als die direkte Wärmestrahlung.In one embodiment of the invention, it is provided that a second shielding element is arranged concentrically around the first shielding element, which has a spacing from the first shielding element and is thermally insulated from the first shielding element. The arrangement of two such spaced shielding the influence of external heat radiation is additionally minimized to the Tubusrohr to a considerable extent. Thus, direct radiation onto the first shielding element is prevented by the second shielding element. A heat conduction between the first and the second shielding element can not take place. Thus, only the thermal radiation which is emitted as a result of the heating of the second shielding element and which strikes the first shielding element thus remains. However, this heat radiation is considerably smaller than the direct heat radiation which acts on the second shielding element. This thermal radiation of the second shielding element on the first shielding element is reflected by the first shielding element, so that this radiation is kept away from the tube tube. Consequently, only the heat radiation emitted by the first shielding element as a result of heating up acts on the tube tube. However, this residual heat radiation is considerably smaller than the direct heat radiation.

Dieser geschilderte Effekt wird durch eine weitere Anordnung weiterer Abschirmelemente, die in der Art des zweiten Abschirmelementes um jeweils außen liegende weitere Abschirmelemente angeordnet sind, zusätzlich verstärkt.This described effect is additionally reinforced by a further arrangement of further shielding elements, which are arranged in the manner of the second shielding element around respective outer shielding elements.

Insbesondere ist es zweckmäßig, dass sich das erste oder die Abschirmelemente in axialer Richtung des Tubusrohres berührungsfrei von der Kammerwandung bis zur Höhe der Tubusrohrmündung erstrecken. Damit wird der in den Vakuumraumteil ragende Teil des Tubusrohres vollständig von dem Abschirmelement oder den Abschirmelementen umgeben.In particular, it is expedient that the first or the shielding elements extend in the axial direction of the tube tube without contact from the chamber wall to the height of the tube mouth. Thus, the protruding into the vacuum space part of the Tubusrohres is completely surrounded by the shielding or the shielding.

Es hat sich als sehr zweckmäßig erwiesen, dass das erste oder die Abschirmelemente aus Metallblech gefertigt werden.It has proved to be very useful that the first or the shielding elements are made of sheet metal.

Zur Erleichterung der Fertigung und der Montage ist es in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das erste oder die Abschirmelemente aus zwei miteinander verbundenen Halbschalen bestehen. To facilitate the manufacture and assembly, it is provided in a further embodiment of the invention that the first or the shielding elements consist of two interconnected half-shells.

Zur Erhöhung der Strahlungsabschirmungen hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dass die Oberflächen der Abschirmelemente hoch reflektierend ausgebildet ist.To increase the radiation shields, it has proven to be expedient that the surfaces of the shielding is formed highly reflective.

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

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsmäßen Anordnung zur Temperaturmessung in einem Querschnitt durch eine längserstreckte Vakuumbehandlungsanlage, 1 a schematic representation of an inventive arrangement for measuring temperature in a cross section through an elongated vacuum treatment plant,

2 eine schematische Darstellung eines Längsschnittes durch eine längserstreckte Vakuumbehandlungsanlage mit einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Temperaturmessung und 2 a schematic representation of a longitudinal section through an elongated vacuum treatment plant with an inventive arrangement for measuring temperature and

3 einen Querschnitt durch ein Tubusrohr einer erfindungsmäßen Anordnung zur Temperaturmessung. 3 a cross section through a tube tube of a erfindungsmäßen arrangement for temperature measurement.

Wie in 1 und 2 dargestellt, weist eine Vakuumbehandlungsanlage 1 einen Vakuumraum 2 auf, der durch eine Kammerwandung 3 von der Atmosphäre getrennt ist. Im Inneren des Vakuumraumes 3, der seinerseits wieder in Vakuumkammern 4 getrennt sein kann, ist eine Substrattransporteinrichtung 5 angeordnet. Auf dieser Substrattransporteinrichtung 5, die ihrerseits aus Transportrollen 6 besteht, ist ein Substrat 7 in Längserstreckung 8 durch die Vakuumbehandlungsanlage 1 bewegbar. Die Vakuumkammer 4 ist hierbei als eine Wärmebehandlungskammer ausgebildet, wobei Heizelemente 9 für das Aufheizen des Substrates 7 sorgen. Um zu ermöglichen, dass das Substrat 7 in einer eigenen Atmosphäre gehalten wird, ist eine Wärmekammer 10 vorgesehen. Diese Wärmekammer 10 umschließt das Substrat 7 im Wesentlichen. Dabei wird die Wärmekammer 10 von den Heizelementen 9 durch Wärmestrahlung aufgeheizt und gibt seine Wärmeenergie an das Substrat 7 ebenfalls über Wärmestrahlung weiter. Zur Messung des Substrates 7 ist in der Wärmekammer 10 eine Messöffnung 11 eingebracht. Durch diese Messöffnung 11 kann von einem Messort 12 die von dem Substrat 7 ausgesandte Wärmestrahlung entlang der Messachse 13 zu einem Pyrometer 14 gelangen. Das Pyrometer 14 ermittelt aus der von dem Substrat 7 am Messort 12 ausgesandten Wärmestrahlung die Temperatur des Substrates 7.As in 1 and 2 shown, has a vacuum treatment plant 1 a vacuum space 2 on, passing through a chamber wall 3 separated from the atmosphere. Inside the vacuum space 3 which, in turn, returns to vacuum chambers 4 can be separated, is a substrate transport device 5 arranged. On this substrate transport device 5 , which in turn are made of transport wheels 6 exists is a substrate 7 in longitudinal direction 8th through the vacuum treatment plant 1 movable. The vacuum chamber 4 is here designed as a heat treatment chamber, wherein heating elements 9 for heating the substrate 7 to care. To allow the substrate 7 is kept in its own atmosphere, is a heat chamber 10 intended. This heat chamber 10 encloses the substrate 7 essentially. This is the heat chamber 10 from the heating elements 9 heated by heat radiation and gives its heat energy to the substrate 7 also on heat radiation on. For measuring the substrate 7 is in the heat chamber 10 a measuring opening 11 brought in. Through this measuring opening 11 can be from a location 12 that of the substrate 7 emitted heat radiation along the measuring axis 13 to a pyrometer 14 reach. The pyrometer 14 determined from the of the substrate 7 at the measuring location 12 emitted heat radiation, the temperature of the substrate 7 ,

Das Pyrometer 14 ist über Tubusrohr 15 an die Kammerwandung 2 angeflanscht. Zur Verhinderung einer Kontamination des nicht näher dargestellten Linsensystems des Pyrometers 14 ist zwischen dem Tubusrohr 15 und dem Pyrometer 14 ein Schutzglas 16 angeordnet. Durch das Schutzglas 16 kann damit verhindert werden, dass Partikel, die durch das Tubusrohr 15 eindringen, weitergeleitet werden. Allerdings verschmutzt dabei das Schutzglas 16 selbst und behindert damit die Aufnahme von Wärmestrahlung von dem Messort 12 durch das Pyrometer 14, wodurch Fehler bei der Temperaturmessung auftreten können.The pyrometer 14 is via tube tube 15 to the chamber wall 2 flanged. To prevent contamination of the lens system of the pyrometer, not shown 14 is between the Tubusrohr 15 and the pyrometer 14 a protective glass 16 arranged. Through the protective glass 16 Can be used to prevent particles passing through the tube tube 15 penetrate, be forwarded. However, it contaminates the protective glass 16 itself and thus hinders the absorption of heat radiation from the measuring location 12 through the pyrometer 14 , which can cause errors in the temperature measurement.

Um einen Beitrag zur Minimierung des Eintretens von Partikeln, insbesondere von Dampfpartikeln in das Tubusrohr und auf das Schutzglas zu leisten, weist das Tubusrohr einen Teil 17 auf, der in den Vakuumraum 2 hineinragt. Dieser Teil 17 des Tubusrohres 15 ist an seinem Fußpunkt 18 mit der Kammerwandung 3 wärmeleitend verbunden. Durch diese wärmeleitende Verbindung wird das Tubusrohr 15 gekühlt, das heißt auf einer niedrigeren Temperatur gehalten, als der übrige Vakuumraum 2. Da das Tubusrohr nicht unmittelbar an die Wärmekammer 10 anschließt und durch eine wärmeleitende Anbindung an die Kammerwandung gekühlt ist, werden Kontaminationsteilchen, insbesondere Dampfteilchen, die durch die Mündungsrohröffnung 19 in das Tubusrohr 15 eintreten, auf ihrem Weg zum Pyrometer 14 weitestgehend an der Innenseite des Tubusrohres 15 kondensieren.To make a contribution to minimizing the entry of particles, in particular of steam particles in the tube tube and on the protective glass, the tube tube has a part 17 up in the vacuum room 2 protrudes. this part 17 of the tube tube 15 is at its base 18 with the chamber wall 3 thermally conductive connected. By this heat-conducting compound is the Tubusrohr 15 cooled, that is maintained at a lower temperature than the remaining vacuum space 2 , Since the Tubusrohr not directly to the heat chamber 10 connected and cooled by a heat-conducting connection to the chamber wall, be contamination particles, in particular steam particles passing through the mouth tube opening 19 into the tube tube 15 enter, on their way to the pyrometer 14 as far as possible on the inside of the Tubusrohres 15 condense.

Um die Funktion des Kondensierens auch aufzuhalten, aber auch für die genaue Erfassung der Temperatur des Substrates 7 ist der Einfluss von Fremdstrahlung, das heißt fremder Wärmestrahlung, auszuschließen. In den meisten Fällen liegt die Temperatur des Substrates 7 erheblich unter der Temperatur der Heizelemente 9. Wenn bedingt durch die Lage der in der Nähe der Messachse 13 installierten Heizelemente 9 ein Eindringen von Wärmestrahlung in das Pyrometer 14 möglich ist, kann das Problem auftreten, dass die Messung der Temperatur des Substrates 7 verfälscht wird. Aus diesen Gründen ist der Teil 17 des Tubusrohres 15, der in den Vakuumraum 2 ragt, isoliert.In order to stop the condensing function, but also for the accurate detection of the temperature of the substrate 7 the influence of extraneous radiation, that is external heat radiation, must be excluded. In most cases, the temperature of the substrate is 7 considerably below the temperature of the heating elements 9 , If due to the location of the near the measuring axis 13 installed heating elements 9 penetration of heat radiation into the pyrometer 14 is possible, the problem may occur that the measurement of the temperature of the substrate 7 is falsified. For these reasons, the part is 17 of the tube tube 15 in the vacuum room 2 sticks out, isolated.

Diese Isolation wird dadurch realisiert, dass der Teil 17 des Tubusrohres 15 mit einem konzentrisch um diesen Teil 17 liegenden ersten Abschirmelement 20 versehen ist. Dieses erste Abschirmelement 20 weist zu dem äußeren Mantel des Tubusrohres 15 bzw. des Teils 17 des Tubusrohres 15 einen Abstand 21 auf. Durch diesen Abstand 21 wird in dem Vakuumraum 2 bei bestehendem Vakuum jede Wärmeleitung verbunden. Das bedingt auch, dass zwischen dem ersten Abschirmelement 20 und dem Teil 17 des Tubusrohres 15 jede weitere wärmeleitende Verbindung vermieden wird und das erste Abschirmelement 20 auch zu der Kammerwandung 3 beabstandet angeordnet ist.This isolation is realized by the fact that the part 17 of the tube tube 15 with a concentric around this part 17 lying first shielding 20 is provided. This first shielding element 20 points to the outer shell of Tubusrohres 15 or part 17 of the tube tube 15 a distance 21 on. By this distance 21 is in the vacuum space 2 if there is a vacuum, any heat conduction is connected. This also requires that between the first shielding 20 and the part 17 of the tube tube 15 any further heat conducting connection is avoided and the first shielding element 20 also to the chamber wall 3 spaced apart.

In ganz ähnlicher Weise wie das erste Abschirmelement 20 ist auch ein zweites Abschirmelement 22 konzentrisch um das Tubusrohr 15 und damit auch konzentrisch um das erste Abschirmelement 20 angeordnet. Auch das zweite Abschirmelement 22 weist einen Abstand 23 zu dem ersten Abschirmelement 20 auf. Es ist möglich, dass in gleicher Weise, wie das zweite Abschirmelement 22 im Verhältnis zu dem ersten Abschirmelement 20 angeordnet ist weitere Abschirmelemente vorgesehen sind.In much the same way as the first shielding element 20 is also a second shielding element 22 concentric around the tube tube 15 and thus also concentrically around the first shielding element 20 arranged. Also the second shielding element 22 has a distance 23 to the first shielding element 20 on. It is possible that in the same way as the second shielding 22 in relation to the first shielding element 20 arranged further shielding elements are provided.

Durch das zweite Abschirmelement 22 wird der Eintritt von Wärmestrahlung das erste Abschirmelement 20 erheblich minimiert und damit auch der Eintritt von Wärmestrahlung in den Teil 17 des Tubusrohres 15 stark herabgesetzt. Damit wird einerseits gewährleistet, dass sich der Teil 17 des Tubusrohres 15 nicht aufheizt, wodurch weiterhin die Kondensationswirkung aufrechterhalten wird und zum anderen auch eine Fremdstrahlung, die zu einer Messwertverfälschung des Pyrometers 14 führen würde, vermieden wird.Through the second shielding element 22 the entry of thermal radiation becomes the first shielding element 20 considerably minimized and thus the entry of heat radiation in the part 17 of the tube tube 15 greatly reduced. This ensures on the one hand that the part 17 of the tube tube 15 does not heat up, which continues to maintain the condensation effect and on the other hand, a foreign radiation, which leads to a Messwertverfälschung the pyrometer 14 would be avoided.

Die Anordnungen von mehreren Abschirmelementen 20 und 22 und möglicherweise noch weiteren Abschirmelementen ist in der beschriebenen Art und Weise als „Zwiebelschalentubus” aufgebaut.The arrangements of several shielding elements 20 and 22 and possibly other shielding elements is constructed in the manner described as an "onion shell tube".

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
VakuumbehandlungsanlageVacuum treatment plant
22
Vakuumraumvacuum space
33
Kammerwandungchamber wall
44
Vakuumkammervacuum chamber
55
SubstrattransporteinrichtungSubstrate shuttle
66
Transportrollentransport wheels
77
Substratsubstratum
88th
Längserstreckunglongitudinal extension
99
Heizelementheating element
1010
Wärmekammerheat chamber
1111
Messöffnungmeasurement opening
1212
MessortMeasuring location
1313
Messachsemeasuring axis
1414
Pyrometerpyrometer
1515
TubusrohrTubusrohr
1616
Schutzglasprotective glass
1717
Teil des TubusrohresPart of the Tubusrohres
1818
Fußpunktnadir
1919
Mündungsöffnungmouth
2020
erstes Abschirmelementfirst shielding element
2121
Abstanddistance
2222
zweites Abschirmelementsecond shielding element
2323
Abstanddistance

Claims (7)

Anordnung zur Temperaturmessung von Substraten in einer Vakuumbehandlungsanlage, die einen Vakuumraum (2), der durch eine Kammerwandung (3) von der Atmosphäre getrennt ist, und eine Substratauflage (5) aufweist, wobei die Anordnung ein Pyrometer (14) außerhalb des Vakuumraumes (2) umfasst, das über ein Tubusrohr (15) mit der Kammerwandung (3) derart verbunden ist, dass seine Messachse (13) durch das Rohrinnere auf einen Messort (12) an der Substratauflage (5) gerichtet ist, wobei das Tubusrohr (15) die Kammerwandung (3) durch eine Wandungsöffnung durchdringt und mit seiner Tubusrohröffnung (19) in dem Vakuumraum (2) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der in den Vakuumraum (2) mündende Teil (17) des Tubusrohres (15) mit der Kammerwandung (3) in wärmeleitender Verbindung steht und dass konzentrisch um den in den Vakuumraum (2) mündenden Teil (17) des Tubusrohres (15) ein erstes Abschirmelement (20), das zu dem Mantel des Tubusrohres (15) einen Abstand (21) aufweist, zu dem Tubusrohr (15) thermisch isoliert angeordnet ist.Arrangement for measuring the temperature of substrates in a vacuum treatment plant, which has a vacuum space ( 2 ) passing through a chamber wall ( 3 ) is separated from the atmosphere, and a substrate support ( 5 ), the arrangement being a pyrometer ( 14 ) outside the vacuum space ( 2 ), which via a Tubusrohr ( 15 ) with the chamber wall ( 3 ) is connected in such a way that its measuring axis ( 13 ) through the interior of the tube to a measuring location ( 12 ) on the substrate support ( 5 ), wherein the tube tube ( 15 ) the chamber wall ( 3 ) penetrates through a wall opening and with its Tubusrohröffnung ( 19 ) in the vacuum space ( 2 ), characterized in that in the vacuum space ( 2 ) opening part ( 17 ) of the tube tube ( 15 ) with the chamber wall ( 3 ) is in heat-conducting connection and that concentrically around the in the vacuum space ( 2 ) opening part ( 17 ) of the tube tube ( 15 ) a first shielding element ( 20 ), which leads to the jacket of Tubusrohres ( 15 ) a distance ( 21 ), to the tube tube ( 15 ) is arranged thermally isolated. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass konzentrisch um das erste Abschirmelement (20) ein zweites Abschirmelement (22) angeordnet ist, das zu dem ersten Abschirmelement (20) einen Abstand (23) aufweist und zu dem ersten Abschirmelement (20) thermisch isoliert ist.Arrangement according to claim 1, characterized in that concentrically around the first shielding element ( 20 ) a second shielding element ( 22 ) arranged to the first shielding element ( 20 ) a distance ( 23 ) and to the first shielding element ( 20 ) is thermally isolated. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass mit zunehmendem Abstand weitere Abschirmelemente in der Art des zweiten Abschirmelementes (22) angeordnet sind.Arrangement according to claim 2, characterized in that with increasing distance further shielding elements in the manner of the second shielding element ( 22 ) are arranged. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste (20) oder die Abschirmelemente (22) in axialer Richtung berührungsfrei von der Kammerwandung (3) bis zur Höhe der Tubusrohrmündung (19) erstrecken.Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first ( 20 ) or the shielding elements ( 22 ) in the axial direction without contact from the chamber wall ( 3 ) up to the height of the Tubusrohrmündung ( 19 ). Anordnung nach einen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste oder die Abschirmelemente (20; 22) aus Metallblech bestehen.Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first or the shielding elements ( 20 ; 22 ) consist of sheet metal. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste (20) oder die Abschirmelemente (22) aus zwei miteinander verbundenen Halbschalen bestehen.Arrangement according to claim 5, characterized in that the first ( 20 ) or the shielding elements ( 22 ) consist of two interconnected half-shells. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der Abschirmelemente (20; 22) hochreflektierend ausgebildet sind.Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the surfaces of the shielding elements ( 20 ; 22 ) are formed highly reflective.
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