DE202019100333U1 - Production line comprising a continuous coating plant and a substrate carrier conditioning device - Google Patents
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Abstract
Fertigungslinie (1, 1', 1", 1''') aufweisend
- wenigstens eine PVD Durchlaufbeschichtungsanlage und/oder wenigstens eine CVD Beschichtungsanlage, wobei Substrate von Substratträgern (5) in der Beschichtungsanlage getragen werden, wobei die Substratträger gemeinsam mit den Substraten auf den Substratträgern während eines Beschichtungs-Schritten eines Herstellungsverfahrens von beschichteten Substraten mit einer Schicht beschichtet werden, und
- eine Substratträgerkonditionierungsvorrichtung (9) zum Entfernen der Schicht von den Substratträgern (5),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Fertigungslinie (1, 1', 1", 1''') ein Substratträger-Transportsystem (4) zum Transportieren der Substratträger (5) zu der Substratträgerkonditionierungsvorrichtung (9) aufweist, wobei die Substratträgerkonditionierungsvorrichtung (9) ein schichtabtragendes Reinigungsmodul (10, 10', 10'', 10''', 10'''') aufweist, wobei das Substratträger-Transportsystem (4) die Substratträger (5) von der Substratträgerkonditionierungsvorrichtung (9) zurück transportiert für einen weiteren Beschichtungsschritt, wobei das Substratträger-Transportsystem (4) zur Integration eines Substratträger-Reinigungsschrittes in den Herstellungsprozess konfiguriert ist.
Production line (1, 1 ', 1 ", 1''') comprising
- At least one PVD continuous coating equipment and / or at least one CVD coating system, substrates of substrate carriers (5) are carried in the coating system, wherein the substrate carrier coated together with the substrates on the substrate carriers during a coating steps of a method of manufacturing coated substrates with a layer be, and
a substrate carrier conditioning device (9) for removing the layer from the substrate carriers (5),
characterized in that
the production line (1, 1 ', 1 ", 1''') has a substrate carrier transport system (4) for transporting the substrate carriers (5) to the substrate carrier conditioning device (9), the substrate carrier conditioning device (9) comprising a layer-removing cleaning module (10, 10 ', 10'',10''', 10 ''''), the substrate carrier transport system (4) transporting the substrate carriers (5) back from the substrate carrier conditioning device (9) for a further coating step, wherein the substrate carrier Transport system (4) is configured to integrate a substrate carrier cleaning step in the manufacturing process.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fertigungslinie aufweisend wenigstens eine PVD Durchlaufbeschichtungsanlage und/oder wenigstens eine CVD Durchlaufbeschichtungsanlage, wobei Substrate von Substratträgern in der Beschichtungsanlage getragen werden, wobei die Substratträger gemeinsam mit den Substraten auf den Substratträgern während Beschichtungs-Schritten eines Herstellungsverfahrens von beschichteten Substraten mit einer Schicht beschichtet werden, und eine Substratträgerkonditionierungsvorrichtung zum Entfernen der Schicht von den Substratträgern. Die Erfindung steht in engem Bezug zu einem Verfahren zum Herstellen mit wenigstens einer Schicht beschichteter Substrate mit einer solchen Fertigungslinie, wobei das Verfahren einen Beschichtungsschritt zum Abscheiden einer Schicht auf Substratträger und auf Substraten auf dem Substratträger in wenigstens einer PVD-Beschichtungskammer und/oder wenigstens einer CVD-Beschichtungskammer aufweist.The present invention relates to a production line comprising at least one PVD continuous coating apparatus and / or at least one CVD continuous coating apparatus, wherein substrates of substrate carriers are carried in the coating system, wherein the substrate carriers together with the substrates on the substrate carriers during coating steps of a method of producing coated substrates with a Layer are coated, and a substrate carrier conditioning device for removing the layer from the substrate carriers. The invention is closely related to a method of manufacturing at least one layer of coated substrates having such a production line, the method comprising a coating step for depositing a layer on substrate carriers and on substrates on the substrate carrier in at least one PVD coating chamber and / or at least one CVD coating chamber has.
Fertigungslinien mit Durchlaufbeschichtungsanlagen werden in der industriellen Produktion beschichteter Substrate eingesetzt, beispielsweise bei der Herstellung von Solarzellen. Eine reibungslos und kostengünstig ablaufende Produktion sind eine Anforderung. Hochwertige Schichten, die frei von durch Partikel verursachten Defekten sind, stellen eine andere Anforderung dar.Production lines with continuous coating systems are used in the industrial production of coated substrates, for example in the production of solar cells. Smooth and cost-effective production is a requirement. High-quality layers that are free from particle-induced defects represent another requirement.
Ein Substratträger kann mehrere Substrate aufnehmen, um durch gleichzeitiges Beschichten mehrerer Substrate eine hohe Produktionsgeschwindigkeit zu realisieren. Gewöhnlich werden auch die Substratträger gemeinsam mit den Substraten beschichtet. Die Substratträger werden mehrmals benutzt. Entsprechend den mehreren Beschichtungen wird eine große Schichtdicke auf dem Substratträger ausgebildet. Die große Schichtdicke kann das Herstellungsverfahren stören.A substrate carrier can accommodate a plurality of substrates to realize a high production speed by simultaneously coating a plurality of substrates. Usually, the substrate carriers are also coated together with the substrates. The substrate carriers are used several times. According to the multiple coatings, a large layer thickness is formed on the substrate carrier. The large layer thickness can disrupt the production process.
Deshalb müssen Substratträger regelmäßig gereinigt werden. Es sind verschiedene Reinigungsverfahren bekannt, beispielsweise chemische und mechanische. Die Reinigung von Substratträgern erfolgt beispielsweise in einer Reinigungsabteilung des Unternehmens oder bei einem externen Dienstleisterunternehmen. Für die Reinigung eines Maschinenteils kommen verschiedene Verfahren zum Einsatz, die jeweils für das spezifische Reinigungsobjekt geeignet sind.
Die Schichten auf den Substratträgern können abplatzen, sodass störende Partikel oder flächige Schichtablösungen (auch Flocken, Flitter oder Flakes genannt) entstehen. Zur Entfernung loser oder nur schwach anhaftender Partikel sind im Stand der Technik bereits Vorrichtungen bekannt, die während des Durchlaufs von Substratträgern in Durchlaufbeschichtungsanlagen lose Partikel entfernen können.
Partikel sind nicht das einzige Problem in Verbindung mit dicken Beschichtungen auf Substratträgern. Teilweise sind die Schichten porös, sodass die Schichten außerhalb der Beschichtungskammer, wenn sie dort in Kontakt mit Umgebungs-Luft kommen, Luftfeuchtigkeit aufnehmen. Bei einer anschließenden Evakuierung muss dieses von der Schicht aufgenommene Wasser wieder abgepumpt werden. Das kostet Zeit und mindert letztlich die Geschwindigkeit des Herstellungsverfahrens. In solchen Fällen ist es wünschenswert, die Schichtdicken auf den Substratträgern klein zu halten. Häufige Reinigungen der Substratträger außerhalb der Fertigungslinie erfordern eine Vielzahl von Substratträgern pro Fertigungslinie und eine aufwendige Substratträgerlogistik.Particles are not the only problem associated with thick coatings on substrate supports. Partly, the layers are porous, so that the layers outside the coating chamber, when they come into contact with ambient air there, absorb humidity. In a subsequent evacuation this absorbed by the layer of water must be pumped out again. This takes time and ultimately reduces the speed of the manufacturing process. In such cases, it is desirable to keep the layer thicknesses on the substrate carriers small. Frequent cleaning of the substrate carrier outside the production line requires a large number of substrate carriers per production line and a complex substrate carrier logistics.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt im Vorschlagen einer Fertigungslinie mit Durchlaufbeschichtungsanlagen für eine hohe Herstellungsgeschwindigkeit.The object of the present invention is to propose a production line with continuous coating systems for a high production speed.
Die Aufgabe wird durch eine Fertigungslinie gelöst, welche ein Substratträger-Transportsystem zum Transportieren der Substratträger zu der Substratträgerkonditionierungsvorrichtung aufweist, wobei die Substratträgerkonditionierungsvorrichtung ein schichtabtragendes Reinigungsmodul aufweist, wobei das Substratträger-Transportsystem die Substratträger von der Substratträgerkonditionierungsvorrichtung zurück transportiert für die Benutzung in einem weiteren Beschichtungsschritt und wobei das Transportsystem zur Integration eines Substratträger-Reinigungsschrittes in den Herstellungsprozess konfiguriert ist.The object is achieved by a production line which has a substrate carrier transport system for transporting the substrate carriers to the substrate carrier conditioning device, the substrate carrier conditioning device comprising a layer-removing cleaning module, the substrate carrier transport system transporting the substrate carriers back from the substrate carrier conditioning device for use in a further coating step and wherein the transport system is configured to integrate a substrate carrier cleaning step into the manufacturing process.
Die Fertigungslinie gemäß der Erfindung integriert einen Substratträger-Reinigungsschritt in das Herstellungsverfahren, indem das Substratträger-Transportsystem zum Transportieren von Substratträgern zu der Substratträgerkonditionierungsvorrichtung, wo der Substratträger gereinigt wird, benutzt wird. Der Substratträger, der in der Substratträgerkonditionierungsvorrichtung gereinigt bzw. konditioniert wurde, wird anschließend für die weitere Benutzung in Beschichtungsschritten des Herstellungsverfahrens zurückgeführt.The production line according to the invention incorporates a substrate carrier cleaning step into the manufacturing process by using the substrate carrier transport system to transport substrate carriers to the substrate carrier conditioning device where the substrate carrier is being cleaned. The substrate carrier, which has been conditioned in the substrate carrier conditioning device, is then recycled for further use in coating steps of the manufacturing process.
Das Transportsystem kann ein teil- oder vollautomatisches System sein. In der erfindungsgemäßen Durchlaufbeschichtungsanlage wird auf den verwendeten Substratträgern weniger Schichtdicke aufgebaut als auf den Substratträgern herkömmlicher Fertigungslinien aus dem Stand der Technik. Durch die Vermeidung der Ausbildung dicker Schichtstapel auf den Substratträgern werden Schichtabplatzungen und Partikelbildung weitgehend vermieden. An der Oberfläche der Substratträger ist infolge von weniger porösem Material weniger Wasser gebunden. Resultierende Vorteile sind kurze Bearbeitungszeiten, ein schneller Substratdurchlauf und letztlich ein schnelles, viele Substrate pro Zeiteinheit beschichtendes Herstellungsverfahren.The transport system can be a partially or fully automatic system. In the continuous coating system according to the invention, less layer thickness is built up on the substrate carriers used than on the substrate carriers of conventional production lines from the prior art. By avoiding the formation of thick layer stacks on the substrate carriers, film flaking and particle formation are largely avoided. Less water is bound to the surface of the substrate carrier due to less porous material. The resulting advantages are short processing times, a fast substrate throughput and ultimately a fast, many substrates per unit time coating manufacturing process.
Da die Substratträger direkt in der Fertigungslinie gereinigt werden, brauchen diese nicht aus der Fertigungslinie entfernt und durch andere, extern gereinigte Substratträger ersetzt werden. Die aufwendige Substratträger-Logistik, die im Stand der Technik erforderlich war, entfällt entsprechend.Since the substrate carriers are cleaned directly in the production line, they do not need to be removed from the production line and replaced by other, externally cleaned substrate carriers. The complex substrate carrier logistics, which was required in the prior art, is eliminated accordingly.
Die Substratträgerkonditionierungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Fertigungslinie weist ein schichtabtragendes Reinigungsmodul auf. In dem schichtabtragenden Reinigungsmodul wird die Schicht von dem Substratträger zumindest teilweise abgetragen. Die Schicht auf dem Substratträger kann in einem oder in mehreren Durchläufen durch die Beschichtungsanlage hergestellt worden sein. Das Abtragen hängt von verschiedenen beeinflussenden Variablen ab, zum Beispiel vom Material des Substratträgers, vom Schichtmaterial und vom verwendeten Reinigungsverfahren. In einigen Fällen kann die gesamte Schicht in einem Verfahrensschritt entfernt werden, z.B. durch ein mechanisches Abtragen der Schicht oder durch allmähliches Ätzen der Schichtdicke. Es kann sein, dass nur einige von allen Lagen entfernt werden, sodass eine Beschichtung auf dem Substratträger nach dem Reinigen verbleibt.The substrate carrier conditioning device of the production line according to the invention has a layer-removing cleaning module. In the layer-removing cleaning module, the layer is at least partially removed from the substrate carrier. The layer on the substrate carrier may have been produced in one or more passes through the coating system. The ablation depends on various influencing variables, for example the material of the substrate carrier, the layer material and the cleaning method used. In some cases, the entire layer may be removed in one process step, e.g. by mechanical removal of the layer or by gradual etching of the layer thickness. It may be that only some of all layers are removed, leaving a coating on the substrate support after cleaning.
In einigen Ausführungsbeispielen kann der Substratträger durch die Reinigung für das folgende Beschichtungsverfahren vollständig konditioniert werden. In anderen Ausführungsbeispielen werden zusätzlich zu dem Reinigen in der Substratträgerkonditionierungsvorrichtung weitere Konditionierungsschritte ausgeführt. Insgesamt kann das Konditionieren des Substratträgers in verschiedenen Teilschritten durchgeführt werden. Konditionierungsteilschritte können auch vor dem Reinigungsschritt angeordnet sein. Module der Vorrichtung können den Verfahrensteilschritten zugeordnet sein. Die Substratträgerkonditionierungsvorrichtung kann entlang des Rückführweges nach dem Reinigungsmodul ein Nachbehandlungsmodul aufweisen. Das Nachbehandlungsmodul ist in einem Ausführungsbeispiel ein Spülmodul, das nach einem Ätzmodul angeordnet ist und das Rückstände von dem in dem Ätzmodul ausgeführten Ätzschritt entfernt. Außerdem kann die Substratträgerkonditionierungsvorrichtung am Ende des Rückführwegabschnittes durch die Substratträgerkonditionierungsvorrichtung ein Vorbehandlungsmodul aufweisen. In dem Vorbehandlungsmodul kann der Substratträger so behandelt werden, dass die nachfolgende Beschichtung und/oder die nachfolgende Reinigung infolge der Vorbehandlung in dem Vorbehandlungsmodul verbessert ablaufen. Bei der Vorbehandlung handelt es sich in einigen anderen Ausführungsbeispielen um eine Aufrauhung, eine Politur, eine Benetzung, eine Beschichtung mit dem Beschichtungsmaterial, eine Beschichtung mit einer Haftschicht oder eine Beschichtung mit einer Antihaftschicht.In some embodiments, the substrate support may be completely conditioned by the cleaning for the following coating process. In other embodiments, in addition to cleaning in the substrate carrier conditioning device, further conditioning steps are performed. Overall, the conditioning of the substrate carrier can be carried out in different sub-steps. Conditioning sub-steps may also be arranged before the cleaning step. Modules of the device may be associated with the process substeps. The substrate carrier conditioning device may have an aftertreatment module along the return path after the cleaning module. The aftertreatment module in one embodiment is a flush module that is disposed after an etch module and removes residue from the etch step performed in the etch module. In addition, the substrate carrier conditioning device may have a pretreatment module at the end of the return path section through the substrate carrier conditioning device. In the pretreatment module, the substrate carrier can be treated so that the subsequent coating and / or the subsequent cleaning as a result of the pretreatment in the pretreatment module proceeds in an improved manner. The pretreatment, in some other embodiments, is roughening, polishing, wetting, coating with the coating material, coating with an adhesive layer, or coating with an anti-adhesion layer.
Die erfindungsgemäße Fertigungslinie weist in einem Ausführungsbeispiel wenigstens eine Beschichtungsanlage mit einer Substratträgertransportvorrichtung auf, welche einen Bearbeitungsweg zum Transportieren von Substratträgern und Substraten durch wenigstens eine PVD-Beschichtungskammer, der PVD-Beschichtungsanlage und/oder durch wenigstens eine CVD-Beschichtungskammer einer CVD-Beschichtungsanlage und ein Substratträger-Rückführsystem aufweist, das Substrate von einer Position hinter der Beschichtungskammer, zu einer Position vor der Beschichtungskammer zurückführt, wobei der Rückführweg der Substratträger insbesondere neben dem Bearbeitungsweg verläuft, wobei das Substratträger-Rückführsystem die Substratträgerkonditionierungsvorrichtung aufweist, wobei der Rückführweg durch die Konditionierungsvorrichtung und durch das schichtabtragende Reinigungsmodul verläuft, sodass das Substratträgerrückführsystem in diesem Beispiel auch als Substratträger-Transportsystem funktioniert.In one embodiment, the production line according to the invention has at least one coating system with a substrate carrier transport device which has a processing path for transporting substrate carriers and substrates through at least one PVD coating chamber, the PVD coating plant and / or at least one CVD coating chamber of a CVD coating plant Substratträger- Recycling system, which returns substrates from a position behind the coating chamber, to a position in front of the coating chamber, wherein the return path of the substrate carrier extends in particular adjacent to the processing path, the substrate carrier recycling system comprising the substrate carrier conditioning device, wherein the return path through the conditioning device and through the layer-removing Cleaning module runs so that the substrate carrier recycling system in this example also works as a substrate carrier transport system.
Ein Beladebereich der Beschichtungsanlage kann vor der wenigstens einen Beschichtungskammer angeordnet sein und ein Substratentladebereich der Beschichtungsanlage kann hinter der wenigstens einen Beschichtungskammer angeordnet sein. Folglich können der Beladebereich, eine Beschichtungskammer oder mehr als eine Beschichtungskammer und der Entladebereich in einer geraden Linien angeordnet sein, wie es in Durchlaufanlagen üblich ist. In einem anderen Ausführungsbeispiel wird ein Handhabungssystem auf einer Seite der Beschichtungsanlage alternierend als Beladebereich und als Entladebereich benutzt. Das Substratträgerrückführsystem führt die Substratträger nach einem Durchlauf entlang des Bearbeitungsweges durch die Beschichtungsanlage zurück zum Anfang des Bearbeitungsweges für einen weiteren Durchlauf durch die Beschichtungsanlage.A loading area of the coating installation may be arranged in front of the at least one coating chamber, and a substrate unloading area of the coating installation may be arranged behind the at least one coating chamber. Consequently, the loading area, a coating chamber or more than a coating chamber and the discharge area may be arranged in a straight line, as is common in continuous lines. In another embodiment, a handling system on one side of the coater is used alternately as a loading area and as an unloading area. After one pass along the processing path, the substrate carrier return system guides the substrate carriers through the coating system back to the beginning of the processing path for a further pass through the coating system.
Die Konditionierungsvorrichtung ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Komponente der Beschichtungsanlage. Das Substratträgerrückführsystem darin hat nicht nur die Funktionen des Rückführens von Substratträgern nach einem Beschichtungsdurchlauf von Substraten zurück zu dem Anfangspunkt für einen Beschichtungsdurchlauf anderer Substrate. Zusätzlich hat das Substratträgerrückführsystem die Funktion eines Substratträger-Transportsystems, dass die Substratträger zu der Konditionierungsvorrichtung und von ihr zurück transportiert.The conditioning device is in this embodiment, a component of the coating system. The substrate carrier recycling system therein has not only the functions of returning substrate carriers after a coating pass of substrates back to the starting point for a coating pass of other substrates. In addition, the substrate carrier return system has the function of a substrate carrier transport system that transports the substrate carriers to and from the conditioning device.
Der Rückführweg der Substratträger in dem Substratträgerrückführsystem kann in einer Ebene unter der Ebene, in welcher die Beschichtungskammer angeordnet ist und in der die Beschichtung der Substrate erfolgt, angeordnet sein. Abhängig von den lokalen Gegebenheiten in der Fertigungslinie kann der Rückführweg auch neben der Beschichtungskammer in der gleichen Ebene oder in einer Ebene über der Beschichtungskammern angeordnet sein. Der Rückführweg kann in einigen Ausführungsbeispielen teilweise neben dem Bearbeitungsweg angeordnet sein, wobei in diesen Ausführungsbeispielen der Bearbeitungsweg zumindest teilweise ein bidirektionaler Weg ist. In einigen Ausführungsbeispielen ist eine Ladestation sowohl als Substratbeladebereich als auch als Substratentladebereich benutzt.The return path of the substrate carriers in the substrate carrier return system can be arranged in a plane below the plane in which the coating chamber is arranged and in which the coating of the substrates takes place. Depending on the local conditions in the production line, the return path may also be arranged next to the coating chamber in the same plane or in a plane above the coating chambers. The return path may in some embodiments be arranged partially adjacent to the processing path, in which embodiments the processing path is at least partially a bidirectional path. In some embodiments, a charging station is used both as a substrate loading area and as a substrate unloading area.
Die erfindungsgemäße Fertigungslinie kann wenigstens zwei Beschichtungsanlagen aufweisen, von denen jede eine Transportvorrichtung mit einem Substratträgerrückführsystem hat, wobei die Substratträgertransportvorrichtungen der Beschichtungsanlagen mit dem Substratträger-Transportsystem gekoppelt sind, welches die Substratträger zu der Konditionierungsvorrichtung transportiert, das als gemeinsame Reinigungsvorrichtung zum Reinigen von Substratträgern beider Maschinen konfiguriert ist.The production line according to the invention can have at least two coating plants, each of which has a transport device with a substrate carrier return system, wherein the substrate carrier transport devices of the coating plants are coupled to the substrate carrier transport system, which transports the substrate carriers to the conditioning device, as a common cleaning device for cleaning substrate carriers of both machines is configured.
In diesen Ausführungsbeispielen wird die Konditionierungsvorrichtung gemeinsam zur Konditionierung der Substratträger beider Beschichtungsanlagen benutzt. Die Substratträger werden mittels des Substratträger-Transportsystems, das Substratträger von den Beschichtungsanlagen zu der Konditionierungsvorrichtung transportiert und das an die Beschichtungsanlagen oder an die Substratträgerrückführsysteme der Beschichtungsanlagen gekoppelt ist, effektiv gereinigt. Der Substratträger kann nach jedem Durchlauf zu der Substratträger-Konditionierungsvorrichtung oder nach einigen Durchläufen zu ihr geschickt werden. Das Kriterium, wann für einen Substratträger eine Reinigung benötigt wird, kann eine Anzahl von Durchläufen, eine akkumulierte Schichtdicke, eine beginnende Ablösung oder ein anderer Parameter sein.In these embodiments, the conditioning device is commonly used to condition the substrate carriers of both coating equipment. The substrate carriers are effectively cleaned by means of the substrate carrier transport system, the substrate carrier is transported from the coating equipment to the conditioning apparatus and coupled to the coating equipment or to the substrate carrier return systems of the coating equipment. The substrate carrier may be sent to it after each pass to the substrate carrier conditioning device or after a few passes. The criterion of when cleaning is required for a substrate support may be a number of passes, an accumulated layer thickness, an incipient peel, or other parameter.
Das schichtabtragende Reinigungsmodul kann wenigstens ein mechanisch die Beschichtung abtragendes Reinigungswerkzeug, nämlich eine Bürste, eine Partikelstrahlquelle oder eine Hochdruckwasserstrahlquelle, aufweisen. Mechanische Reinigungsmethoden können beispielsweise vorteilhaft eingesetzt werden, wenn die abzutragenden Schichten schlecht am Substratträger oder an einer Antihaftschicht auf dem Substratträger haften, oder wenn es sich um weiche oder spröde Schichten handelt, die von dem mechanischen Reinigungswerkzeug deutlich schneller abgetragen werden als der Werkzeugträger selbst.The layer-removing cleaning module may comprise at least one cleaning tool that mechanically removes the coating, namely a brush, a particle beam source or a high-pressure water jet source. Mechanical cleaning methods can be advantageously used, for example, if the layers to be removed adhere poorly to the substrate carrier or to an anti-adhesion layer on the substrate carrier, or if they are soft or brittle layers, which are removed much faster by the mechanical cleaning tool than the tool carrier itself.
In Varianten der Erfindung weist das schichtabtragende Reinigungsmodul wenigstens eine chemisch die Beschichtung abtragende Reinigungsanordnung auf, insbesondere einen Sprühkopf für eine Ätzflüssigkeit oder eine Verteilvorrichtung für einen Ätzmitteldampf. Mit dieser Reinigungsanordnung kann eine flüssige oder eine gasförmige ätzende Substanz bedarfsgereicht verteilt werden, sodass der Substratträger im Wesentlichen vollflächig bearbeitet und gereinigt wird. Eine gleichmäßige Verteilung der Ätzsubstanz entlang einer Linie oder Fläche kann beispielsweise unter Verwendung einer linearen Spalt-Düse oder durch eine Anordnung von Punktdüsen erreicht werden.In variants of the invention, the layer-removing cleaning module has at least one cleaning arrangement which ablates the coating chemically, in particular a spray head for an etching liquid or a distribution device for an etching medium vapor. With this cleaning arrangement, a liquid or a gaseous corrosive substance can be distributed as needed, so that the substrate carrier is processed and cleaned substantially over the entire surface. A uniform distribution of the etching substance along a line or surface can be achieved, for example, by using a linear slit nozzle or by an array of dot nozzles.
Die Substratträgerkonditionierungsvorrichtung kann in ihrem Reinigungsmodul oder in einem anderen Modul wenigstens eine Plasmaquelle oder eine Antenne für elektromagnetische Strahlung aufweisen. Das von der Plasmaquelle erzeugte Plasma kann zur Bildung ätzaktiver Radikale in einem Ätzmitteldampf vorgesehen sein. Das Plasma kann auch zur Erzeugung von Ionen konzipiert sein, welche wiederum die Schicht von dem Substratträger abstäuben (sputtern). Verschiedene Plasmaquellen werden mit Gleichspannung oder Wechselspannung betrieben. Ein Plasma kann auch für die Abscheidung einer Schicht, beispielsweise einer Antihaftschicht, benutzt werden. Eine Wechselspannung kann auch über eine Antenne in die Reinigungsanordnung eingekoppelt werden, ohne darin ein Plasma zu erzeugen. Beispielsweise kann eine Erwärmung einer wasserbeladen hygroskopischen Schicht durch Mikrowellen-Strahlung vorgesehen sein, wobei durch Verdampfung des Wassers in der Schicht ein Ablösen der Schicht initiiert wird.The substrate carrier conditioning device may be in its cleaning module or in a another module at least one plasma source or an antenna for electromagnetic radiation. The plasma generated by the plasma source may be provided to form etch-active radicals in an etchant vapor. The plasma may also be designed to generate ions, which in turn will sputter the layer from the substrate support. Various plasma sources are operated with DC or AC voltage. A plasma can also be used for the deposition of a layer, for example an anti-adhesion layer. An alternating voltage can also be coupled via an antenna into the cleaning arrangement without generating a plasma therein. For example, heating of a water-laden hygroscopic layer by microwave radiation may be provided, wherein evaporation of the water in the layer initiates detachment of the layer.
Das schichtabtragende Reinigungsmodul kann ein mit einem Ätzmittel gefülltes Flüssigkeitsbad aufweisen. Das Reinigungsmodul kann also als eine Art Nassbank ausgebildet sein, wobei der zu reinigende Substratträger in ein Flüssigkeitsbad oder nacheinander in mehrere Flüssigkeitsbäder getaucht wird. Durch den Kontakt der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsbad mit dem Substratträger wird eine Reinigung bewirkt, beispielsweise durch eine Ätzung. Das schichtabtragende Reinigungsmodul kann auch ein Flüssigkeitsbad und eine Ultraschallquelle aufweisen. Die Ultraschallquelle kann dabei die Wechselwirkung zwischen der Flüssigkeit in dem Flüssigkeitsbad und dem Substratträger intensivieren oder den Substratträger bzw. die darauf befindliche Schicht zu Schwingungen anregen.The layer-removing cleaning module may comprise a filled with an etchant liquid bath. The cleaning module can thus be designed as a kind of wet bench, wherein the substrate carrier to be cleaned is immersed in a liquid bath or successively in a plurality of liquid baths. The contact of the liquid in the liquid bath with the substrate carrier causes a cleaning, for example by etching. The layer-removing cleaning module may also include a liquid bath and an ultrasonic source. The ultrasound source can intensify the interaction between the liquid in the liquid bath and the substrate carrier or excite the substrate carrier or the layer located thereon to vibrate.
Gemäß einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Durchlaufbeschichtungsanlage weist das schichtabtragende Reinigungsmodul wenigstens eine thermische Reinigungsanordnung auf, nämlich eine Heizvorrichtung und/oder eine Kühlvorrichtung. Das Heizer-Element der Heizvorrichtung kann beispielsweise ein elektrischer Widerstandsheizer, ein Lampenfeld, eine mit einem leitfähigen Substratträger zusammenwirkende Induktionsspule oder ein Gasbrenner sein. Die Aufgabe des Heizers kann darin bestehen, ein Reinigungsmedium, den Substratträger oder eine beschichtete und zu reinigende Substratträgeroberfläche zu erwärmen. Der Effekt der Erwärmung kann darin bestehen, die Aktivität eines Reinigungsmittels zu erhöhen. Die Erwärmung kann aber auch dazu dienen, die durch die Reinigung zu entfernende Schicht oder eine Hilfsschicht zu zersetzen, zu verdampfen oder schmelzen zu lassen. Teilweise bewirkt eine Erwärmung auch eine Schädigung einer Grenzfläche zwischen dem Substratträger und der darauf befindlichen Schicht.According to one embodiment of the continuous coating system according to the invention, the layer-removing cleaning module has at least one thermal cleaning arrangement, namely a heating device and / or a cooling device. The heater element of the heater may be, for example, an electrical resistance heater, a lamp array, an induction coil cooperating with a conductive substrate carrier, or a gas burner. The task of the heater may be to heat a cleaning medium, the substrate carrier or a coated and to be cleaned substrate carrier surface. The effect of heating may be to increase the activity of a cleaning agent. However, the heating can also serve to decompose the layer to be removed by the cleaning or an auxiliary layer, to evaporate or to melt. In some cases, heating also causes damage to an interface between the substrate carrier and the layer located thereon.
Die thermische Reinigungsanordnung kann wenigstens einen Laser umfassen. Das vom Laser ausgestrahlte Licht kann zumindest teilweise in der Schicht oder unter der Schicht absorbiert werden und dort durch eine lokale Erwärmung auf eine hohe Temperatur ein zumindest teilweises Verdampfen und ein Ablösen der Schicht bewirken. Der Laser kann eine auf die spezifische Reinigungsaufgabe abgestimmte Wellenlänge und Leistung haben. Der Laserstrahl kann fokussiert oder linear oder zwei-dimensional aufgeweitet sein.The thermal cleaning arrangement may comprise at least one laser. The light emitted by the laser light can be at least partially absorbed in the layer or under the layer and cause there by a local heating to a high temperature, an at least partial evaporation and a detachment of the layer. The laser can have a wavelength and power matched to the specific cleaning task. The laser beam can be focused or linear or two-dimensional widened.
Die Substratträgerkonditionierungsvorrichtung kann eine Materialsammelvorrichtung aufweisen, wobei in der Materialsammelvorrichtung das von dem Reinigungsmodul entfernte Schichtmaterial gesammelt wird. Die zur Produktion beschichteter Substrate eingesetzten Materialien sollen gut ausgenutzt und nicht verschwendet werden. Während der kontinuierlichen Produktion in der Fertigungslinie wird viel Material auf den Substratträgen abgeschieden und in den Reinigungsverfahren abgetragen. Insbesondere bei wertvollen Schichtmaterialien, beispielsweise Edelmetallen, ist eine Rückgewinnung der bei der Reinigung entfernten Schichtrückstände wünschenswert. In der erfindungsgemäßen Fertigungslinie ist die Rückgewinnung von Rohstoffen einfach realisierbar, weil in der Reinigungsvorrichtung immer die gleiche Schicht entfernt wird.The substrate carrier conditioning device may comprise a material collection device, wherein in the material collection device, the layer material removed from the cleaning module is collected. The materials used for the production of coated substrates should be well utilized and not wasted. During continuous production in the production line, a lot of material is deposited on the substrate deposits and removed in the cleaning process. Particularly with valuable layer materials, for example precious metals, a recovery of the layer residues removed during the cleaning is desirable. In the production line according to the invention, the recovery of raw materials is easy to implement, because in the cleaning device always the same layer is removed.
Die erfindungsgemäße Fertigungslinie ist ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens zum Herstellen von mit wenigstens einer Schicht beschichteten Substraten in der Fertigungslinie, wobei das Verfahren wenigstens einen Substratträgerkonditionierungsschritt aufweist, der in der Substratträgerkonditionierungsvorrichtung durchgeführt wird und wobei der Substratträgerkonditionierungsstritt wenigstens einen Verfahrensteilschritt aufweist, in welchem in einem Reinigungsmodul die Schicht von dem Substratträger zumindest teilweise abgetragen wird. Der innerhalb der Fertigungslinie durchgeführte Reinigungsschritt, trägt indirekt zu qualitativ hochwertigen, partikelarmen Schichten bei. Die Produktivität des Verfahrens wird gegenüber herkömmlichen Verfahren erhöht und die beim Betreiben der Durchlaufbeschichtungsanlage entstehenden Kosten werden im Vergleich mit Verfahren aus dem Stand der Technik gesenkt.The production line according to the invention is designed to carry out a method for producing at least one layer-coated substrates in the production line, the method having at least one substrate carrier conditioning step carried out in the substrate carrier conditioning device and wherein the substrate carrier conditioning step comprises at least one process substep in which in a cleaning module the layer is at least partially removed from the substrate carrier. The cleaning step carried out within the production line contributes indirectly to high-quality, low-particle layers. The productivity of the process is increased over conventional processes and the costs associated with operating the continuous coating equipment are reduced as compared to prior art processes.
Verschiedene angesprochene Merkmale und Optionen der Erfindung können im Ermessen eines Fachmanns miteinander kombiniert werden, ohne den Schutzumfang aus dieser Offenbarung zu verlassen.Various addressed features and options of the invention may be combined with one another at the discretion of one skilled in the art without departing from the scope of this disclosure.
Die vorliegende Erfindung soll im Folgenden anhand von Figuren weiter erläutert werden; es zeigen:
-
1 eine erfindungsgemäße Fertigungslinie mit einer Durchlaufbeschichtungsanlage mit einem Reinigungsmodul; -
2 eine Fertigungslinie mit dem Reinigungsmodul und einem Nachbehandlungsmodul; -
3 eine Fertigungslinie mit dem Reinigungsmodul, dem Nachbehandlungsmodul und einem Vorbehandlungsmodul; -
4 eine Fertigungslinie mit zwei Durchlaufbeschichtungsanlagen und einem gemeinsamen Reinigungsmodul; -
5 ein Reinigungsmodul mit Bürsten; -
6 ein Reinigungsmodul mit einer Partikelstrahlquelle; -
7 ein Reinigungsmodul mit einem Sprühkopf für Ätzflüssigkeit; -
8 ein Reinigungsmodul mit einer Verteilvorrichtung für Ätzmitteldampf; -
9 ein Reinigungsmodul mit einem Ätzmittel in eine Flüssigkeitsbad; -
10 ein Reinigungsmodul mit Lasern; -
11 ein Reinigungsmodul mit Plasmaquellen; -
12 ein Reinigungsmodul mit Heizvorrichtungen und Kühlvorrichtungen; -
13 ein Reinigungsmodul mit einer Ultraschallquelle und -
14 ein Reinigungsmodul mit einer Wasserstrahlquelle.
-
1 a production line according to the invention with a continuous coating plant with a cleaning module; -
2 a production line with the cleaning module and an aftertreatment module; -
3 a production line with the cleaning module, the aftertreatment module and a pretreatment module; -
4 a production line with two continuous coating plants and a common cleaning module; -
5 a cleaning module with brushes; -
6 a cleaning module with a particle beam source; -
7 a cleaning module with a spray head for etching liquid; -
8th a cleaning module having an etchant vapor distribution device; -
9 a cleaning module with an etchant in a liquid bath; -
10 a cleaning module with lasers; -
11 a cleaning module with plasma sources; -
12 a cleaning module with heaters and cooling devices; -
13 a cleaning module with an ultrasonic source and -
14 a cleaning module with a water jet source.
Danach wird der leere Substratträger
In den verschiedenen Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Gegenstände. Die Ausführungen zu einer Figur sind nach angemessener Berücksichtigung bestehender Unterschiede entsprechend auch für andere Figuren anwendbar.In the various figures, like reference characters designate like or similar items. The remarks on a figure are also applicable to other figures after appropriate consideration of existing differences.
In dem Ausführungsbeispiel von
Die
In
Im Reinigungsmodul
Das in
Im Ausführungsbeispiel von
In einem beispielhaften Ausführungsbeispiel besteht der Substratträger aus einem Edelstahl. Bei dem Herstellungsverfahren handelt es sich im Wesentlichen um ein Sputter-Verfahren von 100 nm dicken Indium-Zinn-Oxidschichten (ITO) auf beide Seiten der Substrate. Der Substratträger wird für 50 Durchläufe benutzt. Dabei wird eine ITO-Schicht mit einer Schichtdicke von ungefähr 5µm auf dem Substratträger ausgebildet. Dann wird der Substratträger
In dem Ausführungsbeispiel von
Die beschriebenen Komponenten können im Ermessen des Fachmanns miteinander kombiniert werden, auch wenn die Kombination nicht explizit beschrieben ist. Zufällig nacheinander beschriebene Merkmale dürfen nicht als zwingende Merkmalskombination missverstanden werden.The described components can be combined with one another at the discretion of the person skilled in the art, even if the combination is not explicitly described. Randomly described features must not be misunderstood as a compelling combination of features.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1, 1', 1", 1'''1, 1 ', 1 ", 1' ''
- Fertigungslinieproduction line
- 22
- Beschichtungsanlagecoating plant
- 33
- Bearbeitungswegprocessing path
- 44
- Substratträger-TransportsystemSubstrate carrier transport system
- 55
- Substratträgersubstrate carrier
- 66
- Beschichtungskammercoating chamber
- 77
- Substratträger-RückführsystemSubstrate carrier recirculation system
- 88th
- Rückführwegreturn path
- 99
- SubstratträgerkonditionierungsvorrichtungSubstrate support conditioning device
- 10, 10', 10", 10''', 10""10, 10 ', 10 ", 10' '', 10" "
- schichtabtragendes Reinigungsmodullayer-removing cleaning module
- 1111
- Nachbehandlungsmodulpost-treatment module
- 1212
- Vorbehandlungsmodulpretreatment module
- 1313
- Bürstebrush
- 1414
- PartikelstrahlquelleParticle beam source
- 1515
- Sprühkopfspray nozzle
- 1616
- Ätzflüssigkeitetchant
- 1717
- Verteilvorrichtungdistributor
- 1818
- ÄtzmitteldampfÄtzmitteldampf
- 1919
- Ätzmittel in FlüssigkeitsbadEtching agent in liquid bath
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- 2424
- Ultraschallquelleultrasound source
- 2525
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- 2626
- SubstratträgerbeladebereichSubstratträgerbeladebereich
- 2727
- SubstratträgerentladebereichSubstrate carrier escape loading area
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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