DE202021100664U1 - Vacuum arrangement - Google Patents
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- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
- C23C14/541—Heating or cooling of the substrates
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- H01J37/32733—Means for moving the material to be treated
- H01J37/32752—Means for moving the material to be treated for moving the material across the discharge
- H01J37/32761—Continuous moving
- H01J37/3277—Continuous moving of continuous material
Abstract
Vakuumanordnung (100 bis 1400), aufweisend:
• eine Transportrolle (112) zum Bereitstellen eines Transportpfads (111p) in einem ersten Bereich (301a) an die Rollenhülle (112m) heran und in einem zweiten Bereich (301b) von der Rollenhülle (112m) weg, wobei die Rollenhülle (112m) ein Dielektrikum aufweist;
• zumindest eine Elektrode (304) zum Anregen einer Gasentladung, welche zwischen der Transportrolle (112) und dem Transportpfad (111p) in dem ersten Bereich (301a) oder dem Transportpfad (111p) in dem zweiten Bereich (301b) angeordnet ist;
• wobei die zumindest eine Elektrode (304) ein unmagnetisches Rohr aufweist.
Vacuum arrangement (100 to 1400), comprising:
• a transport roller (112) for providing a transport path (111p) in a first area (301a) to the roll cover (112m) and in a second area (301b) away from the roll cover (112m), wherein the roll cover (112m) a Having dielectric;
• at least one electrode (304) for exciting a gas discharge, which is arranged between the transport roller (112) and the transport path (111p) in the first area (301a) or the transport path (111p) in the second area (301b);
• wherein the at least one electrode (304) has a non-magnetic tube.
Description
Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen eine Vakuumanordnung.Various embodiments relate to a vacuum arrangement.
Im Allgemeinen kann ein Substrat derart behandelt (prozessiert), z.B. beschichtet werden, dass die chemischen und/oder physikalischen Eigenschaften des Substrats verändert werden können. Zum Beschichten eines Substrats können verschiedene Beschichtungsverfahren durchgeführt werden, wie beispielsweise eine Gasphasenabscheidung, z.B. eine chemische Gasphasenabscheidung (CVD) oder eine physikalische Gasphasenabscheidung (PVD). Ein Verfahren der PVD ist beispielsweise die Elektronenstrahlverdampfung (EBPVD), d.h. die Verdampfung eines Beschichtungsmaterials mittels eines Elektronenstrahls. Dabei kann beispielsweise ein Metall im Vakuum verdampft und auf einem nicht-metallischen Substrat (z.B. aus Polyethylenterephthalat - PET) abgeschieden werden, um dieses zu metallisieren.In general, a substrate can be treated (processed), e.g. coated, in such a way that the chemical and / or physical properties of the substrate can be changed. Various coating processes can be used to coat a substrate, such as, for example, a vapor deposition, e.g. a chemical vapor deposition (CVD) or a physical vapor deposition (PVD). One method of PVD is, for example, electron beam evaporation (EBPVD), i.e. the evaporation of a coating material using an electron beam. For example, a metal can be evaporated in a vacuum and deposited on a non-metallic substrate (e.g. made of polyethylene terephthalate - PET) in order to metallize it.
Bei dem Metallisieren (oder allgemeiner beim Beschichten) des Substrats mittels EBPVD kann durch das Bombardement mit rückgestreuten Elektronen aus dem Prozessraum eine elektrische Aufladung des Substrates resultieren. Bei der Abscheidung einer isolierenden Schicht, z.B. aus SiO2, kann das Substrat und die Schicht aufgeladen werden. Der Potentialunterschied zwischen der metallischen geerdeten Walzenoberfläche und dem somit negativ geladenen Substrat kann zu einer elektrostatischen Anziehung zwischen dem Substrat (z.B. einer Folie) und der Walze führen. Elektronen führen beispielsweise in einer metallischen Schicht zur Aufladung dieser, sofern der Bandlauf (d.h. die Schicht kontaktierenden Walzen) isoliert sind. Andererseits verbleibt beispielsweise ein Anteil der hochenergetischen Elektronen im isolierenden Substrat selbst, so dass dieses negativ aufgeladen wird. Das Substrat kann dabei zwischen den elektrisch leitenden Schichten als Isolator dienen. Diese zusätzliche Kraft (neben Bandzugkräften) erhöht den Anpressdruck zwischen dem Substrat und der Walze und damit auch den effektiven Abtransport der im Beschichtungsfenster vom Substrat absorbierten Prozesswärme (z.B. Kondensationswärme, Strahlungswärme, Teilchenenergie) an eine Kühlwalze, wodurch die thermische Beanspruchung des Substrats herabgesetzt wird.When metallizing (or more generally when coating) the substrate by means of EBPVD, the bombardment with backscattered electrons from the process space can result in an electrical charge of the substrate. When an insulating layer, for example made of SiO 2 , is deposited, the substrate and the layer can be charged. The potential difference between the metallic grounded roller surface and the thus negatively charged substrate can lead to an electrostatic attraction between the substrate (eg a foil) and the roller. Electrons in a metallic layer, for example, lead to the charging of the latter, provided that the belt run (ie the rollers contacting the layer) are insulated. On the other hand, some of the high-energy electrons remain in the insulating substrate itself, for example, so that it is negatively charged. The substrate can serve as an insulator between the electrically conductive layers. This additional force (in addition to belt tension) increases the contact pressure between the substrate and the roller and thus also the effective removal of the process heat absorbed by the substrate in the coating window (e.g. heat of condensation, radiant heat, particle energy) to a cooling roller, which reduces the thermal stress on the substrate.
Zur Gewährleistung eines stabilen Substrattransportes kann es erforderlich sein, das Substrat im Bereich des Zwickels zwischen Walze und dem auslaufenden Substrat gezielt zu entladen. Herkömmlicherweise wird durch das Zünden einer Glimmentladung eine gezielte Neutralisierung des Substrates herbeigeführt. Dazu kann beispielsweise eine Stabelektrode im Bereich des auslaufenden Zwickels zwischen Substrat und Prozesswalze mit einer Spannung (ca. +1000 V) beaufschlagt werden, wodurch ein gezielt eingelassenes oder zwischen Substrat und Walze entweichendes Inertgas ionisiert wird (d.h. ein Plasma gebildet wird). Im Bereich des Kathodenfalls beschleunigte Ionen treffen auf das Substrat und tragen so zur Entladung bei.To ensure stable transport of the substrate, it may be necessary to discharge the substrate in a targeted manner in the area of the gusset between the roller and the outflowing substrate. Conventionally, a specific neutralization of the substrate is brought about by igniting a glow discharge. For this purpose, for example, a stick electrode in the area of the expiring gusset between the substrate and the process roller can be subjected to a voltage (approx. +1000 V), which ionizes an inert gas that is specifically admitted or escapes between the substrate and the roller (i.e. a plasma is formed). Ions accelerated in the area of the cathode fall hit the substrate and thus contribute to the discharge.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Vakuumanordnung bereitgestellt, welche anschaulich besonders wenig Bauraum benötigt. Anschaulich erreicht dies, dass die Elektrode möglichst nahe an dem Punkt angeordnet werden kann, an dem das Substrat und die Transportrolle in Kontakt miteinander kommen, bzw. sich voneinander ablösen. Dadurch wird anschaulich möglichst unmittelbar an der Transportrolle ein Entladen des Substrats ermöglicht, was eine Faltenbildung oder eine andere Störung des Substrattransports hemmt. Beispielsweise wird dazu eine magnetfeldgenerierende Elektrode bereitgestellt.According to various embodiments, a vacuum arrangement is provided which clearly requires particularly little installation space. This clearly achieves that the electrode can be arranged as close as possible to the point at which the substrate and the transport roller come into contact with one another or separate from one another. This clearly enables the substrate to be unloaded as directly as possible on the transport roller, which inhibits the formation of wrinkles or any other disruption to the transport of the substrate. For example, an electrode generating a magnetic field is provided for this purpose.
Dies erreicht (z.B. Verglichen zu einer Elektrode ohne Magnetfeld), dass der Zünddruck der Gasentladung und/oder der Betriebsdruck (zur Aufrechterhaltung der Gasentladung) niedriger sein können, die Gasentladung weniger Leistung (z.B. bei gleicher Stromstärke des Entladungsstroms) aufnimmt, eine höhere Plasmadichte (z.B. bei gleicher Leistung) erreicht wird, die Gasentladung bei einem geringeren Betriebsdruck und/oder geringerer Entladungsspannung aufrechterhalten werden kann, was den Abtrag der Elektrode reduziert (z.B. bei gleicher Stromstärke des Entladungsstroms). Ferner kann eine Verschiebung des Magnetsystems und damit der Plasmazonen erfolgen, was eine längere Standzeit der Elektrode erreicht. Mittels einer Verspannung der Elektrode kann ein Durchhängen der Elektrode gehemmt werden, was eine leichtere Bauweise ohne zusätzliche Unterstützung erlaubt.This achieves (e.g. compared to an electrode without a magnetic field) that the ignition pressure of the gas discharge and / or the operating pressure (to maintain the gas discharge) can be lower, the gas discharge consumes less power (e.g. with the same amperage of the discharge current), a higher plasma density ( eg with the same power) is achieved, the gas discharge can be maintained at a lower operating pressure and / or lower discharge voltage, which reduces the erosion of the electrode (eg with the same amperage of the discharge current). Furthermore, the magnet system and thus the plasma zones can be shifted, which results in a longer service life of the electrode. By tensioning the electrode, sagging of the electrode can be inhibited, which allows a lighter construction without additional support.
Es zeigen
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1 bis14A eine Vakuumanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen schematischen Ansichten; und -
14B bis14D verschiedene Formen von Magneten gemäß verschiedenen Ausführungsformen in verschiedenen schematischen Perspektivansichten.
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1 to14A a vacuum arrangement according to various embodiments in various schematic views; and -
14B to14D different shapes of magnets according to different embodiments in different schematic perspective views.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof, and in which there is shown, for purposes of illustration, specific embodiments in which the invention may be practiced. In this regard, directional terminology such as "top", "bottom", "front", "back", "front", "back", etc. is used with reference to the orientation of the character (s) being described. As components of embodiments are positioned in a number of different orientations Directional terminology is used for purposes of illustration and is in no way limiting. It goes without saying that other embodiments can be used and structural or logical changes can be made without departing from the scope of protection of the present invention. It goes without saying that the features of the various exemplary embodiments described herein can be combined with one another, unless specifically stated otherwise. The following detailed description is therefore not to be taken in a limiting sense, and the scope of the present invention is defined by the appended claims.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe „verbunden“, „angeschlossen“ sowie „gekoppelt“ verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung (z.B. ohmsch und/oder elektrisch leitfähig, z.B. einer elektrisch leitfähigen Verbindung), eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.In the context of this description, the terms “connected”, “connected” and “coupled” are used to describe both a direct and an indirect connection (e.g. ohmic and / or electrically conductive, e.g. an electrically conductive connection), a direct or indirect connection as well as a direct or indirect coupling. In the figures, identical or similar elements are provided with identical reference symbols, insofar as this is appropriate.
Das Steuern kann verstanden werden als eine beabsichtigte Beeinflussung eines Systems. Dabei kann der Zustand des Systems gemäß einer Vorgabe verändert werden. Regeln kann als Steuern verstanden werden, wobei zusätzlich einer Zustandsänderung des Systems durch Störungen entgegengewirkt wird. Anschaulich kann die Steuerung eine nach vorn gerichtete Steuerstrecke aufweisen und somit anschaulich eine Ablaufsteuerung implementieren, welche eine Eingangsgröße in eine Ausgangsgröße umsetzt. Die Steuerstrecke kann aber auch Teil eines Regelkreises sein, so dass eine Regelung implementiert wird. Die Regelung weist im Gegensatz zu der reinen Vorwärts-Steuerung eine fortlaufende Einflussnahme der Ausgangsgröße auf die Eingangsgröße auf, welche durch den Regelkreis bewirkt wird (Rückführung). Mit anderen Worten kann alternativ oder zusätzlich zu der Steuerung eine Regelung verwendet werden bzw. alternativ oder zusätzlich zu dem Steuern ein Regeln erfolgen. Bei einer Regelung wird ein Ist-Wert der Regelgröße (z. B. basierend auf einem Messwert ermittelt) mit einem Führungswert (einem Sollwert oder einer Vorgabe oder einem Vorgabewert) verglichen und entsprechend kann die Regelgröße mittels einer Stellgröße (unter Verwendung eines Stellglieds) derart beeinflusst werden, dass sich möglichst eine geringe Abweichung des jeweiligen IstWerts der Regelgröße vom Führungswert ergibt. Die Eingangsgröße kann somit eine Messgröße des zu steuernden/regelnden Systems sein.Controlling can be understood as an intentional influencing of a system. The state of the system can be changed according to a specification. Regulation can be understood as controlling, whereby a change in the state of the system due to disturbances is also counteracted. The controller can clearly have a forward-facing control path and thus clearly implement a sequence control which converts an input variable into an output variable. The control path can, however, also be part of a control loop, so that regulation is implemented. In contrast to the pure forward control, the regulation has a continuous influence of the output variable on the input variable, which is effected by the control loop (feedback). In other words, a regulation can be used as an alternative or in addition to the control, or regulation can take place as an alternative or in addition to the control. In the case of regulation, an actual value of the controlled variable (e.g. determined based on a measured value) is compared with a reference value (a setpoint value or a specification or a preset value) and the controlled variable can accordingly be adjusted by means of a manipulated variable (using an actuator) can be influenced so that there is as little deviation as possible of the respective actual value of the controlled variable from the reference value. The input variable can thus be a measured variable of the system to be controlled / regulated.
Kleine (z.B. unregelmäßig verteilte) Hohlräume in einem Festkörper können als Poren bezeichnet sein. Die Hohlräume können sich in den Festkörper hinein erstrecken und/oder ein miteinander verbundenes Netzwerk, z.B. durch diesen hindurch erstreckend, bilden, so dass der Festkörper gasdurchlässig wird. Mikroporen können eine Ausdehnung (z.B. Porendurchmesser) von weniger als etwa 2 nm aufweisen. Mesoporen können eine Ausdehnung im Bereich von etwa 2 nm bis etwa 50 nm aufweisen. Makroporen, können eine Ausdehnung von mehr als etwa 50 nm aufweisen und z.B. weniger als 1 Mikrometer (µm). Die Ausdehnung einer Pore kann verstanden werden als der Durchmesser einer Kugel, welche dasselbe Volumen aufweist wie die Pore. Somit kann ein heterogenes Gemisch aus dem Festkörper und einem Fluid (z.B. gasförmiges und/oder flüssiges Material), das in den Poren des Festkörpers angeordnet ist, gebildet sein.Small (e.g. irregularly distributed) cavities in a solid can be referred to as pores. The cavities can extend into the solid body and / or form an interconnected network, e.g. extending through it, so that the solid body becomes gas-permeable. Micropores can have an extension (e.g. pore diameter) of less than about 2 nm. Mesopores can have an extension in the range from approximately 2 nm to approximately 50 nm. Macropores, can be greater than about 50 nm in size and, for example, less than 1 micrometer (µm). The dimension of a pore can be understood as the diameter of a sphere which has the same volume as the pore. Thus, a heterogeneous mixture of the solid and a fluid (e.g. gaseous and / or liquid material) which is arranged in the pores of the solid can be formed.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Substrat als Band (auch als Bandsubstrat bezeichnet) von Rolle-zu-Rolle transportiert werden (d.h. zwischen den Umwickelrollen umgewickelt werden). Das Bandsubstrat kann beispielsweise eine Breite (Ausdehnung quer zur Transportrichtung) in einem Bereich von ungefähr 1 cm (z.B. 30 cm) bis ungefähr 500 cm aufweisen oder eine Breite (auch als Substratbreite bezeichnet) von mehr als ungefähr 500 cm. Ferner kann das Bandsubstrat flexibel sein. Anschaulich kann ein Bandsubstrat ein beliebiges Substrat sein, welches auf eine Rolle aufgewickelt werden kann und/oder beispielsweise von Rolle-zu-Rolle prozessiert werden kann. Das Bandsubstrat kann je nach Elastizität des verwendeten Materials eine Materialstärke (auch als Substratdicke bezeichnet) in einem Bereich von ungefähr einigen Mikrometern (z.B. von ungefähr 1 µm) bis ungefähr einigen Millimetern (z.B. bis ungefähr 10 mm) aufweisen, z.B. in einem Bereich von ungefähr 0,01 mm bis ungefähr 3 mm und/oder in einem Bereich von ungefähr 3 µm (Mikrometer) bis ungefähr 1 mm (z.B. für eine PVD Anwendung). Das Umwickeln kann entlang eines Transportpfads erfolgen mittels einer Vielzahl von Transportrollen, die beispielsweise axial länger sein können, als das Bandsubstrat breit ist.According to various embodiments, a substrate may be transported as a tape (also referred to as a tape substrate) from roll-to-roll (i.e., wrapped between the wrap-around rolls). The tape substrate can, for example, have a width (extension transverse to the transport direction) in a range from approximately 1 cm (e.g. 30 cm) to approximately 500 cm or a width (also referred to as the substrate width) of more than approximately 500 cm. Furthermore, the tape substrate can be flexible. A tape substrate can clearly be any substrate that can be wound onto a roll and / or, for example, can be processed from roll-to-roll. Depending on the elasticity of the material used, the tape substrate can have a material thickness (also referred to as substrate thickness) in a range from approximately a few micrometers (eg from approximately 1 μm) to approximately a few millimeters (eg up to approximately 10 mm), eg in a range from approximately 0.01 mm to approximately 3 mm and / or in a range from approximately 3 µm (micrometers) to approximately 1 mm (eg for a PVD application). The wrapping can take place along a transport path by means of a multiplicity of transport rollers which, for example, can be axially longer than the width of the tape substrate.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Substrat (z.B. ein Bandsubstrat) zumindest eines von Folgendem aufweisen oder daraus gebildet sein: eine Keramik, ein Glas, einen Halbleiter, ein Metall, ein Polymer (z.B. Kunststoff) und/oder eine Mischung verschiedener Materialien, wie z.B. ein Verbundwerkstoff (z.B. Kohlenstofffaser-verstärkter-Kohlenstoff, oder Kohlenstofffaser-verstärkter-Kunststoff). Beispielsweise kann das Substrat eine Kunststofffolie, eine Halbleiterfolie, eine Metallfolie und/oder eine Glasfolie aufweisen oder daraus gebildet sein, und optional beschichtet sein oder werden, z.B. mit einem Beschichtungsmaterial. Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat beispielsweise Fasern aufweisen, z.B. Glasfasern, Kohlenstofffasern, Metallfasern, Pflanzenfasern (Papier) und/oder Kunststofffasern, z.B. in Form eines Gewebes, eines Netzes, eines Gewirks, Gestricks oder als Filz bzw. Flies. Das Substrat kann beispielsweise ein flexibles Substratmaterial aufweisen. Beispielsweise kann das Substrat eine Polymerfolie (aus PET oder Polyimid - PI) aufweisen oder daraus gebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat eine Metallfolie (z.B. aus Aluminium oder Stahl) aufweisen oder daraus gebildet sein.According to various embodiments, a substrate (eg a tape substrate) may have or be formed from at least one of the following: a ceramic, a glass, a semiconductor, a metal, a polymer (eg plastic) and / or a mixture of different materials, such as a Composite material (e.g. carbon-fiber-reinforced-carbon, or carbon-fiber-reinforced-plastic). For example, the substrate can comprise or be formed from a plastic film, a semiconductor film, a metal film and / or a glass film, and optionally be or are coated, for example with a coating material. Alternatively or additionally, the substrate can for example have fibers, e.g. glass fibers, Carbon fibers, metal fibers, plant fibers (paper) and / or plastic fibers, for example in the form of a woven fabric, a net, a knitted fabric, a knitted fabric or as a felt or fleece. The substrate can for example have a flexible substrate material. For example, the substrate can have a polymer film (made of PET or polyimide-PI) or be formed from it. As an alternative or in addition, the substrate can have a metal foil (for example made of aluminum or steel) or be formed therefrom.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Beschichtungsmaterial ein Metall aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. Kupfer.According to various embodiments, the coating material can comprise or be formed from a metal, for example copper.
Im Rahmen dieser Beschreibung kann der Begriff „metallisch“ verstanden werden als ein Metall aufweisen oder daraus gebildet oder eine elektrische Leitfähigkeit von mehr als 106 S/m aufweisend. Im Rahmen dieser Beschreibung kann ein Metall (auch als metallischer Werkstoff bezeichnet) zumindest ein metallisches Element (d.h. ein oder mehrere metallische Elemente) aufweisen (oder daraus gebildet sein), z.B. zumindest ein Element aus der Folgenden Gruppe von Elementen: Kupfer (Cu), Eisen (Fe), Titan (Ti), Nickel (Ni), Silber (Ag), Chrom (Cr), Platin (Pt), Gold (Au), Magnesium (Mg), Aluminium (Al), Zirkonium (Zr), Tantal (Ta), Molybdän (Mo), Wolfram (W), Vanadium (V), Barium (Ba), Indium (In), Calcium (Ca), Hafnium (Hf), Samarium (Sm), Silber (Ag), und/oder Lithium (Li). Ferner kann ein Metall eine metallische Verbindung (z.B. eine intermetallische Verbindung oder eine Legierung) aufweisen oder daraus gebildet sein, z.B. eine Verbindung aus zumindest zwei metallischen Elementen (z.B. aus der Gruppe von Elementen), wie z.B. Bronze oder Messing, oder z.B. eine Verbindung aus zumindest einem metallischen Element (z.B. aus der Gruppe von Elementen) und mindestens einem nichtmetallischen Element (z.B. Kohlenstoff), wie z.B. Stahl.In the context of this description, the term “metallic” can be understood as having or formed from a metal or having an electrical conductivity of more than 10 6 S / m. In the context of this description, a metal (also referred to as a metallic material) can have at least one metallic element (ie one or more metallic elements) (or be formed therefrom), e.g. at least one element from the following group of elements: copper (Cu), Iron (Fe), titanium (Ti), nickel (Ni), silver (Ag), chromium (Cr), platinum (Pt), gold (Au), magnesium (Mg), aluminum (Al), zirconium (Zr), Tantalum (Ta), molybdenum (Mo), tungsten (W), vanadium (V), barium (Ba), indium (In), calcium (Ca), hafnium (Hf), samarium (Sm), silver (Ag), and / or lithium (Li). Furthermore, a metal can have a metallic compound (for example an intermetallic compound or an alloy) or be formed therefrom, for example a compound of at least two metallic elements (for example from the group of elements), such as bronze or brass, or for example a compound of at least one metallic element (eg from the group of elements) and at least one non-metallic element (eg carbon), such as steel.
Eine Transportrolle kann, je nach Anwendungszweck und Konfiguration, verschieden ausgestaltet sein oder werden. Beispielsweise kann eine Transportrolle als (z.B. aktive oder passive) Führung und/oder Umlenkung des Transportpfads, zum Temperieren (z.B. Kühlen) oder Antreiben des Substrattransports eingerichtet sein. Eine solche Transportrolle zum Temperieren (auch als Temperierrolle bezeichnet), z.B. eine Kühlrolle, kann beispielsweise angetrieben sein und deren Drehung das Antreiben des Substrattransports bewirken. Die Temperierrolle kann beispielsweise eine Keramikoberfläche aufweisen, die beispielsweise aufgespritzt sein kann.A transport roller can, depending on the purpose and configuration, be or be designed differently. For example, a transport roller can be set up as (e.g. active or passive) guiding and / or deflection of the transport path, for temperature control (e.g. cooling) or driving the substrate transport. Such a transport roller for tempering (also referred to as a tempering roller), e.g. a cooling roller, can be driven, for example, and its rotation can drive the substrate transport. The temperature control roller can have a ceramic surface, for example, which can be sprayed on, for example.
Als Mantelfläche (auch Hüllfläche oder Umfangsfläche) eines Körpers kann die (z.B. umlaufende) Oberfläche, die beispielsweise bei einem zylindrischen Körper durch Rotation einer Linie um eine Drehachse herum entsteht, verstanden werden. Die äußerste Umfangsfläche einer Transportrolle, die freiliegt und auf der das Substrat anliegen soll, kann auch als Substrat-Auflagefläche bezeichnet sein. Mittels der Substrat-Auflagefläche kann dem Substrat thermische Energie zugeführt und/oder entzogen (allgemeiner auch als temperieren bezeichnet) werden.The outer surface (also enveloping surface or circumferential surface) of a body can be understood as the (e.g. circumferential) surface that is created, for example, in a cylindrical body by rotating a line around an axis of rotation. The outermost circumferential surface of a transport roller, which is exposed and on which the substrate is intended to rest, can also be referred to as the substrate support surface. Thermal energy can be supplied to and / or withdrawn from the substrate (more generally also referred to as temperature control) by means of the substrate support surface.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Substratentladung unabhängig von einer Transportrichtung in der Vakuumbeschichtungsanlage bereitgestellt, beispielsweise nachdem das Substrat (z.B. PET aufweisend) mittels eines PVD-Verfahrens (z.B. EBPVD) auf der Transportrolle (z.B. mit einem Metall) beschichtet wurde. Beispielsweise kann die Substratvorderseite bereits beschichtet sein. Optional kann die Substratrückseite beschichtet sein oder werden (z.B. mit einem oder dem Metall). Um auch in diesem Fall eine elektrostatische Anziehung zwischen Substrat und der Transportrolle zu erzeugen, kann die Prozesswalze gegenüber dem Substrat mit einem positiven Potential (auch als Bias-Spannung bezeichnet) beaufschlagt werden. Zur elektrischen Isolierung zwischen der Transportrolle und dem Substrat, kann die Mantelfläche der Transportrolle einen dielektrischen Überzug (auch als dielektrische Rollenhülle bezeichnet) aufweisen.According to various embodiments, a substrate discharge is provided independently of a transport direction in the vacuum coating system, for example after the substrate (e.g. comprising PET) has been coated on the transport roller (e.g. with a metal) by means of a PVD process (e.g. EBPVD). For example, the substrate front side can already be coated. Optionally, the back of the substrate can be coated (e.g. with one or the metal). In order to generate an electrostatic attraction between the substrate and the transport roller in this case as well, the process roller can have a positive potential (also referred to as a bias voltage) applied to the substrate. For electrical insulation between the transport roller and the substrate, the outer surface of the transport roller can have a dielectric coating (also referred to as a dielectric roller cover).
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann für den Fall, dass das Substrat eine Rückseitenbeschichtung aufweist, das Ablösen des Substrates von der Prozesswalze erleichtert werden. Im kontinuierlichen Beschichtungsbetrieb kann es zu metallischen Ablagerungen (z.B. durch Abrieb) auf der dielektrischen Mantelfläche der Transportrolle kommen, wodurch das elektrische Feld der Transportrolle lokal abgeschirmt wird. Dadurch kann ein flächiges Anpressen des Substrats an die Transportrolle auf Basis der elektrostatischen Anziehung nicht mehr zuverlässig und mit voller Stärke sichergestellt werden, was den Wärmeüberganswiderstand zwischen dem Substrat und der Transportrolle erhöhen kann, z.B. an dadurch auftretenden Störstellen. Beispielsweise kann das Substrat durch den dadurch aufgestauten Wärmestrom des Beschichtungsprozesses thermisch lokal beschädigt werden.According to various embodiments, the detachment of the substrate from the process roller can be facilitated in the event that the substrate has a rear-side coating. In continuous coating operation, metallic deposits (e.g. due to abrasion) can occur on the dielectric surface of the transport roller, as a result of which the electrical field of the transport roller is locally shielded. As a result, surface pressing of the substrate against the transport roller on the basis of electrostatic attraction can no longer be ensured reliably and with full strength, which can increase the heat transfer resistance between the substrate and the transport roller, e.g. at the resulting defects. For example, the substrate can be locally thermally damaged by the heat flow of the coating process that has built up as a result.
Das Substrat kann auf einem Substratwickel mittels einer Aufwickelwalze abgewickelt, entlang des Transportpfades geführt und nachfolgend mittels einer Aufwickelwalze aufgewickelt werden (auch als Umwickeln bezeichnet). Der durch das Substrat und die Transportrolle eingeschlossene Raum (auch als Gasentladungsraum bezeichnet) kann mittels einem oder mehr als einem Separationsblech (als Teil einer Gasseparationsstruktur) stirnseitig möglichst gut zum Substratwickel im Wickelraum hin abgeschirmt und/oder drucksepariert sein oder werden. Mittels der Gasseparationsstruktur kann eine ausreichende Gasseparation zum Wickelraum und zum Prozess für den erforderlichen Arbeitsdruck der Beschichtung bereitgestellt sein.The substrate can be unwound on a substrate roll by means of a winding roller, guided along the transport path and subsequently wound up by means of a winding roller (also referred to as wrapping). The space enclosed by the substrate and the transport roller (also referred to as gas discharge space) can be shielded and / or pressure-separated at the end as well as possible from the substrate roll in the winding space by means of one or more than one separation plate (as part of a gas separation structure). By means of the gas separation structure, there can be sufficient gas separation for the winding space and for the process the required working pressure of the coating must be provided.
Ferner kann in dem Gasentladungsraum zwischen den Zwickeln eine Gasentladungseinheit (z.B. Glimmentladungseinheit oder Magnetron) angeordnet sein. Die Gasentladungseinheit kann eine oder mehr als eine Elektrode aufweisen. Mittels einer stationären Gasentladung (z.B. einer Glimmentladung oder Plasmaentladung) an einem offenen Abschnitt der Transportrolle (beispielsweise begrenzt durch die Zwickel zwischen einlaufendem bzw. auslaufendem Substrat und der Mantelfläche) kann das Ablösen des Substrats erleichtert werden. Das Substrat kann beispielsweise mittels elektrostatischer Anziehung auf der Prozesswalze geführt werden. Optional kann die Gasentladungseinheit einen Magnetfeldtunnel aufweisen zur Verlängerung der Aufenthaltsdauer der Elektronen im Plasmaraum.Furthermore, a gas discharge unit (e.g. glow discharge unit or magnetron) can be arranged in the gas discharge space between the gussets. The gas discharge unit can have one or more than one electrode. The removal of the substrate can be facilitated by means of a stationary gas discharge (e.g. a glow discharge or plasma discharge) on an open section of the transport roller (e.g. limited by the gusset between the incoming or outgoing substrate and the outer surface). The substrate can, for example, be guided on the process roller by means of electrostatic attraction. Optionally, the gas discharge unit can have a magnetic field tunnel to extend the duration of the electrons' stay in the plasma space.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Gasentladungseinheit genau eine oder zwei Elektroden aufweisen (z.B. für einen AC-Betrieb). Optional kann eine wechselseitige Beschaltung der zwei Elektroden als Anode bzw. Kathode erfolgen, d.h. ein Umpolen erfolgen. In dem AC-Betrieb (Wechselspannung-Betrieb) kann eine Wechselspannung zwischen den zwei Elektroden angelegt sein (d.h. deren Potentialunterschied kann die Wechselspannung sein). Eine Frequenz der Wechselspannung kann beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 100 Hertz (Hz) bis ungefähr 100 kHz sein (auch als AC-MF bezeichnet). Alternativ zu dem AC-Betrieb kann ein Gleichspannung-Betrieb (DC-Betrieb) erfolgen. Optional kann die Gleichspannung zwischen den zwei Elektroden gepulst werden, z.B. bipolar oder unipolar. Die Spannung zwischen den zwei Elektroden (z.B. deren Amplitude) kann in einem Bereich von ungefähr 1 kV bis ungefähr 5kV sein.According to various embodiments, the gas discharge unit can have exactly one or two electrodes (e.g. for AC operation). Optionally, the two electrodes can be connected alternately as anode or cathode, i.e. the polarity can be reversed. In the AC operation (alternating voltage operation), an alternating voltage can be applied between the two electrodes (i.e. their potential difference can be the alternating voltage). A frequency of the alternating voltage can be, for example, in a range from approximately 100 Hertz (Hz) to approximately 100 kHz (also referred to as AC-MF). As an alternative to AC operation, direct voltage operation (DC operation) can be used. Optionally, the DC voltage can be pulsed between the two electrodes, e.g. bipolar or unipolar. The voltage between the two electrodes (e.g. their amplitude) can be in a range from about 1 kV to about 5 kV.
Beispielsweise kann in dem Gasentladungsraum eine Atmosphäre (auch als Gasentladungsatmosphäre bezeichnet) bereitgestellt sein oder werden, welche ein Arbeitsgas (d.h. das plasmabildende Gas) aufweisen kann. Ein Prozessdruck in dem Gasentladungsraum (auch als Entladungsdruck bezeichnet) kann beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1·10-2 mbar (Millibar) bis ungefähr 5·10-4 mbar liegen. Das Arbeitsgas kann beispielsweise ein Inertgas (z.B. Argon) aufweisen oder daraus gebildet sein. Dazu kann eine Gaszuführung zu dem Gasentladungsraum bereitgestellt sein oder werden, z.B. zum diffusen Gaseinlass über ein Düsenrohr. Mittels des Arbeitsgases kann die Gasentladung erfolgen. Optional kann der Atmosphäre ein Reaktivgas zugeführt werden. Das Reaktivgas kann beispielsweise Sauerstoff aufweisen oder daraus gebildet sein. Das Verhältnis zwischen Reaktivgas und Arbeitsgas kann beispielsweise gesteuert und/oder geregelt werden, zum Beispiel mittels einer Steuervorrichtung. Die Gasentladungsatmosphäre kann beispielsweise eine chemische Umwandlung einer Metall-Ablagerung/Abrieb (auch als Verunreinigung bezeichnet) an der Transportrolle in ein dielektrisches Metalloxid bewirken.For example, an atmosphere (also referred to as a gas discharge atmosphere) can be or can be provided in the gas discharge space which a working gas (ie the plasma-forming gas) can have. A process pressure in the gas discharge space (also referred to as discharge pressure) can, for example, be in a range from approximately 1 · 10 -2 mbar (millibars) to approximately 5 · 10 -4 mbar. The working gas can, for example, comprise an inert gas (for example argon) or be formed from it. For this purpose, a gas supply to the gas discharge space can be provided, for example to the diffuse gas inlet via a nozzle tube. The gas discharge can take place by means of the working gas. Optionally, a reactive gas can be added to the atmosphere. The reactive gas can, for example, contain oxygen or be formed from it. The ratio between reactive gas and working gas can for example be controlled and / or regulated, for example by means of a control device. The gas discharge atmosphere can, for example, cause a chemical conversion of a metal deposit / abrasion (also referred to as contamination) on the transport roller into a dielectric metal oxide.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Ablöseverhalten des Substrates von der Transportrolle sowohl während der Front- als auch der Rückseitenbeschichtung unterstützt (z.B. sichergestellt) werden. Beispielsweise kann mittels einer Steuerung des Verhältnisses zwischen Reaktivgas und Arbeitsgas in dem Gasentladungsraum eine chemische Umwandlung von metallischen Ablagerungen auf der Mantelfläche der Transportrolle erreicht werden, wodurch die Substratkühlung auf einer Transportrolle mittels der Bias-Spannung (allgemeiner Bias-Potential) langzeitstabil über die Kampagnendauer gewährleistet werden kann.According to various embodiments, the detachment behavior of the substrate from the transport roller can be supported (e.g. ensured) during both the front and the rear side coating. For example, by controlling the ratio between reactive gas and working gas in the gas discharge space, a chemical conversion of metallic deposits on the outer surface of the transport roller can be achieved, whereby the substrate cooling on a transport roller by means of the bias voltage (general bias potential) ensures long-term stability over the duration of the campaign can be.
Die Vakuumanordnung
Die Transportrolle
Die Temperiervorrichtung
Die Fluidzuführung
Mittels der Flüssigkeit kann eine Kühlvorrichtung der Temperiervorrichtung
Dort wo sich das Substrat von der Transportrolle
Um den Anpressdruck des (z.B. metallischen bzw. metallisierten) Substrates an die (z.B. mantelflächenisolierte) Transportrolle
Die Rollenhülle
Durch die elektrisch isolierende Rollenhülle
Die Vakuumanordnung
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumanordnung
Ferner kann das Vakuumkammergehäuse
Alternativ oder zusätzlich kann die Vakuumanordnung
Ferner kann das Vakuumkammergehäuse
Beispielsweise kann die Steuervorrichtung
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Steuervorrichtung
Ferner kann in dem Vakuumkammergehäuse
Ferner kann die Vakuumanordnung
Das Bilden der Gasentladung (auch als Zwickelgasentladung bezeichnet) kann aufweisen, mittels zumindest einer Elektrode
Optional kann die Steuervorrichtung
Die oder jede Elektrode
Je nach Druck der Gasentladungsatmosphäre, in welcher die zumindest eine Elektrode
Der Transportpfad
Die optionale Gasseparationsstruktur
Die Gasseparation beschreibt anschaulich einen Unterschied im Gasdruck oder in der Gaszusammensetzung zwischen vakuumtechnisch miteinander verbundenen Bereichen (z.B. gasseparierten Bereichen). Die Bauelemente (z.B. die Teile einer Gasseparationsstruktur), welche zur Gasseparation beitragen, können derart eingerichtet sein, dass der Unterschied im Gasdruck oder in der Gaszusammensetzung zwischen vakuumtechnisch miteinander verbundenen Bereichen (z.B. gasseparierten Bereichen) aufrechterhalten werden kann (z.B. stabil). Mit anderen Worten kann ein Gasaustausch zwischen vakuumtechnisch miteinander verbundenen und voneinander gasseparierten Bereichen verringert werden, z.B. je größer die Gasseparation zwischen den Bereichen ist.The gas separation clearly describes a difference in the gas pressure or in the gas composition between areas connected to one another by vacuum technology (e.g. gas-separated areas). The components (e.g. the parts of a gas separation structure) which contribute to the gas separation can be set up in such a way that the difference in gas pressure or in the gas composition between areas connected to one another by vacuum technology (e.g. gas separated areas) can be maintained (e.g. stable). In other words, gas exchange between areas that are vacuum-connected and gas-separated from one another can be reduced, e.g. the greater the gas separation between the areas.
Beispielsweise können mehr als 90% der Begrenzung des Gasentladungsraums
In dem Gasentladungsraum
Die Gasseparationsstruktur
Das hierin zum einfacheren Verständnis auf genau eine Elektrode
Die Vakuumanordnung
Mittels einer Gasleitung kann dem Gasentladungsraum
Eine Gasleitung kann im Allgemeinen das beabsichtigte Austauschen von Gas ermöglichen, indem Gasentladung-Gas durch die Gasleitung hindurchgeführt wird. Die Gasleitung kann beispielsweise ein Rohr, Ventile, Hohlkörper in einem Festkörper oder Ähnliches aufweisen und optional ein oder mehr als ein Ventil. Die Gaszuführung kann beispielsweise mittels der Gasaustrittsöffnungen
Mit anderen Worten kann das Gasentladung-Gas ein Inertgas und ein Reaktivgas aufweisen. Das Inertgas, z.B. Argon, kann eingerichtet sein, inert gegenüber dem Substrat und/oder dem Beschichtungsmaterial zu sein. Das Reaktivgas, z.B. Sauerstoff, Stickstoff und/oder Wasserstoff.In other words, the gas discharge gas can have an inert gas and a reactive gas. The inert gas, for example argon, can be designed to be inert with respect to the substrate and / or the coating material. The reactive gas, e.g. oxygen, nitrogen and / or hydrogen.
Die Gasseparationsstruktur
Das Substrat
Das Substrat
Im Allgemeinen kann dem Rollengehäuse
Bezogen auf das Referenzpotential kann das Substrat
Dem Substrat
Im Allgemeinen kann die Vakuumanordnung
Um das Substrat
Optional kann die elektrische Neutralisierung und/oder elektrische Aufladung des Substrats
Zum Anregen der Gasentladung kann der zumindest einen Elektrode
Beispielsweise kann die Gleichspannung periodisch umgepolt werden, z.B. mit einer Frequenz (dann auch als Umpolungsfrequenz bezeichnet). Alternativ oder zusätzlich kann die Gleichspannung gepulst sein oder werden, z.B. mit der Frequenz (dann auch als Pulsfrequenz bezeichnet). Eine gepulste/umgepolte Gleichspannung kann ein sprunghaft veränderliches Elektrodenpotential bereitstellen. Die Frequenz der Spannung (z.B. Wechselspannungsfrequenz, Umpolungsfrequenz oder Pulsfrequenz) kann kleiner sein als 1 MHz (Megahertz), z.B. kleiner als ungefähr 100 kHz (Kilohertz), z.B. kleiner als ungefähr 50 kHz, z.B. kleiner als ungefähr 10 kHz, z.B. kleiner als ungefähr 1 kHz.For example, the DC voltage can be periodically reversed, e.g. with a frequency (then also referred to as the polarity reversal frequency). Alternatively or additionally, the DC voltage can be or will be pulsed, e.g. with the frequency (then also referred to as the pulse frequency). A pulsed / reversed DC voltage can provide an abruptly variable electrode potential. The frequency of the voltage (e.g. alternating voltage frequency, polarity reversal frequency or pulse frequency) can be less than 1 MHz (megahertz), e.g. less than approximately 100 kHz (kilohertz), e.g. less than approximately 50 kHz, e.g. less than approximately 10 kHz, e.g. less than approximately 1 kHz.
Die Gasentladungsatmosphäre kann beispielsweise einen Druck in einem Bereich von 10-2 Millibar (mbar) bis ungefähr 10-4 Millibar aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die Gasentladungsatmosphäre zumindest das Reaktivgas aufweisen oder daraus gebildet sein, zum Beispiel Sauerstoff. Mittels des Reaktivgases kann erreicht werden das überschüssiges auf der Transportrolle
Es kann verstanden werden, dass die hierein beschriebene Elektrode nicht zwangsläufig zum Passivieren der Transportrolle verwendet werden muss. Diese kann beispielsweise auch nur dem elektrischen Neutralisieren (z.B. Entladen) des Substrats dienen. In diesem Fall kann die Vakuumanordnung anschaulich besonders wenig Bauraum benötigen. Anschaulich erreicht dies, dass die Elektrode möglichst nahe an dem Punkt angeordnet werden kann, an dem das Substrat und die Transportrolle in Kontakt miteinander kommen, bzw. sich voneinander ablösen. Dadurch wird anschaulich möglichst unmittelbar an der Transportrolle ein Entladen des Substrats ermöglichst, was eine Faltenbildung oder einer anderen Störung des Substrattransports hemmt.It can be understood that the electrode described here does not necessarily have to be used to passivate the transport roller. This can, for example, only serve to electrically neutralize (e.g. discharge) the substrate. In this case, the vacuum arrangement can clearly require very little installation space. This clearly achieves that the electrode can be arranged as close as possible to the point at which the substrate and the transport roller come into contact with one another or separate from one another. This clearly enables the substrate to be unloaded as directly as possible at the transport roller, which inhibits the formation of wrinkles or any other disruption to the transport of the substrate.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann zur Übertragung von Ladungsträgern auf die Oberfläche des Substrats ein Plasma bzw. eine Glimmentladung verwendet werden. Auf diese Weise kann die aufgeladene Oberfläche entladen werden. Damit kann gehemmt werden, dass beim Ablösen des Substrats von der Transportrolle
Das eingelassene Gas wird abgepumpt und benötigt ferner zusätzliche Pumpleistung. Nichts desto trotz kann sich das in andere Prozessbereiche überströmendes Gas störend auswirken. Durch die hohe Spannung, die für eine Glimmentladung an der Elektrode nötig wäre, kann ein Sputterprozess angeregt werden, der auf der Kühlwalze zu unerwünschte Ablagerungen und am Substrat zu Kontaminationen führen kann. Auch dem Prozess nachgelagerte Neutralisationseinrichtungen benötigen beispielsweise zusätzlichen Bauraum und weiter Aufwendungen.The admitted gas is pumped out and also requires additional pumping power. Nevertheless, the gas flowing over into other process areas can have a disruptive effect. The high voltage that would be required for a glow discharge on the electrode can stimulate a sputtering process that can lead to undesired deposits on the cooling roller and contamination on the substrate. Neutralization devices downstream of the process also require additional installation space and additional expenses, for example.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wurde anschaulich erkannt, dass mittels einer geeigneten Magnetanordnung die Entladungsspannung und der notwendige Gasdruck zum Anregen der Gasentladung (z.B. einer Glimmentladung) reduziert werden kann.According to various embodiments, it was clearly recognized that the discharge voltage and the gas pressure required to excite the gas discharge (e.g. a glow discharge) can be reduced by means of a suitable magnet arrangement.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine entsprechende Vakuumanordnung bereitgestellt, welche eine Gasentladung (z.B. eine Plasmaentladung und/oder eine Glimmentladung aufweisend) bereitstellt, um Aufladungen, wie sie beim Ablösen von Kunststoffsubstraten von der Kühlwalze auftreten, zu entladen. Dies wird nachfolgend erläutert.According to various embodiments, a corresponding vacuum arrangement is provided which provides a gas discharge (e.g. having a plasma discharge and / or a glow discharge) in order to discharge charges such as occur when plastic substrates are detached from the cooling roller. This is explained below.
Mittels der Gasseparationsstruktur
Die erste Elektrode
Die Vakuumanordnung
Ein Magnet kann hierin verstanden werden als ein magnetisiertes Material, eine Magnetisierung aufweisend und anschaulich als Dauermagnet eingerichtet. Der Magnet kann beispielsweise ein hartmagnetisches Material aufweisen oder daraus gebildet sein. Ein hartmagnetisches Material kann anschaulich eine hohe Koerzitivfeldstärke aufweisen, z.B. ungefähr 103 A/m (Ampere pro Meter) oder mehr, z.B. ungefähr 104 A/m oder mehr, z.B. ungefähr 105 A/m oder mehr. Beispiele für ein hartmagnetisches Material weisen auf: eine Seltenerdverbindung (wie Neodym-Eisen-Bor (NdFeB)) oder Samarium-Kobalt (SmCo)), hartmagnetischer Ferrit, Bismanol und/oder Aluminium-Nickel-Kobalt. Werden hochtemperaturstabile Magneten verwendet (z.B. aus SmCo), kann dies die Haltbarkeit der Elektrode
Als weichmagnetisches Material (auch als FM bezeichnet) kann ein magnetisierbares (z.B. ferromagnetisches) Material verstanden werden, welches anschaulich leicht ummagnetisierbar ist, d.h. anschaulich eine geringe Koerzitivfeldstärke aufweist, z.B. weniger als ungefähr 103 A/m, z.B. weniger als ungefähr 100 A/m, z.B. weniger als ungefähr 10 A/m. Beispiele für ein weichmagnetisches Material weisen auf: Eisen, weichmagnetischer Ferrit, Stahl, Cobalt, amorphes Metall eine NiFe-Verbindung. Das magnetische (z.B. weichmagnetische und/oder hartmagnetische) Material kann beispielsweise eine magnetische Permeabilität aufweisen von ungefähr 10 oder mehr, z.B. ungefähr 100 oder mehr, z.B. ungefähr 103 oder mehr, z.B. ungefähr 104 oder mehr, z.B. ungefähr 105 oder mehr.Soft magnetic material (also referred to as FM) can be understood to be a magnetizable (eg ferromagnetic) material which can clearly be easily reversed, ie clearly has a low coercive field strength, eg less than approximately 10 3 A / m, eg less than about 100 A / m, for example less than about 10 A / m. Examples of a soft magnetic material include: iron, soft magnetic ferrite, steel, cobalt, amorphous metal, a NiFe compound. The magnetic (eg soft magnetic and / or hard magnetic) material can for example have a magnetic permeability of approximately 10 or more, eg approximately 100 or more, eg approximately 10 3 or more, eg approximately 10 4 or more, eg approximately 10 5 or more.
Als unmagnetisches Material kann ein Material verstanden werden, welches im Wesentlichen magnetisch neutral ist, z.B. auch leicht paramagnetisch oder diamagnetisch. Das unmagnetische Material kann beispielsweise eine magnetische Permeabilität aufweisen von im Wesentlichen 1, d.h. in einem Bereich von ungefähr 0,9 bis ungefähr 1,1. Beispiele für ein unmagnetisches Material weisen auf: Graphit, Aluminium, Platin, Kupfer, eine Keramik (z.B. ein Oxid), Luft, Wasser.A non-magnetic material can be understood as a material that is essentially magnetically neutral, e.g. also slightly paramagnetic or diamagnetic. The non-magnetic material can, for example, have a magnetic permeability of substantially 1, i.e. in a range from about 0.9 to about 1.1. Examples of a non-magnetic material include: graphite, aluminum, platinum, copper, a ceramic (e.g. an oxide), air, water.
Beispielsweise kann die erste Elektrode
Sind mehrere Magneten in dem Elektrodenhohlraum
Vorzugsweise können die mehreren nacheinander angeordneten Magneten
In einer exemplarischen Ausführungsform weist die erste Elektrode
In einer dazu ähnlichen exemplarischen Ausführungsform weist die erste Elektrode
In einer weiteren ähnlichen exemplarischen Ausführungsform weist die erste Elektrode
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Rohr
Optional kann das Rohr
Die Elektrode
Das Rohr
Mehrere in dem Rohr
Im Falle einer gleichgerichteten Anordnung bestimmt der Abstand zwischen den Magneten die Ausdehnung des Bereichs, in dem die Entladung konzentriert wird, wobei der Abstand derart gewählt und/oder optimiert werden kann, dass bei ausreichender Magnetfeldstärke möglichst große Bereiche zur Konzentration der Entladung nutzbar sind. Daher kann es sinnvoll sine, die Ausdehnung der Magnete möglichst klein zu halten.In the case of a rectified arrangement, the distance between the magnets determines the extent of the area in which the discharge is concentrated, wherein the distance can be selected and / or optimized in such a way that the largest possible areas can be used to concentrate the discharge with sufficient magnetic field strength. It can therefore make sense to keep the size of the magnets as small as possible.
Im Falle der alternierenden Anordnung kann die Länge einzelner Magnete durch Kombination von Hartmagneten und weichmagnetischen Abstandselementen verlängert werden (vgl.
Die Elektrode
Beispielsweise kann die zweite Elektrode eingerichtet sein, wie die erste Elektrode und die Gasentladung zwischen beiden Elektroden gezündet, wobei optional mittels Umpolens des Elektrodenpotentials beide abwechselnd als Anode und Kathode arbeiten.For example, the second electrode can be set up in the same way as the first electrode and the gas discharge is ignited between the two electrodes, optionally both working alternately as anode and cathode by reversing the polarity of the electrode potential.
Im Betrieb kann das Kühlfluid durch die Elektrode
Beispielsweise kann der zumindest eine Magnet
Optional kann die Vakuumanordnung
Die Verschiebung des zumindest einen Magneten erreicht, dass die räumliche Verteilung der Gasentladung (z.B. deren Entladungsverteilung) variiert wird. Damit wird gehemmt, dass sich die Gasentladung in die Elektrode
Allgemeiner gesprochen kann das Stellglied
Alternativ oder zusätzlich kann die Elektrode
Im Folgenden werden verschiedene Beispiele beschrieben, die sich auf vorangehend Beschriebene und in den Figuren Dargestellte beziehen.In the following, various examples are described which relate to those described above and shown in the figures.
Beispiel 1 ist eine Vakuumanordnung, aufweisend: eine Transportrolle, welche beispielsweise eine dielektrische Rollenhülle aufweist, zum Bereitstellen eines Transportpfads in einem ersten Bereich an die Rollenhülle heran und in einem zweiten Bereich von der Rollenhülle weg, wobei beispielsweise die Rollenhülle ein (z.B. poröses) Dielektrikum aufweist; eine optionale Gasseparationsstruktur, welche einen gasseparierten Hohlraum bereitstellt, wobei der Hohlraum von dem Transportpfad in dem ersten Bereich zu dem Transportpfad in dem zweiten Bereich erstreckt ist und an die Rollenhülle angrenzt; zumindest eine Elektrode zum Anregen einer Gasentladung, wobei die zumindest eine Elektrode zwischen der Transportrolle und dem Transportpfad in dem ersten Bereich oder dem Transportpfad in dem zweiten Bereich angeordnet ist und/oder in dem Hohlraum angeordnet ist; wobei vorzugsweise die zumindest eine Elektrode zumindest einen (d.h. einen oder mehr als einen) Magneten aufweist, dessen Magnetisierungsrichtung entlang einer Längserstreckung der Elektrode ausgerichtet ist; und/oder wobei vorzugsweise die zumindest eine Elektrode ein (z.B. unmagnetisches) Rohr aufweist (in welchem beispielsweise der zumindest eine Magnet angeordnet ist).Example 1 is a vacuum arrangement, comprising: a transport roller, which, for example, has a dielectric roller cover, for providing a transport path in a first area to the roller cover and in a second area away from the roller cover, with the roller cover, for example, a (e.g. porous) dielectric having; an optional gas separation structure providing a gas separated cavity, the cavity extending from the transport path in the first region to the transport path in the second region and being adjacent to the roller cover; at least one electrode for exciting a gas discharge, the at least one electrode being arranged between the transport roller and the transport path in the first region or the transport path in the second region and / or being arranged in the cavity; wherein the at least one electrode preferably has at least one (i.e. one or more than one) magnet, the direction of magnetization of which is aligned along a longitudinal extension of the electrode; and / or wherein the at least one electrode preferably has a (e.g. non-magnetic) tube (in which, for example, the at least one magnet is arranged).
Beispiel 2 ist die Vakuumanordnung gemäß Beispiel 1, wobei die Transportrolle eine Umfangsfläche (z.B. des Rollengehäuses) aufweist, wobei der Transportpfad in dem ersten Bereich an die Umfangsfläche heran führt und in dem zweiten Bereich von der Umfangsfläche weg führt, wobei auf der Umfangsfläche beispielsweise eine Dielektrikumschicht (z.B. als Teil der Rollenhülle) bereitgestellt ist.Example 2 is the vacuum arrangement according to Example 1, wherein the transport roller has a circumferential surface (e.g. of the roller housing), the transport path in the first area leading to the circumferential surface and in the second area leading away from the circumferential surface, with one on the circumferential surface, for example Dielectric layer (e.g. as part of the roll cover) is provided.
Beispiel 3 ist die Vakuumanordnung gemäß Beispiel 1 oder 2, wobei der zumindest eine Magnet ein oder mehr als ein Paar einander unmittelbar benachbarter Magneten aufweist, dessen Magneten: beispielsweise aufeinander zu oder voneinander weg magnetisiert sind; oder beispielsweise dieselbe Magnetisierungsrichtung aufweisen.Example 3 is the vacuum arrangement according to Example 1 or 2, wherein the at least one magnet has one or more than one pair of directly adjacent magnets, the magnets of which are: for example magnetized towards or away from one another; or, for example, have the same direction of magnetization.
Beispiel 4 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 3, ferner aufweisend: zumindest einen (z.B. unmagnetischen) Abstandshalter, der zwischen zwei unmittelbar benachbarten Magneten des zumindest einen Magneten angeordnet ist.Example 4 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 3, further comprising: at least one (e.g. non-magnetic) spacer which is arranged between two immediately adjacent magnets of the at least one magnet.
Beispiel 5 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 4, wobei der zumindest eine Magnet derart eingerichtet ist, dass dieser an einen (z.B. ringförmigen) Spalt angrenzt, beispielsweise der Spalt beispielsweise zwischen dem Rohr und dem zumindest einen Magneten erstreckt ist.Example 5 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 4, wherein the at least one magnet is set up in such a way that it adjoins a (e.g. annular) gap, for example the gap extends, for example, between the tube and the at least one magnet.
Beispiel 6 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 5, ferner aufweisend: einen Fluidanschluss (z.B. Kühlfluidanschluss), welcher mit einem Hohlraum der Elektrode, in welchem der zumindest eine Magnet angeordnet ist, fluidleitend gekoppelt ist, wobei der Fluidanschluss beispielsweise stirnseitig des Rohrs angeordnet ist und/oder in dem Hohlraum mündet.Example 6 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 5, further comprising: a fluid connection (e.g. cooling fluid connection) which is coupled in a fluid-conducting manner to a cavity of the electrode in which the at least one magnet is arranged, the fluid connection, for example, at the end of the pipe is arranged and / or opens into the cavity.
Beispiel 7 ist die Vakuumanordnung gemäß Beispiel 6, ferner aufweisend: eine Pumpe, welche mit dem Fluidanschluss fluidleitend gekoppelt ist, und beispielsweise eingerichtet ist, dem Fluidanschluss ein Fluid zuzuführen.Example 7 is the vacuum arrangement according to Example 6, further comprising: a pump which is coupled to the fluid connection in a fluid-conducting manner and is set up, for example, to supply a fluid to the fluid connection.
Beispiel 8 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 7, ferner aufweisend: eine Spannvorrichtung, welche eingerichtet ist, eine die zumindest eine Elektrode dehnende (d.h. spannende) Kraft auf die zumindest eine Elektrode zu übertragen.Example 8 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 7, further comprising: a tensioning device which is set up to transmit a force that expands (i.e., tension) the at least one electrode to the at least one electrode.
Beispiel 9 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 8, wobei der zumindest eine Magnet kreiszylinderförmig ist und/oder von einer Durchgangsöffnung durchdrungen ist (z.B. ringförmig ist).Example 9 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 8, wherein the at least one magnet is circular cylinder-shaped and / or is penetrated by a through opening (e.g. is ring-shaped).
Beispiel 10 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 9, wobei der zumindest eine Magnet verschiebbar relativ zu der Transportrolle, verschiebbar entlang einer Drehachse der Transportrolle (auch als Transportrollendrehachse bezeichnet) und/oder verschiebbar entlang einer Längserstreckung der Elektrode (auch als Elektrodenachse bezeichnet) gelagert ist.Example 10 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 9, the at least one magnet being displaceable relative to the transport roller, displaceable along an axis of rotation of the transport roller (also referred to as the transport roller axis of rotation) and / or displaceable along a longitudinal extension of the electrode (also referred to as the electrode axis ) is stored.
Beispiel 11 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 10, ferner aufweisend: eine Verschiebungsvorrichtung, welche eingerichtet ist, eine (z.B. zeitlich variable) Kraft auf den zumindest einen Magnet zu übertragen (z.B. mittels eines Fluids), derart, dass dieser relativ zu der Transportrolle verschoben wird.Example 11 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 10, further comprising: a displacement device which is set up to transmit a (e.g. time-variable) force to the at least one magnet (e.g. by means of a fluid) in such a way that it is relative to the transport roller is moved.
Beispiel 12 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 11, ferner aufweisend: die Gasseparationsstruktur, welche einen gasseparierten Gasentladungsraum bereitstellt, an welchen die zumindest eine Elektrode angrenzt, wobei der Gasentladungsraum beispielsweise an den Transportpfad in dem ersten Bereich oder dem Transportpfad in dem zweiten Bereich angrenzt und/oder an die Rollenhülle angrenzt.Example 12 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 11, further comprising: the gas separation structure, which provides a gas-separated gas discharge space to which the at least one electrode is adjacent, the gas discharge space, for example, to the transport path in the first area or the transport path in the second Area adjoins and / or adjoins the roll cover.
Beispiel 13 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 12, ferner aufweisend: eine Beschichtungsvorrichtung zum Emittieren eines Beschichtungsmaterials zu der Transportrolle hin, wobei die Beschichtungsvorrichtung beispielsweise eine Elektronenstrahlquelle aufweist.Example 13 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 12, further comprising: a coating device for emitting a coating material towards the transport roller, wherein the coating device has, for example, an electron beam source.
Beispiel 14 ist die Vakuumanordnung gemäß Beispiel 13, wobei die zumindest eine Elektrode das Beschichtungsmaterial aufweist.Example 14 is the vacuum arrangement according to Example 13, wherein the at least one electrode has the coating material.
Beispiel 15 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Gasseparationsstruktur ein oder mehr als ein Wandelement aufweist, welches den Gasentladungsraum, in dem beispielsweise die zumindest eine Elektrode angeordnet ist, begrenzt.Example 15 is the vacuum arrangement according to one of claims 1 to 14, wherein the gas separation structure has one or more than one wall element which delimits the gas discharge space in which, for example, the at least one electrode is arranged.
Beispiel 16 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 15, ferner aufweisend: eine Gaszuführung zum Zuführen eines oder mehr als eines Gases in einen Bereich zwischen der zumindest einen Elektrode und dem Transportpfad (z.B. in den Hohlraum hinein), wobei beispielsweise die Gaszuführung eingerichtet ist, ein erstes Gas (z.B. Inertgas) durch die Rollenhülle hindurch zuzuführen und/oder ein zweites Gas (z.B. ein Reaktivgas) durch eine von der Transportrolle räumlich separierte Austrittsöffnung (z.B. Düse) zuzuführen.Example 16 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 15, further comprising: a gas supply for supplying one or more than one gas into an area between the at least one electrode and the transport path (e.g. into the cavity), wherein, for example, the gas supply is set up is to supply a first gas (eg inert gas) through the roller cover and / or supply a second gas (eg a reactive gas) through an outlet opening (eg nozzle) that is spatially separated from the transport roller.
Beispiel 17 ist die Vakuumanordnung gemäß Beispiel 16, wobei das Gas ein Reaktivgas aufweist, wobei beispielsweise das Reaktivgas eingerichtet ist, mit einem Metall des Substrats und/oder mit dem Beschichtungsmaterial zu einem Dielektrikum zu reagieren, wobei beispielsweise die Gaszuführung eine Reaktivgasquelle aufweist, welche das Reaktivgas aufweist.Example 17 is the vacuum arrangement according to Example 16, wherein the gas comprises a reactive gas, wherein, for example, the reactive gas is set up to react with a metal of the substrate and / or with the coating material to form a dielectric, wherein, for example, the gas supply has a reactive gas source which has the Has reactive gas.
Beispiel 18 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 17, ferner aufweisend: eine oder mehr als eine Führungsrolle zum Führen des Transportpfads an die Transportrolle heran und/oder von dieser weg, wovon beispielsweise eine erste Führungsrolle innerhalb des ersten Bereichs und/oder eine zweite Führungsrolle innerhalb des zweiten Bereichs angeordnet ist, und/oder wobei die Gasseparationsstruktur zwischen zwei Führungsrollen der mehr als einen Führungsrolle angeordnet ist.Example 18 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 17, further comprising: one or more than one guide roller for guiding the transport path to and / or away from the transport roller, of which, for example, a first guide roller within the first area and / or a second guide roller is arranged within the second area, and / or wherein the gas separation structure is arranged between two guide rollers of the more than one guide roller.
Beispiel 19 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 18, wobei die Transportrolle eine Temperiervorrichtung (z.B. eine Kühlvorrichtung) aufweist, welche eingerichtet ist, der Rollenhülle thermische Energie zuzuführen und/oder zu entziehen.Example 19 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 18, wherein the transport roller has a temperature control device (e.g. a cooling device) which is set up to supply and / or withdraw thermal energy from the roller cover.
Beispiel 20 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 19, wobei die zumindest eine Elektrode eine erste Elektrode und/oder (z.B. eine der ersten Elektrode zugeordnete) zweite Elektrode aufweist, welche beispielsweise zwischen der Transportrolle und dem Transportpfad in dem ersten Bereich oder dem Transportpfad in dem zweiten Bereich angeordnet sind, z.B. innerhalb des Gasentladungsraums.Example 20 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 19, wherein the at least one electrode has a first electrode and / or (eg one of the first electrode assigned) second electrode, which for example between the transport roller and the transport path in the first area or the Transport path are arranged in the second area, for example within the gas discharge space.
Beispiel 21 ist die Vakuumanordnung gemäß Beispiel 20, wobei die erste Elektrode und die zweite Elektrode derart miteinander verschaltet sind, dass diese im Betrieb eine Anode und eine Kathode bereitstellen.Example 21 is the vacuum arrangement according to Example 20, the first electrode and the second electrode being connected to one another in such a way that they provide an anode and a cathode during operation.
Beispiel 22 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 21, ferner aufweisend: eine Spannungsversorgung, welche eingerichtet ist, eine elektrische Spannung an die zumindest eine Elektrode anzulegen, wobei die Spannung beispielsweise eine Mischspannung und/oder gepulst ist, z.B. bipolar oder unipolar gepulst; wobei die Spannung beispielsweise zeitlich variiert, z.B. in ihrer Polungsrichtung und/oder ihrer Amplitude.Example 22 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 21, further comprising: a voltage supply which is set up to apply an electrical voltage to the at least one electrode, the voltage being, for example, a mixed voltage and / or pulsed, e.g. bipolar or unipolar pulsed ; where the voltage varies, for example, over time, e.g. in its polarity direction and / or its amplitude.
Beispiel 23 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 22, ferner aufweisend: eine Steuervorrichtung, welche eingerichtet ist, einen Druck innerhalb des Hohlraums in einem Bereich von ungefähr 10-2 mbar bis ungefähr 10-4 (z.B. 10-3) bereitzustellen; und/oder einen zusätzlichen Druck neben der Gasseparationsstruktur (z.B. außerhalb des Hohlraums) an dem Transportpfad bereitzustellen, wobei ein Verhältnis zwischen dem Druck innerhalb des Gasentladungsraums und dem zusätzlichen Druck mehr als ungefähr 10 (z.B. als 50) ist.Example 23 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 22, further comprising: a control device which is set up to provide a pressure within the cavity in a range from approximately 10 -2 mbar to approximately 10 -4 (eg 10 -3 ); and / or to provide an additional pressure next to the gas separation structure (eg outside the cavity) on the transport path, wherein a ratio between the pressure inside the gas discharge space and the additional pressure is more than approximately 10 (eg than 50).
Beispiel 24 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 23, wobei der Transportpfad und/oder die Rollenhülle der Gasentladung ausgesetzt sind.Example 24 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 23, wherein the transport path and / or the roller cover are exposed to the gas discharge.
Beispiel 25 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 24, wobei die Rollenhülle eine Schicht aus dem Dielektrikum (d.h. eine Dielektrikumschicht) aufweist oder daraus gebildet ist.Example 25 is the vacuum assembly of any one of Examples 1 to 24, wherein the roll cover comprises or is formed from a layer of the dielectric (i.e., a dielectric layer).
Beispiel 26 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 25, wobei die Gasseparationsstruktur eingerichtet ist, die Gasentladung gegenüber einem Äußeren der Gasseparationsstruktur zu gasseparieren; und/oder ein Verhältnis zwischen dem Druck innerhalb des Hohlraums und einem zusätzlichen Druck an der Gasseparationsstruktur außerhalb des Hohlraums von mehr als ungefähr 10 (z.B. als 50) bereitzustellen.Example 26 is the vacuum arrangement according to one of Examples 1 to 25, wherein the gas separation structure is set up to gas-separate the gas discharge with respect to an exterior of the gas separation structure; and / or to provide a ratio between the pressure within the cavity and an additional pressure on the gas separation structure outside the cavity of greater than about 10 (e.g., than 50).
Beispiel 27 ist die Vakuumanordnung gemäß einem der Beispiele 1 bis 26, wobei der Hohlraum auf einander gegenüberliegenden Seiten von der Gasseparationsstruktur und der Rollenhülle begrenzt wird; und/oder von dem Transportpfad in dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich begrenzt wird.Example 27 is the vacuum arrangement according to any one of Examples 1 to 26, wherein the cavity is delimited on opposite sides by the gas separation structure and the roller cover; and / or is limited by the transport path in the first area and the second area.
Claims (21)
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DE202021100664.1U DE202021100664U1 (en) | 2021-02-10 | 2021-02-10 | Vacuum arrangement |
Applications Claiming Priority (1)
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DE202021100664.1U DE202021100664U1 (en) | 2021-02-10 | 2021-02-10 | Vacuum arrangement |
Publications (1)
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Family Applications (1)
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DE202021100664.1U Active DE202021100664U1 (en) | 2021-02-10 | 2021-02-10 | Vacuum arrangement |
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2021
- 2021-02-10 DE DE202021100664.1U patent/DE202021100664U1/en active Active
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