DE202021102889U1

DE202021102889U1 - Vakuumanordnung

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Publication number: DE202021102889U1
Application number: DE202021102889.0U
Authority: DE
Original assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Current assignee: Von Ardenne Asset GmbH and Co KG
Priority date: 2021-05-27
Filing date: 2021-05-27
Publication date: 2021-06-07
Anticipated expiration: 2031-05-28

Abstract

Vakuumanordnung (200), aufweisend:
• eine Vakuumkammer (802), welche zumindest eine abnehmbare Kammertür (802w, 812w) aufweist;
• zumindest eine in der Vakuumkammer (802) angeordnete Prozessiervorrichtung (402);
• eine in der Vakuumkammer (802) angeordnete Transportanordnung (100) welche eine erste Wickelhülsenkupplung (WD01) zum Ankuppeln einer ersten Wickelhülse, eine zweite Wickelhülsenkupplung (WD02) zum Ankuppeln einer zweiten Wickelhülse und mehrere Transportrollen, welche einem bandförmigen Substrat einen Transportpfad von der ersten Wickelhülsenkupplung (WD01) zu der zweiten Wickelhülsenkupplung (WD02) und an der Prozessiervorrichtung (402) vorbei bereitstellen;
• ein erstes Gestell (302) und/oder ein zweites Gestell (304), wovon jedes Gestell mit der zumindest einen Kammertür (802w, 812w) gekuppelt ist und zwei Haltevorrichtungen, von denen jede Haltevorrichtung vorzugsweise eine Platine aufweist, aufweist,
• wobei die erste Wickelhülsenkupplung (WD01) und/oder die zweite Wickelhülsenkupplung (WD02) zwischen den zwei Haltevorrichtungen des ersten Gestells (302) angeordnet und mittels diesen an der zumindest einen Kammertür (802w, 812w) abgestützt sind,
• wobei die zumindest eine Prozessiervorrichtung (402) zwischen den zwei Haltevorrichtungen des zweiten Gestells (304) angeordnet und mittels diesen an der zumindest einen Kammertür (802w, 812w) abgestützt ist.

Description

Verschiedene Ausführungsbeispiele betreffen eine Vakuumanordnung.
Im Allgemeinen kann ein Substrat behandelt (prozessiert), z.B. beschichtet werden, so 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 physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), z.B. Sputtern, thermisches Verdampfen oder Elektronenstrahlverdampfen.
Im Allgemeinen können flexible Substrate in Form eines Bands (Bandsubstrat) in einer Folienbeschichtungsanlage beschichtet (und/oder anderweitig behandelt) werden. Dabei kann das Bandsubstrat mittels einer Transportanordnung durch einen Beschichtungsbereich hindurch transportiert werden. Die Transportanordnung kann beispielsweise derart eingerichtet sein, dass das Bandsubstrat von Rolle-zu-Rolle (auch als R2R bezeichnet) prozessiert wird, wobei das Bandsubstrat von einem ersten Substratwickel abgewickelt wird, durch den Beschichtungsbereich hindurch transportiert wird, und nach dem Beschichten auf einen zweiten Substratwickel wieder aufgewickelt wird (auch als Aufwickler oder Re-Winder bezeichnet). Dabei kann die Beschichtungsanlage eine Vakuumkammer aufweisen, so dass das Bandsubstrat im Vakuum beschichtet werden kann.
Es zeigen

1 eine Transportanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
2 bis 5 eine Vakuumanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.

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.
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. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann „gekuppelt“ im Sinne einer mechanischen (z.B. körperlichen bzw. physikalischen) Kopplung verstanden werden, z.B. mittels eines direkten körperlichen Kontakts. Eine Kupplung kann eingerichtet sein, eine mechanische Wechselwirkung (z.B. Kraft, Drehmoment, etc.) zu übertragen.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Substrat als Band (auch als Bandsubstrat oder bandförmiges Substrat bezeichnet) von einem ersten Substratwickel (anschaulich das gewickelte Substrat aufweisend) abgewickelt und auf einen zweiten Substratwickel aufgewickelt werden (auch als Umwickeln bezeichnet). Während des Umwickelns kann das Substrat prozessiert werden. Jeder Substratwickel kann von einer sogenannten Wickelhülse (auch als Substratwickelhülse bezeichnet) getragen werden, welche wiederum mit einer drehbar gelagerten Wickelhülsenkupplung gekuppelt ist.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat mit einem Beschichtungsmaterial beschichtet sein oder werden. Das Beschichtungsmaterial kann zumindest ein Material der folgenden Materialien aufweisen oder daraus gebildet sein: ein Metall; ein Übergangsmetall, ein Oxid (z.B. ein Metalloxid oder ein Übergangsmetalloxid); ein Dielektrikum; ein Polymer (z.B. ein Kohlenstoff-basiertes Polymer oder ein Silizium-basiertes Polymer); ein Oxinitrid; ein Nitrid; ein Karbid; eine Keramik; ein Halbmetall (z.B. Kohlenstoff); ein Perowskit; ein Glas oder glasartiges Material (z.B. ein sulfidisches Glas); einen Halbleiter; ein Halbleiteroxid; ein halborganisches Material, und/oder ein organisches Material. Das Beschichtungsmaterial zum Beschichten des Substrats kann mittels einer Prozessiervorrichtung bereitgestellt sein oder werden.
Das Bandsubstrat kann eine Breite (Ausdehnung quer zur Transportrichtung) in einem Bereich von ungefähr 30 cm bis ungefähr 500 cm aufweisen, oder eine Breite von mehr als ungefähr 500 cm. Ferner kann das Bandsubstrat flexibel sein. Anschaulich kann ein Bandsubstrat (hierin vereinfacht auch als Substrat bezeichnet) ein beliebiges Substrat sein, welches zu einem Substratwickel bzw. auf eine Wickelhülse 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.
Das Prozessieren des Bandsubstrats kann in einer Vakuumkammer (auch als Prozessierkammer bezeichnet) erfolgen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Vakuumkammer derart eingerichtet sein, dass darin ein Druck in einem Bereich von ungefähr 10 mbar bis ungefähr 1 mbar (mit anderen Worten Grobvakuum) bereitgestellt werden kann oder weniger, beispielsweise ein Druck in einem Bereich von ungefähr 1 mbar bis ungefähr 10^-3 mbar (mit anderen Worten Feinvakuum) oder weniger, beispielsweise ein Druck in einem Bereich von ungefähr 10^-3 mbar bis ungefähr 10^-7 mbar (mit anderen Worten Hochvakuum) oder weniger, beispielsweise ein Druck von kleiner als Hochvakuum, z.B. kleiner als ungefähr 10^-7 mbar.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die hierin beschriebene Transportanordnung eine Vielzahl von Rollen (auch als Walzen bezeichnet) und mehrere Wickelhülsenkupplungen aufweisen. Beispielsweise kann jede Wickelhülsenkupplung der mehreren Wickelhülsenkupplungen eine Kupplungsvorrichtung aufweisen zum Ankuppeln einer Wickelhülse. Beispielsweise kann die Kupplungsvorrichtung jeder Wickelhülsenkupplung der mehreren Wickelhülsenkupplungen eine Spannvorrichtung (z.B. aufweisend einen Hülsenspanndorn, einen Spanndorn, einen Spreizdorn, ein Konus-Spannelement, und/oder einen Segmentspanndorn) zum Einspannen der jeweiligen Wickelhülse aufweisen.
Im Folgenden wird zum einfacheren Verständnis auf den Zustand der Transportanordnung Bezug genommen, wenn das Substrat in diese eingelegt ist (auch als Betriebszustand bezeichnet). Das Substrat muss aber nicht notwendigerweise eingelegt sein, z.B. wenn die Transportanordnung gewartet wird oder das Substrat gewechselt wird. Das für das Substrat und dessen räumlichen Verlauf Beschriebene kann in Analogie für den Transportpfad gelten und umgekehrt.
Jede Walze der Transportanordnung kann einen Rotationskörper aufweisen oder daraus gebildet sein und drehbar gelagert sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die hierin beschriebene Transportanordnung eingerichtet sein, das Substrat entlang eines Transportpfads von mehreren Metern Länge zu transportieren und dabei mehrmals umzulenken. Dazu kann die Transportanordnung zumindest eine Führungsrolle (auch als Führungswalze bezeichnet) aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zumindest eine Führungsrolle zumindest einer von folgenden Führungsrollen-Typen sein: ein Umlenkrolle; eine Breitstreckrolle; eine Messrolle; und/oder eine Zugrolle. Zumindest die Zugrolle kann eine angetriebene (d.h. aktive) Führungsrolle sein. Alternativ oder zusätzlich können die Umlenkrolle; die Breitstreckrolle und/oder die Messrolle eine antriebslose (d.h. passive) Führungsrolle sein. Optional kann, je nach Bedarf, auch eine oder mehr als eine Führungswalze, z.B. eine oder mehr als eine Breitstreckwalze, direkt oder indirekt angetrieben sein. Beispielsweise kann eine Breitstreckrolle eine konkave Führungsrolle (bzw. Walze) sein und bereitstellen, dass das Bandsubstrat glatt (eben) transportiert wird und sich das Bandsubstrat anschaulich gesehen weniger wellt oder verzieht. Beispielsweise kann eine Zugrolle bereitstellen, dass eine vordefinierte Zugspannung auf das Bandsubstrat gebracht wird. Eine Zugrolle kann eine gummierte Oberfläche aufweisen, z.B. kann diese mit einem Gummi beschichtet sein oder werden.
1 veranschaulicht eine Transportanordnung 100 (auch als Transportsystem bezeichnet) gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht.
Die Transportanordnung 100 kann mehreren Wickelhülsenkupplungen WD01, WD02 aufweisen. Jede der Wickelhülsenkupplungen WD01, WD02 kann zum Ankuppeln (Aufnehmen und Halten) einer Wickelhülse eingerichtet sein. Jede Wickelhülsenkupplung der mehreren Wickelhülsenkupplungen WD01, WD02 kann dazu um eine Drehachse 101a drehbar gelagert sein.
Eine Wickelhülse (auch als Spule oder Substratwickelhülse bezeichnet) kann als rohrförmiger Träger verstanden werden, mittels dessen ein flexibles Substrat in Form einer Wicklung gelagert oder umgewickelt, d.h. zu einer Wicklung (auch als Substratwickel oder Bandsubstratwickel bezeichnet) aufgewickelt oder von der Wicklung abgewickelt, werden kann. Beispielsweise kann mittels einer Wickelhülse ein Substrat 102 umgewickelt, z.B. darauf aufgewickelt oder davon abgewickelt, werden. Das flexible Substrat 102 kann zwischen zwei Wickelhülsen auf den Wickelhülsenkupplungen WD01, WD02 umgewickelt werden, z.B. von einer ersten Wickelhülse auf eine zweite Wickelhülse.
Ferner kann die Transportanordnung 100 mehrere (z.B. zwei) Prozessierwalzen CD01, CD02 aufweisen, an welchen das Substrat 102 im Betrieb anliegt und der Transportpfad umgelenkt wird. Jede Prozessierwalze CD01, CD02 kann somit einen gekrümmten Abschnitt des Transportpfads 111 bereitstellen, entlang dessen das Umwickeln des Substrats 102 erfolgen kann.
Optional kann die Transportanordnung 100, z.B. pro Prozessierwalze CD01, CD02 und/oder pro Wickelhülsenkupplung WD01, WD02, zumindest eine drehbar gelagerte Führungsrolle 122 aufweisen, an welcher das Substrat 102 im Betrieb anliegt. Das Substrat 102 kann mittels der zumindest einen drehbar gelagerten Führungsrolle 122 umgelenkt, geführt und/oder gezogen werden. Die zumindest eine drehbar gelagerte Führungsrolle 122 kann beispielsweise mindestens 2 Führungsrollen 122 aufweisen, beispielsweise mindestens 2 Führungsrollen 122, beispielsweise mindestens 5 Führungsrollen 122, beispielsweise mindestens 10 Führungsrollen 122, beispielsweise mindestens 15 Führungsrollen 122, beispielsweise mindestens 20 Führungsrollen 122. Beispielsweise kann die Transportanordnung 100, z.B. pro Prozessierwalze CD01, CD02 und/oder pro Wickelhülsenkupplung WD01, WD02, zumindest eine drehbar gelagerte Breitstreckwalze aufweisen, an welcher das Substrat 102 im Betrieb anliegt.
Das Umlenken des Substrats 102 mittels einer Führungsrolle 122 und/oder mittels einer Prozessierwalzen CD01, CD02 kann einen Winkel aufweisen (anschaulich die Differenz aus einlaufendem Transportpfad und auslaufendem Transportpfad). Der Winkel kann auch als Mindestumschlingung bezeichnet werden. Der Winkel kann größer sein als ungefähr 10°, z.B. größer als ungefähr 20°, z.B. größer als ungefähr 30°.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Substrat von einer ersten Substratwickelhülse abgewickelt und auf eine zweite Substratwickelhülse aufgewickelt werden (auch als Hin-Umwickeln bezeichnet). Alternativ oder zusätzlich kann das Substrat von der zweiten Substratwickelhülse abgewickelt und auf die erste Substratwickelhülse aufgewickelt werden (auch als Rück-Umwickeln bezeichnet). Beispielsweise kann das Umwickeln aufweisen, dass die erste Substratwickelhülse an die erste Wickelhülsenkupplung WD02 oder die zweite Wickelhülsenkupplung WD01 angekuppelt ist. Beispielsweise kann das Umwickeln aufweisen, dass die zweite Substratwickelhülse an die die zweite Wickelhülsenkupplung WD01 bzw. erste Wickelhülsenkupplung WD02 angekuppelt ist.
Optional kann das Umwickeln mehrmals erfolgen, z.B. ein oder mehr als ein Paar aus Hin-Umwickeln und Rück-Umwickeln aufweisend. Dies erreicht, dass das Substrat 102 auf eine Substratwickelhülse aufgewickelt und danach von dieser wieder abgewickelt wird (auch als mehrmaliges Umwickeln bezeichnet).
Wie zu erkennen ist, läuft das Substrat entgegen dem Uhrzeigersinn (auch als linksdrehend bezeichnet) um die erste Prozessierwalze CD01 herum und im Uhrzeigersinn (auch als rechtsdrehend bezeichnet) um die zweite Prozessierwalze CD02 herum. Allgemeiner gesprochen können die sich die zwei Prozessierwalzen CD01, CD02 in ihrer Drehrichtung voneinander unterscheiden. Dies erreicht, dass das Substrat 102 mit einer ersten Substratoberfläche 1020 (anschaulicher auch als Oberseite bezeichnet) an der ersten Prozessierwalze CD01 anliegt und mit einer zweiten Substratoberfläche 102u (anschaulicher auch als Unterseite bezeichnet) an der zweiten Prozessierwalze CD02 anliegt. Die Oberseite 102o und die Unterseite 102u können diejenigen einander gegenüberliegenden Substratoberflächen des Substrats bezeichnen, die einander zugewandt sind, wenn das Substrat aufgewickelt ist.
Jede der zwei Wickelhülsenkupplungen WD01, WD02 und jede der zwei Prozessierwalzen CD01, CD02 kann aktiv angetrieben werden (dann auch als aktive Walzen bezeichnet). Dazu kann die Transportanordnung 100 eine entsprechende Antriebsvorrichtung aufweisen, welche eingerichtet ist, jede der zwei Wickelhülsenkupplungen WD01, WD02 und jede der zwei Prozessierwalzen CD01, CD02 in eine Drehbewegung zu versetzen (indem diesen ein Drehmoment zugeführt wird).
Die Drehachsen 101a der Wickelhülsenkupplungen WD01, WD02 können achsparallel zueinander sein, z.B. parallel zu der Drehachsenrichtung 101. Die Drehachse 101a der zumindest einen Führungsrolle 122 kann achsparallel zu den Drehachsen 101a der Wickelhülsenkupplungen WD01, WD02 sein, z.B. parallel zu der Drehachsenrichtung 101. Die Drehachse 101a jeder Prozessierwalze CD01, CD02 kann achsparallel zu den Drehachsen 101a der Wickelhülsenkupplungen WD01, WD02 sein, z.B. parallel zu der Drehachsenrichtung 101.
In einer bevorzugten Ausführungsform können zwei Prozessierwalzen CD01, CD02 übereinander angeordnet sein. Dies minimiert den Bauraum. Dann kann zwischen diesen zwei Prozessierwalzen CD01, CD02, zum Beispiel äquidistant zu diesen, eine horizontale Ebene 151 angeordnet sein. Die horizontale Ebene 151 kann beispielsweise parallel zu der Drehachsenrichtung 101 und/oder senkrecht zu der Gravitationsrichtung sein.
In einer dazu alternativ oder zusätzlich bevorzugten Ausführungsform können zwei Wickelhülsenkupplungen WD01, WD02 nebeneinander angeordnet sein. Dies minimiert den Bauraum weiter. Dann kann zwischen diesen zwei Wickelhülsenkupplungen WD01, WD02, zum Beispiel äquidistant zu diesen, eine vertikale Ebene 153 angeordnet sein. Die vertikale Ebene 153 kann beispielsweise parallel zu der Drehachsenrichtung 101 und/oder der Gravitationsrichtung sein.
Beispielsweise können die zwei Wickelhülsenkupplungen WD01, WD02, z.B. deren Drehachse 101a, möglichst nahe an der horizontalen Ebene 151 angeordnet sein. Dies minimiert den Bauraum weiter. Beispielsweise kann die Drehachse 101a jeder Wickelhülsenkupplung WD01, WD02 in der horizontalen Ebene 151 angeordnet sein. Alternativ kann die Drehachse 101a jeder Wickelhülsenkupplung WD01, WD02 einen Abstand 105v (auch als vertikaler Versatz 105v bezeichnet) von der horizontalen Ebene 151 aufweisen. Die Summe des vertikalen Versatzes 105v jeder Wickelhülsenkupplung WD01, WD02 kann kleiner sein als ein Abstand 103v der Drehachsen 101a (auch als Drehachsenabstand 103v bezeichnet) der zwei Wickelhülsenkupplungen WD01, WD02 voneinander, zum Beispiel kleiner als 50% (oder 25%) des Drehachsenabstands 103v.
Beispielsweise können die zwei Prozessierwalzen CD01, CD02, z.B. deren Drehachse, möglichst nahe an der vertikalen Ebene 153 angeordnet sein. Dies minimiert den Bauraum weiter. Beispielsweise kann die Drehachse jeder Prozessierwalze CD01, CD02 in der vertikalen Ebene 153 angeordnet sein. Alternativ kann die Drehachse jeder Prozessierwalze CD01, CD02 einen Abstand (auch als horizontaler Versatz bezeichnet) von der vertikalen Ebene 153 aufweisen. Die Summe des vertikalen Versatzes jeder Prozessierwalze CD01, CD02 kann kleiner sein als ein Abstand der Drehachsen der Prozessierwalzen CD01, CD02 voneinander, zum Beispiel kleiner als 50% (oder 25%) des Abstands der Drehachsen der Prozessierwalzen CD01, CD02 voneinander.
2 veranschaulicht eine Vakuumanordnung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht, welche die Transportanordnung 100 aufweist.
Die Vakuumanordnung 200 kann eine Vakuumkammer 802 aufweisen, in welcher die Walzen der Transportanordnung 100 angeordnet sind, z.B. die mehreren Wickelhülsenkupplungen WD01, WD02 und/oder die mehreren Prozessierwalzen CD01, CD02 und/oder die zumindest eine Führungswalze 122.
Die Vakuumkammer 802 kann zum Bereitstellen eines Unterdrucks oder eines Vakuums mit einem Pumpensystem 602, z.B. einer Vakuumpumpenanordnung, (z.B. gasleitend) gekoppelt sein und derart stabil eingerichtet sein, dass diese dem Einwirken des Luftdrucks im abgepumpten Zustand standhält. Die Vakuumkammer 802 kann, wenn verschlossen, beispielsweise luftdicht, staubdicht und/oder vakuumdicht eingerichtet sein oder werden. Das Pumpensystem 602 (aufweisend zumindest eine Vakuumpumpe, z.B. eine Hochvakuumpumpe, z.B. eine Turbomolekularpumpe) kann es ermöglichen, einen Teil des Gases aus dem Inneren der Vakuumkammer 802, z.B. aus dem Prozessierbereich 251a, 251b, abzupumpen. In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Vakuumkammer 802, z.B. deren Kammergehäuse 504, zylinderförmig sein.
Die Vakuumanordnung 200 kann pro Prozessierwalze CD01, CD02 eine oder mehr als eine (beispielsweise mindestens 2, beispielsweise mindestens 5) Prozessiervorrichtung 402 aufweisen, welche eingerichtet ist, das an der Prozessierwalze anliegende Substrat, bzw. den entsprechend daran anliegenden Substratabschnitt, zu prozessieren. Das Prozessieren kann aufweisen, das Substrat dauerhaft zu verändern. Das Prozessieren kann beispielsweise aufweisen, dem Substrat Material hinzuzufügen (z.B. das Substrat zu beschichten), das Substrat zu erwärmen (d.h. dem Substrat thermische Energie zuzuführen), das Substrat zu kühlen (d.h. dem Substrat thermische Energie zu entziehen), das Substrat chemisch und/oder elektrisch zu verändern (z.B. zu dotieren), und/oder von dem Substrat Material zu entfernen (z.B. das Substrat zu ätzen).
Jede Prozessiervorrichtung 402 kann beispielsweise zum Beschichten des Substrats 102 eingerichtet sein (auch als Beschichtungsvorrichtung bezeichnet). Beispielsweise kann eine Beschichtungsvorrichtung 402 zum Bereitstellen eines gasförmigen Beschichtungsmaterials (z.B. ein Materialdampf) und/oder flüssigen Beschichtungsmaterials eingerichtet sein, welches z.B. auf dem zumindest einen Substrat zum Bilden einer Schicht abgeschieden werden kann (auch als Beschichten bezeichnet). Eine Beschichtungsvorrichtung kann zumindest eines von Folgendem aufweisen: eine Sputtervorrichtung, eine thermisch-Verdampfen-Vorrichtung (z.B. einen Laserstrahlverdampfer, einen Lichtbogenverdampfer, einen Elektronenstrahlverdampfer und/oder einen thermischen Verdampfer), eine Präkursorgasquelle. Eine Sputtervorrichtung kann zum Zerstäuben des Beschichtungsmaterials von einem Target mittels eines Plasmas eingerichtet sein. Eine thermisch-Verdampfen Vorrichtung kann zum Überführen des Beschichtungsmaterials in einen gasförmigen Aggregatszustand mittels thermischer Energie eingerichtet sein. Je nach der Beschaffenheit des Beschichtungsmaterials können ein Sublimieren und/oder ein Verdampfen des Beschichtungsmaterials erfolgen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Vakuumanordnung 200 pro Prozessierwalze CD01, CD02 mehrere Sputtervorrichtungen 402 aufweisen, z.B. mindestens drei (oder 5 oder 7) Sputtervorrichtungen pro Prozessierwalze CD01, CD02. Von den Sputtervorrichtungen 402 kann beispielsweise jede Sputtervorrichtung ein drehbar gelagertes (z.B. rohrförmiges) Target aufweisen. Beispielsweise kann jede der Sputtervorrichtungen 402 ein Magnetsystem (dann auch als Magnetron 402 bezeichnet) aufweisen, um das Bilden des Plasmas zu begünstigen. Im Fall eines rohrförmigen Targets wird das Magnetron auch als Rohrmagnetron bezeichnet.
In einer bevorzugten Ausführungsforme kann die Vakuumkammer 802, beispielsweise pro Prozessierwalze CD01, CD02, einen Prozessierbereich 251a, 251b aufweisen, in welchem zumindest eine Prozessiervorrichtung 402 angeordnet ist, welche der Prozessierwalze CD01, CD02 zugeordnet ist. Ferner kann die Vakuumkammer 802, beispielsweise pro Wickelhülsenkupplung WD01, WD02, einen Wickelbereich 253a, 253b aufweisen, in welchem die Wickelhülsenkupplung angeordnet ist. Ferner kann die Vakuumkammer 802 ein oder mehr als ein Wandelement 210 (auch als Gastrennung bezeichnet) aufweisen, welches jeden Prozessierbereich von jedem Wickelbereich gassepariert. Jedes Wandelement 210 kann beispielsweise mittels einer oder mehr als einer Platte (zum Beispiel Trennblech) bereitgestellt sein oder werden und/oder gekühlt sein oder werden. Soll die auf dem Substrat gebildete Schicht metallisch sein, kann die Gastrennung weggelassen werden.
Beispielsweise kann jedes Wandelement 210 von einer der Prozessierwalze CD01, CD02 unterbrochen sein und/oder mittels dieser einen Spalt bilden, durch welchen der Transportpfad hindurch verläuft.
Um das Substrat zu erwärmen und/oder zu kühlen (allgemeiner auch als Temperieren bezeichnet), kann eine oder mehr als eine der Prozessierwalzen CD01, CD02 als Temperierwalze eingerichtet sein. Jede Temperierwalze kann eingerichtet sein, dass dieser, z.B. deren äußerer Walzenumfangsfläche, thermische Energie zugeführt und/oder entzogen wird. Dazu kann die Temperierwalze eine Temperiervorrichtung aufweisen oder mit einer Temperiervorrichtung gekoppelt sein, wobei die Temperiervorrichtung zum Entziehen und/oder Zuführen der thermischen Energie eingerichtet ist. Beispielsweise kann die Temperiervorrichtung einen resistiven Heizer aufweisen zum Zuführen der thermischen Energie. Alternativ oder zusätzlich kann die Temperiervorrichtung einen Fluidkreislauf aufweisen zum Entziehen und/oder Zuführen der thermischen Energie. Alternativ oder zusätzlich kann die Temperiervorrichtung eingerichtet sein, ein mittels der Walzenumfangsfläche ein Gas abzugeben. Dies erreicht, dass das Substrat besser thermisch angekoppelt wird an die Walzenumfangsfläche. Beispielsweise kann die Transportanordnung 100 zwei Kühlwalzen CD01, CD02 aufweisen, die eingerichtet sind, das Substrat 102 zu kühlen.
Die Vakuumanordnung 200 kann zumindest ein Gestell aufweisen, z.B. ein erstes Gestell 302 (auch als Wickelhülsenkupplung-Gestell bezeichnet) und/oder ein zweites Gestell 304 (auch als Prozessiervorrichtung-Gestell bezeichnet), welches nachfolgend genauer erläutert wird. Als Gestell kann hierin eine tragende Vorrichtung verstanden werden, d.h. eine Vorrichtung welche eingerichtet ist, das Gewicht eines davon getragenen Maschinenteils aufzunehmen und abzuleiten. Es trägt insbesondere über Lager die beweglichen Maschinenteile.
Das zumindest eine Gestell kann beispielsweise Teil der Vakuumkammer 802 sein und in dieser angeordnet sein oder werden. Beispielsweise kann die Vakuumkammer 802 eine Kammerwand aufweisen, welche das zumindest eine Gestell trägt. Die Kammerwand kann optional als Kammerdeckel (auch als Kammertür bezeichnet) eingerichtet sein, welcher sich von einem Kammergehäuse der Vakuumkammer entfernen lässt. Zwischen dem Kammergehäuse und dem Kammerdeckel kann eine Vakuumdichtung angeordnet sein.
3 veranschaulicht eine Vakuumanordnung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 300 in einer schematischen Detailansicht. Die Vakuumkammer 802 kann eine Kammerwand 802w (auch als erste Kammerwand bezeichnet) aufweisen, mit welcher das erste Gestell 302 gekuppelt ist. Das erste Gestell 302 kann zwei Haltevorrichtungen 302a, 302b, zum Beispiel mittels eines Platinenpaars 302a, 302b bereitgestellt, aufweisen. Zwischen den Haltevorrichtungen 302a, 302b kann zumindest eine (d.h. eine oder mehr als eine) Wickelhülsenkupplung WD01, WD02 und/oder zumindest eine Prozessierwalze CD01, CD02 angeordnet sein. Die zwei Haltevorrichtungen 302a, 302b können mittels eines Balkens 302k des ersten Gestells 302 miteinander und mit der Kammerwand 802w gekuppelt sein.
Die zumindest eine (d.h. eine oder mehr als eine) Wickelhülsenkupplung WD01, WD02 kann die erste Wickelhülsenkupplung WD01 und/oder die zweite Wickelhülsenkupplung WD02 aufweisen. Die zumindest eine (d.h. eine oder mehr als eine) Wickelhülsenkupplung WD01, WD02 kann beispielsweise von dem ersten Gestell 302, z.B. dessen zwei Haltevorrichtungen 302a, 302b, gehalten sein oder werden, z.B. drehbar gehalten sein oder werden. Beispielsweise kann eine Welle, mittels welcher jede Wickelhülsenkupplung WD01, WD02 drehbar gelagert ist, durch zumindest eine der zwei Haltevorrichtungen 302a, 302b hindurch erstreckt sein und oder mittels eines Drehlagers der zwei Haltevorrichtungen 302a, 302b drehbar gelagert sein.
Die zumindest eine (d.h. eine oder mehr als eine) Prozessierwalze CD01, CD02 kann die erste Prozessierwalze CD01 und/oder die zweite Prozessierwalze CD02 aufweisen. Die zumindest eine (d.h. eine oder mehr als eine) Prozessierwalze CD01, CD02 kann beispielsweise von dem ersten Gestell 302, z.B. dessen zwei Haltevorrichtungen 302a, 302b, gehalten sein oder werden. Beispielsweise kann eine Welle, mittels welcher die zumindest eine Prozessierwalze CD01, CD02 drehbar gelagert ist, durch zumindest eine der zwei Haltevorrichtungen 302a, 302b hindurch erstreckt sein und oder mittels eines Drehlagers der zwei Haltevorrichtungen 302a, 302b drehbar gelagert sein.
Die erste Kammerwand 802w kann optional als Kammertür eingerichtet sein. Die Kammertür kann eingerichtet sein, von einem Gehäuse der Vakuumkammer 802 (auch als Kammergehäuse bezeichnet) abgenommen zu werden. Dazu kann die Kammertür eine dem Kammergehäuse zugewandte Dichtfläche aufweisen zum Abdichten eines Spalts zwischen der Kammertür und dem Kammergehäuse.
4 veranschaulicht eine Vakuumanordnung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 400 in einer schematischen Detailansicht. Die Vakuumkammer 802 kann eine zusätzliche Kammerwand 812w (auch als zweite Kammerwand bezeichnet) aufweisen, mit welcher das zweite Gestell 304 gekuppelt ist.
Das zweite Gestell 304 kann zwei erste Haltevorrichtungen 304a, 304b, zwischen denen zumindest eine (d.h. eine oder mehr als eine) Prozessiervorrichtung 304, z.B. dessen Target, angeordnet ist, aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das zweite Gestell 304 zwei zweite Haltevorrichtungen 314a, 314b, zwischen denen zumindest eine (d.h. eine oder mehr als eine) Prozessiervorrichtung 304, z.B. dessen Target, angeordnet ist, aufweisen. Jede der zwei Haltevorrichtungen kann mittels eines Balkens 304k des zweiten Gestells 304 miteinander verbunden sein.
Die zumindest eine (d.h. eine oder mehr als eine) Prozessiervorrichtung 304 kann beispielsweise von dem zweiten Gestell 304, z.B. der jeweiligen zwei Haltevorrichtungen 304a, 304b, 314a, 314b gehalten sein oder werden. Beispielsweise kann eine Welle, mittels welcher das Target drehbar gelagert ist, durch zumindest eine der jeweiligen zwei Haltevorrichtungen 304a, 304b, 314a, 314b hindurch erstreckt sein und oder mittels eines Drehlagers der jeweiligen zwei Haltevorrichtungen 304a, 304b drehbar gelagert sein.
Die zweite Kammerwand 812w kann optional als Kammertür eingerichtet sein. Die Kammertür kann eingerichtet sein, von dem Kammergehäuse der Vakuumkammer 802 abgenommen zu werden. Dazu kann die Kammertür eine dem Kammergehäuse zugewandte Dichtfläche aufweisen zum Abdichten eines Spalts zwischen der Kammertür und dem Kammergehäuse.
5 veranschaulicht eine Vakuumanordnung 200 gemäß verschiedenen Ausführungsformen 500 in einer schematischen Seitenansicht oder Querschnittsansicht. Die Vakuumanordnung 200 kann, beispielsweise pro Kammerdeckel, ein Fahrgestell 502 aufweisen, mittels welcher der Kammerdeckel getragen und/oder verlagert werden kann.
Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden die Prozessierwalzen übereinander angeordnet und/oder die Wickelhülsenkupplungen (auch als Wickler bezeichnet) horizontal nebeneinander angeordnet. Die nebeneinander angeordneten Wickler sind ähnlich gut erreichbar, beispielsweise von oben. Die übereinander angeordneten Prozessierwalzen erreichen, dass Partikel vom Substrat wegfallen.
Dies stellt anschaulich ein ausgedünntes Transportkonzept bereit, welches beispielsweise nur einen unidirektionalen Substrattransport zulässt (auch als Forward-Mode bezeichnet). Beim unidirektionalen Substrattransport kann eine Zugentkopplung zwischen Prozessen nur indirekt über angetriebene Breitstreckwalze erfolgen, zum Beispiel mittels 3 bzw. 4 Streckzonen (Tension-Zonen). Das Transportsystem kann in einem verformungsunabhängigen (z.B. unabhängig von der Verformung der Vakuumkammer 802) Platinenpaar gehalten werden.
Optional können die Prozessierwalzen als Gaskühlwalzen eingerichtet sein, d.h. eingerichtet sein ein Gas zwischen das Substrat und die Walzenoberfläche einzubringen.
Optional kann das Transportschema variiert werden, beispielsweise für die Installation einer zweiten Messstelle zwischen den Prozessen). Ferner ist keine feste Bühne nötig, beispielsweise wenn preiswerte Fahrwagen oder alternativ dazu Service-Gestelle eingesetzt werden.
Beispielsweise können zwei Kammertüren bzw. Fahrwagen für die Transportanordnung und die Magnetrons eingesetzt werden. Optional kann (beispielsweise bei Substratbreiten bis 800 mm) nur ein Fahrwagen für das Transportsystem eingesetzt werden.
Die Prozessbereiche bzw. räumliche Verteilung der Sputtervorrichtungen ist variabel. Für metallische Prozesse muss beispielsweise keine Gasseparation erfolgen, kann allerdings nachgerüstet werden, beispielsweise auch zwischen zwei Sputtervorrichtungen.
Die hierin beschriebene Vakuumanordnung ist preiswert, dennoch gut zugänglich und wartungsfreundlich.
Gemäß einem Beispiel 1 kann eine Vakuumanordnung (zum Beispiel gemäß dem Patentanspruch 1) aufweisen: eine Vakuumkammer, welche (zum Beispiel genau) eine abnehmbare Kammertür aufweist; zumindest eine in der Vakuumkammer angeordnete Prozessiervorrichtung; eine in der Vakuumkammer angeordnete Transportanordnung, welche eine erste Wickelhülsenkupplung zum Ankuppeln einer ersten Wickelhülse, eine zweite Wickelhülsenkupplung zum Ankuppeln einer zweiten Wickelhülse und mehrere Transportrollen, welche einem bandförmigen Substrat einen Transportpfad von der ersten Wickelhülsenkupplung zu der zweiten Wickelhülsenkupplung und an der Prozessiervorrichtung vorbei bereitstellen; ein erstes Gestell, welches mit der Kammertür gekuppelt ist und zwei Haltevorrichtungen, von denen jede Haltevorrichtung vorzugsweise eine Platine aufweist, aufweist, wobei die zumindest eine Prozessiervorrichtung und/oder die erste Wickelhülsenkupplung und/oder die zweite Wickelhülsenkupplung zwischen den zwei Haltevorrichtungen des ersten Gestells angeordnet und mittels diesen an der Kammertür abgestützt sind.
Beispiel 2 ist die Vakuumanordnung gemäß Beispiel 1, bei der die erste Wickelhülsenkupplung und/oder die zweite Wickelhülsenkupplung zwischen den zwei Haltevorrichtungen des ersten Gestells angeordnet und mittels diesen an der Kammertür abgestützt sind; die Vakuumanordnung ferner aufweisend ein zweites Gestell, welches mit einem, vorzugsweise monolithischen, Kammergehäuse der Vakuumkammer gekuppelt ist und zwei Haltevorrichtungen, von denen jede Haltevorrichtung vorzugsweise eine Platine aufweist, aufweist, wobei die zumindest eine Prozessiervorrichtung zwischen den zwei Haltevorrichtungen des zweiten Gestells angeordnet und mittels diesen an dem Kammergehäuses, z.B. einer (zum Beispiel ortsfest eingerichteten) Kammerwand, des Kammergehäuses abgestützt ist.
Beispiel 3 ist die Vakuumanordnung gemäß Beispiel 1 oder 2, welche gemäß einem der Patentansprüche 2-12 eingerichtet ist.
In einer konkreten Implementierung eines der Beispiele 1-3, beispielsweise für eine Substratbreite von 800 mm (Millimeter) oder weniger, weist die Vakuumanordnung nur eine Kammertür auf, wohingegen die der Kammertür gegenüberliegende Kammerwand keine Kammertür ist, wobei jeweils ein Gestell an der Kammertür und ein Gestell an der Kammerwand befestigt ist.
Gemäß einem Beispiel 4 kann eine Vakuumanordnung (zum Beispiel gemäß dem Patentanspruch 1) aufweisen: eine Vakuumkammer, welche eine erste abnehmbare Kammertür und eine zweite abnehmbare Kammertür aufweist; zumindest eine in der Vakuumkammer angeordnete Prozessiervorrichtung; eine in der Vakuumkammer angeordnete Transportanordnung, welche eine erste Wickelhülsenkupplung zum Ankuppeln einer ersten Wickelhülse, eine zweite Wickelhülsenkupplung zum Ankuppeln einer zweiten Wickelhülse und mehrere Transportrollen, welche einem bandförmigen Substrat einen Transportpfad von der ersten Wickelhülsenkupplung zu der zweiten Wickelhülsenkupplung und an der Prozessiervorrichtung vorbei bereitstellen; ein erstes Gestell, welches mit der ersten Kammertür gekuppelt ist und zwei Haltevorrichtungen, von denen jede Haltevorrichtung vorzugsweise eine Platine aufweist, aufweist, wobei die erste Wickelhülsenkupplung und/oder die zweite Wickelhülsenkupplung zwischen den zwei Haltevorrichtungen des ersten Gestells angeordnet und mittels diesen an der Kammertür abgestützt sind; ein zweites Gestell, welches mit der zweiten Kammertür gekuppelt ist und zwei Haltevorrichtungen, von denen jede Haltevorrichtung vorzugsweise eine Platine aufweist, aufweist, wobei die zumindest eine Prozessiervorrichtung zwischen den zwei Haltevorrichtungen des zweiten Gestells angeordnet und mittels diesen an der zweiten Kammertür abgestützt ist.
Beispiel 5 ist die Vakuumanordnung gemäß Beispiel 4, welches gemäß einem der Patentansprüche 2-12 eingerichtet ist.
In einer konkreten Implementierung des Beispiels 4 oder 5, beispielsweise für eine Substratbreite von mehr als 800 mm, weist die Vakuumanordnung zwei Paare aus Kammertür und Gestell auf, wobei jeweils das Gestell eines Paars an der Kammertür des Paars befestigt ist.

Claims

Vakuumanordnung (200), aufweisend: • eine Vakuumkammer (802), welche zumindest eine abnehmbare Kammertür (802w, 812w) aufweist; • zumindest eine in der Vakuumkammer (802) angeordnete Prozessiervorrichtung (402); • eine in der Vakuumkammer (802) angeordnete Transportanordnung (100) welche eine erste Wickelhülsenkupplung (WD01) zum Ankuppeln einer ersten Wickelhülse, eine zweite Wickelhülsenkupplung (WD02) zum Ankuppeln einer zweiten Wickelhülse und mehrere Transportrollen, welche einem bandförmigen Substrat einen Transportpfad von der ersten Wickelhülsenkupplung (WD01) zu der zweiten Wickelhülsenkupplung (WD02) und an der Prozessiervorrichtung (402) vorbei bereitstellen; • ein erstes Gestell (302) und/oder ein zweites Gestell (304), wovon jedes Gestell mit der zumindest einen Kammertür (802w, 812w) gekuppelt ist und zwei Haltevorrichtungen, von denen jede Haltevorrichtung vorzugsweise eine Platine aufweist, aufweist, • wobei die erste Wickelhülsenkupplung (WD01) und/oder die zweite Wickelhülsenkupplung (WD02) zwischen den zwei Haltevorrichtungen des ersten Gestells (302) angeordnet und mittels diesen an der zumindest einen Kammertür (802w, 812w) abgestützt sind, • wobei die zumindest eine Prozessiervorrichtung (402) zwischen den zwei Haltevorrichtungen des zweiten Gestells (304) angeordnet und mittels diesen an der zumindest einen Kammertür (802w, 812w) abgestützt ist.
Vakuumanordnung (200) gemäß Anspruch 1, wobei die erste Wickelhülsenkupplung (WD01) und die zweite Wickelhülsenkupplung (WD02) nebeneinander angeordnet und/oder mittels des ersten Gestells (302) drehbar gelagert sind.
Vakuumanordnung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Vakuumkammer (802) einen zylinderförmigen Kammerkörper aufweist, von dem die Kammertür (802w, 812w) abnehmbar ist.
Vakuumanordnung (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die zumindest eine Prozessiervorrichtung (402) zwei Prozessiervorrichtungen (402), vorzugsweise Sputtervorrichtungen, aufweist, die übereinander angeordnet sind.
Vakuumanordnung (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, • wobei die zumindest eine Kammertür (802w, 812w) eine erste Kammertür (802w), welche mit dem ersten Gestell (302) gekuppelt ist, und eine zweite Kammertür (812w), welche mit dem zweiten Gestell (304) gekuppelt ist und vorzugsweise der ersten Kammertür (802w) gegenüberliegend angeordnet ist, aufweist; oder • wobei die zumindest eine Kammertür (802w, 812w) genau eine Kammertür aufweist, welche mit dem ersten Gestell (302) und dem zweiten Gestell (304) gekuppelt ist; oder • wobei die zumindest eine Kammertür (802w, 812w) genau eine Kammertür aufweist, welche mit dem ersten Gestell (302) gekuppelt ist, und wobei das zweite Gestell (304) mit einem, vorzugsweise monolithischen, Kammergehäuse der Vakuumkammer (802) gekuppelt ist.
Vakuumanordnung (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die zumindest eine Prozessiervorrichtung (402) mehrere Rohrmagnetrons aufweist, von denen vorzugsweise jedes Rohrmagnetron ein Target aufweist, welches mittels des zweiten Gestells (304) drehbar gelagert ist.
Vakuumanordnung (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die mehreren Transportrollen eine oder mehr als eine Prozessierrolle (CD01, CD02) aufweisen, wovon jede Prozessierrolle (CD01, CD02) eine Temperiervorrichtung zum Kühlen und/oder Wärmen des Substrats aufweist.
Vakuumanordnung (200) gemäß Anspruch 7, wobei die mehreren Transportrollen pro Prozessierrolle (CD01, CD02) genau eine Breitstreckwalze aufweisen.
Vakuumanordnung (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, die Vakuumkammer (802) aufweisend: • einen Prozessierbereich, in dem die Prozessiervorrichtung (402) angeordnet ist, und • einen Wickelbereich, in dem die erste Wickelhülsenkupplung (WD01) und/oder die zweite Wickelhülsenkupplung (WD02) angeordnet sind; • zumindest ein Wandelement (210), welches den Prozessierbereich von dem Wickelbereich gassepariert.
Vakuumanordnung (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Drehachse der ersten Wickelhülsenkupplung (WD01) einen ersten Abstand von einer horizontalen Ebene (105) aufweist und eine Drehachse der zweiten Wickelhülsenkupplung (WD02) einen zweiten Abstand von der horizontalen Ebene (105) aufweist, wobei eine Summe des ersten Abstands und zweiten Abstands kleiner ist als 50% eines dritten Abstands der Drehachse der ersten Wickelhülsenkupplung (WD01) von der Drehachse der zweiten Wickelhülsenkupplung (WD02).
Vakuumanordnung (200) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das erste Gestell (302) und/oder das zweite Gestell (304) zumindest einen Balken aufweisen, welcher von der zumindest einen Kammertür (802w, 812w) ausgekragt und die zwei Haltevorrichtungen trägt.