DE3938267C2

DE3938267C2 - Vorrichtung zum Heizen von Substraten

Info

Publication number: DE3938267C2
Application number: DE3938267A
Authority: DE
Inventors: Michael Jung
Original assignee: Leybold AG; Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1989-11-17
Filing date: 1989-11-17
Publication date: 1997-03-27
Anticipated expiration: 2009-11-18
Also published as: US5122636A; DE3938267A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufhei zen von in einer Vakuumbeschichtungsanlage zu be schichtenden Substraten, wobei die Beschichtungsanla ge mit einer Prozeßkammer, einer in dieser angeordne ten Beschichtungsquelle - beispielsweise einer Plas maaufdampfquelle - und einem durch die Prozeßkam mer quer zur Beschichtungsquelle bewegbaren, in Schienen und/oder zwischen Gleit- oder Wälzkörpern gehalten und geführten Substratschlitten ausgestattet ist.

Es sind bereits Vorrichtungen zum Aufheizen von Substraten zum Zwecke einer besonderen Beschichtung vorgeschlagen worden, bei denen der Heizkörper über Schleifkontakte und/oder Schleppkabel mit einer au ßerhalb der Prozeßkammer angeordneten Stromquelle verbunden sind. Diese Vorrichtungen haben den Nach teil, daß sie die Prozeßkammer durch den unvermeidli chen Partikelabrieb verunreinigen, was zu ungleichmä ßigen Beschichtungen führt; darüber hinaus muß die Prozeßkammer mit Stromdurchführungen versehen werden, was für die Betriebssicherheit der Anlage nach teilig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die keinerlei Partikelabrieb erzeugt, die auch für bereits vorhandene Anlagen geeignet ist, d. h. nachrüstbar ist, die preiswert herstellbar ist und die die Einhaltung einer bestimmten Substrattemperatur in en gen Grenzen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Substratschlitten eine Heizeinrichtung mit einer Substrathalterung aufweist und die Heizeinrichtung mit einem eigenen, in einer besonderen Kammer der Heiz einrichtung angeordneten Spannungserzeuger, einer Stromregeleinrichtung, einem Bedienteil und einem elektrischen Heizelement - beispielsweise einem plat tenförmigen, elektrischen Widerstandsheizkörper - versehen ist.

Vorzugsweise ist der Spannungserzeuger ein galvani sches Element - beispielsweise ein wiederaufladbarer Akkumulator -, wobei die zugehörige Stromregelein richtung Anschlüsse - vorzugsweise Steckkupplungen - für ein Wiederaufladen des Spannungserzeugers auf weist.

Mit Vorteil ist zumindest der Spannungserzeuger in einer mittels eines Deckels hermetisch verschließbaren Kammer eines ersten Gehäuseteils angeordnet, so daß der Spannungserzeuger während des Beschichtungs vorgangs unter Atmosphärendruck steht, während das Bedienteil in einer weiteren Kammer des Gehäuse teils der Vorrichtung angeordnet ist, die mit Hilfe eines Dec kels verschließbar ist, so daß die zweite Kammer wäh rend des Beschichtungsvorgangs dem in der Prozeß kammer herrschenden Druck ausgesetzt ist.

Zweckmäßigerweise sind der Spannungserzeuger, das Bedienteil und die Regeleinrichtung in einem ge meinsamen, mehrere Kammern aufweisenden Gehäuse untergebracht, wobei das Gehäuse selbst mit dem Sub stratschlitten verbunden - vorzugsweise verschraubt - ist.

Um eine günstige Montage der Heizeinrichtung zu ermöglichen, ist der Substratschlitten im wesentlichen aus einem sich in einer vertikalen Ebene erstreckenden Wandteil gebildet, das mit einem fensterförmigen Aus schnitt versehen ist, in den das Gehäuse für den Akku mulator, das Bedienteil und die Stromregeleinrichtung eingesetzt sind, wobei das an einem zweiten Gehäuse teil befestigte Heizelement sich in einer Ebene erstreckt, die parallel zu derjenigen des Wandteils des Substrat schlittens verläuft.

Im übrigen weist das Gehäuseteil mindestens eine vakuumdichte Stromdurchführung auf, die den Span nungserzeuger - beispielsweise ein galvanisches Se kundärelement oder eine Sekundärbatterie - mit dem Stromregelteil und/oder Bedienteil, dem Anschluß zum Wiederaufladen und dem Heizelement - beispielswei se einer elektrischen Widerstandsheizung - verbindet Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungs möglichkeiten zu; eine davon ist in der anhängenden Zeichnung schematisch näher dargestellt, und zwar zei gen:

Fig. 1 einen auf Rollen bewegbaren Substratschlitten mit einer an diesem befestigten Vorrichtung zum Auf heizen von Substraten, in perspektivischer Ansicht und teilweise im Schnitt und

Fig. 2 die perspektivische Darstellung der Vorrich tung nach Fig. 1, jedoch mit abgenommener Rückwand.

Die Vorrichtung besteht aus einem parallelepiped ausgeformten ersten Gehäuseteil 1, das in zwei Kam mern 2, 3 aufgeteilt ist, die ihrerseits wiederum von plat tenförmigen Bauteilen 4, 5, 6 unterteilt sind. Mit dem ersten Gehäuseteil 1 ist ein etwas größeres zweites Ge häuseteil 7 einstückig verbunden, das an seiner dem Substrat 8 zugewandten Seite mit einem Heizelement 9 versehen ist. In der Kammer 3 sind eine Vielzahl von wiederaufladbaren Batterien 10, 10′, 10′′, . . . unterge bracht, die mit einer Regelelektronik bzw. Stromregel einrichtung 11 verbunden sind, die ihrerseits über eine druckfeste Kabeldurchführung 12 mit einem Bedienteil 13 und mit Steckkupplungen 14, 14′ verbunden sind.

Das Gehäuseteil 1 ist mit Hilfe eines nicht näher dar gestellten Deckels verschließbar, und zwar über eine Reihe von Schraubverbindungen, deren Gewindelöcher 16, 16′, . . . in der Fig. 2 gut erkennbar dargestellt sind. Der Deckel und die Stirnfläche 17 sind dabei so präzise ge fertigt, daß nach dem Aufschrauben des Deckels die Kammer 3 druckfest verschlossen ist, und zwar derart, daß nach dem anschließenden Einbringen des Gehäuse teils 1 in die Prozeßkammer der Anlage der beim Ver schließen der Kammer 3 in dieser vorhandene Atmo sphärendruck auch dann voll erhalten bleibt, wenn die Prozeßkammer evakuiert wird, d. h. wenn in dieser ein Vakuum herrscht.

Da die Kabeldurchführung 12 ebenfalls druckfest aus gebildet ist, können während des Beschichtungsvor gangs, d. h. wenn sich die Vorrichtung in der Prozeß kammer befindet, keinerlei Partikel oder Gase von der Kammer 3 in die Prozeßkammer eindringen und den Beschichtungsvorgang stören.

Nicht näher dargestellt ist eine Stromverbindung von der Regelelektronik bzw. Stromregeleinrichtung 11 zur Kammer 2 und von dieser zum Heizelement 9, das sich im zweiten Gehäuseteil 7 befindet bzw. zumindest teil weise dessen Stirnseite bildet. Das erste Gehäuseteil 1 ist auf seiner einen Schmalseite mit einer Klappe 18 verschließbar, die den Zugang zum Bedienteil 13 ermög licht.

Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung ist in einen rechteckigen, fensterförmigen Ausschnitt 15 des lot recht stehenden Wandteils 24 des Substratschlittens 20 eingesetzt, wobei dieser Ausschnitt 25 so bemessen ist, daß gerade eben das erste Gehäuseteil 1 hindurchführ bar ist. Im zweiten Gehäuseteil 7 befinden sich Gewin delöcher 21, 21′, die der Verschraubung des zweiten Gehäuseteils 7 mit dem Wandteil 24 des Substratschlit tens 20 dienen. Die Frontseite des Gehäuseteils 7 wird hauptsächlich vom Heizelement 9 gebildet, auf dem das Substrat 8 aufliegt, wozu dieses von Haltefingern oder Pratzen 22, 22′, . . . gehalten ist.

Die beschriebene Vorrichtung zum Aufheizen von Substraten 8 wird, zusammen mit dem Substratschlitten 20, in die Prozeßkammer (nicht dargestellt) ein gefahren, nachdem über das Bedienteil 13 die für das Substrat 8 gewünschte Temperatur an der Vorrichtung 23 einge stellt worden ist. Die zunächst voll aufgeladenen Batte rien 10, 10′, . . . ermöglichen - im Zusammenspiel mit der Stromregeleinrichtung 11 - ein kontrolliertes Aufhei zen des Substrats 8, und zwar mindestens so lange, bis der Beschichtungsvorgang abgeschlossen ist und der Substratschlitten 20 die Prozeßkammer über eine ent sprechende Schleuse wieder verlassen hat. Nach dem Entfernen des fertigbeschichteten Substrats 8 vom Heizelement 9 kann nun über die Steckkupplungen 14, 15 ein Wiederaufladen der Batterien 10, 10′, . . . außerhalb der Prozeßkammer bewirkt werden. Danach ist die Vor richtung erneut für einen weiteren Beschichtungsvor gang bereit Kontrolleuchten 15, 15′ erlauben die stän dige Überwachung des Betriebszustandes bzw. der Be triebsbereitschaft der Vorrichtung 23.

Um einen besonders raschen Austausch des Akkumu lators zu ermöglichen, kann in einer weiteren Ausfüh rungsform der Vorrichtung dieser auch in einem (nicht näher dargestellten) dritten, abnehmbaren Gehäuseteil untergebracht sein, wobei selbstverständlich entspre chende Kabelverbindungen mit dem Stromregelteil bzw. dem Heizelement vorgesehen sein müssen.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuseteil, erstes Gehäuseteil
2 Kammer
3 Kammer
4 plattenförmiges Bauteil
5 plattenförmiges Bauteil
6 plattenförmiges Bauteil
7 Gehäuseteil, zweites Gehäuseteil
8 Substrat
9 Heizelement
10′, 10′, . . . wiederaufladbare Batterie
11 Stromregeleinrichtung
12 druckfeste Kabeldurchführung
13 Bedienteil
14 Steckkupplung
15, 15′ Kontrolleuchten
16, 16′, . . . Gewindeloch
17 Stirnfläche des Gehäuseteils 1
18 Klappe
19 Substrathalter
20 Substratschlitten
21, 21′ Gewindeloch bzw. Schraubenmutter
22, 22′, . . . Pratze
23 Heizvorrichtung
24 Wandteil
25 fensterförmiger Ausschnitt

Claims

1. Vorrichtung zum Aufheizen von in einer Vaku umbeschichtungsanlage zu beschichtenden Sub straten (8), wobei die Beschichtungsanlage mit ei ner Prozeßkammer, einer in dieser angeordneten Beschichtungsquelle - beispielsweise einer Plas maaufdampfquelle - und einem durch die Prozeß kammer quer zur Beschichtungsquelle bewegba ren, in Schienen und/oder über Gleit- oder Wälz körper gehalten und geführten Substratschlitten (20) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Substratschlitten (20) eine Heizvorrichtung (23) mit einer Substrathalterung (22, 22′, . . .) aufweist und die Heizvorrichtung (23) mit einem eigenen, in ei ner besonderen Kammer (3) der Heizvorrichtung angeordneten Spannungserzeuger (10, 10′, . . .), einer Stromregeleinrichtung (11), einem Bedienteil (13) und einem elektrischen Heizelement (9) - bei spielsweise einem plattenförmigen, elektrischen Widerstandsheizkörper - versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Spannungserzeuger (10, 10′, . . .) ein galvanisches Element - vorzugsweise ein wieder aufladbarer Akkumulator - ist und die zugehörige Stromregeleinrichtung (11) Anschlüsse (14, 14′) - vorzugsweise Steckkupplungen - für ein Wieder aufladen des Spannungserzeugers (10, 10′, . . .) auf weist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, daß zumindest der Span nungserzeuger (11, 11′, . . .) in einer mittels eines Dec kels hermetisch verschließbaren Kammer (3) eines ersten Gehäuseteils (1) angeordnet ist, so daß der Spannungserzeuger (10, 10′, . . .) auch während des Beschichtungsvorgangs unter Atmosphärendruck steht.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedienteil (13) in einer Kammer (2) des ersten Gehäuseteils (1) der Vorrichtung (23) ange ordnet ist, die mit Hilfe eines Deckels verschließbar ist, so daß diese Kammer (2) während des Beschich tungsvorgangs dem in der Prozeßkammer herr schenden Druck ausgesetzt ist.

5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungserzeuger (10, 10′, . . .), das Bedien teil (13) und die Regeleinrichtung (11) in einem ge meinsamen, mehrere Kammern (2, 3) aufweisenden ersten Gehäuse (1) untergebracht sind, wobei die ses Gehäuse (1) selbst mit dem Substratschlitten (20) verbunden - vorzugsweise verschraubt - ist 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Substratschlitten (20) im wesentlichen aus einem sich in einer vertikalen Ebene erstreckenden Wandteil (24) gebildet ist, das mit einem fensterför migen Ausschnitt (25) versehen ist, in den das erste Gehäuse (1) für den Akkumulator (10, 10′, . . .), das Bedienteil (13) und die Stromregeleinrichtung (11) einsetzbar ist, wobei das am Wandteil (24) fest an liegende zweite Gehäuseteil (7) das Heizelement (9) aufweist, das sich in einer Ebene erstreckt, die parallel zu derjenigen des Wandteils (24) des Sub stratschlittens (20) verläuft.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gehäuseteil (1) zumindest eine vaku umdichte Stromdurchführung (12) aufweist, die den Spannungserzeuger (10, 10′, . . .) mit seinem Stromre gelteil (13) einerseits mit dem Bedienteil (13) und dem Anschluß zum Wiederaufladen (14, 14′) und dem Heizelement (9), beispielsweise einer elektri schen Widerstandsheizung, andererseits verbindet.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, da durch gekennzeichnet, daß der Spannungserzeuger - vorzugsweise eine Ni-Kadmium-Sekundärbat terie - in einer Kammer angeordnet ist, die von einem separaten dritten Gehäuseteil umschlossen ist, das über einen Deckel hermetisch verschließbar ist, wobei eine druckfeste Kabeldurchführung in ei nem Wandteil dieses Gehäuseteils vorgesehen ist, über die eine elektrische Verbindung zwischen dem Spannungserzeuger einerseits und der im zweiten Gehäuseteil untergebrachten Stromregeleinrich tung andererseits herstellbar ist.