DE4203080A1 - Vorrichtung fuer die waermebehandlung und den transport von substraten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für die Wärme­ behandlung und den Transport von Substraten bei Vakuum­ beschichtungsanlagen mit mehreren Stationen, mit Sub­ strathaltern mit etwa plattenförmiger, flacher, paral­ lelepipeder Konfiguration, die in lotrechter Stellung entlang eines vorgegebenen Transportweges durch die Stationen bewegbar sind, und mit Paaren von Wälzkör­ pern, Gleitsteinen oder Rollen, die im Zusammenwirken mit Schienen die Substrathalter halten und führen und die jeweils im Bereich ihres Fußteils unterhalb der an den Substrathaltern befestigbaren Substraten vorgesehen sind, wobei die Substrathalter rahmenförmig ausgebilde­ te, in parallelen Ebenen angeordnete Seitenteile auf­ weisen, in deren fensterförmigen Öffnungen die Sub­ strate einlegbar sind nach Patent .......... (Patent­ anmeldung P 41 25 334.5).

Die zum Einsatz kommenden Substrathalter sind entweder Platten mit entsprechend den Substraten geformten Aus­ schnitten oder Rahmen mit Streben, an denen die Sub­ strate befestigt werden. Im allgemeinen dient ein Sub­ strathalter zur Aufnahme einer Vielzahl von Substraten.

Durch die US 40 42 128 ist eine Transporteinrichtung der eingangs beschriebenen Gattung bekannt, bei der plattenförmige Substrathalter bei vertikaler Lage ihrer Hauptebene an ihren oberen und unteren Längskanten zwi­ schen Rollen geführt werden, die um senkrechte Achsen drehbar sind. An ihren Unterkanten liegen die Substrat­ halter zusätzlich auf Stützrollen mit horizontaler Drehachse auf. Die unteren Führungsrollen sind jedoch nicht im Stande, die Substrathalter allein in genau vertikaler Stellung zu halten und zu transportieren, so daß eine stabile Positionierung nur unter Zuhilfenahme der oberen Führungsrollen möglich ist.

Bekannt ist auch eine Transporteinrichtung für Vakuum­ beschichtungsanlagen (EP 02 54 145) mit mehreren Sta­ tionen und mit Rollensystemen für die Führung und den Vorschub von im wesentlichen zweidimensionalen Sub­ strathaltern in senkrechter Stellung, entlang eines vorgegebenen Transportweges durch die Stationen, wobei im Bereich der Unterkante der Substrathalter paarweise Führungsrollen angeordnet sind, die den Substrathalter zwischen sich aufnehmen und die um senkrechte Achsen drehbar sind, wobei die Substrathalter ausschließlich im Bereich ihrer Unterkante durch die Rollensysteme geführt sind und die Führungsrollen mit Laufflächen versehen sind, die auf mindestens einer Führungsrolle eines Rollenpaares jeweils am unteren und am oberen Ende angeordnet sind, wobei die jeweils andere Füh­ rungsrolle des gleichen Rollenpaares mindestens eine Lauffläche aufweist und wobei die mindestens drei Lauf­ flächen eines Rollenpaares in bezug auf den Substrat­ halter eine kippsichere Einspannung bilden.

Weiterhin ist es bekannt (DE 31 07 914), die zu be­ schichtenden Substrate in einer besonderen Schleusen­ kammer mit einer Heizeinrichtung thermisch vorzubehan­ deln. Man hat auch bereits vorgeschlagen, den Substrat­ halter bei einer Transporteinrichtung für eine Vakuum­ beschichtungsanlage mit einem Fußteil auszustatten, das auf ortsfesten Schienen gleitet (EP 03 46 815).

Schließlich wurde auch bereits eine Vorrichtung vorge­ schlagen (P 40 29 905.8) mit mehreren Stationen, mit Substrathaltern mit etwa plattenförmiger, flacher, parallelepipeder Konfiguration, die in lotrechter Stel­ lung entlang eines vorgegebenen Transportweges durch die Stationen bewegbar sind und die mit Schienen zusam­ menwirken, die jeweils im Bereich ihres Fußteils unter­ halb der an den Substrathaltern befestigbaren Substra­ ten vorgesehen sind, wobei das Fußteil des Substrat­ halters mit einem Paar parallel und im Abstand zuein­ ander verlaufender, in einer lotrechten Ebene ange­ ordneter Schienen versehen ist, deren einander zuge­ kehrte Schmalseiten Längsnuten aufweisen, die mit Rol­ len oder Gleitsteinen korrespondieren, die ortsfest am Bodenteil der Vorrichtung gelagert sind und die jeweils in Reihen - entsprechend dem Verlauf der Nuten - in übereinander liegenden, vertikalen Ebenen im Abstand zueinander vorgesehen sind, wobei der Substrathalter eine sich von oben her bis in den Bereich seines Fuß­ teils erstreckende, parallel zu den Schienen verlau­ fende, schachtförmige Aussparung aufweist, in die beim Durchlauf durch die Station ein oberhalb des Substrat­ halters am oberen Wandteil angeordneter, flacher, sich lotrecht nach unten zu erstreckender Heizkörper, der als Widerstandsheizkörper ausgebildet ist, hineinragt.

Dieser älteren Transporteinrichtung lag die Aufgabe zugrunde, eine Substrathalterung für mehrere Substrate zu schaffen und diese so auszubilden, daß die Substrate gemeinsam von einer einzigen Heizquelle gleichzeitig und mit gleicher Intensität temperierbar sind.

Der Erfindung nach dem Hauptpatent (P 41 25 334.5) lag nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der in Frage stehenden Art zu schaffen, die geeignet ist, die elek­ trischen und die optischen Schichteigenschaften auf nichthitzebeständigen Substraten durch Tempern zu ver­ bessern und die Vorrichtung dabei so auszubilden, daß die Temperatur in der Umgebung der Substrate dabei ver­ gleichsweise gering bleibt.

In Weiterausbildung der Erfindung nach dem Hauptpatent bezweckt die vorliegende Erfindung, die Vorrichtung nach dem Hauptpatent so zu verbessern, daß bei Substra­ ten, die aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff bestehen und auf die eine dünne Schicht aus einem elek­ trisch leitenden Material aufgebracht ist, diese Schicht zum Zwecke des Temperns besonders rasch auf ge­ heizt werden kann, und zwar ohne daß sich das Substrat selbst dabei merklich erwärmt und ohne daß ein gegen­ über elektromagnetischen Feldern besonders empfindli­ ches Substrat Schaden nimmt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an ortsfesten Halterungen Schleifkontakte vorgesehen sind, deren federnde Enden jeweils an der elektrisch leitenden Schicht während der Bewegung durch die Sta­ tion an der Schicht anliegen, wobei über diese Schleif­ kontakte und die Schicht kurzzeitig ein Stromkreis schließbar ist, der eine Aufheizung der Schicht und damit ein Tempern des Schichtwerkstoffs bewirkt.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmög­ lichkeiten zu; eine davon ist in der anhängenden Zeich­ nung schematisch näher dargestellt, die den Schnitt quer durch eine Vorrichtung zeigt.

Wie die Zeichnung zeigt, besteht die Vorrichtung aus den in der Beschichtungskammer 3 an der einen Seiten­ wand 4a des Gehäuses 4 an sich horizontal erstreckenden Armen 5, 6 drehbar gelagerten Rollen 7, 8, den beiden an den Seitenwänden 4a, 4b fest angeordneten Kathoden 9, 10, dem am oberen Wandteil 4c bzw. am Isolator 27 gehaltenen Schleifkontakten 29, 29a mit den zugehörigen Zuleitungen 12, 12a, dem mit Schienen 13, 14 versehene Fußteil 15 des im Querschnitt U-förmig ausgeformten Substrathalters 16, den beiden rahmenförmigen, die Substrate 22, 23 haltenden Seitenteilen 16a, 16b des Substrathalters 16, den beiden Isolatoren bzw. Halte­ rungen 28, 28a, mit den an ihnen befestigten Schleif­ kontakten 30, 30a, den Kathodenblenden 17, 18 und schließlich dem Absaugstutzen 21 einer nicht näher dar­ gestellten Turbomolekularpumpe.

Während des Betriebs der in der Zeichnung schematisch dargestellten Beschichtungsstation werden die Subs­ trate 22, 23 in einer Richtung lotrecht zur Schnittebene be­ wegt, bis sie den Kathoden 9, 10 gegenüberstehen, wie dies aus der Zeichnung ersichtlich ist.

Nach der Beschichtung der Außenflächen 22a, 23a der Substrate 22, 23 werden diese in der gleichen Richtung (lotrecht zur Zeichenebene) bis zur nächsten Bearbei­ tungsstation weiterbewegt. Die scheibenförmigen Sub­ strate 22, 23 werden von den sie rahmenförmig umschlie­ ßenden Seitenteilen 16a, 16b des Substrathalters 16 gehalten, der seinerseits fest mit dem Fußteil 15 ver­ bunden oder einstückig mit diesem ausgebildet ist. Das Fußteil 15 ist mit einem Paar von Schienen 13, 14 ver­ schraubt oder verschweißt, die ihrerseits Längsnuten 13a, 14a aufweisen, in denen Rollen 7 bzw. 8 laufen, die in zwei Reihen in Abständen hintereinanderliegend drehbar auf Armen 5 bzw. 6 gelagert sind. Der Abstand, den die Reihen von Rollen 5 bzw. 6 zueinander aufwei­ sen, ist so gewählt, daß das Fußteil 15 auf diesen kippsicher gehalten und geführt ist.

Um sicherzustellen, daß die Substratschichten 22a, 23a die für den Temperprozeß erforderliche Temperatur auf­ weisen, sind am oberen Wandteil 4c des Gehäuses 4 an einem Isolator bzw. Halterung 27 Schleifkontakte 12, 12a so befestigt, daß ihre freien Enden federnd an der Schicht 22a bzw. 23a anliegen, wenn sich die Substrate 22, 23 mit ihrer Substrathalterung 16 im Bereich der Station befinden. Gleichzeitig gelangen auch die Schleifkontakte 30, 30a in Kontakt mit der Schicht 22a bzw. 23a (Indium-Zinn-Oxid-Schicht), so daß über die Schicht 22a, 23a jeweils ein Stromdurchgang möglich ist, der eine Aufheizung der Schichten bewirkt.

Ein wesentlicher Vorteil der beschriebenen Vorrichtung besteht insbesondere darin, daß die einzusetzende Wärme nur in dem Augenblick erzeugt wird, wenn sich das Sub­ strat unmittelbar im Bereich der Schleifkontakte 12, 12a bzw. 30, 30a befindet, so daß die Anlage selbst sich nicht weiter aufheizt und die Wärme - örtlich begrenzt - besonders gut kontrolliert werden kann (z. B. darf ein Substrat aus "Plexiglas" nur einer maximalen Temperatur von 100°C ausgesetzt werden). Beim Tempern ist das Substrat 22, 23 selbst keinen elektromagnetischen Feldern ausgesetzt. Der zum Aufhei­ zen der Schicht (z. B. einer ITO-Schicht) jeweils erforderliche Strom fließt zweckmäßigerweise "gepulst", d. h. nur kurzzeitig und portionsweise (im Bereich von wenigen Sekunden). Es ist klar, daß sowohl Wechsel­ strom- als auch Gleichstrompulse benutzt werden können. Auch ein Heizstrom hoher Frequenz (z. B. im kHz-Bereich) hat sich als zweckmäßig erwiesen. Das Tempern kann sowohl unter Vakuum als auch in einer Gasatmosphäre unter bestimmtem Druck erfolgen.

Bezugszeichenliste

 3 Beschichtungskammer
 4 Gehäuse
 4a Seitenwand des Gehäuses
 4b Seitenwand des Gehäuses
 4c oberes Wandteil des Gehäuses
 5 Arm
 6 Arm
 7 Rolle
 8 Rolle
 9 Kathode
10 Kathode
12, 12a elektrische Zuleitung
13 Schiene
13a Längsnut
14 Schiene
14a Längsnut
15 Fußteil
16 Subtrathalter
16a Seitenteil des Substrathalters
16b Seitenteil des Substrathalters
17 Kathodenblende
18 Kathodenblende
21 Absaugstutzen
22 Substrat
22a elektrisch leitende Schicht des Substrats
23 Substrat
23a elektrisch leitende Schicht des Substrats
24, 24a elektrische Zuleitung
25 fensterförmige Ausnehmung
26 fensterförmige Ausnehmung
27 Halterung, Isolator
28, 28a Halterung, Isolator
29, 29a Schleifkontakt
30, 30a Schleifkontakt

Claims (1)

1. Vorrichtung für den Transport von Substraten (22, 23) bei Vakuumbeschichtungsanlagen mit mehreren Stationen, mit Substrathaltern (16) mit etwa plat­ tenförmiger, flacher, parallelepipeder Konfigura­ tion, die in lotrechter Stellung entlang eines vorgegebenen Transportweges durch die Stationen bewegbar sind und die mit Schienen (13, 14) zu­ sammenwirken, die jeweils im Bereich ihres Fuß­ teils (15) unterhalb der an den Substrathaltern (16) befestigbaren Substraten (22, 23) vorgesehen sind, wobei der Substrathalter (16) rahmenförmig ausgeformte, in parallelen Ebenen angeordnete Seitenteile (16a, 16b) aufweist, in deren fenster­ artigen Öffnungen (25, 26) die Substrate (22, 23) einlegbar sind nach Patent ............ (Patent­ anmeldung P 41 25 334.5), dadurch gekennzeichnet, daß an ortsfesten Halterungen (27, 28) Schleif­ kontakte (29, 29a bzw. 30, 30a) vorgesehen sind, deren federnde Enden jeweils an der elektrisch leitenden, auf das Substrat (22, 23) aufgebrachten Schicht (22a, 23a) bei der Bewegung durch die Station anliegen, wobei über diese Schleifkontakte (29, 29a bzw. 30, 30a) und die Schicht (22a, 23a) kurzzeitig, vorzugsweise in Pulsen, ein Stromkreis schließbar ist, der eine Aufheizung der Schicht (22a bzw. 23a) und damit ein Tempern des Schicht­ werkstoffs (z. B. Indium-Zinn-Oxid) bewirkt.