DE102007052524B4

DE102007052524B4 - Transportmittel und Vakuumbeschichtungsanlage für Substrate unterschiedlicher Größe

Info

Publication number: DE102007052524B4
Application number: DE102007052524A
Authority: DE
Inventors: Gerd POLLACK; Andrej WOLF; Matthias KLOOSS; Dr.rer.nat. Strümpfel Johannes
Original assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Current assignee: Von Ardenne Anlagentechnik GmbH
Priority date: 2007-11-01
Filing date: 2007-11-01
Publication date: 2012-05-31
Anticipated expiration: 2027-11-02
Also published as: DE102007052524A1; US20090114159A1; US8092607B2

Abstract

Vertikale Vakuumbeschichtungsanlage zur Beschichtung plattenförmiger Substrate (5), umfassend eine Vakuumkammer (2, 3) und eine in der Vakuumkammer (2, 3) angeordnete Transporteinrichtung zum Transport der Substrate (5) entlang eines Transportpfads durch die Vakuumkammer (2, 3), die Transporteinrichtung umfassend eine Mehrzahl von entlang des Transportpfads hintereinander angeordneten, an einer vertikalen Kammerwand lösbar befestigten Transportrollen (6), wobei jede Transportrolle (6) an mindestens zwei verschiedenen, vertikal zueinander beabstandeten Positionen der Kammerwand anbringbar ist und wobei mindestens ein Teil der Transportrollen (6) antreibbar ist und die dafür vorgesehene Antriebseinrichtung außerhalb der Vakuumkammer (2, 3) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Transportmittel und eine Vakuumbeschichtungsanlage für Substrate unterschiedlicher Größe.
Eine bedeutende Anwendung von Vakuumbeschichtungsanlagen besteht in der Beschichtung flächiger Substrate, beispielsweise Glasscheiben, mit dünnen Schichten, beispielsweise zur Reflexion infraroter Strahlung. Hierbei werden prinzipiell zwei Anlagentypen unterschieden. In horizontalen Vakuumbeschichtungsanlagen werden die Substrate auf einer Transporteinrichtung liegend durch die Vakuumkammer transportiert. Derartige Transporteinrichtungen umfassen häufig eine Anordnung von Transportwalzen, von denen wenigstens ein Teil antreibbar ist.
In vertikalen Vakuumbeschichtungsanlagen werden die Substrate auf einer Transporteinrichtung stehend durch die Vakuumkammer transportiert. Auch hier kommen häufig Transporteinrichtungen zum Einsatz, die eine Anordnung von zum Teil antreibbaren Transportrollen umfassen. Die Substrate stehen entweder direkt mit einer Kante auf den Transportwalzen (carrierloser Transport) oder sie sind in einem Transportrahmen (Carrier) gehalten, der seinerseits auf den Transportwalzen steht. In beiden Fällen sind die Substrate entweder exakt vertikal ausgerichtet oder leicht aus der vertikalen Richtung gekippt, um eine stabile Gleichgewichtslage zu erreichen.
Vertikale Vakuumbeschichtungsanlagen sind im Allgemeinen für die Beschichtung einer bestimmten Substratgröße ausgelegt, Dies bedeutet, dass die Transporteinrichtung und die Beschichtungsquelle innerhalb der Vakuumkammer relativ zueinander so angeordnet sind, dass für die vorgesehene Substratgröße ein optimales Beschichtungsergebnis erzielt wird. Aufgrund dieser Tatsache sind bekannte vertikale Vakuumbeschichtungsanlagen relativ unflexibel hinsichtlich der Größe der zu beschichtenden Substrate. Es besteht daher ein Bedarf an technischen Lösungen, die es ermöglichen, in einer vertikalen Vakuumbeschichtungsanlage wahlweise Substrate unterschiedlicher Größe, wahlweise mit oder ohne Carrier, zu beschichten.
Aus DE 41 25 334 A1 ist eine vertikale Vakuumbeschichtungsanlage bekannt, bei der an einer vertikalen Wand übereinander zwei Reihen von Transportrollen angeordnet sind, an denen sich Substrathalter gleichzeitig abstützen, um ein Umkippen der Substrathalter zu verhindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, vertikale Vakuumbeschichtungsanlagen dahingehend zu verbessern, dass Substrate unterschiedlicher Größe darin behandelt werden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Transportmittel für ein plattenförmiges Substrat sowie eine Vakuumbeschichtungsanlage zur Beschichtung plattenförmiger Substrate.
Es wird eine vertikale Vakuumbeschichtungsanlage zur Beschichtung plattenförmiger Substrate vorgeschlagen, die eine Vakuumkammer und eine in der Vakuumkammer angeordnete Transporteinrichtung zum Transport der Substrate entlang eines Transportpfads durch die Vakuumkammer umfasst, wobei die Transporteinrichtung eine Mehrzahl von entlang des Transportpfads hintereinander angeordneten, an einer vertikalen Kammerwand lösbar befestigten Transportrollen umfasst, jede Transportrolle an mindestens zwei verschiedenen, vertikal zueinander beabstandeten Positionen anbringbar ist und wobei mindestens ein Teil der Transportrollen antreibbar ist und die dafür vorgesehene Antriebseinrichtung außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist.
Bei der vorgeschlagenen Vakuumbeschichtungsanlage ist mindestens ein Teil der Transportrollen antreibbar. Die zum Antreiben der Transportrollen vorgesehene Antriebseinrichtung ist außerhalb der Vakuumkammer angeordnet. Eine außerhalb der Vakuumkammer angeordnete Antriebseinrichtung ist vorteilhaft, um die Antriebseinrichtung vor hohen Temperaturen und ungewollter Beschichtung zu schützen.
Die Transportrolle kann beispielsweise einen Distanzkörper umfassen, an dessen einem Ende ein Stützrad um eine Drehachse drehbar gelagert ist und dessen anderes Ende zur Befestigung an einer ebenen Oberfläche so ausgebildet ist, dass das Stützrad in einem Abstand zur Oberfläche gehalten ist. Die vorgeschlagene Transportrolle ermöglicht die Abstützung und den Transport eines Substrats vor der Oberfläche, an der die Transportrolle angebracht ist, beispielsweise einer Kammerwand einer Vakuumbeschichtungsanlage. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Drehachse des Stützrads schräg oder senkrecht zur Oberfläche, an der die Transportrolle angebracht ist, ausgerichtet ist.
Für eine Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass der Distanzkörper ein Wellengehäuse ist, in dem eine mindestens einseitig aus dem Wellengehäuse ragende Welle drehbar gelagert ist und das Stützrad auf dem aus dem Wellengehäuse ragenden Ende der Welle angeordnet ist. Der Distanzkörper kann beispielsweise an seinem dem Stützrad gegenüberliegenden Ende einen Flansch mit Durchgangsbohrungen, die der Befestigung des Distanzkörpers an einer Kammerwand einer Vakuumbeschichtungsanlage dienen, aufweisen. Die Welle kann beispielsweise in Wälzlagern oder Gleitlagern gelagert sein, die in dem Wellengehäuse angeordnet sind.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Welle auch an dem dem Stützrad gegenüberliegenden Ende aus dem Wellengehäuse ragt und dass auf diesem Ende der Welle ein Antriebsrad angeordnet ist. Diese Ausführungsform ermöglicht es, die Transportrolle beispielsweise mit Hilfe einer Antriebseinrichtung anzutreiben, wobei die Antriebseinrichtung außerhalb der Vakuumkammer angeordnet sein kann. Hierzu kann das Antriebsrad beispielsweise so ausgestaltet sein, dass seine Umfangsfläche für das Zusammenwirken mit einem Zahnriemen ausgebildet ist.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Distanzkörper ein Sockel ist, der an mindestens einem Ende einen Achsstummel aufweist, und auf dem Achsstummel ein Stützrad drehbar gelagert ist. Wenn das Stützrad an Stelle der Welle auf einem Achsstummel gelagert ist, kann auf eine aufwändige Lagerung im Innern eines Wellengehäuses verzichtet werden. Der Distanzkörper kann einstückig gefertigt sein und das Stützrad auf dem Achsstummel beispielsweise mit einem Wälzlager oder Gleitlager gelagert sein. Diese Ausführungsform ist insbesondere für nicht angetriebene Transportrollen geeignet.
Zur Verbesserung der Reibung zwischen dem Stützrad und dem Substrat oder dem Transportrahmen kann weiter vorgesehen sein, dass die Umfangsfläche des Stützrads eine reibungserhöhende Oberfläche aufweist. Die reibungserhöhende Oberfläche des Stützrads kann beispielsweise eine dreidimensional strukturierte, beispielsweise durch eine Rändelung aufgerauhte Oberfläche oder ein reibungserhöhender Belag auf dem Stützrad sein. Ein reibungserhöhender Belag kann beispielsweise ein Belag aus einem Kunststoff sein. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Stützräder zur Führung der Substrate oder des Transportrahmens profiliert sind. Hierfür kann an den Stützrädern beispielsweise eine umlaufende Nut vorgesehen sein. Die Nut kann beispielsweise V-förmig gestaltet sein.
Es kann weiter vorgesehen sein, dass mehrere antreibbare Transportrollen gemeinsam durch ein und dasselbe Zugmittel, beispielsweise ein Stahlseil, eine Gelenkkette oder einen Zahnriemen, antreibbar sind. Wenn die Antriebseinrichtung außerhalb der Vakuumkammer angeordnet ist, kann vorgesehen sein, dass in einer Wand der Vakuumkammer Öffnungen zur Befestigung der Transportrollen vorgesehen sind, so dass das dem Stützrad gegenüberliegenden Ende der Welle der antreibbaren Transportrollen aus der Vakuumkammer ragt. In diesem Fall können zum Verschließen nicht benötigter Öffnungen Blinddeckel vorgesehen sein.
Weiterhin wird ein Transportmittel für ein flächiges Substrat vorgeschlagen, das einen Trägerrahmen und an dem Trägerrahmen angeordnete Aufnahmemittel für das Substrat sowie eine an der Unterseite des Trägerrahmens in der Transportrichtung angeordnete Führungsstange zur Herstellung eines Reibschlusses mit einer Transporteinrichtung umfasst, wobei die Führungsstange an Verbindungspunkten mit dem Transportrahmen verbunden ist. Dabei kann die Führungsstange an mindestens einem Verbindungspunkt so mit dem Trägerrahmen verbunden sein, dass eine Relativverschiebung zwischen der Führungsstange und dem Trägerrahmen in der Transportrichtung möglich ist.
Hierdurch werden temperaturbedingte Verformungen des Trägerrahmens oder der Führungsstange leichter ausgeglichen, so dass ein sicherer Transport des Transportmittels durch die Vakuumkammer gewährleistet ist. Die Verbindung zwischen dem Trägerrahmen und der Führungsstange kann beispielsweise verschiebbar ausgeführt sein, so dass Relativverschiebungen zwischen der Führungsstange und dem Trägerrahmen, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Wärmedehnung von Trägerrahmen und Führungsstange oder einer durch das Eigengewicht des Trägerrahmens mit dem Substrat bedingten Durchbiegung der Führungsstange, ausgeglichen werden.
In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Führungsstange an mindestens einer Seite des Trägerrahmens über den Verbindungspunkt mit dem Trägerrahmen hinausragt und der hinaus ragende Teil der Führungsstange sich zu ihrem Ende hin verjüngt. Dadurch wird das freie Ende der Führungsstange leichter verformbar, so dass auch bei möglicherweise auftretenden Verformungen der Führungsstange aufgrund der Wärmebelastung die Führungsstange störungsfrei in die nächste Transportrolle einläuft und dadurch ein sicherer Transport des Transportmittels durch die Vakuumkammer gewährleistet ist.
Um das Transportmittel zur Beschichtung verschieden großer Substrate verwenden zu können, wird weiter vorgeschlagen, dass die Aufnahmemittel zur Anpassung an verschieden große Substrate am Trägerrahmen positionsvariabel angeordnet sind.
Nachfolgend werden die vorgeschlagene Vakuumbeschichtungsanlagen mit der variablen Transporteinrichtung und das vorgeschlagene Transportmittel an Hand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
1 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer vertikalen Vakuumbeschichtungsanlage,
2 die Vakuumbeschichtungsanlage aus 1 in einer Draufsicht,
3 eine erste Schnittdarstellung der Vakuumbeschichtungsanlage aus 1,
4 eine zweite Schnittdarstellung der Vakuumbeschichtungsanlage aus 1,
5 eine perspektivische Ansicht eines Teils einer vertikalen Vakuumbeschichtungsanlage,
6 die Vakuumbeschichtungsanlage aus 5 in einer Draufsicht,
7 eine erste Schnittdarstellung der Vakuumbeschichtungsanlage aus 5,
8 eine zweite Schnittdarstellung der Vakuumbeschichtungsanlage aus 5.
In den 1 und 2 ist in unterschiedlichen Ansichten ein Abschnitt einer vertikalen In-line-Vakuumbeschichtungsanlage dargestellt. Konkret handelt es sich um eine Gasseparations- oder Pumpsektion 2 (links) und eine Sputtersektion 3 (rechts) in einem gemeinsamen Gehäuse 1. Die üblicherweise an der Vorderseite befindlichen Abdeckungen sind nicht mit dargestellt, um den Blick in die Sektionen zu ermöglichen. Durch die beiden betrachteten Sektionen 2, 3 wird gerade ein Transportmittel 4 zum Transport flächiger Substrate 5 bewegt. Hierzu weisen die zwischen den Sektionen 2, 3 angeordneten Trennwände 13 schlitzförmige Öffnungen 131 auf. Das Transportmittel 4 umfasst einen Trägerrahmen 41 mit Aufnahmemitteln 42 für ein Substrat 5 und einer an der Unterseite des Trägerrahmens 41 angebrachten Führungsstange 43. Die Führungsstange 43 liegt auf den Stützrädern 63 von Transportrollen 6 auf, die an der Rückwand 11 der Pumpsektion 2 befestigt sind und zu einer Transporteinrichtung gehören.
Das Substrat 5 wird im Bereich der Pumpsektion 2 durch einen eng auf die Größe des Transportmittels 4 abgestimmten Tunnel 21 geführt, der in der Mitte eine Unterbrechung aufweist, um die Gasseparation zwischen angrenzenden Sektionen zu ermöglichen. Außerdem weist der Tunnel 21 an seiner Unterseite Aussparungen für die Transportrollen 6 auf. In der Sputtersektion 3 sind vor der Transportebene des Substrats 5 Blenden 31 angeordnet, die die zu beschichtende Fläche freigeben. Hinter der Transportebene des Substrats 5 ist eine Gegensputterebene 32 angeordnet, auf der Beschichtungsmaterial aufgefangen wird, das zwischen der Blende 31 und dem Substrat 5 hindurchtritt. Die Gegensputterebene 32 weist ebenfalls Aussparungen für die in der Sputtersektion 3 angeordneten Transportrollen 6 auf.
3 zeigt einen Querschnitt durch die Pumpsektion 2 entsprechend der Schnittlinie A-A in 2. 4 zeigt einen Querschnitt durch die Sputtersektion 3 entsprechend der Schnittlinie B-B in 2. In beiden Sektionen 2, 3 sind im oberen Bereich der Rückwand 11 horizontale Stützrollen 12 angeordnet, die das Transportmittel 4 durch dafür vorgesehene Öffnungen im Tunnel 21 in horizontaler Richtung abstützen.
Im unteren Bereich der Rückwand 11 sind in zwei verschiedenen Höhen Öffnungen 111 angeordnet. In den unteren Öffnungen 111 sind die Transportrollen 6 angeordnet, die jeweils ein Wellengehäuse 61 mit einer darin gelagerten Welle 62 umfassen. Auf dem im Innern der Vakuumkammer liegenden Ende der Welle 62 ist ein Stützrad 63 angeordnet, auf dem die Führungsstange 43 des Transportmittels 4 geführt ist. Auf dem außerhalb der Vakuumkammer liegenden Ende der Welle 62 ist ein Antriebsrad 64 angeordnet, das dem Antrieb der Transportrolle 6 dient. Die obere Öffnungen 111 werden bei dieser Anlagenkonfiguration nicht benötigt und sind daher mit Blinddeckeln 112 verschlossen.
Die 5 bis 8 zeigen dieselbe Vakuumbeschichtungsanlage wie die 1 bis 4, jedoch wird hier ein Substrat 5 ohne Transportmittel 4 durch die beiden Sektionen 2, 3 bewegt. 7 zeigt einen Querschnitt durch die Pumpsektion 2 entsprechend der Schnittlinie C-C in 6. 8 zeigt einen Querschnitt durch die Sputtersektion 3 entsprechend der Schnittlinie D-D in 6. Das Substrat 5 ist in seiner Höhenabmessung deutlich kleiner als das in den 1 bis 4 dargestellte Transportmittel 4.
Zur Anpassung der Vakuumbeschichtungsanlage an diese Situation wurden verschiedene Maßnahmen getroffen. So ist erkennbar, dass in der Pumpsektion 2 ein an die Größe des Substrats 5 angepasster Tunnel 21 mit ebenfalls geringerer Höhe angeordnet ist. Aus dem gleichen Grund wurde in der Sputtersektion 3 eine ebenfalls angepasste Gegensputterebene 32 angebracht. Darüber hinaus sind die Transportrollen 6 der Transporteinrichtung bei dieser Anlagenkonfiguration an den oberen Öffnungen 111 in der Rückwand angeordnet. Mit vertikalem Abstand darunter befinden sich die Öffnungen 111 in der Rückwand 11, an denen in den Darstellungen der 1 bis 4 die Transportrollen 6 angeordnet waren und die nun mit Blinddeckeln 112 verschlossen sind. Das Substrat 5 steht mit seiner unteren Kante auf den Stützrädern 63 der Transportrollen 6.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
11: Rückwand
111: Öffnung
112: Blinddeckel
12: horizontale Stützrolle
13: Trennwand
131: Öffnung
2: Pumpsektion
21: Tunnel
3: Sputtersektion
31: Blende
32: Gegensputterebene
4: Transportmittel
41: Trägerrahmen
42: Aufnahmemittel
43: Führungsstange
5: Substrat
6: Transportrolle
61: Distanzkörper, Wellengehäuse
62: Welle
63: Stützrad
64: Antriebsrad

Claims

Vertikale Vakuumbeschichtungsanlage zur Beschichtung plattenförmiger Substrate (5), umfassend eine Vakuumkammer (2, 3) und eine in der Vakuumkammer (2, 3) angeordnete Transporteinrichtung zum Transport der Substrate (5) entlang eines Transportpfads durch die Vakuumkammer (2, 3), die Transporteinrichtung umfassend eine Mehrzahl von entlang des Transportpfads hintereinander angeordneten, an einer vertikalen Kammerwand lösbar befestigten Transportrollen (6), wobei jede Transportrolle (6) an mindestens zwei verschiedenen, vertikal zueinander beabstandeten Positionen der Kammerwand anbringbar ist und wobei mindestens ein Teil der Transportrollen (6) antreibbar ist und die dafür vorgesehene Antriebseinrichtung außerhalb der Vakuumkammer (2, 3) angeordnet ist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Transportrolle (6) einen Distanzkörper (61) umfasst, an dessen einem Ende ein Stützrad (63) drehbar gelagert ist und dessen anderes Ende zur Befestigung an einer ebenen Oberfläche (11) so ausgebildet ist, dass das Stützrad (63) in einem Abstand zur Oberfläche (11) gehalten ist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Distanzkörper ein Wellengehäuse (61) ist, in dem eine mindestens einseitig aus dem Wellengehäuse (61) ragende Welle (62) drehbar gelagert ist und auf dem aus dem Wellengehäuse (61) ragenden Ende der Welle (62) ein Stützrad (63) angeordnet ist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (62) auch an dem dem Stützrad (63) gegenüberliegenden Ende aus dem Wellengehäuse (61) ragt und dass auf diesem Ende der Welle (62) ein Antriebsrad (64) angeordnet ist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsfläche des Antriebsrads (64) für das Zusammenwirken mit einem Zugmittel ausgebildet ist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsfläche des Antriebsrads (64) für das Zusammenwirken mit einem Zahnriemen ausgebildet ist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Distanzkörper (61) ein Sockel ist, der an mindestens einem Ende einen Achsstummel aufweist, und auf dem Achsstummel ein Stützrad (63) drehbar gelagert ist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Distanzkörper (61) an seinem dem Stützrad (63) gegenüberliegenden Ende einen umlaufenden Flansch aufweist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsfläche des Stützrads (63) eine reibungserhöhende Oberfläche aufweist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die reibungserhöhende Oberfläche eine dreidimensional strukturierte Oberfläche ist.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere antreibbare Transportrollen (6) gemeinsam durch ein und dasselbe Zugmittel antreibbar sind.
Vakuumbeschichtungsanlage nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Wand (11) der Vakuumkammer (2, 3) Öffnungen (111) zur Befestigung der Transportrollen (6) vorgesehen sind, so dass das dem Stützrad (63) gegenüberliegenden Ende der Welle (62) aus der Vakuumkammer (2, 3) ragt.
Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verschließen nicht benötigter Öffnungen (111) Blinddeckel (112) vorgesehen sind.
Transportmittel (4) für ein flächiges Substrat (5), umfassend einen Trägerrahmen (41) und an dem Trägerrahmen (41) angeordnete Aufnahmemittel (42) für das Substrat (5) sowie eine an der Unterseite des Trägerrahmens (41) in der Transportrichtung angeordnete Führungsstange (43) zur Herstellung eines Reibschlusses mit einer Transporteinrichtung, die an Verbindungspunkten mit dem Transportrahmen (41) verbunden ist, wobei die Führungsstange (43) an mindestens einem Verbindungspunkt so mit dem Trägerrahmen (41) verbunden ist, dass eine Relativverschiebung zwischen der Führungsstange (43) und dem Trägerrahmen (41) in der Transportrichtung möglich ist.
Transportmittel nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstange (43) an mindestens einer Seite des Trägerrahmens (41) über den äußeren Verbindungspunkt mit dem Trägerrahmen (41) hinausragt und der hinausragende Teil der Führungsstange (43) sich zu ihrem Ende hin verjüngt.
Transportmittel nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmemittel (42) zur Anpassung an verschieden große Substrate am Trägerrahmen (41) positionsvariabel angeordnet sind.