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Dokumentenidentifikation DE3938267C2 27.03.1997
Titel Vorrichtung zum Heizen von Substraten
Anmelder Balzers und Leybold Deutschland Holding AG, 63450 Hanau, DE
Erfinder Jung, Michael, 8756 Kahl, DE
DE-Anmeldedatum 17.11.1989
DE-Aktenzeichen 3938267
Offenlegungstag 23.05.1991
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 27.03.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.03.1997
IPC-Hauptklasse C23C 16/46
IPC-Nebenklasse C23C 14/22   H01M 10/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Aufheizen von in einer Vakuumbeschichtungsanlage zu beschichtenden Substraten, wobei die Beschichtungsanlage mit einer Prozeßkammer, einer in dieser angeordneten Beschichtungsquelle - beispielsweise einer Plasmaaufdampfquelle - und einem durch die Prozeßkammer 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 außerhalb der Prozeßkammer angeordneten Stromquelle verbunden sind. Diese Vorrichtungen haben den Nachteil, daß sie die Prozeßkammer durch den unvermeidlichen Partikelabrieb verunreinigen, was zu ungleichmäßigen Beschichtungen führt; darüber hinaus muß die Prozeßkammer mit Stromdurchführungen versehen werden, was für die Betriebssicherheit der Anlage nachteilig 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 engen 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 Heizeinrichtung angeordneten Spannungserzeuger, einer Stromregeleinrichtung, einem Bedienteil und einem elektrischen Heizelement - beispielsweise einem plattenförmigen, elektrischen Widerstandsheizkörper - versehen ist.

Vorzugsweise ist der Spannungserzeuger ein galvanisches Element - beispielsweise ein wiederaufladbarer Akkumulator -, wobei die zugehörige Stromregeleinrichtung Anschlüsse - vorzugsweise Steckkupplungen - für ein Wiederaufladen des Spannungserzeugers aufweist.

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

Zweckmäßigerweise sind der Spannungserzeuger, das Bedienteil und die Regeleinrichtung in einem gemeinsamen, mehrere Kammern aufweisenden Gehäuse untergebracht, wobei das Gehäuse selbst mit dem Substratschlitten 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 Ausschnitt versehen ist, in den das Gehäuse für den Akkumulator, das Bedienteil und die Stromregeleinrichtung eingesetzt sind, wobei das an einem zweiten Gehäuseteil befestigte Heizelement sich in einer Ebene erstreckt, die parallel zu derjenigen des Wandteils des Substratschlittens verläuft.

Im übrigen weist das Gehäuseteil mindestens eine vakuumdichte Stromdurchführung auf, die den Spannungserzeuger - beispielsweise ein galvanisches Sekundärelement oder eine Sekundärbatterie - mit dem Stromregelteil und/oder Bedienteil, dem Anschluß zum Wiederaufladen und dem Heizelement - beispielsweise einer elektrischen Widerstandsheizung - verbindet Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmöglichkeiten zu; eine davon ist in der anhängenden Zeichnung schematisch näher dargestellt, und zwar zeigen:

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

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

Die Vorrichtung besteht aus einem parallelepiped ausgeformten ersten Gehäuseteil 1, das in zwei Kammern 2, 3 aufgeteilt ist, die ihrerseits wiederum von plattenförmigen Bauteilen 4, 5, 6 unterteilt sind. Mit dem ersten Gehäuseteil 1 ist ein etwas größeres zweites Gehäuseteil 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&min;, 10&min;&min;, . . . untergebracht, die mit einer Regelelektronik bzw. Stromregeleinrichtung 11 verbunden sind, die ihrerseits über eine druckfeste Kabeldurchführung 12 mit einem Bedienteil 13 und mit Steckkupplungen 14, 14&min; verbunden sind.

Das Gehäuseteil 1 ist mit Hilfe eines nicht näher dargestellten Deckels verschließbar, und zwar über eine Reihe von Schraubverbindungen, deren Gewindelöcher 16, 16&min;, . . . in der Fig. 2 gut erkennbar dargestellt sind. Der Deckel und die Stirnfläche 17 sind dabei so präzise gefertigt, daß nach dem Aufschrauben des Deckels die Kammer 3 druckfest verschlossen ist, und zwar derart, daß nach dem anschließenden Einbringen des Gehäuseteils 1 in die Prozeßkammer der Anlage der beim Verschließen der Kammer 3 in dieser vorhandene Atmosphärendruck auch dann voll erhalten bleibt, wenn die Prozeßkammer evakuiert wird, d. h. wenn in dieser ein Vakuum herrscht.

Da die Kabeldurchführung 12 ebenfalls druckfest ausgebildet ist, können während des Beschichtungsvorgangs, d. h. wenn sich die Vorrichtung in der Prozeßkammer 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 teilweise dessen Stirnseite bildet. Das erste Gehäuseteil 1 ist auf seiner einen Schmalseite mit einer Klappe 18 verschließbar, die den Zugang zum Bedienteil 13 ermöglicht.

Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung ist in einen rechteckigen, fensterförmigen Ausschnitt 15 des lotrecht stehenden Wandteils 24 des Substratschlittens 20 eingesetzt, wobei dieser Ausschnitt 25 so bemessen ist, daß gerade eben das erste Gehäuseteil 1 hindurchführbar ist. Im zweiten Gehäuseteil 7 befinden sich Gewindelöcher 21, 21&min;, die der Verschraubung des zweiten Gehäuseteils 7 mit dem Wandteil 24 des Substratschlittens 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&min;, . . . 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 eingestellt worden ist. Die zunächst voll aufgeladenen Batterien 10, 10&min;, . . . ermöglichen - im Zusammenspiel mit der Stromregeleinrichtung 11 - ein kontrolliertes Aufheizen des Substrats 8, und zwar mindestens so lange, bis der Beschichtungsvorgang abgeschlossen ist und der Substratschlitten 20 die Prozeßkammer über eine entsprechende 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&min;, . . . außerhalb der Prozeßkammer bewirkt werden. Danach ist die Vorrichtung erneut für einen weiteren Beschichtungsvorgang bereit Kontrolleuchten 15, 15&min; erlauben die ständige Überwachung des Betriebszustandes bzw. der Betriebsbereitschaft der Vorrichtung 23.

Um einen besonders raschen Austausch des Akkumulators zu ermöglichen, kann in einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung dieser auch in einem (nicht näher dargestellten) dritten, abnehmbaren Gehäuseteil untergebracht sein, wobei selbstverständlich entsprechende 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&min;, 10&min;, . . . wiederaufladbare Batterie

11 Stromregeleinrichtung

12 druckfeste Kabeldurchführung

13 Bedienteil

14 Steckkupplung

15, 15&min; Kontrolleuchten

16, 16&min;, . . . Gewindeloch

17 Stirnfläche des Gehäuseteils 1

18 Klappe

19 Substrathalter

20 Substratschlitten

21, 21&min; Gewindeloch bzw. Schraubenmutter

22, 22&min;, . . . Pratze

23 Heizvorrichtung

24 Wandteil

25 fensterförmiger Ausschnitt


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zum Aufheizen von in einer Vakuumbeschichtungsanlage zu beschichtenden Substraten (8), wobei die Beschichtungsanlage mit einer Prozeßkammer, einer in dieser angeordneten Beschichtungsquelle - beispielsweise einer Plasmaaufdampfquelle - und einem durch die Prozeßkammer quer zur Beschichtungsquelle bewegbaren, in Schienen und/oder über Gleit- oder Wälzkörper gehalten und geführten Substratschlitten (20) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Substratschlitten (20) eine Heizvorrichtung (23) mit einer Substrathalterung (22, 22&min;, . . .) aufweist und die Heizvorrichtung (23) mit einem eigenen, in einer besonderen Kammer (3) der Heizvorrichtung angeordneten Spannungserzeuger (10, 10&min;, . . .), einer Stromregeleinrichtung (11), einem Bedienteil (13) und einem elektrischen Heizelement (9) - beispielsweise einem plattenförmigen, elektrischen Widerstandsheizkörper - versehen ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungserzeuger (10, 10&min;, . . .) ein galvanisches Element - vorzugsweise ein wiederaufladbarer Akkumulator - ist und die zugehörige Stromregeleinrichtung (11) Anschlüsse (14, 14&min;) - vorzugsweise Steckkupplungen - für ein Wiederaufladen des Spannungserzeugers (10, 10&min;, . . .) aufweist.
  3. 3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Spannungserzeuger (11, 11&min;, . . .) in einer mittels eines Deckels hermetisch verschließbaren Kammer (3) eines ersten Gehäuseteils (1) angeordnet ist, so daß der Spannungserzeuger (10, 10&min;, . . .) auch während des Beschichtungsvorgangs unter Atmosphärendruck steht.
  4. 4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bedienteil (13) in einer Kammer (2) des ersten Gehäuseteils (1) der Vorrichtung (23) angeordnet ist, die mit Hilfe eines Deckels verschließbar ist, so daß diese Kammer (2) während des Beschichtungsvorgangs dem in der Prozeßkammer herrschenden Druck ausgesetzt ist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungserzeuger (10, 10&min;, . . .), das Bedienteil (13) und die Regeleinrichtung (11) in einem gemeinsamen, mehrere Kammern (2, 3) aufweisenden ersten Gehäuse (1) untergebracht sind, wobei dieses Gehäuse (1) selbst mit dem Substratschlitten (20) verbunden - vorzugsweise verschraubt - ist 6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Substratschlitten (20) im wesentlichen aus einem sich in einer vertikalen Ebene erstreckenden Wandteil (24) gebildet ist, das mit einem fensterförmigen Ausschnitt (25) versehen ist, in den das erste Gehäuse (1) für den Akkumulator (10, 10&min;, . . .), das Bedienteil (13) und die Stromregeleinrichtung (11) einsetzbar ist, wobei das am Wandteil (24) fest anliegende zweite Gehäuseteil (7) das Heizelement (9) aufweist, das sich in einer Ebene erstreckt, die parallel zu derjenigen des Wandteils (24) des Substratschlittens (20) verläuft.
  6. 7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gehäuseteil (1) zumindest eine vakuumdichte Stromdurchführung (12) aufweist, die den Spannungserzeuger (10, 10&min;, . . .) mit seinem Stromregelteil (13) einerseits mit dem Bedienteil (13) und dem Anschluß zum Wiederaufladen (14, 14&min;) und dem Heizelement (9), beispielsweise einer elektrischen Widerstandsheizung, andererseits verbindet.
  7. 8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungserzeuger - vorzugsweise eine Ni-Kadmium-Sekundärbatterie - 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 einem Wandteil dieses Gehäuseteils vorgesehen ist, über die eine elektrische Verbindung zwischen dem Spannungserzeuger einerseits und der im zweiten Gehäuseteil untergebrachten Stromregeleinrichtung andererseits herstellbar ist.






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