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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Austausch
von Behandlungseinrichtungen in Vakuumbeschichtungsanlagen, deren Funktion
mit fortschreitender Betriebszeit nur noch eingeschränkt oder
gar nicht mehr gewährleistet
ist. Dies betrifft insbesondere Behandlungseinrichtungen wie Magnetron-Sputterätzer, Glimmeinrichtungen,
Ionenquellen, und Beschichtungs-Magnetrons. Durch das Verfahren
und die Vorrichtung werden eine Erhöhung der Produktivität derartiger
Vakuumbeschichtungsanlagen sowie eine höhere Anlagenauslastung erreicht.
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In
Vakuumbeschichtungsanlagen werden Substrate mit Hilfe von Behandlungseinrichtungen behandelt.
Eine solche Behandlungseinrichtung ist beispielsweise die aus
DD 136047 A vorgeschlagene Behandlungseinrichtung
zur Vorbehandlung von Metallband zur Vakuumbeschichtung. Diese Behandlungseinrichtung
hat die Aufgabe, die Substratoberfläche zu reinigen und zu aktivieren,
um die Haftfestigkeit einer aufgetragenen Beschichtung zu erhöhen. Die
abgetragenen Verschmutzungen und abgetragenes Bandmaterial lagern
sich innerhalb der Vakuumbeschichtungsanlage auf Oberflächen der
Anode oder der Abschirmung ab. Mit zunehmender Betriebszeit lagert
sich immer mehr abgetragenes Material auf den Oberflächen der Ätzhaube
bzw. im Anodenkasten ab. Dies kann zu Kurzschlüssen, Verringerung der Behandlungsintensität, Rückstäubung von
abgetragenen Partikeln auf das Substrat oder anderen Funktionseinschränkungen
dieser Behandlungseinrichtung führen.
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Man
ist daher bestrebt, die Ätzhaube
so zu gestalten, dass deren einwandfreie Funktion ohne Betriebsunterbrechung
möglichst
lange erhalten bleibt. Aufgrund des fortwährenden Abtrags von Material
sind der Betriebszeit der Ätzeinrichtung
Grenzen gesetzt. Die Ätzhaube
muss von Zeit zu Zeit gereinigt werden, um eine zuverlässige Funktion
zu gewährleisten.
Nach dem Stand der Technik existiert keine Möglichkeit die Behandlungseinrichtung
während
des Betriebes von störenden
abgetragenen Partikeln zu befreien. Ähnlich verhält es sich bei bekannten Glimmeinrichtungen.
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Bei
bekannten Vakuumbeschichtungseinrichtungen mit Magnetron-Sputterquellen ist
es nicht der sich mit der Zeit ablagernde Abtrag, welcher die Funktion
der Behandlungseinrichtung einschränkt, sondern das Aufbrauchen
des Beschichtungsmaterials, welches in Form so genannter Targets
Bestandteil dieser Behandlungseinrichtung ist. Durch die Umgestaltung
planarer Targets zu rotierenden, zylindrischen Targets wurde die
Grundlage geschaffen, die Targets gleichmäßig über den Umfang abzutragen und
somit eine bessere Materialausnutzung, eine längere Standzeit sowie eine
bessere und über
die Produktionszeit gleichmäßige Beschichtungsqualität zu erreichen.
Aber auch der Standzeit dieser Targets sind Grenzen gesetzt, so
dass diese von Zeit zu zeit erneuert werden müssen.
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Nach
dem derzeitigen Stand der Technik macht das Regenerieren oder Auswechseln
genannter oder ähnlicher
Behandlungseinrichtungen, deren Funktion mit fortschreitender Produktionszeit
eingeschränkt
oder nicht mehr erfüllt
wird, eine Unterbrechung des Produktionsbetriebes der Vakuumbeschichtungsanlage
erforderlich. Dies führt
zu Ausfallzeiten, Produktionsverlusten und einer geringeren Anlagenausnutzung.
Zusätzlich
ist wenigstens eine teilweise Belüftung der Anlage notwendig,
was zusätzliche
Stillstandszeiten und Kosten verursacht. Beim Wiederanfahren der
Produktion ist mit Produktionsverlusten und Ausschussproduktion
zu rechnen.
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Es
ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen die beschrie benen Nachteile
des Standes der Technik überwunden
werden und eine Erhöhung
der Produktivität
und der Anlagenauslastung erreicht werden.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe gelöst durch
ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie eine Schleusenkammer
zur Durchführung
des Verfahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
zur Erhöhung
der Produktivität
und der Anlagenauslastung von Vakuumbeschichtungsanlagen mit einer
aus mehreren Behandlungssektionen gebildeten Prozesskammer, wobei
die Behandlungssektionen in der Transportrichtung eines Substrats
hintereinander angeordnet sind, und mindestens einer in einer Behandlungssektion
angeordneten Behandlungseinrichtung zur Behandlung eines Substrats
unter Vakuum ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Behandlungseinrichtung
aus der Behandlungssektion entnommen wird und anschließend eine
Behandlungseinrichtung in die Behandlungssektion eingebracht wird,
wobei das in der Behandlungssektion vorhandene Prozessvakuum aufrechterhalten
wird.
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Die
aus der Prozesskammer entnommene und die anschließend in
die Prozesskammer eingeführte
Behandlungseinrichtung können
identisch sein, beispielsweise wenn die Behandlungseinrichtung zu
Wartungs- oder Reinigungszwecken entnommen und nach der Reinigung
bzw. Wartung direkt weiterverwendet werden soll.
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Alternativ
ist es möglich,
die entnommene Behandlungseinrichtung gegen eine andere Behandlungseinrichtung
gleicher Art auszutauschen und diese andere Behandlungseinrichtung
anschließend
in die Prozesskammer einzuführen.
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Weiter
alternativ kann die entnommene Behandlungseinrichtung durch eine
andere Behandlungseinrichtung anderer Art ausgetauscht werden. Dies
ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die in der Prozesskammer
ablaufende Reihenfolge verschiedener Behandlungsschritte geändert werden soll.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
einen Austausch von Behandlungseinrichtungen einer Vakuumbeschichtungsanlage
im laufenden Betrieb, aber auch bei einem Stillstand der Vakuumbeschichtungsanlage.
In beiden Fällen
wird erreicht, dass das Prozessvakuum innerhalb der Vakuumkammer
aufrechterhalten bleibt. Dadurch werden die Produktivität und die
Anlagenauslastung signifikant erhöht, weil die bisher übliche vollständige Belüftung der
Anlage vor dem Austausch der Behandlungseinrichtung sowie die anschließende Evakuierung,
die zeit- und energieaufwendig sind, nicht mehr nötig sind
und entfallen können.
Sofern ein Prozessgas verwendet wird, ergibt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren
auch in dieser Hinsicht eine Ersparnis, die zu einer Senkung der
Produktionskosten führt.
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In
einer einfachen Variante umfasst das Verfahren folgende Schritte:
- • Abschalten
einer Behandlungseinrichtung einer Schleusenkammer unter Aufrechterhaltung
des Prozessvakuums in der Prozesskammer,
- • Entnahme
der abgeschalteten Behandlungseinrichtung aus der Prozesskammer,
- • Einführen einer
Behandlungseinrichtung in die Prozesskammer,
- • Einschalten
der eingeführten
Behandlungseinrichtung.
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Wiederum
kann es sich bei der entnommenen und der eingeführten Behandlungseinrichtung um
ein und denselben Gegenstand oder zwei verschiedene Gegenstände gleicher
Bauart oder zwei verschiedene Gegenstände unterschiedlicher Bauart handeln.
Zur Realisierung des Verfahrens kann beispielsweise eine separate
Schleusenkammer genutzt werden, die am Beginn des Verfahrens mit
der Behandlungssektion verbunden muss, in der sich die auszutauschende
Behandlungseinrichtung befindet.
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Daher
ist in einer Ausgestaltung des Verfahrens vorgesehen, dass eine
Schleusenkammer mit einer Behandlungssektion der Vakuumbeschichtungsanlage
verbunden wird.
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Sinnvollerweise
erfolgt dieser Verfahrensschritt unmittelbar vor oder nach dem Abschalten
der Behandlungseinrichtung, je nachdem, ob die Behandlungseinrichtung
zum Abschalten zugänglich sein
muss oder nicht (beispielsweise um Medienleitungen zu entfernen).
Sofern die Schleusenkammer jedoch ein fester Bestandteil der Vakuumbeschichtungsanlage
ist, kann auf diesen vorgelagerten Schritt verzichtet werden bzw.
kann dieser Schritt zeitlich weit vor dem eigentlichen Austausch
der Behandlungseinrichtung liegen (z. B. bereits bei der Montage
der Vakuumbeschichtungsanlage erfolgen) und muss dann natürlich nicht
bei jedem Austausch einer Behandlungseinrichtung wiederholt werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausgestaltung umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
- (1) Abschalten einer Behandlungseinrichtung
unter Aufrechterhaltung des Prozessvakuums in der Behandlungssektion,
- (2) Verbinden einer einseitig mit einer Öffnung und einer die Öffnung umgebenden
Dichtfläche versehenen
Schleusenkammer mit einer korrespondierenden, an einer Seitenwand
einer Behandlungssektion der Vakuumbeschichtungsanlage vorgesehenen,
eine verschließbare
Transferöffnung
umschließenden
Dichtfläche,
- (3) Erzeugen eines im Wesentlichen dem Prozessvakuum entsprechenden
Vakuums innerhalb der Schleusenkammer,
- (4) Öffnen
der Transferöffnung,
- (5) Transportieren der Behandlungseinrichtung quer zur Transportrichtung
der Substrate aus der Behandlungssektion heraus und in die Schleusenkammer
hinein,
- (6) Schließen
der Transferöffnung,
- (7) Belüften
der Schleusenkammer,
- (8) Reinigung oder Wartung der Behandlungseinrichtung bzw. Austausch
der Behandlungseinrichtung gegen eine weitere Behandlungseinrichtung,
- (9) Evakuieren der Schleusenkammer,
- (10) Öffnen
der Transferöffnung,
- (11) Transportieren der Behandlungseinrichtung quer zur Transportrichtung
der Substrate aus der Schleusenkammer heraus und in die Behandlungssektion
hinein,
- (12) Schließen
der Transferöffnung,
- (13) Belüften
der Schleusenkammer,
- (14) Trennen der Schleusenkammer von der Behandlungssektion,
- (15) Einschalten der Behandlungseinrichtung.
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Wie
oben bereits erläutert
wurde, kann die Reihenfolge der hier so bezeichneten Verfahrensschritte
(1) und (2) auch vertauscht werden, sofern die auszutauschende Behandlungseinrichtung
zum Abschalten nicht an der Stelle zugänglich sein muss, an der die
Schleusenkammer mit der Behandlungssektion der Vakuumbeschichtungsanlage
verbunden wird und daher das Abschalten auch noch möglich ist,
wenn die Schleusenkammer bereits mit der Behandlungssektion der
Vakuumbeschichtungsanlage verbunden ist.
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Erfindungsgemäß erfolgt
der Wechsel der auszutauschenden Behandlungseinrichtung oder von
Teilen dieser Behandlungseinrichtung unter Aufrechterhaltung des
Prozessvakuums, aber bei Stillstand der Behandlungseinrichtung.
Dabei kann die Vakuumbeschichtungsanlage entweder weiterlaufen oder
stillstehen. Wenn die Vakuumbeschichtungsanlage beim Wechsel der
Behandlungseinrichtung weiterläuft,
kann die Funktion der auszutauschenden Behandlungseinrichtung während ihres
Stillstands von anderen Behandlungseinrichtungen übernommen
werden.
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So
können
beispielsweise mehrere gleichartige Behandlungseinrichtungen, z.B.
beim Vorbehandeln von Metallband mehrere Magnetron-Sputterätzeinrichtungen,
in die Vakuumbeschichtungs anlage integriert sein, um eine bessere
Behandlungswirkung und höhere
Verarbeitungsgeschwindigkeiten mit mehr Produktionsdurchsatz zu
erzielen. Unter Ausnutzung der Redundanz dieser Module oder der
Verringerung der Transportgeschwindigkeit des Substrats kann der
Ausfall der auszuschleusenden Behandlungseinrichtung kompensiert
werden.
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Die
verschließbare
Transferöffnung
in der Seitenwand der Behandlungssektion kann einerseits eine durch
einen Kammerdeckel verschließbare Öffnung sein.
Vorteilhaft ist vorgesehen, dass die Öffnung ausschließlich oder
zusätzlich
zu einem derartigen Kammerdeckel durch ein Vakuumventil verschließbar ist,
das mit der Seitenwand der Behandlungssektion unlösbar verbunden
oder lösbar
verbindbar ist. In diesem Fall wird die Öffnung und Schließung der
Transferöffnung
(Verfahrensschritte 4, 6, 10, 12) durch Betätigen des Vakuumventils bewirkt.
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Die
Reihenfolge der hier so bezeichneten Verfahrensschritte (3) und
(4) kann auch umgekehrt sein, je nachdem, ob das Vakuumventil dauerhafter Bestandteil
der Seitenwand der Behandlungssektion ist oder nicht. Ist das Vakuumventil
fest montiert, d.h. unlösbar
oder lösbar
dauerhaft mit der Seitenwand verbunden, und stellt es auf diese
weise einen Bestandteil der Seitenwand dar, so muss es geschlossen
bleiben, bis die Schleusenkammer evakuiert wird, da ansonsten das
in der Behandlungssektion herrschende Prozessvakuum zerstört würde. In
diesem Fall wird die Dichtfläche
der Schleusenkammer mit einer am Vakuumventil vorgesehenen korrespondierenden
Dichtfläche
verbunden, anschließend
die Schleusenkammer evakuiert und erst dann das Vakuumventil geöffnet.
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Alternativ
kann die Transferöffnung
der Seitenwand durch einen separaten Kammerdeckel, der auch Bestandteil
der Behandlungseinrichtung sein kann, verschlossen sein. Das Vakuumventil
kann in diesem Fall entweder fest, d.h. lösbar oder unlösbar dauerhaft
mit der Seitenwand verbunden sein oder vor der Verbindung der Schleusenkammer
mit der Behandlungssektion mit der Seitenwand verbunden werden oder
das Vakuumventil wird zunächst
mit der Schleusenkammer und anschließend mit der Seitenwand verbun den.
Ist das Vakuumventil mit der Seitenwand lösbar verbunden oder verbindbar,
so wird eine erste Dichtfläche
des Vakuumventils mit einer korrespondierenden Dichtfläche der
Seitenwand verbunden. Die Dichtfläche der Schleusenkammer wird mit
einer korrespondierenden zweiten Dichtfläche des Vakuumventils verbunden,
das Vakuumventil geöffnet
und die Schleusenkammer evakuiert.
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Der
Verfahrensschritt (8) kann darin bestehen, die Behandlungseinrichtung
durch eine weitere Behandlungseinrichtung gleicher oder anderer
Art zu ersetzen. Beispielsweise kann in diesem Schritt eine verschmutzte Ätzhaube
aus der Schleusenkammer entnommen und stattdessen eine saubere Ätzhaube in
die Schleusenkammer eingesetzt werden. Die Behandlungseinrichtung
kann auch zu Wartungs- oder Reinigungszwecken aus der Schleusenkammer
entnommen und anschließend
wieder in diese eingesetzt werden. Alternativ kann Verfahrensschritt
(8) darin bestehen, die Behandlungseinrichtung nach der Belüftung der
Schleusenkammer innerhalb der Schleusenkammer zu reinigen oder andere
Wartungsarbeiten daran vorzunehmen, ohne sie daraus zu entnehmen.
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Das
Wechseln der auszutauschenden Behandlungseinrichtung oder von Teilen
dieser Behandlungseinrichtung erfolgt vorteilhaft mit Hilfe einer oder
mehrerer evakuierbarer Schleusenkammern, die permanent oder nur
temporär
zum Zweck des Ausschleusens an der Vakuumbeschichtungsanlage angebracht
werden. Die Ausgestaltung der Schleusenkammer sowie der zur Anbringung
der Schleusenkammer vorgesehenen Seitenwand der Vakuumbeschichtungsanlage
werden im Zusammenhang mit der Beschreibung der erfindungsgemäßen Schleusenkammer
näher erläutert.
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Bei
Vakuumbeschichtungsanlagen der beschriebenen Art kann das an der
Seitenwand vorgesehene Vakuumventil zum Ein- und Ausschleusen der
Behandlungseinrichtung senkrecht zur Transportrichtung der Substrate
benutzt werden. Dabei stellt das Vakuumventil eine Transferöffnung zur
Verfügung,
durch die die Behandlungseinrichtung hindurchtransportiert werden
kann. Gleichzeitig kann das Vakuumventil oder ein Kammerdeckel,
der auch Bestandteil der Behandlungseinrichtung sein kann, zur Versor gung
der Behandlungseinrichtung, beispielsweise mit elektrischer Spannung
oder einem Kühlmittel,
genutzt werden.
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In
diesem Fall ist gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass Versorgungsleitungen
von den dafür
vorgesehenen Anschlüssen
der Behandlungseinrichtung vor der Verbindung der Schleusenkammer
mit der Seitenwand der Behandlungssektion (Verfahrensschritt 2)
getrennt werden und nach der Trennung der Schleusenkammer von der
Seitenwand (Verfahrensschritt 14) wieder mit diesen verbunden werden.
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Vorteilhaft
werden dabei die Anschlüsse nach
der Trennung mit mindestens einer dafür vorgesehenen Abdeckkappe
versehen und diese mindestens eine Abdeckkappe vor der erneuten
Verbindung der Versorgungsleitungen mit den Anschlüssen wieder
entfernt. Dadurch wird die Evakuierung der Schleusenkammer (Verfahrensschritte
3 und 9) erleichtert, da ein Austreten von Kühlmittel oder anderen Medien
in die Schleusenkammer verhindert wird.
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Bei
einer nur einseitig offenen und im übrigen rundum geschlossenen
Schleusenkammer erfolgt der Austausch der Behandlungseinrichtung
bzw. die kurzzeitige Entnahme der Behandlungseinrichtung zu Reinigungs-
oder Wartungszwecken (Verfahrensschritt 8) durch die einseitige Öffnung der
Schleusenkammer, wobei die Schleusenkammer vor diesem Verfahrensschritt
von der Seitenwand getrennt wird und die Schleusenkammer nach diesem
Verfahrensschritt wieder mit der Seitenwand verbunden wird.
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Alternativ
kann vorgesehen sein, dass die Ersetzung, Reinigung oder Wartung
der Behandlungseinrichtung (Verfahrensschritt 8) durch eine dafür vorgesehene
Beschickungsklappe der Schleusenkammer erfolgt, wobei die Beschickungsklappe vor
diesem Verfahrensschritt geöffnet
wird und nach diesem Verfahrensschritt wieder geschlossen wird.
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Die
Aufgabe wird weiterhin durch eine Schleusenkammer mit den folgenden
Merkmalen gelöst:
Die
erfindungsgemäße Schleusenkammer
zum Austausch von Behandlungseinrichtungen in Vakuumbeschichtungsanlagen
mit einer aus mehreren Behandlungssektionen gebildeten Prozesskammer,
wobei die Behandlungssektionen in der Transportrichtung eines Substrats
hintereinander angeordnet sind, und mindestens einer in einer Behandlungssektion
angeordneten Behandlungseinrichtung zur Behandlung eines Substrats
unter Vakuum, umfasst ein einseitig mit einer Öffnung und einer die Öffnung umschließenden,
zur Verbindung mit einer korrespondierenden Dichtfläche der
Behandlungssektion ausgebildeten Dichtfläche versehenes Gehäuse mit
mindestens einem Anschluss zur Evakuierung und Belüftung des Gehäuses sowie
einer im Gehäuse
angeordneten Transporteinrichtung zum Transport einer auszutauschenden
Behandlungseinrichtung zwischen der Behandlungssektion und dem Gehäuse.
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Die
Schleusenkammer kann unabhängig
von der Behandlungssektion belüftet
oder evakuiert werden, indem sich eine luftdicht verschließbare Transferöffnung (z.B.
realisiert durch ein Vakuumventil) zwischen beiden befindet. Die
Transferöffnung
muss so groß sein,
dass die auszuschleusende Behandlungseinrichtung hindurchtransportiert
werden kann.
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Die
Schleusenkammer muss über
mindestens eine luft- und druckdicht verschließbare Öffnung zur atmosphärischen
Umwelt verfügen,
durch welche die Behandlungseinrichtung aus der Schleusenkammer
genommen werden kann oder durch welche zumindest eine Regenerierung
z.B. die Reinigung einer Ätzhaube,
erfolgen kann. Diese Öffnung
kann in einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung mit der einseitigen Öffnung des
Gehäuses
der Schleusenkammer identisch sein, d.h. zum Austausch der Behandlungseinrichtung
muss die Schleusenkammer von der Vakuumbeschichtungsanlage getrennt
und durch die einseitige Öffnung
auf die Behandlungseinrichtung zugegriffen werden. Die zum Austausch
der Behandlungseinrichtung dienende Öffnung entsteht in diesem Fall
durch das Abkoppeln der Schleusenkammer von der Seitenwand der betreffenden
Behandlungssektion der Vakuumbeschichtungsanlage.
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Gemäß einer
Ausgestaltung der Erfindung kann jedoch auch vorgesehen sein, dass
an der Schleusenkammer weiterhin eine Beschickungsklappe zur Entnahme
und Einlage von Behandlungseinrichtungen aus der bzw. in die Schleusenkammer vorgesehen
ist.
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Hierdurch
wird der Austausch der Behandlungseinrichtung erleichtert, weil
die Behandlungseinrichtung ohne Trennung der Schleusenkammer von
der Seitenwand der Vakuumbeschichtungsanlage zugänglich ist. Es ist selbstverständlich,
dass eine solche Beschickungsklappe vakuumdicht ausgeführt sein
muss. Sie kann beispielsweise an der Decke der Schleusenkammer angeordnet
sein, so dass die Behandlungseinrichtung einfach herausgehoben werden
kann.
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Weiterhin
kann vorgesehen sein, dass die Transporteinrichtung ein Greifelement
zum Greifen der Behandlungseinrichtung sowie einen Linearantrieb
zum Transport der Behandlungseinrichtung umfasst. Als Linearantrieb
im Sinne dieser Anmeldung werden Antriebssysteme verstanden, die
zu einer translatorischen Bewegung führen und die die Bewegung von
Behandlungseinrichtungen in gerader Linie oder einem anderen vorgegebenen
Verlauf ermöglichen.
Derartige Linearantriebe können
beispielsweise Kugelgewindetriebe, Gewindestangenantriebe, Linearmotoren,
Hydraulikzylinder, Pneumatik-Zylinder usw. sein. Weiterhin kann
die Transporteinrichtung eine Stützschiene
umfassen, die der Aufnahme und Führung
der Behandlungseinrichtung während
des Transports dient.
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Die
erfindungsgemäße Schleusenkammer ermöglicht den
Transport einer Behandlungseinrichtung aus der bzw. in die Vakuumbeschichtungsanlage
bei laufendem Betrieb derselben, d.h. unter Aufrechterhaltung des
Prozessvakuums. Das Verfahren und die Vorrichtung wurden gezielt
für das
Instandsetzen oder Wechseln von Ätzeinrichtungen
nach dem Magnetron-Sputterprinzip entwickelt, sie sind jedoch nicht
nur für
diese Behandlungseinrichtungen geeignet.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen
näher erläutert. Das
Ausführungsbeispiel stellt
lediglich eine mögliche
Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
dar und dient der Veranschaulichung des Erfindungsgedankens, ohne
diesen in irgendeiner Weise einzuschränken. In den Zeichnungen zeigen
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1 eine
schematische Darstellung einer Vakuumbeschichtungsanlage im Querschnitt
mit einer daran angebrachten Schleusenkammer,
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2 eine
Explosionszeichnung einer derartigen Vakuumbeschichtungsanlage und
einer Schleusenkammer in perspektivischer Ansicht,
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3 drei
verschiedene Phasen des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Vakuumbeschichtungsanlage
gemäß 2.
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In 1 und 2 ist
eine Vakuumbeschichtungsanlage mit einer daran angebrachten erfindungsgemäßen Schleusenkammer
schematisch dargestellt.
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Die
Vakuumbeschichtungsanlage umfasst mehrere, in der Transportrichtung
der Substrate 14 hintereinander angeordnete Behandlungssektionen 1,
von denen hier nur eine dargestellt ist. Der Pfeil symbolisiert
die Transportrichtung der Substrate 14 durch die Vakuumbeschichtungsanlage.
Die Behandlungssektionen 1 bilden zusammen eine Prozesskammer
zur Durchführung
von Behandlungsschritten im Vakuum. Die im Bild dargestellte Behandlungssektion 1 weist
in ihrem Innern eine Behandlungseinrichtung 12 zur Behandlung
des Substrats 14, nämlich
eine Ätzhaube
zum Magnetron-Sputterätzen
auf, die auf einer Schienen- und Hubeinrichtung 13 gelagert
ist. Im Betrieb wird oberhalb der Ätzhaube 12 ein Substrat 14 durch
die Vakuumbeschichtungsanlage geführt, das von Stützrollen 15 geführt wird.
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Die
Behandlungssektion 1 weist in einer ihrer Seitenwände 11 eine Öffnung auf,
die dem Ein- und Ausbau sowie der Versorgung der Behandlungseinrichtung 12,
im Beispiel der Ätzhaube,
mit Energie und Kühlmittel
dient. Diese Öffnung
ist durch ein Vakuumventil 2 verschließbar, das an der Seitenwand 11 angebracht
ist und das eine erste Dichtfläche 21 aufweist,
die mit einer die Öffnung
umschließenden, korrespondierenden
Dichtfläche
der Seitenwand 11 verbindbar ist.
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Das
Vakuumventil 2 weist auf seiner von der Seitenwand 11 abgewandten
Fläche
eine zweite Dichtfläche 22 auf.
Diese zweite Dichtfläche 22 ist
mit einer korrespondierenden Dichtfläche 31 verbindbar, die
eine einseitige Öffnung
der Schleusenkammer 3 umschließt. Die Schleusenkammer 3 verfügt über (nicht
dargestellte) Anschlüsse
zur Evakuierung und Belüftung.
Im Innern der Schleusenkammer 3 ist eine Transporteinrichtung 32 vorgesehen,
die einen Linearantrieb 34 mit einem Greifelement 33 sowie
eine Stützschiene 35 umfasst.
An der Decke der Schleusenkammer 3 ist eine vakuumdicht
verschließbare Beschickungsklappe 36 vorgesehen,
durch die die Behandlungseinrichtung 12 manipuliert, d.h.
gewartet, gereinigt, aus der Schleusenkammer 3 gehoben usw.
werden kann.
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Die Ätzhaube 12 weist
einen Kammerdeckel 16 auf, der die Transferöffnung der
Behandlungssektion 1 verschließt, wenn die Behandlungseinrichtung 12 im
Innern der Behandlungssektion 1 montiert ist. Die vakuumdichte
Verbindung zwischen dem Kammerdeckel 16 und der Seitenwand 11 der
Behandlungssektion 1 wird durch eine Verschlusseinrichtung 17 realisiert.
Am Kammerdeckel 16 sind (nicht dargestellte) Anschlüsse zur
Versorgung der Behandlungseinrichtung 12 mit Spannung und
Kühlmittel
vorgesehen. Diese Anschlüsse
können
an Versorgungsleitungen 18 mit Schnellkupplungen angeschlossen werden.
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Der
Austausch der Behandlungseinrichtung 12 erfolgt folgendermaßen:
Wenn
die Anlage in Betrieb ist, herrscht in der Prozesskammer, d.h. in
der Behandlungssektion 1, ein Prozessvakuum, welches aufrechtzuerhalten
ist, damit die Vakuumprozesse funktionieren. Die Behandlungseinrichtung 12,
die ausgewechselt werden soll, wird abgeschaltet. Die Funktion dieser
Behandlungseinrichtung 12 wird durch andere gleichartige
Behandlungseinrichtungen 12 oder eine geringere Verarbeitungsgeschwindigkeit
kompensiert.
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In
der an der Behandlungssektion 1 angebrachten Schleusenkammer 3 wird
ein Vakuum erzeugt, welches im Wesentlichen dem Prozessvakuum entspricht.
Zwischen Behandlungssektion 1 und Schleusenkammer 3 wird
durch Öffnen
des Vakuumventils 2 eine Transferöffnung geschaffen. Da in der Schleusenkammer 3 und
der Behand lungssektion 1 gleiche Druckverhältnisse
herrschen, kommt es nicht zur Minderung des Prozessvakuums.
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Die
auszuschleusende Behandlungseinrichtung 12 wird durch das
Greifelement 33 ergriffen und auf der Schienen- und Hubeinrichtung 13 sowie
der Stützschiene 35 vom
Linearantrieb 34 durch die Transferöffnung hindurch aus der Behandlungssektion 1 in
die Schleusenkammer 3 befördert. Befindet sich die Behandlungseinrichtung 12 vollständig in
der Schleusenkammer 3, so wird die Transferöffnung durch
Schließen
des Vakuumventils 2 geschlossen.
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Die
Schleusenkammer 3 wird belüftet. Anschließend kann
die Beschickungsklappe 36 zur Atmosphäre hin geöffnet werden. Die Behandlungseinrichtung 12 kann
ausgetauscht oder instand gesetzt, d.h. ersetzt, gereinigt oder
gewartet werden. Das Einsetzen der Behandlungseinrichtung 12 in
die Behandlungssektion 1 der Vakuumbeschichtungsanlage
geschieht in umgekehrter Reihenfolge.
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Die
Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
an einer Vakuumbeschichtungsanlage gemäß 2 wird in 3 in
verschiedenen Phasen dargestellt.
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Im
Betriebszustand befindet sich die Ätzhaube 12 in oberer
Stellung, nahe am Substrat 14. Das Substrat 14 ist
in diesem Beispiel ein Metallband. An der Anode liegt ein positives
Hochspannungspotential an, der Behandlungssektion 1 wird ein
Prozessgas zugeführt,
Kühlwasser
durchströmt die Ätzhaube 12.
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Die
verschmutzte Ätzhaube 12 wird
stillgesetzt, d.h. die Hochspannungsversorgung und der Prozessgasstrom
werden abgeschaltet. Die Kühlung wird
für eine
gewisse Restkühlzeit
weiterbetrieben und danach ausgeschaltet und mit Druckluft gespült. Die
Schienen- und Hubeinrichtung 13 senkt die Ätzhaube 12 auf
die untere Position ab.
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Die
Medienanschlüsse
werden außerhalb der
Behandlungssektion 1 am Kammerdeckel 16 getrennt
und die Versorgungsleitungen 18 aus dem Andockbereich der
Schleusenkammer 3 entfernt. Die Verwen dung von Schnellkupplungen
ist dabei vorteilhaft. Die Medienanschlüsse am Kammerdeckel 16 werden
mit einer Abdeckkappe 19 verschlossen, um die Evakuierung
nicht durch Anwesenheit von Leckwasser zu erschweren.
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Eine
Schleusenkammer 3 wird über
einen Flansch an die Seitenwand 11 der Behandlungssektion 1 angedockt
und über
angeschlossene Vakuumpumpen evakuiert. Das Vakuumventil 2 zwischen
Behandlungssektion 1 und Schleusenkammer 3 ist
dabei geöffnet.
Wenn das Vakuum in der Schleusenkammer 3 im Wesentlichen
gleich dem in der Behandlungssektion 1 ist, wird die Verriegelung
des Kammerdeckels 16 gelöst. Mit Hilfe eines Greifelements 33 und
eines Linearantriebs 34, die zu einer in der Schleusenkammer 3 angeordneten
Transporteinrichtung 32 gehören, wird die Ätzhaube 12 samt Kammerdeckel 16,
Medienanschlüssen
und Abdeckkappe 19 linear geführt aus der Behandlungssektion 1 heraus
und in die Schleusenkammer 3 hinein gezogen.
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Anschließend wird
das Vakuumventil 2 geschlossen, um die Behandlungssektion 1 druckdicht von
der Schleusenkammer 3 zu trennen. Dann wird die Schleusenkammer 3 langsam
und kontrolliert belüftet,
um die losen Partikel des Abtrags nicht aufzuwirbeln und die Schleusenkammer 3 nicht
zu verunreinigen.
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Nachdem
sich in der Schleusenkammer 3 Atmosphärendruck eingestellt hat, wird
die Beschickungsklappe 36 geöffnet. Alternativ kann der
Zugang zur Ätzhaube 12 durch
Abkoppeln der Schleusenkammer 3 vom Schieberventil 2 erfolgen.
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Durch
die Beschickungsklappe 36 oder die einseitige Öffnung der
Schleusenkammer 3 kann die verschmutzte Ätzhaube 12 gereinigt
und instand gesetzt oder gegen eine saubere, funktionstüchtige Ätzhaube 12 ersetzt
werden. Der Transfer der sauberen, funktionstüchtigen Ätzhaube 12 in die
Behandlungssektion 1 erfolgt gemäß der erläuterten Vorgehensweise in umgekehrter
Reihenfolge.
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- 1
- Behandlungssektion
- 11
- Seitenwand
- 12
- Behandlungseinrichtung
- 13
- Schienen-
und Hubeinrichtung
- 14
- Substrat
- 15
- Stützrolle
- 16
- Kammerdeckel
- 17
- Verschlusseinrichtung
- 18
- Versorgungsleitung
- 19
- Abdeckkappe
- 2
- Vakuumventil
- 21
- erste
Dichtfläche
- 22
- zweite
Dichtfläche
- 3
- Schleusenkammer
- 31
- Dichtfläche
- 32
- Transporteinrichtung
- 33
- Greifelement
- 34
- Linearantrieb
- 35
- Stützschiene
- 36
- Beschickungsklappe