DE102010040059A1 - Strip or sheet-shaped substrate e.g. metal strip, temperature controlling method for use during manufacturing e.g. organic LED, involves arranging carrier in heat transfer region between control device and substrate, and moving carrier - Google Patents

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    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C23C14/541—Heating or cooling of the substrates

Abstract

The method involves forming a contact to a temperature control device (5) by a strip or sheet-shaped substrate (3) e.g. metal strip or metal foil, during a coating process, and heating the substrate. The temperature of the substrate is controlled via an intermediate carrier (7). The intermediate carrier is arranged in a heat transfer region (4) between the temperature control device and the substrate and is sequentially moved. The intermediate carrier for vacuum processes is used as a source of gas. The intermediate carrier is guided by separate rollers through the temperature control device. The intermediate carrier comprises a plastic film. Independent claims are also included for the following: (1) a device for controlling temperature of a strip or sheet-shaped substrate (2) a substrate processing system for executing a method for controlling temperature of the strip or sheet-shaped substrate.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Temperierung von band- und folienförmigen Substraten in einer Substratbehandlungsanlage, beispielsweise einer Anlage zum Auftragen einer Schicht auf das Substrat oder/und zum Abtragen einer Schicht vom Substrat. Dabei kann der Begriff „Temperierung” nachfolgend stets sowohl Kühlen wie auch Erwärmen bedeuten, selbst wenn im Zusammenhang mit einem bestimmten Anwendungsfall nur vom Kühlen oder nur vom Erwärmen gesprochen wird.The invention relates to a method and a device for tempering strip and film-shaped substrates in a substrate treatment plant, for example a system for applying a layer to the substrate and / or for removing a layer from the substrate. In the following, the term "tempering" can always mean both cooling and heating, even if in connection with a specific application only cooling or just heating is used.

Bestimmte Bänder und Folien, insbesondere metallische Bänder und Folien mit geringer Dicke sind als flexible Trägersubstrate für Funktionsschichten insbesondere in der Dünnschicht-Photovoltaik von zunehmendem Interesse. Mit Hilfe verschiedener Beschichtungsmethoden werden hierbei Dünnschichtsysteme auf die band- und folienförmigen Substrate, wie etwa Metallbänder und Metallfolien, aufgebracht.Certain tapes and films, in particular metallic tapes and foils with a small thickness are of increasing interest as flexible carrier substrates for functional layers, in particular in thin-film photovoltaics. With the aid of various coating methods, thin-film systems are applied to the tape-shaped and film-shaped substrates, such as metal strips and metal foils.

Bei der Abscheidung der Schichten dieser Dünnschichtsysteme erfolgt ein Energieeintrag in das Trägersubstrat, welcher auf Grund der geringen Dicke des Substrats und daraus folgend auf Grund der geringen Wärmekapazität pro Substratfläche zu einer kritischen Temperaturerhöhung des band- bzw. folienförmigen Substrats führen kann. Die Temperaturen können dadurch zum Zerreißen oder zur Verformung des Substrats führen oder auch unerwünschte Reaktionen oder Legierungsbildungen mit den Schichtmaterialien fördern.In the deposition of the layers of these thin-film systems, an energy input into the carrier substrate, which due to the small thickness of the substrate and consequent due to the low heat capacity per substrate surface can lead to a critical increase in temperature of the tape or sheet-shaped substrate. As a result, the temperatures may cause the substrate to rupture or deform or may also promote undesirable reactions or alloying with the layer materials.

Um eine solche Überhitzung der band- oder folienförmigen Substrate zu vermeiden, wird der Beschichtungsvorgang auf einer Kühlwalze ausgeführt. Da bestimmte Substratfolien, insbesondere Metallfolien, sich aber nicht an die Kühlwalzenoberfläche anschmiegen, sondern nur punktuell aufliegen, ist der Wärmeübergang zwischen Substrat und Kühlwalze in vielen Fällen nicht hinreichend.To avoid such overheating of the tape or sheet-shaped substrates, the coating process is carried out on a chill roll. Since certain substrate films, in particular metal foils, but do not conform to the cooling roller surface, but rest only selectively, the heat transfer between the substrate and the cooling roller is not sufficient in many cases.

Deshalb werden zum Beispiel Anstrengungen unternommen, mittels Bürsten die Wärmeübertragung zur Kühlkomponente zu verbessern. Dadurch können aber Beschädigungen und Verunreinigungen des Substrats entstehen. Weiter wird insbesondere bei Vakuumbeschichtungsverfahren versucht, Gas in das Zwickel zwischen Substrat und Kühlwalze einzulassen, um die Wärmeübertragung zu verbessern. Schließlich wird im Vakuum versucht, durch kompliziert geführte Gaseinleitungen zwischen das Substrat und die Kühlwalze vermittels eines Systems von Gasaustrittsöffnungen und Absaugöffnungen in der Kühlwalze eine verbesserte Wärmeübertragung zu erreichen. Der Aufbau der Kühlwalze verkompliziert sich aber dadurch in einem kaum noch angemessenen Umfang. Bei beiden Methoden des Gaseinlasses ist eine homogene und wiederholbar gleichmäßige Kühlwirkungsverbesserung auf Grund der fehlenden Substratelastizität kaum erzielbar bzw. kaum über längere Zeiträume aufrecht zu erhalten.Therefore, for example, efforts are being made to improve the heat transfer to the cooling component by means of brushes. This can cause damage and contamination of the substrate. Further, in particular in vacuum coating processes, it is attempted to introduce gas into the interstice between the substrate and the cooling roll in order to improve the heat transfer. Finally, it is attempted in a vacuum to achieve improved heat transfer by means of complicatedly guided gas inlets between the substrate and the cooling roll by means of a system of gas outlet openings and suction openings in the cooling roll. However, the structure of the cooling roll complicates itself to a barely reasonable extent. In both methods of gas inlet a homogeneous and repeatable uniform cooling effect improvement due to the lack of substrate elasticity is hardly achievable or hardly maintained over long periods.

Weiterhin wäre es wünschenswert, die Temperierung des Substrats gezielt einzustellen, um die Ausgestaltung der Schichtabscheidung auf dem Substrat kontrollieren zu können.Furthermore, it would be desirable to adjust the temperature of the substrate targeted in order to control the design of the layer deposition on the substrate can.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, die Wärmeübertragung zwischen dem zu temperierenden band- oder folienförmigen Substrat und der Temperiereinrichtung zu intensivieren bei gleichzeitiger Vermeidung der oben genannten Nachteile. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine gezielte Temperierung des Substrats in Abhängigkeit von der jeweiligen Positionierung innerhalb der Substratbehandlungsanlage zu steuern.The invention is based on the object to intensify the heat transfer between the band or sheet-shaped substrate to be tempered and the tempering while avoiding the above-mentioned disadvantages. Another object is to control a controlled temperature of the substrate as a function of the respective positioning within the substrate treatment plant.

Die Erfindung wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1, eine Vorrichtung gemäß Anspruch 9 und eine Substratbehandlungsanlage gemäß Anspruch 13 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.The invention is achieved by a method according to claim 1, an apparatus according to claim 9 and a substrate treatment system according to claim 13. Advantageous embodiments are specified in the respective dependent claims.

Erfindungsgemäß wird das Problem dadurch gelöst, dass in das Bandlaufwerk zur Führung des band- oder folienförmigen Substrats, etwa in Form eines Metallbands oder einer Metallfolie, mindestens ein zweiter Transport eines flexibel ausgestalteten Zwischenträgers, etwa in Form einer Folie, wie z. B. einer Kunststoff-Folie, integriert wird.According to the invention the problem is solved in that in the tape drive for guiding the tape or sheet-shaped substrate, such as in the form of a metal strip or a metal foil, at least a second transport of a flexibly configured intermediate carrier, such as in the form of a film such. As a plastic film is integrated.

Die Flexibilität bezieht sich hierbei auf die Biegsamkeit und Elastizität des Zwischenträgers, was wiederum eine Einbindung in das Transportsystem der Substratbehandlungsanlage ermöglicht. Dieser Zwischenträger wird im Wärmeübertragungsbereich zwischen Temperiereinrichtung und band- oder folienförmigem Substrat geführt und liegt als Zwischenlage während der Führung des band- oder folienförmigen Substrats über oder um die Temperiereinrichtung, welche beispielsweise bei Kühlung des Substrats als Kühlkörper oder Kühlwalze und bei Erwärmung des Substrats als Heizkörper oder Heizwalze ausgeführt sein kann, im Berührungs- oder Umschlingungsbereich und dient als Wärmeübertragungsmedium.The flexibility here refers to the flexibility and elasticity of the intermediate carrier, which in turn allows integration into the transport system of the substrate treatment plant. This intermediate carrier is guided in the heat transfer area between tempering device and tape or film-shaped substrate and is located as an intermediate layer during the leadership of the tape or sheet-shaped substrate or over the tempering, which for example when cooling the substrate as a heat sink or cooling roller and when heating the substrate as a radiator or heat roller may be performed in the contact or wrapping area and serves as a heat transfer medium.

Dadurch kann eine Verbesserung des Wärmeübergangs vom band- oder folienförmigen Substrat zur Temperiereinrichtung erreicht werden.As a result, an improvement in the heat transfer from the band-shaped or film-shaped substrate to the tempering device can be achieved.

Der Zwischenträger schmiegt sich auf Grund seiner Materialelastizität sowohl an die Temperiereinrichtung als auch an die Oberfläche des Substrats (z. B. der Metallfolie) an und vermittelt eine flächige Auflage als Wärmeübergangszone, ohne das Substrat bei Wärmedehnung oder Schrumpfung zu zerkratzen.Due to its material elasticity, the intermediate carrier adapts both to the tempering device and to the surface of the substrate (eg the metal foil) and imparts a flat support as a heat transfer zone, without this Scratch substrate during thermal expansion or shrinkage.

Der Zwischenträger kann außerdem, insbesondere bei Vakuumprozessen, als Spender von Gas zur Verbesserung der Wärmeübertragung dienen, wenn er eine nutzbare Gasmenge speichern kann, die er im Vakuum unter Erwärmung durch den Kontakt mit dem zu temperierenden Substrat, z. B. einer Metallfolie, abgibt.The intermediate carrier can also, especially in vacuum processes, serve as a donor of gas to improve the heat transfer, if he can store a usable amount of gas, which he vacuum under heating by contact with the substrate to be tempered, z. B. a metal foil dispenses.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Temperierung eines band- oder folienförmigen Substrats in einer Substratbehandlungsanlage, bei dem das band- oder folienförmigen Substrat während des Beschichtungsvorgangs einen Kontakt zu einer Temperiereinrichtung ausbildet, wodurch das Substrat temperiert wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierung des Substrats durch zumindest einen Zwischenträger erfolgt, wobei der Zwischenträger zumindest im Wärmeübertragungsbereich zwischen Temperiereinrichtung und Substrat angeordnet ist und fortlaufend bewegt wird.The inventive method for controlling the temperature of a tape or sheet-shaped substrate in a substrate treatment plant in which the ribbon or sheet-shaped substrate during the coating process forms a contact to a temperature control, whereby the substrate is heated, is characterized in that the temperature of the substrate by at least an intermediate carrier takes place, wherein the intermediate carrier is arranged at least in the heat transfer region between tempering device and substrate and is continuously moved.

Das Prinzip der intensivierten Wärmeübertragung durch einen Zwischenträger lässt sich sowohl zur Temperierung während eines Beschichtungsprozesses einsetzen als auch zur Substrattemperierung vor oder nach einem Prozess zur Substratbehandlung oder Substratbeschichtung. Die Substratkühlung kann dabei das Ziel haben, die Substrattemperatur vor einem bestimmten durch Wärmeeintrag gekennzeichneten Prozess-Schritt ausreichend zu erniedrigen.The principle of intensified heat transfer through an intermediate carrier can be used both for tempering during a coating process and for substrate tempering before or after a process for substrate treatment or substrate coating. The substrate cooling may have the goal of sufficiently lowering the substrate temperature before a specific process step characterized by heat input.

Sie kann aber auch das Ziel haben, das band- bzw. folienförmige Substrat vor dem Aufwickeln auf eine tolerierbare Temperatur zu kühlen, bei welcher Wechselwirkungen zwischen Substratrückseite und Schichtoberfläche vermieden werden.However, it can also have the aim of cooling the band-shaped or film-shaped substrate to a tolerable temperature before winding, in which interactions between substrate back and layer surface are avoided.

Eine Temperierung erfolgt, wenn für einen bestimmten Prozess-Schritt eine bestimmte Ausgangstemperatur notwendig oder eine bestimmte Temperatur über einen bestimmten Zeitraum gehalten werden muss.A temperature control takes place when for a certain process step a certain starting temperature is necessary or a certain temperature has to be maintained for a certain period of time.

Im Folgenden werden weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmöglichkeiten der Erfindung benannt:
In einer Ausführungsform der Erfindung herrscht zumindest im Wärmeübertragungsbereich zwischen der Temperiereinrichtung und dem Zwischenträger und/oder zwischen dem Zwischenträger und dem Substrat keine Relativgeschwindigkeit vor.In the following, further advantageous embodiments of the invention are named:
In one embodiment of the invention, no relative speed prevails at least in the heat transfer area between the tempering device and the intermediate carrier and / or between the intermediate carrier and the substrate.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Zwischenträger als Wärmeübertragungsmedium einmal oder auch mehrere Male verwendet.In a further embodiment of the invention, the intermediate carrier is used as heat transfer medium once or even several times.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Substratbehandlungsanlage mehrere Temperiereinrichtungen, etwa in Form von Kühlwalzen auf, weshalb mehrere Zwischenträger, etwa in Form von Kunststoff-Folien, zum Einsatz kommen können.In a further embodiment of the invention, the substrate treatment plant has a plurality of tempering devices, for example in the form of cooling rollers, for which reason a plurality of intermediate carriers, for example in the form of plastic films, can be used.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Zwischenträger als Schutzlage gegen eine Substratrückseitenberührung der beschichteten Oberfläche des band- oder folienförmigen Substrats bei Aufwickeln des Substrats mit in den Substratwickel eingewickelt.In a further embodiment of the invention, the intermediate carrier is wrapped as a protective layer against substrate back contact of the coated surface of the tape or sheet-shaped substrate in winding the substrate into the substrate roll.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Zwischenträger vor und/oder nach dem Wärmeübertragungsbereich als Wärmeübertragungsmedium selbst gekühlt. Dadurch ist eine entsprechende Temperierung des Zwischenträgers gegeben, was vorteilhaft bei der Temperierung des band- oder folienförmigen Substrats im Wärmeübertragungsbereich ist.In a further embodiment of the invention, the intermediate carrier is cooled before and / or after the heat transfer area as a heat transfer medium itself. As a result, a corresponding temperature of the intermediate carrier is given, which is advantageous in the temperature of the tape or sheet-shaped substrate in the heat transfer area.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Zwischenträger über eine oder mehrere separate Rollen auf die Temperiereinrichtung geführt. Dies ist insbesondere vorteilhaft wenn eine separate Temperierung der Zwischenfolie erwünscht ist.In a further embodiment of the invention, the intermediate carrier is guided over one or more separate rollers on the tempering device. This is particularly advantageous if a separate temperature control of the intermediate film is desired.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Zwischenträger gemeinsam mit dem band- oder folienförmigen Substrat auf die Temperiereinrichtung geführt. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Temperierschritt gleichzeitig erfolgen soll.In a further embodiment of the invention, the intermediate carrier is guided together with the tape-shaped or film-shaped substrate onto the tempering device. This is particularly advantageous if the tempering step is to take place simultaneously.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Zwischenträger über ein Schleusensystem ein- und/oder ausgeschleust. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der Zwischenträger durch eine separate Temperiereinrichtung, welche außerhalb der Beschichtungskammer angeordnet ist, gekühlt wird. Vorteile ergeben sich auch bei Verwendung eines Zwischenträgers, welcher als Endlosband ausgeführt ist und eine definierte Länge aufweist, was den Einsatz desselben Zwischenträgers in verschiedenen Beschichtungsstationen beispielsweise einer Durchlaufbeschichtungsanlage ermöglicht. Dabei ist eine Ein- und Ausschleusung des Zwischenträgers von einer Beschichtungsstation zur nächsten Beschichtungsstation erforderlich, insbesondere wenn die Beschichtung in einer Vakuumatmosphäre erfolgt.In a further embodiment of the invention, the intermediate carrier is introduced and / or discharged via a lock system. This is particularly advantageous if the intermediate carrier is cooled by a separate tempering device, which is arranged outside the coating chamber. Advantages also arise when using an intermediate carrier, which is designed as an endless belt and has a defined length, which allows the use of the same intermediate carrier in different coating stations, for example, a continuous coating plant. In this case, an infeed and outfeed of the intermediate carrier from one coating station to the next coating station is required, in particular if the coating takes place in a vacuum atmosphere.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Dicke des Zwischenträgers an die Oberflächeneigenschaften des band- oder folienförmigen Substrats, z. B. eines Metallsubstrats, angepasst. Durch eine Variation der Dicke des Zwischenträgers in Abhängigkeit der Oberflächeneigenschaften des Substrats kann eine optimale Kühlung des Substrats während des Beschichtungsvorgangs erreicht werden. Die Temperierung des Substrats erfolgt dabei durch ein Zusammenspiel der Temperatur der Temperiereinrichtung, der Dicke des Zwischenträgers sowie dessen Material, was wiederum die Wärmeleitfähigkeit des Zwischenträgers bestimmt. Hierbei ist ein schneller Wärmeübergang vom Substrat auf den Zwischenträger wünschenswert.In a further embodiment of the invention, the thickness of the intermediate carrier to the surface properties of the tape or sheet-shaped substrate, for. B. a metal substrate adapted. By varying the thickness of the intermediate carrier Depending on the surface properties of the substrate, optimal cooling of the substrate during the coating process can be achieved. The temperature of the substrate is effected by an interaction of the temperature of the tempering, the thickness of the intermediate carrier and its material, which in turn determines the thermal conductivity of the intermediate carrier. In this case, a rapid heat transfer from the substrate to the intermediate carrier is desirable.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Zwischenträger so modifiziert, dass dieser eine hohe Affinität zur Bindung eines wärmeübertragenden Gases aufweist, welches bei bestimmten Temperaturen freigesetzt werden kann.In a further embodiment of the invention, the intermediate carrier is modified so that it has a high affinity for binding a heat-transferring gas which can be released at certain temperatures.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Zwischenträger Vorprozessen unterzogen, welche der zusätzlichen Aufnahme von einem oder mehrerer bestimmter Gase dienen.In a further embodiment of the invention, the intermediate carrier is subjected to preliminary processes which serve to additionally receive one or more specific gases.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Zwischenträger weiterhin dafür genutzt, um die Kühlwalze vor Beschichtung zu schützen, wenn das zu beschichtende Band- oder folienförmige Substrat bis zum Rand beschichtet werden soll.In a further embodiment of the invention, the intermediate carrier is further used to protect the cooling roller from coating when the tape or sheet-shaped substrate to be coated is to be coated to the edge.

In einer weiteren Ausführungsform erfolgt der Wärmeübergang zwischen band- oder folienförmigen Substrat und Temperiereinrichtung in Abhängigkeit einer auf dem Zwischenträger aufgeprägten Strukturierung. Dabei erfolgt der Wärmeübergang und damit die Kühlung des Substrats in den strukturierten Bereichen, in denen eine Kontaktausbildung zwischen band- oder folienförmigen Substrat, Temperiereinrichtung und Zwischenträger erfolgt. Dabei kann durch die Verwendung von strukturierten Zwischenträgern der Wärmeübergang zwischen band- oder folienförmigen Substrat und Temperiereinrichtung punktuell variiert werden, wobei entsprechend der Strukturierung des Zwischenträgers der Wärmeübergang teilweise verbessert- an anderen Stellen gezielt vermieden wird, so dass bestimmte, von der Strukturierung des Zwischenträgers abhängige Eigenschaften des band- oder folienförmigen Substrats und gegebenenfalls deren Beschichtungen aufgeprägt werden.In a further embodiment, the heat transfer between the tape-shaped or film-shaped substrate and tempering takes place in dependence on a structuring applied to the intermediate carrier. In this case, the heat transfer and thus the cooling of the substrate in the structured areas, in which a contact formation between tape or sheet-shaped substrate, tempering and intermediate carrier takes place. It can be selectively varied by the use of structured intermediate carriers, the heat transfer between tape or sheet-shaped substrate and tempering, which according to the structuring of the intermediate support the heat transfer partially improved at other locations specifically avoided, so that certain, depending on the structuring of the intermediate support Properties of the tape or sheet-shaped substrate and optionally their coatings are impressed.

Dadurch werden zum Beispiel bei leicht verdampfenden Beschichtungsmaterialien bestimmte Bereiche gezielt be- bzw. entschichtet, so dass man eine flächig strukturierte Beschichtung auf dem band- oder folienförmigen Substrat erhält. Auch ist es möglich, in einem nachfolgenden Prozess eine selektive Entschichtung der thermisch vorstrukturierten Schicht vorzunehmen.As a result, for example, in the case of slightly evaporating coating materials, certain areas are specifically coated or stripped off, so that a surface-structured coating is obtained on the tape-shaped or film-shaped substrate. It is also possible to carry out a selective stripping of the thermally prestructured layer in a subsequent process.

In einer weiteren Ausführungsform lassen sich durch Kombination verschiedener Wärmebehandlungsstufen mit unterschiedlich strukturierten Zwischenträgern aus unterschiedlich strukturierten Einzelschichten strukturierte Schichtstapel auf dem band- oder folienförmigen Substrat herstellen. Dabei dient aufgrund der unterschiedlichen Ausgestaltung des Zwischenträgers die Strukturierung als quasi-Stempel oder Prägung zur Übertragung der Struktur beim Aufbringen von Schichten auf das band- oder folienförmige Substrat.In a further embodiment, structured layer stacks can be produced on the tape-shaped or film-shaped substrate by combining different heat treatment stages with differently structured intermediate carriers composed of differently structured individual layers. Due to the different configuration of the intermediate carrier, the structuring serves as a quasi-stamp or embossing for the transfer of the structure during the application of layers to the band-shaped or film-shaped substrate.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Temperiereinrichtung selbst eine Strukturierung auf, die während des Beschichtungsvorgangs aufgrund der Temperaturinhomogenitäten über die Substratbreite Einfluss auf die Abscheidung des verdampften Materials auf dem Substrat ausübt.In a further embodiment of the invention, the tempering device itself has a structuring which exerts an influence on the deposition of the evaporated material on the substrate during the coating process on account of the temperature inhomogeneities over the width of the substrate.

In einer weiteren Ausführungsform können Beschichtungs- und Wärmebehandlungsstufen kombiniert aber auch einzeln nacheinander erfolgen.In a further embodiment, coating and heat treatment stages can be combined but also individually one after the other.

Die thermischen Prozesse, welche zur Erwärmung des Substrats beitragen, können Atmosphärendruckprozesse wie zum Beispiel Atmosphärendruck-CVD (Chemical Vapor Deposition) oder auch Vakuumprozesse sein.The thermal processes that contribute to the heating of the substrate may be atmospheric pressure processes such as atmospheric pressure CVD (Chemical Vapor Deposition) or vacuum processes.

Die thermischen Prozesse, welche zur Erwärmung des Substrats beitragen, können zum Beispiel Bedampfungsprozesse mittels thermischer und/oder Elektronenstrahlverdampfer, Magnetronsputterprozesse, Laserbearbeitungsprozesse, LP-CVD (Low Pressure Chemical Vapor Deposition) mit und ohne Plasmaanregung oder auch plasmaphysikalische und/oder thermische Vor- und Nachbehandlungsprozesse sein.The thermal processes which contribute to the heating of the substrate can be, for example, vapor deposition processes by means of thermal and / or electron beam evaporators, magnetron sputtering processes, laser processing processes, LP-CVD (low pressure chemical vapor deposition) with and without plasma excitation or also plasma-physical and / or thermal pre-and Be after-treatment processes.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Temperiereinrichtung als Rotationskörper, etwa in Form eines Zylinders oder einer Walze ausgeführt, und wird während des Beschichtungsvorgangs fortlaufend um eine Rotationsachse bewegt.In a further embodiment of the invention, the tempering device is designed as a rotational body, for example in the form of a cylinder or a roller, and is continuously moved during the coating process about a rotation axis.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Beschichtung des band- oder folienförmigen Substrats in einer Durchlaufbeschichtungsanlage. Erfindungsgemäß umfasst die Durchlaufbeschichtungsanlage eine Vorrichtung zur Kühlung des band- oder folienförmigen Substrats, wobei ein Zwischenträger berührungsweise und thermisch einen Kontakt zwischen Temperiereinrichtung und Substrat ausbildet. Der Zwischenträger ist dabei band- oder folienförmig ausgebildet oder weist eine hinreichende Flexibilität und Elastizität auf, um zwischen Temperiereinrichtung und Substrat angeordnet werden zu können. In a further embodiment of the invention, the coating of the tape-shaped or film-shaped substrate takes place in a continuous coating installation. According to the invention, the through-flow coating installation comprises a device for cooling the tape-shaped or film-shaped substrate, wherein an intermediate carrier forms contact and thermally a contact between tempering device and substrate. The intermediate carrier is in the form of a ribbon or foil or has sufficient flexibility and elasticity in order to be able to be arranged between tempering device and substrate.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dient die Temperiereinrichtung der Temperierung des Zwischenträgers, wobei temperierbar hierbei bedeutet, dass eine gewünschte Temperatur eingestellt werden kann. Dabei ist sowohl eine Kühlung als auch eine Erwärmung des Substrats über die von der Temperiereinrichtung eingetragene Temperierung möglich.In a further embodiment of the invention, the tempering device is used to control the temperature of the intermediate carrier, wherein temperature-controlled means that a desired temperature can be set. In this case, both a cooling and a heating of the substrate on the registered by the tempering temperature control is possible.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind mehrere Temperiereinrichtungen angeordnet, wodurch das Substrat an verschiedenen Positionen unterschiedlich temperiert wird. Dies kann etwa im Rahmen verschiedener Beschichtungs- und/oder Entschichtungsvorgänge vorteilhaft sein.In a further embodiment of the invention, a plurality of tempering devices are arranged, whereby the substrate is tempered differently at different positions. This may be advantageous, for example, in the context of various coating and / or stripping processes.

In einer weiteren Ausführungsform sind verschiedene Zwischenträger mit separatem Antrieb angeordnet. Dadurch können voneinander unabhängig verschiedene Zwischenträger verwendet werden, etwa um verschiedene Strukturierungen nacheinander auf dem Substrat aufzubringen.In a further embodiment, various intermediate carriers are arranged with separate drive. As a result, different intermediate carriers can be used independently of one another, for example, in order to apply different structuring successively on the substrate.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Zwischenträger eine Strukturierung auf. Dies kann vorteilhaft sein, um Strukturen auf dem Zwischenträger aufzubringen.In a further embodiment of the invention, the intermediate carrier has a structuring. This can be advantageous for applying structures to the intermediate carrier.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Temperiereinrichtung eine Strukturierung auf. Dadurch können vorteilhafterweise verschiedene Bereiche auf dem Substrat unterschiedlich temperiert werden, um etwa eine verbesserte Abscheidung des Verdampfungsmaterials in diesen Bereichen zu ermöglichen. Alternativ kann die Strukturierung auch zu Entschichtung bestimmter Bereiche auf dem Substrat verwendet werden.In a further embodiment of the invention, the tempering device has a structuring. As a result, different areas on the substrate can advantageously be tempered differently, in order to allow, for example, improved deposition of the evaporation material in these areas. Alternatively, the patterning can also be used for stripping certain areas on the substrate.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Durchlaufbeschichtungsanlage als Vakuumbeschichtungsanlage ausgeführt.In a further embodiment, the continuous coating system is designed as a vacuum coating system.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist die Durchlaufbeschichtungsanlage einen modularen Aufbau auf. Vorzugsweise ist diese Durchlaufbeschichtungsanlage als Vakuumbeschichtungsanlage ausgeführt.In a further embodiment of the invention, the continuous coating installation has a modular construction. Preferably, this continuous coating plant is designed as a vacuum coating system.

Nachfolgend soll die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele und dazugehöriger Figuren eingehender erläutert werden. Es zeigt dieBelow, the invention with reference to some embodiments and associated figures will be explained in more detail. It shows the

1 eine schematische Darstellung einer beispielhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. 1 a schematic representation of an exemplary embodiment of the device according to the invention.

In den aufgeführten Ausführungsbeispielen sind beispielhaft einige erfindungsgemäße Ausgestaltungen der Vorrichtung und des Verfahrens aufgezeigt. Die Ausführungsbeispiele sollen die Erfindung beschreiben ohne sich auf diese zu beschränken.In the exemplary embodiments listed, some embodiments of the device and the method according to the invention are shown by way of example. The embodiments are intended to describe the invention without being limited thereto.

In einem ersten Ausführungsbeispiel ist in der 1 eine beispielhafte Ausführung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung innerhalb einer nicht näher dargestellten Substratbehandlungsanlage, beispielsweise einer Durchlaufbeschichtungsanlage, dargestellt. Dabei wird in einer Beschichtungseinrichtung, die im Ausführungsbeispiel als Verdampfungsvorrichtung 1 ausgeführt ist, das zu verdampfende Material, beispielsweise ein organisches Material, etwa zur OLED oder OSC-Herstellung, erwärmt, verdampft und auf einem Substrat 3 abgeschieden. Das verdampfte Material 2 steigt dabei in Dampfform von der Verdampfungsvorrichtung 1 auf und wird auf dem oberhalb der Verdampfungsanordnung 1 angeordneten Substrat 3 abgeschieden. Das Substrat 3 ist dabei als band- oder folienförmiges Substrat, etwa als Metallfolie oder Kunststofffolie ausgeführt. Während der Abscheidung des verdampften Materials 2 auf dem Substrat 3 wird das Substrat 3 zur verbesserten Abscheidung und zur gleichzeitigen Vermeidung von Wärmeeffekten auf das folienförmige Substrat mittels einer Temperiereinrichtung 5, welche im Ausführungsbeispiel als Kühleinrichtung ausgeführt ist, gekühlt. Die Kühleinrichtung 5 ist hierbei als Kühlwalze ausgeführt, welche im Bereich der Abscheidung einen Kontakt zum Substrat 3 ausbildet. Die Kühlwalze 5 rotiert dabei um eine Rotationsachse 6 quer zur Substrattransportrichtung.In a first embodiment is in the 1 an exemplary embodiment of a device according to the invention within a substrate treatment system, not shown, for example, a continuous coating system shown. In this case, in a coating device, which in the embodiment as evaporation device 1 is executed, the material to be evaporated, for example, an organic material, such as for OLED or OSC production, heated, evaporated and on a substrate 3 deposited. The evaporated material 2 rises in vapor form from the evaporation device 1 on and gets on top of the evaporation assembly 1 arranged substrate 3 deposited. The substrate 3 is designed as a ribbon or foil-shaped substrate, such as a metal foil or plastic film. During the deposition of the evaporated material 2 on the substrate 3 becomes the substrate 3 for improved deposition and for the simultaneous avoidance of heat effects on the film-shaped substrate by means of a tempering device 5 , which is designed in the embodiment as a cooling device, cooled. The cooling device 5 is here designed as a cooling roller, which in the region of deposition contact with the substrate 3 formed. The chill roll 5 rotates about a rotation axis 6 transverse to the substrate transport direction.

Die Kontaktausbildung erfolgt hierbei im Bereich der Abscheidung des verdampften Materials 2 auf dem Substrat 3, welcher mithin auch der Bereich der Wärmeübertragung 4 ist. Da im Wärmeübertragungsbereich 4 der Wärmeeintrag aufgrund der Abscheidung des verdampften Materials 2 auf dem Substrat 3 erfolgt, ist vorrangig in diesem Wärmeübertragungsbereich 4 eine Kühlung des Substrats erforderlich, um eine quantitative Abscheidung auf dem Substrat 3 zu gewährleisten. Um eine schnelle Wärmeableitung vom Substrat 3 zu ermöglichen, wird hierzu ein Zwischenträger 7, welcher ebenfalls folienförmig ausgeführt ist, verwendet. Der Zwischenträger 7 bildet dabei zumindest im Wärmeübertragungsbereich 4 berührungsweise und thermisch einen Kontakt zwischen Substrat 3 und Temperiereinrichtung 5 aus, wobei der Zwischenträger 7 dabei zwischen dem Substrat 3 und der Temperiereinrichtung 5 angeordnet ist. Der Zwischenträger 7 weist dabei eine gute Wärmeleitfähigkeit auf, was eine schnelle Ableitung der Wärme vom Substrat 3 ermöglicht. Der Zwischenträger wird dabei über ein in 1 schematisch dargestelltes separates Transportsystem geführt, welches im Wärmeübertragungsbereich eine Umschlingung der Kühlwalze 5 durch den Zwischenträgers 7 ermöglicht. Das folienförmige Substrat 3 wird gleichzeitig über ein weiteres Transportsystem geführt, welches ebenfalls zumindest einen Teil der Kühlwalze 7 umfasst. Dadurch wird gesichert, dass sowohl Substrat 3 als auch Zwischenträger 7 zumindest im Wärmeübertragungsbereich 4 beide um die Kühlwalze 5 geführt werden, was eine Kühlung des Substrats 3 unter Verwendung des Zwischenträgers 7 ermöglicht. Es ist hierbei auch denkbar, dass Transportsystem des Zwischenträgers so zu verändern, dass der Kontakt zwischen Zwischenträger 7 und Substrat 3 vor und nach dem Wärmeübertragungsbereich 4 über denselben hinaus ausgebildet wird. Dabei wird insbesondere die Flexibilität und Elastizität des Zwischenträgers 7 genutzt, um einen länger dauernden flächigen Kontakt zwischen Substrat 3 und Zwischenträger 7 zu ermöglichen.The contact formation takes place here in the region of the deposition of the evaporated material 2 on the substrate 3 , which therefore also the range of heat transfer 4 is. Because in the heat transfer area 4 the heat input due to the deposition of the vaporized material 2 on the substrate 3 takes place, is primarily in this heat transfer area 4 a cooling of the substrate required to a quantitative deposition on the substrate 3 to ensure. For a quick heat dissipation from the substrate 3 to allow this is an intermediate carrier 7 , which is likewise designed in the form of a foil. The intermediate carrier 7 forms at least in the heat transfer area 4 contact and thermally contact between substrate 3 and tempering device 5 out, with the subcarrier 7 between the substrate 3 and the tempering device 5 is arranged. The intermediate carrier 7 has a good thermal conductivity, resulting in a rapid dissipation of heat from the substrate 3 allows. The subcarrier is doing a in 1 shown schematically separate transport system, which in the heat transfer area an encircling the cooling roller 5 through the intermediary 7 allows. The film-shaped substrate 3 is simultaneously guided over another transport system, which also at least a part of the cooling roller 7 includes. This will ensure that both substrate 3 as well as intermediary 7 at least in the heat transfer area 4 both around the chill roll 5 be guided, causing a cooling of the substrate 3 using the subcarrier 7 allows. It is also conceivable that the transport system of the subcarrier to change so that the contact between subcarrier 7 and substrate 3 before and after the heat transfer area 4 is formed beyond the same. In particular, the flexibility and elasticity of the intermediate carrier 7 used to prolong the long-term contact between substrate 3 and subcarriers 7 to enable.

Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn der verwendete Zwischenträger 7 zwar die gewünschte Flexibilität, aber die nicht die gewünschte Wärmeleitfähigkeit aufweist.This is particularly advantageous if the intermediate carrier used 7 Although the desired flexibility, but does not have the desired thermal conductivity.

In einem weiteren nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel wird die Temperiereinrichtung 5 zur Temperierung des Substrats 3 verwendet. Dabei lassen sich gezielt Schichteigenschaften der abgeschiedenen Schicht einstellen. Dabei kann mittels der Temperiereinrichtung 5 das Substrat 3 auf eine gewünschte Temperatur eingestellt werden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn eine Kombination verschiedener Temperiereinrichtungen 5 vorliegt, wobei diese teils zur Kühlung des Substrats 3 und teils zur Temperierung des Substrats 3 vor oder nach der Abscheidung verwendet werden. Eine Temperierung bezeichnet hierbei die Möglichkeit, dass Substrat auf eine gewünschte Temperatur einzustellen.In a further embodiment, not shown, the temperature control 5 for temperature control of the substrate 3 used. In this case, it is possible to set specific layer properties of the deposited layer. It can by means of tempering 5 the substrate 3 be set to a desired temperature. This is particularly advantageous if a combination of different tempering 5 this is partly for cooling the substrate 3 and partly to the temperature of the substrate 3 be used before or after the deposition. A temperature control here denotes the possibility of setting the substrate to a desired temperature.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird das oben beschriebene Ausführungsbeispiel dahingehend abgewandelt, dass mehrere Zwischenträger 7 mit jeweils separaten Transportsystemen verwendet werden, um eine thermische Entkopplung der Temperierung und Kühlung des Substrats 3 zu ermöglichen.In a further embodiment, the embodiment described above is modified such that a plurality of intermediate carrier 7 each used with separate transport systems to thermal decoupling of the temperature and cooling of the substrate 3 to enable.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Beschichtungseinrichtungcoater
22
verdampftes Materialevaporated material
33
band- bzw. folienförmiges Substratstrip or film-shaped substrate
44
WärmeübertragungsbereichHeat transfer area
55
Temperiereinrichtungtempering
66
Rotationsachse der TemperiereinrichtungRotation axis of the tempering device
77
Zwischenträgersubcarrier

Claims (15)

Verfahren zur Temperierung eines band- oder folienförmigen Substrats (3) in einer Substratbehandlungsanlage, wobei das Substrat (3) während des Beschichtungsvorgangs einen Kontakt zu einer Temperiereinrichtung (5) ausbildet, wodurch das Substrat (3) temperiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperierung des Substrats (3) durch zumindest einen Zwischenträger (7) erfolgt, wobei der Zwischenträger (7) zumindest im Wärmeübertragungsbereich (4) zwischen Temperiereinrichtung (5) und Substrat (3) angeordnet ist und fortlaufend bewegt wird.Method for controlling the temperature of a strip-shaped or film-shaped substrate ( 3 ) in a substrate treatment plant, wherein the substrate ( 3 ) during the coating process a contact to a tempering device ( 5 ), whereby the substrate ( 3 ) is tempered, characterized in that the temperature of the substrate ( 3 ) by at least one intermediate carrier ( 7 ), whereby the intermediate carrier ( 7 ) at least in the heat transfer area ( 4 ) between tempering device ( 5 ) and substrate ( 3 ) is arranged and is moved continuously. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Temperiereinrichtung (5) und dem Zwischenträger (7) und/oder zwischen dem Zwischenträger (7) und dem Substrat (3) keine Relativbewegung stattfindet.Method according to claim 1, characterized in that between the tempering device ( 5 ) and the subcarrier ( 7 ) and / or between the intermediate carrier ( 7 ) and the substrate ( 3 ) no relative movement takes place. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung (5) fortlaufend um eine Rotationsachse (6) bewegt wird und der Zwischenträger (7) während der Führung des Substrats (3) um die Temperiereinrichtung (5) im Umschlingungsbereich zwischen Substrat (3) und Temperiereinrichtung (5) angeordnet ist.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the tempering device ( 5 ) continuously about a rotation axis ( 6 ) and the subcarrier ( 7 ) during the guidance of the substrate ( 3 ) around the tempering device ( 5 ) in the area between the substrate ( 3 ) and tempering device ( 5 ) is arranged. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger (7) bei Vakuumprozessen als Spender von Gas zur Verbesserung der Wärmeübertragung dient, wobei im Zwischenträger (7) eine nutzbare Gasmenge gespeichert wird, die im Vakuum unter Erwärmung abgegeben wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate carrier ( 7 ) is used in vacuum processes as a donor of gas to improve the heat transfer, wherein in the intermediate carrier ( 7 ) a usable amount of gas is stored, which is released in a vacuum with heating. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger (7) beim Aufwickeln des Substrats (7) mit dem Substrat (3) in den Substratwickel eingewickelt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate carrier ( 7 ) when winding up the substrate ( 7 ) with the substrate ( 3 ) is wrapped in the substrate roll. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger (7) vor und/oder nach dem Wärmeübertragungsbereich (4) erwärmt oder gekühlt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate carrier ( 7 ) before and / or after the heat transfer area ( 4 ) is heated or cooled. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger (7) durch eine oder mehrere separate Rollen auf oder über die Temperiereinrichtung (5) geführt wird.Method according to one of the preceding claims, characterized in that the intermediate carrier ( 7 ) by one or more separate rollers on or via the temperature control device ( 5 ) to be led. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Substrat (3) durch Kombination verschiedener Wärmebehandlungsstufen mit unterschiedlich strukturierten Zwischenträgern (7) strukturierte Schichtstapel hergestellt werden.Method according to one of the preceding claims, characterized in that on the substrate ( 3 ) by combining different heat treatment stages with differently structured subcarriers ( 7 ) structured layer stacks are produced. Vorrichtung zur Temperierung eines band- oder folienförmigen Substrats (3) in einer Substratbehandlungsanlage, umfassend eine Temperiereinrichtung (5) zur Aufnahme oder Abgabe von Wärme sowie einen Zwischenträger (7), welcher zumindest in einem Wärmeübertragungsbereich (4) zwischen Substrat (3) und Temperiereinrichtung (5) angeordnet ist und während des Beschichtungsvorgangs einen Kontakt zwischen Substrat (3) und Temperiereinrichtung (5) ausbildet.Device for controlling the temperature of a tape-shaped or film-shaped substrate ( 3 ) in a substrate treatment plant, comprising a tempering device ( 5 ) for receiving or emitting heat and an intermediate carrier ( 7 ), which at least in a heat transfer area ( 4 ) between Substrate ( 3 ) and tempering device ( 5 ) and during the coating process a contact between substrate ( 3 ) and tempering device ( 5 ) trains. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger gasaufnahmefähig und gasabgabefähig ist.Apparatus according to claim 9, characterized in that the intermediate carrier is gas-receptive and gas-releasable. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperiereinrichtung (5) um eine Rotationsachse (6) drehbar gelagert ist.Apparatus according to claim 9 or 10, characterized in that the tempering device ( 5 ) about a rotation axis ( 6 ) is rotatably mounted. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Oberfläche der Temperiereinrichtung oder/und des Zwischenträgers eine Strukturierung aufweist.Device according to one of claims 9 to 11, characterized in that a surface of the tempering device and / or the intermediate carrier has a structuring. Substratbehandlungsanlage zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend eine Beschichtungseinrichtung (1) zur Beschichtung eines band- oder folienförmigen Substrats (3) mit einem Beschichtungsmaterial (2), sowie eine Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 9 bis 12.Substrate treatment plant for carrying out a method according to one of claims 1 to 8, comprising a coating device ( 1 ) for coating a tape-shaped or film-shaped substrate ( 3 ) with a coating material ( 2 ), and a device according to one of claims 9 to 12. Substratbehandlungsanlage nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Temperiereinrichtungen (5) angeordnet sind.Substrate treatment plant according to claim 13, characterized in that a plurality of tempering devices ( 5 ) are arranged. Substratbehandlungsanlage nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass verschiedene Zwischenträger mit separatem Antrieb angeordnet sind.Substrate treatment system according to claim 13 or 14, characterized in that different intermediate carriers are arranged with separate drive.
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