DE102011078673B4 - Method and device for vacuum treatment of substrates - Google Patents

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Abstract

Vakuum-Substratbehandlungsverfahren, bei dem ein Substrat (1) unter subatmosphärischem Druck beschichtet oder geätzt wird und gleichzeitig oder/und zu einem anderen Zeitpunkt eine Wärmeübertragung zwischen einem Heiz- oder Kühlkörper (2) und dem Substrat (1) stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme zwischen dem Substrat (1) und dem Heiz- oder Kühlkörper (2) durch eine Anordnung von Lamellen (3) geleitet wird, wobei die Lamellen (3) jeweils ein Halteelement zur Verbindung mit dem Heiz- oder Kühlkörper (2), ein Kontaktelement zur wärmeleitenden Kontaktierung des Substrats (1) sowie ein das Haltelement und das Kontaktelement verbindendes Verbindungselement aufweisen, das Halteelement, Verbindungselement und Kontaktelement einstückig gefertigt sind und das Kontaktelement durch das Verbindungselement orthogonal zur Substratoberfläche federnd gehalten ist.Vacuum substrate treatment method in which a substrate (1) is coated or etched under subatmospheric pressure and simultaneously and / or at another time a heat transfer between a heating or cooling body (2) and the substrate (1) takes place, characterized in that the heat between the substrate (1) and the heating or cooling body (2) is passed through an array of fins (3), wherein the fins (3) each have a holding element for connection to the heating or cooling body (2) Contact element for thermally conductive contacting of the substrate (1) and a connecting element and the connecting element connecting element, the holding element, connecting element and contact element are made in one piece and the contact element is held by the connecting element orthogonal to the substrate surface resiliently.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Vakuum-Substratbehandlung, d. h. Beschichtungs- oder Ätzprozessen unter subatmosphärischem Druck, wobei eine Wärmeübertragung zwischen einem Heiz- oder Kühlkörper und einem Substrat, beispielsweise einem scheiben-, platten-, band- oder folienförmigen Werkstück, stattfindet.The invention relates to a method and apparatus for vacuum substrate treatment, d. H. Coating or etching processes under subatmospheric pressure, wherein a heat transfer between a heating or cooling body and a substrate, for example a disk, plate, tape or sheet-shaped workpiece takes place.

Der Wärmeübergang zwischen zwei miteinander in Kontakt stehenden Festkörpern unter subatmosphärischem Druck (technisches Vakuum), von denen der eine als Wärmequelle und der andere als Wärmesenke fungiert, soll erhöht werden. Dies betrifft beispielsweise die Kühl- oder Heizwirkung auf ein Metallband, welches berührend über einen Kühl- oder Heizkörper geführt wird, scheiben- oder plattenförmige Substrate, die wärmeleitenden Kontakt zu einem Kühl- oder Heizkörper haben usw.The heat transfer between two solid bodies in contact under subatmospheric pressure (technical vacuum), one of which acts as a heat source and the other as a heat sink, should be increased. This concerns, for example, the cooling or heating effect on a metal strip, which is guided touching a cooling or heating body, disc or plate-shaped substrates that have heat-conducting contact with a cooling or radiator, etc.

Es ist bekannt, dass der Wärmeaustausch zwischen Körpern im technischen Vakuum, bedingt durch die darin eingeschränkte oder fehlende Wärmekonvektion, hauptsächlich oder ausschließlich über Wärmestrahlung oder Kontaktwärmeleitung erfolgen muss.It is known that the heat exchange between bodies in a technical vacuum, due to the limited or lack of heat convection, must be mainly or exclusively via heat radiation or contact heat conduction.

Bei der Hochrate-Vakuumbeschichtung von Substraten wie beispielsweise Metallbändern ist die prozessbedingt notwendige Kühlung oder Erwärmung des Substrats (üblicher Temperaturbereich ca. 50–300°C) allein durch Strahlungswärmeaustausch unzureichend und kann mittels Kontaktwärmeleitung erheblich verbessert werden.In the case of high-rate vacuum coating of substrates such as metal strips, the process-dependent cooling or heating of the substrate (customary temperature range about 50-300 ° C.) is insufficient solely by radiation heat exchange and can be considerably improved by means of contact heat conduction.

Es ist auch bekannt, dass der Wärmeübergang zwischen zwei im technischen Vakuum in Kontakt stehenden Festkörpern durch die limitierte Anzahl mikroskopischer Kontaktpunkte begrenzt ist. Gründe für die geringe Anzahl an Kontaktstellen sind Gestaltabweichungen verschiedener Ordnungen zwischen den beiden Körpern, die beispielsweise Formabweichungen, Ausrichtungsabweichungen, Welligkeiten und Rauheiten umfassen.It is also known that the heat transfer between two solids in contact with the technical vacuum is limited by the limited number of microscopic contact points. Reasons for the small number of contact points are shape deviations of different orders between the two bodies, which include, for example, shape deviations, alignment deviations, ripples and roughness.

Eine typische Lösung für die Kühlung oder Erwärmung eines Bandsubstrats im Vakuum ist der Einsatz von zylindrischen Kühl- oder Heizwalzen, über die das Bandsubstrat mit möglichst großem Umschlingungswinkel geführt wird. Es ist auch bekannt, dass das Bandsubstrat aufgrund seiner Gestaltabweichungen nie vollflächig und gleichmäßig auf der Kühlwalze aufliegt, was zu einer weiteren Reduzierung der Wärmeübertragungsleistung und insbesondere auch zu einem sehr inhomogenen Wärmeübergang führt. Die Folge sind Verformungen des Bandsubstrats durch lokale Temperaturgradienten und in manchen Fällen sogar eine Beschädigung der Bandoberfläche aufgrund von Rutschen des Bandsubstrats bei einer wärmebedingten Ausdehnungsänderung.A typical solution for cooling or heating a tape substrate in a vacuum is the use of cylindrical cooling or heating rollers over which the tape substrate is guided with the largest possible angle of wrap. It is also known that due to its shape deviations the tape substrate never rests completely and evenly on the cooling roll, which leads to a further reduction of the heat transfer performance and in particular also to a very inhomogeneous heat transfer. The result is deformations of the tape substrate by local temperature gradients and in some cases even damage to the tape surface due to slippage of the tape substrate in a thermal expansion change.

Es ist ebenfalls bekannt, dass der Wärmekontakt durch Andrücken des Bandes über Stützrollen von außen punktuell erhöht werden kann (Linienberührung). In vielen Prozessen ist jedoch die direkte Druckwirkung auf die in der Regel außen liegende Beschichtung (Gutseitenberührung) durch diese Stützrollen aufgrund von möglichen Oberflächenbeschädigungen nicht zulässig.It is also known that the thermal contact can be selectively increased by pressing the strip on the support rollers from the outside (line contact). In many processes, however, the direct pressure effect on the usually outer coating (Gutseitenberührung) is not allowed by these support rollers due to possible surface damage.

Aus EP 1 674 591 A1 ist weiterhin bekannt, eine erhöhte Wärmeleitung zum Zwecke des Kühlens durch eine große Anzahl von metallischen Borsten, die zwischen Substrat und Kühlwalze angeordnet sind, auszubilden. Die spitzen Borsten schädigen allerdings das Substrat, insbesondere für den beschriebenen Fall, wenn das Band über einen feststehenden Kühlkörper mit Borsten geführt wird. Die Borsten verlaufen in oberflächennahen Bereichen, die mit dem Substrat in Berührung kommen, größtenteils annähernd senkrecht zur Oberfläche, so dass einzelne Borsten eine relativ große Flächenpressung auf dem Substrat erzeugen. Gleichzeitig ist die Berührungsfläche zwischen den Enden der Borsten und dem Substrat sehr klein, so dass nur geringe Wärmemengen übertragen werden können. In diesem Fall kommt es auch zu einem reibungsbedingtem Verschleiß der Bürste, der die Lebensdauer der Bürste verkürzt und zusätzliche Kosten verursacht. Die Borsten weisen nur eine geringe Einfederung auf, die für den Ausgleich der Gestaltabweichung nur unzureichend ist. Des Weiteren ist die Herstellung dieser Bürsten nach den bisher bekannten Herstellungsverfahren aufwändig, teuer und langwierig.Out EP 1 674 591 A1 It is also known to form an increased heat conduction for the purpose of cooling by a large number of metallic bristles arranged between the substrate and the cooling roll. However, the pointed bristles damage the substrate, especially in the described case, when the tape is passed over a fixed heat sink with bristles. The bristles extend in near-surface areas that come into contact with the substrate, for the most part approximately perpendicular to the surface, so that individual bristles produce a relatively large surface pressure on the substrate. At the same time, the contact area between the ends of the bristles and the substrate is very small, so that only small amounts of heat can be transmitted. In this case, there is also a friction wear of the brush, which shortens the life of the brush and causes additional costs. The bristles have only a small deflection, which is insufficient for the compensation of the shape deviation. Furthermore, the production of these brushes according to the previously known manufacturing process is complicated, expensive and tedious.

In DE 10 2010 040 077 A1 wird ein Substratbehandlungsverfahren vorgeschlagen, bei dem Material auf ein Substrat aufgetragen oder/und Material von einem Substrat abgetragen wird und gleichzeitig oder/und zu einem anderen Zeitpunkt eine Wärmeübertragung zwischen einem Heiz- oder Kühlkörper und dem Substrat stattfindet, wobei die Wärme zwischen dem Heiz- oder Kühlkörper und dem Substrat durch ein wärmeleitfähiges Textilmaterial geleitet wird. Zur Durchführung des Verfahrens wird eine Substratbehandlungsvorrichtung vorgeschlagen, die mindestens eine Substratbehandlungseinrichtung zum Auf- oder Abtragen von Material sowie einen Heiz- oder Kühlkörper zur Wärmeübertragung vom oder auf das Substrat umfasst, wobei auf der Oberfläche des Heiz- oder Kühlkörpers ein wärmeleitfähiges Textilmaterial angeordnet ist.In DE 10 2010 040 077 A1 For example, a substrate treatment method is proposed in which material is applied to a substrate or / and material is removed from a substrate and at the same time and / or at another time a heat transfer between a heating or cooling body and the substrate takes place, the heat between the heating or heat sink and the substrate is passed through a thermally conductive textile material. To carry out the method, a substrate treatment device is proposed, which comprises at least one substrate treatment device for applying or removing material and a heating or cooling body for heat transfer from or to the substrate, wherein on the surface of the heating or cooling body, a thermally conductive textile material is arranged.

DE 103 58 909 A1 offenbart eine Plasma-CVD-Vorrichtung mit einer Anodenelektrode und einer Kathodenelektrode, wobei diese Vorrichtung zum Herstellen eines Dünnfilms auf einem Substrat durch Ausführen einer Plasmaentladung zwischen der Anodenelektrode und der Kathodenelektrode dient, mit einem zwischen der Anodenelektrode und der Kathodenelektrode angeordneten Substrathalter und mindestens einem leitenden Element, das zwischen dem Substrathalter und entweder der Anodenelektrode oder der Kathodenelektrode angeordnet ist; wobei der Substrathalter das Substrat hält; das mindestens eine leitende Element so zwischen der einen Elektrode und dem Substrathalter vorhanden ist, dass im Wesentlichen der gesamte Raum zwischen der Elektrode und dem Substrathalter abgedeckt ist; und das mindestens eine leitende Element elektrisch mit der einen Elektrode und dem Substrathalter verbunden ist, wobei das leitende Element aus einer Vielzahl von miteinander verbundenen Einzelelementen besteht, so dass die Herstellung sehr aufwändig ist. DE 103 58 909 A1 discloses a plasma CVD apparatus having an anode electrode and a cathode electrode, this apparatus for forming a thin film on a substrate by performing a plasma discharge between the substrate Anode electrode and the cathode electrode is provided with a substrate holder disposed between the anode electrode and the cathode electrode and at least one conductive member disposed between the substrate holder and either the anode electrode or the cathode electrode; wherein the substrate holder holds the substrate; the at least one conductive element is provided between the one electrode and the substrate holder such that substantially all the space between the electrode and the substrate holder is covered; and the at least one conductive element is electrically connected to the one electrode and the substrate holder, wherein the conductive element consists of a plurality of interconnected individual elements, so that the production is very complex.

EP 0 203 032 A1 befasst sich mit einem Siegelkopf zum Aufsiegeln einer Verschlussfolie auf einen Gebinderand, insbesondere auf den Rand eines Gebindes aus Glas, bestehend aus einer deformierbaren, mit Schlitzen versehenen, heizbaren Metallscheibe, wobei die Schlitze die Metallscheibe in eine Vielzahl von entlang der Peripherie mit der Metallscheibe in Verbindung stehende Lamellen aufteilen. EP 0 203 032 A1 is concerned with a sealing head for sealing a sealing foil on a container edge, in particular on the edge of a container made of glass, consisting of a deformable, slotted, heatable metal disc, wherein the slits the metal disc in a plurality of along the periphery with the metal disc in Divide up connecting slats.

Nachfolgend werden alternative Lösungsansätze beschrieben, die eine verbesserte Wärmeübertragung zwischen zwei Festkörpern im technischen Vakuum, ermöglichen.In the following alternative solutions are described, which allow an improved heat transfer between two solids in a technical vacuum.

Dazu wird zunächst ein Vakuum-Substratbehandlungsverfahren vorgeschlagen, bei dem ein Substrat unter subatmosphärischem Druck beschichtet oder geätzt wird und gleichzeitig oder/und zu einem anderen Zeitpunkt eine Wärmeübertragung zwischen einem Heiz- oder Kühlkörper und dem Substrat stattfindet, wobei die Wärme zwischen dem Substrat und dem Heiz- oder Kühlkörper durch eine Anordnung von Lamellen geleitet wird, und wobei die Lamellen jeweils ein Halteelement zur Verbindung mit dem Heiz- oder Kühlkörper, ein Kontaktelement zur wärmeleitenden Kontaktierung des Substrats sowie ein das Haltelement und das Kontaktelement verbindendes Verbindungselement aufweisen, das Halteelement, Verbindungselement und Kontaktelement einstückig gefertigt sind und das Kontaktelement durch das Verbindungselement orthogonal zur Substratoberfläche federnd gehalten ist.For this purpose, a vacuum substrate treatment method is first proposed in which a substrate is coated or etched under subatmospheric pressure and at the same time and / or at another time, heat transfer between a heating or cooling body and the substrate takes place, the heat between the substrate and the Heating or cooling body is passed through an array of fins, and wherein the lamellae each have a holding element for connection to the heating or cooling body, a contact element for thermally conductive contacting of the substrate and a connecting element and the holding element connecting element, the holding element, connecting element and contact element are made in one piece and the contact element is held by the connecting element orthogonal to the substrate surface resiliently.

Weiterhin wird eine Vakuum-Substratbehandlungsvorrichtung vorgeschlagen, die eine evakuierbare Anlagenkammer, mindestens eine in der Anlagenkammer angeordnete Substratbehandlungseinrichtung zum Auf- oder Abtragen von Material sowie einen in der Anlagenkammer angeordneten Heiz- oder Kühlkörper zur Wärmeübertragung vom oder auf das Substrat umfasst, wobei auf der Oberfläche des Heiz- oder Kühlkörpers Lamellen angeordnet sind, die jeweils ein Halteelement zur Verbindung mit dem Heiz- oder Kühlkörper, ein Kontaktelement zur wärmeleitenden Kontaktierung des Substrats sowie ein das Haltelement und das Kontaktelement verbindendes Verbindungselement aufweisen, wobei das Halteelement, Verbindungselement und Kontaktelement einstückig gefertigt sind und das Kontaktelement durch das Verbindungselement orthogonal zur Substratoberfläche federnd gehalten ist.Furthermore, a vacuum substrate treatment device is proposed, which comprises an evacuable plant chamber, at least one arranged in the plant chamber substrate treatment device for loading or removal of material and arranged in the plant chamber heating or cooling body for heat transfer from or to the substrate, wherein on the surface the heating or cooling body slats are arranged, each having a holding element for connection to the heating or cooling body, a contact element for thermally conductive contacting of the substrate and a connecting element and the holding element connecting element, wherein the holding element, connecting element and contact element are made in one piece and the contact element is resiliently held by the connecting element orthogonal to the substrate surface.

Die Wärmeübertragung zwischen dem Substrat und dem Kühlkörper wird durch Lamellen realisiert. Die Lamellen haben insgesamt eine deutlich geringere Berührungsfläche mit dem Substrat, als wenn das Substrat einfach auf dem Kühlkörper aufliegen würde. Durch die Vielzahl von Lamellen, d. h. die definierte Dichte von Wärmeübergangspunkten und dadurch, dass die Lamellen einfedern und somit die Gestaltabweichungen des Substrats ausgleichen können und auch benachbarte Lamellen in Kontakt mit dem Substrat kommen, ist der Kontakt jeder einzelnen Lamelle mit dem Substrat intensiver und eine effektive Wärmeleitung sichergestellt.The heat transfer between the substrate and the heat sink is realized by lamellae. Overall, the lamellae have a significantly smaller contact surface with the substrate than if the substrate would simply rest on the heat sink. Due to the large number of fins, d. H. the defined density of heat transfer points and the fact that the lamellae can deflect and thus compensate for the shape deviations of the substrate and also adjacent lamellae come into contact with the substrate, the contact of each lamella with the substrate is more intense and ensures effective heat conduction.

Gemäß einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Tangente an die Lamelle und die Tangente an das Substrat in der Berührungsstelle der Lamelle mit dem Substrat identisch sind.According to one embodiment, it can be provided that the tangent to the lamella and the tangent to the substrate in the contact point of the lamella are identical to the substrate.

Die Lamellen können dabei so gestaltet sein, dass die Wahrscheinlichkeit einer Beschädigung der Substratoberfläche weitestgehend verhindert wird, weil die Berührung zwischen Lamelle und Substrat auf Grund des Zusammenfallens der beiden Tangenten „stumpf” ist. Dies gilt insbesondere, wenn es keine Relativbewegung zwischen Substrat und Kühlkörper gibt. Jedoch ist selbst im Falle einer Relativbewegung zwischen ihnen die Gefahr einer Beschädigung durch die gewählte Gestaltung stark herabgesetzt.The lamellae can be designed so that the probability of damage to the substrate surface is largely prevented because the contact between the lamella and the substrate due to the coincidence of the two tangents is "dull". This is especially true when there is no relative movement between substrate and heat sink. However, even in the case of a relative movement between them, the risk of damage by the chosen design is greatly reduced.

Dass die Tangenten an die Lamelle und an das Substrat identisch sind, kann im Wesentlichen durch zwei Maßnahmen erreicht werden:
Erstens kann die Lamelle in dem Bereich, in dem sie mit dem Substrat in Kontakt tritt, so geformt sein, dass sie aus Sicht des Substrats konvex ist. In diesem Fall reduziert sich die Berührungsstelle zwischen Lamelle und Substrat fast auf einen punktförmigen Kontakt, wobei dieser auch dann erhalten bleibt, wenn die Lamelle, beispielsweise durch das Gewicht des Substrats und den daraus resultierenden Anpressdruck zwischen Substrat und Lamelle, verformt wird.The fact that the tangents to the lamella and to the substrate are identical can essentially be achieved by two measures:
First, in the region where it contacts the substrate, the lamella may be shaped to be convex from the substrate's point of view. In this case, the contact point between the lamella and the substrate almost reduces to a point-like contact, which is also retained when the lamella is deformed, for example, by the weight of the substrate and the resulting contact pressure between the substrate and the lamella.

Zweitens kann die Lamelle in dem Bereich, in dem sie mit dem Substrat in Kontakt tritt, so geformt sein, dass ein Abschnitt der Lamelle parallel zum Substrat verläuft, so dass auch in diesem Fall die Tangenten an die Lamelle und das Substrat im Berührungsbereich der Lamelle mit dem Substrat identisch sind, wobei der Berührungsbereich nicht mehr nur punktförmig, sondern flächenhaft ist.Secondly, in the region in which it comes into contact with the substrate, the lamella can be shaped so that a section of the lamella runs parallel to the substrate, so that in this case too, the tangents to the lamella and the substrate in the contact region of the lamella are identical to the substrate, wherein the contact area is not only punctiform, but planar.

In jedem Fall besteht der Kontakt zwischen Lamelle und Substrat durch diese Gestaltung der Lamelle gegenüber einer Flanke der Lamelle und nicht ihrer Kante, die ein Verkratzen des Substrats sehr wahrscheinlich machen würde. In any case, the contact between the fin and the substrate is due to this design of the lamella with respect to an edge of the lamella and not its edge, which would make scratching of the substrate very likely.

In einer anderen Ausgestaltung des Substratbehandlungsverfahrens ist vorgesehen, dass das Substrat während des Verfahrens bewegt wird und der Heiz- oder Kühlkörper gleichzeitig so bewegt wird, dass keine Relativverschiebung zwischen Heiz- oder Kühlkörper und Substrat stattfindet.In another embodiment of the substrate treatment method it is provided that the substrate is moved during the process and the heating or cooling body is simultaneously moved so that there is no relative displacement between the heating or cooling body and the substrate.

Hierzu kann bei der vorgeschlagenen Substratbehandlungsvorrichtung vorgesehen sein, dass der Heiz- oder Kühlkörper eine zylindrische Form aufweist und drehbar gelagert ist (Heiz- oder Kühlwalze). Dadurch gibt es keine Relativverschiebung zwischen Substrat und Heiz- oder Kühlkörper, wenn ein band- oder folienförmiges Substrat mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit über die sich drehende Heiz- oder Kühlwalze geführt wird. Alternativ kann bei der vorgeschlagenen Substratbehandlungsvorrichtung vorgesehen sein, dass der Heiz- oder Kühlkörper plattenförmig ist und ein scheiben- oder plattenförmiges Substrat trägt, so dass auch hier keine Relativverschiebung zwischen Substrat und Heiz- oder Kühlkörper auftritt.For this purpose, it can be provided in the proposed substrate treatment device that the heating or cooling body has a cylindrical shape and is rotatably mounted (heating or cooling roller). As a result, there is no relative displacement between the substrate and the heating or cooling body when a belt-shaped or film-shaped substrate is guided over the rotating heating or cooling roller at the same circumferential speed. Alternatively, it can be provided in the proposed substrate treatment apparatus that the heating or cooling body is plate-shaped and carries a disk-shaped or plate-shaped substrate, so that here, too, no relative displacement between substrate and heating or cooling body occurs.

Bei der Substratbehandlungsvorrichtung kann weiter vorgesehen sein, dass die Lamellen am Heiz- oder Kühlkörper stoffschlüssig oder/und formschlüssig oder/und kraftschlüssig befestigt sind.In the substrate treatment device can further be provided that the lamellae are attached to the heating or cooling body cohesively and / or positively and / or non-positively.

Beispielsweise kann der Heiz- oder Kühlkörper Vertiefungen zur Aufnahme einer oder mehrerer Lamellen aufweisen, und die Lamellen können einen Fortsatz aufweisen, der formschlüssig in der Vertiefung sitzt. Ist die Lamelle aus einem elastischen Material wie Federblech oder aus anderen geeigneten Werkstoffen hergestellt, so kann die Lamelle gleichzeitig kraftschlüssig in der Vertiefung aufgenommen sein, indem der Fortsatz eine Klemmkraft auf die Vertiefung ausübt. Der Fortsatz kann beispielsweise einen U-förmigen Abschnitt einer aus Blech oder einem ähnlichen Werkstoff gefertigten Lamelle umfassen, der in eine Vertiefung einsetzbar ist. Dieser U-förmige Fortsatz kann so bemessen sein, das er eine Klemmkraft auf die Flanken einer Vertiefung des Heiz- oder Kühlkörpers ausübt.For example, the heating or cooling body recesses may have for receiving one or more fins, and the fins may have an extension which sits positively in the recess. If the blade made of an elastic material such as spring steel or other suitable materials, the blade may be taken simultaneously non-positively in the recess by the extension exerts a clamping force on the recess. The extension may comprise, for example, a U-shaped section of a plate made of sheet metal or a similar material, which can be inserted into a recess. This U-shaped extension can be dimensioned so that it exerts a clamping force on the flanks of a recess of the heating or cooling body.

Alternativ oder zusätzlich kann Stoffschluss dadurch hergestellt sein, dass die Vertiefung mit Klebstoff, Lot oder dergleichen aufgefüllt ist, wodurch die Wärmeübertragung zwischen Lamelle und Heiz- oder Kühlkörper weiter verbessert werden kann. Sind die Lamellen nicht, wie oben beschrieben, in Vertiefungen des Heiz- oder Kühlkörpers angeordnet, so können sie auch direkt auf der Oberfläche des Heiz- oder Kühlkörpers stoffschlüssig, beispielsweise durch Kleben, Löten oder Schweißen, angebracht sein.Alternatively or additionally, material bond can be produced by filling the depression with adhesive, solder or the like, as a result of which the heat transfer between the fin and the heating or cooling body can be further improved. If the lamellae are not arranged in depressions of the heating or cooling body, as described above, then they can also be attached directly to the surface of the heating or cooling body in a material-locking manner, for example by gluing, soldering or welding.

Die Lamellen sind senkrecht zur Substratoberfläche und damit senkrecht zur Richtung der Tangente elastisch. Wie oben bereits beschrieben, können die Lamellen dazu beispielsweise aus Federblech oder anderen geeigneten Werkstoffen gefertigt sein, die eine ausreichende Elastizität gewährleisten, damit die Lamellen sich an eine möglicherweise unebene oder anderweitig nicht der vorgegebenen Soll-Gestalt des Substrats anpassen können, um eine gleichmäßige Wärmeübertragung für alle Lamellen sicherzustellen.The lamellae are perpendicular to the substrate surface and thus perpendicular to the direction of the tangent elastic. As already described above, the lamellae may be made of, for example, spring steel sheet or other suitable materials, which ensure sufficient elasticity, so that the lamellae can adapt to a possibly uneven or otherwise not the predetermined desired shape of the substrate to a uniform heat transfer for all slats.

In einer einfachen Ausgestaltung sind alle Lamellen voneinander unabhängige Elemente, die individuell mit dem Heiz- oder Kühlkörper verbunden sind.In a simple embodiment, all slats are mutually independent elements that are individually connected to the heating or cooling body.

Die Fertigung kann jedoch beispielsweise dadurch einfacher und kostengünstiger gestaltet werden, dass mindestens ein Blechstreifen eine Anordnung von in einer Reihe angeordneten Lamellen umfasst. Mit anderen Worten kann ein Blechstreifen beispielsweise durch Stanzen und anschließendes Umformen so verändert werden, dass mehrere Lamellen in einer Reihe angeordnet sind, die untereinander einstückig verbunden sind. Der die einzelnen Lamellen verbindende Teil des Blechstreifens kann beispielsweise einen Fortsatz bilden, mit dem die reihenförmige Anordnung von Lamellen in eine Vertiefung einsetzbar ist. Dieser Fortsatz kann beispielsweise durch Umformung in eine U-Form gebracht sein.However, the manufacture can be made simpler and more cost-effective, for example, by virtue of the fact that at least one metal strip comprises an arrangement of lamellae arranged in a row. In other words, a metal strip can be changed, for example, by stamping and subsequent forming so that a plurality of fins are arranged in a row, which are integrally connected with each other. The part of the sheet metal strip which connects the individual lamellae can, for example, form an extension with which the row-shaped arrangement of lamellae can be inserted into a depression. This extension can be brought, for example, by forming in a U-shape.

Insbesondere für ebene oder nur leicht gebogene Heiz- oder Kühlkörper bietet sich eine weitere Ausgestaltung an, bei der ein Blech eine Anordnung von in mehreren Reihen angeordneten Lamellen umfasst. Wiederum können die Lamellen beispielsweise durch Stanzen aus einem Blech herausgearbeitet und geformt werden, so dass eine matrixartige Anordnung von Lamellen untereinander einstückig verbunden ist.In particular, for flat or only slightly curved heating or cooling body, a further embodiment offers, in which a sheet comprises an array of arranged in several rows fins. Again, the slats can be worked out and shaped, for example, by punching from a metal sheet, so that a matrix-like arrangement of slats is integrally connected to each other.

Die beschriebenen Ausgestaltungen sind vorteilhaft in einer Substratbehandlungsvorrichtung verwendbar, bei der die Substratbehandlungseinrichtung und der Heiz- oder Kühlkörper in einer evakuierbaren Anlagenkammer angeordnet sind.The embodiments described can be used advantageously in a substrate treatment device in which the substrate treatment device and the heating or cooling body are arranged in an evacuable system chamber.

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele des beschriebenen Verfahrens und der beschriebenen Vorrichtung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigenEmbodiments of the method described and the device described will be explained in more detail with reference to drawings. Show

1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines ebenen Heiz- oder Kühlkörpers, 1 a first embodiment of a planar heating or cooling body,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines ebenen Heiz- oder Kühlkörpers, 2 A second embodiment of a planar heating or cooling body,

3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines ebenen Heiz- oder Kühlkörpers, 3 A third embodiment of a planar heating or cooling body,

4 ein erstes Ausführungsbeispiel eines zylindrischen Heiz- oder Kühlkörpers, und 4 a first embodiment of a cylindrical heating or cooling body, and

5 ein zweites Ausführungsbeispiel eines zylindrischen Heiz- oder Kühlkörpers. 5 A second embodiment of a cylindrical heating or cooling body.

In 1 ist ein ebener Heiz- oder Kühlkörper 2 mit ebener Oberfläche gezeigt. Auf die ebene Oberfläche sind parallel zueinander streifenförmige Blechstreifen 4 aufgelötet, die jeweils eine reihenförmige Anordnung von Lamellen 3 einstückig miteinander verbinden.In 1 is a flat heating or cooling body 2 shown with a flat surface. On the flat surface strip-shaped metal strips are parallel to each other 4 soldered, each one a row-shaped arrangement of lamellae 3 integrally connect with each other.

Der die Lamellen 3 verbindende Teil des Blechstreifens 4 ist eben; dieser Bereich des Blechstreifens 4 ist mit dem Heiz- oder Kühlkörper 2 durch Löten stoffschlüssig verbunden.The lamellae 3 connecting part of the sheet metal strip 4 is just; this area of the tin strip 4 is with the heating or cooling body 2 connected by soldering cohesively.

Durch das Zusammenwirken der parallel zueinander angeordneten Blechstreifen 4 entsteht auf der Oberfläche des Heiz- oder Kühlkörpers 2 eine Anordnung von Lamellen 3 in Zeilen und Spalten, auf die das ebene Substrat 1 aufgelegt wird. Die Lamellen 3 sind senkrecht zur Oberfläche des Heiz- oder Kühlkörpers 2 elastisch verformbar, so dass sie sich an eine möglicherweise nicht vollständig ebene Oberfläche des Substrats 1 so anpassen können, dass für jede Lamelle 3 dennoch eine ungehinderte Wärmeübertragung sichergestellt ist.By the interaction of the metal strips arranged parallel to each other 4 arises on the surface of the heating or cooling body 2 an arrangement of lamellae 3 in rows and columns, on which the plane substrate 1 is hung up. The slats 3 are perpendicular to the surface of the heating or cooling body 2 elastically deformable so that they adhere to a possibly not completely flat surface of the substrate 1 can adjust so that for each slat 3 Nevertheless, an unhindered heat transfer is ensured.

Die einzelnen Lamellen 3 sind in dem Bereich, der mit dem Substrat 1 in wärmeleitenden Kontakt tritt, so gebogen, das sie vom Substrat 1 aus gesehen konvex sind. Dadurch wird stets sichergestellt, dass der wärmeleitende Kontakt zum Substrat 1 erhalten bleibt, selbst wenn sich einzelne Lamellen 3 aufgrund des Gewichts des Substrats 1 und dem daraus resultierenden Anpressdruck zwischen Substrat 1 und Lamelle 3 oder einer Gestaltabweichung des Substrats 1 mehr verformen als andere Lamellen 3.The individual slats 3 are in the area that is with the substrate 1 in heat-conductive contact occurs, so it bends that from the substrate 1 are convex. This always ensures that the thermally conductive contact to the substrate 1 is maintained, even if individual lamellae 3 due to the weight of the substrate 1 and the resulting contact pressure between substrate 1 and lamella 3 or a shape deviation of the substrate 1 deform more than other slats 3 ,

5 zeigt eine ähnliche Lösung für einen zylindrischen Heiz- oder Kühlkörper 2, um den ein bandförmiges Substrat 1 geführt wird. Die Blechstreifen 4, die an ihrer zum Substrat 1 zeigenden Seite ebenfalls jeweils eine reihenförmige Anordnung federnder Lamellen 3 aufweisen, sind dabei parallel zueinander in peripherer Richtung um den zylindrischen Heiz- oder Kühlkörper 2 geführt und mit ihrer ebenen Unterseite, die die einzelnen Lamellen 3 einstückig miteinander verbindet, auf die Oberfläche des Heiz- oder Kühlkörpers 2 geklebt. 5 shows a similar solution for a cylindrical heating or cooling body 2 to form a band-shaped substrate 1 to be led. The metal strips 4 at their to the substrate 1 side facing also each have a row-shaped arrangement of resilient lamellae 3 have, are parallel to each other in the peripheral direction around the cylindrical heating or cooling body 2 Guided and with their flat bottom, the individual slats 3 integral with each other, on the surface of the heating or cooling body 2 glued.

2 zeigt wiederum einen ebenen Heiz- oder Kühlkörper 2, bei dem mehrere parallel zueinander angeordnete Blechstreifen 4 jeweils eine reihenförmige Anordnung von Lamellen 3 einstückig miteinander verbinden und die Blechstreifen 4 am Heiz- oder Kühlkörper 2 angebracht sind. 2 again shows a flat heating or cooling body 2 in which a plurality of metal strips arranged parallel to one another 4 in each case a row-shaped arrangement of lamellae 3 integrally connect with each other and the metal strips 4 on the heating or cooling body 2 are attached.

Allerdings sind in diesem Fall die Blechstreifen 4 nicht aufgelötet, aufgeschweißt oder aufgeklebt, sondern der die einzelnen Lamellen 3 verbindende Teil jedes Blechstreifens 4 ist im Querschnitt U-förmig ausgebildet. Der Heiz- oder Kühlkörper 2 weist in seiner Oberfläche Vertiefungen 6 in Form parallel verlaufender Nuten auf, und die U-förmigen Abschnitte der Blechstreifen 4 bilden für die Anordnung von Lamellen 3 Fortsätze 5, mit denen die Blechstreifen 4 in diese Nuten formschlüssig eingesetzt sind. Dabei sind die U-förmigen Abschnitte der Blechstreifen 4 so bemessen, dass sie eine Klemmkraft auf die seitlichen Flanken der jeweiligen Nut ausüben, so dass die zugehörige reihenförmige Anordnung von Lamellen 3 auch kraftschlüssig in der Vertiefung 6 gehalten wird. Eine weitere Befestigung ist nicht erforderlich.However, in this case, the metal strips 4 not soldered, welded or glued, but the individual lamellae 3 connecting part of each sheet metal strip 4 is formed in cross-section U-shaped. The heating or cooling body 2 has depressions in its surface 6 in the form of parallel grooves, and the U-shaped sections of the metal strips 4 form for the arrangement of slats 3 projections 5 with which the metal strips 4 are inserted positively in these grooves. Here are the U-shaped sections of the metal strips 4 so dimensioned that they exert a clamping force on the lateral flanks of the respective groove, so that the associated row-shaped arrangement of lamellae 3 also frictionally in the recess 6 is held. Another attachment is not required.

4 zeigt eine ähnliche Lösung für einen zylindrischen Heiz- oder Kühlkörper 2, um den ein bandförmiges Substrat 1 geführt wird. Die Blechstreifen 4, die an ihrer zum Substrat 1 zeigenden Seite ebenfalls jeweils eine reihenförmige Anordnung federnder Lamellen 3 aufweisen, sind dabei parallel zueinander in axialer Richtung auf der Oberfläche des zylindrischen Heiz- oder Kühlkörpers 2 angeordnet und mit ihren U-förmig geformten Fortsätzen 5, die die einzelnen Lamellen 3 einstückig miteinander verbinden, in axial in der Oberfläche des Heiz- oder Kühlkörpers 2 verlaufenden Vertiefungen 6 in Form von Nuten form- und kraftschlüssig angeordnet. 4 shows a similar solution for a cylindrical heating or cooling body 2 to form a band-shaped substrate 1 to be led. The metal strips 4 at their to the substrate 1 side facing also each have a row-shaped arrangement of resilient lamellae 3 have, are parallel to each other in the axial direction on the surface of the cylindrical heating or cooling body 2 arranged and with their U-shaped extensions 5 that the individual slats 3 connect integrally with each other, in axially in the surface of the heating or cooling body 2 extending depressions 6 in the form of grooves positively and non-positively arranged.

3 zeigt schließlich eine besonders einfache und daher kostengünstige Ausführung eines ebenen Heiz- oder Kühlkörpers 2, auf dessen Oberfläche ein Blech 7 stoffschlüssig angebracht, beispielsweise aufgeklebt ist, welches eine Anordnung von in mehreren Reihen angeordneten Lamellen 3 umfasst. Diese sind in einem Stanzvorgang aus dem ursprünglich ebenen Blech 7 ausgeformt. 3 Finally, shows a particularly simple and therefore cost-effective design of a flat heating or cooling body 2 on whose surface a sheet metal 7 cohesively attached, for example, is glued, which is an array of arranged in several rows lamellae 3 includes. These are in a punching process from the originally flat sheet 7 formed.

Auch diese Lamellen 3 sind vom Substrat 1 aus gesehen konvex geformt und quer zur Oberfläche des Heiz- oder Kühlkörpers 2 elastisch verformbar, so dass sie sich der Oberflächengestalt des Substrats 1 anpassen können, um eine optimale Wärmeübertragung zwischen Substrat 1 und Heiz- oder Kühlkörper 2 zu gewährleisten.Also these slats 3 are from the substrate 1 Seen from convex and transverse to the surface of the heating or cooling body 2 elastically deformable, so that they conform to the surface shape of the substrate 1 can adjust for optimal heat transfer between substrate 1 and heaters or heatsinks 2 to ensure.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Substratsubstratum
22
Heiz- oder KühlkörperHeating or cooling body
33
Lamellelamella
44
Blechstreifenmetal strip
55
Fortsatzextension
66
Vertiefungdeepening
77
Blechsheet

Claims (10)

Vakuum-Substratbehandlungsverfahren, bei dem ein Substrat (1) unter subatmosphärischem Druck beschichtet oder geätzt wird und gleichzeitig oder/und zu einem anderen Zeitpunkt eine Wärmeübertragung zwischen einem Heiz- oder Kühlkörper (2) und dem Substrat (1) stattfindet, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärme zwischen dem Substrat (1) und dem Heiz- oder Kühlkörper (2) durch eine Anordnung von Lamellen (3) geleitet wird, wobei die Lamellen (3) jeweils ein Halteelement zur Verbindung mit dem Heiz- oder Kühlkörper (2), ein Kontaktelement zur wärmeleitenden Kontaktierung des Substrats (1) sowie ein das Haltelement und das Kontaktelement verbindendes Verbindungselement aufweisen, das Halteelement, Verbindungselement und Kontaktelement einstückig gefertigt sind und das Kontaktelement durch das Verbindungselement orthogonal zur Substratoberfläche federnd gehalten ist.Vacuum substrate treatment method in which a substrate ( 1 ) is coated or etched under subatmospheric pressure and at the same time and / or at another time a heat transfer between a heating or cooling body ( 2 ) and the substrate ( 1 ), characterized in that the heat between the substrate ( 1 ) and the heating or cooling body ( 2 ) by an arrangement of lamellae ( 3 ), the lamellae ( 3 ) each have a holding element for connection to the heating or cooling body ( 2 ), a contact element for thermally conductive contacting of the substrate ( 1 ) and a connection element connecting the holding element and the contact element, the holding element, connecting element and contact element are manufactured in one piece and the contact element is held by the connecting element orthogonal to the substrate surface resiliently. Vakuum-Substratbehandlungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Tangente an die Lamelle (3) und die Tangente an das Substrat (1) in der Berührungsstelle der Lamelle (3) mit dem Substrat (1) identisch sind.Vacuum substrate treatment method according to claim 1, characterized in that the tangent to the lamella ( 3 ) and the tangent to the substrate ( 1 ) in the contact point of the lamella ( 3 ) with the substrate ( 1 ) are identical. Vakuum-Substratbehandlungsverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (1) während des Verfahrens bewegt wird und der Heiz- oder Kühlkörper (2) gleichzeitig so bewegt wird, dass keine Relativverschiebung zwischen Heiz- oder Kühlkörper (2) und Substrat (1) stattfindet.Vacuum substrate treatment method according to claim 1 or 2, characterized in that the substrate ( 1 ) is moved during the process and the heating or cooling body ( 2 ) is simultaneously moved so that no relative displacement between the heating or cooling body ( 2 ) and substrate ( 1 ) takes place. Vakuum-Substratbehandlungsvorrichtung, umfassend eine evakuierbare Anlagenkammer, mindestens eine in der Anlagenkammer angeordnete Substratbehandlungseinrichtung zum Auf- oder Abtragen von Material sowie einen in der Anlagenkammer angeordneten Heiz- oder Kühlkörper (2) zur Wärmeübertragung vom oder auf das Substrat (1), dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche des Heiz- oder Kühlkörpers (2) Lamellen (3) angeordnet sind, die jeweils ein Halteelement zur Verbindung mit dem Heiz- oder Kühlkörper (2), ein Kontaktelement zur wärmeleitenden Kontaktierung des Substrats (1) sowie ein das Haltelement und das Kontaktelement verbindendes Verbindungselement aufweisen, wobei das Halteelement, Verbindungselement und Kontaktelement einstückig gefertigt sind und das Kontaktelement durch das Verbindungselement orthogonal zur Substratoberfläche federnd gehalten ist.Vacuum substrate treatment device, comprising an evacuable plant chamber, at least one substrate treatment device arranged in the plant chamber for depositing or removing material and a heating or cooling body arranged in the plant chamber (US Pat. 2 ) for heat transfer from or to the substrate ( 1 ), characterized in that on the surface of the heating or cooling body ( 2 ) Lamellae ( 3 ) are arranged, each having a holding element for connection to the heating or cooling body ( 2 ), a contact element for thermally conductive contacting of the substrate ( 1 ) and a connecting element connecting the holding element and the contact element, wherein the holding element, connecting element and contact element are manufactured in one piece and the contact element is held by the connecting element orthogonal to the substrate surface resiliently. Vakuum-Substratbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in den Berührungsstellen der Lamellen (3) mit dem Substrat (1) die Tangenten an die Lamelle (3) und das Substrat (1) identisch sind.Vacuum substrate treatment device according to claim 4, characterized in that in the contact points of the slats ( 3 ) with the substrate ( 1 ) the tangents to the lamella ( 3 ) and the substrate ( 1 ) are identical. Vakuum-Substratbehandlungsvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (3) am Heiz- oder Kühlkörper (2) stoffschlüssig oder/und formschlüssig oder/und kraftschlüssig befestigt sind.Vacuum substrate treatment device according to claim 4 or 5, characterized in that the lamellae ( 3 ) on the heating or cooling body ( 2 ) are cohesively and / or positively and / or non-positively attached. Vakuum-Substratbehandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen (3) senkrecht zur Richtung der Tangente elastisch sind.Vacuum substrate treatment device according to one of claims 4 to 6, characterized in that the lamellae ( 3 ) are elastic perpendicular to the direction of the tangent. Vakuum-Substratbehandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Blechstreifen (4) eine Anordnung von in einer Reihe angeordneten Lamellen (3) einstückig miteinander verbindet.Vacuum substrate treatment device according to one of claims 4 to 7, characterized in that at least one sheet metal strip ( 4 ) an arrangement of laminations arranged in a row ( 3 ) integrally with each other. Vakuum-Substratbehandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Blech (7) eine Anordnung von in mehreren Reihen angeordneten Lamellen (3) einstückig miteinander verbindet.Vacuum substrate treatment device according to one of claims 4 to 7, characterized in that at least one sheet ( 7 ) an arrangement of laminations arranged in several rows ( 3 ) integrally with each other. Vakuum-Substratbehandlungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Heiz- oder Kühlkörper (2) eine zylindrische Form aufweist und drehbar gelagert ist.Vacuum substrate treatment device according to one of claims 4 to 9, characterized in that the heating or cooling body ( 2 ) has a cylindrical shape and is rotatably mounted.
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