Substratbehandlungsanlage, beispielsweise eine

Vakuumbeschichtungsanlage für breite, dünne Substrate wie Folien, Platten oder dergleichen, sowie eine

Substratbehandlungsanlage mit einem derartigen Ventil. In derartigen Anlagen müssen oftmals verschiedene Bereiche einer Anlagenkammer durch ein oder mehrere Ventile

voneinander, oder/und die Anlagenkammer von der Atmosphäre getrennt werden. Aufgrund der Form der oben beschriebenen band- oder plattenförmigen Substrate handelt es sich bei den verwendeten Ventilen um Schlitzventile, d.h. Ventile, die eine schlitzförmige Transferöffnung aufweisen, die wahlweise geöffnet oder verschlossen werden kann, wobei die

schlitzförmige Transferöffnung im geöffneten Zustand als Passage für das Substrat dient. Probleme bekannter Ausführungen derartiger Schlitzventile bestehen in erster Linie in deren Instabilität und

Undichtheit bei sehr breiten Subtraten, insbesondere bei Substraten mit einer Breite von über 1500 mm.

Beispielsweise ist bei bekannten Schieberventilen, die einen beweglichen Ventilschieber zum Verschließen der

Transferöffnung aufweisen, die bei großen Druckdifferenzen auftretende Durchbiegung der Kammerwand, an der das

Schieberventil angebracht ist, einer der Gründe für die genannten Probleme. Der sich im Inneren des Schieberventils bewegende Ventilschieber lässt nur eine geringe Durchbiegung zu. Wird diese maximale Durchbiegung aufgrund einer zu großen Differenz der Drücke, die auf beiden Seiten des Schieberventils herrschen, überschritten, so verklemmt sich der Ventilschieber und das Schieberventil kann nicht mehr betätigt werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schlitzventil zu

entwickeln, welches relativ große Verformungen ohne

Funktionsbeeinträchtigung erlaubt und das sich selbst dann, wenn sich ein Substrat durch die Transferöffnung erstreckt, vakuumdicht verschließen lässt.

Hierzu wird bei einem Schlitzventil einer

Substratbehandlungsanlage mit einer von Kammerwänden

begrenzten Anlagenkammer, das einen an einer Kammerwand anbringbaren Grundkörper mit einer verschließbaren,

schlitzförmigen Transferöffnung zum Hindurchführen eines Substrats umfasst, vorgeschlagen, dass das Schlitzventil ein die Transferöffnung begrenzendes schlauchförmiges

Dichtelement mit einem Hohlraum aufweist, das zwei parallel zueinander verlaufende gerade Abschnitte aufweist und dessen Innendruck einstellbar ist.

Eine Kammerwand der Anlagenkammer, an der das Schlitzventil anbringbar ist, kann dabei sowohl eine die Anlagenkammer nach außen begrenzende Kammerwand sein als auch eine im Innern der Anlagenkammer angeordnete Trennwand, die

verschiedene Bereiche der Anlagenkammer gegeneinander abgrenzt .

Wenn im Hohlraum des Dichtelements ein Innendruck herrscht, der gleich groß oder etwas geringer als der Umgebungsdruck des Dichtelements ist, also beispielsweise in etwa dem

Prozessvakuum einer Vakuumbeschichtungsanlage entspricht, so weisen die beiden geraden Abschnitte des Dichtelements einen Abstand zueinander auf, der die Breite der Transferöffnung definiert. In diesem Zustand kann ein flächiges Substrat, dessen Dicke geringer ist als die Breite der

Transferöffnung, durch die Transferöffnung hindurchbewegt werden . Wird der Hohlraum des Dichtelements beispielsweise durch Einblasen von Druckluft, die aus einem Druckgasreservoir entnommen werden kann, mit einem Innendruck beaufschlagt, der größer ist als der Umgebungsdruck, d.h. der Druck in unmittelbarer Umgebung des Dichtelements, so bläht sich das Dichtelement auf, bis sich die beiden geraden Abschnitte des Dichtelements zunächst berühren und schließlich bei weiter wachsendem Innendruck aufeinandergepresst werden. In diesem Zustand ist das Schlitzventil geschlossen. Dadurch können zwei aneinandergrenzende Bereiche einer

Substratbehandlungsanlage voneinander auf einfache Art und Weise getrennt werden.

Aufgrund der Elastizität des Dichtelements kann das Substrat selbst bei geschlossenem Schlitzventil in der

Substratpassage verbleiben, d.h. ein durch die

Transferöffnung verlaufendes Substrat wie Folienband oder dergleichen wird zwischen den beiden geraden Abschnitten des Dichtelements eingeklemmt und dennoch eine vakuumdichte Abtrennung der aneinandergrenzenden Bereiche der

Anlagenkammer erreicht.

Herrscht im Innern der Anlagenkammer ein Vakuum, d.h. ein gegenüber dem außerhalb der Anlagenkammer herrschenden

Atmosphärendruck deutlich geringerer Druck, so reicht es auch aus, den Hohlraum des Dichtelements von außerhalb der Anlagenkammer her zu belüften, d.h. mit dem außerhalb der Anlagenkammer herrschenden Atmosphärendruck zu

beaufschlagen. Die Druckdifferenz reicht aus, das

Dichtelement aufzublähen und damit eine zuverlässige

Dichtwirkung zu erzielen, so dass auf zusätzliche

Druckgasreservoirs verzichtet werden kann. Zum Öffnen des Schlitzventils muss in diesem Fall allerdings Luft aus dem Dichtelement abgesaugt werden, beispielsweise über eine mit einem Ventil versehene Rohrleitung, die zu einer Pumpe geführt ist. Gemäß einer Ausgestaltung weist das Dichtelement mindestens eine der Transferöffnung zugewandte, abgeflachte Außenfläche auf. Dadurch wird einerseits eine größere Dichtfläche erreicht, andererseits reicht eine geringere Druckdifferenz zwischen dem Innendruck im Hohlraum des Dichtelements und dem Druck in der unmittelbaren Umgebung des Dichtelements aus, um einen vollflächigen Kontakt zwischen den beiden geraden Abschnitten des Dichtelements zu erzielen.

Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass das Dichtelement zumindest an der der Transferöffnung zugewandten Außenfläche Rillen aufweist. Dadurch entsteht bei geschlossenem

Schlitzventil eine Art Labyrinthdichtung, die einerseits eine vergrößerte Dichtfläche aufweist und andererseits

Scherkräfte zwischen den beiden geraden Abschnitten des Dichtelements gut aufnehmen kann, und zwar insbesondere in den Fällen, in denen sich bei geschlossenem Schlitzventil kein Substrat in der Passage befindet.

Vorteilhaft kann das Dichtelement einen generell

rechteckigen Querschnitt aufweisen. Dadurch wird die

Bearbeitung des Grundkörpers erleichtert, weil

beispielsweise Nuten zur Aufnahme des Dichtelements

einfacher gestaltet und daher leichter zu fertigen sind. Außerdem ist ein verdrehter Einbau des Dichtelements, der zu Undichtheiten führen könnte, dadurch praktisch

ausgeschlossen. Der Begriff „generell rechteckig" soll dabei ausdrücken, dass auch solche Querschnittsformen darunter zu verstehen sind, die abgerundete Ecken, eine Profilierung durch Rillen wie oben beschrieben oder dergleichen aufweisen und damit im streng geometrischen Sinne keine „Rechtecke" sind. Eine weitere vorgeschlagene Querschnittsform ist generell T-förmig mit einem darin angeordneten Hohlraum. Das Dichtelement kann dann beispielsweise an den beiden

gegenüberliegenden Schenkeln der T-Form gehalten oder geklemmt sein. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass das Schlitzventil mindestens ein den Hohlraum des Dichtelements wahlweise verschließendes Ventil aufweist. In diesem Fall kann das bzw. können die Ventile beispielsweise am oder im

Grundkörper angeordnet sein. Wird das Dichtelement jedoch mit dem außerhalb der Anlagenkammer herrschenden

Atmosphärendruck beaufschlagt, so kann das bzw. können die Ventile zweckmäßig auch an der Außenseite oder außerhalb der Anlagenkammer angeordnet sein, so dass sie einerseits besser zugänglich sind, andererseits aber streng betrachtet nicht Bestandteil des Schlitzventils selbst sind.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist das Dichtelement endlos ausgeführt, d.h. der Hohlraum im Innern des

Dichtelements erstreckt sich unterbrechungsfrei allseitig um die schlitzförmige Transferöffnung. Dabei können

beispielsweise an einem oder beiden Endbereichen der

Transferöffnung Ventile angeordnet sein, um je nach Zustand des Ventils oder der Ventile (d.h. „offen" oder

„geschlossen") den Innendruck des Dichtelements ändern oder aufrechterhalten zu können.

Alternativ könnte sich das Dichtelement auch nur an den beiden geraden Abschnitten und einem der beiden Endbereiche um die Transferöffnung herum erstrecken. An dem anderen Endbereich könnten eines oder beide Enden des Dichtelements beispielsweise in eine Luftleitung übergehen oder mit einer bzw. je einer Luftleitung verbunden sein, die zum Zu- und Abführen von Druckluft zur Änderung des Innendrucks des Hohlraums des Dichtelements dient bzw. dienen. Ist nur eine Luftleitung vorgesehen, die mit einem der beiden Enden des Dichtelements verbunden ist, so könnte das andere Ende des Dichtelements blind enden. Die Luftleitung oder die

Luftleitungen könnten bei einer Substratbehandlungsanlage der beschriebenen Art zur Außenseite der Anlagenkammer geführt sein. Das Dichtelement kann weiterhin an mindestens einem

Endbereich der schlitzförmigen Transferöffnung einen

Übergang zwischen den beiden geraden Abschnitten aufweisen, dessen Krümmungsradius an jeder Stelle größer ist als die halbe Breite der Transferöffnung. Da die Dichtelemente der beschriebenen Schlitzventile zwischen Offen-Stellung und Geschlossen-Stellung nur einen relativ geringen Hub erzeugen können, kann die Breite der Transferöffnung nur entsprechend klein sein. Dies reicht jedoch für dünne flächige Substrate wie Folien, Wafer, Glasscheiben und dergleichen aus. Ein

Problem kann sich jedoch dadurch ergeben, dass der Übergang zwischen den beiden geraden Abschnitten des Dichtelements aufgrund der geringen Breite der schlitzförmigen

Transferöffnung relativ stark gebogen sein muss, d.h. einen relativ geringen Krümmungsradius aufweist. Kollabiert dadurch der Querschnitt des Dichtelements, so ist eine ordnungsgemäße Be- und Entlüftung des Hohlraums nicht mehr gesichert, so dass die Funktion des Schlitzventils insgesamt gefährdet ist. Dieses Problem kann dadurch umgangen werden, dass das Dichtelement im Bereich des Übergangs zwischen den beiden geraden Abschnitten des Dichtelements bewusst mit einem größeren Krümmungsradius geführt wird, als an sich nötig wäre.

Zur exakten Positionierung des Dichtelements relativ zur Transferöffnung kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Dichtelement an mindestens einem Endbereich der

schlitzförmigen Transferöffnung um ein tropfen- oder birnenförmiges Formstück geführt ist. Ein derartiges

Formstück eignet sich auch vorzüglich dazu, den

Krümmungsradius des Dichtelements so groß zu wählen, dass ein Kollaps des Hohlraums ausgeschlossen wird. Das Formstück kann dabei ein selbstständiges Bauteil sein, das in oder an dem Grundkörper angebracht oder/und befestigt wird. Es kann jedoch auch einstückig mit dem Grundkörper verbunden sein, beispielsweise indem es dadurch erzeugt wird, dass in den Grundkörper eine Nut mit tropfen- oder birnenförmigem

Verlauf eingefräst wird.

In einer Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass das tropfen- oder birnenförmige Formstück auf seiner der schlitzförmigen Transferöffnung zugewandten Seite eine Zahnstruktur

aufweist, wie sie beispielsweise durch einen Wellenschliff oder die Herstellung von Riefen in diesem Bereich des tropfen- oder birnenförmigen Formstücks entsteht. Dadurch wird die Dichtwirkung im Berührungsbereich von Dichtelement und Formstück verbessert.

In einer weiteren Ausgestaltung des vorgeschlagenen

Schlitzventils ist das Dichtelement in einer Vertiefung des Grundkörpers eingebettet. Diese Vertiefung kann

beispielsweise eine Nut, ein Sims oder eine Kombination aus beidem sein und in den Grundkörper spanend, beispielsweise durch Fräsen eingebracht sein oder bei einem als Umformteil, beispielsweise einem Schmiede- oder Gussteil hergestellten Grundkörper das Schmiedegesenk bzw. die Gießform so

gestaltet sein, dass die Vertiefung bei der Herstellung des Grundkörpers geformt wird. Weitere geeignete Materialien sind Aluminium und Aluminiumlegierungen wie beispielsweise F22.

Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass das Dichtelement durch mindestens eine Halteplatte an dem Grundkörper fixiert ist. Auf diese Weise wird die Herstellung des Schlitzventils weiter vereinfacht, weil die Vertiefung nur auf einer Seite des Grundkörpers angeordnet sein kann und damit

Undichtheiten vermieden werden. Nachdem das Dichtelement in die Vertiefung eingelegt ist, wird die Vertiefung mit dem Dichtelement durch eine oder mehrere Halteplatten in der Vertiefung fixiert, beispielsweise indem die Halteplatte oder die Halteplatten mit dem Grundkörper verschraubt werden. Zum Austausch eines verschlissenen Dichtelements können die Halteplatten auf einfache Art und Weise vom Grundkörper entfernt und anschließend wieder daran befestigt werden .

Das vorgeschlagene Schlitzventil kann insbesondere zur vakuumdichten Abtrennung zwischen verschiedenen Bereichen oder Kammern einer Substratbehandlungsanlage, beispielsweise einer Vakuum-Durchlaufbeschichtungsanlage für flächige

Substrate wie Glasscheiben, Folienbahnen oder dergleichen verwendet werden. Hierzu wird der Grundkörper des

Schlitzventils an einer Kammerwand, beispielsweise einer Trennwand im Innern der Anlage, die verschiedene Bereiche voneinander trennt, angebracht.

Um den Innendruck des Hohlraums des Dichtelements relativ zum Umgebungsdruck, also beispielsweise dem Prozessvakuum im Innern der Anlagenkammer einstellen zu können, kann

beispielsweise mindestens eine Luftleitung von außerhalb der Anlagenkammer zum Schlitzventil geführt sein und dort in den Hohlraum des Dichtelements führen.

Wie oben bereits beschrieben, kann die Aufrechterhaltung des gewählten Innendrucks durch eines oder mehrere Ventile gewährleistet sein, die wahlweise geöffnet werden, um den Innendruck zu verändern und die verschlossen werden, um diesen Innendruck aufrechtzuerhalten. Diese können

allerdings auch an oder außerhalb der Anlagenkammer

angeordnet sein, wie ebenfalls oben bereits beschrieben. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines

Ausführungsbeispiels und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen

Fig. 1 eine Darstellung des Ausführungsbeispiels in drei Ansichten, Fig. 2 einen perspektivischen Halbschnitt,

Fig. 3 einen Endbereich von Transferöffnung und Dichtelement ,

Fig. 4 das Dichtelement,

Fig. 5 das tropfenförmige Formstück, und

Fig. 6 eine Ansicht eines Endbereichs der Ventilöffnung mit einem darin eingeschlossenen Substrat.

Dargestellt ist ein Schlitzventil mit einem Grundkörper 2, der alle anderen Elemente des Schlitzventils aufnimmt und fixiert. Der Grundkörper 2 weist eine schlitzförmige

Transferöffnung 21 auf, durch die ein flächiges Substrat in einer Substrattransportebene 8 hindurchgeführt werden kann.

Ein Endlosschlauch, der im Ausführungsbeispiel einen

quadratischen Querschnitt aufweist, ist das eigentliche Dichtelement 1. Es handelt sich dabei um ein Hohlprofil, das einen Hohlraum 11 einschließt. Der Hohlraum 11 erstreckt sich ununterbrochen um die gesamte Transferöffnung 21 des Grundkörpers 2. Fixiert wird das Dichtelement 1 im

Grundkörper 2 durch die Halteplatten 5 und 6, die mit dem Grundkörper 2 verschraubt sind.

Das Dichtelement 1 besitzt seitlich von der schlitzförmigen Transferöffnung jeweils ein Ventil 4. Über dieses Ventil 4 erfolgt eine Beaufschlagung Hohlraums 11 des Dichtelements 1 mit Pressluft oder einem inerten Gas, das jedem Ventil 4 durch hier nicht dargestellte Luftleitungen zugeführt wird, wenn das Schlitzventil geschlossen werden soll und durch die auch die Luft abgepumpt wird, wenn das Schlitzventil wieder geöffnet werden soll.

Je nach Betriebszustand wird über die Ventile 4 im Innern des Dichtelements 1, d.h. im Hohlraum 11, ein Differenzdruck gegenüber einer Anlagenkammer, beispielsweise einer Prozess- und/oder einer Eintrittskammer und/oder einer

Austrittskammer, angelegt, beispielsweise ein relativer Überdruck, um die Transferöffnung des Schlitzventils zu verschließen. Die Höhe des Überdrucks ist ausschlaggebend für die Dichtheit des Schlitzventils, wenn sich in der

Transferöffnung 21 ein Substrat wie Folie oder dergleichen befindet, d.h. wenn sich das Substrat durch die

Transferöffnung 21 hindurch erstreckt.

Um das Dichtelement 1 gleichmäßig aufzublasen, befindet sich je ein Ventil 4 in jedem Übergang 13, der zwei gerade

Abschnitte 12 des Dichtelements 1 miteinander verbindet, vorzugsweise angesteuert über ein pneumatisches Wegeventil mit gleichlangen Pneumatikschläuchen.

Als vorrangiges Material für das Dichtelement 1 wird Viton, EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk ) oder Silikon

empfohlen . Um das Dichtelement 1 nicht zu knicken, damit der Hohlraum 11 nicht kollabiert, ist das Dichtelement 1 in den beiden Endbereichen der Transferöffnung 8 dadurch einen deutlich vergrößerten Krümmungsradius auf, dass es im Bereich der Übergänge 13 zwischen den beiden geraden Abschnitten 12 des Dichtelements 1 tropfen- oder birnenförmig geführt ist. Dies wird im Ausführungsbeispiel ermöglicht durch zwei

tropfenförmige Formstücke 3, die mit dem Grundkörper 2 verschraubt sind und um die das Dichtelement 1 herumgeführt ist. Das im Ausführungsbeispiel tropfenförmige Formstück 3 weist auf seiner der schlitzförmigen Transferöffnung 21 zugewandten Seite eine Zahnstruktur 31 auf, die für eine verbesserte Dichtwirkung sorgt. Das Dichtelement 1 schmiegt sich im aufgeblasenen Zustand im Bereich zwischen dem tropfenförmigen Formstück 3, genauer gesagt der Zahnstruktur 31 des tropfenförmigen Formstücks 3, und dem Rand des

Substrats 81, so aufeinander, dass die Transferöffnung 21 vollständig verschlossen wird.

Das Dichtelement 1 wird als Verschleißteil betrachtet. Zum Austausch eines verschlissenen Dichtelements 1 kann dieses leicht demontiert und anschließend ein neues Dichtelement 1 montiert werden. Die Halteplatten 5 und 6 lassen sich zu diesem Zweck einfach abnehmen und wieder anbringen. Weiter sichtbar ist die umlaufende Dichtungsnut 7. In diese Dichtungsnut kann ein weiteres, hier nicht dargestelltes Dichtelement, beispielsweise ein O-Ring eingelegt werden, das die Dichtheit beispielsweise zwischen zwei benachbarten, hier nicht gezeigten Anlagenkammern herstellt, wenn das Schlitzventil mit einer Seite des Grundkörpers 2 an einer Kammerwand angeschraubt wird.

Schlitzventil und Substratbehandlungsanlage Bezugszeichenliste Dichtelement

Hohlraum

gerader Abschnitt

Übergang

Grundkörper

Transferöffnung

Formstück

Zahnstruktur

Ventil

Halteplatte

Halteplatte

Dichtungsnut

Substrattransportebene

Substrat