DE102011115096A1 - Coating substrate in cathodic arc system with spatial separation and simultaneous execution of different groups of process steps, by splitting system objects during process cycle of static arrangement of elementary installation objects - Google Patents

Abstract

The process for coating a substrate in a cathodic arc system with a spatial separation and a simultaneous execution of different groups of process steps, comprises: splitting system objects during a process cycle of a static arrangement of elementary installation objects that are housed in a loading chamber, where the installation objects are arranged automatically in a central layer deposition chamber in a planetary-triple-rotor integrated device; and dividing the objects into an elementary piece and unloading the objects after the completion of coating in a cooling chamber. An independent claim is included for a device for coating a substrate in a cathodic arc system with a spatial separation and a simultaneous execution of different groups of process steps.

Description

Die derzeitige Erfindung beschäftigt sich mit einer Methode und einem Apparat zum Auftragen einer Beschichtung auf einen Untergrund mittels Vakuum-Lichtbogen-Verdampfung (Plasma-Beschleuniger als Plasma „Generator”) im Reaktiv-Gas Medium.The present invention is concerned with a method and apparatus for applying a coating to a substrate by means of vacuum arc evaporation (plasma accelerator as plasma "generator") in the reactive gas medium.

Die Methodik und Apparatur soll mittels hochentwickelter Lichtbogenplasma Quellen den Durchfluss des Beschichtungssystems maximieren und gleichzeitig eine Möglichkeit bieten höchsten Qualitätsansprüchen gerecht zu werden.Using advanced arc plasma sources, the methodology and equipment are designed to maximize the flow of the coating system while providing the opportunity to meet the highest quality standards.

Im Gegensatz zu dem Verfahren des Arbeitsprozesses mit Stapelverarbeitungssystemen von Mehrfach-Kathoden mit hoher Ladekapazität ist die grundlegende Idee der Methode eine aufgeteilte, simultane Durchführung verschiedenster Bearbeitungsschritte und die Organisation des Transportes vom Trägermaterial innerhalb des Systems mit unterschiedlichen Haltevorrichtungen. Das Gerät beinhaltet drei Vakuumkammern: die Ladekammer (auch als Lagerung/zum Vorheizen/Reinigen genutzt); die zentrale Verarbeitungskammer (Ionen-Beizen und Beschichtung) mit planetarischer, dreiachsig-rotierender, Halterung zur gleichmäßigen Einwirkung des Plasma-Flusses auf das Trägermaterial); Entladekammer (Kühlung). Sowohl die Ladekammer als auch die Entladekammer sind über eine Absperrung mittels eines Vakuumschiebers mit der zentralen Verarbeitungskammer verbunden, dies ermöglicht es jeglichen benötigten Druck während der Arbeitsschritte innerhalb der Kammer aufrecht zu halten.In contrast to the process of working with batch systems of multiple cathodes with high loading capacity, the basic idea of the method is a split, simultaneous execution of various processing steps and the organization of the transport of the carrier material within the system with different holding devices. The device contains three vacuum chambers: the loading chamber (also used as storage / preheating / cleaning); the central processing chamber (ionic pickling and coating) with planetary, triaxial-rotating, support for the uniform influence of the plasma flow on the carrier material); Discharge chamber (cooling). Both the loading chamber and the discharge chamber are connected via a barrier by means of a vacuum slide with the central processing chamber, this makes it possible to maintain any pressure required during the operations within the chamber upright.

Die zu beschichtenden Werkstücke sind auf den üblichen Haltevorrichtungen befestigt. Der Großteil dieser Elemente wird in der Ladekammer gelagert. Sobald die Ladekammer auf den benötigten Druck gebracht wurde werden der Prozess des Vorheizens zur Entgasung und Reinigung per Glimmentladung in dieser Kammer durchgeführt. Das spezielle mechanische System erlaubt es all diese Elemente zur vollen Beladung ihrer planetarischen Halterungen in die zentrale Kammer zu transportieren.The workpieces to be coated are mounted on the usual holding devices. The majority of these elements are stored in the loading chamber. As soon as the loading chamber has been brought to the required pressure, the preheating process for degassing and cleaning by corona discharge is carried out in this chamber. The special mechanical system allows all these elements to be transported to the central chamber for full loading of their planetary supports.

Das zentrale Verarbeitungssystem ist mit einer Zusammenstellung von insgesamt vier Lichtbogenplasma Quellen (zwei an jeder Seite der Kammer) zum Auftragen der Beschichtung ausgestattet.The central processing system is equipped with a collection of four arc plasma sources (two on each side of the chamber) for applying the coating.

Zur Vervollständigung des Beschichtungsprozesses können die „elementaren” Halterungen in die Kühlungskammer transportiert werden, es ist möglich diesen Prozess beliebig oft zu wiederholen. Das geplante System erbringt einen hohen Produktionsdurchlauf und durch die signifikante Verringerung der Anzahl von Plasmaquellen (verglichen mit den Stapelverarbeitungssystemen mit gleichwertigem Durchlauf) bietet es die Möglichkeiten zur Nutzung der meisten, technisch ausgefeilten, Plasma-Auftrage-Werkzeuge zu minimalen Unterhaltskosten.To complete the coating process, the "elementary" brackets can be transported into the cooling chamber, it is possible to repeat this process as often as desired. The planned system provides a high production throughput, and by significantly reducing the number of plasma sources (as compared to the equivalent-pass batch processing systems), it provides the ability to utilize most sophisticated plasma-deposition tools at a minimal cost of ownership.

Arbeitsbereich der ErfindungWorking range of the invention

Die geplante technische Lösung bezieht sich auf ein Gerät zur Beschichtung der Oberflächen von Objekten (Trägermaterialien) mittels PVD (Physikalische Gasphasenabscheidung/eng. physical vapour deposition) mit Einbindung des Kathodischen Lichtbogenprozesses.The planned technical solution relates to a device for coating the surfaces of objects (support materials) by means of PVD (physical vapor deposition / close physical vapor deposition) with the involvement of the cathodic arc process.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Beschreibung vorhergehender Gestaltungen.Description of previous designs.

Ein typischer Kathodischer-Lichtbogenbeschichter zum industriellen Einsatz ist ein Mehrfach-Kathoden-Batchsystem mit großer Ladekapazität und umfangreichen Halterung zur Ausrichtung der zu beschichtenden Werkstücke.A typical industrial-use cathodic arc coater is a multiple cathode batch system with large loading capacity and extensive support for aligning the workpieces to be coated.

Zur Ermöglichung einer angemessenen Beschichtungszeit und einer gleichmäßigen Beschichtungsdicke innerhalb der Kammer, und des dichten Plasmas, hat ein herkömmliches System eine erhebliche Anzahl von Lichtbogenquellen, normalerweise zwischen 12 (Eifeler Alpha-400, kammer 700 × 775 × 750 mm) und 24 (Eifeler Alpha 900, kammer 1100 × 1355 × 1100 mm). Jede Lichtbogenquelle erfordert eine eigene, recht teure, Stromversorgung. Wegen der hohen Anzahl von gleichzeitig im Betrieb befindlichen Lichtbogenquellen beträgt der zu Anfang benötigte Ruhestrom mindestens 30 kW. Ein herkömmlicher Stapel-Beschichtungsprozess beinhaltet folgende Arbeitsschritte: Einladen der Werkstücke, erstellen des Vorvakuums mittels mechanischer Pumpen, erstellen des Vakuums, Vorheizen zur Gasabgabe, Reinigung per Glimmentladung, Ionenbeschuss durch Einsatz der Lichtbogen und Hochspannungsverstärker, Auftragen der Beschichtung, Kühlung, Belüftung der Kammer und zuletzt die Entladung der Kammer. Wegen der atmosphärischen Einwirkungen lösen sich die während des Prozesses innerhalb der Kammer entstandenen Beschichtungen ab, dies macht eine Reinigung mittels Vakuum notwendig, bevor eine weitere Beschichtung durchgeführt werden kann.To allow for adequate coating time and uniform coating thickness within the chamber, and dense plasma, a conventional system has a substantial number of arc sources, typically between 12 (Eifeler Alpha-400, 700 × 775 × 750 mm chamber) and 24 (Eifeler Alpha 900, chamber 1100 × 1355 × 1100 mm). Each arc source requires its own, quite expensive, power supply. Due to the large number of simultaneously operating arc sources, the quiescent current required at the beginning is at least 30 kW. A conventional stack coating process involves the following operations: loading the workpieces, creating the pre-vacuum by mechanical pumping, creating the vacuum, preheating the gas, cleaning by corona discharge, ion bombardment by using the arc and high voltage amplifier, applying the coating, cooling, venting the chamber and last, the discharge of the chamber. Because of the atmospheric effects, the coatings formed during the process inside the chamber dissolve, necessitating vacuum cleaning before any further coating can be performed.

Das Hauptmerkmal eines Stapelprozesses ist die geringe Anzahl an Anwendungen die während der Beschichtung zum Einsatz kommen, als da wären solch sehr teure Ausrüstungen wie Lichtbogenquellen, Stromversorgung der Lichtbogen und die Hochspannungs- und Hohe Ruhestromversorgung. Der durchschnittliche Beschichtungsvorgang der Alpha-900 dauert vier bis sechs Stunden, während der Ionenbeschuss und Auftragen der Beschichtung nur 45 bis 60 Minuten in Anspruch nimmt. Der Einsatz der Ausrüstung solch eines Stapelverarbeitungssystems macht hierbei nicht mehr als 20–25% der Kosten des gesamten Beschichtungsvorganges aus. Darüber hinaus macht die enorme Größe des Systems deren Einsatz und Unterhalt ziemlich kostspielig. Ausserdem ist der Einsatz solch einer enormen Anzahl (wie etwa 24 Stück bei der Alpha-900) von technisch ausgereiften und komplizierten Lichtbogenquellen vom wirtschaftlichen Standpunkt aus nicht möglich. Dies bedeutet, dass solch eine Technologie wie die der gefilterten Lichtbogen nicht eingebracht werden kann in solch ein großes Stapelverarbeitungssystem mit hohem Durchlauf.The main feature of a batch process is the low number of applications that are used during the coating, as there are such very expensive equipment as arc sources, power supply of the arc and the high voltage and high quiescent supply. The average coating process of the Alpha-900 takes four to six hours, during ion bombardment and application of the Coating takes only 45 to 60 minutes. The use of the equipment of such a batch processing system does not account for more than 20-25% of the cost of the entire coating process. Moreover, the enormous size of the system makes their use and maintenance quite expensive. Moreover, the use of such an enormous number (such as 24 pieces in the Alpha-900) of sophisticated and complicated arc sources is not economically feasible. This means that such a technology as the filtered arc can not be incorporated into such a large, high-throughput batch processing system.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Das Ziel der ErfindungThe aim of the invention

Somit ist das Ziel der Erfindung durch den Einsatz von Low-Cost Systemen mit einer hohen Anzahl an Anwendungen eine Möglichkeit und einen Apparat zur Beschichtung mit hohem Produktionsdurchlauf im Betrieb anzubieten, in welchem anstelle von sequentiell ablaufenden Produktionsschritten die Arbeiten separat und simultan durchgeführt werden.Thus, the goal of the invention is to offer a possibility and apparatus for coating high production runs in operation by using low-cost systems with a high number of applications, in which instead of sequentially proceeding production steps the work is carried out separately and simultaneously.

Beschreibung der ErfindungDescription of the invention

Die Zielvorgabe der Erfindung ist es mittels entscheidender Anordnung und permanenter Funktion der kostspieligsten Teile den Produktionsdurchsatz des Systems zu maximieren.The aim of the invention is to maximize the production throughput of the system by decisively arranging and permanently operating the most expensive parts.

Das Ziel wird erreicht durch Austausch der großen Mehrfach-Kathoden-Stapelkammer durch eine kleinere, zentrale, Verarbeitungskammer und zwei günstige Kammern, welche den kontinuierlichen Prozess in der zentralen Kammer unterstützen. Durch dieses Vorgehen wird der Selbe Produktionsdurchlauf trotz erheblich verringerter Anzahl an Lichtbogenquellen (und Stromquellen) erreicht, somit wird darüber hinaus der grundlegende Stromverbrauch (und die laufenden Kosten) verringert.The goal is achieved by replacing the large multiple cathode stacking chamber with a smaller, central, processing chamber and two convenient chambers which aid in the continuous process in the central chamber. By doing so, the same production run is achieved despite a significantly reduced number of arc sources (and power sources), thus further reducing the basic power consumption (and running costs).

Somit kann der Beschichtungsprozess dieser Methode als kathodischer Lichtbogenprozess mit parallel ablaufenden Arbeitsschritten betrachtet werden.Thus, the coating process of this method can be considered as a cathodic arc process with parallel running steps.

Die zweite, zentrale Idee der beabsichtigten Methode ist die Aufteilung der System-Halterungen während des gesamten Arbeitsprozesses, von statischer „elementarer” Halterung in einer Ladekammer (pumpen/Lagerung/erhitzen) zu einer automatischen Montage in einer planetarischen, dreachsig-rotierenden, integrierten Halterung innerhalb der zentralen Kammer und eine konsequente Demontage durch Entfernung der „elementaren” Teile und deren Transport in eine Kühlkammer (Entladekammer) zur Vollendung des Beschichtungsprozesses.The second, central idea of the intended method is the division of the system mounts throughout the working process, from static "elemental" mounting in a loading chamber (pumping / storage / heating) to automatic assembly in a planetary, three-axis rotating, integrated mounting within the central chamber and a consistent disassembly by removal of the "elementary" parts and their transport into a cooling chamber (discharge chamber) to complete the coating process.

Detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der ErfindungDetailed description of an embodiment of the invention

Das beabsichtigte System (hier werden zwei Varianten berücksichtigt) besteht aus drei Vakuumkammern. Eine zentrale Verarbeitungskammer und zwei kleinere Kammern, welche über ein Ventil verbunden sind mit der zentralen Kammer (siehe , ).The intended system (here two variants are considered) consists of three vacuum chambers. A central processing chamber and two smaller chambers, which are connected via a valve to the central chamber (see . ).

Kammer Nummer 1 ist eine Ladekammer und beinhaltet (in diesem Fall) sechs einzelne Halterungen mit den zu beschichtenden Werkstücken. Nach der Beladung wird Kammer Nummer 1 mittels einer mechanischen Pumpe auf das Vakuum vorbereitet und nachfolgend wird ein Vakuum durch eine.Chamber number 1 is a loading chamber and contains (in this case) six individual holders with the workpieces to be coated. After loading chamber number 1 is prepared by means of a mechanical pump to the vacuum and then a vacuum through a.

Turbo-Pumpe erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt sollen Kammer Nummer 2 und Kammer Nummer 3 ebenfalls auf minimalen Druck gebracht werden.Turbo pump generated. At this point, chamber number 2 and chamber number 3 should also be brought to minimum pressure.

Nachdem der benötigte Druck in Kammer Nummer 1 erreicht ist beginnt der strahlenförmige (oder eine andere Art) Erhitzer mit dem Vorheizen. Das Ziel dieses Schrittes ist die Entgasung der Trägerstoffe zu ermöglichen.After the required pressure is reached in chamber number 1, the radiant (or other type) heater starts preheating. The aim of this step is to allow the degassing of the carriers.

Bei dem Erreichen des vordefinierten Restdruckes und der Substrat Temperatur (gesteuert durch ein optisches Pyrometer), beginnt die Reinigung über die Glimmentladung (wir betrachten dies als eine optionale Methode). Als Alternative können wir auch eine separate Ionenquelle zu Reinigung benutzen.Upon reaching the predefined residual pressure and the substrate temperature (controlled by an optical pyrometer), the cleaning begins with the glow discharge (we consider this as an optional method). As an alternative, we can also use a separate ion source for cleaning.

Nach dem Abschluss der Glimmentladung werden die Shutters (schützt den Schieber vor Überhitzung) und Schieber geöffnet, und alle 6 einzelne Halterungen werden nacheinander auf den Drehtisch des Planetensystems, in der zentralen Verarbeitungskammer 2, transportiert. Es wird dann auf dem sich definiert-diskret rotierenden Tisch aufgenommen und gleichzeitig mittels eines Planetensystems in eine Drehung um die eigene Achse gesetzt. Nach Beendigung des Transportvorgangs, kann die Heizung heruntergefahren werden und nach einer gewissen Zeit entlüftet und neu befüllt werden, um alle der oben genannten Vorgänge zu wiederholen und eine neue Reihe von Substraten im System zum Beschichten vorzubereiten.After completion of the glow discharge, the shutters (protects the slider from overheating) and slider are opened, and all 6 individual brackets are successively transported to the turntable of the planetary system, in the central processing chamber 2. It is then recorded on the defined-discrete rotating table and simultaneously set by means of a planetary system in a rotation about its own axis. After completion of the transport operation, the heater can be shut down and after a period of time vented and refilled to repeat all of the above operations and to prepare a new series of substrates in the system for coating.

In der zentralen Kammer beginnt der Prozess mit einem Plasma Ionenbeschuss, der von einer vordefinierten speziellen Lichtbogenquelle im Vakuum generiert wird (oder im Falle der Ausnutzung der reaktiven, Gas kontollierten Lichtbogenquellen fließt ein wenig Gas durch die Kathode, der gerade aktiven Lichtbogenquelle). Diesem Prozess folgt ein Entmantelungsprozess, der in einem Prozessdruck oder Gasfluss kontrolliertem Modus arbeitet. Bis zum Abschluss des Entmantelungsprozesses wird die Kammer bis zum Enddruck aufgepumpt, die Schieber (Ventil) schützenden Laden in dieser Kammer wie auch die Tor 2 Schieber (Ventile) öffnen sich und alle „elementaren” Installationsobjekte werden eins nach dem anderen in die Kühlkammer transportiert.In the central chamber, the process begins with a plasma ion bombardment generated by a predefined special arc source in vacuum (or, in the case of utilization of the reactive, gas-controlled arc sources, a little gas flows through the cathode, the currently active arc source). This process is followed by a stripping process operating in a process pressure or gas flow controlled mode. Until the completion of the stripping process, the chamber is inflated to the final pressure, the gate (valve) protective charging in this chamber as well as the Gate 2 gate valves open and all "elemental" installation objects are transported one by one into the cooling chamber.

Die zentrale Verarbeitungskammer wird wieder neu beladen und alle notwendigen Schritte werden nach dem vorgegeben Rezept, für diese spezielle Gruppe von Substraten, wiederholt.The central processing chamber is reloaded and all necessary steps are repeated according to the given recipe for that particular group of substrates.

Die abgekühlten Substrate aus der Kühlkammer 3 können nach der vollständigen Entlüftung ausgeladen werden. Diese Kammer wird bis auf den Enddruck gepumpt um die nächste Ladung Substrate, aus der Verarbeitungskammer, zu akzeptieren.The cooled substrates from the cooling chamber 3 can be unloaded after complete ventilation. This chamber is pumped to the final pressure to accept the next batch of substrates from the processing chamber.

Alle oben beschriebenen Verfahren sollen durch die System-Software gesteuert werden.All procedures described above are intended to be controlled by the system software.

Berücksichtigt man, dass jede Ladung Substrate eine unterschiedliche Größe, Material- und Beschichtungsspezifikationen haben, werden alle Prozessschritte von der Systemsoftware nach dem vorgegeben speziellen Rezept, für jeden einzelne Ladung der Substrate, gesteuert.Taking into account that each batch of substrates have different size, material and coating specifications, all process steps are controlled by the system software according to the given specific recipe for each individual charge of the substrates.

Die Vorteile des parallelen kathodischen Lichtbogen Verarbeitungs-Systems zu einem herkömmlichen Stapelverarbeitungssystem.The advantages of the parallel cathodic arc processing system to a conventional batch processing system.

• 1. Geringere Systemkosten im Vergleich zu einem herkömmlichen Batch-System mit dem gleichen Produkt Durchsatz.1. Lower system cost compared to a traditional batch system with the same product throughput.
• 2. Höhere Qualität der Beschichtung, durch die Verwendung moderner Licht-bogen Quellen.2. Higher quality of the coating, through the use of modern light-arc sources.
• 3. Höhere Reproduzierbarkeit der Lackeigenschaften und Gleichmäßigkeit (Uniformität) durch eine feste Positionierung der Substrate in der Prozesskammer.3. Higher reproducibility of the paint properties and uniformity (uniformity) by a fixed positioning of the substrates in the process chamber.
• 4. Höhere Flexibilität in der Produktionsplanung durch Behandlung von relativ kleinen Chargen in ein Prozess-Zyklus in der Abscheidekammer.4. Higher flexibility in production planning by treating relatively small batches in a process cycle in the deposition chamber.
• 5. Eine schnelle Bearbeitungszeit im Dienste kleinerer Kunden.5. A fast turnaround time serving smaller customers.
• 6. Höhere Qualität der Beschichtungen durch eine gezielte und optimale Regelung (mit einem angemessenen Rezept) für eine spezielle Prozesskammer Ladung. Keine Notwendigkeit der Anpassung der sehr unterschiedlich großen Instrumente, wie in einem großen Batch-System.6. Higher quality of coatings through a targeted and optimal regulation (with a reasonable prescription) for a special process chamber charge. No need to adapt the very different sized instruments, as in a large batch system.
• 7. Easy System Service und Wartung durch eine kleine Prozesskammer Größe.7. Easy system service and maintenance through a small process chamber size.
• 8. Kürzere Pumpzeit der Schleuse.8. Shorter pumping time of the lock.
• 9. Reduzierte Prozesskosten bei dem Gasverbrauch, das ist wichtig wenn relativ teure Prozess-Gasgemische verwendet werden (als Beispiel würden wir die Silangemisch mit Stickstoff für Nano-Komposit-Beschichtungen Ablagerungen, erwähnen).9. Reduced process costs in gas consumption, which is important when relatively expensive process gas mixtures are used (as an example, we would mention the silane mix with nitrogen for nano-composite coatings deposits).
• 10. Es gibt keine hohen Verbrauchsspitzen bei der elektrische Energie aufgrund der geringen Anzahl der dauerhaft verwendeten Lichtbogenquellen.10. There are no high consumption peaks in electrical energy due to the small number of permanently used arc sources.
• 11. Die Verfahrensschritte sind jeweils auf einzelne Kammern aufgeteilt und die Gestaltung dieser Kammern kann jeweils für die Durchführung von den einzelnen spezifischen Schritten optimiert werden (optimiertes Heizen, Kühlen und so weiter).11. The process steps are each divided into individual chambers and the design of these chambers can each be optimized for the implementation of the individual specific steps (optimized heating, cooling and so on).
• 12. Das vorgeschlagene System erfordert weniger Personal für die Operationen, dies führt zu einem gleichmäßigeren Arbeitsfluss.12. The proposed system requires fewer staff for the operations, resulting in a smoother workflow.
• 13. Wenn ein Prozess scheitert sind die Verluste in dem Cluster-Tool wesentlich kleiner als in einem großen Volumen Batch-System.13. If a process fails, the losses in the cluster tool are much smaller than in a large volume batch system.
• 14. Das vorgeschlagene System kann auch als ein konventionelles Batch-System verwendet und direkt über die beiden Türen beladen werden, im Falle einer Notwendigkeit der Behandlung von großen Objekten wie Stempel oder Farbwalzen(?) (oder ein Problem mit dem Substrat-Transport-System).14. The proposed system can also be used as a conventional batch system and loaded directly over the two doors in case of need for handling large objects such as stamps or ink rollers (?) (Or a problem with the substrate transport system ).
• 15. Die Idee der Manipulation mit einem einzelnen Halterungs-Einheiten ist ein Vorteil im Vergleich zu bekannten in-line Systemen. Aufgrund des möglichen Transports durch den Schieber mit einer deutlich geringeren Apertur (billiger) und den Bau kompakter Be- und Entladekammern mit einer besseren Fähigkeit zum Heizen und Kühlen.15. The idea of manipulating with a single bracket unit is an advantage over known in-line systems. Due to the possible transport through the slide with a much smaller aperture (cheaper) and the construction of compact loading and unloading chambers with a better ability to heat and cool.

Referenzen:References:

• 1. A. F. Rogozin, R. P. Fontana, European patent application EP 0 801 414 A3 1. AF Rogozin, RP Fontana, European patent application EP 0 801 414 A3
• 2. A. F. Rogozin, R. P. Fontana, Reactive Gas-Controlled Arc Process. IEEE Transactions on Plasma Science, Vol. 25, No. 4, 1997 .Second AF Rogozin, RP Fontana, Reactive Gas Controlled Arc Process. IEEE Transactions on Plasma Science, Vol. 4, 1997 ,
• 3. A. F. Rogozin, A method of producing hard wear-resistant coatings, WO 2006/10780 A 3. AF Rogozin, A method of producing hard wear-resistant coatings, WO 2006/10780 A

Claims (6)

Ein Verfahren zur Beschichtung der Substrate in einem kathodischen Lichtbogen-System mit einer räumlichen Trennung und einer gleichzeitigen Ausführung verschiedener Gruppen von Prozessschritten.A method for coating the substrates in a cathodic arc system with a spatial separation and simultaneous execution of different groups of process steps. Der Ausführung der Prozessschritte folgt die Aufspaltung der Systemobjekte während des gesamten Prozesszyklus von der statischen Anordnung von ”Elementar” Installationsobjekten, welche in einer Ladekammer untergebracht sind (Pumpen/Strumpf/Heizung) wo sie dann automatisch in einer zentralen Schichtablagerungskammer in einer planetarischen-dreifach-Rotor-integrierten Vorrichtung angeordnet werden, und diese Objekte dann in ”Elementar” Stücke zerlegt werden und nach dem Abschluss der Beschichtung in eine Kühlkammer (Entladen) geschickt werden.The execution of the process steps follows the splitting of the system objects throughout the process cycle from the static arrangement of "elemental" installation objects housed in a loading chamber (pumping / socking / heating) where they are automatically placed in a central layer deposition chamber in a planetary triple. Rotor-integrated device and these objects are then disassembled into "elementary" pieces and sent to a cooling chamber (unloading) upon completion of the coating. Die Vorrichtung besteht aus mindestens drei Vakuumkammern: a) Die Ladekammer mit den Pumpen, der Heizung und die Glimmentladungs-Reinigung der Substrate. b) Zentrale Verarbeitungskammer für den Ionenbeschuss und die Schichtablagerung um mindestens vier kathodischen Lichtbogenquellen (zwei pro Seite A) für die Bereitstellung einer Durchführbarkeit der Mitablagerungsoption zur Ablagerung von Mehrkomponenten-Nano-Komposit-Beschichtungen. c) Die Kühlung/Belüftung/Entladen Kammer. d) Die Be- und Entlade Kammern sind an der zentralen Verarbeitungskammer angebracht, durch zwei Schieber wird der notwendige Kammerdruck bei dem Substrat Transport von einer Kammer zu einer anderen aufrechterhalten.The device consists of at least three vacuum chambers: a) The loading chamber with the pumps, the heating and the glow discharge cleaning of the substrates. b) Central processing chamber for ion bombardment and layer deposition around at least four cathodic arc sources (two per side A) to provide feasibility of co-deposition option for deposition of multi-component nano-composite coatings. c) The cooling / aeration / discharge chamber. d) The loading and unloading chambers are attached to the central processing chamber, by two slides the necessary chamber pressure is maintained in the substrate transport from one chamber to another. Das ganze System ist mit dem Einsatz einer einzelnen Halterungs-Einheiten zu bedienendes Gerät Unterstützung des Substrats in Be- und Entladekammern und ein Element einer sein Planetengetriebe dreifachen Rotation oder eine zweifache Drehung Halterung für die große Stücke zu beschichten.The whole system is equipped with the use of a single bracket units device to support the substrate in loading and unloading chambers and an element of its planetary gear triple-layer rotation or a double-rotation bracket to coat the large pieces. Die Zahl der Positionen für die einzelnen Halterungs-Einheiten in den Be- und Entladekammern ist gleich der Anzahl von Positionen für diese Einheiten in der Planeten-Leuchte in der zentralen Verarbeitung Kammer.The number of positions for each mounting unit in the loading and unloading chambers is equal to the number of positions for these units in the planetary lamp in the central processing chamber. Die einzelnen Halterungs-Einheiten werden mit dem Substrat-Transport-System (wie in Punkt 1 erläutert) automatisch betrieben.The individual fixture units are automatically operated with the substrate transport system (as explained in point 1).

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