DE2454544C4 - Vakuumbeschichtungsanlage - Google Patents
VakuumbeschichtungsanlageInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuum
beschichtungsanlage mit einer in einer evakuierbaren
Kammer angeordneten drehbaren Transporteinrichtung
für das zu beschichtende Gut, welche mehrere
Arbeitspositionen aufweist. Die verschiedenen Arbeits
positionen dienen der Durchführung der im Zuge der
Beschichtung erforderlichen Operationen, wie Ein
schleusen des Beschichtungsgutes, Beglimmen (z. B.
zwecks Erhitzung und/oder Reinigung der zu beschich
tenden Flächen), Aufbringen der einzelnen Schichten
(z. B. durch Vakuumbedampfung oder Kathodenzerstäubung),
Abkühlen, Ausschleusen und etwaiger sonstiger
bei der Herstellung einer Beschichtung erforderlichen
Arbeitsgänge.
Es sind Vakuumbeschichtungsanlagen bekannt, bei
denen das Beschichtungsgut mittels einer Transportein
richtung fortlaufend in eine Vakuumkammer eingeschleust,
bedampft und wieder ausgebracht wird, z. B.
werden Bänder aus Kunststoffolien und Scheinwerfer in
solchen Durchlaufanlagen metallisiert.
Der Nachteil der bekannten Anlagen liegt in einer
aufwendigen Bauweise und oft auch darin, daß sie nur
für ganz bestimmtes Beschichtungsgut verwendbar sind,
z. B. an bestimmte Formen desselben gebunden sind.
Das Aus- und Einschleusen des Beschichtungsgutes
ergab oft schwierige Dichtungsrobleme, die durch
aufwendige Schleusenkonstruktionen gelöst wurden.
Aus DE-OS 22 41 634 ist eine Vakuumbeschichtungsanlage der
eingangs genannten Art bekannt, bei der die Fördereinrichtung
um eine gemeinsame Achse herum angeordnete und um
diese schwenkbare topfförmige Rahmen für die Aufnahme des
zu beschichtenden Gutes aufweist, wobei in einer Behand
lungsposition, nämlich in der Ein- und Ausschleusposition,
ein solcher Rahmen selbst Teil der Wand der Ein- und Aus
trittskammer bildet und eine bewegliche Ventilplatte zum
Absperren einer Stirnseite des einen Teils der Ein- und Aus
trittskammer bildenden Rahmens vorgesehen ist. Bei dieser
bekannten Vakuumbeschichtungsanlage ist das Ein- und Aus
schleusen des zu beschichtenden Gutes konstruktiv einfach
gelöst. Die Weiterbewegung des zu beschichtenden Gutes ins
besondere in die Aufdampfposition ist jedoch kompliziert.
Der das Gut enthaltende topfförmige Rahmen wird durch Wei
terdrehen der Fördereinrichtung in eine Übergabeposition
gebracht, aus der die einzelnen Substrate durch eine von
unten her angreifende Hubvorrichtung aus dem topfförmigen
Rahmen herausgehoben und nach oben in die eigentliche Auf
dampfkammer bewegt werden. Hierdurch ergibt sich nicht nur
ein erheblicher konstruktiver Aufwand, sondern auch ein
komplizierter und zeitraubender Betriebsablauf.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zu
Grunde, eine betriebssichere Vakuumbeschichtungsanlage
anzugeben, die mit geringerem Aufwand als
bisherige Anlagen gebaut werden kann und es
ermöglicht, die verschiedenen Behandlungen des Gutes
in gegeneinander absperrbaren Vakuumkammern
durchzuführen.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1
angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.
Wie die nachfolgende Beschreibung eines Ausfüh
rungsbeispiels zeigt, können mit der Erfindung vor allem
teure Hub- und Schwenkventile, wie sie sonst besonders
bei Anlagen mit mehreren gegeneinander absperrbaren
Vakuumkammern notwendig sind, vermieden und
dadurch die Kosten der Anlage wesentlich gesenkt
werden.
In der Zeichnung bedeutet 1 den Bodenteil der
evakuierbaren Hauptkammer, die durch den oberen
haubenförmig ausgebildeten Teil 2 abgeschlossen wird.
In dieser Hauptkammer befindet sich die drehbare
Transporteinrichtung 3 für das Beschichtungsgut,
welche mittels der vakuumdicht durch den Boden der
Hauptkammer hindurchgeführten Welle 4 angetrieben
wird. Die Transporteinrichtung weist im Beispielsfalle
- siehe Fig. 2 - vier verschiedene Arbeitspositionen auf
und ist mit vier ringförmigen Aufnahmevorrichtungen 5
bis 8 für die Träger 9 des Beschichtungsgutes
ausgerüstet. Sie besitzen an der Innenseite eine Schulter
10 zur Aufnahme der hier als Kalotten ausgebildeten
Träger 9 des Beschichtunsgutes und sind an der
Transporteinrichtung federnd gehaltert. Dazu sind sie
an ihrer Außenseite mit mehreren radialen Fortsätzen
11 versehen, mittels deren sie durch Stifte 12, die durch
Bohrungen des Tellers 3 hindurchragen, von diesem
getragen werden. Die beiden Druckfedern 13 und 14 an
jedem Stift ermöglichen, wie die Zeichnung erkennen
läßt, eine gewisse Verschiebung der genannten Ringe,
vor allem in axialer Richtung.
Durch Drehen der Welle 4 können die einzelnen
Aufnahmeringe nacheinander in die verschiedenen
Arbeitspositionen gebracht werden. Den einzelnen
Arbeitspositionen sind getrennt evakuierbare und
gegenüber der Hauptkammer absperrbare Arbeitskammern
zugeordnet, von denen die Zeichnung zwei,
nämlich 15 und 16, zeigt.
Die Kammer 15 dient dem Ein- und Ausschleusen der
Träger 9. Sie wird gebildet, wenn sich ein Aufnahmering
- in der Fig. 1 der Ring 7 - gerade in der betreffenden
Position befindet und besteht dann aus diesem Ring und
aus dem mit dem Teil 2 der Hauptkammer verbundenen
Teil 17, einem Deckel 18 und einer Bodenplatte 19.
Letztere ist mit einer vakuumdicht durch Kammerteil 1
hindurchgeführten Hubstange verbunden. Zwischen den
einzelnen Teilen der Arbeitskammer sind Ringdichtungen
vorgesehen. Beim Anheben der Platte 19 wird diese
wie ein Plattenventil an den Aufnahmering 7 und
letzterer an den Kammerteil 17 angedrückt und ergibt
eine gegenüber der Hauptkammer vakuumdichte
Absperrung. Die Kammer 15 kann dann bei geschlossenem
Deckel 18 über die Leitung 20 getrennt von der
Hauptkammer evakuiert bzw. belüftet werden. Man
kann sie öffnen, während die Hauptkammer unter
Vakuum steht und die zu behandelnden Gegenstände in
die Aufnahmevorrichtung einbringen, z. B. eine mit
Linsen zur Beschichtung beladene Trägerkalotte 9.
Natürlich kann der Träger für die zu beschichtenden
Gegenstände auch anders ausgebildet sein, z. B. als
ebene Platte mit Öffnungen, in welche die Linsen
eingesetzt sind oder anderen Unterseite sie irgendwie
befestigt sind. 9 könnte auch einen als ganzes zu
behandelnden Gegenstand, z. B. einen zu beschichtenden
Spiegelkörper, darstellen. Die vielfachen Möglichkeiten
der Ausgestaltung von Trägern für zu behandelnde
Gegenstände sind bekannt und brauchen hier nicht
näher beschrieben zu werden.
Nach Schließen der Schleusenkammer 15 und
Wiederevakuierung kann der mit dem Gut beladene
Ring bei abgehobener Ventilplatte in eine folgende
Arbeitsposition weitergedreht werden. Eine solche
weitere Arbeitsposition kann z. B. für das Aufdampfen
eingerichtet sein, wie die Kammer 16 in Fig. 1. Diese
besitzt einen eigenen Evakuierungsanschluß 21 und
weist eine oder mehrere Verdampfungsquellen 22
bekannter Art auf. Sobald sich ein mit Beschichtungsgut
beladener Aufnahmering - in Fig. 1 der Ring 5 - in
Bedampfungsposition befindet, kann nach vorheriger
Evakuierung des Raumes, in dem die Aufdampfung
stattfindet, diese in an sich bekannter Weise durchgeführt
werden.
Falls die Aufdampfkammer während der Bedampfung
gegenüber der Hauptkammer bzw. etwaigen weiteren
Arbeitskammern abgesperrt werden muß - dies hängt
im Einzelfalle von den in diesen weiteren Arbeitspositionen
durchzuführenden Prozessen ab, die möglicherweise
eine andere Atmosphäre oder einen anderen
Gasdruck benötigen - kann auf gleiche Weise, wie die
Schleusenkammer 15 gebildet wurde, auch eine von der
Hauptkammer vakuumdicht absperrbare Aufdampfkammer
erhalten werden, wenn das Plattenventil 23 mit
Hubstange 24 vorgesehen wird. Beim Anpressen der
Ventilplatte an den in Aufdampfposition befindlichen
Aufnahmering 5 wird durch diesen zusammen mit dem
Kammerteil 25, der einen abnehmbaren Boden 26
besitzt, und bei Vorsehen entsprechender Dichtungen,
ähnlich wie für die Schleusenkammer 15 beschrieben
wurde, eine vakuumdichte Kammer 16 gebildet. Nach
Durchführung der Bedampfung kann die Platte 23 vom
Ring 5 wieder angehoben und dieser für den
Weitertransport freigegeben werden.
Entsprechend können auch bei weiteren Arbeitspositionen
absperrbare eigene Arbeitskammern gebildet
werden. In diesen können z. B. weitere Einrichtungen
zum Aufbringen einer Beschichtung durch Aufdampfen
oder Kathodenzerstäubung angebracht werden oder
Einrichtungen zum Heizen oder Kühlen der zu
beschichtenden Substrate bzw. der Schichten, Einrich
tungen zum Beschuß der zu beschichtenden Oberflächen
mit Ionen der Elektronen u. a. mehr. Für das
Ausbringen der fertigbehandelten Gegenstände aus der
Anlage kann eine der Arbeitspositionen als Ausschleuskammer
ausgebildet werden; zweckmäßigerweise wird
jedoch dieselbe Kammer, die zum Einschleusen dient,
auch zum Ausschleusen benutzt.
Die Zahl der erforderlichen Arbeitspositionen bzw.
Arbeitskammern und die Verteilung der im Zuge einer
Beschichtung durchzuführenden Arbeitsschritte auf die
einzelnen Arbeitspositionen hängt außer von der Art
der bei jedem Schritt durchzuführenden Prozesse auch
noch von den hierfür benötigten Zeiten ab. Mit Vorteil
wird die Einteilung so getroffen, daß für jede
Arbeitsposition ungefähr dieselbe Zeit benötigt wird,
denn die längste dieser Zeiten bestimmt die sogenannte
Taktzeit, mit welcher bei kontinuierlicher Fertigung der
Weitertransport des Beschichtungsgutes von einer
Arbeitsposition in die nächste erfolgen kann.
Die Evakuierung der Hauptkammer erfolgt entweder
über einen eigenen Evakuierungsanschluß oder über
eine der Arbeitskammern mit Evakuierungsanschluß,
wenn letzteres im Rahmen der vorgesehenen Arbeitstakte
möglich ist.
Das erfindungsgemäße System hat den besonderen
Vorteil, daß es sehr flexibel ist. Je nach Bedarf können an
die Hauptkammer die verschiedensten Arbeitskammern
angeflanscht werden, wenn entsprechende Trennflansche
vorgesehen sind; es ist zweckmäßig, wenn möglich
die ganze Einrichtung einer Arbeitskammer auf einer
Flanschplatte (wie 26 in Fig. 1) aufzubauen, so daß nur
diese allein ausgewechselt werden muß.
Die Aufnahmevorrichtungen müssen natürlich nicht
unbedingt ringförmig sein wie im Ausführungsbeispiel,
sondern können z. B. auch einen rechteckigen Querschnitt
aufweisen. In der Zeichnung wurde eine
federnde Halterung der Aufnahmevorrichtungen gezeigt:
Statt dessen könnte der Drehteller selbst für eine
Hubbewegung in axialer Richtung ausgebildet werden,
z. B. indem die vakuumdichte Durchführung der Welle 4
in bekannter Weise für eine Dreh- und Schiebebewegung
eingerichtet wird, so daß die Aufnahmevorrichtungen,
die in Arbeitsposition einen Teil der Wandung der
Arbeitskammern bilden, zur Erzielung einer vakuumdichten
Absperrung an die feststehenden Teile der
Arbeitskammern in axialer Richtung angepreßt werden
können. Die federnde Aufhängung der Aufnahmevorrichtungen
an der Transporteinrichtung ergibt aber die
vorteilhafte Möglichkeit, sowohl an der Oberseite als
auch an der Unterseite der Hauptkammer Arbeitskammern
anzuordnen, die entsprechend den in diesen
Kammern durchzuführenden Prozessen nach Belieben
gegeneinander abgesperrt und unabhängig voneinander
evakuiert werden können.
Claims (4)
1. Vakuumbeschichtungsanlage zum Aufdampfen dünner
Schichten auf Substrate, mit einer Eintrittskammer, weiteren
Kammern zur Behandlung bzw. Beschichtung der Substrate
und mit einer Austrittskammer, sowie mit einer in einer
evakuierbaren Hauptkammer angeordneten Fördereinrichtung
zum Transport der Substrate durch die Kammern, wobei Ab
dichteinrichtungen zur zeitweisen Abdichtung zwischen den
genannten Kammern und der Hauptkammer vorgesehen sind, da
durch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung
(3) um eine gemeinsame Achse (4) herum angeordnete
und um diese schwenkbare Rahmen (5 bis 8) für die Aufnahme
des zu beschichtenden Gutes (9) aufweist, wobei in wenigstens
zwei Behandlungspositionen, nämlich einer Ein- und
Austrittsposition und einer Aufdampfposition, ein solcher
Rahmen (5) selbst Teil der Wand einer Behandlungskammer,
nämlich der Ein- und Austrittskammer (15) und einer Auf
dampfkammer (16) bildet und daß in mindestens einer dieser
Behandlungspositionen eine bewegliche Ventilplatte (19, 23)
zum Absperren einer Stirnseite des einen Teils der Behand
lungskammer (15, 16) bildenden Rahmens (5) vorgesehen ist.
2. Vakuumbeschichtungsanlage nach Patentanspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Seiten
der rahmenförmigen Aufnahmevorrichtungen (5 bis
8) mit Dichtungsflächen versehen sind, die mit
Gegendichtungsflächen eines feststehenden Teiles
(17, 25) der Arbeitskammer und der Ventilplatte (19,
23) zusammenwirken.
3. Vakuumbeschichtungsanlage nach Patentanspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtungen
(5 bis 8) an der Fördereinrichtung
(3) in axialer Richtung verschiebbar gehaltert sind.
4. Vakuumbeschichtungsanlage nach Patentanspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens
eine Schleusenkammer (15) und auf der anderen
Seite der Bewegungsebene der Fördereinrichtung
(3) eine weitere Arbeitskammer (16) vorgesehen ist.
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