DE4307435A1 - Vakuumbeschichtungsanlage mit drehgetriebenem Substratträger - Google Patents
Vakuumbeschichtungsanlage mit drehgetriebenem SubstratträgerInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumbeschich
tungsanlage mit drehgetriebenem Substratträger.
Bei der Beschichtung von schweren Teilen oder einer groß
en Anzahl mittelschwerer Teile in Vakuumanlagen wird
beispielsweise ein Drehteller oder ein Karussell auf
einer Drehdurchführung im Deckel oder im Boden der Anlage
aufgebaut. Bei vielen Verfahren ist nur die zweite Lösung
möglich. Dabei gilt es, hohe Lasten von der zentralen
Drehdurchführung zu entkoppeln. Dabei ist eine Lagerung
des Substratträgers mittels Gleitlagern wegen der Be
schränkung der Werkstoffwahl im Vakuum nicht möglich. Es
besteht daher die Schwierigkeit der Lagerung von drehge
triebenen Substratträgern in Vakuumbeschichtungsanlagen,
eine Aufgabe, welche die vorliegende Erfindung zu lösen
bezweckt.
Diese Erfindung zeichnet sich durch einen der Ansprüche
aus.
Sie wird anschließend beispielsweise anhand einer Zeich
nung erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil einer Plasma
beschichtungsanlage mit drehgetriebenem Substrat
träger, nach Schnittlinie I-I der Fig. 3,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Antriebs- und Trä
gerwelle der Anlage, nach Schnittlinie II-II
der Fig. 3,
Fig. 3 eine Aufsicht auf die Antriebs- und Trägerwelle
gemäß Fig. 2.
Der in Fig. 1 im Ausschnitt dargestellte Bodenbereich der
Vakuumbeschichtungsanlage 1 weist einen Bodenflansch 3
auf, mit einem darüberliegenden Vakuumraum 2. Der Aus
schnitt zeigt insbesondere die Drehdurchführung 4. Diese
weist eine Antriebs- und Trägerwelle 5 auf, an deren un
terem Wellenbund 6 eine Zahnscheibe 8 mittels Schrauben
befestigt ist. Ein Zahnriemen 9 verbindet die Zahnscheibe
8 antriebsmäßig mit einer Zahnscheibe 10, welche auf der
Welle eines Getriebemotors 12 sitzt. Der Getriebemotor 12
seinerseits ist mittels eines Lagerblockes 13 am Boden
flansch 3 der Anlage spannungsfrei gelagert.
Die Antriebs- und Trägerwelle 5 ist in ihrem unteren Teil
mit einer Lagerscheibe 6 versehen, während an ihrem obe
ren Wellenbund 19 ein Karussell 16, mit strichpunktierter
Linie angedeutet, befestigt ist. Die Welle 5 ist
gegenüber dem Vakuumraum 2 über einen Wellendichtring 46
drehbar abgedichtet. Die Lagerung erfolgt mithin auf At
mosphärenseite, wodurch das Eindringen von Verunreinigun
gen wie Partikel in den Vakuumraum 2 weitestgehend ver
mieden werden können. Diese Tatsache ist sehr wichtig, da
Vakuumprozesse äußerst empfindlich auf Verunreinigungen
durch Partikel sind. Das Karussell 16 ist Trägerin der zu
beschichtenden Teile. Eine Lagerscheibe 15 der Antriebs- und
Trägerwelle 5 dient der quasistationären hydrostati
schen Lagerung. Zu diesem Zwecke ist sie mit Zuflußra
dialbohrungen 17 versehen, wie dies im Detail in den Fig.
2 und 3 ersichtlich ist. Diese Radialbohrungen 17 führen
in Zuflußaxialbohrungen 18, die am oberen Wellenbund 19
ausmünden und über 180° Umlenkbogen mit den entsprechen
den Abflußaxialbohrungen 32 verbunden sind.
Zuflußbohrungen 21 führen zu den Radialbohrungen 17,
welche an ihren Enden mittels Verschlußzapfen 22 ver
schlossen sind.
Die Antriebs- und Trägerwelle 5 ist mit ihrer Lager
scheibe 15 in einem Lagerteil mit einem oberen Lager
flansch 25 und einem unteren Lagerflansch 26 gelagert.
Der obere Lagerflansch 25 weist einen oberen Ringkanal 27
auf, während ein entsprechender, dem oberen Ringkanal 27
axial gegenüberliegender unterer Ringkanal 28 im unteren
Lagerflansch 26 vorgesehen ist. Die Lagerflansche 25, 26
sind beispielsweise dichtend verschraubt, wobei die
O-Ringdichtung 38 und die Wellendichtungsringe 45 das aus
den Lagerflanschen 25, 26 bestehende Gehäuse abdichten.
In ein Anschlußstück 29 mündet ein Druckwasseranschluß
stutzen 30, welcher über Ausnehmungen 31 zu den Zufluß
bohrungen 21 führt. Den Zuflußbohrungen 21 entsprechende
Rückflußbohrungen 33 münden aus Abflußradialbohrungen
35 in einen aus Bohrungen und Ausnehmungen bestehenden,
nur schematisch angegebenen Rückflußweg 37, welcher zum
Saugstutzen der Wasserpumpe (nicht dargestellt) führt. Es
können auch andere Medien als Wasser verwendet werden.
Der Frage des Dichtens muß bei dieser Konstruktion eine
große Wichtigkeit beigemessen werden. Die Lagerscheibe
15 liegt je nach applizierten Druckverhältnissen und
Gewichtsbelastungen mehr oder weniger an den oberen oder
unteren Gleitringen 44 an. Die Gleitringe 44 haben
gleichzeitig eine Dichtungsfunktion und bilden somit
praktisch quasi Dichtungen. Die Gleitringe 44 können
beispielsweise aus Lagermetallen bestehen oder aus
Kunststoffen, beispielsweise Teflon.
Ein die Lagerflansche 25 und 26 tragender Stützring 40
ist seinerseits auf drei Tellerfedern 39 gelagert, welche
die Einstellung der abzustützenden Kräfte ermöglichen.
Eine weiche, federnde Lagerung kann bei Bedarf ebenfalls
realisiert werden. Zwischen dem Stützring 40 und einer
Federscheibe 42 ist eine elektrische Isolierscheibe 41
angeordnet. Die Tellerfedern 39 ruhen ihrerseits auf La
germuttern 43, mit deren Hilfe die Weichheit bzw. Härte
der Abfederung der Tellerfedern 39 eingestellt werden
kann.
Im Betrieb arbeitet die Drehdurchführung 4 wie folgt:
Die Wasserpumpe - es könnte auch eine andere Lagerflüs
sigkeit gefördert werden - wird in Betrieb gesetzt, so
daß das Wasser entsprechend der Drosselstelle im Wasser
umlaufsystem mit sehr kleiner Geschwindigkeit, wie dies
in hydrostatischen Lagern der Fall ist, im Kreislauf
strömt. Von der Pumpe kommend gelangt das Wasser durch
den Druckwasseranschluß 30 und die Ausnehmungen 31 in
den unteren Ringkanal 28. Hier wirkt der Wasserdruck auf
die obere Ringfläche des unteren Ringkanals 28, so daß
eine nach oben gerichtete Hubkraft die Antriebs- und Trä
gerwelle 5 an der Lagerscheibe 15 stützt. Das Wasser be
wegt sich vom Ringkanal 28 durch die Zuflußbohrungen 21
in die Zuflußradialbohrungen 17 und von dort in die Zu
flußaxialbohrungen 18. Dann gelangt es in den Umlenkbo
gen im Karussell 16 (nicht dargestellt), in welchen Tei
len im Querschnitt veränderbare Drosselstellen vorgesehen
sind. Das Wasser gelangt dann durch entsprechende Ab
flußaxialbohrungen 32 in Abfluß-Radialbohrungen 35 und
von dort über Rückflußbohrungen 33 in den oberen Ring
kanal 27, wo es mit entsprechendem, auf die Lagerscheibe
15 wirkenden Wasserdruck eine der erwähnten Hubkraft ent
gegengesetzte Kraft erzeugt. Deren Größe hängt von der
Größe der Werkfläche an der Lagerscheibe 15 und vom dort
herrschenden Druck ab. Durch eine entsprechende Drosse
lung in den Umlenkbogen des Karussells 16 können die Hub
kraft und die ihr entgegenwirkende Kraft geregelt werden,
so daß, entsprechend der Gewichte der zu beschichtenden
Gegenstände im wesentlichen eine Gleichgewichtslage er
reicht werden kann, in welcher die Lagerscheibe 15 quasi
hydrostatisch gelagert ist. Das hydrostatische Medium,
beispielsweise Wasser, kann gleichzeitig auch auf das
Karussell 16 bzw. den Substratträger geführt werden und
dort als Heiz- oder insbesondere als Kühlmittel verwendet
werden.
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, sind beim vorliegenden Bei
spiel je drei parallel zueinander liegende Zufluß- und
entsprechende Abflußaxialbohrungen vorgesehen.
Die ganze Lagerung mit den drehenden Teilen ist auf den
Tellerfedern 39 abgestützt, so daß auch bei allfälligen
plötzlichen Kraftänderungen auf das Antriebssystem keine
Schläge auftreten, sondern eine weiche Federung vor
Schlägen schützt.
Die erfindungsgemäße Lagerung läßt sich in jeder Lage
an einer Vakuumanlage einbauen. Beispielsweise können
Substrathalter wie Drehteller, Kalotten, Körbe u. a. auch
hängend an der Lagerung betrieben werden.
Die vorliegende Lagerung kann große Gewichte aufnehmen
bei geringer Bildung von Abrieb bzw. Partikel, wie dies
für Vakuumprozeßanlagen besonders wichtig ist. Die er
findungsgemäße Ausführung läßt sich außerdem leicht
außerhalb des Prozeßvakuums anbringen, was zusätzlich
die Partikelschutzsicherheit erhöht. Bei einfacheren An
wendungen kann die Lagerung aber auch direkt im Vakuum
ohne zusätzliche Abdichtung 46 betrieben werden.
Die Lagerung läßt bei den hohen Kräften von mehreren 10
kg und mehreren 100 kg oder größeren Belastungen, eine
äußerst kompakte Bauweise zu. Dies ermöglicht eine vor
teilhafte konstruktive Ausgestaltung von Anlagekonzepten.
Außerdem ist dies bei solcher Art aufwendiger Produk
tionsanlagen ein wichtiger Wirtschaftlichkeitsfaktor.
Obwohl große Hebelkräfte auftreten können, ist die er
findungsgemäße Lagerung im wesentlichen kippfrei. Auch
sind sehr gute Dämpfungseigenschaften vorhanden bezüglich
Schlägen und ruhigem Lauf. Bei Vakuumprozessen ist dies
wegen der hohen geforderten Präzision und der empfindli
chen Aggregate äußerst wichtig. Da, wie erwähnt, kaum
Abrieb an den Lagerteilen entsteht, ist eine hohe Lebens
dauer des Lagers und auch der Dichtungen erzielbar.
Claims (10)
1. Vakuumbeschichtungsanlage mit drehgetriebenem Sub
stratträger, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung
des Substratträgers als quasihydrostatische Drehdurch
führung (4) ausgebildet ist.
2. Anlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme der zu
beschichtenden Teile eine Halterung (16) vorgesehen ist,
die mit einer Antriebswelle (5) wirkverbunden ist.
3. Anlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (5)
eine Lagerscheibe (15) aufweist.
4. Anlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerscheibe (15)
im Betrieb hydrostatisch gelagert ist, wobei vorzugsweise
die Lagerung beidseits der Lagerscheibe (15) über minde
stens je einen Ringkanal (27, 28) erfolgt.
5. Anlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (5)
in der Wandung (3) der Anlage (1) radial geführt ist.
6. Anlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkanäle (27, 28)
in einem federgelagerten (39) Gehäuse (25, 26) angeordnet
sind.
7. Anlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerscheibe (15)
mit radialen Kanälen (17, 35) versehen ist, welche mit
Axialkanälen (18, 32) des Wellenteils der Antriebswelle
(5) wirkverbunden sind.
8. Anlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Kanäle
(17, 35) gegen den Umfang der Lagerscheibe (15) hin offen
sind, um ein hydrostatisches, radiales Lagerpolster zu
bilden.
9. Anlage, vorzugsweise nach mindestens einem der Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Änderung der
Tragkraft der Axiallagerung ein Hydrauliksystem mit Lei
stungseinstellung oder Leistungsregelung vorgesehen ist.
10. Anlage, vorzugsweise nach mindestens einem der An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Änderung der
Tragkraft der Axiallagerung mindestens eine, vorzugsweise
von außen veränderbare, Drosselstelle im Hydrauliksystem
angeordnet ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH1489/92A CH685348A5 (de) | 1992-05-08 | 1992-05-08 | Vakuumbeschichtungsanlage mit drehgetriebenem Substratträger. |
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Legal Events
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