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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung einer Sonderatmosphäre mit einem Medienanschluss,
insbesondere eine Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten im
Hochvakuum mit einem Kühlmittelanschluss.
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Bei
vielen bekannten Arbeitsverfahren, die unter einer Sonderatmosphäre wie unter
einer Schutzatmosphäre
oder im Hochvakuum ablaufen, beispielsweise den heutigen Verfahren
zur Hochvakuumbeschichtung von Substraten, wie thermische Verdampfung
oder Sputtern (Kathodenzerstäubung), stellt
sich das Problem, die entstehende Wärme abzuführen, um die technologischen
Parameter konstant zu halten und so qualitativ hochwertige Ergebnisse
zu erzielen. Hierfür
muss ein Kühlmittel,
beispielsweise Wasser, in die Prozesskammer, beispielsweise eine
Hochvakuumkammer (nachfolgend Kammer genannt) eingebracht werden,
die dazu dient, die Wärme
von den in der Kammer befindlichen Vorrichtungsteilen aufzunehmen
und aus der Kammer herauszuführen.
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Bei
Vakuumbeschichtungsanlagen für
plattenförmige
Substrate sind im Beschichtungsbereich eine oder mehrere Kammern
mit Einrichtungen zum Verdampfen oder Zerstäuben des Beschichtungsmaterials,
beispielsweise thermische Verdampfer oder Magnetronsputtereinrichtungen,
in technisch sinnvoller Anzahl und Beschaffenheit vorhanden. Auf
Grund der Geometrie dieser Einrichtung gelangt ein Anteil des verdampften
oder zerstäubten
Targetmaterials nicht auf das Substrat, sondern auf in der Be schichtungskammer
angeordnete stationäre
Bauteile.
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Diese
Bauteile sind in der Regel so gestaltet, dass sie einerseits große Mengen
des Targetmaterials aufnehmen können,
um eine Partikelbildung durch Ablösen auf dem Substrat zu verhindern.
Andererseits müssen
diese Bauteile nach Möglichkeit temperiert,
d.h. gekühlt
werden. Durch Beibehaltung einer konstanten Temperatur sollen mechanische Spannungen
in den aufgebrachten Schichten minimiert und die technologischen
Bedingungen zum Aufbringen der Schicht konstant gehalten werden.
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Für die Anordnung
der in der Kammer befindlichen Vorrichtungsteile gibt es mehrere
Varianten. Beispielsweise können
Kühlmittel
führende
Vorrichtungsteile in der Kammer fixiert werden. An diese Vorrichtungsteile
werden beispielsweise Winkelprofile, vorzugsweise aus Aluminium,
zur Aufnahme des Targetmaterials geklemmt. Während der Wartung werden lediglich
die Winkelprofile ausgetauscht.
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Um
die Reinigung und Wartung derartiger Vorrichtungen zu erleichtern,
sind in einer anderen Variante die in der Kammer befindlichen Vorrichtungsteile,
wie Verdampfer, Magnetrons, Targets, oder Blenden an einem Hilfsgestell
angeordnet, das im Innern der Kammer herausnehmbar gelagert ist. Das
Kühlmittel
wird den zu kühlenden
Vorrichtungsteilen über
Kühlmittelleitungen
zugeführt,
die ebenfalls an dem Hilfsgestell angeordnet sind, um die zu kühlenden
Vorrichtungsteile mit Kühlmittel
versorgen zu können.
Das Hilfsgestell mit den daran angeordneten Vorrichtungsteilen ist
mittels Hebezeug komplett aus der Kammer entfernbar, d.h. die zur
Aufnahme des verdampften oder zerstäubten Targetmaterials vorgesehenen
Bleche oder Winkelprofile und die Kühlmittel führenden Vorrichtungsteile werden
zusammen gehandhabt.
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Um
die Herausnehmbarkeit des Hilfsgestells zu gewährleisten, müssen die
im Innern der Kammer angeordneten Kühlmittelleitungen von den sie
versorgenden, außerhalb
der Kammer angeordneten Kühlmittelzuführungen
entkoppelbar sein. Hierzu sind die inne ren Kühlmittelleitungen mit den äußeren Kühlmittelzuführungen
durch bekannte Verbindungsmittel, wie Verschraubungen oder Schnellverschlüsse, miteinander
verbunden. Um zu vermeiden, dass Kühlmittel aus undichten Verbindungsmitteln
in die Kammer eintritt, müssen
diese Verbindungsmittel außerhalb
der Kammer angeordnet sein.
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Für den Kühlmittelanschluss
der Variante mit Hilfsgestell kann der Anschluss einerseits durch
einen im Behälterboden
liegenden Flansch erfolgen. Nachteilig dabei ist die schlechte Erreichbarkeit
des Flansches, zusätzlich
erschwert durch seitliche Behälterversteifungen.
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In
EP 1 019 946 B1 wird
eine Lösung
vorgeschlagen, bei der ein Kühlmittelanschluss über die Seitenwand
des Behälters
ragt. Das Hilfsgestell weist an einer Längsseite einen über die
Prozesskammer greifenden Ausleger mit Versorgungsanschlüssen zumindest
für Kühlmittel
auf. Durch diese Gestaltung entfallen innerhalb der Prozesskammer
befindliche, beim Ausbau von Einbauteilen zu lösende Kühlmittelverbindungen, wodurch
die Gefahr eines Austritts von Kühlmittel
innerhalb der Prozesskammer infolge nicht dichter Verbindungen entfällt. Ein
Nachteil der vorgeschlagenen Lösung
besteht darin, dass die Kammerdecke (d.h. die Dichtfläche des
Behälters) und
der den Behälter
abschließende
Deckel aufgrund der darin vorgesehenen Durchführung für den Versorgungsanschluss
unsymmetrisch sind. Außerdem
sind die über
die Kammerdecke hinausragenden Vorrichtungsteile bei geöffnetem
Deckel der Gefahr von Beschädigungen
ausgesetzt.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung mit
einem Medienanschluss, insbesondere eine Vorrichtung zur Beschichtung
von Substraten im Hochvakuum mit einem Kühlmittelanschluss anzugeben,
bei der die Bedienung des Kühlmittelanschlusses
(Ankoppeln und Lösen)
mit geringem technischem Aufwand vereinfacht wird.
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Erfindungsgemäß wird die
Aufgabe gelöst durch
eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Bereitstellung einer Sonderatmosphäre enthält eine Kammer, die einen Behälter mit
einer Wandung, einer verschließbaren Öffnung und
einer Dichtfläche, einen
Deckel sowie einen Medienanschluss umfasst und ist dadurch gekennzeichnet,
dass der Medienanschluss aus einer in das Innere der Kammer ragenden
Einstülpung
der Wandung des Behälters
mit einer der Öffnung
des Behälters
zugewandten Durchführung
zur Aufnahme eines Anschlussstutzens und einem in die Durchführung der
Einstülpung
einsetzbaren Anschlussstutzen besteht.
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Die
Einstülpung
kann an jeder beliebigen Stelle der Wandung, einschließlich eines
eventuell vorhandenen Bodens, angeordnet sein.
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In
einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung zum Beschichten
von plattenförmigen Substraten
ausgebildet, wobei die Wandung des Behälters aus einem Boden und einer
Seitenwand gebildet ist, die Einstülpung an der Seitenwand zwischen Dichtfläche und
Boden des Behälters
angeordnet ist, die Vorrichtung weiterhin eine Kühleinrichtung umfasst und der
Anschlussstutzen nach der Montage der Kühleinrichtung im Innern der
Kammer aus der Kammer hinaus ragt.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthalten der Anschlussstutzen
oder/und die Durchführung
der Einstülpung
Dichtmittel zur Abdichtung der Kammer. Das Dichtmittel ist vorteilhaft
als Konussitz des Anschlussstutzens in der Durchführung ausgebildet.
Hierdurch wird verhindert, dass eindringende Außenluft das in der Kammer herrschende
Vakuum zerstört
oder die Schutzatmosphäre
beeinträchtigt.
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Zur
Verbesserung der Dichtungswirkung enthält das Dichtmittel in einer
besonders vorteilhaften Ausführung
der Erfindung einen O-Ring aus einem Elastomer.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Anschlussstutzen
an seinem aus der Kammer ragenden Ende eine Schnellkupplung oder eine
Aufnahme für
eine Schnellkupplung auf. Unter Schnellkupplung soll im Sinne dieser
Anmeldung auch jeder elektrische Steckverbinder angesehen werden.
Hierdurch wird der Zeitaufwand bei der Montage und Demontage der
Medienzuführung
gegenüber
herkömmlichen
Verbindungsmitteln, wie beispielsweise Verschraubungen, wesentlich
herabgesetzt.
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Vorteilhaft
ist die Einstülpung
durch ein separates Bauteil gebildet, das in einer dafür vorgesehenen Öffnung der
Wandung angeordnet und mit Verbindungsmitteln an der Wandung des
Behälters
befestigt ist. Diese Variante ist besonders zweckmäßig zur
Nachrüstung
bereits existierender Vorrichtungen verwendbar und ist außerdem zu
bevorzugen, wenn an der Wandung des Behälters nicht geschweißt werden
darf.
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Das
separate Bauteil kann vorteilhaft zylindrisch oder quaderförmig ausgebildet
sein und an seinem Rand einen Flansch zur Anbringung an der Wandung
des Behälters
aufweisen. Die zylindrische Form benötigt wenig Material und bietet
eine hohe Druckfestigkeit, während
die Quaderform mehr Raum für
die Montage der Medienzuleitung bietet, einfacher und kostengünstiger
zu fertigen ist und die Abdichtung der Durchführung erleichtert, da eine ebene
Fläche
zur Verfügung
steht.
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Die
Verbindungsmittel sind bevorzugt Schraubenbolzen, um die Montage
der Einstülpung an
der Wandung des Behälters
einfach zu gestalten und eine lösbare
Verbindung zwischen Einstülpung und
Behälter
zu erhalten.
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Es
sei ausdrücklich
angemerkt, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bereitstellung
einer Sonderatmosphäre
mit Medienanschluss in vielen Bereichen der gewerblichen Wirtschaft
verwendbar ist und ihr Einsatz nicht etwa auf die Beschichtung von
Substraten im Hochvakuum beschränkt
ist. Vielmehr ist die erfindungsgemäße Vorrichtung nutzbringend überall dort
einsetzbar, wo Arbeitsverfahren im Hochvakuum oder unter Schutzatmo sphäre ablaufen müssen. In
gleicher Weise ist der zu dem Medienanschluss gehörige Anschlussstutzen
nicht als auf Anschlüsse
für flüssige oder
gasförmige
Medien beschränkt
anzusehen, sondern der Anschlussstutzen kann ebenso dazu dienen,
elektrische Versorgungsleitungen oder elektronische Mess- oder Steuerleitungen
in die Kammer hinein bzw. aus ihr hinaus zu führen oder eine mechanische
Einrichtung, beispielsweise ein Gestänge oder eine Welle, durch
die Seitenwand der Kammer zu führen.
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Nachfolgend
wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung,
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2 ein
zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung und
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3 ein
drittes Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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In 1 ist
ein erstes Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Bereitstellung einer Sonderatmosphäre dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel
ist die Vorrichtung zum Beschichten von plattenförmigen Substraten ausgebildet.
Sie besteht aus einer Kammer zur Aufnahme weiterer Vorrichtungsteile,
die einen Behälter 1 mit
einer Wandung 2, einer verschließbaren Öffnung 6 und einer
Dichtfläche 5 sowie
einen Medienanschluss umfasst.
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Die
Wandung 2 des Behälters 1 ist
aus einem Boden 4 und einer Seitenwand 3 gebildet.
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Der
Medienanschluss besteht aus einer in das Innere der Kammer ragenden
Einstülpung 7 der Wandung 2 des
Behälters 1 und
weist eine der Öffnung 6 des
Behälters 1 zugewandte
Durchführung 8 zur
Aufnahme eines Anschlussstutzens 12 auf, in die der Anschlussstutzen 12 einsetzbar
ist.
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Die
Einstülpung 7 ist
zwischen der Dichtfläche 5 und
dem Boden 4 in der Wandung 2 des Behälters 1 angeordnet.
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Weiterhin
umfasst die Vorrichtung eine Kühleinrichtung 14.
Nach der Montage der Kühleinrichtung 14 im
Innern des Behälters 1 ragt
der Anschlussstutzen 12 aus dem Behälter 1 hinaus.
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Die
Kühleinrichtung 14 ist
mit einem Tragrahmen 15 verbunden, an dem die Magnetronumgebung eines
nicht näher
dargestellten Magnetron befestigt ist. Der Tragrahmen 15 dient
dem leichten Herausnehmen der Magnetronumgebung aus der Beschichtungskammer,
d.h. dem Behälter 1,
wobei Verbindungselemente des Tragrahmens 15 gelöst werden und
dieser mittels einer Hebevorrichtung herausgehoben wird. Dann können die
Wartungsarbeiten an der Targetumgebung außerhalb des Behälters unter Gewährleistung
leichter Zugänglichkeit
durchgeführt werden.
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In 2 ist
ein zweites Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Bereitstellung einer Sonderatmosphäre dargestellt, die ebenfalls
zum Beschichten von plattenförmigen
Substraten ausgebildet ist.
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Der
Anschlussstutzen 12 und die Durchführung 8 der Einstülpung 7 enthalten
Dichtmittel 9 zur Abdichtung der Kammer, um das Eindringen
von Außenluft
zu verhindern. Das Dichtmittel 9 ist als Konussitz des
Anschlussstutzens 12 in der Durchführung 8 ausgebildet,
der einen O-Ring aus einem Elastomer enthält.
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Der
Anschlussstutzen 12 weist an seinem aus dem Behälter 1 ragenden
Ende eine Aufnahme für
eine Schnellkupplung 13 auf. Hierdurch wird der Zeitaufwand
bei der Montage und Demontage der (nicht dargestellten) Medienzuführung gegenüber herkömmlichen
Verbindungsmitteln, wie beispielsweise Verschraubungen, wesentlich
herabgesetzt.
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Die
Einstülpung 7 ist
durch ein separates Bauteil gebildet, das in einer dafür vorgesehenen Öffnung der
Wandung 2 angeordnet und mit Verbindungsmitteln 11 an
der Wandung 2 des Behälters 1 befestigt
ist. Das separate Bauteil ist quaderförmig ausgebildet und weist
an seinem Rand einen Flansch 10 zur Anbringung an der Wandung 2 des
Behälters 1 auf.
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Die
Verbindungsmittel 11 sind Schraubenbolzen, wodurch die
Verbindung zwischen Einstülpung 7 und
Behälter 1 lösbar ist.
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In 3 ist
ein drittes Ausführungsbeispiel der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Bereitstellung einer Sonderatmosphäre dargestellt.
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In
diesem Ausführungsbeispiel
besteht der Behälter 1 aus
einem zylindrischen Kessel mit einer Wandung 2 und einem
Flansch, der die Dichtfläche 5 darstellt.
In der Wandung 2 des Behälters 1 ist eine Einstülpung 7 angeordnet,
die mit dem Behälter 1 unlösbar verbunden
ist. Die Einstülpung 7 weist
eine zur Öffnung 6 des
Behälters 1 weisende
Durchführung 8 auf,
in die ein (nicht dargestellter) Anschlussstutzen 12 einsetzbar
ist.
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- 1
- Behälter
- 2
- Wandung
- 3
- Seitenwand
- 4
- Boden
- 5
- Dichtfläche
- 6
- Öffnung
- 7
- Einstülpung
- 8
- Durchführung
- 9
- Dichtmittel
- 10
- Flansch
- 11
- Verbindungsmittel
- 12
- Anschlussstutzen
- 13
- Aufnahme
für Schnellkupplung
- 14
- Kühleinrichtung
- 15
- Tragrahmen