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Die
vorliegende Erfindung betrifft Filmauftragvorrichtungen und insbesondere
eine Filmauftragvorrichtung, bei welcher eine zylinderförmige Filmauftragkammer
benutzt wird, um einen Filmauftragvorgang auf Flachsubstraten durchzuführen.
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Bei
herkömmlichen
Filmauftragvorrichtungen hat sich die Forschung darauf konzentriert,
die geometrische Anordnung der Ausrüstung zu verbessern, um die
Ausbeuten der Produktionslinien effektive zu erhöhen. Gegenwärtig wird dies bewerkstelligt durch
Maximierung der Raumausnutzung einer Filmauftragumgebung, um die
Anzahl der Elemente, die in der Raumeinheit zu beschichten sind,
dergestalt zu erhöhen,
dass die Anzahl derjenigen Elemente, welche mit einem Filmauftragvorgang
in der Zeiteinheit vollständig
fertig gestellt werden, erhöht
werden kann, um einer Forderung der Massenproduktion nachzukommen,
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5 zeigt eine herkömmliche
Filmauftragvorrichtung für
ein röhrenförmiges Substrat,
welche benutzt wird, um eine gewünschten
Absorptionsschicht auf ein inneres Glasrohr einer Vollglas-Vakuumröhre aufzubringen,
so dass für
das Glasrohr die Absorption von Solarstrahlung verbessert wird.
Wie in 5 dargestellt
ist, ist eine Scheibe 70 vorhanden, welche um ihren Mittelpunkt 71 drehbar
ist, und eine gewisse Anzahl von zu beschichtenden Glasrohren 72 befindet
sich in einem gleichförmigen
Abstand auf dem Umfang der Scheibe 70. Die Glasrohre 72 drehen
sich auch um den Mittelpunkt, wenn sich die Scheibe 70 dreht,
und jedes der Glasrohre 72 dreht sich zudem selbst dergestalt
um seine eigene Achse, dass jede Stelle auf den Oberflächen der Glasrohre 72 während der
Drehung nacheinander auf den Mittelpunkt 71 der Scheibe 72 zu
gerichtet ist. Darüber
hinaus befindet sich ein Sputter-Targetmaterial 73 dicht
am Mittelpunkt 71 der Scheibe, und ein zu beschichtendes/aufzubringendes
Material, befindet sich auf dessen Oberfläche. Ein Ionenbeschussverfahren
wird eingesetzt, um das Targetmaterial 73 dergestalt zu
bombardieren und zu erregen, dass das auf der Oberfläche des
Targetmaterials 73 befindliche zu beschichtende/aufzutragende
Material gleichmäßig auf
die Oberflächen
der Glasrohre 72 durch Sputtern aufgebracht werden kann.
Dies erreicht einen Filmauftragvorgang mit einer hohen Raumausnutzung,
um das gewünschte
Material gleichzeitig auf die Anzahl von Glasrohren 72 aufzubringen.
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Auch
wenn die vorerwähnte
Filmauftragvorrichtung hohe Filmauftragausbeuten hinsichtlich der Filmauftragung
liefert, so ist doch ihre Anwendung ziemlich begrenzt, da damit
nur rohrförmige
Elemente beschichtet werden können.
Es ist schwierig, dasselbe Konzept zu benutzen, um die gewünschten Filmauftragausbeuten
auch für
Flachsubstrate wie beispielsweise thermische Flachkollektoren zu
erzielen. Wenn unter Bezugnahme auf 6 die
Scheibe und das Targetmaterial, die in 5 dargestellt sind, benutzt werden, um
einen Filmauftragvorgang auf Flachsubstraten durchzuführen, so
können
bei der höchsten
Raumausnutzung die Flachsubstrate 80 nur in Form eines
Kreises auf dem Umfang der Scheibe 70 angeordnet werden,
und die zu beschichtenden Oberflächen
der Flachsubstrate 80 sind auf den Mittelpunkt 71 der
Scheibe 70 gerichtet. Eine derartige Anordnung ermöglicht eine
gleichmäßige Filmauftragung,
setzt aber die Ausbeuten bezüglich der
Filmauftragung bei der Massenproduktion herab. Wenn darüber hinaus
die zu beschichtenden Flachsubstrate 80 überdimensioniert
sind, wird ihre Anordnung auf dem Umfang der Scheibe 70 schwierig,
und die Anzahl der Flachsubstrate 80 pro Raumeinheit würde abnehmen.
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Andererseits
ist vorgeschlagen worden, den Durchmesser der Scheibe zu vergrößern, um
die Ausbeuten der Filmauftragung zu verbessern. Eine solche Vorgehensweise
erhöht
nicht nur die Kosten der Filmauftragausrüstung, sondern setzt auch die Gesamtraumausnutzung
herab. Die Ursache liegt darin, dass die Flachsubstrate nur in Form
eines Kreises auf dem Umfang der Scheibe angeordnet werden können, wenn
eine gleichmäßige Filmauftragung
erzielt werden soll. Damit wird die Gesamtzahl der zu beschichtenden Substrate
nur um eine begrenzte Anzahl erhöht,
aber der ungenutzte Raum auf der Scheibe nimmt zu.
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Das
hier zu lösende
Problem besteht daher darin, eine Filmauftragvorrichtung für Flachsubstrate vorzustellen,
welche die Ausbeuten der Filmauftragung und die Gesamtraumausnutzung
verbessern und gleichermaßen
die Gesamtkosten der Ausrüstung
senken kann.
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Angesichts
der oben dargestellten Nachteile des Standes der Technik besteht
das vorrangige Ziel der vorliegenden Erfindung darin, eine Filmauftragvorrichtung
für Flachsubstrate
zu liefern, damit die Ausbeuten der Filmauftragung erhöht werden
können.
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Ein
weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Filmauftragvorrichtung
für Flachsubstrate
zu liefern, so dass die Raumausnutzung verbessert wird.
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Noch
ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
Filmauftragvorrichtung für Flachsubstrate
zu liefern, so dass die Gleichmäßigkeit
der Filmauftragung verbessert wird.
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Noch
ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine
Filmauftragvorrichtung für Flachsubstrate
zu liefern, so dass die Ausrüstungskosten
gesenkt werden.
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Gemäß den oben
genannten und weiteren Zielen schlägt die vorliegende Erfindung
eine Filmauftragvorrichtung für
Flachsubstrate vor, welche umfasst: eine Kammer; eine innerhalb
der Kammer vorhandene Scheibe; eine Anzahl von auf dem Umfang der
Scheibe angeordneten Lagerkörpern,
wobei sich auf jedem dieser Lagerkörper mindestens ein Flachsubstrat
montiert befindet; eine Antriebsvorrichtung, um die Scheibe bzw.
die Lagerkörper
in Drehung zu versetzen; und eine innerhalb der Kammer angeordnete
Filmauftrageinheit, um ein zu beschichtendes/aufzutragendes Material
auf die Flachsubstrate aufzubringen.
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Die
vorerwähnten
Lagerkörper
sind als Säulen
mit einem gleichseitigen Dreieck als Grundfläche ausgebildet und befinden
sich jeweils in einem konstanten Abstand vom Rotationszentrum der
Scheibe. Die Antriebsvorrichtung umfasst einen Motor und ein Getriebe.
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Ferner
umfasst die Filmauftragvorrichtung ein drehbares oder stationäres zylinderförmiges Targetmaterial,
welches dicht an zentraler Stelle innerhalb der Kammer angeordnet
ist. Das zu beschichtende/aufzutragende Material befindet sich auf
einer Fläche
des Targetmaterials und wird durch geladene Ionen beschossen und
angeregt, die anschließend auf
die Flächen
der Flachsubstrate aufgebracht werden sollen.
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Daher
werden gemäß der vorliegenden
Erfindung die Ausbeuten und die Raumausnutzung durch räumliche
Anordnung und einen Drehmechanismus der als Dreiecksäulen ausgebildeten
Lagerkörper
dergestalt verbessert, dass mit dem Filmauftragvorgang die Massenproduktion
und eine gleichmäßige Filmauftragung
erzielt und die Kosten der Ausrüstung
gesenkt werden können.
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Die
vorliegende Erfindung kann besser verstanden werden durch Lesen
der folgenden ausführlichen
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme
auf den beigefügten Zeichnungssatz,
in welchem bedeuten:
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1A ist
eine Draufsicht auf eine Filmauftragvorrichtung für Flachsubstrate
gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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1B ist
eine schematische Darstellung eines als Dreiecksäule ausgebildeten Lagerkörpers, wie
er in 1A dargestellt ist;
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2 ist
eine Seitenansicht der in 1 dargestellten
Filmauftragvorrichtung;
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3A und 3B sind
schematische Darstellungen, welche einen Vergleich der Raumausnutzung
während
eines Filmauftragvorgangs zwischen der Benutzung eines als Dreiecksäule ausgebildeten Lagerkörpers und
eines als Vierecksäule
ausgebildeten Lagerkörpers
zeigen;
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4 ist
eine schematische Darstellung einer Filmauftragvorrichtung gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 (Stand
der Technik) ist eine Draufsicht auf eine herkömmliche Filmauftragvorgang
für ein rohrförmiges Substrat;
und
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6 (Stand
der Technik) ist eine schematische Darstellung, welche einen Filmauftragvorgang zeigt,
der auf Flachsubstraten unter Verwendung der in 5 dargestellten
herkömmlichen
Filmauftragvorrichtung durchgeführt
wird.
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1A ist
eine Draufsicht auf eine Filmauftragvorrichtung 1 für Flachsubstrate 10 gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung, bei welcher ein zu beschichtendes/aufzutragendes
Material auf eine Anzahl von Flachsubstraten 10 gleichzeitig
aufgebracht werden soll. Die Filmauftragvorrichtung 1 umfasst:
eine Kammer 50, eine innerhalb der Kammer 50 befindliche
Scheibe 20, eine gewisse Anzahl von auf dem Umfang der
Scheibe 20 angeordneten Lagerkörpern 30, eine (nicht
dargestellte) Antriebsvorrichtung, um die Scheibe 20 bzw. die
Lagerkörper 30 in
Drehung zu versetzen, und eine innerhalb der Kammer 50 befindliche
Filmauftrageinheit 45.
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Die
Scheibe 20 ist um ihren Mittelpunkt 21 drehbar.
Die Anzahl von Lagerkörpern 30 befindet sich
auf dem Umfang der Scheibe 30. Wie in 1B dargestellt
ist, umfasst jeder der Lagerkörper 30 eine Welle 33 und
einen Befestigungsbügel,
der als eine gleichseitige Dreiecksäule ausgebildet ist, auf der Welle 33 geschwenkt
ist und diese umgibt. Die Dreiecksäulen-Lagerkörper 30 sind in einem
gleichmäßigen Abstand
als Kreis angeordnet und befinden sich jeweils im konstanten Abstand
vom Mittelpunkt 21 der Scheibe 20 (d. h. vom Drehpunkt).
Die Dreiecksäulen-Lagerkörper 30 drehen
sich um den Mittelpunkt 21, wenn sich die Scheibe 20 dreht,
und führen jeweils
eine Eigendrehung um den Schwerpunkt 31 des projizierten
gleichseitigen Dreiecks aus.
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Unter
Bezug auf 1B umfasst der Lagerkörper 30 die
Dreiecksäulen-Befestigungsklammer, welche
drei Rechteckflächen 32 bildet.
Ein zu beschichtendes Flachsubstrat 10 (wie beispielsweise ein
thermischer Flachkollektor) kann auf jede der drei Rechteckflächen 32 montiert
werden, und die Fläche des
zu beschichtenden Flachsubstrats 10 zeigt vom Lagerkörper 30 dergestalt
nach außen,
dass jeder der Lagerkörper 30 mit
drei Flachsubstraten 10 bestückt werden kann. Darüber hinaus
ist die Welle 33 innerhalb des Dreiecksäulen-Befestigungsbügels angeordnet
und ist mit einem sich auf der Scheibe 20 befindlichen
und in 2 (in welcher nur ein Lagerkörper 30 dargestellt
ist) dargestellten Hilfsgetriebe 41 dergestalt verbunden,
dass der Lagerkörper 30 sich
auf der Scheibe 20 mittels der Welle 33 und des Hilfsgetriebes 41 sich
um sich selbst drehen kann.
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Unter
weiterem Bezug auf die 1A und 2 umfasst
die Filmauftrageinheit 45 ein Targetmaterial, welches sich
zwischen den Lagerkörpern 30 und
dem Mittelpunkt 21 der Scheibe 20 und an einer
außermittigen
Stelle nahe dem Mittelpunkt 21 befindet. Das Targetmaterial 45 kann
als ein drehbarer oder stationärer
Zylinder ausgebildet sein, und eine Fläche des Targetmaterials 45 ist
mit dem zu beschichtenden/aufzutragenden Material dergestalt versehen,
dass das zu beschichtende/aufzutragende Material angeregt und auf
die Umgebung des Targetmaterials 45 durch Sputtern aufgebracht
werden kann und anschließend
durch Sputtern auf die Lagerkörper 30 aufgebracht
werden kann, welche sich um den Mittelpunkt 21 der Scheibe 20 drehen.
Das Ergebnis ist, dass das zu beschichtende/aufzutragende Material
auf die Flächen
der Flachsubstrate 10, die sich auf den Rechteckflächen 32 der
Lagerkörper 30 befinden,
aufgebracht werden kann.
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Gemäß der Seitenansicht
von 2 (wo nur ein Lagerkörper 30 dargestellt
ist) ist ein Antriebsmechanismus der Antriebsvorrichtung 40 bei
dieser Ausführungsform
deutlich dargestellt. Die Antriebsvorrichtung 40 umfasst
ein Antriebselement 42 und ein Getriebe. Das Antriebselement 42 befindet
sich unterhalb der Scheibe 20 und kann ein Motor sein. Das
Getriebe umfasst ein Hauptgetriebe 43, welches sich unterhalb
der Scheibe 20 befindet, und ein Hilfsgetriebe 41,
welches sich auf der Scheibe 20 befindet. Das Antriebselement 42 dient
dazu, die Scheibe 20 in Drehung zu versetzen, und umfasst
ein Rad 44, um in das Hauptgetriebe 43 einzugreifen.
Das Hauptgetriebe 43 ist imstande, das sich auf der Scheibe 20 befindliche
Hilfsgetriebe 41 anzutreiben, und das Hilfsgetriebe 41 dient
dazu, den Lagerkörper 30 in Drehung
zu versetzen. Dies ermöglicht,
dass der Lagerkörper
sich um das Zentrum 21 der Scheibe 20 dreht und
bei dieser Ausführungsform
auch eine Eigendrehung ausführt.
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Weiterhin
sind dieser Ausführungsform
die Flachsubstrate 10 auf die Rechteckflächen 32 der
Lagerkörper 30 geklemmt
und dort befestigt. Wie in 1B dargestellt
ist, wird zunächst
ein Leitungsstück 12 zu
einer hinteren Fläche
(d. h. einer nicht zu beschichtenden Fläche) eines jeden der Flachsubstrate 10 gebogen.
Dann werden ein oberes Befestigungsteil und ein (nicht dargestelltes)
unteres Befestigungsteil jeweils in das Leitungsstück 12 eingeführt, so
dass ermöglicht
wird, dass das Flachsubstrat 10 auf die entsprechende Rechteckfläche 32 des
Lagerkörpers 30 mit
Hilfe des Leitungsstücks 12 geklemmt wird.
Das ist jedoch so zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht
auf ein derartiges Anklemmverfahren beschränkt ist; denn es sind für das einwandfreie
Befestigen der Flachsubstrate 10 auf den Rechteckflächen 32 der
Lagerkörper 30 auch
andere Verfahren wie beispielsweise Anbringen oder Befestigen geeignet
und werden von der vorliegenden Erfindung abgedeckt.
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Wie
in 2 (wo nur ein Lagerkörper dargestellt ist) dargestellt
ist, werden, wenn in dieser Ausführungsform
ein Sputter-Filmauftragvorgang unter Verwendung des Filmauftragvorgangs 1 durchgeführt werden
soll, außerdem
die Scheibe 20 und der Lagerkörper 30 in der Kammer 50 untergebracht,
die sich in einem Vakuum befindet und mit geladenen Ionen 57 wie
beispielsweise Argonionen (Ar) gefüllt ist. Während des Filmauftragvorgangs
wird eine Spannung angelegt am die geladenen Ionen 57 und
erregt die geladenen Ionen 57, damit sie Plasma werden, welches
anschließend
das auf der Fläche
des Targetmaterials 45 befindliche zu beschichtende/aufzutragende
Material bombardiert. Die Atome des das zu beschichtenden/aufzutragenden
Materials werden durch die geladenen Ionen 57 bombardiert
und angeregt und auf den Flächen
der Flachsubstrate 10 um das Targetmaterial 45 abgelagert.
Damit wird der Filmauftragvorgang mit hoher Leistung und hoher Gleichmäßigkeit
zu Ende geführt.
Dies ist so zu verstehen, dass eine derartige Auslegung des Sputter-Verfahrens
nur auf eine Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zutrifft, jedoch keine Beschränkung des
Umfangs der vorliegenden. Erfindung darstellt. Entsprechend den
praktischen Anforderungen des Filmauftragvorgangs kann die Anzahl
der Targetmaterialien 45 erhöht werden, oder der Ort des
Targetmaterials 45 kann verändert werden.
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Die
vorliegende Erfindung koordiniert die drehbaren Dreiecksäulen-Lagerkörper und
die drehbare Scheibe, um die Ausbeuten der Filmauftragung für Flachsubstrat
zu verbessern, wodurch das Ausbeuteproblem des Standes der Technik
gelöst
wird. Eine derartige Konstruktion beruht auf der Berechnung der
Gesamtraumausnutzung, so dass die Raumausnutzung maximiert und die
Gesamtkosten für
die Ausrüstung
gesenkt werden. Unter Bezugnahme auf die 3A und 3B haben
für Flachsubstrate 10 derselben
Breite w die Fläche
und der Durchmesser eines von einem Lagerkörper 30 eingenommenen
Kreises mit einer Dreiecksäulengestalt während der
Rotation die Werte 0,33 w2 bzw. 1,15 w, wie
das in 3A dargestellt ist; falls der Lagerkörp0er 30 mit
Dreiecksäulengestalt
ersetzt wird durch einen Lagerkörper 55 mit
Vierecksäulengestalt,
dann haben die Fläche
und der Durchmesser eines vom Lagerkörper 55 während der
Drehung eingenommenen Kreises die jeweiligen erhöhten Werte 0,497 w2 bzw.
1,41 w, wie das in 3B dargestellt ist. Die vom
Vierecksäulen-Lagerkörper 55 eingenommene
Fläche
beträgt
etwas das 1,5-fache derjenigen, die vom Dreiecksäulen-Lagerkörper 30 eingenommen
wird. Auch wenn der Vierecksäulen-Lagerkörper 55 oder
der Lagerkörper
mit einer Mehreck-Säulengestalt
die Anzahl der darauf getragenen Flachsubstrate 10 erhöht, so ist
doch der von einem solchen Lagerkörper eingenommene Raum bei
Weitem größer als
derjenige, der vom Dreiecksäulen-Lagerkörper 30 eingenommen
wird, wenn die Scheibe und die Vakuumkammer jeweils ein konstantes
Volumen aufweisen. Das Ergebnis ist, dass die Anzahl der Vierecksäulen-Lagerkörper 55,
die auf der Scheibe angeordnet werden kann, dergestalt kleiner ist
als diejenige der Dreiecksäulen-Lagerkörper 30,
dass die Gesamtzahl der Flachsubstrate 10, die innerhalb der
ganzen Ausrüstung
gleichzeitig beschichtet werden können, bei Einsatz der Vierecksäulen-Lagerkörper 55 herabgesetzt
wird.
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Daher
kann die Filmauftragvorrichtung für Flachsubstrate gemäß der vorliegenden
Erfindung in der Tat die Ausbeuten der Filmauftragung und die Raumausnutzung
dergestalt verbessern, dass die Massenproduktion mit dem Filmauftragvorgang
und die Gleichmäßigkeit
der Filmauftragung erreicht und die Kosten für die Ausrüstung gesenkt werden können.
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Mit
Bezug auf 4 zeigt diese eine weitere bevorzugte
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigt, die sich aber von der vorgenannten
Ausführungsform
dahingehend unterscheidet, dass eine käfigförmige Tragscheibe 60 an
Stelle der obigen Scheibe 20 Verwendung findet. Eine Anzahl
von Haltestäben 61 befindet
sich auf dem Umfang der käfigförmigen Tragscheibe 60.
Jeder der Lagerkörper 30 mit
einer Dreiecksäulengestalt
ist auf dem Umfang der käfigförmigen Tragscheibe 60 mit
einem Befestigungsstab 63 befestigt (nur ein Lagerkörper ist
dargestellt). Es ist auch ein Antriebsmechanismus 62 vorhanden,
um die Drehung dergestalt zu bewirken, dass, wenn sich die käfigförmige Tragscheibe 60 dreht,
sich auch die Tragkörper 30 mit
der käfigförmigen Tragscheibe 60 drehen
und ferner eine jeweilige Eigendrehung ausführen. Dies kann bei der vorliegenden
Erfindung auf ähnliche
Weise zu hohen Ausbeuten Filmauftragung führen.
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Die
Erfindung ist unter Benutzung von bevorzugten Ausführungsformen
als Beispielen beschrieben worden. Dies ist jedoch so zu verstehen,
dass der Umfang der Erfindung nicht auf die offengelegten Ausführungsformen
beschränkt
ist. Vielmehr sollen verschiedenartige Abänderungen und ähnliche
Anordnungen mit unter den Schutz fallen. Der Umfang der Ansprüche sollte
daher die breitestmögliche
Deutung einbeziehen, so dass alle Abänderungen und ähnlichen
Anordnungen erfasst werden.