DE102011015464B4 - Vakuumpumpeinrichtung und -verfahren für staubhaltige Gase - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpeinrichtung sowie adäquat ein Verfahren mit dem Fokus auf langzeitstabiles und schnelles Evakuieren bei vorhandenen Störpartikeln wie Staub im zu evakuierenden Gas. Derartiges findet in der Vakuumbehandlung von großflächigen Substraten beispielsweise in der Glasbeschichtung seine Anwendung. Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine staubresistente Vakuumpumpeinrichtung aufgrund fehlender Lösungen zu schaffen sowie adäquat ein Vakuumpumpverfahren aufzuzeigen. Die Lösung besteht in einer Vakuumpumpeinrichtung zum Evakuieren mindestens eines Vakuumbehälters, die zum Erreichen und Erhalten des Endvakuums mit einem Enddruck Pumpmittel und Leitungsmittel umfasst, dass zu den Pumpmitteln mit Einlass und Auslass mindestens eine Vakuumpumpe zählt, dass die Leitungsmittel gasleitend sowie vakuumstabil in Gasflussrichtung betrachtet sowohl einen Auslass eines Vakuumbehälters mit dem Einlass eines als Endpumpe zum Erreichen des Enddrucks vorgesehenen Pumpmittels als auch die Pumpmittel untereinander vom Auslass zum Einlass verbinden und dass am Auslass eines Pumpmittels atmosphärischer Druck als Normaldruck anliegt, wobei die Endpumpe ausschließlich als Schraubenpumpe ausgeführt ist und kennzeichnenderweise der im Bereich des Feinvakuums liegende Enddruck in einem Vakuumbehälter, der zum Einschleusen von Substraten in die Anlage vorgesehen ist, erzeugt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpeinrichtung sowie adäquat ein Verfahren mit dem Fokus auf langzeitstabiles und schnelles Evakuieren bei vorhandenen Störpartikeln wie Staub im zu evakuierenden Gas. Derartiges findet in der Vakuumbehandlung von großflächigen Substraten beispielsweise in der Glasbeschichtung seine Anwendung.
  • Das Anwendungsgebiet zielt allgemein auf die Vakuumtechnologie und, soweit gewerblich anwendbar, auf die Vakuumbehandlung, was die Vakuumbeschichtung wie Sputtern und Elektronenstrahlverdampfen sowie Ätzverfahren wie Plasmaätzen mit einbezieht, ab.
  • Gattungsgemäße Vakuumpumpeinrichtungen und Verfahren greifen auf Pumpmittel bzw. Pumpen, die sich verschiedene Wirkprinzipien zu Nutze machen, zurück. Bekannt sind demnach mechanische Pumpen wie beispielsweise Drehschieberpumpen, Drehkolbenpumpen bzw. berührungslos arbeitende Roots-Pumpen sowie Schraubenpumpen und Turbomolekularpumpen. Die nach ihren Wirkprinzipien und Bauformen für unterschiedliche Einsatzbereiche geeigneten Pumpen klassifizieren sich in der Vakuumtechnik im Wesentlichen nach Fördermengen und druckspezifischer Eignung (Eingangs- und Ausgangsdruckbereiche). Vereinfacht werden demnach die Pumpen eignungsgemäß für Vor- und Endvakuum unterschieden. Die Kopplung solcher Pumpen mit abweichender Eignung für Druckbereiche ist üblich. Beispielsweise stellen Pumpen ein Vorvakuum für die Pumpen, die darauf aufbauend Hochvakuum in der Kammer erzeugen können, bereit. Zur Klassifizierung sind Grobvakuum (bis 10 mbar), Feinvakuum (bis 10–3 mbar) und Hochvakuum (bis 10–7 mbar) in der Fachwelt einheitlich bekannt. Pumpen, die besonders schnelles Evakuieren ermöglichen, bezeichnet der Fachmann auch als Booster. Sie kommen kombiniert mit Vorpumpen zum Einsatz.
  • Der aufeinander abgestimmte Betrieb von Vor- und End- sowie Hochvakuumpumpen kennt im Wesentlichen zwei Formen: entweder sequentiell gekoppelt und gleichzeitig aktiv oder parallel an das Vakuum gekoppelt und sequentiell aktiv, wobei optimale Lösungen gesteuert beide Formen oder auch Kombinationen mittels Ventilen und Leitungen zulassen.
  • Aus DE 42 13 763 B4 ist neben der parallelen Anordnung von Vakuumpumpen und Hochvakuumpumpen zur Kammer und der wechselweisen Verwendung von Pumpen nach Druckstufen bzw. im zeitlichen Verlauf des Evakuierens auch bekannt, das Vakuum in Kammern, die über einen Spalt verbunden sind, auf unterschiedlichen Druck zu halten. Diese technische Lehre regt an, Wickelkammer und Beschichtungskammer für bandförmige Substrate durch druckabhängig mittels Ventilen, Leitungen und Pumpen eingestellte Betriebszustände möglichst schnell zu evakuieren In der Vakuumbeschichtung und insbesondere bei Durchlaufbeschichtungsanlagen hat das Vakuum einen dahingehend örtlichen Bezug, dass es dem Substratlauf folgend zunächst einen sukzessiv auf Grob-, Fein- und Hochvakuum abgesenkten Druck erreicht, hält und gegen Ausgang verliert.
  • Die Formate zu beschichtender Substrate sind maßgeblich für die Dimensionierung der Kammer. Folglich steigt mit größeren Substratabmaßen die Herausforderung an die Evakuierungstechnik, da insbesondere größere Volumen in Schleusen abzupumpen sind. Die Stabilisierung des Vakuums oder auch Druckabstufungen im übrigen Teil einer Durchlaufbeschichtungsanlage gestalten sich für größere Kammervolumen schwieriger als für kleinere. Die Grenze zwischen beiden läge bei ca. 1 m Substratbreite.
  • In Betracht kommen im Umfeld der Erfindung vorrangig großflächige Substrate mit seitlichen Abmaßen im einstelligen Meter-Bereich; normierte Glasscheiben. Da Oberfläche und Ausdehnung des Substrats maßgeblich sind, schließt hier der Substrat-Begriff neben scheibenförmigen und flächigen auch langgestreckte Substrate wie Rohre oder Stäbe ein. Auch sind bandförmige quasi Endlos-Substrate wie Folienbänder aus Metall oder Kunststoff von der Erfindung mit erfasst. Die Problematik, das Vakuum in einer Anlage aufzubauen und zu halten, ist für Endlos- oder Einzelsubstrate gleichermaßen hoch. Zu Durchlaufbeschichtungsanlagen, die im Air-to-Air Modus betrieben werden, liegen die vakuumspezifischen Anforderungen wegen des kontinuierlichen Substratdurchlaufs im Minuten-/Sekunden-Takt meist höher als zu so genannten Batch-Anlagen. Letztere beschichten das eingeschlossene Substrat – Folienrolle – und sind in Stunden- oder Tagesabständen zu evakuieren.
  • Der nachfolgend verwendete Enddruck-Begriff ist nicht mit dem gleichnamigen Pumpen-Parameter zu verwechseln. Er bezieht sich auf den Soll-Innendruck einer Vakuumkammer. Enddruck meint hier den Sollwert, der bei geschlossenem Vakuum(-behälter), dem zunächst keine prozessrelevanten Gase wie Prozess- oder Arbeitsgase zugeführt sind, zu erreichen ist. Das könnte bei der Vakuumbeschichtung ein Enddruck von ca. 10–5 mbar (Hochvakuum) sein, wonach mit der Zufuhr von Gasen in der Kammer ein sogenannter Arbeitsdruck beispielsweise von 10–3 mbar vorläge.
  • Dieses Gleichgewicht von Gaszufuhr und Gasabfuhr ist primär auf einen stabilen Druck hin aufrecht zu erhalten. Davon hängt maßgeblich die Beschichtungsqualität ab. Auch ist das Gleichgewicht dahingehend belastbar oder limitierend, inwieweit die Pumpmittel der Gaszufuhr entgegenwirken können. Auch ist die Bezeichnung Basisdruck anstatt Enddruck geläufig.
  • Das Vorstehende näher erläuternd ist aus DE 103 48 639 A1 ein Schleusensystem entnehmbar sowie Pumpen über Ventile und Leitungen derart zu betrieben, dass zu einem Vorvakuumpumpsystem ein Hochvakuumpumpsystem zwischen Vorvakuumschleusenkammer und Vorvakuumpumpsystem zuschaltbar ist, was im Wesen den betriebsbedingt dynamischen Einsatz von Hochvakuumpumpen, so genannten Boostern, anregt.
  • Im Evakuierungsprozess sind auch Störpartikel dem Vakuum zu entziehen, um primär den für die Beschichtung vorgesehenen Prozessbereich frei von diesen zu halten. Das betrifft sowohl die für den Prozess vorgesehene Vakuumkammer (Prozesskammer) als auch an diese angrenzende Kammern (Puffer-, Transfer-, Schleusenkammer). Der Prozessbereich ist betriebsbedingt nicht gänzlich frei von Partikeln. Beispielsweise gelangt feiner Staub beim Belüften in die Kammer, die Substrate können Partikel mit sich führen und auch durch Beschichtung verbleiben Rückstände in der Kammer.
  • Substratschleusen und insbesondere Eingangsschleusen sind besonders von Staub betroffen. Es handelt sich um einen beidseitig in Richtung des Substrattransports den Transport abtrennbaren Behälter, der sowohl gegenüber der äußeren Umgebung der Anlage als auch gegenüber der übrigen Anlage sowie gegenüber beiden gasdicht evakuierbar ist. Bei hochproduktiven Anlagen bedarf es einer besonders dynamischen Evakuierung. Mittel wie Filter zum Auffangen von Störpartikeln bzw. Staub sind in der Schleusenkammer von Nachteil, da sie das zu evakuierende Volumen vergrößern.
  • Da mittels robuster oder leistungsstarker Pumpen oder durch Evakuieren über Vakuum-Vorrats-Behälter dieses Problem besser lösbar erscheint, richtet sich ein Augenmerk auf die Pumpen selbst bzw. auf solche mit guter Partikel- oder Staubresistenz sowie Langzeiteignung.
  • Diesbezüglich problematisch sind ölgeschmierte Roots- und Drehschieberpumpen. Deren Getrieberaum verlassen bei Druckunterschieden in Richtung Schöpfraum trotz Dichtungsmittel Partikel des Schmiermittels und verschmutzen so den Gasdurchlass; Staub lagert sich ab. Diese vergleichsweise kostengünstigen Pumpen sind unter anderem aufgrund ihrer Saugleistung für das Erzeugen des Vorvakuums etabliert. Der Wartungsaufwand im Langzeitbetrieb nimmt bei Staubablagerungen deutlich zu.
  • Bei trocken arbeitenden Pumpen besteht das vorstehende Problem mit Staubablagerungen aufgrund von Haftfilmen nicht. Jedoch können sich bei erreichtem Vakuum und bei folglich geringem Durchfluss temporär Ablagerungen bilden. Derartiges ist zu trocken betriebenen Schraubenpumpen bekannt sowie auch, dem mittels Gaszirkulation entgegen zu wirken. Die langzeitstabile Funktion bei Staubeinflüssen sowie einfache Reinigung oder Wartung sind bei Schraubenpumpen gegeben. Bekanntermaßen ist die Schraubenpumpe als Vorvakuumpumpe gegen atmosphärische Drücke einsetzbar. Bekannt ist auch, Schraubenpumpen für erhöhte Saugleistung zu modifizieren. Mit Solchen ist jedoch kein Dauerbetrieb möglich. Sie wechseln in kurzen Zeitintervallen den Aus- und Ein-Zustand – Kurztakt-Schraubenpumpen –.
  • In DE 201 22 386 U1 wird ein Pumpensystem vorgestellt, in dem zunächst eine Drehkolbenpumpe an einen zu evakuierenden Gefäß und weiter in Reihe geschalten an der Drehkolbenpumpe eine Schraubenpumpe angeschlossen ist. An der Drehkolbenpumpe sind Kühlmittel vorgesehen, um eine Überhitzungen und/oder Beschädigung der Drehkolbenpumpe zu vermeiden.
  • Zwei Verfahren für das Reinigen von Vakuum- und insbesondere Schraubenpumpen sind bekannt aus WO 2006/067032 A1 und aus DE 10 2008 030 788 A1 , wobei ein Reinigungsfluid zum Einsatz kommt, das Partikel aus der Pumpe entfernt. Die Partikel gelangen so entweder in eine Art Filter oder in einen Vorratsbehälter. Diese Verfahren lassen das Reinigen der Pumpe im laufenden Betrieb folglich ohne Demontage der Pumpe zu.
  • Weiterhin sind Flüssigkeitsringpumpen bekannt. Ihr Einsatz ist verbunden mit dem Kompromiss der hohen Saugleistung bei für Vakuum vergleichsweise hohem Enddruck (einlassseitiger Enddruck: max. 100 mbar). Auch sind Flüssigkeitsringpumpen zweistufig gekoppelt in Reihen-Schaltung möglich. Wegen des Wirkprinzips mit Verwendung einer Flüssigkeit ist der erreichbare Enddruck begrenzt.
  • Aus dem Stand der Technik sind vielfältig Pumpen-Lösungen für das Evakuieren bekannt. Jedoch fehlen insbesondere geeignete Mittel oder Pumpen, die bei Störpartikeln bzw. Staub im abzupumpenden Gas langzeitstabil ein schnelles Evakuieren erlauben.
  • Daher ist es die Aufgabe der Erfindung, eine staubresistente Vakuumpumpeinrichtung zu schaffen, die die vorstehenden Probleme überwindet. Weiter ist es ihre Aufgabe, adäquat ein Verfahren aufzuzeigen.
  • Die Aufgabe löst die Vakuumpumpeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und adäquat das Vakuumpumpverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 13. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Die Vakuumpumpeinrichtung umfasst gattungsgemäß zum Evakuieren mindestens eines Vakuumbehälters, der vorgesehen ist in einer Anlage für die Vakuumbehandlung von Substraten bei einen vorgegebenen Endvakuum, zum Erreichen und Erhalten des Endvakuums mit einem Enddruck Pumpmittel und Leitungsmittel. Zu den Pumpmitteln mit Einlass und Auslass zählt mindestens eine Vakuumpumpe. Die Leitungsmittel verbinden gasleitend sowie vakuumstabil in Gasflussrichtung betrachtet sowohl einen Auslass eines Vakuumbehälters mit dem Einlass eines als Endpumpe zum Erreichen des Enddrucks vorgesehenen Pumpmittels als auch die Pumpmittel untereinander vom Auslass zum Einlass. Am Auslass eines Pumpmittels liegt atmosphärischer Druck als Normaldruck an. Die Endpumpe ist als mindestens eine Schraubenpumpe als einzige ihrer Art ausgeführt.
  • Kennzeichnend für die Vakuumpumpeinrichtung ist, dass der im Bereich des Feinvakuums liegende Enddruck in einem Vakuumbehälter erzeugt wird, der zum Einschleusen von Substraten in angrenzende Behälter der Anlage vorgesehen ist.
  • Mit anderen Worten löst die Schraubenpumpe die Aufgabe, eingangsseitig das Endvakuum im Vakuumbehälter aufzubauen. Damit geht ihr Einsatzspektrum über das als Vorvakuumpumpe hinaus. Der robuste Aufbau einer trocken laufenden Schraubenpumpe trotzt staubhaltigen Gasen. Der Aufwand für Reinigung und Wartung reduziert sich zudem aufgrund der dahingehenden Vorsehung an Schraubenpumpen. Solche lassen sich unkompliziert öffnen oder verfügen über Einlässe zum Spülen mit reinigenden Flüssigkeiten. Als Bereich des Feinvakuums wird von 10–0 bis 10–3 mbar ausgegangen. Enddrücke von weniger als 10–1 mbar sind üblich. Das Einschleusen von Substraten in eine Anlage erfolgt über die Eingangsschleuse. Die Schraubenpumpe leistet in einer bestenfalls modifizierten Bauweise die für Eingangsschleusen erforderlichen hohen Fördermengen.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung liegt am Auslass der Endpumpe Normaldruck an. Da eine Endpumpe wie die Schraubenpumpe an sich gegen Normaldruck arbeiten kann, ließe sich vorteilhafterweise auf anders geartete Pumpmittel verzichten.
  • Es bietet sich nach dem Vorhergehenden an, dass die Endpumpe eine Förderleistung von mindestens 2000 m3/h aufweist.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zählt zu den Pumpmitteln weiter mindestens eine Vakuumpumpe als Vorpumpe, an deren Auslass Normaldruck anliegt und an deren Einlass sie ein Vorvakuum mit unter Normaldruck liegenden Vordruck herzustellen ausgestattet ist. Eine Vakuumpumpe für das Vorvakuum vorzusehen spart Zeit. Leistet die Endpumpe allein die erwartete Evakuierunigszeit nicht, schafft die Vorpumpe Abhilfe.
  • Es bietet sich besonders an, dass der Einlass der Vorpumpe mit mindestens einem Auslass einer Endpumpe verbunden ist. Das stellt den Einsatz der Schraubenpumpe beziehungsweise der Endpumpe als so genannten Booster dar. Demnach soll auch explizit vorgeschlagen sein, mehrere Endpumpen vor einer Vorpumpe als Booster einzusetzen. Damit lösen sich die Probleme mit Staub bei Booster-Lösungen mit Roots-Pumpen.
  • In einer vorteilhaften Form der Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorpumpe als Flüssigkeitsringpumpe ausgeführt. Diese außerordentlich robuste Pumpe begünstigt ihren zweckbestimmten Einsatz für staubhaltige Gase. Zudem verfügt sie über ein enormes Saugvermögen von mehr als 10.000 m3/h. Was deren breiten Einsatz aufgrund des maximal leistbaren Vorvakuums bislang verhinderte, überwindet sie zusammen mit der erfindungsgemäßen Schraubenpumpe als Endpumpe. insbesondere dadurch, dass die Schraubenpumpe geringere Anforderungen an das Vorvakuum stellt als bekannte Roots-Pumpen, erweist sich die Flüssigkeitsringpumpe als enorm vorteilhaft zum Einen und zum Zweiten aufgrund ihres hohen Saug- beziehungsweise Fördervermögens zum insgesamt schnellen Evakuieren des Vakuumbehälters. Aufgrund Fördervermögens vermag sie zudem das Vorvakuum für mehrere Endpumpen parallel bereitzustellen.
  • Zweckmäßigerweise ist nach dem Vorhergehenden der Vordruck auf weniger als 200 mbar festgelegt. Zudem ist es von Vorteil, dass die Endpumpe eine Förderleistung von mindestens 1500 m3/h aufweist.
  • Als Vorpumpe wird hier die Flüssigkeitsringpumpe favorisiert. Andere übliche Vorpumpen wie Drehschieberpumpe, Drehkolbenpumpe und Schraubenpumpe sollen dadurch nicht ausgeschlossen sein.
  • Vorteilhafterweise ist ein Vakuumtank zur bei Normaldruck beginnenden Evakuierung des Vakuumbehälters mit einem Auslass des Vakuumbehälters über Leitungsmittel mit einem Ventil unterbrechbar verbunden. Der Vakuumtank ist analog dem Vakuumbehälter mit Pump- und Leitungsmitteln evakuierbar verbunden. Der Vakuumtank, der als Vorratsbehälter fungiert, bewährt sich an Substratschleusen und insbesondere an Eingangsschleusen, wo der Evakuierungsvorgang infolge des vergleichsweise schnell auszubildenden Vakuums die Pumptechnik an ihre Leistungsgrenzen führt. Mit dem gegenüber Pumpen vergleichsweise preiswerten Vakuumtank lassen ablaufbedingt notwendige Auszeiten der Vakuumpumpen dahingehend nachnutzen, dass Vakuum in einem separaten Behälter aufgebaut wird. Um Gasströmungen und Druckschwankungen im eigentlichen Vakuumbehälter auszuschließen, ist das Ventil notwendig.
  • Zweckmäßigerweise sind die Pump- und Leitungsmittel eingangsseitig sowohl mit dem Vakuumbehälter als auch mit dem Vakuumtank wechselweise über Ventile unterbrechbar verbunden, sodass Pump- und Leitungsmittel entweder den Vakuumbehälter oder den Vakuumtank evakuieren. Um die Pumpen effektiv durchlaufend zu nutzen, ist es nicht zwingend erforderlich, Vakuumbehälter und Vakuumtank mit separaten Pumpen eigens für deren Evakuierung auszustatten. Vielmehr sind ablaufende Prozesse wie der des Einschleusens von Taktzeiten bestimmt, in denen die Pumpen auf das Vakuum zeitlich anteilig keinen bestimmenden Einfluss nehmen dürfen. Um deren Leistung sinnvoll zu kanalisieren, helfen Puffer wie Vakuumtanks die Pumpwirkung zu akkumulieren. Weiter optimiert bezüglich Druck, Zeitaufwand und zu evakuierenden Volumen, stellt ein System, in dem wechselweise Behälter und Tank zu evakuieren sind, einen zweckdienlichen kostengünstigen Kompromiss dar.
  • In einer vorteilhaften Form der Ausgestaltung der Erfindung ist in der unterbrechbaren Verbindung zwischen Vakuumbehälter und Vakuumtank zwischen Ventil und Vakuumtank ein Filter Einlass und Auslass sowie optional ein Ventil zum beidseitigen Absperren des Filters angeordnet und es sind die Pump- und Leitungsmittel eingangsseitig zwischen Auslass des Filters und dem Vakuumtank vorzugsweise direkt mit Vakuumtank verbunden. Der bislang wegen seines Volumens als hinderlich für den zeitlichen Bedarf der Evakuierung angesehene Filter ist so vom Volumen des Vakuumbehälters abtrennbar und folglich in weniger zeitkritischen Pumpphasen mit zu evakuieren. Die bevorzugte Anordnung verhindert, dass im Filter aufgefangene Partikel in den Vakuumbehälter zurück gelangen können. Die direkte Verbindung mit dem Vakuumtank eingangsseitig der Pump- und Leitungsmittel bewirkt, dass im Filter aufgefangene Partikel nicht in die Pumpen gelangen. Selbiges könnte dem entgegen vorteilhaft zum Reinigen des Filters betragen (Rückspülen des Filters).
  • Es ist von Vorteil, dass den Vordruck einschließende Leitungsmittel zwischen den Einlässen der Vorpumpen beziehungsweise zwischen den Auslässen der Endpumpen jeweils über Ventile unterbrechbar verbunden sind. Damit können mehrere Vorpumpen ein Vorvakuum für mehrere Endpumpen zur Verfügung stellen. Bei mehreren Vorpumpen ließen diese sich bedarfsabhängig aktivieren. Einen Vakuumtank für das Vorvakuum mit in die Leitungsmittel einzubinden, wäre eine weitere Option um Bedarfsdiskontinuitäten auszugleichen.
  • Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden. Es zeigt die 1 die Vakuumpumpvorrichtung an einem Vakuumbehälter 1. Stark vereinfacht dargestellt wird das Substrat 2 in dem Vakuumbehälter 1, der als Eingangsschleuse selbst Teil einer Anlage ist, behandelt. Über eine Eingangsschleuse einer Anlage gelangen die Substrate in die Anlage. Dort ändern sich die Druckverhältnisse mit höchster Dynamik. Drei Leitungen 5 sind mit Auslässen 10 des Vakuumbehälters 1 und jeweils über Ventile 11 und 12 unterbrechbar verbunden. Zwei der drei Leitungen 5 führen jeweils zu den zwei Endpumpen 3. Zwischen diesen beiden Leitungen 5 erlaubt eine weitere Leitung 5 über ein Ventil 14 die Einlässe 9 der beiden Endpumpen 3 zu verbunden. Ist das Ventil 14 geschlossen und sind die beiden Ventile 11 geöffnet, evakuieren die Endpumpen 3 das Volumen des Vakuumbehälters 1. In diesem Fall sind zumindest die Ventile 12 und 15 geschlossen. Ist der Evakuierungsprozess abgeschlossen, so wie es bei einer Eingangsschleuse einer Anlage der Fall wäre, schließen die Ventile 11 und der weitere Transport des Substrates würde sich anschließen. Zeitgleich zu Substrattransport und unmittelbar mit Schließen der Ventile 11 öffnen die Ventile 14 und 15 und stellen so eine Verbindung zum Vakuumtank 6 her. Damit evakuieren sie das Volumen des Vakuumtanks 6. Bedarfsweise könnten auch die Ventile 14 und 11 bei der Evakuierung des Vakuumbehälters 1 geschlossen bleiben sowie das Ventil 15 geöffnet. Dann evakuiert eine Endpumpe 3 den Vakuumbehälter 1 und die zweite Endpumpe 3 den Vakuumtank 6. Ist der Substrattransport abgeschlossen und der Behälter 1 durch Belüften wieder auf Normaldruck gebracht sowie dicht verschlossen, bietet sich als erster Schritt bei der Evakuierung des Vakuumbehälters 1 an, die Ventile 12 und 13 zu öffnen. Der Gasfluss muss den Filter 7 passieren, der Staub wird dort aufgefangen, gelangt nicht in den Tank und ist zumindest anteilig Vakuumbehälter 1 entzogen. Durch die Verbindung zwischen Tank 6 und Behälter 1 erfolgt ein rascher Ausgleich des Druckunterschiedes zwischen Beiden und ein erstes Vakuum bildet sich im Behälter 1 aus. Die laufenden Endpumpen 3 werden durch zeitgleiches Schließen der Ventile 12 und 15 (optional Ventil 14) sowie Öffnen der Ventile 11 wieder mit der Kammer verbunden und der beschriebe Zyklus beginnt von Neuem. Mit der nicht zwingend erforderlichen Vorpumpe 4 ließe sich die Vorrichtung weiter zeitlich optimieren. Prinzipiell können als Schraubenpumpen ausgeführte Endpumpen 3 an ihrem Auslass 10 gegen Atmosphäre arbeiten. Als Vorpumpe 4 eine robuste Flüssigkeitsringpumpe einzusetzen, ist vorteilhaft. Sie kann insbesondere wegen ihrer hohen Fördermengen, wie es auch die Figur zeigt, das Vorvakuum für mehrere Endpumpen 3 erzeugen. Es dürfen aber auch auf an sich bekannte Vorpumpen 4 wie beispielsweise Schrauben-, Drehkolben- und Drehschieberpumpen anstatt der Flüssigkeitsringpumpe zum Einsatz kommen.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Vakuumbehälter
    2
    Substrat
    3
    Endpumpe
    4
    Vorpumpe
    5
    Leitungsmittel
    6
    Vakuumtank
    7
    Filter
    8
    Gasflussrichtung
    9
    Einlass
    10
    Auslass
    11
    Ventil
    12
    Ventil
    13
    Ventil
    14
    Ventil
    15
    Ventil

Claims (19)

  1. Vakuumpumpeinrichtung zum Evakuieren mindestens eines Vakuumbehälters (1), der vorgesehen ist in einer Anlage für die Vakuumbehandlung von Substraten (2) bei einem vorgegebenen Endvakuum, die zum Erreichen und Erhalten des Endvakuums mit einem Enddruck Pumpmittel und Leitungsmittel (5) umfasst, dass zu den Pumpmitteln mit Einlass (9) und Auslass (10) mindestens eine Vakuumpumpe zählt, dass die Leitungsmittel (5) gasleitend sowie vakuumstabil in Gasflussrichtung (8) betrachtet sowohl einen Auslass (10) eines Vakuumbehälters (1) mit dem Einlass (9) eines als Endpumpe (3) zum Erreichen des Enddrucks vorgesehenen Pumpmittels als auch die Pumpmittel untereinander vom Auslass (10) zum Einlass (9) verbinden, dass am Auslass (10) eines Pumpmittels atmosphärischer Druck als Normaldruck anliegt und dass die Endpumpe (3) als mindestens eine Schraubenpumpe als einzige ihrer Art ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der im Bereich des Feinvakuums liegende Enddruck in einem Vakuumbehälter (1) erzeugt wird, der zum Einschleusen von Substraten (2) in angrenzende Behälter der Anlage vorgesehen ist.
  2. Vakuumpumpeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Auslass (10) der Endpumpe (3) Normaldruck anliegt.
  3. Vakuumpumpeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Endpumpe (3) eine Förderleistung von mindestens 2000 m3/h aufweist.
  4. Vakuumpumpeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Pumpmitteln weiter mindestens eine Vakuumpumpe als Vorpumpe (4) zählt, an deren Auslass (10) Normaldruck anliegt und an deren Einlass (9) sie ein Vorvakuum mit unter Normaldruck liegenden Vordruck herzustellen ausgestattet ist.
  5. Vakuumpumpeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass der Vorpumpe (4) mit mindestens einem Auslass (10) einer Endpumpe (3) verbunden ist.
  6. Vakuumpumpeinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorpumpe (4) als Flüssigkeitsringpumpe ausgeführt ist.
  7. Vakuumpumpeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Vordruck auf weniger als 200 mbar festgelegt ist.
  8. Vakuumpumpeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Endpumpe (3) eine Förderleistung von mindestens 1500 m3/h aufweist.
  9. Vakuumpumpeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Vakuumtank (6) zur bei Normaldruck beginnenden Evakuierung des Vakuumbehälters (1) mit einem Auslass (10) des Vakuumbehälters (1) über Leitungsmittel (5) mit einem Ventil (11) unterbrechbar und der Vakuumtank (6) analog dem Vakuumbehälter (1) mit Pump- und Leitungsmitteln (3, 5) evakuierbar verbunden ist.
  10. Vakuumpumpeinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Pump- und Leitungsmittel (3, 5) eingangsseitig sowohl mit dem Vakuumbehälter (1) als auch mit dem Vakuumtank (6) wechselweise über Ventile (11, 14, 15) unterbrechbar verbunden sind, sodass Pump- und Leitungsmittel (3, 5) entweder den Vakuumbehälter (1) oder den Vakuumtank (6) evakuieren.
  11. Vakuumpumpeinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass in der unterbrechbaren Verbindung zwischen Vakuumbehälter (1) und Vakuumtank (6) zwischen Ventil (12) und Vakuumtank (6) ein Filter (7) mit Einlass (9) und Auslass (10) sowie optional ein Ventil (13) zum beidseitigen Absperren des Filters (7) angeordnet ist und dass die Pump- und Leitungsmittel (3, 5) eingangsseitig zwischen Auslass (10) des Filters (7) und dem Vakuumtank (6) vorzugsweise direkt mit Vakuumtank (6) verbunden sind.
  12. Vakuumpumpeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die den Vordruck einschließenden Leitungsmittel (5) zwischen den Einlässen (9) der Vorpumpen (4) und den Auslässen (10) der Endpumpen (3) mit jeweils mindestens einem Ventil (14) unterbrechbar verbunden sind.
  13. Vakuumpumpverfahren zum Evakuieren mindestens eines Vakuumbehälters (1), der vorgesehen ist in einer Anlage für die Vakuumbehandlung von Substraten (2) bei einem vorgegebenen Endvakuum, das zum Erreichen und Erhalten des Endvakuums mit einem Enddruck Pumpmittel und Leitungsmittel (5) einsetzt, dass durch die Pumpmittel zwischen deren Einlass (9) und Auslass (10) mit mindestens einer Vakuumpumpe eine Druckdifferenz aufgebaut wird, dass durch die Leitungsmittel (5) der jeweilige Druck sowohl zwischen einem Auslass (10) des Vakuumbehälters (1) und dem Einlass (9) eines als Endpumpe (3) zum Erreichen des Enddrucks vorgesehenen Pumpmittels als auch zwischen Auslass und Einlass der Pumpmittel geleitet wird und dass ein Pumpmittel gegen den am Auslass (10) anliegenden atmosphärischen Druck als Normaldruck betrieben wird und dass als Endpumpe (3) mindestens eine Schraubenpumpe als einzige ihrer Art betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, dass der im Bereich des Feinvakuums liegende Enddruck in einem Vakuumbehälter (1), der zum Einschleusen von Substraten in angrenzende Behälter der Anlage vorgesehen ist, erzeugt wird.
  14. Vakuumpumpverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Endpumpe (3) gegen Normaldruck am Auslass (10) betrieben wird.
  15. Vakuumpumpverfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Endpumpe (3) mit einer minimalen Förderleistung von 2000 m3/h betrieben wird.
  16. Vakuumpumpverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass zu den Pumpmitteln weiter mindestens eine Vakuumpumpe als Vorpumpe (4) zählt, die eine Druckdifferenz zwischen Normaldruck am Auslass (10) und einem unter Normaldruck liegenden Vordruck als Vorvakuum erzeugt.
  17. Vakuumpumpverfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorpumpe (4) eine Flüssigkeitsringpumpe betrieben wird.
  18. Vakuumpumpverfahren nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Vordruck auf weniger als 200 mbar festgelegt wird.
  19. Vakuumpumpverfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Endpumpe (3) mit einer minimalen Förderleistung von 1500 m3/h betrieben wird.
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