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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Schutzfenstervorrichtung für eine Beschichtungsanlage.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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In der Beschichtungstechnik werden oftmals dünne Schichten auf flächige Elemente aufgebracht. Dazu ist üblicherweise eine Beschichtungsanlage vorgesehen, die mittels einer chemischen oder physikalischen Gasphasenabscheidung ein gasförmiges Beschichtungsmaterial bereitstellt, das in einer Vakuumkammer dann auf dem zu beschichteten Objekt aufgebracht wird.
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Das gasförmige Beschichtungsmaterial schlägt sich jedoch nicht nur auf dem zu beschichteten Objekt nieder sondern auch im Inneren und an den Wänden der Vakuumkammer. Um den Beschichtungsvorgang mit optischen Messgeräten beobachten zu können, sind oftmals über Lichtleiter angebundene Optiken vorgesehen, durch die Prozessparameter, wie beispielsweise Schichtdicken, mittels außerhalb der Vakuumkammer angeordneter Messgeräte bestimmt werden. Da sich jedoch das gasförmige Beschichtungsmaterial auch an den Schutzfenstern der Optiken ablagert, werden diese nach kurzer Betriebsdauer für Messvorgänge ungeeignet.
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Bei herkömmlichen Beschichtungsanlagen wird deshalb eine häufige Auswechslung der Fenster nach Öffnung der Anlage vorgenommen, wodurch zum einen die Betriebsdauer der Anlage reduziert wird und zum anderen nach jedem Wechsel der Fenster die Vakuumkammer erneut in einen betriebsbereiten Zustand gebracht werden muss.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung für ein Beschichtungsgerät zu schaffen, die die eingangs genannten Nachteile überwindet und auf einfache Weise eine längere Betriebsdauer ohne zeitaufwendiges Wechsel eines Fensters ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.
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Gemäß der Erfindung wird eine Schutzfenstervorrichtung in einer Beschichtungsanlage geschaffen, wobei die Schutzfenstervorrichtung folgendes umfasst:
- – ein Fenster, das eine Außenabmessung aufweist, die größer ist als eine Innenabmessung einer Öffnung einer Schutzblende,
- – einen Rahmen, der das Fenster wenigstens teilweise entlang eines Außenrands des Fensters umschließt, und
- – ein Verschiebemittel, das außerhalb der Öffnung angeordnet ist und in Wirkverbindung mit dem Rahmen steht, um eine Verschiebung des Fensters zu bewirken.
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Demgemäß wird hinter der Blende mit der Beobachtungsöffnung ein bewegliches Schutzfenster so angebracht, dass durch die Blende und den exponierten Teil des Schutzfensters eine Beobachtung eines zu beschichtenden Objekts möglich ist. Folglich lagert sich das Beschichtungsmaterial lediglich an einem Teil des Fensters der Schutzfenstervorrichtung an, das mittels eines Verschiebemittels in seiner Lage veränderbar ist. Durch die Öffnung in der Schutzblende wird jedoch nur ein flächenmäßig kleiner Teil von dem Beschichtungsmaterial bedeckt, so dass nach einer Lageveränderung des Fensters der Schutzfenstervorrichtung ein neuer noch nicht beschichteter Teil über der Öffnung zu liegen kommt. Somit kann weiterhin eine Beobachtung in das Innere der Beschichtungsanlage vorgenommen werden, ohne das Vakuum öffnen zu müssen. Das Verschieben des Fensters der Schutzfenstervorrichtung erfolgt dabei über ein Verschiebemittel, das mit dem Rahmen des Fensters wechselwirkt. Dabei kann das bewegliche Schutzfenster ein Außenfenster der Beschichtungsanlage und damit eine Trennstelle zum Vakuumbereich vor Verschmutzung schützen. Es ist aber auch möglich, dass sich die Anordnung aus beweglichem Schutzfenster und einer Messeinrichtung komplett im Vakuum befindet und einen dort installierten Mess-Kopf vor Verschmutzung schützt. Des Weiteren kann das bewegliche Schutzfenster beispielsweise vor einer Durchführung angeordnet sein, in die ein Lichtleiter mittels einer Optik angebunden ist.
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In einer Ausführungsform weist das Fenster in einem Teilbereich, vorzugsweise in der Mitte des Fensters, eine Verspiegelung auf, die als Referenzpunkt eines außerhalb der Beschichtungsanlage angeordneten Messgeräts dient.
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Die Verspiegelung kann dabei mit bekannter Schichtdicke oder bekannter Reflektion oder Transmission ausgeführt sein, so dass ein optisches Messgerät, wie z.B. ein Spektrometer, die Verspiegelung als Referenzpunkt heranziehen kann. Dazu wird das Fenster mittels des Verschiebemittels so positioniert, dass der Teilbereich mit der Verspiegelung innerhalb des Außenfensters zu liegen kommt. Nachdem die Messung abgeschlossen ist, kann das Fenster mittels des Verschiebemittels verschoben werden, so dass ein nicht oder nur teilweise beschichteter Teilbereich eine Messung des zu beschichteten Objekts ermöglicht.
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In einer weiteren Ausführungsform bewirkt das Verschiebemittel mittels einer elektromagnetischen Kraft eine Verschiebung des Fensters, wobei der Rahmen des Fensters magnetisierbar, vorzugsweise ferromagnetisch, ist.
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Eine elektromagnetische Kraft erlaubt es, die Wirkverbindung zwischen dem Verschiebemittel und dem Fenster auf einfache Weise herzustellen, ohne dabei mechanische Antriebe oder ähnliches vorsehen zu müssen.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verschiebemittel mehrere Elektromagnete, die jeweils in einer radialen Richtung liegend in Bezug zu dem Fenster angeordnet.
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Demgemäß werden die Elektromagnete um das Fenster herumliegend angeordnet, so dass sie die Beobachtung durch das Außenfenster und das Fenster der Schutzfenstervorrichtung nicht beeinträchtigen.
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In einer weiteren Ausführungsform sind die Elektromagnete einzeln ansteuerbar, so dass das Fenster verschiebbar ist, indem das Fenster über den Außenrand abrollt.
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Durch die Abrollbewegung des Fensters treten immer nur kleine Luftspalte zwischen den zu aktivierenden Elektromagneten und dem magnetisierbaren Rahmen des Fensters auf. Demgemäß können die Elektromagnete entsprechend dimensioniert werden, so dass eine platzsparende Anordnung innerhalb der Beschichtungsanlage möglich ist. Der Begriff „Abrollen“ schließt auch eine Bewegung mit ein, bei der das Fenster teilweise über den Außenrand gleitet, d.h. einer Kombination aus Gleiten und Rollen ähnlich der Bewegung eines Rads mit Schlupf.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der Außenrand eine kantenlose, vorzugsweise eine ovale oder eine elliptische, insbesondere eine kreisrunde Außenform auf.
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Grundsätzliche könnte die Abrollbewegung mit nahezu beliebigen Außenformen durchgeführt werden. Eine kantenlose und insbesondere eine kreisrunde Außenform ermöglicht jedoch eine stetige Bewegung, die keinerlei Sprünge oder ähnliches aufweist. Somit kann die Position des Fensters reproduzierbar eingestellt werden, was insbesondere bei oben erwähnter Verspiegelung vorteilhaft ist, da die Referenzposition ohne größeren Aufwand bezüglich einer Positionskontrolle erreicht werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der Außenrand eine Verzahnung auf, die in eine korrespondierende Verzahnung auf dem Verschiebemittel eingreift.
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Eine Verzahnung unterstützt die Verschiebung und damit insbesondere die Abrollbewegung des Fensters.
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In einer weiteren Ausführungsform sind das Fenster und der Bereich außerhalb der Öffnung mit ebenen oder mit sphärischen Hauptflächen ausgeführt.
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Demgemäß kann das Fenster reproduzierbar über die Öffnung bewegt werden.
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Des Weiteren wird eine Beschichtungsanlage mit einer oben beschriebenen Schutzfenstervorrichtung angegeben.
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Bei der Beschichtungsanlage kann ein Messgerät eine Messung durch das Fenster hindurch vornehmen.
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Das Messgerät kann eine Ulbricht-Kugel aufweisen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Nachfolgend werden einige Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Querschnittsdarstellung einer erfindungsgemäßen Schutzfenstervorrichtung in einer Beschichtungsanlage,
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2 eine perspektivische Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Schutzfenstervorrichtung in einer Beschichtungsanlage gemäß einer ersten Ausführungsform,
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3 eine weitere perspektivische Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Schutzfenstervorrichtung in einer Beschichtungsanlage gemäß der ersten Ausführungsform, und
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4 eine perspektivische Schrägansicht einer erfindungsgemäßen Schutzfenstervorrichtung in einer Beschichtungsanlage gemäß einer zweiten Ausführungsform.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER
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AUSFÜHRUNGSFORMEN
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In den Figuren sind gleiche oder funktional gleich wirkende Bauteile mit dem gleichen Bezugszeichen versehen.
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Unter Bezugnahme auf 1 wird im Folgenden eine Ausführungsform der Erfindung näher erläutert.
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1 zeigt eine Querschnittsansicht durch eine Beschichtungsanlage 1, die innerhalb einer Außenwand 2 eine Quelle 3 aufweist. Die Quelle 3 ist mit einem ersten Anschluss 4 und einem zweiten Anschluss 5 verbunden, die so ansteuerbar sind, dass die Quelle 3 während des Beschichtungsvorgangs das Beschichtungsmaterial absondert, wie in 1 anhand der Pfeile 6 angedeutet ist. Dazu ist das Innere 7 der Beschichtungsanlage 1 mittels einer Vakuumpumpe 8 während des Beschichtungsvorgangs evakuiert. Das Beschichtungsmaterial wird dann auf ein Werkstück 9 abgeschieden, so dass sich eine Beschichtung 10 ausbildet.
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Um den Beschichtungsvorgang kontrollieren zu können, weist die Beschichtungsanlage 1 ein Außenfenster 11 auf, das in der Außenwand 2 angeordnet ist und einen Blick auf das Werkstück 9 und die Beschichtung 10 zulässt. Dazu kann beispielsweise ein Messgerät 12 vorgesehen sein, dass außerhalb der Beschichtungsanlage 1 angeordnet ist, um beispielsweise eine Schichtdickenmessung der Beschichtung 10 durchzuführen. Wie bereits eingangs erwähnt, lagert sich jedoch das gasförmige Beschichtungsmaterial auch an dem Außenfenster 11 ab, so dass das Außenfenster 11 nach kurzer Betriebsdauer für Messvorgänge ungeeignet ist. Gemäß der Erfindung wird das Außenfenster 11 im Inneren 7 der Beschichtungsanlage 1 von einem Fenster einer Schutzfenstervorrichtung 13 überdeckt. Folglich kann das gasförmige Beschichtungsmaterial der Quelle 3 das Außenfenster 11 nicht verschmutzen.
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Wie in 1 gezeigt, schützt die Schutzvorrichtung 13 das Außenfenster 11 der Beschichtungsanlage 1 als Trennstelle zum Vakuumbereich vor Verschmutzung. Es ist aber auch möglich, dass sich die Schutzvorrichtung 13 und das Messgerät 12 komplett im Vakuum befindet und einen dort installierten Mess-Kopf vor Verschmutzung schützt. Des Weiteren kann die Schutzvorrichtung 13 beispielsweise vor einer nicht in 1 gezeigten Durchführung angeordnet sein, in die ein Lichtleiter mittels einer Optik angebunden ist.
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Die Schutzfenstervorrichtung 13 wird im Folgenden unter Bezugnahme auf 2 näher erläutert. 2 zeigt die Schutzfenstervorrichtung 13 in einer perspektivischen Schrägansicht, wobei die Schutzfenstervorrichtung 13 von der dem Außenfenster 11 zugewandten Seite gezeigt ist.
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Die Schutzfenstervorrichtung 13 weist ein Fenster 14 auf, das zwischen dem Außenfenster 11 und einer Öffnung 15 einer Schutzblende 16 angeordnet ist. Das Fenster 14 bildet eine Scheibe, die im verwendeten Spektralbereich wenigstens teilweise transparent ist. Eine Außenabmessung 17 des Fensters 14 ist größer ist als eine Innenabmessung der Öffnung 15 der Schutzblende 16 gewählt. Außerdem weist das Fenster 14 der Schutzfenstervorrichtung 13 einen Rahmen 18 auf, der das Fenster 14 entlang eines Außenrands des Fensters 14 umschließt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind das Fenster 14 und der Rahmen 18 mit kreisförmigen Außenformen ausgeführt. Der Außenrand des Rahmens 18 kann mit einer kantenlosen, beispielsweise einer ovalen oder einer elliptischen Außenform ausgeführt sein. Die Schutzblende 16 und das Fenster 14 sind mit ebenen Hauptflächen ausgeführt, wobei eine sphärische Geometrie ebenfalls möglich wäre.
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Des Weiteren ist ein Verschiebemittel 19 vorgesehen, das außerhalb der Öffnung 15 angeordnet ist und in Wirkverbindung mit dem Rahmen 18 steht, um eine Verschiebung des Fensters 14 zu bewirken. Das Verschiebemittel 19 weist dazu mehrere Elektromagnete 20 auf, die jeweils in einer radialen Richtung liegend in Bezug zu dem Fenster 14 angeordnet sind. Die Elektromagnete 20 sind um das Fenster 14 herumliegend angeordnet, so dass sie die Beobachtung durch das Außenfenster 11 und das Schutzfenstervorrichtung 13 nicht beeinträchtigen.
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Das Verschiebemittel 19 bewirkt mittels einer elektromagnetischen Kraft eine Verschiebung des Fensters 14, wobei der Rahmen 18 des Fensters 14 dazu ferromagnetisch ausgeführt ist. Die Elektromagnete 20 sind einzeln ansteuerbar, so dass sich das Fenster 14 bei einer Verschiebung über den Außenrand abrollt. Durch die Abrollbewegung des Fensters 14 treten immer nur kleine Luftspalte zwischen den zu aktivierenden Elektromagneten 20 und dem magnetisierbaren Rahmen 18 des Fensters 14 auf. Demgemäß können Elektromagnete 20 mit geringer Leistung verwendet werden.
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Wie in 3 zu gezeigt ist, kann durch Ansteuerung der Elektromagnete 20 ein Verschiebung des Fensters 14 im Uhrzeigersinn erreicht werden, so dass nun ein anderer Teilbereich des Fensters 14 die Öffnung 15 der Schutzblende 16 überdeckt. Demgemäß wird zwischen dem Außenfenster 11 innerhalb der Beschichtungsanlage 1 die Schutzfenstervorrichtung 13 angebracht, so dass durch das Außenfenster 11 und dem Fenster 14 der Schutzfenstervorrichtung 11 eine Beobachtung des zu beschichtenden Werkstücks 9 möglich ist. Das Beschichtungsmaterial lagert sich lediglich an einem Teilbereich des Fensters 14 an, da der übrige Bereich des Fensters 14 von der Schutzblende 16 geschützt ist. Durch die Öffnung 15 in der Schutzblende 16 wird jedoch nur ein flächenmäßig kleiner Teil von dem Beschichtungsmaterial bedeckt, so dass nach einer Lageveränderung des Fensters 14 ein neuer noch nicht beschichteter Teil über der Öffnung 15 zu liegen kommt.
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Des Weiteren kann es vorgesehen sein, zwischen dem Außenfenster 11 und dem Schutzfenster 14 eine Dichtung anzubringen, um Verschmutzung durch Beschichtungsmaterial von hinten zu vermeiden.
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In einer Ausführungsform, die in 4 gezeigt ist, weist das Fenster 14 in der Mitte des Fensters 14 eine Verspiegelung 21 auf, die als Referenzpunkt des außerhalb der Beschichtungsanlage 1 angeordneten Messgeräts 12 dient. Die Verspiegelung 21 kann dabei mit bekannter Schichtdicke oder bekannter Reflektion oder Transmission ausgeführt sein, so dass das Messgerät 12 die Verspiegelung 21 als Referenzpunkt heranziehen kann. Dazu wird das Fenster 14 mittels des Verschiebemittels 19 so positioniert, dass die Verspiegelung 21 innerhalb des Außenfensters 11 zu liegen kommt. Nachdem die Messung beispielsweise mittels eines Spektrometers abgeschlossen ist, kann das Fenster 14 mittels des Verschiebemittels 19 erneut verschoben werden, so dass ein nicht oder nur teilweise beschichteter Teilbereich des Fensters 14 eine Messung des zu beschichteten Objekts ermöglicht. Das Messgerät 12 kann auch eine Ulbricht-Kugel aufweisen.
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In der Ausführungsform gemäß 4 weist der Außenrand des Rahmens 18 eine optionale Verzahnung 22 auf, die in eine korrespondierende Verzahnung 23 auf dem Verschiebemittel 19 eingreift. Die Verzahnung und die korrespondierende Verzahnung 23 unterstützen die Verschiebung und die Abrollbewegung des Fensters 14.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Beschichtungsanlage
- 2
- Außenwand
- 3
- Quelle
- 4
- erster Anschluss
- 5
- zweiter Anschluss
- 6
- Pfeile
- 7
- Innere
- 8
- Vakuumpumpe
- 9
- Werkstück
- 10
- Beschichtung
- 11
- Außenfenster
- 12
- Messgerät
- 13
- Schutzfenstervorrichtung
- 14
- Fenster
- 15
- Öffnung
- 16
- Schutzblende
- 17
- Außenabmessung
- 18
- Rahmen
- 19
- Verschiebemittel
- 20
- Elektromagnet
- 21
- Verspiegelung
- 22
- Verzahnung
- 23
- korrespondierende Verzahnung
