DE10253512A1 - Device for treating workpieces, especially hollow bodies, comprises treatment unit for receiving the workpieces, fluid supply unit which supplies fluid to the treatment unit and fluid control unit for controlling the fluid supply - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Rundläufermaschine und ein Verfahren zur Behandlung von Werkstücken, insbesondere eine Rundläufermaschine und ein Verfahren für CVD-Beschichtungen mit rotierenden Pumpeinrichtungen.The invention relates to a rotary machine and a method for the treatment of workpieces, in particular a rotary machine and a procedure for CVD coatings with rotating pump devices.
Die beispielsweise zur Aufbewahrung von Lebensmitteln immer häufiger verwendeten Kunststoffbehälter weisen im allgemeinen eine vergleichsweise hohe Permeation für Gase auf. So entweicht mit der Zeit Kohlensäure aus kohlensäurehaltigen Getränken, die in solchen Behältern aufbewahrt werden, wodurch die Getränke schnell schal werden. Außerdem kann auch Sauerstoff durch den Kunststoff dringen und Oxidationsprozesse in darin aufbewahrten Lebensmitteln in Gang setzen, was ebenfalls deren Haltbarkeit deutlich verkürzt. Andererseits weisen Kunststoffbehälter auch vielseitige Vorzüge, wie etwa niedriges Gewicht, niedriger Stückpreis und Stabilität gegenüber mechanischen Beanspruchungen aufgrund der gegenüber Glasbehältern hohen Elastizität.For example, for storage of food increasingly common used plastic container generally have a comparatively high permeation for gases. So over time, carbon dioxide escapes from carbonated drinks, the in such containers be kept, which makes the drinks quickly stale. Besides, can oxygen also penetrate through the plastic and oxidation processes in food stored in it, which also their shelf life significantly shortened. On the other hand, plastic containers also have many advantages, such as low weight, low unit price and stability across from mechanical stress due to the high elasticity compared to glass containers.
Um diese Vorzüge von Kunststoffbehältern mit denen von Glasbehältern mit ihrer äußerst guten Barrierewirkung zu vereinen, ist es bekannt, Kunststoffbehälter mit Barrierebeschichtungen, beziehungsweise Diffusionssperrschichten zu versehen, welche die Barrierewirkung von solchen Behältern um Größenordnungen verbessern.To take advantage of plastic containers those of glass containers with their extremely good barrier effect to unite, it is known to plastic containers with barrier coatings, or to provide diffusion barrier layers, which the Barrier effect from such containers orders of magnitude improve.
Derartige Beschichtungen können sogar auf Glasbehältern, beispielsweise im Bereich der Pharmaverpackungen sinnvoll sein, wobei etwa die Migration von Alkaliionen aus der Glasbehälter-Wandung in den Innenraum durch eine Siliziumoxid-Barriere verhindert werden kann.Such coatings can even on glass containers, make sense in the area of pharmaceutical packaging, for example, where the migration of alkali ions from the glass container wall in the interior can be prevented by a silicon oxide barrier can.
Eine besonders effektive und kostengünstige Technologie für das Aufbringen solcher Schichten ist die chemische Dampfphasenabscheidung (CVD). Bei den CVD-Verfahren geschieht die Abscheidung einer Schicht über ein reaktives chemisches Gasgemisch, welche die zu beschichtende Oberfläche umgibt. Aus Gemischen verschiedener Gase läßt sich so eine nahezu unbegrenzte Vielfalt möglicher Schichten erzeugen. Als Diffusionsbarrieren haben sich dabei unter anderem Oxidschichten, wie etwa die bereits erwähnten SiO2-Schichten bewährt.Chemical vapor deposition (CVD) is a particularly effective and cost-effective technology for applying such layers. In the CVD process, a layer is deposited using a reactive chemical gas mixture that surrounds the surface to be coated. An almost unlimited variety of possible layers can be created from mixtures of different gases. Oxide layers, such as the SiO 2 layers already mentioned, have proven themselves as diffusion barriers.
Ein chemisch reaktives Gasgemisch kann für die CVD-Beschichtung thermisch oder durch Ionisation der Prozeßgase zum Beispiel durch Eintrag von elektromagnetischer Energie erzeugt werden. Da Kunststoffe in der Regel thermisch nicht ausreichend stabil sind oder niedrige Erweichungspunkte aufweisen, ist für die Beschichtung von Kunstoffoberflächen CVD-Beschichtung unter Temperatureinwirkung ungeeignet. Hier bietet sich jedoch die Möglichkeit der Plasmaunterstützten CVD-Beschichtung (PECVD) an. Da auch hier durch das Plasma eine Erwärmung der zu beschichtenden Oberfläche auftritt ist insbesondere auch die Plasmaimpuls-CVD-Beschichtung (PICVD) geeignet.A chemically reactive gas mixture can for that CVD coating thermally or by ionization of the process gases, for example by entry generated by electromagnetic energy. Because plastics in are generally not thermally sufficiently stable or low Having softening points is for the coating of plastic surfaces CVD coating unsuitable under the influence of temperature. Here, however, the possibility of the plasma-assisted CVD coating (PECVD). Because here too through the plasma Warming the surface to be coated occurs especially the plasma pulse CVD coating (PICVD) suitable.
Um ein solches Verfahren industriell einsetzen zu können, werden aufgrund der Prozeßzeiten eine Vielzahl von Kammern benötigt, in denen gleichzeitig oder zeitlich versetzt eine Beschichtung durchgeführt wird. Da PICVD-Beschichtungen unter Niederdruckbedingungen durchgeführt werden, ergibt sich dabei das Problem, die zu beschichtenden Werkstücke, wie etwa Kunststoffhohlkörper in die Beschichtungsbereiche zu schleusen und diese sehr schnell zu evakuieren, da insbesondere bei der Beschichtung von Massenartikeln hohe Durchsätze durch eine Beschichtungsvorrichtung erreicht werden müssen und so nur wenig Zeit für die Evakuierung zur Verfügung steht.To make such a process industrial to be able to use become a due to the process times Variety of chambers needed in which a coating is carried out simultaneously or at different times. Since PICVD coatings are carried out under low pressure conditions, the problem arises, the workpieces to be coated, such as about plastic hollow body into the coating areas and very quickly to evacuate, especially when coating bulk articles high throughputs a coating device must be reached and so little time for the Evacuation available stands.
Um die geforderten hohen Durchsätze erreichen zu können, ist eine Rundläufervorrichtung vorteilhaft, bei welcher die Beschichtungsstationen für die zu beschichtenden Werkstücke auf einer kreisförmigen Bahn umlaufen. Mit derartigen Vorrichtungen kann ein kontinuierlicher Beschichtungsablauf realisiert werden, bei der die einzelnen Bearbeitungsphasen während des Umlaufs bestimmten Kreissegmenten oder Winkelbereichen zugeordnet sind.To achieve the required high throughputs to be able is a rotary device advantageous, in which the coating stations for the coating workpieces on a circular Run around the track. With such devices, a continuous Coating process can be realized in which the individual processing phases while assigned to specific circular segments or angular ranges are.
Eine solche Vorrichtung ist unter anderem aus der WO 00 58631 bekannt. Bei dem in dieser Druckschrift vorgeschlagenen Förderkarussell für die Plasmabehandlung von dielektrischen Hohlkörpern mit mehreren identischen Behandlungsstationen, die jeweils für die Aufnahme von mindestens einem Hohlkörper ausgelegt sind, werden die Behandlungsstationen zur Evakuierung mittels Verteilereinrichtungen mit rotierenden luftdichten Anschlüssen mit Druckquellen in Verbindung gebracht. Dabei weist das Förderkarussell mindestens zwei unabhängige und gleichwertige Druckquellen auf. Die Behandlungsstationen sind in Gruppen unterteilt, die jeweils einer Druckquelle zugeteilt sind. Zu- und Abschaltung zu den Druckquellen erfolgt dabei über die Verteilereinrichtung mit dem rotierenden Anschlüssen.Such a device is under other known from WO 00 58631. With the in this publication proposed carousel for plasma treatment of dielectric hollow bodies with several identical treatment stations, each for admission of at least one hollow body are designed, the treatment stations for evacuation by means of distribution devices with rotating airtight connections with pressure sources connected. The conveyor carousel has at least two independent and equivalent pressure sources. The treatment stations are in Groups divided, each assigned to a pressure source. Switching on and off to the pressure sources takes place via the Distribution device with the rotating connections.
Dieses Förderkarussell weist jedoch mehrere Nachteile auf. Es hat sich unter anderem als günstig erwiesen, die Beschichtungsstationen nicht mit einer einzelnen Pumpvorrichtung abzupumpen. Um schnell niedrige Drücke zu erreichen, ist vielmehr ein mehrstufiges Abpumpen auf unterschiedlichen Druckstufen günstig, während die in WO 00 58631 offenbarte Vorrichtung nur eine Verbindung einer Behandlungsstation mit jeweils einer Druckquelle vorsieht.However, this conveyor carousel points several disadvantages. Among other things, it has proven to be beneficial the coating stations not with a single pumping device pump out. To reach low pressures quickly is much more a multi-stage pumping at different pressure levels cheap, while the device disclosed in WO 00 58631 only one connection of one Provides treatment station with one pressure source each.
Weiterhin muß eine drehende Verbindung zwischen den Druckquellen und den sich drehenden Behandlungsstationen realisiert werden. Bei niedrigen Drücken sind hier die Anforderungen an die Dichtigkeit und den Leitwert sehr hoch, was mit einer erhöhten Anfälligkeit der Vorrichtung einhergeht.Furthermore, a rotating connection between the pressure sources and the rotating treatment stations become. At low pressures here are the requirements for tightness and conductivity very high, what with an increased susceptibility accompanied by the device.
Darüber hinaus bedingt eine Verteilereinrichtung mit rotierenden, luftdichten Anschlüssen eine Anordnung dieser Einrichtung an der Drehachse des Förderkarussells, während die Beschichtungsstationen am Umfang des Karussells angebracht sind. Dadurch werden lange Vakuumverbindungsleitungen von der Verteilereinrichtung zu den Behandlungsstationen erforderlich. Dies ist jedoch für den Leitwert des Vakuumsystems abträglich und wirkt sich damit nachteilig auf die Dauer der notwendigen Evakuierungszeit aus.In addition, a distributor device is required device with rotating, airtight connections an arrangement of this device on the axis of rotation of the conveyor carousel, while the coating stations are attached to the circumference of the carousel. This requires long vacuum connection lines from the distribution device to the treatment stations. However, this is detrimental to the conductance of the vacuum system and therefore has an adverse effect on the duration of the necessary evacuation time.
Auch kann ein gemeinsamer Anschluß zweier zu einer Gruppe gehörenden Behandlungsstationen an einer gemeinsamen Druckquelle zu einem Übersprechen der über die Druckquelle miteinander verbundenen Behandlungsstationen führen, wenn sich diese auf unterschiedlichen Druckniveaus befinden.A common connection of two belonging to a group Treatment stations at a common pressure source for crosstalk the over the pressure source interconnect treatment stations if lead these are at different pressure levels.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rundläufermaschine und ein Verfahren für CVD-Beschichtungen anzugeben, welche eine besonders effektive und schnelle Beschichtung von Werkstücken ermöglicht.The invention is therefore the object based on a rotary machine and a procedure for CVD coatings indicate which is a particularly effective and quick coating of workpieces allows.
Diese Aufgabe wird bereits in höchst überraschend einfacher Weise mit einer Rundläufervorrichtung zur Behandlung, insbesondere für CVD-Beschichtungen von Werkstücken gemäß Anspruch 1, sowie ein Verfahren gemäß Anspruch 20 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen angegeben. Dementsprechend umfaßt eine erfindungsgemäße Rundläufervorrichtung
- – ein Förderkarussell,
- – Behandlungsstationen, welche mit dem Förderkarussell transportiert werden, und
- – zumindest eine erste Pumpeinrichtung.
- - a carousel,
- - treatment stations, which are transported with the conveyor carousel, and
- - At least a first pump device.
Dabei wird die erste Pumpeinrichtung mit dem Förderkarussell transportiert.The first pump device with the carousel transported.
Dadurch, daß die Pumpeinrichtung mit dem Förderkarussell transportiert wird, kann bei der Verbindung dieser Pumpeinrichtung mit den Behandlungsstationen auf eine vakuumdichte Drehzuführung verzichtet werden. Auch die Zuleitungen können durch eine sonst bei Verwendung einer Drehzuführung nicht realisierbare Nähe der Pumpeinrichtung zu den Behandlungsstationen kurz gehalten und mit großen Querschnitten vorgesehen werden.The fact that the pumping device with the conveyor carousel can be transported when connecting this pump device with the treatment stations, there is no vacuum-tight rotary feed become. The supply lines can also a proximity of the pumping device that would otherwise not be achievable when using a rotary feeder the treatment stations kept short and with large cross sections be provided.
Bei rotierenden Anschlüssen wachsen demgegenüber auch die Schwierigkeiten, die Verbindung dicht zu halten, mit dem Durchmesser und damit mit dem erreichbaren Leitwert.Growing with rotating connections In contrast, also the difficulties in keeping the connection tight with the Diameter and thus with the achievable conductance.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur CVD-Beschichtung von Werkstücken in einer insbesondere wie oben beschriebenen Rundläufervorrichtung, sieht dementsprechend vor, daß
- – wenigstens ein Werkstück in eine Behandlungsstation auf einem rotierenden Förderkarussell eingeführt,
- – die Behandlungsstation mit zumindest einer ersten Pumpeinrichtung verbunden,
- – die Behandlungsstation evakuiert, und
- – das Werkstück beschichtet wird,
wobei die erste Pumpeinrichtung mit dem Förderkarussel befördert wird.The method according to the invention for CVD coating workpieces in a rotary device, in particular as described above, accordingly provides that
- At least one workpiece is introduced into a treatment station on a rotating conveyor carousel,
- The treatment station is connected to at least one first pump device,
- - the treatment station is evacuated, and
- - the workpiece is coated,
wherein the first pumping device is conveyed by the conveyor carousel.
Nach erfolgter Beschichtung können dann die Behandlungsstationen belüftet und die Werkstücke herausgenommen werden.After coating, the Treatment stations ventilated and the workpieces be taken out.
Die Verbindung der einen oder mehreren Pumpeinrichtungen mit den Behandlungsstationen kann vorteilhaft mittels einer Verteilereinrichtung hergestellt werden. Diese kann mit Vorteil einen Ringverteiler umfassen, an dem die Pumpeinrichtungen und Verbindungsleitungen zu den Beschichtungskammern angeschlossen sind.The connection of the one or more pump devices with the treatment stations can advantageously by means of a distribution device getting produced. This can advantageously include a ring distributor, on which the pumping devices and connecting lines to the coating chambers are connected.
Die Verbindung einer bestimmten Behandlungsstation mit einer Pumpeinrichtung kann dabei durch die Verteilereinrichtung in Abhängigkeit von der Winkelposition der Behandlungsstation auf dem Förderkarussell geschehen. Dazu kann die Verteilereinrichtung Steuerventile umfassen. Das Verbinden der Behandlungsstationen mit der ersten oder zweiten Pumpeinrichtung kann so durch Schalten der Steuerventile erfolgen, wobei die Ventile an entsprechenden Winkelpositionen geöffnet oder geschlossen werden und so die Verbindung mit der Pumpeinrichtung oder dem Verteiler herstellen.The connection of a specific treatment station with a pump device can thereby through the distributor device dependent on from the angular position of the treatment station on the conveyor carousel happen. For this purpose, the distributor device can comprise control valves. Connecting the treatment stations to the first or second Pumping device can be done by switching the control valves, the valves being opened at corresponding angular positions or be closed and so the connection to the pumping device or manufacture the distributor.
Besonders bevorzugt weist die erfindungsgemäße Rundläufervorrichtung außerdem zumindest eine feststehend angeordnete zweite Pumpeinrichtung auf. Die Behandlungsstationen können dabei zur Evakuierung auch mit dieser zweiten Pumpeinrichtung verbunden werden. Dazu kann die zweite, feststehende Pumpeinrichtung ebenso wie die erste, mitrotierende Pumpeinrichtung mit wenigstens einer, insbesondere auch derselben Verteilereinrichtung zur Verbindung der Behandlungsstationen mit der zweiten Pumpeinrichtung verbunden sein.The rotary device according to the invention particularly preferably has Moreover at least one stationary second pump device. The treatment stations can connected to this second pumping device for evacuation become. The second, fixed pump device can also do this like the first, co-rotating pump device with at least one, in particular also the same distribution device for connecting the treatment stations be connected to the second pump device.
Das Evakuieren der Behandlungsstationen erfolgt bevorzugt in wenigstens zwei Schritten, wobei zwischen den Schritten bevorzugt zwischen verschiedenen Pumpeinrichtungen umgeschaltet wird. Um den Enddruck schnell erreichen zu können, ist es beispielsweise von Vorteil, wenn die erste und zweite Pumpeinrichtung für unterschiedliche Druckbereiche angepaßt sind. Diese können dann beispielsweise während der Evakuierung nacheinander nach absteigenden Druckbereichen geordnet mit den Behandlungsstationen verbunden werden, so daß jede Pumpeinrichtung in dem für sie optimalen Druckbereich arbeitet. Insbesondere ist es dabei von Vorteil, wenn die mitrotierende erste Pumpeinrichtung für einen niedrigeren Druckbereich optimiert ist, als die zweite Pumpeinrichtung, da bei sinkendem Druck bei gleichbleibendem Saugvermögen die Saugleistung abnimmt. Dementsprechend sind für kurze Abpumpzeiten besonders bei niedrigen Drücken gute Leitwerte der Zuleitungen wichtig um ein möglichst großes effektives Saugvermögen zu erhalten.The treatment stations are preferably evacuated in at least two steps, with a switch being preferably made between different pump devices. In order to be able to reach the final pressure quickly, it is advantageous, for example, if the first and second pump devices are adapted for different pressure ranges. These can then be connected, for example during the evacuation, in succession to the treatment stations in order of descending pressure areas, so that each pump device operates in the pressure area which is optimal for it. In particular, it is advantageous if the co-rotating first pump device is optimized for a lower pressure range than the second pump device, since the suction power decreases as the pressure drops while the pumping speed remains the same. Accordingly, are for short pumpdown times Good conductance values of the supply lines are important, especially at low pressures, in order to obtain the greatest possible effective suction capacity.
Außerdem ist es aber auch möglich, neben einer Umschaltung zwischen Pumpeinrichtungen auch eine Hinzuschaltung von Pumpeinrichtungen vorzunehmen um die Saugleistung dem in der Beschichtungskammer herrschenden Druck anzupassen.But it is also possible to have one Switching between pumping devices also includes switching of pumping devices to perform the suction power in the Coating chamber to adjust prevailing pressure.
Besonders vorteilhaft wird das Evakuieren sowohl bei einstufigem Abpumpen, als auch bei Evakuierung in mehreren Schritten so vorgenommen, daß eine Pumpeinrichtung nur mit jeweils einer Behandlungsstation verbunden ist. Dies ist vorteilhaft, da auf diese Weise vermieden wird, daß eine Pumpeinrichtung mit zwei Behandlungsstationen verbunden ist, deren Beschichtungskammern unterschiedliche Drücke aufweisen. Ansonsten würde dies zu einer Einstellung eines mittleren Druckes in beiden Behandlungsstationen durch einen Gasfluß über die Pumpeinrichtung und damit zu einem Druckanstieg in der Kammer mit anfangs niedrigerem Druck führen.Evacuation is particularly advantageous with single-stage pumping, as well as with evacuation in several steps made so that a Pump device only connected to one treatment station at a time is. This is advantageous since it prevents a pump device is connected to two treatment stations, their coating chambers different pressures exhibit. Otherwise it would this leads to an adjustment of an average pressure in both treatment stations by a gas flow through the pumping device and thus to a pressure increase in the chamber with an initially lower one Lead pressure.
Durch die erfindungsgemäße, mitrotierende Anordnung der ersten Pumpeinrichtung in der Rundläufervorrichtung können kurze Verbindungsleitungen der Pumpeinrichtung oder den Pumpeinrichtungen zu den Beschichtungsstationen mit großen Leitungsquerschnitten realisiert werden. Auf diese Weise ist es möglich, daß das effektive Saugvermögen der ersten Pumpeinrichtung gegenüber dem tatsächlichen maximalen Saugvermögen der Pumpeinrichtung nur verhältnismäßig wenig reduziert wird. Dabei besteht zwischen tatsächlichem Saugvermögen S und effektivem, durch die Zuleitung reduziertem Saugvermögem Seff der Zusammenhang: wobei L den Leitwert oder Strömungsleitwert der Zuleitung bezeichnet.Due to the co-rotating arrangement of the first pump device in the rotary device according to the invention, short connecting lines of the pump device or the pump devices to the coating stations with large line cross sections can be realized. In this way it is possible that the effective pumping speed of the first pumping device is reduced only relatively little compared to the actual maximum pumping speed of the pumping device. There is a connection between the actual pumping speed S and the effective pumping speed S eff reduced by the supply line: where L denotes the conductance or flow conductance of the feed line.
Der Strömungsleitwert wird wesentlich durch den Querschnitt der Rohrleitungen bestimmt und ist beispielsweise der für eine Leitung gegeben durch die Beziehung: Dabei bezeichnet p0 den Druck vor der Leitung und p2 den Druck am pumpenseitigen Ende der Leitung. Mit qpV ist der p·V-Strom durch die Vakuumleitung bezeichnet. Dieser ist beispielsweise für den Fall laminarer Strömung gegeben durch (siehe beispielsweise „Handbuch Vakuumtechnik", 6. Auflage, Vieweg-Verlag 1997): The flow conductance is essentially determined by the cross-section of the pipes and is given, for example, for a pipe by the relationship: P 0 denotes the pressure upstream of the line and p 2 denotes the pressure at the pump end of the line. Q pV denotes the p · V current through the vacuum line. In the case of laminar flow, for example, this is given by (see, for example, “Handbuch Vacuum Technology”, 6th edition, Vieweg-Verlag 1997):
Mit η ist dabei die dynamische Viskosität des Gases bezeichnet. Die Größen d und 1 bezeichnen den Durchmesser und die Länge der Leitung. Anhand von Gleichung 3 wird ersichtlich, daß der Leitwert der Vakuumleitungen in starkem Maße von deren Länge und insbesondere deren Durchmesser abhängt. Ferner wird aus Gleichung (2) in Verbindung mit Gleichung (3) auch ersichtlich, daß der Leitwert bei sinkenden Druckdifferenzen abnimmt. Bei sinkenden Drücken werden auch dementsprechend die auftretenden Druckdifferenzen kleiner. Somit ist der Leitungsquerschnitt oder der Koeffizient von Durchmesser zu Länge, d/l, bei höheren Drücken weniger kritisch für den Leitwert als dies bei niedrigeren Druckbereichen der Fall ist. Durch die erfindungsgemäße Anordnung der ersten Pumpeinrichtung auf dem Förderkarussel und die damit mögliche Realisierung besonders kurzer Vakuumleitungen von dieser Pumpeinrichtung zu den Behandlungsstationen kann so das Evakuieren deutlich beschleunigt werden. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann so beispielsweise der Quotient d/l aus Durchmesser d der Vakuumleitung zwischen erster Pumpeinrichtung und einer Verteilereinrichtung zu deren Länge l größer oder gleich 1/15, bevorzugt größer oder gleich 1/10 betragen.With η is the dynamic viscosity of the gas designated. The sizes d and 1 denote the diameter and length of the line. Based on Equation 3 shows that the conductance of the vacuum lines to a great extent of their length and especially their diameter depends. Furthermore, from equation (2) in connection with equation (3) also shows that the conductance at decreasing pressure differences decreases. As the pressures drop accordingly, the pressure differences occurring are smaller. So the line cross-section or coefficient is diameter to length, d / l, at higher To press less critical for the conductance than is the case at lower pressure ranges. Through the arrangement according to the invention the first pumping device on the conveyor carousel and the so possible Realization of particularly short vacuum lines from this pump device evacuation to the treatment stations can be accelerated significantly become. According to one embodiment For example, the quotient d / l of diameter can be used in the invention d the vacuum line between the first pump device and a distributor device to their length l bigger or equal to 1/15, preferably greater than or equal to 1/10.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung mit zumindest einer zweiten, feststehenden Pumpeinrichtung kann diese als Vorstufe zu der ersten, mitrotierenden Pumpeinrichtung und/oder als erste Pumpstufe bei der Evakuierung einer Behandlungsstation verwendet werden. In beiden Fällen arbeitet dann die zweite, feststehende Pumpeinrichtung in einem höheren Druckbereich als die erste, mitrotierende Pumpeinrichtung. Dementsprechend erhöht sich gemäß den Gleichungen (2) und (3) bei gegebenem Leitungsquerschnitt der Leitwert, so daß die Vakuumverbindung von der feststehenden zweiten Pumpeinrichtung zum rotierenden Förderkarussell und die Länge der Vakuumleitungen hier weniger kritisch ist. Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann dabei beispielsweise die zweite Pumpeinrichtung so angeordnet und eine Vakuumleitung von der Pumpeinrichtung zu einer Verteilereinrichutng wie insbesondere einem Ringverteiler oder zu einer ersten Pumpeinrichtung so dimensioniert werden, daß der Quotient d/l aus Durchmesser d der Vakuumleitung zwischen zweiter Pumpeinrichtung und einer Verteilereinrichtung zu deren Länge l größer oder gleich 1/60, bevorzugt größer oder gleich 1/30 beträgt.In one embodiment of the invention with at least A second, fixed pump device can be used as a preliminary stage to the first co-rotating pump device and / or the first Pump stage used in the evacuation of a treatment station become. In both cases the second, fixed pumping device then works in one higher Pressure range as the first, co-rotating pump device. Accordingly elevated yourself according to the equations (2) and (3) for a given line cross section the conductance, so that the vacuum connection from the fixed second pumping device to the rotating conveyor carousel and the length of the Vacuum lines are less critical here. According to one embodiment the device according to the invention For example, the second pump device can be arranged in this way and a vacuum line from the pump device to a distributor device such as in particular a ring distributor or to a first pump device be dimensioned so that the Quotient d / l from diameter d of the vacuum line between the second Pump device and a distribution device to their length l greater or equal to 1/60, preferably greater than or is equal to 1/30.
Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Evakuierung der Behandlungsstationen in vier Evakuierungssschritten. Eine gute Abstufung wird dabei erreicht, wenn die Pumpeinrichtungen so umgeschaltet werden, daß der Druck in einer Behandlungsstation stufenweise in, einem ersten Schritt bis auf ≤ 200mbar, in einem darauffolgenden zweiten Schritt bis auf ≤ 80 mbar, in einem darauffolgenden dritten Schritt bis auf ≤ 1,5 mbar, in einem darauffolgenden vierten Schritt bis auf ≤ 0,1 mbar reduziert wird.According to one embodiment of the method according to the invention, the treatment stations are evacuated in four evacuation steps. A good gradation is achieved if the pumping devices are switched so that the pressure in a treatment station is gradually increased in a first step up to ≤ 200 mbar, in a subsequent second step up to ≤ 80 mbar, in a subsequent third Step down to ≤ 1.5 mbar, in a subsequent fourth step it is reduced to ≤ 0.1 mbar.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht ferner eine Evakuierung in fünf Schritten vor. Dabei kann beispielsweise die Evakuierung wie bei dem oben angegebenen vierschrittigen Verfahren erfolgen und in einem darauffolgenden fünften Schritt dann der Druck in der Behandlungsstation bis auf ≤ 0,01 mbar reduziert werden. Bei beiden Ausführungsformen kann dann zum Beispiel in einem weiteren Schritt auf eine Pumpeinrichtung zur Absaugung des Prozeßgases umgeschaltet werden.Another embodiment of the invention provides an evacuation in five Steps ahead. The evacuation can, for example, be the same as for the above-mentioned four-step process and in one subsequent fifth Then the pressure in the treatment station is reduced to ≤ 0.01 mbar be reduced. In both embodiments can then Example in a further step to a pump device Extraction of the process gas can be switched.
Als Vakuumquellen für die Pumpeinrichtung sind dabei unter anderem Wälzkolbenpumpen geeignet. Diese zeichnen sich durch ein hohes Saugvermögen bei niedrigen Drücken, insbesondere im Feinvakuumbereich aus.Are as vacuum sources for the pumping device including Roots pumps suitable. These are characterized by a high pumping speed low pressures, especially in the fine vacuum range.
Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Pumpeinrichtung auch als Vorstufe der ersten Pumpeinrichtung betrieben, beziehungsweise an diese angeschlossen werden. Dadurch wird ein Vorvakuum für die erste Pumpeinrichtung bereitgestellt, wodurch sich deren Saugleistung bei niedrigen Drücken erhöht. Die zweite Pumpeinrichtung kann beispielsweise eine oder mehrere Drehschieberpumpen umfassen. Dieser Pumpentyp ist gekennzeichnet durch hohe Saugleistungen bei höheren Drücken im Grobvakuumbereich.Alternatively or additionally the second pump device also as a preliminary stage of the first pump device operated, or connected to this. Thereby becomes a backing vacuum for the first pump device is provided, whereby its suction power at low pressures elevated. The second pump device can, for example, one or more Rotary vane pumps include. This type of pump is marked due to high suction power at higher To press in the rough vacuum range.
Die feststehende zweite Pumpeinrichtung kann zum Beispiel mittels einer Drehzuführung mit dem Förderkarussell verbunden werden. Ist die zweite Pumpeinrichtung für einen höheren Druckbereich vorgesehen, so sind hier die Anforderungen bezüglich Leitwert und Leckrate der Drehzuführung erheblich niedriger, als wenn über eine solche Verbindung der Enddruck hergestellt werden müßte. Gemäß einer Ausführungsform ist dabei die Leckrate der Drehzuführung 10–1 mbar l/sec oder kleiner, bevorzugt im Bereich zwischen 10–2 bis 10–4 mbar l/sec bei ruhendem und/oder drehendem Betrieb.The fixed second pump device can be connected to the conveyor carousel, for example, by means of a rotary feed. If the second pump device is provided for a higher pressure range, then the requirements with regard to the conductance and leakage rate of the rotary feeder are considerably lower than if the final pressure would have to be established via such a connection. According to one embodiment, the leak rate of the rotary feed is 10 −1 mbar l / sec or less, preferably in the range between 10 −2 to 10 −4 mbar l / sec when the operation is idle and / or rotating.
Es hat sich als günstig erwiesen, wenn auch das Abpumpen mit den ersten und/oder zweiten Pumpeinrichtungen jeweils in mehreren Stufen bei unterschiedlichen Druckbereichen durchgeführt wird. Gegenüber einer einstufigen Evakuierung kann dabei die gesamte Pumpleistung und damit die Größe der verwendeten Pumpen deutlich reduziert werden. Dementsprechend können vorteilhaft zumindest zwei feststehende erste und/oder zweite Pumpeinrichtungen vorgesehen sein, welche bei Drehung des Förderkarussells nacheinander mit den Behandlungsstationen verbunden werden.It turned out to be cheap, if that too Pumping out with the first and / or second pumping devices in each case is carried out in several stages at different pressure ranges. Opposite one Single stage evacuation can take the total pumping power and so the size of the used Pumps can be significantly reduced. Accordingly, can be advantageous at least two fixed first and / or second pump devices be provided, which one after the other when the conveyor carousel rotates be connected to the treatment stations.
Um weiterhin bei niedrigen Drücken in der Beschichtungskammer eine große Saugleistung bereitstellen zu können, ist es außerdem von Vorteil, wenn eine erste Pumpeinrichtung zumindest zwei hintereinandergeschaltete Pumpstufen umfaßt. Auch können während der Evakuierungsphase, etwa durch geeignete Schaltung der Steuerventile zeitweise zwei oder mehr erste Pumpeinrichtungen hintereinandergeschaltet werden.To continue at low pressures provide the coating chamber with a high suction power to be able it is also of advantage if a first pump device connected at least two series Pump stages includes. Can too while the evacuation phase, for example by suitable switching of the control valves temporarily two or more first pumping devices connected in series become.
Besonders bevorzugt wird die erfindungsgemäße Rundläufervorrichtung für die PECVD- oder PICVD-Beschichtung eingesetzt, wobei das Werkstück durch Zuführen von Prozeßgas und elektromagnetischer Energie in die Behandlungsstation beschichtet wird. Dazu weist die Vorrichtung außerdem eine Einrichtung zur Zuführung von Prozeßgas in die Behandlungsstationen, sowie eine Einrichtung zur Zuführung von elektromagnetischer Energie, vorzugsweise von Mikrowellen auf. Mittels der Mikrowellen wird in der Prozeßgasatmosphäre dann ein Plasma erzeugt, dessen Reaktionsprodukte sich auf Oberfläche der zu beschichtenden Werkstücke abscheiden. Insbesondere kann dabei auch eine Innenbeschichtung von hohlkörperförmigen Werkstücke, wie etwa Ampullen oder Flaschen aus Kunststoff oder Glas vorgenommen werden, indem im Innenbereich der Werkstücke ein Plasma gezündet wird. Dazu wird Prozeßgas in den Innenbereich der Werkstücke eingefüllt.The rotary device according to the invention is particularly preferred for the PECVD or PICVD coating used, the workpiece through Respectively of process gas and electromagnetic energy are coated in the treatment station becomes. For this purpose, the device also has a device for feed of process gas in the treatment stations, as well as a device for feeding electromagnetic energy, preferably from microwaves. through the microwaves then generate a plasma in the process gas atmosphere, whose reaction products deposit on the surface of the workpieces to be coated. In particular, an inner coating of hollow workpieces, such as such as ampoules or bottles made of plastic or glass by igniting a plasma in the interior of the workpieces. This will process gas in the interior of the workpieces filled.
Sollen nur die Innenseiten solcher Werkstücke beschichtet werden, so können die Werkstücke in entsprechenden Aufnahmen in den Behandlungsstationen aufgenommen werden, welche den Innenbereich gegenüber der Umgebung abdichten. Auf diese Weise kann das Prozeßgas dann nur in den Innenbereich geleitet werden. Bei geeigneter Druckeinstellung kommt es dann nur dort zur Zündung eines Plasmas.Should only the inside of such workpieces can be coated so the workpieces in corresponding recordings in the treatment stations that seal the interior from the environment. In this way, the process gas then only be directed into the interior. With a suitable pressure setting then the ignition only occurs there of a plasma.
Das Prozeßgas kann während des Beschichtens auch mit einer ersten Pumpeinrichtung abgesaugt werden. Wird gleichzeitig neues Prozeßgas zugeführt, so wird eine ständige Regeneration der Prozeßgasatmosphäre während des Beschichtungsvorgangs erreicht. Dabei werden im Plasma entstehende unerwünschte Reaktionsprodukte ständig abgeführt, wodurch besonders reine und qualitativ hochwertige Beschichtungen hergestellt werden können.The process gas can also during the coating can be suctioned off with a first pump device. Will at the same time new process gas supplied so becomes a constant Regeneration of the process gas atmosphere during the Coating process reached. This creates in the plasma undesirable Reaction products constantly dissipated resulting in particularly pure and high quality coatings can be produced.
Die Erfindung wird nachfolgend genauer anhand beispielhafter Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dabei verweisen gleich Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche Teile.The invention will be described in more detail below based on exemplary embodiments and described with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals refer to the same or similar ones Parts.
Es zeigen:Show it:
In
Die Rundläufervorrichtung
Ebenfalls auf dem Förderkarussell
Zusätzlich weist die erfindungsgemäße Vorrichtung
auch noch zweite, feststehende Pumpeinrichtungen auf, die über Vakuumleitungen
Dadurch, daß die zweiten, feststehenden Pumpeinrichtungen
verglichen mit den ersten, mitrotierenden Pumpeinrichtungen in höheren Druckbereichen
arbeiten, ist auch der Leitwert der Vakuumleitungen
Die ersten Pumpeinrichtungen
Bei Rotation des Förderkarussels
Die einzelnen mitrotierenden ersten
Pumpeinrichtungen
Beim mehrstufigen Abpumpen können die zweiten,
feststehenden Pumpeinrichtungen nicht nur als Vorstufe für die mitrotierenden,
ersten Pumpeinrichtungen
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung,
wie sie beispielhaft in den
In
Im einzelnen weist die in
In
Nach dem Zuführen der Werkstücke in einem
Beladebereich, der einem Sektor
Um eine hohe Maschinenleistung, beziehungsweise einen großen Durchsatz zu erreichen, ist die Zeit zwischen dem Beladen zweier Behandlungsstationen sehr kurz. Entsprechend kurz können auch die Abpumpzeiten gehalten werden. Die fein unterteilte Abstufung des Evakuierungsprozesses ist hierbei von großem Vorteil, da die dazu erforderlichen Pumpen relativ klein gehalten werden können.To high machine performance, respectively a big Reaching throughput is the time between loading two Treatment stations very short. They can also be correspondingly short Pumping times are kept. The finely divided gradation of The evacuation process is of great advantage because the pumps required for this can be kept relatively small.
Außerdem sind den ersten Pumpeinrichtungen
Die feststehenden zweiten Pumpeinrichtungen
Die Pumpeinrichtungen
Nach dem Durchlaufen der Sektoren
Nach abgeschlossener Beschichtung
gelangt die Behandlungsstation in einen dem Sektor
- 11
- RundläufervorrichtungRotary apparatus
- 33
- Förderkarussellconveyor carousel
- 44
- Drehachseaxis of rotation
- 51, 52, .., 5N51 52, .., 5N
- Behandlungsstationentreatment stations
- 71–7471-74
- erste, mitrotierende Pumpeinrichungen first, co-rotating pump devices
- 721, 722, 741, 742721 722, 741, 742
- WälzkolbenpumpenRoots
- 91–9691-96
- zweite, feststehende Pumpeinrichungen.second, fixed pump devices.
- 1111
- Drehzuführungrotary feeder
- 1313
- Ringverteilerring distributor
- 1515
- Steuerventilecontrol valves
- 1717
- Tragrahmensupporting frame
- 19–2319-23
- Vakuumleitungen vacuum lines
- 2525
- Trageplattesupport plate
- 2626
- Lagercamp
- 3030
- DruckmeßröhreDruckmeßröhre
- 40–4740-47
- Winkelbereiche angle ranges
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8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: SCHOTT AG, 55122 MAINZ, DE |
|
R002 | Refusal decision in examination/registration proceedings | ||
R003 | Refusal decision now final |
Effective date: 20120403 |