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Die Erfindung betrifft eine Vakuumbehandlungsanlage mit einer Anlagenkammer aus Versteifungselementen, mit denen einen Vakuumraum bildende Wandungselemente verbunden sind. Diese sind zumindest teilweise als lösbare Wandungselemente ausgebildet und mit einer ersten Dichtfläche versehen. Die lösbaren Wandungselemente liegen auf einer dem Vakuumraum abgewandten Seite des Versteifungselementes vorgesehenen zweiten Dichtfläche unter Zwischenschaltung einer Dichtung auf und sind mit dem Versteifungselement verbunden.
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Unterschiedlichste flache Substrate, beispielsweise für Architektur- oder Photovoltaikanwendungen, werden in einer Vakuumbehandlungsanlage verschiedenen Behandlungen unterzogen. Dabei kommen modifizierende, additive und substraktive Behandlungen in Betracht, d. h. Prozesse, bei denen das Substrat oder auf dem Substrat vorhandene Schichten strukturell oder energetisch verändert, Material auf dem Substrat abgeschieden oder vom Substrat entfernt wird. Neben der Substratbeschichtung mit verschiedenen Schichten und Schichtsystemen werden also auch Plasmabehandlungen oder Sputterätzen in Vakuumbehandlungsanlagen vorgenommen.
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Die Behandlung erfolgt dabei in einem Durchlauf und damit in Vakuumfolge, wobei in der Regel verschiedene Behandlungen nacheinander in einem Durchlauf erforderlich sind.
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Vakuumbehandlungsanlagen zur Behandlung von Substraten im Durchlauf werden als längserstreckte Anlagen ausgebildet, in denen die Substrate von einer Eingangsseite zu einer Ausgangsseite auf einer Transportvorrichtung hindurchbewegt werden. Diese Vakuumbehandlungsanlagen werden mit einer funktionalen und einer physischen Aufteilung definiert.
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Die funktionale Aufteilung beschreibt eine durch die Funktion der einzelnen Teile bestimmte Konfiguration einer Vakuumbehandlungsanlage. Die funktionale Aufteilung ist nicht zwingend sichtbar.
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Die Teile der funktionalen Aufteilung sind Kammern und Kompartments.
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Eine Kammer ist eine Einheit mit einer oder mehreren zusammenwirkenden Funktionen in den Grenzen einer oder mehrerer verbundener physischer Anlagenkammern (s. u.).
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Die Kammern der funktionalen Aufteilung können auch mit der Bezeichnung der Funktion, der sie hauptsächlich dienen, bezeichnet werden, wie Prozesskammer. Da alle Kammern der Aufnahme von Vakuum dienen, können sie auch allgemein als Vakuumkammern bezeichnet werden.
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Ein Kompartment ist eine funktionelle Einheit innerhalb einer Kammer einer längserstreckten Vakuumbehandlungsanlage, der eindeutig eine Funktion zukommt und die mit anderen derartigen funktionellen Einheiten in Längserstreckung der Vakuumbehandlungsanlage aufeinander folgend angeordnet ist.
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Auch die Kompartments können mit der Bezeichnung ihrer Funktion benannt werden, z. B. als Pumpkompartment, Sputterkompartment oder auch Gasseparationskompartment usw.
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Die physische Aufteilung definiert eine sichtbare Konfiguration einer Vakuumbehandlungsanlage. Die physische Konfiguration entspricht nicht zwingend der funktionalen Konfiguration.
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Die Teile der physischen Aufteilung sind Anlagenkammern und Sektionen. (zur Unterscheidung der physikalischen von der funktionalen Aufteilung, werden die Kammern als Anlagenkammern bezeichnet.)
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Als Anlagenkammer einer Vakuumbehandlungsanlage wird eine stoffschlüssig verbundene Baueinheit, die Versteifungselemente beinhaltet, bezeichnet. Mit den Versteifungselementen ist eine Wandung verbunden, die einen Vakuumraum einschließt. Die Wandung wird aus Kammerboden, Kammerwänden und Kammerdecke gebildet. Ein Wandungselement kann als ein auf einer Dichtungsfläche aufgelegter Deckel ausgebildet sein.
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Die Versteifungselemente der Anlagenkammer können sowohl innerhalb als auch außerhalb des Vakuumraumes liegen.
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Wandungselemente, die regelmäßig entfernt werden müssen, um beispielsweise in den Vakuumraum zu gelangen, sind als lösbare Wandungselemente ausgebildet, wie beispielsweise ein Kammerdeckel. Diese lösbaren Wandungselemente werden mit einer ersten Dichtfläche versehen und liegen auf einer dem Vakuumraum abgewandten Seite des Versteifungselementes vorgesehenen zweiten Dichtfläche unter Zwischenschaltung einer Dichtung auf. Ein lösbares Wandungselement wird durch ein Vakuum im Vakuumraum mit seiner ersten Dichtfläche gegen die zweite Dichtfläche gezogen. Zusätzlich kann das lösbare Wandungselement mit dem Versteifungselement verschraubt werden.
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In einigen Kammern werden nun Behandlungsprozesse durchgeführt, bei denen sich das Substrat aufheizt oder in denen das Substrat aktiv auf eine Behandlungstemperatur aufgeheizt wird. In Kammern mit höheren Behandlungstemperaturen müssen die Dichtungen einem kürzeren Wartungsintervall unterzogen werden, um die Dichtheit zu gewährleisten. Es wurde dabei zur Erfindung führend festgestellt, dass diese kürzeren Wartungsintervalle in einem thermischen Verschleiß der Dichtungen begründet sind.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Standzeit von Dichtungen in thermisch belasteten Kammern oder Kammerbereichen zu erhöhen.
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Die Aufgabe wird mit einer Vakuumbehandlungsanlage mit den Kennzeichen des Anspruches 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass die zumindest eine der Dichtflächen gekühlt ist. Durch eine derartige Kühlung wird erreicht, dass die Temperatur, der die Dichtung ausgesetzt ist, verringert wird und somit die Standzeit der Dichtung erhöht werden kann. Dabei ist es nicht von entscheidender Bedeutung, auf welcher Seite die Dichtung angeordnet ist, ob auf der Seite des Versteifungselementes oder auf der Seite des lösbaren Wandungselementes. Die Dichtung kann auch einfach zwischen die erste und die zweite Dichtfläche gelegt werden. Durch die Kühlung mindestens einer der beiden Dichtflächen erfolgt die vorteilhafte Temperaturverringerung. Üblicherweise ist die Dichtung mit dem lösbaren Wandungselement verbunden.
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Merkmale besonderer Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 15 enthalten.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Versteifungselement mit einem Dichtflansch versehen, an dem die zweite Dichtfläche ausgebildet ist, und der Dichtflansch ist mit einem ersten Kühlmittel verbunden. Wenn insbesondere das Versteifungselement zur Aufnahme eines Deckels als lösbares Wandungselement vorgesehen ist, dann wird der Deckel auf den Dichtflansch aufgelegt. Für einen Deckel ist die erfindungsgemäße Lösung besonders von Vorteil, da dieser, konstruktiv bedingt, auf Teilen des Versteifungselements aufliegt, die keine weitere Verbindung zu anderen Teilen, insbesondere zu anderen Wandungsteilen aufweisen, wodurch eine Wärmeabführung stattfinden könnte. Diese Bereiche heizen sich besonders schnell und auf höhere Temperaturen auf, was zu den beschriebenen Nachteilen führen würde.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das erste Kühlmittel als ein eine Kühlflüssigkeit aufnehmender Kühlkanal ausgebildet ist, der mit einem ersten Anschluss für den Zulauf und einem zweiten Anschluss für den Ablauf der Kühlflüssigkeit versehen ist. Durch diesen Kanal kann somit beispielsweise Kühlwasser strömen, mit dem die Wärme aus der Dichtfläche abgeführt werden kann.
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Um die Leitungswege für die Kühlflüssigkeit, wie beispielsweise die Wasserleitung, kurz zu halten und auch eine leichtere Montierbarkeit zu schaffen, ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der erste und der zweite Anschluss zueinander benachbart und auf ein und derselben Seite des Versteifungselements angeordnet sind.
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Eine Möglichkeit der Realisierung besteht darin, dass der Kühlkanal aus Profilmaterial besteht und auf einer dem Vakuumraum zugewandten Seite des Dichtflansches mit diesem verbunden ist. So kann beispielsweise ein Vierkantrohr oder ein U-Profil mit dem Dichtflansch durch Schweißen verbunden werden.
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Eine andere Möglichkeit der Realisierung besteht darin, dass der Kühlkanal als Nut in den Dichtflansch eingebracht ist, die mit einer Verschlussplatte verschlossen ist. Dies hat den Vorteil, dass der Kühlkanal im Inneren des Dichtflansches angeordnet ist und bei Montagarbeiten nicht beschädigt werden kann. Außerdem wird damit der bestmögliche Wärmeübergang ermöglicht.
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Dabei besteht die Möglichkeit, dass die Nut von der Seite der zweiten Dichtfläche eingebracht und die Verschlussplatte auf der Seite der zweiten Dichtfläche angeordnet ist. Dabei könnte sogar die Verschlussplatte die Dichtfläche aufweisen.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Nut von der der zweiten Dichtfläche abgewandten Seite des Dichtflansches eingebracht und die Verschlussplatte auf dieser Seite angeordnet ist. Hierdurch werden die Anforderungen an den Verschluss mit der Verschlussplatte geringer gehalten, da diese die Dichtfläche nicht stören kann.
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Entweder zusätzlich oder alternativ kann die Dichtung auch von der Seite des lösbaren Wandungselementes gekühlt werden. Hierzu ist vorgesehen, dass das lösbare Wandungselement im Bereich der ersten Dichtfläche mit einem zweiten Kühlmittel verbunden ist.
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Hierbei ist der Einsatz einer Kühlflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, ebenfalls günstig. Dies wird ermöglicht, indem das zweite Kühlmittel als ein eine Kühlflüssigkeit aufnehmender Kühlkanal ausgebildet ist, der mit einem ersten Anschluss für den Zulauf und einem zweiten Anschluss für den Ablauf der Kühlflüssigkeit versehen ist.
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Auch hier ist es aus Montage- und Leitungsführungsgründen wiederum zweckmäßig, dass der erste und der zweite Anschluss zueinander benachbart und auf ein und derselben Seite des lösbaren Wandungselementes angeordnet sind.
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Auf der dem Vakuumraum abgewandten Seite des lösbaren Wandungselementes beeinträchtigt der Kühlkanal die Dichtfläche nicht, weshalb in einer Ausführungsform vorgesehen ist, dass der Kühlkanal aus Profilmaterial besteht und auf einer dem Vakuumraum abgewandten Seite des lösbaren Wandungselementes mit diesem verbunden ist.
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Alternativ dazu kann der Kühlkanal auch in dem lösbaren Wandungselement angeordnet werden, indem der Kühlkanal als Nut in das lösbaren Wandungselement eingebracht ist, die mit einer Verschlussplatte verschlossen ist.
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Dabei ist es möglich, dass die Nut von der Seite der ersten Dichtfläche eingebracht und die Verschlussplatte auf der Seite der ersten Dichtfläche angeordnet ist.
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Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass die Nut von der der ersten Dichtfläche abgewandten Seite des lösbaren Wandungselementes eingebracht und die Verschlussplatte auf dieser Seite angeordnet ist.
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Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
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1 eine perspektivisch Ansicht eines Ausschnitts einer Vakuumbehandlungsanlage mit außen liegenden Versteifungselementen,
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2 einen Querschnitt eines erfindungsgemäß gestalteten Dichtflansches für einen Deckel mit aufgesetztem Kühlkanal am Dichtflansch,
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3 eine perspektivische Unteransicht auf einen Ausschnitt eines Versteifungselementes mit einem erfindungsgemäß gestalteten Dichtflansch,
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4 einen Querschnitt eines erfindungsgemäß gestalteten Dichtflansches für einen Deckel mit aufgesetztem Kühlkanal am Deckel und am Dichtflansch und
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5 einen Querschnitt eines erfindungsgemäß gestalteten Dichtflansches für einen Deckel mit eingelassenen Kühlkanälen in verschiedenen Varianten.
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In 1 ist ein Ausschnitt einer Vakuumbehandlungsanlage 1 dargestellt. Diese weist eine Anlagenkammer 2 aus Versteifungselementen 3 auf. Mit den Versteifungselementen sind einen Vakuumraum 4 bildende Wandungselemente 5 verbunden. Die Wandungselemente 5 sind zumindest teilweise als lösbare Wandungselemente, hier in Form eines Deckels 6, ausgebildet. Der Deckel 6 ist mit einer ersten Dichtfläche 7 versehen.
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Wie in 2 dargestellt ist, liegt der Deckel 6 auf einer dem Vakuumraum 4 abgewandten Seite des Versteifungselementes 3 vorgesehenen zweiten Dichtfläche 8 unter Zwischenschaltung einer Dichtung 9 auf, indem das Versteifungselement 3 mit einem Dichtflansch 10 versehen ist, an dem die zweite Dichtfläche 8 ausgebildet ist.
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Der Dichtflansch 10 ist mit einem Kühlkanal 11 versehen, der aus Profilmaterial besteht. Dieser ist auf einer dem Vakuumraum 4 zugewandten Seite des Dichtflansches 10 mit diesem verbunden.
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Wie in 3 dargestellt, ist der Kühlkanal 11 mit einem ersten Anschluss 12 für den Zulauf und einem zweiten Anschluss 13 für den Ablauf der Kühlflüssigkeit versehen. Beide Anschlüsse 12, 13 sind zueinander benachbart und auf ein und derselben Seite des Versteifungselements 3 angeordnet.
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Wie in 4 dargestellt, ist auch der Deckel 6 im Bereich der ersten Dichtfläche 7 mit einem Kühlkanal 14 versehen, der in gleicher, jedoch nicht dargestellter Weise mit einem ersten Anschluss für den Zulauf und einem zweiten Anschluss für den Ablauf der Kühlflüssigkeit versehen ist. Der Kühlkanal besteht in 4 aus Profilmaterial und ist auf einer dem Vakuumraum abgewandten Seite des Deckels 6 mit diesem verbunden.
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Wie in 5 dargestellt, können die Kühlkanäle 11, 14 auch als Nuten ausgebildet werden. So kann der Kühlkanal 11 als Nut in den Dichtflansch 10 eingebracht werden, wobei die Nut mit einer Verschlussplatte 15 verschlossen ist. Wie unten links dargestellt, kann die Nut des Kühlkanals 11 von der Seite der zweiten Dichtfläche 8 eingebracht und die Verschlussplatte 15 auf der Seite der zweiten Dichtfläche angeordnet werden. Eine andere Möglichkeit ist unten rechts dargestellt, bei der die Nut des Kühlkanals 11 von der der zweiten Dichtfläche 8 abgewandten Seite, d. h. der dem Vakuumraum 4 zugewandten Seite des Dichtflansches 10 eingebracht und die Verschlussplatte 15 auf dieser Seite angeordnet ist.
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Zusätzlich oder alternativ kann der Kühlkanal 14 auch als Nut in den Deckel eingebracht werden, die mit einer Verschlussplatte 16 verschlossen ist, wie dies ebenfalls in 5 dargestellt ist. Wie darin oben rechts dargestellt, ist die Nut des Kühlkanals 14 von der Seite der ersten Dichtfläche 7 eingebracht, und eine Verschlussplatte 16 ist auf der Seite der ersten Dichtfläche angeordnet. Wie oben links dargestellt, kann die Nut des Kühlkanals 14 auch von der der zweiten Dichtfläche 8 abgewandten Seite des Dichtflansches 10 eingebracht und die Verschlussplatte 16 auf dieser Seite angeordnet werden.
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Auf der linken Seite ist die Dichtung 9 im Deckel und auf der rechten Seite im Dichtflansch 10 eingebracht, jeweils so, dass die Gestaltung der Kühlkanäle 11, 14 nicht stören.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vakuumbehandlungsanlage
- 2
- Anlagenkammer
- 3
- Versteifungselement
- 4
- Vakuumraum
- 5
- Wandungselement
- 6
- Deckel als lösbares Wandungselement
- 7
- erste Dichtfläche
- 8
- zweite Dichtfläche
- 9
- Dichtung
- 10
- Dichtflansch
- 11
- Kühlkanal des Versteifungselements
- 12
- erster Anschluss für Zulauf
- 13
- zweiter Anschluss für Ablauf
- 14
- Kühlkanal des Deckels
- 15
- Verschlussplatte des Kühlkanals 11
- 16
- Verschlussplatte des Kühlkanals 14
