DE2454544C4 - Vakuumbeschichtungsanlage - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuum­ beschichtungsanlage mit einer in einer evakuierbaren Kammer angeordneten drehbaren Transporteinrichtung für das zu beschichtende Gut, welche mehrere Arbeitspositionen aufweist. Die verschiedenen Arbeits­ positionen dienen der Durchführung der im Zuge der Beschichtung erforderlichen Operationen, wie Ein­ schleusen des Beschichtungsgutes, Beglimmen (z. B. zwecks Erhitzung und/oder Reinigung der zu beschich­ tenden Flächen), Aufbringen der einzelnen Schichten (z. B. durch Vakuumbedampfung oder Kathodenzerstäubung), Abkühlen, Ausschleusen und etwaiger sonstiger bei der Herstellung einer Beschichtung erforderlichen Arbeitsgänge.

Es sind Vakuumbeschichtungsanlagen bekannt, bei denen das Beschichtungsgut mittels einer Transportein­ richtung fortlaufend in eine Vakuumkammer eingeschleust, bedampft und wieder ausgebracht wird, z. B. werden Bänder aus Kunststoffolien und Scheinwerfer in solchen Durchlaufanlagen metallisiert.

Der Nachteil der bekannten Anlagen liegt in einer aufwendigen Bauweise und oft auch darin, daß sie nur für ganz bestimmtes Beschichtungsgut verwendbar sind, z. B. an bestimmte Formen desselben gebunden sind. Das Aus- und Einschleusen des Beschichtungsgutes ergab oft schwierige Dichtungsrobleme, die durch aufwendige Schleusenkonstruktionen gelöst wurden.

Aus DE-OS 22 41 634 ist eine Vakuumbeschichtungsanlage der eingangs genannten Art bekannt, bei der die Fördereinrichtung um eine gemeinsame Achse herum angeordnete und um diese schwenkbare topfförmige Rahmen für die Aufnahme des zu beschichtenden Gutes aufweist, wobei in einer Behand­ lungsposition, nämlich in der Ein- und Ausschleusposition, ein solcher Rahmen selbst Teil der Wand der Ein- und Aus­ trittskammer bildet und eine bewegliche Ventilplatte zum Absperren einer Stirnseite des einen Teils der Ein- und Aus­ trittskammer bildenden Rahmens vorgesehen ist. Bei dieser bekannten Vakuumbeschichtungsanlage ist das Ein- und Aus­ schleusen des zu beschichtenden Gutes konstruktiv einfach gelöst. Die Weiterbewegung des zu beschichtenden Gutes ins­ besondere in die Aufdampfposition ist jedoch kompliziert. Der das Gut enthaltende topfförmige Rahmen wird durch Wei­ terdrehen der Fördereinrichtung in eine Übergabeposition gebracht, aus der die einzelnen Substrate durch eine von unten her angreifende Hubvorrichtung aus dem topfförmigen Rahmen herausgehoben und nach oben in die eigentliche Auf­ dampfkammer bewegt werden. Hierdurch ergibt sich nicht nur ein erheblicher konstruktiver Aufwand, sondern auch ein komplizierter und zeitraubender Betriebsablauf.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, eine betriebssichere Vakuumbeschichtungsanlage anzugeben, die mit geringerem Aufwand als bisherige Anlagen gebaut werden kann und es ermöglicht, die verschiedenen Behandlungen des Gutes in gegeneinander absperrbaren Vakuumkammern durchzuführen.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.

Wie die nachfolgende Beschreibung eines Ausfüh­ rungsbeispiels zeigt, können mit der Erfindung vor allem teure Hub- und Schwenkventile, wie sie sonst besonders bei Anlagen mit mehreren gegeneinander absperrbaren Vakuumkammern notwendig sind, vermieden und dadurch die Kosten der Anlage wesentlich gesenkt werden.

In der Zeichnung bedeutet 1 den Bodenteil der evakuierbaren Hauptkammer, die durch den oberen haubenförmig ausgebildeten Teil 2 abgeschlossen wird. In dieser Hauptkammer befindet sich die drehbare Transporteinrichtung 3 für das Beschichtungsgut, welche mittels der vakuumdicht durch den Boden der Hauptkammer hindurchgeführten Welle 4 angetrieben wird. Die Transporteinrichtung weist im Beispielsfalle - siehe Fig. 2 - vier verschiedene Arbeitspositionen auf und ist mit vier ringförmigen Aufnahmevorrichtungen 5 bis 8 für die Träger 9 des Beschichtungsgutes ausgerüstet. Sie besitzen an der Innenseite eine Schulter 10 zur Aufnahme der hier als Kalotten ausgebildeten Träger 9 des Beschichtunsgutes und sind an der Transporteinrichtung federnd gehaltert. Dazu sind sie an ihrer Außenseite mit mehreren radialen Fortsätzen 11 versehen, mittels deren sie durch Stifte 12, die durch Bohrungen des Tellers 3 hindurchragen, von diesem getragen werden. Die beiden Druckfedern 13 und 14 an jedem Stift ermöglichen, wie die Zeichnung erkennen läßt, eine gewisse Verschiebung der genannten Ringe, vor allem in axialer Richtung.

Durch Drehen der Welle 4 können die einzelnen Aufnahmeringe nacheinander in die verschiedenen Arbeitspositionen gebracht werden. Den einzelnen Arbeitspositionen sind getrennt evakuierbare und gegenüber der Hauptkammer absperrbare Arbeitskammern zugeordnet, von denen die Zeichnung zwei, nämlich 15 und 16, zeigt.

Die Kammer 15 dient dem Ein- und Ausschleusen der Träger 9. Sie wird gebildet, wenn sich ein Aufnahmering - in der Fig. 1 der Ring 7 - gerade in der betreffenden Position befindet und besteht dann aus diesem Ring und aus dem mit dem Teil 2 der Hauptkammer verbundenen Teil 17, einem Deckel 18 und einer Bodenplatte 19. Letztere ist mit einer vakuumdicht durch Kammerteil 1 hindurchgeführten Hubstange verbunden. Zwischen den einzelnen Teilen der Arbeitskammer sind Ringdichtungen vorgesehen. Beim Anheben der Platte 19 wird diese wie ein Plattenventil an den Aufnahmering 7 und letzterer an den Kammerteil 17 angedrückt und ergibt eine gegenüber der Hauptkammer vakuumdichte Absperrung. Die Kammer 15 kann dann bei geschlossenem Deckel 18 über die Leitung 20 getrennt von der Hauptkammer evakuiert bzw. belüftet werden. Man kann sie öffnen, während die Hauptkammer unter Vakuum steht und die zu behandelnden Gegenstände in die Aufnahmevorrichtung einbringen, z. B. eine mit Linsen zur Beschichtung beladene Trägerkalotte 9. Natürlich kann der Träger für die zu beschichtenden Gegenstände auch anders ausgebildet sein, z. B. als ebene Platte mit Öffnungen, in welche die Linsen eingesetzt sind oder anderen Unterseite sie irgendwie befestigt sind. 9 könnte auch einen als ganzes zu behandelnden Gegenstand, z. B. einen zu beschichtenden Spiegelkörper, darstellen. Die vielfachen Möglichkeiten der Ausgestaltung von Trägern für zu behandelnde Gegenstände sind bekannt und brauchen hier nicht näher beschrieben zu werden.

Nach Schließen der Schleusenkammer 15 und Wiederevakuierung kann der mit dem Gut beladene Ring bei abgehobener Ventilplatte in eine folgende Arbeitsposition weitergedreht werden. Eine solche weitere Arbeitsposition kann z. B. für das Aufdampfen eingerichtet sein, wie die Kammer 16 in Fig. 1. Diese besitzt einen eigenen Evakuierungsanschluß 21 und weist eine oder mehrere Verdampfungsquellen 22 bekannter Art auf. Sobald sich ein mit Beschichtungsgut beladener Aufnahmering - in Fig. 1 der Ring 5 - in Bedampfungsposition befindet, kann nach vorheriger Evakuierung des Raumes, in dem die Aufdampfung stattfindet, diese in an sich bekannter Weise durchgeführt werden.

Falls die Aufdampfkammer während der Bedampfung gegenüber der Hauptkammer bzw. etwaigen weiteren Arbeitskammern abgesperrt werden muß - dies hängt im Einzelfalle von den in diesen weiteren Arbeitspositionen durchzuführenden Prozessen ab, die möglicherweise eine andere Atmosphäre oder einen anderen Gasdruck benötigen - kann auf gleiche Weise, wie die Schleusenkammer 15 gebildet wurde, auch eine von der Hauptkammer vakuumdicht absperrbare Aufdampfkammer erhalten werden, wenn das Plattenventil 23 mit Hubstange 24 vorgesehen wird. Beim Anpressen der Ventilplatte an den in Aufdampfposition befindlichen Aufnahmering 5 wird durch diesen zusammen mit dem Kammerteil 25, der einen abnehmbaren Boden 26 besitzt, und bei Vorsehen entsprechender Dichtungen, ähnlich wie für die Schleusenkammer 15 beschrieben wurde, eine vakuumdichte Kammer 16 gebildet. Nach Durchführung der Bedampfung kann die Platte 23 vom Ring 5 wieder angehoben und dieser für den Weitertransport freigegeben werden.

Entsprechend können auch bei weiteren Arbeitspositionen absperrbare eigene Arbeitskammern gebildet werden. In diesen können z. B. weitere Einrichtungen zum Aufbringen einer Beschichtung durch Aufdampfen oder Kathodenzerstäubung angebracht werden oder Einrichtungen zum Heizen oder Kühlen der zu beschichtenden Substrate bzw. der Schichten, Einrich­ tungen zum Beschuß der zu beschichtenden Oberflächen mit Ionen der Elektronen u. a. mehr. Für das Ausbringen der fertigbehandelten Gegenstände aus der Anlage kann eine der Arbeitspositionen als Ausschleuskammer ausgebildet werden; zweckmäßigerweise wird jedoch dieselbe Kammer, die zum Einschleusen dient, auch zum Ausschleusen benutzt.

Die Zahl der erforderlichen Arbeitspositionen bzw. Arbeitskammern und die Verteilung der im Zuge einer Beschichtung durchzuführenden Arbeitsschritte auf die einzelnen Arbeitspositionen hängt außer von der Art der bei jedem Schritt durchzuführenden Prozesse auch noch von den hierfür benötigten Zeiten ab. Mit Vorteil wird die Einteilung so getroffen, daß für jede Arbeitsposition ungefähr dieselbe Zeit benötigt wird, denn die längste dieser Zeiten bestimmt die sogenannte Taktzeit, mit welcher bei kontinuierlicher Fertigung der Weitertransport des Beschichtungsgutes von einer Arbeitsposition in die nächste erfolgen kann.

Die Evakuierung der Hauptkammer erfolgt entweder über einen eigenen Evakuierungsanschluß oder über eine der Arbeitskammern mit Evakuierungsanschluß, wenn letzteres im Rahmen der vorgesehenen Arbeitstakte möglich ist.

Das erfindungsgemäße System hat den besonderen Vorteil, daß es sehr flexibel ist. Je nach Bedarf können an die Hauptkammer die verschiedensten Arbeitskammern angeflanscht werden, wenn entsprechende Trennflansche vorgesehen sind; es ist zweckmäßig, wenn möglich die ganze Einrichtung einer Arbeitskammer auf einer Flanschplatte (wie 26 in Fig. 1) aufzubauen, so daß nur diese allein ausgewechselt werden muß.

Die Aufnahmevorrichtungen müssen natürlich nicht unbedingt ringförmig sein wie im Ausführungsbeispiel, sondern können z. B. auch einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. In der Zeichnung wurde eine federnde Halterung der Aufnahmevorrichtungen gezeigt: Statt dessen könnte der Drehteller selbst für eine Hubbewegung in axialer Richtung ausgebildet werden, z. B. indem die vakuumdichte Durchführung der Welle 4 in bekannter Weise für eine Dreh- und Schiebebewegung eingerichtet wird, so daß die Aufnahmevorrichtungen, die in Arbeitsposition einen Teil der Wandung der Arbeitskammern bilden, zur Erzielung einer vakuumdichten Absperrung an die feststehenden Teile der Arbeitskammern in axialer Richtung angepreßt werden können. Die federnde Aufhängung der Aufnahmevorrichtungen an der Transporteinrichtung ergibt aber die vorteilhafte Möglichkeit, sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite der Hauptkammer Arbeitskammern anzuordnen, die entsprechend den in diesen Kammern durchzuführenden Prozessen nach Belieben gegeneinander abgesperrt und unabhängig voneinander evakuiert werden können.

Claims (4)

1. Vakuumbeschichtungsanlage zum Aufdampfen dünner Schichten auf Substrate, mit einer Eintrittskammer, weiteren Kammern zur Behandlung bzw. Beschichtung der Substrate und mit einer Austrittskammer, sowie mit einer in einer evakuierbaren Hauptkammer angeordneten Fördereinrichtung zum Transport der Substrate durch die Kammern, wobei Ab­ dichteinrichtungen zur zeitweisen Abdichtung zwischen den genannten Kammern und der Hauptkammer vorgesehen sind, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fördereinrichtung (3) um eine gemeinsame Achse (4) herum angeordnete und um diese schwenkbare Rahmen (5 bis 8) für die Aufnahme des zu beschichtenden Gutes (9) aufweist, wobei in wenigstens zwei Behandlungspositionen, nämlich einer Ein- und Austrittsposition und einer Aufdampfposition, ein solcher Rahmen (5) selbst Teil der Wand einer Behandlungskammer, nämlich der Ein- und Austrittskammer (15) und einer Auf­ dampfkammer (16) bildet und daß in mindestens einer dieser Behandlungspositionen eine bewegliche Ventilplatte (19, 23) zum Absperren einer Stirnseite des einen Teils der Behand­ lungskammer (15, 16) bildenden Rahmens (5) vorgesehen ist.

2. Vakuumbeschichtungsanlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Seiten der rahmenförmigen Aufnahmevorrichtungen (5 bis 8) mit Dichtungsflächen versehen sind, die mit Gegendichtungsflächen eines feststehenden Teiles (17, 25) der Arbeitskammer und der Ventilplatte (19, 23) zusammenwirken.

3. Vakuumbeschichtungsanlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmevorrichtungen (5 bis 8) an der Fördereinrichtung (3) in axialer Richtung verschiebbar gehaltert sind.

4. Vakuumbeschichtungsanlage nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Schleusenkammer (15) und auf der anderen Seite der Bewegungsebene der Fördereinrichtung (3) eine weitere Arbeitskammer (16) vorgesehen ist.