DE2813180A1 - Vakuumbeschichtungsanlage zum allseitigen beschichten von substraten durch rotation der substrate im materialstrom - Google Patents
Vakuumbeschichtungsanlage zum allseitigen beschichten von substraten durch rotation der substrate im materialstromInfo
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Description
13. März 1978 78505
LEYBOLD-HERAEUS GmbH & Co. KG
Bonner Straße 504
Bonner Straße 504
5000 Köln - 51
" Vakuumbeschichtungsanlage zum allseitigen Beschichten von Substraten durch Rotation
der Substrate im Materialstrom "
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vakuumbeschichtungsanlage zum allseitigen Beschichten von Substraten durch Rotation der
Substrate in einem Materialstrom, bestehend aus einer Vakuumkammer mit einer langgestreckten Materialquelle mit einer Längs·
achse und einer Querachse, aus einem Substrathalter mit
mehreren Befestigungsstellen für die flächige Anordnung
mehrerer Substrate oberhalb der Materialquelle und unter
im wesentlichen gleichmäßiger Verteilung über deren Fläche
und aus einem dem Substrathalter zugeordneten Antrieb für die Erzeugung einer Rotationsbewegung der Substrate.
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Als Beschichtungsverfahren kommen das Vakuumaufdampfen, Katodenzerstäubungsverfahren, Ion-Plating, die CVD-Methode
(Chemical Vapor Deposition) und verwandte Verfahren infrage.
Es ist bekannt, Substrate dadurch allseitig mit einer dünnen Oberflächenschicht zu versehen, daß man sie innerhalb eines
gerichteten Dampfstroms einer Rotationsbewegung aussetzt und/oder sie unter Ausführung einer Rotationsbewegung durch
den Dampfstrom hindurchführt. Zu diesem Zweck können die Substrate einzeln auf WeIlen 'aufgesteckt und um die Wellenachse
rotierend in dem Dampfstrom gebracht werden Zum Zwecke eines Antriebs der Wellen werden auf den Wellenenden
Zahnräder oder Rollen angebracht, die sich auf einer ortsfesten Zahnstange oder Schiene abwälzen. Auf die angegebene
Weise wurden schon Widerstandsschichten auf rohrförmige Isolatoren aufgetragen; die bekannten Vorrichtung und
Verfahren dieser Art sind jedoch auf kleine Substrate bzw. eine geringe Anzahl von Substraten beschränkt.
Es ist auch bereits bekannt, geometrisch einfache Substrate wie zum Beispiel optische Linsen und Filter auf
Substrathaltern zu befestigen und diese unter Ausführung komplizierter, zusammengesetzter Bewegungen periodisch durch
den Dampfstrom zu führen. Auch derartige Vorrichtungen bzw. Verfahren sind nur für relativ kleine Substrate geeignet,
deren Formgebung selbst im Hinblick auf eine gleichförmige Schichtdickenverteilung keine Probleme aufwirft.
Zum Zwecke des Bedampfens großer Stückzahlen von relativ
komplizierten Teilen, wie beispielsweise von Scheinwerferreflektoren
für Kraftfahrzeugscheinwerfer ist es bereits bekannt, die Substrate auf Substrathaltern anzuordnen, die
drehbeweglich in einem im wesentlichen zylindrischen Käfig
angeordnet sind. Im Innern des Käfigs befindet sich die Ver-
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dampferquelle, so daß bei einer Rotation des Käfigs die Substrate
durch den nach oben gerichteten Dampfstrom bewegt werden. Hierbei führen die Substrathalter aufgrund eines
überlagerten Antriebs eine zusätzliche Drehbewegung innerhalb des Käfigs aus, die als Evolventenbewegung beschrieben
werden kann. Auf die angegebene Weise wird eine recht gute Schichtdickenverteilung nach dem Zufalligkeitsgesetz erreicht.
Für extrem unregelmäßig geformte Substrate größerer Abmessungen, die chargenweise mit hochschmelzenden Metallen
bzw. Metallegierungen bedampft werden sollen, wobei die Substrattemperaturen oberhalb von beispielsweise 500 0C
liegen sollen, ist jedoch auch eine derartige Vorrichtung nicht geeignet.
Geometrisch besonders kompliziert geformte Substrate, bei denen auch noch großer Wert auf eine gleichförmige Schichtdickenverteilung,
Verteilung der Legierungselemente in der Schicht und eine große Haftfestigkeit durch intermetallische
Diffusion gelegt wird, sind beispielsweise Turbinenschaufeln für Gasturbinen, wie sie in der Luftfahrt verwendet
werden. Die mit Oberflächenschichten auf derartigen
Turbinenschaufeln verbundenen Probleme sind in der Firmendruckschrift
"High Temperature Resistant Coatings for Super-Alloy" von Richard P. Seslig und Dr. Richard J. Stueber
von der Firma CHROMALLOY AMERICAN CORPORATION, New York, USA, beschrieben. Es war bisher außerordentlich schwierig, derartige
Schichten mit den geforderten Eigenschaften in großtechnischem Maßstab und zu wirtschaftlich vertretbaren
Preisen herzustellen. Ein besonderes Problem sind hierbei
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die übertragung einer definierten Drehbewegung von einem
Antriebsmotor auf eine Vielzahl von Substraten sowie die relativ hohen Verluste an teuerem Aufdampfmaterial, welches
nicht auf den Substraten, sondern auf den Innenflächen der
Aufdampfanlage kondensiert und dort zu störenden Ablagerungen
führt, Diesem'Problem kann in gewissem Umfange durch eine
räumlich enge Anordnung der Substrate im Dampfstrom bzw. oberhalb des Verdampfertiegels entgegengewirkt werden, wobei
sich die einzelnen Substrate bei Ausführung ihrer Rotationsbewegung jedoch nicht behindern dürfen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumbeschichtungsanlage
der eingangs beschriebenen Gattung anzugeben, die es ermöglicht, auch kompliziert geformte Substrate
unter vertretbar guter Ausnutzung des ßeschichtungsmaterials
mit metallischen Oberflächenschichten ganz bestimmter
Schichteigenschaften in großtechnischem Maßstab zu versehen.
Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß dadurch,
daß der Substrathalter zwei parallele gabelförmig angeordnete
Tragarme aufweist, deren Längsachsen B-B und C-C spiegelsymmetrisch zu einer senkrechten, durch die Längsachse
A-A der Materialquelle gehenden Symmetrieebene angeordnet sind, daß
an den aufeinander zugerichteten Innenseiten der Tragarme Kupplungen für die Substrate angeordnet sind, wobei die
Rotationsachsen der Kupplungen senkrecht zur Symmetriräene ausgerichtet sind, und daß den Tragarmen in ihrer Längsrichtung
je eine Antriebswelle zugeordnet ist, die über
Winkelgetriebe einerseits mit den Kupplungen, andererseits
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mit einem Antriebsmotor in Verbindung steht.
Eine solche Bauweise ermöglicht eine verhältnismäßig-dicht
gedrängte Anordnung der Substrate zwischen den beiden Tragarmen, wobei die Anordnung von Tragarmen und Substraten
die Form zweier Rechen mit aufeinander zugekehrten Zinken aufweist. Die Substrate selbst können dabei in optimaler
Stellung im Materialstrom oberhalb der Materialquelle angeordnet werden, während die beiden Tragarme mit den darin
angeordneten Antriebswellen und Winkel getrieben außerhalb des Materialstroms liegen. Dies ist bei Verwendung eines
Verdampfertiegels als Materialquelle insbesondere deswegen
von Vorteil, weil vom Verdampfertiegel, dessen Inhalt bei Verwendung oxidations- und korrosionsbeständiger Legierungen auf
ο
eine Temperatur von etwa 1500 C aufgeheizt werden muß, eine beträchtliche Temperaturstrahlung ausgeht. Hinzu kommt häufig die Notwendigkeit einer Substratbeheizung. Beispielsweise bei Gasturbinenschaufeln müssen diese auf einer Temperatur von ca. 1000 C gehalten werden, um eine ausreichende intermetallische Diffusion zu begünstigen. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre hat man es in der Hand, durch Zwischenschaltung von Distanzstücken zwischen den Kupplungen und den Substraten für einen Abstand zu sorgen, der die Tragarme von einer unzulässigen Wärmebelastung schützt. Dabei ist es dennoch auf einfache Weise möglich, durch einen außerhalb der Aufdampfzone, ja sogar außerhalb der Vakuumkammer liegenden Antrieb für eine gleichmäßige Rotationsbewegung aller Substrate Sorge zu tragen.
eine Temperatur von etwa 1500 C aufgeheizt werden muß, eine beträchtliche Temperaturstrahlung ausgeht. Hinzu kommt häufig die Notwendigkeit einer Substratbeheizung. Beispielsweise bei Gasturbinenschaufeln müssen diese auf einer Temperatur von ca. 1000 C gehalten werden, um eine ausreichende intermetallische Diffusion zu begünstigen. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre hat man es in der Hand, durch Zwischenschaltung von Distanzstücken zwischen den Kupplungen und den Substraten für einen Abstand zu sorgen, der die Tragarme von einer unzulässigen Wärmebelastung schützt. Dabei ist es dennoch auf einfache Weise möglich, durch einen außerhalb der Aufdampfzone, ja sogar außerhalb der Vakuumkammer liegenden Antrieb für eine gleichmäßige Rotationsbewegung aller Substrate Sorge zu tragen.
Die sogenannte Packungsdichte der Substrate im Materialstrom
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läßt sich noch, weiter dadurch steigern, daß die Kupplungen des
einen Tragarms gegenüber den Kupplungen des anderen Tragarms in Längsrichtung der Tragarme um den halben Abstand zweier
benachbarter Kupplungen versetzt angeordnet sind. Bei Befolgung dieser Maßnahme lassen sich die von einem Tragarm gehaltenen
Substrate in den Zwischenräumen der von dem anderen Tragarm gehaltenen Substrate "auf Lücke" anordnen. Dadurch
können die einzelnen Substrate einander soweit angenähert werden, daß sie sich bei ihrer Bewegung gerade nicht behindern.
Eine abwechselnde Befestigung der Substrate am einen und am anderen Tragarm ermöglicht hierbei die Unterbringung
der Antriebswellen und der Winkelgetriebe innerhalb der Tragarme, wenn diese als Hohlkörper ausgebildet
sind.
Der gleichzeitige Antrieb sämtlicher Substrate eines Tragarms läßt sich dadurch besonders einfach gestalten, daß
die Antriebswelle über sämtliche Kupplungen durchgehend
ausgebildet ist und daß die Winkelgetriebe je aus einem
auf der Antriebswelle angeordneten Ritzel und einem auf der Kupplungswelle angeordneten Kronrad bestehen. Eine
solche Ausbildung hat den Vorteil, daß etwaige Längenänderungen der Antriebswelle nicht zu einer Schwergängigkeit
oder Beschädigung der Winkelgetriebe führen. Die Ritzel können sich radial zum Kronrad verlagern, ohne daß
es hierdurch zu einer Veränderung des Spiels zwischen den Zähnen kommt. Bei Verwendung von Kegelrädern an
Stelle der Kronräder müßten beispielsweise Kompensatoren
für den Ausgleich der Wärmeausdehnung vorgesehen werden. Die
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Kupplungswellen sind relativ kurz ausgebildet, so daß etwaige
Lageveränderungen der Kronräder innerhalb der zulässigen Toleranzen für den Zahneingriff liegen.
Die Dicke der pro Zeiteinheit und Flächenelement niedergeschlagenen
Schicht hängt wesentlich vom Anstellwinkel der Kondensationsfläche zur Richtung des Material Stroms ab. Auf
einer senkrecht zum Materialstrom ausgerichteten Fläche wird beispielsweise ein Vielfaches des Materials pro Zeiteinheit
kondensiert, wie auf einer parallel zum Materialstrom ausgerichteten
Fläche. Bei Substraten, bei denen·Flächenelemente unter einem
Winkel zueinander stehen, insbesondere unter einem rechten Winkel, sind aus dem genannten Grunde besondere Schwierigkeiten
zu erwarten. Diese Schwierigkeiten treten insbesondere bei Gasturbinenschaufeln auf, die aus einem Schaufelblatt
und aus einem Schaufelfuß bestehen. Die zum Schaufelblatt hinweisende Oberfläche des Schaufel fusses steht im
wesentlichen unter einem rechten Winkel zu der Erzeugenden des Schaufelblattes. Es besteht infolgedessen die Notwendigkeit,
eine Gasturbinenschaufel nicht nur um ihre Längsachse rotieren zu lassen, sondern ihre räumliche Lage auch um eine
Achse zu verändern, die zur Längsachse senkrecht steht. Unter "Längsachse" einer Turbinenschaufel ist diejenige Achse zu
verstehen, die parallel oder im wesentlichen parallel zu der Erzeugenden des Schaufelblattes steht, bzw. die nach dem Einbau
der Schaufel in die Turbine senkrecht zur Turbinenachse verläuft.
Die geforderte, überlagerte Bewegung läßt sich gemäß der weiteren Erfindung in besonders einfacher Weise dadurch er-
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/3.
reichen, daß die Tragarme an zwei radialen Hebeln angeordnet
sind, die um eine gemeinsame, in der Symmetrieebene der
Materialquelle liegende Achse D-D schwenkbar sind, wobei die
Achse D-D auf der Symmetrieebene beider Schwenkbereiche liegt. Vereinfacht ausgedrückt bedeutet dies, daß die untereinander
parallelen Tragarme mit ihren Längsachsen B-B bzw. C-C Schwenkbewegungen ausfuhren können, die je einen Teil
einer Zylinderfläche beschreiben, wobei der von jeder Zylinderfläche
eingeschlossene Winkel vorzugsweise 90 Grad beträgt.
Die Symmetrieebene der beiden Schwenkbereiche, die eine horizontale, diametrale Ebene des Zylinders ist, enthält
dabei auch die Schwenkachse, d.h. der Schwenkwinkel der beiden Tragarme, ausgehend von der Symmetrieebene nach unten
und nach oben beträgt unter den vorstehenden Annahmen vorzugsweise
je 45 Grad. Die oberhalb der Materialquelle befindlichen
Substrate, deren Mitten in der durch die MaterialqueTfe gelegten, senkrechten Symmetrieebene liegen,
führen hierbei Schwenkbewegungen um die Achse D-D aus, die durch die Mitten der Substrate verläuft. Dies führt dazu,
daß auch die äußere Begrenzungsfläche des Schaufel fusses dem
Materialstrom unter einem günstigeren Winkel ausgesetzt ist, so
daß an dieser Stelle eine wirksamere Kondensation, verbunden mit einem entsprechenden Schichtaufbau, erfolgt.
Die Führung der Tragarme bzw. die Lagerung der radialen Hebel wird in besonders einfacher Weise dadurch erreicht, daß die
Hebel an je einer von zwei zueinander koaxialen Hohlwellen angeordnet sind, die über ein Wendegetriebe miteinander
in Verbindung stehen, dessen Umlenkrad ortsfest ange-
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ordnet ist. Hierbei bewirken die beiden Hohlwellen eine biege- und verwindungssteife Lagerung, während das ortsfeste Umlenkrad
eine gegenläufige Bewegung der beiden Tragarme herbeiführt. Diese Gegenläufigkeit ermöglicht es, die Schwenkbewegungen
der Tragarme auch disharmonisch auszuführen, d.h. die Tragarme können in einer als vorteilhaft ermittelten Beschichtungsstellung
der Substrate festgehalten oder verlangsamt bewegt werden, wobei die im Prinzip spiegelbildlich angeordneten
Substrate sämtlich in der gleichen räumlichen Lage dem Materialstrom ausgesetzt sind.
Die für die Substratrotation erforderliche übertragung der
Drehbewegung von einem Antriebsmotor auf die Substrate wird innerhalb der Hohlwellen für die Hebel in besonders einfacher
und wirksamer Weise dadurch bewerkstelligt, daß innerhalb
der Hohlwellen für die Bewegung der Hebel eine weitere Koaxialwellenanordnung zur übertragung einer Rotationsbewegung
auf die Substrate angeordnet ist, wobei zwischen den Wellen ein Wendegetriebe mit ortsfestem Umlenkrad angeordnet
ist. Durch dieses Wendegetriebe wird bewirkt, daß sich nicht nur sämtliche Substrate in gleicher Richtung drehen,
sondern daß auch etwaige überlagerte Drehbewegungen sich gleichsinnig auf die Rotation der Substrate auswirken. Wie nachstehend
noch näher erläutert werden wird, ist diese Maßnahme insbesondere deswegen von Bedeutung, weil eine Schwenkbewegung
der Tragarme auch bei stehendem Antriebsmotor für die Substratrotation eine Drehbewegung bzw. Lageveränderung der Substrate
herbeiführt, und zwar dadurch, daß sich die Zahnräder der Winkelgetriebe bei der Schwenkbewegung der Tragarme aufeinander
abwälzen.
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Zweckmäßigerweise ist den Hohlwellen für die Bewegung der
Hebel ein Schwenkantrieb angeordnet, der aus einem Motor und einem Kurbeltrieb mit einem hin- und hergehenden Abtriebsrad
besteht, welches mit einer der Hohlwellen verbunden ist. Diese Verbindung muß nicht unmittelbar erfolgen,
vielmehr können auch weitere Obertragungsgiieder zwischengeschaltet werden, was in der Detailbeschreibung
noch näher erläutert wird. Bei einem derartigen Kurbeltrieb ist es durch Veränderung des Kurbelradius an der Welle des
Antriebsmotors möglich, den Schwenkwinkel des Abtriebsrades und damit den Schwenkwinkel der Tragarme zu verändern.
Es wurde bereits weiter oben ausgeführt, daß die Schwenkbewegung der Tragarme auch bei stillstehendem Antriebsmotor
für die Rotationsbewegung der Substrate zu einer Schwenkbewegung der Substrate führt. Bei laufendem Antriebsmotor
für die Substratrotation würde dies dazu führen, daß sich der beispielsweise gleichförmige! Drehbewegung der Substrate
eine hin- und hergehende Schwenkbewegung überlagert, so daß sich die Umfangsgeschwindigkeit der Substrate laufend
ändert. Um diesen Einfluß auszuschalten, wird gemäß der weiteren Erfindung vorgeschlagen, daß der Koaxialwellenanordnung
für die übertragung der Rotationsbewegung auf die Substrate ein Motor zugeordnet ist, der seinerseits als Ganzes
um die Motorachse drehbeweglich in einem Drehlager gelagert
ist, und daß der Motor mit dem Antriebsrad des Kurbeltriebs für die Schwenkbewegung der Hebel im Verhältnis 1 : 1 verbunden
ist. Durch diese Maßnahme führt der Motor bzw. das Motorengehäuse eine beispielsweise periodische Schwenkbewegung
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aus, die sich natürlich der Drehbewegung der Motorachse überlagert.
Durch die Kopplung des Abtriebsrades für die Schwenkbewegung mit dem Motor im Verhältnis 1 : 1 wird der Einfluß
der Schwenkbewegung der Tragarme exakt kompensiert, so daß die Substrate exakt eine Drehbewegung ausführen, die der
Drehbewegung des Antriebsmotor für die Substratrotation
entspricht.
Der Antrieb des Abtriebsrades für die Schwenkbewegung der Hohlwellen und des Antriebsmotors für die Substratrotation
kann dadurch besonders vereinfacht werden, daß das Abtriebsrad des Kurbeltriebs mit den Hohlwellen der Hebel und mit
dem Motor für die Rotation der Substrate über ein gemeinsames, schlupffreies Antriebselement in Verbindung steht. Als schlupffreie Antriebselemente können beispielsweise Zahnräder und
Kettentriebe dienen. Mit besonderem Vorteil werden jedoch Zahnriemen eingesetzt.
Um nur die Substrate in den Materialstrom einzubringen, wobei
sich die Tragarme bereits außerhalb des Materialstromes befinden, wird weiterhin vorgeschlagen, daß die Tragarme fliegend an
einem Fahrgestell gelagert und mittels des Fahrgestells in die Vakuumkammer einfahrbar sind. Das Fahrgestell kann
während des Beschichtungsvorgangs außerhalb der Vakuumkammer ver bleiben und beispielsweise in der Chargierkammer verharren.
Es ist dabei besonders zweckmäßig, daß das Fahrgestell ein Gehäuse aufweist, in dem die Wendegetriebe der Hohlwellen
bzw. Hohlwellenanordnung angeordnet und in dem die
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Hohlwellen gelagert sind, und daß für die übertragung der Antriebsdrehmomente
von den ortsfesten Motoren zu den Wendegetrieben Kugelschiebewellen bzw. Kugelbüchsen vorgesehen sind.
Diese Maßnahme gewährleistet die verlustarme übertragung des
Drehmoments der Antriebsmotoren auf die entsprechenden Elemente innerhalb des Gehäuses bzw. am Fahrgestell.
FUr die Überwachung des Beschichtungsvorgangs ist besonders
wichtig, jederzeit die räumliche Lage der Substrate zur
Materialquelle feststellen zu können. Zu diesem Zweck wird vorgeschlagen, daß die Welle des Motors für die Rotationsbewegung
der Substrate mit einem Stellungsmelder für die Anzeige
der räumlichen Stellung der Substrate um ihre Rotationsachse
gegenüber der Beschichtungsquelle verbunden ist. Da der
Welle dieses Motors bereits eine kompensierende Schwenkbewegung überlagert ist, wird auch im Hinblick auf den
Stellungsmelder der Einfluß der Schwenkbewegung der Tragarme vollständig ausgeglichen, so daß eine fehlerfreie
Anzeige erfolgt.
Ganz besonders zweckmäßig ist dabei das Abtriebsrad des Kurbeltriebs
für die Schwenkbewegung der Hebel gleichfalls mit einem Stellungsmelder für die Anzeige der Winkelstellung
der Hebel verbunden, wobei zweckmäßig die beiden Stellungsmelder konzentrisch zueinander angeordnet sind. Durch diese
Maßnahme ist mit einem Blick zu erfassen, welche Stellung die Schaufelprofile und die Längsachsen der Schaufeln zur
Materialquelle haben
Eine besonders kompakte und von einer Material kondensation wenig
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beeinflußte Ausführungsform des Substrathalters ist schließlich
dadurch gekennzeichnet, daß die koaxialen Hohlwellen an ihren den Tragarmen zugekehrten Enden als ineinander
liegende Gehäuse ausgebildet sind, von denen sich die Hebel radial nach außen bis zu den Tragarmen erstrecken,
daß in den Gehäusen Winkelgetriebe und in den Hebeln Wellen für die Obertragung der Rotationsbewegung auf die
Antriebswellen in den Tragarmen angeordnet sind, und daß sich an den Verbindungsstellen zwischen den Hebeln und
den Tragarmen gleichfalls Gehäuse befinden, in denen weitere Winkelgetriebe angeordnet sind.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes sowie seine Einzelheiten werden nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 4 näher
erläutert, die als Beschichtungsanlage eine Vakuumaufdampfanlage zeigt. Die Materialquelle ist hierbei ein rechteckiger Verdampfertiegel.
Bei einer analogen Katodenzerstäubungsanlage würde an die Stelle des Verdampfertiegels eine Rechteckkatode
treten, die langgestreckte Materialquelle kann auch aus einer
Reihenanordnung mehrerer einzelner, z.B. runder oder quadratischer Materialquellen bestehen, die zusammen ein sogenanntes 'Quellenfeld"
bilden.
Es zeigen:
Figur 1 in schematischer Darstellung einen Horizontalschnitt
durch eine vollständige Vakuumaufdampfanlage,
Figur 2 einen Vertikalschnitt mit zusätzlichen Details entlang der Linie II - II durch den Gegenstand
gemäß Figur 1,
Figur 3 eine Draufsicht auf ein Strahlungsschutzblech innerhalb der Vakuumkammer, durch welches der
Substrathalter hindurchführbar ist, und
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Figur 4 etne Draufsicht auf das gesamte Antriebssystem für die Drehbewegung der Substrate,
die Schwenkbewegung der Tragarme sowie für den Vortrieb des Fahrgestells.
In einer Vakuumkammer 10, die durch einen Saugstutzen 11 evakuierbar
ist, ist eine langgestreckte Materialquelle 12:in Form eines
Verdampfertiegels mit Langseiten 13 und Schmalseiten 14 angeordnet, Oberhalb des Verdampfertiegels und in Kichtung seiner Längsachse A-A
hintereinander sind elf Substrate 15 gleichmäßig verteilt Über den Querschnitt des Verdampfertiegels angeordnet, die
im vorliegenden Falle Gasturbinenschaufeln sind. In der gezeichneten Stellung liegen die Mittelpunkte der Substrate
innerhalb einer senkrechten Symmetrieebene, die durch die Längsachse A-A gelegt ist, und die Längsachsen der Substrate
verlaufen senkrecht zu dieser Symmetrieebene.
Die Vakuumkammer 10 ist über ein nicht dargestelltes Schleusensystem
mit einer Chargierkammer 16 verbunden, in der ein in horizontaler Richtung auf Schienen 17 verfahrbares Fahrgestell
18 angeordnet ist. Dieses ist mit Laufrädern 19 versehen, die in die U-förmig ausgebildeten Schienen 17 eingreifen.
Dies ist deshalb notwendig, weil an dem Fahrgestell 18 ein Substrathalter 20 ausladend befestigt ist, so
daß auf das Fahrgestell ein Kippmoment ausgeübt wird. Das Fahrgestell 18 ist mittels eines Fahrmotors 21, eines Riementriebes
22, einer Gewindespindel 23 und einer am Fahrgestell befestigten Spindelmutter 24 um ein solches Maß verfahrbar,
daß der Substrathalter 20 aus der Chargierkammer 16 in die
dargestellte Position in der Vakuumkammer 10 gebracht werden kann
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Der Substrathalter 20 besteht aus zwei parallelen, gabelförmig angeordneten Tragarmen 25 und 26, deren Längsachsen
B-B und OC spiegel symmetrisch zu der durch die Längsachse A-A gelegten Symmetrieebene verlaufen. An den
aufeinander zugerichteten Innenseiten der Tragarme sind Kupplungen 27 bzw. 28 für die Substrate 15 angeordnet,
wobei die Rotationsachsen der Kupplungen senkrecht zur oben genannten Symmetrieebene ausgerichtet sind. Zwischen
den Kupplungen 27 und 28 und den Substraten 15 befinden sich Distanzstücke 29 bzw. 30.
Die Tragarme 25 und 26 sind als Hohlkörper ausgebildet und umschliessen je eine Antriebswelle 31 und 32, die über
Winkelgetriebe 33 und 34 mit den Kupplungen 27 und 28 in Verbindung stehen. Die Kupplungen 27 des einen Tragarms
sind gegenüber den Kupplungen 28 des anderen Tragarms 26 in Längsrichtung der Tragarme um den halben Abstand zweier
benachbarter Kupplungen gegeneinander versetzt. Dadurch ist es möglich, die an dem einen Tragarm 25 befestigten
Substrate abwechselnd mit den an dem anderen Tragarm 26 angeordneten Substraten 15 anzuordnen, so daß ein größerer
axialer Abstand zwischen den einzelnen Winkelgetrieben und 34 besteht. Diese Winkelgetriebe bestehen jeweils aus
einem Ritzel 35 und einem Kronrad 36. Aus Figur 1 ist ersichtlich, daß bei Anordnung eines Festlagers am linken Ende
und bei einer thermisch bedingten Längenausdehnung der Antriebswellen 31 und 32 die Ritzel 35 von links nach rechts
einer zunehmend größeren Längsverschiebung unterliegen, die aufgrund der Verwendung von Kronrädern 36 jedoch keinen
störenden Einfluß auf den Zahneingriff hat. Zwischen den
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Kupplungen 27 und 28 und den Kronrädern 36 befinden sich Kupplungswellen 37, die jedoch sehr kurz gehalten werden
können. Durch entsprechende Wahl eines Spiels zwischen
Ritzel 35 und Kronrad 36 kann dafür gesorgt werden, daß
eine Längenänderung der Kupplungswellen 37 keinen schädlichen Einfluß auf den Zahneingriff hat.
Ritzel 35 und Kronrad 36 kann dafür gesorgt werden, daß
eine Längenänderung der Kupplungswellen 37 keinen schädlichen Einfluß auf den Zahneingriff hat.
Die Tragarme 25 und 26 sind an je einem Gehäuse 38 bzw. befestigt, in die auch die Antriebswellen 31 und 32 hineingeführt
sind. In den Gehäusen befinden sich Winkelgetriebe 40 bzw. 41, die mit radialen Wellen 42 bzw. 43
verbunden sind. Die Obersetzungen der Winkelgetriebe 33/34
und 40/41 sind so gewählt, daß sich die Kupplungswellen
mit gleicher Drehzahl wie die Wellen 42/43 drehen.
Die Gehäuse 38 und 39 sind über radiale Hebel 44 und 45, die als Hohlkörper ausgebildet sind und die Wellen 42 und
umschliessen, mit Gehäusen 46 und 47 verbunden, in denen
Winkelgetriebe 48 und 49 angeordnet sind, die ein Obersetzungsverhältnis
1 : 1 aufweisen. Die Hebel 44 und 45
sind um eine gemeinsame Achse D-D schwenkbar, die in der gleichen Symmetrieebene liegt, wie die Längsachse A-A des Verdampfertiegels 12.
sind um eine gemeinsame Achse D-D schwenkbar, die in der gleichen Symmetrieebene liegt, wie die Längsachse A-A des Verdampfertiegels 12.
Die Schwenkbarkeit der Hebel 44 und 45 wird dadurch bewirkt, daß sie an zwei" zueinander koaxialen Hohlwellen 50 und
befestigt sind, die in einem Rohrstutzen 42 gelagert sind, der seinerseits an dem Fahrgestell 18 befestigt ist. Die Gehäuse
46 und 47 stellen hierbei Verlängerungen der Hohl-
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wellen 50 und 51 dar. An den entgegengesetzten Enden stehen die beiden Hohlwellen 50 und 51 über ein Wendegetriebe
53 miteinander in Verbindung, das aus den Tellerrädern und 55 und dem ortsfesten Umlenkrad 56 besteht. Das Wende—
getriebe 53 hat dabei die Wirkung, daß eine Drehbewegung der Hohlwelle 50 von einer Drehbewegung der Hohlwelle 51 mit
gleichem Schwenkwinkel, aber entgegengesetztem Drehsinn begleitet ist. Infolgedessen finden beim hin- und hergehenden
Antrieb einer der beiden Hohlwellen 50 oder 51 Schwenkbewegungen der beiden radialen Hebel 44 und 45 statt, die
den Flügelbewegungen eines Schmetterlings ähnlich sind.
Ausgehend von einer horizontalen, durch die Achse D-D gelegten Symmetrieebene sind die Schwenkwinkel der Hebel
44 und 45 nach oben und nach unten gleich gr.oß und betragen je etwa 45 Grad. Dieser Schwenkbewegung folgen natürlich
die Tragarme 25 und 26 sowie die Substrate 15, die hierbei Schwenkbewegungen um eine Achse ausführen, die
oberhalb und in der Symmetrieebene der Material quelle
liegt. Diese Achse geht in etwa durch einen Punkt, der auf der halben Länge eines jeden Substrats liegt.
Zur Herbeiführung der Schwenkbewegung ist auf der Hohlwelle 50 ein Zahnrad 57 angeordnet, über das ein Zahnriemen
58 geführt ist. Dieser Zahnriemen läuft über ein weiteres Zahnrad 59, welches verdrehfest, aber längsbeweglich auf
einer Kugelschiebewelle 60 angeordnet ist, die durch eine
Stirnwand 61 der Chargierkammer 16 hindurchgeführt ist. An ihrem außenliegenden Ende ist die Kugelschiebewelle
fest mit einem Zahnrad 62 verbunden, welches über einen Zahn-
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riemen 63 mit einem Schwenkantrieb 64 in Verbindung steht. Der Schwenkantrieb besteht aus einem Motor 65, dessen Abtrieb
einen Kurbelzapfen 66 aufweist, auf dem eine Kurbelstange 67 angeordnet ist. Das andere Ende der Kurbelstange
steht über einen weiteren Kurbelzapfen 68 mit einem Abtriebsrad 69 in Verbindung, welches durch eine Außenverzahnung
gleichfalls schlupffrei mit dem Zahnriemen 63 in Eingriff steht. Der Kurbelradius des Kurbelzapfens 66 ist
dabei kleiner als der Kurbelradius des Kurbelzapfens 68, so daß das Abtriebsrad 69 bei einer Rotation der Abtriebswelle
des Motors 65 eine hin- und hergehende Bewegung ausführt. Der Schwenkwinkel dieser Bewegung ist dabei mit
dem Schwenkwinkel der radialen Hebel 44 und 45 identisch, worauf bei der Auslegung der Obersetzungsverhältnisse in
den Zahnrtemenantrieben zu achte'n ist. Vorzugsweise ist der Kurbelradius des Kurbelzapfens 66 verstellbar, wodurch
der Schwenkwinkel der Hebel 44 und 45 entsprechend ver-"änderbar ist. Die Schwenkbewegung des Abtriebsrades 69
,-•teilt sich über den Zahnriemen 63, das Zahnrad 62, die
Kugelschiebewelle 60, das Zahnrad 59 und den Zahnriemen 58 dem Zahnrad 57 und damit der äußeren Hohlwelle 50 mit.
Die Schwenkbewegung der Tragarme kann auch asymmetrisch sein, d.h. ausgehend von einer horizontalen Ebene nach
oben. Dies ist durch eine Längenänderung der Kurbelstange 67 möglich.
Von der Antriebsseite der Winkelgetriebe 48 und 49 führt
eine Koaxial well enanordnung. 70 , die aus einer Zentralwelle
und einer Hohlwelle 72 besteht und zu den Hohlwellen 50 und 51 gleichfalls koaxial angeordnet ist, zu einem Wendegetriebe
73, welches aus den Tellerrändern 74 und 75 und
einem ortsfesten Umlenkrad 76 besteht. Das Wendegetriebe jL hat die Wirkung, daß die Zentralwelle 71 7nd die Hohl -
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welle 72 mit gleicher Drehzahl, jedoch mit umgekehrtem Drehsinn angetrieben werden, wenn beispielsweise die Hohlwelle
in Drehung versetzt wird. Dies geschieht mittels eines auf der Hohlwelle angeordneten Zahnrades 77, über das ein Zahnriemen
78 geführt ist, der au3erdem über ein Zahnrad 79 läuft, welches verdrehfest, aber längsverschieblich auf
einer Kugelschiebewelle 80 geführt ist, die ihrerseits
durch die Stirnwand 61 der Chargierkammer 16 bis zu einem Motor 81 hindurchgeführt ist. Die Drehung der Motorwelle
teilt sich über die Kugelschiebewelle 80, das Zahnrad 79,
den Zahnriemen 78, das Zahnrad 77 und das Wendegetriebe 73 mit der Koaxialwel1enanordnung 70 den Winkelgetrieben
48 und 49 mit. Von dort aus wird die Drehbewegung über die radialen Wellen 42 und 43 auf die Winkelgetriebe
40 und 41 auf die Antriebswellen 31 und 32 übertragen, die
ihrerseits über die Winkelgetriebe 33 und 34 die Kupplungen
27 und 28 mit den Substraten 15 in Drehung versetzen. Solange sich der Schwenkantrieb 64 im Ruhezustand befindet,
würde di.e momentane Winkelgeschwindigkeit der Substrate
15 mit der momentanen Winkelgeschwindigkeit der Kugelschiebewelle
80 auch ohne besondere Maßnahmen jederzeit übereinstimmen. Sobald jedoch die Hebel 44 und 45 in periodische
oder aperiodische Schwenkbewegungen versetzt werden, wälzen sich die an den radialen Wellen 42 und 43 befindlichen
Kegelräder der Winkelgetriebe 48 und 49 zusätzlich auf den
zugehörigen, antriebsseitigen Kegelrädern ab, so daß sich
der gleichförmigen Winkelgeschwindigkeit der Kugelschiebewelle
80 eine hin- und hergehende Bewegungskomponente überlagert, die sich naturgemäß den Substraten 15 mitteilen
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würde. Bei Stillstand der KugelschiebewelIe 80 würden die
Substrate 15 bei einer hin- und hergehenden Bewegung der Hebel 44 und 45 Schwenkbewegungen um ihre Längsachse ausführen,
die nicht unter allen Umständen gewollt sind.
Um diesen Einfluß auszugleichen, ist der Motor 81 als
Ganzes um die Motorachse drehbeweglich in einem Drehlager
gelagert. Qber dieses Drehlager ist am Motorgehäuse verdrehfest
ein Zahnrad 83 angeordnet, über welches der Zahnriemen 63 geführt ist, der auch mit dem Antriebsrad
69 in Eingriff steht. Hierbei wird der Zahnriemen 63 in Wirklichkeit im Dreieck geführt, worauf im Zusammenhang
mit Figur 4 noch näher eingegangen wird.
Ober den Zahnriemen 63 teilt sich die Schwenkbewegung des Abtriebsrades 69 in gleicher Größe auch dem Motor 81 mit,
da die übersetzung zu 1 : 1 gewählt ist. Durch die Schwenkbewegung
des Motors 81 als Ganzes wird der Drehbewegung der Kugelschiebewelle 80 eine periodische oder aperiodische
Komponente überlagert, welche der durch die Schwenkbewegung der Hebel 44 und 45 erzeugten Komponente genau entspricht
und diese infolgedessen kompensiert, so daß die Winkelgeschwindigkeit
der Substrate genau der Winkelgeschwindigkeit
der Kugelschiebewelle 80 gegenüber dem Gehäuse des Motors
81 entspricht. Ist diese Winkelgeschwindigkeit konstant, so ist auch die Winkelgeschwindigkeit der Substrate 15
konstant. Zum Ausgleich des Antriebsdrehmoments des Motors und des 'Gewichts der Hebel 44, 45 und Tragarme 25, 26 sowie der Substrathalter
20, ist an'dessen Gehäuse ein Gegengewicht 84 mittels eines radialen
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Hebels 85 befestigt. Anstelle des Zahnriemens 63, der die
Funktion eines schlupffreien Antriebselements besitzt, kann
auch beispielsweise eine Kette vorgesehen werden, der entsprechend geformte Kettenräder zugeordnet sind.
Das Fahrgestell 18 weist ein Gehäuse 86 auf, in dem die
Wendegetriebes53 und 73 der Hohlwellen 50/51 bzw. der Hohlwellenanordnung 70 angeordnet sind. In diesem Gehäuse
bzw. in dem mit dem Gehäuse verbundenen Rohrstutzen sind sämtliche Hohlwellen gegeneinander frei drehbeweglich
gelagert. Die gesamte Anordnung ist in Richtung der Schienen 17 mittels der Gewindespindel 23 verfahrbar, wobei die
Zahnriemen 58 und 78 aufgrund der Längsverschieblichkeit
der Zahnräder 59 und 79 auf den Kugelschiebewellen 60 und
80 mitwandern können.
Mit der Kugelschiebewelle 80 des Motors 81 ist über Zahnräder
87 und 88 und den Zahnriemen 89 ein Stellungsmelder 90 für die Anzeige der räumlichen Stellung der Substrate um
ihre Rotationsachse gegenüber dem Verdampfertiegel 12 verbunden. Der Stellungmelder 90 kann in seiner einfachsten
Form als Darstellung des Substratquerschnitts (Schaufelprofil)
dargestellt und auf einer Welle 91 angeordnet sein, die mit dem Zahnrad 88 verbunden und koaxial im Antriebsrad
69 gelagert ist. Durch den Stellungsmelder 90 läßt sich
jederzeit feststellen, in welcher relativen Stellung sich die Substrate 15 zur Oberfläche der Materialquelle 12
bzw. zum Dampfstrom befinden.
Zweckmäßig ist am Antriebsrad 69 des Kurbeltriebs für die
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Schwenkbewegung der Hebel 44 und 45 gleichfalls ein Stellungsmelder
92 für die Anzeige der Winkelstellung der Hebel 44 und
45 angeordnet, der in seiner einfachsten Form aus farbigen Markierungen oder aufgeschraubten Winkeln bestehen kann. Die
Stellungsmelder 91O und 92 können - was in der Zeichnung nicht
näher dargestellt ist - mit Meldekontakten versehen sein,
welche eine Fernüberwachung zulassen.
In Figur 2 sind gleiche Teile wie in Figur 1 mit gleichen Bezugszeichen
versehen. Auf der Vakuumkammer 10 sind zwei Elektronenstrahlkanonen 93 angeordnet, von denen in der
Zeichnung jedoch nur die vordere sichtbar ist. Diese besitzt an ihrem unteren Ende ein X-Y-Ablenksystem 94, von dem jedoch
nur die Polschuhe 95 des X-Ablenksystems sichtbar sind. Mittels des X-Y-Ablenksystems 94 läßt sich das von der Elektronenstrahlkanone
93 erzeugte Elektronenstrahlbündel auf das im Verdampfertiegel
befindliche Verdampfungsgut ablenken. Der Verdampfertiegel wird von unten durch eine Beschickungsvorrichtung
mit Verdampfungsgut versorgt, die in der Beschickungskammer 96 angeordnet und nicht näher dargestellt ist, da sie
nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Für den Nachschub des Beschickungsgutes von der Beschickungskammer 96 in
den Verdampfertiegel ist ein Motor 97 mit einem Riementrieb 98 vorgesehen.
In Figur 2 ist der Substrathalter 20 mit durchgezogenen Linien
in einer Position dargestellt, in der sich die beiden Tragarme 25 und 26 in einer waagrechten Ebene befinden, in der
auch die Achse D-D liegt, um die die beiden radialen Hebel 44
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und 45 schwenkbar sind (Figur 1). Ausgehend von dieser Position lassen sich die beiden Tragarme 25 und 26 mit jeweils entgegengesetztem
Drehsinn um den Schwenkwinkel cL· nach oben und
&L nach unten in die gestrichelt dargestellten Positionen
bringen, in denen die Substrate 15 eine gleich große Schrägstellung
ihrer Längsachsen aufweisen. In der Vakuumkammer befindet sich ein Strahlungsschirm 99 mit einer Stirnwand 100,
die auch in Figur 1 dargestellt ist. Γη dem Strahlungsschirm
befinden sich zwei bogenförmige Ausnehmungen 101 und 102, deren Krümmungsmittelpunkt mit der Achse D-D zusammenfällt.
Diese Ausnehmungen dienen zur Durchführung und zur Ausführung der Schwenkbewegungen der Tragarme 25 und 26. Zur
Beobachtung des Vorgangs ist die Vakuumkammer 10 mit einer Einblickeinrichtung 103 versehen.
In Figur 3 sind weitere Einzelheiten des Strahlungsschirms
und seiner Stirnwand 100 ersichtlich. Die Achse D, die auch die Schwenkachse der Hohlwellen bzw. Koaxialwellenanordnung 50/
51 und 70 ist (Figur 1) ist in Figur 3 gleichfalls dargestellt. Eingezeichnet sind auch die oberen Endstellungen B und C und
die unteren Endstellungen Bu und Cu der Achsen B und C der
Tragarme 25 und 26, wobei sich die Lage dieser Achsen aus den Schwenkwinkeln ob und oG ergibt (Figur 2). Die
Form der bogenförmigen Ausnehmungen 101 und 102 ergibt sich dadurch, daß durch die Punkte B , B , CQ und Cu ein Kreis
um D geschlagen wird, und daß um die vorstehend genannten Punkte Halbkreise geschlagen werden, deren Durchmesser der
Breite der Ausnehmungen entspricht. Durch entsprechende Verbindung der Endpunkte der Halbkreise ergeben sich dann die
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Begrenzungslinien der Ausnehmungen. Diese Ausnehmungen weisen
in der Mitte, in der auch die waagrechte Symmetrieebene des Substrathalters liegt, Erweiterungen 104 und 105 auf, welche
die Durchführung der Tragarme 25 und 26 mit entsprechendem Abstand ermöglichen. Auch die mittlere Zone um die Achse D-D
ist mit einer entsprechenden Erweiterung 106 ausgestattet, wobei die Erweiterungen 104 und 105 mit der Erweiterung
über Schlitze 107 und 108 miteinander verbunden sind.
Aus Figur 4, die eine Draufsicht auf die Stirnwand 61 in Figur 1 von links zeigt, wobei die einzelnen Elemente in
ihrer tatsächlichen räumlichen Zuordnung dargestellt sind,
ist ersichtlich, in welcher Weise der Motor 65 des Schwenkantriebs 64 über die Kurbelstange 67 auf das Abtriebsrad
einwirkt. Beim Umlauf des Kurbelzapfens 66 wird das Abtriebsrad
69 in eine hin- und hergehende Schwenkbewegung versetzt, die sich auch dem Zahnriemen 63 und den in ihn
eingreifenden Zahnrädern 62 und 83 mitteilt. Die vom Zahnrad 62 angetriebene KugelschiebewelIe 60 führt beispielsweise
zum Wendegetriebe 53 für die Erzeugung de.r Schwenkbewegung der Tragarme 25 und 26, während das Zahnrad 83 den
Motor 81 (Figur 1) mit der KugelschiebewelIe 80 innerhalb
des Drehlagers 82 schwenkt. Im Hinblick auf die übrigen Bezugszeichen wird auf Figur 1 und die zugehörige Detailbeschreibung
verwiesen.
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Durch eine Schwenkbewegung der Substrate um ihre Querachse mit niedriger Frequenz zwischen etwa 0,01 und 1 Hz und
einem vorübergehenden Stillstand der Substrate in den Endstellungen läßt sich erreichen, daß die Dampfpartikel
die Substratoberfläche abwechselnd unter einem beispielsweise
um 90 verschiedenen Winkel erreichen. Dies führt zur Ausbildung kurzer Stengel kristalle, die vom Substrat
zur Schichtoberfläche in Zickzackrichtung durch die
Schicht verlaufen, so daß eine Spaltenbildung zwischen
den Stengelkristal1 en weitgehend unterbunden wird.
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Claims (1)
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ANSPRÜCHE:
Vakuumbeschichtungsanlage zum allseitigen Beschichten
von Substraten durch Rotation der Substrate in einem Materialstrom, bestehend aus einer Vakuumkammer mit
einer langgestreckten Materialquelle mit einer Längsachse
und einer Querachse, aus einem Substrathalter mit mehreren Befestigungsstellen für die flächige Anordnung
mehrerer Substrate oberhalb der Materialquelle
und unter im wesentlichen gleichmäßiger Verteilung über deren Fläche und aus einem dem Substrathalter zugeordneten
Antrieb für die Erzeugung einer Rotationsbewegung der Substrate, dadurch gekennzeichnet, daß
der Substrathalter (20) zwei parallele gabelförmig angeordnete
Tragarme (25, 26) aufweist, deren Längsachsen "B-B", "C-C" spiegel symmetrisch zu einer senkrechten,
durch die Längsachse "A-A" der Materialquelle gehenden Symmetrieebene angeordnet sind, daß an den aufeinander
zugerichteten Innenseiten der Tragarme Kupplungen (27, 28) für die Substrate (15) angeordnet sind, wobei
die Rotationsachsen der Kupplungen senkrecht zur Symmetrie· ebene ausgerichtet sind, und daß den Tragarmen in ihrer
Längsrichtung je eine Antriebswelle (31, 32) zugeordnet ist, die über Winkelgetriebe (33, 34) einerseits mit den
Kupplungen, andererseits mit einem Motor (81) in Verbindung steht.
2. Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn-
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zeichnet, daß die Kupplungen (27) des einen Tragarms (25)
gegenüber den Kupplungen (28) des anderen Tragarms (26) in Längsrichtung der Tragarme um den halben Abstand
zweier benachbarter Kupplungen versetzt angeordnet sind,
3. Vakuumbeschichtungsaniage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Tragarme (25, 26) als Hohlkörper ausgebildet sind, die die Antriebswellen (31, 32) und die
Winkelgetriebe (33, 34) umschließen.
4. Vakuumbeschichtungsaniage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebswelle (31, 32) über sämtliche Kupplungen (27, 28) durchgehend ausgebildet ist und
daß die Winkelgetriebe (33, 34) je aus einem auf der Antriebswelle angeordneten Ritzel (35) und einem auf
der Kupplungswelle (37) angeordneten Kronrad (36)
bestehen.
5. Vakuumbeschichtungsaniage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Tragarme (25, 26) an zwei radialen Hebeln (44, 45) angeordnet sind, die um eine gemeinsame,
in der Symmetrieebene der Materialquelle (12)
liegende Achse ("D-D") schwenkbar sind, wobei die Achse ("D-D") auf der Symmetrieebene beider Schwenkbereiche
1iegt.
6. Vakuumbeschichtungsaniage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die Hebel (44, 45) an je einer von zwei zueinander koaxialen Hohlwellen (50, 51) angeordnet sind,
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3.
die über ein Wendegetriebe (53) miteinander in Verbindung
stehen, dessen Umlenkrad (56) ortsfest angeordnet ist.
7. Vakuunibeschichtungsanl age nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß innerhalb der Hohlwellen (50, 51) für die Bewegung der Hebel (44, 45) eine weitere Koaxialwel1enanordnung
(70) zur übertragung einer Rotationsbewegung auf die Substrate (15) angeordnet ist, wobei zwischen
den Wellen (71, 72) ein Wendegetriebe (73) mit ortsfestem Umlenkrad (76) angeordnet ist.
8. Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß den Hohlwellen (50, 51) für die Bewegung der Hebel (44, 45) ein Schwenkantrieb (64) zugeordnet
ist, der aus einem' Motor (65) und einem Kurbeltrieb (66, 67) mit einem hin- und hergehenden Abtriebsrad (69) besteht, welches mit einer der Hohlwellen
(50, 51) verbunden ist.
9. Vakuumbeschichtungsanlage nach den Ansprüchen 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Koaxialwellenanordnung (70)
für die übertragung der Rotationsbewegung auf die Substrate (15) ein Motor (81) zugeordnet ist, der seinerseits
als Ganzes um die Motorachse drehbeweglich in einem Drehlager (82) gelagert ist, und daß der Motor (81)
mit dem Abtriebsrad (69) des Kurbeltriebs (66, 67) für die Schwenkbewegung der Hebel (44, 45) im Verhältnis
1 : 1 verbunden ist.
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10. Vakuumbeschichtungsanlage nach den Ansprüchen 8 und
9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtreibsrad (69) des Kurbeltriebs (66, 67) mit den Hohlwellen (50, 51)
der Hebel (44, 45) und mit dem Motor (81) für die Rotation der Substrate (15) über efn gemeinsames,
schlupffreies Antriebselement in Verbindung steht.
11. Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Tragarme (25, 26) fliegend an einem Fahrgestell (18) gelagert und mittels des Fahrgestells
in die Vakuumkammer (10) einfahrbar sind.
12. Vakuumbeschichtungsanlage nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrgestell (18) ein
Gehäuse (86) aufweist, in dem die Wendegetriebe (53, 73) der Hohlwellen (50, 51) bzw. der Koaxialwellen·
anordnung (70) angeordnet, und in dem die Hohlwellen gelagert sind, und daß für die Übertragung der Antriebsdrehmomente
von den ortsfesten Motoren (65, 81) zu den Wendegetrieben Kugelschiebewellen (60,
80) vorgesehen sind.
13. Vakuumbeschichtungsanlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelschiebewellen (80) des
Motors (81) für die Rotationsbewegung der Substrate (15) mit einem Stellungsmelder (90) für die Anzeige der
räumlichen Stellung der Substrate (15) um ihre Rotationsachse gegenüber der Material quelle (12) verbunden
ist.
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14. Vakuumbeschichtungsaniage nach den Ansprüchen 8 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsrad
(69) des Kurbeltriebs für die Schwenkbewegung der Hebel (44, 45) gleichfalls mit einem Stellungsmelder
(92) für die Anzeige der Winkelstellung der Hebel
(44, 45) verbunden ist, und daß die beiden Stellungsmelder (90, 92) konzentrisch zueinander angeordnet
sind.
15. Vakuumbeschichtungsaniage nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die koaxialen Hohlwellen (50,
51) an ihren den Tragarmen (25, 26) zugekehrten Enden
als ineinander!iegende Gehäuse (46, 47) ausgebildet
sind, von denen sich die Hebel (44, 45) radial nach außen bis zu den Tragarmen erstrecken, daß in den Gehausen
Winkelgetriebe (48, 49) und in den Hebeln Wellen (42, 43) für die übertragung der Rotationsbewegung
auf die Antriebswellen (31, 32) in den Tragarmen
angeordnet sind, und daß sich an den Verbindungsstellen zwischen den Hebeln und den Tragarmen gleichfalls
Gehäuse (38, 39) befinden, in denen weitere Winkelgetriebe (40, 41) angeordnet sind.
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Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2813180A DE2813180C2 (de) | 1978-03-25 | 1978-03-25 | Vakuumbeschichtungsanlage zum allseitigen Beschichten von Substraten durch Rotation der Substrate im Materialstrom |
US05/962,835 US4192253A (en) | 1978-03-25 | 1978-11-21 | Vacuum coating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2813180A DE2813180C2 (de) | 1978-03-25 | 1978-03-25 | Vakuumbeschichtungsanlage zum allseitigen Beschichten von Substraten durch Rotation der Substrate im Materialstrom |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2813180A1 true DE2813180A1 (de) | 1979-10-04 |
DE2813180C2 DE2813180C2 (de) | 1985-12-19 |
Family
ID=6035486
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2813180A Expired DE2813180C2 (de) | 1978-03-25 | 1978-03-25 | Vakuumbeschichtungsanlage zum allseitigen Beschichten von Substraten durch Rotation der Substrate im Materialstrom |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4192253A (de) |
DE (1) | DE2813180C2 (de) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0178186A2 (de) * | 1984-10-12 | 1986-04-16 | Hewlett-Packard Company | Planetenträger für Substrat |
US5044217A (en) * | 1988-01-20 | 1991-09-03 | Leybold Aktiengesellschaft | Bevel gear drive |
US6056826A (en) * | 1997-07-18 | 2000-05-02 | Leybold Systems, Gmbh | Vacuum coating device for coating substrates on all sides |
US6923868B2 (en) | 2003-09-23 | 2005-08-02 | Gba S.A. | Installation for electron-ray coatication of coatings |
DE19643702B4 (de) * | 1996-10-23 | 2007-11-29 | Ald Vacuum Technologies Ag | Vakuumbeschichtungsvorrichtung zum allseitigen Beschichten eines Substrats durch Rotation des Substrats im Materialstrom |
Families Citing this family (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4418473A (en) * | 1982-03-26 | 1983-12-06 | International Business Machines Corp. | Method of making edge protected ferrite core |
US4451344A (en) * | 1982-03-26 | 1984-05-29 | International Business Machines Corp. | Method of making edge protected ferrite core |
US5038707A (en) * | 1989-12-27 | 1991-08-13 | Xerox Corporation | Modular apparatus for cleaning, coating and curing photoreceptors in an enclosed planetary array |
US5032052A (en) * | 1989-12-27 | 1991-07-16 | Xerox Corporation | Modular apparatus for cleaning, coating and curing photoreceptors in a dual planetary array |
US5090350A (en) * | 1989-12-27 | 1992-02-25 | Xerox Corporation | Method and apparatus for cleaning, coating and curing receptor substrates in an enclosed planetary array |
DE19526600A1 (de) * | 1995-07-21 | 1997-01-23 | Ardenne Anlagentech Gmbh | Elektronenstrahl-Bedampfungsanlage mit Substratwagen |
US5803971A (en) | 1997-01-13 | 1998-09-08 | United Technologies Corporation | Modular coating fixture |
US6083322A (en) * | 1997-03-06 | 2000-07-04 | United Technologies Corporation | Modular coating fixture |
GB9800511D0 (en) * | 1998-01-13 | 1998-03-11 | Rolls Royce Plc | A metallic article having a thermal barrier coating and a method of application thereof |
US5997947A (en) * | 1998-04-29 | 1999-12-07 | United Technologies Corporation | Rotisserie fixture for coating airfoils |
JP3192642B2 (ja) | 1998-10-02 | 2001-07-30 | 住友特殊金属株式会社 | 表面処理用支持部材、表面処理用ホルダー、並びに表面処理方法 |
JP3506949B2 (ja) | 1999-04-09 | 2004-03-15 | 松下電器産業株式会社 | 薄膜の製造方法、薄膜が形成された回転楕円体、及びこれを用いた電球と薄膜形成装置。 |
AT408102B (de) * | 2000-03-09 | 2001-09-25 | Miba Gleitlager Ag | Verfahren zur herstellung eines gleitelementes sowie eine vorrichtung zur beschichtung eines gleitelementes |
FR2827307B1 (fr) * | 2001-07-12 | 2004-07-16 | Snecma Moteurs | Procede de reparation locale de pieces revetues d'une barriere thermique en ceramique |
DE10208319B4 (de) * | 2002-02-27 | 2007-08-02 | Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh | Substrathalter für Vakuumbeschichtungsanlagen |
GB0307745D0 (en) * | 2003-04-03 | 2003-05-07 | Microemissive Displays Ltd | Method and apparatus for depositing material on a substrate |
EP1806425A1 (de) * | 2006-01-09 | 2007-07-11 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten eines Bauteils |
DE102007048758B4 (de) * | 2006-10-10 | 2010-07-01 | Von Ardenne Anlagentechnik Gmbh | Transporteinrichtung für langgestreckte Substrate, Be- und Entladeeinrichtung und Verfahren zum Be- und Entladen der Transporteinrichtung |
US20100175619A1 (en) * | 2009-01-15 | 2010-07-15 | Joseph Garfield Albanese | Part mounting apparatus |
US20120055399A1 (en) * | 2010-09-07 | 2012-03-08 | Magna International Inc. | Paint cart with rotating part support |
TWI422698B (zh) * | 2010-09-17 | 2014-01-11 | Princo Corp | 真空蒸鍍用鍍材舟及真空蒸鍍系統 |
CN102409296A (zh) * | 2010-09-20 | 2012-04-11 | 巨擘科技股份有限公司 | 真空蒸镀用镀材舟及真空蒸镀系统 |
US8956514B2 (en) | 2012-11-09 | 2015-02-17 | Kohler Co. | Rack for coating components |
US10889895B2 (en) * | 2014-06-12 | 2021-01-12 | Raytheon Technologies Corporation | Deposition apparatus and use methods |
US20170144181A1 (en) | 2015-11-23 | 2017-05-25 | United Technologies Corporation | Tooling for vapor deposition |
DE102017129603B4 (de) | 2017-09-27 | 2021-07-01 | VON ARDENNE Asset GmbH & Co. KG | Vakuumkammeranordnung und Verfahren zum Prozessieren eines Substrats |
US11299803B2 (en) * | 2018-01-04 | 2022-04-12 | Raytheon Technologies Corporation | Metallic coating process for combustor panels using a barrel configuration |
CN114364825A (zh) * | 2019-08-30 | 2022-04-15 | 应用材料公司 | 电子束pvd终点检测和闭环工艺控制系统 |
CN111041445B (zh) * | 2019-12-26 | 2024-07-12 | 北京大学深圳研究院 | 一种螺纹件表面涂层物理气相沉积用多向转动装置 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3336898A (en) * | 1962-11-16 | 1967-08-22 | Burroughs Corp | Vapor deposition apparatus |
US3272175A (en) * | 1965-05-12 | 1966-09-13 | Heraeus Gmbh W C | Vapor deposition means for strip-coating continuously moving, helically wound ribbon |
US3714925A (en) * | 1971-07-30 | 1973-02-06 | Gen Motors Corp | Vacuum processing machine |
US3858547A (en) * | 1973-12-14 | 1975-01-07 | Nils H Bergfelt | Coating machine having an adjustable rotation system |
US4010710A (en) * | 1974-09-20 | 1977-03-08 | Rockwell International Corporation | Apparatus for coating substrates |
CH599982A5 (de) * | 1975-09-02 | 1978-06-15 | Balzers Patent Beteilig Ag | |
US4062318A (en) * | 1976-11-19 | 1977-12-13 | Rca Corporation | Apparatus for chemical vapor deposition |
-
1978
- 1978-03-25 DE DE2813180A patent/DE2813180C2/de not_active Expired
- 1978-11-21 US US05/962,835 patent/US4192253A/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
NICHTS-ERMITTELT * |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0178186A2 (de) * | 1984-10-12 | 1986-04-16 | Hewlett-Packard Company | Planetenträger für Substrat |
EP0178186A3 (en) * | 1984-10-12 | 1987-08-26 | Hewlett-Packard Company | Planetary substrate carrier |
US5044217A (en) * | 1988-01-20 | 1991-09-03 | Leybold Aktiengesellschaft | Bevel gear drive |
DE19643702B4 (de) * | 1996-10-23 | 2007-11-29 | Ald Vacuum Technologies Ag | Vakuumbeschichtungsvorrichtung zum allseitigen Beschichten eines Substrats durch Rotation des Substrats im Materialstrom |
US6056826A (en) * | 1997-07-18 | 2000-05-02 | Leybold Systems, Gmbh | Vacuum coating device for coating substrates on all sides |
US6923868B2 (en) | 2003-09-23 | 2005-08-02 | Gba S.A. | Installation for electron-ray coatication of coatings |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2813180C2 (de) | 1985-12-19 |
US4192253A (en) | 1980-03-11 |
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