DE2851255A1

DE2851255A1 - Werkstuecktraeger fuer eine vakuum- beschichtungskammer

Info

Publication number: DE2851255A1
Application number: DE19782851255
Authority: DE
Inventors: Christopher David Dobson
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1977-11-29
Filing date: 1978-11-27
Publication date: 1979-05-31
Also published as: JPS5493680A; FR2410054B3; FR2410054A1; NL7811709A

Description

Werkstück-Träger für eine Vakuum-Beschichtungskammer

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vakuum-Beschichtungskammer und insbesondere auf einen Träger für Werkstücke, die in einer solchen Kammer beschichtet werden sollen. In derartigen Kammern schlägt sich der Beschichtungswerkstoff nicht nur auf dem Werkstück, sondern auch auf dem Träger nieder, und im Laufe der Zeit bildet sich eine dicke, unebene und unerwünschte Oberflächenbeschichtung, die wiederholt entfernt werden muß, wenn nicht der ganze Träger ausgewechselt werden soll. Dadurch wird die effektive Arbeitskapazität der Kammer verringert und es können andere unerwünschte Wirkungen auf die Verhältnisse in der Kammer eintreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Werkstück-Träger für Vakuum-Beschichtungskammern zu schaffen, der die vorher erwähnten Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Träger eine Mehrzahl von freistehenden Aufnahmeelementenfür die Werkstücke aufweist, die von Vertiefungen, vertieften Abschnitten, oder Spalten umgeben sind, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß ein Werkstück auf einem oder mehreren dieser Aufnahmeelemente so abgelegt werden kann, daß es dessen oder deren Kanten überdeckt, womit vermieden wird, daß eine Beschichtung der Aufnahmeelemente stattfinden kann.

-In einer bevorzugten Ausführung hat jedes Aufnahmeelement eine im wesentlichen ebene Oberfläche. Der Träger kann innere Kühlmittel, beispielsweise Kühl-

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Wasserkanäle, aufweisen, um jedes Aufnahmeelement und damit auch das darauf abgelegte Werkstück zu kühlen. Der Träger selbst kann drehbar in der Vakuum-Kammer angeordnet sein. Es können eine oder mehrere entfernbare Abdeckungen für die die Aufnahmeelemente umgebenden Bereiche des Trägers vorgesehen sein, um die außerhalb der Werkstücke stattfindenden Ablagerungen auf einfache Weise entfernen zu können.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einigen Abwandlungen wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische, perspektivische Darstellung, teilweise geschnitten, einer Drehscheibe auf welcher Silicium-Wavers in einer Vakuum-Beschichtungskammer angeordnet sind,

Fig. 2 die Anordnung von Abdeckungen aus Aluminiumfolie, welche die Aufnahmeelemente umgeben,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines anders ausgebildeten Trägers,

Fig. 4 einen Teil-Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels in vergrößertem Maßstab,

Fig. 5 eine Draufsicht einer Vakuum-Schleuse, die an die Vakuum-Beschichtungskammer angeschlossen ist,

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 5,

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Fig. 7 eine schematische Seitenansicht eines pneumatischen Betätigungselemente zum öffnen und Schließen der Türen der Schleuse, und

Fig. 8 eine Seitenansicht eines Endes eines drehbaren Armes, der die Wavers trägt.

Es sei zunächst auf Fig. 1 Bezug genommen, in welcher ein kreisförmiger Tisch 10 dargestellt ist, der aus wärmeleitendem Material, insbesondere Metall, besteht und eine im wesentlichen ebene Oberfläche 11 aufweist, die durch eine Anzahl von hochstehenden, zylindrischen Aufnahmeelementen 12 unterbrochen ist, welche in Abständen über den Umfang verteilt angeordnet sind. Jedes dieser Aufnahmeelemente 12 hat einen Durchmesser, der etwas kleiner ist als der Durchmesser der Wavers 13, die von den Elementen 12 aufgenommen werden sollen. Der Tisch 10 ist auf einer Welle 14 befestigt, die sich drehbar durch eine luftdichte Dichtung 15 in der Bodenplatte 16 der Vakuumkammer erstreckt und von einem nicht dargestellten Mechanismus angetrieben wird. Kühlwasser wird durch einen Kanal 17 in der Welle 16 und eine Anzahl von radialen Kanälen 18 zu den einzelnen Aufnahmeelementen 12 geführt, von denen das Kühlmittel durch andere, nicht gezeigte Kanäle durch die Welle 14 zurückgeführt wird.

Die Wavers 13 werden durch eine Vakuumschleuse in die Vakuumkammer eingebracht. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, wird jeder Waver 13 an der mit A bezeichneten Stelle abgelegt und über eine Zwischenstellung B in der Schleuse zu einer Stelle G innerhalb der Vakuumkammer befördert, wo er auf ein Aufnahmeelement 12 des Tisches 10 abgelegt wird. Der drehbare Tisch 10 führt die Wavers durch die Vakuumkammer, in welcher das verdampfte Beschichtungsmaterial abgeschieden wird, und zurück zur Position E,

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von welcher sie wieder durch die Schleuse hindurch zu einer Ablagestelle nahe der Anfangsstelle A befördert werden.

Die Schleuse selbst weist einen Kanal mit rechteckigem Querschnitt auf, der von einer iarren,horizontalen Bodenplatte 6O (Fig. 6), einem Deckrahmen 61 mit einem abgedichteten Glasdeckel 62 und Seitenwänden 66 und 67 begrenzt ist, die mit den Teilen 60 und 61 dicht verbunden sind und jeweils eine schmale, horizontale öffnung 68 nahe ihrer unteren Kante aufweisen, welcher die Eintritts- und die Austrittsöffnung in die bzw. aus der Schleuse bilden. Es sei bemerkt, daß jede öffnung 68 sich über die ganze Breite der Schleuse erstreckt. In diesem Ausführungsbeispiel bildet eine Seite jeder öffnung eine Eintrittsoffnung, während die andere Seite der gleichen öffnung eine Austrittsöffnung bildet.

An jeder Seitenwand 66, 67 ist mittels eines Lagerbocks 71 ein Drehzapfen 70 gelagert. Jeder Drehzapfen 70 ist mittels einer Platte 72 an einer Tür 75 befestigt, die von einer offenen Stellung, die auf der linken Seite der Fig. 6 dargestellt ist, in eine geschlossene Stellung geschwenkt werden kann, die auf der rechten Seite der Fig. 6 gezeigt ist. In der geschlossenen Stellung liegt eine Dichtfläche 76 an jeder Türe an dem Rand der entsprechenden öffnung 68 an, um eine luftdichte Abdichtung zu bewirken. Eine Vertiefung 69 in der Bodenplatte 60 unmittelbar vor jeder öffnung 68 ermöglicht es, daß die Tür 75 auch dann die öffnung 68 absperren kann, wenn die untere Kante der öffnung in einer Ebene mit der Bodenplatte 60 liegt.

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Jeder Drehzapfen 70 wird zwischen seiner offenen und seiner geschlossenen Stellung mittels eines Armes 77 geschwenkt, der mit einer Kolbenstange 78 eines Druckluftzylinders 79 verbunden ist, wie dies in Fig. 7 dargestellt ist. Die beiden Druckluftzylinder werden so gesteuert, daß stets eine Tür 75 geschlossen ist, wenn die andere geöffnet ist.

Die Fördermittel zum Befördern der Wavers durch die Schleuse weisen eine sakrechte Welle 8O (Fig. 5) auf, die sich durch eine Dichtung in der Bodenplatte 60 erstreckt und einen radialen Förderarm 82 trägt, der in einer Hülse 83 am oberen Ende der Welle 80 angeordnet ist. Die Hülse 83 kann um einen horizontalen Drehzapfen 84 geschwenkt werden. Der Arm 82 trägt eine Rolle 85, die auf der Oberfläche der Bodenplatte 60 läuft. Der Förderarm 82 trägt an seinem freien Ende zwei bogenförmige Tragplatten 50, die unterhalb des Armes durch Stege 51 gehalten werden, wie dies in Fig. 8 gezeigt ist. Die Tragplatten 50 dienen dazu, einen Waver 13 während seiner Bewegung in die und aus der Vakuumkammer zu tragen.

Der Förderarm 82 bewegt einen Waver in Richtung des Pfeiles X in Fig. 5 von der Position A über die Position B zur Position C und hält jeden Waver zeitweise an der Stelle C in einer angehobenen Stellung, während der Tisch 1O so gedreht wird, daß eines der Aufnahmeelemente 12 unter den Waver kommt. Jedes Aufnahmeelement 12 ist mit senkrechten Löchern versehen, in welchen senkrecht verschiebbare Stifte 21 angeordnet sind, die an ihren unteren Enden mit einem gemeinsamen Schuh 22 verbunden sind, welcher durch eine Feder 23 nach unten gedrückt wird. Wenn das betreffende Aufnahmeelement 12 sich

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unterhalb eines Wavers 13 befindet, läuft der Schuh 22 auf einen stationären Nocken 24 (Fig. 1) auf, wodurch die Stifte 21 über die ebene Oberfläche 25 des Aufnahmeelements 12 angehoben werden und den von dem Förderarm 82 gehaltenen Waver von den Tragplatten 50 abheben. Der Förderarm bewegt sich nun zur Position E, der Tisch 10 wird gedreht, die Stifte 21 werden automatisch nach unten gedrückt und der Waver wird genau in der richtigen Stallung auf der Oberfläche 25 des Aufnahmeelements abgelegt. In der Stellung E werden die Stifte 21 eines benachbarten Aufnahmeelements 12 angehoben, indem ihr Schuh 23 auf einen Nocken 60 aufläuft, wodurch ein bereits behandelter, d.h. beschichteter Waver 13 angehoben wird. Wenn sich der Tisch weiter dreht, werden die Stifte automatisch nach unten gedrückt, um diesen Waver auf die Tragplatten 50 abzulegen. Dann fördert der Förderarm 82 den Waver durch die Schleuse hindurch zu der Ablagestelle.

Die Druckluftzylinder 79 werden automatisch derart gesteuert, daß sie die Schleusentüren 75 öffnen und schliessen, wenn sich der Förderarm 82 dreht, wobei gewährleistet ist, daß mindestens eine Tür ständig geschlossen ist. Die Druckluftzylinder 79 können beispielsweise durch Servoventile gesteuert werden, die von einem Nocken betätigt werden, der von der Welle 80 angetrieben wird, um eine Betätigung in vorbestimmten WinkelStellungen des Armes 82 zu erreichen.

Die Bodenplatte 60 der Schleuse ist mit einem Saugkanal 90 (Fig. 6) versehen, der mit einer Vakuumpumpe verbunden ist, um den Verlust an Vakuum zu verringern, wenn die innere Tür 75 geöffnet ist. Di'e Arbeitsfolge in Bezug auf das öffnen und Schließen der Schleusentüren ist

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folgende: Wenn angenommen wird, daß der Zyklus beginnt, wenn sowohl die innere als auch die äußere Tür geschlossen ist, so wird zunächst die äußere Tür geöffnet, der Arm 82 befördert einen Waver in die Schleuse, die äußere Tür wird geschlossen und dann ist eine Pause, in welcher die Pumpe eingeschaltet wird, um ein Teilvakuum in der Schleuse zu erzeugen. Dann wird die innere Tür geöffnet, der Arm bewegt den Waver in die Vakuumkammer und nun wird die innere Tür geschlossen. Beim Ausgangszyklus (der direkt folgen kann, sodaß keine Notwendigkeit besteht, daß die innere Tür erst geschlossen wird) wird die innere Tür geschlossen, nachdem der Arm einen beschichteten Waver aus der Vakuumkammer in die Schleuse befördert hat. Dann wird die Schleuse belüftet, während die äußere Tür noch geschlossen ist, und schließlich wird die äußere Tür geöffnet, damit der Arm den Waver zur Ablagestelle befördern kann.

Innerhalb der Vakuumkammer werden die Wavers der üblichen Vakuumbeschichtungsbehandlung unterzogen, während welcher jeder Waver verhindert, daß Material auf der Oberfläche 25 eines Aufnahemelements abgeschieden wird. Das Material wird jedoch in die umgebenden Vertiefungen oder vertieften Abschnitte fallen, die durch die ebene Oberfläche 11 des Tisches gebildet sind, und es muß von Zeit zu Zeit entfernt werden. Zu diesem Zweck können wegwerfbare Aluminium-Abdeckungen gemäß Fig. 2 vorgesehen werden. Um jedes Aufnahmeelement 12 herum ist ein Zylinder 30 aus Aluminiumfolie mit einem Rand 31 angeordnet und außerdem wird auf die gesamte Oberfläche 11 des Tisches 10 ein größeres Folienblatt gelegt, welches Öffnungen hat, durch welche sich die Zylinder 30 erstrecken können. Das abgeschiedene Material haftet an diesen Folienelementen, welche nach einer gewissen Zeit entfernt und durch neue ersetzt

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werden können, wodurch das Reinigungsproblem wesentlich vereinfacht wird.

Fig. 3 zeigt eine mögliche Abwandlung, in welcher der Tisch 10 durch eine drehbare Spinne mit Speichen 35 ersetzt ist, die an ihrem freien Ende ein zylindrisches Aufnahmeelement 36 tragen, welches dem Aufnahmeelement 12 von Fig. 1 entspricht. Jedes Aufnahmeelement 36 ist in der gleichen Weise wie jedes Aufnahmeelement 12 mit drei senkrechten Löchern zur Aufnahme der verschiebbaren Stifte versehen. In diesem Fall fällt das abgeschiedene Material auf die Speichen 35 oder eine darunterliegende Oberfläche. Es wird* jedoch auch hier jede Ver-'schmuizung der Oberflächen der Aufnahmeelemente 36 vermieden. Schutzabdeckungen können für die Speichen 35 und die Bodenfläche der Kammer vorgesehen sein. Wie im ersten Beispiel kann Kühlwasser durch innere Kanäle in der Antriebswelle 37 und in den Speichen 35 geführt werden, um die Aufnahmeelemente 36 und damit die auf diesen abgelegten Wavers zu kühlen.

Fig. 4 zeigt eine weitere Abwandlung, bei welcher ein Tisch 40 mit einem Äquivalent zu den hochstehenden Aufnahmeelementen 12 versehen ist, indem ringförmige Nuten 41 in der Oberfläche 43 des Tisches 40 vorgesehen sind, um kleine kreisförmige Ablageflächen 42 zu bilden. Obgleich diese Flächen 42 in der gleichen Ebene wie die Oberfläche 43 des Tisches liegen, ist ersichtlich, daß der Waver die Kante der Fläche 42 überlappt, sodaß wiederum jede Verunreinigung der Flächen 42 vermieden wird. Wie bei den vorgehenden Beispielen können die Flächen 42 mit senkrechten Bohrungen versehen sein, um die verschiebbaren Stifte aufzunehmen.

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Claims

Patentansprüche

\J. Werkstück-Träger für eine Vakuum-Beschichtungskammer, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (10) eine Mehrzahl von freistehenden Aufnahmeelementen (12, 36, 42) für die Werkstücke (13, 44) aufweist, und diese Aufnahmeelemente so gestaltet sind, daß ihre Oberflächen (25) von den aufgelegten Werkstücken überdeckt sind.
2. Werkstück-Träger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Aufnahmeelement (12, 36, 42) eine im v/esentlichen ebene Oberfläche (25) aufweist.
3. Werkstück-Träger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeelemente (12) als von der ebenen Oberfläche (11) eines drehbaren Tisches (10) nach oben vorstehende Erhebungen ausgebildet sind.
4. Werkstück-Träger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Mehrzahl von radialen Speichen (35) aufweist, an deren Enden die Aufnahmeelemente (36) angebracht sind. -/2

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5. Werkstück-Träger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahni^.lemente (42) durch ringförmige Vertiefungen (41) in der ebenen Oberfläche (43) eines drehbaren Tisches (40) begrenzt sind.
6. Werkstück-Träger, nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Aufnahmeelement (12, 36, 42) eine Mehrzahl von Löchern zur Aufnahme von verschiebbaren Stiften (21) aufweist, mit denen das Werkstück (13, 44) angehoben oder abgesenkt werden kann.
7. Werkstück-Träger, nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Abdeckungen (30,31) für die die Aufnahmeelemente (12, 36, 42) umgebenden Bereiche des Trägers (10, 35, 40).
8. Werkstück-Träger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß er drehbar in einer Vakuum-Kammer angeordnet ist.
9. Beweglicher Träger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß er mit einer Vakuumschleuse für die Eingabe der zu behandelnden Werkstücke und die Ausgabe der behandelten Werkstücke zusammenwirkt.

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