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Halterung für Substrate in BedamDfungsanlagen
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Halterung für Substrate in Bedampfungsanlagen,
mit einem zur Fixierung wenigstens eines Substrates ausgebildeten Substrathalter,
der drehbar an einem seinerseits drehbaren Gestell befestigt ist und mit einer Vorrichtung,
um durch Anderung der Bewegungsrichtung des Gestells jeweils eine Drehung des Substrathalters
mit zur vorhergehenden Drehung entgegengesetztem Drehsinn zu bewirken.
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Eine solche Halterung ist z.B. aus einem Prospekt der Fa. VATCO bekannt,
der sich auf "universelle Substrataufnahmen für beidseitige Beschichtung oder Kapazitätserweiterung"
bezieht.
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Eine Bedampfungsanlage, bei der jedoch keine derart drehbaren Substrathalter
vorgesehen sind, ist aus der US-PS 3 128 205 bekannt. Aus dieser Patentschrift ist
es auch bekannt, daß es bei solchen Bedämpfungsanlagen vorteilhaft ist, den Ort,
an dem sich ein zu bedampfendes Substrat befindet, während des Bedampfungsvorganges
möglichst ständig zu ändern, um eine gleichmäßige Beschichtung des Substrates zu
erhalten. Bei der aus der US-PS 3 128 205 bekannten Substrathalterung ist deshalb
ein Substrat an einer drehbaren Schale befestigt, deren Drehachse selbst wieder
an einer karussellartig drehbaren Drehkonstruktion befestigt ist.
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Lost man die Substrathalter-Schale entsprechend der US-PS 3 128 205
nach der Lehre des VATCO-Prospekts in
flügelartige Segmente auf,
so können diese Segmente zusätzlich um ihre Achse gedreht werden. Z.B. ist es möglich,
dadurch ein Substrat auf seinen beiden Seiten mit einer Bedampfung zu versehen,
bzw. zwei Substrate, die Rücken an Rücken aneinandergelegt sind, auf ihren voneinander
abgewandten Oberflächen mit einer Beschichtung zu versehen.
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Der Antrieb zum Wenden der einzelnen flügelartigen Substrathalter
entsprechend dem VATCO-Prospekt ist so ausgelegt, daß eine Anderung der Drehrichtung
des Gestells, das sämtliche Substrathalter bewegt, jeweils den Wendemechanismus
in Gang setzt und eine 1800-Drehung der Substrathalter bewirkt.
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Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine Halterung der eingangs
genannten Art zu schaffen, die bei größter Betriebssicherheit möglichst universell
einsetzbar ist, also sowohl bei einer Rotationsbewegung als auch bei" einer Translations-
oder zusammengesetzten Bewegung des Gestells voll funktionsfähig ist.
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Erfindungsgemäß ergibt sich die Lösung dieser Aufgabe dadurch, daß
am Ende eines der beiden Schenkel eines zweischenkligen, am Gestell drehbar fixierten
Wendearms, ein als zweiarmiger Hebel ausgebildeter Anschlagfinger um eine zur Drehachse
des Wendearms parallele Achse drehbar befestigt ist, daß der andere Schenkel des
Wendearmes endseitig mit einem drehbaren Antriebskörper des Substrathalters in Wirkeingriff
gebracht ist und daß das Ende des einen Arms des Anschlagfingers über eine Zugfeder
mit einem Gestellort verbunden ist, der auf der gegebenenfalls über die Achse des
Antriebskörpers hinaus verlängerten Verbindungslinie zwischen der Drehachse des
Wendearmes und der Achse des Antriebskörpers liegt
und daß schließlich
der andere Arm des Anschlagfingers als ein mit einem gegenüber dem Gestell ortsfesten
Anschlagkörper zusammenwirkender Teil des Wende armes ausgebildet ist.
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Auf diese Weise wird die Zugfeder zweifach ausgenützt.
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Einmal ermöglicht sie es dem Anschlagfinger sich nach einem Wendevorgang
über den gegenüber dem Gestell ortsfesten Anschlagkörper hinweg zu bewegen und danach
in den Wirkungsbereich des Anschlagkörpers zurückzukehren.
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Daneben hält die Zugfeder den Wendearm,nachdem dieser durch den Anschlagkörper
jeweils in seine andere End-Position gebracht worden ist, in dieser betriebssicher
fest.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Bewegungsspielräume
des Wendearmes und des Anschlagfingers durch Anschläge begrenzt sind.
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Dies ist z.B. insbesondere dann erforderlich, wenn der Substrathalter
selbst an sich um mehr als den vorgesehenen Winkel gedreht werden könnte, da dieser
dann so lange der Zugwirkung der Zugfeder folgen würde, bis deren Wirkung aufhört.
Da die zum Festhalten des Wendearmes in seinen Endpositionen,die den beiden Drehlagen
des Substrathalters zugeordnet sind, dazu vorgesehene Zugfeder aber eine bestimmte
Zugspannung benötigt, ist der Bewegungsspielraum des Wendearmes entsprechend begrenzt.
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Im übrigen kann durch die Wahl des vom Anschlagfinger abgewandten
Befestigungsortes der Zugfeder deren Wirkung variiert werden. Je entfernter dieser
Ort nämlich auf der Verbindungslinie der beiden Drehachsen von Wendearm und Antriebskörper
von der Wendearmachse gewählt wird, desto größer wird der Federweg bis zum Zustand
max. Dehnung der Zugfeder.
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Vorteilhaft kann auch z.B. die an ihren Enden ösenförmig gebogene
Zugfeder einerseits an der Drehachse des Antriebskörpers, andererseits an einem
mit dem Anschlagfinger verbundenen Bolzen befestigt werden, der in einen bogenförmig
gekrümmten Schlitz des Wendearmes eingreift und dadurch den Bewegungsspielraum des
Anschlagfingers begrenzt.
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Im Rahmen der Erfindung ist ferner vorgesehen, daß das aPlwalzenförmigen
Antriebskörper zugewandte Ende des mit diesem in Wirkeingriff stehenden Wendearmschenkels
mit einer kreisbogenförmig um die Drehachse des Wendearms verlaufenden Krümmung
versehen ist, und daß an den Enden der Wendearmkrümmung die Enden eines Bandes befestigt
sind,das den Antriebskörper einmal umschlingt und in seiner Mitte am Antriebskörper
fixiert ist.
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Hierdurch wird eine konstruktiv einfache und dennoch schlupf- und
spielfreie Kupplung zwischen dem Wendearm und dem Antriebskörper geschaffen, die
die pendelnde Bewegung des Wendearmes als Drehbewegung auf den Antriebskörper nahezu
reibungsfrei überträgt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von
vier Figuren noch näher erläutert.
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Dabei zeigen in schematischer Darstellung, unter Weglassung aller
nicht unbedingt zum Verständnis der Wirkungsweise der Erfindung erforderlichen Einzelheiten,
die Figuren 1 bis 3 das Zusammenspiel von Anschlagkörper Anschlagfinger, Wendearm
und Antriebskörper und
Fig. 4 einen Ausschnitt des zur karussellartigen
Belegung der Substrathalter vorgesehenen Gestells mit dem Wendemechanismus zur Drehung
der Substrathalter in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Gestells.
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Im einzelnen ist den Figuren zu entnehmen, daß an einem um eine Achse
1 drehbaren Gestell 2 (Fig. 4) mehrere Substrathalter 3, wovon nur einer in der
Figur dargestellt ist, befestigt sind. Die Substrathalter 3 sind ihrerseits jeweils
um eine Achse 4 drehbar. Selbstverständlich kann das Gestell 2 mit seiner Achse
1 selbst wiederum an einem um eine weitere Achse drehbaren nicht dargestellten Gestell
befestigt sein, so daß das Gestell 2 mit seiner Achse karussellartig auf einer Kreisbahn
bewegt wird. Ein nicht dargestelltes, mit der Achse 1 verbundenes Antriebsrad, das
dabei an einem ortsfesten Laufring abrollt, kann z.B. zur Drehung des Gestelles
2 verwendet werden. Ein Wechsel der Drehrichtung des nicht dargestellten weiteren
Gestelles ändert automatisch auch die Drehrichtung des Gestelles 2 um seine Achse
1.
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Da es in Bedampfungsanlagen erwünscht ist, daß der Substrathalter
3 bei der einen Drehrichtung des Gestelles 2 eine z.B. um 1800 gedrehte Position
gegenüber der Position einnimmt,die erbeider anderen Drehrichtung des Gestelles
2 hat, ist zur Drehung des Substrathalters 3 ein Wendearm 5 vorgesehen, der am Gestell
2 um eine zur Achse 4 des Substrathalters 3 parallele Achse 6 drehbar befestigt
ist. Der Wendearm 5 hat zwei Schenkel 7,8, die sich von der Achse 6 entgegengesetzt
zueinander erstrecken. Der Schenkel 8 des Wendearmes 5 ist endseitig mit einer kreisbogenförmigen
Krümmung 9 versehen, die konzentrisch zur Drehachse 6 des Wendearmes 5 verläuft.
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An den beiden Enden der Krümmung 9 ist jeweils ein Ende
eines
Antriebsbandes 10 befestigt. Das Antriebsband 10 ist straff einmal um einen walzenförmigen
Antriebskörper 11 herumgeführt und in seiner Mitte an diesem fixiert, wobei der
Antriebskörper 11 mit dem Substrathalter 3 durch die Achse 4 verbunden ist. Selbstverständlich
kann der Substrathalter 3 jedoch auch eine Achse haben, die winklig zur Achse des
Antriebskörpers 11 verläuft. In diesem Fall müßte dann der Substrathalter z.B. über
Kegelräder von dem Antriebskörper bewegt werden.
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Wird der Wendearm 5 um seine Achse 6 geschwenkt, so wird dadurch der
Antriebskörper 11 entgegengesetzt zur Drehrichtung des Wendearmes gedreht. Der mit
dem Antriebskörper 11 verbundene Substrathalter 3 macht diese Drehbewegung mit.
Die Radien der Krümmung 9 und des Antriebskörpers 11 sind im übrigen so zu wählen,
daß sie zusammen den Abstand der Achsen von Antriebskörper und Wendearm ergeben.
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Das Verhältnis dieser Radien zueinander ergibt sich aus dem umgekehrten
Verhältnis der entsprechenden Drehwinkel: a1 der Drehwinkel des Wendesarmes 5,
wobei r1 der Radius des Schenkels 8 des wobei 1 Wendearmes 5, a2 der Drehwinkel
des Antriebskörpers 11 und r2 dr Radius des Antriebskörpers 11 it Der Wendearm 5
arbeitet mit einem Anschlagkörper 21 mit Hilfe eines Anschlagfingers 14 zusammen,
der als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist und um eine zur Achse 6 des Wendearmes
parallele Achse 15 drehbar am Schenkel 7 des Wendearmes 5 befestigt ist. Die beiden
Arme 16,17
des Anschlagfingers 14 sind zueinander entgegengesetzt
gerichtet. Der Arm 16 steht über den Schenkel 7 des Wendearmes 5 vor und ist an
seinem freien Ende abgerundet ausgebildet. Der Arm 17 des Anschlagfingers 14 hat
in der Nähe seines freien Endes einen Zapfen 18,der in einen bogenförmig gekrümmten
Schlitz 19 des Wendearmschenkels 7 ragt und dadurch den Bewegungsspielraum des Anschlagfingers
begrenzt.
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An dem Zapfen 18 und an der Achse 4 des Antriebskörpers 11 bzw. des
Substrathalters 3 ist eine Zugfeder 20 befestigt und zwischen diesen Befestigungspunkten
verspannt. Die Federwirkung der Zugfeder 20 ist dabei so bemessen, daß sie den Wendearm
5 über den Zapfen 18 betriebssicher in seinen beiden Endlagen festhält, die durch
den Bolzen 12 und den Schlitz 13 bestimmt sind.
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In diesen Endlagen des Wendearmes 5 befindet sich die Achse 6 des
Wendearmes 5 jeweils auf der einen oder anderen Seite der Verbindungslinie von Bolzen
18 und Achse 4. Wenn der Wendearm 5 von seiner einen Endlage in die andere Endlage
bewegt wird, so wird dabei die Zugfeder 20 zunächst zunehmend weiter gedehnt. Ein
Zustand max. Dehnung der Zugfeder 10 wird erreicht, wenn der Bolzen 18 des Anschlagfingers,6
des Wendearmes und 4 des Antriebskörpers auf einer Geraden liegen. Wird dieser Zustand
bei weiterer Bewegung des Wendearmes 5 überschritten, so zieht sich die Zugfeder
20 wieder zusammen und zieht dabei den Wendearm 5 in seine andere Endlage.
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Der~Anschlagfinger 14 ist deshalb vorzesehen. weil der - - dem Wendearm
5 auch nachTUbergleiten des Anschlagkörpers 21 bei einem Wechsel der Bewegungsrichtung
des Gestelles 2 wieder von dem Anschlagkörper 21 erfaßt werden muß. Der Anschlagfinger
14 bildet daher eine hierzu beweglich ausgebildetes Teil des Wendearmes.
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Die Figuren 1 bis 3 zeigen aufeinanderfolgende Bewegungszustände,
die sich ergeben, wenn sich das Gestell 2, mit den Achsen 4 und 6 für Antriebskörper
11 und Wendearm 5 gegenüber dem ortsfesten Anschlagkörper 21 in der Darstellungsebene
der Figuren 1 bis 3 von rechts nach links bewegt. Hierbei kommt zunächst der Anschlagfinger
14 mit seinem Arm 16, der entsprechend zu bemessen ist, an dem Anschlagkörper 21
zur Anlage. Eine Weiterbewegung des Gestelles 2 bewirkt dann unter Abstützung des
Armes 16 des Anschlagfingers 14 am Ansch7agkörper 21 eine Schwenkbewegung des Wendearmes
5, die von seiner in Fig. 1 dargestellten Ausgangslage ausgeht. Diese Schwenkbewegung
ist beendet, wenn der Anschlagfinger 14 den Anschlagkörper 21 überwindet.
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Dann befindet sich nämlich der Wendearm 5 in seiner anderen Endlage,
in die er zusätzlich von der Feder 20 hineingezogen wird. Hat der Wendearm 5 seine
andere Endlage erreicht, so kann er in dieser Richtung nicht mehr weiterbewegt werden
(Begrenzung durch den 3olzen 12).
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Wenn beim Weiterbewegen des Gestelles 2 der Anschlagfinger 14 mit
seinem Arm 16 den Anschlagkörper 21 überwunden hat, so wird er durch die Zugfeder
20 wieder in den Wirkungsbereich des Anschlagkörpers 21 gezogen.
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Dabei liegen die Befestigungspunkte der Feder 20 und die Achse 15
auf einer Geraden. Bei einem Wechsel der Bewegungsrichtung des Gestelles 2 kommt
der Anschlagfinger 14 mit seinem Arm 16 daher wieder an dem Anschlagkörper 21 zur
Anlage und der Wendevorgang läuft in umgekehrter Richtung ab. Wird jedoch die ursprUngliche
Bewegungsrichtung des Gestelles 2 beibehalten, so kann der Anschlagfinger 14 den
Anschlagkörper 21 jeweils mit Hilfe seiner elastischen Auslenkbarkeit erneut überwinden,
ohne daß sich dabei die stabile Lage des Wendearmes 5 und damit die des Substrathalters
3 ändert.
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Die Zugfeder 20 hat dabei eine Doppelfunktion: Sie wirkt zugleich
als Kraftspeicher für die elastische Auslehkbarkeit des Anschlagfingers 14 und als
Halteorgan für den Wendearm.
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3 Patentansprüche 4 Figuren