DE4408947A1 - Vakuumbehandlungsanlage und Ventilanordnung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vakuumbehandlungsanla­ ge nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Ventilanord­ nung hierfür.

Nachfolgend wird, als Beispiel, von einer Vakuumbehandlungs­ anlage ausgegangen, bei der eine der beiden erwähnten Kammern eine Schleusenkammer und die andere eine Behandlungskammer ist, worin Werkstücke an einer oder mehreren Bearbeitungssta­ tionen vakuumbehandelt werden, wie beispielsweise PVD-, PECVD- oder CVD-behandelt werden, oder aber auch beheizt werden, wie beispielsweise zum Entgasen.

Es ist beispielsweise aus dem Prospekt der Balzers AG: "Load Lock Sputtering System LLS 801", BB 800 240 PE (8403), be­ kannt, an einer derartigen Anlage einen trommelförmigen Sub­ strathalter - einen sogenannten Substratkorb - mit unbehandel­ ten Substraten in eine Schleusenkammer einzubringen und diese darnach zu evakuieren. Es ist ein Schiebeventil vorgesehen, um die Schleusenkammer von der Behandlungskammer zu trennen. Die Kammern sind durch eine Öffnung verbunden.

Definition

Wenn im folgenden von Schließen einer zwei Vakuumkammern verbindenden Öffnung die Rede ist, so wird darunter jegliche vakuumtechnische Trennung der Kammern verstanden, sei dies über Diffusionsspaltdichtung oder über form- und/oder kraft­ schlüssige Dichtungsorgane. Das notwendige Maß der bei Schließung erfolgenden Kammertrennung ergibt sich aus­ schließlich aus den jeweiligen Erfordernissen bezüglich der beiden Kammernatmosphären für die Prozeßführung.

Nach der Evakuierung und eventuellen Vorbehandlung der Werk­ stücke bzw. Substrate in der obgenannten Schleusenkammer wird der Substratkorb durch die Verbindungsöffnung in die Prozeß­ kammer übergeführt, wo die Vakuumbehandlung der Werkstücke stattfindet. Anschließend wird der Substratkorb zurück in die Schleusenkammer transportiert, aus welcher er dann entnommen und gegen einen mit neuen Substraten bzw. Werkstücken bestück­ ten Korb ausgetauscht wird.

Nachteilig an einer solchen Anlage ist die große Schleusen­ kammer und die Tatsache, daß während der ganzen Behandlungs­ dauer die Schleusenkammer unbenutzt bleibt, weil ein Einbrin­ gen eines mit unbehandelten Werkstücken beladenen Korbes in die Schleusenkammer die Übernahme des Korbes mit den behan­ delten Werkstücken von der Prozeßkammer in die Schleusenkam­ mer verunmöglichen würde.

Aus der DE-OS-25 29 018 ist es bekannt, zwischen Schleusenkam­ mern und Behandlungskammern eine zusätzliche Transportkammer vorzusehen, worin Werkstücke auf Stößel übernommen werden und bei der die Stößel gleichzeitig Werkstück-Transportorgane und Dichtungselemente für die Öffnungen, einerseits zur Schleu­ senkammer, anderseits zur Bearbeitungskammer hin, bilden. Nachteilig an diesem Vorgehen ist, daß eine zusätzliche Transportkammer mit aufwendiger Transportanordnung vorgesehen werden muß.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, insbesondere die erwähnten Nachteile vorbekannter Vakuumbehandlungsanlagen der genannten Art zu beheben.

Dies wird erfindungsgemäß bei Ausbildung der Vakuumbehand­ lungsanlage genannter Art nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 erreicht.

Die Erfindung wird anschließend prinzipiell und in bevorzug­ ter Ausführungsvariante anhand von Figuren erläutert.

Daraus erkenntliche, bevorzugte Ausführungsvarianten der Er­ findung sind weiter in den Ansprüchen 2 bis 8 spezifiziert. Eine erfindungsgemäße Ventilanordnung für eine erfindungsge­ mäße Vakuumbehandlungsanlage ist durch das Kennzeichen von Anspruch 9 spezifiziert.

Es zeigen:

Fig. 1 schematisch und ausschnittsweise eine erfindungs­ gemäße Vakuumbehandlungsanlage mit erfindungsge­ mäßer Ventilanordnung zur Erläuterung des daran realisierten Grundprinzips;

Fig. 2 ausgehend von der Darstellung gemäß Fig. 1, eine weitere Ausbildung der erfindungsgemäßen Vakuumbe­ handlungsanlage;

Fig. 3 wiederum in Darstellung analog denjenigen der Fig. 1 und 2, eine weitere Ausbildung der erfindungsgemäßen Vakuumbehandlungsanlage bzw. der erfindungsge­ mäßen Ventilanordnung;

Fig. 4 schematisch in Seitenansicht, eine erfindungsgemäße Vakuumbehandlungsanlage mit erfindungsgemäßer Ven­ tilanordnung in einer heute bevorzugten Realisa­ tionsform;

Fig. 5 die Anlage gemäß Fig. 4, schematisch in Aufsicht.

In Fig. 1 sind, schematisch und ausschnittsweise, eine erste Kammer 1 und eine zweite Kammer 3 einer Vakuumbehandlungsanla­ ge dargestellt, welche durch eine Öffnung 5, in Fig. 1 quer zur Figurenebene stehend, verbunden sind. Mindestens als Teil einer Transportanordnung, welche vorgesehen ist, um Werkstüc­ ke, mindestens in einer Richtung, beispielsweise von Kammer 1 in Kammer 3, durch die Öffnung 5 durchzutransportieren, ist eine Ventilanordnung 7 vorgesehen, welche bezüglich einer Schwenkachse S spiegelsymmetrisch aufgebaut ist und, wie sche­ matisch mit dem Antrieb 9 dargestellt, gesteuert um diese Achse S in der Öffnung 5 schwenkbar ist. Je nach Ausbildung der Öffnungskontur kann es sich beim Ventilkörper z. B. um einen Zylinder 7a oder um eine Rechteckplatte, um eine Kugel 7b oder um eine Kreisscheibe etc. handeln.

Wesentlich ist, daß, mindestens zeitweise, die Öffnung durch entsprechendes Schwenken des Ventilkörpers 7 verschlossen wird, bei einer Platte alle 180° Schwenkwinkel, bei einem Zy­ linder oder einer Kugel im wesentlichen permanent oder an vor­ gegebenen Schwenkwinkeln.

Aus Fig. 1 ist nun ohne weiteres ersichtlich, daß ein wesent­ licher Vorteil der vorgeschlagenen Anordnung darin besteht, daß ein ohnehin vorzusehender Ventilkörper zur Freigabe bzw. zum Verschließen der Öffnung 5 gleichzeitig als Transportor­ gan von Kammer 1 nach Kammer 3 bzw. umgekehrt eingesetzt wird. Werkstücke 11, beispielsweise in Kammer 1, werden auf den Ven­ tilkörper 7 geladen und durch Schwenken des Ventilkörpers 7 um Achse S in die Kammer 3 übergeführt; analog kann der Rück­ transport von Kammer 3 in Kammer 1 erfolgen. Wesentlich ist auch, daß ein Zweirichtungstransport sich in der Öffnung "kreuzt", so daß die Kammern praktisch fortwährend belegbar sind.

Im folgenden wird die Erfindung mit Bezug auf plattenförmige Ventilkörper 7, woran die Schwenkachse S im wesentlichen durch die Plattenebene verläuft, beschrieben. Daran können, wie in Fig. 1 ebenfalls dargestellt, zu behandelnde Flächen F der Werkstücke 11 im wesentlichen parallel zur Plattenebene an­ geordnet werden, wie bei F₁ dargestellt, oder senkrecht hierzu, wie bei F₂ dargestellt.

In Fig. 2 ist in analoger Darstellung zu Fig. 1 ein platten­ förmiger Ventilteller 7c in die Öffnung 5 schließender Posi­ tion dargestellt. In mindestens einer der Kammern 1 bzw. 3, gemäß Fig. 2 in Kammer 1, ist nun weiter bevorzugterweise eine linear verschiebliche Werkstück-Transporteinrichtung 13 angeordnet, mit deren Hilfe Werkstücke, wie dargestellt bei­ spielsweise ein zylindrischer Korb 15 mit Werkstücken 11, gegen die Platte 7c hin transportiert bzw. von letzterer rück­ geholt werden. Es sind an der Platte 7 Übernahmeorgane, wie beispielsweise Permanent- oder Elektromagnete, vorgesehen, um von der Transporteinrichtung 13 den Korb 15 zu übernehmen bzw. diesen an die erwähnte Einrichtung rückzugeben.

Gestrichelt bei 15a ist die Korbposition dargestellt, nachdem der Teller 7c um 180° um die Schwenkachse S geschwenkt wurde. Selbstverständlich können linear verschiebliche Transportein­ richtungen 13 in beiden Kammern vorgesehen sein.

Eine weitere Alternative des Vorsehens einer wie anhand von Fig. 2 erläuterten linear verschieblichen Transporteinrichtung ist in Fig. 3 dargestellt. Ohne weiteres ist ersichtlich, daß hier am Ventilteller 7c, beispielsweise über eine Balganord­ nung 17, eine lineare Transporteinrichtung mit Antrieb gela­ gert ist. Werkstücke, wie beispielsweise in Korb 15, werden durch Ausfahren des Balges 17 von einem hier nicht darge­ stellten Transportorgan übernommen, gegen die Platte 7c rück­ geholt und durch Schwenken der Platte 7c, wie in der Kammer 3 dargestellt, in letztere übergeführt.

Durch Ausfahren der linearen Antriebsanordnung im Balg 17 werden die Werkstücke, beispielsweise am Korb 15, in der Kam­ mer 3 in erwünschte Position bezüglich der Platte 7c ausge­ fahren, wie gestrichelt dargestellt.

Somit werden die Werkstücke mindestens in einer der Kammern, sowohl bei der Ausführungsvariante von Fig. 2 wie auch derje­ nigen von Fig. 3, von einer Position für eine wie auch immer geartete Behandlung in eine Schwenkposition auf den Ventilkör­ per 7, im speziellen der Ventilplatte 7c, übergeführt. Dabei wird unter Behandlung auch Schleusen verstanden.

Anhand der Fig. 2 und 3 soll eine weitere bevorzugte Ausfüh­ rungsvariante der erfindungsgemäßen Anlage erläutert werden. Gemäß dieser, kombiniert mit der Anordnung gemäß Fig. 2, wird, wie gestrichelt bei 20 dargestellt, an der linear ver­ schieblichen Transporteinrichtung ein Drehantrieb 20 vorgese­ hen, womit der Korb 15 mit den Werkstücken 11 um eine Dreh­ achse A gedreht werden kann. Dies ist insbesondere in einer Bearbeitungskammer vorteilhaft, bei der die Werkstücke sequen­ tiell um die Achse A angeordneten Bearbeitungsstationen zuzu­ führen sind.

Bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 3 wird entweder nur der Korb 15 oder der Korb 15 gemeinsam mit der Ventilplatte 7c um die Achse A kontinuierlich oder in Schritten rotiert. Bei­ spielsweise kann ein Antrieb für die Ventilplatte 7c für diese Drehbewegung um Achse A, mittels eines Magnetmotors, reali­ siert werden, der zwischen Peripherie von Öffnung 5 und Kör­ per 7 bzw. Platte 7c, in gezeigte Position geschwenkt, wirkt. Auch so wird ermöglicht, die Werkstücke, beispielsweise am Korb 15, sequentiell um die Achse A den in einer Bearbeitungs­ kammer, beispielsweise Kammer 3, angeordneten Bearbeitungs­ stationen sequentiell zuzuführen.

Selbstverständlich ist auch eine Kombination der Ausführungs­ varianten nach den Fig. 2 und 3 möglich, beispielsweise indem der Linearantrieb gemäß Fig. 2 ausgebildet wird und der Dreh­ antrieb um Achse A auf Platte 7c wirkend oder aber, bei still­ stehender Platte 7c, zwischen letzterer und Drehkorb 15 wir­ kend, vorgesehen wird.

In den Fig. 4 und 5 ist eine heute bevorzugte Ausführungsva­ riante einer erfindungsgemäßen Anlage schematisch darge­ stellt. Zum Erkennen der Analogien zu den Ausführungsvarianten gemäß den Fig. 1 bis 3 sind weiterhin, wo möglich, dieselben Bezugszeichen verwendet.

Der Substratkorb 15 wird durch ein Ein/Aus-Ventil 23 in die als Schleusenkammer ausgebildete erste Kammer 1 eingeführt. Bei um die Schwenkachse S in der Öffnung 5 in schließende Position geschwenkter Ventilplatte 7c wird der Korb 15, bei­ spielsweise magnetisch, an der der Kammer 1 zugewandten Ven­ tilplattenfläche abgelegt. Anschließend wird die Ventilplatte 7c mit Korb 15 und den zu behandelnden Werkstücken 11 in die Behandlungskammer 3 geschwenkt, wo, durch einen externen Line­ arantrieb 13 oder einen an der Platte 7c gelagerten 17, der Korb 15 mit den Werkstücken 11 in die gezeichnete, von der Platte 7c abgerückte Bearbeitungsposition abgehoben wird.

An der Peripherie der Kammer 3 sind im dargestellten Beispiel mehrere, beispielsweise vier Behandlungsstationen 25 angeord­ net, wie z. B. Ätz-, Heiz-, Beschichtungsstationen. Durch Dre­ hen der Transporteinrichtung 13 bzw. 17, selbständig oder gemeinsam mit der Platte 7c, werden die Werkstücke 11 in der Zeit sequentiell den Bearbeitungsstationen 25 zugeführt. Wäh­ rend dieser Zeit wird die vormals noch freie Fläche der Platte 7c, nun in der Kammer 1, hier der Schleuse, mit einem Korb neu zu bearbeitender Werkstücke 11 beladen. Nach Beendigung der Bearbeitung werden mit dem Schwenken der Platte 7c die bear­ beiteten Werkstücke zurück in die Kammer 1 und gleichzeitig die noch zu bearbeitenden von der Kammer 1 in die Kammer 3 durch die Öffnung 5 durchgefördert.

Im Falle einer Schleusenkammer 1 wird vorzugsweise an der Peripherie der Platte 7c oder am Rand der Öffnung 5 eine auf­ blasbare Gummidichtung (nicht dargestellt) vorgesehen, welche sich, gesteuert, in der in Fig. 4 dargestellten Plattenposi­ tion dicht an die Berandung der Öffnung 5 anlegt. Wird die Platte 7c um die Achse A, wie erwähnt wurde, getrieben ro­ tiert, so wird bevorzugterweise zwischen der Peripherie der Platte und der Öffnungsberandung eine Spaltdichtung vorgese­ hen, d. h. eine vakuumtechnische Dichtung über eine Druckstufe.

Claims (9)

1. Vakuumbehandlungsanlage mit mindestens zwei durch eine Öffnung miteinander verbundenen Kammern (1, 3) und einer ge­ steuert beweglichen Ventilanordnung (7) zum Schließen bzw. Öffnen der Öffnung (5), einer Transportanordnung zum Durch­ transport von Werkstücken durch die Öffnung mindestens in einer Richtung, nämlich von der einen Kammer (1) durch die Öffnung (5) in die andere Kammer (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Transportanordnung die Ventilanordnung (7) umfaßt, welche eine Aufnahmeeinrichtung für Werkstücke (11) aufweist und bezüglich einer Schwenkachse (S) im wesentlichen spiegel­ symmetrisch aufgebaut und diesbezüglich in der Öffnung (5) getrieben (9) schwenkbar gelagert ist, derart, daß, durch Schwenken der Ventilanordnung (7) in der Öffnung (5) um vor­ gebbare Schwenkwinkel, vorgebbare Bereiche der Ventilanordnung in die eine bzw. in die andere der Kammern gelangen.

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilanordnung plattenförmig (7c) ist.

3. Anlage nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens in einer Kammer eine linear ver­ schiebliche Werkstück-Transporteinrichtung (13, 17) vorgesehen ist, welche entweder kammerseitig (13) getrieben gelagert ist und zur Übergabe und/oder Übernahme von Werkstücken (11) an die bzw. von der Ventilanordnung (7) ausgebildet ist oder die (17) an der Ventilanordnung (7) gelagert ist zum Ausfahren bzw. Rückholen von Werkstücken (11) zwischen einer Behandlun­ gsposition der Werkstücke in der Kammer und einer Schwenkposi­ tion der Werkstücke an der Ventilanordnung.

4. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mindestens in einer der Kammern eine Werkstück- Drehtransporteinrichtung (20, 13, 17) vorgesehen ist, welche um eine Drehachse (A) getrieben schwenkbar ist, welche Achse (A) mindestens zeitweise quer zur Öffnung (5) und in die eine Kammer einragt, und daß die Drehtransporteinrichtung Werk­ stückaufnahmen umfaßt, die mit Abstand, vorzugsweise mit gleichem Abstand, um die Drehachse (A) angeordnet sind.

5. Anlage nach einem der Ansprüche 3 und 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die linear verschiebliche Werkstück-Transport­ einrichtung (13, 17) und die Werkstück-Drehtransporteinrich­ tung (13, 17) dieselbe Transporteinrichtung bilden, die ge­ trieben linear verschieblich und getrieben drehbar ist.

6. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Umfang der Ventilanordnung eine steuerbare Dichtungsanordnung, vorzugsweise ein umlaufender, druckbe­ aufschlagbarer Dichtungsbalg vorgesehen ist.

7. Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die eine Kammer (1) eine Schleusenkammer ist und mit der Normalatmosphäre über eine weitere Öffnung (23) kommuniziert.

8. Anlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Kammer (3) eine Behandlungskammer mit mindestens zwei um die Drehachse angeordneten Bearbeitungsstationen (25) ist.

9. Ventilanordnung für eine Anlage nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Ventilkörper (7) umfaßt, welcher um eine ihn durchdringende Schwenkachse (S) getrieben schwenkbar ist und der zur Aufnahme von Werkstücken an seiner Oberfläche ausgebildet ist.