WO2003100120A2 - Vorrichtung und verfahren zur behandlung von werkstücken - Google Patents

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WO2003100120A2
WO2003100120A2 PCT/EP2003/005473 EP0305473W WO03100120A2 WO 2003100120 A2 WO2003100120 A2 WO 2003100120A2 EP 0305473 W EP0305473 W EP 0305473W WO 03100120 A2 WO03100120 A2 WO 03100120A2
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PCT/EP2003/005473
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Stephan Behle
Andreas LÜTTRINGHAUS-HENKEL
Gregor Arnold
Matthias Bicker
Jürgen Klein
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Schott Ag
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    • C08J2300/14—Water soluble or water swellable polymers, e.g. aqueous gels

Definitions

  • the invention relates to a device and a method for treating workpieces with fluids in general and for coating hollow bodies in particular.
  • Plastics in particular transparent plastics, are becoming increasingly important and are replacing glass as the preferred material in many areas.
  • Plastic bottles can also have some disadvantages compared to glass bottles, for example, the plastics used, such as PET, are not sufficiently impermeable to gas, so that the shelf life of carbonated beverages is shorter than that of glass bottles, unless special efforts are made. For this reason, the plastic bottles are coated on the inside, which leads to an increase in shelf life.
  • Typical sample throughputs are in the range of 10,000 bottles per hour.
  • Such a machine with a conveyor carousel for the treatment of hollow bodies is known from the publication WO 00/58631, in which 20 identical treatment stations are arranged on the conveyor carousel.
  • the invention defined in the above-mentioned document is based on the problem that with a large
  • the 20 stations are divided into two groups, each group being assigned to an independent and equivalent pressure source or the groups being differentiated according to which pumps they are connected to.
  • the rotating distributor it is determined at which times of the rotary movement of the conveyor carousel a specific pump is connected to a specific treatment station, for which purpose the distributor contains a rotating ring with 20 openings and a fixed ring with 3 slots each for the two groups ,
  • the machine is designed so that two stations in the same group are not connected to the corresponding pump at the same time.
  • the invention described defines as its subject matter a machine capable of containing a large number of stations and at the same time guaranteeing that a pressure source is only connected to at most one treatment station at a time.
  • the use of the rotatable distributor is particularly disadvantageous. Such distributors are extremely difficult to seal and are susceptible to interference from foreign bodies. In addition, the distributor does not allow any variation of the process flow due to the fixed opening arrangement, so that this is an inflexible concept.
  • the object of the invention is therefore to provide a device and a method for treating workpieces which avoid or at least reduce the disadvantages of known devices or methods.
  • Another object of the invention is to provide a device and a method for treating workpieces which work reliably and ensure high throughput.
  • Another object of the invention is to provide an apparatus and a method for treating workpieces who are flexibly adaptable to the needs of the user or the desired process flow.
  • a still further object of the invention is to provide an apparatus and a method for treating workpieces, which ensures an improved fluid supply, which in particular allows low-interruption operation.
  • Yet another object of the invention is one
  • a device for treating workpieces in particular for internally coating hollow bodies, is provided.
  • Workpieces to be coated are in particular plastic containers, e.g. Beverage bottles.
  • the device according to the invention comprises at least one treatment device, preferably a plurality of identical treatment devices, each of which is set up to receive at least one workpiece or a plastic bottle, and a fluid supply device which supplies the treatment device with at least one process fluid the coating supplies.
  • the device further comprises at least one fluid control device, in particular a first valve arrangement with a plurality of valves, the fluid supply to the treatment devices being controllable by means of the first valve arrangement, in particular by means of the valves.
  • Gas supply is highly flexible and variably programmable using the first valve arrangement.
  • the timing or the process sequence, which the device defines can be changed and easily adapted to different requirements.
  • the invention enables short switching times and thus a quick change in the process parameters.
  • the device according to the invention works reliably and with a high throughput.
  • the invention permits efficient and thus long-term cost-effective treatment or coating of the workpieces of excellent quality.
  • a plurality of, in particular identical, treatment devices is preferably provided and the first valve arrangement comprises a plurality of, in particular identical, valve groups, each treatment device being assigned a separate valve group.
  • the valve groups preferably each comprise a plurality of possibly identical valves.
  • the device defines a plurality of, in particular different, process phases, each of which is treated by the treatment devices. More precisely, each treatment facility runs through all of them in succession
  • Process phases so that in particular at least two or all treatment devices are in different process phases at at least one or at any time.
  • Each process phase is assigned a predetermined state of the first valve arrangement, the state for each phase being variably adjustable by means of a recipe.
  • a recipe is understood to mean a, in particular predetermined, process sequence via the control.
  • freely adjustable parameters e.g. Switching times, switching angles and / or switching times etc. achieve greater flexibility.
  • the recipe the assignment to the process phases and / or the duration of the process phases for different workpieces, e.g. different bottle volumes and geometries set differently, which makes the invention even more flexible.
  • each process phase is temporally correlated with a predetermined state of the valve group permanently assigned to the respective treatment device.
  • the process phases become everyone Treatment device controlled by the associated valve group or the respective process phase of each treatment device is defined by the state of the associated valve group.
  • the first valve arrangement in particular each valve group or the valves, can preferably be controlled by means of control signals, preferably independently of one another.
  • the valve arrangement or the valve block or the valves are controlled in particular electrically, pneumatically and / or hydraulically etc., which has a positive effect on the control times and thus on the process speed.
  • the device defines at least two or more process phases, the workpiece being coated with a first or second coating during at least a first and a second process or coating phase.
  • the first and second coating in particular comprise different materials.
  • Treatment devices are each assigned at least one orifice plate with a predetermined opening, preferably of the same size, for reducing the pressure in the fluid supply.
  • the orifice defines a predetermined flow rate at a defined pre-pressure. This is an extremely simple and inexpensive way of reducing pressure.
  • the device comprises a
  • Fluid distribution device by means of which the fluid is distributed to the treatment devices and / or a flow quantity setting means, e.g. a mass flow controller, which in the fluid flow direction before the
  • Fluid distribution device is arranged.
  • the fluid or gas flow can thus be set centrally for all treatment facilities.
  • the invention allows a quick change of at least one of the following process parameters: - Composition of the process fluid or a precursor
  • Process parameters in the treatment facilities can be set independently of one another and / or at a freely selectable point in time.
  • the fluid supply device preferably provides a number of different fluids, in particular process gases, in particular each valve group for each Fluid has a separate valve and / or a separate orifice for each treatment device. This means in particular that the different fluids are fed to the treatment devices in separate feed lines and the fluid flows can be controlled independently of one another.
  • Two- or multi-layer systems are advantageous for the coating of plastics in order to meet the requirements placed on the layer-substrate composite.
  • a first organic compound for example, a first organic compound
  • the adhesion promoter layer increases the adhesion and prevents or at least prevents undesired peeling off of the layers. Furthermore, the combination of the two layers, in a synergetic manner, has the effect that the adhesion promoter layer further enhances the barrier effect.
  • a two- or multi-component coating as provided by the invention is therefore particularly advantageous in the case of workpieces in the form of plastic beverage bottles, since the shelf life of the beverage can be extended and at the same time an undesired entry of the layer material into the beverage is avoided.
  • a gas generation process with the fluid supply device and a coating process advantageous, which provides at least two different gases or gas mixtures.
  • each of the treatment devices comprises at least two or more treatment stations or reactors, which are each designed to hold a workpiece and which are in particular constructed in parallel and symmetrically and are thus switched and connected to the process stages at the same time Set the same process parameters in the treatment stations.
  • the treatment stations and thus the respectively picked workpieces of a specific treatment device pass through the process phases in such a way that the respective treatment stations are in the same process phase at least at one point in time, in particular at each point in time.
  • the treatment places are therefore preferably divided into two or more groups, with each group in particular being assigned to exactly one treatment device and the treatment places being connected in such a way that at least the evacuation of the treatment places of the same group or treatment device is synchronous, so that at least two treatment places, in particular the treatment places the same group are at least temporarily connected to the same pump at the same time.
  • the treatment places are assigned to a respective treatment device of the same valve group.
  • a number of two, one, has proven particularly useful Multiples of two, in particular four, six, eight or more treatment stations or reactors per treatment facility.
  • Treatment device can increase the throughput of the device considerably with little additional effort.
  • the process gases are in particular evenly distributed over several or all reactors, preferably 10 to 100 pieces.
  • the individual reactors either have separate gas feeds or the reactor groups, e.g. Double reactors supplied with the process gases.
  • the device preferably defines a treatment cycle with a plurality of process phases, the treatment cycle being carried out by at least one or each treatment device with a time delay to the other treatment devices.
  • at least one or each valve group passes through a predetermined cycle of states, with each process phase of a respective treatment device relating to a specific, but. controllable state of its associated valve group is correlated.
  • Each treatment device preferably runs through the identical treatment cycle, in particular at least with regard to the sequence, timing, duration and / or time interval of the phases.
  • the device according to the invention is in particular a continuous or rotary machine and comprises a static one and a movable section or rotor.
  • the treatment devices are preferably arranged on the movable section or the rotor and move or rotate with the latter.
  • Each treatment device assumes a plurality of positions or angular positions during the treatment cycle, each position being correlated to a predetermined process phase.
  • the process phases are synchronized with the positions or angular positions, this synchronization also being controllable.
  • the valve groups are preferably controlled synchronously with the angular position of the rotor.
  • the first valve arrangement is particularly preferably attached to the movable section or rotor so that it also moves or rotates. This allows a simple fluid feedthrough to be used.
  • An embodiment of the invention is particularly advantageous in which a pump device is provided for at least temporarily evacuating the treatment devices with at least one pump, e.g. a root pump.
  • the pump device can be connected to the treatment devices in a fixed manner or without a rotating distributor, and the phase-by-step evacuation, the treatment devices, more precisely the beginning and / or the end of the evacuation phases, is controlled, possibly regulated, by an evacuation control device. This is particularly advantageous in the case of the rotary system.
  • the evacuation control device controls the association between the treatment devices and the pump device and preferably comprises a second valve arrangement, so that the evacuation is controlled via valves.
  • the second or pump-side valve arrangement is preferably also subdivided into valve groups such that each treatment device is assigned a valve group, in particular one valve of the valve groups being assigned to a delivery device or vacuum pump in order to achieve independent control of the assignment of the individual vacuum pumps.
  • the valves are preferably of the same type as the valves of the first or fluid supply-side valve arrangement.
  • Treatment devices are preferably evacuated cyclically and the control by means of the evacuation control device takes place via e.g. changeable control signals.
  • the evacuation and / or the fluid supply are preferably variable and / or individually controllable with respect to the respective treatment devices.
  • the pump device preferably comprises at least two pumps, which are assigned to different pressure ranges and effect a cascaded or step-by-step evacuation.
  • each treatment device is first connected to a first pump and evacuated to a first pressure value, in order subsequently to be separated from the first pump and connected to a second pump and to be evacuated by the second pump to a second, lower pressure value.
  • each treatment device passes through several different process phases during the rotation of the rotor
  • the pump device comprises at least one first and second pump stage, which are assigned to different pressure ranges and the corresponding treatment device is successively evacuated by means of the first and second pump stage.
  • at least a third and / or fourth is the
  • Process phases each have a coating phase, during which the corresponding treatment device is evacuated by means of the pump device, in particular by means of a third or fourth pump stage, while at the same time a process gas for plasma coating is supplied.
  • first and second pump stages each consist of exactly one first and second vacuum pump, respectively, so that all treatment devices are connected to the first vacuum pump in their first pumping phase and to the second vacuum pump in their second pumping phase and are evacuated.
  • the pump device is preferably arranged or fastened in a rotating manner on or on the rotor.
  • first and second are preferred
  • Treatment station of the respective treatment facility is simultaneously connected to the pump stage associated with the respective process or pumping phase and evacuated. This is because the inventors have found that it is advantageous to evacuate several treatment stations or stations at the same time with the same pump, since the process flow can be improved and an increased throughput can be achieved in this way.
  • Treatment facilities at different times and / or with respect to the treatment places of a particular treatment facility take place simultaneously.
  • the parameter changes are switched cyclically with respect to the rotation of the rotor or at equal time intervals.
  • different process parameters are set simultaneously in at least two reactors. Furthermore, there is at least one treatment device in each of the first and second coating phases in essentially each rotor position, so that the treatment devices are subdivided into a first and a second process group with a first and a second parameter setting at all times.
  • the number of reactors with the first parameter setting is preferably less than or equal to the number of reactors with the second parameter setting that the second coating phase takes just as long or longer than the first.
  • This concept is particularly advantageous for rotary devices, but can also be used in batch plants in which individual reactor groups are supplied with process gas with a time delay.
  • the advantage for batch systems is that a lower total flow for the entire device and thus also a lower suction capacity for the vacuum pumps is required than when the gases are simultaneously introduced into all treatment facilities or a completely synchronized process.
  • the two successive coating phases preferably differ in at least one of the following parameters:
  • the fluid supply device is preferably arranged on the static section of the device, so that fluid storage containers or bottles can advantageously be changed without having to stop the rotor.
  • the fluid supply device preferably comprises at least two fluid supply devices with different fluid base materials for producing the at least two coatings, so that the first and second layers with the first and second fluid are applied during two different process or coating phases.
  • the workpieces are coated with chemical vapor deposition (CVD), in particular plasma-enhanced CVD (plasma enhanced CVD, PECVD) or CVD with pulsed plasma (plasma impulse CVD / PICVD).
  • CVD chemical vapor deposition
  • the fluid is preferably supplied to the treatment devices via a rotatable sealing connection in the fluid supply, by means of which the fluid supply device is connected to the treatment devices, if necessary indirectly, with the interposition of further devices, in particular the first valve arrangement, the fluid in particular when the device is operating at the outlet of the connection is continuously removable for the treatment facilities.
  • the flow amount setting means are arranged downstream of the fluid supply device, downstream of the flow amount setting means there is a separate mixing device for mixing the fluid from the fluid supply device with at least one additional fluid for each fluid supply device, the connection is arranged downstream of the mixing device, and the fluid distribution device is downstream of the connection, the orifices are arranged downstream of the fluid distribution device and / or the valve groups are each arranged downstream of the associated orifices.
  • the screens are preferably located and / or valves close to the respective reactor, for example at a distance of ⁇ 50 cm, ⁇ 30 cm or ⁇ 15 cm and / or arranged on the rotor.
  • each treatment device, or its treatment places going through a treatment cycle which comprises at least the following process phases, preferably in this order: equipping and closing the treatment device,
  • the device comprises a fluid supply device which comprises a first fluid supply device for a first fluid base material, a fluid supply for a first mixed fluid, a mixing device by means of which the first fluid base material and the first mixed fluid are mixed fluid-tight first line which connects the first fluid supply device to the mixing device, a fluid-tight second line which connects the fluid supply for the first mixed fluid to the mixing device, and a first flow quantity setting means in the first line, in particular upstream of the mixing device, by means of which the flow quantity of the first fluid base is adjustable includes.
  • the first fluid base material is particularly preferably liquid in the first fluid storage device.
  • the first line is heated in order to vaporize the first fluid base material, so that the first fluid base material and the first mixed fluid are both miscible in the gaseous state on the mixing device.
  • a process fluid which is gaseous at room temperature is thus provided at the outlet of the mixing device.
  • the fluid supply device preferably also has a second flow quantity setting means, which is arranged in the second line, in particular upstream of the mixing device and by means of which the flow quantity of the first mixed fluid is set.
  • the fluid supply device preferably also comprises a second fluid supply device, which is constructed like the first fluid supply device, and the first and second fluid supply devices contain different fluid base materials. This will e.g. for coating with two different ones
  • the process gases are preferably mixtures of firstly a metal- or silicon-containing and / or hydrocarbon-containing fluid and secondly at least one further fluid which contains oxygen, nitrogen, argon and / or helium.
  • An HMDS ⁇ / ⁇ 2 mixture from the first and an HMDSN / ⁇ 2 mixture from the second fluid supply device are particularly preferred.
  • the first and / or second further preferably comprise
  • Fluid supply device each have two redundant containers with the same fluid base material.
  • the redundant containers are connected to one another in particular upstream of the first flow quantity setting means and can be separated therefrom with a valve in each case.
  • the device preferably also comprises one
  • Flushing device for purging the treatment devices or reactors with a purge gas, preferably oxygen, nitrogen and / or dried air. It is preferred to rinse after the second layer has been applied, before or after and / or continuously after the aeration. Unused gas is thus advantageously removed, so that undesirable reactions with the atmospheric humidity can be avoided or reduced. Furthermore, the absorption of the process gases on a surface of the workpiece is reduced. In a preferred embodiment, all are rinsed
  • Treatment facilities at different times, preferably cyclically or at the same time intervals.
  • the invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments and with reference to the drawings, the same and similar elements being provided with the same reference symbols and the features of different embodiments being able to be combined with one another.
  • Fig. La-lh is a schematic representation of a first
  • Fig. 3 is a schematic representation of the device from Fig. La-lh. Fig. 4 'is an enlarged section X from Fig. 3 and
  • FIG. 5 shows a further enlarged detail from FIG. 3 with the fluid supply device 80.
  • FIG. 1 a shows a schematic illustration of a rotor 32 of a device 30 according to the invention.
  • Each treatment facility comprises two treatment stations or reactors, which are numbered from 1 to 24.
  • the treatment facilities are evenly distributed, i.e. with an angular distance of 30 °.
  • a start phase S a first pump phase PI, a second pump phase PII, a first coating phase BI, a second coating phase BII, a ventilation phase V, a final phase E, and an auxiliary phase A
  • FIG. 1 a shows a temporal state in which the treatment places 1 and 2 are in the star phase S.
  • Treatment places specified. Treatment places 3 and 4 are in the first pumping phase PI, treatment places 5 and 6 in the second pumping phase PII, treatment places 7 and 8 in the first coating phase BI, treatment places 9 to 16 in the second
  • Coating phase BII the treatment places 17 to 20 in the ventilation phase V, the treatment places 21 and 22 in the final phase E and the treatment places 23 and 24 in the auxiliary phase A.
  • FIGS. 1c to 1h a further rotated state of the rotor is shown, the reactors 1 and 2 each being in a further process phase.
  • FIGS. 1 a to 1 h thus show a complete treatment cycle, the illustration of the states in which the process phase of reactors 1 and 2 does not change not being shown.
  • the treatment device with the reactors 1 and 2 is in the start phase S, in which the treatment device is opened. Furthermore, the two are in one insertion process
  • Reactors 1 and 2 are simultaneously and identically equipped with a PET bottle and closed again.
  • the two reactors 3 and 4 are simultaneously connected to a first pump stage in order to be evacuated to a first pressure value.
  • the treatment devices are evacuated gradually and therefore very effectively by means of the first and second pumping stages.
  • the two PET bottles located in the reactors 7 and 8 are coated from the inside with a first coating, more precisely an SiO x C y adhesive layer.
  • a first coating more precisely an SiO x C y adhesive layer.
  • HMDSO hexa-methyl-disiloxane
  • oxygen is used as the process gas. This mixture is introduced into the two reactors 7 and 8 simultaneously.
  • Reactors 7 and 8 are in the first
  • Coating phase BI supplied with a first process gas and evacuated in flow through a third vacuum pump.
  • the second coating phase BII takes up four 30 ° sectors of the treatment cycle, since the coating should take place four times as long as the first coating phase BI. Accordingly, four treatment devices or plasma stations, more precisely the reactors 9 to 16, are simultaneously in the second coating phase BII, in which they are supplied with a second process gas and are evacuated together by a fourth vacuum pump in flow mode. There is therefore a different number of treatment devices in the first and second coating phases, in particular at all times.
  • a glass-like silicon oxide or SiO x barrier layer is deposited. It is colorless transparent.
  • a mixed gas of hexa-methyl-disilazane (HMDSN) and oxygen is introduced into the reactors to produce the barrier layer.
  • the coating in the first and second coating phases BI, BII is carried out using PICVD.
  • the PICVD method is only used for the inner coating of the bottles, but can also be used for an outer coating.
  • a great advantage of the PICVD process is an additional one
  • the double coating achieves excellent adhesion of the coating system and a high barrier improvement value (BIF) at the same time.
  • BIF barrier improvement value
  • the 0 2 entry into the bottle and the acetaldehyde exit from the PET into the drink can also be reduced.
  • the reactors 17 to 20 are aerated. After that. the reactors 21 and 22 are opened in the final phase E and the coated bottles are removed.
  • FIGS. 2a to 2b show in a tabular overview divided into 5 ° angle steps the sequence of the process phases S, PI, PII, BI, BII, V and A of all 24 reactors.
  • the coating device 30 comprises the rotor 32 and a stationary fluid supply device 80.
  • the dashed line L schematically represents the rotor or the plasma wheel 32, so that those components which are shown within the line L are arranged on or on the rotor 32 and with it co-rotate.
  • Twelve treatment devices 101 to 112 are arranged on the rotor 32, of which only the four treatment devices 101, 102, 111, 112 are shown in FIG. 3 for the sake of clarity.
  • Each treatment device 101 to 112 comprises two treatment stations or reactors for receiving a PET bottle to be coated.
  • the treatment device 101 comprises the treatment places 1 and 2, the treatment device 102 the treatment places 3 and 4 etc. up to the treatment device 112, which comprises the treatment places 23 and 24.
  • the inside of the PET bottles is coated using the PICVD technology, which is known to the person skilled in the art.
  • the same high-frequency source and the coating are assigned to the two reactors of a treatment facility in the two reactors takes place simultaneously and in an identical manner, the two reactors each comprising separate chambers or vacuum chambers.
  • the respective first reactors therefore preferably form
  • Treatment facilities 101 to 112 a second group of treatment stations, each having a reactor of the first and the second group are assigned to each other in pairs (1 and 2; 3 and 4; 5 and 6; ...; 23 and 24) and the two reactors each Couple are assigned to the same vacuum pumps and / or run through the treatment process synchronously.
  • the treatment devices 101 to 112 are assigned a fluid-tight fluid or gas control device 40, which in this example comprises a plurality of valves and orifices.
  • the gas supply to the treatment devices is timed by means of the gas control device 40.
  • the gas control device 40 comprises a first valve arrangement 50, each with a valve group 501 to 512 for each treatment device 101 to 112.
  • the parallel valve groups 501 to 512 each comprise three electrically controlled valves 501a to 512a, 501b to 512b and 512a to 512c, each of which a fixed aperture is connected upstream.
  • the division or allocation of the process gases to the treatment facilities takes place via the valves 501a / b to 512a / b.
  • a rotating rotary leadthrough or rotary coupling can also be used, in which in particular channels are provided, by means of which the cyclical gas changes are realized.
  • control via valves is more flexible and
  • Treatment facilities can thus even be controlled separately and / or differently.
  • FIG. 4 shows parts of the fluid control in greater detail than FIG. 3, in FIG.
  • valve group 501 The gas control-side valve control is explained below using the example of the first valve group 501.
  • the remaining valve groups 502 to 512 and the corresponding further components upstream and downstream of each valve group are of identical design.
  • the first valve group 501 comprises three electro-pneumatic valves 501a, 501b, 501c connected in parallel.
  • the first valve 501a supplies the treatment device 101 with the first process gas, the second valve 501b with the second process gas and the third valve 501c with a purge gas SG.
  • the supply of the operating resources or gases can be selected independently of one another and at any time or can be variably controlled.
  • the valves each have a short switching time of
  • valves are preferably at a distance of the treatment devices
  • coating parameters such as the precursor concentration, the total flow, the pressure and / or the process gas or Precursor can be controlled or changed. At least a 95 percent mixture change can be achieved in less than 200 ms.
  • a fixed orifice 601a, 601b, 601c is connected upstream of the valves 501a, 501b, 501c, so that each treatment device is assigned a pair of valves and orifices.
  • the hole diameter of the panels is small against the
  • the hole diameter is approximately 0.1 mm to 5 mm, preferably 0.2 mm to 2 mm, particularly preferably in the range of 1 mm. This results in a pre-defined pressure in an equilibrium state on both sides of the orifice. This solution with orifices is considerably less expensive than the use of a large number of mass or molecular flow controllers at this point.
  • the orifices distribute the fluids evenly or symmetrically across all reactors. For example, a total flow of 9600 sccm for 24 reactors is evenly divided to 400 sccm per reactor.
  • the orifices have a relative deviation of ⁇ 20%, preferably ⁇ 10%, so that the process gases are distributed evenly over the treatment devices.
  • the gas supply is from the fluid or
  • Gas supply device 80 which provides the two different process gases via two separate supply lines or operating medium supply lines 42a, 42b posed.
  • the two process gases and the purge gas SG are continuously fed to the rotor 32 via a rotary union 82.
  • the gas supply device 80 which is shown in detail in FIG. 5, comprises a first and second fluid or gas supply device 80a, 80b, which are constructed identically. The only difference between the two gas supply devices 80a, 80b is that two different fluids
  • the two gas supply devices 80a, 80b thus provide at least two process gases or gas mixtures with different compositions, flows and / or pressures for the at least two successive or merging coating phases BI and BII, the first and the second process gas using the first process gas the second coating is made.
  • the gas exchange between the two process gases or gas mixtures can be switched over quickly, which among other things allows precise control of the concentration of the gas mixtures.
  • the first gas supply device 80a comprises a fluid supply device 81a with two fluid containers or
  • Barrels 84a, 85a both having an identical first precursor, in this example HMDSO.
  • the redundant design of the two containers 84a, 85a allows the replacement of one of the two containers while the treatment continues.
  • the HMDSO from one of the two containers 84a, 85a is sent via a first line section 86a or 87a, a first Flow amount setting means or mass flow controller 88a (so-called mass flow controller) supplied.
  • the flow quantity of the first fluid base material is controlled by means of the preferably thermal or pressure-based mass flow controller 88a.
  • the first gas supply device comprises a feed line 90a, via which gaseous oxygen (0 2 ) is made available.
  • the flow amount of oxygen is determined by means of a second flow adjustment device or mass flow
  • Controllers 92a controlled. This means that only one mass flow controller is required for each process gas component.
  • the mixing ratios, flows and / or concentrations of the process gases can be set independently of one another via the mass flow controllers 88a, 88b, 92a, 92b.
  • the first fluid base material and the oxygen are supplied via two line sections 94a and 96a to a first mixing device 98a and mixed to form the first process gas, which is then provided via line 42a on the rotary union 82 and is supplied to the treatment devices.
  • the line sections between the two fluid containers 84a, 85a and the first mixing device 98a are heated to approximately 40 ° C. in order to evaporate the first fluid base material, which is liquid in the two containers 84a, 85a.
  • the gas mixture or first process gas is gaseous even at room temperature.
  • only a relatively short section of the fluid lines is thus heated.
  • Line sections 86a, 87a, 94a, 86b, 87b and 94b are shaded.
  • an independently controllable heating device 186a and 187a is provided for the line sections 86a and 87a of the redundant fluid containers 84a and 85a, so that even one
  • an independent heating device 194a is provided for the common line section 94a.
  • the second gas supply device 80b is structurally identical to the first fluid supply device 80a. Corresponding components are provided with the same reference numbers and the addition “b” instead of "a”.
  • the two containers 84b, 85b contain HMDSN as the second precursor.
  • Different mixing ratios are preferably set via the mass flow controllers 88a, 92a, 88b, 92b by the two or optionally further fluid supply devices 81a, 81b.
  • the treatment devices 101 to 112 are assigned an evacuation control device with a second valve arrangement 70, by means of which the phase-wise evacuation of the treatment devices 101 to 112 or the reactors 1 to 24 is controlled.
  • the second valve arrangement 70 comprises for each treatment device 101 to 112 a valve group 701 to 712, each with a first and a second electrically controlled valve for successive two-stage evacuation by means of a first and a second vacuum pump 72, 74.
  • the vacuum pumps 72, 74 are designed as root pumps and are attached to the rotor 32. This advantageously eliminates a rotary feedthrough on the pump side.
  • a control valve 76, 78 for example a flapper valve, is connected upstream of the two root pumps 72, 74, which form the pump device 71.
  • the gas pressure for the respective process gas is controlled or regulated by means of the flapper valves.
  • the first valve 701a to 712a of the valve groups 701 to 712 is opened, so that each treatment device is connected to the first root pump 72 and is evacuated.
  • the first valve 701a to 712a of the valve groups 701 to 712 closes and essentially simultaneously opens the second valve 701b to 712b of the valve groups 701 to 712 in order to connect the treatment devices 101 to 112 to the second root pump 74, so that the treatment devices are evacuated in the second pumping phase PII.
  • a gas ballast valve 73 or 75 is connected upstream of the root pumps 72, 74 (only shown in FIG. 4), by means of which the process gas concentration in the exhaust gas can be reduced. This is particularly advantageous in the case of explosive gas mixtures, since in particular unused process gas is diluted and the explosion limit can thus be safely undershot.
  • the PET bottles are coated PICVD accordance with an organic adhesive layer.
  • valves 501a to 512a close and substantially simultaneously the valves 501b to 512b open to the treatment devices with the second
  • At least two of the valve groups 501 to 512 are particularly preferably switched synchronously, the associated treatment devices changing from one to another process phase and such that one Treatment device changes to the previous process phase of another treatment device.
  • the treatment device 101 with the stations 1 and 2 changes from the second coating phase BII to the ventilation phase V and synchronously, that is to say the changes simultaneously
  • Treatment device 109 with the stations 17 and 18 in the second ventilation phase BII.
  • the treatment devices preferably remain connected to the second root pump 74 in order to enable the PICVD coating in flow mode.
  • Treatment devices 101 to 112 optionally aerated with nitrogen or dried air.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Beschichtung von Hohlkörpern, insbesondere zur Innenbeschichtung von Kunststoffgetränkeflaschen mittels PICVD. Eine Aufgabe der Erfindung ist es, einen flexiblen Prozessablauf, einen hohen Durchsatz, eine verbesserte Fluidzuführung und eine qualitativ hochwertige Beschichtung zu gewährleisten. Es wird insbesondere eine Rundläufervorrichtung vorgeschlagen, welche eine Behandlungseinrichtung mit Doppelreaktoren zur Aufnahme zumindest je eines Werkstücks, eine Fluidversorgungsvorrichtung, und zumindest eine Fluidsteuereinrichtung, mittels welcher die Fluidversorgung der Behandlungseinrichtung steuerbar ist, umfasst. Vorzugsweise sind die Vakuumpumpen mitrotierend auf dem Rotor angeordnet.

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Behandlung von Werkstücken
Beschreibung
Art der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung von Werkstücken mit Fluiden im Allgemeinen und zur Beschichtung von Hohlkörpern im Speziellen.
Hintergrund der Erfindung
Kunststoffe, insbesondere transparente Kunststoffe gewinnen zunehmend an Bedeutung und verdrängen in vielen Bereichen Glas als bevorzugtem Werkstoff.
Ein Beispiel hierfür sind Getrankeflaschen, welche vor einigen Jahren noch fast ausschließlich aus Glas bestanden und heutzutage bereits zu einem Großteil aus PET-Kunststoff hergestellt werden. Der Grund hierfür liegt in der enormen Gewichtsersparnis .
Kunststoffflaschen können aber auch einige Nachteile gegenüber Glasflaschen aufweisen, z.B. sind die verwendeten Kunststoffe wie PET nicht ausreichend gasundurchlässig, so dass insbesondere bei kohlensäurehaltigen Getränken die Haltbarkeitsdauer geringer ist als bei Glasflaschen, sofern nicht besondere Anstrengungen unternommen werden. Aus diesem Grund werden die Kunststoffflaschen innen mit einer Beschichtung versehen, was zu einer Erhöhung der Haltbarkeitsdauer führt .
Da es sich bei Getrankeflaschen um Massenware handelt, besteht ein enormer Kostendruck, so dass für die Beschichtungsverfahren und diesbezüglichen Vorrichtungen eine immerwährende Nachfrage nach Verbesserungen besteht.
Für eine effiziente Beschichtung von PET-Flaschen und anderen Werkstücken aus dielektrischem Material, vorzugsweise Kunststoffe, ist es folglich wünschenswert, eine Vorrichtung und ein Verfahren zu entwickeln, welche sehr kurze Taktzeiten und damit hohe einen hohen Durchsatz ermöglichen. Typische geforderte Probendurchsätze liegen im Bereich von 10.000 Flaschen pro Stunde.
Aus der Druckschrift WO 00/58631 ist eine derartige Maschine mit einem Förderkarussell für die Behandlung von Hohlkörpern bekannt, bei welcher 20 identische Behandlungsstationen auf dem Förderkarussell angeordnet sind.
Die in der vorstehend benannten Druckschrift definierte Erfindung geht von dem Problem aus, dass bei einer großen
Anzahl von Behandlungsstationen die Gefahr besteht, dass zwei benachbarte Behandlungsstationen gleichzeitig mit derselben Druckquelle verbunden sind.
Als Lösung wird in der genannten Druckschrift vorgeschlagen, eine Maschine mit einer ersten und zweiten Pumpphase und einer Ablagerungsphase bereitzustellen, bei welcher die Stationen für die verschiedenen Phasen mit Pumpen in Verbindung gebracht werden. Es wird ferner davon ausgegangen, dass das Gewicht und Volumen der Pumpen verhindert, dass diese auf dem Karussell mitgenommen werden. Daher sind die Pumpen ortsfest und es wird ein rotierender Anschluss oder Verteiler eingesetzt, um die Pumpen mit den Stationen zu verbinden.
Weiter sind die 20 Stationen in zwei Gruppen unterteilt, wobei jede Gruppe einer unabhängigen und gleichwertigen Druckquelle zugeordnet ist bzw. die Gruppen danach differenziert sind, an welche Pumpen sie angeschlossen werden. Mittels des rotierenden Verteilers ist festgelegt, an welchen Zeitpunkten der Rotationsbewegung des Förderkarussells eine bestimmte Pumpe mit einer bestimmten BehandlungsStation in Verbindung steht, wobei der Verteiler zu diesem Zweck einen rotierenden Kranz mit 20 Öffnungen und einen feststehenden Kranz mit jeweils 3 Schlitzen für die beiden Gruppen beinhaltet . Um Vorteile aus dieser Anordnung zu ziehen ist die Maschine so konzipiert, dass zwei Stationen derselben Gruppe nicht gleichzeitig mit der entsprechenden Pumpe verbunden sind.
Demgemäß definiert die beschriebene Erfindung als ihren Gegenstand, eine Maschine, die in der Lage ist eine hohe Zahl von Stationen zu beinhalten und gleichzeitig zu garantieren, dass eine Druckquelle zu einem bestimmten Zeitpunkt nur mit höchstens einer Behandlungsstation in Verbindung steht.
Diese Maschine weist jedoch eine Reihe von schwerwiegenden Nachteilen auf.
Zunächst ist die Parallelschaltung mehrerer Pumpen unvorteilhaft, da eine mehrfache Rohrführung notwendig ist. Ferner ist die stationäre Anordnung der Pumpen nachteilig, da die Wege von den Stationen bis zur Pumpe relativ lang sind und daher die Pumpleistung reduziert ist .
Besonders nachteilig jedoch ist der Einsatz des drehbaren Verteilers. Derartige Verteiler sind höchst schwierig abzudichten und anfällig gegen Störungen durch Fremdkörper. Darüber hinaus gestattet der Verteiler aufgrund der fest vorgegebenen Öffnungsanordnung keinerlei Variation des Prozessablaufs, so dass dies ein unflexibles Konzept darstellt.
Aber nicht nur das auf der vorgenannten Vorrichtung ablaufende Verfahren, sondern auch die eingesetzte Beschichtung aus amorphem Kohlenstoff ist verbesserungsbedürftig, da diese unerwünschter Weise gefärbt ist. Ferner besteht die Gefahr, dass die KohlenstoffSchicht bei einer Verformung der Flasche abplatzt .
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung von Werkstücken bereit zu stellen, welche die Nachteile bekannter Vorrichtungen bzw. Verfahren vermeiden oder zumindest mindern.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung von Werkstücken bereit zu stellen, welche zuverlässig arbeiten und einen hohen Durchsatz gewährleisten.
Noch eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung von Werkstücken bereit zu stellen, welche flexibel an die Bedürfnisse des Nutzers oder des gewünschten Prozessablaufs anpassbar sind.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung von Werkstücken bereit zu stellen, welche eine verbesserte Fluidzuführung gewährleistet, welche insbesondere einen unterbrechungsarmen Betrieb gestattet.
Noch eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine
Vorrichtung und ein Verfahren zur Behandlung von Werkstücken bereit zu stellen, mit welcher eine verbesserte Beschichtung, insbesondere hinsichtlich Färbung und Haftung erzielt werden kann.
Die Aufgabe der Erfindung wird in überraschend einfacher Weise bereits durch den Gegenstand der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert .
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Vorrichtung zur Behandlung von Werkstücken, insbesondere zur Innenbeschichtung von Hohlkörpern bereitgestellt. Zu beschichtende Werkstücke sind insbesondere Kunststoffbehälter, z.B. Getränkeflaschen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst zumindest eine Behandlungseinrichtung, bevorzugt eine Mehrzahl von identischen Behandlungseinrichtungen, welche jeweils zur Aufnahme zumindest eines Werkstücks oder einer Kunststoffflasche eingerichtet sind und eine Fluidversorgungsvorrichtung, welche die Behandlungseinrichtung mit zumindest einem Prozessfluid für die Beschichtung versorgt .
Die Vorrichtung umfasst ferner zumindest eine Fluidsteuereinrichtung, insbesondere eine erste Ventilanordnung mit einer Mehrzahl von Ventilen, wobei die Fluidversorgung der Behandlungseinrichtungen mittels der ersten Ventilanordnung, insbesondere mittels der Ventile steuerbar ist.
Vorteilhafter Weise ist die Steuerung der Fluid- oder
Gasversorgung mittels der ersten Ventilanordnung höchst flexibel und variabel programmierbar. Dadurch ist die zeitliche Steuerung bzw. der Prozessablauf, welchen die Vorrichtung definiert, veränderbar und einfach an verschiedene Anforderungen anpassbar. Ferner ermöglicht die Erfindung kurze Schaltzeiten und somit eine schnelle Veränderung der Prozessparameter.
Weiter arbeitet die erfindungsgemäße Vorrichtung zuverlässig und mit hohem Durchsatz.
Darüber hinaus gestattet die Erfindung eine effiziente und damit langfristig kostengünstige Behandlung bzw. Beschichtung der Werkstücke von exzellenter Qualität.
Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von, insbesondere identischen, Behandlungseinrichtungen vorgesehen und die erste Ventilanordnung umfasst eine Mehrzahl von, insbesondere identischen, Ventilgruppen, wobei jeder Behandlungseinrichtung eine separate Ventilgruppe zugeordnet ist. Bevorzugt umfassen die Ventilgruppen jeweils eine Mehrzahl von ggf. identischen Ventilen. Dadurch ist vorteilhafterweise jede Behandlungseinrichtung bzw. deren Fluidversorgung über die ihr zugeordnete Ventilgruppe unabhängig von den übrigen Behandlungseinrichtungen ansteuerbar.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung definiert diese eine Mehrzahl von, insbesondere unterschiedlichen Prozessphasen, welche jeweils von den Behandlungseinrichtungen durchlaufen werden. Genauer durchläuft jede Behandlungseinrichtung nacheinander alle
Prozessphasen, so dass sich insbesondere zumindest zwei oder alle Behandlungseinrichtungen zu zumindest einem oder jedem Zeitpunkt in unterschiedlichen Prozessphasen befinden.
Dabei ist jeder Prozessphase ein vorbestimmter Zustand der ersten Ventilanordnung zugeordnet, wobei der Zustand für jede Phase durch ein Rezept variabel einstellbar ist. Unter einem Rezept wird ein, insbesondere vorgegebener, Ablauf des Prozesses über die Steuerung verstanden. Vorteilhafter Weise wird durch frei einstellbare Parameter, z.B. Schaltzeiten, Schaltwinkel und/oder Schaltdauern etc. eine höhere Flexibilität erreicht.
Vorzugsweise werden das Rezept, die Zuordnung zu den Prozessphasen und/oder die Dauer der Prozessphasen für verschiedene Werkstücke, z.B. unterschiedliche Flaschenvolumina und -geometrien unterschiedlich eingestellt, was die Erfindung noch flexibler macht.
Insbesondere ist jede Prozessphase mit einem vorbestimmten Zustand der zu der jeweiligen Behandlungseinrichtung dauerhaft zugeordneten Ventilgruppe zeitlich korreliert. Mit anderen Worten werden die Prozessphasen jeder Behandlungseinrichtung mittels der zugehörigen Ventilgruppe gesteuert oder es wird die jeweilige Prozessphase jeder Behandlungseinrichtung durch den Zustand der zugehörigen Ventilgruppe definiert.
Dadurch werden die Präzision, Schnelligkeit und Flexibilität der Vorrichtung weiter verbessert.
Vorzugsweise sind die erste Ventilanordnung, insbesondere jede Ventilgruppe oder die Ventile mittels Steuersignalen, bevorzugt unabhängig voneinander, steuerbar. Die Ventilanordnung oder der Ventilblock bzw. die Ventile werden insbesondere elektrisch, pneumatisch und/oder hydraulisch etc. gesteuert, was sich positiv auf die Steuerzeiten und damit auf die Prozessgeschwindigkeit auswirkt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung definiert die Vorrichtung zumindest zwei oder mehr Prozessphasen, wobei während zumindest einer ersten und zweiten Prozess- oder Beschichtungsphase das Werkstück mit einer ersten bzw. zweiten Beschichtung beschichtet wird. Die erste und zweite Beschichtung umfassen insbesondere unterschiedliche Materialien.
Vorzugsweise ist noch zumindest einer der
Behandlungseinrichtungen, insbesondere jeder, zumindest jeweils eine Blende mit vorbestimmter, vorzugsweise gleich großer Öffnung zur Druckreduzierung in der Fluidzuführung zugeordnet . Dabei definiert die Blende bei einem definierten Vordruck eine vorbestimmte Durch lussmenge. Dies stellt eine äußerst einfache und preiswerte Art der Druckreduzierung dar. Gemäß einer vorteilhaften und daher bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine
Fluidverteilereinrichtung, mittels welcher das Fluid auf die Behandlungseinrichtungen verteilt wird und/oder ein Flussmengeneinstellungsmittel, z.B. ein Massenflussregler, welcher in Fluidflussrichtung vor der
Fluidverteilereinrichtung angeordnet ist . Somit kann zentral für alle Behandlungseinrichtungen der Fluid- oder Gasfluss eingestellt werden.
Dies ist von der Kostenseite her vorteilhaft, da trotz der hohen Anzahl an Reaktoren der Gasfluss durch jeden einzelnen Reaktor nicht durch jeweils einen separaten Massenflussregler oder Molekularflussregler eingestellt werden muss, sondern lediglich für jedes Prozessgas ein Massenflussregler vorgesehen ist .
Dennoch gestattet die Erfindung eine schnelle Veränderung von mindestens einem der folgenden Prozessparameter: — Zusammensetzung des Prozessfluids bzw. eines Precursors
- Precursorkonzentration,
- Gesamtgasfluss und
- Druck in den Behandlungseinrichtungen .
Ferner ist eine Änderung von zumindest einem oder mehreren
Prozessparametern in den Behandlungseinrichtungen unabhängig voneinander und/oder zu einem frei wählbaren Zeitpunkt einstellbar.
Vorzugsweise stellt die Fluidversorgungsvorrichtung mehrere unterschiedliche Fluide, insbesondere Prozessgase, zur Verfügung, wobei insbesondere jede Ventilgruppe für jedes Fluid ein separates Ventil und/oder für jede Behandlungseinrichtung eine separate Blende aufweist. D.h. insbesondere, dass die unterschiedlichen Fluide in getrennten Zuleitungen den Behandlungseinrichtungen zugeführt werden und die Fluidflüsse unabhängig voneinander steuerbar sind.
Für die Beschichtung von Kunststoffen sind Zwei- oder Mehrschichtsysteme vorteilhaft, um die gestellten Anforderungen an den Schicht-Substrat-Verbund zu erfüllen. Beispielsweise wird eine erste organische
Haftvermittlerschicht abgeschieden, auf der in einem oder mehreren weiteren Schritten weitere Funktionsschichten, insbesondere eine Barriereschicht aufgebracht werden, die sich in mindestens einer physikalischen oder chemischen Eigenschaft, wie beispielsweise der Zusammensetzung, Dichte, Rauhigkeit, Morphologie, Wachstumsmode, Reflexion/Transmission, Barrierewirkung unterscheiden.
Die Haftvermittlerschicht erhöht die Haftung und verhindert oder zumindest erschwert ein unerwünschtes Abblättern der Schichten. Ferner bewirkt die Kombination beider Schichten, in synergetischer Weise dass die Haftvermittlerschicht die Barrierewirkung noch verstärkt .
Eine Zwei- oder Mehrkomponentenbeschichtung wie sie von der Erfindung bereitgestellt wird, ist daher besonders bei Werkstücken in Form von Kunststoffgetränkeflaschen höchst vorteilhaft, da die Haltbarkeit des Getränks verlängert werden kann und gleichzeitig ein unerwünschter Eintrag des Schichtmaterials in das Getränk vermieden wird.
Für eine schnelle Beschichtung von Kunststoffbehältern, sind bei Verwendung eines CVD-Verfahrens, insbesondere PECVD, bevorzugt PICVD, ein Gaserzeugungsverfahren mit der Fluidversorgungsvorrichtung und ein Beschichtungsverfahren von Vorteil, die zumindest zwei unterschiedliche Gase oder Gasgemische bereitstellt.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst zumindest eine oder besser noch jede der Behandlungseinrichtungen zumindest zwei oder mehrere Behandlungsplätze oder Reaktoren, welche jeweils zur Aufnahme eines Werkstücks ausgebildet sind und welche insbesondere parallel und symmetrisch aufgebaut sind und damit gleichzeitig zu den Prozessstufen geschaltet werden und sich gleiche Prozessparameter in den Behandlungsplätzen einstellen. Mit anderen Worten durchlaufen die Behandlungsplätze und damit die jeweils aufgenommenen Werkstücke einer bestimmten Behandlungseinrichtung die Prozessphasen derart, dass sich die jeweiligen Behandlungsplätze zumindest zu einem Zeitpunkt, insbesondere zu jedem Zeitpunkt in derselben Prozessphase befinden.
Vorzugsweise sind also die Behandlungsplätze in zwei oder mehr Gruppen unterteilt, wobei jede Gruppe insbesondere genau einer Behandlungseinrichtung zugeordnet ist und die Behandlungsplätze derart gleichgeschaltet sind, dass wenigstens die Evakuierung der Behandlungsplätze derselben Gruppe oder Behandlungseinrichtung synchron ist, so dass wenigstens zwei Behandlungsplätze, insbesondere die Behandlungsplätze derselben Gruppe zumindest zeitweise gleichzeitig mit derselben Pumpe verbunden sind.
Dabei sind die Behandlungsplätze einer jeweiligen Behandlungseinrichtung derselben Ventilgruppe zugeordnet Besonders bewährt hat sich eine Anzahl von zwei, einem Vielfachen von zwei, insbesondere vier, sechs, acht oder mehr Behandlungsplätzen oder Reaktoren pro Behandlungseinrichtung.
Durch die Zusammenschaltung einer Mehrzahl von gleichgeschalteten Behandlungsplätzen in einer
Behandlungseinrichtung kann unter geringem Mehraufwand der Durchsatz der Vorrichtung erheblich gesteigert werden.
Dabei werden die Prozessgase insbesondere auf mehrere oder alle Reaktoren, bevorzugt 10 bis 100 Stück gleichmäßig verteilt. Vorzugsweise besitzen die einzelnen Reaktoren entweder jeweils eine separate Gaszuführung oder es werden die Reaktor-Gruppen, z.B. Doppelreaktoren gemeinsam mit den Prozessgasen versorgt.
Bevorzugt definiert die Vorrichtung einen Behandlungszyklus mit einer Mehrzahl von Prozessphasen, wobei der Behandlungszyklus von zumindest einer oder jeder Behandlungseinrichtung zeitversetzt zu den anderen Behandlungseinrichtungen durchlaufen wird. Ebenso durchläuft zumindest eine oder jede Ventilgruppe einen vorbestimmten Zyklus von Zuständen, wobei jede Prozessphase einer jeweiligen Behandlungseinrichtung zu einem bestimmten, aber . steuerbaren Zustand der ihr zugehörigen Ventilgruppe korreliert ist.
Vorzugsweise durchläuft jede Behandlungseinrichtung, insbesondere zumindest bezüglich Reihenfolge, Zeitablauf, Dauer und/oder zeitlichem Abstand der Phasen den identischen Behandlungszyklus.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere eine Durchlauf- oder Rundläuferanlage und umfasst einen statischen und einen beweglichen Abschnitt oder Rotor. Die Behandlungseinrichtungen sind bevorzugt an dem beweglichen Abschnitt oder dem Rotor angeordnet und bewegen sich bzw. rotieren mit diesem. Dabei nimmt jede Behandlungseinrichtung während des Behandlungszyklusses eine Mehrzahl von Positionen bzw. Winkelpositionen ein, wobei jede Position zu einer vorbestimmten Prozessphase korreliert ist. Mit anderen Worten sind die Prozessphasen mit den Positionen bzw. Winkelpositionen synchronisiert, wobei auch diese Synchronisation steuerbar ist. Hierzu werden vorzugsweise die Ventilgruppen synchron zur Winkelstellung des Rotors gesteuert.
Besonders bevorzugt ist die erste Ventilanordnung an dem beweglichen Abschnitt bzw. Rotor angebracht, so dass sich diese mitbewegt oder mitrotiert. Dadurch kann eine einfache Fluiddurchführung verwendet werden.
Besonders vorteilhaft ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei welchem eine Pumpeinrichtung zum zumindest zeitweisen Evakuieren der Behandlungseinrichtungen mit zumindest einer Pumpe, z.B.. einer Rootspumpe, vorgesehen ist.
Dadurch kann die Pumpeinrichtung fest oder ohne rotierenden Verteiler mit den Behandlungseinrichtungen verbunden sein und das phasenweise Evakuieren, der Behandlungseinrichtungen, genauer der Beginn und/oder das Ende der Evakuierungsphasen wird über eine Evakuierungssteuereinrichtung gesteuert, ggf. geregelt . Dies ist insbesondere im Falle der Rundläuferanlage höchst vorteilhaft.
Die Evakuierungssteuereinrichtung steuert die Zuordnung zwischen den Behandlungseinrichtungen und der Pumpeinrichtung und umfasst bevorzugt eine zweite Ventilanordnung, so dass die Steuerung der Evakuierung über Ventile erfolgt. Vorzugsweise ist auch die zweite oder pumpenseitige Ventilanordnung in Ventilgruppen derart unterteilt, dass jeder Behandlungseinrichtung eine Ventilgruppe zugeordnet ist, wobei insbesondere jeweils ein Ventil der Ventilgruppen einer Fördereinrichtung oder Vakuumpumpe zugeordnet ist, um eine unabhängige Steuerung der Zuordnung der einzelnen Vakuumpumpen zu erzielen. Die Ventile sind bevorzugt von derselben Bauart wie die Ventile der ersten oder fluidzuführungsseitigen Ventilanordnung.
Mittels der Pumpeinrichtung werden die
Behandlungseinrichtungen vorzugsweise zyklisch evakuiert und die Steuerung mittels der Evakuierungssteuereinrichtung erfolgt über z.B. veränderbare Steuersignale. Somit sind die Evakuierung und/oder die Fluidzuführung bevorzugt variabel und/oder in Bezug auf die jeweiligen Behandlungseinrichtungen individuell steuerbar.
Vorzugsweise umfasst die Pumpeinrichtung zumindest zwei Pumpen, welche unterschiedlichen Druckbereichen zugeordnet sind und eine kaskadierte oder stufenweise Evakuierung bewerkstelligen. Insbesondere wird jede Behandlungseinrichtung zunächst mit einer ersten Pumpe verbunden und auf einen ersten Druckwert evakuiert, um nachfolgend von der ersten Pumpe getrennt und mit einer zweiten Pumpe verbunden und von der zweiten Pumpe auf einen zweiten, niedrigeren Druckwert evakuiert zu werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform durchläuft jede Behandlungseinrichtung während der Drehung des Rotors mehrere unterschiedliche Prozessphasen, wobei die Pumpeinrichtung zumindest eine erste und zweite Pumpstufe umfasst, welche unterschiedlichen Druckbereichen zugeordnet sind und die entsprechende Behandlungseinrichtung mittels der ersten und zweiten Pumpstufe nacheinander stufenweise evakuiert wird. Ferner ist zumindest eine dritte und/oder vierte der
Prozessphasen jeweils eine Beschichtungsphase, während der die entsprechende Behandlungseinrichtung mittels der Pumpeinrichtung, insbesondere mittels einer dritten bzw. vierten Pumpstufe evakuiert wird, während gleichzeitig ein Prozessgas zur Plasmabeschichtung zugeführt wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste und zweite Pumpstufe nur aus jeweils genau einer ersten bzw. zweiten Vakuumpumpe besteht, so dass alle Behandlungseinrichtungen in ihrer ersten Pumpphase mit der ersten Vakuumpumpe und in ihrer zweiten Pumpphase mit der zweiten Vakuumpumpe verbunden sind und evakuiert werden.
Dadurch wird in vorteilhafter Weise die Anzahl der kostenintensiven Vakuumpumpen, z.B. großvolumigen Rootεpumpen so gering wie möglich gehalten.
Ferner wird bevorzugt die Pumpeinrichtung mitrotierend an oder auf dem Rotor angeordnet oder befestigt .
Auf den ersten Blick mag es nachteilig erscheinen, die schweren Pumpen auf dem Rotor zu befestigen. Aber gerade durch die Kombination mit einer reduzierten Anzahl von Vakuumpumpen wird dieser scheinbare Nachteil durch die relativ geringe Gewichtsbelastung in überraschender und synergetischer Weise sogar zu einem Vorteil verkehrt, da so auf einen rotierenden abdichtenden Anschluss oder eine pumpenseitige Drehschieberdurchführung, welche die Behandlungseinrichtungen mit der Pumpeinrichtung in Verbindung setzt, verzichtet werden kann, da derartige Abschlüsse schwierig abzudichten sind.
Darüber hinaus wird bevorzugt der erste und zweite
Behandlungsplatz der jeweiligen Behandlungseinrichtung gleichzeitig mit der zu der jeweiligen Prozess- oder Pumpphase zugehörigen Pumpstufe verbunden und evakuiert . Die Erfinder haben nämlich festgestellt, dass es vorteilhaft ist, mehrere Behandlungsplätze oder -Stationen gleichzeitig mit derselben Pumpe zu evakuieren, da so der Prozessablauf verbessert werden und ein erhöhter Durchsatz erzielt werden kann.
Bevorzugt finden Parameterwechsel bezüglich der
Behandlungseinrichtungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten und/oder bezüglich der Behandlungsplätze einer bestimmten Behandlungseinrichtung gleichzeitig statt. Die Parameterwechsel werden insbesondere zyklisch in Bezug auf die Drehung des Rotors oder in gleichen Zeitabständen geschaltet.
Ferner sind in zumindest zwei Reaktoren gleichzeitig unterschiedliche Prozessparameter eingestellt. Weiter befindet sich in im Wesentlichen jeder Rotorposition jeweils zumindest eine Behandlungseinrichtung in der ersten und zweiten Beschichtungsphase, so dass zu jedem Zeitpunkt die Behandlungseinrichtungen in eine erste und zweite Prozessgruppe mit einer ersten bzw. zweiten Parametereinstellung unterteilt sind. Vorzugsweise ist die Anzahl der Reaktoren mit der ersten Parametereinstellung kleiner oder gleich der Anzahl Reaktoren mit der zweiten Parametereinstellung, dass die zweite Beschichtungsphase genauso lange oder länger dauert als die erste .
Dieses Konzept ist besonders für Rundläufervorrichtungen vorteilhaft, kann aber auch bei Batch-Anlagen eingesetzt werden, bei denen einzelne Reaktor-Gruppen zeitlich verzögert mit Prozessgas versorgt werden. Der Vorteil für Batch-Anlagen liegt darin, dass ein geringerer Gesamtfluss für die gesamte Vorrichtung und somit auch ein geringeres Saugvermögen für die Vakuumpumpen benötigt wird als bei einem gleichzeitigem Einleiten der Gase in alle Behandlungseinrichtungen oder einem vollständig gleichgeschalteten Verfahren.
Weiter bevorzugt unterscheiden sich die zwei aufeinanderfolgenden Beschichtungsphasen zumindest in einem der folgenden Parameter:
- Unterschiedliche Konzentrationen des Prozessfluids,
- Unterschiedliche Drücke des Prozessfluids,
- Unterschiedliche Flussmenge des Prozessfluids,
- Unterschiedliche Precursor für die Beschichtungen.
Es ist besonders vorteilhaft die Pumpphase für den ersten und zweiten Behandlungsplatz einer Behandlungseinrichtung gleichzeitig zu Beginnen und zu Beenden, da auch dies zur Prozessökonomie beiträgt.
Im Gegensatz zu der Pumpeinrichtung ist die Fluidversorgungsvorrichtung bevorzugt an dem statischen Abschnitt der Vorrichtung angeordnet, so dass in vorteilhafter Weise Fluidvorratsbehälter oder -flaschen gewechselt werden können, ohne den Rotor anhalten zu müssen.
Bevorzugt umfasst die Fluidversorgungsvorrichtung zumindest zwei Fluidvorratseinrichtungen mit unterschiedlichen fluiden Grundstoffen zur Erzeugung der zumindest zwei BeSchichtungen, so dass die erste und zweite Schicht mit dem ersten bzw. zweiten Fluid während zwei unterschiedlichen Prozess- oder Beschichtungsphasen aufgebracht werden. Die Werkstücke werden hierbei mittels chemischer Dampfabscheidung (chemical vapor deposition, CVD) , insbesondere plasma-verstärkter CVD (plasma enhanced CVD, PECVD) oder CVD mit gepulstem Plasma (plasma Impulse CVD/ PICVD) beschichtet.
Vorzugsweise wird das Fluid über einen drehbaren dichtenden Anschluss in der Fluidzuführung, mittels welchem die Fluidversorgungsvorrichtung mit den Behandlungseinrichtungen ggf. mittelbar unter Zwischenschaltung weiterer Einrichtungen, insbesondere der ersten Ventilanordnung verbunden ist den Behandlungseinrichtungen zugeführt, wobei insbesondere beim Betrieb der Vorrichtung das Fluid am Ausgang des Anschlusses kontinuierlich für die Behandlungseinrichtungen entnehmbar ist .
In Bezug auf die Fluidflussrichtung sind die Flussmengeneinstellungsmittel stromabwärts der Fluidvorratseinrichtung angeordnet, stromabwärts der Flussmengeneinstellungsmittel ist für jede Fluidvorratseinrichtung eine separate Mischeinrichtung zum Mischen des Fluids aus der Fluidvorratseinrichtung mit jeweils zumindest einem weiteren Fluid angeordnet, der Anschluss ist stromabwärts der Mischeinrichtung angeordnet, die Fluidverteilereinrichtung ist stromabwärts des Anschlusses angeordnet, die Blenden sind stromabwärts der Fluidverteilereinrichtung angeordnet und/oder die Ventilgruppen sind jeweils stromabwärts der zugehörigen Blenden angeordnet. Bevorzugt befinden sich die Blenden und/oder Ventile dicht, am jeweiligen Reaktor, z.B. in einem Abstand von < 50 cm, < 30 cm oder < 15 cm und/oder angeordnet an dem Rotor.
Der Verfahrensablauf gemäß einer bevorzugten Ausführungsform gestaltet sich wie folgt, wobei jede Behandlungseinrichtung, bzw. deren Behandlungsplätze, einen Behandlungszyklus durchläuft, welcher zumindest folgende Prozessphasen, vorzugsweise in dieser Reihenfolge, umfasst: - Bestücken und Schließen der Behandlungseinrichtung,
- Evakuieren der Behandlungseinrichtung mit einer ersten Pumpstufe bis zu einem ersten Druckwert,
- Evakuieren der Behandlungseinrichtung mit einer zweiten Pumpstufe bis zu einem zweiten Druckwert, welcher niedriger ist als der erste Druckwert,
- Beschichten des Werkstücks in der Behandlungseinrichtung mit einem ersten Beschichtungsmaterial,
- Beschichten des Werkstücks in der Behandlungseinrichtung mit einem zweiten Beschichtungsmaterial, - Belüften der Behandlungseinrichtung
- Öffnen der Behandlungseinrichtung und Entnehmen des Werkstücks .
Im folgenden werden vorteilhafte Ausführungsformen der Fluidversorgung der Vorrichtung näher erläutert .
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst die Vorrichtung eine Fluidversorgungsvorrichtung, welche eine erste Fluidvorratseinrichtung für einen ersten fluiden Grundstoff, eine Fluidzuführung für ein erstes Mischfluid, eine Mischeinrichtung mittels welcher der erste fluide Grundstoff und das erste Mischfluid gemischt werden, eine fluiddichte erste Leitung, welche die erste Fluidvorratseinrichtung mit der Mischeinrichtung verbindet, eine fluiddichte zweite Leitung, welche die Fluidzuführung für das erste Mischfluid mit der Mischeinrichtung verbindet, und ein erstes Flussmengeneinstellungsmittel in der ersten Leitung, insbesondere stromaufwärts der Mischeinrichtung, mittels welchem die Flussmenge des ersten fluiden Grundstoffs einstellbar ist, umfasst.
Besonders bevorzugt ist der erste fluide Grundstoff in der ersten Fluidvorratseinrichtung flüssig. In diesem Fall wird die erste Leitung beheizt, um den ersten fluiden Grundstoff zu verdampfen, so dass an der Mischeinrichtung der erste fluide Grundstoff und das erste Mischfluid beide in gasförmigem Zustand mischbar sind. Damit wird am Ausgang der Mischeinrichtung ein Prozessfluid bereitgestellt, welches bei Zimmertemperatur gasförmig ist .
Vorzugsweise weist die Fluidversorgungsvorrichtung noch ein zweites Flussmengeneinstellungsmittel auf, welches in der zweiten Leitung, insbesondere stromaufwärts der Mischeinrichtung angeordnet ist und mittels welchem die Flussmenge des ersten Mischfluids eingestellt wird.
Bevorzugter Weise umfasst die Fluidversorgungsvorrichtung noch eine zweite Fluidversorgungseinrichtung, welche wie die erste Fluidversorgungseinrichtung aufgebaut ist, und wobei die erste und zweite Fluidversorgungseinrichtung unterschiedliche fluide Grundstoffe enthalten. Dadurch werden, z.B. zur Beschichtung mit zwei unterschiedlichen
Materialien gleichzeitig über zwei getrennte Leitungen zwei unterschiedliche Prozessgase für die Behandlungseinrichtungen bereitgestellt . Die Prozessgase sind vorzugsweise Gemische aus erstens einem Metall- oder Silizium-haltigen und/oder Kohlenwasserstoff- haltigen Fluid und zweitens aus wenigstens einem weiteren Fluid, das Sauerstoff, Stickstoff, Argon und/oder Helium enthält. Besonders bevorzugt sind ein HMDSθ/θ2-Gemisch aus der ersten und ein HMDSN/θ2-Gemisch aus der zweiten Fluidversoregungseinrichtung.
Ferner bevorzugt umfassen die erste und/oder zweite
Fluidvorratseinrichtung jeweils zwei redundante Behälter mit demselben fluiden Grundstoff. Dadurch können die Vorratsbehälter sogar ohne den Betrieb der Vorrichtung anzuhalten, ausgewechselt werden, so dass ein Produktionsstillstand vermieden werden kann. Die redundanten Behälter sind insbesondere stromaufwärts des ersten Flussmengeneinstellungsmittel miteinander verbunden und können von diesem mit jeweils einem Ventil getrennt werden.
Vorzugsweise umfasst die Vorrichtung noch eine
Spüleinrichtung zum Spülen der Behandlungseinrichtungen oder Reaktoren mit einem Spülgas, bevorzugt Sauerstoff, Stickstoff und/oder getrocknete Luft. Bevorzugt wird nach dem Aufbringen der zweiten Schicht gespült, vor oder nach und/oder fortlaufend nach dem Belüften. Vorteilhafter Weise wird somit unverbrauchtes Gas entfernt, so dass unerwünschte Reaktionen mit der Luftfeuchtigkeit vermieden oder gemindert werden können. Ferner wird so die Absorption der Prozessgase an einer Oberfläche des Werkstücks vermindert. In einer bevorzugten Ausführung findet das Spülen aller
Behandlungseinrichtungen zu unterschiedlichen Zeitpunkten vorzugsweise zyklisch oder in gleichen Zeitabständen statt. Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, wobei gleiche und ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sind und die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können.
Kurzbeschreibung der Figuren Es zeigen:
Fig. la-lh eine schematische Darstellung einer ersten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in verschiedenen Rotorpositionen gemäß einem beispielhaften Prozessablauf,
Fig. 2a-2b eine tabellarische Übersicht des Prozessablaufs der Vorrichtung aus Fig. la-lh,
Fig. 3 eine schematische Darstellung der Vorrichtung aus Fig. la-lh Fig. 4 ' einen vergrößerten Ausschnitt X aus Fig. 3 und
Fig. 5 einen weiteren vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 3 mit der Fluidversorgungsvorrichtung 80.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Fig. la zeigt eine schematische Darstellung eines Rotors 32 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 30.
Auf dem Rotor 32 befinden sich zwölf Behandlungseinrichtungen, welche durch die Kreise symbolisiert sind. Jede Behandlungseinrichtung umfasst zwei Behandlungsplätze oder Reaktoren, welche von 1 bis 24 durchnumeriert sind. Die Behandlungseinrichtungen sind gleichmäßig verteilt, also mit einem Winkelabstand von 30° angeordnet .
Weiter sind acht Prozessphasen, nämlich:
eine Startphase S, eine erste Pumpphase PI, eine zweite Pumpphase PII, eine erste Beschichtungsphase BI, - eine zweite Beschichtungsphase BII, eine Belüftungsphase V, eine Endphase E, und eine Hilfsphase A
dargestellt.
Fig. la zeigt einen zeitlichen Zustand, in welchem sich die Behandlungsplätze 1 und 2 in der Starphase S befinden. Dadurch sind auch die jeweiligen Prozessphasen oder Prozessschritte der übrigen Behandlungseinrichtungen bzw.
Behandlungsplätze vorgegeben. Die Behandlungsplätze 3 und 4 befinden sich in der ersten Pumpphase PI, die Behandlungsplätze 5 und 6 in der zweiten Pumpphase PII, die Behandlungsplätze 7 und 8 in der ersten Beschichtungsphase BI, die Behandlungsplätze 9 bis 16 in der zweiten
Beschichtungsphase BII, die Behandlungsplätze 17 bis 20 in der Entlüftungsphase V, die Behandlungsplätze 21 und 22 in der Endphase E und die Behandlungsplätze 23 und 24 in der Hilfsphase A.
Im Betrieb rotiert der Rotor, so dass jede Behandlungseinrichtung den gesamten Zyklus der ortsfesten Prozessphasen durchläuft. Fig. lb zeigt den Rotor in einem um 30° späteren Zustand gegenüber Fig. la. Demgemäß sind die Behandlungsplätze 1 und 2 nun in der ersten Pumpphase PI. Bezug nehmend auf die Figuren lc bis lh ist jeweils ein weitergedrehter Zustand des Rotors dargestellt, wobei die Reaktoren 1 und 2 sich jeweils in einer weiteren Prozessphase befinden. Somit zeigen die Figuren la bis lh einen vollständigen Behandlungszyklus, wobei auf die Darstellung der Zustände, in den sich die Prozessphase der Reaktoren 1 und 2 nicht ändert, nicht dargestellt sind.
Im Folgenden werden die einzelnen Prozessphasen anhand der Fig. la erläutert. In diesem Zustand des Rotors befindet sich die Behandlungseinrichtung mit den Reaktoren 1 und 2 in der Startphase S, in welcher die Behandlungseinrichtung geöffnet wird. Ferner werden in einem Einsetzvorgang die beiden
Reaktoren 1 und 2 gleichzeitig und identisch mit jeweils einer PET-Flasche bestückt und wieder geschlossen.
In der ersten Pumpphase PI sind die beiden Reaktoren 3 und 4 gleichzeitig mit einer ersten Pumpstufe verbunden, um auf einen ersten Druckwert evakuiert zu werden.
In der zweiten Pumpphase PII sind die beiden Reaktoren 5 und
6 gleichzeitig mit einer zweiten Pumpstufe verbunden, um auf einen geringeren zweiten Druckwert evakuiert zu werden. Somit werden die Behandlungseinrichtungen mittels der ersten und zweiten Pumpstufe stufenweise und daher sehr effektiv evakuiert .
In der ersten Beschichtungsphase BI werden die beiden in den Reaktoren 7 und 8 befindlichen PET-Flaschen mit einer ersten Beschichtung, genauer einer SiOxCy-Haftvermittlerschicht von innen beschichtet. Hierzu wird als Prozessgas eine Mischung aus Hexa-Methyl- Disiloxan (HMDSO) und Sauerstoff verwendet. Diese Mischung wird gleichzeitig in die beiden Reaktoren 7 und 8 eingebracht . Die Reaktoren 7 und 8 werden in der ersten
Beschichtungsphase BI mit einem ersten Prozessgas versorgt und von einer dritten Vakuumpumpe im Durchfluss evakuiert .
Die zweite Beschichtungsphase BII nimmt vier 30°-Sektoren des Behandlungszyklusses ein, da die Beschichtung viermal so lange erfolgen soll wie die erste Beschichtungsphase BI. Demgemäß befinden sich vier Behandlungseinrichtungen oder Plasmastationen, genauer die Reaktoren 9 bis 16 gleichzeitig in der zweiten Beschichtungsphase BII, in welcher sie mit einem zweiten Prozessgas versorgt und gemeinsam von einer vierten Vakuumpumpe im Durchflussbetrieb evakuiert werden. Es befinden sich also, insbesondere zu jeden Zeitpunkt, eine unterschiedliche Anzahl von Behandlungseinrichtungen in der ersten und zweiten Beschichtungsphase.
In der zweiten Beschichtungsphase BII wird eine glasartige Siliziumoxid- oder SiOx-Barriereschicht abgeschieden. Diese ist farblos transparent . Zur Erzeugung der Barriereschicht wird ein Mischgas aus Hexa-Methyl-Disilazan (HMDSN) und Sauerstoff in die Reaktoren eingeleitet.
Bezüglich der Schichtzusammensetzung wird auf die Anmeldung DE 102 58 681.0, eingereicht am 13.12.2002 desselben Anmelders Bezug genommen, deren Inhalt hiermit durch Referenz vollumfänglich zum Gegenstand dieser Offenbarung gemacht wird. Die Beschichtung in der ersten und zweiten Beschichtungsphase BI, BII wird mittels PICVD durchgeführt. Das PICVD-Verfahren wird in diesem Ausführungsbeispiel lediglich zur Innenbeschichtung der Flaschen verwendet, kann aber auch für eine AußenbeSchichtung eingesetzt werden. Ein großer Vorteil des PICVD-Verfahrens ist eine zusätzliche
Prozessflexibilität, die es ermöglicht, die Barriereschicht noch gezielter an die Bedürfnisse des Kunden anzupassen. Ferner findet durch das Pulsen des Plasmas eine optimale Umsetzung des verwendeten Prozessgases statt, da während der Reaktion entstandene gasförmige Nebenprodukte in Pulspausen effektiv abgepumpt werden. Ferner zeichnen sich die abgeschiedenen Schichten durch eine große Homogenität und hohe chemische Reinheit aus. Darüber hinaus ist die thermische Belastung der PET-Flaschen herabgesetzt.
Mittels der DoppelbeSchichtung wird gleichzeitig eine exzellente Haftung des Beschichtungssystems und ein hoher Barriereverbesserungswert (BIF) erzielt. Für 02 wird ein BIF von etwa 10 bis 30 und für C02 von etwa 4 bis 7 erreicht. Neben dem C02-Austritt aus der Flasche kann ferner der 02- Eintritt in die Flasche sowie der Acetaldehyd-Austritt aus dem PET in das Getränk vermindert werden.
In der Belüftungsphase V werden die Reaktoren 17 bis 20 belüftet. Daran anschließend. werden die Reaktoren 21 und 22 in der Endphase E geöffnet und die beschichteten Flaschen werden entnommen.
Die Hilfsphase A, in welcher sich die Reaktoren 23 und 24 befinden, wird bei dieser Ausführungsform für den Beschichtungsprozess nicht benötigt . Die Figuren 2a bis 2b zeigen in einer tabellarischen Übersicht aufgeteilt in 5°-Winkelschritte den Ablauf der Prozessphasen S, PI, PII, BI, BII, V und A aller 24 Reaktoren.
Bezug nehmend auf Fig. 3 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus der erfindungsgemäßen Vorrichtung 30 dargestellt.
Die Beschichtungs orrichtung 30 umfasst den Rotor 32 und eine ortsfeste Fluidversorgungsvorrichtung 80. Die gestrichelte Linie L repräsentiert schematisch den Rotor oder das Plasmarad 32, so dass diejenigen Bauelemente welche innerhalb der Linie L dargestellt sind, an oder auf dem Rotor 32 angeordnet sind und mit diesem mitrotieren.
Auf dem Rotor 32 sind zwölf Behandlungseinrichtungen 101 bis 112 angeordnet, von denen in Fig. 3 der Übersichtlichkeit halber jedoch lediglich die vier Behandlungseinrichtungen 101, 102, 111, 112 dargestellt sind.
Jede Behandlungseinrichtung 101 bis 112 umfasst je zwei Behandlungsplätze oder Reaktoren zur Aufnahme je einer zu beschichtenden PET-Flasche. Dabei umfasst die Behandlungseinrichtung 101 die Behandlungsplätze 1 und 2, die Behandlungseinrichtung 102 die Behandlungsplätze 3 und 4 usw. bis zur Behandlungseinrichtung 112, welche die Behandlungsplätze 23 und 24 umfasst.
Die InnenbeSchichtung der PET-Flaschen erfolgt mittels der dem Fachmann grundsätzlich bekannten PICVD-Technik. Hierbei ist den jeweils zwei Reaktoren einer Behandlungseinrichtung dieselbe Hochfrequenzquelle zugeordnet und die Beschichtung in den beiden Reaktoren erfolgt gleichzeitig und in identischer Weise, wobei die jeweils beiden Reaktoren getrennte Kammern oder Vakuumkammern umfassen.
Vorzugsweise bilden also die jeweils ersten Reaktoren
1, 3, 5, ..., 23 der Behandlungseinrichtungen 101 bis 112 eine erste Gruppe von Behandlungsplätzen und die jeweils zweiten Reaktoren 2, 4, 6, ..., 24 der
Behandlungseinrichtungen 101 bis 112 eine zweite Gruppe von Behandlungsplätzen, wobei je ein Reaktor der ersten und der zweiten Gruppe einander paarweise zugeordnet sind (1 und 2; 3 und 4; 5 und 6; ... ; 23 und 24) und die beiden Reaktoren jedes Paares denselben Vakuumpumpen zugeordnet sind und/oder synchron den Behandlungsprozess durchlaufen.
Den Behandlungseinrichtungen 101 bis 112 ist eine fluiddichte Fluid- oder Gassteuereinrichtung 40, welche in diesem Beispiel eine Vielzahl von Ventilen und Blenden umfasst, zugeordnet .
Mittels der Gassteuereinrichtung 40 wird die Gaszufuhr zu den Behandlungseinrichtungen zeitlich gesteuert. Die Gassteuereinrichtung 40 umfasst eine erste Ventilanordnung 50 mit jeweils einer Ventilgruppe 501 bis 512 für jede Behandlungseinrichtung 101 bis 112. Die parallel geschalteten Ventilgruppen 501 bis 512 umfassen jeweils drei elektrisch gesteuerte Ventile 501a bis 512a, 501b bis 512b bzw. 512a bis 512c, denen jeweils eine feste Blende vorgeschaltet ist. Somit erfolgt die Aufteilung oder Zuordnung der Prozessgase zu den Behandlungseinrichtungen über die Ventile 501a/b bis 512a/b. Grundsätzlich ist statt der Ventilanordnung 40 aber auch eine rotierende Drehdurchführung oder Drehkupplung einsetzbar, bei welcher insbesondere Kanäle vorgesehen sind, mittels welcher die zyklischen Gaswechsel realisiert werden. Allerdings ist die Steuerung über Ventile flexibler und die
Behandlungseinrichtungen sind damit sogar separat und/oder unterschiedlich ansteuerbar.
Bezug nehmend auf Fig. 4, welche die Fluidsteuerung ausschnittsweise detaillierter zeigt als Fig. 3, wird im
Folgenden die gasführungsseitige Ventilsteuerung am Beispiel der ersten Ventilgruppe 501 erläutert. Die übrigen Ventilgruppen 502 bis 512 und die entsprechenden weiteren jeder Ventilgruppe vor- und nachgeschalteten Bauelemente sind identisch ausgebildet.
Die erste Ventilgruppe 501 umfasst drei parallel geschaltete elektro-pneumatische Ventile 501a, 501b, 501c. Das erste Ventil 501a versorgt die Behandlungseinrichtung 101 mit dem ersten Prozessgas, das zweite Ventil 501b mit dem zweiten Prozessgas und das dritte Ventil 501c mit einem Spülgas SG.
Die Versorgung mit den Betriebsmitteln oder Gasen (Spülgas, erstes und/oder zweites Prozessgas) ist unabhängig voneinander und zeitlich frei wählbar oder variabel steuerbar.
Die Ventile weisen jeweils eine kurze Schaltzeit von
< 500 ms, bevorzugt < 100 ms auf. Ferner sind die Ventile den Behandlungseinrichtungen mit einem Abstand von vorzugsweise
< 50 cm unmittelbar benachbart. Dadurch können sehr schnell Beschichtungsparameter wie z.B. die Precursorkonzentration, der Gesamtfluss, der Druck und/oder das Prozessgas bzw. der Precursor gesteuert oder gewechselt werden. Es ist zumindest eine 95-prozentige Gemischänderung in weniger als 200 ms erreichbar.
Den Ventilen 501a, 501b, 501c ist jeweils eine feste Blende 601a, 601b, 601c vorgeschaltet, so dass jeder Behandlungseinrichtung für jedes Prozessgas ein Ventil- Blendenpaar zugeordnet ist.
Der Lochdurchmesser der Blenden ist klein gegen den
Leitungsdurchmesser, so dass der Zuleitungsleitungswiderstand vernachlässigbar ist und der Gasfluss im Wesentlichen durch die Blenden bestimmt wird. Hierzu beträgt der Lochdurchmesser etwa 0,1 mm bis 5 mm, bevorzugt 0,2 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 1 mm. Dadurch stellt sich beidseits der Blenden- ein vordefinierter Druck in einem Gleichgewichtszustand ein. Diese Lösung mit Blenden ist erheblich kostengünstiger als der Einsatz einer Vielzahl von Massen- oder Molekularflussreglern an dieser Stelle.
Durch die Blenden werden die Fluide gleichmäßig oder symmetrisch über alle Reaktoren verteilt. Z.B. wird ein Gesamtfluss von 9600 sccm bei 24 Reaktoren auf 400 sccm pro Reaktor gleichmäßig aufgeteilt .
Ferner weisen die Blenden eine relative Abweichung von < 20 %, vorzugsweise < 10 % auf, so dass die Prozessgase gleichmäßig auf die Behandlungseinrichtungen verteilt werden.
Die Gasversorgung wird von der Fluid- oder
Gasversorgungsvorrichtung 80, welche über zwei separate Zuleitungen oder Betriebsmittelzuleitungen 42a, 42b die beiden unterschiedlichen Prozessgase bereitstellt, bereit gestellt. Die beiden Prozessgase und das Spülgas SG werden kontinuierlich über eine Drehdurchführung 82 auf den Rotor 32 geleitet.
Die Gasversorgungsvorrichtung 80, welche in Fig. 5 detailliert dargestellt ist, umfasst eine erste und zweite Fluid- oder Gasversorgungseinrichtung 80a, 80b, welche identisch aufgebaut sind. Die beiden Gasversorgungseinrichtungen 80a, 80b unterscheiden sich lediglich dadurch, dass zwei unterschiedliche fluide
Grundstoffe (Precursor) bereit gestellt werden. Durch die zwei Gasversorgungseinrichtungen 80a, 80b werden also zumindest zwei Prozessgase oder Gasgemische mit unterschiedlichen Zusammensetzungen, Flüssen und/oder Drücken für die zumindest zwei aufeinanderfolgenden oder ineinander übergehenden Beschichtungsphasen BI und BII bereit gestellt, wobei mittels des ersten Prozessgases die erste und mittels des zweiten Prozessgases die zweite Beschichtung vorgenommen wird. Vorteilhafter Weise kann der Gaswechsel zwischen den zwei Prozessgasen oder Gasgemischen schnell umgeschaltet werden, was unter anderem eine genaue Steuerung der Konzentration der Gasgemische erlaubt .
Die erste Gasversorgungseinrichtung 80a umfasst eine Fluidvorratseinrichtung 81a mit zwei Fluidbehältern oder
Fässern 84a, 85a, wobei sich in beiden ein identischer erster Precursor, in diesem Beispiel HMDSO befindet. Die redundante Auslegung der beiden Behälter 84a, 85a erlaubt das Auswechseln eines der beiden Behälter bei kontinuierlich weiterlaufender Behandlung.
Das HMDSO aus einem der beiden Behälter 84a, 85a wird über einen ersten Leitungsabschnitt 86a oder 87a, einem ersten Flussmengeneinstellungsmittel oder Massenflussregler 88a (sogenannter Mass Flow Controller) zugeführt. Mittels des vorzugsweise thermischen oder druckbasierten Mass Flow Controllers 88a wird die Flussmenge des ersten fluiden Grundstoffs gesteuert .
Ferner umfasst die erste Gasversorgungseinrichtung eine Zuleitung 90a, über welche gasförmiger Sauerstoff (02) bereit gestellt wird. Die Flussmenge des Sauerstoffs wird mittels eines zweiten Flussmengeneinstellungsmittels oder Mass Flow
Controllers 92a gesteuert. Somit wird lediglich ein Mass Flow Controller je Prozessgaskomponente benötigt.
Es sind über die Mass Flow Controller 88a, 88b, 92a, 92b die Mischverhältnisse, Flüsse, und/oder Konzentrationen der Prozessgase unabhängig voneinander einstellbar.
Der erste fluide Grundstoff und der Sauerstoff werden über zwei Leitungsabschnitte 94a bzw. 96a einer ersten Mischeinrichtung 98a zugeführt und zu dem ersten Prozessgas vermischt, welches dann über die Leitung 42a an der Drehdurchführung 82 bereitgestellt ist und den Behandlungseinrichtungen zugeführt wird.
Die Leitungsabschnitte zwischen den beiden Fluidbehältern 84a, 85a und der ersten Mischeinrichtung 98a sind auf etwa 40°C beheizt, um den ersten fluiden Grundstoff, welcher in den beiden Behältern 84a, 85a flüssig ist, zu verdampfen. Nach der Mischung mit dem Sauerstoff stromabwärts der ersten Mischeinrichtung 98a ist das Gasgemisch oder erste Prozessgas auch bei Zimmertemperatur gasförmig. Vorteilhafterweise wird somit lediglich ein relativ kurzer Abschnitt der • Fluidleitungen beheizt. Insbesondere ist es nicht notwendig, Leitungen auf dem Rotor zu beheizen, da das erste Prozessgas bei Zimmertemperatur gasförmig ist, was die Vorrichtung kostengünstig vereinfacht und dennoch Kondensation vermeidet.
Bezug nehmend auf Fig. 5 sind die beheizten
Leitungsabschnitte 86a, 87a, 94a, 86b, 87b und 94b schraffiert unterlegt. Insbesondere ist jeweils eine unabhängig steuerbare Heizeinrichtung 186a und 187a für die Leitungsabschnitte 86a und 87a der redundanten Fluidbeh lter 84a und 85a vorgesehen, so dass auch bei einem
Fluidbehalterwechsel eine Kondensation vermieden wird. Ferner ist eine unabhängige Heizeinrichtung 194a für den gemeinsamen Leitungsabschnitt 94a vorgesehen.
Die zweite Gasversorgungseinrichtung 80b ist strukturell identisch mit der ersten Fluidversorgungseinrichtung 80a aufgebaut. Entsprechende Bauelemente sind mit denselben Bezugsziffern und dem Zusatz „b" statt „a" versehen. Die beiden Behälter 84b, 85b enthalten HMDSN als zweiten Precursor.
Durch die beiden oder gegebenenfalls weitere Fluidvorratseinrichtungen 81a, 81b werden vorzugsweise über die Massenflussregler 88a, 92a, 88b, 92b unterschiedliche Mischungsverhältnisse eingestellt. Z.B. können damit auch verschiedene HMDSO-Konzentrationen bei gleichem fluiden Grundstoff eingestellt werden, was z.B. für ein Zweischichtsystem von Vorteil sein kann.
Pumpenseitig ist den Behandlungseiήrichtungen 101 bis 112 eine Evakuierungssteuereinrichtung mit einer zweiten Ventilanordnung 70 zugeordnet, mittels welcher die phasenweise Evakuierung der Behandlungseinrichtungen 101 bis 112 bzw. der Reaktoren 1 bis 24 gesteuert wird. Die zweite Ventilanordnung 70 umfasst für jede Behandlungseinrichtung 101 bis 112 jeweils eine Ventilgruppe 701 bis 712 mit jeweils einem ersten und zweiten elektrisch gesteuerten Ventil zum sukzessiven zweistufigen Evakuieren mittels einer ersten bzw. zweiten Vakuumpumpe 72, 74.
Die Vakuumpumpen 72, 74 sind als Rootspumpen ausgebildet und sind auf dem Rotor 32 befestigt. Hierdurch entfällt vorteilhafterweise eine pumpenseitige Drehdurchführung. Den beiden Rootspumpen 72, 74, welche die Pumpeinrichtung 71 bilden, ist jeweils ein Regelventil 76, 78, beispielsweise ein Flapper-Ventil vorgeschaltet. Mittels der Flapper- Ventile wird der Gasdruck für das jeweilige Prozessgas gesteuert oder geregelt.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Figuren la bis lh, 2a, 2b und 3 die gaszuführungsseitige und pumpenseitige Ventilsteuerung der Vorrichtung näher erläutert.
In der Startphase S sind alle Ventile der ersten und zweiten Ventilanordnung 50, 70 geschlossen, wenn die Behandlungseinrichtungen 101 bis 112 mit jeweils zwei PET- Flaschen bestückt und nachfolgend geschlossen werden.
Zu Beginn der ersten Pumpphase PI wird jeweils das erste Ventil 701a bis 712a der Ventilgruppen 701 bis 712 geöffnet, so dass jede Behandlungseinrichtung mit der ersten Rootspumpe 72 verbunden ist und evakuiert wird.
Beim Übergang der ersten Pumpphase PI zur zweiten Pumpphase PII schließt das jeweils erste Ventil 701a bis 712a der Ventilgruppen 701 bis 712 und im Wesentlichen gleichzeitig öffnet das zweite Ventil 701b bis 712b der Ventilgruppen 701 bis 712, um die Behandlungseinrichtungen 101 bis 112 mit der zweiten Rootspumpe 74 zu verbinden, damit die Behandlungseinrichtungen in der zweiten Pumpphase PII evakuiert werden.
Den Rootspumpen 72, 74 ist jeweils ein Gasballast-Ventil 73 bzw. 75 vorgeschaltet (nur in Fig. 4 dargestellt) , mittels welchem die Prozessgaskonzentration im Abgas reduziert werden kann. Dies ist insbesondere bei explosiven Gasgemischen von Vorteil, da insbesondere unverbrauchtes Prozessgas verdünnt und so die Explosionsgrenze sicher unterschritten werden kann.
Zu Beginn der ersten Beschichtungsphase BI werden die Ventile 501a bis 512a der ersten Ventilanordnung 50 geöffnet, so dass das erste Prozessgas aus HMDSO und 02 in die Behandlungseinrichtungen 101 bis 112 einströmt und die PET- Flaschen entsprechend mit einer organischen Haftvermittlerschicht PICVD-beschichtet werden.
Beim Wechsel von der ersten Beschichtungsphase BI zur zweiten Beschichtungsphase BII schließen die Ventile 501a bis 512a und im Wesentlichen gleichzeitig öffnen die Ventile 501b bis 512b, um die Behandlungseinrichtungen mit dem zweiten
Prozessgas aus HMDSN und 02 zu versorgen, wobei die PET- Flaschen mit einer anorganischen Barriereschicht PICVD- beschichtet werden.
Besonders bevorzugt werden wenigstens zwei der Ventilgruppen 501 bis 512 synchron geschaltet, wobei die zugeordneten Behandlungseinrichtungen von einer zu einer anderen Prozessphase wechseln und derart, dass eine Behandlungseinrichtung in die vorherige Prozessphase einer anderen Behandlungseinrichtung wechselt. Z.B. wechselt die Behandlungseinrichtung 101 mit den Stationen 1 und 2 von der zweiten Beschichtungsphase BII in die Belüftungsphase V und synchron, d.h. gleichzeitig wechselt die
Behandlungseinrichtung 109 mit den Stationen 17 und 18 in die zweite Belüftungsphase BII.
Während der ersten und zweiten Beschichtungsphasen BI und BII bleiben die Behandlungseinrichtungen vorzugsweise mit der zweiten Rootspumpe 74 verbunden, um die PICVD-Beschichtung im Durchflussbetrieb zu ermöglichen.
In der anschließenden Belüftungsphase V werden alle Ventile der Ventilanordnungen 50, 70 geschlossen und die
Behandlungseinrichtungen 101 bis 112, gegebenenfalls mit Stickstoff oder getrockneter Luft belüftet.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind, und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Geist der Erfindung zu verlassen.

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (30) zur Behandlung von Werkstücken, insbesondere von Hohlkörpern, umfassend zumindest eine Behandlungseinrichtung (101) zur Aufnahme zumindest eines Werkstücks eine Fluidversorgungsvorrichtung (80) , welche die Behandlungseinrichtung mit Fluid versorgt und zumindest eine Fluidsteuereinrichtung (40) , mittels welcher die Fluidversorgung der Behandlungseinrichtung (101) steuerbar ist.
2. Vorrichtung (30) nach Anspruch 1, wobei die Fluidsteuereinrichtung eine erste Ventilanordnung (50) umfasst.
3. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine Mehrzahl von Behandlungseinrichtungen (101-112) , wobei die Fluidsteuereinrichtung (40) mehrere Ventilgruppen (501-512) umfasst und jeder Behandlungseinrichtung eine Ventilgruppe zugeordnet ist.
4. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, welche eine Mehrzahl von Prozessphasen (S, PI, PII, BI,
BII, V, E, A) definiert und jeder Prozessphase ein vorbestimmter Zustand der Fluidsteuereinrichtung (50) zugeordnet ist, der insbesondere für jede Phase durch ein Rezept variabel einstellbar ist.
Vorrichtung (30 ) nach Anspruch 4 , wobei j ede Behandlungseinrichtung ( 101-112 ) die
Prozessphasen durchläuft und j ede Prozessphase (S , PI , PII, BI, BII, V, E, A) mit einem vorbestimmten Zustand der zu der jeweiligen Behandlungseinrichtung zugehörigen Ventilgruppe (501-5'12) korreliert ist.
6. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Fluidsteuereinrichtung (40) mittels Steuersignalen steuerbar ist.
7. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Vorrichtung zumindest eine erste und zweite Prozessphase (BI, BII) definiert, wobei während der ersten und zweiten Prozessphase das Werkstück mit einer ersten bzw. zweiten Beschichtung beschichtet wird.
8. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei jeder Behandlungseinrichtung (101-112) zumindest jeweils eine Blende (601a-612a) mit vorbestimmter, gleich großer Öffnung zugeordnet ist .
9. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend zumindest ein Regelventil (76, 78) , mittels welchem der Prozessdruck einstellbar und regelbar ist.
10. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine Fluidverteilereinrichtung (42a, 42b) , mittels welcher das Fluid auf die Behandlungseinrichtungen (101- 112) verteilbar ist und ein Flussmengeneinstellungsmittel (88a, 92a) , vorzugsweise ein thermischer oder druckbasierter Massenflussregler, welches bzw. welcher in Fluidflussrichtung vor der Fluidverteilereinrichtung angeordnet ist.
11. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Fluidversorgungsvorrichtung (80) mehrere Fluide, vorzugsweise Gemische aus erstens einem Metall- oder Silizium-haltigen oder Kohlenwasserstoff-haltigen Fluid und zweitens wenigstens einem weiteren Fluid, das Sauerstoff, Stickstoff, Argon oder Helium enthält, besonders bevorzugt HMDS0/02, HMDSN/02, zur Verfügung stellt und jede Ventilgruppe (501-512) für jedes Fluid ein Ventil (501a-512b) aufweist.'
12. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest eine der Behandlungseinrichtungen (101- 112) zumindest zwei Behandlungsplätze (1-24) umfasst, welche parallel und symmetrisch aufgebaut sind und gleichzeitig zu den Prozessstufen geschaltet werden.
13. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, welche einen Behandlungszyklus mit einer Mehrzahl von Prozessphasen (S, PI, PII, BI, BII, V, E, A) definiert, wobei der Behandlungszyklus von jeder Behandlungseinrichtung (101-112) zeitversetzt und vorzugsweise periodisch zu den anderen Behandlungseinrichtungen durchlaufen wird.
14. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, welche einen Behandlungszyklus mit einer Mehrzahl von Prozessphasen (S, PI, PII, BI, BII, V, E, A) definiert, wobei jede Behandlungseinrichtung (101-112) den identischen Behandlungszyklus durchläuft.
15. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, definierend eine Durchlaufanläge, welche einen Behandlungszyklus mit einer Mehrzahl von Prozessphasen definiert, wobei die Vorrichtung (30) einen statischen und einen beweglichen Abschnitt (80, 32) umfasst, die Behandlungseinrichtungen (101-112) an dem beweglichen Abschnitt (32) angeordnet sind und jede
Behandlungseinrichtung eine Mehrzahl von Positionen während des Behandlungszyklusses einnimmt, wobei jeder Position eine vorbestimmte Prozessphase (S, PI, PII, BI, BII, V, E, A) zugeordnet ist, die durch ein Rezept jeweils für jede Phase variabel einstellbar ist.
16. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher das Rezept, die Zuordnung zu den Prozessphasen und die Dauer der Prozessphasen unterschiedlich einstellbar ist.
17. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, definierend eine Rundläuferanlage (30) , bei welcher der bewegliche Abschnitt einen Rotor (32) umfasst
18. Vorrichtung (30) nach Anspruch 17, wobei jedem Winkelbereich des Rotors (32) eine vorbestimmte, durch ein Rezept jeweils variabel definierbare Prozessphase (S, PI, PII, BI, BII, V, E, A) zugeordnet ist.
19. Vorrichtung (30) nach Anspruch 17 oder 18, wobei die Fluidsteuereinrichtung (40) zumindest teilweise an dem Rotor (32) angeordnet ist und mit diesem mitrotieren.
20. Vorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, wobei die Ventilgruppen (501-512) synchron zur Winkelsteilung des Rotors (32) steuerbar sind.
21. Vorrichtung (30) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, umfassend eine Pumpeinrichtung (72, 74) mit zumindest einer Pumpe, welche an dem Rotor (32) angeordnet ist.
22. Vorrichtung (30) nach Anspruch 21, wobei Behandlungseinrichtungen (101-112) mittels der Pumpeinrichtung (72, 74) zyklisch evakuierbar sind und die Evakuierung mittels Ventilen (70) gesteuert ist.
23. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Fluidversorgungsvorrichtung (80) zumindest zwei Fluidvorratseinrichtungen (84a, 84b) mit gleichen oder unterschiedlichen fluiden Grundstoffen umfasst.
24. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher unterschiedliche Mischungsverhältnisse für die gleichen oder unterschiedlichen fluiden Grundstoffe einstellbar sind.
25. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Fluid über einen drehbaren dichtenden Anschluss (82) den Behandlungseinrichtungen (101-112) zugeführt wird.
26. Vorrichtung (30) nach Anspruch 25, wobei der drehbar dichtende Anschluss (82) derart ausgebildet ist, dass beim Betrieb der Vorrichtung das Fluid am Ausgang des Anschlusses kontinuierlich für die Behandlungseinrichtungen entnehmbar ist .
27. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Werkstücke mittels CVD, insbesondere PECVD oder PICVD beschichtbar sind.
28. Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in Bezug auf die Fluidflussrichtung zumindest einer der folgenden Punkte zutrifft:
- die Flussmengeneinstellungsmittel (88a, 88b) sind stromabwärts der Fluidvorratseinrichtung (81a, ,81b) angeordnet,
- stromabwärts der Flussmengeneinstellungsmittel (88a, 88b) ist für jede Fluidvorratseinrichtung (81a, 81b) eine Mischeinrichtung (98a, 98b) zum Mischen des Fluids aus der Fluidvorratseinrichtung mit jeweils einem weiteren Fluid angeordnet,
- der Anschluss (82) ist stromabwärts der Mischeinrichtung angeordnet,
- die Fluidverteilereinrichtung (42a, 42b) ist stromabwärts des Anschlusses (82) angeordnet, - die Blenden (601a-612c) sind stromabwärts der
Fluidverteilereinrichtung (42a, 42b) angeordnet,
- die Ventilgruppen (501a-512c) sind jeweils stromabwärts der zugehörigen Blenden angeordnet .
29. Vorrichtung (30) zur Behandlung von Werkstücken, insbesondere von Hohlkörpern, insbesondere gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend zumindest eine Behandlungseinrichtung (101-112) zur Aufnahme zumindest eines Werkstücks, eine Pumpeinrichtung (72, 74) zum zumindest phasenweisen Evakuieren der Behandlungseinrichtung und zumindest eine Evakuierungssteuereinrichtung (70) , mittels welcher das Evakuieren der Behandlungseinrichtung (101-112) steuerbar ist.
30. Vorrichtung (30) zur Behandlung von Werkstücken, insbesondere von Hohlkörpern, insbesondere gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend zumindest eine Behandlungseinrichtung (101-112) zur Aufnahme zumindest eines Werkstücks eine Fluidversorgungsvorrichtung (80) , welche die Behandlungseinrichtung mit Fluid versorgt, wobei die Vorrichtung (30) im Betrieb zumindest eine erste und zweite Beschichtungsphase (BI, BII) definiert und das Werkstück in der ersten und zweiten Beschichtungsphase mit einem ersten bzw. zweiten Material beschichtbar ist.
31. Vorrichtung (30) zur Behandlung von Werkstücken, insbesondere von Hohlkörpern, insbesondere gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend zumindest eine
Behandlungseinrichtung (101-112) zur Aufnahme zumindest eines Werkstücks und eine Pumpeinrichtung (72, 74) zum zumindest phasenweisen Evakuieren der
Behandlungseinrichtung, wobei die Vorrichtung (30) einen Behandlungszyklus mit einer Mehrzahl von Prozessphasen (S, PI, PII, BI, BII,
V, E, A) definiert, die Vorrichtung (30) einen statischen (80) und' einen beweglichen Abschnitt (32) umfasst, die Behandlungseinrichtung (101-112) an dem beweglichen Abschnitt angeordnet ist und die Pumpeinrichtung (72, 74) an dem beweglichen
Abschnitt (32) angeordnet ist.
32. Vorrichtung (30) zur Behandlung von Werkstücken, insbesondere von Hohlkörpern, insbesondere gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine Mehrzahl von Behandlungseinrichtungen (101-112) zur Aufnahme zumindest jeweils eines Werkstücks, wobei die Vorrichtung (30) einen Behandlungszyklus mit einer Mehrzahl von Prozessphasen (S, PI, PII, BI, BII, V, E, A) definiert und wobei jede Behandlungseinrichtung (101-112) einen zumindest hinsichtlich des zeitlichen Ablaufs identischen Behandlungszyklus durchläuft.
33. Vorrichtung (30) zur Behandlung von Werkstücken, insbesondere von Hohlkörpern, insbesondere gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine Mehrzahl von Behandlungseinrichtungen (101-112) , wobei die Vorrichtung (30) einen Behandlungszyklus mit einer Mehrzahl von Prozessphasen (S, PI, PII, BI, BII, V, E, A) definiert, zumindest eine Prozessphase eine Evakuierungsphase (E) umfasst und die Behandlungseinrichtungen (101-112) jeweils zumindest zwei Behandlungsplätze (1-24) zur Aufnahme jeweils eines Werkstücks aufweisen.
34. Vorrichtung (30) zur Behandlung von Werkstücken, insbesondere von Hohlkörpern, insbesondere gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend zumindest eine Behandlungseinrichtung (101-112) zur
Aufnahme zumindest eines Werkstücks, eine Pumpeinrichtung (72, 74) zum zumindest phasenweisen Evakuieren der Behandlungseinrichtung und eine Spüleinrichtung (42c) zum Spülen der zumindest einen Behandlungseinrichtung mit einem Spülfluid.
35. Fluidversorgungsvorrichtung (80) für eine Vorrichtung (30) zur Behandlung von Werkstücken, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, mit einer ersten Fluidversorgungseinrichtung, die erste Fluidversorgungseinrichtung umfassend eine erste Fluidvorratseinrichtung (81a) für einen ersten fluiden Grundstoff, eine Fluidzuführung (90a) für ein erstes Mischfluid (02), eine Mischeinrichtung (98a) mittels welcher der erste fluide Grundstoff und das erste Mischfluid gemischt werden eine fluiddichte erste Leitung (94a) , welche die erste Fluidvorratseinrichtung (81a) mit der Mischeinrichtung (98a) verbindet, eine fluiddichte zweite Leitung (96a) , welche die Fluidzuführung (90a) für das erste Mischfluid mit der Mischeinrichtung (98a) verbindet, und ein erstes Flussmengeneinstellungsmittel (88a) mittels welchem die Flussmenge des ersten fluiden Grundstoffs einstellbar ist.
36. Fluidversorgungsvorrichtung (80) nach Anspruch 35, wobei der erste fluide Grundstoff in der ersten Fluidvorratseinrichtung flüssig ist, die erste Leitung (94a) beheizbar ist, um den ersten fluiden Grundstoff zu verdampfen, so dass an der Mischeinrichtung (98a) der erste fluide Grundstoff und das erste Mischfluid beide in gasförmigem Zustand mischbar sind, wobei am Ausgang der Mischeinrichtung (98a) ein Prozessfluid bereitgestellt ist, welches bei Zimmertemperatur gasförmig ist .
37. Fluidversorgungsvorrichtung (80) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein zweites Flussmengeneinstellungsmittel (92a) mittels welchem die Flussmenge des ersten Mischfluids einstellbar ist.
38. Fluidversorgungsvorrichtung (80) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die erste Fluidvorratseinrichtung (81a) zwei Behälter (84a, 85a) mit demselben fluiden Grundstoff umfasst.
39. Fluidversorgungsvorrichtung (80) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine zweite Fluidversorgungseinrichtung (80b) , welche wie die erste Fluidversorgungseinrichtung (80a) aufgebaut ist, und wobei die erste und zweite Fluidversorgungseinrichtung gleiche oder unterschiedliche fluide Grundstoffe enthalten und gleichzeitig über zwei getrennte Leitungen (42a, 42b) zwei unterschiedliche Prozessgase, d.h. insbesondere Gase aus unterschiedlichen Grundstoffen und/oder Gase mit unterschiedlichen Konzentrationen, für die
Behandlungseinrichtungen (101-112) bereitgestellt sind.
40. Verwendung der Fluidversorgungsvorrichtung (80) nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Fluidversorgung einer Beschichtungsvorrichtung, insbesondere einer
Vorrichtung (30) nach einem der vorstehenden Ansprüche.
41. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung (30) zur Behandlung von Werkstücken, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine Mehrzahl von Behandlungseinrichtungen (101- 112) , mit jeweils zumindest einem zu behandelnden Werkstück bestückt werden, die Behandlungseinrichtungen mittels einer Fluidversorgungsvorrichtung (80) mit Fluid versorgt werden und die Fluidversorgung der Behandlungseinrichtungen mittels zumindest einer Fluidsteuereinrichtung (40) gesteuert wird.
42. Verfahren nach Anspruch 41, wobei jede Behandlungseinrichtung (101-112) einen
Behandlungszyklus durchläuft, welcher zumindest folgende Prozessphasen umfasst:
Bestücken und Schließen der Behandlungseinrichtung (S), Evakuieren der Behandlungseinrichtung mit einer ersten Pumpstufe bis zu einem ersten Druckwert (PI) , Evakuieren der Behandlungseinrichtung mit einer zweiten Pumpstufe bis zu einem zweiten Druckwert (PII) , welcher niedriger ist als der erste Druckwert, Beschichten des Werkstücks in der
Behandlungseinrichtung mit einem ersten Beschichtungsmaterial (BI) ,
Beschichten des Werkstücks in der Behandlungseinrichtung mit einem zweiten Beschichtungsmaterial (BII) ,
Belüften der Behandlungseinrichtung (V) Öffnen der Behandlungseinrichtung und Entnehmen des Werkstücks (E) .
43. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem sich permanent mindestens zwei der
Behandlungseinrichtungen (101-112) in unterschiedlichen
Prozessphasen befinden und/oder bei welchem mindestens einer der Prozessparameter
Druck, Gesamtfluss und Konzentration zwischen diesen zwei Behandlungseinrichtungen (101-112) unterschiedlich eingestellt ist.
44. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei wenigstens zwei der Ventilgruppen (501-512) synchron geschaltet werden, wobei die zugeordneten Behandlungseinrichtungen von einer zu einer anderen Prozessphase wechseln und wobei insbesondere eine Behandlungseinrichtung in die vorherige Prozessphase einer anderen Behandlungseinrichtung wechselt .
45. Werkstück, insbesondere Hohlkörper, herstellbar mittels der Vorrichtung und/oder mit dem Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche .
46. Rundläufervorrichtung (30) zur Beschichtung von Werkstücken, insbesondere von Kunststoffhohlkörpern, insbesondere gemäß einem der vorsehenden Ansprüche, umfassend einen Rotor (32) mit einer Mehrzahl von Behandlungseinrichtungen (101-112) , welche jeweils für die Aufnahme eines Werkstücks eingerichtet sind, wobei jede Behandlungseinrichtung (101-112) während der Drehung des Rotors (32) mehrere unterschiedliche Prozessphasen (S, PI, PII, BI, BII, V, E, A) durchläuft und wobei das Werkstück während zumindest einer Prozessphase beschichtet wird, eine Pumpeinrichtung (72, 74) mit welcher die Behandlungseinrichtungen für die Prozessphase der Beschichtung evakuierbar sind, wobei die Pumpeinrichtung zumindest eine erste und zweite Pumpstufe (72, 74) umfasst, welche unterschiedlichen Druckbereichen zugeordnet sind und wobei die Behandlungseinrichtungen (101-112) in einer ersten Pumpphase (PI) mit der ersten Pumpstufe (72) und während einer nachfolgenden zweiten Pumpphase' (PII) mit der zweiten Pumpstufe (74) in Verbindung gebracht werden, wodurch eine stufenweise Evakuierung ermöglicht ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Pumpstufe nur aus genau einer ersten Vakuumpumpe (72) und die zweite Pumpstufe nur aus genau einer zweiten Vakuumpumpe (74) bestehen, so dass alle Behandlungseinrichtungen (101-112) in ihrer ersten Pumpphase (PI) mit der ersten Vakuumpumpe (72) und in ihrer zweiten Pumpphase (PII) mit der zweiten Vakuumpumpe (74) verbunden sind und evakuiert werden.
47. Rundläufervorrichtung (30) nach Anspruch 46, wobei die Pumpeinrichtung (72, 74) mitrotierend an dem Rotor angeordnet ist .
48. Rundläufervorrichtung (30) nach Anspruch 46 oder 47, wobei jede Behandlungseinrichtung (101-112) zumindest einen ersten und zweiten Behandlungsplatz (1-24) zur Aufnahme eines ersten bzw. zweiten Kunststoffhohlkörpers umfasst, wobei der erste und zweite Behandlungsplatz gleichzeitig mit der zu der jeweiligen Pumpphase (PI, PII) zugehörigen Pumpstufe (72, 74) verbunden sind und evakuiert werden.
49. Rundläufervorrichtung (30) nach Anspruch 48, wobei die Pumpphase oder Pumpphasen (PI, PII) für den ersten und zweiten Kunststoffhohlkörper gleichzeitig beginnt bzw. beginnen und gleichzeitig endet bzw. enden.
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