Vorrichtung zur Bereitstellung einer Sonderatmosphäre mit einem Medienanschluss
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bereitstellung ei¬ ner Sonderatmosphäre mit einem Medienanschluss, insbesondere eine Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten im Hochvakuum mit einem Kühlmittelanschluss .
Bei vielen bekannten Arbeitsverfahren, die unter einer Sonder¬ atmosphäre wie unter einer Schutzatmosphäre oder im Hochvakuum ablaufen, beispielsweise den heutigen Verfahren zur Hochvakuum- beschichtung von Substraten, wie thermische Verdampfung oder Sputtern (Kathodenzerstäubung) , stellt sich das Problem, die entstehende Wärme abzuführen, um die technologischen Parameter konstant zu halten und so qualitativ hochwertige Ergebnisse zu erzielen. Hierfür muss ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser, in die Prozesskammer, beispielsweise eine Hochvakuumkammer (nachfolgend Kammer genannt) eingebracht werden, die dazu dient, die Wärme von den in der Kammer befindlichen Vorrich¬ tungsteilen aufzunehmen und aus der Kammer herauszuführen.
Bei Vakuumbeschichtungsanlagen für plattenförmige Substrate sind im Beschichtungsbereich eine oder mehrere Kammern mit Ein¬ richtungen zum Verdampfen oder Zerstäuben des Beschichtungsma- terials, beispielsweise thermische Verdampfer oder Magnetronsputtereinrichtungen, in technisch sinnvoller Anzahl und Beschaffenheit vorhanden. Auf Grund der Geometrie dieser Einrichtung gelangt ein Anteil des verdampften oder zerstäubten Targetmaterials nicht auf das Substrat, sondern auf in der Be- schichtungskammer angeordnete stationäre Bauteile.
Diese Bauteile sind in der Regel so gestaltet, dass sie einer¬ seits große Mengen des Targetmaterials aufnehmen können, um ei¬ ne Partikelbildung durch Ablösen auf dem Substrat zu verhin-
dern. Andererseits müssen diese Bauteile nach Möglichkeit tem¬ periert, d.h. gekühlt werden. Durch Beibehaltung einer konstan¬ ten Temperatur sollen mechanische Spannungen in den aufgebrach¬ ten Schichten minimiert und die technologischen Bedingungen zum Aufbringen der Schicht konstant gehalten werden.
Für die Anordnung der in der Kammer befindlichen Vorrichtungs¬ teile gibt es mehrere Varianten. Beispielsweise können Kühlmit¬ tel führende Vorrichtungsteile in der Kammer fixiert werden. An diese Vorrichtungsteile werden beispielsweise Winkelprofile, vorzugsweise aus Aluminium, zur Aufnahme des Targetmaterials geklemmt. Während der Wartung werden lediglich die Winkelprofi¬ le ausgetauscht.
Um die Reinigung und Wartung derartiger Vorrichtungen zu er¬ leichtern, sind in einer anderen Variante die in der Kammer be¬ findlichen Vorrichtungsteile, wie Verdampfer, Magnetrons, Tar¬ gets, oder Blenden an einem Hilfsgestell angeordnet, das im In¬ nern der Kammer herausnehmbar gelagert ist. Das Kühlmittel wird den zu kühlenden Vorrichtungsteilen über Kühlmittelleitungen zugeführt, die ebenfalls an dem Hilfsgestell angeordnet sind, um die zu kühlenden Vorrichtungsteile mit Kühlmittel versorgen zu können. Das Hilfsgestell mit den daran angeordneten Vorrich¬ tungsteilen ist mittels Hebezeug komplett aus der Kammer ent- fernbar, d.h. die zur Aufnahme des verdampften oder zerstäubten Targetmaterials vorgesehenen Bleche oder Winkelprofile und die Kühlmittel führenden Vorrichtungsteile werden zusammen gehand¬ habt.
Um die Herausnehmbarkeit des Hilfsgestells zu gewährleisten, müssen die im Innern der Kammer angeordneten Kühlmittelleitun¬ gen von den sie versorgenden, außerhalb der Kammer angeordneten KühlmittelZuführungen entkoppelbar sein. Hierzu sind die inne¬ ren Kühlmittelleitungen mit den äußeren KühlmittelZuführungen durch bekannte Verbindungsmittel, wie Versehraubungen oder Schnellverschlüsse, miteinander verbunden. Um zu vermeiden, dass Kühlmittel aus undichten Verbindungsmitteln in die Kammer eintritt, müssen diese Verbindungsmittel außerhalb der Kammer
angeordnet sein.
Für den Kühlmittelanschluss der Variante mit Hilfsgestell kann der Anschluss einerseits durch einen im Behälterboden liegenden Flansch erfolgen. Nachteilig dabei ist die schlechte Erreich¬ barkeit des Flansches, zusätzlich erschwert durch seitliche Be¬ hälterversteifungen.
In EP 1 019 946 Bl wird eine Lösung vorgeschlagen, bei der ein Kühlmittelanschluss über die Seitenwand des Behälters ragt. Das Hilfsgestell weist an einer Längsseite einen über die Prozess¬ kammer greifenden Ausleger mit Versorgungsanschlüssen zumindest für Kühlmittel auf. Durch diese Gestaltung entfallen innerhalb der Prozesskammer befindliche, beim Ausbau von Einbauteilen zu lösende Kühlmittelverbindungen, wodurch die Gefahr eines Aus¬ tritts von Kühlmittel innerhalb der Prozesskammer infolge nicht dichter Verbindungen entfällt. Ein Nachteil der vorgeschlagenen Lösung besteht darin, dass die Kammerdecke (d.h. die Dichtflä¬ che des Behälters) und der den Behälter abschließende Deckel aufgrund der darin vorgesehenen Durchführung für den Versor- gungsanschluss unsymmetrisch sind. Außerdem sind die über die Kammerdecke hinausragenden Vorrichtungsteile bei geöffnetem De¬ ckel der Gefahr von Beschädigungen ausgesetzt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Vorrichtung mit einem Medienanschluss, insbesondere eine Vorrichtung zur Beschichtung von Substraten im Hochvakuum mit einem Kühlmittel¬ anschluss anzugeben, bei der die Bedienung des Kühlmittelan¬ schlusses (Ankoppeln und Lösen) mit geringem technischem Auf- wand vereinfacht wird.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bereitstellung einer Son¬ deratmosphäre enthält eine Kammer, die einen Behälter mit einer Wandung, einer verschließbaren Öffnung und einer Dichtfläche,
einen Deckel sowie einen Medienanschluss umfasst und ist da¬ durch gekennzeichnet, dass der Medienanschluss aus einer in das Innere der Kammer ragenden Einstülpung der Wandung des Behäl¬ ters mit einer der Öffnung des Behälters zugewandten Durchfüh- rung zur Aufnahme eines Anschlussstutzens und einem in die Durchführung der Einstülpung einsetzbaren Anschlussstutzen be¬ steht.
Die Einstülpung kann an jeder beliebigen Stelle der Wandung, einschließlich eines eventuell vorhandenen Bodens, angeordnet sein.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorrichtung zum Beschichten von plattenförmigen Substraten ausgebildet, wobei die Wandung des Behälters aus einem Boden und einer Seitenwand gebildet ist, die Einstülpung an der Seitenwand zwischen Dicht¬ fläche und Boden des Behälters angeordnet ist, die Vorrichtung weiterhin eine Kühleinrichtung umfasst und der Anschlussstutzen nach der Montage der Kühleinrichtung im Innern der Kammer aus der Kammer hinaus ragt.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung enthalten der Anschlussstutzen oder/und die Durchführung der Einstülpung Dichtmittel zur Abdichtung der Kammer. Das Dichtmittel ist vor- teilhaft als Konussitz des AnschlussStutzens in der Durchfüh¬ rung ausgebildet. Hierdurch wird verhindert, dass eindringende Außenluft das in der Kammer herrschende Vakuum zerstört oder die Schutzatmosphäre beeinträchtigt.
Zur Verbesserung der Dichtungswirkung enthält das Dichtmittel in einer besonders vorteilhaften Ausführung der Erfindung einen O-Ring aus einem Elastomer.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist der Anschlussstutzen an seinem aus der Kammer ragenden Ende eine Sehne11kupplung oder eine Aufnahme für eine Sehne11kupplung auf. Unter Schnellkupplung soll im Sinne dieser Anmeldung auch jeder elektrische Steckverbinder angesehen werden. Hierdurch
wird der Zeitaufwand bei der Montage und Demontage der Medien¬ zuführung gegenüber herkömmlichen Verbindungsmitteln, wie bei¬ spielsweise Versehraubungen, wesentlich herabgesetzt.
Vorteilhaft ist die Einstülpung durch ein separates Bauteil ge¬ bildet, das in einer dafür vorgesehenen Öffnung der Wandung an¬ geordnet und mit Verbindungsmitteln an der Wandung des Behäl¬ ters befestigt ist. Diese Variante ist besonders zweckmäßig zur Nachrüstung bereits existierender Vorrichtungen verwendbar und ist außerdem zu bevorzugen, wenn an der Wandung des Behälters nicht geschweißt werden darf.
Das separate Bauteil kann vorteilhaft zylindrisch oder quader¬ förmig ausgebildet sein und an seinem Rand einen Flansch zur Anbringung an der Wandung des Behälters aufweisen. Die zylind¬ rische Form benötigt wenig Material und bietet eine hohe Druck¬ festigkeit, während die Quaderform mehr Raum für die Montage der Medienzuleitung bietet, einfacher und kostengünstiger zu fertigen ist und die Abdichtung der Durchführung erleichtert, da eine ebene Fläche zur Verfügung steht.
Die Verbindungsmittel sind bevorzugt Schraubenbolzen, um die Montage der Einstülpung an der Wandung des Behälters einfach zu gestalten und eine lösbare Verbindung zwischen Einstülpung und Behälter zu erhalten.
Es sei ausdrücklich angemerkt, dass die erfindungsgemäße Vor¬ richtung zur Bereitstellung einer Sonderatmosphäre mit Medien- anschluss in vielen Bereichen der gewerblichen Wirtschaft ver- wendbar ist und ihr Einsatz nicht etwa auf die Beschichtung von Substraten im Hochvakuum beschränkt ist. Vielmehr ist die er- findungsgemäße Vorrichtung nutzbringend überall dort einsetz¬ bar, wo Arbeitsverfahren im Hochvakuum oder unter Schutzatmo¬ sphäre ablaufen müssen. In gleicher Weise ist der zu dem Me- dienanschluss gehörige Anschlussstutzen nicht als auf Anschlüs¬ se für flüssige oder gasförmige Medien beschränkt anzusehen, sondern der Anschlussstutzen kann ebenso dazu dienen, elektri¬ sche Versorgungsleitungen oder elektronische Mess- oder Steuer-
leitungen in die Kammer hinein bzw. aus ihr hinaus zu führen oder eine mechanische Einrichtung, beispielsweise ein Gestänge oder eine Welle, durch die Seitenwand der Kammer zu führen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher er¬ läutert. Dabei zeigen
Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung und
Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsge- mäßen Vorrichtung zur Bereitstellung einer Sonderatmosphäre dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung zum Beschichten von plattenförmigen Substraten ausgebildet. Sie besteht aus einer Kammer zur Aufnahme weiterer Vorrichtungstei¬ le, die einen Behälter 1 mit einer Wandung 2, einer verschließ- baren Öffnung 6 und einer Dichtfläche 5 sowie einen Medienan- schluss umfasst.
Die Wandung 2 des Behälters 1 ist aus einem Boden 4 und einer Seitenwand 3 gebildet.
Der Medienanschluss besteht aus einer in das Innere der Kammer ragenden Einstülpung 7 der Wandung 2 des Behälters 1 und weist eine der Öffnung 6 des Behälters 1 zugewandte Durchführung 8 zur Aufnahme eines AnschlussStutzens 12 auf, in die der An- schlussstutzen 12 einsetzbar ist.
Die Einstülpung 7 ist zwischen der Dichtfläche 5 und dem Boden 4 in der Wandung 2 des Behälters 1 angeordnet.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine Kühleinrichtung 14. Nach der Montage der Kühleinrichtung 14 im Innern des Behälters 1 ragt der Anschlussstutzen 12 aus dem Behälter 1 hinaus.
Die Kühleinrichtung 14 ist mit einem Tragrahmen 15 verbunden, an dem die Magnetronumgebung eines nicht näher dargestellten Magnetron befestigt ist. Der Tragrahmen 15 dient dem leichten Herausnehmen der Magnetronumgebung aus der Beschichtungskammer, d.h. dem Behälter 1, wobei Verbindungselemente des Tragrahmens 15 gelöst werden und dieser mittels einer Hebevorrichtung he¬ rausgehoben wird. Dann können die Wartungsarbeiten an der Tar¬ getumgebung außerhalb des Behälters unter Gewährleistung leich¬ ter Zugänglichkeit durchgeführt werden.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsge¬ mäßen Vorrichtung zur Bereitstellung einer Sonderatmosphäre dargestellt, die ebenfalls zum Beschichten von plattenförmigen Substraten ausgebildet ist.
Der Anschlussstutzen 12 und die Durchführung 8 der Einstülpung 7 enthalten Dichtmittel 9 zur Abdichtung der Kammer, um das Eindringen von Außenluft zu verhindern. Das Dichtmittel 9 ist als Konussitz des AnschlussStutzens 12 in der Durchführung 8 ausgebildet, der einen O-Ring aus einem Elastomer enthält.
Der Anschlussstutzen 12 weist an seinem aus dem Behälter 1 ra¬ genden Ende eine Aufnahme für eine Schnellkupplung 13 auf. Hierdurch wird der Zeitaufwand bei der Montage und Demontage der (nicht dargestellten) Medienzuführung gegenüber herkömmli¬ chen Verbindungsmitteln, wie beispielsweise Versehraubungen, wesentlich herabgesetzt.
Die Einstülpung 7 ist durch ein separates Bauteil gebildet, das in einer dafür vorgesehenen Öffnung der Wandung 2 angeordnet und mit Verbindungsmitteln 11 an der Wandung 2 des Behälters 1 befestigt ist. Das separate Bauteil ist quaderförmig ausgebil¬ det und weist an seinem Rand einen Flansch 10 zur Anbringung an der Wandung 2 des Behälters 1 auf.
Die Verbindungsmittel 11 sind Schraubenbolzen, wodurch die Ver¬ bindung zwischen Einstülpung 7 und Behälter 1 lösbar ist.
In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsge¬ mäßen Vorrichtung zur Bereitstellung einer Sonderatmosphäre dargestellt.
In diesem Ausführungsbeispiel besteht der Behälter 1 aus einem zylindrischen Kessel mit einer Wandung 2 und einem Flansch, der die Dichtfläche 5 darstellt. In der Wandung 2 des Behälters 1 ist eine Einstülpung 7 angeordnet, die mit dem Behälter 1 un¬ lösbar verbunden ist. Die Einstülpung 7 weist eine zur Öffnung 6 des Behälters 1 weisende Durchführung 8 auf, in die ein (nicht dargestellter) Anschlussstutzen 12 einsetzbar ist.
Vorrichtung zur Bereitstellung einer SonderatmoSphäre mit einem Medienanschluss
Bezugszeichenliste
1 Behälter 2 Wandung 3 Seitenwand 4 Boden 5 Dichtfläche 6 Öffnung 7 Einstülpung 8 Durchführung 9 Dichtmittel 10 Flansch 11 Verbindungsmittel 12 Anschlussstutzen 13 Aufnahme für Schnellkupplung 14 Kühleinrichtung 15 Tragrahmen