DE9114253U1 - Vacuum chamber, especially for coating processes - Google Patents
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Description
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Vakuumkammer, inabesondere für Beschichtungaprozesse Vacuum chamber, especially for coating processes
Die Erfindung betrifft eine Vakuumkammer, die universell für die Behandlung von Substraten im Vakuum, insbesondere für Beschichtungsprozesee, eingesetzt werden kann. Ein besonderes Einsatzgebiet liegt bei Vakuumkammern mit kleinerem Volumina.The invention relates to a vacuum chamber that can be used universally for the treatment of substrates in a vacuum, in particular for coating processes. A particular area of application is in vacuum chambers with smaller volumes.
Die bekannten Vakuumkammern werden nach der Lage ihrer Längsachse in vertikale und horizontale Vakuumkammern eingeteilt. Neben Sondergruppen gibt es vorallem kubische und zylindrische Vakuumkammern. Bei den vertikalen Vakuumkammern werden für größere Volumina meist Türen zum Beschicken der Vakuumkammer vorgesehen. Bei kleineren Volumina werden die Vakuumkammern meist als Glocke ausgebildet, die beim Öffnen der Vakuumkammer als Ganzes gegenüber einer Kammergrundplatte angehoben werden. In diesem Fall können an die Vakuumkammer selbst nur wenig technologisch bedingte Bauelemente angebracht werden.The known vacuum chambers are divided into vertical and horizontal vacuum chambers according to the position of their longitudinal axis. In addition to special groups, there are mainly cubic and cylindrical vacuum chambers. In the case of vertical vacuum chambers, doors are usually provided for loading the vacuum chamber for larger volumes. For smaller volumes, the vacuum chambers are usually designed as bells, which are raised as a whole relative to a chamber base plate when the vacuum chamber is opened. In this case, only a few technologically-related components can be attached to the vacuum chamber itself.
Vakuumkammern mit horizontaler Längsachse sind in der Regel für größere Volumina ausgelegt. Im besonderen handelt es sich dabei um Beschichtungsaufgaben für Großserien, d. h. die Vakuumbehandlungskammer soll ein großes Aufnähmevolumen aufweisen. Bei den horizontalen Vakuumkammern ist es üblich, daß die Substratbeschickung von der einen Stirnseite aus und über die andere Stirnseite das Einbringen der technologischen Bauelemente, insbesondere der Beschichtungsquellen, erfolgt. Für die Substrathalterung werden überwiegend selbständige Substratträgereinrichtungen, die als solche in die Vakuumkammer eingebracht werden, eingesetzt. Häufig werden dazu Substratdrehkörbe verwendet, die um die Längsachse der Vakuumkammer rotieren. Die Quellen für die Substratbehandlungsmedien, bei den PVD-Verfahren die Verdampferquellen, Sputterquellen oder Plasmaquellen und bei den CVD-Verfahren die Dampfquellen, sind entweder innerhalb der Substratanordnungen oder zwischen den Substratanordnungen und der Vakuumkammer vorgesehen. Die Evakuierungsanschlüsse zu den Vakuumerzeugern befinden sich häufig seitlich an der Vakuumkammer.Vacuum chambers with a horizontal longitudinal axis are usually designed for larger volumes. In particular, this involves coating tasks for large series, i.e. the vacuum treatment chamber should have a large capacity. In horizontal vacuum chambers, it is usual for the substrate to be fed from one end and the technological components, in particular the coating sources, to be introduced from the other end. Independent substrate carrier devices, which are introduced into the vacuum chamber as such, are mainly used to hold the substrate. Rotating substrate baskets that rotate around the longitudinal axis of the vacuum chamber are often used for this purpose. The sources for the substrate treatment media, the evaporator sources, sputter sources or plasma sources in the PVD process and the vapor sources in the CVD process, are provided either within the substrate arrangements or between the substrate arrangements and the vacuum chamber. The evacuation connections to the vacuum generators are often located on the side of the vacuum chamber.
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Ea ist auch eine spezielle Vakuumkammer (DD 512 363) bekannt geworden, bei der die Längsachse gegenüber der Horizontalen geneigt ist. Dadurch wird es möglich, besonders große Substrate, im Beispiel Astrospiegel mit größerem Durchmesser, mit relativ geringem Raumbedarf in die Vakuumkammer einzubringen.A special vacuum chamber (DD 512 363) has also become known in which the longitudinal axis is inclined relative to the horizontal. This makes it possible to introduce particularly large substrates, in the example astro mirrors with a larger diameter, into the vacuum chamber with relatively little space required.
Alle bekanntgewordenen Konzepte für Vakuumkammern eignen sich nur ungenügend für relativ kleine Anlagen, z. B. für eine Vakuumkammer, die in einer Tisch- oder Pultanlage eingebaut werden soll.All known concepts for vacuum chambers are only inadequately suited for relatively small systems, e.g. for a vacuum chamber that is to be installed in a table or desk system.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumkammer zu schaffen, die insbesondere für kleinere Volumina wie bei Tisch- oder Pultanlagen geeignet ist, ergometrisch vorteilhaft beschickt und bedient werden kann und insgesamt einen kompakten Aufbau ermöglicht.The invention is based on the object of creating a vacuum chamber which is particularly suitable for smaller volumes such as table or desk systems, can be loaded and operated in an ergonomically advantageous manner and overall enables a compact structure.
Die Aufgabe der Erfindung wird entsprechend den Schutzansprüchen der Erfindung gelöst. Erfindungswesentlich ist, daß sich die Bedienungsöffnung an einer Stirnseite einer Vakuumkammer mit im wesentlichen horizontalen Lage ihrer Längsachse befindet und die gesamte Fläche der Stirnseite einnimmt. Im Zentrum der gegenüberliegenden Stirnseite der Vakuumkammer sind die Quellen für eine oder mehrere Substratbehandlungsmedien angeordnet. Je nach technologischer Aufgabe, können sehr vielfältige und auch gleichzeitig mehrere verschiedenartige Quellen eingesetzt werden. Als Quellen können sowohl solche für PVD-Verfahren wie Vakuumverdampfer, Vakuumbogenentladungsverdampfer, Sputterquellen und Plasmaquellen als auch solche für CVD-Verfahren wie verschiedene Dampfquellen eingesetzt werden. Die Ausbreitung der Substratbehandlungsmedien erfolgt im wesentlichen von der Quelle aus koaxial zur Längsachse der Vakuumkammer.The object of the invention is achieved in accordance with the protection claims of the invention. It is essential to the invention that the operating opening is located on one end of a vacuum chamber with its longitudinal axis in a substantially horizontal position and takes up the entire surface of the end. The sources for one or more substrate treatment media are arranged in the center of the opposite end of the vacuum chamber. Depending on the technological task, a very wide variety of sources and several different types of sources can be used at the same time. Sources can be those for PVD processes such as vacuum evaporators, vacuum arc discharge evaporators, sputter sources and plasma sources as well as those for CVD processes such as various vapor sources. The substrate treatment media are spread essentially from the source coaxially to the longitudinal axis of the vacuum chamber.
Radial zur Längsachse in der Vakuumkammer, insbesondere in horizontaler Lage, ist mindestens eine Substratträgereinrichtung angeordnet. Vorteilhaft ist es, an die Wand der Vakuumkammer unmittelbar ein Getriebe zur Aufnahme undAt least one substrate carrier device is arranged radially to the longitudinal axis in the vacuum chamber, in particular in a horizontal position. It is advantageous to mount a gear directly on the wall of the vacuum chamber for receiving and
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Bewegung der Substratträger anzuordnen. Die Substrate werden dann jeweils derart auf der Substratträgereinrichtung gehaltert, daß sie sich im Zentrum der Vakuumkammer bzw. im Ausbreitungsbereich der Substratbehandlungsmedien befinden. Der Evakuierungsanschluß befindet sich ebenfalls radial zur Längsachse der Vakuumkammer. Besonders vorteilhaft ist es, solche Vakuumerzeuger wie z. B. eine Turbomolekularpumpe senkrecht über der Längsachse der Vakuumkammer anzuordnen. Damit wird ein besonders kompakter Aufbau gesichert und es entstehen nur geringe Leitwertverluste durch Rohrleitungen. Auch können keine Substrate oder andere schädigende Teile in die Vakuumerzeuger hineinfallen.Movement of the substrate carriers. The substrates are then each held on the substrate carrier device in such a way that they are in the center of the vacuum chamber or in the area where the substrate treatment media spread. The evacuation connection is also located radially to the longitudinal axis of the vacuum chamber. It is particularly advantageous to arrange vacuum generators such as a turbomolecular pump vertically above the longitudinal axis of the vacuum chamber. This ensures a particularly compact structure and only minimal conductivity losses occur through pipes. Also, no substrates or other damaging parts can fall into the vacuum generators.
Besonders für kleinere, z. B. Tischanlagen, hat es sich als vorteilhaft erwiesen die Längsachse der Vakuumkammer von der Bedienungsseite aus nach hinten abwärts zu neigen. Damit kann ergometrisch eine besonders vorteilhafte Gestaltung der Vakuumkammer erzielt werden. Der Bediener hat über die Bedienungsöffnung gute Sicht und guten Zugang zu den Anordnungen in der gesamten Vakuumkammer.Particularly for smaller systems, such as table systems, it has proven to be advantageous to tilt the longitudinal axis of the vacuum chamber backwards and downwards from the operating side. This allows a particularly ergonomically advantageous design of the vacuum chamber to be achieved. The operator has a good view and good access to the arrangements in the entire vacuum chamber via the operating opening.
Die Bedienungsöffnung kann in bekannter Weise mit einer Tür verschlossen sein. Bei kleineren Anlagen hat es sich aber als günstig erwiesen, statt einer Tür oder Klappe eine lose Verschlußplatte einzusetzen, die vorzugsweise mit einem Schauglas ausgerüstet ist. Diese Verschlußplatte wird lediglich auf unterhalb der Bedienungsöffnung angeordneten Auflagen aufgelegt und liegt durch die Schräglage der Längsachse der Vakuumkammer nur lose an der Stirnseite der Vakuumkammer an. Die Abdichtung erfolgt dann in bekannter Weise mit der Evakuierung der Vakuumkammer durch den zunehmenden Atmosphärendruck.The service opening can be closed with a door in the usual way. However, in smaller systems it has proven to be advantageous to use a loose closure plate, preferably equipped with a sight glass, instead of a door or flap. This closure plate is simply placed on supports arranged below the service opening and, due to the inclined position of the longitudinal axis of the vacuum chamber, only rests loosely on the front side of the vacuum chamber. Sealing is then carried out in the usual way with the evacuation of the vacuum chamber due to the increasing atmospheric pressure.
Neben den charakteristischen beschriebenen Elemente können in bekannter Weise auch weitere Durchführungen und Anschlüsse an und in der Vakuumkammer vorhanden sein. Das betrifft in erster Linie Meßgeräte, Durchführungen und ähnliches. Damit die Vakuumkammer mit ihren radialen Anflanschungen ein äußerlich einheitliches Bild erhält, kann dieIn addition to the characteristic elements described, there may also be other feedthroughs and connections on and in the vacuum chamber. This primarily concerns measuring devices, feedthroughs and the like. So that the vacuum chamber with its radial flanges has a uniform external appearance, the
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Vakuumkammer mit einer Verkleidung umgeben werden, die die äußerlich angeordneten Bauelemente mindestens teilweise umschließt. Vacuum chamber must be surrounded by a casing that at least partially encloses the externally arranged components.
Nachfolgend soll die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher dargestellt werden.The invention will be described in more detail below using an exemplary embodiment.
Figur 1 zeigt eine erfindungsgemäße Behändlungskammer mit schrägliegender Längsachse im Teilschnitt.Figure 1 shows a treatment chamber according to the invention with an inclined longitudinal axis in partial section.
Figur 2 zeigt die Vakuumkammer nach Figur 1 in einem Tischgerät eingebaut.Figure 2 shows the vacuum chamber according to Figure 1 installed in a table top device.
Figur 3 zeigt eine Seitenansicht von Figur 2.Figure 3 shows a side view of Figure 2.
Die Vakuumkammer 1 in Figur 1 ist in ihrer Längsachse 2 gegenüber der Horizontalen 3 von der in der Figur 1 rechtsliegenden Bedienerseite aus nach hinten unten geneigt. An der rechten Stirnseite der Vakuumkammer 1 befindet sich über den gesamten Kreisquerschnitt der Vakuumkammer 1 die Bedienungsöffnung. Sie ist im Arbeitszustand mit der Verschlußplatte 4 abgedeckt. Im Zentrum der Verschlußplatte befindet sich ein Schauglas 5. Die Verschlußplatte 4 ist unten auf einer Auflage 6 aufgelegt und liegt nur durch das Eigengewicht an der Dichtfläche der Bedienungsöffnung an. Die vakuumdichte Abdichtung ergibt sich nach Beginn der Evakuierung durch den äußeren Atmosphärendruck. Gegenüber der Bedienungsöffnung im Zentrum der hinteren Stirnseite der Vakuumkammer 1 befindet sich im Beispiel ein Vakuumbogenverdampfer 7 als Quelle für das Substratbehandlungsmedium, z. B. Titandampf. Radial zur Längsachse 2 der Vakuumkammer 1 befindet sich die Substrathalterung 8 vor dem Vakuumbogenentladungsverdampfer 7. Sie ist in einem nicht näher dargestellten Getriebe, welches an der Wand der Vakuumkammer 1 in horizontaler Lage angeflanscht ist gelagert. Im Ausführungsbeispiel führt die Substrathalterung 8 einfache rotierende Drehbewegungen aus. Sie kann aber auch in bekannter Weise überlagerte Bewegungen ausführen. Senkrecht zur Längsachse 2 ist oben an der Vakuumkammer 1 an einem Flansch eine Turbomolekularpumpe 10 angeordnet. Die Anschlüsse 11 sind für Meßgeräte und Gaszuführungen vorgesehen. The vacuum chamber 1 in Figure 1 is inclined backwards and downwards in its longitudinal axis 2 relative to the horizontal 3 from the operator side on the right in Figure 1. On the right front side of the vacuum chamber 1, the operating opening is located over the entire circular cross-section of the vacuum chamber 1. In the working state, it is covered with the closure plate 4. In the center of the closure plate there is a sight glass 5. The closure plate 4 is placed on a support 6 at the bottom and rests on the sealing surface of the operating opening only due to its own weight. The vacuum-tight seal is created after the evacuation has begun by the external atmospheric pressure. In the example, opposite the operating opening in the center of the rear front side of the vacuum chamber 1 there is a vacuum arc evaporator 7 as a source for the substrate treatment medium, e.g. titanium vapor. Radially to the longitudinal axis 2 of the vacuum chamber 1, the substrate holder 8 is located in front of the vacuum arc discharge evaporator 7. It is mounted in a gear (not shown in detail) which is flanged to the wall of the vacuum chamber 1 in a horizontal position. In the example, the substrate holder 8 carries out simple rotating movements. However, it can also carry out superimposed movements in a known manner. A turbomolecular pump 10 is arranged on a flange at the top of the vacuum chamber 1, perpendicular to the longitudinal axis 2. The connections 11 are provided for measuring devices and gas supplies.
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Aus der Zeichnung ist deutlich ersichtlich, daß die erfindungsgemäße Vakuumkammer 1 in sehr übersichtlicher Weise die Zugänglichkeit und Beobachtung aller Elemente für, im Beispiel Vakuumbeschxchtungen, ermöglicht.It is clearly evident from the drawing that the vacuum chamber 1 according to the invention enables the accessibility and observation of all elements for, in the example, vacuum coatings in a very clear manner.
Figur 2 zeigt eine beispielsweise Anordnung der erfindungsgemäßen Vakuumkammer nach Figur 1 innerhalb eines Tischgerätes. Während sich auf der linken Seite die Vakuumkammer (1) befindet, in der Zeichnung ist nur die Verschlußplatte 4 und die Torbomolekularpumpe 10 sichtbar, sind auf der rechten Seite die Kontrollinstrumente und Bedienungselemente angeordnet.Figure 2 shows an example arrangement of the vacuum chamber according to the invention according to Figure 1 within a table device. While the vacuum chamber (1) is on the left side (in the drawing only the closure plate 4 and the torque molecular pump 10 are visible), the control instruments and operating elements are arranged on the right side.
In Figur 3 ist die Seitenansicht von Figur 2 dargestellt und in Strichlinien ist die Lage der erfindungsgemäßen Vakuumkammer 1 angedeutet. Die Anordnung der Vakuumkammer im Zusammenhang mit der vorteilhaften ergometrischen Zugänglichkeit ist gut sichtbar.Figure 3 shows the side view of Figure 2 and the position of the vacuum chamber 1 according to the invention is indicated in dashed lines. The arrangement of the vacuum chamber in connection with the advantageous ergometric accessibility is clearly visible.
Claims (14)
Priority Applications (1)
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| DE9114253U1 true DE9114253U1 (en) | 1992-01-16 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE102006043394A1 (en) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Creavac - Creative Vakuumbeschichtung Gmbh | Device for the rapid and automatic vacuum coating of workpieces comprises a processing chamber with a wall region arranged parallel to the axis of a holding device and formed as a closure |
-
1991
- 1991-11-15 DE DE9114253U patent/DE9114253U1/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
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| Leybold-Prospekt: Hochvakuum-Aufdampfanlage A 11 v.10.1.1953 * |
| Leybold-Prospekt: Metallisierungsanlagen A 650 H ... A 2500 H, v.5.12.1977, S.6-7 * |
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