DE3602369A1

DE3602369A1 - Verschlusstor fuer eine vakuum-behandlungsvorrichtung

Info

Publication number: DE3602369A1
Application number: DE19863602369
Authority: DE
Inventors: Alex Walnut Creek Calif. Boozenny; John E. Piedmont Calif. Madocks
Original assignee: BOC Group Inc
Current assignee: Messer LLC
Priority date: 1985-01-28
Filing date: 1986-01-27
Publication date: 1986-07-31
Also published as: JPS61222567A; US4753417A; GB8601906D0; GB2170885B; GB2170885A; FR2576660B1; DE3602369C2; FR2576660A1; CA1282769C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verschlußtor zum Abdichten einer Öffnung zwischen einzelnen Kammern, insbesondere Kammern in einer Vakuum-Beschichtungsvorrichtung.

Für hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit geeignete Vakuum-Beschichtungsvorrichtungen bestehen häufig aus einer Reihe von zu einer Bearbeitungszeile seriell verbundenen Bearbeitungskammern (inline chambers), die getrennt evakuierbar sind. Eine derartige Vorrichtung kann eine Eingabeschleuse und Halte- oder Bearbeitungskammern umfassen, die durch Verschlußtore verbunden sind, die sich öffnen, damit Substrate von einer Kammer zur nächsten weitergeleitet werden können. Die Bearbeitung von großen Substraten erfordert die Verwendung von großen Kammern und großen Verschlußtoren. Es ist wichtig, derartige Kammern möglichst klein zu halten, um die Kosten und insbesondere die Evakuierungszeit möglichst gering zu halten, die häufig einen bedeutenden Faktor der Gesamt-Bearbeitungszeit bildet.

Es sind verschiedene Arten von Verschlußtoren bekannt. Manchmal ist das Tor direkt mit einem Betätiger verbunden, der das Tor längs einer senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufenden Linie bewegt, wie in US-PS 3,656,454 beschrieben. Die US-PS 3,641,973 zeigt ein Verschlußtor, das vier längs einer horizontalen Bahn laufende Räder besitzt. In anderen Fällen ist ein schwenkbares Tor durch geeignete Verbindungsglieder mit einem Betätiger verbunden. US-PS 4,065,097 beschreibt ein geteiltes Verschlußteil mit einem Tor, das sich um eine Schwenkachse annähernd um 90° dreht mit zwei Verbindungsgliedern, die die Mitte jeder Seitenkante des Tores mit einer Querstarige verbinden, die an dem Ende der Kolbenstange eines DruckluftZylinders angebracht sind. Die Querstange ist mit zwei Radpaaren ausgerüstet, die sich längs eines linearen Weges bewegen, welcher durch eine Bahn mit Profilteilen begrenzt ist, die nur etwas breiter als der Durchmesser der Räder sind. Die Bewegung der Betätigungsstange geschieht längs einer senkrecht auf der Rieh-

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tung der Substratbewegung durch die Toröffnung stehenden Linie. Eine solche Auslegung erfordert entweder ein Tor mit einer ausreichenden Abmessung zur Aufnahme des Betätigungsweges oder eine öffnung in dem Torgehäuse, damit der Betätiger aus der Kammer herausstehen kann, wodurch die Möglichkeit von Undichtheiten um die Öffnungsdichtung gegeben ist.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verschlußtor zum Abdichten einer öffnung in der Wand einer Vakuum-Bearbeitungskammer. Das Verschlußteil enthält ein Tor mit einem Paar von Rädern, die an entgegengesetzt liegenden Enden des Tores angebracht sind, und eine gebogene Bahn, die so angeordnet und geformt ist, daß sie die Räder um einen Winkel leitet, so daß die Ebene des Verschlußtores aus dem Weg der Substrate gedreht wird, während sich das Tor zwischen seiner Dicht-Stellung und seiner offenen Stellung bewegt.

Die Verwendung von einem Räderpaar und einer Bahn zum Drehen des Tores ermöglicht die Ausrichtung eines Linear-Betätigungsgliedes in der Weise, daß dessen Bewegung annähernd parallel zur Bewegung der Substrate durch die Toröffnung verläuft. Die Krümmung der Bahn sollte ausreichend groß sein, um das Tor über einen Winkel von mindestens 60° zu schwenken. Dieser Winkel liegt vorzugsweise im Bereich von 75 bis 105°, um die Abmessung der Kammer senkrecht zur Substrat-Bewegungsrichtung möglichst gering zu halten. Ein Winkel von annähernd 90° wird besonders bevorzugt. Wird eine zweite Krümmung in der Bahn vorgesehen, so ist es möglich, das Tor auf die Öffnung zu und von ihr weg laufen zu lassen in einer im wesentlichen senkrecht auf der Ebene der öffnung stehenden Richtung, um so ein Scheuern an einer den Umfang der Öffnung abdichtenden O-Ringdichtung möglichst gering zu halten.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in dieser zeigt:

Figur 1 eine Draufsicht auf evakuierbare Kammern mit einem erfindungsgemäßen Torverschluß,

Figur 2 eine längs der Line 2-2 der Figur 1 geschnittene, in Pfeilrichtung gesehene Seitenansicht der Kammern und des Tores aus Figur 1, und

Figur 3 eine längs der Linie 3-3 der Figur 1 geschnittene, in Pfeilrichtung gesehene Endansicht der Kammern und des Tores in Figur 1.

Figur 1 zeigt die Umgebung des erfindungsgemäßen Verschlußtores. Eine Vakuum-Bearbeitungsvorrichtung enthält eine erste geschlossene Kammer 10 mit einer Seitenwand 12, einem Boden 14 und einem Deckel 16, der in der Ansicht nach Figur 1 nicht zu sehen ist. Die Bestandteile der Kammern und des Tores können aus Stahl oder einem anderen entsprechenden Material gefertigt sein. Um den durch das Evakuieren erzeugten Druckkräften besser zu widerstehen, können die Kammerwände mit Rippen 13 versteift sein. Die erste Kammer 10 besitzt einen Flansch 17, der dicht mit einer Endwand 21 einer zweiten evakuierbaren Kammer 20 verbunden ist. Die Wand 21 besitzt eine Öffnung 22 (Figur 2), die das Durchleiten von Substraten zwischen der Kammer 10 und der Kammer 20 längs der Richtung des Pfeiles 5 erlaubt. Die Form und die Abmessungen der Öffnung hängen von der Größe der Substrate ab. Wie in Figur 3 gezeigt, ist die öffnung 22 rechtwinklig und besitzt zwei Seitenkanten 24 (von denen nur eine dargestellt ist) und zwei Längskanten 25. Substrate können innerhalb jeder Kammer 10 und 20 und zwischen diesen durch irgendein gebräuchliches Fördermittel, beispielsweise eine Anzahl von Rädern oder Walzen 7, 8 transportiert werden, von denen zwei gestrichelt in Figur 2 eingezeichnet sind. Die Kammern 10 und 20 und die öffnung 22 sind symmetrisch zu einer durch die Mittellinie 4 in Figur 1 gehenden, senkrecht auf der Papierebene dieser Figur stehenden Ebene gestaltet.

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Das erfindungsgemäße Verschlußtor enthält ein Tor oder eine Verschlußplatte 30, einen Betätiger oder mehrere Betätiger 40, ein erstes Räderpaar 50 und eine Zweischienen-Bahn 60. Vorzugweise enthält das Verschlußtor auch ein zweites Räderpaar und ein Paar von seitlichen Führungswalzen 80. Das Verschlußtor ist ebenfalls um die durch die Mittellinie 4 in Figur 1 gehende Vertikalebene symmetrisch ausgeführt, und es ist jeweils nur eines der Räder 50 und 70, eine Walze 80 und nur eine Schiene der Bahn 60 gezeigt. Um die Übertragung von Werkstücken zwischen den Kammern 10 und 20 zu ermöglichen, ist das Verschlußtor so aufgebaut, daß der Abstand zwischen den Förderern 7 und 8 so gering wie möglich gehalten ist.

In den Figuren 1 und 3 ist das Verschlußtor 3 in der abdichtenden Stellung gezeigt, die in Figur 2 mit 32 bezeichnet ist. Beim Einfahren der Linearbetätiger 40 bewegen sich die Räder 50 längs der Bahn 60 durch einen gekrümmten Abschnitt 62 so, daß das Verschlußtor oder die Verschlußplatte von ihrer vertikalen Dichtlage 32 in eine in Figur 2 gestrichelt eingezeichnete horizontale Lage 34 geschwenkt wird, in der die Öffnung 22 ungehindert frei liegt.

Die Verschlußplatte 30 ist so bemessen, daß sie die Öffnung 22 überdeckt. In der gezeigten Weise ist die Verschlußplatte rechtwinklig mit zwei Seitenkanten, von denen eine Seitenkante 3 6 gezeigt ist, und zwei Längskanten 37 und 38. Es wurden Verschlußtore der erfindungsgemäßen Art aufgebaut, die Verschlußplattenabmessungen von 216 cm χ 25,4 cm χ 3,8 cm (85 inch χ 10 inch χ 1,5 inch) besaßen. Ein O-Ring 39 ist in eine Nut in der Verschlußplatte eingepaßt, um den umfang der Öffnung 22 abzudichten.

Jedes Betätigungsglied 40 ist ein Druckluftzylinder mit einem Gehäuse 41, einer Kolbenstange 42 und Zuluft- bzw. Abluftanschlußstücken 43 an den beiden Enden des Gehäuses zur Steuerung der Kolbenstangenstellung. Die Luftleitungen zu diesen Anschlüs-

sen sind nicht dargestellt. Ein Ende jedes Betätigungsgliedes 40 ist über ein Verbindungsstück 44 mit der Verschlußplatte 30 verbunden, das eine Büchse 45 besitzt, welche durch vier Paar Lagerblöcke 47 hindurchreicht, die längs der Längskante 37 der Verschlußplatte 30, der oberen Kante in Figur 3, angebracht sind. Um die Zeichnung nicht zu überladen, sind Abschnitte der Achse 46 in Figuren 1 und 3 weggelassen. Das andere Ende jedes Betätigungsgliedes 40 ist schwenkbar mit einem Balken 18 verbunden, der über ein Winkelstück 19 an den Wänden der Kammer 10 befestigt ist. Schwenkstifte 48 erlauben eine Schwenkbewegung der Betätigungsglieder bei der Bewegung der Verschlußplatte.

Jedes Rad 50 ist so angebracht, daß es sich an einem Wellenstummel 52 dreht, der über jede Seitenkante der Verschlußplatte 30 hinaus vorsteht. Die Wellenstummel 52 sind koaxial angeordnet., und jeder Stummel ist in einem Klotzpaar 54 eingeklemmt, das sich nahe der Längskante 38 der Verschlußplatte 30 befindet.

Vorzugsweise besitzt die Verschlußplatte ein zweites Paar von Stützrädern 70, die an den vorstehenden Enden der Achse 46 angebracht sind, die sich längs der Längskante 37 der Verschlußplatte 30 erstreckt. Auf diese Weise besitzt die Verschlußplatte vier an zu ihren Längskanten parallelen Achsen angebrachte Räder. Die Räder 70 können so an der Achse 46 befestigt sein, daß sie sich miteinander drehen und so einen Schräglauf der Verschlußplatte möglichst gering halten, falls die Betätigungsglieder unterschiedlich stark auf die Achse 46 einwirken.

Die Bahn 60 besteht aus einem Paar von identischen parallelen Platten 61 (von denen nur eine gezeigt ist), von denen jede so angebracht ist, daß sie das Durchleiten von Substraten durch die öffnung nicht behindern. Bei der bevorzugten Ausführung' sind sie benachbart jeder Seitenwand 12 mit einer Anzahl von Abstandsstücken 63 und Schrauben 64 befestigt. Entsprechende Kanten jeder Platte besitzen mindestens einen ersten gekrümmten Abschnitt

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und vorzugsweise einen zweiten gekrümmten Abschnitt 68. Die Platten sind so geformt und ausgerichtet, daß sie die mit Rädern versehene Verschlußplatte bei ihrer Bewegung zwischen der geöffneten und der abdichtenden Stellung leiten.

Falls die Verschlußplatte sich anfangs in ihrer geöffneten Stellung 34 befindet, ist sie, wie in Figur 2 dargestellt, annähernd horizontal und wird durch die vier Räder 50 und 70 abgestützt. Eines der beiden ersten und zweiten Räderpaare ruht auf einer ebenen horizontalen Kante 65 jeder Platte 61. Wenn das Betätigungsglied ausfährt, rollen die ersten Räder längs des ebenen Abschnittes 6 5 und dann der ersten Krümmung 62 entlang um einen Winkel von etwa 90° zu einem vertikalen Abschnitt der Bahn. Gleichzeitig rollt das zweite Räderpaar längs des gleichen Horizontalabschnittes 65, hebt dann aber an der Kurve 62 von der Bahn ab, während die Verschlußplatte um einen Winkel von etwa 90° in eine im wesentlichen vertikale Ausrichtung schwenkt.

Die Abdichtung der Verschlußplatte wird durch eine Anlage- oder Andrückvorrichtung 90 unterstützt, die der Längskante 38 der Verschlußplatte entlang ausgerichtet ist. Eine Reihe von Druckplatten 91 sind mit einer entsprechenden Anzahl von Druckteilen ausgerichtet, welche Einstellschrauben 94 und an dem Boden 14 der Kammer 10 angebrachte Klötze 92 enthalten. Eine Seite jeder Druckplatte 91 berührt das Ende einer Schraube 94, wenn die Räder 50 das untere Ende des vertikalen Abschnittes 6 6 der Bahn erreichen. Sperrmuttern 95 dienen zum Feststellen der Schrauben in einer solchen Stellung, daß die Verschlußplatte beim vollständigen Ausfahren des Betätigungsgliedes gegen die Schrauben anlegt. Damit treibt vollständiges Ausfahren des Betätigungsgliedes sowohl die obere wie die untere Längskante der Verschlußplatte 30 gegen die Kammerwand 21 und drückt zum Abdichten der Öffnung auf den O-Ring 39. Die Verschlußplatte wird zwischen den Schrauben 94 und der Wand 21 eingeklemmt, um eine gute Abdichtung sicherzustellen. Der Endabschnitt der Schließbewegung

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der Verschlußplatte geht im wesentlichen senkrecht zur Wand. vor sich, um eine Reibung, Quetschung oder sonstige Beschädigung des O-Ringes möglichst gering zu halten. Der O-Ring kann bei geöffneter Verschlußplatte und abgenommenem Deckel 16-leicht ausgewechselt werden.

Bei der bevorzugten Ausführung führt der vertikale Abschnitt der Laufbahnen zu einem zweiten gekrümmten Abschnitt 68, bei dem die Bahn zur Horizontalen in Figur 2 zurückführt, wodurch eine leichte Neigung für die Räder 50 gebildet wird, so daß die Verschlußplatte 30 sich anfangs leicht nach unten und von ihrer Dichtstellung fortbewegt, wenn das Betätigungsglied zum öffnen des Tores einfährt.

Vorzugsweise enthält das Verschlußtor auch zwei seitliche.;.; JE¹Uh--* rungswalzen 80, von denen nur eine gezeigt ist. Jede Walze.80 ist an einem kurzen Wellenstummel 82 angebracht, der senkrecht zu der Verschlußplatte von einer Stelle in der Nähe der Mitte jeder Seitenkante 36 absteht. Eine in Querrichtung einstellbare Lasche 88 erlaubt die Ausrichtung der Verschlußplatte mit jeder Walze 80 und ist in Berührung mit der Seite 69 einer Platte 61, die der Innenseite der Kammer 10 zu liegt. Diese Walzen führen die Verschlußplatte bei ihrer Bewegung, um eine unerwünschte Seitenbewegung zu verhindern.

Um eine Ablaufsteuerung zu ermöglichen, kann das Verschlußtor mit Fühlern ausgestattet werden, die dann aktiviert werden, wenn die Verschlußplatte sich jeweils in ihrer voll geöffneten bzw. abdichtenden Stellung befindet. Solche Fühler können übliche Mikroschalter 100 und 102 sein, die jeweils an einstellbaren Laschen 103 bzw. 105 angebracht sind. Der Zustand des Mikroschalters 100 ändert sich, wenn das zugehörige Betätigungselement 10 mit der Längskante 38 der Verschlußplatte 30 in Berührung.kommt, wenn diese sich der Dichtstellung nähert oder von ihr weggeht. Der Mikroschalter 102 wird aktiviert, wenn die Längskante 37 der Verschlußplatte sich der Linie 6 nähert oder sie verläßt, die in Figur 1 die vollständig geöffnete Stellung bezeichnet.

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Die bevorzugte Ausführung des Verschlußtores kann in verschiedener Weise abgewandelt werden, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen. Es können beispielsweise verschiedene Arten von Betätigungsgliedern benutzt werden.

Bei der bevorzugten Ausführung ist der Winkel der zweiten Kurve größer als 90°, jedoch kann dieser Winkel auch 90° oder weniger betragen, wenn eine gute Abdichtung der Verschlußplatte sichergestellt ist. Wenn dieser Winkel weniger als 90° beträgt, drückt die Bahn das erste Räderpaar 50 und die Verschlußplatte in die Dichtstellung, wenn das Betätigungsglied sich dem Ende seines Ausfahrweges nähert. Der Winkel der zweiten Kurve liegt vorzugsweise im Bereich von 60° bis 110°.

Bei der bevorzugten Ausführung wird die Verschlußplatte so ausgerichtet, daß sie sich zwischen einer vertikalen abdichtenden Stellung und einer horizontalen offenen Stellung schwenkt. Eine geringfügig modifizierte Verschlußplatte kann auch unterschiedlich ausgerichtet werden, so, daß beispielsweise die Verschlußplatte sich zwischen einer horizontalen Dichtstellung und einer vertikalen offenen Stellung schwenkt oder so, daß die schwenkende Verschlußplatte sich stets in einer vertikalen Ebene befindet. Bei beiden letztgenannten Ausführungen kann es erforderlich sein, daß die Laufbahnen profilartige Abschnitte enthalten, um die Räder stets mit der Schiene in Berührung zu halten und einen glatten Ablauf der Torbetätigung zu schaffen.

Claims

- Patentansprüche -

1. Verschlußtor zum Abdichten einer öffnung in einer Wand einer Vakuum-Behandlungskammer mit einer Verschlußplatte und einem Betätigungsglied zum Bewegen der Verschlußplatte, gekennzeichnet durch ein erstes Paar (50) von Rädern mit an der Verschlußplatte (30) angebrachten, zueinander parallelen Achsen (52), und eine mit gekrümmten Abschnitten versehene Führungsbahn (60) , so ausgerichtet und geformt, daß diese die ersten Räder (50) um einen ersten Bogen (62) so leitet, daß die Ebene der Verschlußplatte (30) mit einem Winkel von mehr als 60° geschwenkt wird, während sich die Verschlußplatte zwischen ihrer dichtenden Stellung (32) und ihrer offenen Stellung (34) bewegt.

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D-j δ j ο y

2. Verschlußtor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß an der Verschlußplatte (30) ein zweites Paar (70) von Rädern vorgesehen ist, die mit zueinander parallelen Achsen (46) zum Führen der Verschlußplatte (30) längs der Bahn (60).

3. Verschlußtor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (60) einen zweiten Krümmungsabschnitt (68) besitzt zum Führen der ersten Räder (50) durch einen zweiten Bogenabschnitt mit einem Winkel von mehr als ca. 60°, wenn die Verschlußplatte (30) sich ihrer abdichtenden Stellung (32) nähert.

4. Verschlußtor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Winkel zwischen etwa 90° und 110° beträgt.

5. Verschlußtor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von Walzen (80) vorgesehen sind, die an zueinander parallelen Achsen (82) senkrecht zur Verschlußplatte (30) angebracht sind, um die Verschlußplatte bei ihrer Bewegung längs der Bahn (60) seitlich zu führen.

6. Verschlußtor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußplatte (30) längliche Form besitzt und daß das erste Paar (50) von Rädern an entgegengesetzten Enden derselben, einer ersten Längskante (38) derselben benachbart angebracht ist und daß das Betätigungsglied (40) an der Verschlußplatte (30) zur entgegengesetzt liegenden Längskante (37) angeschlossen ist.

7. Verschlußtor nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß Druckglieder (91) zur Anlage an der Verschlußplatte (30) in der Nähe der ersten Längskante (38) vorgesehen sind, um beim Halten der Verschlußplatte in ihrer dichtenden Stellung (32) Unterstützung zu leisten.

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8. Verschlußtor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußplatte (30) zwischen den Druckgliedern (91) und der Kammerwand (20) eingekeilt ist, wenn sich die Verschlußplatte (30) in ihrer dichtenden Stellung (32) befindet.

9. Verschlußtor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Paar (70) von Rädern mit parallelen Achsen (46) vorgesehen ist, die an entgegengesetzten Enden benachbart der gegenüberlxegenden Längskante (37) der Verschlußplatte (30) liegen, um die Verschlußplatte längs der Bahn (60) zu führen.

10. Verschlußtor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß weiter zwei an parallelen Achsen (8 2) senkrecht zur Verschlußplatte (30) angebrachte Walzen (80) vorgesehen sind, um die Verschlußplatte, wenn sie sich längs der Bahn (60) bewegt, seitlich zu führen.

11. Verschlußtor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn (60) einen zweiten Kurvenabschnitt (68) besitzt, um die ersten Räder (50) um einen zweiten Winkel von mehr als etwa 60° zu führen, während die Verschlußplatte (30) sich ihrer dichtenden Stellung (32) nähert.

12. Verschlußtor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Verschlußplatte (30) durch einen Winkel zwischen 75° und 105° geschwenkt wird.

13. Verschlußtor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Verschlußplatte (30) zwischen einer im wesentlichen vertikalen dichtenden Stellung (32) und einer im wesentlichen horizontalen offenen Stellung (34) geschwenkt wird.