[发明专利]在PVD工艺中用于圆柱、长形基材的夹具

说明书

一种要用在真空处理系统的真空室(16)内的夹具系统，包括：主轴(1)，在此被称为太阳轮(2)的齿轮，在此被称为辊子(3)的圆柱形物体，其显示出允许该齿轮与之啮合以使该圆柱形物体旋转的性能，保持板(4)，其中，所述太阳轮(2)和辊子(3)被制造为允许太阳轮(2)与辊子(3)啮合而使之旋转。

技术领域

本发明涉及要用在物理气相沉积(PVD)工艺中以处理圆柱形、伸长工件的夹具。在本发明的上下文中，术语工件也包含工具如切削刀具。本发明的夹具适用于涂覆以适于利用PVD工艺被涂覆任意利用PVD工艺可制造的涂层体系的任意基材制成的工件。本发明的夹具尤其适于用任何类型的阴极电弧沉积和溅射沉积工艺涂覆基材。

背景技术

从现有技术中已知在真空处理系统的真空室内预处理、涂覆和后处理工件以改善所述工件的某些性能。这些性能包括耐磨蚀磨损性和耐腐蚀磨损性，但不限于此。用于此目的的涂覆工艺包括薄膜沉积方法例如像PVD、CVD、PACVD，但也包括厚膜沉积方法，并且不限于此。在沉积PVD涂层之前，工件必须被小心清洁以保证在所有工件上的涂层的可靠粘附和均匀性。经过证实的增强涂层对基材的附着的预处理方法包含如从DE3330144中知道的借助电子轰击的加热，如DE2833876所描述的利用惰性气体离子的溅射刻蚀，和借助反应性化学的工件刻蚀。PVD技术包括阴极电弧沉积、电子束物理气相沉积、气化沉积、近空间升华、脉冲化激光沉积、溅射沉积、脉冲化电子沉积和升华夹层法。另外，该工件可被后处理，例如通过抛光所述表面和由此去除通常在阴极电弧气化中形成的液滴，改善抗磨性能。但是，这些用于预处理、涂覆和后处理的方法列举是非穷尽的。

PVD沉积技术例如像阴极电弧气化或溅射沉积(有时也称为溅射)在真空处理系统的真空室内进行。如上所述，PVD是一种用于在基材表面上沉积薄膜的方法。PVD方法的使用通常适用于沉积显示出数μm，优选在1-50μm之间厚度的涂层。

为了获得涂层厚度和质量的尽量均匀的分布，控制工件经过处理源和刻蚀源的移动是至关重要的。要预处理、涂覆和/或后处理的部分通常被紧固至围绕系统轴线对称设置的单独的工件座，或可转动安装在转台状的工件支座上。已知的工业装备通常采用工件座或转台类工件支座，它们可转动地连接至真空室，一般是真空室的底部。

待处理工件的均匀处理或均匀涂层厚度通常通过使用具有三重运动的工件支承装置获得。因此，提供第一系统，其可绕中心轴线相对于该设备转动。第一旋转系统以下被称为太阳系统。关于太阳系统，在后者上设置第二旋转系统，其旋转轴线相对于太阳系统的旋转轴线平行错开。第二旋转系统以下被称为行星系统。在行星系统上设有第三旋转系统，其在以下被称为月亮系统，其旋转轴线平行于行星系统和太阳系统。在太阳系统、行星系统和月亮系统之间的连接通常通过强制连接和齿轮机构来实现。月亮系统可以被间歇或连续地置于旋转运动中。

在US6620254中，Zaech和Kunz披露了一种用于真空处理的工件座，尤其是真空涂覆设备，其显示出三重运动。太阳系统可绕一个轴线相对于该设备转动并被接合至设备侧驱动装置。被称为行星系统的，具有相对于太阳系统的旋转轴线错开且平行的旋转轴线的第二旋转系统配备有关于该设备的驱动接合。被称为月亮系统的具有平行于太阳系统和行星系统的旋转轴线的旋转轴线的第三旋转系统被可转动安装并显示出与月亮系统的驱动接合。如此建立驱动接合，其导致不中断的工作。由于强制连接和齿轮机构，所披露的工件座显示出在工作中的月亮系统的特征运动，如本领域技术人员所已知。

在EP2048263B1中，Esser和Zaech披露了一种如此设计的工件支承装置，其提供了容易改变齿轮传动比的可能方式。所披露的工件支架的主要优点是简易的致动机构和同时改变齿轮传动比的能力。基架可绕主轴线转动且由电动机提供动力。所述致动不是通过使用中心致动器来完成。相反，一个抗扭矩齿轮被固定在枢转支座上，另一齿轮被安装在转台周面上。两个齿条-齿轮相互啮合。电机提供动力给在转台周面上的齿轮，于是工件座被旋转。工件座通过齿条齿轮，以产生工件座的强制旋转的方式被连接至中心轴。这种设计产生工件的连续旋转，这对沉积多层薄涂层至关重要。齿轮传动比可以通过改变齿轮上的齿的尺寸或数量被调节。