Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sputterstation für kreisscheibenförmige Werkstücke, dabei insbesondere für das Aufbringen reflektierender Schichten auf optische Datenträger, im Weiteren CD genannt. Die Station umfasst eine Schleusenkammer, eine Sputterquelle mit Wirkungsfläche sowie eine Transportkammer mit je einer Verbindungsöffnung zur Schleusenkammer und zur Sputterquelle, jeweils zum Durchtransport bzw. zum Transport eines Werkstückes in bzw. von einer Sputterposition. Die Station weist weiter eine Transporteinrichtung in der Transportkammer auf zum Transport eines Werkstückes zwischen den genannten \ffnungen.
Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, eine derartige Sputterstation vorzuschlagen, welche folgende Vorteile vereinigt:
- kleinst mögliche Bauform und minimaler Platzbedarf;
- kurze Zyklus-Zeiten zwischen Ein- und Ausschleusen eines Werkstückes;
- frei wählbare, beliebige Einbaulage, d.h. Sputtern von oben nach unten, von unten nach oben horizontal;
- modular in eine Sputtergesamtanlage einbaubar;
- im Aufbau einfach, robust und
- in der Herstellung und Wartung kostengünstig.
Diese Vorteile werden an der Sputterstation eingangs genannter Art dadurch erreicht, dass die Schleusenkammer und die Wirkungsfläche der Sputterquelle sich, über der Transportkammer, entlang einer diesbezüglichen Querachse gegenüberliegen und die Transporteinrichtung um eine, mit der genannten Querachse eine Ebene aufspannende, zur Querachse senkrechte Drehachse getrie- ben in der Transportkammer schwenkbar gelagert ist und mindestens einen zur Drehachse radial oder diesbezüglich parallel ausfahrbaren bzw. rückholbaren Trägerarm umfasst mit einer Werkstückaufnahme an seinem der Drehachse abgewandten Ende.
In bevorzugter Ausführungsform weist die erwähnte Transporteinrichtung mindestens zwei der erwähnten Arme auf.
Im Weiteren sind bevorzugterweise relativ zueinander bewegte Teile des erwähnten Armes balggekapselt.
Die erfindungsgemässe Station wird besonders einfach in ihrem Aufbau dadurch, dass in bevorzugter Ausführungsform die Werkstückaufnahme das Transportkammerseitige Schleusenventil der Schleusenkammer bildet und/oder die Abdichteinrichtung zwischen Sputterquelle und Transportkammer.
In höchst einfacher Art und Weise wird weiter die Realisation beliebig wählbarer Einbaulagen dadurch sichergestellt, dass die Werkstückaufnahme eine Halteverbindung für ein Werkstück aufweist, bevorzugt eine Einrast-Halteverbindung, bei kreisscheibenförmigen Werkstücken mit Zentrumsloch dabei vorzugsweise eine in dieses Zentrumsloch einrastende Federkugel-Rasteinrichtung.
Der Vorteil höchst kompakter Bauweise wird insbesondere und bevorzugterweise dadurch erreicht, dass die Schleusenkammer im Wesentlichen durch die Wandstärke der die eine der \ffnungen umgebenden Transportkammerwand aufgespannt ist und/oder dass der Sputterprozessraum im Wesentlichen durch die Wandungsstärke der Transportkammerwandung um die andere der erwähnten \ffnungen definiert ist.
Im Weiteren sind in bevorzugter Ausführungsform jedenfalls die Schleusenkammer und weiter die Transportkammer und/oder der Prozessraum der Sputterquelle je mit Pumpanschlüssen und/oder Flutungsanschlüssen versehen.
Eingebaut in eine Vakuum-Oberflächenbearbeitungsanlage, als Sputterstation, wird an einer derartigen Anlage bevorzugterweise nebst dem erwähnten Sputterstations-Modul ein Elektronikmodul zu Steuer- und Überwachungszwecken insbesondere der erwähnten Station vorgesehen sowie eine weitere Transporteinrichtung, welche von aussen die Schleusenkammer bedient. Bevorzugterweise bewegt sich dabei die weitere Transporteinrichtung insbesondere in einer Ebene parallel zur Ebene der \ffnung zwischen Transportkammer und Schleusenkammer der Station und bildet weiter bevorzugt das äussere Schleusenventil der Stationsschleusenkammer.
Die Erfindung wird anschliessend anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1: einen teilweisen Schnitt durch eine schematisiert und vereinfacht dargestellte, erfindungsgemässe Station;
Fig. 2: einen teilweise Längsschnitt durch einen Werkstückaufnahmeteller an der Station gemäss Fig. 1 mit Kugelrasteinrichtung für eine CD-Scheibe;
Fig. 3, 3a: schematisch eine erfindungsgemässe Station mit einer ersten Ausführung eines äusseren Schleusendeckels bzw.
Ventils;
Fig. 3b: die Aufsicht auf die Station gemäss Fig. 3a mit Ladearm als äussere Transporteinrichtung;
Fig. 4: in Darstellung analog zu Fig. 3 die erfindungsgemässe Station mit einer weiteren Ausführungsform ihres Lade/Entlademechanismus und
Fig. 5 bis 7: weitere Ausführungsformen des Belade/Entlademechanismus an einer erfindungsgemässen, analog zu Fig. 3 dargestellten Anlage mit erfindungsgemässer Station.
Gemäss Fig. 1 umfasst eine erfindungsgemässe Sputterstation eine Transportkammer 1 mit zwei sich entlang einer Querachse Q durch die Kammer 1 gegenüberliegenden \ffnungen 3o und 5o. An der \ffnung 5o ist eine Sputterquelle 7 angeflanscht mit schematisch dargestellter Peripheriemaske 9 und Zentrumsmaske 11 sowie Sputterwirkungsflache 7a. Senkrecht zur Achse Q und mit ihr in einer Ebene E liegend, ist die Rotationsachse A1 einer Transporteinrichtung 13 angeordnet mit einem Antrieb 15 und einem Träger 17. Am Träger 17 sind, sich gegenüberliegend, zwei balggekapselt gegen die \ffnungen 3o bzw. 5o ausfahrbare bzw. rückholbare Arme 19 angeordnet, welche an ihren Enden je einen Aufnahmeteller 21 für ein scheibenförmiges Werkstück 23 mit Zentrumsloch aufweisen.
Die Wandung 25 der Transportkammer 1, welche mit entsprechender Wandungsstärke die \ffnung 30 umgibt, definiert die Schleusenkammer 3. Das der Transportkammer 1 zugewandte Schleusenventil wird durch den in entsprechende Position gebrachten Aufnahmeteller 21 für das Werkstück 23 gebildet. Am Teller 21 ist, bei Ausbildung des Werkstückes mit Zentrumsloch und wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, ein Zentrumsdorn 30 vorgesehen, mit radial federgespannten Rastkugeln 32, welche bei aufgestülptem Werkstück 23 dieses haltern. Anstelle einer Rast-Halterung könnte auch eine Saug- oder Magnet-Haltung vorgesehen werden.
Damit ist es möglich, die erfindungsgemässe Station in beliebiger räumlicher Orientierung zu betreiben. Gestrichelt dargestellt ist der äussere Schleusenkammerdeckel bzw. das äussere Schleusenkammerventil 34, welches durch eine entsprechend ausgebildete, nicht direkt zur erfindungsgemässen Station, aber zur Anlage gehörende weitere Transporteinrichtung oder aber durch einen eigens dafür vorgesehenen Deckel gebildet ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann das äussere Schleusenventil 34 eine zentrale Einnehmung aufweisen, in die der Dorn 30 für die Übernahme bzw. Rückgabe des Werkstückes eingreift, wobei am Ventil 34, wie mit den Pfeilen v dargestellt, z.B. eine Saugeinrichtung die Werkstücke an das Ventil zieht oder freigibt.
Auch im Bereich der \ffnung 50, an welche die Sputterquelle 7 angeflanscht ist, wird durch die Wandung 25 der Kammer 1 bzw. deren Stärke der Sputterprozessraum gebildet.
Auf Grund der hohen Kompaktheit und insbesondere auch der kleinvolumigen Schleusenkammer 3 wird eine sehr kleine Zykluszeit für die CD-Beschichtung erreicht, beispielsweise in der Grössenordnung von drei Sekunden ab Beladen der Schleusenkammer 3 bis zum Entladen der Schleusenkammer 3 mit demselben Werkstück.
Bei 36 ist ein Pump/Flutanschluss zur Schleusenkammer dargestellt, bei 38 ein solcher Anschluss für die Transportkammer und den Prozessraum 5 der Sputterstation in der \ffnung 5o, wobei hier gegebenenfalls auch zusätzlich noch ein Pump/Flutanschluss vorgesehen sein kann.
In Fig. 3a ist die eben beschriebene Station dargestellt, wobei mit denselben Bezugszeichen, wie bereits in Fig. 1 verwendet, lediglich Transporteinrichtungs-Antrieb 15, Sputterquelle 7 und Träger 17 versehen sind. Nach den Erläuterungen zu Fig. 1 ist dem Fachmann der Aufbau der Station gemäss Fig. 3a ohne weiteres klar. Das äussere Schleusenventil wird durch einen Deckel 34a gebildet, welcher beispielsweise mit einer pneumatischen Antriebsanordnung 40 betrieben wird. In Fig. 3b ist die Station gemäss Linie III-III von Fig. 3a dargestellt.
Im Weiteren ist schematisch in Fig. 3b der Ladearm 42, beispielsweise einer Presse für die CD, dargestellt, welcher nach erfolgtem Pressvorgang die CD als Werkstück 23 entsprechend der Schwenkbewegung omega 2 zwischen \ffnung 30 von Fig. 1 und Schleusendeckel 34a von Fig. 3a einschiebt, dort die Scheibe an den Aufnahmeteller 21 übergibt, rückfährt, worauf der Schleusendeckel 34a die Schleusenkammer 3 verschliesst.
In den Fig. 4, 5, 6 und 7 sind jeweils in Darstellung gemäss Fig. 3a die erfindungsgemässen Stationen dargestellt. Die Station ist in den Fig. 4 bis 7 generell mit 50 bezeichnet.
Eine zweiarmige Transporteinrichtung 52 weist gemäss Fig. 4 mindestens zwei bezüglich ihrer Drehachse A2 radial angeordnete, um 90 DEG versetzte Transportarme 54 auf, je radial ausfahrbar bzw. rückholbar. Die Achse A2 steht senkrecht zur Ebene E gemäss Fig. 1. Beispielsweise mit Saughalteorganen versehene Aufnahmeteller 56 an den Armen 54 erlauben es, von einem Linearförderer 58 die Werkstückscheiben zu übernehmen und in Einschleusposition zu bringen, wobei vorzugsweise der jeweils gegenüber der Schleuse positionierte Transportteller 56 als äusseres Schleusenventil wirkt. Die Schleusenstation 50 ist hier mit horizontaler Achse Q betrieben.
Gemäss Fig. 5 ist, wie dem Fachmann ohne weiteres klar wird, eine äussere bzw. weitere Transporteinrichtung 52a vorgesehen, welche wiederum mit radial auskragenden Armen 54 und Aufnahmetellern 56 um eine in der Ebene E und parallel zur Achse A1 der Station gemäss Fig. 1 liegende Achse A3 getrieben schwenkbar ist. Auch hier bilden die jeweils entsprechend positionierten Aufnahmeteller 56 an der weiteren Transporteinrichtung 52a das äussere Schleusenventil für die Station 50. Die Station 50 ist bei der Ausführungsvariante gemäss Fig. 5 vertikal nach unten wirkend angeordnet.
Gemäss Fig. 6 weist die äussere Transporteinrichtung 52b zu deren Drehachse A3 parallel ausfahrbare bzw. rückholbare Arme 54b auf, je mit entsprechenden Aufnahmetellern 56b. Die Achse A3 ist parallel zur Achse Q der Station, welche bei der Ausführungsform gemäss Fig. 6 vertikal nach oben wirkt. Auch hier übernehmen die Werkstückträgerteller 56b in jeweiliger Position die Funktion des äusseren Schleusenventils.
Gemäss Fig. 7 umfasst, wie schematisch dargestellt, die äussere Transporteinrichtung einen Klapparm 58, mit schwenkbar daran gelagertem Aufnahmeteller 60. Auch hier kann der Werkstücktransportteller 60 das äussere Schleusenventil der Station 50 bilden.
Wie in Fig. 1 bei 55 weiter dargestellt ist, wird der Station bei Aufbau einer erfindungsgemässen Anlage eine Steuer- und Überwachungseinheit als eigenes Modul zugeordnet.
The present invention relates to a sputtering station for circular workpieces, in particular for the application of reflective layers to optical data carriers, hereinafter referred to as CD. The station comprises a lock chamber, a sputter source with an effective area and a transport chamber, each with a connection opening to the lock chamber and to the sputter source, in each case for the through-transport or for the transport of a workpiece into or from a sputter position. The station also has a transport device in the transport chamber for transporting a workpiece between the openings mentioned.
The aim of the present invention is to propose such a sputtering station, which combines the following advantages:
- smallest possible design and minimal space requirement;
- short cycle times between infeed and outfeed of a workpiece;
- freely selectable, any installation position, i.e. Sputtering from top to bottom, from bottom to top horizontally;
- Can be installed modularly in an overall sputtering system;
- Simple, robust and easy to set up
- inexpensive to manufacture and maintain.
These advantages are achieved at the sputtering station of the type mentioned at the outset in that the lock chamber and the effective area of the sputtering source lie opposite one another, along the relevant transverse axis above the transport chamber, and the transport device is driven around an axis of rotation spanning a plane with the said transverse axis and perpendicular to the transverse axis - Ben is pivotally mounted in the transport chamber and comprises at least one support arm which can be extended or retracted radially or in parallel with respect to the axis of rotation with a workpiece holder at its end facing away from the axis of rotation.
In a preferred embodiment, the transport device mentioned has at least two of the arms mentioned.
Furthermore, parts of the arm mentioned which are moved relative to one another are preferably encapsulated in bellows.
The structure of the station according to the invention is particularly simple in that, in a preferred embodiment, the workpiece holder forms the lock valve of the lock chamber on the transport chamber side and / or the sealing device between the sputtering source and the transport chamber.
In a very simple manner, the implementation of any selectable installation positions is further ensured by the fact that the workpiece holder has a holding connection for a workpiece, preferably a snap-holding connection, in the case of circular disk-shaped workpieces with a center hole, preferably a spring ball locking device which snaps into this center hole.
The advantage of a highly compact design is achieved in particular and preferably in that the lock chamber is essentially spanned by the wall thickness of the transport chamber wall surrounding the one of the openings and / or that the sputtering process space is essentially by the wall thickness of the transport chamber wall around the other of the openings mentioned is defined.
Furthermore, in a preferred embodiment, the lock chamber and further the transport chamber and / or the process space of the sputter source are each provided with pump connections and / or flooding connections.
Installed in a vacuum surface processing system, as a sputtering station, an electronic module for control and monitoring purposes, in particular the mentioned station, is preferably provided in addition to the mentioned sputtering station module, as well as a further transport device which serves the lock chamber from the outside. The further transport device preferably moves in particular in a plane parallel to the plane of the opening between the transport chamber and the lock chamber of the station and more preferably forms the outer lock valve of the station lock chamber.
The invention is subsequently explained using figures. Show it:
Fig. 1: a partial section through a schematically and simplified, inventive station;
2: a partial longitudinal section through a workpiece holding plate at the station according to FIG. 1 with ball locking device for a CD disc;
3, 3a: schematically an inventive station with a first embodiment of an outer lock cover or
valve;
3b: the top view of the station according to FIG. 3a with a loading arm as the outer transport device;
4: in a representation analogous to FIG. 3, the station according to the invention with a further embodiment of its loading / unloading mechanism and
5 to 7: further embodiments of the loading / unloading mechanism on a system according to the invention, shown analogously to FIG. 3, with a station according to the invention.
1, a sputtering station according to the invention comprises a transport chamber 1 with two openings 3o and 5o lying opposite one another along a transverse axis Q through the chamber 1. A sputtering source 7 is flanged to the opening 50 with a schematically represented peripheral mask 9 and center mask 11 as well as a sputtering effect surface 7a. Perpendicular to the axis Q and lying with it in a plane E, the axis of rotation A1 of a transport device 13 is arranged with a drive 15 and a carrier 17. On the carrier 17 there are two bellows encapsulated opposite one another against the openings 3o and 5o Retractable arms 19 are arranged, each of which has at its ends a receiving plate 21 for a disk-shaped workpiece 23 with a center hole.
The wall 25 of the transport chamber 1, which surrounds the opening 30 with a corresponding wall thickness, defines the lock chamber 3. The lock valve facing the transport chamber 1 is formed by the receiving plate 21 for the workpiece 23 which has been brought into the appropriate position. On the plate 21, when the workpiece is formed with a center hole and as shown schematically in FIG. 2, a center mandrel 30 is provided with radially spring-loaded locking balls 32 which hold the workpiece 23 in place. Instead of a latching holder, a suction or magnetic position could also be provided.
It is thus possible to operate the station according to the invention in any spatial orientation. The outer lock chamber cover or the outer lock chamber valve 34 is shown in dashed lines, which is formed by a correspondingly designed further transport device which does not belong directly to the station according to the invention but which is part of the system, or by a cover provided specifically for this purpose. As can be seen from Fig. 2, the outer lock valve 34 can have a central recess into which the mandrel 30 engages for the transfer or return of the workpiece, with the valve 34, as shown by the arrows v, e.g. a suction device pulls or releases the workpieces to the valve.
In the area of the opening 50, to which the sputter source 7 is flanged, the wall 25 of the chamber 1 or its thickness forms the sputtering process space.
Due to the high compactness and in particular also the small-volume lock chamber 3, a very short cycle time for the CD coating is achieved, for example in the order of three seconds from loading the lock chamber 3 to unloading the lock chamber 3 with the same workpiece.
At 36 a pump / flood connection to the lock chamber is shown, at 38 such a connection for the transport chamber and the process space 5 of the sputtering station in the opening 50, wherein a pump / flood connection can also be provided here if necessary.
The station just described is shown in FIG. 3a, only the transport device drive 15, sputtering source 7 and carrier 17 being provided with the same reference numerals as already used in FIG. 1. According to the explanations relating to FIG. 1, the structure of the station according to FIG. 3a is readily apparent to the person skilled in the art. The outer lock valve is formed by a cover 34a, which is operated, for example, with a pneumatic drive arrangement 40. 3b shows the station along line III-III of FIG. 3a.
Furthermore, the loading arm 42, for example a press for the CD, is shown schematically in FIG. 3b, which, after the pressing process has been carried out, the CD as workpiece 23 corresponding to the pivoting movement omega 2 between opening 30 from FIG. 1 and lock cover 34a from FIG. 3a inserts, there transfers the disc to the receiving plate 21, moves back, whereupon the lock cover 34a closes the lock chamber 3.
FIGS. 4, 5, 6 and 7 each show the stations according to the invention as shown in FIG. 3a. The station is generally designated 50 in FIGS. 4 to 7.
According to FIG. 4, a two-arm transport device 52 has at least two transport arms 54 which are arranged radially with respect to their axis of rotation A2 and are offset by 90 °, each being radially extendable or retractable. The axis A2 is perpendicular to the plane E according to FIG. 1. For example, receiving plates 56 on the arms 54, which are provided with suction holding members, make it possible to take over the workpiece disks from a linear conveyor 58 and to bring them into the infeed position, preferably with the transport plate 56 positioned opposite the lock acts as an external lock valve. The lock station 50 is operated here with a horizontal axis Q.
5, as is readily apparent to those skilled in the art, an outer or further transport device 52a is provided, which in turn has radially projecting arms 54 and receiving plates 56 around one in plane E and parallel to axis A1 of the station according to FIG. 1 lying axis A3 driven is pivotable. Here, too, the correspondingly positioned receiving plates 56 on the further transport device 52a form the outer lock valve for the station 50. In the embodiment variant according to FIG. 5, the station 50 is arranged to act vertically downward.
According to FIG. 6, the outer transport device 52b has arms 54b that can be extended or retracted parallel to its axis of rotation A3, each with corresponding receiving plates 56b. The axis A3 is parallel to the axis Q of the station, which acts vertically upwards in the embodiment according to FIG. 6. Here too, the workpiece carrier plates 56b assume the function of the outer lock valve in the respective position.
7, as shown schematically, the outer transport device comprises a folding arm 58 with a mounting plate 60 pivotally mounted thereon. Here, too, the workpiece transport plate 60 can form the outer lock valve of the station 50.
As further shown in FIG. 1 at 55, the station is assigned a control and monitoring unit as a separate module when a system according to the invention is set up.