CN101213603B - 用于涂覆光学数据载体的片状衬底的装置和方法 - Google Patents

Abstract

为了在涂覆用于光学数据载体的片状衬底时在较低的装置费用下实现更多的灵活性，本发明提供了一种在真空输送腔中的带有1至n个输入/输出口和2至n个涂覆口的涂覆装置。一些其数量对应于涂覆口的数量的阴极溅射装置设置在真空输送腔的壁中。该装置可以平行地为两个至n个衬底提供大体上相同的覆层或者也可以是不同的覆层。此外它能够在串联运行中为衬垫提供两个至n个覆层。

Description

用于涂覆光学数据载体的片状衬底的装置和方法

技术领域

本发明涉及一种用于涂覆光学数据载体的片状衬底的装置和方法。

背景技术

在制造光学数据载体，如例如CD，DVD，Blu-ray(蓝光)和它们各自的下级格式(Unterfomaten)时，需要在载体衬底上施加反射覆层。依据要形成的光学数据载体的不同情况，可能需要将一个覆层施加到一个单一的载体衬底上(单层格式)或者将两个由通常不同的材料或材料组分构成的覆层施加到两个不同的载体衬底上(双层格式)。对于未来还可以考虑将两个或更多个由可能是不同的材料构成的覆层施加到载体衬底上。

涂覆一般通过阴极溅镀装置实施，其中由涂覆材料构成的靶子被溅射，以涂覆载体衬底。此时涂覆总是在真空中实施的。

为了制造单层格式和双层格式分别采用了不同的阴极溅镀装置，其中为了制造双层格式使用了两个单独的涂覆装置具有单独的闸腔、输送腔和阴极溅射腔。此时的缺点是需要相对较大数量的阴极溅镀装置，特别是对于双层格式而言，它们需要自己的带有相应的输送单元的闸腔和输送腔。

发明内容

因此，从已知的涂覆装置出发，本发明的任务是，提出一种用于涂覆光学数据载体的片状衬底的装置和方法，它能够以简单的和成本有利的方式实现衬底的涂覆，特别是平行地涂覆用于双层格式的单独的衬底。

按照本发明，该任务在一种用于涂覆光学数据载体的片状衬底的装置中这样得到解决，即该装置具有以下部分：构成真空腔的外壳，其中外壳具有至少两个涂覆口和至少一个输入/输出口，其中至少两个衬底可以同时通过输入/输出口装入真空腔中或从真空腔中卸出；至少两个阴极溅射装置，其中每个阴极溅射装置从外部真空密封地封闭外壳的涂覆口中的一个涂覆口，和其中阴极溅射装置各具有一个要溅射的靶子；布置在真空腔内的输送装置，其用于在至少一个输入/输出口和涂覆口之间同时输送至少四个衬底；和控制单元，其用于依据要求的涂覆结果这样地控制输送装置，使得衬底从至少一个输入/输出口按顺序地输送到第一涂覆口、第二涂覆口和接着输送到至少一个输入/输出口(串联控制)或这样地，使得衬底从至少一个输入/输出口输送到一个涂覆口和接着直接地输送到至少一个输入/输出口(并联控制)。上述装置能够一方面以很低的装置费用在并联控制输送装置的情况下实现单层格式和双层格式的制造，以及在串联控制输送装置时在衬底上涂覆两个或更多覆层。因此同一个装置可以用于不同的格式，并且对于双层格式可以设置一个单独的设备。此外特别是在衬底上涂覆多个覆层时不需要将衬底在具有自己的闸腔，输送装置等等的不同的涂覆装置中的不同的涂覆工序之间运进和又运出。这样就大大低降低了装置费用和控制技术上的费用。

本发明的任务还由一种用于涂覆光学数据载体的片状衬底的装置解决，其中该装置具有构成真空腔的外壳，其具有至少两个涂覆口和至少一个输入/输出口；两个阴极溅射装置，其分别从外部真空密封地封闭外壳的涂覆口中的一个涂覆口并且各具有一个要溅射的靶子；和布置在真空腔内的具有至少四个衬垫接纳器的输送装置，其用于在至少一个输入/输出口和至少两个涂覆口之间同时和并列地输送至少两个衬底。

上述装置特别是设计用于涂覆多个用于单层或双层格式的衬底，其中在一个具有单个的输送装置和单个的真空腔的单独的装置内能够同时涂覆至少两个衬底。

优选地，输入/输出口和涂覆口在外壳的一个共同的壁中构成，其简化了衬底的装载和卸载并且能够实现简单结构的输送装置。

按照本发明的一个优选实施例，至少两个阴极溅射装置具有不同的材料的靶子，这特别是对制造双层格式大多是必须的。但是，单层格式也可以用不同的覆层制造，只有要求的话。

按照本发明的一个特别优选的实施例，输送装置基本上在水平定向上支承衬底，这能够实现与现有的制造系统进行很好的连接，在这些系统中衬底一般在水平定向上支承。因此不需要改变衬底的位置，这便于建造和控制相应的操作装置。优选地，外壳的该壁是外壳的一个上壁，这便于衬底的装载和卸载和特别是便于对阴极溅射装置的作用，例如为了进行靶子更换或者维修。

优选地，输送装置具有可旋转的带至少四个接纳器的输送单元和至少一个单独的升降单元。通过将可旋转的输送单元与升降单元分开，各自的单元可以简单地构造和控制。为了使衬底或衬底盘运动到输入/输出口和/或涂覆口和从它们那里离开，此时需要升降单元。

优选地，设置至少两个单独的升降单元，以便例如为输入/输出口和涂覆口设置不同的升降单元。此时优选地使升降单元的升降元件与其中一个壁中的各自的开口对准。

本发明的任务还通过一种用于在使用前述的装置下涂覆光学数据载体的片状衬底的方法解决，其中通过至少一个输入/输出口将至少两个衬底同时装入真空腔中；通过输送装置将衬底同时输送到各自的涂覆口；和在各自的涂覆口处将衬底同时涂覆上覆层。由此在同一个装置内同时涂覆两个衬底，这样能够实现高的生产量，同时减小了装置费用。

该任务还通过一种用于在使用前述的装置下涂覆光学数据载体的片状衬底的方法解决，其中通过至少一个输入/输出口将一个衬底装入真空腔中，该衬底通过输送装置输送到第一涂覆口和在第一涂覆口处进行涂覆，该衬底接着通过输送装置输送到第二涂覆口，在此处将衬底涂覆上第二覆层，其中第一和第二覆层由不同的材料组成。在该方法中，衬底在一个单独的装置内以简单和成本合理的方式涂覆不同的覆层材料。其中在第一和第二涂覆口处同时涂覆不同的衬底，从而当其中一个衬底在第二涂覆口处涂覆第二覆层涂覆时，另一个衬底可以在第一涂覆口处涂覆第一覆层。由此使设备获得高的生产量。

在本发明的一个特别优选的实施例中，衬底在涂覆期间保持静止，这有利于衬底盘的均有涂覆。

附图说明

以下参见附图依据一个优选实施例详细描述本发明；在附图中：

图1显示了按照本发明的涂覆装置的一个示意俯视图；

图2显示了涂覆装置的一个示意剖视图通过，其中为了简化视图去掉了一些部件；

图3显示了按照本发明的涂覆装置的一些部件的示意透视图。

具体实施方式

以下对照附图详细描述用于涂覆光学数据载体的片状衬底的涂覆装置1，其中在附图中用相同的附图标记表示相同的或相似的元件。涂覆装置1具有外部输送装置3，装载/卸载部段4，内部输送装置5(图2)，以及涂覆部段6。

外部输送装置3由通过具有四个支承臂12的旋转升降器10构成。四个支承臂12各固定在一个没有详细示出的旋转升降轴上并且这样地布置使得它们形成X形状。在它们的自由端上，支承臂12各支承一个接纳盘14，在它的底面上布置了没有详细示出的衬底抓持器，例如其形式为真空抓持器和/或内孔抓持器。接纳盘此时这样布置，使得其中点位于一个圆线上，该圆线相对于没有示出的旋转升降轴的旋转轴线是同轴的。

涂覆装置1的装载/卸载部段4基本上由通过真空腔外壳21的盖板20构成。如在图2中可以看到的，真空腔外壳基本上由具有凹陷部的基板22以及盖板20组成。盖板弯曲盖住基板22中的凹陷部，从而，如后面还要详细描述的，凹陷部形成真空输送腔。在装载/卸载部段4的区域中，盖板20具有两个输入/输出口25，其可以最佳地在图2和3中看到输入口25具有一个带圆形内周面27的下开口部段以及一个带圆形内周面29的上部段。在输入/输出口25的下部段和上部段之间构成支承凸肩30。

内周面27的尺寸这样确定，使得它能够让要涂覆的片状衬底通过。内周面29的尺寸这样确定，使得它能够部分地接纳外部输送装置3的接纳盘14，其中接纳盘的底面能够与支承凸肩30紧密地啮合。

在内周面27的区域中设有至少一个通风/排风口32，其功能后面还要详细描述。

输入/输出口的中点与接纳盘14的中点一样位于相同的圆线上并且输入/输出口之间的间距对应于外部输送装置的两个接纳盘14之间的间距，以便实现在输入/输出口处两个衬底的同时装载和卸载。

代替两个分开的输入/输出口还可以设置一个单独的输入/输出口，其中该输入/输出口应该能够同时装载和卸载第二个衬底。

内部输送装置5基本上由旋转单元40以及升降单元42组成，其中两个升降单元示于图2中。旋转单元基本上由带有与旋转盘46连接的输出轴的旋转驱动装置，如例如电动机组成。在旋转盘的外周面的区域中支承元件48这样地安置，使得它们能够被旋转盘46提升。

支承元件48具有主体49和与主体49对中心地安置的支柱销50。主体49具有大于输入/输出口25的内周面29的周面。此外主体49具有密封元件，如例如O形环，以便在传递位置上相对于盖板20的底面进行密封，如后面还要详细描述的那样。

支承元件的升降运动通过升降单元42来实现，该升降单元对准输入/输出口并且产生朝着该输入/输出口或者离开该输入/输出口的线性的升降运动。升降单元42通过相应的开口延伸到在真空腔区域中的真空外壳21的基板22中并且以密封的方式固定在基板22上。电动机以相同的的方式固定在基板22上，其中电动机44的输出轴以真空密封的方式延伸通过基板22中的相应的开口。

涂覆部段6基本上由两个阴极溅射装置60组成，其布置在的盖板20中的两个涂覆口62的区域中。

阴极溅射装置60具有一般公知的结构，带有要溅射的靶64、外掩模65和内掩模66以及转动的磁体装置67。

阴极溅射装置60位于与盖板20牢固连接的接收元件70上，其中外掩模65直接地安放在盖板20上。此时外掩模65至少部分地延伸到涂覆口62中。阴极溅射装置60真空密封地与接收元件70或盖板20连接。

以下详细描述涂覆装置1的运行，其中首先描述同时涂覆多个用于单层或双层格式的衬底的运行。

处于阴极溅射装置60中靶子64带有相同的或不同的靶材料，其中相同的材料一般用于单层格式(Single-Layer-Format)而不同的材料一般用于双层格式(Double-Layer-Format)。

通过外部输送装置3首先从一个用于制造光学数据载体的设备的没有详细示出的外部输送装置上取下两个衬底，接着使其运动到输入/输出口25的区域中。此时各一个衬底通过旋转升降器10运动到输入/输出口上方。接着旋转升降器10进行下降运动，以使接纳盘部分地运动到输入/输出口25内并且与支承凸肩30密封地接触。在该时刻支承盘48处于一个提升的位置并且衬底被放置到支柱销50上。通过排风口32使在接纳盘14和支承元件48之间构成的闸腔排气。接着下降支承元件48，使衬底自此处于真空输送腔中。通过将旋转盘46旋转180°使衬底同时进入到各个涂覆口62的区域中。在该位置上，支承元件48被相应的升降单元42提升，并且是这样进行的，使得要涂覆的衬底与外周面上的外掩模65和在一个中间孔的区域中的内掩模66啮合。接着以已知的方式控制阴极溅射装置，以便通过溅射靶子64实施对衬底的涂覆。

接着再次下降支承元件48并且通过旋转盘46的180°的旋转又进入到输入/输出口25的区域中。从那里将支承元件48与位于其上的被涂覆的衬底一起再次提升。在支承元件48和接纳盘14之间构成的腔被通风并且衬底通过相应的抓持器被安置到接纳盘14上，接着通过旋转升降器的升降运动被提升。通过接着的旋转运动将它们从输入/输出口25的区域中输送出去。

如从上述描述中得知的，各两个衬底被同时装载，输送到各自的涂覆位置，在那里同时被涂覆，接着又被输送到装载位置并从那里取走。当衬底在涂覆位置上进行涂覆时，可以在输入/输出口25处取走已经被涂覆的衬底并将新的衬底装载到装置1中。

该设备由此达到了非常高的生产量，其大约是只带有一个阴极溅射装置的设备的生产量的两倍。

上述涂覆过程被描述为并联涂覆过程，因为是并列地将两个衬底各涂覆一次。

现在在以下描述串联涂覆过程，其中衬底被涂覆两个或多个通常是不同的覆层。按照以下的描述在阴极溅射装置60设有由不同的材料制成的靶子64。但是也可以考虑采用相同的材料制成的靶子，以便将相同的材料的两个覆层施加到衬底上。

两个衬底又是以上述方式方法通过输入/输出口25装载到涂覆装置1中。接着衬底通过旋转盘46这样地输送，使得其中一个衬底位于涂覆口中62的一个第一涂覆口的下面。另一个衬底在此时刻没有位于涂覆口的区域中。在第一涂覆口62的区域中的衬底通过升降单元62的相应的升降运动提升到涂覆位置中并且通过相应的阴极溅射装置进行涂覆。接着衬底又被下降和使旋转盘46继续运动，并且是这样地运动，使得先前被涂覆的衬底自现在起处于涂覆口62中的一个第二涂覆口的区域中，而先前没有被涂覆的衬底处于第一涂覆口62的区域中。现在两个衬底通过相应的升降单元提升和通过各自的阴极溅射装置60进行涂覆。接着它们又被下降和旋转盘46又继续节奏式地运动，并且这样地，使得现在被两次涂覆的衬底处于输入/输出口25的区域中，而被一次涂覆的衬底处于第二涂覆口62的区域中。该衬底通过相应的升降单元42提升到涂覆位置上和通过阴极溅射装置60进行涂覆。

接着它被再次下降和通过旋转盘46的运动被带到输入/输出口65的区域中。此时两个涂覆的衬底处在输入/输出口25的区域中并且它们将以上述的方式和方法从涂覆装置1中取走。

在这种串联运行的情况下，可以在一个单独的涂覆装置内对衬底涂覆多个覆层。

在前述的工艺过程中，可以在两个衬底通过各自的阴极溅射装置进行涂覆期间，在输入/输出口25的区域中将新的衬底装载到装置1中，或者将已经涂覆的衬底卸载，从而在每次旋转运动46之后总是有一个还没有被涂覆的衬底达到第一涂覆口62的区域，而被一次涂覆的衬底达到第二涂覆口62的区域。

前面对优选的实施例照对本发明做了详细的描述，但是本发明并不局限于具体示出的实施例。例如可以设置不同数量的输入/输出口以及带有相应的阴极溅射装置的不同的涂覆口。装置一般包括1至n个输入/输出口，其总体上可以接纳至少2至n个衬底，和2至n个带有相应的阴极溅射装置的涂覆口，其上总共可以同时涂覆n个衬底。输入/输出口和涂覆口的数目不是必须受衬底的数目约束。还可以考虑的是通过相应较大的开口引入和涂覆两个或更多的衬底。

不仅在并联运行中而且在串联运行中都可以采用不同材料的靶子。此外还可以考虑的是，在串联运行中采用相同的材料用于靶子，例如当需要用同一种材料构成两层时。

Claims (13)

1.用于涂覆光学数据载体的片状衬底的装置，其包括以下部分：

用于构成真空腔的外壳，其中外壳具有至少两个涂覆口和至少一个输入/输出口，其中至少两个衬底能够同时通过输入/输出口装入真空腔中或从真空腔中卸出；

至少两个阴极溅射装置，其中每个阴极溅射装置从外部真空密封地封闭外壳的涂覆口中的一个涂覆口，并且其中阴极溅射装置各具有一个要溅射的靶子；

布置在真空腔内的输送装置，其用于在至少一个输入/输出口和涂覆口之间同时输送至少四个衬底；和

控制单元，其能够依据要求的涂覆结果在串联运行方式下或者在并联运行方式下控制输送装置，其中衬底在在串联运行方式下从至少一个输入/输出口按顺序地输送到第一涂覆口、第二涂覆口和接着输送到至少一个输入/输出口；其中所述衬底在并联运行方式下从至少一个输入/输出口输送到一个涂覆口并接着直接地输送到至少一个输入/输出口。

2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，所述输入/输出口和涂覆口在外壳的一个共同的壁中构成。

3.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，至少两个阴极溅射装置具有带不同的材料的靶子。

4.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，输送装置基本上在水平方向上支承衬底。

5.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在外壳的上壁中构造所述输入/输出口以及涂覆口。

6.按照权利要求1或2所述的装置，其特征在于，输送装置具有一个带至少四个接纳器的能旋转的输送单元和至少一个单独的升降单元。

7.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，所述输送装置设有至少两个单独的升降单元。

8.按照权利要求6所述的装置，其特征在于，升降单元的升降元件与外壳的输入/输出口以及涂覆口对准。

9.用于在使用按照权利要求1至8中之一所述的装置下涂覆光学数据载体用的片状衬底的方法，包括以下步骤：

通过所述至少一个输入/输出口将至少两个衬底同时装入真空腔中；

通过输送装置将衬底同时输送到各自的涂覆口；

在各自的涂覆口处将衬底同时涂覆上第一覆层。

10.按照权利要求9的方法，其特征在于，衬底在涂覆了第一覆层之后同时通过输送装置输送到至少一个输入/输出口，从此处它们被同时从真空腔中取走。

11.用于在使用按照权利要求1至8中之一所述的装置下涂覆光学数据载体用的片状衬底的方法，包括以下步骤：

通过所述至少一个输入/输出口将一个衬底装入真空腔中；

通过输送装置将衬底输送到第一涂覆口；

在第一涂覆口处将衬底涂覆上第一覆层；

通过输送装置将衬底输送到第二涂覆口；

在第二涂覆口处将衬底涂覆上第二覆层，其中第一和第二覆层由不同的材料构成。

12.按照权利要求11的方法，其特征在于，在第一和第二涂覆口处同时涂覆不同的衬底。

13.按照权利要求9至12中之一所述的方法，其特征在于，衬底在进行涂覆期间保持静止。

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