CN101980935A - 用于在溅射涂膜系统中固定和运输对撞击敏感的片的方法及装置 - Google Patents

用于在溅射涂膜系统中固定和运输对撞击敏感的片的方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于在给溅射系统供料的超净室中固定玻璃片的装置和方法，包括下列特征：a)辊子驱动器(12)，其设计成将运输框架(19)输送到定心单元，并将所述框架从所述单元输送到溅射系统，定心单元使运输框架(19)在水平方向上居中；b)升高和降低磁性轨座(2)中的运输框架(19)的框架提升单元(7)；c)固定和释放运输框架(19)的固定单元(5，8)，被提供用于打开和关闭容纳玻璃板(18)的框架夹子(17)的打开头(3)；d)用于使所述玻璃板(18)升高和枢转的提升单元，该单元使玻璃板进入垂直位置并将所述玻璃板置于运输框架(9)中。

Description

用于在溅射涂膜系统中固定和运输对撞击敏感的片的方法及装置
技术领域
属于我们日常必需品的很多技术装置需要在生产过程中溅射涂膜。我们可以在计算机硬盘、CD存储介质和LCD平面屏幕、溅镀轴承、现代热防护玻璃、镜子、卤素发射体或汽车前灯中找到这些层。所有这些有用的装置在不通过溅射进行涂膜的情况下是不能实现的。
背景技术
英语表达“to sputter(溅射)”，“sputtering(溅射的)”表示阴极溅射的工艺。在这种情况下，氩离子撞击在阴极(所谓的靶子)上，在阴极通常存在500伏特的电压。当离子撞击时，原子被从阴极释放并在周围环境中聚集，这导致层的生长。对于溅射涂膜来说重要的部件是所谓的磁控管(具有集成磁性系统的阴极)和真空室(接收器室)。
在许多情况中，待涂膜材料是大的玻璃片。
在较大设计和大数量的平面屏幕的生产中，这种对震动敏感的片的生产和进一步处理也是需要的。有关历史：
现代平面屏幕正越来越多地代替旧的电子管监视器，并且也正在变得越来越便宜。
它们基于TFT/LCD技术。在上下文中，LCD(液晶显示器)代表液晶在屏幕的单独像素中的使用，TFT代表“薄膜晶体管”。TFT是非常小的晶体管元件，它们控制液晶的方向，因而控制其光透射。
平面屏幕显示器由许多像素组成，每个像素依次由对应于红色、绿色和蓝色的三个LCD单元(子像素)组成。15英寸屏幕(沿对角线测量)包含大约800000像素或大约240万LCD单元。
关于理解操作的模式：
液晶单元(LCD单元)以与偏光太阳镜相似的方式工作。如果两个偏光玻璃彼此叠置并开始相对于彼此转动，则一开始能看到越来越少的东西，然后根本什么都看不到。这个结果的出现是因为偏光玻璃仅仅让在特殊平面中振动的光波透过。如果两个这种玻璃彼此叠置并且相对于彼此转动90°，则光中的一些仍能通过第一片玻璃，但不再通过第二片玻璃，这是因为第二片玻璃与入射光波呈横向并且将它们过滤掉了。
LCD单元以相同原理工作。它由相对于彼此转动90°的两个偏光玻璃组成，因而根据上面的说明，没有光能通过这两个偏光玻璃。具有使光的振动平面旋转的自然属性的液晶层位于这两个偏光玻璃之间，该液晶层正好足够厚，使得通过第一片偏振片玻璃的光回转90°，因而通过第一片偏光玻璃的光也能通过第二片偏光玻璃，也就是说变得对于观众可见。
如果通过施加电压然后使得液晶分子旋转远离它们的自然位置，则较少的光通过单元，对应的像素变黑。通过TFT元件产生对应的电压，TFT元件是每个LCD单元的一部分。在屏幕外壳的后部中通过可大规模地用于照亮房间的多个小荧光管产生用于LCD显示器的光。
由于每个像素都具有用于红色、绿色和蓝色的三种滤色器，所以控制这些滤色器的透射率意味着每个像素能呈现所需的混合色或所需的颜色。
对于标准的办公室应用，平面屏幕具有极佳的锐度和足够的颜色品质。按照人机工程的观点，TFT还有许多优点可以提供：较小的空间需求、仅仅是电子管监视器能耗的三分之一的能耗和显著较低的辐射。
在微电子学中，按照常规TFT屏幕的生产需要所谓的超净室。这是必需的，因为考虑到线路承载结构的小尺寸，甚至小的微粒也能引起生产过程中的线路中断。在生产TFT屏幕的情况下，这种线路中断将导致像素的故障。因而，这种屏幕的生产需要超净室条件。
净室或超净室是对空气传播微粒的浓度进行控制的房间。它被以这样的方式建造和使用，即被引入房间的或在房间中产生和沉积的微粒的数量尽可能地小，并且诸如温度、湿度或气压的其他参数可按照需要被控制。
一方面，TFT屏幕现在正变得越来越便宜，另一方面，对于大面积屏幕的需求越来越突出，下列两个原因导致更加如此，首先因为这种类型的屏幕能非常容易地在大型活动中使用，其次因为这种类型的屏幕由于现代生产技术而可在可承受的价格范围内得到。
然而，大屏幕的生产甚至在超净室中也需要专用机器来处理在这种情况下所需的大面积的薄玻璃片。
如权利要求1的前序部分所述，在DE19905882C1中，现有技术披露了用于在第一净室和第二净室之间运输物品特别是晶片或晶片保持器的装置，第一净室和第二净室能与不同的净室类装置相关联并且在其中蕴含不同的气压。该装置处理的问题是提供一种运输装置，其减少由该装置的控制软件构成的需求，并且在同样减少的运输时间内，使得物品能可靠地从处理站运输或运输到处理站。所述问题通过下列部件解决：
-垂直输送机，其被引导通过第一净室的密封部中的孔口和第二净室的地板，并且它的可垂直移动的输送元件具有位于第一净室内的第一终点位置和位于第二净室内的第二终点位置，
-阻塞所述垂直输送机的横截面的锁定单元，所述锁定单元具有两个锁定门，这两个锁定门在输送方向上间隔开并且限定位于它们之间的锁定室，和
-至少一个移交单元，通过所述移交单元，相应的物品能从位于第二净室内的运输系统移交到处于其第二终点位置中的输送元件，以及在相反的方向上，和/或从处于其第一终点位置中的输送元件移交到位于第一净室内的处理站，以及在相反的方向上，输送元件的终点位置之一布置在锁定室中。
虽然晶片的运输发生在净室条件下，但大玻璃片的运输在此显然不是第一重要的。
然而，大屏幕的生产甚至在超净室中也要求使用专用机器来处理在这种情况下所需的大面积的薄玻璃片。
为此目的，可能主要使用多轴工业机器人。
可以从现有技术中收集各种各样实施例的多轴工业机器人在用于生产各种各样产品的技术中的应用。这种类型的工业机器人用于大的车间中，主要用于运输笨拙且沉重的负载，但也能有益地用在较小机器零件的生产中。在所有情况下重要的是单独的抓取操作、运输运动和沉降操作的动作顺序的可再现精度。
在此，这些动作顺序发生的环境在许多情况下不重要。例如，这种动作顺序引起的噪音辐射或这种操作是否与灰尘的运动或较多或较少的润滑剂漏出相关通常不重要。引起摩擦的运动机器零件的不可避免的磨损通常也无关紧要。
相反，当在由污染引起危险的环境中工作时，例如在食品加工工业中、在制药工业中或甚至在超净室内的半导体生产中，必须考虑这种类型的自然结果。
因而，在EP1541296A1中，现有技术披露了一种用于在由污染引起危险的环境中使用的操作装置，如工业机器人，其在操作装置的驱动单元的区域中具有若干净化室，净化室能被充以净化介质。就这种装置而言待解决的问题是将装置进一步研制到这样的程度：操作装置能以结构上简单的方式，并因而尤其成本低地，在由污染引起危险的环境中安全地使用。
这个问题通过与多组驱动单元中的每一组相关联的专用净化室来解决(权利要求1)。
虽然试图使用这种工业机器人的环境对于污染更加敏感，因而与普通环境相比，也对设计构形寄予较高的要求，但这种类型的特殊要求不能与超净室中规定的条件相比。
除上面已经提及的以外，如也用于生产大TFT屏幕的大的薄玻璃片由于它们的晶体结构和同时存在的较大的面积而对于非常小的撞击极端敏感。因而，工业机器人也不适合于在超净室中处理大的薄玻璃片，因为它缺乏敏感性并且在某些情况下可能缺乏定位精确性。
在超净室条件下，对于沿水平方向输送大的、对撞击敏感的玻璃片及其旋转，需要特别小心和注意。
在维持超净室条件时，特别是在生产成本密集型产品时的另一个方面是人为污染的危险。在此，无意的喷嚏可能破坏整个生产单元。同样，因为故障，包括关于待提供的产品的故障导致高成本，所以这种系统要求增强的可靠性。
DE41395491A1披露了一种用于在真空处理系统中和通过真空处理系统运输片状基片的装置，所述装置包括多个站，在该装置中，近似片状构形的基片保持器能在垂直位置中沿着预定运输路径移动通过所述站。
US5909995A也披露了一种借助于底座通过真空系统运输基片的装置。两篇文献基本上教导了用于基片的辊子驱动器的特定形式，基片被置于运输框架内并且通过辊子驱动器并以磁性引导的方式输送。
DE4136342A1教导了用于将片状基片紧固在运输框架上的不同的夹紧装置，夹紧装置适合于自动布置。
DE4339813A1教导了用于将片状基片从水平支承台传输到垂直支撑架的方法和装置。
从引用的现有技术中，不能推断出在超净室条件下在溅射工艺中处理大的薄玻璃片的建议。
发明内容
因而，本发明的装置和本发明的方法分别处理在超净室条件下在大的薄玻璃片的溅射工艺中确保生产工艺或特定生产工艺的递送的问题，其能在没有人为干涉的情况下，但以受生产之外的人控制和监视的方式发生。
相应的装置肯定能可靠且便宜地生产。
通过如权利要求1所述的装置和如权利要求8所述的方法解决该问题。
附图说明
本发明的装置在下面更详细地描述。在图中，具体地：
图1表示从前侧看到的本发明的装置的透视图；
图2表示从后侧观看的本发明的装置；
图3表示本发明的装置的侧视图；
图3a表示运输框架的侧视图；
图4表示定心单元的心轴引导件；
图5表示用于框架固定的支承元件；
图6表示图5的支承元件的固定头；
图7表示图5的框架固定的反向支承；
图8表示框架夹子的紧固机构的示图；
图9表示提升机构的透视图。
具体实施方式
图1表示从前侧观看的本发明的装置的透视图。基本框架(1)由两个侧部部件组成，每个侧部部件都由两个平行的、互相连接的型材部件组成并且在下部和上部区域中通过横拉条相连。在该基本框架构造的上部区域中，用于运输框架(19)的磁性轨座(2)被设置为两个侧部部件的连接件。在该框架构造的下部区域中，装配了另一个横拉条，其同时特别充当框架运输装置的辊子(6)的支撑件。
在后视图中，如图2中所示，能再次看到磁性轨座(2)，并且其他的元件(5，8)总共八个，准确地说，在运输框架(19)每侧上各有三个，在顶侧上有两个。从其他的图中容易看到更精确的示图。
在图2的示图中，能从后侧看到本发明的装置。在此也再次如图1中那样，作为例子，在右侧上标明了框架固定的两个打开头(3)和两个压力缸(8)。总的说来，如能从图中看到的，在右侧上示出了另一个压力缸(8)，在左侧上示出了另外三个压力缸(8)，并且在上侧示出了另外两个压力缸(8)。在该图中，能在下部区域的中央看到定心单元的移动缸(11)，并且能在左侧看到辊子(6)的驱动器(12)。
图3表示本发明的装置的侧视图。另外，运输框架(19)连同上侧的磁性轨(20)和下侧的相关滑走装置(21)分别在图3a中在同一张纸上分别示出。出于清楚的原因，运输框架(19)在图3中未示出。然而，图3中的示图连同图3a中以截面方式所示的运输框架展现了运输框架(19)怎样通过其磁性轨(20)安装在图3中的磁性轨座(2)中。因而，在下部区域中被构形为U形式样的磁性轨(20)在被同样构形为U形式样的磁性轨座(2)中移动。在这种情况下，运输框架(19)的滑走装置(21)在同样在图3中示出的辊子(6)中移动。在辊子(6)的区域中，图3还示出了辊子驱动器(12)、辊子传动机构(22)和框架提升单元(7)。
为了更详细地说明本发明的装置的功能，下面描述当给运输框架(19)装配玻璃片(18)时的动作顺序。
使待在溅射系统中处理的玻璃片(18)从水平位置进入垂直位置，然后通过用于无污染传输这种片的装置将所述玻璃片置于运输框架(19)中。
作为例子，根据本申请人的以前没有公开的DE102007052182.2的装置适合于这个目的。
所述文献涉及一种用于将薄的、对撞击敏感的晶体片，特别是玻璃片从水平位置无污染传输到规定的垂直位置的装置(11)，其包括下面的特征：
a)使在超净室中通过具有相应的专用驱动器的辊子提供的玻璃片停止在传输单元的区域中，
b)通过在玻璃片下面提供传输叉的横向支杆来抓紧玻璃片，该横向支杆具有垂直地紧固到其上的吸头支撑支杆，吸头支撑支杆的顶侧具有分布在其长度上并穿过辊子之间的自由空间的吸头，
c)使吸头朝着玻璃片的下侧移动，并通过吸气使所述吸头的抽吸元件与玻璃片相连，
d)由此与传输叉相连的玻璃片通过传输叉枢转到垂直位置，
e)在细微调节之后，将玻璃片置于沉降装置中，在此沉降装置是运输框架，
f)使吸头与玻璃片分开。
在这种情况下，在用于打开所述框架的相应准备之后，运输框架(19)充当递送装置。
为此目的，辊子驱动器(12)将适合于相应玻璃片(18)的垂直运输框架(19)的滑走装置(21)输送到定心单元，所述运输框架的顶侧被引导在磁性轨座(2)中，定心单元首先使运输框架(19)在水平方向上居中。
定心单元在图4中更详细地描述。
定心单元的移动缸(11)——也在图3和图2中示出——促使定心心轴(4)从定心单元的心轴引导件(10)移出。在其移动过程中，定心心轴(4)遇到运输框架(19)中的垂直延伸的狭槽，以这种方式使运输框架在水平方向上居中，在进一步移动期间，还通过定心板(13)建立与所述运输框架的连接。
然后，两个框架提升单元(7)使磁性轨座(2)中的运输框架(19)少量升高。它们在图1和图3的下部区域中被示出在左侧和右侧。它们在垂直方向上对运输框架(19)的滑走装置(21)起作用。
固定单元(5，8)随后固定运输框架(19)，然后在运输框架(19)的纵向侧的区域中的打开头(3)打开框架夹子(17)。
固定单元(5，8)分别包括框架固定的压力缸(8)和框架固定的反向缸(5)，它们成对地出现。这些元件(5，8)的数量总共是八个，准确地说，在运输框架(19)每侧上各有三个，在顶侧上有两个。在图3中能特别清楚地看出它们的功能，在图3中能看到分别彼此相反地定位的压力缸(8)和反向缸(5)，固定头(14)被标明在所示的三个压力缸(8)的较下的压力缸处。
图5详细地示出了压力缸(8)。它主要由支承元件(16)、在所述支承元件(16)中移动的活塞杆(15)和紧固到所述杆的末端的固定头(14)组成。对于压力缸(8)必不可少的是下列特征：活塞杆(15)和支承元件(16)都配备有空气抽吸排出装置。
图6表示压力面的构形，固定头(14)通过该压力面压在运输框架(19)上。在此，可清楚地看出这些方式：通过抽吸吸入的空气带走可能粘着于运输框架(19)的微粒的方式以及该通过抽吸吸入的空气有助于保持超净室清洁的方式。
图7详细地示出了框架固定的反向缸(5)。在其压力面，它也可具有与固定头(14)的结构相似的结构并且与空气抽吸排出装置相连。
图8表示框架夹子(17)的紧固机构连同运输框架(19)和插入的玻璃片(18)的图。图1和图3示出了在整个上下文中作为例子的打开压力缸(9)和打开头(3)。图8中的功能的示图显示了打开头(3)的打开位置和关闭位置怎样影响框架夹子(17)的速动机构。在此显然地，当打开压力缸(9)的活塞杆从打开压力缸移出时，其对框架夹子(17)的支承——由弹簧钢制造———的反向支承施加压力，因此，框架夹子不得不绕所示的铰链轴旋转，这又导致框架夹子向上进行铰链转动。在同一张纸上，在两个不同视图中分别示出了框架夹子(17)。
图9示出了提升单元(7)连同运输框架(19)的滑走装置(21)的细节。
随着运输框架(19)的最后固定和框架夹子(17)的打开，所述运输框架准备容纳玻璃片(18)。
按顺序开始起作用的传输装置使待涂膜的玻璃片(18)升高，所述玻璃片通过运输装置在水平位置提供，该传输装置使玻璃片进入垂直位置，近似平行地移动玻璃片，然后将其置于运输框架(19)中，然后打开头(3)关闭所有的框架夹子(17)。
因而建立了玻璃片(18)与居中的运输框架(19)的所需的、精确定位的连接。
然后，固定单元(5，8)释放装载玻璃片(18)的运输框架(19)，框架提升单元(7)降低运输框架，定心单元与运输框架(19)分开，辊子驱动器(12)使带着玻璃片(18)的运输框架(19)进入溅射区域中。
自动在先的输送操作和描述的处理操作所需的传感器和控制元件对于本领域技术人员明显是显而易见的，为了清楚的原因不再阐明。
在所有情况下使用的运动元件、控制元件和传感器的交互式控制需要专门的控制程序。
附图标记目录
(1)基本框架
(2)磁性轨座
(3)打开头
(4)定心心轴
(5)框架固定的反向缸
(6)框架运输装置的辊子
(7)框架提升单元
(8)框架固定的压力缸
(9)打开压力缸
(10)定心单元的心轴引导件
(11)定心单元的移动缸
(12)辊子的驱动器
(13)定心板
(14)框架固定的固定头
(15)带有抽吸排出装置的活塞杆
(16)带有抽吸排出装置的支承元件(框架固定)
(17)框架夹子
(18)玻璃片
(19)运输框架
(20)磁性轨
(21)运输框架的滑走装置
(22)辊子传动机构

Claims (11)

1.一种用于在超净室中给溅射系统供料的固定和运输对撞击敏感的玻璃片的装置，包括下列特征：
a)辊子驱动器(12)，首先用于将适合于相应玻璃片(18)的垂直运输框架(19)的滑走装置(21)输送到定心单元，以及其次用于向溅射系统的进一步输送，所述运输框架的顶侧被引导在磁性轨座(2)中，所述定心单元使所述运输框架(19)在水平方向上居中，
b)框架提升单元(7)，用于升高和降低所述磁性轨座(2)中的所述运输框架(19)，
c)固定单元(5，8)，用于固定和释放所述运输框架(19)，其中打开头(3)存在于所述运输框架(19)的纵向侧和顶侧的区域中用于打开和关闭容纳玻璃片(18)的框架夹子(17)，
d)所述待涂膜的相应玻璃片(18)的传输装置，用于使所述玻璃片(18)升高和枢转，所述玻璃片通过运输装置在水平位置提供，所述传输装置使所述玻璃片进入垂直位置，然后将所述玻璃片置于所述运输框架(19)中。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述运输框架(19)由铝合金构成，由铁合金构成的引导件附接在所述运输框架(19)的上部区域中。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述固定单元(5，8)分别具有反向缸(5)和压力缸(8)，它们具有用于抽吸排出空气的装置。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述磁性轨座(2)包括由彼此相反地布置的两个线性的磁性元件组成，在两个磁性元件之间，所述运输框架(19)的上边缘以被两个磁性元件分别排斥的方式布置。
5.如权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述定心单元具有被引导在狭槽中的定心心轴(4)，所述定心心轴被移动缸(11)从心轴引导件(10)移出以使所述运输框架(19)居中。
6.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述框架夹子(17)由弹簧钢构成，以及座由金属或适合于净室的塑料构成。
7.如前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述待涂膜的玻璃片(18)被用于将玻璃片(18)从水平位置无污染传输至垂直位置中的装置置于所述运输框架(19)中，所述传输装置包括下列特征：
a)在所述超净室中具有相应的专用驱动器的辊子，
b)具有垂直地紧固于其上的吸头支撑支杆的传输叉，所述支杆的顶侧具有分布在其长度上并穿过所述辊子之间的自由空间的吸头，
c)所述吸头具有抽吸元件，
d)所述传输叉可枢转到垂直位置。
8.一种用于在给溅射系统供料的超净室中固定和运输对撞击敏感的玻璃片的方法，包括下列特征：
a)辊子驱动器(12)将适合于相应玻璃片(18)的垂直运输框架(19)的滑走装置(21)输送到定心单元，所述运输框架的顶侧被引导在磁性轨座(2)中，所述定心单元使所述运输框架(19)在水平方向上居中，
b)两个框架提升单元(7)从下侧升高所述磁性轨座(2)中的所述运输框架(19)，
c)固定单元(5，8)将所述运输框架(19)固定在其合适位置中，然后在所述运输框架(19)的纵向侧和顶侧的区域中的打开头(3)打开框架夹子(17)，
d)传输装置升高所述待涂膜的玻璃片(18)，所述玻璃片通过运输装置在水平位置提供，所述传输装置使所述玻璃片进入垂直位置，然后将所述玻璃片置于所述运输框架(19)中，然后打开头(3)关闭所述框架夹子(17)，
e)使所述运输框架(19)与所述固定单元(5，8)分开，然后所述框架提升单元(7)降低所述运输框架(19)，所述定心单元随后释放所述运输框架(19)并且所述辊子驱动器(12)使所述运输框架(19)与所述玻璃片(18)一起进入所述溅射区域中。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述待涂膜的玻璃片(18)被用于将玻璃片(18)从水平位置无污染传输至垂直位置中的装置置于所述运输框架(19)中，所述传输装置包括下列特征：
a)使在所述超净室中通过具有相应的专用驱动器的辊子提供的玻璃片停止在传输单元的区域中，
b)通过在玻璃片下面提供传输叉的横向支杆来抓紧所述玻璃片，所述横向支杆具有垂直地紧固到其上的吸头支撑支杆，所述吸头支撑支杆的顶侧具有分布在其长度上并穿过所述辊子之间的自由空间的吸头，
c)使所述吸头朝着所述玻璃片的下侧移动，并且所述吸头的抽吸元件通过吸气与所述玻璃片相连，
d)由此与所述传输叉相连的所述玻璃片通过所述传输叉枢转到垂直位置，
e)在细微调节之后，将所述玻璃片置于递送装置中，在此所述递送装置是所述运输框架(19)，
f)使所述吸头与所述玻璃片分开。
10.一种包括程序代码的计算机程序，当在计算机中执行该程序时，所述程序代码用于实现如权利要求8和9中任一项所述的方法步骤。
11.一种机器可读的存储介质，其包括计算机程序的程序代码，当在计算机中执行该程序时，所述程序代码用于实现如权利要求8和9中任一项所述的方法。
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