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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Greifen und Halten
von auf einem Substrataufnahmeteil mittel- oder unmittelbar ablegbaren Substraten
mit mindestens einer ersten und zweiten Vakuumkammer, einem Substrathalter
und einem oder mehreren beweglich angeordneten Substratgreifern,
die gegen die Wirkung der Stellkraft eines Druckmittels oder mindestens
einer Feder verstellbar sind, wobei zwischen der ersten und zweiten
Vakuumkammer mindestens ein Stellglied zur Verstellung der Substratgreifer
vorgesehen ist.
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Es
ist bereits eine Vorrichtung zum Greifen oder Halten von Substraten
mit einem oder mehreren in einer Vakuumkammer angeordneten Substraten und
einem oder mehreren verstellbar angeordneten Greifern bekannt (
EP 0 790 331 A1 ),
die gegen die Wirkung eines Stelldrucks bzw. gegen die Wirkung einer
Feder in eine erste Stellung und über die Wirkung einer einem
pneumatischen Druck aussetzbaren Membrane und/oder eines mit dieser
zusammenwirkenden Stellteils in eine zweite Stellung verstellbar
sind, wobei in der einen Stellung das Substrat gehalten und in der
zweiten Stellung das Substrat für den
Weitertransport gelöst
wird. Die Membrane ist der Art in die Vakuumkammer integriert, dass
sie in einer Arbeitsstellung auf der einen Seite dem Atmosphärendruck
und auf der anderen Seite dem Vakuumdruck und in einer zweiten Stellung
auf beiden Seiten dem Vakuumdruck aussetzbar ist.
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Demgegenüber liegt
der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der Art auszubilden und
anzuordnen, dass Beschädigungen
im Vakuumsystem und in den Meßvorrichtungen
bzw. Pumpen vermieden werden können.
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Gelöst wird
die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch,
dass das Stellglied aus einer Druckdose besteht, die im Bereich
des Substrataufnahmeteils angeordnet ist und die bei Auftreten einer
Druckschwankung eine Verstellung des Substratgreifers bewirkt. Durch
die Ausbildung und Anordnung des Stellglieds als Druckdose können Beschädigungen durch
rasches Befluten, beispielsweise durch Auftreten eines Lecks im
Vakuumraum, weitgehend ausgeschlossen werden, da die Druckkammer äußerst zuverlässig arbeitet
und im Falle eines unerwarteten Bruches der Membran nur das sehr
kleine Luftvolumen aus der Druckdose in den Vakuumraum einströmen kann.
Die hochempfindlichen Vakuumpumpen bleiben dabei unversehrt.
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Vorteilhaft
ist es hierzu auch, dass eine Druckkammer in der Druckdose vorgesehen
ist, die über
ein Stellteil auf zumindest einen Substratgreifer einwirkt.
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Eine
zusätzliche
Möglichkeit
ist gemäß einer Weiterbildung,
dass die Druckdose zwischen der Unterseite des Substrataufnahmeteils
und der Oberseite des Substrathalters vorgesehen ist.
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Ferner
ist es vorteilhaft, dass die Druckdose einerseits auf dem Substrathalter
aufliegt und andererseits mit einem Stellteil in Wirkverbindung
steht, das auf mindestens einen Substratgreifer einwirkt.
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Vorteilhaft
ist es auch, dass das Stellteil als Hebelarm ausgebildet ist, das
sich im Bereich seines einen Endes auf dem Substrathalter abstützt und/oder
mit diesem gelenkig verbunden ist und im Bereich seines anderen
Endes auf den Substratgreifer mittel- oder unmittelbar einwirkt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Lösung ist
schließlich
vorgesehen, dass das Stellteil einenends angelenkt und/oder mit
dem Substrathalter verbunden ist.
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Von
besonderer Bedeutung ist für
die vorliegende Erfindung, dass der Substratgreifer an seinem oberen
Ende mindestens ein hakenförmiges
Teil zur Sicherung des auf dem Substrataufnahmeteil ablegbaren Substrats
aufweist.
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Im
Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung
ist es von Vorteil, dass der Substratgreifer an seinem oberen Ende mindestens
ein erstes hakenförmiges
Teil zur Sicherung des auf dem Substrataufnahmeteil ablegbaren Substrats
und ein zweites hakenförmiges
Teil zur Sicherung einer Stellfeder aufweist.
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Vorteilhaft
ist es ferner, dass die Druckdose zwischen dem Stellteil und dem
Substrathalter angeordnet ist.
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Außerdem ist
es vorteilhaft, dass das Stellteil mit seinem einen Ende in ein
am Substrathalter vorgesehenes Ansatzteil bzw. einen Fortsatz eingreift.
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Ferner
ist es vorteilhaft, dass der Substratgreifer im Bereich seines unteren
Endes mindestens einen Ansatz mit einer Anlagefläche aufweist, gegen die zumindest
ein Teil des hakenförmigen
Teils, das mit der Druckdose in Wirkverbindung steht, bringbar ist.
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Schließlich ist
es von Vorteil, dass der Substratgreifer einen oberen, nach einer
Seite versetzten Teil mit einer konkaven Oberfläche aufweist, der gegen einen
Bund des Bolzens zur Anlage oder teilweise zur Anlage bringbar ist,
wobei die Oberfläche
mit der Vertikalen oder der Mittellinie des Bolzens einen Winkel γ einschließt, der
zwischen 3° und
10° groß ist.
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Durch
die Ausdehnung einer Absolutdruckkapsel bzw. der Druckkammer ähnlich der
in Barometern verwendeten Druckkammern wird durch Druckveränderung
im Schleusenraum während
des Evakuierungsprozesses ein Verriegelungsmechanismus im Aufnahmebolzen
aktiviert, der die CD oder die DVD während der Zeit des Prozeßhandlings
im Vakuumbereich des Metallisierers am Verlassen des Aufnahmepins
hindert. Wird die Kammer zur Entnahme der CD belüftet und die Verriegelung durch
Wirkung des Atmosphärendrucks
auf die Absolutdruckkapsel aufgehoben, so kann die CD wieder entnommen
werden.
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Weitere
Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und
in der Beschreibung erläutert
und in den Figuren dargestellt. Es zeigt:
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1 eine schematische Darstellung
des Funktionsablaufs der Gesamtvorrichtung einer Sputteranlage,
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2 eine perspektivische Darstellung
einer Vorrichtung zum Beschichten von Compact Disks mit der Schleusenkammer,
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3 eine Schnittdarstellung
des Substrataufnahmeteils bzw. -tellers mit den Greifern und einer eingelegten
Compact Disk (CD),
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4 den Substratteller in
der Ansicht von oben mit der Schleuse,
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5 eine perspektivische Darstellung
einer zylinderförmigen
Buchse mit schlitzförmigen Öffnungen
zur Aufnahme der Greifer,
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6a,6b zwei verschiedene Ansichten eines
einzelnen Greifers, der in die schlitzförmigen Ausnehmungen der Buchse
gemäß 5 einsetzbar ist.
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In
der Zeichnung ist in 2 eine
perspektivische Darstellung eines oberen Teils einer Sputteranlage 40 wiedergegeben,
zu dem ein um 180° drehbar
gelagerter Greiferarm 44 gehört, mittels dessen die in 2 mit 2 bezeichneten
Substrate bzw. Compact Disks (CDs) einer Vorrichtung 1 zum
Greifen von Substraten (Disk-Receiver) zugeführt werden. Über diese
Vorrichtung 1 gelangen die Substrate zu einer Prozeßstation 43,
zu der auch eine in 2 in
einer geöffneten
Stellung wiedergegebene Kathode 41 gehört.
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In 1 ist das Funktionsschema
der Sputteranlage 40 mit den wesentlichen Vorrichtungsteilen wiedergegeben.
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Das
Substrat 2 wird mittels des Greiferarms und eines zugehörigen Tellers 33,
zu dem ebenfalls eine in 1 nicht
dargestellte Greifvorrichtung gehört, einer weiteren Vorrichtung
zum Greifen von Substraten aufgegeben. In 1 befindet sich der Teller 33 oberhalb
eines Tellers bzw. Substrataufnahmeteils 14. In der Stellung
gemäß 1 sind die beiden Teller 33 und 14 koaxial
zueinander ausgerichtet, so dass das Substrat 2 von dem
Teller 33 dem Substrataufnahmeteil 14 aufgegeben
werden kann.
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In
der Stellung gemäß 1 ist der Teller 14 nach
oben gefahren und dichtet ein ringförmiges Volumen bzw. eine Einschleuskammer 30 ab.
Die Einschleuskammer 30 befindet sich zwischen dem oberen
Teller 33 und dem unteren Teller bzw. Substrataufnahmeteil 14.
Die am Teller 33 vorgesehenen, in 1 nicht dargestellten Greifelemente halten
die Compact Disk oberhalb des Substrataufnahmeteils 14.
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Die
Einschleuskammer 30 kann über einen Filter 28 geflutet
werden, der hierzu über
eine Leitung 45 mit einem Ventil 32 verbunden
ist, das über
eine weitere Leitung 46 an die Einschleuskammer 30 angeschlossen
ist. Durch Öffnen
des Ventils 32 wird die Einschleuskammer 30 geflutet.
Nachdem die Einschleuskammer 30 geflutet ist, wird der
obere Teller angehoben, so dass das Substrat 2 ausgetauscht werden
kann. Mittels des Greiferarms kann die fertig beschichtete Compact
Disk einer weiteren nicht dargestellten Transporteinrichtung zugeführt werden. Gleichzeitig
wird eine neue zu bearbeitende Compact Disk 2 in die Einschleuskammer 30 eingelegt. Durch
Absenken des Deckels preßt
sich ein in der Zeichnung nicht dargestellter O-Ring gegen die Oberfläche eines
Gehäuses 37 der Einschleuskammer 30 an,
die dadurch vakuumdicht verschlossen wird. Der in der Einschleuskammer 30 herrschende Atmosphärendruck
wird durch Schließen
eines Ventils 32 und durch anschließendes Öffnen des Ventils 26,
das über
die Leitung 46 mit der Einschleuskammer 30 verbunden
ist, evakuiert. Eine Vakuumpumpe 48 pumpt die in der Einschleuskammer 30 vorhandene
Luft ab und erzeugt den erforderlichen Vakuumdruck.
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Bei
diesem Vorgang öffnen
sich nachstehend näher
erläuterte
Greifer 3, die in 3 im
Detail wiedergegeben sind. Die Greifer 3 erfassen das Substrat 2 bzw.
die Compact Disk. Dies tritt sofort ein, wenn der Druck in der Einschleuskammer 30 in
etwa dem Druck in einer Vakuumkammer 4 (3) entspricht, d. h. wenn Druckausgleich
erfolgt ist. Ist die Einschleuskammer 30 soweit evakuiert,
dass der erforderliche Meßdruck,
der mittels einer Meßzelle 34 ermittelt
wird, hergestellt ist, so kann die Vorrichtung 1 nach unten
abgesenkt und das auf einem Drehteller 49 (1) abgelegte Substrat 2 mittels
des Drehtellers 49 der Prozeßstation 43 schrittweise
zugeführt werden.
Hierzu dreht sich der Drehteller 49 jeweils um 120° weiter.
Anschließend
wird das Substrataufnahmeteil 14 angehoben, wobei sich
ein nicht dargestellter O-Ring gegen die Unterseite des Deckels
der Kathode 41 legt.
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Nach
diesem Arbeitsschritt kann die Einschleuskammer 30 wieder über das
Ventil 32 geflutet werden. Bei diesem Flutungsvorgang entsteht
eine Druckdifferenz Pd, die sich aus dem Atmosphärendruck Pa in der Einschleuskammer 30 und
dem Vakuumdruck Pv in der Vakuumkammer 4 (s. 1 und 3) ergibt (Pd = Pa – Pv).
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Durch
diese Druckdifferenz werden die Greifer 3 wieder verschwenkt
und das Substrat 2 freigegeben. Bei diesem Arbeitsvorgang
wird gleichzeitig auch der Greifer des Substrataufnahmeteils bzw.
des Tellers 33 aktiviert, so dass das Substrat von dem Teller 33 übernommen
werden kann. Dieser Arbeitsprozeß wiederholt sich fortlaufend.
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Die
Vakuumkammer 4 wird über
die Leitungen 38, 39 und die Vorpumpe 29 evakuiert.
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In 3 ist die Vorrichtung 1 zum
Greifen und Halten der Substrate 2 im Detail wiedergegeben, wobei
die Vorrichtung 1 lediglich schematisch angedeutet ist.
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In 3 ist die Vorrichtung zum
Greifen und Halten von auf einem Substrataufnahmeteil bzw. Substratteller 14 mittel-
oder unmittelbar ablegbaren Substraten 2 dargestellt. Ferner
weist die Vorrichtung gemäß 1 eine erste und zweite
Vakuumkammer 4 und 4', Substratgreifer 3 und
einen beweglich angeordneten Substrathalter 5 und einen
oder mehrere beweglich angeordnete Substratgreifer 3 auf,
die gegen eine Wirkung einer Feder 6 verstellbar sind.
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Zwischen
der ersten und zweiten Vakuumkammer 4, 4' ist ein Stellglied 50 vorgesehen,
das als geschlossene Druckdose ausgebildet ist. Die Druckdose befindet
sich gemäß 3 zwischen der Unterseite
des Substrathalters 14 und der Oberseite des Substrathalters 5.
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Die
Druckdose 50 ist gemäß 3 relativ flach ausgebildet
und in einem kleinen Raum 56, wie bereits erwähnt, zwischen
dem Aufnahmeteller 14 und dem Substrathalter 5 vorgesehen.
Oberhalb der Druckdose 50 befindet sich ein Stellteil 51,
das einenends entweder mit dem Substrathalter 5 gelenkig verbunden
oder in einen entsprechenden Spalt eingeklemmt ist. Das andere Ende
des Stellteils 51 kann ein hakenförmiges Teil 57 aufweisen,
das in eine im Substratgreifer 3 vorgesehene Aussparung
einrastet und bei einem Druckunterschied eine Verstellung des Substratgreifers 3 entweder
in eine Stellung gemäß 3 bewirkt, in der das Substrat 2 auf
dem Substratteller 14 fixiert ist, oder in eine entriegelbare
Stellung, in der das Substrat freigegeben wird.
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Wie
aus 5 hervorgeht, kann
der Substratgreifer 3 in eine zylinderförmige Bohrung 59 einer Buchse 60 eingesetzt
werden. Der Greiferarm 3 weist ferner einen Ansatz 61 auf,
der etwas kleiner ist als das Segmentteil 62, das in die
Bohrung 59 eingesetzt wird, wobei der Ansatz 61 in
der schlitzförmigen Öffnung 63 geführt und
in dieser verstellbar ist. In die Bohrung 59 wird ferner
ein Bolzen 64 eingesetzt, der die beiden gegenüberliegend
angeordneten Greiferarme 3 sichert. Zusätzlich weist der Greiferarm 3 an seinem
oberen Ende je einen Haken 68 zur Aufnahme einer Zugfeder 6 auf,
so dass die beiden gegenüberliegenden
Greifer 3 mit der Innenoberfläche des Segments 62 gegen
die Außenseite
des Bolzens 64 angepreßt
werden, so dass das hakenförmige
Teil 53 in diesem Zustand das Substrat 2 freigibt,
das somit ungesichert ist und nun entnommen und ein neues Substrat
wieder eingelegt werden kann.
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Soll
das Substrat 2 entnommen werden, so wird die Schleuse gemäß 2 in eine Offenstellung gebracht
und die Schleusenkammer gelüftet
und dabei gleich über
die Druckdifferenz (Doseninnenraum zur Schleuse) die Druckdose zusammengepreßt, so dass
der Greiferarm bzw. die Greiferarme 3 entlastet werden
und eine Schwenkbewegung um den Befestigungspunkt bzw. die Befestigungspunkte
machen und dabei das hakenförmige
Teil 53 des Greiferarms 3, an dem auch der Fortsatz 55 angeordnet
ist, entrastet wird, so dass dann die nicht dargestellte Zugfeder
die beiden gegenüberliegenden
Greiferarme 3 zur Mitte zieht bzw. gegen die Oberfläche des
Bolzens 64 drückt
und dabei die Disk bzw. das Substrat 2 freigibt.
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Wird
nun nach Auswechseln der Disk eine neue Disk auf dem Substratteller 14 abgelegt
und die Schleusenkammer nach Schließen des Schleusendeckels wieder
evakuiert, so entsteht ein Druckausgleich, so dass nun die Druckkammer
sich ausdehnt und die Druckdose 50 gegen die Unterseite
des Greiferarms 3 bewegt wird und dieser dann mittels einer Schwenkbewegung
um den Befestigungspunkt am Ansatz 55 das obere hakenförmige Teil 53 über die Disk 2 bewegt
und diese auf dem Substratteller 14 sichert.
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Die
Druckdose, die einerseits ein erstes Stellglied bildet, bildet in
Verbindung mit dem Stellteil 51 eine sehr robuste Verstellvorrichtung
zur Verstellung der Substratgreifer auch nach häufigem Lastwechsel. Durch diese
Anordnung ist gesichert, dass die Vakuumkammer unterhalb des Substrats
bzw. der Disk 2 nicht plötzlich geflutet wird, wie es
beispielsweise durch die Verwendung von elastischen Membranen leicht
auftreten kann. Durch diese Anordnung wird also die Vakuumanlage
insgesamt vor Beschädigungen
geschützt,
insbesondere dann, wenn die Schleusenkammer geflutet wird und ein
Druckanstieg in der Schleusenkammer auftritt.
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Gemäß 6a kann der Greifer, der
auch als Verriegelungsvorrichtung ausgebildet ist, mit einem Ansatz
bzw. Fortsatz 55 einer Anlagefläche 70 versehen sein,
gegen die ein Teil des Stellteils 51 bzw. das äußere Ende
des Stellteils zur Anlage kommt und bei Druckänderung eine Verstellung des Verriegelungsteils
bzw. des Greiferarms 3 in eine Verriegelungsstellung bewirkt.
Die Anlagefläche 70 dient
als Ansatz zur Betätigung
des Hakens bzw. Riegels 68. Bei diesem Vorgang führt der
Substratgreifer 3 eine Drehbewegung um die obere Stelle
bei 68 aus, die auch als Drehpunkt bezeichnet werden kann.
Die Feder wird durch diesen Vorgang weiter angespannt, und das hakenförmige Teil 53 übergreift
das Substrat bzw. die Disk.
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Zusätzlich ist
es möglich,
dass der obere, nach hinten versetzte Teil des Substratgreifers 3 eine konkave
Oberfläche 66 aufweist,
die gegen einen Bund am oberen Ende des Bolzens 64 zur
Anlage kommt oder teilweise zur Anlage kommt, wenn das Stellteil 51 nicht
auf den Substratgreifer 3 einwirkt. Die konkave Oberfläche 66 kann
mit der Mittellinie des Bolzens 64 einen Winkel γ zwischen
3° und 10° einschließen. Ferner
weist die untere Kante des zurückgesetzten
Teils des Greifers 3 mit der Standfläche der Vorrichtung 1 bzw.
der Oberfläche
des Bolzens 64 einen Winkel β auf.
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Gemäß 6a weist der Substratgreifer 3 den
Ansatz bzw. Fortsatz 55 mit der Anlagefläche 70 auf,
der zur Anlage des einen Teils bzw. äußeren Endes des Stellteils 57 dient,
um bei einer Druckveränderung
des Stellgliedes bzw. der Druckdose 50 den Substratgreifer 3 bzw.
die gegenüberliegenden
Substratgreifer 3 in eine Verriegelungsstellung zu bringen bzw.
zu verstellen.
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- 1
- Vorrichtung
zum Greifen von Substraten
- 2
- Substrate,
Disk, DVD
- 3
- Substratgreifer,
Greifer, Greiferarm
- 4
- Vakuumkammer
- 4'
- Vakuumkammer
- 5
- Substrathalter
- 6
- Feder,
Zugfeder, Stellfeder
- 14
- Substrataufnahmeteil
(Teller),
-
- Substrathalter,
-
- Aufnahmeteller,
Substratteller
- 26
- Ventil
- 27
- Vakuumpumpe
- 28
- Filter
- 29
- Vorpumpe
- 30
- Einschleuskammer,
Vakuumkammer
- 32
- Ventil
- 33
- Teller
zur Aufnahme von CD,
-
- Substrataufnahmeteil
- 34
- Meßzelle
- 37
- Gehäuse mit
Vakuumkammer
- 38
- Leitung
- 39
- Leitung
- 40
- Sputteranlage
- 41
- Kathode
- 43
- Prozeßstation
- 44
- Greiferarm
- 45
- Leitung
- 46
- Leitung
- 47
- Bohrung
- 47'
- Leitung
- 48
- Vakuumpumpe
- 49
- Drehteller
- 50
- Druckdose,
Stellglied
- 51
- Stellteil
- 53
- hakenförmiges Teil
- 54
- hakenförmiges Teil
- 55
- Ansatz
zum Betätigen
des Riegels 68
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- (Fortsatz)
- 56
- Raum
- 57
- hakenförmiges Teil,
Stellteil
- 59
- Bohrung
- 60
- Buchse
- 61
- Ansatz
- 62
- Segment,
Segmentteil, bogenförmig
- 63
- schlitzförmige Öffnung,
Ausnehmung
- 64
- Bolzen
- 66
- konkave
Oberfläche
- 67
- Bund
von Bolzen 64
- 68
- Haken,
Hakenteil, hakenförmiges
Teil,
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- Riegel
(entspricht auch dem Drehpunkt)
- 70
- Anlagefläche