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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Kühlen und/oder
Konditionieren von ein Innenloch aufweisenden Substratscheiben für die Herstellung
optischer Datenträger.
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Bei
der Herstellung optischer Datenträger wie beispielsweise CD's oder DVD's mit ihren unterschiedlichen
Formaten (-R, -RW, etc.) ist es bekannt, das Innenloch aufweisende
Substratscheiben in einem Spritzgussverfahren hergestellt und anschließend behandelt
werden, um beispielsweise Reflektionsschichten oder modifizierbare
Farbschichten darauf auszubilden. Dabei sind die Substratscheiben
in der Regel aus Polycarbonat hergestellt und besitzen je nach Format
eine vorgegebene Dicke.
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Nach
der Herstellung im Spritzgussverfahren werden die durch das Spritzgussverfahren
noch heißen
Substrate üblicherweise über eine
Kühlstrecke auf
Umgebungstemperatur abgekühlt.
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Eine
derartige Kühlstrecke
ist beispielsweise aus der auf die Anmelderin der vorliegenden Erfindung
zurückgehenden
DE 102 59 754 A1 bekannt. Bei
dieser bekannten Kühlstrecke
werden die Substratscheiben nach der Ausbildung im Spritzgussverfahren
auf einem Luftkissen abgelegt, über
eine Schrägstellung
einer Lochplatte oder einer Schrägstellung
der Düsen
innerhalb einer Lochplatte werden die Substratscheiben dann über die
Lochplatte hinweg bewegt und durch Aufströmung gekühlt. Durch betätigbare
Haltestifte ist es möglich,
die Bewegung der Substratscheiben entlang der Lochplatte zu steuern,
insbesondere zu takten.
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Am
Ende der Kühlstrecke
werden die Substrate dann einer weiteren Behandlung, wie beispielsweise
einer Beschichtung, zugeführt.
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Bei
der oben genannten Kühlstrecke
ist eine genaue Bewegungssteuerung der Substratscheiben jedoch schwierig
und es ist möglich,
dass diese durch Stoßkontakt
mit den Haltestiften beschädigt
werden, insbesondere da sie sich wenigstens zu Beginn einer Kühlung noch
in einem heißen
Zustand befinden. Darüber
hinaus ist eine gleichmäßige Kühlung der Substratscheiben
schwierig, infolge einer Ausprägung
einzelner auf die Substratscheiben gerichteter Gasströmungen.
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Ferner
ist aus der
DE 198
57 142 A1 eine Vorrichtung zum Transport von scheibenförmigen Gegenständen bekannt.
Die Vorrichtung besitzt an ihren Austrittsenden jeweils mit einer
Vertiefung versehenen Gasdüsen,
durch die Gas gegen die Unterseite der Gegenstände geleitet wird, wobei die
Vertiefungen einen muldenförmigen
Querschnitt haben, dass zwischen benachbarten Düsen, jeweils ein nach unten
reichender, zur Aufnahme von Abbruchteilen des scheibenförmigen Gegenstände geeigneter
Raum frei bleibt.
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Die
DE 199 07 210 A1 beschreibt
eine Vorrichtung zum Transportieren und gleichzeitigen Kühlen von
scheibenförmigen
Substraten wie insbesondere spritzgegeossene Kunststoffscheiben
für optische
Datenträger
wie CD, DVD oder dergleichen. Als Transportsystem wird ein Airtrack
verwendet, das mit speziell gestalteten Trägern für die Substrate ausgerüstet ist.
Die Träger
besitzen Zentrierpins zum Aufnehmen der Substrate, die über einen
zentralen, vertikal verlaufenden Kanal verfügen, von dem oberhalb und unterhalb
des Substrats Abzweigungen radial nach außen abgehen, so daß über den
zentralen Kanal zugeleitetes Kühlgas,
das Substrat von beiden Seiten kühlt.
Der Träger
wird an einem Tellerartigen Fuß mittels
eines Luftkissen des Airtrack-Systems getragen.
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Bei
bestimmten Formaten von optischen Datenträgern, wie bestimmten DVD-Formaten, ist es bekannt,
die Substratscheiben, die als Oberseite der DVD verwendet werden,
separat zu den Substratscheiben, welche eine Unterseite der DVD
bilden, herzustellen und in separaten Kühlstrecken zu kühlen. Dabei ist
es bekannt, je nach dem herzustellenden DVD-Format die Ober- und
Unterseiten zwischen den jeweiligen Kühlstrecken auszutauschen. Um
einen derartigen Austausch mittels einer entsprechenden Umsetzeinheit
vorzusehen, ist es erforderlich, eine gute Bewegungssteuerung der
Substratscheiben vorzusehen, um kontrollierte Zugriffspunkte für eine entsprechende
Umsetzeinheit vorzusehen.
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Ausgehend
vom bekannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung
daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum
Kühlen
und/oder Konditionieren von Substratscheiben vorzusehen, das bzw.
die eine verbesserte Bewegungssteuerung der Substratscheiben innerhalb
einer Kühlstrecke
und/oder eine kostengünstige und
homogene Abkühlung
derselben ermöglichen.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe bei einem Verfahren zum Kühlen und/oder Konditionieren von
ein Innenloch aufweisenden Substratscheiben während der Herstellung optischer
Datenträger
dadurch gelöst,
dass ein Haltestift in das Innenloch einer Substratscheibe eingeführt und
eine Gasströmung
auf wenigstens eine Unterseite der Substratscheibe gelenkt wird,
welche sie während
der Kühlung
und/oder Konditionierung über
ein durch die Gasströmung
erzeugtes Gaskissen schwebend hält, wobei
wenigstens ein auf die Substratscheibe gerichteter Gasstrom die
Substratscheibe in Rotation versetzt, während der Haltestift eine seitliche
Führung und
einen Transport der Substratscheiben vorsieht. Der Haltestift, der
in das Innenloch der Substratscheibe eingeführt wird, sieht einerseits
die Möglichkeit
einer Bewegungssteuerung entlang einer Kühl- und/oder Konditionierstrecke
vor und bietet andererseits eine seitliche Führung der Substratscheiben wenn
diese in Rotation versetzt werden. Die Erzeugung eines Gaskissens
ermöglicht
wiederum ein kontaktloses, schwebendes Halten der Substratscheiben
während
einer Kühlung
und/oder Konditionierung. Das Vorsehen wenigstens eines auf die Substratscheibe
gerichteter Gasstroms, der die Substratscheibe in Rotation versetzt
fördert
und beschleunigt eine homogene Abkühlung und/oder Konditionierung
der Substratscheiben.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung liegt die Substratscheibe auf einer Auflageschulter des
Haltestifts auf wenn keine Gasströmung auf die Unterseite der
Substratscheibe gelenkt wird. Hierdurch wird eine sichere Halterung
der Substratscheiben außerhalb
eines Bereichs, in dem die Gasströmung angelegt wird, ermöglicht und
ferner wird ermöglicht,
dass sich die Substratscheibe auf der Auflageschulter ablegt wenn
die Gasströmung
bei einer Fehlfunktion zusammenbricht.
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Vorzugsweise
bewegt der Haltestift die Substratscheibe entlang einer vorgegebenen
Bahn in Horizontalrichtung, wodurch eine gute Bewegungssteuerung
der Substratscheibe im Bereich einer Kühl- und/oder Konditionierstrecke
und auch außerhalb
hiervon vorgesehen werden kann. Vorzugsweise wird die Substratscheibe
in den Bereich der Gasströmung
hineinbewegt. Um eine Synchronisierung mit Be- und Entladezyklen
des Haltestifts zu ermöglichen,
ist die Bewegung des Haltestifts vorzugsweise eine getaktete Bewegung.
Die getaktete Bewegung bewirkt ferner ein Verweilen der Substratscheiben
in einem schwebend gehaltenen Zustand, in dem sie gekühlt und/oder
konditioniert wird. Dabei wird die Gasströmung vorzugsweise in unterschiedlichen Phasen
der Bewegung auf die Unterseite der Substratscheibe gelenkt, so
dass ein schwebendes Halten und eine Rotation der Substratscheiben
sowohl während
einer Bewegungsphase als auch einer Ruhephase erfolgt. Vorzugsweise
wird die Gasströmung während einer
Vielzahl von Ruhephasen einer getakteten Bewegung auf die Unterseite
der Substratscheiben gelenkt, um eine ausreichende Kühlzeit und/oder
Konditionierzeit während
einer Vielzahl von Taktzyklen vorzusehen. Dies ermöglicht eine
ausreichende Kühlung
ohne übermäßig lange
Taktzyklen.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung sind auf gegenüberliegenden
Seiten einer sich durch den Haltestift erstreckenden Ebene Gasströmungen auf
die Substratscheibe gerichtet, um eine möglichst vollständige flächige Stützung einer
Substratscheibe durch eine Vielzahl von Gasströmungen zu ermöglichen.
Dabei erstreckt sich die Ebene vorzugsweise entlang der Bewegungsrichtung
des Haltestifts, um beidseitig einer Bewegungsbahn des Haltestifts
entsprechende Düseneinheiten
bzw. Gas-Leitelemente
ausbilden zu können.
Dabei sind die Gasströmungen
auf den gegenüberliegenden
Seiten der Ebene vorzugsweise einerseits in Bewegungsrichtung des
Haltestifts und andererseits entgegengesetzt der Bewegungsrichtung des
Haltestifts gerichtet, um die Rotation der Substratscheibe zu bewirken.
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Für eine homogene
Abkühlung/Konditionierung
der Substratscheiben bestehen die Gasströmungen vorzugsweise aus einer
Vielzahl von Einzelströmungen,
wobei die Vielzahl von Einzelströmungen
bei einer Bewegung des Substrats sukzessive im Wesentlichen auf
alle radialbereiche des Substrats gerichtet sind.
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Um
ein Verkanten der Substratscheiben bei einer Bewegung in die Gasströmung hinein
zu Vermeiden erfolgt die anfängliche
Ausbildung des Gaskissens vorzugsweise über einen zur Unterseite des Substrats
schräg
gestellten Gasstrom.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung werden die Substratscheiben zunächst gekühlt und anschließend konditioniert.
Dabei wird vor zugsweise für
eine Kühlung
Umgebungsluft verwendet, die optional gekühlt und/oder gefiltert wird.
Für eine
Konditionierung wird vorzugsweise Luft aus einem Prozessraum und/oder
einer Luftzuleitung für den
Prozessraum, insbesondere einer Klimaanlage, entnommen, in dem die
Substratscheiben nach der Konditionierung behandelt werden, um sie
für die nachfolgende
Behandlung vorzubereiten.
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Die
der Erfindung zu Grunde liegende Aufgabe wird auch bei einer Vorrichtung
zum Kühlen und/oder
Konditionieren von ein Innenloch aufweisenden Substratscheiben für die Herstellung
optischer Datenträger
gelöst,
die eine Transportvorrichtung aufweist mit einem in das Innenloch
einer Substratscheibe einführbaren
Haltestift und einer Bewegungseinrichtung zum Bewegen des Haltestifts
entlang einer vorgegebenen Bewegungsbahn, sowie wenigstens eine
Kühl- und/oder
Konditioniereinheit aufweist, die wenigstens eine untere Gaskisseneinheit
besitzt, die sich entlang wenigstens eines Teilbereichs der vorgegebenen
Bewegungsbahn des Haltestifts erstreckt, und die wenigstens ein
unteres Gas-Leitelement zum Leiten von Gas auf eine Unterseite einer
auf einem Haltestift aufgenommenen Substratscheibe aufweist, und
die mit einer Gasversorgung verbunden ist, wobei wenigstens eine
zu einer Vertikalen geneigte Düse
vorgesehen ist, um auf eine im Austrittsbereich der Düse liegende
Substratscheibe ein Drehmoment auszuüben. Diese Vorrichtung ermöglicht das
schwebende Halten einer Substratscheibe während eines Kühl- und/oder
Konditioniervorgangs in einer Kühl-
und/oder Konditioniereinheit, wobei eine kontrollierte Bewegungssteuerung
durch die Kühl- und/oder Konditioniereinheit
hindurch möglich
ist. Ferner ermöglicht
die erfindungsgemäße Vorrichtung
das Erzeugen einer Rotation der Substratscheibe, während eine
seitliche Führung
durch den Haltestift vorgesehen wird, was trotz der Rotation wiederum
eine kontrollierte Bewegung ermöglicht. Desweiteren
ergeben sich die schon oben genannten Vorteile.
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Vorteilhafterweise
weist der Haltestift eine Halteschulter auf, die oberhalb des unteren
Gas-Leitelements liegt, und ein Führungsteil oberhalb der Halteschulter.
Die Halteschulter ermöglicht
einen Transport der Substratscheiben über das untere Gas-Leitelement
hinweg, selbst wenn es nicht mit Gas beaufschlagt wird. Der oberhalb
der Halteschulter liegende Führungsteil
dient dazu eine seitliche Führung
vorzusehen, wenn die Substratscheiben von der Halteschulter durch
ein Gaskissen abgehoben sind.
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Für eine einfache
Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
weist wenigstens eine zur Vertikalen geneigten Düse nach oben und ist in wenigstens
einem unteren Gas-Leitelement integriert.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung weist die Kühleinheit
und/oder die Konditioniereinheit zusätzlich wenigstens ein oberes
Gas-Leitelement auf, das mit einer Gasversorgung für das obere Gas-Leitelement
verbunden ist. Das obere Gas-Leitelement ermöglicht in Kombination mit dem
unteren Gas-Leitelement,
dass Kühl-
und/oder Konditioniergas auf beide Hauptseiten einer Substratscheibe
geleitet wird. Dabei weist vorzugsweise wenigstens eine zur vertikalen
geneigte Düse
nach unten und ist in dem oberen Gas-Leitelement integriert.
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Bei
einer Ausführungsform
der Erfindung weist das Gas-Leitelement wenigstens eine Düseneinheit
mit einer Vielzahl von gerichteten Düsen auf, um eine entsprechende
Kühlung
und/oder Konditionierung von Substratscheiben vorzusehen.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung weist das Gas-Leitelement wenigstens ein poröses, gasdurchlässiges Plattenelement
auf, das im Vergleich zu einer Düseneinheit
mit einer Vielzahl von gerichteten Düsen viel kostengünstiger
herzustellen ist. Dabei ist das poröse, gasdurchlässige Plattenelement
vorzugsweise eine Sintermetallplatte. Neben dem kostengünstigen
Aufbau des Gas-Leitelements durch eine poröses, gasdurchlässiges Plattenelement
wird ferner ein diffuses Gaskissen unterhalb einer Substratscheibe
ausgebildet, so dass lokale Ausprägungen von einzelnen Gasströmungen, die
zu unterschiedlichen Abkühlungen
führen,
nicht auftreten.
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Vorzugsweise
weisen die unteren und oberen Gas-Leitelemente eine gemeinsame Gasversorgung
auf, wobei vorzugsweise eine Steuereinheit zum individuellen beaufschlagen
der Gas-Leitelemente mit einem Gas vorgesehen ist.
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Um
auf einfache Weise eine ungestörte
Bewegung des Haltestifts vorzusehen sind vorzugsweise zwei auf gegenüberliegenden
Seiten einer Bewegungsbahn des Haltestifts angeordnete untere und/oder
obere Gas-Leitelemente vorgesehen. Dabei ist vorzugsweise eine Düse auf einer
Seite der Bewegungsbahn in Bewegungsrichtung bezüglich der vertikalen geneigt,
während
wenigstens eine Düse
auf der entgegengesetzten Seite der Bewegungsbahn entgegen der Bewegungsrichtung
bezüglich
der vertikalen geneigt ist, um ein Drehmoment auf eine Substratscheibe
auszuüben.
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Für einen
einfachen Aufbau der Gas-Leitelemente sind Düsen vorzugsweise als Löcher in
einer Lochplatte ausgebildet. Dabei sind die Löcher einer Lochplatte vorzugsweise
im Wesentlichen gleich gerichtet, was den Herstellungsaufwand verringert.
Vorzugsweise sind die Düsen
jedes Gas-Leitelements im Wesentlichen in einer Vielzahl von im
Wesentlichen parallelen Düsenreihen
angeordnet, die Vorteilhafterweise im Wesentlichen senkrecht zur
Bewegungsbahn des Haltestifts angeordnet sind.
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Bei
einer Ausführungsform
sind die Düsenreihen
vorzugsweise mit unterschiedlichen Abständen zueinander angeordnet,
um zu bewirken, dass auf den Substratscheiben unterschiedliche Radialbereiche
mit Gas beaufschlagt werden. Um dies zu erreichen, sind Düsenreihen
auf gegenüberliegenden Seiten
der Bewegungsbahn des Haltestifts vorzugsweise wenigstens teilweise
versetzt zu einander angeordnet. Ferner ist vorzugsweise der Taktabstand einer
Taktbewegung der Transportvorrichtung ungleich einem Vielfachen
des Abstandes zwischen den Düsenreihen,
insbesondere wenn die Düsenreihen
mit gleichem Abstand angeordnet sind.
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Um
eine sanfte Ausbildung eines Gaskissens unterhalb einer Substratscheibe
zu ermöglichen ist
vorzugsweise wenigstens ein unteres Gas-Leitelement im Wesentlichen
horizontal angeordnet, wobei wenigstens ein in Bewegungsrichtung
der Transportvorrichtung vorn liegendes Gas-Leitelement oder ein vorderer
Endbereich des Gasleitelements zur horizontalen geneigt ist. Um
nach einer anfänglichen Kühlung und/oder
Konditionierung eine weitere Kühlung
und/oder Konditionierung vorzusehen, ist wenigstens eine weitere
untere Gaskisseneinheit vorgesehen, die entlang des Bewegungspfades
des Haltestifts hinter der ersten unteren Gaskisseneinheit angeordnet
ist. Dabei sind vorzugsweise zum Erreichen unterschiedlicher Kühl- und/oder
Konditionierergebnisse getrennte Gaszuführungen für die in Bewegungsrichtung
hintereinander angeordneten unteren Gaskisseneinheiten vorgesehen.
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Dabei
weist vorzugsweise eine Gaszuführungseinheit
für wenigstens
eine untere Düseneinheit eine
Kühl- und/oder
Filtereinheit auf.
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Um
Substratscheiben für
einen nachfolgenden Prozess zu Konditionieren weist vorzugsweise eine
Gaszuführungseinheit
für wenigstens
eine untere Gaskisseneinheit Mittel zum Temperieren von Gas auf
eine Temperatur auf, die im Wesentlichen der Temperatur in einem
Prozessraum einer benachbarten Prozesseinheit entspricht und/oder
Mittel zur Entnahme von Gas aus einem Prozessraum und/oder einer
Gaszuleitung für
den Prozessraum, insbesondere einer Klimaanlage, einer benachbarten
Prozesseinheit auf.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren
zum Kühlen und/oder
Konditionieren von ein Innenloch aufweisenden Substratscheiben für die Herstellung
optischer Datenträger,
bei dem zwei Substratscheiben parallel durch zwei getrennte Kühl- und/oder
Konditioniereinheiten befördert
werden, indem jeweils ein Haltestift in das Innenloch einer Substratscheibe
eingeführt
und eine Gasströmung
auf wenigstens eine Unterseite der Substratscheibe gelenkt wird,
um sie während
der Kühlung
und/oder Konditionierung über ein
durch die Gasströmung
erzeugtes Gaskissen schwebend zu halten, gelöst, wobei die Substratscheiben
durch eine Umsetzeinheit umgesetzt werden, in dem sie gleichzeitig
von ihren jeweiligen Haltestiften abgenommen und anschließend gleichzeitig auf
dem Haltestift der anderen Sub stratscheibe abgelegt werden. Dieses
Verfahren ermöglicht
das Umsetzen von unterschiedlichen Substratscheiben, die in parallelen
Kühl- und/oder
Konditioniereinheiten behandelt werden, um eine entsprechende Anpassung an
den nachfolgenden Prozess und das herzustellende Format zu ermöglichen.
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Dabei
nimmt die Umsetzeinheit die Substratscheiben vorzugsweise zu einem
Zeitpunkt von den jeweiligen Haltestiften ab, zu dem sie nicht durch
ein Gaskissen schwebend getragen werden. Hierdurch wird eine definierter
Zugriff durch die Umsetzeinheit auf die Substratscheiben gewährleistet.
Während
die Substratscheiben durch ein Gaskissen schwebend getragen werden,
ist ein definierter Zugriff wesentlich erschwert.
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Das
zuletzt genannte Verfahren, bei dem zwei Substratscheiben zwischen
zwei Kühl-
und/oder Konditioniereinheiten umgesetzt wird, lässt sich vorteilhaft mit dem
zuvor beschriebenen Verfahren kombinieren.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch eine Vorrichtung
zum Kühlen und/oder
Konditionieren von ein Innenloch aufweisenden Substratscheiben für die Herstellung
optischer Datenträger
gelöst,
die Folgendes aufweist: zwei Transportvorrichtungen, die jeweils
wenigstens einen in das Innenloch einer Substratscheibe einführbaren
Haltestift und eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen des Haltestifts
entlang einer vorgegebenen Bewegungsbahn besitzen, wenigstens zwei
Kühl- und/oder
Konditioniereinheiten, wobei jeweils wenigstens eine mit einer der
Transportvorrichtungen assoziiert ist, und wobei die Kühl- und/oder
Konditioniereinheiten jeweils wenigstens eine untere Gaskisseneinheit
mit wenigstens einem Gas-Leitelement zum Leiten von Gas auf eine
Unterseite einer auf einem Haltestift aufgenommenen Substratscheibe
besitzen, wobei sich die Gaskisseneinheit entlang wenigstens eines
Teilbereichs der vorgegebenen Bewegungsbahn des jeweiligen Haltestifts
erstreckt und mit einer Gasversorgung verbunden ist, und eine Umsetzeinheit
mit wenigstens zwei Substratgreifern, die zwischen Zugriffspositionen über den
jeweiligen Transportvorrichtungen hin und her bewegbar sind. Eine
derartige Vorrichtung ermöglicht
wiederum das Umsetzen von unter schiedlichen Substratscheiben zwischen
zwei Transportvorrichtungen, um eine entsprechende Anpassung an
folgende Prozessschritte unter Berücksichtigung eines auszubildenden
Formats des optischen Datenträgers
zu ermöglichen.
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Dabei
liegen die Zugriffspositionen der Substratgreifer über den
jeweiligen Transportvorrichtungen vorzugsweise in einem Bereich,
in dem keine Gaskisseneinheit vorgesehen ist, oder während des Einsatzes
der Umsetzeinheit kein Gaskissen durch die Gaskisseneinheit angelegt
wird. Hierdurch lässt sich
wiederum ein definierter Zugriff durch die Substratgreifer auf die
Substratscheiben ermöglichen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist das Gas-Leitelement
wenigstens ein poröses,
gasdurchlässiges
Plattenelement auf, wodurch sich die Ausbildung eines diffusen Gaskissens unter
einer Substratscheibe erreichen lässt. Ferner lassen sich die
Kosten für
das Gas-Leitelement
gegenüber
einem Gas-Leitelement mit definiert ausgebildeten Düsen wesentlich
reduzieren. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
das porösen,
gasdurchlässige
Plattenelement eine Sintermetallplatte.
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Für eine einfache
Steuerung der Umsetzeinheit weist diese vorzugsweise eine gemeinsame Hub-Dreheinheit
für die
Substratgreifer auf.
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Die
zuletzt beschriebene Vorrichtung lässt sich vorteilhaft mit der
zuvor beschriebenen Vorrichtung kombinieren.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ferner durch eine Vorrichtung
zum Kühlen und/oder
Konditionieren von ein Innenloch aufweisenden Substratscheiben für die Herstellung
optischer Datenträger
gelöst,
die folgendes aufweist: Wenigstens eine Transportvorrichtung mit
wenigstens einem in das Innenloch einer Substratscheibe einführbaren
Haltestift und einer Bewegungseinrichtung zum Bewegen des Haltestifts
entlang einer vorgegebenen Bewegungsbahn, wenigstens eine Kühl- und/oder
Konditioniereinheit, die wenigstens eine untere Gaskisseneinheit
mit wenigstens einem Gas-Leitelement zum Leiten von Gas auf eine
Unterseite einer auf einem Haltestift aufgenommenen Substratscheibe
besitzt, wobei sich die Gaskisseneinheit entlang wenigstens eines
Teilbereichs der vorgegebenen Bewegungsbahn des jeweiligen Haltestifts
erstreckt und mit einer Gasversorgung verbunden ist, und wobei das
Gas-Leitelement wenigstens ein poröses, gasdurchlässiges Plattenelement
aufweist.
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Durch
die Verwendung eines porösen,
gasdurchlässigen
Plattenelements lässt
sich ein diffuses Gaskissen unterhalb einer Substratscheibe erzeugen,
wodurch auf einfache und kostengünstige
Weise eine homogene Abkühlung
der Substratscheibe erreicht werden kann. Dabei ist das poröse, gasdurchlässige Plattenelement
vorzugsweise eine Sintermetallplatte.
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Die
zuletzt beschriebene Vorrichtung lässt sich vorteilhaft mit den
zuvor beschriebenen Vorrichtungen kombinieren, bzw. sind einzelne
Merkmale hiervon auch in Kombination mit der zuletzt genannten Vorrichtung
vorteilhaft.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert; in
den Zeichnungen zeigt:
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1 eine
schematische Draufsicht auf eine Kühl- und Konditioniervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung;
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2 eine
schematische perspektivische Ansicht der Kühl- und Konditioniervorrichtung
gemäß 1 aus
einer ersten Perspektive;
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3 eine
schematische perspektivische Ansicht der Kühl- und Konditioniervorrichtung
gemäß 1 aus
einer zweiten Perspektive;
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4 eine
schematische Draufsicht auf einen Teilbereich der Kühl- und
Konditioniervorrichtung gemäß 1;
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5 eine
schematische Schnittansicht entlang der Linie V-V in 4;
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6 eine
vergrößerte Teilschnittansicht des
Bereichs X in 5;
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7 eine
schematische Schnittansicht entlang der Linie VII-VII in 4;
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8 eine
schematische Draufsicht auf einen Teilbereich der Substrat-Kühl- und Konditioniervorrichtung
gemäß 1;
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9 eine
perspektivische Ansicht einer alternativen Kühl- und/oder Konditioniervorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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1 zeigt
eine schematische Draufsicht auf eine Kühl- und Konditioniervorrichtung 1 gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Die Kühl- und Konditioniervorrichtung 1 besteht
im Wesentlichen aus einer umlaufenden Transportvorrichtung 2,
sowie ersten und zweiten Kühlstrecken 3, 4 und
einer Konditionierstrecke 5.
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Die
umlaufende Transportvorrichtung 2 besitzt eine Vielzahl
von Transportstiften 8, die über ein entsprechendes Element,
wie beispielsweise einen Riemen 9 miteinander verbunden
sind und mit festem Abstand zueinander gehalten werden. Über ein
entsprechendes Antriebselement, wie beispielsweise eine Antriebsscheibe 12,
die mit dem Riemen 9 in Eingriff kommt, lassen sich die
Haltestifte 8 und der Riemen 9 entlang eines geschlossenen
Bewegungspfades bewegen. Eine Bewegungsrichtung der Transportvorrichtung
ist durch den Pfeil A in 1 dargestellt. Der Bewegungspfad
wird durch zwei gerade, parallel zueinander liegende Abschnitte 14, 15 und
entsprechende Umlenkabschnitte 16, 17 an den Enden
der geraden Abschnitte 14, 15 gebildet.
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Die
Kühlstrecken 3, 4 liegen
in Bewegungsrichtung A der Transportvorrichtung vor bzw. Hinter dem
Umlenkabschnitt 16, d. h. in Bewegungsrichtung A am Ende
des geraden Abschnitts 14 bzw. am Anfang des geraden Abschnitts 15 des
Bewegungspfades. Die Konditionierstrecke 5 liegt in Bewegungsrichtung
A der Bewegungsvorrichtung 2 direkt im Anschluss an die
Kühlstrecke 4 und
endet in Bewegungsrichtung A direkt vor dem Umlenkabschnitt 17. Der
genaue Aufbau der Kühlstrecken 3, 4 und
der Konditionierstrecke 5 wird nachfolgend noch näher erläutert, es
sei jedoch bemerkt, dass die Transportvorrichtung Substratscheiben,
wie beispielsweise DVD-Substratscheiben 20 für optische
Datenträger durch
die Kühlstrecken 3, 4 und
die Konditionierstrecke 5 hindurch bewegt.
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Benachbart
zu der Transportvorrichtung 2 ist eine Zwischenspeichereinheit 22 zur
Aufnahme und Zwischenspeicherung der Substratscheiben 20 vorgesehen.
Die Zwischenspeichereinheit 22 besteht im Wesentlichen
aus einer Be- und
Entladeeinrichtung 24 und einer Aufnahmeeinrichtung 26.
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Die
Be- und Entladeeinrichtung 24 kann irgendeinen geeigneten
Handhabungsmechanismus zum Transport von Substratscheiben 20 zwischen der
Transportvorrichtung 2 und der Aufnahmeeinrichtung 26 der
Zwischenspeichereinheit 22 besitzen. Dabei ist die Be-
und Entladeeinrichtung sowohl geeignet Substratscheiben 20 von
der Transportvorrichtung 2 zu entnehmen und in die Aufnahmeeinrichtung zu
bringen als auch die Substratscheiben von der Aufnahmeeinrichtung 26 zu
der Transportvorrichtung 2 zu befördern.
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Die
Aufnahmeeinrichtung 26 besteht im Wesentlichen aus einem
Drehtisch 28, auf dem drei Aufnahmespindeln 29 vorgesehen
sind, auf denen eine Vielzahl von Substratscheiben 20 übereinander
aufgenommen werden kann. Dabei ist es möglich über eine Be- und Entladeeinheit 30 Distanzstücke zwischen
die Scheiben zu bringen. Der Drehtisch kann die Spindeln 29 in
bekannter Art und Weise in eine Be- und Entladeposition bewegen.
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Die
Be- und Entladeeinrichtung 24 entnimmt Substratscheiben 20 von
der Transportvorrichtung 2 bzw. belädt er die Transportvorrichtung 2 an
einer Position B, die in Bewegungsrichtung A der Transportvorrichtung 2 vor
der Kühlstrecke 3 liegt.
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In
der Draufsicht gemäß 1 ist
ferner eine Beladeeinheit 32 zu sehen, die beispielsweise
Teil einer Spritzgießmaschine 33 zur
Herstellung der Substratscheiben 20 ist. Die Beladeeinheit 32 kann
allerdings auch separat vorgesehen sein, und die Substratscheiben 20 von
der Spritzgießmaschine 33 zu
der Transportvorrichtung 2 transportieren. Die Beladeeinheit 32 kann
irgendeines Typs sein, der geeignet ist die Substratscheiben auf
einem Haltestift 8 der Transportvorrichtung 2 abzulegen.
Dabei erfolgt diese Beladung an einer Be ladeposition C, die im Bereich
der Kühlstrecke 3 liegt,
wie nachfolgend noch näher
erläutert
wird.
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Benachbart
zur Transportvorrichtung 2 ist ferner eine Entladeeinheit 34 vorgesehen
zum entnehmen von Substratscheiben 20 von der Transportvorrichtung 2 und
zum Transport derselben zu einer nachfolgenden Prozesseinheit 35,
wie beispielsweise einem Beschichtungsmodul, in dem die Substratscheiben 20 beschichtet
werden. Die Entladeeinheit kann ein integrierter Teil der nachfolgenden
Prozesseinheit 35, sein oder eine separate Einheit sein
die geeignet ist um die Substratscheiben 20 von der Transportvorrichtung
zu entnehmen und in die Prozesseinheit zu laden. Die Entladeeinheit 34 entnimmt die
Substratscheiben 20 an einer Entladeposition D, die in
Bewegungsrichtung A der Transportvorrichtung 2 am Ende
der Konditionierstrecke 5 liegt.
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Der
Aufbau der Kühlstrecke 3, 4 sowie
der Konditionierstrecke 5 wird nachfolgend unter Bezugnahme
auf die 4 bis 8 näher erläutert.
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4 zeigt
eine schematische Draufsicht auf die Kühlstrecke 4 gemäß 1,
während
die 5 und 7 eine Längsschnittansicht entlang der
Linie V-V bzw. einer Querschnittsansicht entlang der Linie VII-VII
zeigen. 6 zeigt eine vergrößerte Detailansicht
eines Teils X gemäß 5 und 8 zeigt
eine schematische Draufsicht auf eine asymmetrische Anordnung von
Düsen.
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Wie
am besten in 7 zu erkennen ist, weist die
Kühlstrecke 4 zwei
getrennte Luftkammern 36, 37 auf, die auf gegenüberliegenden
Seiten des Bewegungspfades des Haltestifts 8 angeordnet
sind. Die Luftkammern 36, 37 besitzen jeweils
eine obere Lochplatte 39 bzw. 40 sowie entsprechende
Seitenwände
und eine Bodenwand, die nicht näher
bezeichnet sind. Die Lochplatten 39, 40 weisen
jeweils eine Vielzahl von Austrittsöffnungen 42 auf, die
beispielsweise in den 4 und 8 angedeutet
sind. Wie am besten in 8 zu erkennen ist, sind die Austrittsöffnungen 42 in
einer Vielzahl von Reihen 43 angeordnet, die in Längsrichtung
der Lochplatten 39, 40 parallel zueinander angeordnet
sind und sich senkrecht zur Bewegungsrichtung A der Transporteinheit 2 erstrecken.
Dabei kann die Lochplatte natürlich
auch Teil eines Profilelements sein.
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Wie
in 8 zu erkennen ist, sind die Reihen 43 der
Austrittsöffnungen 42 der
Lochplatten 39 und 40 versetzt zueinander angeordnet.
Gemäß der Draufsicht
in 8 besitzen die Reihen 43 einer Lochplatte 39 oder 40 jeweils
einen gleich bleibenden Abstand zu den benachbarten Reihen 43 und
ferner besitzt jede Reihe 43 dieselbe Anzahl von Austrittsöffnungen 42,
die mit gleichem Abstand zueinander entlang der Reihe 43 angeordnet
sind. Es ist jedoch auch möglich,
die Abstände
zwischen den Reihen 43 bzw. die Abstände zwischen den Austrittsöffnungen 42 in
jeder Reihe 43 zu variieren, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
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Wie
in 6 zu erkennen ist, sind die Austrittsöffnungen 42 schräg, d. h.
bezüglich
einer Vertikalen geneigt, um, wie nachfolgend noch näher erläutert wird,
ein Rotationsmoment auf eine darüber liegende
Substratscheibe 20 auszuüben. Dabei sind die Austrittsöffnungen 42 in
der Lochplatte 39 entgegen der Bewegungsrichtung A der
Transportvorrichtung 2 geneigt, wie in 6 zu
erkennen ist, während die
Austrittsöffnungen 42 der
Lochplatte 40 in Bewegungsrichtung A der Transportvorrichtung 2 geneigt sind.
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Wie
am besten in 5 zu erkennen ist, ist die Lochplatte 39 an
ihrem in Bewegungsrichtung A der Transportvorrichtung 2 vorderen
Ende leicht nach unten abgewinkelt, um eine Anfahrschräge 45 zu
bilden, deren Funktion nachfolgend noch näher erläutert wird. Die Anfahrschräge ist bei
beiden Lochplatten 39, 40 vorgesehen und die jeweiligen
Luftkammern 36, 37 sind in entsprechender Weise
schräg ausgebildet.
Obwohl die Luftkammer auch gerade ausgebildet sein kann und sich
im Bereich der Anfahrschräge
verjüngt.
Im Bereich der Anfahrschräge 45 sind
in gleicher Weise wie in den übrigen
Bereichen der Lochplatte Reihen 43 von Austrittsöffnungen 42 vorgesehen.
Statt einer Lochplatte mit definierten Austrittsöffnungen ist es auch möglich, ein poröses Plattenelement
vorzusehen. Das poröse Plattenelement
würde eine
diffuse nach oben gerichtete Gasströmung vorsehen, wodurch lokale
Ausbil dungen von einzelnen Gasströmungen, die zu unterschiedlichen
Abkühlungen
führen
könnten,
vermieden werden. Um eine Rotation der Substratscheibe vorzusehen,
ist es möglich
innerhalb des porösen gasdurchlässigen Plattenelements
einzelne gerichtete Düsen
vorzusehen, die ein entsprechendes Rotationsmoment auf eine darüberliegende
Substratscheibe ausüben.
Alternativ ist es jedoch auch möglich,
von dem porösen
Plattenelement getrennte Düsen
vorzusehen, um eine entsprechende Rotation einer Substratscheibe
vorzusehen. Wie in 7 zu erkennen ist, besitzt der
Haltestift 8 an seinem oberen Ende eine Zentrierschräge 48 sowie
eine darunter liegende Auflageschulter 49. Die Auflageschulter 49 ist
höhenmäßig derart
angeordnet, dass eine darauf aufliegende Substratscheibe 20 mit
einem geringen Abstand (d) oberhalb der Lochplatten 39, 40 gehalten würde, wie
in 6 angedeutet ist.
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Die
Luftkammern 36, 37 sind über eine nicht näher dargestellte
Gasversorgung mit einem Kühlgas
beaufschlagbar, wie nachfolgend noch näher erläutert wird. Die Gasversorgungseinheit
gemäß der vorliegenden
Erfindung zieht vorzugsweise Umgebungsluft an und leitet diese in
die Luftkammern 36, 37. Dabei kann zwischen der
Ansaugung und dem Einleiten in die Luftkammern 36, 37 eine
Filterung und Kühlung
der Umgebungsluft vorgesehen sein. Da die erfindungsgemäße Kühl- und
Konditioniervorrichtung jedoch üblicherweise
in Reinräumen
angeordnet ist, in denen üblicherweise
konditionierte, gefilterte Luft vorhanden ist, ist eine zusätzliche
Kühlung
und Filterung nicht unbedingt notwendig.
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Obwohl
sich die obige Beschreibung auf die Kühlstrecke 4 bezieht,
besitzt die Kühlstrecke 3 im Wesentlichen
denselben Aufbau mit getrennten Luftkammern, oberen Lochplatten
der Luftkammern und einer in Bewegungsrichtung A der Transportvorrichtung 2 vordere
Anfahrschräge 45.
Wie in der Draufsicht gemäß 1 zu
erkennen ist, besitzt die Kühlstrecke 3 jedoch
eine etwas größere Länge als
die Kühlstrecke 4.
Die Länge
der Kühlstrecke 3 ist
auch je nach Anforderung der zu erbringenden Kühlleistung variierbar.
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Die
Konditionierstrecke 5 besitzt im Wesentlichen denselben
Aufbau wie die Kühlstrecke 4 hinsichtlich
zweier getrennter Luftkammern mit entsprechenden Lochplatten und
Auslassöffnungen.
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
besitzt die Konditioniervorrichtung 5 jedoch keine Anfahrschräge 45 wie
die Kühlstrecke 4,
da die Konditionierstrecke 5 direkt an die Kühlstrecke 4 anschließt und somit
ein kontinuierliches Luftkissen zum schwebenden Halten der Substratscheiben 20 vorgesehen werden
kann, wie nachfolgend noch näher
erläutert wird.
Die Luftkammern der Konditionierstrecke 5 stehen mit einer
Konditioniergasversorgung 46 in Verbindung. Die Konditioniergasversorgung
entnimmt Luft aus einem Prozessraum oder einer Zuleitung, insbesondere
einer Klimaanlage, für
den Prozessraum der Prozesseinheit 35. Hierdurch ist es
möglich, die
Substratscheiben 20 in der Konditionierstrecke 5 für die Prozessraumatmosphäre in der
Prozessanlage 35 zu konditionieren, d. h. sie werden schon
in der Konditionierstrecke 5 der Prozessraumatmosphäre ausgesetzt.
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Wie
schematisch durch die strichpunktierte Linie in 5 dargestellt
ist, kann zusätzlich
zu den unteren Luftkammern 36, 37 wenigstens eine
obere Luftkammer 55 mit einer Austrittsöffnung aufweisenden unteren
Lochplatte oder einem porösen
Plattenelement 56 vorgesehen sein, um zu ermöglichen
Gas sowohl auf einer Oberseite als auch einer Unterseite der Substratscheiben 20 zu
leiten, wie nachfolgend noch näher
erläutert
wird.
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Ein
Arbeitsablauf der Kühl-
und Konditioniervorrichtung 1 gemäß der vorliegenden Erfindung
wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Die
Kühl- und
Konditioniervorrichtung 1 wird im Zusammenhang mit einer
Spritzgießmaschine 33 als
einer vorgeschalteten Prozesseinheit und einem Beschichtungsmodul 35 als
nachgeschalteter Prozesseinheit beschrieben.
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Die
Substratscheiben 20 werden zunächst in der Spritzgießmaschine 33 hergestellt
und anschließend
in einem durch den Spritzvorgang heißen Zustand über die
Beladeeinheit 32 auf einen Haltestift 8 geladen.
Dies geschieht an der Beladeposition C, die sich im Bereich der
Kühlstrecke 3 befindet,
und zwar benachbart zu einer Anfahrschräge 45, d. h. in einem ebenen
Bereich der Kühlstrecke 3.
Dabei wird die Substratscheibe derart bewegt, dass sich der Haltestift 8 in
einem Innenloch der Substratscheibe 20 befindet, und hierdurch
eine seitliche Führung
derselben vorsieht. Zu diesem Zeitpunkt wird über die Auslassöffnungen 42 der
Kühlstrecke 3 Luft
auf die Unterseite der Substratscheibe 20 geleitet, so
dass sich zwischen der Unterseite der Substratscheibe 20 und der
Oberseite der Lochplatten der Kühlstrecke 3 ein Gaskissen
bildet, welches die Substratscheibe 20 schwebend trägt. Dabei
ist die Gasströmung
derart eingestellt, dass die Substratscheibe 20 mit einem Abstand
d schwebend über
den Lochplatten gehalten wird, wie in 6 zu erkennen
ist. Der Abstand d ist derart gewählt, dass die Substratscheiben 20 von
der Auflageschulter 49 des Haltestifts 8 abgehoben
sind, sich jedoch weiterhin in einem Führungsbereich 48 des
Haltestifts 8 befinden, so dass er eine seitliche Führung vorsieht.
Durch die Schrägstellung
der Auslassöffnungen 42 in
den jeweiligen Lochplatten der Kühlstrecke 3 und
die asymmetrische Anordnung derselben (Schrägstellung in Bewegungsrichtung
A bzw. entgegen der Bewegungsrichtung A) legt das Gaskissen ein
Drehmoment an die Substratscheibe 20 an. Anschließend wird
die Transportvorrichtung 2 betätigt, um die am Punkt C aufgenommene
Substratscheibe in Bewegungsrichtung A des Bewegungspfades zu bewegen.
Dabei ist die Bewegung der Transportvorrichtung eine Taktbewegung,
mit einer Taktlänge
l (siehe 4) die dem Abstand zwischen zwei
Haltestiften 8 entspricht. Die gerade beladene Scheibe
wird somit gemäß 1 in
eine rechts bezüglich
der Position C befindliche Position oberhalb der Kühlstrecke 3 weiter
bewegt. Anschließend
wird eine neue Substratscheibe 20 durch die Beladeeinheit 32 in
der Position C auf die Transportvorrichtung 2 geladen.
Dieser Vorgang wird fortgeführt,
so dass kontinuierlich Haltestifte 8 mit einer Substratscheibe 20 beladen
werden. So lange sich die Substratscheiben 20 oberhalb
der Kühlstrecke 3 befinden,
werden sie durch ein Gaskissen schwebend gehalten und in Rotation
versetzt, wodurch sich eine homogene Abkühlung ergibt. Wie in der Draufsicht
gemäß 8 zu erkennen
ist, bilden die Auslassöffnungen 42 jeweils radial
kreisförmige
Primär-Abkühlzonen 51 auf
der Unterseite der Substratscheiben 20, und zwar in dem Bereich,
in dem die Austrittsöffnungen
auf die Unterseite der Substratscheibe 20 gerichtet sind.
Natürlich erfolgt
eine Abkühlung
auch außerhalb
dieser Radialzonen, aber eine Hauptabkühlung genau dort, wo eine Gasströmung aus
den Austrittsöffnungen 42 direkt
auf die Unterseite der Substratscheiben 20 gerichtet ist.
Dadurch, dass die Reihen 43 von Austrittsöffnungen 42 der
zwei gegenüberliegenden
Lochplatten 39, 40 zueinander versetzt sind, werden
unterschiedliche kreisförmige
Primär-Abkühlzonen
gebildet. Darüber
hinaus ist der Taktabstand lder Transportvorrichtung 2 derart
gewählt,
das er nicht mit einem vielfachen eines Abstands e zwischen den
Reihen 43 der Auslassöffnungen 42 zusammenfällt. Somit
werden die Substratscheiben in den unterschiedlichen Haltepositionen
oberhalb der Kühlstrecke 3 jeweils
so gehalten, dass bezüglich
einer benachbarten Halteposition unterschiedliche kreisförmige Primär-Abkühlzonen
auf der Unterseite der Substratscheibe 20 gebildet werden.
Hierdurch lässt
sich eine homogene und schnelle Abkühlung der Substratscheibe 20 in
radialer Richtung erreichen.
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Am
Ende der Kühlstrecke 3 d.
h. in einer Halteposition E wird die Substratscheibe 20 noch
immer durch ein Gaskissen gehalten. Wenn die Substratscheibe 20 dann
jedoch weiter getaktet wird und in den Bereich des Umlenkabschnitts 16 gelangt,
reißt das
Gaskissen ab und die Substratscheibe 20 legt sich auf die
Auflageschulter 49 des Haltestifts 48. Dort verbleibt
sie, bis sie in den Bereich der Anfahrschräge 45 der Kühlstrecke 4 gelangt
und zwar im Bereich der Halteposition F gemäß 1. Durch
die Schrägstellung
der Lochplatten 39, 40 in diesem Bereich wird
allmählich
ein Gaskissen unter der Substratscheibe 20 aufgebaut, um
sie wiederum von der Auflageschulter 49 des Haltestifts 8 abzuheben.
Dabei ermöglicht
die Anfahrschräge
einen langsamen, gleichmäßigen Aufbau
des Gaskissens, der ein verkannten der Substratscheibe 20 auf
dem Haltestift 8 verhindert. Durch den asymmetrischen Aufbau
der Auslassöffnungen 42 werden
die Substratscheiben im Bereich der Kühlstrecke 4 wiederum
nicht nur schwebend gehalten sondern auch in Rotation versetzt.
Am Ende der Kühlstrecke 4 befindet
sich die Substratscheibe in der Halteposition G. Wenn sie aus der
Halteposition G um eine Position weitergetacktet wird, befindet
sie sich in der Halteposition H die sich oberhalb der Konditionierstrecke 5 befindet.
Während
dieser Bewegung zwischen den Haltepositionen G und H wird die Substratscheibe
zum Teil durch ein Gaskissen der Kühlstrecke 4 gehalten
und dann durch ein im Bereich der Konditionierstrecke 5 ausgebildetes
Gaskissen übernommen,
so dass die Substratscheibe 20 kontinuierlich schwebend
gehalten wird. Jedoch ändert
sich die Zusammensetzung des das Gaskissen bildenden Gases zwischen
diesen beiden Haltepunkten. Im Bereich der Konditionierstrecke 5 werden
die Substratscheiben wiederum schwebend und rotierend gehalten.
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Am
Ende der Konditionierstrecke 5 befinden sich die Substratscheiben 20 in
der Position D, in der sie im Normalbetrieb entladen werden und
dem Beschichtungsmodul 35 zugeführt werden. Dadurch das in
der Konditionierstrecke Gas aus dem Prozessraum oder einer Zuleitung
für den
Prozessraum, insbesondere einer Klimaanlage, des Beschichtungsmoduls 35 entnommen
wird, befinden sich die Substratscheiben 20 am Ende der
Konditionierstrecke 5 in einem Zustand, insbesondere hinsichtlich
der Temperatur und der Oberflächenfeuchtigkeit,
die der Prozessatmosphäre
in dem Beschichtungsmodul entspricht.
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Der
oben beschriebene Prozessablauf entspricht dem Normalbetrieb der
Kühl- und Konditioniervorrichtung 1.
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Alternativ
zu dem obigen Normalbetrieb ist es jedoch auch ein Alternativbetrieb
möglich.
Der Alternativbetrieb wird beispielsweise bei einer Fehlfunktion
im Bereich der Kühl-
und/oder Konditioniervorrichtung oder im Bereich des nachgeschalteten Prozessmoduls 35,
wie beispielsweise dem Beschichtungsmodul, eingesetzt, wenn ein
Entladen der Substratscheiben 20 an der Entladeposition
D nicht möglich
oder nicht zweckmäßig ist.
Der Alternativbetrieb entspricht zunächst im Wesentlichen dem Normalbetrieb.
Wenn sich eine Substratscheibe 20 in der Position D befindet
wird sie jedoch nicht entladen, sondern durch die Transportvorrichtung 2 weiter
bewegt, bis sie sich in der Position B befindet. In dieser Position
wird die Substratscheibe 20 dann durch die Be- und Entladeeinrichtung 24 von
der Transportvorrichtung 2 entnommen und auf eine Spindel 29 der Zwischenspeichereinheit 22 aufgenommen.
Dies wird so lange wiederholt, bis einer Spindel 29 der Zwischenspeichereinheit 22 gefüllt ist,
woraufhin eine neue noch leere Spindel 29 in den Bereich
der Be- und Entladeeinrichtung 24 gebracht
wird, um auch diese zu Beladen, sofern dies erforderlich ist. Dieser
Vorgang wird wiederholt, bis die Fehlfunktion behoben ist oder alle
Spindeln der Zwischenspeichereinheit 22 voll sind. Hierbei
sei bemerkt, dass die Zwischenspeichereinheit 22 natürlich mehr
oder weniger als drei Spindeln 29 vorsehen kann, und dass es
auch möglich
ist, einen Austausch von Spindeln vorzusehen, so dass beispielsweise
gefüllte
Spindeln durch leere Spindeln austauschbar sind, und die gefüllten Spindeln
in einer entsprechenden Aufnahme aufgenommen werden.
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Wenn
beispielsweise eine Fehlfunktion behoben ist oder aus sonstigem
Grund wieder auf den Normalbetrieb umgestellt wird, werden die Substratscheiben
an der Entladeposition D wieder durch die Entladeeinheit 34 entnommen
und dem nachfolgenden Prozess zugeführt. Hierdurch wird nach einiger Zeit
erreicht, dass die Haltestifte 8 zwischen der Position
D und der Position B frei sind. Wenn dies der Fall ist, ist es nunmehr
möglich,
Substratscheiben aus der Zwischenspeichereinheit 22 an
der Position B auf die Transportvorrichtung 2 zu laden,
wobei bei einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung nicht jeder Haltestift 8 mit einer Substratscheibe
beladen wird, um zu ermöglichen,
dass auf den freibleibenden Haltestiften 8 an der Beladeposition
C durch die Beladeeinheit 32 eine Substratscheibe beladen werden
kann. Hierdurch ist es möglich,
Substratscheiben 20 aus der Spritzgießmaschine 33 und der Zwischenspeichereinheit 22 auf
die Transportvorrichtung 2 zu laden. In diesem Fall kann
beispielsweise die Geschwindigkeit der Transportvorrichtung 2 erhöht werden,
wenn die Kühl-
und Konditionierstrecken weiterhin eine ausreichende Kühlung und
Konditionierung vorsehen, und die nachfolgende Prozesseinheit höhere Geschwindigkeiten
erlaubt. Somit könnte
die Spritzgießmaschine
unverändert
kontinuierlich betrieben werden, was einen verlustfreien Betrieb
derselben ermöglicht.
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Die
aus der Zwischenspeichereinheit 22 kommende Substratscheibe,
die in der Be- Entladeposition B auf die Transportvorrichtung 2 geladen wird,
wird anschließend über eine
Anfahrschräge 45 im
Bereich der Halteposition I in den Bereich der Kühlstrecke 3 gebracht.
Die Anfahrschräge 45 ermöglicht wiederum
ein sanftes Abheben der Substratscheibe 20 von der Auflageschulter 49 des
Haltestifts 8. Anschließend wird die Substratscheibe 20 in
der zuvor beschriebenen Art und Weise durch die Kühlstrecken 3 und 4 sowie
die Konditionierstrecke 5 hindurch bewegt und am Ende der
Konditionierstrecke 5 an der Entladeposition D entnommen
und einem nachfolgenden Prozess zugeführt.
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Die
Zwischenspeichereinheit 22 ermöglicht, dass eine vorgeschaltete
Prozesseinheit 33, wie beispielsweise die Spritzgießmaschine
kontinuierlich betrieben wird, und insbesondere bei einer Fehlfunktion
in einer nachgeschalteten Prozesseinheit 35 nicht angehalten
werden muss, da die "überschüssig" produzierten Substratscheiben
in der Zwischenspeichereinheit 22 aufgenommen werden können. Hierdurch
lassen sich Abschalt- und Anfahrverluste einer Spritzgießmaschine
vermeiden. Durch die Anordnung der Zwischenspeichereinheit 22 in
Bewegungsrichtung A der Transportvorrichtung 2 hinter der
Entladeposition D und vor der Kühlstrecke 3 ist
es möglich,
dass die Substratscheiben 22 die Kühlstrecken 3, 4 und
die Konditionierstrecke 5 nochmals durchlaufen und sich
somit am Ende der Konditionierstrecke 5 in demselben Zustand
befinden, wie Substratscheiben 20 die im Normalbetrieb
in die Entladeposition D gelangen.
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Je
nach Art des herzustellenden Datenträgers ist es auch möglich, zwei
der oben beschriebenen Kühl-
und Konditioniervorrichtungen parallel zueinander zu betreiben,
wobei eine Umsetzeinheit vorgesehen sein kann, um die Substratscheiben
zwischen den Kühl-
und/oder Konditioniervorrichtungen umzusetzen. Eine derartige Umsetzung
würde vorzugsweise
in einem Bereich stattfinden, indem die Substratscheiben nicht durch
ein Gaskissen schwebend gehalten werden, um einen definierten Zugriff der
Umsetzeinheit auf die Substratscheiben zu ermöglichen.
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9 zeigt
eine perspektivische Ansicht einer alternativen Kühl- und/oder
Konditioniereinheit 100. Die Kühl- und/oder Konditioniereinheit
besitzt zwei parallele Kühl-
und/oder Konditionierstrecken 104, 105 die nachfolgend
zur Vereinfachung als Kühlstrecken
bezeichnet werden. Für
jede der Kühlstrecken 104, 105 ist
eine Transportvorrichtung vorgesehen, die jeweils ein umlaufendes
Förderband 108 mit daran
angebrachten Haltestiften 110 aufweist. Die Förderbänder 108 sind über eine
gemeinsame Antriebsrolle 112 umlaufend bewegbar. Die Antriebsrolle 112 ist über einen
entsprechenden Antriebsriemen 114, der mit einem Antriebsmotor 116 gekoppelt
ist, angetrieben. Die Verwendung einer gemeinsamen Antriebsrolle 112 für die beiden
Antriebsbänder 108 ermöglicht eine
synchrone Bewegung der jeweiligen Antriebsbänder 108 sowie der
Haltestifte 110.
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Die
Haltestifte 110 sind im wesentlichen identisch zu den Haltestiften 8 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
ausgebildet und weisen jeweils eine Auflageschulter 120 und
einen Führungsteil 122 auf.
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Die
Kühlstrecken 104, 105 sind
im wesentliche identisch, so dass im Nachfolgenden nur die Kühlstrecke 104 näher erläutert wird.
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Die
Kühlstrecke 104 besitzt
erste und zweite jeweils eine Kammer bildende Gehäuseteile 125, 126.
Die Gehäuseteile 125, 126 besitzen
jeweils eine im wesentlichen rechteckige Querschnittsform. Die Seitenwände der
Gehäuseteile 125, 126 sowie
deren Endwände
und Bodenwand sind jeweils aus einem gasundurchlässigen Material hergestellt.
Diese Elemente sind auch im wesentlichen gasundurchlässig miteinander
verbunden.
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Die
Gehäuseteile 125, 126 weisen
jeweils wenigstens ein Deckelement 130 auf, um eine Oberseite
vorzusehen. Dabei sind die jeweiligen Deckelemente 130 gasdurchlässig ausgebildet,
was beispielsweise durch Vorsehen von Lochplatten gemäß dem ersten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung vorgesehen sein kann. Bei einer alternativen
Ausführungsform
der Er findung sind die Deckelemente 130 jedoch aus einem
porösen
gasdurchlässigen
Material wie beispielsweise einer Sintermetallplatte hergestellt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel
sind in den Deckelementen 130 jeweils eine Vielzahl von
Düsen wie
bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel
vorgesehen, über
die ein in den Gehäuseteilen 125, 126 befindliches
unter Druck stehendes Gas nach oben austreten kann.
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Die
Kühleinheit 100 besitzt
ferner eine Umsetzeinheit 135, die zwischen den Kühlstrecken 104 und 105 angeordnet
ist. Die Umsetzeinheit 135 besitzt eine Dreh-Hubwelle 137,
die über
einen entsprechenden Dreh-Hubantrieb steuerbar ist. An einem oberen
freien Ende der Dreh-Hubwelle 137 ist ein sich horizontal
erstreckender Tragarm 140 vorgesehen. Die Dreh-Hubwelle 137 ist
mittig an dem Tragarm 140 befestigt.
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An
den freien Enden des Tragarms 140 sind jeweils nach unten
gerichtete Substratgreifer 142 vorgesehen. Der Abstand
zwischen den Substratgreifern 142 an den entgegengesetzten
freien Enden des Tragarms 140 entspricht einen Abstand
zwischen zwei Haltestiften 110 benachbarter Transportvorrichtungen
der Kühlstrecken 104, 105.
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Nachfolgend
wird ein Arbeitsablauf der Kühleinheit 100 anhand
der 9 näher
erläutert.
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Die
Kühlstrecken 104 und 105 werden
an einem nicht näher
dargestellten Belade-Ende jeweils mit Substratscheiben 155 bzw. 160 beladen.
Eine Beladung kann beispielsweise direkt aus unterschiedlichen Spritzgussmaschinen
erfolgen. Dabei werden die Substratscheiben 155, 160 jeweils
auf ein Gaskissen gelegt, das in bekannter Weise durch den Austritt von
Gas durch die Deckelemente 130 gebildet wird. Dabei werden
die Führungsteile 122 der
Führungsstifte 110 jeweils
in das Innenloch der Substratscheiben 155, 160 eingeführt, so
dass diese selbst wenn sie durch das Gaskissen schwebend gehalten
werden seitlich geführt
sind und durch die Stifte 110 entlang der Kühlstrecken 104, 105 bewegt
werden können.
Während
des Transports durch die Kühlstrecken 104, 105 werden
die Subtratscheiben 155, 160 schwebend getragen
und gekühlt.
Dabei können
sie wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel in Rotation
versetzt werden.
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Wenn
sie eine Zugriffsposition K der Umsetzeinheit 135 erreichen,
werden die Substratscheiben 155, 160 nicht weiter
durch ein Gaskissen schwebend gehalten, was beispielsweise dadurch
erreicht werden kann, dass die Deckelemente 130 in diesem Bereich
keinen Gasdurchtritt oder nur einen verringerten Gasdurchtritt erlauben.
Die Subtratscheiben 155, 160 liegen daher in der
Zugriffsposition K der Umsetzeinheit 135 auf der Auflageschulter 120 der jeweiligen
Haltestifte 110 auf. Wenn die Substratgreifer 142 durch
entsprechende Drehung der Dreh-Hubwelle 137 mit darunter
befindlichen Substratscheiben 155, 160 ausgerichtet
sind, werden sie durch einen Hub der Dreh-Hubwelle 137 in Kontakt mit
den Substratscheiben gebracht. Die Substratgreifer 142 greifen
nun die jeweiligen Substratscheiben 155, 160 und gehen
sie durch einen entsprechenden Hub der Dreh-Hubwelle 137 von
den Haltestiften 110 ab. Anschließend wird der Tragarm 140 durch
die Dreh-Hubwelle 137 um 180 Grad gedreht, so dass die
zunächst über der
Kühlstrecke 104 befindliche Substratscheibe 155 nunmehr über der
Kühlstrecke 105 angeordnet
ist. In gleicher Weise ist die ursprünglich über der Kühlstrecke 105 angeordnete Substratscheibe 160 nunmehr über der
Kühlstrecke 104 angeordnet.
Anschließend
werden die Substratscheiben auf den darunter befindlichen Haltestiften 110 abgelegt,
so dass sie ihre jeweilige Position ausgetauscht haben.
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Nach
einer Freigabe durch die Substratgreifer 142 können die
Substratscheiben entlang der jeweiligen Kühlstrecken 104, 105 weiterbewegt
werden.
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Der
obige Arbeitsablauf beschreibt den Fall, bei dem ein Umsetzen der
Substratscheiben 155, 160 erforderlich ist. Je
nach einem zu erstellenden Format eines optischen Datenträgers kann
es jedoch auch zweckmäßig sein,
die Substratscheiben 155, 160 durch die Umsetzeinheit 135 nicht
umzusetzen. In diesem Fall werden die jeweiligen Substratscheiben 155, 160 an
der Zugriffsposition K der Umsatzeinheit 135 vorbei befördert ohne
umgesetzt werden.
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Am
Ende der Kühlstrecken 104, 105 werden die
Substratscheiben 155, 160 durch die Halteschulter 120 der
Haltestifte 110 aufgenommen, da außerhalb der Kühlstrecken 104, 105 kein
tragendes Gaskissen vorgesehen wird. In diesem Bereich werden die
Substratscheiben 155, 160 dann durch entsprechende,
nicht dargestellte Handhabungseinheiten von den Haltestiften 110 entnommen
und einer weiteren Bearbeitung zugeführt.
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Die
unterschiedlichen Merkmale der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele
können
in jeder kompatiblen Art und Weise miteinander kombiniert und/oder
ausgetauscht werden.
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Die
Erfindung wurde zuvor anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne auf
die konkret dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt
zu sein. Beispielsweise können
die Kühlstrecken 3, 4 und/oder
die Konditionierstrecke 5, neben den unten liegenden Luftkammern 36, 37 noch wenigstens
eine obere Luftkammer 55 aufweisen, um auch Kühlluft auf
eine Oberseite der Substratscheiben 20 zu lenken, wie schematisch
in 5 angedeutet ist. Dabei sollte die aus einer oberen
Luftkammer austretende Kühlluft
die Ausbildung eines Gaskissens unter den Substratscheiben und ein schwebendes
Halten derselben nicht behindern. Bei Vorsehen einer oberen Luftkammer 55 ist
es beispielsweise auch möglich,
in dieser schräg
gestellte Austrittsöffnungen
vorzusehen, um die Substratscheiben 20 in Rotation zu versetzen,
so dass die Austrittsöffnungen 42 der
unteren Luftkammern 36, 37 vertikal ausgerichtet
sein könnten.
Auch ist es zur Erzeugung eines Rotationsmoments nicht notwendig,
dass alle Austrittsöffnungen 42 der
Luftkammern 36, 37 schräg gestellt sind. Vielmehr könnte es
ausreichen, dass beispielsweise nur ausgewählte Austrittsöffnungen
der Luftkammern 36, 37 in einer Halteposition
der Substratscheibe 20 schräg gestellt sind. Auch ist es
möglich
losgelöst
von den Luftkammern 36, 37 oder 55 speziell
designierte Rotationsdüsen
vorzusehen, die beispielsweise im Wesentlichen in Horizontalrichtung
auf die Substratscheiben 20 gerichtet sind.
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Zur
Ausbildung unterschiedlicher Primär-Abkühlzonen auf der Substratscheibe 20 ist
es ferner möglich,
die Rasterabstände
e zwischen Reihen 43 der Austrittsöffnungen 42 zu variieren,
bzw. die Abstände
der Austrittsöffnungen 42 innerhalb
einer jeweiligen Reihe 43 zu verändern. Auch ist es nicht unbedingt
notwendig, die Austrittsöffnungen 42 in
Reihen anzuordnen, obwohl dies zur Vereinfachung der Ausbildung
derselben bevorzugt wird. Dem Fachmann werden sich unterschiedlichste
Muster für
die Anordnung der Austrittsöffnungen
ergeben, die eine homogene Abkühlung
der Substratscheiben ermöglichen.
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Obwohl
die Zwischenspeichereinheit 22 derart angeordnet ist, dass
sie zwischen der Entladeposition D und der Beladeposition C der
Transportvorrichtung 2 liegt, ist es auch möglich, sie
an einem anderen Ort anzuordnen. Wenn die Substratscheiben 20 in
der Zwischenspeichereinheit 22 beispielsweise mit derselben
Luft beaufschlagt werden, die in den Kühlstrecken 3, 4 verwendet
wird, ist es auch möglich,
die Substratspeichereinheit 22 derart anzuordnen, dass
eine Be/Entladung an der Position H zu Beginn der Konditionierstrecke 5 erfolgt.
Dies ist möglich,
da die Substratscheiben in der Position G im Wesentlichen dann denselben
Zustand besitzen sollten, wie die Substratscheiben 20 in
der Zwischenspeichereinheit 22.
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Wenn
die Substratscheiben 20 in der Zwischenspeichereinheit
hingegen beispielsweise mit dem selben Gas beaufschlagt werden,
das auch in der Konditioniereinheit 5 vorgesehen ist, so
ist es beispielsweise auch möglich
die Substratscheiben aus der Zwischenspeichereinheit 22 irgendwo
zwischen den Punkten H und D auf der Transportvorrichtung 2 abzulegen,
wobei die Punkte H und D auch mögliche Be-
und Entladepunkte sind. Gegebenenfalls wäre es sogar möglich, dass
die Entladeeinheit 34 Substratscheiben 20 direkt
aus der Zwischenspeichereinheit entnimmt, wenn die Substratscheiben
in der Zwischenspeichereinheit 22 mit dem selben Gas beaufschlagt
werden, wie die Substratscheiben 20 im Bereich der Konditionierstrecke 5.
Es ist möglich,
dass die Zwischenspeichereinheit 22 eine Gasversorgung aufweist,
die Luft aus dem Prozessraum eines nachgeschalteten Prozessmoduls
und/oder einer Zuleitung insbesondere einer Klimaanlage des nachgeschalteten
Prozessmoduls entnimmt und in den Bereich der Substratscheiben 20 leitet,
um diese in einem Zustand zu halten, der dem Zustand der Substratscheiben
am Ende der Konditionierstrecke 5 entspricht. Gas für eine Konditionierung
kann allgemein auch durch eine vom nachgeschalteten Prozessmodul
unabhängige
Gasversorgung, wie beispielsweise ein Klimagerät bereitgestellt werden.