-
Die Erfindung betrifft eine Stifthubvorrichtung zur Bewegung und Positionierung eines Substrats in einer Prozesskammer mittels mindestens eines Tragstifts.
-
Stifthubvorrichtungen, auch Pin-Lifter genannt, sind typischerweise zur Aufnahme und definierten Positionierung eines in einer Prozesskammer zu bearbeitenden Substrats konzipiert und vorgesehen. Diese kommen insbesondere bei Vakuumkammersystemen im Bereich der IC-, Halbleiter-, Flat Panel- oder Substratfertigung, die in einer geschützten Atmosphäre möglichst ohne das Vorhandensein verunreinigender Partikel stattfinden muss, zum Einsatz.
-
Derartige Vakuumkammersysteme umfassen insbesondere mindestens eine zur Aufnahme von zu bearbeitenden oder herzustellenden Halbleiterelementen oder Substraten vorgesehene, evakuierbare Vakuumkammer, die mindestens eine Vakuumkammeröffnung besitzt, durch welche die Halbleiterelemente oder anderen Substrate in die und aus der Vakuumkammer führbar sind. Beispielsweise durchlaufen in einer Fertigungsanlage für Halbleiter-Wafer oder Flüssigkristall-Substrate die hochsensiblen Halbleiter- oder Flüssigkristall-Elemente sequentiell mehrere Prozess-Vakuumkammern, in denen die innerhalb der Prozess-Vakuumkammern befindlichen Teile mittels jeweils einer Bearbeitungsvorrichtung bearbeitet werden.
-
Solche Prozesskammern verfügen häufig über zumindest ein Transferventil, dessen Querschnitt an das Substrat und den Roboter angepasst ist und durch welches das Substrat in die Vakuumkammer eingebracht und ggf. nach der vorgesehenen Bearbeitung entnommen werden kann. Alternativ kann z.B. ein zweites Transferventil vorgesehen sein, durch das das bearbeitete Substrat aus der Kammer gebracht wird.
-
Das Führen des Substrats, z.B. eines Wafers, erfolgt beispielsweise mit einem entsprechend ausgebildeten und gesteuerten Roboterarm, der durch die mit dem Transferventil bereitstellbare Öffnung der Prozesskammer durchführbar ist. Das Bestücken der Prozesskammer erfolgt dann mittels Greifen des Substrats mit dem Roboterarm, Bringen des Substrats in die Prozesskammer und definiertes Ablegen des Substrats in der Kammer. Das Leeren der Prozesskammer erfolgt in entsprechender Weise.
-
Für das Ablegen des Substrats und für die genaue Positionierung des Substrats in der Kammer muss eine verhältnismässig hohe Genauigkeit und Beweglichkeit des Substrats gewährleistet sein. Hierfür werden Stifthubsysteme eingesetzt, die eine Mehrzahl von Auflagepunkten für das Substrat und damit eine Lastverteilung (aufgrund des Eigengewichts des Substrats) über das gesamte Substrat bereitstellen.
-
Das Substrat wird beispielsweise mittels des Roboters über den Tragstiften der Hubvorrichtung in Position gebracht und auf den Stiften zur Ablage gebracht. Nachdem der Roboter weggefahren ist, wird das Substrat durch ein Absenken der Stifte auf einem Träger, z.B. einer Potentialplatte oder Chuck (eine Vorrichtung zum festen Fixieren eines Substrats während des Bearbeitungsprozesses (Spannmittel)), abgelegt und der Roboterarm, der typischerweise das Substrat trägt, wird aus der Kammer gefahren, z.B. vor einem Absenken der Stifte. Die Stifte können nach dem Ablegen des Substrats weiter abgesenkt werden und liegen dann von diesem separiert vor, d.h. es besteht kein Kontakt zwischen den Stiften und dem Substrat. Alternativ können die Tragstifte mit dem Substrat in Kontakt bleiben. Nach Entfernen des Roboterarms und Schliessen (und Einbringen von Prozessgas bzw. Evakuieren) der Kammer wird der Bearbeitungsschritt durchgeführt.
-
Gleichzeitig soll eine möglichst sanfte und schonende Behandlung der zu bearbeitenden Substrate und eine möglichst kurze Bearbeitungszeit ermöglicht werden. Dies bedeutet, dass das Substrat möglichst schnell in die definierten Zustände - Be- und Entladeposition und Bearbeitungsposition - in der Kammer gebracht werden kann.
-
Zur Vermeidung von unerwünschten Stössen bei z.B. der Bearbeitung von Halbleiterwafern schlägt die
US 6,481,723 B1 die Verwendung einer speziellen Stoppvorrichtung anstelle von harten Bewegungsanschlägen in einem Pin-Lifter vor. Hartplastikanschläge sollen hier durch eine Kombination eines weicher ausgestalteten Anschlagteils und eines Hartanschlags ersetzt werden, wobei für die Bewegungsbegrenzung zunächst der Kontakt mit dem weichen Anschlagteil hergestellt wird und nachfolgend und entsprechend abgedämpft der harte Anschlag in Kontakt gebracht wird.
-
Die
US 6,646,857 B2 schlägt eine Regelung der Hebebewegung mittels einer erfassten auftretenden Kraft vor. Die Tragstifte können hier in Abhängigkeit des erhaltenen Kraftsignals bewegt werden, so dass die Hebekraft an den Tragstiften stets entsprechend dosiert und kontrolliert auf den Wafer wirkt.
-
Mit jedem Bearbeitungszyklus wird der Tragstift (Pin) einer Stifthubvorrichtung (Pin-Lifter) in einen Kontakt mit dem aufzunehmenden Substrat gebracht und von diesem gelöst. Hierbei wird der Tragstift von einer an einem Gehäuse angeordneten Antriebsvorrichtung durch eine Gehäuseöffnung eines bei einem ersten Endbereich des Gehäuses angeordneten stirnseitigen Gehäuseabschlusses relativ zum Gehäuse gegen aussen und gegen innen bewegt.
-
Um die Bewegung des Tragstiftes und eines diesen haltenden beweglichen Teils der Stifthubvorrichtung über lange Zeit sicherstellen zu können, werden an die Bewegung angepasste Lager und Schmiermittel eingesetzt. Die Bewegung des beweglichen Teils in einem Gehäuse führt zu Veränderungen des freien Innenraumes im Gehäuse, wobei sich die freien Volumina von zwei in Bewegungsrichtung beidseits des beweglichen Teils liegenden Teilräumen ändern. Volumenänderungen führen in einem geschlossenen Gehäuse zu Druckänderungen, welche die exakte Bewegung oder Positionierung des Tragstifts beeinträchtigen können. Wenn das Gehäuse nicht dicht abgeschlossen ist, führen die Volumenänderungen zu Luft- bzw. Gasbewegungen aus dem und in das Gehäuse. Dabei können Partikel insb. Partikel des Schmiermittels aus dem Gehäuse austreten und gegebenenfalls in die nahe gelegene Prozesskammer gelangen.
-
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine verbesserte Stifthubvorrichtung bereitzustellen, bei der obige Nachteile reduziert oder vermieden werden.
-
Im Speziellen ist es Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Stifthubvorrichtung bereitzustellen, bei der die Bewegung der Tragstifte möglichst ungestört ausgeführt wird und von der keine Partikel in die Prozesskammer gelangen können.
-
Diese Aufgaben werden durch die Verwirklichung der kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Merkmale, die die Erfindung in alternativer oder vorteilhafter Weise weiterbilden, sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.
-
Eine erfindungsgemässe Stifthubvorrichtung ist zur Bewegung und Positionierung eines zu bearbeitenden Substrats in einem durch eine Vakuumprozesskammer bereitstellbaren Prozessatmosphärenbereich ausgebildet. Die Stifthubvorrichtung umfasst ein sich entlang einer Verstellachse erstreckendes Gehäuse, einen bei einem ersten Endbereich des Gehäuses angeordneten stirnseitigen Gehäuseabschluss mit einer Gehäuseöffnung, ein bei einem zweiten Endbereich des Gehäuses angeordnetes Antriebsteil, eine Verstelleinrichtung mit einem im Gehäuse in Richtung der Verstellsachse beweglichen Teil, einen innen am Gehäuse zwischen einem ersten Anschlag beim stirnseitigen Gehäuseabschluss und einem davon abgewandten zweiten Anschlag ausgebildeten Führungsabschnitt für die Verstelleinrichtung und eine von der Verstelleinrichtung durch die Gehäuseöffnung führende Kupplung zum Tragen eines Tragstiftes. Eine innerhalb des Gehäuses zwischen dem stirnseitigen Gehäuseabschluss und der Verstelleinrichtung ausgebildete dichte Verbindungseinrichtung ist so ausgebildet und am Gehäuseabschluss sowie an der Verstelleinrichtung befestigt, dass ein Zugang durch die Gehäuseöffnung lediglich in einen von der dichten Verbindungseinrichtung und der Verstelleinrichtung abgeschlossenen ersten Innenbereich führt. Ein Verbindungskanal erstreckt sich beim Führungsabschnitt vom ersten Anschlag bis zum zweiten Anschlag und gewährleistet dadurch das Zusammenhängen eines zweiten Innenbereichs zwischen dem Gehäuse, dem Gehäuseabschluss, der Verbindungseinrichtung, der Verstelleinrichtung und dem Antriebsteil.
-
Die dichte Verbindungseinrichtung gewährleistet, dass keine Partikel in die Prozesskammer gelangen können. Der zusammenhängende zweite Innenbereich führt auch bei Bewegungen des beweglichen Teils nur zu minimalen Änderungen des Volumes dieses zweiten Innenbereichs und gewährleistet dabei, die Bewegung der Tragstifte im Wesentlichen ungestört ausgeführt werden kann.
-
Die im Gehäuse in Richtung der Verstellachse beweglich gelagerte Verstelleinrichtung umfasst im Gehäuse einen beweglichen Teil. Vorzugsweise umfasst der bewegliche Teil einen hülsenförmigen Abschnitt, dessen Aussenform als Führungsabschnitt an die Innenform des Gehäuses angepasst ist. Die in Richtung der Verstellachse beidseits am hülsenförmigen Abschnitt ausgebildeten Stirnflächen stehen beim ersten und beim zweiten Anschlag an zugeordnete Anschlagsflächen des Gehäuses an.
-
Weil die Gehäuseöffnung der Stifthubvorrichtung in die Prozesskammer mündet und die Prozesskammer dicht abschliessbar sein muss, wird zwischen der Gehäuseöffnung und der mit dem Tragstift verbundenen Verstelleinrichtung eine dichte Verbindungseinrichtung eingesetzt. Bei der Verstelleinrichtung wird die dichte Verbindungseinrichtung am beweglichen Teil, vorzugsweise am hülsenförmigen Abschnitt befestigt. Eine besonders geeignete Verbindungseinrichtung umfasst ein balgförmiges Dichtungselement, das an der Gehäuseöffnung und an der Verstelleinrichtung, insbesondere am beweglichen Teil der Verstelleinrichtung, dicht angeschlossen wird und die gewünschten Bewegungen des Tragstiftes zulässt.
-
Die Verbindungseinrichtung ist so ausgebildet, dass durch die Gehäuseöffnung lediglich ein Zugang zu einem von der Verbindungseinrichtung und vom beweglichen Teil begrenzten Bereich möglich ist. Der restliche Innenraum des Gehäuses wird durch die Verbindungseinrichtung von diesem ersten Innenbereich dicht abgetrennt. Das bewegliche Teil der Verstelleinrichtung ist im Gehäuse verschiebbar gelagert und unterteilt den vom Gehäuse, von der Verbindungseinrichtung und vom beweglichen Teil begrenzten zweiten Innenbereich in zwei Teilräume. Ein Verbindungskanal zwischen diesen beiden Teilräumen reduziert Druckschwankungen und damit verbundene Störungen.
-
In einer bevorzugten Ausführungsform trennt die Verbindungseinrichtung den ersten Innenbereich gasdicht vom zweiten Innenbereich ab und der zweite Innenbereich wird durch die diesen umgebenden Elemente gasdicht von der Umgebung abgetrennt, wobei der zweite Innenbereich gegebenenfalls eine Ausgleichsöffnung umfasst.
-
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weist die Stifthubvorrichtung eine an der Ausgleichsöffnung des zweiten Innenbereichs angeordnete Sperreinrichtung auf, die zumindest das Austreten von Partikeln in die Umgebung einschränkt.
-
In einer ersten Ausführung der Sperreinrichtung umfasst diese eine Ausgleichsöffnung vom zweiten Innenbereich in die Umgebung und bei dieser Ausgleichsöffnung ein Filter, wobei der Austritt durch die Ausgleichsöffnung nur über den Durchgang durch das Filter möglich ist. Dazu ist mindestens eine Ausdehnung des Filters an die entsprechende Ausdehnung des Aufnahmebereichs für das Filter angepasst, so dass bezüglich der Durchströmung durch das Filter zwischen dem Aufnahmebereich und dem Filter ein dichter Anschluss gewährleistet ist. Gegebenenfalls wird in einem um den Durchtrittsbereich führenden Ringbereich zwischen dem Aufnahmebereich und dem Filter eine Dichtung eingesetzt.
-
Durch die entsprechende Wahl des Filters kann sichergestellt werden, dass im Wesentlichen keine Partikel, insbesondere keine festen Anteile von Schmiermitteln, aus dem zweiten Innenbereich in die Umgebung gelangen können. Das Filter kann als einfaches poröses Element ausgebildet sein, vorzugsweise als Sinterfilter. Insbesondere ist das Filter mittels Sintern gefertigt. Es umfasst als Werkstoff vorzugsweise Metall, Keramik oder PTFE.
-
In einer anderen Ausführung der Sperreinrichtung umfasst diese eine Ausgleichsöffnung vom zweiten Innenbereich zu einer Leitung, welche mit einem Kompensationsbehälter verbunden ist. Dadurch ist das Gas, das sich im zweiten Innenbereich mit dem beweglichen Teil befindet, immer in einem gegen die Umgebung gasdicht abgeschlossenen Raum. Auf ein Filter kann bei dieser Ausführungsform daher verzichtet werden. Der Kompensationsbehälter ist gegebenenfalls flexibel ausgebildet, so dass bei Bewegungen des beweglichen Teils aus dem Gehäuse austretendes Gas mit Partikeln ohne Aufbau eines massgeblichen Überdruckes im Kompensationsbehälter aufgenommen werden kann oder ins Gehäuse eintretendes Gas ohne massgeblichen Unterdruck aus dem Kompensationsbehälter zurückströmen kann.
-
In einer weiteren Ausführung der Sperreinrichtung umfasst diese eine Ausgleichsöffnung vom zweiten Innenbereich zu einer Leitung, über welche ein gewünschter Druck, vorzugsweise ein Unterdruck, im zweiten Innenbereich aufgebaut werden kann. Ein gewünschter Unterdruck kann mit einer Pumpe oder einer Vakuumquelle erzielt werden. Gegebenenfalls wird über die Leitung ein Schutzgas in den zweiten Innenbereich eingebracht.
-
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist an der Ausgleichsöffnung ein Ventil angeschlossen, das eine Verbindung zum Kompensationsbehälter, zur Vakuumpumpe oder zur Schutzgasquelle einstellbar macht. Gegebenenfalls macht das Ventil wahlweise eine Verbindung zum Kompensationsbehälter oder zu einer mit einem Filter abgeschlossenen Verbindung zur Umgebung erzielbar.
-
Durch die Anordnung der Sperreinrichtung am Gehäuse wird der Austausch zwischen dem zweiten Innenbereich mit dem beweglichen Teil und der Umgebung der Stifthubvorrichtung für unerwünschte Partikel und/oder Gase abgetrennt. Der Einsatz dieser Stifthubvorrichtung ist in einem Reinraum problemlos möglich.
-
In einer bevorzugten Ausführung ist dem beweglichen Teil ein Schieber zugeordnet, der mit einer Gewindestange der Antriebseinheit gekoppelt und linear entlang der Gewindestange bewegbar ist.
-
In einer weiteren Ausführung wird die Verstelleinrichtung von einer Schubstange eines Hubzylinders bewegt.
-
Ferner kann die Antriebseinheit einen ansteuerbaren Elektromotor aufweisen, der mit der Gewindestange gekoppelt ist und in Betrieb eine Rotation der Gewindestange, insbesondere um die Verstellachse, bereitstellt. Die Stifthubvorrichtung kann somit als mechatronische Stifthubvorrichtung realisiert sein.
-
Bei einem mittels des Elektromotors bereitstellbaren Rotieren der Gewindestange kann durch das Zusammenwirken von Gewindestange und Schieber eine lineare Bewegung des Schiebers, des beweglichen Teils und somit des Tragstifts, erfolgen.
-
Durch eine Ausführungsform mit Schieber können die Anzahl beweglicher Teile und die zu bewegenden Massen verhältnismässig geringgehalten werden. Die Stifthubvorrichtung kann hierdurch vergleichsweise schnell und effizient betrieben werden, d.h. ein Anheben oder Absenken eines Wafers kann schnell und gleichzeitig präzise durchgeführt werden.
-
Der Schieber weist vorzugsweise ein Innengewinde auf, das mit dem Gewinde der Gewindestange korrespondiert. Der Schieber kann zudem derart in der Stifthubvorrichtung vorgesehen sein, dass dieser beispielsweise mittels einer linearen Führung (z.B. Nut) nicht-drehbar gelagert ist und damit lediglich einen translatorischen Bewegungsfreiheitsgrad aufweist. Durch die Beschränkung der Freiheitsgrade des Schiebers kann dieser durch das Rotieren der Gewindestange linear verschoben und hochgenau positioniert werden. Auch können durch eine solche Umsetzung vergleichsweise grosse Kräfte, die parallel zur Verstellachse in Richtung des Antriebs wirken, also z.B. Kräfte aufgrund des Eigengewichts eines zu bearbeitenden Substrats, aufgenommen und diesen entgegengewirkt werden.
-
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die lineare Führung eine Längsnut und ein in die Längsnut stehendes Eingriffselement. Das Zusammenwirken von Längsnut und Eingriffselement reduziert die Bewegung des beweglichen Teils auf eine verdrehungsfreie Längsverschiebung des beweglichen Teils im Gehäuse. Die Längsnut kann zudem als Verbindungskanal zwischen den vom beweglichen Teil der Verstelleinrichtung voneinander abgeteilten Teilräume im Innern des Gehäuses verwendet werden. Die Längsnut wird vorzugsweise an der Innenseite des Gehäuses ausgebildet und am beweglichen Teil wird eine Passfeder eingesetzt, die in der Längsnut geführt ist und dabei die Verdrehungssicherung gewährleistet. Indem die Passfeder den Durchgang in Nutrichtung nicht vollständig verschliesst, steht die Längsnut auch als Verbindungskanal zwischen dem ersten und zweiten Anschlag und damit zwischen den Teilräumen zur Verfügung, wobei der bereitstehende Kanalquerschnitt bei der Passfeder etwas verkleinert ist.
-
In einer weiteren Ausführungsform kann die Antriebseinheit einen pneumatischen Antriebszylinder aufweisen, der mit der Verstelleinrichtung gekoppelt ist. Der pneumatische Antriebszylinder kann eine lineare Bewegung der Verstelleinrichtung bewirken und vorzugsweise mit einem Schubelement, z.B. Schubstange, verbunden sein.
-
Die erfindungsgemässen Vorrichtungen werden nachfolgend anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten konkreten Ausführungsbeispielen rein beispielhaft näher beschrieben, wobei auch auf weitere Vorteile der Erfindung eingegangen wird. Im Einzelnen zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vakuumbearbeitungsvorrichtung für einen Wafer mit einer Stifthubvorrichtung;
- 2 eine perspektivische Darstellung einer Stifthubvorrichtung;
- 3 eine Explosionsdarstellung einer Stifthubvorrichtung;
- 4 einen Längsschnitt durch eine Stifthubvorrichtung in der Lage mit eingezogenem Tragstift;
- 5 einen Längsschnitt durch eine Stifthubvorrichtung in der Lage mit ausgefahrenem Tragstift; und
- 6 einen Ausschnitt aus einem Längsschnitt durch eine Stifthubvorrichtung mit einem Ventil einem Kompensationsbehälter und einer Pumpe.
-
1 zeigt schematisch einen Prozessaufbau für eine Bearbeitung eines Halbleiterwafers 1 unter Vakuumbedingungen. Der Wafer 1 wird mittels eines ersten Roboterarms 2 durch ein erstes Vakuumtransferventil 5a in eine Vakuumkammer 4 (Prozessatmosphärenbereich P) eingebracht und über Tragestiften 7 von erfindungsgemässen Stifthubvorrichtungen in Position gebracht. Der Wafer 1 wird dann mittels der Tragstifte 7 aufgenommen bzw. darauf abgelegt und der Roboterarm 2 wird weggefahren. Der Wafer 1 liegt typischerweise auf dem Roboterarm oder einer an dem Roboterarm 2,3 vorgesehenen Tragvorrichtung auf oder wird anhand einer spezifischen Tragevorrichtung gehalten. Nach dem Aufnehmen des Wafers 1 durch die Stifte 7 werden der Roboterarm aus der Kammer 4 geführt, das Transferventil 5a verschlossen und die Stifte 7 abgesenkt. Dies erfolgt mittels der Antriebe 6 der Stifthubvorrichtungen die mit den jeweiligen Stiften 7 gekoppelt sind. Der Wafer 1 wird hierdurch auf den gezeigten vier Trageelementen 8 abgelegt.
-
In diesem Zustand erfolgt eine geplante Bearbeitung (z.B. Beschichtung) des Wafers 7 unter Vakuumbedingungen und insbesondere in definierter Atmosphäre (d.h. mit einem bestimmten Prozessgas und unter definiertem Druck). Die Kammer 4 ist hierfür mit einer Vakuumpumpe und vorzugsweise mit einem Vakuumregelventil zur Regelung des Kammerdrucks gekoppelt (nicht gezeigt).
-
Nach der Bearbeitung erfolgt ein Anheben des Wafers 1 in eine Entnahmestellung wiederum mittels der Stifthubvorrichtungen. Mit dem zweiten Roboterarm 3 wird in der Folge der Wafer 1 durch das zweite Transferventil 5b entnommen. Alternativ kann der Prozess mit nur einem Roboterarm konzipiert sein, wobei Bestückung und Entnahme dann durch ein einzelnes Transferventil erfolgen können.
-
Die 2 bis 5 zeigen eine Ausführungsform einer Stifthubvorrichtung 10 gemäss der Erfindung. Die Stifthubvorrichtung 10 weist einen lediglich schematisch dargestellten unteren Antriebsteil 11 auf, der vorzugsweise eine als Elektromotor ausgebildete Antriebseinheit umfasst. In der dargestellten Ausführungsform treibt der Motoreine Gewindestange 13 an. Die Gewindestange 13 kann durch entsprechende Ansteuerung des Motors um ihre Achse rotiert werden.
-
Ein Schieber 14 wirkt mit der Gewindestange 13 zusammen und ist mittels Rotation der Gewindestange 13 linear entlang einer zentralen Verstellachse A bewegbar. Der Schieber 14 weist ein Innengewinde auf, das mit dem Gewinde der Gewindestange 13 korrespondiert. Der Schieber 14 und eine Führungshülse 16 gehören zu einer Verstelleinrichtung 15, die derart gelagert ist, dass sie relativ zur Stifthubvorrichtung 10 selbst nicht drehbar ist, sondern nur in die Bewegungsrichtungen parallel zur Verstellachse A bewegt werden kann.
-
Die Verstelleinrichtung 15 umfasst ein relativ zum Antriebsteil 11 bewegliches Teil 21. Dieses bewegliche Teil 21 kann entsprechend durch den Schieber 14 linear bewegt und positioniert werden. In einer speziellen Ausführungsform ist das bewegliche Teil 21 derart gefertigt, dass dieses keine elektrische Leitfähigkeit bereitzustellen vermag. Insbesondre ist das bewegliche Teil 21 aus einem elektrisch nichtleitenden Material, z.B. Kunststoff, gefertigt oder mit einem nichtleitenden Material beschichtet.
-
Das Antriebsteil 11 ist fest mit einem sich entlang der Verstellachse A erstreckenden Gehäuse 31 der Stifthubvorrichtung 10 verbunden. An dem vom Antriebsteil 11 abgewandten Ende des Gehäuses 31 ist ein stirnseitiger Gehäuseabschluss 33 angeordnet. Auf der Innenseite des Gehäuses 31 ist ein Führungsabschnitt 17 für eine daran angepasste Führungshülse 16 der Verstelleinrichtung 15 ausgebildet. In einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die Führungshülse 16 und der Führungsabschnitt 17 einen kreiszylindrischen Kontaktbereich auf.
-
Der Führungsabschnitt 17 erstreckt sich von einem ersten Anschlag 17a beim stirnseitigen Gehäuseabschluss 33 bis zu einem davon abgewandten zweiten Anschlag 17b beim Antriebsteil 11. Die Führungshülse 16 ist somit zwischen den beiden Anschlägen 17a und 17b in Richtung der Verstellachse A verschiebbar geführt.
-
Im stirnseitigen Gehäuseabschluss 33 ist eine Gehäuseöffnung 34 ausgebildet, durch welche ein freies Ende einer am beweglichen Teil 21 befestigten Kupplung 32 aus dem Gehäuse 31 austreten kann. Am freien Ende der Kupplung 32 ist ein Tragstift 59 einsetzbar. Eine innerhalb des Gehäuses 31 zwischen dem Gehäuseabschluss 33 und der Verstelleinrichtung 15 ausgebildete dichte Verbindungseinrichtung 55 ist so ausgebildet und am Gehäuseabschluss 33 sowie an der Verstelleinrichtung 15 befestigt, dass ein Zugang zwischen der Gehäuseöffnung 34 und dem freien Ende der Kupplung 32 ins Gehäuse 31 lediglich in einen von der dichten Verbindungseinrichtung 55 und der Verstelleinrichtung 15 vollständig abgeschlossenen ersten Innenbereich führt. Die Verbindungseinrichtung 55 ist so ausgebildet, dass die Bewegung der Verstelleinrichtung 15 relativ zum Gehäuseabschluss 33 nicht beeinträchtigt wird. Weil sie dazu verschiedene Längen einnehmen muss, umfasst sie vorzugsweise zumindest einen balgförmigen Bereich.
-
Ein Verbindungskanal 18 erstreckt sich beim Führungsabschnitt 17 zwischen der Verstelleinrichtung 15 bzw. der Führungshülse 16 und dem Gehäuse 31 vom ersten Anschlag 17a bis zum zweiten Anschlag 17b. Der Verbindungskanal 18 gewährleistet auch bei einer dichtenden Führung zwischen dem Führungsabschnitt 17 und der Führungshülse 16 das Zusammenhängen eines zweiten Innenbereichs zwischen dem Gehäuse 31, dem Gehäuseabschluss 33, der Verbindungseinrichtung 55, der Verstelleinrichtung 15 und der Antriebseinheit 11. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Verbindungskanal 18 als Längsnut an der Innenseite des Gehäuses 31 ausgebildet.
-
Die Verbindungseinrichtung 55 trennt den ersten Innenbereich von dem zweiten Innenbereich, insbesondere gasdicht, ab.
-
Wenn die Führungshülse 16 beim ersten Anschlag 17a ist, so besteht der zweite Innenbereich im Wesentlichen aus einem ersten Teilraum 19a zwischen der Verstelleinrichtung 15 und der Antriebseinheit 11. Wenn die Führungshülse 16 beim zweiten Anschlag 17b ist, so besteht der zweite Innenbereich im Wesentlichen aus einem zweiten Teilraum 19b zwischen der Verbindungseinrichtung 55 und dem Gehäuse 31. Wenn die Führungshülse 16 sich in Positionen zwischen den beiden Anschlägen 17a und 17b befindet, so sind die beiden bestehenden Teilräume 19a und 19b jeweils über den Verbindungskanal 18 miteinander verbunden. Durch diese Verbindung wird die bei der Bewegung der Verstelleinrichtung 15 entstehende Volumenänderung im zusammenhängenden zweiten Innenbereich reduziert.
-
Mit abnehmendem Durchmesser der Verbindungseinrichtung 55 und zunehmender Wandstärke der Führungshülse 16 kann die bei der Bewegung der Verstelleinrichtung 15 entstehende Volumenänderung verkleinert werden. Wenn die Volumenänderung bei der Bewegung zwischen den beiden Anschlägen 17a und 17b klein ist, kann der zusammenhängende zweite Innenbereich gegen die Umgebung geschlossen, insbesondere gasdicht, ausgebildet werden. Das von der Antriebseinheit 11 und/oder vom Führungsabschnitt 17 mit der Führungshülse 16 der Verstelleinrichtung 15 in diesen zweiten Innenbereich gelangende Schmiermittel ist dann in einem geschlossenen Innenbereich aufgenommen und kann nicht in die Umgebung gelangen.
-
Alternativ, insbesondere wenn die Volumenänderung bei der Bewegung zwischen den beiden Anschlägen 17a und 17b gross ist, kann der zusammenhängende zweite Innenbereich über eine Kompensationsöffnung 35 mit der Umgebung verbunden werden, wobei dann ein Filter 36 an oder in der Kompensationsöffnung 35 angeordnet ist, so dass im Wesentlichen keine Partikel in die Umgebung austreten können. Die Kompensationsöffnung 35 schliesst vorzugsweise an den Verbindungskanal 18 an.
-
6 veranschaulicht Ausführungsformen, bei denen der zusammenhängende zweite Innenbereich über die Kompensationsöffnung 35 mit einem Kompensationsbehälter 37 oder mit einer Vakuumpumpe P verbunden werden kann. Gegebenenfalls ist lediglich eine dieser beiden Varianten vorgesehen, vorzugsweise aber ist ein Ventil V eingesetzt mit dem eine der beiden Varianten einstellbar ist. Bei der Verbindung zum Kompensationsbehälter 37 kann auf ein Filter 36 verzichtet werden. Bei der Verbindung zu einer Vakuumpumpe kann es vorteilhaft sein, wenn ein Filter 36 in die Verbindung zur Vakuumpumpe eingesetzt ist.
-
Die Verstelleinrichtung 15 weist eine bewegliche Kupplung 32 auf, die an einem freien Ende zur Aufnahme eines Tragstiftes 59 ausgebildet ist. Die Kupplung 32 erstreckt sich im gezeigten Beispiel im Wesentlichen entlang der Verstellachse A. Die Kupplung 32 ist mit dem beweglichen Teil 21 verbunden. Hierzu weist die Kupplung 32 eine innere Ausnehmung auf, in welcher das beweglichen Teil 21 aufgenommen und fixiert ist, z.B. mittels einer Verklebung oder Verschraubung.
-
Durch die Verbindungen zwischen dem Schieber 14, dem beweglichen Teil 21 und der Kupplung 32 kann damit eine durch einen Motor steuerbare Bewegbarkeit der Kupplung 32 und damit eines in der Kupplung 32 aufgenommenen Tragstifts 59 bereitgestellt werden.
-
Der Verbindungskanal 18 wird vorzugsweise als Längsnut an der Innenseite des Gehäuses 31 ausgebildet. An der Führungshülse 16 wird eine Passfeder 38 angeordnet, vorzugsweise in eine Aufnahmebohrung eingesetzt. Die Passfeder 38 ist in der Längsnut geführt und gewährleistet dabei eine Verdrehungssicherung. Indem die Passfeder 38 einen Durchgang in der Längsnut für den Verbindungskanal 18 frei lässt, steht die Längsnut auch als Verbindungskanal 18 zwischen dem ersten und zweiten Anschlag 17a und 17b und damit zwischen den Teilräumen 19a und 19b zur Verfügung, wobei der bereitstehende Kanalquerschnitt bei der Passfeder 38 etwas verkleinert ist.
-
Die 4 zeigt die Kupplung 32 der Stifthubvorrichtung 10 in einer abgesenkten Normalposition, in welcher der Tragstift 59 vorzugsweise keinen Kontakt mit einem zu bearbeitenden Substrat hat.
-
Die 5 zeigt die Kupplung 32 der Stifthubvorrichtung 10 in einer ausgefahrenen Trageposition, in welcher der Tragstift 59 dessen bestimmungsgemässen Effekt des Aufnehmens, Bewegens und/oder Bereitstellens des Substrats bereitstellt.
-
Zum Erreichen der ausgefahrenen Trageposition kann ein Motor entsprechend angesteuert werden. Hierzu kann z.B. eine Laufzeit des Motors oder eine Anzahl auszuführender Rotationen für die Gewindestange 13 hinterlegt sein, um eine gewünschte Position für den Schieber 14 einzustellen. Insbesondere ist ein Encoder mit dem Motor gekoppelt, um die Bewegungen der Motorachse überwachbar und regelbar zu machen.
-
Das bewegliche Teil 21 ist in der gezeigten Ausführung hülsenförmig ausgebildet und umfasst eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Endbereichs der Gewindestange 13.
-
Es versteht sich, dass die dargestellten Figuren nur mögliche Ausführungsbeispiele schematisch darstellen. Die verschiedenen Ansätze können erfindungsgemäss ebenso miteinander sowie mit Vorrichtungen zur Substratbewegung in Vakuumprozesskammern, insbesondere Stifthubvorrichtungen 10, des Stands der Technik kombiniert werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- US 6481723 B1 [0009]
- US 6646857 B2 [0010]
