DE10215040A1

DE10215040A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Be- und Entladen einer Vakuumkammer

Info

Publication number: DE10215040A1
Application number: DE2002115040
Authority: DE
Inventors: Ralph Lindenberg; Gerd Ickes; Juergen Henrich; Heinz Zeyher
Original assignee: Leybold Optics GmbH
Current assignee: Buehler Alzenau GmbH
Priority date: 2002-04-05
Filing date: 2002-04-05
Publication date: 2003-11-13
Anticipated expiration: 2022-04-06
Also published as: DE10215040B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Be- und Entladen einer Vakuumkammer mit zu bearbeitenden Werkstücken. Diese Werkstücke befinden sich dabei in einem Korb, der am Ende einer heb- und drehbaren Traverse angeordnet ist. Der Korb ist dabei auf der Unterseite eines Deckels zum Abdichten der Vakuumkammer angeordnet. Der Deckel selbst weist auf seiner Unterseite eine Glimmeinrichtung auf, die nach Verschluss der Vakuumkammer aktiviert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Be- und Entladen einer Vakuumkammer nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 und 8.
Werkstücke werden, damit sie bestimmte Eigenschaften erhalten, unterschiedlichen Behandlungen unterworfen, beispielsweise Wärme- oder Beschichtungsbehandlungen.
Einige dieser Behandlungen, z. B. Ätz- oder Beschichtungsbehandlungen, müssen im Vakuum durchgeführt werden. Es ist dann erforderlich, die Werkstücke in eine Vakuumkammer einzubringen und wieder herauszuholen. Bisweilen müssen Werkstücke nach einer ersten Behandlung noch einer zweiten, dritten oder vierten Behandlung unterworfen werden.

Es ist bereits eine Vorrichtung zum Belüften einer Vakuum-Bearbeitungskammer bekannt, die eine Transportkammer aufweist, wobei in dieser Transportkammer ein um eine vertikale Achse drehbarer und längs dieser Achse verschiebbarer Schwenkträger vorgesehen ist (DE 198 06 282 C1). Dieser Schwenkträger weist auf seiner oberen Seite wenigstens einen Werkstückträger zum Transportieren eines Werkstücks von einem Schleuseneingang zu einer Bearbeitungsstation auf. Die Transportkammer ist mit einer Öffnung versehen, die durch einen Deckel auf der unteren Seite des Schwenkträgers durch Absenken des Schwenkträgers verschließbar ist. Der Schwenkträger befindet sich hierbei also innerhalb einer Übergabekammer und unterhalb der Beschickungsöffnung. Diese bekannte Vorrichtung ist nicht geeignet, den Beschickungs- und Bearbeitungsprozess zu beschleunigen, weil während der Behandlung der Werkstücke keine weiteren Operationen vorgenommen werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Beschickung einer Vakuumkammer mit Werkstücken zu vereinfachen und die Bearbeitung der Werkstücke in dieser Vakuumkammer zu beschleunigen.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der Patentansprüche 1 und 8 gelöst.

Die Erfindung betrifft somit eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Be- und Entladen einer Vakuumkammer mit zu bearbeitenden Werkstücken. Diese Werkstücke befinden sich dabei in einem Korb, der am Ende einer heb- und drehbaren Traverse angeordnet ist. Der Korb ist dabei auf der Unterseite eines Deckels zum Abdichten der Vakuumkammer angeordnet. Der Deckel selbst weist auf seiner Unterseite eine Glimmeinrichtung auf, die nach Verschluss der Vakuumkammer aktiviert wird.

Indem in die Verschlusseinheit eine Glimmelektrode integriert ist, kann nach Verschluss der Vakuumkammer sofort mit der Bearbeitung der Werkstücke begonnen werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
Fig. 2 die Vorrichtung der Fig. 1 in einer Ansicht von oben;
Fig. 3 eine Seitenansicht einer Verschlusseinheit ohne Werkstückkorb;
Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Verschlusseinheit gemäß Fig. 3 mit einem Werkstückkorb.
In der Fig. 1 ist eine Einrichtung 1 zum Bearbeiten und Behandeln von Substraten, insbesondere von Werkstücken und dergleichen dargestellt. Eine ähnliche Einrichtung ist in der DE 43 41 635 A1 beschrieben. Diese Einrichtung 1 weist mehrere Behandlungskammern 2 bis 5 auf, von denen man in der Fig. 1 nur drei Kammern 2, 3, 4 erkennt.
Unter jeder Kammer 2 bis 5 befindet sich je eine Trägerplatte 6 bis 9. Von diesen Trägerplatten 6 bis 9 sind in der Fig. 1 nur drei Trägerplatten 6, 7, 8 zu erkennen. Die Trägerplatten 6 bis 9 sind über Verbindungsarme 10 bis 13 mit einer drehbaren Welle 14 verbunden, die von einem Motor 15 angetrieben wird.
Mit Hilfe dieses Motors 15 können die Trägerplatten 6 bis 9 von einer Bearbeitungskammer, z. B. der Bearbeitungskammer 4, zur nächsten, z. B. der Bearbeitungskammer 5, bewegt werden.
Neben der Einrichtung 1 zum Bearbeiten und Behandeln von Substraten ist eine Be- und Entladevorrichtung 16 für diese Einrichtung 1 vorgesehen, die einen Standfuß 17, einen dreh- und hebbaren Kolben 18, eine Traverse 19, zwei Verschlusseinheiten 20, 21, zwei Glimmelektroden 22, 23 und zwei Antriebe 24, 25 aufweist. An den Verschlusseinheiten 20, 21 hängt jeweils ein Korb 26, 27 für die Aufnahme von zu bearbeitenden Werkstücken an einem Greifer 28, 29. Dieser Greifer 28, 29 ist steuerbar. Mittels eines Motors 30 ist der Kolben 18 heb- und drehbar.
Die Fig. 2 zeigt die Einrichtung 1 und die Be- und Entladevorrichtung 16 noch einmal in einer Ansicht von oben. Man erkennt hierbei die vier Behandlungskammern 2 bis 5 sowie - gestrichelt - die Trägerplatten 6 bis 9, die größer als die Öffnungen der Kammern 2 bis 5 sind. Von den Behandlungskammern 2 bis 5 ist nur die Behandlungskammer 4 nach oben offen.
In der Fig. 3 ist die Verschlusseinheit 20 näher dargestellt. Man erkennt hierbei, dass die Verschlusseinheit 20 aus einer Grundplatte 35 mit einer Aufwölbung 36 besteht. Unterhalb der Grundplatte 35 ist die Glimmelektrode 22 angebracht. Mit 28 ist der Greifer bezeichnet.
Dieser Greifer 28 wird vom Antrieb 24 angetrieben und greift mit den speziell ausgebildeten Enden 37, 38 in den Korb 26 ein, der in Fig. 4 näher dargestellt ist. Die Enden 37, 38 können von dem Korb 26 auch wieder gelöst werden.
Wie man aus Fig. 4 erkennt, weist der Korb 26 einen Boden 39, einen Rahmen 40 um den Boden 39 sowie ein Gestell aus horizontalen und vertikalen Streben 42 bis 46 auf. In dem Gestell befindet sich eine Trägerplatte 47, auf der mehrere zu bearbeitende Werkstücke 48, 49, 50 liegen. Neben der Elektrode 22 sind die beiden Enden 37, 38 des Greifers 28 geführt. Sie greifen in eine entsprechende Ausnehmung des Korbs 26 ein.
Die Funktionsweise der in den Fig. 1 bis 4 beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt.
Zunächst wird der Korb 27, der noch nicht mit der Verschlusseinheit 21 gekoppelt sein muss, mit Werkstücken 48 bis 50 beladen, die bearbeitet werden sollen. Der beladene Korb 27 wird vorzugsweise von einem nicht dargestellten Konveyorsystem zu einer Übergabeposition (rechts in Fig. 1) transportiert. Die Traverse 19 befindet sich dabei in einer solchen nicht dargestellten unteren Position, dass die Verschlusseinheit 20 mit der Behandlungskammer 4 eine geschlossene, evakuierte Kammer bildet. In dieser Behandlungskammer 4 befindet sich der Korb 26 auf der Trägerplatte 8 mit fertig behandelten Werkstücken. Jetzt werden mittels der Antriebe 24, 25 die Greifer 28, 29 so bewegt, dass sie in die Ausnehmungen der Körbe 26, 27 einschwenken. Gleichzeitig wird die Behandlungskammer 4 geflutet. Dann wird die Traverse 19 mittels des Antriebs 30 in die obere Position gefahren, wie in Fig. 1 dargestellt.
Jetzt wird die Traverse 19 mittels Drehung der Welle 18 um 180 Grad gedreht, d. h. der Korb 27 befindet sich jetzt über der Kammer 4, die nach oben offen ist. Der Korb 26 befindet sich über der Konveyor-Übergabeposition.
Anschließend wird die Traverse 19 und mit ihr die Körbe 26, 27 nach unten gesenkt, bis der Korb 27 auf der Trägerplatte 8 und der Korb 26 auf dem Konveyorsystem aufsetzt. Mittels der Antriebe 24, 25 werden die Greifer 28, 29 ausgeschwenkt; der Korb 27 steht jetzt frei auf der Trägerplatte 8, der Korb 26 frei auf dem Konveyor.
Mit dem Aufsetzen des Korbs 27 auf der Trägerplatte 8 wird die Öffnung der Kammer 4 durch die Verschlusseinheit 21 geschlossen. Sodann wird sie evakuiert, und bei geeignetem Druck wird eine elektrische Spannung an die Glimmelektrode 22 gelegt. Die Substrate bzw. Werkstücke werden durch das in der Kammer 4 entstehende Plasma vorbehandelt.
Während dieses Vorbehandlungsvorgangs kann bereits der Korb 26 mit fertig behandelten Werkstücken vom Konveyorsystem weitertransportiert werden und ein neuer Korb mit unbehandelten Werkstücken in die Übergabeposition gebracht werden.
Ist die Vorbehandlung in der Kammer 4 beendet, wird die Kammer 4 geflutet und die Verschlusseinheit 21 nach oben bewegt. Die Traverse 19 wird jetzt wieder um 180 Grad geschwenkt, sodass sich nur der Korb 27 über der Kammer 4 befindet.
Der Korb 27, der noch auf der Trägerplatte 8 ruht, wird durch Drehung der Achse 14 in die nächste Bearbeitungskammer 5 gebracht, wo die Werkstücke einer weiteren Behandlung unterworfen werden, beispielsweise einer Beschichtung mittels Sputterverfahren.
Nach Abschluss der Drehung um die Achse 14 wird der aus der Behandlungskammer 3 in die Kammer 4 transportierte Korb mit fertig behandelten Werkstücken vom Greifer 29 erfasst. Der an der Konveyor-Übergabeposition bereit stehende Korb mit unbehandelten Werkstücken wird vom Greifer 28 erfasst. Die Kammer 4 wird geflutet, die Traverse 19 hochgefahren und gedreht, sodass der Korb 26 sich über der Kammer 4 befindet und die in Fig. 1 dargestellte Ausgangssituation wieder erreicht ist.

Claims

1. Vorrichtung zum Be- und Entladen einer Vakuumkammer (4) mit Werkstücken (48 bis 50), die in der Vakuumkammer (4) behandelt werden, wobei eine Hub- Dreheinheit (16) vorgesehen ist, die wenigstens zwei Verschlusseinheiten (20, 21) zum Verschließen der Vakuumkammer (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Verschlusseinheit (20) mit einer Glimmelektrode (22) versehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hub-Dreheinheit (16) eine heb- und drehbare Welle (18) aufweist, an deren einem Ende ein Querbalken (19) vorgesehen ist, an dessen Enden sich die Verschlusseinheiten (20, 21) befinden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite wenigstens einer Verschlusseinheit (20) ein Werkstück-Korb (26) vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vakuumkammer (4) in einer Einheit (1) befindet, in der weitere Behandlungskammern (2, 3, 5) vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Boden der Behandlungskammern (2, 3, 5) Träger (6 bis 8) vorgesehen sind, die von einer Behandlungskammer (z. B. 4) zur nächsten Behandlungskammer (z. B. 5) bewegbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Träger (6 bis 8) mit jeweils einem Verbindungsarm (10 bis 13) verbunden sind, wobei die Verbindungsarme (10 bis 13) von einer gemeinsamen Antriebsvorrichtung (15) um eine gemeinsame Achse (14) gedreht werden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Werkstück- Korb (26, 27) mit steuerbaren Greifern (28, 29) an der Verschlusseinheit (20, 21) gehalten ist.

8. Verfahren zum Be- und Entladen einer Vakuumkammer mit Werkstücken, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) ein beladener Werkstück-Korb (26) wird mit einer Verschlusseinheit (20) gekoppelt, die sich an einem Ende einer Traverse (19) befindet, wobei sich dieses Ende in einem Abstand von der Vakuumkammer (4) befindet;

b) die Traverse (19) wird so lange um eine Achse (18) gedreht, bis sich der beladene Werkstück-Korb (26) über der Vakuumkammer (4) befindet;

c) die Traverse (19) wird abgesenkt, bis der Werkstück-Korb (26) auf dem Boden (8) der Vakuumkammer (4) steht;

d) der Werkstück-Korb (26) wird von der Verschlusseinheit (20) entkoppelt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte:

a) durch Absenken der Traverse (19) wird die Kammer (4) geschlossen;

b) die Kammer (4) wird evakuiert;

c) es wird eine elektrische Spannung an eine Glimmelektrode (22) des Verschlussteils (20) gelegt, wodurch die Werkstücke (48 bis 50) behandelt werden.

10. Verfahren nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte:

a) die Kammer (4) wird geflutet und auf Atmosphärendruck gebracht;

b) der Greifer 28 wird eingeschwenkt;

c) die Verschlusseinheit (20) wird nach oben bewegt;

d) die Traverse (19) wird gedreht.

11. Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch folgende weitere Schritte:

a) der Werkstück-Korb (26) wird in eine andere Behandlungskammer (5) gebracht;

b) die Werkstücke (48 bis 50) werden in der anderen Behandlungskammer (5) behandelt.