DE29716440U1

DE29716440U1 - Sputterstation

Info

Publication number: DE29716440U1
Application number: DE29716440U
Authority: DE
Original assignee: Balzers AG
Current assignee: OC Oerlikon Balzers AG
Priority date: 1997-09-12
Filing date: 1997-09-12
Publication date: 1997-12-11
Anticipated expiration: 2007-09-13
Also published as: US6416640B1; JPH11140645A; CN1213163C; CN1217390A

Description

- 1 Sputterstation

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sputterstation für kreisscheibenförmige Werkstücke, dabei insbesondere für das Aufbringen reflektierender Schichten auf optische Datenträger, im weiteren CD genannt. Die Station umfasst eine Schleusenkammer, eine Sputterquelle mit Wirkungsfläche sowie eine Transportkammer mit je einer Verbindungsöffnung zur Schleusenkammer und zur Sputterquelle, jeweils zum Durchtransport bzw. zum Transport eines Werkstückes in bzw. von einer Sputterposition. Die Station weist weiter eine Transporteinrichtung in der Transportkammer auf zum Transport eines Werkstückes zwischen den genannten Öffnungen.

Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, eine derartige Sputterstation vorzuschlagen, welche folgende Vorteile vereinigt:

- kleinstmögliche Bauform und minimaler Platzbedarf;

- kurze Zyklus-Zeiten zwischen Ein- und Ausschleusen eines Werkstückes;

- frei wählbare, beliebige Einbaulage, d.h. Sputtern von oben nach unten, von unten nach oben horizontal;

- modular in eine Sputtergesamtanlage einbaubar;

- im Aufbau einfach, robust und

- in der Herstellung und Wartung kostengünstig.

Diese Vorteile werden an der Sputterstation eingangs genannter Art dadurch erreicht, dass die Schleusenkammer und die Wirkungsfläche der Sputterquelle sich, über der Transportkammer,

entlang einer diesbezüglichen Querachse gegenüberliegen und die Transporteinrichtung um eine, mit der genannten Querachse eine Ebene aufspannende, zur Querachse senkrechte Drehachse getrieben in der Transportkammer schwenkbar gelagert ist und mindestens einen zur Drehachse radial ausfahrbaren bzw. rückholbaren Trägerarm umfasst mit einer Werkstückaufnahme an seinem der Drehachse abgewandten Ende.

In bevorzugter Ausführungsform weist die erwähnte Transporteinrichtung mindestens zwei der erwähnten Arme auf.

Im weiteren sind bevorzugterweise relativ zueinander bewegte Teile des erwähnten Armes balggekapselt.

Die erfindungsgemässe Station wird besonders einfach in ihrem Aufbau dadurch, dass in bevorzugter Ausführungsform die Werkstückaufnahme das Transportkammer-seitige Schleusenventil der Schleusenkammer bildet und/oder die Abdichteinrichtung zwischen Sputterquelle und Transportkammer.

In höchst einfacher Art und Weise wird weiter die Realisation beliebig wählbarer Einbaulagen dadurch sichergestellt, dass die Werkstückaufnahme eine Halteverbindung für ein Werkstück aufweist, bevorzugt, eine Einrast-Halteverbindung,, bei kreisscheibenförmigen Werkstücken mit Zentrumsloch dabei vorzugsweise eine in dieses Zentrumsloch einrastende Federkugel-Rasteinrichtung.

Der Vorteil höchst kompakter Bauweise wird insbesondere und bevorzugterweise dadurch erreicht, dass die Schleusenkammer im wesentlichen durch die Wandstärke der die eine der Öffnungen umgebenden Vakuumkammerwand aufgespannt ist und/oder dass der Sputterprozessraum im wesentlichen durch die Wandungsstärke der

Transportkanunerwandung um die andere der erwähnten Öffnungen definiert ist.

Im weiteren sind in bevorzugter Ausführungsform jedenfalls die Schleusenkammer und weiter die Transportkammer und/oder der Prozessraum der Sputterquelle je mit Pumpanschlüssen und/oder Flutungsanschlüssen versehen.

Eingebaut in eine Vakuumoberflächen-Bearbeitungsanlage, als Sputterstation, wird an einer derartigen Anlage bevorzugterweise nebst dem erwähnten Sputterstations-Modul ein Elektronikmodul zu Steuer- und Überwachungszwecken insbesondere auf der erwähnten Station vorgesehen sowie eine weitere Transporteinrichtung, welche von aussen die Schleusenkammer bedient. Bevorzugterweise bewegt sich dabei die weitere Transporteinrichtung insbesondere in einer Ebene parallel zur Ebene der Öffnung zwisehen Transportkammer und Schleusenkammer der Station und bildet weiter bevorzugt das äussere Schleusenventil der Stationsschleusenkammer .

Die Erfindung wird anschliessend anhand von Figuren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: einen teilweisen Schnitt durch eine schematisiert und vereinfacht dargestellte, erfindungsgemässe Station;

Fig. 2: einen teilweise Längsschnitt durch einen Werkstückaufnahmeteller an der Station gemäss Fig. 1 mit Kugelrasteinrichtung für eine CD-Scheibe;

Fig. 3,

3a: schematisch eine erfindungsgemässe Station mit einer ersten Ausführung eines äusseren Schleusendeckels bzw. -Ventils,·

-A-

Fig. 3b: die Aufsicht auf die Station gemäss Fig. 3a mit Ladearm als äussere Transporteinrichtung;

Fig. 4: in Darstellung analog zu Fig. 3 die erfindungsgemässe Station mit einer weiteren Ausführungsform ihres Lade/Entlademechanismus und

Fig. 5

bis 7: weitere Ausführungsformen des Belade/Entlademechanismus an einer erfindungsgemässen, analog zu Fig. 3 dargestellten Anlage mit erfindungsgemässer Station.

Gemäss Fig. 1 umfasst eine erfindungsgemässe Sputterstation eine Transportkammer 1 mit zwei sich entlang einer Querachse Q durch die Kammer 1 gegenüberliegenden Öffnungen 3_O und 5_O. An der Öffnung 5_O ist eine Sputterquelle 7 angeflanscht mit schematisch dargestellter Peripheriemaskierung 9 und Zentrumsmaske 11 sowie Sputterwirkungsflache 7a. Senkrecht zur Achse Q und mit ihr in einer Ebene E liegend, ist die Rotationsachse Al einer Transporteinrichtung 13 angeordnet mit einem Antrieb 15 und einem Träger 17. Am Träger 17 sind, sich gegenüberliegend, zwei balggekapselt gegen die Öffnungen 3_O bzw. 5_O ausfahrbare bzw. rückholbare Arme 19 angeordnet, welche an ihren Enden je einen Aufnahmeteller 21 für ein scheibenförmiges Werkstück 23 mit Zentrumsloch aufweisen.

Die Wandung 25 der Transportkammer 1, welche mit entsprechender Wandungsstärke die Öffnung 3_O umgibt, definiert die Schleusenkammer 3. Das der Transportkammer 1 zugewandte Schleusenventil wird durch den in entsprechende Position gebrachten Aufnahmeteller 21 für das Werkstück 23 gebildet. Am Teller 21 ist, bei Ausbildung des Werkstückes mit Zentrumsloch und wie in Fig. 2 schematisch dargestellt, ein Zentrumsdorn 3 0 vorgesehen, mit

radial federgespannten Rastkugeln 32, welche bei aufgestülptem Werkstück 23 dieses haltern. Anstelle einer Rast-Halterung könnte auch eine Saug- oder Magnet-Haltung vorgesehen werden.

Damit ist es möglich, die erfindungsgemässe Station in beliebiger räumlicher Orientierung zu betreiben. Gestrichelt dargestellt ist der äussere Schleusenkammerdeckel bzw. das äussere Schleusenkammerventil 34, welches durch eine entsprechend ausgebildete, nicht direkt zur erfindungsgemässen Station, aber zur Anlage gehörende weitere Transporteinrichtung oder aber durch einen eigens dafür vorgesehenen Deckel gebildet ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, kann das äussere Schleusenventil 34, sofern durch eine weitere Transporteinrichtung gebildet, eine zentrale Einnehmung aufweisen, in die der Dorn 3 0 für die Übernahme bzw. Rückgabe des Werkstückes eingreift, wobei am Ventil 34, wie mit den Pfeilen &ngr; dargestellt, z.B. eine Saugeinrichtung die Werkstücke an das Ventil zieht oder freigibt. Auch wenn die weitere Transporteinrichtung nicht selber Schleusenventil bildet, so ist die Werkstückaufnahme an der weiteren Transporteinrichtung z.B. wie bei 34 in Fig. 2 dargestellt ausgebildet. Auch im Bereich der Öffnung 5_O, an welche die Sputterquelle 7 angeflanscht ist, wird durch die Wandung 25 der Kammer 1 bzw. deren Stärke der Sputterprozessraum gebildet.

Aufgrund der hohen Kompaktheit und insbesondere auch der kleinvolumigen Schleusenkammer 3 wird eine sehr kleine Zykluszeit für die CD-Beschichtung erreicht, beispielsweise in der Grossenordnung von drei Sekunden ab Beladen der Schleusenkammer bis zum Entladen der Schleusenkammer 3 mit demselben Werkstück.

Bei 36 ist ein Pump/Flutanschluss zur Schleusenkammer dargestellt, bei 38 ein solcher Anschluss für die Transportkammer

• ·

-S-

und den Prozessraum 5 der Sputterstation in der Öffnung 5_O, wobei hier gegebenenfalls auch zusätzlich noch ein Pump/Flutanschluss vorgesehen sein kann.

In Fig. 3a ist die eben beschriebene Station dargestellt, wobei mit denselben Bezugszeichen, wie bereits in Fig. l verwendet, lediglich Transporteinrichtungs-Antrieb 15, Sputterguelle 7 und Träger 17 versehen sind. Nach den Erläuterungen zu Fig. 1 ist dem Fachmann der Aufbau der Station gemäss Fig. 3a ohne weiteres klar. Das äussere Schleusenventil wird durch einen Deckel 34a gebildet, welcher beispielsweise mit einer pneumatischen Antriebsanordnung 40 betrieben wird. In Fig. 3b ist die Station gemäss Linie III-III von Fig. 3a dargestellt. Im weiteren ist schematisch in Fig. 3b der Ladearm 42, beispielsweise einer Presse für die CD dargestellt, welcher nach erfolgtem Pressvorgang die CD als Werkstück 23 entsprechend der Schwenkbewegung CO₂ zwischen Öffnung 3_O von Fig. 1 und Schleusendeckel 34a von Fig. 3a einschiebt, dort die Scheibe an den Aufnahmeteller 21 übergibt, rückfährt, worauf der Schleusendeckel 34a die Schleusenkammer 3 verschliesst.

In den Fig. 4, 5, 6 und 7 sind jeweils in Darstellung gemäss Fig. 3a die erfindungsgemässen Stationen dargestellt. Die Station ist in den Fig. 4 bis 7 generell mit 50 bezeichnet.

Eine zweiarmige Transporteinrichtung 52 weist gemäss Fig. 4 mindestens zwei bezüglich ihrer Drehachse A₂ radial angeordnete, um 90° versetzte Transportarme 54 auf, je radial ausfahrbar bzw. rückholbar. Die Achse A₂ steht senkrecht zur Ebene E gemäss Fig. 1. Beispielsweise mit Saughalteorganen versehene Aufnahmeteller 56 an den Armen 54 erlauben es, von einem Linearförderer 58 die Werkstückscheiben zu übernehmen und in Ein-

schleusposition zu bringen, wobei vorzugsweise der jeweils gegenüber der Schleuse positionierte Transportteller 56 als äusseres Schleusenventil wirkt. Die Schleusenstation 50 ist hier mit horizontaler Achse Q betrieben.

Gemäss Fig. 5 ist, wie dem Fachmann ohne weiteres klar wird, eine äussere bzw. weitere Transporteinrichtung 52a vorgesehen, welche wiederum mit radial auskragenden Armen 54 und Aufnahmetellern 5S um eine in der Ebene E und parallel zur Achse A₁ der Station gemäss Fig. 1 liegende Achse A₃ getrieben schwenkbar ist. Auch hier bilden die jeweils entsprechend positionierten Aufnahmeteller 56 an der weiteren Transporteinrichtung 52a das äussere Schleusenventil für die Station 50. Die Station 50 ist bei der Ausführungsvariante gemäss Fig. 5 vertikal nach unten wirkend angeordnet.

Gemäss Fig. 6 weist die äussere Transporteinrichtung 52£> zu deren Drehachse A₃ parallel ausfahrbare bzw. rückholbare Arme 54b auf, je mit entsprechenden Aufnähmetellern 56b. Die Achse A₃ ist parallel zur Achse Q der Station, welche bei der Ausführungsform gemäss Fig. 6 vertikal nach oben wirkt.

Auch hier übernehmen die Werkstückträgerteller 56b in jeweiliger Position die" Funktion des äusseren Schleusenventils.

Gemäss Fig. 7 umfasst, wie schematisch dargestellt, die äussere Transporteinrichtung einen Klapparm 58, mit schwenkbar daran gelagertem Aufnahmeteller 60. Auch hier kann der Werkstücktransportteiler 60 das äussere Schleusenventil der Station 50 bilden.

Wie in Fig. 1 bei 55 weiter dargestellt ist, wird der Station bei Aufbau einer erfindungsgemässen Anlage eine Steuer- und Überwachungseinheit als eigenes Modul zugeordnet.

Claims

· ·; &igr; &idigr; Patentansprüche:

1. Sputterstation für kreisscheibenförmige Werkstücke, umfassend

eine Schleusenkammer (3),
- eine Sputterquelle (7) mit Wirkungsfläche (7a),

eine Transportkammer (1) mit je einer Verbindungsöffnung {3_O, 5_O) zur Schleusenkammer (3) und zur Sputterquelle (7) , jeweils zum Durchtransport bzw. zum Transport eines Werkstückes (23) in bzw. von einer Sputterposition,

- eine Transporteinrichtung (13) in der Transportkammer (1) zum Transport eines Werkstückes zwischen den genannten Oeffnungen,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Schleusenkammer und die Wirkungsfläche (7a) der Quelle (7) sich, über der Transportkammer (1), entlang einer diesbezüglichen Querachse (Q) gegenüberliegen,

die Transporteinrichtung (13) um eine, mit der genannten Querachse (Q) eine Ebene (E) aufspannende, zur Querachse (Q) senkrechte Drehachse (A), getrieben in der Transportkammer (1) schwenkbar gelagert ist und mindestens einen zur Drehachse (A₁) radial ausfahrbaren bzw. rückholbaren Trägerarm (19) umfasst mit einer Werkstückaufnahme (21) an seinem der Drehachse (A₁) abgewandten Ende.

2. Station nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Transporteinrichtung (13) mindestens zwei der erwähnten Arme (19) vorgesehen sind.

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3. Station nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass relativ zueinander bewegte Teile des Armes (19) balggekapselt sind.

" 5 4. Station nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkstückaufnahme (21) das transportkammerseitige Schleusenventil der Schleusenkammer (3) bildet und/oder die Abdichteinrichtung zwischen Sputterquelle (7) und Transportkammer (1) .

5. Station nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnete, dass die Werkstückaufnahme (21) eine Rast-Halteverbindung (32) für ein Werkstück (23) aufweist, bei kreisscheibenförmigen Werkstücken mit Zentrumsloch vorzugsweise eine in dieses Zentrumsloch einrastende Federkugel-Ras t e inr i chtung.

6. Station nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleusenkammer (3) im wesentlichen durch die Wandstärke der die eine der Öffnungen (3_O) umgebenden Vakuumkammerwand (2S) gebildet ist und/oder dass der Sputterprozessraum (5) im wesentlichen durch die Wandungsstärke der Transportkammerwandung (25) um die andere der erwähnten Oeffnungen (5_O) gebildet ist.

7. Station nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedenfalls die Schleusenkammer (5), weiter aber auch die Transportkammer (1) und/oder der Prozessraum (5) der Sputterquelle (7) je mit Pumpanschlüssen (36, 38) und/oder Flutungsanschlüssen versehen sind.

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8. Vakuumoberflächenbearbeitungsanlage mit einer Station (50)
nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass nebst dem erwähnten Stations-Modul (50) ein Elektronikmodul

(55) zu Steuer- und Ueberwachungszwecken vorgesehen ist, sowie eine weitere Transporteinrichtung (42, 52, 58), welche von aussen die Schleusenkammer (3) bedient.

9. Anlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
weitere Transporteinrichtung in einer Ebene parallel zur Ebene der Oeffnung (3 0) zwischen Transportkammer (1) und Schleusen-

kammer (3) beweglich ist.

10. Anlage nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
weitere Transporteinrichtung das Schleusenventil der Stationsschleusenkammer (3) gegen aussen bildet.