DE4420113A1 - Transportvorrichtung für in einer Vakuum-Beschichtungsanlage zu beschichtende Substrate - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Transportvorrichtung für in einer Vakuum-Beschichtungsanlage zu beschichtende Sub­ strate mit einer lösbar an einem Tragelement eines Grund­ körpers befestigten, zur Aufnahme zumindest eines Sub­ strates ausgebildeten Substrat-Trägerplatte.

Transportvorrichtungen der vorstehenden Art werden der­ zeit bei Kathodenzerstäubungsanlagen eingesetzt, um mit ihnen die zu beschichtenden Substrate in die einzelnen Behandlungsstationen der Anlage zu transportieren und dort während der Behandlung zu halten. Da die Transport­ vorrichtungen in der Kathodenzerstäubungsanlage hohen Temperaturen ausgesetzt sind, in solchen Anlagen ein Hochvakuum herrscht und durch die Transportvorrichtungen keine Verunreinigungen in die Anlage gelangen dürfen, müssen sie sehr strengen Anforderungen genügen. Die Transportvorrichtungen dürfen keine Teile aufweisen, wel­ che den hohen Temperaturen in der Anlage nicht standhal­ ten oder welche Gase mit führen können, die dann in der Anlage freikommen und den Beschichtungsprozeß stören wür­ den. Sehr wichtig ist auch, daß die Transportvorrichtun­ gen keine Abrieb erzeugende bewegliche Teile aufweisen, weil eine hierdurch bedingte Partikelgeneration eine kor­ rekte Beschichtung in den meisten Fällen unmöglich machen würde. Da die Transportvorrichtungen mit den Substraten in die jeweiligen Kammern der Beschichtungsanlage einge­ schleust werden müssen, sollen sie möglichst schmal aus­ gebildet sein, damit der Querschnitt der Schleusen klein sein kann.

Bisher hat man die Transportvorrichtungen so gestaltet, daß an ihnen an zwei Seiten jeweils eine Substratträger­ platte von Hand befestigt werden konnte. Will man diese Beladung jedoch automatisch mittels eines Roboters durch­ führen, müssen die Substrat-Trägerplatten aus einer lie­ genden Position, in der sie mit den Substraten bestückt werden, in eine stehende Position verschwenkt, dann quer zu ihrer Haupterstreckungsrichtung gegen die Tragelemente bewegt und anschließend an den Tragelementen fixiert wer­ den. Die hierbei erforderlichen Bewegungen sollten mög­ lichst einfach sein. Dabei darf die Transportvorrichtung zum Andocken der Tragelemente nicht mit Einrichtungen versehen werden, die nicht die eingangs genannten Forde­ rungen erfüllen, die also nicht hohen Temperaturen stand­ zuhalten vermögen, die Luft in unter Hochvakuum stehenden Behandlungskammern einschleusen könnten oder bei Spannbe­ wegungen Abrieb produzieren und insbesondere dadurch Ver­ unreinigungen in die Anlage bringen könnten.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Transport­ vorrichtung der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß sie mit möglichst geringem Aufwand automatisch be- und entladen werden kann und den Anforderungen für ein Einfahren in Vakuumbeschichtungsanlagen entspricht.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Substrat-Trägerplatte an zumindest einer Stelle durch einen in eine Bohrung der Substrat-Trägerplatte eingrei­ fenden, aus der Ebene des Tragelementes vorspringenden Zentrierstift und an zumindest einer anderen Stelle durch eine Spannvorrichtung gegen das Tragelement gespannt ist, daß die Spannvorrichtung am Grundkörper an einem Stell­ teil durch Verschieben eines Betätigungsarmes zwischen einer Spannstellung und einer Freigabestellung beweglich gehalten ist und eine sich gegen eine Rampe der Substrat- Trägerplatte abstützende Spannrolle hat und die Substrat- Trägerplatte eine ein Passieren der Spannrolle ermögli­ chende Durchbrechung aufweist, hinter der sich die Spann­ rolle in ihrer Freigabestellung befindet, und daß die Rampe von dieser Durchbrechung in Bewegungsrichtung der Spannrolle wegführt und mit zunehmendem Abstand von der Durchbrechung zunehmenden Abstand von dem Tragelement hat.

Eine solche Transportvorrichtung kann auf sehr einfache Weise automatisch von einem Roboter beladen und entladen werden, da das Festspannen der Substrat-Trägerplatten al­ lein durch Verschieben des Betätigungsarmes in die eine oder andere Richtung erfolgen kann. Weil die Spannvor­ richtung mit einer Rolle über eine Rampe der Substrat- Trägerplatte fährt, kommt es beim Spannen zu keinem in den Behandlungskammern störenden Abrieb. Die Durchbre­ chung in der Substrat-Trägerplatte ermöglicht es, diese axial bis gegen das Tragelement zu schieben, ohne daß die Spannrolle dabei im Wege ist. Bei der Spannbewegung, wenn die Spannrolle über die Rampe rollt, kommt es nicht zu einem Verrutschen der Substrat-Trägerplatte, weil durch den Zentrierstift ihre Position festgelegt ist.

Die Spannvorrichtung wird zwangsläufig entweder in Spann­ stellung oder in Lösestellung gehalten, wenn gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung das Stellteil mit einer Schnappfeder Verbindung hat, durch welche das Stellteil nach Überwinden einer labilen Mittelstellung in die Spannstellung oder Freigabestellung vorgespannt ist. Bei einer solchen Ausführungsform braucht der Betäti­ gungsarm nicht jeweils vollständig bis in eine Endstel­ lung bewegt zu werden, um den Spannvorgang oder Lösevor­ gang vollständig auszuführen.

Besonders einfach ist die Schnappfeder ausgebildet und in der Transportvorrichtung anzuordnen, wenn sie als mit ih­ ren beiden Enden bogenförmig gekrümmt zwischen zwei La­ gern gespannte Blattfeder ausgebildet ist.

Die Schnappfeder kann mit dem Stellteil ohne Werkzeug montiert im Grundkörper eingesetzt werden, wenn die Lager jeweils ein das jeweilige Ende der als Blattfeder ausge­ bildeten Schnappfeder aufnehmendes Lagerprisma aufweisen.

Beim Durchgang der Schnappfeder durch ihre neutrale Um­ schnappstellung kommt es zu keiner unerwünscht hohen Be­ anspruchung der Schnappfeder, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ein Lager in Richtung der Streckbewegung der Schnappfeder verschieblich angeordnet und durch eine Ausweichfeder in Haupterstreckungsrichtung der Schnappfeder vorgespannt ist.

Die Schnappfeder kann mit dem Stellteil zu einer Bau­ gruppe zusammengefaßt und montiert werden, wenn das Stellteil als Kipphebel ausgebildet ist, welcher nahe eines Endes der Schnappfeder auf der Schnappfeder auf­ liegt und mit dem von der gegenüberliegenden Seite der Schnappfeder her zum Einklemmen der Schnappfeder eine Stützplatte verschraubt ist. Diese Art der Verbindung ar­ beitet zudem völlig abriebfrei.

Die Lager können aus einem harten, abriebfesten und der Grundkörper aus einem leichten, gut zu verarbeitenden Ma­ terial bestehen, wenn die Lager als separate, in den Grundkörper einsetzbare Bauteile ausgebildet sind. Hier­ durch wird auch bei Verschleiß ein kostengünstiges Aus­ wechseln der Lager möglich.

Auch die Rampe kann aus einem für das Abrollen der Spann­ rolle optimalen Material bestehen, wenn die Durchbrechung und die Rampe an einem in die Substrat-Trägerplatte ein­ gesetzten, einen Halteflansch aufweisenden Spannkörper vorgesehen sind.

Die erfindungsgemäße Transportvorrichtung vermag jeweils zwei Substrat-Trägerplatten gleichzeitig zu transportie­ ren, wenn sie symmetrisch zueinander an zwei gegenüber­ liegenden Seiten jeweils ein Tragelement mit einer lösba­ ren Substrat-Trägerplatte, einem Zentrierstift und einer Spannvorrichtung hat.

Die Transportvorrichtung für zwei Substrat-Trägerplatten kommt mit besonders wenigen Bauteilen aus, wenn zwischen den beiden Tragelementen am Grundkörper ein einziges, von einer Schnappfeder gehaltenes Stellteil angeordnet ist und wenn das Stellteil einen Spannbügel aufweist, welcher an der Außenseite jeder Substratträgerplatte eine über die jeweilige Rampe bewegliche Spannrolle hat.

Zur einfachen Roboterbetätigung des Stellteils ist es günstig, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Er­ findung die Schnappfeder und das Stellteil in Längsrich­ tung der Transportvorrichtung ausgerichtet sind und der Betätigungsarm zum Verschieben des Stellteils in oder entgegen der Fahrtrichtung weist.

Wenn die Transportvorrichtung entsprechend der Länge der Substrat-Trägerplatten relativ lang ausgebildet ist, dann kann man die Substrat-Trägerplatten jeweils an einem Ende mit einem Festlager und am anderen Ende mit einem Losla­ ger mit der Haltevorrichtung verbinden, indem nahe der beiden Enden der Haltevorrichtung jeweils ein Grundkörper mit den Tragelementen, dem Spannelement und den dazugehö­ rigen Bauteilen an ihr befestigt ist, wobei die Tragele­ mente eines Grundkörpers mit der Haltevorrichtung fest verschraubt und die Tragelemente des anderen Grundkörpers durch Langlöcher in den Grundkörpern relativ zur Halte­ vorrichtung in Längsrichtung verschiebbar gehalten sind.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine da­ von in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend be­ schrieben. In ihr zeigen die

Fig. 1 eine Seitenansicht eines für die Erfindung wesentlichen Bereichs der Transportvor­ richtung,

Fig. 2 einen senkrechten Schnitt durch die Trans­ portvorrichtung entlang der Linie II-II in der Fig. 1.

Die Fig. 1 zeigt einen Teilbereich einer Transportvor­ richtung 1, welche auf nicht gezeigten, feststehenden, angetriebenen Rollen zwischen verschiedenen Stationen einer Vakuum-Beschichtungsanlage beweglich ist. Die Transportvorrichtung 1 hat einen u-förmigen Grundkörper 2, an dessen nach oben gerichteten Schenkeln 3, 4 jeweils ein Lager 5, 6 angeordnet ist. Die Lager 5, 6 haben je­ weils fluchtend zueinander und aufeinander gerichtet ein Lagerprisma 7, 8. In diesen Lagerprismen 7, 8 stützt sich jeweils ein Ende einer als Blattfeder ausgebildeten, in der eingespannten Lage bogenförmig gekrümmte Schnappfeder 9 ab. Während das Lager 5 fest mit dem Grundkörper 2 ver­ bunden ist, vermag sich das Lager 6 in Haupterstreckungs­ richtung der Schnappfeder 9 in Fig. 1 gesehen dadurch nach rechts zu bewegen, daß es an einer Ausweichfeder 10 befestigt ist, welche sich dabei entsprechend nach rechts elastisch biegt.

Auf der Schnappfeder 9 ist ein als Kipphebel ausgebilde­ tes Stellteil 11 mittels einer Stützplatte 12 befestigt.

Dabei liegt das Stellteil 11 von oben her nahe des in Fig. 1 gesehen linken Endes auf der Schnappfeder 9 auf, während von unten her die Stützplatte 12 über die Schnappfeder 9 greift und mit dem Stellteil 11 ver­ schraubt ist, so daß die Schnappfeder 9 in diesem Bereich zwischen dem Stellteil 11 und der Schnappfeder 9 einge­ klemmt ist.

Das Stellteil 11 hat einen nach oben weisenden Spannbügel 13 mit einer Spannrolle 14, welche sich in der darge­ stellten Spannstellung auf einer Rampe 15 eines Spannkör­ pers 16 einer Substratträgerplatte 17 abstützt. Die Spannrolle 14 bildet zusammen mit dem Spannbügel 13 und der Rampe 15 eine Spannvorrichtung 18, mit der die Sub­ strat-Trägerplatte 17 gegen ein oberhalb von ihr abgebro­ chen dargestelltes Tragelement 19 zu spannen ist. Der Spannkörper 16 hat eine Durchbrechung 20, von der aus die Rampe 15 schräg nach oben führt.

Zum Betätigen der Spannvorrichtung 18 hat das Stellteil 11 einen nach vorn weisenden Betätigungsarm 21. Drückt man diesen nach unten, dann schnappt die Schnappfeder 9 nach Überwinden einer Neutralstellung aus der in durchge­ zogenen Linien gezeigten, nach oben gekrümmten Stellung in eine nach unten gekrümmte Stellung. In ihr fluchtet die Spannrolle 14 mit der Durchbrechung 20, so daß man dann die Substrat-Trägerplatte 17 von dem hinter ihr be­ findlichen Tragelement 19 abziehen kann.

Zum Positionieren der Substrat-Trägerplatte 17 auf dem Tragelement 19 hat das Tragelement 19 Zentrierstifte 22, 23, die in entsprechende, in Fig. 2 gezeigte Ausnehmun­ gen 24, 25 der Substrat-Trägerplatte 17 greifen.

Die Fig. 2 läßt erkennen, daß die Transportvorrichtung 1 symmetrisch ausgebildet ist und der Grundkörper 2 zu bei­ den Seiten hin durch ein Tragelement 19, 19a begrenzt ist, auf dem jeweils eine Substrat-Trägerplatte 17, 17a gespannt werden kann. Zu sehen ist, daß die Spannkörper 16, 16a in diese Substrat-Trägerplatten 17, 17a einge­ setzt sind und jeweils mit einem Halteflansch 26, 26a von außen her über diese Substratträgerplatten 17, 17a grei­ fen. Auch zeigt die Fig. 2 die beiden Rampen 15, 15a, auf denen sich jeweils eine Spannrolle 14, 14a abstützt.

Nicht gezeigt ist, daß zum Halten der Substrat-Träger­ platten 17, 17a an jeder Seite der Transportvorrichtung 1 ein Grundkörper 2 mit den Tragelementen 19, 19a und den übrigen Bauteilen vorgesehen sein kann. Die Grundkörper 2 bilden in jedem Falle eine mit den beiden Tragelementen 19, 19a fest verschraubte Einheit. Diese Einheit kann als Festlager oder Loslager ausgebildet sein. Dient sie als Festlager, dann sind die beiden Tragelemente 19, 19a ihrerseits an die Transportvorrichtung 1 angeschraubt. Hingegen ist die Loslagerseite so ausgebildet, daß die beiden Tragelemente 19, 19a mittels Verbindungsbolzen miteinander verbunden sind, welche in entsprechend ausge­ bildeten Langlöchern der Transportvorrichtung 1 sitzen, so daß die durch die Wärmedehnung der Substrat-Träger­ platten 17, 17a erforderliche Längsverschiebung ermög­ licht wird.

Bezugszeichenliste

1 Transportvorrichtung
2 Grundkörper
3 Schenkel
4 Schenkel
5 Lager
6 Lager
7 Lagerprisma
8 Lagerprisma
9 Schnappfeder
10 Ausweichfeder
11 Stellteil
12 Stützplatte
13 Spannbügel
14 Spannrolle
15 Rampe
16 Spannkörper
17 Substrat-Trägerplatte
18 Spannvorrichtung
19 Tragelement
20 Durchbrechung
21 Betätigungsarm
22 Zentrierstift
23 Zentrierstift
24 Ausnehmung
25 Ausnehmung
26 Halteflansch

Claims (12)

1. Transportvorrichtung für in einer Vakuum-Beschich­ tungsanlage zu beschichtende Substrate mit einer lösbar an einem Tragelement eines Grundkörpers befestigten, zur Aufnahme zumindest eines Substrates ausgebildeten Sub­ strat-Trägerplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Sub­ strat-Trägerplatte (17) an zumindest einer Stelle durch einen in eine Ausnehmung (24, 25) der Substrat-Träger­ platte (17) eingreifenden, aus der Ebene des Tragelemen­ tes (19) vorspringenden Zentrierstift (22, 23) und an zu­ mindest einer anderen Stelle durch eine Spannvorrichtung (18) gegen das Tragelement (19) gespannt ist, daß die Spannvorrichtung (18) am Grundkörper (2) an einem Stell­ teil (11) durch Verschieben eines Betätigungsarmes (21) zwischen einer Spannstellung und einer Freigabestellung beweglich gehalten ist und eine sich gegen eine Rampe (15) der Substrat-Trägerplatte (17) abstützende Spann­ rolle (14) hat und die Substrat-Trägerplatte (17) eine ein Passieren der Spannrolle (14) ermöglichende Durchbre­ chung (20) aufweist, hinter der sich die Spannrolle (14) in ihrer Freigabestellung befindet, und daß die Rampe (15) von dieser Durchbrechung (20) in Bewegungsrichtung der Spannrolle (14) wegführt und mit zunehmendem Abstand von der Durchbrechung (20) zunehmenden Abstand von dem Tragelement (19) hat.

2. Transportvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Stellteil (11) mit einer Schnappfeder (9) Verbindung hat, durch welche das Stellteil (11) nach Überwinden einer labilen Mittelstellung in ihre Spann­ stellung oder Freigabestellung vorgespannt ist.

3. Transportvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schnappfeder (9) als mit ihren beiden Enden bogenförmig gekrümmt zwischen zwei Lagern (5, 6) gespannte Blattfeder ausgebildet ist.

4. Transportvorrichtung nach zumindest einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (5, 6) jeweils ein das jeweilige Ende der als Blattfeder ausgebildeten Schnappfeder (9) aufnehmendes Lagerprisma (7, 8) aufweisen.

5. Transportvorrichtung nach zumindest einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Lager (6) in Richtung der Streckbewegung der Schnappfeder (9) verschieblich angeordnet und durch eine Ausweichfeder (10) in Haupterstreckungsrichtung der Schnappfeder (9) vorgespannt ist.

6. Transportvorrichtung nach zumindest einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Stell­ teil (11) als Kipphebel ausgebildet ist, welcher nahe eines Endes der Schnappfeder (9) auf der Schnappfeder (9) aufliegt und mit dem von der gegenüberliegenden Seite der Schnappfeder (9) her zum Einklemmen der Schnappfeder (9) eine Stützplatte (12) verschraubt ist.

7. Transportvorrichtung nach zumindest einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (5, 6) als separate, in den Grundkörper (2) einsetzbare Bauteile ausgebildet sind.

8. Transportvorrichtung nach zumindest einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Durch­ brechung (20) und die Rampe (15) an einem in die Sub­ strat-Trägerplatte (17) eingesetzten, einen Halteflansch aufweisenden Spannkörper (16) vorgesehen sind.

9. Transportvorrichtung nach zumindest einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie symme­ trisch zueinander an zwei gegenüberliegenden Seiten je­ weils ein Tragelement (19, 19a) mit einer lösbaren Sub­ strat-Trägerplatte (17, 17a), einem Zentrierstift (22, 22a; 23, 23a) und einer Spannvorrichtung (18, 18a) hat.

10. Transportvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zwischen den beiden Tragelementen (19, 19a) am Grundkörper (2) ein einziges, von einer Schnappfeder (9) gehaltenes Stellteil (11) angeordnet ist und daß das Stellteil (11) einen Spannbügel (13) aufweist, welcher an der Außenseite jeder Substratträgerplatte (17, 17a) eine über die jeweilige Rampe (15, 15a) bewegliche Spannrolle (14, 14a) hat.

11. Transportvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schnappfeder (9) und das Stellteil (11) in Längsrichtung der Transportvorrichtung (1) ausge­ richtet sind und der Betätigungsarm (21) zum Verschieben des Stellteils (11) in oder entgegen der Fahrtrichtung weist.

12. Transportvorrichtung nach zumindest einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nahe ih­ rer beiden Enden jeweils ein Grundkörper (2) mit den Tragelementen (19, 19a), der Spannvorrichtung (18, 18a) und den dazugehörigen Bauteilen an ihr befestigt ist, wo­ bei die Tragelemente (19, 19a) eines Grundkörpers (2) mit der Transportvorrichtung (1) fest verschraubt und die Tragelemente des anderen Grundkörpers durch Langlöcher in den Grundkörpern relativ zur Transportvorrichtung in Längsrichtung verschiebbar gehalten sind.