NL1004837C2

NL1004837C2 - Systeem voor het produceren van optische gegevensdragers.

Info

Publication number: NL1004837C2
Application number: NL1004837A
Authority: NL
Inventors: Ronaldus Joannes Cornelis Kok
Original assignee: O T B Engineering B V
Priority date: 1996-12-19
Filing date: 1996-12-19
Publication date: 1998-06-22
Also published as: US6340296B1; AU5417998A; JP2002527034A; EP0958576B1; ATE218742T1; DE69713158D1; EP0958576A1; WO1998027552A1; DE69713158T2

Description

Systeem voor het produceren van optische gegevensdragers

De uitvinding betreft een systeem voor het produceren van schijfvormige optische gegevensdragers, omvattende een 5 spuitgietmachine voor het vervaardigen van een schijfvormig substraat, een afwerkinrichting voor het aanbrengen van een reflecterende laag op het substraat en voor het aanbrengen van een beschermingslaag op de reflecterende laag, alsmede een optische controle-eenheid.

Dergelijke systemen worden gebruikt voor het vervaardigen van bij 10 voorbeeld geheugens, compact discs en dergelijke. Bij het vervaardigingsproces worden machines toegepast die een hoge kwaliteit met betrekking tot nauwkeurigheid, het handhaven van een schone atmosfeer bezitten, en een hoge productiesnelheid leveren. Aan dergelijke hoge eisen kan slechts worden voldaan door speciaal voor 15 het betreffende doel ontwikkelde machines, die elk geschikt voor het uitvoeren van een bepaalde productiestap.

Gevolg daarvan is dat de bekende systemen een sterk modulair karakter bezitten. Dit karakter wordt versterkt door het feit dat deze speciale machines worden vervaardigd door verschillende fabrikanten, 20 die elk in hun eigen vakgebied specialist zijn doch die daarbuiten geen noemenswaardige ervaring bezitten. Elke machine bezit een eigen, speciaal ontworpen besturingseenheid met robot voor het toevoeren en afvoeren van de verschillende producten. Deze eenheid is slechts geschikt is voor het uitvoeren van de betreffende taak van de machine. 25 Het bekende systeem bestaat derhalve uit een aantal verschillende componenten, die door de systeemleverancier moeten worden samengevoegd tot een onberispelijk functionerend geheel dat voldoet aan de hierboven genoemde hoge kwaliteitseisen.

Een en ander houdt in dat bij de afnemer van het systeem eerst de 30 spuitgietmachine wordt opgesteld. Pas daarna kan de afwerkinrichting worden geïnstalleerd. Tot slot moeten de verschillende besturingseenheden met bijbehorende robots zodanig op elkaar worden afgestemd, dat een met behoorlijke snelheid en kwaliteit werkend systeem ontstaat.

35 1° de praktijk blijkt dat het zogenaamde "overnamegebied" tussen de verschillende machines voor de gebruiker van het systeem vaak problemen oplevert. Geen van de betreffende leveranciers van de aparte machines blijkt competent om ook hier voor voldoende kwaliteit te . . ..oei l 2 kunnen zorgen, hetgeen productie-uitval meebrengt. Daarnaast vormt het naast elkaar bestaan van aparte besturingseenheden, die onderling verbonden zijn door middel van interfaces, een hoge investering. Tenslotte vormen de aparte "clean rooms" van de verschillende machines 5 een behoorlijke kostenpost.

Gevolg van deze traditionele uitvoering van de bekende systemen is dat veel componenten dubbel voorkomen, waardoor de kostprijs van het systeem hoog is. Bij eventuele storingen in het systeem is het vaak onduidelijk welke van de verschillende leveranciers daarvoor 10 aansprakelijk is, hetgeen tijdverlies en storingen oplevert. Daarbij komt nog dat de samenstellingsmogelijkheden legio zijn. Ook daardoor kunnen vergissingen en storingen worden veroorzaakt. Een voorbeeld van een dergelijk systeem is bekend uit JP-^221^1^.

Een afzonderlijke spuitgietmachine voor dergelijke schijfvormige 15 registratiedragers is bekend uit EP-B-577169· Een afzonderlijke afwerkinrichting, door middel waarvan een laklaag op een dergelijke registratiedrager kan worden aangebracht, is bekend uit EP-B-574975·

Doel van de uitvinding is een systeem te verschaffen dat deze problemen met betrekking tot onderlinge afstemming van de 20 verschillende product-eenheden niet heeft. Dat doel wordt bereikt doordat de spuitgietmachine, de afwerkinrichting en de controle-eenheid zijn geïntegreerd in een enkele productie-eenheid.

Het integreren van de verschillende machines in een productie-eenheid heeft vele voordelen. Allereerst kan worden volstaan met een 25 enkele besturingseenheid voor het hele systeem, waardoor niet langer verbindingen met interfaces behoeven te worden gelegd en de kans op storingen in belangrijke mate gereduceerd wordt. Het systeem is als gevolg van het feit dat geen ingewikkelde afstemmingen behoeven te worden uitgevoerd, vrijwel direct gereed voor gebruik. Er is minder 30 productieverlies, vooral in de opstartfase, terwijl de productiekosten 30# of meer afnemen.

Bij voorkeur is tevens een bedrukkingseenheid geïntegreerd in de productie-eenheid.

In een bijzonder compact uitvoering van het systeem is de gehele 35 productie-eenheid opgenomen op een enkel machinegestel.

Een verder belangrijk voordeel is dat het machinegestel een enkele omkasting kan dragen die een schone ruimte ("clean room") bepaalt. In deze enkele "clean room" worden alle productiestappen ‘l UÜ4337 3 direct aansluitend op elkaar afgewikkeld, waardoor het gevaar van vervuiling drastisch wordt beperkt.

Het aantal robots met hun aparte besturingen en afstemmingsproblemen kan worden teruggebracht. In dat verband kan een 5 uitneemarm zijn voorzien die verplaatsbaar is tussen een positie voor het verwijderen van het substraat uit een bij de spuitgietmachine behorende spuitgietmatrijs, en een positie voor het deponeren van dat substraat in de afwerkinrichting.

Op bekende wijze kan de afwerkinrichting een sputtereenheid 10 omvatten voor het op het substraat aanbrengen van een reflecterende metaallaag. Daarbij kan een eerste overbrengarm zijn voorzien die verplaatsbaar is tussen een positie voor het verwijderen van het substraat met een reflecterende laag uit de sputtereenheid, en een positie voor het deponeren van dat substraat in het station voor het 15 aanbrengen van een beschermende laag.

Verder kan een tweede overbrengarm zijn voorzien die verplaatsbaar is tussen een positie voor het verwijderen van het substraat met beschermingslaag uit het station voor het aanbrengen van de beschermingslaag, en een positie voor het deponeren van dat 20 substraat in een station voor het doen verharden van de beschermingslaag.

Tenslotte kan een derde overbrengarm zijn voorzien die verplaatsbaar is tussen een positie voor het verwijderen van het substraat uit het station voor het doen verharden van de 25 beschermingslaag, en een positie voor het deponeren van dat substraat in de optische controle-eenheid.

Bij deze armen geldt dat zij niet hoeven samen te werken met een andere robotarm, zodanig dat geen afstemmingsproblemen zullen optreden.

30 Ter vereenvoudiging van het totale transport van de producten door het systeem zijn de uitneemarm en elke overbrengarm gekoppeld. Deze koppeling kan op verschillende manieren tot stand komen. Volgens een eerste mogelijkheid is de koppeling van de armen mechanisch uitgevoerd; volgens een tweede mogelijkheid is de koppeling van de 35 armen elektronisch uitgevoerd.

In het laatste geval is uitneemarm verbonden met een incrementele wegopnemer voor het detecteren van de verplaatsing van de uitneemarm tussen zijn beide uiterste posities, en is elke overbrengarm verbonden - w

A

met een servomotor voor het verplaatsen van de bijbehorende overbrengarm tussen zijn beide uiterste posities, welke wegopnemer met elke servomotor is gekoppeld door middel van een verwerkingseenheid welke stuurpulsen afgeeft aan elke servomotor op basis vein de van de 5 wegopnemer afkomstige signalen.

Vervolgens zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van een in de figuren weergegeven uitvoeringsvoorbeeld van het systeem volgens de uitvinding.

Figuur 1 toont een zijaanzicht van het systeem volgens de 10 uitvinding.

Figuur 2 toont een bovenaanzicht.

Figuren 3a. 3b tonen een uitvoeringsvorm met mechanische koppeling van de armen.

Figuur A toont een uitvoeringsvorm met elektronische koppeling 15 van de armen.

Het in figuur 1 weergegeven systeem omvat een machinegestel 1, waarop een in zijn geheel met 2 aangeduide spuitgietinrichting alsmede een in zijn geheel met 3 aangeduide afwerkinrichting integraal zijn opgenomen. De spuitgietinrichting 2 is op zich bekend; hij bezit een 20 matrijs 4, die zich in productiepositie bevindt onder de spuiteenheid 5.

In het huis 6 is een verdere matrijs 7 aanwezig, die eventueel verwisseld kan worden met de matrijs A.

Zoals bekend, wordt in de spuitgietinrichting een schijfvormig 25 substraat 8 zoals in het bovenaanzicht van figuur 2 weergegeven, vervaardigd, dat het positief van de in de matrijs aanwezige gegevens verkrijgt.

Volgens de uitvinding is de afwerkinrichting 3 direct tegen de spuitgietinrichting 2 geplaatst. Deze afwerkinrichting omvat 30 allereerst een huis 9 dat een gesloten ruimte bepaalt waarin een geregelde atmosfeer, zoals vereist voor een "clean room", kan worden gehandhaafd.

In deze afwerkinrichting 3 is allereerst een op zich bekende sputtereenheid 10 opgenomen die een trommel 11 omvat, voorzien van een 35 toevoerpoort A0 en een afvoerpoort Al. Via de toevoerpoort A0 kan een in de spuitgietinrichting 2 vervaardigd substraat 8 in de sputtereenheid 10 worden geplaatst, en wel door middel van de uitneemarm 12. Deze uitneemarm is draaibaar rond as 13, en is I w’ 'w 1 _ \~· i 5 beweegbaar tussen de met doorgaande lijnen weergegeven positie waarin hij het substraat uit de spuitgietinrichting 2 kan nemen, en de met onderbroken lijnen weergegeven positie voor het deponeren van een substraat in de sputterinrichting 10.

5 In de trommel 11 bevindt zicht een draaischijf (niet getoond), door middel waarvan het betreffende substraat onder sputterapparaat 14 kan worden geplaatst, zodanig dat op het substraat een reflecterende laag uit metaal gesputterd kan worden.

Nadat de reflecterende laag het substraat is gebracht, wordt dit 10 onder de afvoerpoort 4l gebracht, waarna door nader te bespreken middelen dat substraat wordt geplaatst op achtereenvolgens het station 15 voor het aanbrengen van een beschermende laklaag, het station 16 voor het door middel van UV-licht uitharden van die laklaag, en het station 17 voor het optisch controleren van het gerede product. 15 Tenslotte kan het product afgevoerd worden bij station lö.

De verplaatsingen tussen de verschillende stations kunnen worden uitgevoerd, volgens een eerste mogelijkheid, met het in figuren 3a. 3b weergegeven mechanisme. De uitneemarm 12 daarvan bezit een hulparm, die via scharnier 20 is gekoppeld met tuimelaar 21. Deze tuimelaar is 20 draaibaar om het vaste scharnier 22.

De tuimelaar is zelf, door middel van scharnier 23, verbonden met drijfstang 2k waaraan overbrengarmen 25, 26 en 27 scharnierend zijn bevestigd door middel van scharnieren 28, 29, 30· Elk van de armen zelf is bovendien draaibaar opgehangen rond een vast scharnier 31, 32, 25 33-

Bij het overbrengen door middel van uitneemarm, van een substraat 8 uit de spuitgietinrichting 2 op één der stations 11 van de sputterinrichting 10, worden tengevolge van de mechanische koppelingen alle overbrengarmen 25, 26, 27 eveneens zodanig bewogen dat zij een 30 substraat naar het volgende station overbrengen. Het verloop van deze verplaatsingen is reeds beschreven in samenhang met figuur 2.

In de variant van figuur k is de uitneemarm 12 eveneens draaibaar opgenomen door middel van scharnieras 13· Aan het eind van de scharnieras 13 is een incrementele wegopnemer 3^ bevestigd, die 35 signalen afgeeft welke een maat vormen voor de hoekstand van de uitneemarm 12. Deze signalen worden toegevoerd aan de verwerkingseenheid 35, welke signalen afgeeft ter besturing van de 6 servomotoren 36, 37. 38, welke elk (op niet getoonde wijze) zijn bevestigd aan één der overbrengarmen 25, 26, 27.

1004837

Claims

1. Systeem voor het produceren van schijfvormige optische gegevensdragers, omvattende een spuitgietmachine (2) voor het 5 vervaardigen van een schijfvormig substraat (8), een afwerkinrichting (3) voor het aanbrengen van een reflecterende laag op het substraat (8) en voor het aanbrengen van een beschermingslaag op de reflecterende laag, met het kenmerk dat de spuitgietmachine (2) en de afwerkinrichting (3) zijn geïntegreerd in een enkele productie- 10 eenheid.

2. Systeem volgens conclusie 1, waarbij een optische controle-eenheid (17) is geïntegreerd in de productie-eenheid. 15 3· Systeem volgens conclusie 1 of 2, waarbij een bedrukkingseenheid is geïntegreerd in de productie-eenheid.

3· Systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de productie-eenheid een enkel machinegestel (1) omvat. 20 k. Systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij het machinegestel (1) een enkele omkasting (9) draagt die een schone ruimte ("clean room") bepaalt. 25 5- Systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij een uitneemarm (12) is voorzien die verplaatsbaar is tussen een positie voor het verwijderen van het substraat (8) uit een bij de spuitgietmachine (2) behorende spuitgietmatrijs (4), en een positie voor het deponeren van dat substraat (8) in de afwerkinrichting (3). 30

6. Systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij de afwerkinrichting (3) een sputtereenheid (10) omvat voor het op het substraat (8) aanbrengen van een reflecterende metaallaag. 35 7* Systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij een eerste overbrengarm (25) is voorzien die verplaatsbaar is tussen een positie voor het verwijderen van het substraat met een reflecterende la'ag uit de sputtereenheid (10), en een positie voor het deponeren van 1 0 0 ^ £ 3 7 dat substraat in het station {15) voor het aanbrengen van een beschermende laag.

8. Systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij een 5 tweede overbrengarm (26) is voorzien die verplaatsbaar is tussen een positie voor het verwijderen van het substraat met beschermingslaag uit het station (15) voor het aanbrengen van de beschermingslaag, en een positie voor het deponeren van dat substraat in een station (16) voor het doen verharden van de beschermingslaag. 10

9. Systeem volgens een der voorgaande conclusies, waarbij een derde overbrengarm (27) is voorzien die verplaatsbaar is tussen een positie voor het verwijderen van het substraat uit het station (16) voor het doen verharden van de beschermingslaag, en een positie voor 15 het deponeren van dat substraat in de optische controle-eenheid (17)·

10. Systeem volgens een der conclusies 5_9. waarbij de uitneemarm (12) en elke overbrengarm (25, 26, 27) zijn gekoppeld.

11. Systeem volgens conclusie 10, waarbij de koppeling van de armen mechanisch is uitgevoerd.

12. Systeem volgens conclusie 10, waarbij de koppeling van de armen elektronisch is uitgevoerd. 25

13· Systeem volgens conclusie 12, waarbij de uitneemarm (12) is verbonden met een incrementele wegopnemer (39) voor het detecteren van de verplaatsing van de uitneemarm (12) tussen zijn beide uiterste posities, en elke overbrengarm (25, 26, 27) is verbonden met een 30 servomotor (36, 37. 38) voor het verplaatsen van de bijbehorende overbrengarm tussen zijn beide uiterste posities, welke wegopnemer met elke servomotor is gekoppeld door middel van een verwerkingseenheid (35) welke stuurpulsen afgeeft aan elke servomotor op basis van de van de wegopnemer afkomstige signalen. 35 i . / 2: