Substrathalter
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Substrathalter mit wenig- stens zwei Substrataufnahmen zur Aufnahme von scheibenförmigen Substraten dazwischen, die wenigstens mit einem Magneten zusammengehalten werden. Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zum Aufnehmen von Substraten mit ersten und zweiten Substrataufnahmen zur Aufnahme von scheibenförmigen Substraten dazwischen, die mittels Ma- gnetkraft zusammengehalten werden sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Trennen der Substrataufnahmen.
In der Technik ist es bekannt, Substrate wie beispielsweise Plastikscheiben für eine anschließende Behandlung in einem Substrathalter aufzunehmen. Eine solche Behandlung der Plastikscheiben ist beispielsweise das Aufbringen einer dünnen Materialschicht, insbesondere einer Metallschicht in einer Sputtervorrichung. Ein bekannter Substrathalter, der für die Aufnahme von Plastikscheiben geeignet ist, weist zwei flache Substrataufnahmen zur Aufnahme der Plastikscheiben dazwischen auf. Für eine spannungsfreie Auf- nähme der Plastikscheiben sind in einer der Substrataufnahmen Vertiefungen zur Aufnahme der Plastikscheiben vorgesehen. Nach dem Einlegen der Plastikscheiben in die Vertiefungen der einen Substrataufnahme wird die andere Substrataufnahme auf der einen aufgelegt, und mit Magnetkraft daran gehalten.
Um die beiden Substrataufnahmen zum Beladen bzw. zum Entladen der Scheiben zu trennen wurde in der Vergangenheit ein Keil zwischen die Substrataufnahmen eingefahren, um sie gegen die Magnetkraft auseinander zu drücken. Dabei ergab sich das Problem, dass durch das Einfahren des Keils eine Reibung zwischen der Substrataufnahme und dem Keil entstand, die zu unerwünschtem Abrieb führte. Darüber hinaus wurde beim Einfahren des Keils die untere Substrataufnahme in der Regel leicht angehoben, da beim Einfahren des Keils aufgrund der notwendigen Toleranzen immer ein kleiner
Spalt zur unteren Substrataufnahme vorhanden war. Durch das Einfahren des Keils wurde die untere Substrataufnahme gegen ein Unterseite des Keils gezogen und daher leicht von einer entsprechenden Auflage abgehoben. Nach der Trennung der beiden Substratauflagen und nach Überwindung der Ma- gnetkraft fiel nun die untere Substrataufnahme auf ihre Auflage zurück. Je nach Größe des anfänglichen Spalts und somit der Falltiefe der Substrataufnahme ergaben sich hierbei unterschiedliche Probleme. Einerseits wurden durch das Herunterfallen der Substrataufnahme Verunreinigungen, wie beispielsweise auch der oben genannte Abrieb in der Anlage verteilt. Anderer- seits konnten die in den Vertiefungen aufgenommenen Plastikscheiben aus den Vertiefungen herausspringen, wodurch diese, insbesondere eine darauf aufgebrachte Sputterschicht beschädigt werden konnte. Darüber hinaus ist eine automatische Entnahme der Plastikscheiben nicht mehr möglich, wenn sie aus den Vertiefungen herausspringen.
Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen Substrathalter, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Aufnehmen von Substraten mit wenigstens zwei Substrataufnahmen zur Aufnahme von scheibenförmigen Substraten dazwi- sehen vorzusehen, bei dem die Substrataufnahmen leicht auch ohne Erzeugung eines Abrieb voneinander zu trennen sind.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen Substrathalter mit wenigstens zwei im wesentlichen gleiche Umfangsabmessungen aufweisen- den Substrataufnahmen zur Aufnahme von scheibenförmigen Substraten dazwischen, wobei wenigstens eine der Substrataufnahmen eine Vertiefung zur Aufnahme der Substrate aufweist, wenigstens einen Magneten an wenigstens einer der Substrataufnahmen zum Zusammenhalten der Substrataufnahmen, wenigstens eine Ausnehmung in einer ersten Substrataufnahme, die ein Hin- tergreifen einer zweiten Substrataufnahme ermöglicht, und wenigstens eine Öffnung in der zweiten Substrataufnahme zum Hindurchführen eines Halteel- ments einer Handhabungsvorrichtung. Die Ausnehmung in der ersten Substrataufnahme ermöglicht ein Hintergreifen der zweiten Substrataufnahme mit
einer entsprechenden Greifvorrichtung, um die Substrataufnahmen gegen die Magnetkraft auseinanderziehen zu können. Beim Hintergreifen und Auseinanderziehen entsteht kein Abrieb, so dass eine Verunreinigung der Substrate bzw. der Substrataufnahmen verhindert werden kann. Durch die wenigstens eine Öffnung in der zweiten Substrataufnahme kann ein Halteelement einer Handhabungsvorrichtung durch die zweite Substrataufnahme hindurchgeführt werden, um die erste Substrataufnahme gegen ein Auflageelement zu drük- ken und zu verhindern, dass sich die erste Substrataufnahme mit der zweiten Substrataufnahme bewegt. Hierdurch kann die erste Substrataufnahme sta- tionär gehalten werden, so dass darauf aufliegende Substrate beim Trennen der Substrataufnahmen nicht springen.
Vorzugsweise sind in der ersten Substrataufnahme zwei diametral gegenüberliegende Ausnehmungen vorgesehen, um ein gleichmäßiges Greifen der zweiten Substrataufnahme zu ermöglichen. Ferner ergibt sich durch die diametral gegenüberliegenden Ausnehmungen eine gleichmäßige Kraftausübung auf die zweite Substrataufnahme, wenn diese von der ersten wegbewegt wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind vier Öffnungen zum Hindurchführen eines Halteelements einer Handhabungsvorrichtung in der zweiten Substrataufnahme vorgesehen, um eine gleichmäßig verteilte Haltekraft an die erste Substrataufnahme anlegen zu können.
Um ein Verdrehen der beiden Substrataufnahmen zueinander zu verhindern weist die erste und/oder die zweite Substrataufnahme wenigstens eine Posi- tionierausnehmung auf, die beim Trennen der Substrataufnahmen mit einem entsprechenden Positionierelement in Eingriff steht.
Vorzugsweise weist wenigstens eine der Substrataufnahmen wenigstens eine Prozeßöffnung auf, die den Zugriff auf ein im Substrathalter aufgenommenes Substrat ermöglicht.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch gelöst durch eine Vorrichtung zum Aufnehmen von Substraten mit wenigstens ersten und zweiten im wesentlichen gleiche Umfangsabmessungen aufweisenden Substrataufnahmen zur Aufnahme von scheibenförmigen Substraten dazwischen, wobei wenigstens eine der Substrataufnahmen wenigstens einen Magneten zum Zusammenhalten der Substrataufnahmen aufweist und eine Handhabungsvorrichtung zum Trennen der Substrataufnahmen, die wenigstens ein Halteelement zum stationären Halten der ersten Substrataufnahme sowie wenigsten ein zum Halteelement relativ belegbares Greifelement zum Greifen und Bewegen der zweiten Substrataufnahme aufweist, wobei das Greifelement in eine geöffnete, die zweite Substrataufnahme freigebende und eine geschlossene, die zweite Substrataufnahme hintergreifende Stellung bewegbar ist und in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu einer Verbindungsebene der Substrataufnahmen beweglich ist. Durch Vorsehen eines Halteelements zum stationären Halten der ersten Substrataufnahme wird verhindert, dass sich die erste Substrataufnahme beim Trennen der beiden Substrataufnahmen mit der zweiten Substrataufnahme bewegt. Hierdurch wird eine Relativbewegung zwischen Substraten und erster Substrataufnahme verhindert. Durch das relativ zum Halteelement bewegbare Greifelement, das die zweite Substrataufnahme hintergreifen kann und in einer Richtung im wesentlichen senkrecht zu einer Verbindungsebene der Substrataufnahmen beweglich ist wird ermöglicht, die zweite Substrataufnahme durch Erzeugung von Abrieb von der ersten zu lösen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine Öffnung in der zweiten Substrataufnahme vorgesehen, durch die das Halteelement der Handhabungsvorrichtung hindurchführbar ist, wodurch das Halteelement und das Greifelement von derselben Seite her auf die Substrataufnahmen wirken können.
Vorzugsweise weist die Substrataufnahme eine Ausnehmung auf, in die das Kraftelement wenigstens teilweise zur Bewegung in die geschlossen Stellung hinein bewegbar ist, um ein sicheres Hintergreifen der zweiten Substratauf-
nähme bei im wesentlichen gleichen Umfangsabmessungen der Substrataufnahmen zu gewährleisten. Dabei weist die erste Substrataufnahme vorzugsweise zwei diametral gegenüber liegende Ausnehmungen auf, um für eine gleichmäßige Kraftverteilung beim Trennen der Substrataufnahmen den Zu- griff von gegenüber liegenden Greifelementen zu ermöglichen.
Um nach dem Lösen der zweiten Substrataufnahme eine Verdrehung bezüglich der ersten Substrataufnahme zu verhindern weist die zweite Substrataufnahme vorzugsweise wenigstens eine Positionierausnehmung auf, die mit dem Greifelement zusammenwirkt. Hierzu weist das Greifelement vorzugsweise eine Positionierelement auf das in der geschlossenen Stellung das Greifelement mit der Positionierausnehmung der zweiten Substrataufnahme in Eingriff steht.
Für eine reibungsfreien Eingriff ist das Greifelement vorzugsweise im wesentlichen parallel zur Verbindungsebene der Substrataufnahmen beweglich. Um ein Springen der zweiten Substrataufnahme nach dem Lösen von der ersten Substrataufnahme zu verhindern ist vorzugsweise am Greifelement ein Anschlag vorgesehen, der in der geschlossenen Stellung des Greifelements die zweite Substrataufnahme wenigstens teilweise überlappt. Vorzugsweise wird die erste Substrataufnahme durch ein Vorspannelement, insbesondere eine Feder gegen das Greifelement gedrückt, um ein Springen zu unterdrücken.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Hal- teelement bewegbar in einem Gehäuse einer Halteeinrichtung aufgenommen und zur Bewegung aus dem Gehäuse heraus vorgespannt. Durch diese Anordnung des Halteelements ist es möglich, das Gehäuse der Halteeinrichtung gemeinsam mit dem Greifelement zu bewegen. Dadurch dass das Halteelement in dem Gehäuse aufgenommen und hieraus vorgespannt ist, kann es über eine bestimmte Größe der Bewegung des Greifelements weiterhin mit der ersten Substrataufnahme in Kontakt bleiben, bis die erste und zweite Substrataufnahme voneinander getrennt sind.
Vorzugsweise ist das Halteelement ein Kolben mit einem Kopfteil, der eine Herausbewegung des Kolbens aus dem Gehäuse der Halteeinrichtung verhindert. Für einen besonders einfachen Aufbau der Halteeinrichtung ist eine Feder im Gehäuse vorgesehen, die das Halteelement aus dem Gehäuse her- aus vorspannt. Um die erste Substrataufnahme beim Trennen von der zweiten Substrataufnahme stationär zu halten, besitzt die Feder eine ausreichende Vorspannkraft, um die zwischen den Substrataufnahmen wirkende Magnetkraft zu überwinden.
Vorzugsweise sind das Gehäuse des Halteelements und das Greifelement in Richtung im wesentlichen senkrecht zur Verbrennungsebene der Substrataufnahme fest zueinander angeordnet, um deren Bewegung mit einem einzelnen Antriebselement zu ermöglichen. Hierzu sind das Greifelement und die Halteeinrichtung vorzugsweise an einem gemeinsamen Träger angebracht. Um ei- ne Einstellung der Halteeinrichtung in Richtung im wesentlichen senkrecht zur Verbindungsebene der Substrataufnahmen zu ermöglichen, ist die Halteeinrichtung vorzugsweise mittels Langlöchern am Träger angebracht.
Vorzugsweise sind vier Halteelemente vorgesehen, um eine gleichmäßig ver- teilte Haltekraft für die erste Substrataufnahme vorzusehen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine zweite Vorrichtung zum Aufnehmen von Substraten vorgesehen, wobei die Handhabungsvorrichtungen zum Trennen der Substrataufnahmen an einem gemein- samen Träger angebracht sind, um die Handhabungsvorrichtungen mit einem gemeinsamen Antriebselement betätigen zu können. Für eine Bewegung der Handhabungsvorrichtungen ist der Träger vorzugsweise mittig mit einer in Längsrichtung verschiebbaren Welle verbunden und die Handhabungsvorrichtungen sind an den freien Enden des Träger angebracht.
Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe auch durch ein Verfahren zum Trennen von ersten und zweiten Substrataufnahmen eines Substrathalters, die mittels Magnetkraft zusammengehalten werden, gelöst, bei dem die erste
Substrataufnahme mit wenigstens einem Halteelement kontaktiert wird, um sie stationär zu halten, die zweite Substrataufnahme mit wenigstens einem Greifelement hintergriffen wird und eine Relativbewegung zwischen Halteelement und Greifelement erzeugt wird, wobei die Relativbewegung im wesentlichen senkrecht zu einer Verbindungsebene zwischen den Substrataufnahmen gerichtet ist. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht das reibungsfreie Trennen erster und zweiter Substrataufnahmen eines Substrathalters derart, dass die eine Substrataufnahme während des Trennvorgangs stationär gehalten wird.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Halteelement zum Kontaktieren der ersten Substrataufnahme durch eine Öffnung in der zweiten Substrataufnahme hindurchgeführt, um einen Zugriff auf die Substrataufnahmen des Substrathalters durch das Halteelement und das Greife- lement von einer Seite her zu ermöglichen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zum Be- und Entladen- von Substrathaltern gemäß der vorliegenden Erfindung; Fig. 2 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Teils der Fig. 1 ; Fig. 3 eine schematische Schnittansicht eines Teils der Vorrichtung gemäß Fig. 1 ;
Fig. 4 eine schematische Draufsicht auf einen Teil der Vorrichtung gemäß Fig. 1.
Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 1 zum Be- und Entladen von Substrathaltern 2. Die Vorrichtung 1 weist eine Transportvorrichtung mit einem Drehteller 4 für die Substrathalter 2 sowie eine Handhabungsvorrichtung 6 zum Öffnen und Schließen der Substrathalter 2 auf.
Die Substrathalter 2, die auch als Tray bezeichnet werden, werden durch erste und zweite Substrat-Aufnahmeelemente (Substrataufnahmen) 8, 9 gebildet. In der nachfolgenden Beschreibung wird das Substrat-Aufnahmeelement 8 als Oberteil bezeichnet, während das Substrat-Aufnahmeelement 9 als Un- terteil bezeichnet wird, obwohl sie auch umgekehrt eingesetzt werden könnten.
Die Ober- und Unterteile 8, 9 des Substrathalters 2 weisen im wesentlichen dieselben Umfangsabmessungen auf und werden durch runde Platten aus magnetischem Material gebildet.
Das Oberteil 8 weist sechs Prozeßöffnungen 11 auf. Die Prozeßöffnungen 11 sind jeweils zu einem maginären Kreis zentriert, der bezüglich einer Mittelachse des Oberteils 8 konzentrisch ist.
Die Prozeßöffnungen 11 sind auf dem imaginären Kreis gleichmäßig zueinander beabstandet. Jede der Prozeßöffnungen 11 des Oberteils 8 besitzt auf ihrer vom Unterteil 9 wegweisenden Seite eine Schräge 12. Die nicht dargestellte Unterseite des Oberteils 8 ist eben ausgebildet.
Das Oberteil 8 weist ferner vier Durchgangsöffnungen 14 auf, die wie nachfolgend noch näher beschrieben wird, zum Hindurchführen von Halteelementen der Handhabungsvorrichtung 6 dient. Die Durchgangsöffnungen 14 befinden sich im Randbereich des Oberteils 8, um die Stabilität des Oberteils 8 im Be- reich der Prozeßöffnungen 11 nicht zu beeinträchtigen. Ferner liegen sie dadurch außerhalb eines Arbeitsbereichs einer Bearbeitungsvorrichtung, in der in dem Substrathalter aufgenommene Substrate behandelt werden.
Im Randbereich des Oberteils 8 sind drei winkelmäßig ungleichmäßig beab- standete Zentrieröffnungen 16 ausgebildet, deren Funktion nachfolgend noch näher erläutert wird. Die ungleichmäßige Beabstandung erlaubt das Ablegen des Oberteils in nur einer Ausrichtung.
Am Außenumfang des Oberteils 8 sind ferner zwei diametral gegenüberliegende Positionskerben 18 vorgesehen, deren Funktionen nachfolgend noch näher beschrieben wird. Die Durchgangsöffnungen 14 sind paarweise symmetrisch zu einer die Positionskerben 18 verbindenden Linie angeordnet.
Das Unterteil 9 weist ebenso wie das Oberteil 8 sechs Prozeßöffnungen 20 auf. Die Prozeßöffnungen 20 sind wiederum auf einem zur Mittelachse des Unterteils 9 konzentrischen Kreis zentriert. Die Größe, Lage und Form der Prozeßöffnungen 20 des Unterteils 9 entspricht denen der Prozeßöffnungen 11 im Oberteil 8. Auf der vom Oberteil 8 abgewandten Seite der Prozeßöffnungen 20 sind wiederum Schrägen ausgebildet, die in den Figuren jedoch nicht zu erkennen sind. Im Bereich der Prozeßöffnungen 20 sind in der zum Oberteil 8 weisenden Oberfläche des Unterteils 9 nicht näher dargestellte Vertiefungen zur Aufnahme von Substratscheiben, insbesondere Plastikschei- ben für die Herstellung optischer Datenträger ausgebildet. Die Tiefe der Ausnehmungen entspricht der Höhe der aufzunehmenden Substratscheiben, um eine belastungsfreie Aufnahme der Substratscheiben zwischen dem Oberteil 8 und dem Unterteil 9 des Substrathalters 2 zu ermöglichen. Alternativ kann die Tiefe der Ausnehmung auch nur die Hälfte der Dicke der aufzunehmenden Substratscheiben aufweisen, wenn im Oberteil 8 entsprechende Ausnehmungen vorgesehen sind. Natürlich ist es auch möglich, dass die die Substratscheiben aufnehmenden Ausnehmungen ausschließlich im Oberteil 8 vorgesehen sind.
Das Unterteil 9 weist drei Zentrieröffnungen auf, die den Zentrieröffnungen 16 im Oberteil 8 entsprechen. Die Zentrieröffnungen im Ober- und Unterteil arbeiten mit kegelstumpfförmigen, Zentriervorsprüngen 22 einer Auflage zusammen, um eine ordnungsgemäße Ausrichtung von Ober- und Unterteil 8, 9 sicherzustellen. Ferner können zwischen Ober- und Unterteil 8, 9 nicht darge- stellte, innenliegende Zentrierelemente vorgesehen sein, die eine ordnungsgemäße Ausrichtung sicherstellen.
Das Unterteil 9 weist zwei diametral gegenüberliegende Ausnehmungen 24 auf. Die Ausnehmungen 24 liegen in einem ordnungsgemäß zusammengefügten Zustand von Oberteil 8 und Unterteil 9 im Bereich der Positionierkerben 18. Die Ausnehmungen 24 sind größer als die Positionierkerben 18 im Oberteil 8 um dadurch ein Hintergreifen von Teilen des Oberteils 8 zu ermöglichen, wie nachfolgend noch näher beschrieben wird.
Zusätzlich zu den Zentriervorsprüngen 22 einer Auflage und den Zentrieröffnungen im Ober- und Unterteil 18 kann im Ober- und Unterteil 8, 9 jeweils ei- ne entsprechende Zentrierkerbe 26 vorgesehen sein, wie schematisch in Fig. 2 angedeutet ist. Die Zentrierkerbe 26 besitzt insbesondere die Funktion den Substrathalter 2 in einer Bearbeitungsvorrichtung zu positionieren.
In der zum Oberteil 8 weisenden Oberfläche des Unterteils 9 sind eine Viel- zahl von Magneten 28 eingesetzt, wie am besten in der Schnittansicht gemäß Fig. 3 zu erkennen ist. Die Magneten 28 halten das Oberteil 8 und das Unterteil 9 des Substrathalters 2 in einem geschlossenen Zustand des Substrathalters 2 zusammen. Die Magneten 28 üben eine ausreichende Magnetkraft aus, um Ober- und Unterteil 8,9 des Substrathalters bei einer Behandlung von dazwischen aufgenommenen Substratscheiben sicher zusammen zuhalten. Natürlich können die Magneten 28 auch im Oberteil 8 vorgesehen sein oder es können Magneten im Ober- und Unterteil 8,9 vorgesehen sein. Wesentlich ist lediglich, dass Ober- und Unterteil 8,9 mit Magnetkraft zusammengehalten werden, so dass die Notwendigkeit für externe Klemmelemente und/oder an- dere Vorrichtungen zum Zusammenhalten von Ober- und Unterteil 8,9 nicht notwendig sind.
Die Transportvorrichtung 4 weist einen runden, plattenförmigen Drehteller 30 auf. Die Transportvorrichtung 4 weist einen geeigneten Antrieb für den Dreh- teller 30 auf, der den Drehteller 30 während jedes Bewegungsschrittes um 90° dreht.
Der Drehteller 30 weist eine nicht näher dargestellte Mittelöffnung zur Durchführung einer nicht drehbaren aber längsverschiebbaren Welle 32 auf, deren Funktion nachfolgend noch näher beschrieben wird.
Der Drehteller 30 weist ferner acht Öffnungen 34 auf, die auf einem Umfangskreis, der zur Mittelöffnung konzentrisch ist, zentriert sind, und die auf dem Umfangskreis gleichmäßig beabstandet sind.
Vier der acht Öffnungen 34, die umfangsmäßig jeweils um 90° beabstandet sind, sind ungenutzte Öffnungen zur Gewichtsersparnis des Drehtellers 30. Die anderen vier Öffnungen 34, die ebenfalls jeweils um 90° zueinander beabstandet sind dienen zur Aufnahme von Auflageeinheiten 36 für die Substrathalter 2. Die Auflageeinheiten 36 erstrecken sich durch die Öffnungen 34 in dem Drehteller 30 und sind in geeigneter Weise an diesem befestigt. Die Auflageeinheiten 36 weisen jeweils eine Auflageplatte 40 auf, deren Um- fangsabmessungen im wesentlichen den Umfangsabmessungen des Substrathalters 2 entsprechen. Die Auflageplatte 40 weist die kegelstumpfförmi- gen Zentriervorsprünge 22 auf, die mit den Zentrieröffnungen in Ober- und Unterteil 8, 9 zusammenarbeiten. Zusätzlich oder auch alternativ können auch andere geeignete Zentrier- und Ausrichteinrichtungen an der Auflageplatte 40 vorgesehen sein, die mit geeigneten Zentrier- und Ausrichteinrichtungen an dem Ober- und/oder Unterteil 8, 9 des Substrathalters 2 zusammenarbeiten, um sie bezüglich der Auflageplatte 40 zu zentrieren und auszurichten. Auf der Auflageplatte 40 sind sechs Zentrierstifte 42 vorgesehen, die bei auf der Auf- lageplatte 40 aufgelegtem Unterteil jeweils mittig bezüglich der Prozeßöffnungen 20 des Unterteils 9 angeordnet sind, um eine Zentrierung der Substratscheiben beim Auflegen auf das Unterteil 9 sicherzustellen.
Die Auflageplatte 40 weist ferner zwei diametral gegenüberliegende Ausneh- mungen 44 auf, die mit den Ausnehmungen 24 im Unterteil 9 des Substrathalters 2 ausgerichtet sind und die eine entsprechende Form und Größe aufweisen.
Die Handhabungsvorrichtung 6 zum Öffnen und Schließen der Substrathalter 2 ist an der Welle 32 befestigt. Die Welle 32 ist in Drehrichtung stationär jedoch über einen geeigneten Hubmechanismus in Längsrichtung der Welle 32 verschiebbar. Die Handhabungsvorrichtung 6 weist einen an der Welle 32 angebrachten Querträger 50 auf, der im Bereich einer Mittelöffnung in geeigneter Weise mit der Welle 32 verbunden ist. An den gegenüberliegenden Enden des Trägers 50 ist jeweils eine Handhabungseinheit 52 der Handhabungsvorrichtung 6 angebracht. Aufgrund dieser speziellen Anordnung wird die Handhabungsvorrichtung 6 auch als Brückenhandling bezeichnet.
Die Handhabungseinheiten 52 weisen jeweils einen am Träger 50 angebrachten weiteren Träger 54 auf. Am Träger sind vier Niederhalter 56 sowie zwei um 180° versetzte Greifeinrichtungen 58 angebracht.
Die Niederhalter 56 sind über sogenannte Langlöcher an dem Träger 54 angebracht, um eine in Verschiebungsrichtung der Welle 32 einstellbare Anbringung der Niederhalter 56 zu ermöglichen. Der Aufbau der Niederhalter ist am besten schematisch in Fig. 3 dargestellt, wobei in der Darstellung gemäß Fig. 3 der Träger 54 und die Anbringung des Niederhalters 56 an dem Träger 54 nicht dargestellt ist. Der Niederhalter 56 weist ein Gehäuse 60 mit einer geschlossenen Endwand 61 , Seitenwänden 62, sowie einer der Endwand 61 gegenüberliegenden, eine Durchgangsöffnung aufweisenden zweiten Endwand 63 auf. Im Inneren des Gehäuses 60 wird eine Kammer 65 gebildet, in der eine Feder 66 sowie das Kopfende 67 eines Kolbens 68 angeordnet ist. Ein Schaftteil 69 des Kolbens 68, der sich an den Kopfteil 67 anschließt erstreckt sich durch die Öffnung in der Endwand 63 und ist in dieser längsverschiebbar geführt. Die Feder 66 spannt den Kolben 68 nach außen aus dem Gehäuse 60 heraus vor. Der Kopfteil 67 des Kolben 68 ist derart bemessen, dass er nicht durch die Öffnung in der Endwand 63 des Gehäuses 60 paßt, wodurch die Bewegung des Kolbens 68 aus dem Gehäuse 60 heraus begrenzt wird.
Obwohl gemäß Fig. 3 der Kolben 68 durch eine Feder 66 aus dem Gehäuse 60 heraus vorgespannt ist, kann diese Vorspannung auch auf andere Weise
erreicht werden, wie beispielsweise durch ein in der Kammer 65 befindliches Fluid. Natürlich ist es auch denkbar, dass die Vorspannung des Kolbens 68 durch Ein- und Ausleiten eines Fluids in die Kammer 65 steuerbar ist. Diese Steuerung der Vorspannung kann zusätzlich oder alternativ zu der Vorspan- nung durch die Feder 66 erfolgen.
Die durch die Feder 66 oder ein Fluid erzeugte Vorspannung des Kolbens 68 reicht aus, um, wie nachfolgend noch näher beschrieben wird, das Unterteil 9 fest gegen die Auflageplatte 40 zu drücken, während das Oberteil 8 vom Un- terteil 9 entgegne der dazwischen wirkenden Magnetkraft abgehoben wird. Dabei ist die Vorspannung des Kolbens 68 über die gesamte Hubbewegung des Kolbens 68 ausreichend, um ein Abheben des Unterteils 9 von der Auflageplatte 40 während des Lösens des Oberteils 8 zu verhindern.
Die Greifeinrichtung 58 weist zwei um 180° gegenüberliegende Trägerarme 75 auf, die sich im wesentlichen parallel zu der Auflagelatte 40 bzw. dem Substratträger 2 erstrecken. Die Trägerarme 75 sind über eine geeignete Betätigungseinheit im wesentlichen parallel zu der Auflageplatte 40 bewegbar, um ein Öffnen und Schließen der Greifeinrichtung 58 zu bewirken.
An den äußeren, freien Enden der Trägerarme 75 ist jeweils ein sich im wesentlichen senkrecht zu den Trägerarmen 75 erstreckender Befestigungsflansch 77 angebracht. Am vom Trägerarm 75 beabstandeten freien Ende des Trägerflansches 77 ist ein Greifflansch 79 angebracht, der sich im wesentli- chen parallel zu dem Trägerarm 75 erstreckt. Die Breite und Höhe des Greifflansches 79 ist so bemessen, dass der Greifflansch 79 in die Ausnehmungen 24 und 44 des Unterteils 9 bzw. der Auflageplatte 40 paßt.
An dem Trägerflansch 77 ist ferner ein Positionierbolzen 81 angebracht, der wie am besten in Fig. 4 zu erkennen ist, in die Positionierkerbe 18 einführbar ist, um ein Verdrehen des Oberteils 8 bezüglich des Unterteils 9 beim Trennen zu verhindern. An einem gemäß Fig. 3 oberen Ende des Positionierbolzens 81 ist ein Anschlagelement 82 vorgesehen, das ein übermäßiges Springen des
Oberteils 8 beim Lösen vom Unterteil 9 verhindert. Obwohl dies nicht dargestellt ist, kann an dem Anschlagelement 82 ein Federelement vorgesehen sein, das gegen das Oberteil 8 wirkt, um ein Springen desselben zu verhindern und um das Oberteil 8 gegen den Greifflansch 79 zu drücken.
Der Trägerflansch 77 mit dem Greifflansch 79 und dem Positionierbolzen 81 ist gemäß Fig. 3 sowohl in Vertikalrichtung als auch Horizontalrichtung bewegbar, wie durch die Doppelpfeile angezeigt ist. Die Vertikalbewegung erfolgt über eine Längsbewegung der Welle 32, während die Horizontalbewe- gung über die nicht näher dargestellten Betätigungsseinheiten für die Trägerarme 75 erfolgt.
Statt oder in Kombination mit dem Anschlagelement 82 kann auch zwischen dem Gehäuse 60 des Halteelements 56 und dem Oberteil 8 des Substrathal- ters 2 ein geeignetes Element wie beispielsweise eine Feder vorgesehen sein, die beim Trennen des Oberteils 8 vom Unterteil 9 ein Springen des Oberteils 8 verhindert.
Der Betrieb der Vorrichtung 1 wird nachfolgend anhand der Figuren 1 , 3 und 4 näher erläutert.
Für die Beschreibung der Funktionsweise der Vorrichtung 1 gehen wir zunächst davon aus, dass sich die Vorrichtung 1 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung befindet. Auf dem Drehteller 30 der Vorrichtung 1 befinden sich insge- samt vier Substrathalter 2, von denen zwei durch die Handhabungsvorrichtung 6 geöffnet sind (siehe Positionen A und C) und von denen zwei geschlossen sind (siehe Positionen B und D).
An der Position A werden Substratscheiben, wie beispielsweise Plastikschei- ben für die Bildung optischer Datenträger, insbesondere Data Play Disks, CDs, DVDs etc. in die Vertiefungen der unteren Substrataufnahmen 9 eingelegt, um nachfolgend bearbeitet zu werden.
Nach dem Einlegen der Substratscheiben wird die Handhabungsvorrichtung 6 über die Welle 32 in Vertikalrichtung abgesenkt, um das Oberteil 8 des Substrathalters 2 auf das Unterteil 9 abzulegen. Beim Absenken kommen zunächst die Kolben 68 der Halteelemente 56 mit dem Unterteil 9 in Kontakt und werden gegen die vorgespannte Feder 66 in dem Gehäuse 60 nach oben bewegt. Durch die jeweiligen Zentriereinrichtungen, wie beispielsweise die ke- gelstumpfförmigen Vorsprünge 22 an der Auflageplatte 40 werden die Ober- und Unterteile 8, 9 beim Aufeinanderlegen zueinander zentriert, obwohl eine Zentrierung der beiden Elemente zueinander in der Regel nicht notwendig ist, da die Ober- und Unterteile 8, 9 beim Trennen und Zusammenfügen lediglich in Vertikalrichtung bewegt werden.
Wenn das Oberteil 8 auf dem Unterteil 9 aufliegt werden die Greifer 58 radial nach außen bewegt, um das Oberteil 8 freizugeben. Anschließend wird die Handhabungsvorrichtung wiederum über die Welle 32 angehoben.
Der Substrathalter 2 in der Position A ist nunmehr geschlossen und beladen. Anschließend wird der Drehtisch 30 entgegen dem Uhrzeigersinn um 90° gedreht. Der geschlossene und beladene Substrathalter 2 befindet sich nun in der Position B. Aus dieser Position kann der Substrathalter 2 entnommen werden, um die Substratscheiben beispielsweise in einer Sputtervorrichtung zu beschichten. Nach dem Beschichten wird der Substrathalter 2 wieder in der Position B abgelegt. Anschließend wird der Drehtisch 30 wiederum um 90° weitergedreht, so dass sich der Substratträger 2 mit den nunmehr beschich- teten Substraten in der Position C befindet.
In der Position C wird der Substratträger 2 zunächst durch die Handhabungsvorrichtung 6 geöffnet. Hierzu wird die Handhabungsvorrichtung 6 über die Welle 32 abgesenkt. Beim Absenken erstrecken sich die Kolben 68 der Hal- teelemente 56 durch die entsprechenden Durchgangsöffnungen 14 in dem Oberteil 8 und kontaktieren das Unterteil 9. Beim weiteren Absenken der Handhabungsvorrichtung 6 werden die Kolben 68 gegen die Vorspannung der Feder 66 in dem Gehäuse 60 bewegt.
Wenn die Handhabungsvorrichtung 6 ausreichend abgesenkt wurde, dass die Greifflansche 79 höhenmässig unterhalb des Oberteils 8 liegen, werden die Greifer 58 radial nach innen bewegt, so dass sich die Greifflansche 79 in die Ausnehmungen in dem Unterteil 9 bzw. der Auflageplatte 40 erstrecken und einen Teilbereich des Oberteils 8 hintergreifen. Der Teilbereich des Oberteils 8 der hintergriffen wird ist in den Figuren 3 und 4 mit dem Bezugszeichen 90 versehen.
Anschließend wird die gesamte Handhabungsvorrichtung 6 über die Welle 32 angehoben. Beim Anheben kommt der Greifflansch 79 mit dem hintergriffenen Teilbereich 90 des Oberteils 8 in Kontakt. Beim weiteren Anheben der Handhabungsvorrichtung 6 wird nun das Oberteil 8 vom Unterteil 9 abgehoben. Um zu verhindern, dass das Unterteil 9, das auf der Auflageplatte 40 lose aufliegt, mit dem Oberteil 8 angehoben wird, drücken die Kolben 68 das Unterteil 9 gegen die Auflageplatte 40. Dabei ist die Hublänge des Kolbens 68 im Gehäuse 60 derart gewählt, dass sie lang genug ist, um eine Kraft auf das Unterteil 9 auszuüben, bis das Oberteil 8 und das Unterteil 9 ausreichend voneinander beabstandet sind, dass eine magnetische Anziehung zwischen den beiden Elementen nicht mehr ausreicht um das Unterteil 9 anzuheben. Darüber hinaus ist die Kraft der Feder 66 derart gewählt, dass sie über die Bewegung des Kolbens 68 hinweg eine ausreichende Kraft vorsieht, um die zwischen Ober- und Unterteil wirkende Magnetkraft zu überwinden.
Beim vollständigen Überwinden der Magnetkraft zwischen Ober- und Unterteil 8, 9 kann das Oberteil 8 auf den Greifflansch 79 springen. Ein übermäßiges Springen des Oberteils 8 wird jedoch durch den Anschlag 82 und/oder ein weiteres Element, das das Oberteil 8 gegen den Greifflansch 79 drückt und beispielsweise zwischen dem Gehäuse 60 des Halteelements 56 und dem Oberteil 8 angeordnet ist, verhindert. Wenn die Greifer 58 in ihrer geschlossenen Position sind, befindet sich der Positionierbolzen 81 ferner in der Positionierkerbe 18 des Oberteils 8, um beim Lösen des Oberteils 8 eine Verdrehung bezüglich des Unterteils 9 zu vermeiden.
Wenn der Substrathalter 2 geöffnet ist, werden die nunmehr beschichteten Plastikscheiben durch eine nicht dargestellte Handhabungsvorrichtung entladen. Anschließend wird der Substrathalter 2 in umgekehrter Reihenfolge zum Öffnungsvorgang geschlossen.
Der Drehtisch 30 wird wiederum um 90° weitergedreht, so dass der entladene Substrathalter 2 nunmehr in der Position D ist. In der Position D kann der Substrathalter 2 entnommen und beispielsweise einer Reinigungsvorrichtung zugeführt werden. Nach der Reinigung wird der Substrathalter 2 wieder auf der Auflageplatte 40 abgelegt, und der Rundtisch 30 wird um 90° weitergedreht.
Der leere, gereinigte Substrathalter 2 befindet sich nun in der Position A, wo er in der zuvor beschriebenen Art und Weise durch die Handhabungsvorrichtung 6 geöffnet wird. Nun ist der Substrathalter 2 wieder in einer Beladeposition.
Das Öffnen und Schließen der Substrathalter 2 erfolgt in den Positionen A und C simultan, was durch den Aufbau der Handhabungsvorrichtung 6 als Brük- kenhandling auf einfache Weise möglich ist.
Die Erfindung wurde zuvor anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung beschrieben, ohne jedoch auf das konkret dargestellte Ausfüh- rungsbeispiel beschränkt zu sein. Beispielsweise können die Substrathalter 2 eine unterschiedliche als die dargestellte Anzahl von Prozeßöffnungen aufweisen. Auch ist es für eine einseitige Bearbeitung der aufgenommenen Substrate möglich, dass nur das Oberteil oder das Unterteil Prozeßöffnungen aufweist. Auch kann eine unterschiedliche Zahl Greifer 58 vorgesehen sein, wobei diese jedoch gleichmäßig um den Umfang der Substrathalter 2 verteilt sein sollten, um eine möglichst gleichmäßige Kraft anzulegen. Dasselbe gilt für die Anzahl der Halteelemente 56. Beispielsweise könnte ein einzelnes Halteelement 56 vorgesehen sein, das sich durch eine Mittelöffnung im
Oberteil 8 erstreckt. Auch ist ein einzelnes Greifelement zum Greifen und Anheben des Oberteils 8 denkbar. Dies könnte sich beispielsweise durch eine Mittelöffnung im Oberteil 8 erstrecken und dann aufweiten um das Oberteil 8 zu hintergreifen. In diesem Fall müßte natürlich eine entsprechende Mittel- ausnehmung im Unterteil 9 vorgesehen sein. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung auch nicht auf Substrathalter für die Aufnahme dünner Plastikscheiben für eine Beschichtung derselben beschränkt.