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Dokumentenidentifikation DE102005001292B4 19.10.2006
Titel Verfahren und Vorrichtung zum Reinigen von scheibenförmigen ein Innenloch aufweisenden Substraten
Anmelder STEAG HamaTech AG, 75447 Sternenfels, DE
Erfinder Mahner, Bernd, 75015 Bretten, DE;
Lysov, Sergej, 76189 Karlsruhe, DE
Vertreter WAGNER & GEYER Partnerschaft Patent- und Rechtsanwälte, 80538 München
DE-Anmeldedatum 11.01.2005
DE-Aktenzeichen 102005001292
Offenlegungstag 20.07.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 19.10.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 19.10.2006
IPC-Hauptklasse G11B 23/50(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse G11B 7/26(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B08B 5/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von scheibenförmigen ein Innenloch aufweisenden Substraten, insbesondere Substraten für optische Datenträger.

Bei der Herstellung optischer Datenträger, wie beispielsweise CDs, DVDs usw. mit ihren jeweiligen Unterformaten ist es bekannt, Substratscheiben vor einem Beschichtungsvorgang zu reinigen. Bei einem bekannten Verfahren wird hierzu das scheibenförmige Substrat in Rotation versetzt und anschließend werden einzelne Düsen von oben und unten linear über das Substrat hinweg bewegt, während Luft auf die sich die drehende Scheibe geblasen wird. Hierfür ist jedoch ein hoher apparativer Aufwand notwendig, da einerseits eine Rotationsvorrichtung für die Scheibe sowie eine Linearbewegungseinrichtung für die Düsen vorgesehen werden muss. Darüber hinaus ist das Reinigungsverfahren sehr zeitaufwändig, da die Substrate nach dem Beladen der Rotationsvorrichtung zunächst in Rotation versetzt werden müssen und anschließend die Düsen linear über die Substrate hinwegbewegt werden.

Die DE 41 09 918 A1 beschreibt ein Verfahren und ein System zum Reinigen einer Floppy-Disk. Bei dem hieraus bekannten Verfahren wird, während die Disk gedreht wird, im Bereich einer Kopfeinführöffnung über eine Vielzahl von in Radialrichtung zur Disk angeordnete Düsen ionisierte Luft auf die Disk geblasen. Die ionisierte Luft wird von einer die Vielzahl von Düsen umgebenden Absaugdüse abgesaugt.

Ausgehend von einem derartigen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, ein effizientes und kostengünstiges Verfahren und eine Vorrichtung zum Reinigen von scheibenförmigen ein Innenloch aufweisenden Substraten vorzusehen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem Verfahren zum Reinigen von scheibenförmigen ein Innenloch aufweisenden Substraten für optische Datenträger dadurch gelöst, dass ein Gas über wenigstens eine Düseneinheit mit einer hierzu radial nach außen gerichteten umlaufenden Auslassöffnung auf eine Oberfläche des Substrats geblasen wird, um eine Radialströmung des Gases auf der Oberfläche des Substrats zu erzeugen, wobei das Gas im Wesentlichen konzentrisch zum Innenloch auf das Substrat geblasen wird. Dadurch, dass das Gas über eine umlaufende Auslassöffnung auf eine Substratoberfläche gerichtet wird, lässt sich eine lückenlose Radialströmung des Gases und somit eine vollständige Abdeckung der Oberfläche des Substrats mit einer einzelnen Düseneinheit erreichen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden das Substrat und die Düseneinheit während der Reinigung stationär gehalten, um den apparativen Aufwand für die Durchführung des Verfahrens gering zu halten und eine kurze Reinigungszeit zu erreichen.

Um eine gute Gasströmung über die Oberfläche des Substrats und somit eine gute Reinigung zu erreichen, wird das Gas unter einem spitzen Winkel zwischen 0,5° und 15° auf die Oberfläche des Substrats geleitet.

Für eine homogene Radialströmung wird das Gas in der Düseneinheit vorzugsweise über eine Vielzahl von Düsen in einen umlaufenden Homogenisierungsraum und von dort zur umlaufenden Auslassöffnung geleitet, wobei der Homogenisierungsraum einen Strömungsquerschnitt aufweist, der wesentlich größer ist als der der Auslassöffnung. Hierdurch lässt sich eine gleichmäßige Versorgung der umlaufenden Auslassöffnung mit Gas erreichen. Hierzu weist der Homogenisierungsraum vorzugsweise auch einen Strömungsquerschnitt auf, der wesentlich größer ist als der der Vielzahl von Düsen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird das Gas mit einem Druck zwischen 2 und 6 bar auf das Substrat geblasen, um eine ausreichende Reinigungswirkung über die gesamte Oberfläche des Substrats hinweg vorzusehen. Dabei wird das Gas vorzugsweise mit wenigstens einem Impuls, d.h. als Druckstoß mit einer steilen Druckanstiegskante auf das Substrat geleitet, da der Impuls ein gutes Lösen von Partikeln ermöglicht. Bei einer Ausführungsform werden sukzessive eine Vielzahl von kurzen Impulsen auf das Substrat geblasen.

Um eine homogene Gasströmung über die Oberfläche des Substrats zu fördern, ist das Substrat vorzugsweise während der Reinigung in einer Kammer aufgenommen und es wird Gas aus der Kammer abgesaugt. Dabei wird das Gas vorzugsweise auf einer Seite des Substrats abgesaugt, die der Oberfläche des Substrats, auf die das Gas geblasen wird, gegenüber liegt.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Gas über einen sich durch das Mittelloch erstreckenden Aufnahmestift auf das Substrat geblasen, wodurch sich auf einfache und kostengünstige Weise eine einfache koaxiale Anordnung der Düseneinheit bezüglich des Substrats erzeugen lässt. Durch die koaxiale Anordnung lässt sich wiederum eine homogene Radialströmung auf dem Substrat erreichen.

Um einer statischen Aufladung des Substrats entgegenzuwirken wird bei einer Ausführungsform der Erfindung das Gas vor dem Blasen auf das Substrat ionisiert.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird bei einer Vorrichtung zum Reinigen eines scheibenförmigen ein Innenloch aufweisenden Substrats, insbesondere eines Substrats für einen optischen Datenträger dadurch gelöst, dass die Vorrichtung eine Substrataufnahme zum Halten des Substrats, eine Düseneinheit mit einer hierzu radial nach außen gerichteten umlaufenden Auslassöffnung und Mittel zum Anordnen der Düseneinheit im Wesentlichen konzentrisch zum Innenloch des Substrats derart aufweist, dass die Auslassöffnung auf einen ringförmigen Oberflächenbereich des Substrats gerichtet ist. Durch eine derartige Vorrichtung lässt sich über die umlaufende Auslassöffnung der Düseneinheit eine das Substrat im Wesentlichen vollständig abdeckende, lückenlose Radialströmung auf der Oberfläche erreichen, und zwar ohne dass das Substrat oder die Düseneinheit bewegt werden müssten.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Substrataufnahme und die Düsen feststehend, was deren Aufbau vereinfacht.

Vorteilhafterweise weist die Vorrichtung eine Substrataufnahme auf, die eine Aufnahmeebene bildet, wobei die Auslassöffnung zur Aufnahmeebene hin geneigt ist, so dass Gas unter einem spitzen Winkel zwischen 0,5° und 15° zur Aufnahmeebene aus der Auslassöffnung austritt. Durch diese Anordnung lässt sich über die gesamte Oberfläche des Substrats hinweg eine gute und gleichmäßige Gasströmung und somit eine gute Reinigungswirkung erreichen.

Für einen einfachen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung, ist die Düseneinheit vorzugsweise in einem in das Innenloch des Substrats einführbaren Aufnahmestift integriert. Dabei weist der Aufnahmestift vorzugsweise wenigstens erste und zweite Teile auf, wobei die Auslassöffnung durch einen Spalt zwischen den ersten und zweiten Teilen gebildet wird. Die Ausbildung des Aufnahmestifts aus ersten und zweiten Teilen erleichtert wesentlich die Herstellung der Düseneinheit mit einer umlaufenden Auslassöffnung.

Vorzugsweise weist der Spalt im Bereich der Auslassöffnung eine Breite von 0,4 bis 0,5 mm auf, um eine gute gerichtete Gasströmung auf den ringförmigen Oberflächenbereich des Substrats zu erreichen. Um eine möglichst gleichmäßige Gasströmung aus der Auslassöffnung vorzusehen, weist der Spalt stromaufwärts bezüglich der Auslassöffnung vorzugsweise einen Homogenisierungsraum mit einem Strömungsquerschnitt auf, der wesentlich größer ist, als der der Auslassöffnung.

Vorteilhafterweise beschreibt der Außenumfang der ersten und zweiten Teile einen Konus, der nur durch die Auslassöffnung unterbrochen ist, um eine Zentrierschräge für das Substrat vorzusehen. Dabei besitzt der zweite Teil einer seiner vom ersten Teil wegweisenden Seite vorzugsweise die Form eines Kegelstumpfes.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der zweite Teil einen rohrförmigen Teil mit einem Durchlass auf, an den sich ein Kopfteil mit einem größeren Außendurchmesser als der des rohrförmigen Teils anschließt. Dabei mündet der Durchlass im rohrförmigen Teil vorteilhafterweise in ein Sackloch des Kopfteils, um eine Gaszuführung über den rohrförmigen Teil in den Kopfteil vorzusehen. Vorzugsweise ist eine Vielzahl von sich in Radialrichtung erstreckenden Durchlässen im Hauptkörper vorgesehen, die das Sackloch bzw. den Durchlass im rohrförmigen Teil mit einer zum ersten Teil weisenden Seite des Kopfteils verbinden, um eine Gaszuleitung in den Spalt zwischen den ersten und zweiten Teilen vorzusehen.

Zur Bildung eines Homogenisierungsraums weist die zum ersten Teil weisende Seite des zweiten Teils vorzugsweise eine ringförmige Ausnehmung auf, wobei die Durchlässe im Kopfteil das Sackloch bzw. den Durchlass im rohrförmigen Teil vorzugsweise mit der Ausnehmung verbinden.

Vorzugsweise weist die Ausnehmung zumindest an ihrem radial außen liegenden Ende eine gerade Fläche auf, die sich im Wesentlichen bis zum Außenumfang des Kopfteils erstreckt, um eine geradlinige, gerichtete Strömung dort entlang zu ermöglichen. Dabei bildet die Fläche eine konische Form und erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu den Durchlässen im Kopfteil, die mit der Ausnehmung in Verbindung stehen.

Vorzugsweise weist der rohrförmige Teil Befestigungsmittel zur Befestigung an dem ersten Teil auf, wodurch eine Anordnung vom Befestigungsmitteln im Wesentlichen außerhalb eines Gasströmungsbereichs möglich ist. Hierzu weist der rohrförmige Teil vorzugsweise ein Außengewinde auf.

Zur wenigstens teilweisen Aufnahme des rohrförmigen Teils des zweiten Teils weist der erste Teil vorzugsweise eine Öffnung auf, die mit einer Gaszuleitung verbunden ist, wobei die Öffnung vorzugsweise ein Innengewinde aufweist. Hierdurch lässt sich eine einfache und stabile Verbindung der beiden Teile erreichen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung besitzt der erste Teil, an dem zum zweiten Teil weisenden Ende eine doppelte Konusform, wobei der distale Konusteil einen wesentlich größeren Öffnungswinkel bildet als der proximale Konusteil. Durch die Doppelkonusform lässt sich erreichen, dass der proximale Konusteil als Zentrierkonus mit kleinem Öffnungswinkel dienen kann, während der distale Konusteil als Gasleitfläche für zwischen den ersten und zweiten Teilen strömendes Gas dient. Der größere Öffnungswinkel des Konusteils ermöglicht ein Leiten der Gasströmung derart, dass sie mit einem spitzen Winkel auf die Substratoberfläche auftrifft.

Vorzugsweise ist der erste Teil ein Hauptkörper des Aufnahmestifts und der zweite Teil ein auf dem Hauptkörper sitzender Aufsatz.

Um die Substrate während der Reinigung sicher zu halten, weist der Aufnahmestift vorzugsweise Haltemittel auf. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen die Haltemittel eine Unterdruckversorgung zum Halten des Substrats mittels Unterdruck auf. Hierdurch wird ein sicherer Halt des Substrats während der Reinigung sichergestellt.

Vorteilhafterweise sind die Substrataufnahme und die Düseneinheit in einem die Elemente in Radialrichtung umgebenden Gehäuse angeordnet, wobei ferner eine Absaugvorrichtung zum Absaugen von Gas aus dem Gehäuse vorgesehen ist. Das Gehäuse sieht einerseits eine Abschirmung gegenüber der Umgebung vor und ermöglicht anderseits in Kombination mit der Absaugvorrichtung den Aufbau einer guten und gleichmäßigen Gasströmung über das Substrat hinweg. Hierzu ist die Absaugvorrichtung vorzugsweise auf einer bezüglich der Düseneinheit abgewandten Seite des Substrats angeordnet. Dabei ist in der Kammer vorzugsweise eine Vielzahl von Absaugöffnungen vorgesehen, die bezüglich einer Mittelachse der Düseneinheit symmetrisch angeordnet sind. Hierdurch wird sichergestellt, dass die Absaugvorrichtung keinen nachteiligen Effekt hinsichtlich einer gleichmäßigen Radialströmung auf dem Substrat besitzt.

Um über den Außenumfang des Substrats hinweg zunächst eine im Wesentlichen geradlinige Radialströmung aufrechtzuerhalten, ist vorzugsweise ein Gas-Leitelement zwischen dem Substrat und der Absaugvorrichtung vorgesehen, das einen größeren Außenumfang besitzt als das Substrat selbst.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist eine Ionisierungseinheit im Bereich der Düseneinheit oder einer Zuleitung hierzu vorgesehen.

Für eine besonders gute Reinigungswirkung ist vorzugsweise eine Steuereinheit vorgesehen zum Ansteuern der Düseneinheit derart, dass Gas als wenigstens einen Impuls ausstößt.

Das vorliegende Verfahren und die vorliegende Vorrichtung sind besonders für einen Einsatz vor einer Beschichtung des Substrats geeignet.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert; in den Zeichnungen zeigt;

1 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Vorrichtung zum Reinigen von scheibenförmigen Substraten gemäß der vorliegenden Erfindung;

2 eine vergrößerte Darstellung eines Teilbereichs X gemäß 1;

3 eine teilweise auseinandergezogene Ansicht der vergrößerten Darstellung gemäß 2.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. In der nachfolgenden Beschreibung beziehen sich Richtungsangaben, wie beispielsweise oben, unten, horizontal usw. auf die Darstellung in den Figuren. Diese Richtungsangaben sollen in keiner Weise einschränkend sein, und die in den Figuren dargestellte Vorrichtung könnte in unterschiedlichen Ausrichtungen angeordnet sein, obwohl die dargestellte Ausrichtung bevorzugt wird.

1 zeigt eine schematische Schnittansicht durch eine Vorrichtung 1 zum Reinigen eines scheibenförmigen ein Innenloch aufweisenden Substrats 2 für einen optischen Datenträger. Bei dem Substrat 2 handelt es sich beispielsweise um ein im Spritzgussverfahren hergestelltes Polykarbonatsubstrat für die Herstellung einer CD, das in einem der Reinigung folgenden Arbeitsschritt beschichtet werden soll. Natürlich kann das Substrat auch aus einem anderen Material bestehen und für einen optischen Datenträger, wie beispielsweise eine DVD vorgesehen sein.

Die Vorrichtung 1 besitzt ein Gehäuse 4 bestehend aus einer horizontalen Basis 6 und einer Seitenwand 7. Die Seitenwand 7 ist durch geeignete Mittel, wie beispielsweise eine Vielzahl von Schrauben 9 an der Basis befestigt. Die Basis 6 und die Seitenwand 7 beschreiben jeweils einen runden Umfang. In der Basis 6 sind 4 Durchgangsöffnungen 11 zur Aufnahme von Absaugstutzen 13 vorgesehen. Die Durchgangsöffnungen liegen jeweils auf einer Kreislinie, die zu einer Mittelachse A der Basis 6 konzentrisch ist. auf dieser Kreislinie sind die Durchgangsöffnungen mit jeweils gleichmäßigem Winkelabstand angeordnet. Natürlich kann auch eine von vier abweichende Anzahl von Durchgangsöffnungen vorgesehen sein, wobei diese vorzugsweise bezüglich der Mittelachse A symmetrisch angeordnet sein sollten. Die in den Durchgangsöffnungen 11 aufgenommenen Absaugstutzen 13 stehen mit einer nicht näher dargestellten Absaugvorrichtung in Verbindung, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.

In der Basis 6 ist ferner eine Durchgangsöffnung 15 zum Duchführen einer Unterdruckleitung vorgesehen, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.

Ferner ist in der Basis 6 eine mittige Durchgangsöffnung 16 vorgesehen, in der ein Anschlusselement 18 für eine nicht dargestellte Druckgasleitung vorgesehen ist, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.

Die Seitenwand 7 besitzt einen geraden Wandabschnitt 20, einen gebogenen Wandabschnitt 21, sowie einen sich daran anschließenden Endflansch 22. Der gerade Wandabschnitt 20 befindet sich am unteren Ende der Seitenwand 7 und ist mit den Schrauben 9 an der Basis 6 befestigt. Der gebogene Wandabschnitt 21, der sich an den geraden Wandabschnitt 20 oben anschließt ist nach innen in Richtung der Mittelachse A der Basis 6, die auch mit der Mittelachse der Seitenwand 7 zusammenfällt hin gebogen. Am vom geraden Wandabschnitt 20 entfernten Ende des gebogenen Wandabschnitts 21 geht die Seitenwand in einen Endflansch 22 über, der gegenüber dem gebogenen Wandabschnitt nach oben gebogen ist. Durch den Endflansch 22 wird eine obere Öffnung 24 des Gehäuses 4 gebildet. Die Öffnung 24 besitzt einen kreisförmigen Innenumfang, der größer ist als der Außenumfang des Substrats 2, um über die Öffnung 24 ein Be- und Entladen des Gehäuses 4 zu ermöglichen.

Im Inneren des Gehäuses 4 ist ein Gas-Leitelement 26 vorgesehen, das über eine Vielzahl von Abstandshaltern 27, von denen zwei in 1 dargestellt sind, beabstandet von der Basis 6 im Inneren des Gehäuses 4 gehalten werden. Das Gas-Leitelement 26 besitzt eine Kreisringform mit einem Außendurchmesser, der größer ist, als der Außendurchmesser des Substrats 2. Das Gas-Leitelement besitzt eine Mittelöffnung 28, deren Funktion nachfolgend noch näher erläutert wird. Das Gas-Leitelement 26 ist über die Abstandshalter 27 höhenmäßig im Bereich des gebogenen Wandabschnitt 21 der Seitenwand 7 getragen.

Im Inneren des Gehäuses 4 ist ferner ein Aufnahmestift 30 vorgesehen, dessen Mittelachse mit der Mittelachse A der Basis 6 zusammenfällt. Der Aufnahmestift 30 besteht im Wesentlichen aus zwei Teilen, einem Hauptkörper 33 und einem Aufsatz 34.

Der Hauptkörper 33 besitzt eine sich längs erstreckende Mittelöffnung 36, die mit dem Anschlusselement 18 in Verbindung steht. Ein unteres Ende des Hauptkörpers 33 steht mit der Basis 6 in Verbindung, und ein oberes Ende des Hauptkörpers 33 erstreckt sich durch die Mittelöffnung 28 des Gas-Leitelements hindurch nach oben.

Der nähere Aufbau des oberen Endes des Hauptkörpers 33 wird nunmehr unter Bezugnahme auf die 2 und 3 bechrieben, wobei 2 eine vergrößerte schematische Darstellung des Bildausschnittes X gemäß 1 darstellt. 3 stellt ebenfalls eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung des Bereichs X gemäß 1 dar, wobei jedoch der Hauptkörper 33 und der Aufsatz 34 in einer auseinandergezogenen Position dargestellt sind.

Der Hauptkörper 33 weist am oberen Ende, wie in den 2 und 3 zu erkennen ist, einen mittleren Stiftteil 38 sowie einen radial außen liegenden Auflageteil 39 auf. Im Auflageteil ist eine umlaufende Ausnehmung 40 vorgesehen, in der ein Vakuumsaugring 42 aufgenommen und gehalten ist. Der Vakuumsaugring besitzt an seinem oberen Ende zwei elastische ringförmige Lippen 43, die, wenn sie mit einer Unterseite des Substrats 2 in Kontakt stehen, einen Vakuumraum zum Halten des Substrats 2 bilden. Dieser Vakuumraum, der zwischen den Lippen 43 und dem Substrat 2 gebildet wird, steht über eine entsprechende Durchgangsöffnung im Vakuumsaugring 42 mit einer Bohrung 45 im Hauptkörper 33 des Aufnahmestifts 30 in Verbindung, die wiederum mit einem Anschlussstutzen 46 in Verbindung steht. Der Anschlussstutzen 46 kann durch die Öffnung 15 in der Basis 6 hindurch mit einer nicht dargestellten Unterdruckleitung und einer Unterdruckquelle, wie beispielsweise einer Vakuumpumpe, verbunden werden.

Radial außerhalb der Ausnehmung 40 bildet der Auflageteil 39 des Hauptkörpers 33 des Aufnahmestiftes 30 eine Auflageschulter 48.

Der mittlere Stiftteil 38 besitzt einen ersten geraden Abschnitt 50, sowie einen sich daran anschließenden geneigten Abschnitt, der zur Mittelachse A hin geneigt ist. Der gerade Abschnitt 50 beschreibt eine Kreisform mit einem Außenumfang, der etwas kleiner ist als der Innenumfang des Innenlochs des Substrats 2, um eine enge Führung vorzusehen.

An den geneigten Abschnitt 51 schließt sich ein weiterer geneigter Abschnitt 52 an, wie am Besten in 3 zu erkennen ist. Die geneigten Abschnitte 51 und 52 bilden eine doppelte Konusstruktur, wobei der Öffnungswinkel des konusförmigen Abschnitts 52 wesentlich größer ist als der des konusförmigen Abschnitts 51. An den konusförmigen Abschnitt 52 schließt sich wiederum eine horizontale Anlageschulter 53 an, die sich zwischen dem Abschnitt 52 und der Mittelöffnung 36 des Hauptkörpers 33 erstreckt.

Die Mittelöffnung 36 des Hauptkörpers 33 des Aufnahmestifts 30 weist im oberen Bereich des mittleren Stiftteils 38 ein Innengewinde 55 zur Befestigung des Aufsatzes 34 auf, wie nachfolgend noch näher beschrieben wird.

Der Aufsatz 34 besitzt einen Kopfteil 60, sowie einen rohrförmigen Anschlussteil 61. Der rohrförmige Anschlussteil 61 besitzt ein Außengewinde 63, das mit dem Innengewinde 55 der Mittelöffnung 36 des Hauptkörpers 33 zusammenpasst, wie am Besten in 2 zu erkennen ist. Das rohrförmige Anschlussteil 61 des Aufsatzes 34 besitzt ferner eine Mittelöffnung 64, die mit der Mittelöffnung 36 des Hauptkörpers 33 in Verbindung steht, wie am Besten in 2 zu erkennen ist. Die Mittelöffnung 64 erstreckt sich über den rohrförmigen Anschlussteil 61 hinweg in den Kopfteil 60 des Aufsatzes 34 und endet dort als Sackloch 66.

Der Kopfteil 60 des Aufsatzes 34 besitzt eine kegelstumpfförmige Außenkontur mit einer Oberseite 68 und einer konischen Seitenfläche 70. Die konische Seitenfläche 70 bildet einen Öffnungswinkel, der gleich dem Öffnungswinkel des konusförmigen Abschnitts 51 des Stiftteils 38 ist. Im zusammengebauten Zustand bilden der konusförmige Abschnitt 51 und die konische Seitenfläche 70 somit eine im Wesentlichen fortlaufende konische Oberfläche, die jedoch, wie nachfolgend noch beschrieben wird, in einem Übergangsbereich zwischen Hauptkörper 33 und Aufsatz 34 unterbrochen ist.

Die Unterseite des Kopfteils 60, d.h. die zum Hauptkörper 33 weisende Seite, weist eine ringförmige Ausnehmung 72 auf. Die Ausnehmung 72 besitzt im Querschnitt eine im Wesentlichen dreieckige Form mit einem ersten Schenkel 74 und einem zweiten Schenkel 75, die sich an einem höchsten Punkt 77 der Ausnehmung 72 schneiden. Der Schenkel 74 erstreckt sich von dem höchsten Punkt 77 der Ausnehmung 72 geradlinig nach außen und bildet eine innere konische Oberfläche. Der Öffnungswinkel dieser inneren konischen Oberfläche ist kleiner als der Öffnungswinkel des konischen Abschnitts 52 des mittleren Stiftteils 38, aber größer als der Öffnungswinkel der konischen Seitenfläche 70.

Der Schenkel 75 erstreckt sich im rechten Winkel zum Schenkel 74, obwohl auch ein anderer Winkel gewählt werden könnte. Der Schenkel 74 erstreckt sich geradlinig von dem höchsten Punkt 77 der Ausnehmung 72 zu einer Anlageschulter 79 des Kopfteils 60, die sich zwischen einer Außenseite des rohrförmigen Anschlussteils 61 und dem Schenkel 74 in Horizontalrichtung erstreckt. Im zusammengebauten Zustand des Aufsatzes 34 und des Hauptkörpers 33 liegt die Anlageschulter 79 des Aufsatzes 34 an der Anlageschulter 53 des Hauptkörpers 33 an. Die horizontalen Anlageschultern 53 und 79 begrenzen hierdurch die Einschraubtiefe des Aufsatzes 34 in den Hauptkörper und stellen somit eine ordnungsgemäße Positionierung dieser beiden Elemente zueinander sicher.

Das Sackloch 66 im Kopfteil 60 des Aufsatzes 34 steht über eine Vielzahl von Durchlässen 80 mit der Ausnehmung 72 in Verbindung. Insgesamt sind acht dieser Durchlässe, die als Bohrungen ausgestaltet sind, vorgesehen, obwohl auch eine andere Anzahl möglich ist. Die Durchlässe 80 erstrecken sich unter einem rechten Winkel zum Schenkel 75 der Ausnehmung 72, und somit parallel zum Schenkel 74 der Ausnehmung 72.

Wenn der Hauptkörper 33 und der Aufsatz 34, wie in 2 gezeigt ist, verbunden sind, wird dazwischen im Bereich der ringförmigen Ausnehmung 72 ein umlaufender Strömungsspalt 82 gebildet. Der umlaufende Strömungsspalt 82 endet in einer umlaufenden Austrittsöffnung 86. Die umlaufende Austrittsöffnung besitzt eine Spaltbreite zwischen 0,4 und 0,5 mm. Der Strömungsspalt besitzt wenigstens an seinem, den Austrittsöffnungen 86 entfernt gelegenen Ende, einen Strömungsquerschnitt, der wesentlich größer ist als die Summe der Strömungsquerschnitte der Durchlässe 80, so dass dort ein Homogenisierungsraum 88 gebildet wird, in dem eine Homogenisierung der aus den Durchlässen 80 austretenden Strömung erfolgt.

Dadurch, dass der Öffnungswinkel des konusförmigen Abschnitts 52 des Hauptkörpers 33 größer ist als der Öffnungswinkel des Schenkels 74 der ringförmigen Ausnehmung 72, verjüngt sich der Strömungsspalt 82 zu der umlaufenden Austrittsöffnung 86 hin.

Die Funktion der Vorrichtung 1 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben.

Zunächst wird das Substrat 2 über eine geeignete Handhabungsvorrichtung durch die Öffnung 24 im Gehäuse 4 auf den Aufnahmestift 30 in der in 1 dargestellte Position geladen.

Anschließend wird ein Unterdruck an den Vakuumsaugring 42 angelegt, um das Substrat 2 festzuhalten und gegen die Auflageschulter 48 zu ziehen. Dabei wird der Unterdruck über eine nicht dargestellte Unterdruckversorgung, eine nicht dargestellte Unterdruckleitung, den Anschlußstutzen 46 und die Bohrung 45 an den Vakuumsaugring angelegt.

Anschließend wird über eine nicht dargestellte Druckgasquelle, eine nicht dargestellte Druckgasleitung und das Anschlusselement 18 unter Druck stehendes Gas in die Mittelöffnung 36 des Hauptkörpers 33 geleitet. Von dort strömt das Gas durch die Mittelöffnung 64 des rohrförmigen Anschlussteils 61 in das Sackloch 66 des Kopfteils 60 und weiter über die Vielzahl von Durchlässen 80 in den Strömungsspalt 82 zwischen dem Hauptkörper 33 und dem Aufsatz 34 des Aufnahmestifts 30. In dem Homogenisierungsraum 88 des Strömungspalts 82 erfolgt eine gleichmäßige Verteilung in dem Spalt 82 und es kommt zu einer Homogenisierung der Einzelströmungen. Anschließend tritt die Gasströmung als eine lückenlose, umlaufende Radialströmung aus der umlaufenden Austrittsöffnung 86 aus. Die Gasströmung wird unter einem spitzen Winkel auf einen radialen Oberflächenbereich des Substrats 2 geleitet, wobei der Druck der Gasströmung bei 2 bis 6 bar liegt. Auf der Substratoberfläche wird die Gasströmung in eine sich radial über das Substrat ausbreitende Gasströmung umgelenkt, und auf der Oberfläche befindlichen Partikel werden durch die Gasströmung radial nach außen über den Außenumfang des Substrats 2 hinweggeblasen.

Gleichzeitig mit dem Einleiten des Druckgases wird über die Ansaugstutzen 13 und eine nicht dargestellte Absaugvorrichtung, wie beispielsweise eine Pumpe, Gas aus der Kammer 4 abgesaugt. Hierdurch ergibt sich eine gerichtete Gasströmung in Richtung der Basis 6 des Gehäuses 4. Durch das Gas-Leitelement 26 wird sichergestellt, das eine über den Außenumfang des Substrats 2 hinausgehende radiale Gasströmung durch die Absaugung nicht plötzlich umgelenkt wird, was zu Verwirbelungen führen könnte, was wiederum die Reinigungswirkung beeinträchtigen könnte. Vielmehr wird eine Radialströmung vom Außenumfang des Substrats 2 weg erzeugt.

Nach einer vorbestimmten Reinigungszeit, in der das Druckgas auf das Substrat 2 geleitet und Gas aus dem Gehäuse 4 abgesaugt wird, werden sowohl die Druckgaszufuhr als auch die Absaugung abgeschaltet. Anschließend wird der Unterdruck am Vakuumsaugring 42 gelöst und das Substrat 2 über einen entsprechenden Handhabungsmechanismus entnommen und einer Beschichtung zugeführt.

Als Druckgas wird vorzugsweise die Umgebungsluft eines Reinraums verwendet, die vorzugsweise nochmals gefiltert wird.

Die Erfindung wurde zuvor anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben, ohne auf das konkret dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt zu sein. Beispielsweise könnte der Aufnahmestift eine unterschiedliche Konfiguration besitzen und insbesondere könnten unterschiedliche Haltemittel zum Halten des Substrats vorgesehen sein. Auch ist der zweiteilige Aufbau des Aufnahmestifts nicht unbedingt notwendig, obwohl er aus Fertigungsgründen bevorzugt wird. Ferner ist es möglich, eine Ionisierungseinheit im Bereich des Kopfteils 66 oder einer Gaszuleitung, beispielsweise in der Mittelöffnung 36 des Hauptkörpers 33 des Aufnahmestifts vorzusehen. Diese kann das Gas vor dem Blasen auf das Substrat ionisieren, um einer statischen Aufladung des Substrats durch die Gasströmung entgegenzuwirken. Um die Reinigungswirkung zu verbessern kann eine Steuereinheit vorgesehen sein, die bewirkt, dass Gas mit wenigstens einem Impuls, d.h. als Druckstoß mit steiler Druckanstiegskante ausgestoßen wird. Dabei ist es möglich während eines Reinigungsschritts mehrere kurze Druckstöße auf das Substrat zu richten.


Anspruch[de]
Verfahren zum Reinigen von scheibenförmigen ein Innenloch aufweisenden Substraten für optische Datenträger, mit folgenden Verfahrensschritten:

Blasen eines Gases auf eine Oberfläche des Substrats über wenigstens eine Düseneinheit mit einer hierzu radial nach außen gerichteten umlaufenden Auslassöffnung, um eine Radialströmung des Gases auf der Oberfläche des Substrats zu erzeugen, wobei das Gas im Wesentlichen konzentrisch zum Innenloch auf das Substrat geblasen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat und die Düseneinheit während der Reinigung stationär gehalten werden. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas unter einem spitzen Winkel zwischen 0,5° und 15° auf die Oberfläche des Substrats geleitet wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas in der Düseneinheit über eine Vielzahl von Düsen in einen umlaufenden Homogenisierungsraum und von dort zur umlaufenden Auslassöffnung geleitet wird, wobei der Homogenisierungsraum einen Strömungsquerschnitt aufweist, der wesentlich größer ist als der der Auslassöffnung. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Homogenisierungsraum einen Strömungsquerschnitt aufweist, der wesentlich größer ist als der der Vielzahl von Düsen. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas mit einem Druck zwischen 2 und 6 Bar auf das Substrat geblasen wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas mit wenigstens einem Impuls auf das Substrat geblasen wird. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl sukzessiver Impulse auf das Substrat geblasen wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat während der Reinigung in einer Kammer aufgenommen ist und Gas aus der Kammer abgesaugt wird. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas auf einer Seite des Substrats abgesaugt wird, die der Oberfläche des Substrats, auf die das Gas geblasen wird gegenüberliegt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas über einen sich durch das Mittelloch erstreckenden Aufnahmestift auf das Substrat geblasen wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas vor dem Blasen auf das Substrat ionisiert wird. Vorrichtung (1) zum Reinigen eines scheibenförmigen ein Innenloch aufweisenden Substrats (2) für einen optischen Datenträger, die folgendes aufweist:

eine Substrataufnahme (30) zum Halten des Substrats;

eine Düseneinheit (64, 66, 80, 82, 86, 88) mit einer hierzu radial nach außen gerichteten umlaufenden Auslassöffnung (86); und

Mittel zum Anordnen der Auslassöffnung (86) im Wesentlichen konzentrisch zum Innenloch des Substrats (2) derart, dass die Auslassöffnung (86) auf einen ringförmigen, im Wesentlichen konzentrisch zum Innenloch angeordneten Oberflächenbereich des Substrats (2) gerichtet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrataufnahme (90) und die Düseneinheit (64, 66, 80, 82, 86, 88) feststehend ist. Vorrichtung (1) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrataufnahme (30) eine Aufnahmeebene bildet und die Auslassöffnung (86) zur Aufnahmeebene hin geneigt ist, sodass Gas unter einem spitzen Winkel zwischen 0,5° und 15° zur Aufnahmeebene aus der Auslassöffnung (86) austritt. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Düseneinheit (64, 66, 80, 82, 86, 88) in einem in das Innenloch des Substrates (2) einführbaren Aufnahmestift (30) integriert ist. Vorrichtung (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmestift (30) wenigstens erste und zweite Teile (33, 34) aufweist, wobei die Auslassöffnung (33, 34) gebildet wird. Vorrichtung (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (82) im Bereich der Auslassöffnung (86) eine Breite von 0,4 bis 0,5 mm aufweist. Vorrichtung (1) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Spalt (82) stromaufwärts bezüglich der Auslassöffnung (86) einen Homogenisierungsraum (88) mit einem Strömungsquerschnitt bildet, der wesentlich größer ist als der der Auslassöffnung (86). Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten und zweiten Teile (33, 34) wenigstens in einem Teilbereich einen Konus beschreiben, der nur durch die Auslassöffnung (86) unterbrochen ist. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (84) an seiner vom ersten Teil (33) weg weisenden Seite die Form eines Kegelstumpfes besitzt. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Teil (34) einen rohrförmigen Anschlussteil (61) mit einem Durchlass (64) aufweist, an den sich ein Kopfteil (60) mit einem größeren Außendurchmesser als der des rohrförmigen Anschlussteils (61) anschließt. Vorrichtung (1) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchlass (64) im rohrförmigen Anschlussteil (61) in ein Sackloch (66) des Kopfteils (60) mündet. Vorrichtung (1) nach Anspruch 22 oder 23, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von sich in Radialrichtung erstreckende Durchlässe (80) im Kopfteil (60), die das Sackloch (66) bzw. den Durchlass (64) mit einer zum ersten Teil (33) weisenden Seite des Kopfteils (60) verbinden. Vorrichtung (1) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die zum ersten Teil (33) weisende Seite des Kopfteils (60) eine ringförmige Ausnehmung (72) aufweist. Vorrichtung (1) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlässe (80) im Kopfteil (60) das Sackloch (66) bzw. den Durchlass (64) mit der Ausnehmung (72) verbinden. Vorrichtung (1) nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (72) zumindest an ihrem radial außen liegenden Ende eine gerade Fläche (74) aufweist, die sich im Wesentlichen bis zum Außenumfang des Kopfteils (60) erstreckt. Vorrichtung (1) nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die gerade Fläche (74) eine konische Form beschreibt und sich im Wesentlichen parallel zu den Durchlässen (80) im Kopfteil (60) erstreckt. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Anschlussteil (61) Befestigungsmittel (63) zur Befestigung an dem ersten Teil (33) aufweist. Vorrichtung (1) nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der rohrförmige Anschlussteil (61) ein Außengewinde (63) aufweist. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (33) eine Öffnung (36) zur wenigstens teilweisen Aufnahme des rohrförmigen Anschlussteils (61) des zweiten Teils (34) aufweist, die mit einer Gaszuleitung verbunden ist. Vorrichtung (1) nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (36) ein Innengewinde (55) aufweist. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (33) an dem zum zweiten Teil (34) weisenden Ende eine doppelte Konusform besitzt, wobei ein distaler Konusteil (52) einen wesentlich größeren Öffnungswinkel besitzt als der proximale Konusteil (51 ). Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 21 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil (33) ein Hauptkörper des Aufnahmestiftes (30) ist und der zweite Teil (34) ein auf dem Hauptkörper sitzender Aufsatz. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmestift (30) Haltemittel (42) zum Halten des Substrats (2) aufweist. Vorrichtung (1) nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltemittel (42) eine Unterdruckversorgung zum Halten des Substrats (2) mittels Unterdruck aufweisen. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 13 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Substrataufnahme (30) und die Düseneinheit (64, 66, 80, 82, 86, 88) in einem die Elemente in Radialrichtung umgebenden Gehäuse (4) angeordnet sind, und dass eine Absaugvorrichtung zum Absaugen von Gas aus dem Gehäuse (4) vorgesehen ist. Vorrichtung (1) nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugvorrichtung auf einer bezüglich der Düseneinheit (64, 66, 80, 82, 86, 88) abgewandten Seite des Substrats (2) angeordnet ist. Vorrichtung (1) nach Anspruch 37 oder 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Absaugvorrichtung eine Vielzahl von Absaugöffnungen in dem Gehäuse (4) aufweist, die bezüglich einer Mittelachse (A) der Düseneinheit symmetrisch angeordnet sind. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 37 bis 39, gekennzeichnet durch ein Gas-Leitelement (26) zwischen Substrat (2) und der Absaugvorrichtung, dass einen größeren Außenumfang besitzt als das Substrat (26). Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 40, gekennzeichnet durch eine Ionisierungseinheit im Bereich Düseneinheit (64, 66, 80, 82, 86, 88) oder einer Zuleitung (36) hierzu. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 41, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit zum Ansteuern der Düseneinheit (64, 66, 80, 82, 86, 88) derart, dass sie Gas mit wenigstens einem Impuls ausstößt.






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