DE10038168C2 - Handhabungs-und/oder Bearbeitungszentrum für Mikrosysteme - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Handhabungs- und/oder Bearbeitungs­ zentrum für Mikrosysteme gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2.

Im Bereich der Mikrosystemtechnik sind, beispielsweise in der Halbleiterindustrie, auf hohe Stückzahlen und häufig auf das Arbeiten unter Reinraumbedingungen ausgerichtete Sondermaschi­ nen gebräuchlich, die einen entsprechend hohen Investitionsauf­ wand erforderlich machen. Daneben besteht, insbesondere für kleinere und mittlere Unternehmen, ein erheblicher Bedarf an Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentren, die aus einigen Grundbaumustern variabel zusammenzusetzen sind und so die Vor­ aussetzung dafür bieten, eine wirtschaftliche Fertigung auch noch bei niedrigeren Stückzahlen zu ermöglichen, insbesondere aber bei vertretbarem Aufwand an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden zu können.

Zu berücksichtigen ist auch die Vielzahl und Unterschiedlich­ keit der zur Herstellung gelangenden mikrosystemtechnischen Komponenten, denen gemeinsam ist, dass sie zumindest für die Bearbeitung als scheibenförmige Elemente in Form planarer Sub­ strate vorliegen, die entsprechenden Bearbeitungsschritten, wie Beschichten, Ätzen usw. unterworfen werden, und/oder als Teile­ träger. Als Teileträger sind auch Kombinationen erfasst, wie sie in der DE 199 53 965 C1 beschrieben sind, bestehend aus ei­ ner Bauteile tragenden Palette und einem Werkstück, wobei die Palette beispielsweise eine randgeschlossene, scheibenförmige Aufnahme für das mittig einzusetzende scheibenförmige Werkstück bildet. Hierdurch wird die Möglichkeit geboten, das scheiben­ förmige, einen Teileträger bildende Element im Bereich seiner Palettenfläche als Bevorratungsstation, z. B. für Bauteile, zu verwenden, von der im Rahmen der Bestückung die jeweiligen Bau­ teile auf das Werkstück umgesetzt werden können. Teileträger können auch insgesamt als Paletten ausgebildet sein, die glei­ che oder unterschiedliche Bauteile tragen, die ihrerseits in den entsprechenden Bearbeitungsstationen sortiert, umgesetzt, auf entsprechende spezielle Einsatzzwecke hin vorbereitet und/oder auf Werkstücken appliziert werden.

Der geforderten Flexibilität wird dadurch Rechnung getragen, dass entsprechende Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentren in Clusterbauweise aufgebaut werden, d. h. aus einzelnen Modulen zusammengesetzt werden, wobei ein bevorzugter Aufbau darin be­ steht, eine zentrale Versorgungseinheit vorzusehen, die als Eingabe- und Ausgabestation für die Zu- und Abführung der scheibenförmigen Elemente zum bzw. vom Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum dient und von der aus die jeweiligen Pro­ zessmodule des jeweiligen Handhabungs- und/oder Bearbeitungs­ zentrums versorgt werden können.

In solchen Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentren, wie sie beispielsweise aus der DE 198 31 032 A1 bekannt sind, bildet die zentrale Versorgungseinheit ein Kernstück, über das die Handhabung der einzelnen scheibenförmigen Elemente prozessab­ hängig individuell gestaltet werden kann, und zwar bei hoher Arbeitsgeschwindigkeit und bei Gestaltung der Transportwerkzeu­ ge im Hinblick auf eine lagegenaue und eng tolerierte Positio­ nierung der jeweiligen Elemente.

Als Transportwerkzeuge kommen dabei Handhabungsgeräte mit pad­ delartigen Greiferarmen zur Verwendung, auf denen die jeweils zu transportierenden Elemente, gegebenenfalls verspannt, auf­ liegen und die bei drehbarer Anordnung radial ausfahrbar und höhenverstellbar sind, so dass sie relativ komplexe mechanische Einheiten darstellen, die im Hinblick auf die geforderten hohen Arbeitsgeschwindigkeiten, engen Tolerierungen der Bewegungswege und die auftretenden hohen Beschleunigungen steif und schwingungsunempfindlich ausgebildet sind. Damit können über derarti­ ge, paddelartige Greiferarme scheibenförmige, Werkstücke und/oder Teileträger bildende Elemente zwischen an die zentrale Versorgungseinheit angedockten Prozessmodulen verlagert und auch in Magazine eingelegt oder aus diesen entnommen werden, in denen die scheibenförmigen Elemente bei geringst möglichem Hö­ henabstand magaziniert übereinander abgelegt sind, so bei­ spielsweise in sogenannten SMIF-Boxen, die standardisiert als Transportbehälter eingesetzt und zum Be- und Entladen mit der jeweiligen zentralen Versorgungseinheit verkuppelt werden.

Bei einem weiteren bekannten, in Clusterbauweise aufgebauten Handhabungs- und Bearbeitungszentrum für scheibenförmige Ele­ mente, insbesondere CD's (DE 195 14 037 C2) sind um einen Dreh­ tisch neben einer Ein- und eine Ausgabestation eine Reihe von Prozessmodulen vorgesehen. Zur Verlagerung der scheibenförmigen Elemente zwischen den Stationen und Modulen und dem Drehtisch sind zwei- oder dreiarmige, um zur Achse des Drehtisches paral­ lele Achsen drehbare und gegebenenfalls höhenverstellbare Grei­ fereinheiten jeweils zwischen Drehtisch und zugehörigen Statio­ nen und Modulen angeordnet. Bei in Umfangsrichtung des Drehti­ sches aufeinanderfolgend zu durchlaufenden Stationen bedingt ein solcher Aufbau bezüglich der Taktzeit die Ausrichtung auf die Arbeitsstation, in der sich die längste Verweilzeit ergibt. Um diesbezüglich zu größerer Freiheit und damit zu insgesamt schnelleren Durchlaufzeiten zu kommen ist vorgesehen, Prozess­ schritte, die längere Verweilzeiten bedingen, in parallel ar­ beitenden Arbeitsmodulen durchzuführen und gegebenenfalls Park­ stationen vorzusehen, um durch Pufferung Verweilzeitunterschie­ de ausgleichen und dadurch den Durchlaufprozess insgesamt be­ schleunigen zu können.

Dieser wird auch dadurch beeinflusst, dass arbeitsbedingt in den einzelnen Prozessmodulen, gegebenenfalls auch in der zen­ tralen Versorgungseinheit sowie in der Zuführung auf diese bzw. in der Abführung von dieser kontrollierte Umgebungsbedingungen, insbesondere Reinraumbedingungen aufrechtzuerhalten sind, was für den Transport durch die Verwendung sogenannter SMIF-Boxen als Transportboxen sichergestellt wird, die über eine Förder­ station als Ein- und Ausgabestation der zentralen Versorgungs­ einheit zugeführt werden. Eine solche Förderstation ist aus der DE 197 26 305 A1 bekannt und weist nebeneinander liegende Auf­ nahmen für zwei SMIF-Boxen auf. Die SMIF-Boxen werden an einer Förderstation in einem Bereich aufgesetzt, der Umgebungsbedin­ gungen ausgesetzt ist, und aus diesem Bereich über Hubwerke be­ züglich ihrer die zu bearbeitenden scheibenförmigen Elemente tragenden Magazine in Bereiche der Förderstation abgesenkt, in denen kontrollierte Umweltbedingungen, insbesondere Reinraumbe­ dingungen herrschen und von denen aus über der Förderstation zugeordnete Handhabungseinrichtungen die in den Magazinen der SMIF-Boxen abgelegten scheibenförmigen Elemente in Richtung auf die zentrale Versorgungseinheit weiter gegeben werden.

Die Weitergabe muß abgestimmt auf die Kapazität der zentralen Versorgungseinheit erfolgen, wie auch umgekehrt eine Rückfüh­ rung auf die Förderstation nur unter entsprechend abgestimmten Gegebenheiten möglich ist, so dass die jeweils ungünstigeren Gegebenheiten seitens der Versorgungseinheit oder seitens der Förderstation den Durchsatz bestimmen.

Bezogen auf ein in Clusterbauweise aufgebautes Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum für Mikrosysteme liegt der Erfin­ dung die Aufgabe zugrunde, die den Durchsatz beeinträchtigenden wechselseitigen Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Elementen des Clusters zu reduzieren.

Erreicht wird dies bei einem Handhabungs- und/oder Bearbei­ tungszentrum für Mikrosysteme durch eine Gestaltung gemäß dem Anspruch 1 oder 2. Durch den Einsatz eines anspruchsgemäß auf­ gebauten und in den Cluster integrierten Speichermodules lässt sich die Durchsatzkapazität des Handhabungs- und/oder Bearbei­ tungszentrums in mehrfacher Weise vorteilhaft beeinflussen. So lässt sich über den Drehtisch für das im Speichermodul jeweils auf diesem plazierte Element eine Drehwinkelausrichtung vornehmen, die für einen nachfolgenden Arbeitsschritt wünschenswert und zweckmäßig ist, so beispielsweise um einen bezüglich seiner Winkellage vorgegebenen Arbeits- bzw. Bearbeitungsschritt am bzw. mit dem jeweiligen scheibenförmigen Element in einer nach­ folgenden Station unmittelbar aufgrund der bereits erfolgten Winkelausrichtung vornehmen zu können. In Verbindung mit einer derartigen Drehwinkelpositionierung, aber auch unabhängig hier­ von bietet das Speichermodul die Möglichkeit der Zwischenspei­ cherung, die es ermöglicht, unterschiedliche Zeitabläufe in den einzelnen Transport- und/oder Bearbeitungsabläufen zu nutzen bzw. auszugleichen. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Spei­ chermodules macht es zudem bei grundsätzlich gleichem Aufbau möglich, dieses in Verbindung mit höhenverstellbarer oder hö­ henfest arbeitendem Handhabungsgeräten einzusetzen und die Hö­ henverstellbarkeit des Magazins gegebenenfalls zu nutzen, um das jeweilige scheibenförmige Element von einem höhenfesten Greifarm abzuheben.

Weitere Vorteile bietet das erfindungsgemäße Speichermodul in Handhabungs- und Bearbeitungszentren, in denen unter den er­ schwerenden Bedingungen der Reinraumtechnik gearbeitet werden muß, gegebenenfalls mit abgestuften Reinheitsgraden, wobei Übergänge zwischen atmosphärischen Bedingungen bis hin zum Ul­ tra-Hochvakuum zu beherrschen sind. Hierbei eignet sich das er­ findungsgemäße Modul im verfahrensmäßigen Arbeitsablauf auch als Zwischenstufe, in der ein verhältnismäßig kleines Volumen gegeben ist, so dass zur Verstärkung des Vakuums nur kurze Ab­ pumpzeiten erforderlich sind, ungeachtet einer gleichzeitig ge­ gebenen Speicherfunktion.

Im Hinblick auf die erfindungsgemäße Nutzung des Moduls in Ver­ bindung mit herkömmlichen, zentralen Versorgungseinheiten mit ebenen Anschlussflächen für die anzudockenden Module erweist es sich als zweckmäßig, das erfindungsgemäße, als Zwischenspeicher einsetzbare Modul ebenfalls mehreckig, bevorzugt dreiecksförmig auszubilden und an zumindest einer seiner ebenen Seiten mit ei­ ner Beschickungsöffnung zu versehen, die gegebenenfalls über eine Schleuse gegen das jeweils angrenzende Modul absperrbar ist, so dass im Speichermodul jeweils gewünschte, eigenständige Reinraumbedingungen realisiert werden können.

In einem derartigen, bevorzugt dreiecksförmig ausgebildeten Mo­ dul erweist es sich als zweckmäßig, das Magazin durch im Be­ reich der Modulecken kammartig übereinanderliegende Auflagen zu bilden und bevorzugt einem höhenverstellbaren Innenkäfig zuzu­ ordnen, der über ein bevorzugt bodenseitig vorgesehenes Hubwerk in seiner Lage zur jeweiligen, die Beschickungsöffnung durch­ setzenden Ebene zu verändern ist.

Das Hubwerk ist bevorzugt aussermittig, also versetzt zum Zen­ trum des Moduls vorgesehen, und zwar bodenseitig bei zentraler Anordnung des höhenfest vorgesehenen Drehtisches.

Das erfindungsgemäße Modul bildet bevorzugt ein Verbindungsmo­ dul zwischen Förder-, Verteiler- und/oder Speicherstationen, insbesondere der zentralen Versorgungseinheit, wobei eine er­ findungsgemäß besonders zweckmäßige Gesamtanordnung einer zen­ tralen Versorgungseinheit ein Speicherkarussell mit integrier­ tem Handhabungsgerät umfasst, das über ein, bevorzugt zwei Mo­ dule der erfindungsgemäßen, als Zwischenspeicher ausgebildeten Art mit einer Förderstation verbunden ist, die ihrerseits die Andockstation für Transportboxen bildet, wobei bevorzugt An­ schlüsse für zwei Transportboxen vorgesehen sind, so dass im Zusammenspiel eine besonders gute Nutzung der jeweiligen Trans­ port- und Speicherkapazitäten möglich ist und bei erforderli­ cher Drehpositionierung über die zwischengeschalteten erfin­ dungsgemäßen Module gleichzeitig auch die Arbeitskapazität des Speicherkarussells und der nachgeordneten Prozess- und/oder Ar­ beitsmodule besser genutzt werden kann.

Im Hinblick auf die Automatisierung der Abläufe sowie eine be­ vorratete Beschickung der zentralen Versorgungseinheit erweist es sich als zweckmäßig, die als SMIF-Boxen ausgebildeten Trans­ portboxen Hubwerken zuzuordnen, die aus einem Förder- und/oder Speichersystem automatisiert beschickt werden können, wobei dieses Förder- und/oder Speichersystem bevorzugt durch einen Umlaufförderer gebildet ist, der sich über der zentralen Ver­ sorgungseinheit befindet, wobei die zentrale Versorgungsein­ heit, bei im Umriss sechseckiger Kontur des Speicherkarussells und einer entsprechenden, aber fünfeckigen Kontur der Förder­ station mit auf der vom Speicherkarussell abgelegenen Seite ab­ geflachter Anschlussseite, in Verbindung mit der Anordnung der erfindungsgemäßen Speichermodule zwischen Förderstation und Speicherkarussell einen im wesentlichen in sich geschlossenen, rechteckigen Umriss aufweist, so dass sich eine sehr gedrängte, platzsparende Gesamtkonfiguration ergibt, die durch den Verlauf und die Anordnung des Förder- und Speichersystemes oberhalb der zentralen Versorgungseinheit in zweckmäßiger Weise ergänzt wird.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend an­ hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung der zentralen Ver­ sorgungseinheit mit in Clusterbauweise aufgebauten Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentren für Mikro­ systeme, bestehend aus einer als Karussell mit inte­ griertem Handhabungsgerät ausgebildeten Speicher- und Transporteinheit als Basismodul, einer Förderstation als Ein- und Ausgabeeinheit für anzudockende Trans­ portboxen und im Übergang zwischen Karussell und För­ derstation angeordneten und als Zwischenspeicher die­ nenden Modulen,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung, in der der Aufbau des Speicherkarussells mit Handhabungsge­ rät durch Explosionsdarstellung verdeutlicht ist,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das als Zwischenspeicher dienende Übergangsmodul, in vereinfachter Darstellung,

Fig. 4 eine Ansicht des Modules gemäß Fig. 3 in Richtung des Pfeiles IV,

Fig. 5 eine weitere Ansicht des Modules gemäß Fig. 3 in Richtung des Pfeiles V,

Fig. 6 eine vereinfachte Schnittdarstellung des Modules ge­ mäß Fig. 3 in einer Schnittführung gemäß Linie VI-VI in Fig. 3,

Fig. 7 in einer Schnittführung gemäß Linie VII-VII in Fig. 3 eine weitere Darstellung des Modules gemäß Fig. 3,

Fig. 8 in perspektivischer Darstellung die zentrale Versor­ gungseinheit als Provider für ausgehend vom Karussell versorgte und an dieses anzuschließende, nicht darge­ stellte Module, wobei der Versorgungseinheit überla­ gert ein Förder- und Speichersystem für Transportbe­ hälter bevorzugt in SMIF-Bauweise zugeordnet ist,

Fig. 9 eine Ausschnittsvergrößerung IX aus Fig. 8, die die Einrichtung zum Umsetzen der Transportboxen zwischen dem Förder- und Speichersystem und den Anschlüssen an die Förderstationen der zentralen Versorgungseinheit zeigt,

Fig. 10 in Draufsicht eine der Fig. 8 entsprechende, etwas vereinfachte Darstellung, und

Fig. 11 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes XI in Fig. 10, ebenfalls in Draufsicht.

In den Figuren ist mit 1 die zentrale Versorgungseinheit eines in Clusterbauweise aufgebauten Handhabungs- und/oder Bearbei­ tungszentrums für Mikrosysteme und Komponenten von Mikrosyste­ men gezeigt, die als scheibenförmige Elemente beispielsweise selbst der Bearbeitung unterzogen werden und/oder ganz oder teilweise als Teileträger für Bauteile dienen oder mit Bautei­ len bestückt werden. Eine solche zentrale Versorgungseinheit 1 umfasst im Ausführungsbeispiel als Basismodul 2 in Zusammenfas­ sung ein Speicherkarussell 3 mit in Umfangsrichtung angeordne­ ten Speicherplätzen, in Fig. 2 allgemein mit 3 bezeichnet, und höhenversetzt hierzu ein Handhabungsgerät 4, das unterhalb des Speicherkarussells 3 liegt und das zentral drehbar gelagert und angetrieben einen paddelartigen Greifer 5 als Träger für die zu transportierenden scheibenförmigen Elemente 6 aufweist, die über den Greifer 5 zwischen dem Karussell 3 und mit dem Basis­ modul 2 verdockten, nicht gezeigten weiteren Modulen oder auch, unter Umgehung des Karussells 3, unmittelbar zwischen derarti­ gen angedockten Modulen umgesetzt werden können. Das Handha­ bungsgerät 4 umfasst für den Greifer 5 eine Geradführung, die in nicht näher dargestellter Weise als Parallelogrammführung oder auch in Scara-Bauweise, analog zum menschlichen Arm ausge­ bildet sein kann und über die der Greifer 5 zur Drehachse des Handhabungsgerätes 4 radial verfahrbar ist, wobei das Handha­ bungsgerät 4 im Ausführungsbeispiel auch höhenverstellbar ist.

Ein Basismodul 2 der beschriebenen Art ist mit weiteren kon­ struktiven Details der DE 198 31 032 A1 zu entnehmen, auf die insoweit Bezug genommen wird, und wird insbesondere zur Ferti­ gung und Bearbeitung von Mikrosystemen unter Reinraumbedingun­ gen eingesetzt, wobei die Andockung der entsprechenden Bearbei­ tungsstationen oder dergleichen als Module an den entsprechen­ den, Übergabeöffnungen 7 aufweisenden Flanken des Basismoduls 2 unter Zwischenschaltung von Schleusen und dergleichen erfolgen kann.

Im Ausführungsbeispiel ist das Basismodul 2 verdockt mit zwei Speichermodulen 8 und 9, die als Zwischenspeicher die Verbin­ dung zu einer Förderstation 10 herstellen, die mit einem Hand­ habungsgerät 11 versehen ist und die ihrerseits die Funktion einer Ein- und Ausgabeeinheit für über Transportboxen 12 bzw. 13 zu- und/oder abzutransportierende scheibenförmige Elemente wahrnimmt. Das Handhabungsgerät 11 kann analog zum Handhabungs­ gerät 4 ausgebildet sein, oder auch durch ein anderweitiges Handhabungsgerät gebildet sein, über das die den Transportboxen 12 bzw. 13 zu-, bzw. aus diesen abzuführenden scheibenförmigen Elemente zwischen den Speichermodulen 8 bzw. 9 und den Trans­ portboxen 12 bzw. 13 umgesetzt werden können. Insbesondere im Übergang von der Förderstation 10 auf die Speichermodule 8 bzw. 9 können Schleusen, wie bei 14 in Fig. 1 angedeutet vorgesehen sein, so dass die einzelnen Stationen bzw. Module unter unter­ schiedlichen Reinraumbedingungen betrieben werden können, wobei die im Volumen gegenüber der Förderstation wesentlich kleineren Speichermodule 8 bzw. 9 zusätzlich den Vorteil bieten, bei ver­ tretbarer Pumpenleistung in kurzer Zeit entsprechende Unter­ drücke aufzubauen. Hierzu kann es erfindungsgemäß auch von Vor­ teil sein die Zwischenspeicher gegebenenfalls wechselweise so zu nutzen, dass sich möglichst kurze Anschlußzeiten zum jeweils unter schlechteren Reinraumbedingungen arbeitenden Modul erge­ ben.

Das Handhabungsgerät 4 des Basismoduls 2, das mit dem Speicher­ karussell 3 zusammenarbeitet, ist im Hinblick auf die Entnahme und Ablage von scheibenförmigen Elementen 6 aus dem bzw. im Speicherkarussell 3 höhenverstellbar und hebt die jeweiligen scheibenförmigen Elemente 6 von unten aus ihren karussellseiti­ gen Auflagen nach oben heraus. Diese Höhenverstellbarkeit des Handhabungsgerätes 4 kann auch bei der Entnahme aus bzw. bei der Ablage im Speichermodul 8 bzw. 9 genutzt werden.

Ist das Handhabungsgerät, wie hier beispielshalber für das Handhabungsgerät 11 der Förderstation 10 unterstellt, nicht hö­ henverstellbar, so kann die Höhenverstellbarkeit des Magazin des Speichermoduls 8 bzw. 9, auf dessen Aufbau nachstehend noch näher eingegangen wird, genutzt werden, um über das Handha­ bungsgerät 11 zu fördernde scheibenförmige Elemente vom Magazin auf das Handhabungsgerät zu übergeben, oder umgekehrt. Das Speichermodul 8 bzw. 9 in erfindungsgemäßer Ausgestaltung ist dementsprechend auch geeignet, mit Handhabungsgeräten verschie­ dener Funktionalität, insbesondere bezüglich deren Höhenver­ stellbarkeit zusammenzuarbeiten und so die Variabilität bezüg­ lich des Aufbaus der zentralen Versorgungseinheit 1 und der an diese angeschlossenen weiteren Stationen zu verbessern.

Darstellungen der untereinander gleich aufgebauten Speichermo­ dule 8 und 9 zeigen zunächst die Fig. 3 bis 5, wobei diese eine dreiecksförmige Kontur aufweisen, so dass sie, wie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, als angepasstes Übergangselement zwischen dem Basismodul 2 und der Förderstation 10 einzufügen sind. Zum Basismodul 2 bzw. zur Förderstation 10 bestehen je­ weils Übergabeöffnungen, die bezüglich der Module 8, 9 mit 15 und 16 bezeichnet sind. Ferner umfasst das jeweilige Speicher­ modul 8 bzw. 9 ein Magazin zur gestapelten, untereinander beab­ standeten Ablage von scheibenförmigen Elementen 6, wobei das Magazin 17 den jeweiligen Modulecken zugeordnet kammartig über­ einander liegende, zueinander beabstandete Auflagen 18 aufweist und einem höhenverstellbaren Innenkäfig 19 des Modules 8, 9 zu­ geordnet ist, der bodenseitig gegen ein Hubwerk 20 abgestützt ist, das aussermittig und seitlich versetzt zum Zentrum 21 des Magazines 17 liegt.

Im Zentrum liegt im Ausführungsbeispiel höhenfest der Drehtel­ ler 22 eines Drehtisches 23, dessen Antrieb 35 wie das Hubwerk 20 unterhalb des Speichermoduls 8 bzw. 9 liegt, das über eine Abdeckung 24 zu verschließen ist. Wie in Fig. 1 durch die Schleuse 14 veranschaulicht können auch den anderen Übergabe­ öffnungen jeweils solche Schleusen zugeordnet sein, in Abhän­ gigkeit davon, welche Umgebungsbedingungen, insbesondere Rein­ raumbedingungen für das jeweilige Modul aufrechtzuerhalten sind.

Fig. 6 und 7 zeigen Schnittdarstellungen durch ein jeweili­ ges Speichermodul 8, 9, wobei in Fig. 6 der das Magazin 17 tragende Innenkäfig 19 zur Tischebene 25 des Drehtellers 22 ei­ ne Höhenlage einnimmt, in der die oberste Magazinauflage 26 des ausgehend von seiner unteren Anfangsbeschickungsstellung gegen die obere Endbeschickungsstellung verstellbaren und zu beladen­ den Magazines in der Tischebene 25 liegt, so dass bei geringfü­ gigem Versatz des Magazines 17 nach unten der Drehteller 22 die Abstützung für ein nicht dargestelltes scheibenförmiges Element bildet und dieses somit über den Drehteller 22 in die jeweils gewünschte Drehwinkellage gebracht werden kann, während mit ei­ nem geringfügigen Anheben des Magazines 17 gegenüber der Ebene 25 das jeweilige scheibenförmige Element vom Drehteller 22 ab­ gehoben ist.

Die nach unten abgesetzte Stellung des Magazines 17 zeigt Fig. 7, wobei in Fig. 7 ergänzend auch noch die Transferebene 27 eingetragen ist, in der durch eine Übergabeöffnung der Trans­ port des jeweiligen scheibenförmigen Elementes über ein Handha­ bungsgerät 4 bzw. 11 erfolgt. Der Abstand zwischen der Trans­ ferebene 27 und der Tischebene 25 ist minimal so groß, dass der jeweils paddelförmige, das scheibenförmige Element tragende Greifer ebenenparallel zwischen diesen Ebenen hindurchgeführt werden kann, so dass, durch wechselseitigen Höhenversatz zwi­ schen Magazin 17 und Greifer bzw. Handhabungsgerät die Übergabe vom Magazin 17 auf den Greifer oder umgekehrt erfolgen kann. Der Höhenversatz kann daher grundsätzlich durch Höhenverstel­ lung des Magazins und/oder des Handhabungsgerätes erfolgen.

Ist das Magazin 17 bis nahezu auf die Transferebene 27 mit der jeweiligen Auflage herangefahren, so kann durch Höhenversatz des Greifers die Übergabe erfolgen. Umgekehrt kann bei höhenfe­ ster Lage des Greifers durch Anheben des Magazins 17 soweit, dass die jeweils in Frage kommende Auflage die Transferebene 27 durchstösst, die Übergabe auf das Magazin 17 erfolgen, Umge­ kehrte, aber entsprechende verfahrensmäßige Abläufe ergeben sich bei der Entnahme aus dem Magazin 17.

Durch Absenken des Magazins 17 mit der jeweiligen Auflage auf die Tischebene 25 ist für das jeweils unterste Element der im Magazin 17 gestapelten Elemente die jeweilige Drehwinkellage einstellbar, wobei das Magazin von oben nach unten befüllt und von unten nach oben entleert wird.

Die erfindungsgemäße Ausbildung eines jeweiligen Speichermoduls macht es möglich, allein mit der Höhenverstellung des Magazins zu arbeiten, so dass eine Höhenverstellung für den Drehtisch nicht erforderlich ist. Eine zusätzliche Höhenverstellung des Drehtisches ist im Rahmen der Erfindung aber durchaus möglich und ermöglicht im Rahmen der Umsetzung zwischen Handhabungsge­ rät und Magazin weitere Variationen.

Wie die vorstehenden Schilderungen und insbesondere die Dar­ stellungen gemäß Fig. 1 und 2 erkennen lassen, ergibt sich bei der erfindungsgemäßen Lösung eine zentrale Versorgungsein­ heit 1, die sich durch große Variabilität bei kompakter Bauwei­ se sowie durch hohe Durchsatzkapazität und günstige Vorausset­ zungen zur Arbeit unter gegebenenfalls gestuften Reinraumbedin­ gungen auszeichnet, wobei die durch die erfindungsgemäßen Spei­ chermodule 8, 9 erreichte Möglichkeit der Drehwinkelorientie­ rung zusätzlich zur Beschleunigung der Abläufe und zur Verein­ fachung jeweils nachgeordneter Arbeitsschritte beiträgt.

Die Möglichkeit der Zwischenspeicherung bietet darüber hinaus Vorteile im Hinblick auf gegebenenfalls angestrebte Sortier­ funktionen, wobei es sich als besonders vorteilhaft erweist, wenn mehreren Speichermodulen auch mehrere jeweils angeschlos­ sene Transportboxen, wie durch die Transportboxen 12, 13 veran­ schaulicht, zugeordnet sind.

Hohe Durchsatzkapazitäten, die erfindungsgemäß erreichbar sind, werden im Rahmen der Erfindung durch ein Förder- und Speicher­ system 28 begünstigt, wie es in den Fig. 8 bis 11 veran­ schaulicht ist, wobei die Fig. 8 und 9 den Grundaufbau ver­ deutlichen, der dadurch gekennzeichnet ist, dass das Förder- und Speichersystem 28 über der Grundfläche der zentralen Ver­ sorgungseinheit 1, und diese überdeckend, angeordnet ist, so dass der Raumbedarf für das Gesamtsystem klein bleibt und ins­ besondere eine gute Zugänglichkeit zu mit dem Basismodul 2 ver­ dockten, hier nicht dargestellten Arbeitsstationen erhalten bleibt.

Das Förder- und Speichersystem 28 ist als Umlaufförderer ausge­ bildet und hat im Ausführungsbeispiel eine Aufnahmekapazität für sechs Transportboxen aufweist, von denen die angedockten entsprechend den vorhergehenden Ausführungsbeispielen mit 12 und 13 bezeichnet sind und die in der Vorratsposition befindli­ chen, einer umlaufenden Tragführung 30 zugeordneten mit 29. Von der Tragführung 30 können die jeweiligen Transportboxen über Hubwerke 31, 32 zwischen ihrer angedockten Stellung-Trans­ portboxen 12, 13 - und ihrer an der Tragführung 30 befestigten Stellung-Transportboxen 29 - umgesetzt werden, wobei den Hub­ werken 31, 32 Tragarme, wie für das Hubwerk 31 mit 33 bezeich­ net, zugeordnet sind, die Kupplungsvorrichtungen 34 tragen, über die die jeweiligen Transportboxen automatisiert zwischen ihrer angedockten Stellung und ihrer Halterung an der Tragfüh­ rung 30 umgesetzt werden können, wobei die Tragführung 30, wie insbesondere Fig. 10 und 11 erkennen läßt, derartig ver­ läuft, dass die Transportboxen 29 im Einlauf in die jeweiligen Umlenkbögen 36 der Tragführung in die jeweilige Kupplungsvor­ richtung 34 einfahren. In Ausgestaltung der Erfindung können die Hubwerke 31, 32 mit den zugeordneten Kupplungsvorrichtungen 34 auch genutzt werden, um den notwendigen Wechsel von Trans­ portboxen in das oder aus dem Förder-Speichersystem 28 vorzu­ nehmen. Entsprechend der quaderförmig langestreckten Grundform der zentralen Versorgungseinheit weist auch die Tragführung 30 zueinander parallele, den Längsseiten der Versorgungseinheit zugeordneten Längsseiten 37 auf, die über die Umlenkbögen 36 verbunden sind.

Das erfindungsgemäße Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum bietet insgesamt bezüglich des Ablaufes wie der Gestaltung der reinraumtechnischen Arbeitsbedingungen vielfältige Variationen im Verfahrensablauf bei im wesentlichen gleichem Grundaufbau, und es lassen sich vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten mit nur wenigen Grundelementen realisieren. Insbesondere bestehen auch günstige Arbeitsvoraussetzungen bei im Durchmesser großen scheibenförmigen Elementen in Form von planaren Substraten und/oder Teileträgern.

Claims (21)

1. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum für Mikrosysteme, das in Clusterbauweise aufgebaut ist und als Speichermodul (8, 9) für die beabstandete Stapelung scheibenförmiger Elemente (6) ein höhenverstellbares Magazin (17) mit in Höhenrichtung ver­ setzten Auflagen (18) aufweist, welches zentral zu den Auflagen (18) mit einem, insbesondere höhenfesten Drehtisch (23) verse­ hen ist, dessen Tischebene (25) unterhalb einer eine Beschic­ kungsöffnung (15, 16) des Modules (8, 9) schneidenden Trans­ ferebene (27) für die zu magazinierenden Elemente (6) liegt, wobei das Magazin (17) zwischen einer unteren Anfangsbeschic­ kungsstellung für die oberste Magazinauflage und einer oberen Endbeschickungsstellung für die unterste Magazinauflage ver­ stellbar ist und für jede Beschickungsstellung mit der jeweili­ gen, eine Übernahmeebene bestimmenden Magazinauflage (18) zwi­ schen Transferebene (27) und Tischebene (25) liegt sowie aus dieser Lage zur Übergabe auf den Drehtisch (23) jeweils in eine unter der Tischebene (25) liegende Stellung absenkbar ist.

2. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum für Mikrosysteme, das in Clusterbauweise aufgebaut ist und als Speichermodul (8, 9) für die beabstandete Stapelung scheibenförmiger Elemente (6) ein höhenverstellbares Magazin (17) mit in Höhenrichtung ver­ setzten Auflagen (18) aufweist, welches zentral zu den Auflagen (18) mit einem, insbesondere höhenfesten, Drehtisch (23) verse­ hen ist, dessen Tischebene (25) unterhalb einer eine Beschic­ kungsöffnung (15, 16) des Modules (8, 9) schneidenden Trans­ ferebene (27) für die zu magazinierenden Elemente (6) liegt, wobei das Magazin (17) zwischen einer unteren Anfangsbeschic­ kungsstellung für die oberste Magazinauflage und einer oberen Endbeschickungsstellung für die unterste Magazinauflage ver­ stellbar ist und bei unterhalb der Transferebene (27) liegen­ der, eine Übernahmeebene bestimmender Tischebene (25) für jede Beschickungsstellung bezüglich der jeweiligen, zugeordneten Ma­ gazinauflage (18) in eine über der Transferebene (27) liegende Stellung anhebbar ist.

3. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (8, 9) mehreckig ausgebildet und in zumindest einer Seite mit einer Beschickungsöffnung (15, 16) versehen ist.

4. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (8, 9) dreiecksförmig ausgebildet ist.

5. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Magazin (17) im Bereich der Modulecken kammartig übereinanderliegende Auflagen (18) aufweist.

6. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Magazin (17) einem höhenverstellbaren Innenkäfig (19) des Moduls zugeordnet ist.

7. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubantrieb (Hubwerk 20) für das Magazin (17) zum zen­ tral liegenden Antrieb (35) des Drehtisches (23) radial ver­ setzt liegt und am Boden des Innenkäfigs (19) angreift.

8. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Modul (8, 9) als Zwischenmodul zwischen Förder-, Ver­ teiler- und/oder Speicherstationen (Basismodul 2; Förderstation 10) liegt.

9. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Förderstation (10) Anschlüsse für die scheibenarti­ gen Elemente aufnehmende Transportboxen (12, 13) aufweist und ein Handhabungsgerät (11) zum Umsetzen der scheibenartigen Ele­ mente (6) zwischen Transportboxen (13, 14) und/oder Verbin­ dungsmodulen (8, 9) umfasst.

10. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderstation (10) Anschlüsse für zwei Verbindungsmo­ dule (12, 13) aufweist.

11. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Speicher- und Verteilerstation (Basismodul 2) als Speicherkarussell (3) mit Anschlüssen für weitere Module und einem integrierten Handhabungsgerät (4) ausgebildet ist.

12. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherkarussell (3) mit integriertem Handhabungsge­ rät (4) über zwei Zwischenmodule (8, 9) mit der Förderstation (10) verbunden ist.

13. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Speicherkarussell (3) und die Förderstation (10) je­ weils unter gleichem Winkel zueinander stehende Anschlussflä­ chen für die passend dazwischen einführbaren Verbindungsmodule (8, 9) aufweisen.

14. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlussfläche für die Transportboxen (12, 13) der zum Basismodul (2) gegenüberliegenden Seite der Förderstation (10) zugeordnet ist.

15. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Basismodul (2) sechseckig ausgebildet ist.

16. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderstation (10) fünfeckig ausgebildet ist und dass die vom Basismodul (2) abgewandte Seite der Förderstation (10) als Flachseite ausgebildet ist, die die Anschlüsse für die Transportboxen zugeordnet sind.

17. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Basismodul (2), Zwischenmodule (8, 9) und Förderstation (10) seitlich zueinander fluchtend aneinander anschließen.

18. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die durch Basismodul (2), Zwischenmodule (8, 9) und För­ derstation (10) gebildete zentrale Versorgungseinheit (1) von einem nach oben abgesetzten Förder- und Speichersystem (28) überlagert ist.

19. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Förder- und Speichersystem (28) eine umlaufende Trag­ führung (30) aufweist, längs auf der die Transportboxen (29) gespeichert und verfahrbar sind.

20. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragführung (30) mit ihren Längsseiten auf Hubwerke (31, 32) für die Transportboxen (12, 13) ausläuft.

21. Handhabungs- und/oder Bearbeitungszentrum nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubwerke (31, 32) der Förderstation (10) zugeordnet sind.