DE102004058557A1

DE102004058557A1 - Transfervorrichtung für die Handhabung von flächigen Substraten

Info

Publication number: DE102004058557A1
Application number: DE200410058557
Authority: DE
Inventors: Klaus HÜGLER
Original assignee: Asys GmbH; Asys Automatic Systems GmbH and Co KG
Current assignee: Asys GmbH; Asys Automatic Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2006-06-08

Abstract

Eine Transfervorrichtung zur Handhabung großflächiger, insbesondere mikroelektronischer Werkstücke, wie beispielsweise von Flachbildschirmen, unter Reinraumbedingungen arbeitet mit einer Einhausung für die Transfervorrichtung, bei Anschluss von Prozessmodulen oder sonstigen Modulen an die Einhausung längsseitlich der Führungsbahn, sowie mit einer Ummantelung des Handhabungsgerätes des Handhabungssystems innerhalb der Einhausung, um innerhalb des von der Ummantelung umschlossenen Ummantelungsraumes ein gegenüber dem Einhausungsraum abgegrenztes Volumen aufbauen zu können und dadurch auch hohe Unterdrücke bei leichter Bauweise der Ummantelung realisieren zu können, und dies verbunden mit günstigen Transferbedingungen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Transfervorrichtung für die Handhabung von flächigen Substraten unter atmosphärischen Sonderbedingungen, insbesondere von großflächigen mikroelektronischen Werkstücken unter atmosphärischen Sonderbedingungen wie Schutzgas, Reinraum, Vakuum einschließlich Vor- und/oder Hochvakuum. Solche großflächige mikroelektronische Werkstücke sind unter anderem Flachbildschirme, deren Abmessungen im Bereich von Quadratmetern liegen.

Transfervorrichtungen der eingangs genannten Art sind für die Handhabung von flächigen Substraten in Form von Wafern, insbesondere 300 mm-Wafern aus der US 2001/0024611 A1 bekannt. In einer Einhausung sind hier beiderseits längsseitig zu einer Führungsbahn Prozessmodule angeordnet. Über einen von der Führungsbahn abgestützten und längs derselben verfahrbaren Sockel ist, gegenüber dem Sockel längs einer Hubachse höhenverstellbar und um diese drehbar, ein Handhabungssystem getragen, das quer zur Hubachse auskragend angeordnete Handhabungsgeräte umfasst, die an zur Hubachse einander gegenüberliegenden Enden eines Querjoches schwenkbar angeordnete und zueinander höhenversetzt liegende Greiferarme umfassen. Über die Greifarme erfolgt unter Zugriff auf die Prozessmodule deren Beschickung mit Wafern. Die Zufuhr der Wafer zur Transfervorrichtung erfolgt mittels Trans portboxen, die in Kassetten gestapelt die Wafer aufnehmen und die an einem stirnseitigen Ende der Führungsbahn, an die Einhausung angedockt, im Zugriffsbereich der Greiferarme der Handhabungsgeräte liegen.

Die Anordnung der Prozessmodule mit dazwischen liegender, u. a. die Führungsbahn und das längs der Führungsbahn verfahrbare Handhabungssystem umfassender Transfereinheit gewährleistet bei der über die Einhausung angestrebten, zumindest teilweisen Isolierung des von der Einhausung umschlossenen Raumes gegenüber der jeweiligen atmosphärischen Umgebung zwar einen gewissen Schutz der über das Handhabungssystem zwischen den Prozessmodulen umzusetzenden Wafer gegen Verunreinigung. Die Möglichkeiten, höhere Unterdrücke innerhalb der Einhausung zur Verbesserung der Isolation gegen Fremdgase und des Verschmutzungsschutzes aufzubringen, sind aber aus wirtschaftlichen und konstruktiven Gegebenheiten eingeschränkt, da höhere Unterdrücke, und dadurch gegebene Druckdifferenzen zur Umgebungsatmosphäre eine entsprechend stabile und ausgasungsarme Gestaltung der Einhausung bedingen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Transfervorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten, dass sich hohe Arbeitsgeschwindigkeiten, höchsten Anforderungen genügende atmosphärische Bedingungen und hohe Unterdrücke bei vertretbarem konstruktiven Aufwand realisieren lassen, und dies bei Substraten, die durch großflächige mikroelektronische Werkstücke, wie beispielsweise Flachbildschirme gebildet werden.

Gemäß der Erfindung wird dies mit den Merkmalen des Anspruches 1 erreicht, die eine Ummantelung für das Handhabungsgerät des Handhabungssystems vorsieht und damit die Möglichkeit einer Abgrenzung eines mobilen Raumes schafft, der in seiner flächigen Erstreckung im Wesentlichen auf die Größe des Werkstücks beschränkt sein kann. Für einen derartigen Raum lassen sich bei vertretbaren Wandstärken für die Ummantelung auch höhere Unterdrücke realisieren, wenn, wie erfindungsgemäß vorgesehen, diese Ummantelung innerhalb der Einhausung liegt, und die Einhausung ebenfalls unter einem gewissen Unterdruck steht, nämlich unter einem Unterdruck in einer Höhe, wie er im Hinblick auf die wesentlich größeren Abmessungen der Einhausung unter konstruktiven Gesichtspunkten noch vertretbar ist. So kann innerhalb der Einhausung die Höhe des Unterdrucks bevorzugt bei Vorvakuum, zum Beispiel 10^–2 mbar, liegen, während der Unterdruck innerhalb der Ummantelung beispielsweise bei Hochvakuum, zum Beispiel 10^–6 mbar, liegt.

Die erfindungsgemäße Lösung erweist sich insbesondere in Verbindung mit großflächigen Werkstücken auch unter Gesichtspunkten angestrebter hoher Arbeitsgeschwindigkeiten als zweckmäßig, da solche Geschwindigkeiten sich bei vertretbarem Bauaufwand und Energieeinsatz schon wegen der zu beherrschenden Beschleunigungskräfte nur dann realisieren lassen, wenn das längs der Führungsbahn zu verfahrende, in der Höhe verstellbare und teils zusätzlich drehbare Handhabungssystem – mit zugehöriger Ummantelung – möglichst leicht baut.

Um die angesprochenen Rein- oder Reinstraumbedingungen insbesondere innerhalb der Ummantelung, also im Ummantelungsraum im Betrieb nicht nur aufrechterhalten, sondern auch im Hinblick auf möglichst kurze Taktzeiten nutzen zu können, erweist es sich als zweckmäßig, wenn der Ummantelungsraum für die Beschickung von längsseits zur Einhausung angeordneten Prozessmodulen über die Einhausung derart mit den längs derselben angeordneten Prozessmodulen zu verbinden ist, dass, für den Zeitraum der Beschickung, Prozessmodule und Ummantelungsraum gegeneinander geöffnet sind, und zwar unter Abgrenzung gegenüber dem von der Einhausung umschlossenen Raum, also dem Einhausungsraum, wie auch gegenüber der Umgebungsatmosphäre.

Zweckmäßig ist es in diesem Zusammenhang, die Prozessmodule derart an die Einhausung anzuschließen, dass durch Querverschiebung der Ummantelung die entsprechenden Übergangsöffnungen in Ummantelung, Prozessmodul und Einhausung abgedichtet miteinander verbunden sind.

Im Rahmen der Erfindung erweist es sich insoweit als vorteilhaft, eine Schleusenverbindung zu schaffen, die seitens des Prozessmoduls und seitens der Ummantelung jeweils eine Schleuse aufweist, die beispielsweise durch ein Übergangsstück mit zugeordnetem Sperrventil gebildet ist. Bei prozessmodulseitigem, geschlossenem Sperrventil ist das Prozessmodul dadurch gekapselt, und eine entsprechende Kapselung ist auch ummantelungsseitig bei geschlossenem Sperrventil gegeben. Wird die Ummantelung durch Querverschieben mit ihrer Übergangsöffnung dichtend in Überdeckung gegen die Übergangsöffnung der Einhausung angelegt, so bleibt nur ein kleiner Schadraum zwischen den Sperrventilen, der schnell und mit geringem Energieaufwand zu evakuieren ist, sodass das jeweilige Prozessmodul und der damit durch Andocken der Ummantelung in Verbindung stehende Ummantelungsraum atmosphärisch eine Einheit bilden, für die, in Abhängigkeit vom jeweils anzudockenden Prozessmodul und für dieses geforderte Reinraumbedingungen, ein entsprechendes Druckniveau gegeben ist oder während der Verlagerung des oder der jeweiligen Werkstücke über das Handhabungssystem vorbereitend zumindest teilweise schon geschaffen werden kann.

Als Sperrventil kommen im Rahmen der Erfindung bevorzugt Schieber- oder Klappenventile in Frage, die in den Übergangsstücken geführt und/oder gelagert sind.

Ungeachtet des durch die erfindungsgemäße Gestaltung in der Masse minimierten, längs der Führungsbahn verfahrbaren, beweglichen Teiles der Transfereinheit erweist es sich als zweckmäßig, die Verfahrwege längs der Führungsbahn möglichst klein zu halten. Dadurch soll aber die Zahl der längs der Führungsbahn anzuordnenden, jeweils erforderlichen Prozessstationen nicht unvertretbar eingeschränkt werden, ebenso wie Beschränkungen in der Flexibilität der Beschickung vermieden werden sollen.

Dies lässt sich erfindungsgemäß zwar schon dadurch erreichen, dass insbesondere im längsmittleren Bereich der Führungsbahn ein oder mehrere Prozessmodule als Zwischenspeicher ausgebildet sind. Eine bevorzugte erfindungsgemäße Lösung besteht aber darin, dass ein Ergänzungsmodul als Prozessmodul und/oder Zwischenspeicher in Längsüberdeckung zur Führungsbahn, somit also im Bereich zwischen einander gegenüberliegenden Prozessmodulen, und insbesondere im längsmittleren Bereich der Führungsbahn zwischen Gruppen von Prozessmodulen angeordnet ist, denen jeweils eine eigenständige Transfereinheit zugeordnet ist, so dass die beiderseits der Zwischenspeicher bildenden Prozessmodule jeweils über eine Transfereinheit versorgt werden.

Im Rahmen der Erfindung erweist sich insbesondere die Verwendung einer oder mehrerer Transfereinheiten bekannter Art als zweckmäßig, umfassend jeweils mit einem Antrieb versehene Schlitten, die über Lenkergestänge, wie Scherengestänge, Viergelenkanordnungen oder dergleichen den jeweiligen Sockel tragen, der die Abstützung für das Handhabungssystem bildet, das insgesamt zum Sockel drehbar ist. Ferner ist zwischen dem Sockel und dem Handhabungsgerät angeordneter Antriebseinheit, die jeder der Armeinheiten des Handhabungssystems zugeordnet einen Antriebsmotor und eine Getriebeeinheit aufweist, welche für die jeweilige Armeinheit einen unabhängigen Antrieb der Arme ermöglicht.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles mit weiteren Details erläutert. Es zeigen:
1 in einem schematisierten Längsschnitt, etwa gemäß I-I in 2, eine Transfervorrichtung zur Handhabung großflächiger Substrate, wie Flachbildschirme,
2 die Transfervorrichtung gemäß 1 in einem teilweise dargestellten Längsquerschnitt, etwa entsprechend der Schnittführung II-II in 1,
3 einen Ausschnitt III in 2 in vergrößerter Darstellung,
4 einen Ausschnitt IV in 3 in vergrößerter Darstellung,
5 in einer schematisierten und vereinfachten Draufsicht die Transfereinheit als verfahrbaren Teil der Transfervorrichtung, wobei, auch zur Darstellung der Größenverhältnisse, insbesondere das Handhabungsgerät des Handhabungssystems mit zugehöriger Ummantelung gezeigt ist, und zwar für einen der Arme des Handhabungsgerätes in ausgefahrener Stellung bei aufliegendem Werkstück,
6 eine schematisierte, vereinfachte Darstellung der Andocklage der Transfereinheit zu einem Prozessmodul, wobei die das Handhabungsgerät umschließende, innerhalb der Einhausung liegende, zur Führungsbahn höhenfeste Ummantelung in ihrer Andocklage zu einem außen seitig an die Einhausung anschließenden Prozessmodul dargestellt ist,
7 eine vereinfachte, teilweise aufgeschnittene Draufsicht auf die Darstellung gemäß 6,
8 und 9 Ausschnittsvergrößerungen der Einzelheit VIII in 6, in 8 bei gegen die Einhausung freiliegender Ummantelung und über Verschlussorgane gegen den Einhausungsraum abgesperrtem Ummantelungsraum sowie abgesperrtem Prozessmodul, in 9 bei zur Einhausung festgelegter Ummantelung und über die Verschlussorgane geöffneter Verbindung zwischen Prozessmodul und Ummantelungsraum,
10 eine schematisierte, vereinfachte Darstellung der Transfereinheit, quer zur Erstreckung der Führungsbahn gesehen, wobei die zur Führungsbahn höhenfeste Abstützung der Ummantelung bei in Hochrichtung verlagerbarem Handhabungssystem veranschaulicht ist, und
11 und 12, vereinfachte Ausschnittsvergrößerungen der Einzelheit XI in 6 zur Veranschaulichung der Verlagerung der zur Führungsbahn höhenfesten Ummantelung in einer zur Ebene der Führungsbahn parallelen Ebene.
In den Figuren ist mit 1 die Transfervorrichtung einer Anlage 2 zur Bearbeitung flächiger Substrate unter atmosphärischen Sonderbedingungen, insbesondere von großflächigen, mikroelektronischen Werkstücken 3, beispielsweise in Form von Flachbildschirmen, bezeichnet. Bei dieser Anlage 2 liegt die lang gestreckte Transfervorrichtung 1 zwischen beiderseits längsseitig hierzu angeordneten Prozessmodulen 4 sowie zwei im Endbereich der Transfervorrichtung 1, analog zu den Prozessmodulen 4, angeordneten Ladestationen 5.
In der gezeigten Ausgestaltung ist die Anlage 2 mit der Transfervorrichtung 1 insbesondere auf die Bearbeitung und den Versatz von Werkstücken 3 in Form von Flachbildschirmen ausgelegt, die in ihren Abmessungen sich als mehrere Quadratmeter große, rechteckige, bevorzugt zumindest in Annäherung etwa quadratische Tafeln darstellen, sodass sich für die längs der Transferstation hintereinander liegenden Prozessmodule 4 wie auch für die Ladestationen 5 entsprechende Dimensionen ergeben und die Gesamtlänge der Transfervorrichtung 1, bezogen auf das Ausführungsbeispiel, etwa bei 20 bis 30 m liegt.
Die Transfervorrichtung 1 ist innerhalb einer Einhausung 6 angeordnet, und längsseitlich sind an die Einhausung 6 die Prozessmodule 4 und die Ladestationen 5 angeschlossen.
Die Einhausung 6 umschließt die Führungsbahn 7 der Transfervorrichtung 1, auf der längsverfahrbar Transfereinheiten 8 angeordnet sind, welche im Ausführungsbeispiel jeweils zwei längs der Führungsbahn 7 verfahrbare Schlitten 9, 10 umfassen, die durch Antriebsverbindungen zur Führungsbahn 7 längs derselben sowie auch gegeneinander verfahrbar sind und die elektrisch angetrieben sind. Die Schlitten 9, 10 sind über Lenkergestänge 11, 12, im Ausführungsbeispiel (siehe insbesondere 3 und 4) dargestellt als Parallelogramm-Lenkeranordnungen, mit einem Sockel 13 verbunden, auf dem um eine zur Führungsbahn 7 lotrechte Drehachse 15 die Antriebseinheit 14 des Handhabungssystems 16 motorisch verdrehbar abgestützt ist. Das Handhabungssystem 16 umfasst ein über die Antriebseinheit 14 getragenes und angetriebenes Handhabungsgerät 17, welches (siehe insbesondere 5) auch quer zur Führungsbahn 7 ausgreift und mehr gliedrige, gegeneinander verschwenkbare Arme 18 aufweist, wie sie beispielsweise als SCARA-Arme bekannt sind. Ein auslaufend zu den Armen 18 jeweils vorgesehener Greifer ist mit 42 bezeichnet. Die Drehachse 15 bildet gleichzeitig eine Hubachse und die Höhenverstellbarkeit des Handhabungssystemes 16 wird dadurch realisiert, dass die Schlitten 9, 10 bei der gezeigten Ausführungsform zum Anheben aufeinander zu und zum Absenken voneinander weg verfahren werden. Prinzipiell ist eine solche Lösung aus der DE 102 27 213 B4 bekannt. Beim rein linearen Verfahren des Handhabungssystems 16 längs der Führungsbahn 7 werden die Schlitten 9, 10 synchron verfahren. Im Rahmen der Erfindung sind bei entsprechender Ansteuerung der Schlitten 9, 10 Mischbewegungen möglich, sodass ein schnelles Arbeiten der Transfervorrichtung 1 gewährleistet ist.
Innerhalb der Einhausung 6 liegt, das Handhabungsgerät 17 umschließend, eine Ummantelung 19 und im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass der von der Einhausung 6 umschlossene Einhausungsraum 20 und der von Ummantelung 19 umschlossene Ummantelungsraum 21 im Betrieb auf unterschiedlichem Druckniveau, insbesondere Unterdruckniveau, liegen. Bevorzugt entspricht das Unterdruckniveau im Ummantelungsraum 21 etwa der geforderten Arbeitsatmosphäre in den Prozessmodulen 4, wobei hier im Regelfall Unterdrücke bis in den Bereich von 10^–6 mbar gefordert sind.
Bezogen auf die Größe der umschlossenen Räume – Einhausungsraum 20, Ummantelungsraum 21 – bedeuten Unterdrücke dieser Größenordnung gegenüber der Atmosphäre, dass die Einhausung 6 oder die Ummantelung 19 sehr massiv ausgestaltet werden müssten, um formhaltig zu sein. Um dies zu vermeiden, ist für den Einhausungsraum 20 ein gegenüber der Atmosphäre vergleichsweise geringes Unterdruckniveau von etwa 10^–2 mbar (Vorvakuum) vorgesehen, sodass sich zum Ummantelungsraum 21 bei einem für diesen vorgesehenen Unterdruckniveau von 10^–6 (Hochvakuum) vergleichsweise geringe Druckdifferenzen und damit auch verhältnismäßig geringe, die Ummantelung 19 beaufschlagende Kräfte ergeben. Dadurch kann die Ummantelung 19 verhältnismäßig leicht gestaltet werden, trotz der bedingt durch die Größe der Werkstücke 3 beachtlichen Abmessungen, und es ergibt sich insbesondere durch die vergleichsweise leichte Bauweise für die Ummantelung 19 für die Transfereinheit 8 trotz Ummantelung 19 eine Masse, die im Hinblick auf die angestrebte schnelle Arbeitsweise der Transfervorrichtung 1 mit vertretbarem Aufwand, und bei vertretbarem Energieeinsatz, noch beherrschbar ist.
3 und 4 veranschaulichen den prinzipiellen Aufbau der Antriebsverbindungen für die und innerhalb der Transfervorrichtung 1, wobei die Energiezufuhr und die Steuerung über zum Sockel 13 festgelegte, längs der Führungsbahn 7 verlaufende, mitgezogene Schleppkabel 22 erfolgt. Die den Schlitten 9, 10 zugeordneten Antriebsmotoren stehen jeweils mit einer seitens der Führungsbahn 7 vorgesehenen und längs derselben verlaufenden Zahnstange über einen in diese eingreifenden Zahnriemen in Verbindung ein. Verfahrbewegungen der Schlitten 9 und 10 gegeneinander dienen der Hubverstellung der Transfereinheit 8, in deren Sockel 13 die Lagerung und der Drehantrieb für die Antriebseinheit 14 vorgesehen ist, die über dem Sockel 13 um die Drehachse 15 durchdrehbar ist.
Die Antriebseinheit 14 umfasst getrennte Antriebe für die als SCARA-Arme ausgebildeten Arme 18 des Handhabungsgerätes 17, wobei jedem der mehrere Armteile umfassenden Arme 18 ein Antriebsmotor 23, 24 und nachgeordnet eine Getriebeeinheit 25, 26 zugeordnet ist, über die die Armglieder der Arme 18 jeweils anzutreiben sind. Der grundsätzliche Aufbau einer derartigen Getriebeeinheit ist Gegenstand der DE 101 49 469 A1 und bedarf deshalb hier keiner näheren Erläuterung. Im Übergang von der jeweiligen Getriebeeinheit 25, 26 auf den jeweiligen Arm 18 ist jeweils eine ferrofluidische Dichtungsanordnung 27, 28 vorgesehen, sodass die Antriebsverbindung zu den Armen 18 im Übergangsbereich auf den Ummantelungsraum 21 abgedichtet ist und die angestrebten unterschiedlichen Unterdruckstufen realisiert werden können, wobei im Ummantelungsraum 21 ein Hochvakuum oder sogar ein Ultrahochvakuum aufgebaut werden kann. Die erforderliche Vakuumpumpe ist zweckmäßigerweise dem Sockel 13 zugeordnet, bei saugseitigem Anschluss an den Ummantelungsraum 19 und bei druckseitigem Anschluss auf den Einhausungsraum 20, sodass in Folge des verhältnismäßig kleinen Druckunterschiedes auch die erforderliche Pumpleistung klein gehalten werden kann.
In Verbindung mit 1 und 2 ist bereits angesprochen, dass die Führungsbahn 7 der Transfervorrichtung 1 eine große Länge aufweisen kann, sodass sich bei Bedienung aller Prozessmodule 4 und der Ladestation 5 über lediglich eine Transfereinheit 8 große Verfahrwege und entsprechende Zeitvergrößerungen ergeben würden. Um dies zu vermeiden, ist, bevorzugt im längsmittleren Bereich der Führungsbahn 7, ein Ergänzungsmodul 30 vorgesehen, wobei dieses im Ausführungsbeispiel überlagernd zur Führungsbahn 7 im Verfahrbereich von beiderseits vorgesehenen Transfereinheiten 8 liegt. Das Ergänzungsmodul 30 ist bei Höhenverstellbarkeit zur Transferebene 31 bevorzugt kassettenartig aufgebaut ist und die einzelnen Speicherplätze können im Hinblick auf die Erfüllung unterschiedlicher Funktionen ausgebildet sein, so beispielsweise lediglich als Zwischenspeicher oder auch als Zwischenspeicher mit Prozessfunktion, wie beispielsweise Kühlfunktion.
6 und 7 veranschaulichen prinzipiell die bezüglich der Transfervorrichtung 1 gegebene Situation bei der Übergabe von Werkstücken von der Transfereinheit 8 auf ein aufnehmendes Prozessmodul, hier dargestellt durch ein Prozessmodul 4. Eine ent sprechende Situation ist, nicht dargestellt, bei Übergabe auf das Ergänzungsmodul 30 vorgesehen, das innerhalb des Einhausungsraumes 20 bevorzugt atmosphärisch geschlossen ausgebildet ist, sodass auch dort ein Hochvakuum oder ein Ultrahochvakuum aufgebaut werden kann, entsprechend den jeweiligen Randbedingungen im Ummantelungsraum 21 der angeschlossenen Transfereinheit 8.
6 in Verbindung mit den 8 und 9 veranschaulicht, dass, bezogen auf die Transferebene 31, das jeweilige Prozessmodul 4 und die Einhausung 6 Übergabeöffnungen 32, 33 aufweisen, zu denen eine Übergabeöffnung 34 der Ummantelung 19 in Flucht liegt, bei höhenfester Lage und gleich bleibender Ausrichtung der Ummantelung 19 zur Führungsbahn 7. Die Ummantelung 19 ist abgesehen von ihrer Verlagerung längs der Führungsbahn 7 mit der Transfereinheit 8 lediglich in Richtung auf die Übergabeöffnung 33 in der Einhausung 6 verlagerbar, wobei diese Verlagerung quer zur Führungsbahn in Richtung auf die Prozessmodule oder die jeweilige Ladestation 5 vorgenommen wird und im Hinblick darauf, dass die Ummantelung 19 innerhalb der Einhausung 6 lediglich längs der Führungsbahn 7 verfahren, aber nicht gedreht wird, lediglich ein für einen sicheren Freigang der Ummantelung 19 zur Einhausung 6 erforderlicher, geringer Stellweg nötig ist.
Im Hinblick auf das im Ausführungsbeispiel zu veranschaulichende Arbeitsprinzip ist in den 6 bis 9 die Ummantelung 19 als für die Bedienung einer Reihe von Prozessmodulen 4 ausgerüstet dargestellt, die längs einer Seite der Einhausung 6 vorgesehen sind. 1 veranschaulicht aber, dass auch über eine Transfereinheit 8 beiderseits längs der Einhausung 6 angeordnete Prozessmodule 4 bedient werden können, wobei eine solche Ausgestaltung eine zur Führungsbahn 7 symmetrische Ausgestaltung der Ummantelung 6 mit entsprechenden Übergabeeinrichtungen bedingt. Eine solche zur Führungsbahn 7 symmetrische Ausgestaltung der Ummantelung 19 mit Übergabeeinrichtungen auf nachgeordnete Prozessmodule 4 ist in 6 nicht gezeigt, liegt aber ebenfalls im Rahmen der Erfindung.
Durch die Querverlagerung (Pfeile 35) kommt die Ummantelung 19 mit dem ihrer Übergabeöffnung 34 zugeordneten, mit der Ummantelung 19 fest verbundenen Übergangsstück 36 in eine abgedichtete Lage zur Übergangsöffnung 33 in der Einhausung 6. Ein entsprechendes Übergangsstück 37 ist, als Teil der Übergangsverbindung, auch zwischen dem Prozessmodul 4 und der Einhausung 6 vorgesehen und dieses Übergangsstück 37 ist mit dem Prozessmodul 4 und der Einhausung 6 lagefest verbunden, wobei die Verbindung zur Einhausung 6 lagefest einem Deckel 43 zugeordnet ist, der seinerseits einen Ausschnitt 44 der Einhausung 6 überdeckt, wobei im Deckel 43 auch die Übergangsöffnung 33 vorgesehen ist.
8 veranschaulicht des Weiteren, dass bei der erfindungsgemäßen Lösung zweckmäßigerweise die Übergangsöffnung 33 in der Einhausung 6 einer Ausgleichsplatte 45 zugeordnet ist, die als Zwischenstück in einer Aufnahmeöffnung 46 des Deckels 43 liegt, und zwar bei zur Dicke des Deckels 43 größerer Dicke, sodass bei in die Anschlusslage zur Einhausung 6 versetzter Ummantelung 19 das der Ummantelung 19 zugeordnete und fest mit dieser verbundene Übergangsstück 36 ohne Berührung zur Einhausung 6 über die Ausgleichsplatte 45 gegen das Übergangsstück 37 abgestützt ist. Diese Situation zeigt 9. 8 und 9 zeigen des Weiteren, dass zur Verlagerung der Ummantelung 19 in Richtung auf ihre Andocklage gegen das jeweils anzuschließende Prozessmodul 4 Spannzeuge 47, 48 vorgesehen sind, die als Spannzylinder ausgebildet sein können, welche mit entsprechenden Spannpratzen 49 das Übergangsstück 36 formschlüssig hintergreifen, beispielsweise im Bereich eines umfangsseitig vorgesehenen Bundes 50. Die Spannzeuge 47, 48 sind bevorzugt zum Deckel 43 festgelegt und können beispielsweise durch Pneumatikzylinder gebildet sein, wobei die entsprechende Versorgung hier nicht dargestellt ist, aber außerhalb der Einhausung 6 liegt und die Atmosphäre innerhalb der Einhausung 6 durch entsprechende Leckagen oder dergleichen nicht beeinträchtigt werden kann.
Die Übergangsstücke 36, 37 bilden Bestandteile von Verschlussorganen 40, 41, insbesondere als Ventilkörper für bevorzugt als Schieber oder Klappenventile ausgebildete Ventile, wobei das Ausführungsbeispiel die erfindungsgemäß bevorzugte Verwendung von Schieberventilen zeigt, mit Ventilschiebern 38, 39, denen im jeweiligen Übergangsstück entsprechende Führungen und Dichtzonen zugeordnet sind.
Entsprechend der Form der zu verlagernden Substrate sind die Übergangsöffnungen 32, 33, 34 als zur Transferebene quer liegende, lang gestreckte Öffnungen gestaltet, was entsprechende Formen der Ventilschieber 38, 39 wie auch der Übergangsstücke 36, 37, der Ausgleichsplatte 45 und der Aufnahmeöffnung 46 im Deckel 43 bedingt. Dies veranschaulichen insbesondere die 6 und 7, wobei 7 auch zeigt, dass entsprechend der Erstreckung der Übergabeöffnungen 32 bis 34 in Längsrichtung der Führungsbahn 7 aufgrund der verhältnismäßig großen Länge der Übergabeöffnungen 32 bis 34 jeweils zweckmäßigerweise eine größere Anzahl von Spannzeugen 47, 48 vorgesehen ist.
Die Ventilschieber 38, 39 sind zweckmäßigerweise ebenfalls über Spannzylinder 51, 52 zu betätigen, und zwar bevorzugt pneumatisch. Im Rahmen der Erfindung können jedoch auch andere Linearstellglieder vorgesehen sein.
8 und 9 zeigen einmal in 8 die Ummantelung 19 in ihrer Freiganglage zur Einhausung 6, und dementsprechend zur Ruf rechterhaltung und Abgrenzung der jeweiligen atmosphärischen Bedingungen die Ventilschieber 38, 39 der Verschlussorgane 40, 41 in ihrer Schließstellung. 9 zeigt demgegenüber die Ummantelung 19 in ihrer angedockten Lage zum gegenüberliegenden Prozessmodul 4, und es sind dementsprechend die Übergangsstücke 36, 37 über die Ausgleichsplatte 45 dichtend aneinander angelegt, sodass zur Verlagerung von Substraten längs der Transferebene 31 der Verbindungsweg von der Ummantelung 19 zum nachfolgenden Prozessmodul 4 bei geöffneten Verschlussorganen 40, 41, wie in 9 gezeigt, freigegeben ist.
Beim Übergang von der Situation gemäß 8 auf die Situation gemäß 9 sind die Verschlussorgane 41, 42 zunächst geschlossen, und es ist dementsprechend ein Totvolumen, entsprechend dem Abstand zwischen den Ventilschiebern 38, 39 eingeschlossen. Dieses Totvolumen ist entsprechend der voraufgegangenen Situation (8) atmosphärisch auf einem Niveau, das dem innerhalb der Einhausung entspricht. Um beim Öffnen der Verschlussorgane 40, 41 entsprechende Verunreinigungen durch das angesprochene Totvolumen zu vermeiden, erfolgt zweckmäßigerweise eine Absaugung. Ein entsprechender Absauganschluss ist bei 53 angedeutet, wobei die Absaugung auf die Atmosphäre oder auch zurück auf die Einhausung 6 selbst erfolgen kann, entsprechend einer Absaugverbindung von der Ummantelung 19 auf die Einhausung 6.
Die für die im Rahmen der Ausgestaltungsform gemäß 6 bis 12 vorgesehene höhenfeste Abstützung der Ummantelung 19, unabhängig von der relativ zur Ummantelung 19 gegebenen Höhenverstellbarkeit und Drehbarkeit des Handhabungssystems 16, ist insbesondere aus 6 und 10 ersichtlich, und es weist hierzu die Ummantelung 19 eine unabhängige Abstützung 54 gegen die Führungsbahn 7 auf. Schematisch ist diese Abstützung 54 durch einen zu den Führungsschlitten 9 und 10 unabhängigen, zwischen den Führungsschlitten 9 und 10 liegenden Stützschlitten 55 veranschaulicht, der über Streben 56, 57 mit der Ummantelung 19 verbunden ist, wobei der Stützschlitten 55 längs der Führungsbahn 7 über die Streben 56, 57 bei längs der Führungsbahn 7 erfolgender Verstellung der Ummantelung 19 mitgeschleppt wird. Mitgeschleppt wird die Ummantelung 19 bei Längsverstellung der Antriebseinheit 14 durch eine Ausgestaltung der in Längsrichtung der Führungsbahn 7 gegebene Abstützung 54, die in Querrichtung, also quer zur Führungsbahn 7 einen Verstellweg freilässt, beispielsweise verwirklicht durch eine Gleit- oder Schiebeführung in der Ummantelung 19. Um bei einer derartigen Lösung einen Kurzschluss zwischen dem Ummantelungsraum 21 und dem Einhausungsraum 20 zu verhindern, ist eine Abdichtung vorgesehen, die in einfachster Form durch eine zwischen dem Gehäuse der Antriebseinheit 14 und der Ummantelung 19 umschließend zur Durchgangsöffnung vorgesehenen Dichtbalg 58 gebildet ist.
Die Streben 56, 57 sind im Ausführungsbeispiel veranschaulicht als Parallellenker mit in Längsrichtung der Führungsbahn 7 sich erstreckenden Schwenkachsen in der Anlenkung gegenüber dem Stützschlitten 55 und der Ummantelung 19. Damit ist eine Querbeweglichkeit gegeben, die eine Verlagerung der Ummantelung 19 bei Beaufschlagung über die Spannzeuge 47, 48 ermöglicht. Die Zentrierung auf die Mittellage als Normallage erfolgt im Rahmen der Erfindung bevorzugt durch eine federnde Abstützung der Streben 56, 57, wobei hierzu, wie in 12 angedeutet, entsprechende elastische Abstützungen 59 beispielsweise gegenüber der Antriebseinheit 14 vorgesehen sein können. Im Rahmen der Erfindung liegt es aber auch, die Streben 56, 57 bei starrer Anbindung zur Erstreckungsrichtung der Führungsbahn 7 querelastisch auszubilden, beispielsweise als Blattfedern oder dergleichen.
Bei Übergabe von Werkstücken 3 aus dem von der Ummantelung 19 umschlossenen Ummantelungsraum 21 auf ein Ergänzungsmodul 30, das, wie im Ausführungsbeispiel gemäß 1 und 2 ersichtlich, mittig über der Führungsbahn 7 angeordnet ist, erfolgt das Andocken der Ummantelung 19 an das Ergänzungsmodul 30 in Richtung der Führungsbahn 7, sodass das Andocken durch Verfahren längs der Führungsbahn 7 erreicht werden kann. Die Ummantelung 15 wird dann ergänzend auch an ihrer dem Ergänzungsmodul 30 zugewandten Seite, ebenso wie das Ergänzungsmodul 30 mit einer absperrbaren Übergabeöffnung versehen, beispielsweise analog einer Ausgestaltung gemäß 8 und 9.
Für die Ausgleichsplatte 45 sind in den Anlageflächen zu den Übergangsstücken 36 und 37 Dichtgrenzen vorgesehen, die durch elastische Dichteinlagen, beispielsweise Dichtringe gebildet sind. Zweckmäßigerweise ist die Ausgleichsplatte 45 zudem, was nicht dargestellt ist, auf ihre Anlage zum dem Prozessmodul 4 zugeordneten Übergangsstück 37 federn abgestützt, um den nötigen Freigang zur Ummantelung 19 zu erreichen. Beispielsweise kann dies durch eine elastische Anbindung zum Übergangsstück 37 und/oder zum Deckel 43 erreicht werden, wobei hierzu auch die vorgesehene Dichtung verwendet werden kann.
Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, das Übergangsstück 36 längenveränderlich, insbesondere teleskopisch auszubilden, so dass auf eine Querverschieblichkeit für die Ummantelung ganz oder teilweise verzichtet werden kann und, stattdessen, das Übergangsstück ausgezogen und/oder ausgefahren wird.

Claims

Transfervorrichtung für die Handhabung von flächigen Substraten unter atmosphärischen Sonderbedingungen, insbesondere von großflächigen, mikroelektronischen Werkstücken unter Reinraumbedingungen, bei der • eine lineare Führungsbahn, • eine längs der Führungsbahn verfahrbare Transfereinheit mit einem Sockel und • ein vom Sockel getragenes, gegen die Führungsbahn höhenverstellbares und um die Hubachse drehbares Handhabungssystem mit quer zur Hubachse ausgreifendem Handhabungsgerät in einer Einhausung vorgesehen sind, und bei der im Zugriffsbereich des Handhabungsgerätes liegend in Reihe längs der Führungsbahn Prozessmodule angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Handhabungsgerät (17) innerhalb der Einhausung (6) von einer von der Einhausung (6) unabhängigen, zur Führungsbahn (7) abgestützten Ummantelung (19) umgrenzt ist und dass der von der Einhausung (16) umgrenzte Einhausungsraum (20) und der innerhalb des Einhausungsraumes (20) von der Ummantelung (19) abgegrenzte Ummantelungsraum (21) Räume unterschiedlichen Druckniveaus bilden.
Transfervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Einhausungsraum (20) und der Ummantelungsraum (21) Unterdruckniveau aufweisen und dass das Druckniveau im Ummantelungsraum (21) niedriger liegt als im Einhausungsraum (20).
Transfervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ummantelungsraum (21) und dem Einhausungsraum (20) korrespondierende Übergangsöffnungen (33, 34) zu den längsseits des Einhausungsraumes (20) angeordneten und an diesen anschließend vorgesehenen Prozessmodulen (4) mit Übergangsöffnungen (32) zugeordnet sind.
Transfervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsöffnungen (32–34) schleusengesteuert sind und dass jeweils eine Schleuse (Verschlussorgan 41) ummantelungsseitig und die andere Schleuse (Verschlussorgan 40) eintrittsseitig zum jeweiligen Prozessmodul (4) vorgesehen ist.
Transfervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass, bezogen auf die Übertragungsverbindung der Ummantelung (19) zum jeweils an die Einhausung (6) angeschlossenem Prozessmodul (4), an die Übergangsöffnung (33) in der Einhausung (6) angrenzende Übergangsstücke (36, 37) vorgesehen sind.
Transfervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass den Übergangsstücken (36, 37) Verschlussorgan (40, 41) zugeordnet sind.
Transfervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussorgane (40, 41) von den Übergangsstücken (36, 37) aufgenommen sind.
Transfervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschlussorgane (40, 41) als Schieberventile ausgebildet sind.
Transfervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeweiliges Prozessmodul (4) über das anschließende Übergangsstück (36) zur Einhausung (6) festgelegt ist.
Transfervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das an die Ummantelung (19) anschließende Übergangsstück (37) zur Ummantelung (19) festgelegt ist.
Transfervorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (19) quer zur Führungsbahn (7) in Richtung auf eine Andocklage zur einhausungsseitigen Übergangsöffnung (33) verstellbar ist.
Transfervorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (19) relativ zur Führungsbahn (7) in Richtung auf die Andocklage verstellbar ist.
Transfervorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (19) quer zur Drehachse (15) des Handhabungssystems (16) in Richtung auf die Andocklage verstellbar ist, bei Beibehalt ihrer Lage zur Drehachse (15) in Erstreckungsrichtung der Führungsbahn (7).
Transfervorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (19) gegenüber der Drehachse (15) des Handhabungssystems (16) in Richtung auf die Andocklage verstellbar ist.
Transfervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (19), bezogen auf die Drehachse (15) des Handhabungssystems (16), als zumindest einseitig abgeflachtes Zylindersegment ausgebildet ist.
Transfervorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine ventilgesteuerte Übergangsöffnung (34) einer Flachseite des Zylindersegments zugeordnet ist.
Transfervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Prozessmodul zumindest Teil einer Ladestation (5) ist.
Transfervorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass einander bezogen auf die Führungsbahn (7) gegenüberliegende Prozessmodule Teile von Ladestationen (5) sind.
Transfervorrichtung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Ergänzungsmodul (30) als Prozessmodul und/oder Zwischenspeicher im Längsprofil zur Führungsbahn (7) angeordnet ist.
Transfervorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergänzungsmodul (30) stirnseitig zur Führungsbahn (7) vorgesehen ist.
Transfervorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergänzungsmodul (30) überdeckend zur Führungsbahn (7) vorgesehen ist.
Transfervorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergänzungsmodul (30) in Längsrichtung der Führungsbahn (7) verfahrbar ist.
Transfervorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergänzungsmodul (30) zwischen in Längsrichtung der Führungsbahn (7) zueinander versetzt angeordneten Gruppen von Prozessmodulen (4) angeordnet ist.
Transfervorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergänzungsmodul (30) zur Führungsbahn (7) hubverstellbar ist.
Transfervorrichtung nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergänzungsmodul (30) bezogen auf die Längsrichtung der Führungsbahn (7) lagefest angeordnet ist.