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Bei
der Herstellung optischer Datenträger, die aus mehreren Substratscheiben
(Halbscheiben) bestehen, ist es bekannt, die Substratscheiben in
einer Fügestation
zusammenzufügen.
Hierzu werden die Substratscheiben beispielsweise durch einen Sandwich-Handler,
wie er aus der auf die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung zurückgehenden
DE-A-101 08 383 bekannt
ist, an eine Fügestation übergeben,
in der die Substratscheiben zusammengefügt werden. Eine solche Fügestation
ist beispielsweise aus der auf die Anmelderin zurückgehenden
DE-A-101 22 668 bekannt.
Nach dem Fügevorgang werden
die zusammengefügten
Substratscheiben mittels eines weiteren Handlers aus der Fügestation entnommen
und einer weiteren Bearbeitung zugeführt, die beispielsweise eine
gleichmäßige Verteilung
von zwischen den zusammengefügten
Substratscheiben befindlichem Kleber beinhaltet.
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Der
bekannte Fügevorgang
ist relativ zeitaufwendig, da z. B. das Beladehandling abwarten
muss bis die in einem vorhergehenden Fügezyklus zusammengefügten Substratscheiben
durch das Entladehandling vollständig
entladen sind.
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Ferner
ist aus der
EP-A-1 298
653 eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zusammenfügen von Substratscheiben
eines optischen Datenträgers
bekannt. Bei dem bekannten Verfahren werden die zusammenzufügenden Substratscheiben
abwechselnd auf einem gemeinsamen Drehtisch abgelegt und anschließend in
eine erste Bearbeitungsposition gebracht, in der eine erste der
Substratscheiben gewendet wird, während auf eine zweite der Substratscheiben
ein Kleber aufgebracht wird. Anschließend werden die Substratascheiben
in eine zweite Position gebracht, in der sich zweite Substratscheibe
in einer Fügeposition
befindet und die erste Substratscheibe durch eine Handhabungsvorrichtung
aufgenommen wird. Anschließend
wird die erste Substratscheibe über
die zweite Substratscheibe bewegt und auf Ihr abgelegt.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Zusammenfügen von
Substratscheiben eines optischen Datenträgers mit verkürzten Zykluszeiten
vorzusehen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren und eine Vorrichtung zum Zusammenfügen von Substratscheiben eines
optischen Datenträgers
nach Anspruch 1 bzw. 10 gelöst.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen
Unteransprüchen.
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Bei
dem Verfahren wird eine erste Substratscheibe auf einem drehbaren
Halteteil mit einer eigenen, senkrecht zur Substratebene stehenden
Drehachse einer ersten Transport- und Fügeeinheit abgelegt und in eine
Fügeposition
bewegt wird, und eine zweite Substratscheibe von einem drehbaren
Halteteil mit einer eigenen, senkrecht zur Substratebene stehenden
Drehachse einer zweiten Transport- und Fügeeinheit aufgenommen und in
eine Fügeposition über der
ersten Substratscheibe bewegt, wobei die Substratscheiben zunächst beabstandet
zueinander gehalten werden. Dann wird ein Kleber auf wenigstens
eine der beiden Substratscheiben aufgebracht wird, während sie
durch die erste bzw. zweite Transport- und Fügeeinheit in der Fügeposition
gehalten werden, wobei die drehbaren Halteteile der ersten und zweiten
Transport- und Fügeeinheiten
während des
Aufbringens des Klebers gedreht werden, um die daran gehaltenen
Substratscheiben um die Drehachse der Halteteile zu drehen. Anschließend werden
die Substratscheiben durch Relativbewegung zwischen wenigstens Teilen
der ersten und zweiten Transport- und
Fügeeinheiten
entlang der Drehachse der Halteteile zusammengefügt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
erfolgt eine getrennte Zuführung
der Substratscheiben in eine Fügeposition,
in der sie durch ihre jeweiligen Transport- und Fügeeinheiten
gehalten werden. Ein Umladen von Substratscheiben im Bereich einer
separaten Fügeeinheit
entfällt
somit, wodurch die Zykluszeiten zum Zusammenfügen der Substratscheiben insgesamt
verkürzt
werden können.
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Bei
einer besonders bevorzugt Ausführungsform
der Erfindung werden ein erste und die zweiten Substratscheiben
jeweils durch eine Dreh- oder Schwenkbewegung der zugeordneten Transport- und
Fügeeinheiten
in die Fügeposition
bewegt, wobei sich die Transportwege außerhalb der Fügeposition der
ersten und zweiten Transport- und Fügeeinheiten nicht schneiden.
Hierdurch ist eine gleichzeitige Bewegung der Substratscheiben in
die Fügeposition möglich.
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Dabei
werden die Halteteile der ersten und zweiten Transport- und Fügeeinheiten
vorzugsweise gekoppelt, um eine Drehung von einem Halteteil auf den
anderen zu übertragen.
Hierdurch lässt
sich eine synchrone Drehung der Substratscheiben zueinander während des
Aufbringens des Klebers erreichen. Vorzugsweise wird diese Kopplung über komplementär gezahnte
Mittelstifte der jeweiligen Halteteile der Transport- und Fügeeinheiten
erreicht.
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Um
unkontrollierte Einkoppelvorgänge
der komplementär
gezahnten Mittelstifte zu verhindern, wird eine Drehung von wenigstens
einem der Halteteile relativ zu seiner zugeordneten Transport- und Fügeeinheit
während
des Transports einer Substratscheibe in die Fügeposition blockiert. Vorzugsweise wird
eine Drehung von wenigstens einem der Halteteile relativ zu seiner
zugeordneten Transport- und Fügeeinheit
nur in der Fügeposition
freigegeben.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung wird der Kleber über
zwei getrennte Düsen
aufgebracht, die in Umfangsrichtung der Substratscheiben um ungefähr 180° zueinander
versetzt sind, und die jeweils gleichzeitig beide Substratscheiben
mit Kleber benetzen. Durch die Verwendung zweier getrennter Düsen lässt sich
eine umlaufende Kleberwulst auf den Substratscheiben durch eine
ungefähr
180° Drehung
der Substratscheiben erreichen, wodurch sich wiederum verkürzte Zykluszeiten erreichen
lassen. Dabei werden die Substratscheiben während des Aufbringens des Klebers
vorzugsweise um ungefähr
180° in
Umfangsrichtung gedreht, um eine im Wesentlichen geschlossene Kleberwulst zwischen
den Substratscheiben vorzusehen.
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Bei
dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung werden die Substratscheiben nach dem Zusammenfügen gemeinsam
mit der zweiten Transport- und Fügeeinheit
zu einer getrennten Aufnahmeeinheit transportiert. Dabei weist die
zweite Transport- und Fügeeinheit
vorzugsweise einen Transport- und Fügeteil und einen Transportteil auf,
wobei sich die zweite Substratscheibe mit dem Transport- und Fügeteil in
die Fügeposition
bewegt und in dieser mit der ersten Substratscheibe zusammengefügt wird
und die zusammengefügten
Substratscheiben mit dem Transportteil der zweiten Transport- und Fügeeinheit
zu der getrennten Aufnahmeeinheit bewegt wird. Durch die Integration
eines zusätzlichen
Transportteils in die zweite Transport- und Fügeeinheit lässt sich der Steueraufwand
verringern, und das Vorsehen einer zusätzlichen Transporteinheit einsparen.
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Die
Vorrichtung zum Zusammenfügen
von Substratscheiben eines optischen Datenträgers besitzt eine erste Transport-
und Fügeeinheit
mit wenigstens einer drehbaren Halteeinheit mit einer eigenen senkrecht
zur Substratebene stehenden Drehachse zum Aufnehmen einer ersten
Substratscheibe und einer Transporteinheit zum Transport der Halteeinheit
zwischen einer Aufnahmeposition und einer Fügeposition, eine zweite Transport-
und Fügeeinheit mit
wenigstens einer drehbaren Halteeinheit mit einer eigenen senkrecht
zur Substratebene stehenden Drehachse zum Aufnehmen einer zweiten
Substratscheibe und einer Transporteinheit zum Transport der Halteeinheit
in eine Fügeposition,
in der sie der Halteeinheit der ersten Transport- und Fügeeinheit gegenüber liegt,
und wenigstens eine Blockiereinheit zum selektiven Blockieren oder
Freigeben einer Drehung wenigstens einer Halteeinrichtung um seine Drehachse.
Ferner sind Mittel zum Aufbringen von Kleber auf wenigstens einer
der Substratscheiben in der Fügeposition
und ein Antrieb vorgesehen, der wenigstens Teile der ersten und/oder
zweiten Transport- und Fügeeinheiten,
entlang der Drehachse der Halteteile bewegt, um die daran gehaltenen
Substratscheiben zusammenzufügen.
Durch diese Vorrichtung lassen sich die schon oben genannten Vorteile erreichen,
insbesondere die Integration einer Fügefunktion in eine Transporteinheit,
wodurch sich die Zykluszeiten verringern lassen. Durch die Blockiereinheit
lässt sich
eine unkontrollierte Drehung der Halteeinrichtung verhindern, was
eine unkontrollierte Einkopplung der Kopplungsmittel zur Folge haben könnte. Dabei
blockiert die Einrichtung vorzugsweise automatisch eine Drehung
der Halteeinrichtung relativ zu ihrer Transport- und Fügeeinheit
während
einer Transportbewegung. Vorzugsweise wird eine Drehung der Halteeinrichtung
nur ermöglicht,
wenn sie sich in der Fügeposition
befindet. Hierzu weist die Einrichtung zum selektiven Erlauben oder
Blockieren einer Drehung vorzugsweise einen federvorgespannten Bremsklotz
auf, der durch eine entsprechende Struktur an der Vorrichtung in
der Fügeposition
entgegen der Federvorspannung gelöst wird.
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Vorzugsweise
sind die Transport- und Fügeeinheiten
derart angeordnet, dass sich deren Transportwege außerhalb
der Fügeposition
nicht schneiden, so dass diese jeweils völlig frei und unabhängig von
der anderen bewegbar sind. Hierdurch lässt sich der Steueraufwand
für eine
entsprechende Steuervorrichtung verringern, und ferner eine gleichzeitige Bewegung
von Substratscheiben in eine Fügeposition
erreichen.
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Um
eine gleichzeitige Drehung der Halteeinheiten in einer Fügeposition
zu ermöglichen,
sind vorzugsweise Kopplungsmittel zum Koppeln der mit der Antriebseinheit
verbundenen Halteeinheit mit einer gegenüberliegenden Halteeinheit der
anderen Transport- und Fügeeinheit
vorgesehen. Für
eine einfache Ausgestaltung der Kopplungsmittel und eine sichere Mitnahme
der nicht angetriebenen Halteeinheit weisen die Kopplungsmittel
komplementär
gezahnte Mittelstifte jeweiliger Halteeinheiten der Transport- und Fügeeinheiten
auf.
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Um
die Zykluszeiten für
das Aufbringen des Klebers zu verringern, sind wenigstens zwei getrennte
Düsen zum
Aufbringen von Kleber vorgesehen. Dabei sind vorzugsweise zwei getrennte
Dispenseeinheiten mit jeweiligen Düsen vorgesehen, die um 180° in Umfangsrichtung
der Substratscheiben versetzt zueinander angeordnet sind.
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Bei
der derzeitig bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung weist die erste Transport- und Fügeeinheit einen Rundschalttisch
mit wenigstens zwei Halteeinheiten auf, wodurch ein Beladen einer
sich nicht in der Fügeposition
befindenden Halteeinheit gleichzeitig zum Fügevorgang ermöglicht wird.
Dabei sind vorzugsweise zwei um ungefähr 180° in Bewegungsrichtung des Rundschalttischs
versetzt angeordnete Haltereinheiten vorgesehen.
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Vorzugsweise
ist die zweite Transport- und Fügeeinheit
um eine Transportachse dreh- oder schwenkbar und weist wenigstens
zwei Halteeinheiten auf, die auf einer koaxial zur Transportachse
liegenden gemeinsamen Kreisbahn angeordnet sind. Hierdurch wird
die gleichzeitige Aufnahme sowie der Transport von Substratscheiben
bzw. Substratscheibenpaketen entlang der gemeinsamen Kreisbahn ermöglicht.
Dabei entspricht ein Abstand zwischen zwei Halteeinheiten einem
Abstand zwischen einer Aufnahmeposition zum Aufnehmen der zweiten
Substratscheibe und der Fügeposition,
so dass beispielsweise während
des Aufnehmens eines zusammengefügten
Substratscheibenpakets die gleichzeitige Aufnahme einer weiteren
zweiten Substratscheibe für
einen neuen Fügevorgang
möglich
ist. Hierzu weist die Vorrichtung vorzugsweise eine Steuereinheit
zum Steuern der zweiten Transport- und Fügeeinheit derart vor, dass
eine erste Halteeinheit zum Aufnehmen, Transport und Fügen der
zweiten Substratscheibe eingesetzt wird, während eine zweite Halteeinrichtung
zum Aufnehmen von zusammengefügten
Substratscheiben in der Fügeposition
und zum Transport zu einer weiteren Aufnahmeeinheit eingesetzt wird.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert; in
den Zeichnungen zeigt:
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1 eine
schematische Draufsicht auf eine Vorrichtung zum Zusammenfügen von
Substratscheiben;
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2 eine
perspektivische Teilansicht der Vorrichtung gemäß 1;
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3 eine
perspektivische Bodenansicht eines Teils der Vorrichtung gemäß 1.
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Die 1 und 2 zeigen
eine schematische Draufsicht bzw. eine perspektivische Ansicht einer
Vorrichtung 1 zum Zusammenfügen von Substratscheiben (Halbseiten)
eines optischen Datenträgers,
wie beispielsweise einer DVD einschließlich ihrer Unterformate, sowie
anderer Formate, welche das Zusammenfügen von Substratscheiben benötigen.
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Die
Vorrichtung 1 weist einen Eingabeabschnitt 3,
einen Transportabschnitt 5, einen Transport- und Fügeabschnitt 7,
einen Behandlungsabschnitt 11 sowie einen Aufnahmeabschnitt 13 auf.
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Der
Eingabeabschnitt 3 weist im Wesentlichen zwei Aufnahmen 15, 16 zur
jeweiligen Aufnahme einer Substratscheibe auf.
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Wie
am Besten in 2 zu erkennen ist, werden die
Aufnahmen 15, 16 jeweils durch einen Aufnahmestift 18 mit
einer Auflageschulter 19 und einem Zentrierteil 20 gebildet.
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Dabei
ist die links liegende Aufnahme 15 bei der dargestellten
Ausführungsform
der Erfindung für eine
obere Substratscheibe, die auch als Top-Disc bezeichnet wird, vorgesehen.
Die recht liegende Aufnahme 16 ist für eine untere Substratscheibe,
die auch als Bottom-Disc bezeichnet wird, vorgesehen.
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Hinsichtlich
der hier verwendeten Richtungsangaben (links, rechts, oben, unten,
etc.) sei bemerkt, dass diese sich auf das konkret dargestellte Ausführungsbeispiel
beziehen und in keiner Weise einschränkend sein sollen.
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Die
Aufnahmen 15 und 16 werden durch nicht dargestellte
Handhabungs- bzw.
Handling-Roboter beladen, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
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Der
Transportabschnitt 5 besitzt einen ersten Handhabungsroboter,
der nachfolgend als kurz Handler 22 bezeichnet wird. Der
Handler 22 dient zum Transport einer Substratscheibe zwischen
der Aufnahme 15 und einer Übergabestation 24.
Der Transportabschnitt weist ferner einen Handler 26 auf. Der
Handler 26 dient, wie nachfolgend noch näher beschrieben
wird, zum Transport einer Substratscheibe von der Aufnahme 16 zu
einem Halteteil einer Transport- und Fügeeinheit.
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Der
Handler 22 besitzt einen Transportarm 28, der
mittels einer Drehwelle 29 um eine Drehachse drehbar gelagert
ist. Am freien Ende des Transportarms 28 ist ein Substrathalter 30 vorgesehen,
der eine Substratscheibe während
eines Transports, beispielsweise mit Unterdruck, festhält. Ferner
weist der Handler 22 einen nicht näher dargestellten Antriebsteil
auf, um den Transportarm 28 mittels der Drehwelle 29 um
die Drehachse zu schwenken, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
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Die Übergabestation 24 wird
im Wesentlichen durch ein ringförmiges
Aufnahmeelement 32 mit einem Ausschnitt 33 zur
Hindurchbewegung des Transportarms 28 gebildet. Somit bildet
das Aufnahmeelement 32 eine im Wesentlichen ringförmige Auflagefläche für eine Substratscheibe,
die im Bereich des Ausschnitts 33 unterbrochen ist.
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Der
Handler 22 ist als so genannter Flip-Handler ausgebildet,
der während
des Transports einer Substratscheibe dessen Ausrichtung umkehrt,
d. h. dass eine vor einem Transport oben liegende Seite nach dem
Transport unten liegt, und umgekehrt.
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Der
Handler 26 weist einen Transportarm 35 auf, der
um eine nicht näher
dargestellte Drehachse drehbar gelagert ist. Am freien Ende des
Transportarms 35 ist ein sich senkrecht hierzu erstreckender Haltearm 36 vorgesehen,
der wiederum an seinem freien Ende einen Substrathalter 37 aufweist.
Der Transportarm 35 ist über eine nicht näher dargestellte
Antriebseinheit um die Drehachse verschwenkbar. Bei der Schwenkbewegung
des Transportarms 35 wird der sich im Wesentlichen senkrecht
hierzu erstreckende Haltearm 36 derart gedreht, dass eine Ausrichtung
einer Substratscheibe nicht geändert wird.
Somit weist eine vor dem Transport nach oben weisende Seite der
Substratscheibe auch nach dem Transport weiterhin nach oben. Die
Drehung des Haltearms 36, relativ zum Transportarm 35,
wird über eine
nicht näher
dargestellte Snychronisationseinheit gesteuert.
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Im
Nachfolgenden wird nunmehr der Transport- und Fügeabschnitt 7 näher erläutert. Der
Transport- und Fügeabschnitt 7 wird
durch erste und zweite Transport- und Fügeeinheiten 40, 41 sowie
eine Kleberauftragseinheit, die nachfolgend als Dispenseeinheit 43 bezeichnet
wird, gebildet.
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Die
Transport- und Fügeeinheit 40 besitzt
ein Schenkelglied 45 mit einem ersten Schenkel 46 und einem
zweiten Schenkel 47, die an einem Verbindungsteil 48 zusammenlaufen.
Der Verbindungsteil 48 steht mit einer nicht näher dargestellen
Hub- und Dreheinheit in Verbindung. Die Hub- und Dreheinheit, ist
in der Lage das Schenkelglied 45 um eine Drehachse 50 zu
drehen bzw. zu schwenken und eine Hubbewegung entlang der Drehachse 50 durchzuführen. 3,
die eine perspektivische Ansicht von unten des Schenkelglieds 45 darstellt,
zeigt eine Aufnahmeöffnung 51 zur
Aufnahme einer Hub- und Drehwelle der nicht näher dargestellten Hub- und Drehvorrichtung.
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Der
Schenkel 46 des Schenkelteils 45 weist an seinem
freien Ende eine Halteeinheit 54 auf, die am Besten in 3 zu
erkennen ist. Die Halteeinheit 54 besteht aus einem äußeren Ringelement 55 mit einer
Vielzahl von Vakuumsaugern 56, die mit einer nicht näher dargestellten
Unterdruckquelle verbindbar sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind
12 Vakuumsauger an dem Ringelement 55 vorgesehen, wobei
natürlich
auch eine hiervon abweichende Anzahl von Vakuumsaugern 56 verwendet werden
kann. Alternativ ist es beispielsweise auch möglich, einen kontinuierlichen
Vakuumsaugring oder eine Anlage ohne eigene Haltefunktion vorzusehen.
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Das
Ringelement 55 ist mit einer Nabe 58 drehfest
verbunden, wobei jedoch eine Relativbewegung zwischen dem Ringelement 55 und
der Nabe 58 entlang einer Längsachse der Nabe möglich ist. Die
Nabe 58 weist an ihrem vom Schenkel 46 wegweisenden
Ende einen vorstehenden Mittelstift 59 mit einer in Axialrichtung
der Nabe 58 weisenden Zahnstruktur auf, deren Funktionen
nachfolgend noch näher
erläutert
wird. Die Nabe besitzt eine Anlagefläche, die ggf. eine Haltefunktion über entsprechende
Vakuumsauger besitzen kann.
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Die
Nabe 58 ist drehbar an dem freien Ende des Schenkels 46 gelagert.
An dem Schenkel 46 ist jedoch eine Bremseinheit 61 vorgesehen,
die auf das Ringelement wirkt, um eine Drehung desselben zu blockieren.
Die Bremseinheit besitzt einen Bremsklotz 62, der mittels
einer nicht näher
dargestellten Feder gegen eine zum Schenkel 46 weisende
Oberfläche
des Ringelements 55 vorgespannt ist. Über einen Betätigungsstift 64 ist
der Bremsklotz entgegen seiner Federvorspannung von dem Ringelement 55 weg
bewegbar. Natürlich
ist es alternativ oder auch zusätzlich
möglich,
dass die Bremseineit 61 auf die Nabe 48 wirkt,
oder anders betätigt
wird.
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Am
freien Ende des Schenkels 47 ist ebenfalls eine Halteeinheit 70 ausgebildet.
Die Halteeinheit 70 besitzt einen fest am Schenkel 47 angebrachten
Hauptkörper 71,
sowie eine schwimmend am Hauptkörper 71 gelagerte
Platte 72. An der Platte 72 sind drei bewegbare
Greifer 74 vorgesehen, die bezüglich einem Mittelpunkt der
Platte 72 radial bewegbar sind. Die Greifer 74 sind über einen
geeigneten Antrieb in Radialrichtung bewegbar und bilden einen Innenlochgreifer.
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Der
Aufbau der Halteeinheit
70 entspricht im Wesentlichen dem
Aufbau des in der auf die Anmelderin zurückgehenden
DE-A-101 600 85 beschriebenen
Substratgreifers, auf die verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
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Die
Transport- und Fügeeinheit 41 weist
einen Rundschalttisch 80 auf, der über einen nicht näher dargestellten
Antrieb in bekannter Art und Weise drehbar bzw. schwenkbar ist.
Auf dem Rundschalttisch 80 sind zwei in Drehrichtung des
Rundschalttischs 80 um 180° versetzte Halteeinheiten 82 vorgesehen.
Die Halteeinheiten 82 besitzen jeweils im Wesentlichen
denselben Aufbau wie die Halteinheit 54 am Schenkel 46 des
Schenkelglieds 45. Insbesondere weisen die Halteeinheiten 82 jeweils
ein Ringelement 83 mit einer Vielzahl von Vakuumsaugern 84 auf.
Das Ringelement ist jeweils drehfest mit einer nicht dargestellten
Nabe verbunden, wobei wiederum eine Relativbewegung zwischen diesen
beiden Elementen entlang einer Längsachse
der Nabe möglich ist.
Die Nabe weist wiederum einen Mittelstift mit einer Zahnstruktur
auf, die an einem von dem Rundschalttisch 80 wegweisenden
Ende der Nabe vorgesehen ist. Dabei ist diese Zahnstruktur komplementär zu der
Zahnstruktur an dem Mittelstift 59 der Nabe 58.
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Die
Nabe jeder Einheit 82 ist mit einer Antriebseinheit zum
drehbaren Antrieb der Nabe verbunden. Statt eine Antriebseinheit
für die
Nabe jeder Halteeinheit 82 vorzusehen, ist es jedoch auch
möglich,
eine einzelne Antriebseinheit vorzusehen, die in einer Fügeposition
mit der jeweiligen Nabe koppelbar ist. Die Funktion dieser Antriebseinheit
wird nachfolgend noch näher
erläutert.
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Die
Transport- und Fügeeinheiten 40 und 41 sind
derart angeordnet, dass deren Transportpfade in unterschiedlichen
Ebenen liegen, und sich deren Transportwege außer in einer Fügestellung
daher nicht schneiden. Jedoch überlappen
sich die Transportwege derart, dass sich die Halteeinheiten 54 und 83 in
einer Fügeposition
direkt gegenüberliegen,
wie nachfolgend noch näher
erläutert
wird.
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Die
Dispenseeinheit 43 besteht im Wesentlichen aus zwei Dispensevorrichtungen 90 und 91,
die im Wesentlichen denselben Aufbau haben, so dass im Nachfolgenden
nur die Dispensevorrichtung 90 näher beschrieben wird. Die Dispensevorrichtung 90 besitzt
einen Hauptkörper 92 sowie
eine Dispensenadel 93. Über
den Hauptkörper 92 kann
ein Lack oder Kleber zu einer nicht näher dargestellten Austrittsspitze
der Dispensenadel 93 geliefert werden, um einen Kleber
auf die zusammenzufügenden
Substratscheiben aufzubringen, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
Der Hauptkörper
ist über
eine nicht näher
dargestellte sich in Vertikalrichtung erstreckende Drehwelle in
Horizontalrichtung verschwenkbar, wie nachfolgend noch näher erläutert wird.
Im Allgemeinen kann die Dispensevorrichtung einen Aufbau besitzen,
wie er in der auf die Anmelderin der vorliegenden Anmeldung zurückgehenden
und am selben Tag wie die vorliegende Anmeldung eingereichten Anmeldung
mit dem Titel "Vorrichtung
zum Abgeben von Lack zum Verkleben von Substratscheiben" beschrieben ist.
Alternativ kann auch eine einzelne Dispensevorrichtung vorgesehen
sein.
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Der
Behandlungsabschnitt 11 wird durch einen Rundschalttisch 100 gebildet,
auf dem bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei Aufnahmestationen 102 vorgesehen
sind. Die genaue Funktion des Behandlungsabschnitts ist nicht Gegenstand
der vorliegenden Erfindung, es sei jedoch bemerkt, dass er zu einer
gleichmäßigen Verteilung
eines zwischen zwei Substratscheiben befindlichen Klebers dient. Der
Behandlungsabschnitt 11 kann hierzu auch mehrere Stationen
aufweisen.
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Der
Rundschalttisch 100 mit seinen Aufnahmestationen 102 ist
bezüglich
der Transport- und Fügeeinheit 40 derart
angeordnet, dass deren Transportwege in unterschiedlichen Ebenen
liegen, aber sie sich wenigstens teilweise überlappen, wie nachfolgend
noch näher
erläutert
wird.
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Der
Aufnahmeabschnitt 13 weist drei Aufnahmespindeln 106, 107 und 108 auf.
Dabei dient die Aufnahmespindel 106 zur Aufnahme einzelner
Bottom-Discs, während die
Aufnahmespindel 108 zur Aufnahme einzelner Top-Discs dient.
Die Aufnahmespindel 107 dient zur Aufnahme von Probe-Substratscheiben.
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Nachfolgend
wird der Betrieb der Vorrichtung 1 anhand der Figuren näher erläutert.
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Als
Ausgangspunkt gehen wir davon aus, dass sich alle Elemente der Vorrichtung 1 in
der in 1 dargestellten Position befinden. Ferner gehen wir
zunächst
davon aus, dass sich in der Vorrichtung 1 keine Substratscheiben
befinden.
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In
einem ersten Schritt werden nunmehr die Aufnahmen 15 und 16 über einen
nicht dargestellten Handler mit Substratscheiben beladen. Dabei
werden die Aufnahmen 15 und 16 jeweils derart
mit einer Substratscheibe beladen, dass eine Fügeseite der Substratscheibe,
d. h. die Seite der Substratscheibe, die mit der anderen Substratscheibe
verklebt werden soll, nach oben weist. Die auf der Aufnahme 15 abgelegte
Substratscheibe wird im Nachfolgenden als Top-Disc bezeichnet, während die
zunächst
auf der Aufnahme 16 abgelegte Substratscheibe als Bottom-Disc
bezeichnet wird.
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Nun
wird die Top-Disc durch den Handler 22 von der Aufnahme 15 abgeholt
und zu der Übergabestation 24 transportiert.
Dies erfolgt durch eine Schwenkbewegung des Transportarms um die
Drehachse bzw. Drehwelle 29. Bei diesem Transport wird die
Top-Disc umgedreht, so dass die Fügeseite im Bereich der Übergabestation
nicht mehr nach oben, sondern nach unten weist.
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Gleichzeitig
wird die Bottom-Disc über
den Handler 26 durch eine entsprechende Schwenkbewegung
des Transportarms 35 von der Aufnahme 16 abgeholt
und auf der Halteeinheit 82 des Rundschalttischs 80 abgelegt.
Nun wird die Halteeinheit 54 der Transport- und Fügeeinheit über die Übergabestation bewegt,
um die Top-Disc von dort aufzunehmen. Dies erfolgt über eine
entsprechende Hub- und Schwenkbewegung des Schenkelglieds 45.
Wenn die Top-Disc durch die Halteeinheit 54 aufgenommen
ist, wird die Halteeinheit 54 in die 1 gezeigte
Position zurückgeschwenkt,
so dass sich die Top-Disc
nunmehr in einer Fügeposition
befindet. Gleichzeitig wird die auf der Halteeinheit 82 abgelegte
Bottom-Disc durch eine 180° Drehung
des Rundschalttischs 80 in eine Fügeposition bewegt, die sich
unterhalb der Halteeinheit 54 befindet. Durch eine Hubbewegung
des Schenkelgliedes werden die Zahnstrukturen des Mittelstifts 59 der
Halteeinheit 54 sowie des Mittelstifts der Halteeinheit 82 in
Eingriff gebracht. Alternativ ist es natürlich auch möglich, den
Eingriff durch eine Hubbewegung des Rundschalttischs oder des Mittelstifts
der Halteeinheit 82 herzustellen. Wenn die Zahnstrukturen
im Eingriff stehen, wird die Nabe der Halteeinheit 82 durch
die entsprechende, nicht näher dargestellte
Antriebseinheit, in Drehung versetzt. Da die Nabe mit dem Ringelement 83 der
Halteeinheit 82 drehfest verbunden ist, wird auch das Ringelement 83,
sowie die darauf aufliegende Bottom-Disc gedreht. Über den
Eingriff der Zahnstrukturen des Mittelstifts der Halteeinheit 82 und
des Mittelstifts 59 der Halteeinheit 54 wird diese
Drehung synchron auf die Nabe 58 und das drehfest damit
verbundene Ringelement 55 der Halteeinheit 54 übertragen.
Somit dreht sich die an der Halteeinheit 54 gehaltene Top-Disc
synchron mit der Bottom-Disc.
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Die
Top-Disc und die Bottom-Disc werden zu diesem Zeitpunkt mit einem
geringen Abstand zueinander beabstandet gehalten, wobei dieser Abstand ausreicht,
dass sich die jeweilige Dispensenadel 93 der Dispenseeinheiten 90 und 91 zwischen
die Top- und Bottom-Disc erstreckt. Über diese Dispensen adeln wird
während
einer 180° Drehung
der Top- und Bottom-Disc Kleber auf die Top- und Bottom-Disc aufgebracht.
Dabei wird der Kleber als eine Ringwulst im Bereich eines Innenlochs
der Top- und Bottom-Disc aufgebracht. Die Aufbringung erfolgt dabei derart,
dass der Kleber gleichzeitig die Top- und Bottom-Disc benetzt.
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Nach
dem Aufbringen des Klebers während einer
ungefähr
180° Drehung
der Top- und Bottom-Disc werden die jeweiligen Dispenseeinheiten 90 und 91 in
Horizontalrichtung verschwenkt, so dass sich die jeweiligen Dispensenadeln 93 außerhalb
eines zwischen der Top- und Bottom-Disc gebildeten Spalts befinden.
Das Verschwenken kann schon nach ca. 150° der Drehung beginnen um sicherzustellen,
dass die Dispensenadeln nicht den schon aufgebrachten lack kontaktieren.
Anschließend
werden die Top- und Bottom-Disc durch eine entsprechende Hubbewegung
zueinander bewegt, wodurch die dazwischen befindliche Kleberwulst
beginnt sich zwischen den Substraten auszubreiten. Hierdurch haften
die Top- und Bottom-Disc nunmehr aneinander an.
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Nun
wird die Top-Disc von der Halteeinheit 54 gelöst, so dass
die zusammengefügten
Top- und Bottom-Disc nunmehr vollständig auf der Halteeinheit 82 aufliegen.
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In
einem nächsten
Schritt wird das Schenkelglied 45 derart verschwenkt, dass
die Halteeinheit 70 über
die Halteeinheit 82 bewegt wird, um die zusammengefügten Substratscheiben
von der Halteeinheit 82 abzunehmen. Während sich die Halteeinheit 70 über der
Halteeinheit 82 befindet, ist die Halteeinheit 54 oberhalb
der Übergabestation 24 angeordnet,
und kann von dort eine weitere Top-Disc abholen, die in der zuvor
beschriebenen Art und Weise während
des Fügevorgangs,
bestehend aus Kleberauftrag und Zusammendrücken der Substratscheiben,
zur Übergabestation
transportiert wurde.
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Während des
Fügevorgangs
wurde ferner eine Bottom-Disc auf die nicht in der Fügeposition
befindliche Halteeinheit 82 geladen.
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Wenn
die zusammengefügten
Substratscheiben durch die Halteeinheit 82 aufgenommen sind,
wird diese über
eine entsprechende Hub- und Schwenkbewegung des Schenkelgliedes
in die in 1 gezeigte Position verschwenkt,
um die zusammengefügten
Substratscheiben in eine Übergabeposition
oberhalb einer Aufnahmestation 102 des Rundschalttischs 100 zu
bringen. Während
dieser Schwenkbewegung wird gleichzeitig die von der Übergabestation 24 aufgenommene
Top-Disc durch die Halteeinheit 54 in die Fügeposition
bewegt. Gleichzeitig zur Schwenkbewegung des Schenkelgliedes 45 wird
der Rundschalttisch 80 um ungefähr 180° gedreht, um eine neue Bottom-Disc
in die Fügeposition
zu bewegen, so dass direkt mit einem neuen Fügevorgang begonnen werden kann,
sobald die Dispenseeinheiten wieder in ihre Dispenseposition geschwenkt
sind. Aufgrund der Tatsache, dass sich die Bewegungspfade der Transport-
und Fügeeinheiten 40, 41 sowie
der Dispenseeinheiten in unterschiedlichen Ebenen befinden, ist
ein gleichzeitiges Schwenken aller Elemente in die Füge- bzw.
Dispenseposition möglich.
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Die
zusammengefügten
Top- und Bottom-Disc werden auf der Aufnahmestation 102 des Rundschalttischs 100 abgelegt
und einer weiteren Behandlung zugeführt, die das Ziel einer gleichmäßigen Verteilung
des Klebers zwischen den zusammengefügten Substratscheiben hat.
Hierzu wird der Kleber über
geeignete Mittel in Richtung des Innenlochs der Substratscheiben
gebracht, um einen sauberen Kleberinnenrand zu erzeugen. Ferner
wird der Kleber in Radialrichtung nach außen verteilt, was üblicherweise
durch eine rasche Drehbewegung der Substratscheiben erfolgt. Die
Verteilung des Klebers zum Innenlochrand der Substratscheiben hin,
sowie die Verteilung des Klebers radial nach außen, kann in unterschiedlichen
Stationen erfolgen.
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Wie
sich aus der obigen Beschreibung ergibt, liegen die Mittelpunkte
der Halteeinheit 54 und der Halteeinheit 70 bezüglich der
Drehachse 50 des Schenkelgliedes 45 auf einer
koaxial zur Drehachse 50 liegenden Kreislinie. Auf dieser
Kreislinie liegen ferner der Mittelpunkt der Übergabestation 24,
der Mittelpunkt einer sich in der Fügeposition befindlichen Halteeinheit 82,
der Mittelpunkt einer sich in einer Übergabeposition befindlichen
Aufnahmestation 102 des Rundschalttischs 100,
sowie die Mittelpunkte der Aufnahmespindeln 106, 107 und 108.
Durch eine entsprechende Schwenk- bzw. Drehbewegung des Schenkelgliedes 45 ist
es somit möglich,
einzelne Substratscheiben oder auch Probe-Substratscheiben außerhalb
des oben beschriebenen Prozessablaufs auf den Aufnahmespindeln 106, 107 und 108 abzulegen.
Dies kann sowohl über
die Halteeinheit 54 als auch die Halteeinheit 70 erfolgen.
Ein solches Beladen von Substratscheiben auf die Aufnahmespindeln
kann beispielsweise durch eine spezielle Anforderung von Mustern
durch einen Bediener verursacht sein, oder durch einen Ausschuss
von Substratscheiben, der beispielsweise durch vorgeschaltete Prozesse,
wie beispielsweise einen Sputterprozess, bedingt ist.
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Dabei
werden aus recyclingtechnischen Gründen die Top- und Bottom-Disc
auf unterschiedlichen Spindeln abgeworfen.
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Während der
unterschiedlichen Schwenk- bzw. Drehbewegungen des Schenkelgliedes 45 ist die
Bremseinheit 61 jeweils aktiv, um eine Drehung des Ringelements 55 bzw.
der Nabe 58 der Halteeinheit 54 zu verhindern.
Die Bremseinheit wird nur dann gelöst, wenn sich die Halteeinheit 54 in
der Fügeposition
befindet, was beispielsweise durch ein feststehendes Element auf
einer Tragstruktur der Vorrichtung 1 im Bereich der Fügeposition
erreicht wird, das mit dem Betätigungsstift 64 der
Bremseinheit 61 in Eingriff kommt, sobald sich die Halteeinheit 54 in
der Fügeposition
befindet. Hierdurch wird eine unkontrollierte Bewegung der Halteeinheit 54,
insbesondere des die Zahnstruktur aufweisenden Mittelstifts 59 während der
jeweiligen Schwenkbewegung des Schenkelgliedes verhindert. Hierdurch
können undefinierte
Einkuppelvorgänge
zu Beginn bzw. während
der Drehbewegung der Halteeinheiten 82 und 54,
vor allem wenn die Zähne
der beiden Mittelstifte aufeinander stehen, verhindert werden. Hierdurch lässt sich
wiederum eine gleichmäßige Drehbewegung
und somit eine gleichmäßige Kleberverteilung während des
Dispensevorgangs erreichen. Eine Bremseinheit, wie die Bremseinheit 61,
kann auch für die
Halteeinheit 82 vorgesehen sein, um eine unkontrollierte
Drehung derselben zu verhindern. Die Bremsfunktion kann auch durch
die Antriebseinheit übernommen
werden, wenn sie permanent mit der Halteeinheit gekoppelt ist. Wenn
nur eine Antriebseinheit zum Drehen beider Halteeinheiten 82 vorgesehen
ist, könnte
eine separate Bremseinheit unkontrollierte Einkuppelvorgänge vermeiden.
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Die
Erfindung wurde zuvor anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
der Erfindung beschrieben, ohne auf die konkret dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt
zu sein. So ist es beispielsweise nicht notwendig, dass die Transport-
und Fügeeinheit 40 ein
Schenkelglied mit zwei Schenkeln aufweist. Vielmehr könnten die
Halteeinheiten 54 und 70 auch an einem dreh- bzw. schwenkbaren
Plattenelement vorgesehen sein. Ferner ist es auch möglich, mehrere
Halteeinheiten im Bereich der Transport- und Fügeeinheiten vorzusehen.
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In
gleicher Weise ist es auch nicht notwendig, dass die Transport-
und Fügeeinheit 41 einen Rundschalttisch 80 mit
zwei Halteeinheiten 82 aufweist. Wesentlich ist nur, dass
wenigstens zwei entsprechende Halteeinheiten vorgesehen sind, die über eine
entsprechende Bewegung ihre Positionen austauschen können, so
dass eine beladen werden kann, während
die andere einen Fügevorgang
durchführt.