DE102008058805A1 - Bearbeitungssystem, insbesondere für eine Reinraum-Bearbeitungsanlage, sowie Umsetzvorrichtung hierfür - Google Patents

Bearbeitungssystem, insbesondere für eine Reinraum-Bearbeitungsanlage, sowie Umsetzvorrichtung hierfür Download PDF

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Abstract

Eine Bearbeitungsanlage (1), insbesondere für die Bearbeitung flächiger Substrate unter Rein- und/oder Reinstraumbedingungen, ist im Hinblick auf geringen Raumbedarf bei hohem Durchsatz und in den jeweiligen Stationen (4, 5) jeweils etwa gleichen, kurzen Verweilzeiten mit einer Umsetzvorrichtung (8) ausgebildet, die linear zwischen den in Reihen (2, 3) angeordneten Stationen (4, 5) verfahrbar ist und bei kurzen Verfahrwegen getaktet jeweils den Zugriff auf mehrere Stationen (4, 5) zunächst der einen Reihe (9) und danach der anderen Reihe (3) in einer Weise ermöglicht, dass sich bei gleicher Taktfolge unter Umkehr der Durchlaufrichtung beim Übergang von der einen Reihe (2) auf die Reihe (3) ein Durchlauf über alle Stationen (4, 5) ergibt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Bearbeitungssystem, insbesondere ein Bearbeitungssystem mit einer unter Reinraum-, Reinstraum- oder Hochvakuumbedingungen arbeitenden Bearbeitungsanlage sowie eine insbesondere in Verbindung mit einer solchen Bearbeitungsanlage einsetzbare Umsetzvorrichtung.
  • Bearbeitungsanlagen mit mehreren, vom jeweiligen Substrat im Arbeitsprozess zu durchlaufenden Stationen sind als polar wie auch als linear aufgebaute Bearbeitungsanlagen bekannt. Bei polarem Aufbau sind die Stationen um eine Zentraleinheit gruppiert, die gegebenenfalls als Zwischenspeicher ausgestaltet und die mit einer Umsetzvorrichtung versehen ist, welche häufig in Form eines SCARA-Roboters mit einem Greiferarm ausgebildet ist.
  • Bei linearem Aufbau ist die Umsetzvorrichtung linear meist zwischen einander gegenüberliegenden Reihen von Prozessstationen verfahrbar, auf die zumindest eine Handhabungseinheit der Umsetzvorrichtung entsprechend einem vorgegebenen Ablauf in der Bearbeitung mit ihrem Greiferarm Zugriff nimmt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bearbeitungssystem, insbesondere ein Bearbeitungssystem mit einer Bearbeitungsanlage und einer Umsetzvorrichtung für diese Anlage dahingehend auszugestalten, dass sich bei einfachem Aufbau und ins besondere auch kurzen Bearbeitungszeiten innerhalb der einzelnen Stationen ein hoher Durchsatz bei günstigem Verhältnis der Bearbeitungszeiten zur Durchlaufzeit durch die Bearbeitungsanlage erreichen lässt, insbesondere verbunden mit einem geringen Raumbedarf für die Bearbeitungsanlage und günstigen Betriebs- und Erstellungskosten.
  • Gemäß der Erfindung wird dies mit einem Bearbeitungssystem gemäß Anspruch 1, einer Bearbeitungsanlage gemäß dem Anspruch 8 und insbesondere auch einer in Kombination mit einer in einer solchen Bearbeitungsanlage eingesetzten Umsetzvorrichtung gemäß Anspruch 17 erreicht, wobei die jeweiligen Unteransprüche hierzu zweckmäßige Weiterbildungen aufzeigen.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Bearbeitungssystem, sowie auch bei der für dieses System genutzten Bearbeitungsanlage lässt sich in vorteilhafter Weise eine zeitgleiche Versorgung und Beschickung der Stationen mit den zu bearbeitenden Substraten erreichen, und zwar in Verbindung auch mit einer Umsetzung der jeweiligen Substrate zwischen den Stationen, was es insbesondere bei etwa gleich langen Bearbeitungszeiten innerhalb der jeweiligen Prozessstationen, sowie bei auch kurzer, gegebenenfalls sehr kurzer Bearbeitungszeit von wenigen Sekunden innerhalb der jeweiligen Prozessstationen möglich macht, einen Arbeitsdurchlauf ohne wesentliche Totzeiten zu realisieren. Zudem ermöglicht die lineare Anordnung einen insgesamt sehr kompakten Aufbau mit verringertem Investitionsaufwand.
  • Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Umsetzvorrichtung ermöglicht auch für diese einen Aufbau, der, insbesondere bezüglich der erforderlichen Antriebseinheiten, gegebenenfalls auch für den Antrieb der Greiferarme zu einem verringerten Aufwand führt, der zudem auch unter Verunreinigungsgesichtspunkten in Bezug auf die Reinraumatmosphäre, in der er eingesetzt ist, zweckmäßig ist und auch eine günstige Führung von Versorgungsleitungen bis hin zu den Greiferarmen ermöglicht.
  • Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
  • 1 eine insbesondere in einem Bearbeitungssystem gemäß der Erfindung einzusetzende Bearbeitungsanlage, insbesondere für die Bearbeitung flächiger Substrate unter Reinraumbedingungen, in ihrem grundsätzlichen Aufbau und mit einer auf die Bearbeitungsanlage abgestimmten Umsetzvorrichtung für die Substrate,
  • 2 bis 15 der 1 entsprechende Darstellungen, in denen der vorgegebene Arbeitsablauf durch die Bearbeitungsanlage in Verbindung mit der jeweiligen Lage der die Bearbeitungsanlage durchlaufenden Substrate sowie auch der jeweiligen Stellungen der gezeigten Umsetzvorrichtung veranschaulicht ist,
  • 16 und 17 Details der insbesondere aus 1 ersichtlichen und dort in ihrem grundsätzlichen Aufbau erläuterten Umsetzvorrichtung, wobei 16 in einer schematisierten Schnittdarstellung gemäß Linie XVI-XVI in 17 den Kurbelverbund zwischen den Greiferarmen der Umsetzvorrichtung zeigt und 17 in einem Schnitt XVII-XVII, der in 1 und 16 angegeben ist, die Ausgestaltung eines Drehgelenks in der Verbindung des jeweiligen Greiferarms zu einem mehrgliedrigen, in der Verbindung zu einer Antriebseinheit liegenden Verbindungsarm, und
  • 18 und 19 weitere Ausgestaltungen von insbesondere im Rahmen des erfindungsgemäßen Bearbeitungssystems und/oder der erfindungsgemäßen Bearbeitungsanlage einsetzbaren Umsetzvorrichtungen.
  • Die insbesondere in einem Bearbeitungssystem gemäß der Erfindung einsetzbare, erfindungsgemäße Bearbeitungsanlage ist insgesamt mit 1 bezeichnet und umfasst zwei in zueinander parallelen Reihen 2, 3 liegende Stationen, von denen die der Reihe 2 zugehörigen Stationen allgemein mit 4 und die der Reihe 3 zugehörigen Stationen allgemein mit 5 bezeichnet sind. Die Stationen 4, 5 der Reihen 2, 3 liegen spiegelbildlich zu einem zwischen den Reihen 2, 3 liegenden Tunnel 6, in dem die Linearführung 7 für eine Umsetzvorrichtung 8 vorgesehen ist, die zwei Handhabungseinheiten 9, 10 – strichliert umrissen – umfasst. Jede dieser Handhabungseinheiten 9, 10, die gleich aufgebaut sind, weist einen Fahrteil 11, 12 auf, der vorliegend als Antriebseinheit ausgebildet ist und über einen mehrgliedrigen Verbindungsarm 13, 14 mit einem Greiferarm 15, 16 verbunden ist. Entsprechend der jeweils bevorzugten Ausbildung der mehrgliedrigen und bezüglich ihrer Glieder untereinander antriebsverbundenen Verbindungsarme 13, 14 in der von SCARA-Robotern bekannten Bauweise sind die Greiferarme 15, 16 über die mehrgliedrigen Verbindungsarme 13, 14 so mit den vorliegend als Antriebseinheiten ausgebildeten Fahrteilen 11, 12 verbunden, dass die Greiferarme 15, 16 in allen Drehlagen der Handhabungseinheit 9, 10 sich längs einer Geraden erstrecken, die bezogen auf die Antriebseinheit 9 die Drehgelenke 17, 18 und bezogen auf die Antriebseinheit 10 die Drehgelenke 19, 20 verbindet und die sich, in der Darstellung gemäß 1 mit 21 bzw. 22 bezeichnet, senkrecht zur Linearführung 7 erstreckt.
  • Die greiferarmseitigen, in der Verbindung des jeweiligen Greiferarms 15, 16 zum mehrgliedrigen Verbindungsarm 13 bzw. 14 liegenden Drehgelenke 17, 19 stehen über einen Kurbelverbund 23 in Antriebsverbindung, in den das Drehgelenk 24 eines weiteren Greiferarmes 25 derart eingebunden ist, dass eine synchrone Bewegung der Greiferarme 15, 16 und 25 in allen Schwenklagen der mehrgliedrigen Verbindungsarme 13, 14 zu ihren Antriebseinheiten 11, 12 gegeben ist.
  • Dadurch ist ein synchroner Zugriff der mit ihren Drehgelenken 17, 19 und 24 über den Kurbelverbund 23 verbundenen Greiferarme 15, 17, 25 auf jeweils eine entsprechende Anzahl der in Reihen 2, 3 angeordneten Stationen 4, 5 möglich, wobei die in den Reihen 2 und 3 angeordneten Stationen 4 und 5 zueinander jeweils den gleichen Abstand 44 aufweisen und wobei dieser Abstand dem Abstand der Drehachsen 49 der Drehgelenke 17, 24 bzw. 24, 19 entspricht.
  • Der Zugriff der Greiferarme 15, 16, 25 auf die jeweiligen Stationen 4 oder 5 der Reihe 2 oder 3 erfolgt bei lediglich hin- und hergehender Verstellung der Umsetzvorrichtung 8 längs der Linearführung 7 in ihren Umkehrlagen, wobei die hin- und hergehende Bewegung über eine dem Abstand 44 zweier Stationen 4 oder 5 einer Reihe 2, 3 entspricht und somit die Umkehrlagen im Abstand 44 zueinander liegen.
  • Wenn vorstehend vom Abstand 44 der jeweiligen Stationen 4 bzw. 5 einer Reihe 2 bzw. 3 die Rede ist, so ist hiermit der bezogen auf die jeweilige Station gegebene Arbeitspunkt bezeichnet, auf den der jeweilige Greiferarm 15, 16, 25 beim Zugriff auf diese Station ausgerichtet ist und ausgerichtet auf den über den jeweiligen Greiferarm 15, 16, 25 die Ablage des jeweiligen Substrates in der Station erfolgen soll, und in entsprechender Weise die Aufnahme des Substrates bei dessen Herausnahme aus der Station.
  • Bezogen auf den in 1 grundsätzlich veranschaulichten und eine bevorzugte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Bearbeitungsanlage 1 zeigenden Aufbau sind jeder der Reihen 2, 3 vier Stationen zugeordnet, von denen die an einem Ende der in Reihen 2, 3 einander gegenüberliegenden, mit 4, 5 bezeichneten Stationen Eingabe- und Ausgabestationen bilden, wobei die Eingabestation 26 der Reihe 2 und Ausgabestation 27 der Reihe 3 zugeordnet ist.
  • Am jeweils gegenüberliegenden Ende der jeweiligen Reihe 2, 3 ist eine Leerstation 28 bzw. 29 vorgesehen, und zwischen diesen endseitig vorgesehenen Stationen 26 und 28 bzw. 27 und 29 liegen jeweils Prozessstationen, bezüglich der Reihe 2 die Prozessstationen 30 und 31 und bezüglich der Reihe 3 die Prozessstationen 32 und 33.
  • Die Eingabestation 26, die im Zugriffsbereich des Greiferarmes 15 liegt, ist bevorzugt beispielsweise mit einem Drehteller ausgestaltet, so dass bezogen auf das jeweilige Substrat, falls erforderlich, eine entsprechende gewünschte Drehwinkellage eingestellt werden kann. Der Eingabestation 26 ist eine Übergabekammer 34 vorgelagert, die ein Handhabungsgerät 35 aufnimmt, mittels dessen, wie beispielsweise veranschaulicht, aus einem angedockten Transportbehälters 37 das jeweils angelieferte Substrat, oder eines der jeweils angelieferten Substrate entnommen werden kann. Aus der Übergabekammer 34 erfolgt mittels des Handhabungsgerätes 35 die Übergabe des jeweiligen Substrates auf die Eingabestation 26, wobei zwischen der Übergabekammer 34 und der Eingabestation 26 bevorzugt eine Ventilanordnung vorgesehen ist, so dass in der Eingabestation 26 bereits eine Evakuierung auf ein Reinraumniveau erfolgen kann, das bevorzugt un terhalb dessen liegt, das im Tunnel 6 aufgebaut wird, wobei im Tunnel 6 gegebenenfalls auch Reinstraum- oder Hochvakuumbedingungen hergestellt werden können und wobei im Übergang von der Eingabestation 26 auf den Tunnel 6 eine Ventilanordnung 38 vorgesehen ist, wie sie auch im Übergang von den Prozessstationen 30 bis 33 auf den Tunnel 6 und im Übergang vom Tunnel 6 auf die Ausgabestation 27 vorgesehen ist, in der bevorzugt eine Flutung vorgenommen wird. An die Ausgabestation 27 ist wiederum eine Übergabeskammer 39 angeschlossen, die ein Handhabungsgerät 40 aufnimmt, über das Substrate auf einen nachgeordneten, angedockten Transportbehälter 41 ausgegeben werden.
  • 1 veranschaulicht ergänzend, dass zwischen den an die Übergabekammern 34 und 39 angedockten Transportbehältern 37 und 41 – den dadurch gegebenen, zu einem nicht dargestellten Zufuhrweg offenen Freiraum nutzend – Beistellanordnungen 42, 43 für weitere Transportbehälter vorgesehen sind, die eine bevorratende Anordnung von Transportbehältern ermöglichen, wobei diese Beistellanordnungen 42, 43 über Beistelltische, bevorzugt und erfindungsgemäß über verfahrbare Beistelltische gebildet sind, die zweckmäßigerweise mit einer galgenförmigen Übergabeeinrichtung versehen sind, wie sie beispielsweise in der DE 102 27 213 B4 angesprochen und insbesondere in deren 8 auch dargestellt ist. Eine solche galgenförmige Übergabeeinrichtung ermöglicht auf unkompliziertem Wege einen schnellen Austausch des jeweils an die nachfolgende Übergabeskammer 34 bzw. 39 angeschlossenen Transportbehälters 37, 41, wie dies im Hinblick auf in der Bearbeitungsanlage 1 ablaufende, kurze Verweilzeiten bedingende Arbeitsprozesse zweckmäßig ist.
  • Gerade für solche Bearbeitungsprozesse ist das erfindungsgemäße Bearbeitungssystem mit der erfindungsgemäßen Bearbeitungsanlage von besonderem Interesse, vor allem dann, wenn in den Prozessstationen 30 bis 33 die jeweiligen Bearbeitungs- und damit auch die nötigen Verweilzeiten – etwa gleich lang und vor allem verhältnismäßig kurz sind, so beispielsweise im Bereich auch unterhalb von 10 Sekunden liegen, was eine sehr schnelle Abfolge in der Beschickung bedingt. Dies wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Umsetzvorrichtung 8 ermöglicht, die mit sehr kurzen Verfahrwegen für die Antriebseinheiten 11 und 12 auskommt und die insbesondere aufgrund der den Reihen 4 und 5 endseitig zugeordneten Leerstationen 28, 29, die gegen den Tunnel 6 offen sind und somit auch mit geringem Aufwand zu realisieren sind, ohne zeitlichen Zusatzaufwand die Verbringung, also die Umsetzung der Substrate von der einen Reihe 4 in die andere Reihe 5 ermöglicht. Damit wird ein Bearbeitungsdurchlauf in der Bearbeitungsanlage 1 erreicht, der keine Zusatzzeiten für die Umsetzung der Substrate zwischen den Reihen 4 und 5 bedingt und trotzdem einen bezogen auf die erforderliche Fläche sehr kompakten Aufbau der Bearbeitungsanlage ermöglicht.
  • Der angesprochene Durchlauf der Substrate, die in 1 nicht dargestellt sind, wird anhand der 2 bis 15 veranschaulicht, die verkleinerte Darstellungen zur 1 zeigen und in denen die Positionen der Substrate entsprechend den jeweilig aufeinander erfolgende Arbeitsschritten durch Punkte 45 symbolisiert sind.
  • Ausgangspunkt ist die in 2 dargestellte Arbeitssituation, die sich anschließend an die Arbeitssituation gemäß 15 nach Abschluss eines Arbeitsdurchlaufes für die Substrate ergibt. In der in 2 veranschaulichten Ausgangslage befindet sich die Umsetzvorrichtung 8, die lediglich über eine dem Abstand 44 zwischen zwei aufeinander folgenden Stationen 4 bzw. 5 einer Reihe 2 bzw. 3 hin- und hergehend verfahrbar ist, in dem einen Endpunkt ihres Verfahrweges als Umkehrlage mit Zugriff der Greiferarme 15, 25 und 16 auf die Stationen 26, 30, 31. Wird die Umsetzvorrichtung 8 über den Abstand 44 verfahren, so erreicht sie die gegenüberliegende Endlage als Umkehrlage mit Zugriff der Greiferarme 15, 25, 16 auf die Stationen 30, 31 und 28 gemäß 5. In dieser Umkehrlage werden die Greiferarme 15, 16, 25 von ihrer Ausrichtung auf die Reihe 2 durch Verschwenken über 180° auf die Reihe 3 ausgerichtet und es erfolgt ausgehend von dieser Umkehrlage der Zugriff der Greiferarme 15, 25, 16 zunächst auf die Stationen 29, 33 und 32 und nach Verfahren in die gegenüberliegende Umkehrlage auf die Stationen 33, 32 und 27, gemäß 12. Ausgehend hiervon erfolgt eine erneute Schwenkung der Greiferarme in der Ausrichtung auf die Reihe 2 über einen Schwenkwinkel von 180°, womit gemäß 15 eine Zugriffslage auf die Stationen 26, 30 und 31 der Reihe 2 erreicht ist. In den über den Abstand 44 beabstandeten Umkehrlagen erfolgt somit jeweils die Umstellung der Greiferarme 15, 16, 25 auf die Stationen 4 bzw. 5 der gegenüberliegenden Reihe 2, 3.
  • Für den veranschaulichten Durchlauf jeweils zur Voraussetzung hat, dass seitens der Eingabestation 26 ein Substrat zur Verfügung steht, wenn die Umsetzvorrichtung 8 in Durchlaufrichtung – Pfeil 46 – ein Substrat von der Prozessstation 30 auf die Prozessstation 31 bei gleichzeitiger Befüllung der Prozessstation 30 umsetzt, wobei das auf dem Greiferarm 16 befindliche Substrat in die Leerstation 28 eingeführt wird, und zwar unter Verbleib auf dem Greiferarm 16, von dem es beim nachfolgenden Verschwenken der Umsetzvorrichtung 8 mit entsprechender Ausrichtung der Greiferarme auf die gegenüberliegende Reihe in den Bereich der Leerstation 29 verlagert wird.
  • Dies entspricht einer Ausgangsposition, die bei Umsetzung des Substrates aus der Prozessstation 33 über den Greiferarm 25 auf die Prozessstation 32 bei gleichzeitiger Umsetzung des der Prozessstation 32, über den Greiferarm 15 entnommenen Substrates auf die Ausgabestation 27, eine unmittelbare, gleichzeitig er folgende erneute Beschickung der Prozessstation 33 ermöglicht, so dass die Prozessstationen 30 bis 33 lediglich während des eigentlichen Umsetzvorganges innerhalb einer Reihe 2, 3 nicht belegt sind und ansonsten quasi in Gleichtakt arbeiten, was in Anbetracht der kurzen Verstellzeiten für die Bearbeitungsanlage einen sehr hohen Durchsatz ermöglicht, und zwar bei sehr günstigem Verhältnis zwischen den Bearbeitungszeiten und den Umsetzungszeiten, und damit geringen Verlustzeiten auch bei kurzen Bearbeitungszeiten.
  • Der Kurbelverbund 23 ist im Grundaufbau in den 16 und 17 veranschaulicht, wobei mit 47 ein Tragbalken bezeichnet ist, über den die Drehgelenke 17, 19 und 24 verbunden sind. Die Verbindung erfolgt, bei gleichem Aufbau in den drei Drehgelenken 17, 19, 24, unter Vermittlung von jeweils einer Exzenterscheibe 48, die exzentrisch zur jeweiligen, für alle drei Drehgelenke 17, 19, 24 mit 49 bezeichneten Drehachse des jeweiligen Drehgelenkes 17, 19, 24 liegt und an einem Flansch 50 des jeweiligen Drehgelenkes 17, 19, 24 befestigt ist. Gelagert auf den Exzenterscheiben 48 ist der Tragbalken 47, die jeweiligen Lager sind mit 52 bezeichnet. Über die zu den Drehachsen 49 exzentrische Verbindung der Flansche 50 der Drehgelenke 17, 19, 24 zum Tragbalken 47 sind die von den Drehgelenken 17, 19, 24 ausgehenden Greiferarme 15, 16 bezüglich ihrer jeweilige Drehstellung synchronisiert. Abgeleitet vom Antrieb für die Greiferarme 15, 16 erfolgt auch der Antrieb des mittig dazwischen liegenden Geiferarmes 25, der über den Tragbalken 47 mit den Handhabungseinheiten 9, 10 verbunden und auf diesen abgestützt ist.
  • Jede der Exzenterscheiben 48 weist einen napfförmigen, zur Scheibe 48 lagefesten Aufsatz 53 auf, der zentral, und damit auch zentrisch zur Exzenterscheibe 48 mit einem Achsbolzen 54 versehen ist. Die Achsbolzen 54 sind über ein Antriebsgestänge 55 verbunden, so dass sich aufgrund des Versatzes der Achsbol zen 54 zur Drehachse 49 des jeweiligen Drehgelenkes 17, 19, 24 über die Greiferarme 15 und 16 ein synchroner Antrieb für den mit dem Drehgelenk 24 verbundenen Greiferarm 25 ergibt. Die Funktion dieses Antriebsverbundes entspricht der eines Kurbeltriebes mit durch die Drehachse 49 getragener Kurbel und einem durch den Achsbolzen 54 gebildeten Kurbelzapfen, der jeweils mit dem entsprechenden Kurbelzapfen des hierzu antriebsverbundenen Drehgelenkes über eine Kurbelstange verbunden ist. Nicht dargestellt ist in 17, dass der jeweilige Greiferarm 15, 16 bzw. 25 auf dem napfförmigen Aufsatz 53 befestigt ist.
  • Das Antriebsgestänge 55 liegt im jeweiligen Überdeckungsbereich zum Drehgelenk 17, 19, 24 innerhalb des durch den napfförmigen Aufsatz 53 begrenzten Napfraumes 56 und es ist zur Durchführung des Antriebsgestänges 55 die Umfangswand dieses Napfraumes 56 über einen einem Teilkreis entsprechenden Umfangsbereich mit einer Aussparung 57 versehen, die den Querversatz des Antriebsgestänges 55 ermöglicht, der sich aufgrund der Exzentrizität des Achsbolzens 54 zur Drehachse 49 bei der Verschwenkung der Greiferarme 15, 16, 25 im Betriebsablauf, wie anhand der 2 bis 15 geschildert ist, ergibt. Die geschilderte Ausgestaltung des Kurbelverbundes 23 hat weiter den Vorteil, dass Verbindungsleitungen, so insbesondere Kabel zentral durch die Drehgelenke 17, 19, 24 geführt werden können, da durch die Ausbildung des Kurbeltriebs als Exzentertrieb Schwenkbewegungen frei laufender Kurbeln vermieden werden. Darüber hinaus bietet die geschilderte Ausgestaltung günstige Voraussetzungen für einen zumindest im Wesentlichen gekapselten Aufbau der Drehgelenke 17, 19, 24, so dass Verunreinigungen sowohl in den Prozessstationen wie auch innerhalb des Tunnels 6, in dem bevorzugt Rein- oder Reinstraumarbeitsbedingungen herrschen, vermieden werden.
  • Durch die Erfindung ist somit insgesamt eine Bearbeitungsanlage 1, insbesondere für die Bearbeitung flächiger Substrate unter Rein- und/oder Reinstraum- bis hin zu Hochvakuumbedingungen, geschaffen, die mit in zwei Reihen 2, 3 angeordneten Stationen 4, 5 und mit einer Umsetzvorrichtung 8 ausgebildet ist, welche linear zwischen den in den Reihen 2, 3 angeordneten Stationen 4, 5 derart pendelnd getaktet zwischen Zugriffsstellungen auf jeweils mehrere Stationen 4 bzw. 5 einer Reihe 2 bzw. 3 verfahrbar ist, dass sich bei gleicher Taktfolge unter Umkehr der Durchlaufrichtung der Substrate beim Übergang von der einen Reihe 2 auf die andere Reihe 3 entlang der Reihen 2, 3 ein Durchlauf über alle Stationen 4, 5 ergibt.
  • Eine insbesondere mit einer solchen Bearbeitungsanlage 1 einsetzbare Umsetzvorrichtung 8 weist zwei zueinander beabstandet angeordnete, linear verfahrbare Handhabungseinheiten 9, 10 auf, die jeweils eine Antriebseinheit 11, 12 und ausgehend von dieser einen auf einen Greiferarm 15, 16 auslaufenden, mehrgliedrigen Verbindungsarm 13, 14 aufweisen und die über einen Kurbelverbund 23 gekoppelt sind, der auf den zwischen den Verbindungsarmen 13, 14 und den Greiferarmen 15, 16 liegenden Drehgelenken 17, 19 abgestützt ist, wobei der Kurbelverbund 23 die Trag- und Antriebsverbindung für einen dritten, mit seinem Drehgelenk 24 in den Kurbelverbund 23 integrierten Greiferarm 25 bildet, welcher über den Kurbelverbund 23 auf den Handhabungseinheiten 9, 10 abgestützt und abgezweigt von deren Antriebseinheiten 11, 12 angetrieben ist.
  • Eine erfindungsgemäße Bearbeitungsanlage 1, insbesondere für flächige Substrate unter Rein- und/oder Reinstraumbedingungen, ist somit im Hinblick auf einen geringen Raumbedarf bei hohem Durchsatz und in den jeweiligen Stationen 4, 5, insbesondere in Prozessstationen 30 bis 33 jeweils etwa gleichen, kurzen Verweilzeiten mit einer Umsetzvorrichtung 8 ausgebildet, die linear zwischen den in Reihen 2, 3 angeordneten Stationen 4, 5 verfahrbar ist und hin- und hergehend bei kurzen Verfahrwegen ge taktet jeweils den Zugriff auf mehrere Stationen 4, 5 zunächst der einen Reihe 2 und danach der anderen Reihe 3 in einer Weise jeweils über die Reihe durchlaufend ermöglicht, dass sich bei gleicher Taktfolge und unter Umkehrung der Durchlaufrichtung beim Übergang von der einen Reihe 2 auf die andere Reihe 3 ein Durchlauf über alle Stationen 4, 5 ergibt.
  • 18 veranschaulicht eine Ausgestaltung der Bearbeitungsanlage 1 gemäß den 1 bis 15 in einer der Darstellung gemäß 3 entsprechenden Positionierung, die aus Darstellungsgründen gewählt wurde, um die in Ergänzung zu den genannten Figuren in 18 veranschaulichte starre Antriebsverbindung 58 zwischen den Fahrteilen 11 und 12 deutlich sichtbar werden zu lassen. In Verbindung mit der Linearführung 7 ergibt sich so ein versteifter Grundaufbau der als Baueinheit ausgestaltete Umsetzvorrichtung 8, wobei sich eine solche Ausgestaltung insbesondere auch als zweckmäßig erweist, um in Verbindung mit schnellen Verstellvorgängen auftretenden Beschleunigungskräften unerwünschte Schwingungen zu vermeiden.
  • 19 dient der Veranschaulichung einer Erweiterung des verbindungsgemäßen Bearbeitungssystems über den anhand den 1 bis 15 veranschaulichten Grundaufbau hinaus, wobei anstelle des in 1 bis 15 gezeigten Aufbaus mit lediglich vier Prozessstationen nunmehr – als Beispiel – je Reihe 2, 3 eine weitere Prozessstation 61, 62 vorgesehen ist. Nunmehr sind also, bezogen auf 19, wobei für entsprechende Teile die in 1 bis 15 verwendeten Bezugszeichen beibehalten werden, je Reihe 2, 3 fünf Stationen 4 bzw. 5 vorgesehen, in der Reihe 2 die Stationen 26, 30, 31, 61 und 28 und in der Reihe 5 die Stationen 27, 32, 33, 62 und 29. Entsprechend der vergrößerten Anzahl der Stationen 4 bzw. 5 ist auch die Zahl der Greiferarme erhöht, und es ist ein zusätzlicher Greiferarm 63 vorgesehen, der Bestandteil einer strichliert umrissenen Handhabungseinheit 64 ist, die einen Fahrteil 65 aufweist und deren Fahrteil 65 mit dem Greiferarm 63 über einen Verbindungsarm 66 verbunden ist. Die Handhabungseinheit 64 entspricht im Aufbau den Handhabungseinheiten 9 und 10, wie sie anhand der Umsetzvorrichtung 8 zu 1 bis 15 erläutert ist. Auf diese Ausführungen wird verwiesen. In 19 ist, entsprechend der erhöhten Zahl der Stationen 4 und 5 eine Umsetzvorrichtung 67 veranschaulicht, die sich wiederum insgesamt als Baueinheit 68 darstellt, die sich aber aus einer entsprechenden Umsetzvorrichtung 8 gestalteten Baugruppe 59 und einer Baugruppe 69 zusammensetzt, die durch die Handhabungseinheit 64 gebildet ist. Entsprechend dem anhand der 1 bis 15 erläuterten funktionalen Ablauf ist auch bei dieser Ausgestaltung ein synchrones Arbeiten der Greiferarme 15, 16, 25, 63 gefordert, und in entsprechender Weise eine gemeinsame Verstellbarkeit der Fahrteile 11, 12 und 65, wozu entsprechend der Darstellung in 18 eine Verkopplung der Fahrteile 11, 12 und 65 über eine Zug-Druckstangenverbindung 60 vorgesehen ist.
  • 19 ist gleichzeitig ein Beispiel für die Erweiterbarkeit des erfindungsgemäßen Bearbeitungssystems, bzw. der erfindungsgemäßen Bearbeitungsanlage auch auf eine größere Anzahl von Stationen, wobei mit Baugruppen gearbeitet werden kann, die ihrerseits, wie die Baugruppe 59, bereits mehrere Greiferarme umfassen oder mit Baugruppen 69, die durch einzelne Handhabungseinheiten, wie die Handhabungseinheit 64, gebildet sind. Dementsprechend liegt es auch im Rahmen der Erfindung, die erfindungsgemäße Bearbeitungsanlage bezüglich der Umsetzvorrichtung aus eigenständigen Handhabungseinheiten, wie der Handhabungseinheit 64, aufzubauen, die untereinander in Verstellrichtung entlang der Linearführung 7 starr verkoppelt sind und bezüglich ihrer Greiferarme zumindest so weit in ihren Verstellbewegungen synchronisiert sind, dass sich eine gemeinsame taktende Verstellung realisieren lässt, bei gegebenenfalls in den Zugriffs zeiten auf die Stationen individualisierten Bewegungsabläufen einzelner Greiferarme.
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10227213 B4 [0021]

Claims (25)

  1. Bearbeitungssystem für flächige Substrate, insbesondere unter Rein-, Reinstraum- oder Hochvakuumbedingungen, mit Stationen (4, 5), die in zueinander parallelen Reihen (2, 3) einander gegenüberliegend mit gleichem Abstand zueinander angeordnet sind, und einer zwischen den Reihen (2, 3) liegenden Umsetzvorrichtung (8), welche bei in einer Reihe (2 bzw. 3) liegenden n-Stationen (4 bzw. 5) n – 1 angetriebene, auf die Stationen (4, 5) zugreifende Greiferarme (15, 16, 25) aufweist, welche in Längsrichtung der Reihen (2, 3) lediglich hin- und hergehend zwischen im Abstand zweier aufeinander folgender Stationen (4 bzw. 5) einer Reihe 2 bzw. 3 zueinander liegenden Umkehrlagen verfahrbar ist, in denen die Greiferarme (15, 16, 25) jeweils von ihrer Zugriffslage auf die eine Reihe (2 bzw. 3) in ihre Zugriffslage auf die andere Reihe (3 bzw. 2) schwenken, und in deren einer Umkehrlage die Substrate nach Durchlauf über die Stationen (4) einer ersten Reihe (2) von einer Leerstation (28) dieser ersten Reihe (2) auf eine gegenüberliegende Leerstation (29) der anderen, zweiten Reihe (3) umgesetzt werden und die zweite Reihe (3) in Gegenrichtung zur ersten Reihe (2) durchlaufen.
  2. Bearbeitungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Reihen (2, 3) die Leerstationen (28, 29) in Verfahrrichtung der Umsetzvorrichtung (8) gegenüberliegend zur Eingabe- und Ausgabestationen (26, 27) vorgesehen sind.
  3. Bearbeitungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzvorrichtung (8) längs einer Linearführung (7) verfahrbare Handhabungseinheiten (9, 10) aufweist, die auf der Linearführung (7) über Greiferarme (15, 16) tragende Fahrteile (11, 12) abgestützt sind.
  4. Bearbeitungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrteile (11, 12) längs der Linearführung (7) abstandsgesteuert verfahrbar sind.
  5. Bearbeitungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrteile (11, 12) in Richtung der Linearführung (7) lagefest gegeneinander abgestützt sind.
  6. Bearbeitungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzvorrichtung (8) aus mehreren, zumindest eine Handhabungseinheit (9, 10) umfassenden Baugruppen aufgebaut ist, die untereinander in Richtung der Linearführung (7) lagefest gegeneinander abgestützt sind und eine gemeinsam verfahrbare Baueinheit bilden.
  7. Bearbeitungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Fahrteil (11, 12) der Umsetzvorrichtung (8) angetrieben ist und oder als Antrieb ausgebildet ist.
  8. Bearbeitungsanlage, insbesondere für die Bearbeitung flächiger Substrate unter Rein-, Reinstraum- oder Hochvakuumbedingungen, insbesondere in einem Bearbeitungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 einsetzbare Bearbeitungsanlage, mit in zueinander parallelen Reihen (2, 3) angeordneten Stationen (4, 5) und zwischen den Reihen (2, 3) längs derselben verfahrbarer Umsetzvorrichtung (8) mit schwenkbaren und in die Stationen (4, 5) ausfahrbaren Greiferarmen (15, 16, 25), bei der die insbesondere eine Baueinheit bildende Umsetzvorrichtung (8) n – 1 mit ihren Drehachsen (49) in dem Abstand (44) zweier in einer Reihe (2, 3) aufeinander folgender Stationen (4, 5) entsprechendem Abstand zueinander liegende, insbesondere synchron angetriebene Greiferarme (15, 16, 25) aufweist, die über eine in Längsrichtung der Reihen verlaufende Umschlagebene zwischen Zugriffslagen aufeinander gegenüberliegende Stationen (4, 5) verschwenkbar sind, wobei die Substrate die einander gegenüberliegenden Reihen (2, 3) in entgegengesetzter Richtung durchlaufen, wobei ferner – in Richtung der Reihen (2, 3) – an einem Ende einander gegenüberliegende Ein- und Ausgabestationen (26, 27) und am anderen Ende einander gegenüberliegende Leerstationen (28, 29) vorgesehen sind, und wobei die Umsetzvorrichtung (8) – in Längsrichtung der Reihen (2, 3) – lediglich über eine dem Abstand (44) zwischen aufeinander folgenden Stationen (4, 5) einer Reihe (2, 3) entsprechende Strecke hin- und hergehend zwischen Umkehrlagen verfahrbar ist, in denen die Greiferarme (15, 16, 25) jeweils von ihrer Zugriffslage auf die eine Reihe (2 bzw. 3) in ihre Zugriffslage auf die andere Reihe (3 bzw. 2) schwenken.
  9. Bearbeitungsanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzvorrichtung (8) mehrere Handhabungseinheiten (9, 10) aufweist, die über ihre Fahrteile (11, 12) längs einer Linearführung (7) verfahrbar sind.
  10. Bearbeitungsanlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrteile (11, 12) der Handhabungseinheiten (9, 10) in Richtung der Linearführung (7) starr miteinander verbunden sind.
  11. Bearbeitungsanlage nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrteile (11, 12) über eine durchlaufende Zug-Druckstangenverbindung aneinander angeschlossen sind.
  12. Bearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingabestation (26) eine im Anschluss an eine mit einem Handhabungsgerät (35) versehene Übergabekammer (34) liegende Evakuierungskammer (36) aufweist.
  13. Bearbeitungsanlage nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Evakuierungskammer (36) eine Vorrichtung, insbesondere einen Drehteller, zur Ausrichtung der jeweiligen Substrate auf eine gewünschte Drehlage aufweist.
  14. Bearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgabestation (27) eine im Übergang zu einer Übergabekammer (39), die ein Handhabungsgerät (40) aufnimmt, liegende Flutungseinrichtung (51) vorgesehen ist.
  15. Bearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzvorrichtung (8) in einem geschlossenen, gegen die Umgebungsatmosphäre abgegrenzten, insbesondere unter Rein-, Reinstraum- oder Hochvakuumbedingungen stehenden Tunnel (6) angeordnet ist, an den von den Stationen (4, 5) die prozessabhängig dagegen abzugrenzenden Stationen, insbesondere die Eingabe- und Ausgabestationen (26, 27) und die Prozessstationen (30 bis 33) über Ventilanordnungen (38) angeschlossen sind.
  16. Bearbeitungsanlage nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Leerstationen (28, 29) gegen den Tunnel (6) offen sind und insbesondere ein Teil des Tunnels (6) bilden.
  17. Umsetzvorrichtung für eine Bearbeitungsanlage, insbesondere für eine unter Rein-, Reinstraum- oder Hochvakuumbedingungen arbeitende Bearbeitungsanlage von flächigen Substraten gemäß den Ansprüchen 8 bis 16, mit in Reihe angeordneten Stationen (3, 4), längs derer die Umsetzvorrichtung (8) linear verfahrbar ist, welche Handhabungseinheiten (8, 9) für die Substrate aufweist, wobei eine Handhabungseinheit (8, 9) mit einem längs einer Linearführung (7) verfahrbaren Fahrteil (11, 12), einen vom insbesondere angetriebenen Fahrteil (11, 12) ausgehenden, bevorzugt mehrgliedrigen Verbindungsarm (13, 14) und einen daran anschließenden Greiferarm (15, 16) versehen ist und wobei die Umsetzvorrichtung (8) mehrere, entsprechend den Stationen (4, 5) beabstandete, auf Fahrteilen (11, 12) abgestützte Greiferarme (15, 16) aufweist und mehrere Handhabungseinheiten (9, 10) der Umsetzvorrichtung (8) mindesten eine Baugruppe einer verfahrbaren Baueinheit bilden.
  18. Umsetzvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einer Baueinheit verbundenen Handhabungseinheiten (9, 10) untereinander antriebsverbundene Fahrteile (11, 12) aufweisen.
  19. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die angetriebenen Fahrteile (11, 12) symmetrisch angesteuert verfahrbar sind.
  20. Umsetzvorrichtung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrteile (11, 12) der Handhabungseinheiten (9, 10) über eine Zug-Druckverbindung (70), insbesondere eine Stangenverbindung gegeneinander abgestützt sind.
  21. Umsetzvorrichtung, insbesondere nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass, bezogen auf eine Handhabungseinheit (9, 10), der Fahrteil (11, 12) mit dem Verbindungsarm (13, 14) und der Verbindungsarm (13, 14) mit dem Greiferarm (15, 16) jeweils über Drehgelenke (17, 19) antriebsverbunden ist, dass der Greiferarm (15, 16) sich in allen Drehlagen der Handhabungseinheit (9, 10) längs einer die Drehgelenke (17, 18; 19, 20) verbindenden Geraden erstreckt, dass die greiferarmseitigen Drehgelenke (17, 19) der jeweils einem Fahrteil (11, 12) zugehörigen Greiferarme (15, 16) über einen Kurbelverbund (23) verbunden sind und dass zumindest ein weiterer Greiferarm (25) mit seinem greiferarmseitigen Drehgelenk (24) im Kurbelverbund (23) der den Handhabungseinheiten (9, 10) zugehörigen Greiferarme (15, 16) liegt und über den Kurbelverbund (23) getragen und angetrieben ist, derart, dass die über den Kurbelverbund (23) verbundenen Greiferarme (15, 16, 25) mit den zugehörigen Fahrteilen (11, 12) eine Baugruppe bilden.
  22. Umsetzvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbelverbund (23) bei gleicher Exzentrizität eine zu den Drehachsen (49) der greiferarmseitigen Drehgelenke (17, 19, 24) exzentrisch gelagerten Tragbalken (51) und ein die Drehgelenke (17, 19, 24) verbindendes Antriebsgestänge (55) umfasst.
  23. Umsetzvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die greiferarmseitigen Drehgelenke (17, 19, 24) jeweils eine Exzenterscheibe (48) umfassen und über Lager (52) tragend mit dem Tragbalken (51) verbunden sind.
  24. Umsetzvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Traggestänge (25) zur jeweiligen Exzenterscheibe (48) zentrisch drehbar abgestützt ist.
  25. Umsetzvorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Umsetzvorrichtung (67) mehrere zu einer Baugruppe (59) zusammengefasste Greiferarme (15, 16, 25) mit gemeinsamer Abstützung gegen die Linearführung (7) über Fahrteile (11, 12) sowie zumindest eine weitere Handhabungseinheit (64) mit einem Fahrteil (65) als weitere Baugruppe (69) mit Fahrteil (65) umfasst, wobei die Fahrteile (11, 12, 65) der eine Baueinheit bildenden Umsetzvorrichtung (67) in Richtung der Linearführung (7) synchron angetrieben und/oder starr verbunden sind.
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