DE102013018291A1

DE102013018291A1 - Arbeitseinheit einer Reinraumanlage

Info

Publication number: DE102013018291A1
Application number: DE102013018291.3A
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: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2015-05-21
Anticipated expiration: 2033-11-01
Also published as: CN105793972A; DE102013018291B4; WO2015062732A1; CN105793972B

Abstract

Eine Arbeitseinheit (1) einer Reinraumanlage weist ein zentrales Basismodul (2), eine Handhabungsvorrichtung (3) und drehbar um das Basismodul (2) eine Drehabstützung (7) für im Zugriffsbereich der Handhabungsvorrichtung (3) liegende Anschlussmodule (5) auf.

Description

Arbeitseinheiten in Reinraumanlagen sind häufig modular aufgebaut und ihrerseits zu Clustern verbunden, wobei die Module oder die Arbeitseinheiten zur Gewährleistung atmosphärischer Sonderbedingungen, insbesondere Vakuum- und/oder Reinraumbedingungen bis hin zu hohen und höchsten Reinraumqualitäten, gekapselt ausgeführt sind, bei meist schleusenartigen Übergängen.
In einer einfachen Grundkonfiguration besteht eine solche Arbeitseinheit aus einem zentralen Basismodul, um das umfangsseitig Anschlussmodule angedockt sind, wie beispielsweise Speicher-, Prozess-, Sortier- und/oder Übergabemodule, auf die eine im Basismodul zentral angeordnete Handhabungsvorrichtung zur Beschickung und/oder Umsetzung von Substraten zugreift.
In Abhängigkeit von der Größe der Fläche der meist planaren Substrate ergibt sich im Vergleich zu Anlagen, in denen Substrate kleinerer Flächenabmessungen behandelt werden, schon für das Basismodul ein größerer Flächenbedarf. Darüber hinaus ist ein im Durchmesser großes Basismodul aber auch erforderlich, wenn an dieses umfangsseitig eine größere Anzahl von Anschlussmodulen anzudocken ist, da diese bei der angesprochenen Größe der Substrate ebenfalls einen entsprechenden Flächenbedarf haben. Hieraus ergeben sich bei der Beschickung der stationär um das Basismodul umfangsseitig gruppierten Anschlussmodule, wie auch beim Umsetzen der Substrate zwischen diesen Anschlussmodulen, für die zentral im Basismodul angeordnete Handhabungsvorrichtung recht lange Schwenk- oder Verfahrwege, was schon im Hinblick auf die mögliche Arbeitskapazität einer solchen, hohe Investitionen erfordernden Arbeitseinheit nicht tragbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Arbeitseinheit mit im Umkreis um ein Basismodul mit zentraler Handhabungsvorrichtung angeordneten Anschlussmodulen so auszugestalten, dass sich mit dieser auch für großflächige Substrate vorteilhaft kurze Durchlaufzeiten erreichen lassen.
Erreicht wird dies mit einer Arbeitseinheit gemäß dem Anspruch 1. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige Weiterbildungen.
Entsprechend ihrem Einsatz als zumindest Teil einer Reinraumanlage sind bei der erfindungsgemäßen Arbeitseinheit deren Module im Hinblick auf die Aufrechterhaltung der jeweils geforderten atmosphärischen Sonderbedingungen, insbesondere bis hin zu hohen Unterdrücken, gekapselt. Aufgebaut ist die Arbeitseinheit aus einem Basismodul mit zentraler, um eine zentrale, stationäre Drehachse drehbarer Handhabungsvorrichtung und in deren radialem Zugriffsbereich umfangsseitig zum Basismodul zu positionierenden transportablen Anschlussmodulen, die stirnseitig Beschicköffnungen aufweisen.
Die transportablen Anschlussmodule sind, in den Zugriffsbereichen der Handhabungsvorrichtung verbracht, über eine Drehabstützung getragen und positioniert, die zur zentralen Drehachse koaxial umfangsseitig zu einer Ummantelung des Basismoduls liegt und die die Handhabungsvorrichtung umschließt.
In der Ummantelung sind den stirnseitigen Beschicköffnungen der Anschlussmodule entsprechende Durchgriffsöffnungen vorgesehen. Die Durchgriffsöffnungen und die Beschicköffnungen sind zur Kapselung des Basismoduls und der Anschlussmodule jeweils über Deckel verschließbar, die über eine im Übergangsbereich zwischen der Ummantelung den Anschlussmodulen jeweils angeordnete Stellvorrichtung längs der Ummantelung zwischen einer ihren Schließstellungen entsprechenden Axiallage und einer aus dem Durchgriffsbereich der Handhabungsvorrichtung entfernten Öffnungslage verstellbar sind.
Dies unabhängig davon, ob die die Handhabungsvorrichtung radial umschließende Ummantelung drehfest, oder bezogen auf die Drehachse der Handhabungsvorrichtung, drehbar angeordnet ist, wobei bei drehfester Abstützung der Ummantelung die Drehabstützung um die Ummantelung drehbar ist und bei drehbarer Ummantelung die Drehabstützung mit der Ummantelung, bevorzugt mitdrehend getragen verbunden ist. In beiden Fällen kann die zwischen der Ummantelung des Basismoduls und einem jeweiligen Anschlussmodul liegende Schleusenanordnung der Ummantelung zugeordnet angeordnet sein, wobei bei drehfester Ummantelung die Drehabstützung zweckmäßigerweise unmittelbar drehbar zur Ummantelung abgestützt ist.
Im Rahmen der Erfindung liegt es, dass die Drehabstützung durch ein zur Ummantelung drehbares oder drehfestes Tragteil gebildet wird, auf das das jeweilige Anschlussmodul, insbesondere in seiner Ausbildung als Transportmodul, aufgesetzt ist. Das Tragteil kann hierbei mit einem Fahrwerk versehen sein, so dass das Anschlussmodul gegen das Basismodul zu verfahren ist und über sein mit dem Tragteil verbundenes Fahrwerk, gegebenenfalls ausgehoben gegenüber der Verfahrebene, mit dem Basismodul verdockt wird.
Grundsätzlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, bei Ausbildung eines Anschlussmoduls als Transportmodul dieses Transportmodul verbleibend mit einem Fahrgestell zu versehen, das zum Andocken des Transportmoduls tragend zum Basismodul, insbesondere zu dessen Ummantelung verbunden wird. Bevorzugt wird eine Koppelverbindung zwischen Transportmodul und Tragteil vorgesehen, durch die, bei auf die Andocklage abgestimmter Positionierung des Tragteils zur Ummantelung, das Transportmodul in seine Andocklage verschoben werden kann. Anordnungen dieser Art sind in den Anmeldungen des Anmelders mit den Aktenzeichen 10 2013 016 597.0 und 10 2013 016 598.9 näher erläutert, auf die Bezug genommen wird.
Eine Arbeitseinheit einer Reinraumanlage in einer erfindungsgemäßen Grundkonfiguration, umfassend ein Basismodul mit Handhabungsvorrichtung, die Handhabungsvorrichtung umschließender Ummantelung und einer außenseitig umschließend zur Ummantelung angeordneten, um die Ummantelung drehbaren Drehabstützung für auf der Drehabstützung getragene Anschlussmodule, die im Zugriffsbereich der Handhabungsvorrichtung liegen, ist insbesondere für einen Einsatz als Sorter geeignet, also eine Sortiervorrichtung für zu sortierende und über Transportbehälter als Anschlussmodule chaotisch angelieferte Substrate, wobei jeweils eine Anzahl solcher Substrate in einem Transportbehälter untergebracht sind. Anschlussmodule können aber auch durch Prozess-, Speicher- oder beispielsweise Übergabemodule gebildet sein, sofern die insoweit ablaufenden Bearbeitungsprozesse oder sonstigen Arbeitsbedingungen durch die Anordnung der Anschlussmodule auf einer Drehabstützung nicht behindert werden. In Umkehrung des vorgeschilderten Ablaufs können die Substrate über diese Grundkonfiguration auch auf die Transportbehälter zurückgefördert werden.
In Abhängigkeit von den über die Handhabungsvorrichtung jeweils vorzunehmenden Tätigkeiten ist es zweckmäßig, die drehbare Handhabungsvorrichtung hubverstellbar anzuordnen, so beispielsweise um kleine Beträge, um mit Abstand übereinander gestapelt in Transportbehältern untergebrachte Substrate zunächst auszuheben und anschließend daran zu verfahren, oder auch um größere Beträge, um auf höhenversetzt etwa übereinander angeordnete Anschlussmodule zuzugreifen.
Wird überlagert zu dem drehbaren und radial verfahrbar angetriebenen Greiferteil der Handhabungsvorrichtung koaxial ein drehbar angetriebenes Speicherkarussell vorgesehen, so ist aufgrund der Hubverstellung der Handhabungsvorrichtung ein Zugriff auch auf das darüberliegende Speicherkarussell möglich, womit die Möglichkeit einer Zwischenablage für über die Handhabungsvorrichtung umgesetzte Substrate geschaffen ist. Eine solche Zwischenablage ist insbesondere zweckdienlich in Verbindung mit Ausgestaltungen, bei denen eine erfindungsgemäße Arbeitseinheit mit einer weiteren Arbeitseinheit zu einem Cluster zusammengeführt wird und Substrate in vorgegebener Abfolge oder Ausrichtung auf die weitere Arbeitseinheit übergeben werden sollen.
Dies lässt sich in Verbindung mit einer Ausgestaltung des Basismoduls mit einer Handhabungseinrichtung und einem überlagert zu diesem achsgleich angeordneten Speicherkarussell in besonders günstiger Weise realisieren, wenn höhenversetzt zur Drehabstützung und den darauf auflagernden Anschlussmodulen umfangsseitig zur Ummantelung im radialen Zugriffsbereich der axial entsprechend hubverstellten Handhabungsvorrichtung Übergabemodule vorgesehen werden, auf die über eine Handhabungsvorrichtung der zu beliefernden Arbeitseinheit zugegriffen wird.
Im Rahmen der Erfindung ist es insbesondere auch zweckmäßig, dass die Übergabemodule bezüglich ihrer jeweiligen Übergabeöffnungen mit entsprechenden Schleusen versehen und auf jeweils gewünschte atmosphärische Sonderbedingungen, so auch Vakuumbedingungen, einstellbar sind. Die zu den Anschlussmodulen höhenversetzte Anordnung von Übergabemodulen ist vorteilhaft, da so eine möglichst große Anzahl von Anschlussmodulen um ein Basismodul gruppiert werden kann und die Übergabemodule diesbezüglich keine Beschränkung bedingen. Zweckmäßig ist es im Rahmen der Erfindung, mehrere nebeneinanderliegende Übergabemodule, insbesondere Übergabebehälter, vorzusehen, die im Zugriffsbereich der zu beliefernden Arbeitseinheit liegen.
Bezogen auf die erfindungsgemäße Arbeitseinheit mit zentraler Handhabungsvorrichtung, diese umgreifender Ummantelung und außenseitig zur Ummantelung im Zugriffsbereich der Handhabungsvorrichtung liegenden Anschlussmodulen ist es insbesondere im Hinblick auf deren Einsatz als Sorter, aber nicht nur hierfür, zweckmäßig, wenn in dem von der Handhabungsvorrichtung im Zugriff auf ein jeweiliges Anschlussmodul überfahrenen Radialbereich eine Mess- und/oder Justiereinrichtung überfahren wird, die bezogen auf ein jeweils vom Greiferteil der Handhabungsvorrichtung befördertes Substrat Identifizierungsmerkmale erfasst und/oder dessen zentrierte, lagerichtige Positionierung zum Greiferteil ermöglicht. Als Messvorrichtung ist ein zweckmäßigerweise in einem vom radial ausfahrbaren Greiferteil überfahrenen Radialbereich angeordneter Messkopf vorgesehen, wobei der Messkopf koaxial und drehfest abgestützt zur Handhabungsvorrichtung, mit dem Greiferteil mitdrehend, angeordnet ist. Ferner ist die Messeinrichtung bevorzugt mit einem Messtisch ausgebildet, zu dem das Greiferteil höhenverstellbar ist, so dass sich für über das Greiferteil versetzte Substrate als Zwischenstation eine Ablageposition auf dem rotierbar angetriebenen Messtisch realisieren lässt. Abgelegt auf dem Messtisch ist so über die Messeinrichtung auch eine Positionierung und Zentrierung des jeweiligen Substrates möglich, derart, dass dieses zum Greiferteil die geforderte zentrierte und ausgerichtete Lage einnimmt, wenn das Substrat wieder von dem Greiferteil ergriffen und weiterbefördert wird.
Die Ummantelung kann, wie bereits angesprochen, konzentrisch zur Handhabungsvorrichtung drehbar oder auch stationär angeordnet sein, weist in jedem Fall aber Durchgriffsöffnungen auf jeweils über die Drehabstützung angedockte Anschlussmodule, bzw. deren Beschicköffnungen auf. Ist die Ummantelung drehfest angeordnet, so ergibt sich entsprechend zu Haltepositionen der über die Drehabstützung längs des Umfangs der Ummantelung verfahrbaren Anschlussmodule in einem Ringsegment der Drehabstützung eine entsprechende Anordnung von Durchgriffsöffnungen. Ist die Ummantelung drehbar angetrieben, so ist im Regelfall eine drehfeste Zuordnung der Drehabstützung zur drehenden Ummantelung vorgesehen, womit es möglich wird, die Ummantelung als Träger für die Drehabstützung zu nutzen und Ummantelung und Drehabstützung gemeinsam anzutreiben. Ein solcher Antrieb ist zweckmäßigerweise im Basismodul vorgesehen und abtriebsseitig mit der Ummantelung verbunden, wobei die Ummantelung bevorzugt umfangsseitig an der Tragabstützung des Basismoduls gelagert ist.
Wird die Ummantelung drehbar abgestützt, so ist diese drehbare Abstützung der Ummantelung zweckmäßigerweise auf einen unteren, von der Tragabstützung ausgehenden und bis auf die Höhe der Übergabeöffnungen zu den Anschlussmodulen sich erstreckenden Bereich beschränkt. Der darüberliegende Bereich der Ummantelung ist zweckmäßigerweise feststehend, wobei dieser Teil der Ummantelung die Übergabemodule, insbesondere Übergabebehälter, trägt und oben zweckmäßigerweise mit Einblasöffnungen für Reinluft oder dergleichen versehen ist.
Im Rahmen der Erfindung bilden insbesondere im Hinblick auf einen Zugriff des Greiferteils auf höhenversetzt liegende Module, wie zum Beispiel als Transportmodule ausgebildete Anschlussmodule und Übergabemodule, die Handhabungsvorrichtung mit Speicherkarussell und die über einen Tragarm getragener Messeinrichtung eine Baueinheit, in der das Greiferteil relativ zu Speicherkarussell und Messeinrichtung hubverstellbar ist und die insgesamt in ihrer Höhenlage verstellbar und auf die höhenversetzt liegenden Module ausgerichtet werden kann.
Wie angesprochen bildet die beschriebene Arbeitseinheit als erste Arbeitseinheit einen Teil eines Clusters, der durch mindestens zwei Arbeitseinheiten gebildet ist, bei dem die Übergabemodule, insbesondere Übergabebehälter, der ersten Arbeitseinheit im Zugriffsbereich einer Transferkammer, insbesondere einer Transfergondel einer zweiten Arbeitseinheit liegen, wobei die Transfergondel höhenverstellbar an einem auskragenden Tragarm eines Tranferroboters hängt, der zentral zu in seinem radialen Zugriffsbereich angeordneten und über die Transfergondel zu beschickenden Anschlussmodulen liegt. Diese Anschlussmodule können im Hinblick auf die Verwendung eines Transferroboters mit radial auskragenden Tragarm für die Transfergondel entsprechend der Länge des Tragarmes auf einem Kreisring großen Durchmessers um die zentrale Achse des Transferroboters angeordnet sein, so dass sehr großflächige Anschlussmodule in großer Anzahl um den Transferroboter angeordnet sein können, der als Roboter in üblicher Weise sowohl in seiner Arbeitshöhe wie auch in seiner radialen Ausgriffslänge an die jeweiligen Gegebenheiten anzupassen ist und somit auch in günstiger Weise eine überschneidende Anordnung der ersten und der zweiten Arbeitseinheit ermöglicht. In einer überschneidenden Anordnung ist die erste Arbeitseinheit mit ihren Übergabemodulen, insbesondere Übergabebehältern, im Wesentlichen im Bereich, gegebenenfalls auch anstelle eines Anschlussmoduls zur zweiten Arbeitseinheit umfangsseitig in die zweite Arbeitseinheit integriert und damit mit ihren Übergabemodulen, insbesondere Übergabebehältern, ähnlich wie die Anschlussmodule der zweiten Arbeitseinheit zur Transfergondel des Transferroboters platziert.
Im Hinblick auf die jeweiligen Reinraumbedingungen, insbesondere auch Vakuumbedingungen, unter denen gearbeitet werden soll, ist es zweckmäßig, wenn umgreifend zu den Anschlussmodulen der ersten Arbeitseinheit eine Einhausung vorgesehen ist, die im Zugriffsbereich auf ein angedocktes Anschlussmodul schachtartig gegen die Ummantelung eingezogen ist, so dass bezogen auf ein jeweiliges innerhalb des Schachtquerschnitts liegendes Anschlussmodul dieses radial in die Andocklage zur Ummantelung eingebracht werden kann, gegebenenfalls aber auch über den im darüberliegenden Bereich umfangsseitig geschlossenen Schacht axial auf die jeweilige Drehabstützung abgesetzt werden kann.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung sowie auch aus den Zeichnungen. Diese zeigen in:
1 vereinfacht und teilweise schematisiert eine Draufsicht auf eine erste Arbeitseinheit mit einem zentral eine Handhabungsvorrichtung für planare Substrate aufnehmendem Basismodul und mit radial zu einer Ummantelung dieses Basismoduls im Zugriffsbereich der Handhabungsvorrichtung angedockten Anschlussmodulen, sowie zu diesen höhenversetzt liegenden Übergabemodulen, insbesondere Übergabebehältern, wobei diese erste Arbeitseinheit im Wesentlichen von einer Einhausung umschlossen ist,
2 bis 4 teilweise weiter vereinfachte und schematisierte Schnitte, in 2 entsprechend der Schnittlinie II-II in 1 und den 3 und 4 entsprechend der Schnittlinie III in 1 sowie in
5 eine Draufsicht auf einen Cluster einer Reinraumanlage mit einer ersten Arbeitseinheit, entsprechend jener gemäß 1 bis 4 und einer zweiten Arbeitseinheit, die mit einer Handhabungsvorrichtung in Form eines Transferroboters ausgestattet ist, der eine Transfergondel trägt, über die unter Aufrechterhaltung der gegebenen atmosphärischen Bedingungen Substrate von den Übergabemodulen, insbesondere Übergabebehältern, der ersten Arbeitseinheit auf umschließend zur Handhabungsvorrichtung der zweiten Arbeitseinheit angeordnete, insbesondere Prozessmodule bildende Anschlussmodule umgesetzt werden.
1 bis 4 zeigen bei bezüglich der Details im Wesentlichen stark vereinfachter, teilweise auch schematisierter Darstellung eine erste Arbeitseinheit 1 einer Reinraumanlage. Diese erste Arbeitseinheit 1 besteht im Wesentlichen aus einem Basismodul 2, das zentral und stationär eine Handhabungsvorrichtung 3 für planare Substrate 4 aufweist. Um das Basismodul 2 sind umfangsseitig im radialen Zugriffsbereich der Handhabungsvorrichtung 3 Anschlussmodule 5 positioniert, die an ihrer der Handhabungsvorrichtung 3 zugewandten Stirnseite jeweils eine Beschicköffnung aufweisen. Bezogen auf die dargestellte erste Arbeitseinheit 1 sind die Anschlussmodule 5 jeweils durch Transportbehälter gebildet, in denen mit Abstand übereinandergestapelt Substrate 4 angeordnet sind, derart, dass über das Greiferteil 6 der Handhabungsvorrichtung 3 auf die Substrate 4 Zugriff genommen und diese über die Handhabungsvorrichtung 4 umgesetzt werden können.
Derartig positioniert sind die Anschlussmodule 5 über eine Drehabstützung 7 getragen, die konzentrisch zur Drehachse 8 der Handhabungsvorrichtung 3 um das Basismodul 2 drehbar umfangsseitig zum Basismodul 2 vorgesehen ist.
Veranschaulicht ist die jeweilige Drehabstützung 7 für ein Anschlussmodul 5 durch ein galgenartiges Traggerüst 9, auf dessen kurzem, quer zur Drehachse 8 sich erstreckendem Schenkel 10 das Anschlussmodul aufsitzt und über dessen langen, längs der Drehachse 8 verlaufenden Schenkel 11 die Abstützung zu einer Tragbasis 12 des Basismoduls 2 erfolgt. Dies im Hinblick auf die um das Basismodul 2 drehbare Abstützung des Traggerüstes 9 über eine umfangsseitig zur Tragbasis 12 liegende Lagerung 13.
Im Rahmen der Erfindung liegt es, auch wenn dies hier nur angedeutet ist, dass das Traggerüst 9 bezüglich seiner Anbindung zur Lagerung 13 der Drehabstützung 7 gegenüber dem Basismodul 2 lösbar ist und damit als „Transportwagen” für das jeweilige Anschlussmodul 5 genutzt werden kann.
Dieser „Transportwagen” kann ein separates Bauteil bilden, auf dem das Anschlussmodul 5 in Form des Transportbehälters abnehmbar, verriegelbar sowie auch in Richtung auf die Drehachse 8 verschiebbar und verspannbar angeordnet ist oder mit einem jeweiligen Anschlussmodul 5 als Fahrgestell zu einer Baueinheit verbunden ist.
Diesbezüglich nähere Erläuterungen finden sich in den deutschen Patentanmeldungen 10 2013 016 597.0 und 10 2013 016 598.9 , auf die ausdrücklich verwiesen wird.
Das Basismodul 2 ist erfindungsgemäß von einer Tragbasis 12 aufragenden, gehäuseartigen Aufnahme 14 umschlossen, die eine zur Handhabungsvorrichtung 3 radial umschließende Ummantelung 15 aufweist, welche im Zugriffsbereich auf die Anschlussmodule 5 mit Durchgriffsöffnungen 16 versehen ist, denen die in der Zeichnung nicht bezeichneten Beschicköffnungen der Anschlussmodule 5 entsprechen, wobei die Durchgriffsöffnungen 16 und die Beschicköffnungen jeweils über Deckel 18 zu verschließen sind, die über die Stellvorrichtung 19 einer Schleusenanordnung 20 sowohl zwischen einer gegen die jeweilige Durchgriffs-/Beschicköffnung überdeckenden Schließstellung radial verstellbar wie auch gemeinsam aus dieser Verstellebene axial in eine den Durchgriff für die Handhabungsvorrichtung 3 freigebende Öffnungslage axial verstellbar sind.
Die Schleusenanordnung 20 kann als Baueinheit umfangsseitig zum jeweiligen Basismodul 2 lagefest angeordnet sein, so dass sie ein Zwischenglied zum jeweils anzudockenden Anschlussmodul 5 bzw. dessen Drehabstützung 7 bildet. Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, die Schleusenanordnung 20 der jeweiligen Drehabstützung 7 zuzuordnen und die jeweilige Drehabstützung 7 mit der ihr zugehörigen Schleusenanordnung 20 über die Schleusenanordnung 20 gegen die Ummantelung 15 atmosphärisch geschlossen anzubinden.
Zweckmäßig ist es allerdings schon im Hinblick auf die Handhabbarkeit der Drehabstützung 7 als zum Anschlussmodul 5 zu lösende Baueinheit, die Schleusenanordnung 20 mit der Ummantelung 15 zu verbinden, die zumindest in ihrem auf die Durchgriffsöffnungen 16 auslaufenden unteren, gegen die Tragbasis 12 auslaufenden Teil mit der Tragbasis 12 um die zentrale Drehachse 8 drehbar verbunden ist. Dieser drehbare, untere Teil der Ummantelung 15 ist mit 21 bezeichnet.
Axial im Wesentlichen innerhalb dieses unteren Ummantelungsteils 21 liegend ist die Handhabungsvorrichtung 3 vorgesehen, die insgesamt längs der Drehachse 8 hubverstellbar ist. Diese Hubverstellung ist veranschaulicht durch ein als Scherengestänge ausgebildetes Führungsgestänge 22, das gegen die Tragbasis 12 und einen Antriebsteil 23 der Handhabungsvorrichtung 3 abgestützt ist, bei Abstützung des Antriebsteiles 23 in Hochrichtung über einen Kurbeltrieb 24, der mit dem zugehörigen Antriebsmotor 25 auf der Tragbasis 12 über eine Stützanordnung 26 fixiert ist. Bevorzugt über diese Stützanordnung 26 ist auch ein weiterer Antriebsmotor 27 zur Tragbasis 12 festgelegt, über den veranschaulicht durch einen Umschlingungstrieb 28, beispielsweise in Form eines Zahnriementriebs, der untere, drehbare Teil der Ummantelung 21 angetrieben ist. Das hier nicht sichtbare, zur Ummantelung 21 feststehende Antriebsglied des Umschlingungstriebes 28 ist über eine Tragabstützung 29 mit dem Ummantelungsteil 21 verbunden.
Der Drehantrieb der hubverstellbaren Handhabungsvorrichtung 3 erfolgt über das Antriebsteil 23 mit zugehörigem Antriebsmotor, wobei die diesbezügliche höhenverstellbare Abtriebswelle drehfest mit einer Schlittenführung 30 verbunden ist, längs derer der Greiferteil 6 bevorzugt über ein Antriebsgestänge radial verfahrbar ist, so dass bei auf eine jeweilige Durchgriffsöffnung 16 in der Drehstellung ausgerichteter Handhabungsvorrichtung 3 über das Greiferteil 6 radial auf ein jeweiliges Anschlussmodul 5 zugegriffen werden kann. Handhabungsvorrichtungen dieses Grundaufbaus sind insoweit bekannt.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist drehfest zugeordnet zur Schlittenführung 30 konzentrisch zur Drehachse 8 ein Tragarm 31 angeordnet, auf dem radial beabstandet zur Drehachse 8 bevorzugt im zur Ummantelung 15 benachbarten Bereich eine Messeinrichtung mit einem Messkopf 32 angeordnet ist, der entsprechend dieser Anordnung im Verfahrweg des Greiferteils 6 und des jeweiligen auf diesem abgelegenen Substrates 4 liegt, so dass über diesen Messkopf 32 Identifizierungsmerkmale des jeweils über die Handhabungsvorrichtung 3 umgesetzten Substrates 4 erfasst werden können. Ferner umfasst die Messeinrichtung auch einen Messtisch, der motorisch drehbar ausgebildet ist und auf dem über dem Ausfahrweg des Greiferteils 6 zwischenzeitlich von dem Greiferteil 6 abgelegte Substrate 4 positioniert und insbesondere auch derart zentriert werden, dass sich zum Greiferteil eine lagerichtige zentrierte Position bezogen auf die weiteren Arbeitsschritte ergibt.
Überdeckend zur Handhabungsvorrichtung 3 und mit axialem Abstand zu dieser ist koaxial zur Handhabungsvorrichtung 3 erfindungsgemäß ein Speicherkarussell 33 angeordnet, wie dies grundsätzlich bekannt ist. Das Speicherkarussell 33 weist einen eigenständigen motorischen Drehantrieb 34 auf, wobei die Handhabungsvorrichtung 3 relativ zum Speicherkarussell 33 mit seinem Drehantrieb 34 über eine im Antriebsteil 23 aufgenommene Hubverstellung so weit hubverstellbar ist, dass die auf dem Speicherkarussell 33 abgelegten Substrate 4 abgehoben und entsprechend umgesetzt werden können.
Handhabungsvorrichtung 3, Speicherkarussell 33 und Messeinrichtung mit Messkopf 32 sind zudem insgesamt hubverstellbar. Dies wird genutzt, um umfangsseitig zu einem stehenden, oberen Teil 35 der Ummantelung 15 Übergabebehälter 36 vorzusehen, die bei Anheben von Handhabungsvorrichtung 3 und Speicherkarussell 33 im Zugriffsbereich des Greiferteils 6 der Handhabungsvorrichtung 3 liegen und ausgehend von denen bei Nutzung der ersten Antriebseinheit 1 als Sorter Substrate 4 entsprechend sortiert auf eine zweite Arbeitseinheit 37 übergeben werden können, wie dies schematisiert in 5 veranschaulicht ist. Im Hinblick auf jeweils zu schaffende oder zu erhaltende atmosphärische Sonderbedingungen sind auch die Übergabebehälter 36, von denen im Ausführungsbeispiel zwei nebeneinanderliegend oberhalb der über die Drehabstützung 7 getragenen Anschlussmodule 5 lagefest angeordnet sind, über Schleusenanordnungen 38 zur Ummantelung 15 festgelegt.
Die erste Arbeitseinheit 1 ist, wie die 1 bis 4 veranschaulichen, über eine Einhausung 39 gekapselt, bei insbesondere bezüglich der Übergabebehälter 36 über die Einhausung 39 hinausragender, zur Drehachse 8 radialer Anordnung, so dass gute Zugriffsbedingungen für die Überführung der Substrate 4 auf die zweite Arbeitseinheit 37 gegeben sind.
Die über die Einhausung 39 erreichte Abschirmung der ersten Arbeitseinheit 1 gegen das Umfeld, insbesondere die jeweilig im Umfeld gegebenen Arbeitsbedingungen, wird auch genutzt, um überdeckend zum ummantelten Teil der ersten Arbeitseinheit, also deren gehäuseseitige Aufnahme 14, eine Spülluftzuführung 40 vorzusehen, über die umfangsseitig zur Ummantelung 15 die Schleusenanordnungen überspült werden, um das Eindringen von Schmutzpartikeln in die jeweils abgekapselten Bereiche zu vermeiden, etwa mit dem Aufbringen von Anschlussmodulen 5 auf die Drehabstützung 7.
Um die Anschlussmodule 5, die insbesondere durch Transportbehälter gebildet sind, in die Einhausung 39 einbringen zu können, ist die Einhausung 39 in einem Bereich, der in Überdeckung zu einem an das Basismodul 2 angedockten Anschlussmodul 5 liegt, so weit ausgespart, dass das jeweilige Anschlussmodul 5 mit dem als Drehabstützung 7 zugeordneten Teil in die Einhausung 39 eingebracht und zum Basismodul 2 verdockt werden kann. Bevorzugt ist der hierfür vorgesehene umfangsseitige Ausschnitt in der Einhausung 39 auf einen Höhenbereich der Einhausung 39 beschränkt, der etwa der Höhe einer jeweiligen Tragabstützung 7 mit aufsitzendem Anschlussmodul 5 entspricht, so dass im darüberliegenden Bereich die Einhausung 39 wieder umfangsseitig geschlossen und als Kanal 41 ausgebildet werden kann, über den Anschlussmodule 5 in Hochrichtung verfahren werden können, so dass gegebenenfalls eine Beschickung einer jeweiligen, zum Anschlussmodul 5 vorgesehenen Drehabstützung 7 auch über Hängeförderer oder dergleichen möglich ist.
Die Verbindung einer in den 1 bis 4 veranschaulichten ersten Arbeitseinheit 1 in ihrer Funktion als sogenannter Sorter, in dem die in Transportbehältern unsortiert zugeführten Substrate entsprechend vorgegebenen Bedingungen sortiert werden, mit einer nachgeordneten zweiten Arbeitseinheit 37 ist veranschaulicht 5, wobei die nachgeordnete zweite Arbeitseinheit 37 als Bearbeitungsanlage polaren Aufbaus für planare Substrate gestaltet ist, wie sie in der deutschen Patentanmeldung 10 2013 009 484.4 erläutert ist, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird. Diese zweite, als Bearbeitungsanlage polaren Aufbaus für planare Substrate gestaltete Arbeitseinheit 37 ist mit der ersten Arbeitseinheit gemäß 1 bis 4 verkettet und zu einem Cluster zusammengefasst.
Auch die zweite Arbeitseinheit 37 umfasst ein zentrales Basismodul 43 mit einer Vakuum-Transferkammer 44 für die Substrate 4. Über die Vakuum-Transferkammer 44 kann Zugriff auf zum Basismodul 43 polare Prozessstationen 45 genommen werden, an die die Vakuum-Transferkammer 44 zur Umgebung abgrenzend anzudocken ist. Die Vakuum-Transferkammer 44 nimmt ein Handhabungsgerät 46 für die Substrate 4 auf, das im Grundaufbau einer Handhabungsvorrichtung 3 gemäß der ersten Arbeitseinheit 1 entsprechen kann. Die Vakuum-Transferkammer 44 ist zum Basismodul 43 exzentrisch über eine im zentralen Bereich des Basismoduls 43 liegende, insbesondere durch einen Transferroboter gebildete Drehabstützung 47 im freien Raum verschwenkbar getragen und in Anschlusslagen zu den von der Drehabstützung 47 radial beabstandeten, um das Basismodul 43 gruppierten Prozessstationen 45 dichtend angeschlossen zu positionieren.
Es wird somit, vereinfacht dargestellt, eine gondelartig frei im Raum verlagerbare und verschwenkbare Transferkammer 44 genutzt, die über einen Transferroboter als galgenartige zentrale Drehabstützung 47 in radialer wie auch in Höhenrichtung verlagerbar getragen ist, so dass bezüglich des räumlichen Aufbaus der zweiten Arbeitseinheit 37, aber auch der mit dieser zu einem Cluster verbundenen ersten Arbeitseinheit 1 ebenso große Variationsmöglichkeiten bestehen wie bezüglich der Anordnung und Größe der Übergabebehälter 36 und/oder der Prozessstationen 45, die über die gondelartige Transferkammer 44 hinsichtlich der Beschickung mit planaren Substraten 4 verknüpft werden, so dass für Cluster von Reinraumanlagen durch die Erfindung insbesonders weitreichende Gestaltungsmöglichkeiten geschaffen werden.
Bezugszeichenliste

1: erste Arbeitseinheit
2: Basismodul
3: Handhabungsvorrichtung
4: (planares) Substrat
5: Anschlussmodul
6: Greiferteil
7: Drehabstützung
8: Drehachse
9: Traggerüst
10: kurzer Schenkel
11: langer Schenkel
12: Tragbasis
13: Lagerung
14: (gehäuseartige) Aufnahme
15: Ummantelung
16: Durchgriffsöffnung
17
18: Deckel
19: Stellvorrichtung
20: Schleusenanordnung
21: (unterer) Ummantelungsteil
22: Führungsgestänge
23: Antriebsteil
24: Kurbeltrieb
25: Antriebsmotor
26: Stützanordnung
27: Antriebsmotor
28: Umschlingungstrieb
29: Tragabstützung
30: Schlittenführung
31: Tragarm
32: Messkopf
33: Speicherkarussell
34: Drehantrieb
35: (oberer) Ummantelungsteil
36: Übergabebehälter
37: zweite Arbeitseinheit
38: Schleusenanordnung
39: Einhausung
40: Spülluftzuführung
41: Kanal
42
43: Basismodul
44: Transferkammer
45: Prozessstation
46: Handhabungsgerät
47: Drehabstützung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013016597 [0011, 0032]
DE 102013016598 [0011, 0032]
DE 102013009484 [0044]

Claims

Arbeitseinheit (1) einer Reinraumanlage – mit einem Basismodul (2) mit zentraler, stationärer und um eine zentrale Drehachse (8) drehbarer Handhabungsvorrichtung (3) für planare Substrate (4), – mit im radialen Zugriffsbereich der Handhabungsvorrichtung (3) zu positionierende Anschlussmodule (5) mit stirnseitiger Beschicköffnung, – mit zur Handhabungsvorrichtung (3) koaxialer Ummantelung (15) des Basismoduls (2) und in der Ummantelung (15) vorgesehenen radialen Durchgriffsöffnungen (16) auf die im Zugriffsbereich der Handhabungsvorrichtung (3) außenseitig an die Ummantelung (15) anzudockenden Anschlussmodule (5), – mit einer zur Handhabungsvorrichtung (3) koaxialen Drehabstützung (7), über die die Anschlussmodule (5) positionierend getragen sind, und – mit Schleusenanordnungen (20) zwischen den Durchgriffsöffnungen (16) und den Beschicköffnungen und diesen Öffnungen zugeordneten Verschlussdeckeln (18), die bei zur Ummantelung (15) jeweils angedocktem Anschlussmodul (5) gemeinsam über eine Stellvorrichtung (19) zwischen ihrer Schließstellung und ihrer Offenstellung zu verlagern sind, wobei die Schleusenanordnungen im radialen Übergangsbereich zwischen der Ummantelung (15) und dem jeweiligen Anschlussmodul (5) angeordnet ist.
Arbeitseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (15, 21) um die Drehachse (8) der Handhabungsvorrichtung (3) drehbar und die Drehabstützung (7) mit der Ummantelung (15, 21) mitdrehend verbunden ist.
Arbeitseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (15) feststehend angeordnet ist und die Drehabstützung (7) um die Ummantelung (15) drehbar ist,
Arbeitseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Handhabungsvorrichtung (3) hubverstellbar ist und überlagert zu ihrem drehbaren und radial ausfahrbar angetriebenen Greiferteil (6) ein drehbar angetriebenes Speicherkarussell (33) aufweist.
Arbeitseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem vom radial ausfahrenden Greiferteil (6) überfahrenen Radialbereich ein zur Handhabungsvorrichtung (3) koaxial und drehfest abgestützter sowie mit dem Greiferteil (6) mitdrehender Messkopf (32) einer Messeinrichtung mit motorisch drehbar angetriebenem Messtisch vorgesehen ist.
Arbeitseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (15) lediglich in ihrem die Durchgriffsöffnungen (16) auf die über die Drehabstützung (7) getragenen Anschlussmodule (5), insbesondere Transportbehälter, enthaltenden Ummantelungsteil (21) drehbar ist, einen weiteren, insbesondere zu diesem Teil in Hochrichtung versetzt, an diesen Ummantelungsteil (21) anschließenden, feststehenden oberen Ummantelungsteil (35) aufweist und in diesem feststehenden Ummantelungsteil (35) für die Handhabungsvorrichtung (3) Durchgriffsöffnungen auf zur Ummantelung (15) außenseitig angeordnete Übergabebehälter (36) aufweist, die insbesondere über Schleusen zum feststehenden Ummantelungsteil (35) abgestützt und verbunden sind und die im Zugriffsbereich einer zweiten Arbeitseinheit (37) liegen.
Arbeitseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, insbesondere Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ummantelung (21) feststehend angeordnet ist und Durchgriffsöffnungen auf die über die Drehabstützung (7) getragenen Anschlussmodule (5) sowie auf höhenversetzt hierzu liegende, zur Ummantelung (15) lagefeste Übergabebehälter (36) aufweist, die im Zugriffsbereich des Handhabungsgerätes (46) einer weiteren, zweiten Arbeitseinheit (37) liegen.
Arbeitseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Arbeitseinheit (1) eine Sortiereinrichtung für über die als Transportbehälter ausgebildeten Anschlussmodule (5) zugeführte und über die Übergabebehälter (36) zu entnehmenden Substrate (4) bildet, wobei auch eine Rückführung von Substraten (4) von den Übergabebehältern (36) auf die Anschlussmodule (5) mittels der Handhabungsvorrichtung (3) möglich ist.
Arbeitseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitseinheit als erste Arbeitseinheit (1) Teil eines Arbeitsverbundes (Clusters) von Arbeitseinheiten (1, 37) ist, bei dem die Übergabebehälter (36) der ersten Arbeitseinheit (1) im Zugriffsbereich einer gondelartigen Transferkammer (44) einer zweiten Arbeitseinheit (37) liegen, wobei die Transferkammer (44) höhenverstellbar an einem auskragenden Tragarm einer zentralen Drehabstützung (47), insbesondere eines Transferroboters, hängt und dass die Drehabstützung (47), insbesondere der Transferroboter, der zweiten Arbeitseinheit (37) zentral zu in ihrem radialen Zugriffsbereich angeordneten und über die Transferkammer (37) zu beschickenden Prozessstationen (45) liegt.