-
Die Erfindung betrifft eine Reinraumanlage mit in einem Reinraumbereich verfahrbarer Handhabungseinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
-
Aus der
US 6,863,485 B2 ist eine Reinraumanlage bekannt, in der Wafer über eine in einem Reinraumbereich entlang einer Längsführung verfahrbare Handhabungseinheit zwischen Speicherkassetten und Prozessstationen, wie auch zwischen Prozessstationen umgesetzt werden können. Die innerhalb des Reinraumbereiches verfahrbare Handhabungseinheit ist bodenseitig schienengeführt, über einen Linearantrieb angetrieben und über eine Stromversorgungsschiene mit Elektrizität versorgt, wobei der Linearantrieb und die Stromversorgungsschiene von dem auf der Schienenführung abgestützten Fußteil der Handhabungseinheit übergriffen und abgeschirmt sind. Weiter liegt die Handhabungseinheit im Luftstrom einer deckenseitig zum Reinraumbereich angeordneten Filteranlage und ist dadurch auch gekühlt. Trotz dieser Maßnahmen lässt sich mit vertretbarem, konstruktivem und energetischem Aufwand im Reinraumbereich keine Reinstraumqualität sicherstellen, die höchsten, auch über den Bereich des Ultrahochvakuums hinausgehenden Reinstraumansprüchen genügt.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die durch die Art des Stellantriebs für die Handhabungseinheit und/oder der Energiezuführung zur Handhabungseinheit, sowie gegebenenfalls auch durch die durch die Ausgestaltung der Kühlung für die Handhabungseinheit bedingten Beeinträchtigungen der Reinraumqualität des Reinraumbereiches zumindest wesentlich zu reduzieren.
-
Erreicht wird dies durch die Ausgestaltung einer Reinraumanlage gemäß dem Anspruch 1. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
-
Die Verwendung eines Schubkurbeltriebes als Stellantrieb für die längs einer Längsführung verfahrbare Handhabungseinheit macht es zunächst möglich, bei im Reinraumbereich liegenden Schubkurbeln und Drehdurchführungen die motorische Antriebsquelle für den Schubkurbeltrieb, insbesondere einen Elektromotor, außerhalb des Reinraumbereiches zu platzieren, so dass Beeinträchtigungen der Reinraumqualität des Reinraumbereiches über den Antriebsmotor ausgeschlossen sind. Entsprechendes gilt für den Schubkurbeltrieb als solchen, da die als Hohlgestänge ausgestalteten Schubkurbeln ihrerseits lagefest mit den Drehdurchführungen verbunden sind, welche zueinander sowie zum Antriebsteil der Handhabungseinheit und zum lagefesten Antriebsmotor lediglich drehbar, und dadurch auch zumindest weitgehend partikelfrei abdichtbar, verbunden sind. Der als Schubkurbeltrieb ausgebildete Stellantrieb als solcher hat somit ungeachtet seiner Antriebsfunktion für die Längsverstellung der Handhabungseinheit praktisch keine Beeinträchtigungen der Reinraumqualität des Reinraumbereiches zur Folge, auch bei geforderten höchsten Reinraumqualitäten.
-
Die Ausgestaltung des Stellantriebes als Schubkurbeltrieb mit durch Hohlgestänge gebildeten, auf Drehdurchführungen auslaufenden Schubkurbeln ermöglicht zudem, die im Reinraumbereich liegende Handhabungseinheit so an Versorgungsleitungen anzuschließen, dass diese trotz des Verlaufes durch den Reinraumbereich gegenüber diesem aufgrund ihrer Aufnahme in den Hohlgestängen und Drehdurchführungen abgeschirmt sind. Beeinträchtigungen der Reinraumqualität des Reinraumbereiches über die Versorgungsleitungen sind so ebenfalls ausgeschlossen. Dies gilt nicht nur für elektrische Versorgungsleitungen, sondern auch für Kühlleitungsanschlüsse, die im Regelfall zur Kühlung der Handhabungseinheit, insbesondere deren Antriebsteils, aufgrund der durch die Reinraumbedingungen im Reinraumbereich gegebenen schlechten Wärmeleitung und hohen Isolierung erforderlich sind. Ferner können Hohlgestänge und Drehdurchführungen auch unmittelbar als Leitungen für Flüssigkeiten, wie zum Beispiel Kühlflüssigkeiten, sowie auch für Gase dienen.
-
Vor allem bieten Hohlgestänge und Drehdurchführungen auch die Möglichkeit, deren jeweiligen Innenraum auf einen gewünschten Innendruck einzustellen, so zum Beispiel auf ein vom Reinraumbereich abweichendes Unterdruckniveau. So kann zum Beispiel der jeweilige, durch Hohlgestänge und Drehdurchführung gebildete Innenraum über eine Unterdruckpumpe auf ein Druckniveau von 10–3 bar eingestellt werden, bei einem Druckniveau von 10–6 im Reinraumbereich, was bezüglich der Abdichtungen zu einer deutlichen Entlastung und entsprechend vermindertem Verschleiß führt. Ferner werden so durch Ausgasung freigesetzte Gasmoleküle, durch Abrieb entstehende Partikel und sonstige Verunreinigungen im „Entstehungsbereich” abgefangen und abgesaugt. Nicht zuletzt stellen Hohlgestänge und Drehdurchführungen einen „Sicherheitsmantel” dar, so dass Schäden, wie Undichtigkeiten an Versorgungsleitungen nicht zu Verunreinigungen des Reinraumbereiches führen können, somit aufwändige Reinigungsprozesse vermeiden helfen, und sich auch zusätzliche sensorische Überwachungsmöglichkeiten im Hinblick auf Verunreinigungen und Leckagen ergeben.
-
Erfindungsgemäß ist der Schubkurbeltrieb somit in einer Doppelfunktion genutzt und eingesetzt, nämlich als ein mechanisch einfacher, weitgehend partikelfrei arbeitender Stellantrieb für die Handhabungseinheit und als Aufnahme für an die Handhabungseinheit anzuschließende Versorgungsleitungen, die von den als Schubkurbeln dienenden Hohlgestängen aufgenommen sind und über diese gegen den Reinraumbereich abgeschirmt sind.
-
Die Hohlgestänge können erfindungsgemäß in einfacher Weise als Rohrgestänge mit jeweils einem oder mehreren Rohren ausgebildet sein, die jeweils auf Drehdurchführungen auslaufen, wobei die Rohre über einfache mechanische Verbindungen mit den Drehdurchführungen zu verbinden sind. Zweckmäßigerweise ist zur Verbindung zweier Drehdurchführungen jeweils ein Rohrgestänge vorgesehen, das durch eine Gruppe nebeneinander liegender Rohre gebildet ist, wodurch sich bei geringem Gewicht und großer Flexibilität in Anpassung an die jeweils erforderlichen Rohrquerschnitte eine hohe Stabilität der Schubkurbeln ergibt.
-
Im Hinblick auf den Aufbau von Reinraumanlagen mit entlang einer Längsführung ein- oder beidseitig vorgesehenen Stationen, wie Prozessstationen, Ein- oder Ausgabestationen, Speicherstationen und dergleichen erweist es sich als zweckmäßig, wenn die Längsführung in dem durch einen Tunnel gebildeten und die Handhabungseinheit aufnehmenden Reinraumbereich vorgesehen ist und der Schubkurbeltrieb in einer zu einer der Begrenzungswände des Tunnels parallelen und benachbarten Bewegungsebene verschwenkbar ist, so dass bei möglichst kleinem, durch den Tunnelquerschnitt vorgegebenem Querschnitt des Reinraumbereiches im Ausfahrbereich eines Schubkurbeltriebes mehrere Prozessstationen zu positionieren sind.
-
In konstruktiver Ausgestaltung eines solchen durch einen Tunnel gebildeten Reinraumbereiches erweist es sich als zweckmäßig, wenn die Handhabungseinheit entlang der einander gegenüberliegenden, seitlichen Begrenzungswände des Tunnels, bevorzugt gekapselt auf diesen abgestützt, verfahrbar ist und wenn der Schubkurbeltrieb zwischen bodenseitiger Begrenzungswand des Tunnels und gegen diese sich erstreckendem Antriebsteil der Handhabungseinheit verschwenkbar ist, so dass Überschneidungen zwischen Handhabungseinheit und Schubkurbeltrieb vermieden sind, günstige Anschlussmöglichkeiten für die antriebsseitig zum Boden des Tunnels sowie abtriebsseitig zum Antriebsteil vorgesehenen Drehabstützungen gegeben sind und insbesondere auch die volle Breite des Tunnels als Schwenkradius für die Schubkurbeln zu nutzen ist.
-
Da sich bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Reinraumanlage, ungeachtet der für die Längsverstellung der Handhabungseinheit erforderlichen Schwenkbewegungen des Schubkurbeltriebes, entsprechend vorstehenden Darlegungen kaum die Reinraumbedingungen im Reinraumbereich belastende Partikelbildungen ergeben, ist mit der Erfindung eine Reinraumanlage konzipiert, die bezogen auf den Reinraumbereich auch höchsten Reinraumbedingungen genügt und die somit auch für Reinraumanlagen geeignet ist, in denen Reinstraumbedingungen höchster Qualität, bis hin zum Hochvakuum und darüber hinaus gefordert sind.
-
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung mit einem Schubkurbeltrieb, dessen Schubkurbeln durch Hohlgestänge gebildet sind und mit den zugehörigen Drehdurchführungen durchlaufende Kanalverbindungen, so beispielsweise Abschnitte von Versorgungsleitungen oder Aufnahmen für durchzuführende Versorgungsleitungen bilden, bietet insbesondere auch Vorteile, wenn der Reinraumbereich nach Verunreinigungen gespült werden muss, da alle Versorgungsleitungen in den Schubkurbeln aufgenommen sind und somit geschützt sind. Umgekehrt ist durch die Aufnahme der Versorgungsleitungen in den Schubkurbeln auch ein Schutz der Versorgungsleitungen gegeben, sowie eine größere Unabhängigkeit hinsichtlich der für diese verwendbaren Materialien. Nicht zuletzt hat die Aufnahme von Versorgungsleitungen in den Hohlgestängen auch zur Folge, dass Außeneinflüsse, sei es in Form von Licht, Luft, Druck oder auch Gaszusammensetzungen ohne Einfluss auf die Versorgungsleitungen bleiben. Ferner bilden die durch Hohlgestänge und Drehdurchführungen geschaffenen Hohlräume ihrerseits die Möglichkeit, in diesen den Druck auf ein jeweils gewünschtes Unterdruckniveau abzusenken, sowie durch Anschluss an eine Unterdruckquelle auch Verunreinigungen aus diesen abzusaugen.
-
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels mit weiteren Details erläutert. Es zeigen:
-
1 einen schematisierten Ausschnitt aus einer Reinraumanlage mit umfangsseitig zu einem langgestreckten Reinraumbereich angeordneten, über Ventile angeschlossenen Arbeits- oder Versorgungsstationen, wobei der Reinraumbereich durch einen etwa in Höhe der Ebene I-I in 2 aufgeschnittenen Tunnel veranschaulicht ist, in dem längsverfahrbar eine Handhabungseinheit mit einem Stellantrieb angeordnet ist, über den, bei Ausgestaltung als Schubkurbeltrieb, eine die Reinraumgüte des Reinraumbereiches nicht beeinträchtigende Energie- und/oder Kühlmittelversorgung der im Reinraumbereich liegenden Handhabungseinheit erfolgt,
-
2 einen Schnitt durch den den Reinraumbereich gemäß 1 umgrenzenden Tunnel entsprechend einer Schnittführung II-II in 1, wobei der Schubkurbeltrieb in einer in der Schnittebene sich erstreckenden, zusammengefalteten Ausgangsstellung dargestellt ist und die über den Schubkurbeltrieb längsverstellbare Handhabungseinheit längsversetzt zur Schnittebene II-II veranschaulicht ist,
-
3 eine vergrößerte Darstellung des Schubkurbeltriebes entsprechend der Darstellung in 1, und
-
4 eine zur 3 ergänzende, perspektivische Darstellung des Schubkurbeltriebes.
-
1 veranschaulicht bei zur Schnittführung I-I in 2 schematisch vereinfachter und teils abgeänderter Darstellung eine Reinraumanlage 1, die in der gezeigten, in sich geschlossenen Bauform eine Anzahl von Stationen 2 aufweist, die als Eingabe-/Ausgabestationen, Prozessstationen oder dergleichen unterschiedlichsten Funktionen dienen. Die Stationen 2, von denen in 1 nur eine schematisch angedeutet ist, sind umfangsseitig zu einem langgestreckten Reinraumbereich 3 angeordnet und über Ventile 4 mit diesem verbunden, die geöffnet die Umsetzung von Substraten, wie Wafern oder dergleichen, zwischen den Stationen 2 und dem Reinraumbereich 3 sowie auch über den Reinraumbereich 3 zwischen den Stationen 2 ermöglichen. Die Umsetzung der hier nicht gezeigten Substrate erfolgt über den Greiferteil 5 einer Handhabungseinheit 6, die längsverfahrbar in dem Reinraumbereich 3 angeordnet ist und deren in bekannter Weise ausgebildeter Greiferteil 5 beispielsweise durch einen mehrteiligen Gelenkarm, wie bei SCARA-Robotern üblich, gebildet ist. Die Längsverlagerung der Handhabungseinheit 6 erfolgt über einen Stellantrieb 29 in Form eines Schubkurbeltriebes 7, dessen drehverbundene Schubkurbeln 8, 9 antriebsseitig bei 11 längsfest drehbar zur Umgrenzung 10 des langgestreckten Reinraumbereiches und abtriebsseitig bei 12 zur Handhabungseinheit 6 abgestützt sind.
-
Die Umgrenzung 10 des langgestreckten Reinraumbereiches 3 ist, wie aus 2 des Näheren ersichtlich, durch einen Tunnel 13 gebildet, in dem bei der gezeigten Reinraumanlage 1 im Hinblick auf die dort ablaufenden Prozesse und die über den Tunnel 13 erfolgende Umsetzung der Substrate zur Vermeidung von Qualitätsbeeinträchtigungen höchste Reinraumbedingungen zu gewährleisten sind, wozu der durch den Tunnel 13 beispielsweise gebildete Reinraumbereich 3 in nicht gezeigter Weise an entsprechende Unterdruckquellen angeschlossen ist.
-
Die Erfindung zielt darauf ab, Beeinträchtigungen solcher Reinraumverhältnisse durch die im Reinraumbereich 3, also im Tunnel 13 betriebsbedingten Bewegungsabläufe der Handhabungseinheit 6 weitmöglichst zu unterbinden, was bezüglich des Greiferteils 5 durch Rückgriff auf diesbezüglich bekannte Lösungen möglich ist.
-
Weiter kann auch bezüglich der erforderlichen Längsverfahrbarkeit der Handhabungseinheit 6 auf Lösungen zurückgegriffen werden, bei denen die Handhabungseinheit 6 auf Längsführungen 14 abgestützt ist, die sehr reibungsarm arbeiten, gegebenenfalls, was nicht gezeigt ist, gekapselt ausgebildet und/oder mit Fangeinrichtungen für herabfallende Partikel ausgerüstet sind. Als Längsführungen 14 sind in 2 Lageranordnungen mit in Hochrichtung wechselseitig gegen einen Tragsteg abgestützten Tragrollen vorgesehen, die eine exakte, höhenfeste Führung der Handhabungseinheit 6 ermöglichen, bei zu den Seitenwänden 15 des als Umgrenzung 10 für den Reinraumbereich 3 vorgesehenen Tunnel 13 lagefester Tragabstützung 16.
-
Im Bodenbereich des Tunnels 13, untergreifend zum Antriebsteil 17 der kopfseitig den Greiferteil 5 tragenden Handhabungseinheit 6, ist der Schubkurbeltrieb 7 mit den Schubkurbeln 8 und 9 angeordnet. Diese Schubkurbeln 8, 9 sind durch Hohlgestänge 18 gebildet, welche endseitig auf Drehdurchführungen 19 bis 22 auslaufen, wobei der Schubkurbel 8 die Drehdurchführung 19 und 20 und der Schubkurbel 9 die Drehdurchführungen 21 und 22 zugeordnet sind.
-
Über die Drehdurchführungen 20 und 21 sind die Schubkurbeln 8, 9 bezogen auf ihre gemeinsame Drehachse gegeneinander verdrehbar. Die abstützende und drehbare Verbindung der Schubkurbel 8 erfolgt über die Drehdurchführung 19 auf ein zum Antriebsteil 17 der Handhabungseinheit 6 lagefestes Gegenglied 23. Über die Drehdurchführung 22 ist die Schubkurbel 9 mit der Abtriebswelle 24 des bodenseitig außerhalb des Tunnels 13 liegenden Antriebsmotores 25 verbunden, über den der Schubkurbeltrieb 7 verschwenkbar und die Handhabungseinheit 6 innerhalb des Tunnels 13 längsverfahrbar angetrieben ist, wobei die Abtriebswelle 24 als Hohlwelle ausgebildet ist und abgedichtet in den Tunnel 13 hineinragt.
-
Wie aus 1, insbesondere aber auch aus den 3 und 4 ersichtlich, sind die Hohlgestänge 18 als aus einzelnen Rohren 27 bestehende Rohrgestänge 26 gebildet, wobei zwei oder mehr Rohre 27 als Gruppe ein Rohrgestänge 26 bilden und eine bevorzugte Lösung darin besteht, dass die parallel verlaufenden Rohre 27 eines Rohrgestänges 26 quer zu den Achsen der über sie verbundenen Drehdurchführungen 19, 20 bzw. 21, 22 nebeneinander liegen. Die Verbindung der Rohre 27 zu den Drehdurchführungen 19, 20; 21, 22 erfolgt, wie in 2 angedeutet, bevorzugt durch verkeilende Verschraubungen 28.
-
Wie insbesondere aus 2 ersichtlich, ermöglicht der beschriebene Schubkurbeltrieb 7 mit durch Hohlgestänge 18 gebildeten und auf Drehdurchführungen 19, 20; 21, 22 auslaufenden Rohren 27 bei Verbindung der Drehdurchführung 22 zur hohlen Antriebswelle 24 des Motors 25 und bei Verbindung der Drehdurchführung 19 zum mit dem Antriebsteil 17 verbundenen Gegenglied 23 eine durchlaufende Kanalverbindung von der Hohlwelle 24 des außerhalb des Tunnels 13 liegenden Antriebsmotors 25 zum im Tunnel 13 liegenden Antriebsteil 17. Diese Kanalverbindung kann sowohl dazu genutzt werden, Versorgungsleitungen ausgehend von der hohlen Antriebswelle 24 an das Antriebsteil 17 heranzuführen, ohne dass durch die Versorgungsleitungen als solche, oder durch Leckagen der Versorgungsleitungen bedingte Verunreinigungen zu Beeinträchtigungen des im Tunnel aufrechtzuerhaltenden Reinraumqualität führen können. So lassen sich beispielsweise elektrische Versorgungsleitungen, aber auch Kühlmittelleitungen oder Gasleitungen mit dem Antriebsteil 17 verbinden.
-
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Hohlgestänges und dessen Aufbau aus einzelnen Rohren 27 macht es in einfacher Weise auch möglich, jeweilige Versorgungsleitungen nicht nur gegen den Reinraumbereich 3, sondern auch gegeneinander abgeschirmt mit dem Antriebsteil 7 zu verbinden. Die wechselseitige Abgrenzung kann auch im Bereich der Drehdurchführungen 19 bis 22 aufrechterhalten werden, wenn diese Drehdurchführungen, was nicht gezeigt ist, entsprechend gekammert ausgeführt sind. Grundsätzlich ist es auch möglich, Betriebsmedien, zum Beispiel Kühlmedien über den Schubkurbeltrieb unmittelbar durch die geschilderten Kanalverbindungen geführt dem Antriebsteil 17 zuzuführen.
-
Die durch die Hohlgestänge 18 und die Drehdurchführungen 19, 20; 20, 21 gebildeten Kanalverbindungen können auch ihrerseits als Unterdrucksystem eigenständig an eine Unterdruckquelle angeschlossen sein, beispielsweise, wie in 4 angedeutet, über einen seitens des Antriebsmotors 25 vorgesehenen Unterdruckanschluss 30, wodurch sich kleinere Druckdifferenzen zwischen dem Reinraumbereich 3 und den Kanalverbindungen erreichen lassen, ebenso verbesserte Überwachungsmöglichkeiten, insbesondere im Hinblick auf Drücke und Verunreinigungen in diesen ergeben und geringere Dichtungsbelastungen zu erreichen sind.
-
Insbesondere der Aufbau der Schubkurbeln 8, 9 mittels Rohrgestängen 26 führt auch zu einem sehr leichten Aufbau des Schubkurbeltriebes, so dass dieser auch bei verhältnismäßig großen Erstreckungslängen keiner zusätzlichen Abstützungen bedarf, die Partikelbildungen verursachen könnten. Die gegeneinander und zu den Anschlüssen bewegten Teile des Schubkurbeltriebes sind lediglich gegeneinander verdrehbar, somit auch bezogen auf Partikelbildungen gut zu beherrschen und führen zu keinen merkbaren Beeinträchtigungen der geforderten Reinraumqualitäten.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
