DE19832084C1 - Vorrichtung zum Transportieren von Substraten - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Transportieren von scheibenförmigen Substraten, wie Compact Disks, bereitgestellt, die die Substrate mittels mindestens zweier um je eine Drehachse drehbarer Schwenkanordnungen und über einen aus Kreisbögen mit einem Radius R um die Drehachsen gebildeten Transportweg transportiert. Der Abstand zwischen zwei Drehachsen ist gleich oder kleiner als die Summe der Radien R der Kreisbögen um die Drehachsen. Die Drehachsen liegen auf einer Geraden und die Senkrechte auf diese Gerade verbindet Schnittpunkte der Kreisbögen. DOLLAR A Der Transportweg weist die Form einer Girlandenkurve auf. Entlang des Transportweges sind beliebig viele Bearbeitungsstationen für die CDs anbringbar. Die Vorrichtung ist für diese Zwecke modular um weitere Schwenkanordnungen erweiterbar und kann in einer Vakuumkammer eingesetzt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transportieren von Substraten, insbesondere scheibenförmigen bzw. flächigen Substraten, wie CDs (Compact Disks) oder DVDs (Digital Ver­ satile Disk = digitales vielseitig verwendbares Speicherme­ dium).

Derartige Vorrichtungen werden bei der Herstellung von CDs, beispielsweise deren Beschichtung verwendet, wobei während dem Transport verschiedene Bearbeitungsstationen von der CD durchlaufen werden. An jeder Bearbeitungsstation kann die CD abgelegt und wieder aufgenommen werden. Bevorzugt werden derartige Vorrichtungen in Vakuumkammern eingesetzt, wobei gewährleistet wird, daß die CDs nicht verunreinigt oder durch unsachgemäßes Greifen beschädigt werden.

Übliche Transportvorrichtungen befördern Substrate auf einer Kreisbahn, wobei die zur Verfügung stehende Länge des Trans­ portweges durch den Kreisdurchmesser bzw. den Kreisumfang bestimmt wird. Erhöht sich beispielsweise technologisch be­ dingt die Anzahl der Bearbeitungsstationen bzw. Bearbei­ tungsschritte, so muß die gesamte Transportvorrichtung aus­ getauscht werden, um den kreisförmigen Transportweg zu ver­ längern und die notwendige Anzahl von Bearbeitungsstationen darauf unterzubringen. Bei einer sich verringernden Anzahl von Bearbeitungsschritten kann die Anpassung derart erfol­ gen, daß einzelne Bearbeitungsstationen ausgelassen werden, d. h. bei einzelnen Bearbeitungsstationen keine Bearbeitung stattfindet. In diesem Fall läßt sich die für die Bearbei­ tung notwendige Zeit jedoch nicht verkürzen, weil die Substrate (auch wenn keine Bearbeitung stattfindet) an allen Bearbeitungsstationen für die Dauer eines Bearbeitungs­ schrittes verweilen.

Alternativ könnte der Transportweg bei Verringerung der An­ zahl von Bearbeitungsschritten ohne Austausch der Transport­ vorrichtung verkürzt werden, indem die Eingabe und die Ent­ nahme der CDs an verschiedenen Positionen des Kreisumfanges liegen. Dies erfordert jedoch separate Beschickungs- und Entnahmeeinrichtungen und gestaltet den Fertigungsprozeß aufwendig und kompliziert.

Die DE 43 40 522 A1 betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum schrittweisen und automatischen Be- und Entladen einer Beschichtungsanlage mit scheibenförmigen Substraten. Die Vorrichtung weist ein Magazin mit einem ersten Drehteller auf, der schrittweise um eine ortsfeste Rotationsachse drehbar ist und eine Vielzahl von Haltedornen hat. Ortsfeste Belade- und Entlade-Stationen sind ebenfalls vorgesehen. Darüber hinaus ist eine Übergabeeinrichtung mit einem zweiten Drehteller ausgebildet, der schrittweise um eine ortsfeste Rotationsachse drehbar ist und mindestens drei Stationen zur Aufnahme je eines Substrats durch jeweilige Transportarme enthält.

Die DE 196 44 509 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Transportieren und Handhaben von Halbleiterbauelementen. Ein Drehtisch ist mit N kreisförmigen Reihen von Positionier­ ausnehmungen versehen, die auf konzentrischen Kreisen angeordnet sind. Zu testende Chips werden aufeinanderfolgend in die Positionierausnehmungen der äußersten oder innersten Reihe eingebracht und nach Durchführung einer Umdrehung des Tischs in die Positionierausnehmungen einer anderen Reihe umgesetzt. Nach Durchführung mindestens einer Umdrehung werden die jeweiligen Chips weiterhin um einen vorbestimmten Winkel zwischen der Umsetzungsposition und einer Abgabeposition, bei der die Chips an einen Testabschnitt abgegeben werden, transportiert und anschließend zum Testabschnitt gefördert.

Weitere Transportvorrichtung sind beispielsweise aus der DE 44 09 558 A1 und DE 42 35 674 A1 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Transpor­ tieren von Substraten bereitzustellen, die vielseitig ver­ wendbar und einfach an jeweilige Fertigungserfordernisse an­ gepaßt und umgerüstet werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche ge­ löst.

Bei der Lösung der Aufgabe geht die Erfindung von dem Grund­ gedanken aus, mehrere um je eine Drehachse drehbare Schwenk­ anordnungen, mit denen die Substrate über einen aus Kreisbö­ gen mit einem Radius R um die Drehachse zusammengesetzten Transportweg transportiert werden, vorzusehen. Die Drehach­ sen sind in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet, so daß die Kreisbögen um benachbarte Drehachsen sich schnei­ den bzw. der Abstand zwischen den Drehachsen kleiner als die Summe oder höchstens gleich der Summe der Radien der Kreis­ bögen um die Drehachsen ist. Sich aneinanderreihende Kreis­ bögen ergeben eine Form des Transportweges, die einer Gir­ landenkurve ähnelt. Die Schnittpunkte der sich schneidenden Kreisbögen bilden Übergabepositionen zwischen den Schwenkan­ ordnungen für die zu transportierenden Substrate. Vorzugs­ weise liegen die Drehachsen auf einer gemeinsamen Geraden, so daß die Verbindungslinie zwischen den Schnittpunkten der Kreisbögen senkrecht zu der Geraden, auf der die Drehachsen liegen, verläuft. Die gedachten Verbindungslinien zwischen den Mitten der Drehachsen können jedoch auch zueinander ab­ gewinkelt sein. Eine Schwenkanordnung mit einer Drehachse bildet jeweils ein Modul. Die Vorrichtung nach der Erfindung weist mindestens ein Eingangs- und ein Endmodul, mit jeweils T-förmigen Schwenkanordnungen auf, die an ihren Armen, den Substrathaltern, Aufnahmeeinrichtungen, z. B. Greifer oder Saughalter, für die Substrate tragen und diese synchron mit allen Schwenkanordnungen über Kreisbögen mit einem bestimm­ ten Drehwinkel transportieren. An den Endpunkten des von den Schwenkanordnungen zurückgelegten Schwenkweges sind vorzugs­ weise Bearbeitungsstationen vorgesehen, an denen die Substrate abgelegt, nach der jeweiligen Bearbeitung wieder aufgenommen und an die nächste Bearbeitungsstation weiterge­ reicht werden können. Die Bearbeitungsstationen sind vor­ zugsweise um gleiche Drehwinkel voneinander beabstandet. Ihre Position orientiert sich an der Position der Schnitt­ punkte der Kreisbögen bzw. an den Übergabepositionen, wobei ferner der von den Substraten beanspruchte Raum (z. B. deren Durchmesser) berücksichtigt wird. Zwischen das Eingangs- und das Endmodul sind beliebig viele Zwischenmodule mit I-förmi­ gen Schwenkanordnungen einsetzbar. Die Module selbst können ohne die Schwenkanordnungen vorgefertigt und beim Zusammen­ bau der Vorrichtung nach der Erfindung um die gewünschte (T- oder I-förmige) Schwenkanordnung ergänzt werden. Auf diese Weise läßt sich die Anzahl der Bearbeitungsstationen belie­ big erweitern oder verringern. Der Schwenkweg bzw. der Dreh­ winkel der Schwenkanordnungen, die Anzahl der Substrathalter und Aufnahmeeinrichtungen sowie die Anzahl der Bearbeitungs­ stationen werden aufeinander abgestimmt. Die über einen der­ artigen Transportweg transportierten Substrate bewegen sich schrittweise auf einer Girlandenkurve mit Umkehrkurven im Bereich des Eingangs- und des Endmoduls. Die Substrate kön­ nen platzsparend an einer gemeinsamen Eingabe- und Ausgabe­ station durch eine Schleuse in die Vorrichtung eingelegt bzw. daraus entnommen werden. Die Verwendung einer Schwenk­ anordnung bietet den Vorteil, daß sich ein synchroner Bewe­ gungsablauf der einzelnen Elemente konstruktiv einfach um­ setzen läßt. Bei einer Anordnung der Vorrichtung in einer Vakuumkammer läßt die Schwenkanordnung Freiräume für die An­ ordnung von Stützeinrichtungen, um das Gehäuse der Vakuum­ kammer allseitig abzustützen. Dies ermöglicht eine platzspa­ rende und materialsparende Ausführung der Vakuumkammer, ins­ besondere deren Abdeckungen, und führt zu einer Erhöhung von deren Stabilität.

Bei Anordnung einer entsprechenden Anzahl von Modulen bzw. bei entsprechender Anordnung der Substrate an den Aufnahme­ einrichtungen dreht sich das zu transportierende Substrat im Verlauf seines Transportweges durch das Aufnehmen und Wie­ derablegen an den Bearbeitungsstationen zusätzlich um seine eigene Achse, so daß es im Verlauf seines Transportes an al­ len seinen Umfangsabschnitten gleich zugänglich ist, bei­ spielsweise für Prüfeinrichtungen, die gegebenenfalls berüh­ rungslos arbeiten und an der Innenwand der Vakuumkammer an­ geordnet sind. Ferner kann die Anzahl der Bearbeitungssta­ tionen so gewählt werden, daß die Substrate in der gleichen Position, in der sie in die Vorrichtung eingelegt werden, diese verlassen.

Die Erfindung soll anhand der beiliegenden Figuren erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1: eine Ansicht von oben einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Transportieren von Substraten nach der Erfindung und

Fig. 2: einen Schnitt durch eine Vakuumkammer mit der er­ findungsgemäßen Vorrichtung.

Gemäß Fig. 1 weist die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Transportieren von Substraten 1 drei Schwenkanordnungen 20, 21 und 22 auf, die um je eine Drehachse 3 drehbar angeordnet sind. Jede Schwenkanordnung 20-22 bildet zusammen mit ihrer jeweiligen Drehachse 3 ein Modul. In der vorliegenden Ausführungsform enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung drei Module, ein Eingangsmodul 5, ein Endmodul 6 sowie ein Zwischenmodul 7. Der Transportweg der Substrate 1 ist aus Kreisbögen mit einem Radius R um die Drehachsen 3 zusammen­ gesetzt. Er weist etwa die Form einer Girlandenkurve auf. Am Eingangs- und am Endmodul 5, 6 sind Umkehrkurven vorgesehen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann um beliebig viele Mo­ dule ergänzt werden indem Zwischenmodule 7 zwischen Ein­ gangs- und Endmodul 5, 6 eingesetzt werden. Denkbar ist auch eine Ausführungsform, die nur ein Eingangs- und ein Endmodul 5, 6 aufweist. Die Module 5 bis 7 sind so zusammengesetzt, daß die Drehachsen 3 auf einer Geraden 8 liegen. Die jeweils äußeren Module, d. h. das Eingangs- und Endmodul 5 bzw. 6, weisen T-förmige Schwenkanordnungen 21, 22 auf, deren Arme sich auf der Mitte der Drehachse 3 treffen und Substrathal­ ter 9 bilden. Das Zwischenmodul 7 weist eine I-förmige Schwenkanordnung 20 auf, deren Mitte in der Drehachse 3 liegt. In einem bestimmten, vorzugsweise im gleichen Abstand von der Drehachse 3 sind an den Substrathaltern 9 Aufnahme­ einrichtungen 10 für die zu transportierenden Substrate 1 vorgesehen. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Drehach­ sen 3 ist kleiner als die Summe der Radien R der um diese Drehachsen 3 verlaufenden Kreisbögen, so daß sich die Kreis­ bögen um benachbarte Drehachsen 3 beiderseits der die Drehachsen 3 verbindenden Gerade 8 schneiden. Der Radius R wird vorzugsweise so gewählt, daß die Schnittpunkte der Kreisbögen einen bestimmten Abstand von der Geraden 8 auf­ weisen, wobei die Abmessungen der zu transportieren­ den Substrate berücksichtigt werden, so daß eine Kollision der Substrate auf dem Transportweg sicher vermieden wird. Die Schnittpunkte der Kreisbögen bilden Übergabepositionen, an denen die Substrate 1 von der Schwenkanordnung 20, 21, 22 eines Modules zur Schwenkabordnung 20, 21, 22 des nächsten Modules weitergereicht werden. Ferner sind an den Schnitt­ punkten und im weiteren um jeweils einen Drehwinkel α von z. B. 90° voneinander beabstandet Bearbeitungsstationen 11 auf dem Transportweg vorgesehen, an denen die Substrate 1 von den im gleichen Abstand von der jeweiligen Drehachse 3 an den Substrathaltern 9 vorgesehenen Aufnahmeeinrichtungen 10 z. B. zur Beschichtung abgesetzt und anschließend wieder aufgenommen werden. Der an jeder Bearbeitungsstation 11 zur Verfügung stehende Raum läßt die gleichzeitige Bearbeitung von Substraten an allen Bearbeitungsstationen 11 zu.

Zum Transport der Substrate 1 werden diese von einer be­ stimmten Aufnahmeeinrichtung 10 am Modul 5 oder 6 aufgenom­ men. Anschließend schwenkt der Substrathalter 9 um z. B. 90°, setzt das Substrat 1 an einer Bearbeitungsstation 11 ab und schwenkt zu seiner Ausgangsposition zurück, um das nächste Substrat aufzunehmen. Die Module 5 bis 7 sind über ihren (nicht dargestellten) Antrieb so miteinander verbunden, daß die Schwenkanordnungen 20 bis 22 sich synchron zueinander bewegen und die Substrathalter 9 synchron zwischen jeweils zwei Bearbeitungsstationen 11 hin und her schwenken. Die Be­ arbeitung der Substrate 1 kann während des Zurückschwenkens des jeweiligen Substrathalters 9 erfolgen. Die Substrate 1 durchlaufen auf diese Weise den gesamten Transportweg und können an der Stelle, an der sie in das Eingangsmodul 5 ein­ gelegt werden, oder auch an einer anderen Station der Vor­ richtung wieder entnommen werden.

Im Rahmen der Erfindung können die Anzahl der Module (wie bereits beschrieben), die Anzahl der gleichzeitig zu trans­ portierenden Substrate 1 und/oder die Anzahl der Bearbei­ tungsstationen 11, d. h. des Drehwinkels α, um den diese von­ einander beabstandet sind, den jeweiligen Erfordernissen an­ gepaßt werden. Die Anzahl der Bearbeitungsstationen 11 und die Anzahl der Substrathalter 9 am Eingangs- und am Endmodul 5 bzw. 6 sind aufeinander abgestimmt. An einem Substrathal­ ter 9 kann eine gewünschte Anzahl von Substraten 1, minde­ stens jedoch ein Substrat 1 transportiert werden. Dies rich­ tet sich z. B. nach der Ausgestaltung (Tragfähigkeit bzw. Ka­ pazität) der Substrathalter 9 und der Aufnahmeeinrichtungen 10 oder nach der Art der Bearbeitung der Substrate. Denkbar wäre es beispielsweise, die Substrate 1 in einem Magazin an Aufnahmeeinrichtungen 10 zu halten. Ferner ist es möglich, die Module mit mehreren Schwenkanordnungen 20 bis 22 und/oder Bearbeitungsstationen 11 zu versehen, die in ver­ schiedenen Ebenen im jeweiligen Modul angeordnet sind, um die Substrate 1 abwechselnd an verschiedenen Seiten (von unten und von oben) zu halten und/oder zu bearbeiten. Auf diese Weise kann zur Erhöhung der Kapazität der Transport­ vorrichtung ein zweiter Transportweg in einer weiteren Ebene eingerichtet werden. Alternativ oder zusätzlich können Bear­ beitungsstationen 11 in verschiedenen parallel zueinander liegenden Ebenen vorgesehen sein und die Schwenkanordnungen 20 bis 22 entlang der Drehachse 3 in diese Ebenen verschieb­ bar angeordnet sein.

Nach einer in Fig. 2 gezeigten Ausgestaltung der Erfindung wird die Vorrichtung in eine Vakuumkammer 12 eingesetzt, wo­ bei sich durch den begrenzten Schwenkweg der Substrathalter 9 und die somit verbleibenden Freiräume besonders vorteil­ haft Stützeinrichtungen 13 für das Gehäuse in der Vakuumkam­ mer 12 anordnen lassen.

Claims (17)

1. Vorrichtung zum Transportieren von Substraten (1) mit­ tels mindestens zweier um je eine Drehachse (3) drehba­ rer Schwenkanordnungen (20 bis 22) und über einen aus Kreisbögen mit einem Radius R um die Drehachsen (3) ge­ bildeten Transportweg, wobei der Abstand zwischen zwei benachbarten Drehachsen (3) kleiner als die Summe der Radien R der Kreisbögen um die Drehachsen (3) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Drehachsen (3) auf einer Geraden (8) liegen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit mindestens einem Eingangs- und einem Endmodul (5, 6) mit jeweils einer Drehachse (3) und einer Schwenkanordnung (21, 22).

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 mit mindestens einem Zwischenmodul (7) mit einer Drehachse (3) und einer Schwenkanordnung (2).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei jede Schwenkanordnung (20 bis 22) mindestens zwei Substrathalter (9) zum Transportieren der Substrate (1) über den Transportweg mittels im gleichen Abstand von der jeweiligen Drehachse (3) angeordneter Aufnahme­ einrichtungen (10) aufweist und synchron zu der/den wei­ teren Schwenkanordnung(en) (20 bis 22) um einen Drehwin­ kel α um die jeweilige Drehachse (3) hin und her drehbar angeordnet ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schwenkanordnungen (20 bis 22) um gleiche Drehwinkel α und gleiche Radien R um die Drehachsen (3) hin und her drehbar angeordnet sind.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine gemeinsame Eingabe- und Ausgabestation zum Einlegen und Entnehmen der Substrate (1) in die bzw. aus der Vorrich­ tung an einer beliebigen Position des Transportweges vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schnittpunkte der Kreisbögen Übergabepositionen der Sub­ strate (1) zwischen den Schwenkanordnungen (20 bis 22) bilden.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei min­ destens an den Schnittpunkten der Kreisbögen Bearbei­ tungsstationen (11) für die Substrate (1) entlang des Transportweges angeordnet sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Anzahl der gleichzeitig transportierbaren Substrate (1) mindestens gleich der Anzahl der Bearbeitungsstationen (11) ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei an den Bear­ beitungsstationen (11) Übergabepositionen für die Sub­ strathalter (9) vorgesehen sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Bearbeitungsstationen (11) um einen Drehwinkel von 90° bezogen auf eine Schwenkanordnung voneinander beabstan­ det sind.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der Transportweg um eine gerade Anzahl von Bearbeitungssta­ tionen (11) erweiterbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Bearbeitungsstationen (11) in verschiedenen Ebenen ange­ ordnet sind.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Schnittpunkte der Kreisbögen symmetrisch bezüglich der die Drehachsen (3) verbindenden Geraden sind.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Schwenkanordnungen (20 bis 22) in verschiedenen Ebenen koaxial zur jeweiligen Drehachse (3) angeordnet sind.

17. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 in einer Vakuumkammer.