DE69734104T2

DE69734104T2 - Kupplungsanordnung für die geschlossene übertragung von einem flachen substrat von einem geschlossenen behälter zu einer behandlungseinrichtung

Info

Publication number: DE69734104T2
Application number: DE69734104T
Authority: DE
Inventors: Claude Doche
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1996-04-03
Filing date: 1997-04-02
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2017-04-03
Also published as: JP2001515655A; US6273664B1; DE69734104D1; EP0891629A1; EP0891629B1; FR2747111A1; FR2747111B1; WO1997038440A1

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kupplungssystem für den geschlossenen Transfer eines flachen Gegenstands von einem Verschlussbehälter zu einer Behandlungseinheit des Gegenstands.
Ein solches System kann insbesondere für den Transfer von Siliciumscheiben benutzt werden, die sich einzeln in Verschlussbehältern mit kontrollierter Atmosphäre befinden und zum Beispiel CVD-Reaktoren oder Reaktoren zum Ätzen oder plasma-aktivierten Abscheiden zugeführt werden.
Unter Verschlussbehälter mit kontrollierter Atmosphäre versteht man einen Behälter, dessen Innenatmosphäre eine bestimmte Zusammensetzung, eine bestimmte Reinheit und/oder einen bestimmten Druck aufweist.
Stand der Technik
Der Transfer von flachen Gegenständen und insbesondere von Siliciumscheiben erfolgt im Allgemeinen in Reinräumen direkt aus einem Etagengestell bzw. -magazin, das die flachen Gegenstände enthält, in die Behandlungseinheit.
Die hohen Kosten und die verschiedenen Techniken, die mit Reinräumen verbunden sind, die groß sind und einer hohen Reinheitsklasse entsprechen, haben jedoch dazu geführt, kleine Verschlussbehälter zu verwenden, die nur die Gegenstände enthalten, für die eine saubere Umgebung erforderlich ist.
Diese Verschlussbehälter, die in der Folge detaillierter beschrieben werden, haben auch den Vorteil, um die Gegenstände herum eine reine Atmosphäre aufrechtzuerhalten. Unter einer reinen Atmosphäre versteht man hier eine Atmosphäre, die keine kontaminierenden chemischen Produkte enthält. Es handelt sich zum Beispiel um eine Atmosphäre aus Stickstoff N₂ oder Edelgas wie zum Beispiel Argon.
In der Folge des Textes unterscheidet man eine wie hier definierte reine Atmosphäre und eine saubere Atmosphäre, die durch eine kleine Anzahl kontaminierender Elemente in Partikelform (≥ 0,3 μm) pro Volumeneinheit gekennzeichnet ist.
Ein erster Verschlussbehältertyp trägt die Bezeichnung SMIF (Standardized Mechanical Interface). Es handelt sich um Behälter mit einen glockenförmigen Deckel, der auf einer Grundplatte ruht. Eine dichte Anpassung zwischen dem Deckel und der Grundplatte ist vorgesehen. Diese Behälter enthalten auch ein Gestell bzw. Magazin, in dem Halbleiterscheiben gestapelt werden.
Diese Verschlussbehälter dienen zum Transfer der Scheiben von ihrem Produktionsort zu einer Behandlungseinheit oder von einer Behandlungseinheit zu einer anderen Behandlungseinheit in einer eingeschlossenen, sauberen und reinen Atmosphäre, so wie oben definiert.
Eine detaillierte Beschreibung der SMIF-Behälter findet man in den Dokumenten (1) und (2), deren Referenzen am Ende der vorliegenden Beschreibung angegeben sind.
Um die Scheiben der SMIF-Behälter in eine Behandlungseinheit zu transferieren, ist am Eingang der Behandlungseinheit eine Transferschleuse mit einem Entladeroboter vorgesehen. Eine solche Schleuse, in der eine saubere und eventuell reine Atmosphäre herrschen muss, ist unerlässlich um eine Kontamination der flachen Gegenstände zu vermeiden, wenn diese aus dem Verschlussbehälter entnommen werden. Die Transferschleuse wird auch als "Mini-Umgebung", "Einschließung" oder "Canopy" bezeichnet. Das aus Gestell bzw. Magazin und Scheiben bestehende Ganze wird aus dem Verschlussbehälter herausgenommen und ins Innere der Schleuse gebracht, und dann werden die Scheiben einzeln nacheinander dem Gestell bzw. Magazin entnommen und in die Behandlungseinheit eingeführt.
Die SMIF-Behälter haben jedoch mehrere Nachteile. Zum Beispiel ermöglichen sie nicht, eine gegenseitige Verunreinigung der in ihnen gelagerten Siliciumscheiben zu vermeiden. Außerdem, wegen ihrem festen Fassungsvermögen von ungefähr 25 Scheiben sind sie nicht angepasst an eine flexible Benutzung im Rahmen eines angespannten Produktionsflusses (production en flux tendu).
Wegen dieser Probleme wurden andere Verschlussbehälter in Form von Einzelbehältern konzipiert. Solche Behälter sind in den Dokumenten (1) und (2), aber auch in dem Dokument (3) beschrieben, dessen Referenz ebenfalls am Ende der Beschreibung angegeben ist. Diese Gehäuse haben eine seitliche Öffnung zum Einführen und Entnehmen der Scheiben. Sie sind dicht verschlossen durch eine schwenkbar Tür. Um die Halbleiterscheiben zu einer Behandlungseinheit zu transferieren, werden die Einzelbehälter so wie die SMIF-Behälter in eine Schleuse vor einer Eingangs-/Ausgangsöffnung der Behandlungseinheit gestellt. Die Eingangs-/Ausgangsöffnung der Behandlungseinheit ist ebenfalls durch eine Tür verschlossen. Ein Beispiel eines Einzelbehälters sowie ein System zum Öffnen seiner Tür ist in dem Dokument (4) beschrieben, dessen Referenz ebenfalls am Ende der Beschreibung angegeben ist.
Wenn sich ein Einzelbehälter in die Schleuse befindet – vor der Öffnung der Behandlungseinheit – können die Türen des Behälters und der Behandlungseinheit geöffnet werden, um die Scheibe zu transferieren.
Die am Eingang der Behandlungseinheiten angeordnete Schleuse ist eine komplexe Vorrichtung, in der eine saubere Atmosphäre aufrechterhalten werden muss.
Zudem muss die Transferschleuse mit einem Transferroboter ausgerüstet sein, um die zu behandelnden flachen Gegenstände aus ihrem Verschlussbehälter zu entnehmen. Eine solche Vorrichtung zeigen zum Beispiel die Figuren des Dokuments (2).
Zusätzliche Schwierigkeiten entstehen, wenn die Scheiben oder die flachen Gegenstände eine reine oder inerte Atmosphäre benötigen, zum Beispiel eine Stickstoffatmosphäre. Diese Schwierigkeiten sind zum Beispiel mit der Notwendigkeit verbunden, die Schleuse häufig zu spülen, deren Innenvolumem vor allem wegen dem Transferroboter ziemlich groß ist. Ein Beispiel eines Transfers von flachen Gegenständen in einer sauberen Atmosphäre wird in dem Dokument (5) beschrieben, dessen Referenz ebenfalls am Ende der Beschreibung angegeben ist.
Außerdem ermöglich die Verschlussbehälter und die Schleusen der Behandlungseinheiten im Allgemeinen keinen Transfer der Scheiben unter Vakuum.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht also darin, ein Kupplungssystem für den Transfer eines flachen Gegenstands aus einem Verschlussbehälter in eine Behandlungseinheit vorzuschlagen, das nicht die oben genannten Einschränkungen und Nachteile aufweist.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein solches System vorzuschlagen, das einen Transfer ohne Unterbrechung der die Gegenstände umgebenden sauberen Atmosphäre ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein System vorzuschlagen, das einen Transfer in einer reinen Atmosphäre ermöglicht.
Noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein System vorzuschlagen, das einen Transfer von flachen Gegenständen unter Vakuum ermöglicht.
Noch eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein System vorzuschlagen, das einen Transfer von flachen Gegenständen unter Vakuum ermöglicht.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht auch dann, ein System vorzuschlagen, das keinen eigenen Transferroboter benötigt, sondern bei dem es möglich ist, zur Entnahme der flachen Gegenständen aus den Verschlussbehältern direkt einen Roboter zu benutzen, mit dem die Behandlungseinheit ausgerüstet ist.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein einfaches System vorzuschlagen, das weniger kostet als die Schleusensysteme und nicht viel Platz beansprucht.
Schließlich ist es noch eine Aufgabe, ein System ohne Schleuse vorzuschlagen, das kompatibel ist mit einem direkten Transfer der flachen Gegenstände aus einem Etagengestell bzw. -magazin, wie am Anfang der Beschreibung erwähnt.
Darstellung der Erfindung
Zur Realisierung der oben genannten Aufgaben umfasst die Erfindung ein Kupplungssystem für den Transfer eines flachen Gegenstands von einem Verschlussbehälter mit einer ersten seitlichen Öffnung für den Transfer des flachen Gegenstands, mit einem ersten Verschluss, zu einer Behandlungseinheit des flachen Gegenstands mit wenigstens einer zweiten Öffnung für den Transfer des flachen Gegenstands.
Erfindungskonform besitzt die Vorrichtung die Charakteristika des unabhängigen Anspruchs.
Das Dokument GB-A-2 249 145 entspricht der Präambel des Anspruchs 1; das Erweiterungsstück ist fest und kein Verschluss trennt es von der Behandlungseinheit oder von fragilen Verbindungseinrichtungen zwischen der Behandlungseinheit und dem Erweiterungsstück.
Der Transfer des flachen Gegenstands von dem Verschlussbehälter in die Behandlungseinheit findet durch die dichten Kupplungseinrichtungen hindurch statt und erfolgt mit Hilfe eines Verschiebungsmechanismus des flachen Gegenstands. Ein solcher Mechanismus existiert bei den Behandlungseinheiten in Form eines Handhabungsroboters der flachen Gegenstände.
Die Kupplungseinrichtungen und die Freigabeeinrichtungen der ersten und zweiten Öffnung ermöglichen, dass nach dem Kupplungsoperation die Innenmilieus des Verschlussbehälters und der Behandlungseinheit direkt kommunizieren.
Das Kuppeln verläuft dicht gegenüber dem Umgebungsmilieu. Die Sauberkeit und Reinheit der Atmosphäre in dem Behälter und in der Behandlungseinheit werden also aufrechterhalten.
Das System kann also ohne Transferschleuse in einer anderen Umgebung als der eines Reinraums eingesetzt werden. Zudem, wie oben angegeben, ermöglicht das Fehlen einer Transferschleuse, die Behandlung zum Transferieren der flachen Gegenstände zu benützen.
Das Kupplungssystem im Sinne der vorliegenden Erfindung versteht sich als ein System von Einrichtungen oder Mechanismen, von denen einige Teil des Verschlussbehälters sind und andere fest mit der Behandlungseinheit verbunden sind.
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf einen einzigen Verschlussbehälter, der einen einzigen flachen Gegenstand enthält. Die Erfindung beschränkt sich aber nicht auf diesen Fall. Das Transfersystem kann vor allem für den Transfer von flachen Gegenständen verwendet werden, die aus einem Stapel einer Vielzahl von Verschlussbehältern stammen, oder um mehrere flache Gegenstände, die in einem einzigen Verschlussbehälter enthalten sind.
Wenn das Erweiterungsstück zurückgezogen wird, werden die erste Öffnung und eine Öffnung der Kupplungseinrichtungen am Ende des Kupplungsstücks durch den ersten und den zweiten Verschluss verschlossen. Dies ermöglicht, die Innenseite der Kupplungseinrichtungen zu isolieren. Zudem, da eine dichte Verbindungseinrichtung das Erweiterungsstück mit der Befestigungsplatte verbindet, ist die Innenseite der Behandlungseinheit ebenfalls von dem Umgebungsmilieu isoliert, wenn – in der zurückgezogenen Stellung des Erweiterungsstücks – die Öffnung der Kupplungseinrichtungen durch den zweiten Verschluss verschlossen ist. Der Verschlussbehälter kann dann durch einen entsprechenden Mechanismus verschoben werden, um ihn vor den Kupplungseinrichtungen zu positionieren.
Die Freigabe der ersten und zweiten Öffnung findet erst statt, wenn das Erweiterungsstück sich in seiner ausgefahrenen Stellung befindet, abgestützt auf dem Behälter.
Um die Dichtheit sicherzustellen, kann das Erweiterungsstück einen Abdichtungsrand aufweisen und jeder Verschlussbehälter kann für diesen Abdichtungsrand einen die erste Öffnung umgebenden Abstützbereich umfassen.
Der zweite Verschluss kann zum Beispiel in Form einer Schwenktür realisiert werden.
Die Freigabeeinrichtungen der Öffnungen des ersten und zweiten Verschlusses können einen Schwenkmechanismus umfassen, verbunden mit dem zweiten Verschluss, um den zweiten Verschluss und die Tür des Verschlussbehälter zwischen einer geschlossenen Stellung und einer offenen Stellung zu schwenken. In der offenen Stellung kommunizieren die Innenvolumen der Verschlussbehälter, der Kupplungseinrichtungen und der Behandlungseinheit.
Zu diesem Zweck umfasst das Erweiterungsstück – insbesondere im Bereich einer unteren Wand – eine Vertiefung, um den ersten und den zweiten Verschluss in ihrer offenen Stellung aufzunehmen.
Anzumerken ist, dass – im Gegensatz zu den Vorrichtungen nach dem Stand der Technik, bei denen die Türen der Verschlussbehälter durch einen externen Mechanismus gehalten und betätigt werden –, bei dem erfindungsgemäßen System die Tür des Verschlussbehälters innerhalb des eingeschlossenen Milieus gehalten und betätigt wird.
Der zweite Verschluss ist in dem Erweiterungsstück auf einer dem Verschlussbehälter zugewandten Seite angeordnet. Ein dritter Verschluss, der zweiten Öffnung zugeordnet, das heißt der vorhandenen Öffnung der Behandlungseinheit, ist ebenfalls in dem Erweiterungsstück angeordnet, auf der der Behandlungseinheit zugewandten Seite.
Bei einer speziellen Realisierung der Kupplungseinrichtungen ist der dritte Verschluss eine Tür, und die Befestigungsplatte hat einen Abdichtungsrand, der die zweite Öffnung umgibt. Die den dritten Verschluss bildende Tür stützt sich dann auf dichte Weise auf dem Abdichtungsrand ab, wenn das Erweiterungsstück sich in seiner zurückgezogenen Stellung befindet. Umgekehrt ist die Tür von dem Abdichtungsrand getrennt, wenn das Erweiterungsstück sich in seiner ausgefahrenen Stellung befindet.
Der erste und zweite Verschluss umfassen erste gegenseitige Verriegelungs-Entriegelungseinrichtungen, um den ersten Verschluss in dem zweiten Verschluss zu verriegeln.
Das Verriegelungsstück des zweiten Verschlusses ist zum Beispiel ein Schlüssel.
Gemäß einer Perfektionierung kann der erste Verschluss außerdem zweite Verriegelungs-Entriegelungseinrichtungen umfassen, um den ersten Verschluss mit dem Verschlussbehälter zu vereinigen, wobei die zweiten Verriegelungs-Entriegelungseinrichtungen ebenfalls durch das den Schlüssel des zweiten Verschlusses bildende Stück betätigt werden kann.
Der zweite Verschluss ist mit dem dritten Verschluss durch Stangen verbunden, die betätigt werden können zwischen einer sogenannten distalen Stellung, in welcher der zweite und dritte Verschluss voneinander entfernt sind, und einer sogenannten proximalen Stellung, in welcher der zweite und dritte Verschluss nahe beieinander sind.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen besser aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, die sich auf die beigefügten Zeichnungen bezieht und nur der Erläuterung dient.
Kurzbeschreibung der Figuren
Die 1A bis 1F sind vereinfachte schematische Schnittansichten einer speziellen Realisierungsart eines nicht der Erfindung entsprechenden, jedoch ihr Funktionsprinzip illustrierenden Systems,
die 2A bis 2D sind vereinfachte schematische Schnittansichten eines nicht der Erfindung entsprechenden Systems,
die 3A bis 3E sind schematische Schnittansichten einer erfindungskonformen Variante des Systems der 2A bis 2D,
die 4A ist eine schematische Schnittansichten einer Variante des Systems der 3A bis 3E, angepasst an einen Transfer von flachen Gegenständen unter Vakuum,
die 4B zeigt – als schematische Schnittansicht – die Verwendung des Kupplungssystems der 4A für einen Transfer von flachen Gegenständen unter Vakuum,
die 5A ist eine Schnittansicht eines Systems zur Verriegelung einer Verschlussbehältertür und eines Verschlusses des erfindungsgemäßen Kupplungssystems. Die 5A zeigt das Verriegelungssystem in einem Zustand, in dem die Tür des Verschlussbehälters und der Verschluss nicht vereinigt sind.
die 5A ist eine Schnittansicht des Verriegelungssystem in einem Zustand, in dem die Tür des Verschlussbehälters mit dem zweiten Verschluss gekuppelt ist, die 6 ist eine Draufsicht eines Keils zur Verriegelung der Tür der 5 mit einem Verschlussbehälter,
die 7A bis 7D sind vereinfachte schematische Schnittansichten eines nicht der Erfindung entsprechenden Systems,
die 8 ist eine Ansicht einer Kupplungseinrichtung in vergrößertem Maßstab, verwendbar bei den erfindungskonformen Transfersystemen,
die 9A und 9B sind Schnittansichten eines Details des Systems in vergrößertem Maßstab,
die 10 ist eine vereinfachte Darstellung eines Transfersystems, angepasst an den Transfer von flachen Gegenständen auf einem Stapel einer Vielzahl von Verschlussbehältern.
Detaillierte Beschreibung von Anwendungsarten der Erfindung
Die wesentlichen Elemente des Transfersystems und sein Funktionsprinzip sieht man in den 1A bis 1F, die aufeinanderfolgenden Schritten einer Transferoperation entsprechen. Aus Gründen der Klarheit tragen gleiche oder ähnliche Elemente der verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen.
In den 1A bis 1F trägt ein partiell dargestellter Verschlussbehälter das Bezugszeichen 10. Er enthält einen flachen Gegenstand 12, zum Beispiel eine Halbleiterscheibe. Der flache Gegenstand 12 befindet sich in dem Innenvolumen 14 des Behälters, der eine Atmosphäre einschließt, die sauber und eventuell rein ist, das heißt frei von chemischen Kontaminationsstoffen.
Eine Tür 16 dient als Verschluss für eine seitliche Öffnung 18 des Behälters 10, auch als erste Öffnung bezeichnet. In der 1A verschließt die Tür 16 die erste Öffnung.
Das Bezugszeichen 20 bezeichnet eine Behandlungseinheit, in welcher der flache Gegenstand einer Behandlung unterzogen wird. Diese Behandlung entspricht – insbesondere in dem Fall, wo der flache Gegenstand eine Siliciumscheibe – Herstellungsschritten von elektronischen Bauteilen. Die Behandlung kann Abscheidungs-, Ätz-, Formungsoperationen usw. umfassen.
Ein Handhabungsroboter 22, partiell dargestellt, der in Ruhestellung in der Behandlungseinheit sitzt, dient der Entnahme der flachen Gegenstände aus dem Behälter 10 und ihrem Transfer in die Behandlungseinheit.
Das Innenvolumen 24 der Behandlungseinheit enthält ebenfalls eine saubere und eventuell reine Atmosphäre. Das Volumen 24 kann auch unter Vakuum stehen, das heißt unter niedrigem Druck. Dies ist bei einer zunehmenden Zahl von Behandlungseinheiten der Fall.
Eine Öffnung 28, als zweite Öffnung bezeichnet, befindet sich in einer Seitenwand 29 der Behandlungseinheit und dient dem Transfer der flachen Gegenstände.
Kupplungseinrichtungen 30 des Verschlussbehälters 10 und der Behandlungseinheit 20, verbunden mit der Behandlungseinheit, grenzen einen in Bezug auf das Umgebungsmilieu dichten Raum 34 ab, durch den der flache Gegenstand 12 aus dem Verschlussbehälter 10 in die Behandlungseinheit 20 transferiert wird.
Ein Verschluss 36 ist mit einer Öffnung 38 eines Erweiterungsstücks 40 der Kupplungseinrichtungen 30 verbunden.
Der Verschluss 36 ermöglicht, das Innenvolumen 34 der Kupplungseinrichtungen 30 und das Innenvolumen 34 der Behandlungseinheit 20 in Bezug auf das Umgebungsmilieu auf dichte Weise zu isolieren, wenn die Kupplungseinrichtungen nicht an die Öffnung 18 des Verschlussbehälters 10 angeschlossen sind.
Die Kupplungseinrichtungen 30 umfassen auch eine Befestigungsplatte 42, die an der Wand der Behandlungseinheit befestigt ist und die zweite Öffnung 28 umgibt. Eine Verbindungseinrichtung 44 in Form eines Faltenbalgs verbindet das Erweiterungsstück 40 mit der Befestigungsplatte 42.
Ein Zylindersystem, in den 1A bis 1F aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellt, ermöglicht, das Erweiterungsstück 40 parallel zu einer Transferrichtung X zu verschieben, zwischen einer zur Behandlungseinheit "zurückgezogenen" Stellung (s. 1A) und einer zum Verschlussbehälter "ausgefahrenen" Stellung (s. 1B).
In einem ersten Schritt eines Transferverfahrens, der 1A entsprechend, steht der Verschlussbehälter 10 der Öffnung 38 des Erweiterungsstücks 40 gegenüber und befindet sich demnach vor der zweiten Öffnung 28 der Behandlungseinheit 20. Positionierungseinheiten des Behälters sind in der Figur nicht sichtbar.
Bei diesem ersten Schritt befindet sich die Tür 16 in ihrer Verschlussstellung in der Öffnung 18 des Behälters 10, und der Verschluss 36 des Erweiterungsstücks 40 befindet sich in seiner Verschlussstellung in der Öffnung 38 des Erweiterungsstücks 40. Das Erweiterungsstück 40 befindet sich in seiner zurückgezogenen Stellung. Die Innenvolumen 14 und 24 des Verschlussbehälters und der Behandlungseinheit sind also gegenseitig und in Bezug auf die Außenumgebung isoliert.
Ein zweiter Schritt, dargestellt in der 1B, besteht darin, das Erweiterungsstück in seine ausgefahrene Stellung zu bringen und einen Abdichtungsrand 46 des Erweiterungsstücks 40, der die Öffnung 38 umgibt, gegen einen Abstützbereich 48 des Behälters 10 zu drücken. Der Abstützbereich 48 umgibt die Öffnung 18 des Behälters ganz und seine Abmessungen sind an den Abdichtungsrand 46 angepasst, um zwischen diesen Teilen einen dichten Kontakt herzustellen.
Ein weiter unten beschriebener Mechanismus ermöglicht dann, die Tür 16 gegen den Verschluss 36 zu drücken und diese beiden Teile miteinander zu verriegeln, um sie zu vereinigen. Dieser Mechanismus ist in den 1A bis 1F nicht dargestellt.
Die Figuren zeigen, dass der Verschluss 36 zu diesem Zweck eine Vertiefung 37 aufweist, deren Größe und deren Form an die der Tür 16 des Behälters 10 angepasst sind.
In einem dritten Schritt, dargestellt in der 1C, wird die Vereinigung aus Tür 16 und Verschluss 36 in eine Öffnungsstellung geschwenkt, in eine Aufnahme 50 des Erweiterungsstücks 40, um die Öffnungen 18 und 38 frei zu machen.
Die Volumen 14, 24 und 34 kommunizieren jetzt, sind aber von der Außenumgebung isoliert.
Bei einem nicht-erfindungskonformen Kupplungssystem ist der Verschluss 36, angeordnet in dem Erweiterungsstück 40, durch einen Arm 102, fest verbunden mit einem Drehzapfen 104 mit einer zur Schnittebene der Figur und zur Transferrichtung des flachen Gegenstands senkrechten Achse 106. Ein zweiter Arm 108 zur Betätigung hat ein mit dem Zapfen 104 fest verbundenes Ende sowie ein mit einem Betätigungszylinder 110 verbundenes Ende, der mit dem Erweiterungsstück 40 verbunden ist. Der Zapfen 104 durchquert seitlich die Wand des Erweiterungsstücks, von dem Arm 102 des Verschlusses aus, der sich auf der Innenseite des Erweiterungsstücks befindet, bis zu dem Arm 108, der sich auf der Außenseite dieses Stücks befindet, ebenso wie der Zylinder 110.
Bei einem nicht-erfindungskonformen Kupplungssystem ermöglicht die Betätigung des Zylinders 110 das Schwenken des Verschlusses 36 und der Tür 16 zwischen einer Verschlussstellung der Öffnung 38 und einer Freigabestellung dieser Öffnung. In dieser letzteren Stellung werden der Verschluss 36 und die Tür 16, wie oben beschrieben, von dem Sitz 50 aufgenommen, der im Boden des Erweiterungsstücks 40 vorgesehen ist. Das durch den Zylinder 110, die Arme 102 und 106 und den Zapfen 104 gebildete System wird auch als Schwenkmechanismus bezeichnet.
Vorteilhafterweise kann das Erweiterungsstück 40 mit einem Spülsystem 112 ausgestattet sein, das eine Gaseinblasdüse 114 und eine in den Figuren nicht dargestellte Gasaustrittsdüse umfasst. Das in der Nähe des Abdichtungsrands 46 befindliche Spülsystem ermöglicht, in die Kupplungseinrichtungen 30 sowie in den Verschlussbehälter 10 ein Gas wie etwa Stickstoff hineinzublasen, um kontaminierende Elemente in Form von Partikeln oder chemischen Stoffen, die in ihnen eventuell vorhanden sein könnten, zu eliminieren.
Dieses System ermöglicht insbesondere, die durch den flachen Gegenstand selbst freigesetzten kontaminierenden Elemente zu eliminieren.
Das Erweiterungsstück 40 kann auch mit einem Beobachtungsfenster 116 aus einem transparenten Material ausgestattet sein. Diese Fester ist auch in der Umgebung des Abdichtungsrands 46 angeordnet. Optoelektronische Instrumente 118 wie Bewegungsdetektoren, Positionsdetektoren, Telemetrievorrichtungen oder optische Codeleseeinrichtungen sind dem Fenster 116 gegenüber angeordnet.
Die Instrumente 118 ermöglichen, das Passieren des flachen Gegenstands oder eines weiter unten beschriebenen Greiffingers des Gegenstands in dem Erweiterungsstück zu detektieren.
Die Transferoperation kann also kontrolliert und eventuell unterbrochen werden, wenn der Gegenstand oder der Greiffinger in einer falschen Stellung detektiert werden. Dies ermöglicht, eine Beschädigung des flachen Gegenstands und/oder des Transfersystems im Falle einer Störung und insbesondere die Erzeugung von Partikeln aufgrund unerwünschter Reibungen zu vermeiden.
Zudem können die Instrumente für das Lesen eines Codes des Typs ASCI-Strichcode ausgerüstet sein, der sich am Rand des flachen Gegenstands befindet und zum Beispiel seine Identifizierung ermöglicht.
Ein vierter Schritt, dargestellt in der 1D, entspricht dem eigentlichen Transfer des flachen Gegenstands.
Der Handhabungsroboter 22 hat einen Greiffinger 52, der in den Behälter 10 eindringt, unter dem flachen Gegenstand 12, wobei er die Kupplungseinrichtungen 30 durchquert.
Der Finger 52 wird dann angehoben, um den flachen Gegenstand von unten zu greifen.
Wenn der flache Gegenstand auf dem Finger 52 liegt, wird dieser zurückgezogen in die Behandlungseinheit 20. Der flache Gegenstand 12 wird dann durch die Kupplungseinrichtungen 30 hindurch transferiert, ohne die ihn umgebende saubere Atmosphäre je zu verlassen.
Die 1E entspricht einem vorletzten Schritt, während dem die Verschlüsse 16 und 36 wieder geschwenkt werden, um in ihre Verschlussstellungen der Öffnungen 18 und 38 zurückzukehren. Die Verschlüsse werden auch durch eine weiter unten beschriebene Mechanik voneinander getrennt, um ihre der 1B entsprechende Stellung einzunehmen.
Anzumerken ist, dass der flache Gegenstand entweder temporär in der Behandlungseinheit bleiben kann oder vor dem Verschließen der Öffnungen 18 und 38 wieder in denselben Verschlussbehälter transferiert werden kann.
In einem letzten Schritt, dargestellt in der 1F, wird das Erweiterungsstück 40 wieder in seine Ausgangsstellung zurückgezogen, in Richtung der Behandlungseinheit
Die Öffnung 18 des Verschlussbehälters 10 und die Öffnung 38 des Erweiterungsstücks werden jeweils durch die Tür 16 und den Verschluss 36 verschlossen.
Ein entsprechend den 1A bis 1F realisiertes Transfersystem eignet sich sehr gut für einen Transfer in sauberer und reiner Atmosphäre.
Es eignet sich jedoch weniger gut für einen Transfer unter Vakuum. Die Verschlüsse und insbesondere der zweite Verschluss 36 sowie der Faltenbalg 44 könnten nämlich durch den Druckunterschied zwischen der Innenseite der Einheit und der Außenatmosphäre stark beansprucht werden.
Die 2A bis 2D zeigen schematisch das Funktionsprinzip einer nicht-erfindungskonformen Realisierungsvariante des Transfersystems, die besser an den Transfer unter Vakuum angepasst ist.
Elemente, die denen der 1A bis 1F entsprechen, tragen dieselben Bezugszeichen und werden nicht mehr im Detail beschrieben. Man kann sich diesbezüglich auf die vorausgehende Beschreibung beziehen.
Das Innenvolumen 24 der Behandlungseinheit wird permanent unter Vakuum gehalten. Jedoch wird in den Innenvolumen 14 und 34 des Verschlussbehälters und der Kupplungseinrichtungen Vakuum nur für den Transfer des flachen Gegenstands erzeugt.
Aufgrund ihrer Konzeption sind das Kupplungssystem 30 und vor allem die Verschlussbehälter 10 generell nicht fähig, dem Außenluftdruck standzuhalten, wenn in ihrem Innenvolumen ein Vakuum herrscht.
Vorgesehen ist also eine Pumpkammer 60, welche den Verschlussbehälter 10 und die Kupplungseinrichtungen 30 umgibt. Diese Kammer ist dicht mit der Wand 29 der Behandlungseinheit verbunden.
Das Vakuum wird simultan in der Pumpkammer 60, dem Verschlussbehälter 10 und den Kupplungseinrichtungen 30 erzeugt, so dass zu keinem Zeitpunkt ein zu großer Druckunterschied zwischen der Innen- und der Außenseite dieser Teile besteht.
Ebenso wie bei der durch die 1A bis 1F dargestellten Realisierung umfasst das Erweiterungsstück der 2A bis 2C einen Verschluss 36a, der dazu dient, die Öffnung 38 zu verschließen. Dieser Verschluss wird wieder mit "zweiter Verschluss" bezeichnet. Das Erweiterungsstück 40 umfasst jedoch – und außerdem – einen weiteren Verschluss 36b, als "dritter Verschluss" bezeichnet und an die zweite Öffnung 28 angepasst. Der dritte Verschluss kann sich auf einem Rand eines Rohransatzes 64 des Sockels 42 abstützen, der die Öffnung 28 der Behandlungseinheit umgibt.
Wenn das Erweiterungsstück sich in der zurückgezogenen Stellung der 2A befindet, verschließt der Verschluss 36b die Öffnung 28 der Behandlungseinheit 20. Das Innenvolumen 34 der Kupplungseinrichtungen kann dann auf Atmosphärendruck gebracht werden, ohne den Verschluss 36a oder den Faltenbalg 44 einer großen Belastung auszusetzen. Die durch den Druckunterschied zwischen der Außenseite und der Innenseite der Behandlungseinheit verursachten Belastungen werden ganz durch den Verschluss 36b getragen.
Vor der Verschiebung des Erweiterungsstücks 40 in seine ausgefahrene Stellung, dargestellt in der 2B, werden die Kammer 60, der Verschlussbehälter 10 und die Kupplungseinrichtungen 30 einer Pumpoperation unterzogen. Aus Gründen der Vereinfachung sind die Pumpöffnungen in den verschiedenen Teilen und die Pumpen selbst in den Figuren nicht dargestellt. Es sei auch daran erinnert, dass das Innenvolumen 24 der Behandlungseinheit konstant unter Vakuum gehalten wird.
In einem zweiten Schritt, dargestellt in der 2B, wird das Erweiterungsstück 40 in Richtung des Verschlussbehälters 10 verschoben und sein Abdichtungsrand 46 stützt sich in dem Abstützbereich 48 des Behälters ab.
Während eines dritten Schritts, wenn die Tür 16 gegen den Verschluss 36a gedrückt wird, um mit ihm verriegelt zu werden, kann sie sich in eine Vertiefung 37 der Tür 36a setzen. Dieser Schritt ist in der 2C dargestellt.
Schließlich, um eine Passage für den flachen Gegenstand 12 freizugeben, von dem Verschlussbehälter zu der Behandlungseinheit oder umgekehrt, werden der Verschluss 36a mit der Tür 16 sowie der Verschluss 36b geschwenkt, um ihren jeweiligen Platz in Sitzen 50a, 50b einzunehmen, die zu diesem Zweck in dem Erweiterungsstück 40 vorgesehen sind. Diese Operation entspricht der 2D. Die Schwenkmechanismen der Verschlüsse 36a und 36b entsprechen im Wesentlichen den im Verbindung mit der 1C beschriebenen Schwenkmechanismen. Diese Mechanismen sind in den 2A bis 2D nicht detailliert dargestellt.
Zu präzisieren ist, dass die in den 2A bis 2D dargestellte Vorrichtung sich für den Transfer von flachen Gegenständen unter Umgebungsluftdruck eignet. In diesem Fall ist die Pumpkammer 60 überflüssig.
Die 3A bis 3E zeigen das Funktionsprinzip einer anderen Realisierungsvariante des erfindungsgemäßen Transfersystems.
Elemente, die gleich oder ähnlich sind wie in den 2A bis 2D, tragen dieselben Bezugszeichen und diesbezüglich kann man sich auf die vorausgehende Beschreibung beziehen.
In der 3A sieht man, dass die Tür 16 des Verschlussbehälters 10, die den ersten Verschluss bildet, eine Vertiefung 502 umfasst. Der zweite Verschluss 36a umfasst einen Ansatz 504, der einen Schlüssel bildet, der eine zur Vertiefung 502 komplementäre Form aufweist und zusammen mit der Vertiefung 502 eine Bajonettvorrichtung bildet.
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf eine einzige Bajonettvorrichtung. Der erste und der zweite Verschluss können aber an jedem ihrer seitlichen Enden eine solche Vorrichtung besitzen.
Das Bezugszeichen 506 bezeichnet eine Verriegelungseinrichtung der Tür 16 in dem Verschlussbehälter 10.
Die Verriegelungseinheit 506, von der ein Realisierungsbeispiel in der Folge der Beschreibung detaillierter beschrieben wird, umfasst zum Beispiel Keile 508, die sich in Nuten 510 des Verschlussbehälters setzen.
Der einen Schlüssel bildende Ansatz 504 ist konzipiert, um einerseits die Verriegelungseinrichtung 506 der Tür 16 zu entriegeln, wenn sie in Vertiefung 502 sitzt, und andererseits die Tür 16 des Verschlussbehälters in dem zweiten Verschluss 36a zu verriegeln.
Die Vereinigung des zweiten Verschlusses 36a und der Tür 16 sowie die Entriegelung der Keile 508 der Tür 16 sind in der 3B zu sehen.
In den 3A und 3B sieht man auch, dass der zweite Verschluss 36a und der dritte Verschluss 36b durch ein Anlenkstangensystem verbunden sind. Diese Anlenkstangen 600 können durch einen in den Figuren nicht dargestellten Mechanismus betätigt werden. Die Stellung, die der zweite und der dritte Verschluss in den 3A und 3B einnehmen, werden als "distale" Stellung bezeichnet.
Während eines Schritts zum Öffnen des Verschlussbehälters, dargestellt in der 3C, werden die Anlenkstangen betätigt, um den zweiten Verschluss 36a dem dritten Verschluss 36b anzunähern, bis sie die in der 3C dargestellte, einander angenäherte Stellung einnehmen, die als "proximate" Stellung bezeichnet wird.
Außerdem sieht man in der 3C, dass die Tür 16 jetzt mit dem zweiten Verschluss 36a vereinigt ist.
Die Anlenkstangen 600 sind durch entsprechende Einrichtungen (nicht dargestellt) so um eine Achse drehbar, dass sie den zweiten und den dritten Verschluss zwischen einer sogenannten Horizontalstellung, in welcher der zweite und der dritte Verschluss im Wesentlichen parallel zu der Öffnung der Behandlungseinheit angeordnet sind, und einer sogenannten Transferstellung, in welcher der zweite und der dritte Verschluss senkrecht zu der Öffnung der Behandlungseinheit angeordnet sind, schwenken können.
Die horizontale Winkelstellung entspricht der in den 3A bis 3C dargestellten Winkelstellung der Verschlüsse, während die sogenannte Transfer-Winkelstellung in den 3D und 3E zu sehen ist.
Noch genauer nehmen in der 3D der zweite und der dritte Verschluss ihre proximate Stellung und ihre Transfer-Winkelstellung ein. In diesen Stellungen sind die Öffnungen des Erweiterungsstücks frei, aber der Transfer des flachen Gegenstand ist noch nicht möglich, weil die Verschlüsse sich in der für den Gegenstand vorgesehenen Passage des Erweiterungsstücks befinden.
Es werden also, wie in der 3E dargestellt, die Anlenkstangen 600 wieder betätigt, um die Verschlüsse in ihre distale Stellung zu bringen. Wenn die Verschlüsse sich in der Transfer-Winkelstellung und ihrer distalen Stellung befinden, sitzen sie in Sitzen 50a, 50b, die zu diesem Zweck in dem Erweiterungsstück 40 vorgesehen sind.
In dieses Stellungen ist der Transfer des flachen Gegenstands möglich. Hier ist anzumerken, dass die Anlenkstangen 600 sich beiderseits der seitlichen Enden der Verschlüsse befinden, um das Passieren des flachen Gegenstands nicht zu behindern.
Die 4A zeigt eine spezielle Realisierung der Vorrichtung der 3A bis 3E. Diese Realisierung ist besonders an einen Transfer flacher Gegenstände aus einem Verschlussbehälter in eine Vakuumschleuse 700 angepasst. In der 4A tragen Elemente, die denen der 2A bis 2D oder 3A bis 3E entsprechen, dieselben Bezugszeichen.
Im Unterschied zu den vorhergehenden Figuren sieht man einen metallischen Faltenbalg 702, der die Vorderseite des Erweiterungsstücks 40 mit Wänden 704 verbindet, die eine Transferöffnung 706 der Vakuumschleuse abgrenzen.
In diesem Fall wird das Kupplungssystem der Erfindung als eine Verbindung zwischen der Vakuumschleuse und der Behandlungseinheit benutzt.
Außerdem kann man feststellen, dass die Tür 36b einen bogenförmigen Dichtungsrand hat, um das Schwenken in die Transfer-Winkelstellung zu erleichtern.
Die 4B zeigt die Vakuumschleuse 700, die mehrere Verschlussbehälter 10 enthalten kann, aus denen – bzw. in die – die flachen Gegenstände entladen bzw. geladen werden, noch detaillierter. In der 4B sieht man, dass die Behälter 10 durch eine Tür 16 verschlossen sind, die mit dem Verschluss 36a des Transfersystems kooperieren kann.
Die anschließend beschriebenen 5 und 6 zeigen eine spezielle Realisierung von Verriegelungseinrichtungen der Tür 16 in dem zweiten Verschluss 36a und Verriegelungseinrichtungen der Tür 16 in dem Verschlussbehälter 10.
In der 5A bezeichnen die Bezugszeichen 16 und 10 jeweils die Tür des Verschlussbehälters und den partiell dargestellten Verschlussbehälter selbst. Aus Gründen der Vereinfachung sind Abdichtungselemente zwischen der Tür und dem Behälter in dieser Figur nicht dargestellt.
Die Tür 16 ist in dem Verschlussbehälter 10 mittels eines Keils 508 verriegelt, der in einer Nut 510 des Behälters 10 sitzt.
Der Keil wird durch ein Hemmstück 520, das in einer Aussparung 522 des Keils sitzt, durch eine Feder 524 in seiner Verriegelungsstellung gehalten.
Außerdem ist eine Feder 526 vorgesehen, um den Keil in seine Entriegelungsstellung zu ziehen, wenn das Hemmstück 520 aus der Aussparung 522 herausgezogen worden ist.
Der zweite Verschluss 36a, partiell dargestellt, umfasst einen Schlüssel 530, drehbar montiert und fähig, sich in eine Aussparung 532 der Tür 16 zu setzen.
Ein Kopf des Schlüssels 530 ist angepasst, um das Hemmstück 520 des Keils 508 zurückzudrücken und sich in die Aussparung 522 diese Keils zu setzen, wenn der zweite Verschluss 36a gegen die Tür 16 gedrückt wird.
Die Verriegelungs-/Entriegelungseinrichtungen des zweiten Verschlusses besitzen ebenfalls einen Finger 536, beaufschlagt durch eine Feder 538, die sich senkrecht auf dem zweiten Verschluss abstützt.
Wenn der Verschluss 36a der Tür 16 angenähert wird, durchquert der Finger 536 Öffnungen 540 und 542, vorgesehen in der Tür 16 und dem Keil 508, bis er auf den Behälter 10 trifft.
In dem Maße, wie sich der Verschluss 36a der Tür 16 nähert, wird der Finger 536 zurückgedrückt. Ein mit dem Finger 536 verbundener Stift 548 setzt sich in eine Steuerkurve 548 des Schlüssels 530 und dreht diesen um eine halbe Umdrehung.
Der Kopf des Schlüssels 530 umfasst eine exzentrische Ringnut 534, die unter der Wirkung der halben Umdrehung durch den Rückzug des Fingers 536 den Keil 508 freigibt, der, gezogen durch die Feder 526, die Vertiefung 510 verlässt. Die Tür 16 ist damit von dem Behälter 10 entriegelt.
Während dieses Vorgangs setzt sich der Keil 508 in die exzentrische Ringnut, um die Tür 16 in dem Verschluss 36a zu verriegeln, was die Versenkung der Tür ermöglicht. Diese Situation ist in der 5B dargestellt.
Die 6 zeigt die beiden Stellungen des Keils 508. Der volle Strich zeigt die Verriegelungsstellung der Tür in dem Behälter und die Freigabestellung der Tür durch den Behälter, die auch der Verriegelungsstellung der Tür 16 in dem Verschluss entspricht, ist strichpunktiert dargestellt.
Außerdem setzt sich aufgrund der Drehung des Schlüssels der exzentrische Kopf des Schlüssels in die Tür 16 und verriegelt die Tür 16 in dem Verschluss 36a. Noch genauer setzt sich der Schlüsselkopf in eine Führung 533, in welcher der Keil 508 gleitet.
Ein und dieselbe Drehbewegung des Schlüssels ermöglicht also, einerseits die Tür von dem Behälter zu entriegeln und andererseits die Tür in dem zweiten Verschluss zu verriegeln, der hier als eine Gegentür bzw. Vortür betrachtet werden kann.
Wenn die Einheit aus Tür und Gegentür bzw. Vortür dann vom Behälter 10 entfernt wird, kehrt der Finger 536 unter der Wirkung der Feder 538 in seine in der 5B gezeigte Stellung zurück.
Um den Behälter 10 nach einem Transfer von Gegenständen wieder zu schließen (5A) und den Behälter 10 also durch das Kupplungssystem frei zu geben, so dass dieses für andere Behälter 10 verfügbar ist, bringt ein interner Mechanismus des Kupplungssystems die Einheit aus Verschluss 36a und Tür 16, dargestellt in der 5B, in die Kupplungsstellung mit dem Verschlussbehälter.
Der Finger 536 stützt sich wieder auf dem Behälter 10 ab und wird zurückgedrückt. Der Schlüssel 530 dreht sich um eine halbe Umdrehung und die exzentrische Ringnut drückt den Keil 508 in die Stellung der Verriegelung der Tür 16 in dem Behälter 10 (5A). In dieser Stellung ist es möglich, die Tür 16 von dem Verschluss 36b frei zu machen, wobei der Schlüssel 530 von dem Keil 508 freigegeben wird. Beim Zurückziehen des Verschlusses 36a nimmt das Hemmstück 520, zurückgedrückt durch die Feder 524, den Platz des Schlüssels ein und verriegelt den Keil 508 in der Stellung, in der die Tür 16 in der Behälter 10 verbunden sind.
Die 7A bis 7D zeigen ein nicht-erfindungskonformes Beispiel. Diese Figuren entsprechen denselben Schritten wie die jeweiligen 2A bis 2D.
Der zweite und dritte Verschluss werden durch ein einziges zylindrisches Stück 200 gebildet, das in diesen Figuren im Querschnitt dargestellt ist. Es umfasst einen Längsschlitz 202 als Passage für den flachen Gegenstand. Die Abmessungen dieses Schlitzes sind im Wesentlichen dieselben wie die der Öffnungen 18 oder 28 des Verschlussbehälters und der Behandlungseinheit. Zum Beispiel hat der Schlitz bei einer Länge von 20 bis 30 cm eine Breite von 1 bis 3 cm.
Das zylindrische Stück 200 ist – drehbar um seine Achse 204 – in das Erweiterungsstück 40 eingebaut.
Wenn das Erweiterungsstück 40 sich in seiner zurückgezogenen Stellung befindet (7A), ist das zylindrische Stück 200 so ausgerichtet, dass der Schlitz 202 im Wesentlichen senkrecht zu der Transferrichtung X ist.
Volle Teile des Zylinders, mit 236a und 236b bezeichnet, stützen sich jeweils auf einem vorderen Rand 206 des Erweiterungsstücks 40 und auf dem Rohransatz 64 des Sockels 42 ab. Der vordere Rand 206 hat eine zu dem Zylinder komplementäre Form, um einen dichten Kontakt zu gewährleisten. Die Dichtheit mit den Teilen 236a und 236b des Zylinders, kann außerdem durch Dichtungen verbessert werden. Diese Dichtungen sind zum Beispiel in dem Rohransatz 64 und in dem Teil 236a des Zylinders vorgesehen.
Die Teile 236a und 236b haben die gleichen Funktionen wie die Verschlüsse 36a und 36b der 2A bis 2D.
Die 7B entspricht der Verschiebung des Erweiterungsstücks 40 aus seiner zurückgezogenen Stellung in seine ausgefahrene Stellung. Sein Abdichtungsrand 46 wird gegen den Abstützbereich 48 des Verschlussbehälters gedrückt.
Bei dieser Verschiebung bleibt der Zylinder 200 in seiner Stellung, in welcher der Schlitz 202 im Wesentlichen senkrecht zu der Transferrichtung ist. Aber der Teil 236b des Zylinders wird von dem Rohransatz 64 des Sockels 42 entfernt und die Innenvolumen 24 und 34 der Behandlungseinheit und der Kupplungseinrichtungen werden verbunden.
In dem der 7C entsprechenden Schritt wird die Tür 16 des Behälters 10, die ursprünglich die Öffnung 18 verschlossen hat, zum Teil 236a des Zylinders 200 hin verschoben. Die Tür 16 wird von einer Vertiefung 237 des Teils 236a des Zylinders aufgenommen und dort verriegelt.
In den Figuren nicht dargestellte Antriebseinheiten ermöglichen dann, den Zylinder 200 um eine Viertelumdrehung zu drehen, so dass der Schlitz 202 im Wesentlichen mit den Öffnungen 18 und 28 des Verschlussbehälters 10 und der Behandlungseinheit 20 fluchtet.
Wie die 7C zeigt, ist die Öffnung 38 des Kupplungsstücks 40 dann frei und die Innenvolumen 14, 24, 34 des Behälters 10, der Behandlungseinheit 20 und der Kupplungseinrichtungen kommunizieren bzw. sind verbunden. Der Transfer des flachen Gegenstands kann dann so stattfinden wie oben beschrieben.
Die 8 zeigt perspektivisch die Kupplungseinrichtungen 30. Hier sieht man die schon beschriebenen wesentlichen Elemente der Kupplungseinrichtungen wie etwa den Sockel 42, das Erweiterungsstück 40, den Faltenbalg 44 und den Abdichtungsrand 46, ausgestattet mit einer Dichtung 47.
Die Dichtung 47 ist am Umfangsrand der Öffnung 38 angeordnet, die eine längliche Form aufweist, angepasst an die Form des nicht dargestellten flachen Gegenstands.
Zwei Haltearme 310 und 312 stehen senkrecht von dem Sockel 42 ab, parallel zu der Verschiebungsrichtung X des Erweiterungsstücks, zwischen seiner zurückgezogenen und seiner ausgefahrenen Stellung.
Jeder Arm ist an seinem Ende mit einem Mechanismus 314 ausgerüstet, der dem Greifen eines Verschlussbehälters vor dem Erweiterungsstück 40 dient. Ein solcher Mechanismus 314 wird in der Folge des Textes im Detail beschrieben.
Die Greifarme und -mechanismen haben eine doppelte Funktion. Eine erste Funktion besteht dann, eine genaue Stellung des Verschlussbehälters 10 vor dem Erweiterungsstück sicherzustellen. Eine zweite Funktion ist das Festhalten des Behälters, wenn der Abdichtungsrand 46 gegen diesen gepresst wird.
Zylinder 313, beiderseits des Erweiterungsstücks 40 vorgesehen, sind auch mit dem Sockel 42 verbunden. Diese Zylinder ermöglichen, das Erweiterungsstück 40 zwischen seiner zurückgezogenen Stellung und seine ausgefahrenen Stellung entsprechend der Richtung X zu verschieben. Schließlich kann man feststellen, dass die Verschiebung des Erweiterungsstücks 40 in der Richtung X durch die Arme 310 und 312 geführt wird. Die Arme 310 und 312 können zu diesem Zweck Führungen 315 umfassen.
Der Schwenkmechanismus des Verschlusses 36 ist summarisch in der 4 dargestellt.
Die 9A und 9B zeigen detailliert einen Mechanismus des Transfersystem, der ermöglicht, die Tür 16 des Verschlussbehälters 10 gegen den Verschluss 36 zu drücken und die beiden Teile gegenseitig zu verriegeln.
Die 9A zeigt auch eine spezielle Realisierung des Mechanismus, der die Tür 16 in den Sitz 37 schiebt, die Tür 16 und den Verschluss 36 vereinigt, die Tür 16 freigibt und schließlich den Verschluss 36 und die Tür 16 aus einer Verschlussstellung in eine Stellung schwenkt, die für den Verschlussbehälter eine Passage in Richtung Behandlungseinheit freilässt.
Die 9A zeigt schließlich Details des Greifmechanismus 314.
Der Mechanismus 314 umfasst einen Zapfen 316, fest verbunden mit einer Platte 318, verschiebbar zwischen einer zurückgezogenen Stellung, in der der Zapfen von dem Behälter 10 entfernt ist und einer vorgeschobenen Stellung, in der der Zapfen in ein Loch 320 des Behälters 10 eingreift. Die Platte 318 wird durch einen nicht dargestellten Zylinder betätigt.
Außerdem ist eine als Gabel 322 bezeichneter beweglicher Betätiger in einem Schlitz angeordnet, der in diesem Zapfen 316 vorgesehen ist. Die Gabel 322 kann dank einer Zahnstange 324 parallel zu dem Behälter 10 verschoben werden, das heißt parallel zu der Transferrichtung. Die Gabel ermöglicht, einen unten beschriebenen Mechanismus 400 zu betätigen.
Wenn ein Verschlussbehälter 10 vor dem Kupplungssystem platziert wird, wird die Platte 318 in Richtung entsprechend der Richtung Y (s. 9A) zu dem Behälter hin verschoben. Der Zapfen 316 und die Gabel 322 werden also simultan verschoben, um jeweils in das Loch 320 und in Vertiefungen zur Aufnahme der Gabelzinken einzugreifen, die in einem Stück des Mechanismus 400 vorgesehen sind.
Der Zapfen 316 ermöglicht, wenn er in das Loch 320 eingreift, den Behälter 10 genau zu positionieren. Die Gabel 322 kann dann in der in der 9A festgelegten Richtung X verschoben werden, um den Mechanismus 400 zu betätigen.
Der Mechanismus 400 ermöglicht insbesondere, die Tür 16 des Verschlussbehälters zum Verschluss 36 der Kupplungseinrichtungen hin zu verschieben, diese beiden Teile miteinander zu verriegeln und die Tür 16 freizugeben, um das Schwenken zu ermöglichen. Dieser Mechanismus ist in dem Behälter auf jeder Seite seiner Öffnung angeordnet, hinsichtlich des Wirkens des Greifmechanismus 314.
Der Mechanismus 400 umfasst eine Stange 402, deren erstes Ende 404, der Öffnung 18 des Behälters 10 zugewandt, ein einen Schlüssel bildendes Stück 406 umfasst.
Das Stück 406 nimmt eine erste Winkelstellung ein, in der es sich auf der Außenseite der Tür 16 abstützt, und eine Rückstellfeder 408, die auf die Stange 402 wirkt, ermöglicht, die Tür 16 gegen den Verschlussbehälter zu drücken. Eine Dichtung 410 der Tür 16 sitzt in einer Ringnut 412 des Behälters 10. Die Rückstellfeder 408 wirkt auf die Stange 402 mittels einer Hülse 414, in der ein zweites Ende 416 der Stange 402 gleitet, und mittels eines Stifts 418, der fest mit der Hülse 414 verbunden ist und in eine Steuerkurve 420 der Stange 402 eingreift.
Die oben beschriebene Stellung, in der die Feder 408 die Tür 16 zurückholt zum Behälter 10 entspricht einer Ruhestellung des Mechanismus.
Diese Stellung wird eingenommen, wenn der Behälter 10 nicht durch die Greifmechanismen 314 ergriffen wird oder wenn der Mechanismus 400 nicht durch die Gabel 322 betätigt wird.
Um die Tür 16 zu dem Verschluss 36 hin vorzuschieben, betätigt man die Gabel 322, in Eingriff mit der Hülse 414, um diese in Richtung des Erweiterungsstücks 40 zu verschieben.
Die Gabel 322 verschiebt die Hülse 414 und demnach die Stange 402 in Richtung Erweiterungsstück 40.
Wenn eine Schulter 422 des ersten Endes der Stange sich auf einer Fläche der Tür 16 abstützt, die der Innenseite des Behälters 10 zugewandt ist, wird die Tür 16 ebenfalls verschoben, um mit einer Gegentür bzw. Vortür 424 des Verschlusses 36 in Kontakt zu kommen.
Das einen Schlüssel bildende Stück 406 setzt sich in eine Vertiefung 430, vorgesehen in dem Kopf 431 eines Riegels 432, verbunden mit der Gegentür.
Wenn die Stange 402, betätigt durch die Gabel 322, sich weiter vorwärts bewegt, drückt die Tür 16 die Gegentür 424 gegen das Gehäuse des Verschlusses 36, entgegen der Wirkung einer Feder 428. Diese Feder 428 hält die Gegentür 424 anfänglich von dem Gehäuse 426 des Verschlusses entfernt.
Wenn die Gegentür auf dem Gehäuse 426 des Verschlusses 36 anschlägt, kann sich die Stange 402 nicht weiter vorwärts bewegen. Die Bewegung der Gabel 322 in Richtung des Erweiterungsstücks 40 verschiebt dann die Hülse 414 in derselben Richtung, entgegen der Wirkung einer Rückstellfeder 434 und der Feder 408. Die Vorwärtsbewegung der Hülse 418 bewirkt eine Verschiebung des Stifts 418 in der Steuerkurve 420 und verursacht eine Drehbewegung der Stange 402.
Dank des Schlüssels 406 und des Kopfs des Riegels 431 wird die Drehbewegung auf eine Stange 436 des Riegels 432 übertragen, der drehfrei auf die Tür 16 montiert ist. Ein Stift 438, der sich am Ende der Stange 436 befindet, positioniert sich dann im oberen Teil einer Nockenkurve 440, um die Gegentür mit dem Gehäuse 426 des Verschlusses 36 zu verriegeln.
Gleichzeitig verriegelt sich ein mit dem Kopf des Riegels 431 verbundener Haken 442 in einer Kerbe 444 der Tür 16.
Die Tür 16 wird dann in der Gegentür 424 verriegelt, die selbst in dem Gehäuse 426 des Verschlusses verriegelt wird.
Nach der Verriegelung wird die Gabel 322 wieder in Richtung ihrer anfänglichen Stellung verschoben, die in der 9A mit vollem Strich dargestellt ist. Bei dieser Bewegung wird der Schlüssel 406 aus der Vertiefung 430 herausgezogen. Außerdem, infolge der Drehbewegung der Stange 402, nimmt der Schlüssel 406 eine zweite Winkelstellung ein, zum Beispiel um 90° versetzt, in der er sich nicht auf der Tür 16 abstützt. Die Bewegung der Gabel 322 ermöglicht also, die Stange 402 von dem Riegel 432 und der Tür 16 zurückzuziehen.
Die durch die Tür 16, die Gegentür 424 und das Gehäuse 426 des Verschlusses gebildete Einheit kann dann geschwenkt werden, um zugleich die Öffnung 18 des Behälters 10 und die Öffnung 38 des Erweiterungsstücks 40 freizugeben. Diese Operation entspricht der schon beschriebenen 1C.
Einige Bezugszeichen des Verriegelungssystems sind nur in der 9B eingetragen, die eine vergrößerte Ansicht eines Details der 9A ist.
Obwohl etwas unterschiedlich angeordnet, findet man in der Ausführungsart der 5A die Elemente des Schwenkmechanismus des Verschlusses 36 wieder.
In der 9A sind insbesondere der mit dem Verschluss verbundene Arm 102, der die Wand des Erweiterungsstücks 40 entsprechend der Achse 106 durchquerende Zapfen 104, der auf der Außenseite des Erweiterungsstücks 40 vorgesehene Amt 108 und der Betätigungszylinder 110 dargestellt, der mit dem Erweiterungsstück 40 verbunden ist.
Ein Mechanismus, der dem der 9A entspricht, existiert auf der Seite des Verschlussbehälters, die dem Haltearm 312 zugewandt ist. Die beiderseits des Verschlussbehälters befindlichen Mechanismen werden simultan betätigt, um die Verschiebung der Tür 16 sowie die Verriegelung und die Entriegelung der Tür 16 bezüglich des Verschlusses 36 zu gewährleisten.
Die obige Beschreibung betrifft ein Transfersystem mit einzelnen Kupplungseinrichtungen bzw. einer einzigen Kupplungseinrichtung. Jedoch, wie dargestellt in der 10, kann sie eine Vielzahl solcher Einrichtungen umfassen, um simultan mehrere flache Gegenstände in eine Behandlungseinheit transferieren zu können.
Nach einer Realisierung gemäß 10 ist das Transfersystem mit einer Trägerplatte 500 ausgerüstet, um eine Gruppe gestapelter Verschlussbehälter 10 aufzunehmen. Jeder Verschlussbehälter 10 enthält in diesem Beispiel einen einzigen flachen Gegenstand 12. Die Platte umfasst nicht dargestellte Antriebseinrichtungen für eine vertikale Verschiebung, das heißt senkrecht zu der Transferrichtung der flachen Gegenstände 12. Die Verschlussbehälter des Stapels können sukzessiv vor einer oder mehreren Kupplungseinrichtungen 30 in Position gebracht werden, um den Transfer eines flachen Gegenstands durchzuführen, entweder aus Verschlussbehältern in die Behandlungseinheit oder aus der Behandlungseinheit in die Verschlussbehälter.
Vorteilhafterweise kann die Platte ein optisches Indexierungssystem umfassen, um eine genaue Positionierung der Verschlussbehälter vor den Kupplungseinrichtungen sicherzustellen.
Schließlich ist es dank des Kupplungssystems möglich, konstant um die zu behandelnden Gegenstände herum eine saubre und reine Atmosphäre aufrechtzuerhalten.
Bei der beschriebenen Realisierung umfasst das Kupplungssystem einen an der Behandlungseinheit befestigten Teil (Kupplungseinrichtungen) und einen in jedem Verschlussbehälter angeordneten Teil (Tür- und Verriegelungssystem). Jedoch ist das erfindungsgemäße Kupplungssystem nicht inkompatibel mit der Benutzung der traditionellen Versorgungseinrichtungen der Behandlungseinheiten wie zum Beispiel Siliciumscheibengestellen bzw. -magazinen.
Wenn sich das Erweiterungsstück in seiner zurückgezogenen Stellung befindet, wie oben beschrieben, kann ein Transfer von flachen Gegenständen, im vorliegenden Fall von Siliciumscheiben, direkt stattfinden, indem der Verschluss in seine geöffnete Stellung gebracht wird.
Die Platte 500 kann dann mit einem gewöhnlichen Siliciumscheibengestell bzw. -regal oder einem Etagenmagazin bzw. -gestell beladen werden. Selbstverständlich ist es dann nicht möglich, die für das erfindungsgemäße Transfersystem typischen Vorteile zu nutzen.
IN DER BESCHREIBUNG GENANNTE DOKUMENTE

(1) EP-A-0 582 016
(2) EP-A-0 582 018
(3) FR-A-2 697 000
(4) EP-A-0 589 812
(5) GB-A-2 249 145

Claims

Kupplungssystem für den geschlossenen Transfer eines flachen Gegenstands (12) von einem Verschlussbehälter (10) mit einer ersten seitlichen Transferöffnung (18), versehen mit einem ersten Verschluss (18), zu einer Behandlungseinheit (20) des flachen Gegenstands mit wenigstens einer zweiten Transferöffnung 28, wobei dieses System umfasst: – Einrichtungen (30) für ein dichtes Kuppeln der Öffnung (18) des Verschlussbehälters (10) mit der Öffnung (28) der Behandlungseinheit (20), wobei diese Einrichtungen einen zweiten Verschluss (36, 36a) aufweisen und der erste und der zweite Verschluss erste Einrichtungen (502, 504, 530, 533, 534) zur gegenseitigen Verriegelung/Entriegelung umfassen, die ermöglichen, den ersten Verschluss (16) in dem zweiten Verschluss (36a) zu verriegeln, – Freigabeeinrichtungen (104) zum Öffnen des mit dem zweiten Verschluss (36) gekuppelten ersten Verschlusses (16), dadurch gekennzeichnet, – dass die Kupplungseinrichtungen (30) gebildet werden durch eine Befestigungsplatte (42), fest verbunden mit der Behandlungseinheit (20) und die Öffnung (28) der Behandlungseinheit (20) umgebend, ein Erweiterungsstück (40), eine das Erweiterungsstück (40) mit der Befestigungsplatte (42) verbindende dichte Verbindungseinrichtung (44) und einen Mechanismus (313), um das Erweiterungsstück in einer Transferrichtung (X) zu verschieben zwischen einer zurückgezogenen Position, welche der Stellung des Behälters (10) vor den Kupplungseinrichtungen (30) entspricht, und einer ausgefahrenen Position, in der das Erweiterungsstück (40) in abdichtender Weise an den Verschlussbehälter (10) angedockt ist, – und dass die Kupplungseinrichtungen außerdem einen dritten Verschluss (36b) umfassen, verbunden mit dem zweiten Verschluss und in dem Erweiterungsstück (40) auf einer der Behandlungseinheit (20) zugewandten Seite angeordnet, wobei der zweite Verschluss mit dem dritten Verschluss durch Anlenkstangen (600) verbunden ist, die betätigt werden können zwischen einer sogenannten distalen Position, in welcher der zweite (36a) und der dritte (36b) Verschluss voneinander entfernt sind, und einer sogenannten proximalen Position, in welcher der zweite (36a) und der dritte (36b) Verschluss einander angenähert sind.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsplatte (42) beiderseits des Erweiterungsstücks angeordnete Flansche (310, 312) zum Greifen des Verschlussbehälters umfasst.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flansche (310, 312) Führungen (315) umfassen, um das Erweiterungsstück (40) in Längsrichtung zu führen.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Erweiterungsstück (40) einen Dichtungsrand (46) umfasst und jede Verschlusskammer (10) einen die erste Öffnung (18) umgebenden Abstützbereich (48) für den Dichtungsrand (46) aufweist.
System nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Erweiterungsstück (40) wenigstens einen Aufnahmeraum (50, 50a) für den ersten und zweiten Verschluss (16, 36) umfasst.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verschluss (16) eine Tür des Verschlussbehälters ist, und dadurch, dass die Freigabeeinrichtungen der Verschlüsse einen Mechanismus (314, 404, 432) umfassen, um die Tür (16) in Richtung des zweiten Verschlusses (36) zu verschieben und um die Tür (16) in diesem zweiten Verschluss (36) zu verriegeln.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus zu Verschieben der Tür in Richtung des zweiten Verschlusses in jeder Verschlusskammer (10) auf einer Seite der ersten Öffnung (18) eine Stange (402) umfasst, um die Tür gegen den zweiten Verschluss zu drücken.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mechanismus (314, 404, 432) zum Verriegeln der Tür (16) in dem zweiten Verschluss einen mit dem zweiten Verschluss verbundenen Riegel (432) aufweist.
System nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange einen Schlüssel (406) umfasst, der mit dem Riegel (432) kooperiert.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verschluss (36) eine Vortür (424) zur Aufnahme der Tür (16) des Verschlussraums umfasst, wobei diese Vortür auf ein Hauptstück (426) des zweiten Verschlusses montiert ist.
System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Verschluss eine Aussparung (37) für die Aufnahme der Tür (16) des Verschlussbehälters umfasst, wenn dieser mit dem Verschluss vereinigt wird.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Flansch eine Betätigungseinrichtung (322) umfasst, die mit einem Mechanismus (400) des Verschlussbehälters kooperiert, um die Anlenkstangen zu betätigen.
System nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Freigabeeinrichtungen des ersten und des zweiten Verschlusses einen mit dem zweiten Verschluss verbundenen Schwenkmechanismus umfassen, um den zweiten Verschluss 3 und die Tür 16 des Verschlussbehälters zwischen einer Verschlussstellung und einer Öffnungsstellung zu schwenken.
System nach Anspruch 1, bei dem die ersten Verriegelungseinrichtungen wenigstens eine Bajonettverschlussvorrichtung (502, 504) mit Verriegelungsteilen von komplementärer Form in jeweils dem ersten (16) und dem zweiten (36a) Verschluss umfassen.
System nach Anspruch 14, bei dem das mit dem zweiten Verschluss verbundene Verriegelungsteil ein Schlüssel (530) ist.
System nach Anspruch 15, bei dem der erste Verschluss (16) außerdem zweite Verriegelungs-/Entriegelungseinrichtungen (508, 510) umfasst, um den ersten Verschluss mit dem Verschlussbehälter (10) zu verbinden, wobei die zweiten Verriegelungs-/Entriegelungseinrichtungen durch den Schlüssel (530) des zweiten Verschlusses zu betätigen sind.
System nach Anspruch 15, Dreheinrichtungen (536, 546, 548) des Schlüssels (530) umfassend, zu betätigen durch Verschiebung des Erweiterungsstücks aus seiner zurückgezogenen Position in seine ausgefahrene Position.
System nach Anspruch 17, dass die Schlüsseldreheinrichtungen eine Steuerkurve (548) und einen verschiebbaren Finger (536) umfassen, der sich auf dem Verschlussbehälter (10) abstützen kann und bei der Verschiebung des Erweiterungsstücks zurückgedrückt wird in Richtung Verschlussbehälter, wobei dieser Finger einen in die Steuerkurve (548) eingreifenden Stift (546) umfasst, der den Schlüssel (530) dreht, wenn der Finger zurückgedrückt wird.
System nach Anspruch 16, bei dem die zweiten Verriegelungs-/Entriegelungseinrichtungen einen Keil (508) umfassen, zu betätigen durch den Schlüssel (530), sowie ein Hemmstück (520) umfassen, das bei einem Zurückziehen des Schlüssels den Keil in einer Verriegelungsstellung hält.
System nach Anspruch 1, bei dem die in das Erweiterungsstück (40) eingebauten Anlenkstangen (600) so um eine Achse drehbar sind, dass sie den zweiten und den dritten Verschluss (36a, 36b) zwischen einer sogenannten Horizontalposition, in welcher der zweite und der dritte Verschluss im Wesentlichen parallel zu der Öffnung der Behandlungseinheit angeordnet sind, und einer sogenannten Transferposition, in welcher der zweite und der dritte Verschluss senkrecht zu der Öffnung der Behandlungseinheit angeordnet sind, schwenken können.
System nach Anspruch 20, bei dem die in das Erweiterungsstück Aufnahmeräume (50a, 50b) für den zweiten und dritten Verschluss umfasst.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Verschluss (36b) eine Tür (36b) ist, und dadurch, dass die Befestigungsplatte (42) einen Dichtungsrand (64) umfasst, der die zweite Öffnung (28) umgibt, wobei die Tür (36b) in abdichtender Weise gegen den Dichtungsrand der Befestigungsplatte (42) gedrückt wird, wenn das Erweiterungsstück (40) sich in der zurückgezogenen Position befindet, und die Tür (36b) von dem Dichtungsrand getrennt ist, wenn das Erweiterungsstück (40) sich in der ausgefahrenen Position befindet.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Trägerplatte (500) umfasst, die einen Stapel von Verschlussbehältern (10) aufnehmen kann, wobei diese Platte in einer zu der Transferrichtung (X) senkrechten Richtung verschiebbar ist, um die Verschlussbehälter nacheinander vor dem Kupplungseinrichtungen (30) anordnen zu können.