WO1989004054A1 - Systeme de fabrication de substrats semi-conducteurs - Google Patents

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WO1989004054A1
WO1989004054A1 PCT/EP1988/000937 EP8800937W WO8904054A1 WO 1989004054 A1 WO1989004054 A1 WO 1989004054A1 EP 8800937 W EP8800937 W EP 8800937W WO 8904054 A1 WO8904054 A1 WO 8904054A1
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WO
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module
stations
modules
substrates
manufacturing system
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Application number
PCT/EP1988/000937
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English (en)
French (fr)
Inventor
Horst Kunze-Concewitz
Wolfgang Schmutz
Roland Mann
Herbert Olbrich
Joseph Gentischer
Wolfgang FRÜHAUF
Johann Dorner
Günther BREITSCHWERDT
Original Assignee
Convac Gmbh
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Publication date
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67161—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the layout of the process chambers
    • H01L21/67173—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the layout of the process chambers in-line arrangement
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67196—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations characterized by the construction of the transfer chamber
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/20—Pc systems
    • G05B2219/25—Pc structure of the system
    • G05B2219/25005—Fluid bus for communication in process system with several fluidic control modules
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/51—Plural diverse manufacturing apparatus including means for metal shaping or assembling
    • Y10T29/5136—Separate tool stations for selective or successive operation on work

Definitions

  • the invention relates to a production system for disk-shaped substrates, in particular wafers, glass masks, ceramic carriers with individual process stations for the treatment and / or processing of the individual substrates under a clean environment, and a transport device for transporting the substrates between the individual process stations.
  • Such a production system is known from EP 35 844 A2, in which several process stations are accommodated in a single process space. Variations in the production process, for example adding a further process, are not possible. If a process station is contaminated, there is a risk that the neighboring process stations will also be contaminated and a high proportion of rejects will be caused.
  • the object of the present invention is to design a production system so that the effort required to maintain the clean environment is reduced as far as possible with complete training and contamination that may occur in one process station does not immediately endanger the purity in the other process stations and that such a production disruption can be remedied quickly, easily and in a time-saving manner and reject parts can be discharged from the production process without significant disruption to the production process of the other parts.
  • the manufacturing system is composed of several easily exchangeable transport modules and process modules. that at least the process modules have a symmetrical structure and at least one plane of symmetry that is symmetrical to the Plane of symmetry at a distance a from this plane of symmetry, locking points are fixed, that these locking points are also symmetrical to a transverse axis, each having a distance a from this transverse axis, that further locking points are provided and that these locking points have a distance a of at least one of the adjacent rest points and that the rest points are occupied with handling devices serving as a transport device, that these handling devices have a range a and that the others Resting points are occupied by process stations or serve as shelves, or that input and / or output stations are arranged there, whereby the handling devices allow the substrates to be transported independently from one rest point to an adjacent rest point, in particular also from one module to the adjacent module.
  • Operation of two practically independent parallel production lines by a process module can be achieved in that it has at least four locking points for handling devices, which are each arranged in a square at a distance 2a from one another.
  • each process module has one or more process stations and at least one or more shelves and in each case at least one handling device that has access to and through 2 process stations that the substrates from process station to process station can be transported from module to module via one or more shelves, if necessary, that the individual interchangeable modules can be encapsulated and that supply lines and channels and disposal channels of the adjacent modules are connected to one another, in particular for the media supply and -Disposal, such as the supply and removal of the clean atmosphere, the energy supply, the connection for control lines, the supply and removal of materials, chemicals and the like required for the manufacturing process.
  • Each process module is provided with a fixed station grid, which is interchangeably prepared for process stations and / or storage areas, thus enabling variable configurations.
  • At least one shelf of the module is arranged in a particularly advantageous manner so that it can be operated by all handling devices of the module. In this way, individual process stations can be bypassed, if necessary, and re-routing or rejection is also possible. It can be particularly advantageous to be able to reach three process stations or trays with each handling device of a module.
  • a particularly versatile use is made possible because four handling devices are provided in the module and at least one central storage space which can be accessed by all four handling devices.
  • For further transport of the Substrates between the individual modules can additionally be provided in the transfer area from one module to the next module, two shelves which can be operated via at least one handling device of the neighboring module.
  • two further trays or stations for auxiliary processes can additionally be provided on one end side, so that the substrates can be continuously passed on in a circuit in the modules connected to one another and can also be stored temporarily.
  • a particularly versatile use is possible in that 4 handling devices, 3 shelves and two process stations are provided in a standard module.
  • the substrates can be entered either manually or automatically via cassettes and the finished substrates can be stored in cassettes and transported away.
  • the risk of contamination can be significantly reduced by the fact that the handling devices, the shelves and the process stations are provided on a horizontal grid, that the work equipment drives, controls, disposal channels and lines are provided below this grid and the supply of the clean atmosphere if necessary with Fans and filters are spaced above the grille and handling devices, shelves and process stations is, in which case the clean atmosphere with any impurities flows through the grille from top to bottom, so that any abrasion of the moving parts is carried down and cannot pass through the grille.
  • the modules can be replaced much more easily if they have at least partially completely independent controls for the process stations and the associated handling devices.
  • the pure atmosphere circulation can also be controlled independently, in order to implement and maintain microclimate control with the least effort.
  • the modules can be constructed in the manner of a channel section, with the supply lines and channels on top, the disposal lines and channels below and the handling devices and process stations for the substrates between them above the grid, the areas being laterally closed off via side walls.
  • end walls with possibly lockable pass-through openings for the handling devices can be provided for the further transport of the substrates between the individual modules. Due to the practically lockable partition walls, module replacement can be carried out in a particularly simple and time-saving manner with a substantial reduction in the risk of dirt particles being introduced.
  • the shelves themselves and the grippers of the handling devices can serve as buffers, so that the individual process stations do not have to work in time with one another.
  • one or more trays can be designed as cassette stations, for the introduction and / or removal of the substrates and also for intermediate storage if necessary, if this should be necessary for certain processing processes.
  • process modules can also be networked with each other via transport modules, so that a diverse design of the production system with individual, if necessary, adapted modules is possible, whereby individual modules can also be designed as control stations, either for fully automatic control or also by visual control the substrates in order to be able to discover manufacturing defects as soon as possible and, if necessary, to be able to remove unusable substrates from the manufacturing process. In this way it can be avoided that rejects have to go through the entire manufacturing process, as is usually necessary in a closed manufacturing chain.
  • Figure 1 is a schematic plan view of the Arrangement grid of handling devices, process stations and / or shelves,
  • FIG. 1a shows a schematic partial plan view of a part of a production system with transport modules and process modules
  • FIG. 2 shows an oblique view of two adjacent process modules
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of a standard module
  • FIG. 4 shows a plan view of a termination module corresponding to FIG. 3,
  • FIG. 5 shows an arrangement of different module groups corresponding to FIG. 1 as part of a production system
  • FIG. 10 is a schematic arrangement of two process modules and components of media supply and disposal
  • the same reference symbols are used for corresponding parts of the different modules.
  • FIG. 1 of two process modules 4 1 , 4 2 adjoining one another with their module boundaries 19, 19 ' four grid points H1 to H4 are provided square with a distance 2a, the grid points H1 and H4 from their closest module boundary 1 9 a distance from and the two have other grid points H2 and H3 a distance from their nearest module limit 19 '.
  • Halftone dots H further halftone dots S are arranged at a distance of a and expediently all symmetrical to a plane of symmetry 20.
  • handling devices 9 1 to 9 4 are arranged with a range of a so that through Handling devices the grid points S can be operated.
  • the grid points S for independent transport of the disk-shaped substrates, for example the grid points S., S 1 ' , S 5 ' S 6 'S 6 'are formed as shelves, while the grid points S 4 , S 2 , S 2 , S 3 , S 3 ' , can be designed as process stations 10, 10', as will be described in more detail below.
  • cassettes 3 can also be arranged for the feeding and removal of the substrates.
  • a cassette input and output module 1 with SMIF stations 1 '(standard mechanical interface - Semistandard USA) via a transport module 2 cassettes 3 to a process module 4.
  • SMIF stations 1 ' standard mechanical interface - Semistandard USA
  • transport module 2 cassettes 3
  • process module 4 two process modules 4, 4 1 are arranged one behind the other, then a control module 5 and a supply module 6.
  • the individual modules 4, 4 1 are supplied by the supply module 6 via a media bus 7 . . . 4 n , 5 and possibly also external
  • Module 8 supplied with the required transportable process media.
  • the electrical lines for the process control can also be integrated in the media bus 7.
  • the substrates to be processed are removed from the cassette 3 via a handling device 9 and fed to an adjacent process station 10.
  • the cassette 3, the process station 10 and a tray 11 can be reached by the handling device 9.
  • a total of four handling devices 9 to 9 4 are arranged in the modules 4 and 5, by means of which the substrates to be processed can be passed on to the individual process stations 10, 10 'or trays 11, 11', 11 ".
  • the finished substrates in the process circuit of the modules 4 and 5 are collected and then via the transport module 2' to external module 8 or transported anywhere else.
  • Substrates can be stored in the cassettes 3 and 2 'of the control module 5, which turn out to be useless during the control or require special further treatment. If necessary, they can be removed from the control module 5 if appropriate exit points are provided there.
  • the cassettes 3 ′′ can also serve as intermediate storage for the substrates to be checked or the substrates being checked.
  • the structure of a process module 4 is shown in more detail in Figure 2.
  • the handling devices 9 1 to 9 are arranged on a grid 12 made of perforated sheet metal, the actual drive and control elements being arranged below the grid 12.
  • the cassettes 3, 3 ' can be operated by the handling devices 9 1 and 9 2 .
  • the handling device 9 1 can operate the process station 10 and the tray 11, while the handling device 9 2 , the cassette 3 ', the process station 10' and also the tray 11 can operate.
  • the handling device 9 3 can in turn serve the process station 10 and the tray 11 but also the tray 11 'of the adjacent process module 4, just as the handling device 9 4 , the tray 11 can serve the process station 10' and the tray 11 "of the adjacent process module 4 Accordingly the handling devices 9 1 to 9 4 of the rear process module 4 also pass on or take over the substrates, as is indicated by the dash-dotted arrows.
  • the air supply 7 for supplying and circulating the pure atmosphere with the necessary fans is arranged filters, while below the grid 12 the drives and controls for the handling devices 9 are arranged in each process module 4 for themselves.
  • the end faces perpendicular to the direction of transport are closed by partitions 14 with the exception of pass-through openings 15, as is indicated in FIG. 2.
  • the pass-through openings 15 can also be closed, for example, by means of sliders 16, as is indicated by dash-dotted lines in FIG. 2, in order to allow access to the interior of the module 4, 5 or 6 when a module 4, 5, 6, foreign bodies or substances are replaced refuse.
  • FIG. 3 shows a schematic plan view of a standard process module 4. It can be seen from this that the distance of the process modules 10, 10 'and the shelves 11, 11', 11 "from the center of rotation of the handling devices 9 1 to 94 is the same everywhere, so that each handling device 9 has three stations in the form of process stations 10 , 10 'or trays 11, 11', 11 "and substrates there can be picked up or stored.
  • the handling devices 93 and 9 work together with the shelves 11 ', 11 "of the adjacent module 4 or 5.
  • FIG. 4 shows a termination module which largely corresponds to the process module 4 of FIG. 3, only there are additional trays 11 "'and 11""above the handling devices 93 and 94, so that there is an easier diversion of the production flow at the end of a production system A reversal is also possible without these shelves 11 "'and 11'"'', since the central shelf 11 is accessible to the handling devices 9 3 and 9 4.
  • the system is Suitable for both a vertical and parallel arrangement of the process modules 4 with respect to the transport modules 2, 2 '.
  • a module group of three process modules is arranged along the transport modules 2, 2 'once in the vertical direction and a further group of three process modules is arranged parallel to the transport module 2', fresh substrates being fed in once via the cassettes and 3 via the cassettes 3 'The partially or finished substrates are returned to the transport modules 2 and 2' for further transport.
  • the module groups and the transport modules 2, 2 ' are tightly sealed, so that the clean atmosphere or pure atmosphere within the modules 2, 4, 5 always preserved.
  • the installation rooms for the manufacturing system itself do not necessarily have to have a clean atmosphere, at least operators can carry out checks and, if necessary, interventions without impairing the manufacturing process.
  • FIGS. 6 to 9 The various possible transport routes for substrates are shown schematically in FIGS. 6 to 9.
  • the substrates are removed from the cassettes 3 and transported in parallel through the modules 4 to the cassettes 3 '.
  • the substrates are circulated from the cassette via the process modules 4 back to the cassette 3 '.
  • the substrates of the cassette 3 are removed and practically zigzag through the process modules 4 through to the cassette 3 '.
  • the cassettes 3 and 3 ' can also be fed by hand via transport modules 2, 2' or removed from the production system.
  • FIG. 10 the linkage of a media module 17 with two process modules 4 is shown in a schematic manner, the media being transported via lines and channels correspondingly coupled to one another via the media bus 4.
  • a mobile supply station 18 or several such mobile supply stations can also be connected in order to be able to supply the required substances and media and, if appropriate, to discharge waste products.
  • the lines and ducts are connected so that the individual modules 2,4,4 1 ...
  • modules 2,4,5,6 The special arrangement allows random access to the individual modules 2,4,5,6. Individual modules 2, 4, 5, 6 can easily be exchanged in order to implement changes in the production process with little effort. A very flexible assembly of the individual modules 4, 5, 6 is possible.
  • the material flow can also be varied very flexibly during the manufacturing process, if faults occur or if different products are alternately manufactured in the manufacturing process.
  • modules 2, 4, 5, 6 can also be connected laterally for further variation of the manufacturing processes, so that the material flow and the manufacturing process can be further varied without long assembly times being required. This is possible even during operation without significantly disrupting the production process. Before the replacement a module 2,4,5,6, this can be run empty, so that there is no rejects at all.

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Description

Fertigungssystem für Halbleitersubstrate
B E S C H R E I B U N G
Die Erfinduriy betrifft ein Fertigungssystem für scheibenförmiye Substrate insbesondere Wafer Glasmasken Keramikträger mit einzelnen Prozeßstationen für die Behandlung und/oder Bearbeitung der einzelnen Substrate unter Reinumgebung und Transportvorrichtung zum Transport der Substrate zwischen den einzelnen Prozeßstationen.
Üblicherweise sind solche Fertigungssysteme in besonderen Räumen unter Reinstumyebung untergebracht. Nachdem die Strukturen in der Mikroelektronik immer feiner werden, ist der Aufwand für die Erhaltung der Reinumgebung besonders hoch, so daß das Betreten der Räume durch Personen schon Probleme bringt.
Aus der EP 35 844 A2 ist ein solches Fertigungssystem bekannt, bei dem in einem einzigen Prozeßraum mehrere Prozeßstationen untergebracht sind. Variationen des Fertigungsablaufs bspw. die Hinzufügung eines weiteren Prozesses sind nicht möglich. Bei der Verunreinigung einer Prozeßstation besteht die Gefahr daß auch die benachbarten Prozeßstationen verunreinigt werden und so ein hoher Ausschußanteil verursacht wird.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Fertigungssystem so auszubilden, daß bei vollkommener Äbs enottu ng der Aufwand für die Aufrechterhaltung der Reinumgebung möglichst reduziert wird und eventuell auftretende Verunreinigungen in einer Prozeßstation nicht ohne weiteres die Reinheit in den anderen Prozeßstationen gefährden und daß eine solche Fertigungsstörung rasch, einfach und zeitsparend behebbar ist und Ausschußteile ohne wesentliche Störung des Fertigungsprozesses der anderen Teile aus dem Fertigungsprozeß ausschleusbar sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß das Fertigungssystem aus mehreren leicht austauschbaren Transportmodulen und Prozeßmodulen zusammengesetzt ist. daß mindestens die Prozeßmodule symmetrisch aufgebaut mindestens eine Symmetrieebene aufweisen, daß symmetrisch zur Symmetrieebene im Abstand a von dieser Symmetrieebene Rastpunkte fest vorgegeben sind, daß diese Rastpunkte auch symmetrisch zu einer Querachse jeweils einen Abstand a zu dieser Querachse aufweisen, daß ferner weitere Rastpunkte vorgesehen sind und daß diese Rastpunkte einen Abstandy a
Figure imgf000005_0001
von mindestens einem der benachbarten Rastpunkte aufweisen und daß die Rastpunkte mit als Transportvorrichtung dienenden Handhabungsgeräten besetzt sind, daß diese Handhabungsgeräte eine Reichweite a aufweisen und daß die weiteren
Figure imgf000005_0002
Rastpunkte mit Prozeßstationen besetzt sind oder als Ablagen dienen, oder daß dort Ein- und/oder Ausgabestationen angeordnet sind, wobei durch die Handhabungsgeräte ein unabhängiger Transport der Substrate von einem Rastpunkt zu einem benachbarten Rastpunkt erfolgen kann, insbesondere auch von einem Modul zum benachbarten Modul.
Ein Betrieb zweier praktisch unabhängiger paralleler Fertigungslinien durch einen Prozeßmodul kann dadurch erreicht werden, daß dieser mindestens vier Rastpunkte für Handhabungsgeräte aufweist, die in einem Quadrat jeweils mit einem Abstand 2a voneinander angeordnet sind. Dabei können zwei Rastpunkte in einem Abstand von einer
Figure imgf000005_0003
Modulbegrenzung des Prozeßmoduls und zwei Rastpunkte in einem Abstand von der gegenüberliegenden Modulbegrenzung des
Figure imgf000005_0004
Prozeßmoduls vorgesehen sein, um so eine beliebige Weitergabe der scheibenförmigen Substrate von einem Modul zum anderen zu gewährleisten. Dabei kann zwischen den zwei Rastpunkten mit einem Abstand von der Modulbegrenzung in einem Abstand
Figure imgf000006_0001
von der Anschlußfläche jeweils eine Ablage vorgesehen
Figure imgf000006_0002
sein.
Eine einfache Änderung und Erweiterung der Herstellungspro-zesse und auch eine einfache Änderung der Prozeßfolge kann dadurch wesentlich erleichtert werden, daß jeder Prozeßmodul eine oder mehrere Prozeßstationen und mindestens eine oder mehrere Ablagen und jeweils mindestens ein Handhabungsgerät aufweist, das auf 2 Prozeßstationen Zugriff hat und durch das die Substrate von Prozeßstation zu Prozeßstation ggf. über eine oder mehrere Ablagen auch von Modul zu Modul transportierbar sind, daß die einzelnen austauschbaren Module abgekapselt sein können und daß Versorgungsleitungen und Kanäle und Entsorgungskanäle der benachbarten Module miteinander verbunden sind, insbesondere für die Medienver- und -entsorgung, wie die Zufuhr und Abfuhr der Reinatmosphäre, die Energieversorgung, die Verbindung für Steuerleitungen, die Zufuhr und Abfuhr von für den Herstellungsprozeß erforderlichen Materialien, Chemikalien und dgl.
Jeder Prozessmodul ist mit einem festen Stationsraster versehen, die austauschbar für Prozesstationen und/oder Ablagen vorbereitet sind, und damit variabele Bestückungen ermöglichen.
Durch den modulen Aufbau können Fertigungssysteme und die Bestückung der Module ganz nach Bedarf zusammengestellt werden. Besonders vorteilhaft ist, daß die einzelnen Module leicht austauschbar sind, so daß, wenn Wartungen, Reparaturen oder Aufbauänderungen erforderlich sind, das betreffende Modul insgesamt ausgetauscht werden kann. Das Fertigungssystem kann so bereits nach kurzer Unterbrechung weiterarbeiten. Hierdurch wird die Produktivität wesentlich erhöht. Die Luft bzw. -Gasvolumen in den einzelnen Modulen sind relativ klein, so daß bei der Reinstluftaufbereitung nur geringe Volumen aufbereitet werden müssen, so daß der Gesamtaufwand gegenüber der Reinhaltung von ganzen Räumen bei einem höheren Reinheitsgrad wesentlich vermindert wird.
Um einzelne Ausschußwafer nicht durch das gesamte Fertigungssystem schleusen zu müssen ist in besonders vorteilhafter Weise mindestens eine Ablage des Moduls so angeordnet, daß sie von allen Handhabungsgeräten des Moduls bedienbar ist. Hierdurch können einzelne Prozeßstationen ggf. umgangen werden und es ist auch eine Rückschleusung oder Aussonderung möglich. Besonders vorteilhaft können durch jedes Handhabungsgerät eines Moduls drei Prozeßstationen oder Ablagen erreichbar sein.
Ein besonders vielseitiger Einsatz wird ermöglicht, da im Modul vier Handhabungsgeräte vorgesehen sind und mindestens eine zentral dazwischen liegende Ablage, die von allen vier Handhabungsgeräten erreichbar ist. Zum Weitertransport der Substrate zwischen den einzelnen Modulen können zusätzlich im Übergabebereich vonm einen Modul zum nächsten Modul zwei Ablagen vorgesehen sein, die über mindestens ein Handhabungsgerät des Nachbarmoduls bedienbar sind.
Bei einem Endmodul können zusätzlich auf einer Abschlußseite zwei weitere Ablagen oder Stationen für Hilfsprozesse vorgesehen sein, so daß die Substrate kontinuierlich in den miteinander verbundenen Modulen in einem Kreislauf weitergereicht und auch zwischengelagert werden können.
Ein besonders vielseitiger Einsatz ist dadurch möglich, daß jeweils 4 Handhabungsgeräte, 3 Ablagen und zwei Prozeßstationen in einem Standardmodul vorgesehen sind. Als Eingangsmodul können die Substrate sowohl von Hand als auch automatisch über Kassetten eingegeben und die fertigen Substrate wieder in Kassetten eingelagert und abtransportiert werden.
Die Gefahr von Verunreinigungen kann wesentlich dadurch vermindert werden, daß die Handhabungsgeräte, die Ablagen und die Prozeßstationen auf einem horizontalen Gitter vorgesehen sind, daß ferner die Arbeitsmittel Antriebe, Steuerungen, Entsorgungskanäle und Leitungen unterhalb dieses Gitters vorgesehen sind und die Zuführung der Reinatmosphäre ggf. mit Ventilatoren und Filtern im Abstand über dem Gitter und den Handhabungsgeräten, Ablagen und Prozeßstationen angeordnet ist, wobei dann die Reinatmosphäre mit eventuellen Verunreinigungen das Gitter von oben nach unten durchströmt, so daß eventuelle Abriebe der bewegten Teile nach unten weggeführt werden und nicht über das Gitter gelangen können.
Die Module können wesentlich leichter ausgewechselt werden, wenn sie mindestens teilweise vollständig unabhängige Steuerungen für die Prozeßstationen und der zugehörigen Handhabungsgeräte aufweisen. Zusätzlich kann auch noch die Reinatmosphärenumwälzung unabhängig gesteuert werden, um so eine Mikroklimatisierung mit geringstem Aufwand zu realisieren und aufrechtzuerhalten.
Vorteilhafterweise können die Module kanalabschnittartig aufgebaut sein, wobei obenliegend die Versorgungsleitungen und Kanäle, untenliegend die Entsorgungsleitungen und Kanäle und dazwischen über dem Gitter die Handhabungsgeräte und Prozeßstationen für die Substrate angeordnet sind, wobei die Bereiche über Seitenwände seitlich abgeschlossen sind. Zusätzlich können stirnseitige Zwischenwände mit ggf. abschließbaren Durchreicheöffnungen für die Handhabungsgeräte zum Weitertransport der Substrate zwischen den einzelnen Modulen vorgesehen sein. Durch die praktisch verschließbaren Zwischenwände kann ein Modulaustausch besonders einfach und zeitsparend bei wesentlicher Herabsetzung der Gefahr des einschleusens von Schmutzteilchen durchgeführt werden. Die Ablagen selbst und die Greifer der Handhabungsgeräte können als Puffer dienen, so daß die einzelnen Prozeßstationen nicht im Takt miteinander arbeiten müssen. Zusätzlich können eine oder mehrere Ablagen als Kassettenstationen ausgebildet sein, zum Ein- und/oder Ausschleusen der Substrate und auch ggf. zur Zwischenlagerung, wenn dies für bestimmte Bearbeitungsprozesse erforderlich sein sollte.
Zur Erweiterung des Fertigungssystems können auch mehrere Prozeßmodule über Transportmodule miteinander vernetzt sein, so daß eine vielfältige Gestaltung des Fertigungssystems mit einzelnen ggf. angepaßten Modulen möglich ist, wobei auch einzelne Module als Kontrollstationen ausgebildet sein können, entweder zur vollautomatischen Kontrolle oder aber auch durch visuelle Kontrolle der Substrate, um Fertigungsfehler möglichst alsbald entdecken zu können und ggf. unbrauchbare Substrate aus dem Fertigungsprozeß ausscheiden zu können. Es kann hierdurch vermieden werden, daß Ausschußware den ganzen Fertigungsprozeß durchlaufen muß, wie dies üblicherweise bei einer geschlossenen Herstellungskette notwendig ist.
Weitere erfindungsgemäße Ausbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen und werden mit ihren Vorteilen anhand der beigefügten Zeichnungen in der nachstehenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Figur 1 eine schematisierte Draufsicht auf das Anordnungsraster von Handhabungsgeräten, Prozeßstationen und/oder Ablagen,
Figur 1a eine schematisierte Teildraufsicht auf einen Teil eines Fertigungssystems mit Transportmodulen und Prozeßmodulen,
Figur 2 eine Schrägansicht zweier benachbarter Prozeßmodule,
Figur 3 eine schematisierte Draufsicht auf ein Standardmodul,
Figur 4 eine der Figur 3 entsprechende Draufsicht auf ein Abschlußmodul,
Figur 5 eine der Figur 1 entsprechende Anordnung verschiedener Modulgruppen als Teil eines Fertigungssystems,
Figuren 6 verschiedene Anordnungsmöglichkeiten von bis 9 Prozeßmodulen und
Figur 10 ein schematisierte Anordnung zweier Prozeßmodule und Komponenten der Medienverund -entsorgung In der folgenden Beschreibung werden für entsprechende Teile der verschiedenen Module die gleichen Bezugszeichen verwendet. Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten Draufsicht auf zwei mit ihren Modulbegrenzungen 19, 19' aneinander angrenzenden Prozeßmodulen 41, 42 sind quadratisch mit einem Abstand 2a vier Rasterpunkte H1 bis H4 vorgesehen, wobei die Rasterpunkte H1 und H4 von ihrer nächstliegenden Modulbegrenzung 1 9 einen Abstand von und die beiden
Figure imgf000012_0002
anderen Rasterpunkte H2 und H3 von ihrer nächstl iegenden Modulbegrenzung 19' einen Abstand aufweisen. Um diese
Figure imgf000012_0003
Rasterpunkte H sind weitere Rasterpunkte S unter einem Abstand von a angeordnet und zwar zweckmäßigerweise alle
Figure imgf000012_0001
symmetrisch zu einer Symmetrieebene 20. In den Rasterpunkten H1 bis H4 sind Handhabungsgeräte 91 bis 94 angeordnet mit einer Reichweite von a so daß durch die
Figure imgf000012_0004
Handhabungsgeräte die Rasterpunkte S bedienbar sind. Auf den Rasterpunkten S sind zu einem unabhängigen Transport der scheibenförmigen Substrate, bspw. die Rasterpunkte S. , S 1 ' , S5' S6' S6'' als Ablagen ausgebildet, während die Rasterpunkte S4, S2, S2 , S3, S3', als Prozeßstationen 10, 10' ausgebildet sein können, wie dies nachfolgend näher beschrieben wird. An den Rasterpunkten S2, S2', Sc , S6', können auch Kassetten 3 für die Zufuhr und Abfuhr der Substrate angeordnet werden.
Beim in Figur 1a teilweise dargestellten Fertigungssystem werden aus einem Kassettenein- und -ausgabemodul 1 mit SMIF-Stationen 1' (Standard mechanical Interface - Semistandard USA) über ein Transportmodul 2 Kassetten 3 einem Prozeßmodul 4 zugeführt. Neben dem Transportmodul 2 sind zwei Prozeßmodule 4, 41 hintereinander, anschließend ein Kontrollmodul 5 und ein Versorgungsmodul 6 angeordnet.
Vom Versorgungsmodul 6 werden über einen Medienbus 7 die einzelnen Module 4 , 4 1 . . . 4n , 5 und eventuell auch externe
Module 8 mit den erforderlichen transportierbaren Prozessmedien versorgt. Auch die elektrischen Leitungen für die Prozeßsteuerung können im Medienbus 7 integriert sein.
Die zu bearbeitenden Substrate werden über ein Handhabungsgerät 9 der Kassette 3 entnommen und einer benachbarten Prozeßstation 10 zugeführt. Durch das Handhabungsgerät 9 kann die Kassette 3, die Prozeßstation 10 und eine Ablage 11 erreicht werden. Insgesamt sind in den Modulen 4 und 5 jeweils vier Handhabungsgeräte 9. bis 94 angeordnet, mittels denen die zu bearbeitenden Substrate zu den einzelnen Prozeßstationen 10, 10' oder Ablagen 11, 11',11" weitergereicht werden können. Die Prozeßstationen 10, 10', die Ablagen 11, 11', 11" und auch die Kassetten 3, 3' sind so zu den Handhabungsgeräten 9 angeordnet, daß von jedem Handhabungsgerät 9 drei Prozeßstationen 10, Ablagen 11 oder Kassetten 3 erreichbar sind, wie dies insbesondere aus den Figuren 6 bis 9 ersichtlich ist. In den Kassetten 3' werden die im Prozeßkreislauf der Module 4 und 5 fertig bearbeiteten Substrate angesammelt und dann über den Transportmodul 2' zum externen Modul 8 oder sonst irgendwohin weitertransportiert. In den Kassetten 3 und 2' des Kontrollmoduls 5 können Substrate eingelagert werden, die bei der Kontrolle sich als unbrauchbar herausstellen oder einer besonderen weiteren Behandlung bedürfen. Sie können ggf. aus dem Kontrollmodul 5 ausgeschleust werden, wenn dort entsprechende Ausgangsstellen vorgesehen sind. Die Kassetten 3" können aber auch als Zwischenlager für die zu kontrollierenden oder die kontrollierten Substrate dienen.
Der Aufbau eines Prozeßmoduls 4 ist in Figur 2 näher dargestellt. Es sind dort zwei Prozeßmodule 4 nebeneinander angeordnet. Die Handhabungsgeräte 91 bis 9, sind auf einem Gitter 12 aus Lochblech angeordnet, wobei die eigentlichen Antriebs- und Steuerungselemente unterhalb des Gitters 12 angeordnet sind. Stirnseitig sind die Kassetten 3, 3' durch die Handhabungsgeräte 91 und 92 bedienbar. Das Handhabungsgerät 91 kann die Prozeßstation 10 und die Ablage 11 bedienen, während das Handhabungsgerät 92, die Kassette 3', die Prozeßstation 10' und ebenfalls die Ablage 11 bedienen kann.
Das Handhabungsgerät 93 kann wiederum die Prozeßstation 10 und die Ablage 11 aber auch die Ablage 11' des benachbarten Prozeßmoduls 4 bedienen, ebenso wie das Handhabungsgerät 94, die Ablage 11 die Prozeßstation 10' und die Ablage 11" des benachbarten Prozeßmoduls 4 bedienen kann. Entsprechend können auch die Handhabungsgeräte 91 bis 94 des hinteren Prozeßmoduls 4 die Substrate weiterreichen bzw. übernehmen, wie dies durch die strichpunktierten Pfeile angedeutet ist.
Mit Abstand über den Handhabungsgeräten 9 ist die Luftversorgung 7 für die Zuführung und Umwälzung der Reinatmosphäre mit den erforderlichen Ventilatoren Filtern angeordnet, während unterhalb des Gitters 12 die Antriebe und Steuerungen für die Handhabungsgeräte 9 in jedem Prozeßmodul 4 für sich angeordnet sind.
Die Stirnseiten senkrecht zur Transportrichtung sind durch Zwischenwände 14 mit Ausnahme von Durchreicheöffnungen 15 verschlossen, wie dies in Figur 2 angedeutet ist. Die Durchreicheöffnungen 15 können bspw. über Schieber 16 zusätzlich noch verschlossen werden, wie dies in Figur 2 strichpunktiert angedeutet ist, um bei einem Austausch eines Moduls 4,5,6 Fremdkörpern oder Stoffen den Zutritt in das innere des Moduls 4,5 oder 6 zu verwehren.
In Figur 3 ist schematisierte Draufsicht auf einen Prozeßmodul 4 in Standardausführung dargestellt. Daraus ist ersichtlich, daß der Abstand der Prozeßmodule 10, 10' und der Ablagen 11, 11' , 11" von dem Drehmittelpunkt der Handhabungsgeräte 91 bis 94 überall gleich ist, so daß durch jedes Handhabungsgerät 9 jeweils drei Stationen in Form von Prozeßstationen 10, 10' oder Ablagen 11, 11', 11" angefahren und dort Substrate abgeholt oder abgelegt werden können. Die Handhabungsgeräte 93 und 9. arbeiten dabei mit den Ablagen 11 ', 11" des benachbarten Moduls 4 oder 5 zusammen.
In Figur 4 ist ein Abschlußmodul dargestellt, das weitgehend dem Prozeßmodul 4 der Figur 3 entspricht, nur sind oberhalb der Handhabungsgeräte 93 und 94 noch zusätzlich Ablagen 11"' und 11"" vorhanden, so daß dort am Ende eines Fertigungssystems eine Umlenkung des Fertigungsflusses leichter möglich ist und auch für Hilfsprozesse genutzt werden kann. Eine Umkehrung ist aber auch ohne diese Ablagen 11"' und 11'"'' möglich, da ja die zentrale Ablage 11 für die Handhabungsgeräte 93 und 94 gemeinsam zugänglich ist. Das System ist sowohl für eine senkrechte als auch parallele Anordnung der Prozessmodule 4 gegenüber den Transportmodulen 2, 2' geeignet.
In Figur 5 ist entlang der Transportmodule 2, 2' einmal in senkrechter Richtung eine Modulgruppe von drei Prozeßmodulen angeordnet und eine weitere Gruppe von drei Prozeßmodulen ist parallel zum Transportmodul 2' angeordnet, wobei einmal über die Kassetten 3 frische Substrate zugeführt und über die Kassetten 3' die teilweise oder fertiggestellten Substrate wieder den Transportmodulen 2 bzw. 2' zugeführt werden zum Weitertransport. Die Modulgruppen und die Transportmodule 2, 2' sind insich dicht abgeschlossen, so daß die Reinathmosphäre oder Reinstatmosphäre innerhalb der Module 2,4,5 stets erhalten bleibt. Die Aufstel lungsräume für das Fertigungssystem selbst müssen nicht unbedingt eine Reinatmosphäre aufweisen, zumindest können hier Bedienungspersonen ohne Beeinträchtigungsgefahr des Fertigungsprozesses Kontrollen und ggf. Eingriffe vornehmen.
In den Figuren 6 bis 9 sind die verschiedenen möglichen Transportwege von Substraten schematisch dargestellt. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 6 werden die Substrate von den Kassetten 3 entnommen und parallel durch die Module 4 hindurch zu den Kassetten 3' transportiert. Beim Ausführungsbeispiel der Figur 7 erfolgt ein Umlauf der Substrate von der Kassette über die Prozeßmodule 4 zurück zur Kassette 3'.
Beim Ausführungsbeispiel der Figur 8 ist nur eine Seite der Prozeßmodule 4 bestückt und der Durchlauf der Substrate erfolgt von der Kassette 3 zur Kassette 3'.
Beim. Ausführungsbeispiel der Figur 9 werden die Substrate der Kassette 3 entnommen und praktisch im Zickzack-Kurs durch die Prozeßmodule 4 durchgeschleust bis zur Kassette 3'. Die Kassetten 3 und 3' können über Transportmodule 2, 2' aber auch von Hand zugeführt bzw. dem Fertigungssystem entnommen werden. In Figur 10 ist in schemati scher Weise die Verknüpfung eines Medienmoduls 17 mit zwei Prozeßmodulen 4 dargestel lt , wobei der Transport der Medien über entsprechend miteinander gekoppelte Leitungen und Kanäle über den Medienbus 4 erfolgt. Zusätzlich kann noch eine mobile Versorgungsstation 18 oder auch mehrere solche mobile Versorgungsstationen angeschlossen werden, um die erforderlichen Stoffe und Medien zuführen und ggf. Abfallprodukte abführen zu können. Die Verbindungen der Leitungen und Kanäle erfolgt so, daß die einzelnen Module 2,4,41...4n,5,6 ohne weiteres herausgenommen und durch andere ersetzt werden können, so daß nach einer kurzen Produktionsunterbrechung das Fertigungssystem sofort wieder voll funktionsfähig ist und in die einzelnen Module 2,4,41...4n,5,6 und 18 kein Schmutz oder sonstige Verunreinigungen eintreten aber auch nicht austreten kann.
Durch die besondere Anordnung ist ein wahlfreier Zugriff zu den einzelnen Modulen 2,4,5,6, möglich. Einzelne Module 2,4,5,6, können leicht ausgetauscht werden, um Änderungen im Ablauf des Herstellungsprozesses mit geringem Aufwand zu realisieren. Es ist eine sehr flexible Bestückung der einzelnen Module 4,5,6, möglich. Der Materialfluß kann sehr flexibel auch während des Herstellungsprozesses, wenn Störungen auftreten oder wenn im Herstellungsprozeß im Wechsel unterschiedliche Produkte hergestellt werden, variiert werden. Zusätzlich Module 2,4,5,6, können ggf. auch zur weiteren Variation der Herstellungsprozesse seitlich angeschlossen und so der Materialfluß und das Herstellungsverfahren weiter variiert werden, ohne daß lange Montagezeiten erforderlich sind. Dies ist sogar während des Betriebs möglich, ohne daß der Fertigungsablauf wesentlich gestört wird. Vor dem Ersatz eines Moduls 2,4,5,6, kann dieser leergefahren werden, so daß überhaupt kein Ausschuß entsteht.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
Fertigungssystem für scheibenförmige Substrate insbesondere Wafer, Glasmasken, Keramikträger, mit einzelnen prozeßstationen (10,10') für die Behandlung und/oder Bearbeitung der einzelnen Substrate unter
Reinumgebung und Transportvorrichtungen zum Transport der
Substrate zwischen den einzelnen Prozeßstationen (10.10'), dadurch gekennzeichnet, daß sie aus mehreren leicht austauschbaren Transportmodulen (2,2') und Prozeßmodulen
(4,41, 42...4n) zusammengesetzt ist, daß mindestens die
Prozeßmodule (4) symmetrisch aufgebaut mindestens eine
Symmetrieebene (20) aufweisen, daß symmetrisch zu dieser
Symmetrieebene (20) im Abstand (a) von dieser Rasterpunkte
(H1...H4) fest angeordnet sind, daß diese Rasterpunkte
(H1...H4) auch symmetrisch zu einer Querachse (20') jeweils einen Abstand a zu dieser Querachse aufweisen, daß ferner weitere Rasterpunkte (S1...n, S1,...n) vorgesehen sind und daß diese weiteren Rasterpunkte (S) einen
Abstand . a von mindestens einem der benachbarten
Figure imgf000020_0001
Rasterpunkte (H) aufweisen, daß die Rasterpunkte (H1...H4) mit als Transportvorrichtungen dienenden
Handhabungsgeräten (91...4) besetzt sind, daß diese
Handhabungsgeräte (91...4) eine Reichweite . a
Figure imgf000020_0002
aufweisen und daß die weiteren Rasterpunkte (S) mit
Prozeßstationen (10,10') besetzt sind oder als Ablagen
(11 ,11 ' ,11", 11" ' , 11"") dienen oder daß dort ein und/oder Ausgabestationen (SMIF-Stationen 1, Kassetten 3,3',3") angeordnet sind, wobei durch die Handhabungsgeräte ( 91 bis 94) ein unabhängiger Transport der Substrate von einem Rastpunkt (S) zu einem benachbarten Rastpunkt (S) erfolgen kann, insbesondere auch von einem Modul (2, 2' ,41...n, 5) zum benachbarten Modul (2,2', 41...n, 5).
2. Fertigungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Prozeßmodul (41...n) mindestens 4 Rastpunkte (H1...H4) für Handhabungsgeräte (91...94) aufweist, die in einem Quadrat jeweils mit einem Abstand 2a voneinander angeor dnet s i n d .
3. Fertigungssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Rasterpunkte (H2,H3) im Abstand von einer
Figure imgf000021_0001
Modulbegrenzung (19') des Prozeßmoduls (41) und die zwei Rastpunkte (H1,H4) in einem Abstand von der
Figure imgf000021_0002
gegenüberliegenden Modulbegrenzung (19) des Prozeßmoduls (41) vorgesehen sind.
Fertigungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß konzentrisch zwischen den 4 Rastpunkten (H1...H4) eine Ablage (11) und zwischen den Rastpunkten (H1,H4) und der Modulbegrenzung (19) in einem Abstand von der
Figure imgf000021_0003
Modulbegrenzung (19) weitere Ablagen ( S1 , S1 , 11', 11") vorgesehen sind.
5. Fertigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Prozeßmodul (4) eine oder mehrere Prozeßstationen (10,10') und mindestens eine oder mehrere Ablagen (11 , 11 ' ,11 " , 11'" , 11 "" ) und jeweils mindestens ein Handhabungsgerät (9, 9. bis 94) aufweist, durch das die Substrate von Prozeßstation (10,10') zu Prozeßstation (10,10') ggf. über eine oder mehrere Ablagen (11) auch von Modul (4,5) zu Modul (4,5) transportierbar sind und daß die einzelnen austauschbaren Module (2,4,5,6,17) abgekapselt sind und daß Versorgungsleitungen und Kanäle und Entsorgungskanäle der benachbarten Module (4,5,6,17) miteinander verbunden sind, insbesondere für die Zuführung der Reinatmosphäre.
6. Fertigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Ablage (11) des Moduls (4,5) so angeordnet ist, daß sie von allen Handhabungsgeräten ( 91 bis 94) des Moduls (4,5) bedienbar ist.
7. Fertigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Handhabungsgerät (9) eines Moduls (4,5) mindestens drei Prozeßstationen (10,10') oder Ablagen ( 11 , 11' , 11 " ,11 ' " , 11 "" ) erreich kann.
8. Fertigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß vier Handhabungsgeräte (91 bis 94) vorgesehen sind und daß mindestens zentral zwischen diesen eine Ablage (11) vorgesehen ist.
9. Fertigungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich auf einer Modulbegrenzung (19,19') des Moduls zwei Ablagen (11 ',11") vorgesehen sind, die auch über mindestens ein Handhabungsgerät (9) des benachbarten Moduls (4,5) bedienbar sind (Figur 3).
10. Fertigungssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich auf einer, der Modulbegrenzung (19) gegenüberliegenden Modulbegrenzung .19'), zwei weitere Ablagen (11'",11"") vorgesehen sind (Figur 4).
11. Fertigungssystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils 4 Handhabungsgeräte (9. bis 94), drei Ablegen (11, 11', 11") und zwei Prozeßstationen (10,10') in einem Standardmodul vorgesehen sind (Figur 3).
12. Fertigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Handhabungsgeräte (9), die Ablagen (11) und die Prozeßstationen (10) auf einem horizontalen Gitter (12) vorgesehen sind, daß die Arbeitsmittel, Antriebe, Steuerungen, Entsorgungskanäle und Leitungen unterhalp dieses Gitters (12) vorgesehen sind und daß die Zuführung de r Reinatmosphäre ggf. mit Ventilatoren und Filtern im Abstand über dem Gitter (12), den Handhabungsgeräten (9), den Ablagen (11) und den Prozeßstationen (10) angeordnet sind, und daß die Reinatmosphäre das Gitter (12) von oben nach unten durchströmt.
13. Fertigungssystem nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Module (4,5) mindestens teilweise unabhängig voneinander Steuerungen für die Prozeßstationen (10,10') und die Reinathmosphären Umwälzung aufweisen.
14. Fertigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Module (4,5) kanalabschnittartig aufgebaut obenliegend die Luftversorgung, untenliegend die Medienversorgungs und -entsorgungsleitungen, die Prozessabluft und die Antriebe und dazwischen über dem Gitter (12), den Handhabungs- und Prozeßbereich für die Substrate aufweist, wobei die Bereich über Seitenwände seitlich abgeschlossen sind und daß zusätzlich stirnseitige Zwischenwände (14) mit ggf. verschließbaren Durchreicheöffnungen (15) für die Handhabungsgeräte (9) zum Weitertransport der Substrate vorgesehen sind.
15. Fertigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Ablagen als Kassettenstationen (3,3') ausgebildet zur Ein- und/oder Ausschleusung der Substrate.
16. Fertigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Prozeßmodule (4) über einen Medienbus (7) miteinander und ggf. mit einem oder mehreren Versorgungsmodulen (6) miteinander vernetzt sind,
17. Fertigungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Stationen der Prozessmodule (4) variabel bestückbar sind.
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