Beschreibung
Vorrichtung und Verfahren zum Transport von Substraten
Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transport von Substraten, wie beispielsweise flachen Siliziumwafern, entlang einer Transportrichtung und ein entsprechendes Verfahren sowie eine Einrichtung, die eine solche Vorrichtung verwendet.
Üblicherweise werden Substrate wie Siliziumwafer zwischen verschiedenen Bearbeitungsstationen auf einer Rollenbahn oder Transportbändern transportiert, und zwar hintereinander. Unter Umständen können dabei mehrere Rollenbahnen bzw. mehrere Reihen von Substraten nebeneinander vorgesehen sein. Dies ist beispielsweise aus der DE 102006054846 A1 bekannt. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass die Substrate nur immer mit der gleichen Geschwindigkeit bewegt werden können. Wenn also ein Substrat etwas mehr Bearbeitungszeit braucht oder aber eine Bearbeitungsstation mehr Zeit benötigt als eine vorgeschaltete oder nachgeschaltete Bearbeitungsstation, so entstehen hier Verzögerungen, die bei den teuren verwendeten Anlagen eigentlich vermieden werden sollten.
Des Weiteren ist es beispielsweise aus der DE 102005039100 A1 bekannt, mehrere Substrate in einen Träger einzubringen und diesen dann mit allen Substraten zu transportieren. Hier gilt bezüglich Verzögerungen Ähnliches wie bei der zweiten vorgenannten Lösung, wenn nämlich mehrere der genannten Träger hintereinander entlang einer Transportrichtung bewegt werden.
Aufgabe und Lös
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Vorrichtung sowie ein eingangs genanntes Verfahren und eine Einrichtung zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik gelöst werden können und insbesondere auf vorteilhafte Art und Weise Substrate entlang einer Transportrichtung bewegt werden können mit großer Flexibilität und insbesondere auch zur Unterstützung von eingesetzten Bearbeitungseinrichtungen. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 , ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 sowie eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Manche der nachfolgenden Merkmale werden nur für die Vorrichtung oder nur für das Verfahren genannt. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für die Vorrichtung als auch für das Verfahren gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
Es ist vorgesehen, dass die Substrate in einer vorteilhaft horizontalen Transportebene beispielsweise in eine Einrichtung zum Bedrucken bzw. Beschichten der Substrate eingebracht bzw. hineintransportiert werden und dann durch diese hindurch. Erfindungsgemäß sind mehrere Transporteinheiten vorgesehen, die jeweils eine Verfahreinrichtung mit einem Haltemittel daran aufweisen. Dabei sind mindestens zwei solcher Transporteinheiten mit jeweils einem Haltemittel vorgesehen und deren Verfahreinrichtungen verlaufen nebeneinander entlang der Transportrichtung. Die Transportrichtung kann gerade sein, sie kann aber auch gebogen sein bzw. Kurven aufweisen. Des Weiteren ist bei dieser Vorrichtung vorgesehen, dass Substrate vorteilhaft hintereinander bewegt werden entlang der Transportrichtung und nicht nebeneinander. Sollten mehrere Substrate auf diese Art und Weise nebeneinander bewegt werden, so müssen mehrere der erfindungsgemäßen Vorrichtungen nebeneinander angeordnet werden. Die Haltemittel sind jeweils so ausgebildet
und angeordnet, dass ein unbeladenes zweites Haltemittel an einem mit einem Substrat beladenen ersten Haltemittel vorbeifahren kann bzw. vorbeipasst oder vorbei bewegt werden kann. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Haltemittel zum Halten oder Ergreifen eines Substrats teilweise oder ganz von einer tieferen Position in eine höhere Position angehoben werden und so das Substrat halten. Damit befindet sich das Substrat über einem ersten Haltemittel in normaler bzw. Ruheposition, in der das zweite Haltemittel dann problemlos an dem Substrat sowie dessen erstem Haltemittel vorbeifahren kann. Vorteilhaft sind die Haltemittel samt ihren Verfahreinrichtungen nebeneinander angeordnet.
Somit ist es möglich, dass ein erstes Haltemittel ein Substrat ergreift und mit der gewünschten und dem jeweiligen Vorgang angepassten Geschwindigkeit transportiert, insbesondere durch eine genannte Einrichtung zum Bedrucken bzw. Beschichten. Innerhalb dieser Einrichtung kann das erste Haltemittel das Substrat dann wiederum mit der dem Vorgang angepassten Geschwindigkeit bewegen und anschließend aus der Einrichtung herausfahren und beispielsweise an eine nächste Transporteinrichtung oder ein Magazin übergeben. Das zweite Haltemittel der Vorrichtung hat dann bereits ein nächstes Substrat ergriffen und fährt es in die Einrichtung zum Bedrucken bzw. Beschichten. Das nun wieder freie erste Haltemittel kann dann problemlos an dem zweiten Haltemittel sowie dessen Substrat vorbeibewegt werden vor die Einrichtung zum Bedrucken und ein nächstes Substrat ergreifen. Dieses nächste Substrat kann dann mit hoher Geschwindigkeit an die Einrichtung herangebracht werden, während das darin noch bearbeitete Substrat nur langsam entlang der Transportrichtung von seinem zweiten Haltemittel bewegt wird. So ist eine gute Anpassung möglich und die Einrichtung wird optimal ausgelastet, da stets ein weiteres Substrat von einem der Haltemittel herangeführt wird. Des Weiteren ist es mit der Erfindung möglich, dass trotz der unterschiedlichen Geschwindigkeiten beim Transport ein Haltemittel das Substrat durchgehend transportiert, so dass keine Über-
gaben an verschiedene Haltemittel stattfinden müssen, welche stets aufwendig sind und mit der Gefahr von Beschädigungen des Substrats verbunden sind.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die Haltemittel sogenannte Transportschlitten sein. Dann können sie vorteilhaft an Schienen odgl. als Verfahreinrichtung gelagert sein und an diesen bewegt werden. Dabei können für einen Transportschlitten Einzelschienen oder auch Doppelschienen vorgesehen sein. Als Antrieb können an sich bekannte Linearantriebe, Riemenantriebe oder Luftlagerantriebe verwendet werden.
Vorteilhaft sind zwei derartige Transporteinheiten nahe beieinander und nebeneinander vorgesehen. Deren Breite ist immer noch deutlich geringer als die Breite der davon zu transportierenden Substrate.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können die Haltemittel dazu ausgebildet sein, ein Substrat durch Unterdruck bzw. Vakuum zu ergreifen bzw. anzusaugen und dann zu bewegen. Dadurch können die Substrate relativ schonend von den Haltemitteln gegriffen werden. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die Haltemittel eine Schleppleitung zur Erzeugung des Unterdrucks von einer externen Einrichtung bzw. eine Unterdruckleitung aufweisen, so dass sie diesen nicht selbst erzeugen müssen. Des Weiteren kann vorteilhaft vorgesehen sein, dass die Substrate auf den Haltemitteln aufliegen und dann ein solches Ansaugen mit Unterdruck nur dazu dient, dass sich das Substrat gegenüber dem Haltemittel nicht in der Relativposition ändert. Zum Ergreifen eines Substrats kann entweder das gesamte Haltemittel gegenüber der Verfahreinrichtung nach oben angehoben werden oder aber nur ein Teil davon bzw. ein Greiferteil des Haltemittels.
Neben einer Schleppleitung für das Ansaugen können weitere Leitungen, insbesondere elektrische Versorgungsleitungen, auf gleiche Art und Weise zu dem Haltemittel verlaufen. So kann dieses auch eigene Steuereinheiten oder weitere Aktoren aufweisen. Dadurch ist es nämlich auch möglich, dass die Haltemittel so ausgebildet sind, dass sie ein gehaltenes Substrat gegenüber der Verfahreinrichtung positionieren können bzw. mit einer gewissen Bewegungsfreiheit unabhängig von einem Verfahren des Haltemittels bewegen können. Dies kann ein Bereich von wenigen Millimetern oder wenigen Zentimetern sein. Dazu können vorgenannte Greifer odgl. der Haltemittel mit Servomotoren, Piezo-Aktoren odgl. versehen sein. Auch eine rotatorische Bewegung in der Ebene des Substrats ist dabei möglich. Sollte ein Anheben oder Absenken des Substrats gewünscht sein, so kann dies mit der zuvor beschriebenen Funktion durchgeführt werden, dass zumindest ein Teil des Haltemittels ohnehin angehoben und abgesenkt werden kann. Dadurch ist es möglich, dass das Haltemittel das Substrat nicht unbedingt exakt positionsgenau aufnehmen muss, sondern sozusagen selbst justieren bzw. positionieren kann. Dies wird nachfolgend noch näher erläutert.
Es kann vorgesehen sein, dass die Substrate nur von den Haltemitteln bewegt und gehalten werden. Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Substrate entlang der Transportrichtung auch auf länglichen Lagermitteln laufen. Dies können beispielsweise Lagerschienen oder Rollenbzw. Radlager an den Außenseiten sein. Für eine besonders schonende Lagerung können Luftlager vorgesehen sein. Diese halten also das Substrat nach oben, so dass die Haltemittel das Substrat im Wesentlichen nur noch transportieren müssen, nicht aber dessen Gewichtskraft aufnehmen müssen. Die vorgenannten Verfahreinrichtungen für die Haltemittel verlaufen bevorzugt zwischen diesen länglichen Lagermitteln.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Bedrucken bzw. Beschichten eines Substrats, die eine vorbeschriebene Vor-
richtung aufweist bzw. eine solche verwendet. Mit dieser Vorrichtung kann dann ein Substrat in die Einrichtung eingebracht werden. Die Einrichtung weist eine erste Bearbeitungsstation auf, an der ein herantransportiertes Substrat vermessen wird, insbesondere bzgl. seiner Relativposition zu den Haltemitteln bzw. zu der Verfahreinrichtung und somit auch zu der Einrichtung selbst. Dann folgt eine zweite Bearbeitungsstation, in der das Substrat dann bedruckt oder beschichtet wird, wobei hierfür auch mehrere Bearbeitungsstationen vorgesehen sein können. In dieser zweiten Bearbeitungsstation wird das Substrat von den Haltemitteln in kleinen Grenzen bewegt, um es einmal gegenüber einem Druckkopf odgl. auszurichten, um eine vorgegebene oder nötige Ausrichtung zu erreichen. Ein Unterstützen des Bedruckens bzw. Beschichtens kann dann entweder dadurch erfolgen, dass das Haltemittel das ausgerichtete Substrat vor- und zurückfährt. Alternativ kann auch durch die mögliche kleine Relativbewegung des Substrats mittels des Haltemittels gegenüber der Verfahreinrichtung selbst der Druckvorgang unterstützt werden. So kann eventuell die Anzahl von in der Einrichtung benötigten Druckköpfe oder Bearbeitungsstationen zum Drucken reduziert werden.
Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwi- schen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Transportvorrichtung für Wafer mit einer Druckeinrichtung,
Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht eines einzelnen Wafers an einem
Transportschlitten an einer Transportschiene mit dessen Bewegungsmöglichkeiten und
Fig. 3 eine seitliche Ansicht ähnlich Fig. 2.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Fig. 1 ist in Draufsicht eine erfindungsgemäße Transportvorrichtung 1 1 dargestellt, mit der Wafer 13a und 13b als flache Substrate entlang einer Transportrichtung T in einer Transportebene, die vorteilhaft horizontal ist, transportiert bzw. bewegt werden können. Die Transportvorrichtung 1 1 weist zwei Transportschienen 15a und 15b entlang der Transportrichtung T auf, an denen Transportschlitten 17a und 17b vorgesehen sind. Vorteilhaft, jedoch nicht zwingend, ist pro Transportschiene 15 ein einziger Transportschlitten 17 vorgesehen. Die Anordnung des Transportschlittens an der Transportschiene 15 kann beispielsweise auch aus Fig. 3 ersehen werden und ist diesbezüglich dort näher erläutert. Es wird auf die vorgenannten Ausführungsmöglichkeiten verwiesen, die dem Fachmann grundsätzlich bekannt sind. Ein Transportschlitten 17 kann die Transportschiene 15, wenn diese eine Einzelschiene ist, quasi U-artig übergreifen. Alternativ können pro Transportschlitten 17 auch zwei solcher Transportschienen nahe beieinander vorgesehen sein, so er auf diesen oder zwischen diesen läuft.
Die Transportschlitten 17 weisen auf ihrer Oberfläche bzw. Oberseite Ansauglöcher 18a bzw. 18b auf, die aus der Vergrößerung in Fig. 2 gut
zu ersehen sind, beispielsweise fünf Stück. Damit können sie, wie aus Fig. 3 zu ersehen ist, an die Unterseite eines Wafers 13 angreifen bzw. der Transportschlitten 17 hebt sich gegenüber der Transportschiene 15 so weit nach oben in eine Halteposition, dass der Wafer 13 angesaugt wird. Dann kann er von dem Transportschlitten 17 entlang der Transportrichtung T bewegt werden. Ein Transportschlitten 17a gemäß Fig. 3 weist eine Schleppleitung 19a für die Ansaugfunktion der Ansauglöcher 18 auf, die an eine Vakuumeinrichtung odgl. angeschlossen ist. An der Schleppleitung 19 sind vorteilhaft weitere elektrische bzw. Signalleitungen für den Transportschlitten 17 angekoppelt bzw. bilden eine Einheit.
Seitlich außerhalb der Transportschienen 15a und 15b sind Luftlager 20 vorgesehen, auf denen die Wafer 13 mit ihrem oberen und unteren Rand aufliegen. Aus der Schnittdarstellung in Fig. 3 ist zu ersehen, dass der Wafer 13a nicht direkt auf dem Luftlager 20 aufliegt, sondern ein Stück darüber ist. Dies liegt zum einen daran, weil er von dem Transportschlitten 17a etwas angehoben worden ist. Des Weiteren ist es eben gerade die Eigenschaft eines Luftlagers, dass es ohne direktes Aufliegen arbeitet. Anstelle eines solchen Luftlagers 20 könnten auch andere Lagerungen vorgesehen sein, beispielsweise Rollenbahnen oder Lagerschienen mit besonders glatter schonender Oberfläche.
In Fig. 2 ist des Weiteren dargestellt, wie der Wafer 13a mittels des Transportschlittens 17a an der Transportschiene 15a bewegt werden kann. Dies geht natürlich zum einen entlang der Transportrichtung T, also in den Figuren nach links und nach rechts. Des Weiteren ist es möglich, wie gestrichelt dargestellt ist, dass der Wafer 13a gegenüber der Transportschiene T ebenfalls entlang der Transportrichtung T und/oder quer dazu etwas versetzt wird. Der hier dargestellte Versatz ist der Deutlichkeit halber stark vergrößert dargestellt, in der Praxis reichen wenige Millimeter. Zusätzlich zu einem solchen Lateral- und Transversalversatz kann vorgesehen sein, dass ein Wafer 13a auch gedreht wer-
den kann um seine Mittelhochachse, wie gepunktet dargestellt ist. Auch hier kann ein Drehwinkel in der Praxis mit wenigen Grad sehr viel geringer sein als hier der Deutlichkeit halber übertrieben dargestellt ist. Diese Drehung dient dem Zweck, dass, insbesondere mit dem zuvor beschriebenen möglichen Versetzen, der Wafer 13a auch unabhängig von einer exakten Aufnahme am Transportschlitten 17a noch etwas einjustiert werden kann in seiner Position relativ zur Transportschiene 15a, welche sozusagen für weitere Einrichtungen, wie sie in Fig. 1 dargestellt sind, das Maß ist. Erreicht werden kann diese Verstellung des Wafers 13a beispielsweise durch einen zweigeteilten Transportschlitten 17a, bei dem beispielsweise ein oberer Teilbereich mit dem Ansaugbereich bzw. den Ansauglöchern 18a entsprechend bewegbar ist gegenüber dem unteren Teilbereich, der an der Transportschiene 15a gelagert ist. Alternativ könnte die Lagerung des Transportschlittens 17a an der Transportschiene 15a selbst diese Bewegbarkeit ermöglichen. Dabei kann möglicherweise auf eine Justierbewegung entlang der Transportrichtung T verzichtet werden, da diese eben durch das normale Verfahren des Transportschlittens 17a an der Transportschiene 15a erreicht werden kann. Nur quer dazu sollte die Justierbewegung vorhanden sein.
In Fig. 3 ist auch dargestellt, wie der Transportschlitten 17a etwas gegenüber der Transportschiene 15a angehoben werden kann. Dies erkennt man aus einem Vergleich des angehobenen Transportschlittens 17a, der den Wafer 13a trägt zu dessen Bewegung, mit dem anderen Transportschlitten 17b. Der Transportschlitten 17a ist teilweise gestrichelt dargestellt, da er hinter dem Transportschlitten 17b samt dessen Transportschiene 15b verläuft. Das Anheben des Transportschlittens 17a ist hier insgesamt gegenüber der nicht dargestellten Transportschiene 15a dargestellt. Hier könnte beispielsweise auch die gesamte Transportschiene 15a angehoben werden, vorteilhaft jedoch nur der Transportschlitten 17a selbst oder wiederum nur ein Teil davon, beispielsweise ein Oberteil. Auch dies ist für den Fachmann ausführbar.
In Fig. 1 ist dargestellt, wie die Transportvorrichtung 1 1 durch eine Druckeinrichtung 23 führt. Diese Druckeinrichtung 23, die beispielhaft gestrichelt dargestellt ist, umfasst drei Bearbeitungsstationen 24a, 24b und 24c. Dabei ist die Bearbeitungsstation 24a beispielsweise zur Vermessung ausgebildet, so dass erfasst werden kann, welche Position genau der Wafer 13a relativ zu der Bearbeitungsstation 24a bzw. zur Transportschiene 15a aufweist. Dies kann in einer Steuerung für die gesamte Druckeinrichtung 23 und auch die Transportvorrichtung 1 1 gespeichert werden. Mit diesen Daten könnte dann einerseits in einer einfachen Ausgestaltung der Erfindung der Wafer 13a in den nachfolgenden Druckköpfen der Bearbeitungsstation 24b und 24c, die zum Bedrucken des Wafers 13 ausgebildet sind, durch entsprechendes Verstellen von Druckköpfen bedruckt werden in genau vorgegebener Art und Weise. Dabei würden sich dann sozusagen die Druckköpfe auf den eingemessenen Wafer einstellen. Alternativ kann der Wafer 13 durch die in Fig. 2 dargestellten Bewegungsmöglichkeiten mittels des Transportschlittens 17a an der Transportschiene 15a mit den entsprechenden Bewegungen einjustiert bzw. in eine genau gewünschte Position gebracht werden. Fährt der Wafer 13a dann in die zum Drucken dienenden Bearbeitungsstationen 24b und 24c, können diese schneller und genauer drucken bzw. einfacher aufgebaut sein, weil die eingebrachten Wafer immer genau gleich liegen. Nach rechts fährt der fertig bedruckte Wafer 13 entlang der Transportrichtung T dann aus mittels des Transportschlittens 17a und wird einer weiteren Verarbeitung oder Stapellagerung odgl. zugeführt.
Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, wird der linke Wafer 13a gerade vermessen und danach eventuell justiert. Der rechte Wafer 13b am Transportschlitten 17b verlässt gerade die linke zum Drucken dienende Bearbeitungsstation 24b und fährt in die recht ebenfalls zum Drucken dienende Bearbeitungsstation 24c. Seine Bewegung kann jedoch völlig unabhän-
gig, auch was die Bewegungsgeschwindigkeit betrifft, von derjenigen des linken Wafers 13a sein. Ist der Wafer 13b auch in der rechten Bearbeitungsstation 24c fertig und ist er nach rechts abgegeben worden, so kann der entsprechende Transportschlitten 17b abgesenkt werden entsprechend Fig. 3 und dann entlang der Transportrichtung T nach links bewegt werden. Dabei kann er den Transportschlitten 17a samt dem linken Wafer 13a problemlos passieren und dann links davon einen neuen Wafer greifen. Währendessen wird Wafer 13a vom Transportschlitten 17a in die Bearbeitungsstation 24b eingefahren, so dass die linke Bearbeitungsstation 24a frei ist. In sie wird dann von links her ein neuer Wafer 13 vom Transportschlitten 17b herantransportiert.