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Dokumentenidentifikation DE19832084C1 20.04.2000
Titel Vorrichtung zum Transportieren von Substraten
Anmelder Singulus Technologies AG, 63755 Alzenau, DE
Erfinder Kempf, Stefan, 63755 Alzenau, DE
Vertreter Vossius & Partner, 81675 München
DE-Anmeldedatum 16.07.1998
DE-Aktenzeichen 19832084
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 20.04.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.04.2000
IPC-Hauptklasse B65G 49/07
IPC-Nebenklasse H01L 21/68   G11B 17/022   
Zusammenfassung Es wird eine Vorrichtung zum Transportieren von scheibenförmigen Substraten, wie Compact Disks, bereitgestellt, die die Substrate mittels mindestens zweier um je eine Drehachse drehbarer Schwenkanordnungen und über einen aus Kreisbögen mit einem Radius R um die Drehachsen gebildeten Transportweg transportiert. Der Abstand zwischen zwei Drehachsen ist gleich oder kleiner als die Summe der Radien R der Kreisbögen um die Drehachsen. Die Drehachsen liegen auf einer Geraden und die Senkrechte auf diese Gerade verbindet Schnittpunkte der Kreisbögen.
Der Transportweg weist die Form einer Girlandenkurve auf. Entlang des Transportweges sind beliebig viele Bearbeitungsstationen für die CDs anbringbar. Die Vorrichtung ist für diese Zwecke modular um weitere Schwenkanordnungen erweiterbar und kann in einer Vakuumkammer eingesetzt werden.

Beschreibung[de]

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

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

Übliche Transportvorrichtungen befördern Substrate auf einer Kreisbahn, wobei die zur Verfügung stehende Länge des Transportweges durch den Kreisdurchmesser bzw. den Kreisumfang bestimmt wird. Erhöht sich beispielsweise technologisch bedingt die Anzahl der Bearbeitungsstationen bzw. Bearbeitungsschritte, so muß die gesamte Transportvorrichtung ausgetauscht werden, um den kreisförmigen Transportweg zu verlängern und die notwendige Anzahl von Bearbeitungsstationen darauf unterzubringen. Bei einer sich verringernden Anzahl von Bearbeitungsschritten kann die Anpassung derart erfolgen, daß einzelne Bearbeitungsstationen ausgelassen werden, d. h. bei einzelnen Bearbeitungsstationen keine Bearbeitung stattfindet. In diesem Fall läßt sich die für die Bearbeitung notwendige Zeit jedoch nicht verkürzen, weil die Substrate (auch wenn keine Bearbeitung stattfindet) an allen Bearbeitungsstationen für die Dauer eines Bearbeitungsschrittes verweilen.

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

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

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

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

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Transportieren von Substraten bereitzustellen, die vielseitig verwendbar und einfach an jeweilige Fertigungserfordernisse angepaßt und umgerüstet werden kann.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.

Bei der Lösung der Aufgabe geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, mehrere um je eine Drehachse drehbare Schwenkanordnungen, mit denen die Substrate über einen aus Kreisbögen mit einem Radius R um die Drehachse zusammengesetzten Transportweg transportiert werden, vorzusehen. Die Drehachsen sind in einem bestimmten Abstand voneinander angeordnet, so daß die Kreisbögen um benachbarte Drehachsen sich schneiden bzw. der Abstand zwischen den Drehachsen kleiner als die Summe oder höchstens gleich der Summe der Radien der Kreisbögen um die Drehachsen ist. Sich aneinanderreihende Kreisbögen ergeben eine Form des Transportweges, die einer Girlandenkurve ähnelt. Die Schnittpunkte der sich schneidenden Kreisbögen bilden Übergabepositionen zwischen den Schwenkanordnungen für die zu transportierenden Substrate. Vorzugsweise liegen die Drehachsen auf einer gemeinsamen Geraden, so daß die Verbindungslinie zwischen den Schnittpunkten der Kreisbögen senkrecht zu der Geraden, auf der die Drehachsen liegen, verläuft. Die gedachten Verbindungslinien zwischen den Mitten der Drehachsen können jedoch auch zueinander abgewinkelt sein. Eine Schwenkanordnung mit einer Drehachse bildet jeweils ein Modul. Die Vorrichtung nach der Erfindung weist mindestens ein Eingangs- und ein Endmodul, mit jeweils T-förmigen Schwenkanordnungen auf, die an ihren Armen, den Substrathaltern, Aufnahmeeinrichtungen, z. B. Greifer oder Saughalter, für die Substrate tragen und diese synchron mit allen Schwenkanordnungen über Kreisbögen mit einem bestimmten Drehwinkel transportieren. An den Endpunkten des von den Schwenkanordnungen zurückgelegten Schwenkweges sind vorzugsweise Bearbeitungsstationen vorgesehen, an denen die Substrate abgelegt, nach der jeweiligen Bearbeitung wieder aufgenommen und an die nächste Bearbeitungsstation weitergereicht werden können. Die Bearbeitungsstationen sind vorzugsweise um gleiche Drehwinkel voneinander beabstandet. Ihre Position orientiert sich an der Position der Schnittpunkte der Kreisbögen bzw. an den Übergabepositionen, wobei ferner der von den Substraten beanspruchte Raum (z. B. deren Durchmesser) berücksichtigt wird. Zwischen das Eingangs- und das Endmodul sind beliebig viele Zwischenmodule mit I-förmigen Schwenkanordnungen einsetzbar. Die Module selbst können ohne die Schwenkanordnungen vorgefertigt und beim Zusammenbau der Vorrichtung nach der Erfindung um die gewünschte (T- oder I-förmige) Schwenkanordnung ergänzt werden. Auf diese Weise läßt sich die Anzahl der Bearbeitungsstationen beliebig erweitern oder verringern. Der Schwenkweg bzw. der Drehwinkel der Schwenkanordnungen, die Anzahl der Substrathalter und Aufnahmeeinrichtungen sowie die Anzahl der Bearbeitungsstationen werden aufeinander abgestimmt. Die über einen derartigen Transportweg transportierten Substrate bewegen sich schrittweise auf einer Girlandenkurve mit Umkehrkurven im Bereich des Eingangs- und des Endmoduls. Die Substrate können platzsparend an einer gemeinsamen Eingabe- und Ausgabestation durch eine Schleuse in die Vorrichtung eingelegt bzw. daraus entnommen werden. Die Verwendung einer Schwenkanordnung bietet den Vorteil, daß sich ein synchroner Bewegungsablauf der einzelnen Elemente konstruktiv einfach umsetzen läßt. Bei einer Anordnung der Vorrichtung in einer Vakuumkammer läßt die Schwenkanordnung Freiräume für die Anordnung von Stützeinrichtungen, um das Gehäuse der Vakuumkammer allseitig abzustützen. Dies ermöglicht eine platzsparende und materialsparende Ausführung der Vakuumkammer, insbesondere deren Abdeckungen, und führt zu einer Erhöhung von deren Stabilität.

Bei Anordnung einer entsprechenden Anzahl von Modulen bzw. bei entsprechender Anordnung der Substrate an den Aufnahmeeinrichtungen dreht sich das zu transportierende Substrat im Verlauf seines Transportweges durch das Aufnehmen und Wiederablegen an den Bearbeitungsstationen zusätzlich um seine eigene Achse, so daß es im Verlauf seines Transportes an allen seinen Umfangsabschnitten gleich zugänglich ist, beispielsweise für Prüfeinrichtungen, die gegebenenfalls berührungslos arbeiten und an der Innenwand der Vakuumkammer angeordnet sind. Ferner kann die Anzahl der Bearbeitungsstationen so gewählt werden, daß die Substrate in der gleichen Position, in der sie in die Vorrichtung eingelegt werden, diese verlassen.

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

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

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

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

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

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

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


Anspruch[de]
  1. 1. Vorrichtung zum Transportieren von Substraten (1) mittels mindestens zweier um je eine Drehachse (3) drehbarer Schwenkanordnungen (20 bis 22) und über einen aus Kreisbögen mit einem Radius R um die Drehachsen (3) gebildeten Transportweg, wobei der Abstand zwischen zwei benachbarten Drehachsen (3) kleiner als die Summe der Radien R der Kreisbögen um die Drehachsen (3) ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Drehachsen (3) auf einer Geraden (8) liegen.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 mit mindestens einem Eingangs- und einem Endmodul (5, 6) mit jeweils einer Drehachse (3) und einer Schwenkanordnung (21, 22).
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3 mit mindestens einem Zwischenmodul (7) mit einer Drehachse (3) und einer Schwenkanordnung (2).
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei jede Schwenkanordnung (20 bis 22) mindestens zwei Substrathalter (9) zum Transportieren der Substrate (1) über den Transportweg mittels im gleichen Abstand von der jeweiligen Drehachse (3) angeordneter Aufnahmeeinrichtungen (10) aufweist und synchron zu der/den weiteren Schwenkanordnung(en) (20 bis 22) um einen Drehwinkel α um die jeweilige Drehachse (3) hin und her drehbar angeordnet ist.
  6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Schwenkanordnungen (20 bis 22) um gleiche Drehwinkel α und gleiche Radien R um die Drehachsen (3) hin und her drehbar angeordnet sind.
  7. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine gemeinsame Eingabe- und Ausgabestation zum Einlegen und Entnehmen der Substrate (1) in die bzw. aus der Vorrichtung an einer beliebigen Position des Transportweges vorgesehen ist.
  8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Schnittpunkte der Kreisbögen Übergabepositionen der Substrate (1) zwischen den Schwenkanordnungen (20 bis 22) bilden.
  9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei mindestens an den Schnittpunkten der Kreisbögen Bearbeitungsstationen (11) für die Substrate (1) entlang des Transportweges angeordnet sind.
  10. 10. Vorrichtung nach Anspruch 9, wobei die Anzahl der gleichzeitig transportierbaren Substrate (1) mindestens gleich der Anzahl der Bearbeitungsstationen (11) ist.
  11. 11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei an den Bearbeitungsstationen (11) Übergabepositionen für die Substrathalter (9) vorgesehen sind.
  12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Bearbeitungsstationen (11) um einen Drehwinkel von 90° bezogen auf eine Schwenkanordnung voneinander beabstandet sind.
  13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei der Transportweg um eine gerade Anzahl von Bearbeitungsstationen (11) erweiterbar ist.
  14. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, wobei die Bearbeitungsstationen (11) in verschiedenen Ebenen angeordnet sind.
  15. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Schnittpunkte der Kreisbögen symmetrisch bezüglich der die Drehachsen (3) verbindenden Geraden sind.
  16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Schwenkanordnungen (20 bis 22) in verschiedenen Ebenen koaxial zur jeweiligen Drehachse (3) angeordnet sind.
  17. 17. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16 in einer Vakuumkammer.






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