DE10054045B4

DE10054045B4 - Arbeitstisch mit einer Tischplatte

Info

Publication number: DE10054045B4
Application number: DE2000154045
Authority: DE
Inventors: Klaus HÜGLER
Original assignee: Asys & Co KG GmbH
Current assignee: Asys & Co KG GmbH
Priority date: 2000-10-31
Filing date: 2000-10-31
Publication date: 2004-12-30
Anticipated expiration: 2020-11-01
Also published as: DE10054045A1; WO2002036849A1

Abstract

Arbeitstisch (1) mit einer liegenden Tischplatte (4), die durch eine folienartige, nicht tragende und druckharte Abdeckung (5) gebildet ist und einen atmosphärisch isolierten Raum (6) des Arbeitstisches (1) zu dessen Umgebung (Arbeitsumgebung 16, 81) abgrenzt und die zwischen einem Antriebsteil (7) und einem Arbeitsgerät (3) liegt, von denen der Antriebsteil (7) über eine Führung (8) ebenenparallel zur Tischplatte (4) verfahrbar ist, das bezogen auf die Tischplatte (4) gegenüberliegende Arbeitsgerät (3) trägt und mit diesem berührungsfrei antriebsgekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsteil (7) unterhalb des Arbeitsgerätes (3) liegt, dass der Antriebsteil (7) und das Arbeitsgerät (3) miteinander zugeordneten und einander gegenüberliegenden Abstützungen (72) versehen sind und dass das Arbeitsgerät (3) mit seinen Abstützungen von den Abstützungen des Antriebsteiles (7) bei dazwischen liegender Abdeckung (5) getragen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Arbeitstisch mit einer Tischplatte gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Arbeitstische mit einer Tischplatte, in denen ein Arbeitsgerät zur Tischplatte verfahrbar ist und mit diesem Arbeitsgerät unter Bedingungen gearbeitet werden können soll oder muss, die eine atmosphärische Trennung zwischen der Arbeitsumgebung des Arbeitsgerätes und dem diesem zugeordneten Antrieb zweckmäßig erscheinen lassen, sind bekannt. Eingesetzt werden solche Arbeitstische aus Gründen der Aggressivität der Medien, mit denen das Arbeitsgerät in Verbindung kommt und die dessen Antrieb schädigen würden, aus Gründen der Kontamination der Umgebung mit gesundheitsschädlichen Stoffen, Bakterien oder dergleichen, die eine isolierte Behandlung verlangen, aus Gründen, die eine Isolierung der Arbeitsumgebung gegen den Antrieb verlangen, um das Entstehen von Verunreinigungen in der Arbeitsumgebung beispielsweise durch Abrieb im Antrieb soweit wie möglich zu vermeiden, und/oder um den Zutritt von Verunreinigungen auf die Arbeitsumgebung aus dem Umfeld bestmöglich auszuschließen. Ferner auch, um unterschiedliche Drücke, insbesondere auch Unterdruckniveaus in der Arbeitsumgebung und im Antriebsbereich zu realisieren, oder zur Realisierung von explosionsgeschützten Antriebsverbindungen.

Ein Arbeitstisch der eingangs genannten Art, wie er aus JP 08 012 077 A bekannt ist, ist als Transportstation gestaltet und weist zwei über die Tischplatte atmosphärisch getrennte Räume auf, in deren einem ein Antriebsteil und in deren anderem ein Arbeitsgerät angeordnet ist. Das Arbeitsgerät ist über den Antriebsteil berührungsfrei getragen und mit diesem auch berührungsfrei antriebsverbunden. Die Verkoppelung zwischen dem Antriebsteil und dem Arbeitsgerät erfolgt magnetisch, wobei die folienartige, die Tischplatte bildende Abdeckung lediglich eine atmosphärisch abtrennende Scheidewand bildet und die Magneten von Antriebsteil und Arbeitsgerät so angesteuert sind, dass bei über der Tischplatte liegendem Antriebsteil das unterhalb der Tischplatte liegende Arbeitsgerät schwebend getragen ist.

Die zur Tischplatte in Form einer folienartigen, nicht tragenden und druckharten Abdeckung ebenenparallele Führung des Antriebsteiles erfolgt über einen mit seinem Antrieb zentral oberhalb der Tischplatte liegenden Scara-Roboter, der eine Verlagerung des Antriebsteiles über die gesamte Fläche der Tischplatte in dem den Antriebsteil aufnehmenden, atmosphärisch isolierten Tischraum ermöglicht, der gegen die Arbeitsumgebung isoliert ist, in der das Arbeitsgerät über das Antriebsteil frei schwebend getragen liegt. Eine solche berührungslose Antriebs- und Tragverbindung bedingt einen entsprechenden Steuerungsaufwand, zumal aufgrund der hängenden Lage des Arbeitsgerätes Vertikalkräfte, horizontale Beschleunigungskräfte und gegebenenfalls auch Kippkräfte zu berücksichtigen sind.

Aus der DE 42 10 110 A1 ist ein Handhabungsgerät bekannt, das in Form eines Scara-Roboters ausgestaltet ist, wie er im Falle der vorgenannten JP 08 012 077 A als Führung dem Antriebsteil zugeordnet ist. Das Handhabungsgerät liegt unmittelbar in der Arbeitsumgebung und ist lediglich bezüglich seines Antriebsteiles gegen die Arbeitsumgebung atmosphärisch geschützt abgegrenzt.

Aus der DE 37 24 296 A1 ist eine Wafer-Bearbeitungsmaschine bekannt, bei der eine Übertragungsstation im Schnittpunkt ihrer linearen Transportwege von einer Beschickungsstation zu einer Arbeitsstation, und umgekehrt, liegt, und die somit die Möglichkeit aufzeigt, eine Führungseinrichtung für einen Antriebsteil als Linearantrieb zu gestalten.

Des Weiteren ist aus der DE 17 03 101 B die Ausbildung von Abstützungen als Kugelabstützungen bekannt, bei denen die Stützkugeln zur Verminderung der Reibung in einem Kugelbett gelagert sind.

Durch die Erfindung soll eine vereinfachte und verbesserte Ausgestaltung eines Arbeitstisches der eingangs genannten Art geschaffen werden.

Erreicht wird dies mit den Merkmalen des Anspruches 1, denen zufolge die Ausgestaltung der Tischplatte als folienartige, nicht tragende und druckharte Abdeckung genutzt wird im Sinne einer Zwischenlage zwischen dem Antriebsteil und dem Arbeitsgerät zugeordneten, gegeneinander wirkenden Abstützungen derart, dass bei Anordnung des Antriebsteiles unterhalb der Abdeckung das Arbeitsgerät vom Antriebsteil über die Abstützungen getragen ist. Die hierfür erforderliche Abstützlage wird aufgrund der berührungsfrei bewegungsgekoppelten Antriebsverbindung zwischen Antriebsteil und Arbeitsgerät aufrechterhalten, so dass die Abdeckung keine oder praktisch keine Abstützkräfte zu übernehmen hat, zugleich aber eine berührungsfreie Bewegungskupplung ohne wesentlichen Steuerungsaufwand, gegebenenfalls sogar permanentmagnetisch zu realisieren ist.

Als Antriebsteil findet im Rahmen der Erfindung zweckmäßigerweise ein ebenenparallel zur Tischplatte, und damit zur folienartigen Abdeckung verfahrbarer Schlitten oder Wagen Verwendung, der bevorzugt linear verschiebbar geführt und mit seiner Führung um eine zur Tischplatte aufrechte Achse drehbar ist, so dass über die lineare Führung und die Drehbarkeit der linearen Führung bei Erstreckung der linearen Führung über die lichte Weite des von der Folie abgedeckten Raumes die gesamte Tischfläche abgefahren werden kann, und dies zumindest in zwei jeweils um 180° versetzten Positionen des Antriebsteiles und des mit diesen verkoppelten Arbeitsgerätes.

In einfachster Ausgestaltung ist das Antriebsteil längs einer Schienenführung verfahrbar, die ihrerseits um eine aufrechte Achse drehbar ist, wobei als Gegenstück zum Antriebsteil ein Arbeitsgerät in Form eines Wagens vorgesehen wird, der Transport- oder Förderfunktion hat, wobei der Wagen beispielsweise mit einem Ausleger versehen sein kann, über den bei Zuordnung des Arbeitstisches zu einer zentralen Verteilerstation an diese Arbeits- und/oder Speicher- und/oder Beschickungsstationen angedockt sein können.

Gegebenheiten dieser Art sind beispielsweise bei der Bearbeitung oder Herstellung von Wafern und/oder Halbleitern und/oder sonstigen scheibenförmigen Substraten gegeben, wobei fallweise die Anforderung besteht, im Hochvakuum oder sogar im Ultrahochvakuum zu arbeiten. Auch diese Bedingungen lassen sich unter Verwendung eines Arbeitstisches gemäß der Erfindung mit Vorteil beherrschen, ungeachtet dessen, dass für eine Arbeitsumgebung, in der ein Ultrahochvakuum herrscht und aufrecht zu halten ist, üblicherweise auch erhöhte Arbeitstemperaturen bis in die Größenordnung von 200° gegeben sind, beispielsweise um Kondensation zu vermeiden.

Bei Arbeitsgegebenheiten mit Ultrahochvakuum als Arbeitsumgebung erweist es sich als zweckmäßig, wenn im den Antrieb aufnehmenden Tischraum ein Vakuum, insbesondere ein Hochvakuum herrscht, so dass das gegebene Druckgefälle bezüglich der als folienartige Abdeckung ausgebildeten Tischplatte nur kleine spezifische Belastungen und geringe Verformungskräfte zur Folge hat, die folienartige Abdeckung also auch nur in sehr geringem Umfang verformt wird, so dass die Kopplung zwischen Arbeitsgerät und Antriebsteil nicht beeinträchtigt sowie die Verschieb- und Verdrehbarkeit des Arbeitsgerätes gegenüber der folienartigen Abdeckung nicht beeinträchtigt wird.

Zweckmäßigerweise erfolgt der Anschluss an die entsprechenden Vakuumpumpen derart, dass sowohl in der Arbeitsumgebung wie auch im Tischraum zunächst das geringere Vakuum, beispielsweise also das Hochvakuum aufgebaut wird, und dass erst in Anschluss daran in der Arbeitsumgebung ein Ultrahochvakuum erzeugt wird. Um extreme Belastungen auszuschließen, die zur Zerstörung der folienartigen Abdeckung führen könnten, sind die zugehörigen Unterdruckanschlüsse zweckmäßigerweise so geschaltet, dass der Aufbau eines Ultrahochvakuums an den vorherigen Aufbau eines Hochvakuums gebunden ist bzw. umgekehrt mit Ausfall des Hochvakuums auch der Anschluss für das Ultrahochvakuum unterbrochen wird. Für das praktische Arbeiten hat dies neben der Verhinderung von Schäden auch zur Folge, dass sich für den Arbeitsablauf zweckmäßige, kurze Evakuierungszeiten beim Aufbau des Ultrahochvakuums ergeben, da dieses bereits vom Hochvakuum ausgehend gebildet wird.

In Ausgestaltung der Erfindung erweist es sich als zweckmäßig, den Tischraum als schalenförmige Ringkammer auszubilden, in deren Randbereich die folienartige Abdeckung zu befestigen ist. Dies erweist sich insbesondere als zweckmäßig in Verbindung mit folienartigen, dünnwandigen Stahlblechen, insbesondere Edelstahlfolienblechen, wobei die Befestigung bevorzugt über einen gesonderten Befestigungsring erfolgen kann, gegen den die Folie verschweißt ist und der seinerseits bei Befestigung gegenüber dem Schalenrand durch axiale Verspannung die Folie trommelfellartig spannt.

Zweckmäßigerweise weist der als schalenförmige Ringkammer ausgebildete Tischraum einen formsteifen, insbesondere starren Bo den auf, oder auch entsprechend abgesetzte Flächen, so dass für eine dem Antriebsteil zugeordnete Führung, insbesondere eine Schienenführung auch im Umfangsbereich des Tischraumes eine axiale Abstützung über ein entsprechendes Laufwerk, beispielsweise über entsprechende Laufrollen möglich ist, so dass die Schienenführung statisch entlastet und freie, zu Schwingungen neigende Überhänge vermieden werden.

Die erfindungsgemäße Verwendung einer bezogen auf eine zur folienartigen Abdeckung senkrechte Drehachse drehbaren Schienenführung erweist sich für den Antriebsteil als zweckmäßig, wobei die schalenartige Ausgestaltung des Tischraumes mit einem festen Boden zugleich die Möglichkeit für eine stabile radiale Lagerung der Schienenführung gibt. Ferner erweist es sich als zweckmäßig, die Schienenführung mit einer entsprechenden, zentralen, den Boden durchsetzenden Antriebswelle auszugestalten.

Koaxial zu dieser Antriebswelle liegt bevorzugt eine dem längs der Schienenführung verfahrbaren Antriebsteil zugehörige Antriebswelle, über die der als Umschlingungstrieb ausgebildete Antrieb für den Antriebsteil läuft, wobei der Umschlingungstrieb durch einen z.B. als Loch- oder Zahnriemen ausgebildeten, in formschlüssiger Verbindung zur Antriebswelle stehenden Riementrieb gebildet ist, mit dessen Antriebstrumm der Antriebsteil verbunden ist, der längs der Schienenführung verfahrbar ist.

Die erfindungsgemäß vorgegebene Zusammenfassung des Antriebs für das Arbeitsgerät in dem über die folienartige Abdeckung abgeschlossenen Tischraum macht in Verbindung mit der erfindungsgemäß vorgesehenen berührungslosen Antriebsverbindung zwischen Antriebsteil und Arbeitsgerät den Einsatz in Arbeitsfeldern besonders zweckmäßig, die von den Arbeitsbedingungen ausgehend eine strikte atmosphärische Trennung zwischen der Arbeitsumgebung und dem Antrieb erforderlich machen, wobei erfindungsgemäß die gegebene Zusammenfassung des Antriebs in dem Arbeitstisch auch den Möglichkeit ergibt, den Arbeitstisch, und damit auch das Arbeitsgerät höhenverstellbar auszuführen, wobei die atmosphärisch trennende Verbindung des insgesamt im Arbeitsumfeld höhenverstellbaren Arbeitstisches beispielsweise zu einer die Arbeitsumgebung zumindest teilweise umgrenzenden Arbeitskammer in einfacher Weise dadurch möglich ist, dass Arbeitstisch und Arbeitskammer im Bereich ihrer zur Hubverstellung des Tisches zueinander sich verschiebenden Überlappungsbereiche über eine Faltenbalgverbindung verbunden sind.

Im Rahmen der Erfindung kann die Schienenführung bevorzugt als Buchsenführung mit auf Führungsrohren laufenden Buchsen ausgebildet sein, deren einer Teil mit der die Schienenführung tragenden Antriebswelle verbunden ist und deren anderer Teil den Antriebsteil trägt, wobei die berührungsfreie Antriebsverbindung zwischen Antriebsteil und Arbeitsgerät bevorzugt über eine magnetische Kopplung realisiert wird. Diese kann erfindungsgemäß mit Permanentmagneten und/oder Elektromagneten arbeiten, insbesondere auch die kombinierte Verwendung solcher Magneten vorsehen, wobei es zweckmäßig ist, über die Anordnung von Elektromagneten mit Zuordnung der Magnetspule zum Antriebsteil eine entsprechende Ausrichtung des Arbeitsgerätes gegenüber dem Arbeitsteil vorzunehmen und die so erreichte Positionierung durch die Permanentmagneten zu sichern, unabhängig von einer Bestromung der Magnetspulen. Bevorzugt bilden die Elektromagneten ein polarisiertes Magnetsystem, so dass über sensorerfaßte Abweichungen von einer Solllage mit Erfassung der Abweichung nach Richtung und Größe durch Veränderung der Stromrichtung und Stromstärke eine Rückstellung auf die Solllage erreicht werden kann.

Die zur Stromversorgung notwendige Leitungsführung erfolgt zweckmäßigerweise über die die Schienenführung tragende Antriebswelle, und der Anschluss an den Antriebsteil erfolgt zweckmäßigerweise über eine an sich bekannte Kabelschleppverbindung.

Die folienartige Abdeckung bildet bei der erfindungsgemäßen Lösung funktional lediglich eine Trennwand, aber keine Tragwand, und Antriebsteil und Arbeitsgerät sind über einander entsprechende Abstützungen gegeneinander abgestützt, wobei die Folie eine druckharte oder drucksteife Zwischenlage bildet. Für die Abstützung erweisen sich Stützkugeln als zweckmäßig, die als Stahlkugeln, Keramikkugeln oder dergleichen ausgebildet sein können und die bei einer bevorzugten Lösung bezüglich ihrer Scheitelpunkte koaxial liegen. Um zu möglichst geringen Reibverlusten zu kommen und ein leichtes Abrollen der Kugeln auf der folienartigen Abdeckung zu gewährleisten sind diese möglichst reibungsarm gelagert, wobei, sofern dies die gegebene Arbeitsumgebung zulässt, gegebenenfalls über eine Luftlagerung vorgesehen ist, wobei der Luftstrom zusätzlich zur Abstützung gegen die Folie beitragen kann. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Abstützung der Kugeln über einen Kugelteppich in der jeweiligen Lagerpfanne, wobei die Lagerpfanne einen Umlauf der Kugeln des Kugelteppichs ermöglicht, so dass lediglich eine rollende Reibung gegeben ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.
Ferner wird die Erfindung nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen mit weiteren Details näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Arbeitstisches gemäß der Erfindung in einer angedeuteten Arbeitsumgebung, in stark schematisierter Schnittdarstellung zur Erläuterung des Funktionsprinzipes,
2 eine in Verbindung mit einem Arbeitstisch gemäß der Erfindung eingesetzte Schienenführung, die den Antriebsteil trägt,
3 das dem Antriebsteil der Schienenführung zugeordnete und über dieses antreibbare Arbeitsgerät, wobei die der Tischplatte zugewandte Seite des Arbeitsgerätes dargestellt ist,
4 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnittes IV in 3 mit einem einer Magnetspule am Antriebsteil zugeordneten permanentmagnetischen Gegenstück,
5 ein Ausschnitt gemäß V in 3 mit Darstellung einer Anschlagrolle und einer Stützkugel,
6 eine Ausschnittsvergrößerung gemäß VI in 3 mit Darstellung des in der Positionssensierung für das Arbeitsgerät verwendeten Rundmagneten,
7 die den Antriebsteil tragende Schienenführung in Ansicht von unten,
8 eine Seitenansicht der Schienenführung gemäß 7 mit dem dem Antriebsteil gegenüberliegenden Arbeitsgerät,
9 in einer Ausschnittsvergrößerung die zwischen Antriebsteil und Arbeitsgerät vorgesehene, kontaktlose Stromversorgung in schematisierter, separater Darstellung,
10 eine dem Antriebsteil zugeordnete Magnetspule in Zuordnung zum arbeitsgeräteseitigen Permanentmagneten als Gegenstück, wobei Magnetspule und Permanentmagnet ein polarisiertes Magnetsystem bilden in der Koppelungslage von Antriebsteil und Arbeitsgerät entsprechender Positionierung,
11 in schematisierter Darstellung, und ohne Darstellung der folienartigen Abdeckung, eine zentrale Verteilerstation mit in dieser angeordnetem, bzw. dieser zugeordnetem Arbeitstisch,
12 eine Draufsicht auf eine Schienenführung für den Antriebsteil des Arbeitstisches mit dem als Transportwagen ausgebildeten Arbeitsgerät und vom Arbeitsgerät getragenen Ausleger, wobei der Ausleger beispielsweise als Träger für ein scheibenförmiges Substrat ausgebildet ist,
13 ein Ausführungsbeispiel einer zentralen Verteilerstation mit in dieser angeordnetem Arbeitstisch, wobei im Hinblick auf die im wesentlichen symmetrische Ausbildung nur ein Teilbereich dargestellt ist,
14 eine vergrößerte Darstellung des zentralen, die Antriebswellen umfassenden Bereiches des Arbeitstisches in einer schematisierten Schnittdarstellung,
15 die Abstützung des Arbeitsgerätes gegen den Antriebsteil über Stützkugeln in einer vergrößerten Ausschnittsdarstellung,
16 und 17 schematisierte Darstellungen einer Abstützung gemäß 15 mit verschiedenartigen Lagerungen der Stützkugeln, und
18 eine Ausschnittsvergrößerung gemäß XVIII in 13, in der Abdichtung und Kühlung im Antriebswellenbereich des Arbeitstisches vergrößert veranschaulicht sind.
1 veranschaulicht den grundsätzlichen Aufbau eines Arbeitstisches 1, der den Antrieb 2 für ein berührungslos antreibbares Arbeitsgerät 3 aufnimmt, welches hier symbolisch als Wagen oder Schlitten ausgestaltet ist und welches auf der Tischplatte 4 verfahrbar ist. Die Tischplatte 4 ist als folienartige Abdeckung 5 eines Tischraumes 6 ausgestaltet, der einen Teil des Antriebes 2 aufnimmt, wobei dem über der Tischplatte 4 liegenden Arbeitsgerät 3 ein unterhalb der Tischplatte 4 liegender Antriebsteil 7 zugeordnet ist, über den das Arbeitsgerät 3 berührungsfrei antreibbar ist und der unter Vermittlung der die Tischplatte 4 bildenden drucksteifen Folie als Abdeckung 5 das Arbeitsgerät 3 trägt. Dem Antriebsteil 7 ist eine Führung in Form einer Schienenführung 8 zugeordnet, längs der der Antriebsteil 7 verschieblich ist und die um eine zur Tischplatte 4 senkrechte Drehachse 9 drehbar ist.
In der dargestellten Ansicht bildet die Schienenführung 8 mit der zur Drehachse 9 konzentrischen Welle 10 der Schienenführung 8 ein T, wobei die Welle 10 mit einem Drehantrieb 11, der hier durch einen zur Welle 10 konzentrischen Elektromotor gebildet ist, verbunden ist. Die Welle 10 ist umschlossen von einer koaxial gelagerten Welle 12, die dem in 1 nicht weiter dargestellten Antrieb des Antriebsteiles 7 längs der Schienenführung 8 dient, wobei die der Schienenführung 8 gegenüberliegende Antriebsverbindung der Welle 12 zu einem nicht näher dargestellten gesonderten Drehantrieb, bevorzugt in Form eines Elektromotores hier nicht weiter dargestellt ist. Die Wellen 10 und 12 durchsetzen den Fußteil 13 des Tischfußes und sind mit ihren Drehantrieben mit einem Hubwerk 14 im Ausführungsbeispiel über einen Ausleger 15 verbunden, wobei über das Hubwerk 14 der Arbeitstisch 1 insgesamt in seiner Arbeitsumgebung 16 höhenverstellbar ist. Diese ist im Ausführungsbeispiel schematisch als Ausschnitt einer Kammer oder dergleichen angedeutet, die Wandungen, wie beispielsweise eine den Arbeitstisch 1 im Bereich seines Fußteiles 13 umschließende Wandung 17 aufweist, an der das Hubwerk 14 befestigt ist, wodurch die besagte Höhenverstellbarkeit des Arbeitstisches 1 in der beispielsweise eine Arbeitskammer bildenden Arbeitsumgebung 16 gegeben ist.
Die Arbeitsumgebung 16 ist über die folienartige Abdeckung 5 des Tisches 1 von dessen Tischraum 6 atmosphärisch getrennt, so dass in der Arbeitsumgebung 16 atmosphärisch völlig andere Verhältnisse herrschen können als im Tischraum 6, wobei die Arbeitsumgebung 16 im Bereich ihrer den Fußteil 13 umschließenden Wandung gegen den Fußteil 13 über eine Balgverbindung 18 ebenfalls atmosphärisch abgetrennt ist, und wobei über im Bereich des Fußteiles 13 liegende Dichtungen 19 und 20 die Wellendurchführungen zum Tischraum 6 ebenfalls abgeschlossen sein können, so dass im Tischraum 6 von den atmosphärischen Bedingungen in der Arbeitsumgebung 16, wie auch gegenüber dem Umfeld gesonderte atmosphärische Bedingungen aufgebaut bzw. gegeben sein können.
In Verbindung mit dem berührungslosen Antrieb für das Arbeitsgerät 3 kann der erfindungsgemäße Arbeitstisch 1 dementsprechend unter Arbeitsverhältnissen eingesetzt werden, in denen Explosionsschutzvorgaben bestehen, sowie auch unter Arbeitsbedingungen, bei denen aggressive Medien oder dergleichen eine entsprechende Separierung der Antriebe bedingen. Weiter ist dadurch die Möglichkeit gegeben, auch den besonderen Anforderungen zu genügen, die an in Hochvakuum, und insbesondere im Ultrahochvakuum arbeitende Geräte gestellt werden. So ist es beispielsweise möglich, bei einer Arbeitsumgebung 16, in der ein Ultrahochvakuum aufgebaut ist, im Tischraum 6 mit einem Hochvakuum zu arbeiten, wobei die Abstufung des Vakuums vom Ultrahochvakuum mit Drücken bis in die Größenordnung von 10^–11 bar zum Hochvakuum mit Drücken in der Größenordnung von etwa 10^–7 bar auch bezüglich der folienartigen Abdeckung 5 nur vergleichsweise geringe spezifische Belastungen ergibt, so dass auch bei sehr dünnen folienartigen Abdeckungen 5 die ebene, flächige Struktur erhalten bleibt, die im Hinblick auf den berührungsfreien Antrieb zwischen Antriebsteil 7 und Arbeitsgerät 3, insbesondere bei Ausbildung des berührungsfreien Antriebs 7 als Magnetantrieb, angestrebt wird.
Als folienartige Abdeckungen 5 kommen beispielsweise folienartig dünne Edelstahlbleche in Frage, wobei solche Abdeckungen 5 auch im Hinblick auf sonstige Randbedingungen in aggressiven Atmosphären oder bei Arbeitsbedingungen, die erhöhte Temperaturen erfordern, zweckmäßig sein können. So erfordert beispielsweise auch das Arbeiten mit Ultrahochvakuum zur Verhinderung von Kondensation, oder aus sonstigen Gründen, Oberflächentemperaturen der das Ultrahochvakuum begrenzenden Wandbereiche von bis zu 200°.
Dem Antriebsteil 7 ist im Ausführungsbeispiel eine Schienenführung 8 zugeordnet, die ihrerseits in Bezug auf die Drehachse 9 drehbar ist und der in den Endbereichen zur Abstützung zusätzliche Laufwerke zugeordnet sind, die mit 21 bezeichnet sind und durch Laufrollen gebildet sind. Eine derartige Abstützung ist zweckmäßig, um auch bei größeren Tischplatten 4 über die volle Länge der Schienenführung 8 bei einem leichten Aufbau derselben die notwendige Stabilität zu gewährleisten sowie unerwünschte Schwingungen zu vermeiden, zumal je nach Arbeitseinsatz des Arbeitstisches 1 auch hohe Dreh- und Vorschubgeschwindigkeiten angestrebt werden.
Arbeitstische der vorgenannten Art können damit auch als zentrale Verteilerstationen, als zentrale Transportmodule für in Clusterbauweise aufgebaute Arbeitszentren zur Herstellung von Mikrosystemen und Komponenten auf planaren Substraten, insbesondere Wafern eingesetzt werden, wobei die Arbeitsgeräte 3 mit entsprechenden Auflagen 35 für die planaren Substrate ausgebildet sein können.
Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, den Antriebsteil 7 anderweitig abzustützen und zu führen, so beispielsweise über eine analog einem Handhabungsgerät ausgebildete Abstützung, wobei Handhabungsgeräte dieser Art grundsätzlich bekannt sind und beispielsweise als Förderer in zentralen Verteilerstationen verwendet sind, so beispielsweise gemäß der DE 198 31 032 A1 .
Die im Ausführungsbeispiel vorgesehene Schienenführung 8 ergibt allerdings einen besonders einfachen Aufbau und ermöglicht auch in vorteilhafter Weise die jeweilige Energiezufuhr zum An triebsteil 7, sowie einen einfachen Aufbau des Antriebes für die Schienenführung 8. Zudem ist in vorteilhafter Weise auch deren Lagerung, wie bei 22 angedeutet, gegenüber dem Arbeitstisch 1 im Bereich der Laufflächen für die Laufwerke 21, also nahe der Schienenführung möglich, so dass die Schienenführung 8 unmittelbar gegenüber dem Arbeitstisch 1 ausgerichtet und gelagert ist und ihrerseits als Zentrierung für die zugehörigen Antriebe und Wellen dienen kann.
Eine isolierte Darstellung der im Antrieb 2 für das Arbeitsgerät 3 für das Verständnis der Erfindung besonders wesentlichen Elemente zeigen vorrangig die 2 bis 10, wobei in 2 in Perspektive die Schienenführung 8 gezeigt ist, die den Antriebsteil 7 trägt. Die Schienenführung 8 weist einen zentralen Anschluss an die Welle 10 auf, veranschaulicht durch entsprechende Befestigungsbohrungen 23 und die zentrale Durchführungsbohrung 24 für eine elektrische Versorgungsleitung, die mit 25 bezeichnet ist und die mit einem Schleppkabel 26 verbunden ist, das sich zwischen einer längs der Schienenführung 8 erstreckenden Ablageschiene 27 und dem längs der Schienenführung 8 verschieblichen Antriebsteil 7 erstreckt.
Die Schienenführung 8 weist zur Längsmittelachse, die mit 28 bezeichnet ist, seitlich versetzt liegende und parallel laufende Führungsschienen 29 auf, die als Führungsrohre zwischen Kopfstücken 30, von denen nur eines sichtbar ist, verlaufen und zwischen denen ein mittlerer Tragkörper 31 verläuft, in dem die Befestigungsbohrungen 23 vorgesehen sind. Auf den Führungsschienen 29 sind langgestreckte Führungshülsen 32 geführt, die im Bereich des Antriebsteiles 7 enden und dieses tragen. Bezogen auf die Länge der Führungsschienen 29 sind die Führungshülsen 32 in ihrer Länge so abgestimmt, dass ein freier Verfahrbereich gegeben ist, der so bemessen ist, das der Antriebsteil 7 zumindest aus seiner gezeigten Endlage bis in eine zentrale Mittellage verfahrbar ist, so dass in Verbindung mit der Dreh barkeit der Schienenführung 8 um die Drehachse 9 die gesamte Tischfläche des Arbeitstisches 1 befahren werden kann.
Dem Antriebsteil 7 ist das Arbeitsgerät 3 zugeordnet, wobei die diesbezügliche berührungsfreie Kopplung im Rahmen des Ausführungsbeispieles auf magnetischer Basis hergestellt wird.
Der Antriebsteil 7, der über die Führungshülsen 32 getragen ist, und der mit dem Arbeitsgerät 3 berührungsfrei magnetisch koppelbar ist, weist im Ausführungsbeispiel im wesentlichen die Form eines rechteckigen Schlittens auf, der mit einer rechteckigen Grundplatte 33 versehen ist. Längs der Kanten dieser Grundplatte 33 sind die Magneten angeordnet, über die die Kopplung mit entsprechenden Magneten am Arbeitsgerät 3 erfolgt, das ebenfalls eine rechteckige Grundplatte aufweist, die mit 34 bezeichnet ist und die die Basis eines Wagens oder Schlittens bildet, wobei in dem in 3 dargestellten Ausführungsbeispiel die Grundplatte 34 auf ihrer zu den Magneten gegenüberliegenden Seite Träger eines paddelartigen Greifers oder einer Auflage 35 ist, auf der, insbesondere zu Transportzwecken, gegebenenfalls aber auch zu Arbeitszwecken ein scheibenförmiges Substrat oder dergleichen abgelegt sein kann, das durch Verfahren des Arbeitsgerätes 3 entsprechend positioniert wird.
Die magnetische Kopplung erfolgt im Rahmen des Ausführungsbeispieles über längs der Kanten der Grundplatte 33 bzw. 34 in Zeilenform angeordnete Permanentmagneten 36 bzw. 37, die bezüglich der jeweiligen Grundplatte 33 bzw. 34, also bezüglich des Antriebsteiles 7 und des Arbeitsgerätes 3 so nebeneinander in der jeweiligen Zeile angeordnet sind, dass nebeneinander liegende Magneten 36 bzw. 37 mit ihren gleichnamigen Polen in Zeilendurchlaufrichtung aneinander angrenzen. Die Polung der Magneten 36, die der Grundplatte 33 des Antriebsteiles 7 zugeordnet sind, ist dabei, bezogen auf die jeweilige Zeilenrichtung, entgegengesetzt zur Polung der Magneten 37, die auf der Grund platte 34 des Arbeitsgerätes 3 angeordnet sind, so dass bei Kopplung übereinander liegende und aufeinander ausgerichtete Magneten 36, 37 mit ihren ungleichnamigen Polen zueinander in Überdeckung liegen.
Die in Zeilenform nebeneinander liegend längs des Umfanges der Grundplatte 33 bzw. 34 liegenden, als Permanentmagneten ausgebildeten Magneten sind bezüglich der Grundplatte 33 mit 36 und bezüglich der Grundplatte 34 mit 37 bezeichnet.
Um bei etwaigen wechselseitigen Verschiebungen des Arbeitsgerätes 3 gegenüber dem Antriebsteil 7 eine entsprechende Ausrichtung auf die Überdeckungsposition zu erreichen, sind neben den Permanentmagneten 36 bzw. 37 dem Antriebsteil 7 Magnetspulen 38 zugeordnet, die bei Bestromung als Steller mit Permanentmagneten 39 am Arbeitsgerät 3 zusammenwirken, wobei eine Magnetspule 38 mit einem Permanentmagneten 39 ein polarisiertes Magnetsystem bildet und in einer Ausschnittsvergrößerung gemäß 10 schematisiert diese Magneten 38, 39 in ihrer Überdeckungslage dargestellt sind.
Bezogen auf das Ausführungsbeispiel, das eine bevorzugte erfindungsgemäße Ausgestaltung zeigt, sind die Magnetspulen 38 mit den zugehörigen Permanentmagneten 39 jeweils zeilenmittig zwischen den in Zeilenform längs der Kanten der Grundplatten 33 bzw. 34 angeordneten Permanentmagneten 36 bzw. 37 angeordnet und liegen damit auf den Achsen eines Achsenkreuzes, dessen eine Achse mit der Längsmittelachse 28 der Schienenführung 8 in einer aufrechten Ebene liegt. Die Achsen des Achsenkreuzes, auf dessen Achsen die Magnetspulen 38 und die Permanentmagnete 39 liegen, weisen einen Schnittpunkt auf, der im Zentrum der jeweiligen Grundplatte 33 bzw. 34 liegt.
Die 4 und 10 veranschaulichen, dass die Permanentmagneten 39 jeweils einen Magnetkern 40 aufweisen, der seitlich, also in jeweiliger Zeilenrichtung gegenüberliegend von Polschuhen 41 bzw. 42 begrenzt ist, wobei 10 zeigt, dass, bei erfolgter Ausrichtung von Antriebsteil 7 und Arbeitsgerät 3 gegeneinander diese Polschuhe 41 und 42 zwischen den Schenkeln 43 bis 45 eines Joches 46 der Magnetspule 38 liegen. Die Schenkel 43 bis 45 verlaufen parallel zueinander und zu den Polschuhen 41 und 42, die jeweils auf den Zwischenraum zwischen einem äußeren Jochschenkel 43 bzw. 45 und dem mittleren Jochschenkel 44 des im Querschnitt E-förmigen Joches 46 ausgerichtet sind, wobei der mittlere Jochschenkel 44 von der Spule 47 umschlossen ist.
Während die Polschuhe 41 und 42 in vorgegebener Weise einen Nord- oder einen Südpol bilden, ist die Polung bezüglich der Magnetspule 38 in Abhängigkeit von der Stromrichtung umsteuerbar, so dass in Abhängigkeit von Stromrichtung und Stromstärke die Verstellkräfte aufgebaut werden können, über die bei einer etwaigen Desachsierung oder Verschiebung des Arbeitsgerätes 3 gegenüber dem Antriebsteil 7 diese aufeinander ausgerichtet werden können.
Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 und 3 veranschaulicht desweiteren die erfindungsgemäße Möglichkeit, trotz der berührungslosen Antriebsverbindung zwischen Antriebsteil 7 und Arbeitsgerät 3 gewünschtenfalls eine Stromversorgung für dem Arbeitsgerät 3 zugeordnete Verbraucher sicherzustellen, und zwar ebenfalls berührungslos. Hierzu dient eine Übertragungseinrichtung 48, die nach Art eines Transformators einen Primärteil 49 und einen Sekundärteil 50 umfasst, wobei der Primärteil 49 dem Antriebsteil 7 und der Sekundärteil 50 dem Arbeitsgerät 3 zugeordnet ist und wobei Primärteil und Sekundärteil jeweils eine Spule 51 bzw. 52 umfassen, der ein Kern 53 bzw. 54 zugeordnet ist, welcher in seitliche Arme 55 bzw. 56 übergeht, die in seitliche auskragenden Schuhen 57 und 58 enden. Die Schuhe 57 bzw. 58 sind einander gegenüberliegend zur jeweiligen Spule 51 bzw. 52 angeordnet und liegen, bezogen auf eine Abdeckung 5 in folienartiger Ausgestaltung, wie sie in 9 schematisch angedeutet ist, bezogen auf die dazwischenliegende Folienabdeckung 5 berührungsfrei einander gegenüber, so dass sich große Übertragungsflächen ergeben.
Die Positionierung des Arbeitsgerätes 3 zum über die Schienenführung geführten und ausgerichteten Antriebsteil 7 wird über eine Sensoranordnung 60 (8) überwacht, die bevorzugt einen dem Antriebsteil 7 zugehörigen, insbesondere als Hallsensor ausgebildeten Sensor 61 umfasst, dem als Positionsgeber seitens des Arbeitsgerätes 3 ein Rundmagnet 62 (6) zugeordnet ist. Über eine solche Sensoranordnung 60 wird die jeweilige Lageabweichung nach Größe und Richtung erfasst und über eine entsprechende Regelung dahingehend umgesetzt, dass die Magnetspulen 38 in einer Weise bestromt werden, die zu einer die jeweiligen Abweichung korrigierenden Ausrichtung des Arbeitsgerätes 3 führt, wobei über die jeweilige Stromrichtung die Richtung der jeweiligen Stellkräfte und über die Stromstärke die Größe der jeweiligen Stellkraft beeinflusst werden kann.
Um auch in Fällen, in denen das Arbeitsgerät 3 seine durch die Koppelung zum Antriebsteil 7 vorgegebene Lage in unerwünschter Weise verlassen hat, dieses wieder über die magnetische Koppelung leicht und schnell erfassen zu können, erweist es sich als zweckmäßig, dem Arbeitsgerät 3 zumindest in zwei einer Seitenkante desselben zugeordneten Eckpunktsbereichen seitlich auskragende Anschlagrollen 63 zuzuordnen, über die das Arbeitsgerät 3 z.B. beim Anschlagen gegen die Umfangswand des Tischraumes 6 (1) abgefangen wird, so dass durch entsprechende Positionierung des Antriebsteiles 7 zum Arbeitsgerät 3 in der jeweils abgefangenen Lage das Arbeitsgerät 3 wieder in eine magnetisch gekoppelte Lage zum Antriebsteil 7 überführt werden kann. Abweichend vom Ausführungsbeispiel können Anschlagrollen 63 darüber hinaus selbstverständlich allen Eckpunkten des Arbeitsgerätes 3 zugeordnet sein.
Die 7 und 8 veranschaulichen eine zweckmäßige Ausgestaltung des Antriebes, über den der Antriebsteil 7 längs der Schienenführung 8 verfahrbar ist. Der diesbezügliche Antrieb 64 ist der Unterseite der Schienenführung 8 zugeordnet und liegt bevorzugt an der Unterseite des Tragkörpers 31, wobei der Tragkörper 31 die entsprechenden Lagerstellen für endseitig vorgesehene Umlenkräder 66 und Spannrollen 67 enthält, von denen letztere mit dem Antriebsrad 68 zusammenwirken, das in nicht näher dargestellter Weise über die Hohlwelle 12 gemäß 1 angetrieben ist und bevorzugt über diese getragen ist. Das Antriebsrad 68 ist in 1 schematisch angedeutet. Um eine exakte Positionierung über den Umschlingungstrieb in Form des Riementriebes 65 sicherzustellen, ist der zugehörige Riemen bevorzugt als Lochriemen ausgebildet, dessen Löcher in nicht näher dargestellter Weise mit entsprechenden stachelartigen Fortsätzen des Antriebsrades 68 in Eingriff stehen, wobei der Riementrieb 65 mit einem Antriebstrum 69 parallel zur Schienenführung 8 verläuft und mit dem Antriebsteil 7, wie in 7 bei 70 angedeutet, gekoppelt ist. Das Treibtrum des Riementriebes 65 ist mit 71 bezeichnet und auf der vom Antriebstrum 69 abgelegenen Seite über das Antriebsrad 68 geführt, wobei ein großer Umschlingungswinkel dadurch sichergestellt ist, dass das Treibtrum 71 über die Spannrollen 67 gegen das Antriebsrad 68 verspannt ist, wobei die Spannrollen 67 in Längsrichtung der Schienenführung 8 beiderseits des Antriebsrades 68 liegen, und zwar bevorzugt etwa auf Höhe von dessen Drehachse, entsprechend der Drehachse 9 in 1.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Ausbildung der Tischplatte 4 als folienartige Abdeckung 5 des Tischraumes 6 setzt voraus, dass die Abdeckung 5 im wesentlichen nur eine drucksteife Zwischenlage bildet, über die das Arbeitsgerät 3 gegenüber dem Antriebsteil 7 abgestützt ist, ohne dass der folienartigen Abdeckung 5 selbst im wesentlichen eine tragende Funktion zukommt.
Hierfür sind im Ausführungsbeispiel den Eckpunkten des Antriebsteiles 7 bzw. dessen Grundplatte 33 und des Arbeitsgerätes 3 bzw. dessen Grundplatte 34 zueinander in Überdeckung liegende Abstützungen zugeordnet, die insgesamt mit 72 bezeichnet sind. Diese Abstützungen sind in den 15 bis 16 in verschiedenen, für die Erfindung beispielhaften Darstellungen gezeigt, wobei 15 eine solche Abstützung 72 gegen die dazwischenliegende Abdeckung 5 über zwei Stützkugeln 73, 74 zeigt, die mit ihrem Scheitel einander gegenüberliegend, insbesondere achsgleich einander gegenüberliegend über die dazwischenliegende Abdeckung 5 gegeneinander abgestützt sind, und wobei die Stützkugel 73 dem Arbeitsgerät 3, und die Stützkugel 74 dem Antriebsteil 7, die jeweils nur angedeutet sind, zugeordnet ist. Die Stützkugeln 73 und 74 sind im Hinblick auf möglichst geringe erforderliche Kräfte zur berührungslosen Verschiebung des Arbeitsgerätes 3 reibungsarm gelagert, wobei 16 und 17 zwei diesbezüglich mögliche Ausgestaltungen im Schema veranschaulichen.
16 zeigt für die Stützkugeln 73, 74 eine Luftlagerung, die dadurch gebildet ist, dass den Stützkugeln 73 bzw. 74 kalottenförmige Aufnahmen 75, 76 zugeordnet sind, derart, dass über Luftzuführungen 77, 78 zwischen Stützkugeln 73 bzw. 74 und kalottenförmiger Aufnahme 75 bzw. 76 jeweils ein Luftpolster gebildet ist. Abweichend vom dargestellten können die kalottenförmigen Aufnahmen 75, 76 auch gegen die Abdeckung 5 zu schürzenartig verlängert sein, so dass sich nur geringe Austrittsspalte zwischen den bis in den Bereich der Abdeckung 5 herabgezogenen Schürzen und der Abdeckung 5 ergeben, mit dem Effekt der Ausbildung eines gewissen Luftpolsters.
In der Ausgestaltungsform gemäß 17 sind die Stützkugeln 73, 74 jeweils auf Kugelteppichen 79 bzw. 80 gelagert, wobei die Kugelteppiche in nicht dargestellter Weise einen Kugelumlauf ermöglichen, so dass sich eine vollflächige Kugelführung mit weitgehend nur rollender Abstützung der Stützkugeln 73 bzw. 74 gegen die Kugeln des jeweiligen Kugelteppiches 79 bzw. 80 ergibt.
11 bis 13 veranschaulichen, teilweise in nur prinzipieller Darstellung, die Zuordnung des Arbeitstisches 1 gemäß 1 zu einer Arbeitsumgebung 81 in Form einer Kammer, die beispielsweise als zentrale Verteilerstation gestaltet ist, an die in nicht dargestellter Weise Arbeitsmodule, Speichermodule und/oder Beschickungsstationen angedockt sind, wobei die Kammer in in 11 nicht dargestellter Weise den Arbeitstisch 1 aufnimmt, auf dessen Tischplatte 4 als Arbeitsgerät 3 ein wagen- oder schlittenförmiges Element vorgesehen ist, das, in Analogie zu 3, eine paddelartige Auflage 35 für scheibenförmige Substrate 82 oder dergleichen trägt, die in Verbindung mit der Längsverschiebbarkeit des Antriebsteiles 7 längs der Schienenführung 8 und der Drehbarkeit der Schienenführung 8 um die Drehachse 9 (1) über die der Kammer als Arbeitsumgebung 81 zugeordneten Anschlussöffnungen 83 von der durch die Kammer gebildeten zentralen Verteilerstation an Arbeitsmodule, Speichermodule und/oder Beschickungsstationen übergeben werden können.
Eine isolierte Darstellung der Schienenführung 8 mit Arbeitsgerät 3, vom Arbeitsgerät 3 getragener Auflage 35 und von dieser getragenem, scheibenförmigem Substrat 82 ist zur weiteren Verdeutlichung in 12 gezeigt, wobei zu deren Erläuterung und die dort verwendeten Bezugszeichen auf die voraufgegangene Beschreibung verwiesen wird.
13 zeigt die im Schema in 11 perspektivisch und vereinfacht dargestellte, der Arbeitsumgebung 81 zugehörige Kammer in einer teilweise schematisierten Schnittdarstellung, wobei bezüglich der verwendeten Bezugszeichen auf die Erläuterungen zu den voraufgegangenen Figuren verwiesen wird.
13 veranschaulicht ergänzend die Befestigung der folienartigen Abdeckung 5 über einen Spannring 84, der stirnseitig auf den oberen Rand 85 der den Tischraum 6 begrenzenden Tischschale aufgesetzt ist und hierbei die Abdeckung 5 über einen radial inneren, in Richtung auf die Abdeckung 5 vorspringenden Ringwulst 86 des Randes 85 spannt. Die Verbindung der Abdeckung 5 mit einem Spannring 84 erleichtert die randseitige Fassung der Abdeckung 5, und die Verspannung über den Spannring 84 in Verbindung mit dem Ringwulst 86 erleichtert eine gleichmäßige flächige Ausspannung der Abdeckung 5, so dass diese eine ebene Tischfläche bilden kann, wobei die Verwendung eines folienartig dünnen Edelstahlbleches zweckmäßig ist.
Insbesondere die Darstellung gemäß 13 veranschaulicht, dass sich die erfindungsgemäße Lösung in besonderer Weise für Einsatzzwecke eignet, in denen in der Kammer als Arbeitsumgebung 81, und gegebenenfalls auch in den angedockten Stationen atmosphärische Verhältnisse herrschen, gegen die der dem Arbeitstisch 1 zugeordnete Antrieb hermetisch abzusperren ist. Desweiteren ist eine solche Ausgestaltung auch in Fällen zweckmäßig, in denen in der Kammer, und gegebenenfalls auch in den angrenzenden Stationen und Modulen, besonders hohe Unterdrücke herrschen. Wird beispielsweise in der Kammer als Teil der Arbeitsumgebung 81 ein Ultrahochvakuum aufgebaut, so ist es im Hinblick auf die Minimierung des Volumens, in dem dieses aufgebaut werden und aufrecht erhalten werden muß, zweckmäßig, und unter Umständen sogar zwingend notwendig, den Antrieb für ein Arbeitsgerät 3 atmosphärisch hiervon zu trennen. Diese Trennung wird durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Arbeitstisches 1 erreicht, wie anhand von 1 schematisch erläutert und wie in 13 in detaillierterer Ausgestaltung nochmals gezeigt, wobei insoweit auf 1 verwiesen werden kann.
Um trotz der vorgesehenen atmosphärischen Trennung auch bei extremen Unterdrücken mit dünnwandigen Tischabdeckungen 5 arbeiten zu können, veranschaulicht 13 ergänzend zu 1 einen Anschluss 87 des Tischraumes 6, über den beispielsweise der Aufbau eines Hochvakuums im Tischraum 6 ermöglicht wird. Ausgehend von einem Ultrahochvakuum in der der Arbeitsumgebung 81 zugehörigen Kammer ergeben sich beim Aufbau eines Hochvakuums im Tischraum 6 auf die folienartige Abdeckung nur vergleichsweise geringe Flächenbelastungen, so dass diese dünn gehalten werden kann und dadurch die berührungsfreie Koppelung des Arbeitsgerätes 3 an den Antriebsteil 7 ermöglicht, wobei die folienartige Abdeckung 5 bezüglich des hierfür verwendeten Materials bevorzugt auch dahingehend ausgestaltet sein kann, dass sie in Kopplungsrichtung zwischen Arbeitsgerät 3 und Antriebsteil 7 magnetisch gut leitet. Aufgrund der geringen Wandstärke der Folie ergibt sich in Richtung der Abdeckungsebene zudem aufgrund der eintretenden magnetischen Sättigung eine Sperrwirkung, so dass vergleichsweise hohe Antriebskräfte auf das Arbeitsgerät 3 übertragen werden können.
Nicht dargestellt ist in 13 der Anschluss an die für den Aufbau des Ultrahochvakuums in der der Arbeitsumgebung 81 zugehörigen Kammer erforderliche Unterdruckquelle, wobei es sich insoweit als zweckmäßig erweist, den Tischraum 6 und die Kammer zunächst an die für den Aufbau des Hochvakuums erforderliche Unterdruckquelle anzuschließen und darauf aufbauend die weitergehende Evakuierung der Kammer bis zum Erreichen des Ultrahochvakuums zu betreiben.
Im Hinblick auf das Arbeiten mit Ultrahochvakuum, aber auch aus anderweitigen Gründen können sich für die Arbeitsumgebung 81 und die diese begrenzenden Wandungen verhältnismäßig hohe Temperaturen bis beispielsweise in den Bereich von etwa 200° als zweckmäßig erweisen. Die damit verbundene Temperaturbelastung für den Tisch 1 und die im Tisch 1 liegenden Antriebe lässt sich durch die atmosphärische Abgrenzung des Tischraumes 6 wesentlich reduzieren, wobei es zusätzlich zweckmäßig ist, die Übergänge von den Wandungen des Tisches auf die in diesem vorgesehenen Antriebsteile so auszugestalten, dass sich ein möglichst geringer Wärmeeintrag in den Tischraum 6 ergibt, wozu es beispielsweise zweckmäßig sein kann, möglichst geringe Berührflächen zu den Antriebsteilen vorzusehen bzw. in diesen Berührzonen beispielsweise keramische Abdichtungen vorzusehen oder die Teile des Antriebs, die mit aufgeheizten Flächen in Berührung geraten, nach Möglichkeit aus schlecht wärmeleitenden Materialien, wie beispielsweise Keramik aufzubauen.
Im Hinblick auf einen geringen Wärmeeintrag erweist es sich als zweckmäßig, beispielsweise im Bereich des Tischfußes, der außenseitig mit der durch die Kammer gebildeten Arbeitsumgebung 81 in atmosphärischer Verbindung steht und somit gegebenenfalls auch aufgeheizt wird, eine entsprechende Kühlung zu realisieren, die im Ausführungsbeispiel spiralige, im Übergang zwischen Tischfuß und Welle 12 liegende Kühlkanäle 88 umfasst, über die über den Ringspalt 89 zwischen Welle 10 und Welle 12 zugeführtes Kühlmedium, insbesondere Kühlgas auf die Atmosphäre bzw. den Umgebungsbereich und einem Kühler zurückgefördert wird. Den entsprechenden Strömungsverlauf veranschaulichen insbesondere die 14 und 18.
Gegen dieses Umfeld 90, also beispielsweise gegen die Atmosphäre ist der Tischraum 6 im Bereich der Durchführung der Wellen 10 und 12 abgedichtet, wobei diese Abdichtung im Bereich der Wellendurchführungen durch den Tischfuß bevorzugt über Wellendichtringe 91 erfolgt, wobei erfindungsgemäß jeder Wellendurchführung jeweils in Richtung der Wellenerstreckung mit Abstand hintereinander liegend zwei Wellendichtringe 92 bzw. 93 zugeordnet sind, die bezüglich ihres zwischen den Schenkeln liegenden Innenraumes an einen Kühlmittelkreislauf, insbesondere den vorgeschilderten Kühlkreislauf angeschlossen sein können, wobei erfindungsgemäß die zentrale, die Schienenführung 8 tragende Welle 10 als Hohlwelle ausgebildet sein kann, die ebenfalls für den Kühlmitteltransport genutzt werden kann.
Bei Ausbildung der Welle 10 als Hohlwelle ist es erfindungsgemäß desweiteren zweckmäßig, die Stromzuführung zur Schienenführung 8 der Welle 10 zuzuordnen, gegebenenfalls die Welle 10 zumindest über einen Teilbereich ihrer Länge selbst als Leiter zu benutzen, und die Verbindung zur Versorgungsleitung 25 ( 2), die der Schienenführung 8 zugeordnet ist, einem stöpselartigen oberen Abschluss der hohl ausgebildeten Welle 10 zuzuordnen.
Die erfindungsgemäß vorgesehene Hubbeweglichkeit des Arbeitstisches 1 – und damit auch des Arbeitsgerätes 3, das als Wagen oder Schlitten ausgebildet ist, mit der Auflage 35 – bietet auch die Möglichkeit, in der oberhalb des Tisches 1 durch die Kammer gebildeten Arbeitsumgebung 81 ein Karussell zuzuordnen, das in bekannter Weise Träger scheibenförmiger Substrate oder dergleichen ist, die durch eine kombinierte Hub- und Translationsbewegung der Auflage 35 aus dem Karussell entnommen und entsprechend weitergeleitet, oder auch im Karussell abgelegt werden.
Anstelle des erfindungsgemäß bevorzugten, im Detail beschriebenen berührungsfreien Antriebes für das Arbeitsgerät auf magnetischer Basis ist es auch möglich, bei entsprechend dünnwandigen Folien als Abdeckung 5 lokale Verformungen der Folie zur Beaufschlagung von dem wagenförmigen oder schlittenförmigen Arbeitsgerät zugeordneten, gegen die Folie gerichteten Abstützungen zu nutzen, um das Arbeitsgerät relativ zur Folie in gewünschter Weise zu verschieben, wobei die lokalen Verformungen der Folie als definierte Wellenbewegungen beispielsweise über kugelartige Gegenstützelemente erzeugt werden können.

Claims

Arbeitstisch (1) mit einer liegenden Tischplatte (4), die durch eine folienartige, nicht tragende und druckharte Abdeckung (5) gebildet ist und einen atmosphärisch isolierten Raum (6) des Arbeitstisches (1) zu dessen Umgebung (Arbeitsumgebung 16, 81) abgrenzt und die zwischen einem Antriebsteil (7) und einem Arbeitsgerät (3) liegt, von denen der Antriebsteil (7) über eine Führung (8) ebenenparallel zur Tischplatte (4) verfahrbar ist, das bezogen auf die Tischplatte (4) gegenüberliegende Arbeitsgerät (3) trägt und mit diesem berührungsfrei antriebsgekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsteil (7) unterhalb des Arbeitsgerätes (3) liegt, dass der Antriebsteil (7) und das Arbeitsgerät (3) miteinander zugeordneten und einander gegenüberliegenden Abstützungen (72) versehen sind und dass das Arbeitsgerät (3) mit seinen Abstützungen von den Abstützungen des Antriebsteiles (7) bei dazwischen liegender Abdeckung (5) getragen ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsteil (7) als ebenenparallel zur Tischplatte (4) verfahrbarer Schlitten oder Wagen ausgebildet ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsteil (7) linear verschiebbar geführt ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsteil (7) in Bezug auf eine zur Tischplatte (4) senkrechte Achse (9) drehbar geführt ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass für den Antriebsteil (7) eine um die zur Tischplatte (4) senkrechte Drehachse (9) drehbare Schienenführung (8) vorgesehen ist.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der über die folienartige Abdeckung (5) abgegrenzte Raum (6) des Arbeitstisches (1) als schalenförmige Ringkammer ausgebildet ist, in deren Randbereich die folienartige Abdeckung (5) befestigt ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der als Ringkammer ausgebildete Raum (6) des Arbeitstisches (1) gegenüberliegend zur folienartigen Abdeckung (5) einen starren Boden aufweist.
Arbeitstisch nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Antriebsteil (7) zugeordnete, als Schienenführung (8) ausgebildete Führung für den Antriebsteil (7) radial versetzt zu ihrer Drehachse (9) ein gegen den Boden des Raumes (6) abgestützten Laufwerk (21) aufweist.
Arbeitstisch nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufwerk (21) durch endseitig zu der Schienenführung (8) liegende und zu dieser beabstandete Laufrollen gebildet ist, deren Achsen in Längsrichtung der Schienenführung (8) verlaufen.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Schienenführung (8) und dem Boden des Raumes (6) ein der Schienenführung (8) zugeordneter, zur linearen Verschiebung des Antriebsteiles (7) vorgesehener Antrieb (64) liegt.
Arbeitstisch nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (64) durch einen linearen Antrieb gebildet ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (64) durch einen Umschlingungstrieb gebildet ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschlingungstrieb als Riementrieb (65) mit einem über die Länge der Schienenführung (8) durchlaufend mit dem Antriebsteil (7) verbundenen Antriebstrum (69) ausgebildet ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Umschlingungstrieb als Riementrieb (65) ein mit einem zentralen Antriebsrad (68) formschlüssig in Eingriff stehendes Treibtrum (71) aufweist.
Arbeitstisch nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das zentrale Antriebsrad (68) koaxial zur Drehachse (9) der Schienenführung liegt.
Arbeitstisch nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Treibtrum (71) über seitlich zum Antriebsrad (68) liegende Spannrollen (67) gegen einen Umfangsbereich des Antriebsrades (68) angelegt ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannrollen (67) das Treibtrum (71) längs der Schienenführung (8) verlaufend über die vom Antriebstrum (69) abgelegene Umfangszone des Antriebsrades (68) gegen dieses anlegen.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 13 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Riementrieb (65) einen Lochriemen aufweist, der mit dem als Stachelrad ausgebildeten Antriebsrad (68) zusammenwirkt.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (12) für das Antriebsrad (68) des Riementriebes (65) und die Antriebswelle (10) für die drehbare Schienenführung (8) koaxial liegen.
Arbeitstisch nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (10) für die drehbare Schienenführung (8) die Drehlagerung für das Antriebsrad (68) trägt.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (12) für das Antriebsrad (68) des Riementriebes (65) die Antriebswelle (10) für die drehbare Schienenführung (8) umschließt.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der berührungsfreie Antrieb des Arbeitsgerätes (3) durch den Antriebsteil (7) als Magnetantrieb ausgebildet ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetantrieb als elektromagnetischer Antrieb ausgebildet ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetantrieb als permanentmagnetischer Antrieb ausgebildet ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnetantrieb als gemischt elektromagnetischer und permanentmagnetischer Antrieb ausgebildet ist.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 22 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Magneten (36, 37) am Arbeitsgerät (3) und Antriebsteil (7) an den einander zugewandten und benachbart zur folienartigen Abdeckung (5) liegenden Flächen in einander gegenüberliegenden und sich überdeckenden Bereichen von Arbeitsgerät (3) und Antriebsteil (7) angeordnet sind.
Arbeitstisch nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Magneten (36, 37) längs des Umfangs von Arbeitsgerät (3) und Antriebsteil (7) angeordnet sind.
Arbeitstisch nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Magneten (36, 37) in Zeilen an Arbeitsgerät (3) und Antriebsteil (7) angeordnet sind.
Arbeitstisch nach Anspruch 27 oder 28, dadurch gekennzeichnet, dass Arbeitsgerät (3) und Antriebsteil (7) zumindest im wesentlichen einander entsprechende Rechteckform aufweisen und längs ihrer Kanten die Magneten (36, 37) tragen.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass, bezogen auf die Koppelungslage von Arbeitsgerät (3) und Antriebsteil (7), einander entsprechende Magneten (36, 37) an Arbeitsgerät (3) und Antriebsteil (7) mit ihren zueinander ungleichnamigen Polen einander gegenüberliegen.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass an Arbeitsgerät (3) und Antriebsteil (7) in Umfangsrichtung jeweils aufeinander folgende Magneten (36, 37) mit ihren gleichnamigen Polen einander benachbart liegen.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 22 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Magneten (36, 37) durch Permanentmagneten gebildet sind.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 22 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass bezogen auf die Verschieberichtung des Antriebsteiles (7) längs der Schlittenführung (8) und quer hierzu einander diametral gegenüberliegend im Bereich der Kanten des Antriebsteiles (7) einander gegenüberliegend zumindest jeweils ein Elektromagnet (38) angeordnet ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagneten (38) den Achsen eines Achsenkreuzes des Antriebsteiles (7) zugeordnet ist, dessen eine Achse in Längsrichtung der Schlittenführung (8) verläuft.
Arbeitstisch nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagneten (38) jeweils zwischen beiderseits anschließenden Permanentmagneten (36) liegen.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Antriebsteil (7) und Arbeitsgerät (3) eine induktive Stromversorgung vorgesehen ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsteil (7) mit einer Transformatorspule (Primärspule 49) versehen ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformatorspule (Primärspule 49) im Zentrumsbereich des Antriebsteiles (7) angeordnet ist.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 1 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass dem Arbeitsgerät (3) umfangsseitig wenigstens eine Anschlagrolle (63) mit zur Verschieberichtung aufrechter Achse zugeordnet ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass bei eckiger, insbesonderer rechteckiger Kontur des Arbeitsgerätes (3) zumindest einer zur Verschieberichtung quer liegenden Kante desselben eckseitige Anschlagrollen (63) zugeordnet sind.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsposition von Antriebsteil (7) und Arbeitsgerät (3) sensorüberwacht ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass dem Antriebsteil (7) ein auf einem Bezugspunkt am Arbeitsgerät (3) ausgerichteter Sensor (61) zugeordnet ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (61) als Hallsensor ausgebildet ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 42 oder 43, dadurch gekennzeichnet, dass der Bezugspunkt durch einen Permanentmagneten (62) gebildet ist.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 41 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (61) bezogen auf die Verschieberichtung des Antriebsteiles längs der Schienenführung (8) im Bereich der in Schienenlängsrichtung liegenden Längsmittelachse (28) angeordnet ist.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 1 bis 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützungen (72) zwischen Antriebsteil (7) und Arbeitsgerät (3) durch einander gegenüberliegende, abrollende Stützelemente gebildet sind.
Arbeitstisch nach Anspruch 46, dadurch gekennzeichnet, dass die abrollenden Stützelemente durch Stützkugeln (73, 74) gebildet sind.
Arbeitstisch nach Anspruch 46 oder 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente dem Antriebsteil (7) in dessen Peripherie zugeordnet sind.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 46 bis 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente am Arbeitsgerät (3) dessen Peripherie zugeordnet sind.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 46 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass bei eckiger Kontur von Antriebsteil (7) und Arbeitsgerät (3) die Stützelemente im Eckbereich von Antriebsteil (7) und Arbeitsgerät (3) vorgesehen sind.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 46 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass die als Stützelemente vorgesehenen Stützkugeln (73, 74) luftgelagert sind.
Arbeitstisch nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkugeln (73, 74) in einem Kugelteppich (79, 80) gelagert sind.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 46 bis 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützelemente, die einerseits dem Antriebsteil (7) und andererseits dem Arbeitsgerät (3) zugeordnet sind, mit ihren Abstützpunkten in jeweils gleiche Richtung gegeneinander nach radial innen oder radial außen achsversetzt zueinander angeordnet sind.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 1 bis 53, dadurch gekennzeichnet, dass die folienartige Abdeckung (5) quer zu ihrer Erstreckungsebene magnetisch leitend ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass die folienartige Abdeckung (5) quer zu ihrer Erstreckungsrichtung eine bevorzugte magnetisch Leitrichtung aufweist.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 1 bis 55, dadurch gekennzeichnet, dass die folienartige Abdeckung (5) als metallische Folie ausgebildet ist.
Arbeitstisch nach Anspruch 56, dadurch gekennzeichnet, dass die folienartige Abdeckung (5) als Edelstahlfolie ausgebildet ist.
Arbeitstisch nach einem der Ansprüche 1 bis 57, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (10) für die Schienenführung (8) als Hohlwelle ausgebildet ist und die Stromzuführung für den Antriebsteil aufnimmt.