DE10303195A1

DE10303195A1 - Fördervorrichtung für einen Transport von Wafer aufnehmenden Behältnissen in Reinräumen

Info

Publication number: DE10303195A1
Application number: DE2003103195
Authority: DE
Inventors: Steffen Dr. Pollack; Lothar Andritzke; Holger Brosche
Original assignee: HAP Handhabungs Automatisierungs und Prazisionstechnik GmbH
Current assignee: Fabmatics GmbH
Priority date: 2003-01-24
Filing date: 2003-01-24
Publication date: 2004-08-05

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Fördervorrichtung für einen Transport von Wafer aufnehmenden Behältnissen in Reinräumen. In solchen Behältnissen sind eine Mehrzahl von Wafern angeordnet, die nachfolgend zu Bearbeitungsstationen transportiert werden sollen. Solche Behältnisse können beispielsweise die so genannten FOUP'S sein, wie sie für Wafer mit einer Dimensionierung von 300 mm eingesetzt werden. Aufgabengemäß sollen mit der Erfindung solche in Behältnissen enthaltenden Wafer unter Reinraumbedigungen schonend transportiert werden können. Bei der erfindungsgemäßen Fördervorrichtung sind zwei synchron angetriebene und parallel zueinander ausgerichtete endlose Riemen über Rollen geführt. Auf diese Riemen können die zu transportierenden Behältnisse aufgesetzt werden. Des Weiteren sind jeweils mindestens drei drehbare Stützrollen für einen Riemen in einer Ebene angeordnet. Die Drehachsen dieser Stützrollen sind ebenfalls parallel zueinander ausgerichtet. Für jeden der beiden Riemen ist mindestens eine Antriebsrolle, die mit einem Drehantrieb verbunden ist, sowie eine Spannrolle unterhalb der Stützrollenebene angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft Fördervorrichtungen für einen Transport von Wafer aufnehmenden Behältnissen in Reinräumen. Dabei ist in einem solchen Behältnis eine Mehrzahl von Wafern angeordnet, die nachfolgend mit solchen Behältnissen zumindest unter Reinraumbedingungen von einer Bearbeitungsstation zu einer nachfolgenden Bearbeitungsstation transportiert werden sollen.

Da in jüngster Vergangenheit die Größe von zu bearbeitenden Wafern auf die so genannte 300 mm Technologie erhöht worden ist, wurden hierfür neue Behältnisse, die so genannten FOUP'S (FRONT OPENING UNIFIED POD) für den Fertigungsprozess eingeführt. Diese Behältnisse sind während der Transportphasen einseitig geschlossen und können so an eine Bearbeitungsstation herangeführt, an bzw. von dieser geöffnet und die Wa fer für die Weiterbearbeitung aus dem Behältnis entnommen, in die Bearbeitungsstation überführt und nach der Bearbeitung wieder in das Behältnis eingesetzt werden können. Sind alle Wafer eines Behältnisses bearbeitet, wird dieses wieder verschlossen und kann zu einer weiteren nachfolgenden Bearbeitungsstation weitertransportiert werden.

Nach dem Stand der Technik werden für einen solchen translatorischen Transport von Behältnissen Vorrichtungen eingesetzt, bei denen in zwei Reihen, die parallel zueinander ausgerichtet sind, jeweils einzeln angetriebene Rollen vorhanden sind. Der Boden der zu transportierenden Behältnisse ist auf den Oberflächen dieser Rollen aufgesetzt und bei eingeschalteten Antrieben dieser Rollen erfolgt ein Transport der Behältnisse, wobei ein Schlupf nicht zu vermeiden ist, so dass Haftreibungsdifferenzen zwischen einzelnen Rollen, die in einer Reihe angeordnet sind, aber auch solche Differenzen zwischen den beiden Rollen Reihen bei einer solchen Vorrichtung auftreten.

Im erstgenannten Fall kann es zu unerwünschter Partikelfreisetzung und im letztgenannten Fall zusätzlich noch zu einem Verkanten des so transportierten Behältnisses kommen, was durch seitliche Führungen kompensiert werden muss. Dieses führt wiederum dazu, dass entsprechende Bereiche eines Behältnisses mit einer Führung in berührendem Kontakt gelangen und dadurch entsprechende Probleme hervorgerufen werden können.

Da die einzelnen angetriebenen Rollen in bestimmten Abständen zueinander angeordnet sind und aus einem nahezu inkompressiblen Kunststoffwerkstoff, was zumindest auf die Laufflächenbereiche zutrifft, gebil det sind, können Stöße und Schwingungen nur in geringem Umfang kompensiert werden, so dass auch eine entsprechende mechanische ungewollte Beeinflussung der hochempfindlichen Wafer auftreten kann. Dies kann bis zu einer vollständigen bzw. auch teilweisen Unbrauchbarkeit eines Wafers und dementsprechend zur Erhöhung des letztendlichen Ausschusses führen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Fördervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die kostengünstig hergestellt und mit der Wafer enthaltende Behältnisse in Reinräumen schonender transportiert werden können.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Fördervorrichtung, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist, gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen und Weiterbildungen der Erfindung können mit den in den untergeordneten Ansprüchen bezeichneten Merkmalen erreicht werden.

Die erfindungsgemäße Fördervorrichtung für den Transport von Wafer aufnehmenden Behältnissen in Reinräumen ist so ausgestaltet, dass für den eigentlichen translatorischen Transport, der für eine entsprechende stufenweise Bearbeitung von Wafern in mehreren nachfolgenden Bearbeitungsstationen durchgeführt werden muss, zwei parallel zueinander ausgerichtete endlose Riemen, die über mehrere Rollen im Kreislauf geführt und auf die für den Transport die Böden Wafer aufnehmenden Behältnisse aufgesetzt werden können, vorhanden sind.

Dabei sind zwei Reihen von sich diametral gegenüberliegend angeordneten und nicht angetriebenen Stützrollen vorhanden, über die die jeweiligen Riemen geführt sind. Diese Stützrollen sind in einer Ebene an geordnet. Die Drehachsen dieser Stützrollen sind ebenfalls in einer Ebene und sämtlichst parallel zueinander ausgerichtet.

Für den Antrieb der endlosen Riemen sind jeweils mindestens eine Antriebsrolle und jeweils eine Spannrolle vorhanden.

Sowohl die Antriebsrollen, wie auch die Spannrollen für die Riemen liegen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ebene unterhalb der Ebene in der die Stützrollen angeordnet sind.

Dadurch kann gesichert werden, dass infolge Abrieb erzeugte Partikel nahezu ausschließlich in einem unkritischeren Bereich, unter Berücksichtigung der Reinraumerfordernisse, auftreten können.

Es besteht die Möglichkeit die Antriebsrollen jeweils von einem eigenen Antrieb in Drehung zu versetzen, wobei in diesem Fall eine Synchronisation der beiden Antriebsmotore wünschenswert ist.

Die beiden Antriebsrollen können aber auch mittels eines gemeinsamen Drehantriebes angetrieben werden, wobei an dem einen Antrieb dann entsprechende Antriebswellen mit entsprechenden Kupplungselementen vorgesehen sind. So können auf eine aufwendige Synchronisation für den eigentlichen Antrieb der Fördervorrichtung verzichtet und die Anforderungen an eine elektronische Steuerung für die Fördervorrichtung entsprechend reduziert werden.

Ein oder zwei Antrieb (e) sollte(n) so angeordnet sein, dass ein Fluchten mit den Drehachsen von Antriebsrollen erreicht ist.

Die an der erfindungsgemäßen Fördervorrichtung eingesetzten endlosen Riemen können in unterschiedlichster Form ausgebildet sein. Vorteilhaft ist es aber, wenn sie zumindest teilweise aus einem elastisch verformbaren Werkstoff bestehen, wie dies beispielsweise elastomere Polymere sind, so dass die federnden und dämpfenden Eigenschaften eines solchen Werkstoffes vorteilhaft für den gewünschten schonenden Transport, der in den Behältnissen aufgenommenen Wafer, ausgenutzt werden können.

Die erfindungsgemäß einzusetzenden Riemen können als reine Reibriemen eingesetzt werden, wobei in diesem Fall die Antriebsrollen so ausgebildet sind, dass eine relativ große Fläche am jeweiligen Riemen angreifen kann und so eine erhebliche Reduzierung von Schlupf erreichbar ist.

Die hierfür einsetzbaren Riemen können unterschiedliche Querschnittsformen aufweisen. Mögliche Querschnittsformen sind beispielsweise Rechtecke, Quadrate, Keile, Kreise oder auch Ellipsen.

Die Auswahl der Querschnittsform für solche endlosen Riemen kann nicht nur unter Berücksichtigung der an ihnen wirkenden Reib- und Zugkräfte, sondern auch unter Berücksichtigung der jeweiligen Feder- und Dämpfungseigenschaften des gewählten Riemenwerkstoffes vorgenommen werden, so dass die letztgenannten Eigenschaften für den schonenden Transport der Wafer optimal ausgenutzt werden können.

Für einen nahezu vollständig schlupffreien Betrieb ist es besonders vorteilhaft Zahnriemen einzusetzen, die üblicherweise aus einem elastomeren polymeren Werkstoff und zumindest einer Seele eines höherfesten Werkstoffes, insbesondere eine höhere Zugfestigkeit gewährleistend, gebildet ist.

In diesem Fall ist die entsprechende Oberfläche der Antriebsrollen mit einer komplementär zur Verzahnung eines solchen Zahnriemens ausgebildeten Außenverzahnung versehen, in die die einzelnen Zähne eines Zahnes eingreifen können.

Die erfindungsgemäße Fördervorrichtung kann außerdem dadurch weitergebildet werden, in dem die Antriebsrollen, gegebenenfalls auch die Spannrollen innerhalb von gesonderten Gehäusen angeordnet sind. In den Gehäusen sind dann wiederum Öffnungen für die Durchführung des Riemens ausgebildet, wobei die entsprechenden Öffnungen in Bezug zur jeweiligen Größe der Riemen dimensioniert werden können, um relativ kleine Spaltmaße zu erreichen.

Solche Gehäuse können aber auch um einen Drehantrieb eingesetzt werden, wobei in diesem Fall zumindest eine Öffnung für eine Antriebswelle vorhanden sein soll.

Mittels der Gehäuse können gegebenenfalls in diesen kritischen Bereichen gebildete Partikel von der Reinraumumgebung ferngehalten werden.

Dieser Effekt kann zusätzlich durch an die Gehäuse angeschlossene Unterdruckleitungen, mit denen ein Absaugen von eventuell gebildeten Partikeln aus den Gehäusen möglich ist, erhöht werden.

Auch die Außenkontur der bevorzugt aus einem polymeren Kunststoff bestehenden Stützrollen kann an die gewählte Querschnittsform und Dimensionierung der jeweiligen endlosen Riemen angepasst sein, so dass sie quasi eine Führung für den jeweiligen Riemen bilden. Dabei sollte jedoch beachtet sein, dass eine solche Oberflächenkontur von Stützrollen gewährleistet, dass kein unmittelbarer Kontakt mit dem Boden von zu transportierenden Behältnissen vorkommen kann und die Böden dieser Behältnisse ausschließlich auf den Riemen aufgesetzt sind.

Die erfindungsgemäße Fördervorrichtung erreicht dementsprechend nicht nur einen schonenderen Transport von Wafern, sondern die Herstellungskosten sind insbesondere wegen des Verzichts auf die beim Stand der Technik erforderlichen mehreren einzeln angetriebenen Rollen deutlich reduziert und ein Verkanten der Behältnisse beim translatorischen Transport ist nahezu ausgeschlossen.

Die erfindungsgemäßen Fördervorrichtungen sollten aber möglichst mindestens in Transportrichtung der Behältnisse so lang, wie ein zu transportierendes Behältnis sein, wobei jedoch auch größere Längen möglich sein können, wenn eine entsprechende Anpassung an die jeweilige Bearbeitungstechnologie und beispielsweise auch die Abstände von Bearbeitungsstationen zueinander berücksichtigt werden müssen.

Es können auch mehrere solcher erfindungsgemäßen Vorrichtungen in einer Reihe angeordnet werden, die jeweils einzeln angesteuert, aber auch synchron getaktet betrieben werden können.

Vorteilhaft kann es außerdem sein, eine Fördervorrichtung um eine Rotationsachse drehen zu können und so eine Veränderung der Transportrichtung der Behält nisse zu ermöglichen.

Hierfür kann eine solche Fördervorrichtung auf einer Rotationsachse, die orthogonal zur Transportrichtung der Behältnisse, also in der Regel vertikal ausgerichtet ist, drehbar gelagert sein, wobei vorteilhaft ein entsprechender Drehantrieb zusätzlich vorhanden ist.

So kann die Transportrichtung eines Wafer enthaltenden Behältnisses auf einer Fördervorrichtung verändert werden. Dabei sind ohne weiteres Veränderungen der Transportrichtung im Bereich zwischen 0 und 90°, sowie bei einer Drehung um 180° eine geänderte Ausrichtung von zu transportierenden Behältnissen möglich.

Nachfolgend soll die Erfindung beispielhaft näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung eines Beispiels einer erfindungsgemäßen Fördervorrichtung;
2 eine Seitenansicht auf einen Teil dieses Beispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und
3 eine Vorderansicht dieses Beispiels.
Bei den in den 1 bis 3 gezeigten Beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung werden zwei Zahnriemen 1 mit einer Länge von ca. 880 mm, die mit einer Verzahnung AT5 versehen und von der Firma Breco unter der Handelsbezeichnung Breco-Zahnriemen 10AT5/880-V kommerziell erhältlich sind, eingesetzt.
Die beiden parallel zueinander ausgerichteten Zahnriemen 1 werden jeweils über fünf Stützrollen 2 geführt. Diese Stützrollen 2 sind in einer gemeinsamen Ebene angeordnet und ihre jeweiligen Drehachsen parallel zueinander ausgerichtet. Wie insbesondere 1 entnehmbar, sind die Stützrollen 2 an vertikal ausgerichteten Seitenwänden befestigt und in einer Horizontalebene oberhalb weiterer für eine erfindungsgemäße Fördervorrichtung erforderlicher Teile angeordnet.
Unterhalb der Stützrollenebene ist weiter bei diesem Beispiel ein Drehantrieb 5 für den Antrieb von jeweils einer Antriebsrolle 4 für jeweils einen der Zahnriemen 1 vorhanden.
In den 1 und 2 ist außerdem eine elektronische Steuereinheit 8 für den Drehantrieb 5 eingezeichnet, die wiederum mit einer zentralen, hier nicht dargestellten Steuerung, verbunden werden kann.
Unterhalb der Stützrollenebene ist ferner eine drehbare Spannrolle 4 angeordnet und wieder jeweils an den beiden Seitenwänden befestigt. Die Spannrollen 4 wirken gegen den Zahnriemen 1 und erreichen so eine gewisse Vorspannung, so dass eine schlupffreie Bewegung der Zahnriemen 1 erreicht werden kann.
Bei dem hier gezeigten Beispiel einer erfindungsgemäßen Fördervorrichtung sind jeweils fünf Stützrollen 2 in einer Reihe für jeweils einen Zahnriemen 1 eingesetzt und äquidistant zueinander angeordnet worden. Die Anzahl und dementsprechend auch die Abstände zwi schen benachbarten Stützrollen 2 kann aber auch vergrößert bzw. verkleinert werden, wobei der Mindestabstand mindestens dem 0,25-fachen der Länge der zu transportierenden Behältnisse, in Transportrichtung gesehen, entsprechen sollte, um ein vertikales Verkippen von zu transportierenden Behältnissen vermeiden zu können.
Am in den 1 bis 3 gezeigten Beispiel einer erfindungsgemäßen Fördervorrichtung sind auch zwei Justierelemente 6 vorhanden, die bei diesem Beispiel an den Seitenwänden angreifen. Mit den Justierelementen 6 kann der Abstand und dementsprechend auch die Parallelität der Zahnriemen 1 einjustiert werden. Dabei liegt es auf der Hand, dass die Justierelemente 6 in einem bestimmten Abstand zueinander angeordnet sind, wobei eine Anordnung im vorderen und hinteren Teil der Vorrichtung in Transportrichtung gesehen ist gewählt werden sollte.
Es können aber auch noch zusätzliche hier nicht dargestellte Justierelemente in unterschiedlichen Ebenen eingesetzt werden.

Claims

Fördervorrichtung für einen Transport von Wafer aufnehmenden Behältnissen in Reinräumen, bei der zwei synchron angetriebene und parallel zueinander ausgerichtete endlose Riemen (1) über Rollen geführt sind, auf die zu transportierende Behältnisse aufsetzbar sind, dabei mindestens drei drehbare Stützrollen (2) für jeweils einen Riemen (1) in einer Ebene und mit parallel zueinander ausgerichteten Drehachsen angeordnet sind, für jeweils einen Riemen (1) mindestens eine Antriebsrolle (3), die mit einem Drehantrieb (5) verbunden ist, und jeweils eine Spannrolle (4) unterhalb der Stützrollenebene angeordnet sind.
Fördervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsrollen (3) mit einem gemeinsamen Drehantrieb (5) verbunden sind.
Fördervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemen (1) Zahnriemen sind und die Antriebsrollen (3) mit einer entsprechenden Außenverzahnung versehen sind.
Fördervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemen (1) Reibriemen mit rechteckigem, quadratischem, keil-, kreis- oder ellipsenförmigem Querschnitt sind.
Fördervorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Riemen (1) zumindest teilweise aus einem elastisch verformbaren Werkstoff gebildet sind.
Fördervorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsrollen (3) in einem Öffnungen für die Riemen (1) aufweisenden Gehäuse angeordnet sind.
Fördervorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Drehantrieb (e) (5) in einem Öffnungen für Antriebswellen aufweisenden Gehäuse angeordnet ist/sind.
Fördervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das/die Gehäuse an eine Unterdruckleitung angeschlossen ist/sind.
Fördervorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen benachbarten Stützrollen (2) mindestens dem 0,25-fachen der Länge eines zu transportierenden Behältnisses beträgt.
Fördervorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützrollen (2) aus einem Kunststoff bestehen.
Fördervorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenkontur der Stützrollen (2) an die Querschnittsform der Riemen (1), eine Führung für den jeweiligen Riemen (1) bildend, angepasst ist.
Fördervorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Justierelemente (6) für eine Einstellung des Abstandes und/oder der Parallelität der parallel zueinander ausgerichteten Stützrollen (2), mit den Riemen (1) sowie den Antriebsrollen (3) und den Spannrollen (4) erreichbar ist.
Fördervorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung um eine orthogonal zur Transportrichtung der Behältnisse ausgerichtete Rotationsachse drehbar gelagert ist.
Fördervorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drehantrieb für die Drehung der Vorrichtung vorhanden ist.
Fördervorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vorrichtungen in einer Reihe angeordnet sind.
Fördervorrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung in Transportrichtung der Behältnisse mindestens so lang, wie ein zu transportierendes Behältnis ist.