DE3712064C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken, insbesondere von Wafern in einem durch eine Wand von einem benachbarten Grauraum abgetrennen Reinraum mit einem Handhabungsgerät, das eine Mehrzahl von Bewegungseinheiten für jeweils eine Bewegungs­ achse aufweist, wobei die Bewegungseinheiten jeweils ein Basisteil, ein Antriebselement sowie ein mittels des An­ triebselements relativ zum Basisteil bewegbares Verfahr­ teil umfassen, von denen eines mit einem Greifer zum Ergrei­ fen der Werkstücke versehen ist, und mit einer im Arbeitsbe­ reich des Handhabungsgeräts angeordneten, Ablagestationen und Bearbeitungsstationen aufweisenden Bearbeitungsvorrich­ tung.

Eine derartige Einrichtung ist aus dem Prospekt "UNIMATE PUMA Reinraum-Roboter" der Fa. Westinghouse Electric GmbH erschienen Anfang 1986, bekannt.

Die bekannte Einrichtung, die u. a. zum Handhaben von Wafern unter Reinraumbedingungen in einer Halbleiterfertigung dient, umfaßt einen nach dem Knickarm-Prinzip ausgeführten Roboter, bei dem am oberen freien Ende einer Basis-Verti­ kal-Drehachse mehrere um waagerechte Achsen knickbare Arme hintereinander angeordnet sind, und sich am freien Ende des vordersten Knickarms eine um drei kartesische Koordinaten drehbare Hand mit einem Greifer zum Ergreifen von Wafern, d. h. kreisförmigen Siliziumscheiben, befindet.

Der Knickarm-Roboter der bekannten Einrichtung ist auf der Oberfläche eines Bearbeitungstisches angeordnet und dient zum Überführen von Wafern aus einem ersten Magazin in ein zweites Magazin. Das erste Magazin ist seitlich neben dem Roboter in einer Mulde des Bearbeitungstischs angeordnet, wobei mehrere Magazine übereinander und mit ihrer Öffnung zum Roboter hin nach hinten geneigt angeordnet sind, so daß der Roboter die Wafer einzeln schräg von oben aus diesen Magazinen entnehmen kann. Das zweite Magazin ist seitlich unterhalb des Roboters angeordnet, so daß die Wafer von oben in dieses zweite Magazin eingesetzt werden können.

Obwohl der bekannte Roboter in einem gekapselten Gehäuse angeordnet ist, das mit einem Absauggebläse verbunden ist, hat die bekannte Einrichtung doch zwei im Hinblick auf die Reinraumtauglichkeit bedeutsame Nachteile:

Der verwendete Knickarm-Roboter, der in seiner Konzeption von üblichen Industrie-Robotern abgeleitet ist, verfügt zwar über eine Vielzahl separat betätigbarer Drehachsen, die auch komplizierte Bewegungsabläufe zulassen, diese komplizierten Bewegungsabläufe sind jedoch selbst dann erforderlich, wenn verhältnismäßig einfache Bewegungen, beispielsweise Linear­ bewegungen des zu handhabenden Werkstücks durchgeführt werden müssen. So müßten z.B. dann, wenn ein Werkstück auf einer linearen Bewegungsbahn seitlich am Roboter vorbei verfahren werden soll, zahlreiche Achsen unter Abstimmung zueinander betätigt werden, um die lineare Bewegungsbahn des Werkstücks durch Überlagerung zahlreicher Drehbewegungen in den Knickachsen des Roboters zu synthetisieren. Dies erfor­ dert einen relativ hohen Aufwand sowohl hinsichtlich der Präzision der Positioniergenauigkeit in den Knickachsen wie auch in der erforderlichen Steuereinrichtung oder es müßten alternativ die Bearbeitungsvorrichtungen so konzipiert werden, daß die Bewegungsabläufe der Werkstücke auf ihrem Weg zwischen den Ablagestationen und den Bearbeitungssta­ tionen den Bewegungsachsen des Roboters angepaßt sind, indem z. B. diese Stationen auf einer Kreisbahn angeordnet sind.

Der weitere, mit dem erstgenannten Nachteil verbundene Nachteil ist, daß die Komplexität des Roboters bei der bekannten Einrichtung ein unter Reinraumgesichtspunkten auch deswegen nachteiliger Aspekt ist, weil eine Vielzahl von Bewegungseinheiten naturgemäß auch eine erhöhte Gefahr mit sich bringt, daß Partikel aus den Bewegungseinheiten an die Umgebung abgegeben werden. Bei der bekannten Einrichtung ist in dieser Hinsicht besonders nachteilig, daß sich der Robo­ ter neben bzw. oberhalb der Magazine für die zu handhabenden Wafer befindet, so daß bei Verwendung üblicher Reinraumkabi­ nen mit vertikaler, nach unten gerichteter, laminarer Luft­ strömung die von den Bewegungseinheiten ausgehenden Partikel direkt auf die zu handhabenden Wafer gelangen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ein­ richtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubil­ den, daß ein unter Reinraumgesichtspunkten optimiertes Konzept entsteht, bei dem insbesondere hinreichend Vorsorge getroffen ist, daß von der Handhabungseinheit ausgehende Partikel nicht in den Bewegungsbereich der zu handhabenden Werkstücke gelangen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ablagestationen und die Bearbeitungsstationen sich mindes­ tens näherungsweise in einer Ebene befinden, und daß die Basisteile sowie die Antriebselemente sämtlicher Bewegungs­ einheiten unterhalb der Ebene angeordnet sind.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auf diese Weise vollkommen gelöst, weil im wesentlichen die Basisteile und die Antriebselemente für die Abscheidung von Partikeln in Frage kommen. Sind diese Elemente jedoch unterhalb der Ebene angeordnet, in der sich die Ablagestation und die Bearbeitungsstation befinden, so gelangen diese Partikel, insbesondere bei Einstellung einer geeigneten laminaren Luftströmung im Reinraum, nicht in den Bereich der Werkstük­ ke.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Bearbeitungsvorrichtung ein Bearbeitungstisch und die Abla­ gestationen und die Bearbeitungsstationen befinden sich in der Ebene einer den Bearbeitungstisch abdeckenden Platte.

Diese Merkmale haben den Vorteil, daß übliche Baueinheiten von Reinraumkabinen verwendet werden können. Auch eine Nachrüstung bereits bestehender Reinraumeinrichtungen ist möglich.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung dieser Variante sind die Basisteile sowie die Antriebselemente an einer Vorderwand oder einer Rückwand des Bearbeitungstisches angeordnet.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß auf besonders einfache konstruktive Weise die im vorliegenden Zusammenhang sensib­ len Basisteile und Antriebselemente einerseits in der ge­ wünschten Weise unterhalb der Platte angeordnet werden können, andererseits aber auch leicht zugänglich und insbe­ sondere auch nachrüstbar sind. Die alternative Anbringung an der Vorderwand oder der Rückwand des Bearbei­ tungstisches hat den Vorteil, daß den jeweils vorliegenden räumlichen Gegebenheiten Rechnung getragen werden kann, insbesondere kann bei einer Anbringung an der Rückwand des Bearbeitungstischs ein weiterer Arbeits- oder Bewegungsraum vor dem Tisch freigehalten werden, der z. B. auch von den Benutzern der erfindungsgemäßen Einrichtung begangen werden kann.

Bei einer anderen Ausgestaltung dieser Variante ist der Bearbeitungstisch an einer Wand angeordnet, die den Reinraum von einem benachbarten Grauraum trennt; die Basisteile sowie die Antriebselemente sind im Grauraum angeordnet und das Verfahrteil erstreckt sich mit dem Greifer durch eine Aus­ sparung der Wand hindurch.

Diese Variante hat den Vorteil, daß die im vorliegenden Zusammenhang sensiblen Basisteile und Antriebselemente in einem sogenannten "Grauraum", d. h. einem abgetrennten Raum mit einer höheren zulässigen Partikelkonzentration als im Reinraum angebracht sind, so daß mit noch höherer Wahr­ scheinlichkeit ausgeschlossen ist, daß Partikel von den Basisteilen und Antriebselementen in die Bewegungsbahn der Werkstücke gelangen.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das Handhabungsgerät mindestens eine sich über die Breite der Bearbeitungseinheit erstreckende horizontal verfahrbare erste Bewegungseinheit und eine vertikal ver­ fahrbare zweite Bewegungseinheit auf.

Dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung hat den wesentli­ chen Vorteil, daß die Bewegungsachsen des Handhabungsgeräts (Roboter) auf das absolut notwendige Minimum beschränkt sind, so daß einerseits der apparative Aufwand zur Reali­ sierung der Bewegungseinheiten minimal ist, was wiederum zu einer Reduzierung der Partikelabscheidung aus den Bewegungs­ einheiten führt, andererseits ist aber auch der Steuerungs­ aufwand minimal, weil z. B. zwei senkrecht zueinander ange­ ordnete Linearachsen mit einer relativ einfachen Steuerung, beispielsweise einer speicherprogrammierten Steuerung, betrieben werden können.

Bei einer Variante dieses Ausführungsbeispiels weist die erste Bewegungseinheit eine horizontal verlaufende Montage­ platte auf, die mit Führungsprofilen für einen Wagen verse­ hen ist.

Auch diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die erfindungsgemä­ ße Einrichtung leicht montiert und nachgerüstet werden kann, weil lediglich die Montageplatte mit den Führungsprofilen z. B. an der Vorder- oder Rückseite eines Bearbeitungstischs angebracht werden muß.

Bevorzugt ist eine Weiterbildung dieser Variante, bei der parallel zu den Führungsprofilen ein Linear-Antriebselement, insbesondere eine Zahnstange, Spindel oder ein Band- oder Seilan­ trieb angeordnet ist, das mit einem zugehörigen Gegenele­ ment, insbesondere einem Ritzel zusammenwirkt, das an dem entlang den Führungsprofilen mittels Rollen verfahrbaren Wagen angeordnet ist.

Diese Maßnahmen haben den Vorteil, daß der genannte Antrieb in der Horizontalachse auf besonders einfache und damit störungsarme und partikelarme Weise realisiert werden kann, wobei alternativ der Antrieb am raumfesten Element (Montage­ platte) oder am beweglichen Element (Wagen) angeordnet sein kann, je nachdem, wie dies unter Reinraumgesichtspunkten zweckmäßig ist.

Besonders bevorzugt ist bei dieser Variante, wenn der Wagen mit einem Elektromotor zur Betätigung des Linear-Antriebs­ elementes versehen ist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß ein elektromotorischer Antrieb besonders gut für Reinraumbedingungen geeignet ist, weil derartige Antriebe optimal gekapselt werden können und damit die Wahrscheinlichkeit der Partikelabgabe minimal ist.

Bei einer Weiterbildung des Ausführungsbeispiels mit dem horizontal beweglichen Wagen ist der Wagen mit der zweiten Bewegungseinheit versehen.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die zweite Bewegungsein­ heit als Sekundäreinheit relativ leicht ausgebildet werden kann, so daß schnelle Bewegungsvorgänge möglich sind.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist bevorzugt, wenn die zweite Bewegungseinheit mit einem Elektromotor versehen ist.

Eine weitere Variante dieser Gruppe von Ausführungsbeispie­ len zeichnet sich dadurch aus, daß die zweite Bewegungsein­ heit eine vertikal ausfahrbare Achse aufweist, an deren freiem Ende ein horizontal verlaufender Arm angeordnet ist, der an seinem freien Ende den Greifer trägt.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß durch besonders einfache konstruktive Maßnahmen, nämlich eine galgenartige Ausbildung des Verfahrteils der Vertikaleinheit, der Arbeitsraum ober­ halb der Platte des Bearbeitungstischs überstrichen werden kann.

Besonders bevorzugt ist dabei, wenn sich von den Bauele­ menten des Handhabungsgeräts nur der Arm mit dem Greifer oberhalb der Ablagestationen und der Bearbeitungsstationen befindet.

Dies hat den Vorteil, daß sich keinerlei eigenbewegliche oder sonstwie hinsichtlich der Abscheidung von Partikeln kriti­ sche Elemente oberhalb der sensiblen Bewegungsbahn der Werkstücke befinden.

Es wurde bereits erwähnt, daß bei Einrichtungen der hier vorliegenden Art Ausführungsbeispiele bevorzugt sind, bei denen im Reinraum oberhalb der Ablagestationen und der Bearbeitungsstationen ein im wesentlichen vertikal gerichte­ ter Luftstrom eingestellt ist.

Diese an sich bekannte Maßnahme hat den Vorteil, daß durch einen laminaren, nach unten gerichteten Luftstrom die im Reinraum noch vorhandenen restlichen Partikel zuverlässig von den Werkstücken ferngehalten bzw. abgeführt werden können.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist für den hier vorliegenden Zusammenhang besonders vorteilhaft, wenn der Arm und der Greifer mit einer Querschnittsform versehen sind, die in dem Luftstrom einen geringen Strömungswiderstand aufweist.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß eine möglichst geringe Verwirbelung des laminaren Luftstroms durch den unter Strö­ mungsgesichtspunkten an sich störenden Arm und Greifer bewirkt wird, so daß die für die Aufrechterhaltung der Reinraumatmosphäre besonders wichtige Wirbelfreiheit des laminaren Luftstroms nach Möglichkeit aufrecht erhalten bleibt.

Eine weitere Gruppe von Ausführungsbeispielen zeichnet sich dadurch aus, daß die Bewegungseinheiten in einem geschlosse­ nen Gehäuse angeordnet sind, wobei nur das den Greifer tragende Verfahrteil durch eine Aussparung des Gehäuses aus diesem herausragt.

Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß die hinsichtlich der Partikelabgabe besonders kritischen Elemente sämtlich in einem geschlossenen Gehäuse angeordnet sind, wobei durch an sich bekannte Absaugmaßnahmen zuverlässig verhindert werden kann, daß Partikel aus dem Gehäuse durch die Aussparung in den Außenraum des Gehäuses gelangen.

Für den Anwendungsfall eines Handhabungsgeräts mit jeweils einer horizontal verfahrbaren und einer vertikal verfahrba­ ren Bewegungseinheit ist in diesem Fall besonders bevorzugt, wenn das Verfahrteil durch einen horizontal verlaufenden Schlitz aus dem Gehäuse herausragt.

Dies hat den Vorteil, daß in dem horizontal verlaufenden Schlitz sowohl Horizontal- wie auch Vertikalbewegungen des Verfahrteils möglich sind und der Schlitz die kleinstmögli­ che Öffnung im Gehäuse darstellt.

Besonders vorteilhaft ist bei dieser Variante, wenn der Schlitz mit einer axialen Dichtung versehen ist, die den Schlitz um das Verfahrteil herum abdichtet.

Auf diese Weise kann gewährleistet werden, daß die Wahr­ scheinlichkeit eines Austritts von Partikeln aus dem Schlitz noch weiter verringert wird.

Vorteilhaft ist bei diesem Ausführungsbeispiel besonders, wenn die Dichtung als axiale Lippendichtung, Ziehharmonika­ dichtung oder Jalousiedichtung ausgebildet ist.

Es wurde bereits eingangs erwähnt, daß die vorliegende Erfindung sich besonders für den Anwendungsfall eignet, daß die Bearbeitungseinheit eine Naßzelle in einer Halbleiter­ fertigung ist, bei der in eine Platte eines Bearbeitungsti­ sches Bäder für Halter von Wafern eingelassen sind und sich neben den Bädern die Ablagestationen befinden, wobei die Bäder und die Ablagestationen in einer Reihe angeordnet sind.

Gegenüber vorbekannten Naßzellen dieser Art mit manueller Beschickung durch Personen hat die erfindungsgemäße Einrich­ tung den Vorteil, daß eine gegenüber einem Personeneinsatz deutlich verminderte Partikelabscheidung erreicht werden kann, so daß Reinraumbedingungen der Klasse 10 bzw. 1 möglich sind. Zwar könnte man die unter derartigen Reinraum­ bedingungen arbeitenden Personen auch mit voll gekapselten Arbeitsanzügen versehen, dies würde jedoch zu argonomisch nachteiligen Arbeitsbedingungen führen und außerdem werden durch das Knautschen derartiger Arbeitsanzüge ebenfalls Partikel erzeugt. Lenkbar wäre ferner, eine manuelle Pro­ zeßsteuerung von außen über Telemanipulatoren vorzunehmen, dies wäre jedoch eine extrem kostenintensive Lösung, weil bei der Manipulation von Wafern in Naßzellen eine exakte Positionierung der Wafer gewährleistet sein muß, was bei Anwendung von Telemanipulatoren nur mit extremen apparativen Aufwand gewährleistet werden kann. Die erfindungsgemäße Einrichtung bietet demgegenüber den Vorteil, mit geringem apparativen Aufwand einen an sich von der Bewegungsbahn her einfachen Bewegungsablauf mit einem einfachen, wenig störan­ fälligen und für Reinraumbedingungen optimalen Konzept zu realisieren.

Schließlich ist noch eine Ausführungsform der Erfindung bevorzugt, bei der die oberhalb der Ebene angeordneten Verfahrteile aus Kunststoff, insbesondere PVDF, PTFE oder PFA bestehen.

Diese Kunststoffe haben sich für den Reinraumeinsatz als besonders vorteilhaft erwiesen, weil sie nur in äußerst geringem Umfang zur Partikelabscheidung neigen. Der Einsatz von PVDF hat darüberhinaus den speziellen Vorteil, daß PVDF schweißbar, sinterbar und tiefziehbar ist. PTFE ist demge­ genüber ein in seinen Eigenschaften und seinen Verarbei­ tungsmöglichkeiten bestens eingeführter und spanabhebend leicht bearbeitbarer Werkstoff. PFA eignet sich schließlich besonders für die Herstellung mittels Spritzen.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung.

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch erläuterten Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Vorderansicht, in zwei verschiedenen Ebenen, eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemä­ ßen Einrichtung;

Fig. 2 eine Seitenansicht, geschnitten, der Einrichtung gemäß Fig. 1 in der Ansicht der Linie II-II von Fig. 1;

Fig. 3 eine Darstellung, ähnlich Fig. 2, jedoch für eine Variante einer erfindungsgemäßen Einrichtung.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 10 insgesamt ein Reinraum be­ zeichnet, der von einem sogenannten Grauraum 11 durch eine Wand 12 getrennt ist. Unter "Reinraum" soll im vorliegenden Zusammenhang ein Reinraum der Klasse 10 oder besser verstan­ den werden. In derartigen Reinräumen können Herstellungspro­ zesse für elektronische Bauelemente abgewickelt werden, bei denen in einer Reihe von Einzelschritten integrierte Struk­ turen auf Siliziumscheiben, sogenannten Wafern, erzeugt werden. Das nachstehend geschilderte Ausführungsbeispiel orientiert sich am Beispiel einer sogenannten Naßzelle, bei der die genannten Siliziumscheiben nacheinander in verschie­ dene Bäder gebracht werden, die Erfindung ist jedoch keines­ falls auf dieses Anwendungsbeispiel beschränkt.

Unter "Grauraum" versteht man im vorliegenden Zusammenhang einen Raum, der weniger strengen Reinheitsanforderungen unterliegt und in dem üblicherweise die Aggregate unterge­ bracht sind, die zur Versorgung oder Steuerung der im Rein­ raum angeordneten Einrichtungen dienen.

Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbei­ spiel wird die Bearbeitungseinheit durch einen Bearbeitungs­ tisch 13 verkörpert, der mit Bädern 14, 14a . . . versehen ist, in die Bearbeitungsflüssigkeiten 15, 15a . . . eingefüllt sind. Die Bäder 14, 14a . . . befinden sich auf einer Platte 16 des Bearbeitungstischs 13 oder sind in diese Platte 16 eingelassen. Die Bäder 14, 14a . . . sind in einer Reihe nebeneinander angeordnet, beispielsweise befinden sich in einer typischen Naßzelle der hier interessierenden Art fünf Bäder 14, 14a . . . nebeneinander.

In Fig. 1 ist links neben dem ersten Bad 14 ein Gestell 17 auf einer ersten Ablagestation 20 zu erkennen. Das Gestell 17 dient zur Aufnahme von Haltern 18, sogenannten "Car­ riers", in denen eine Vielzahl von Wafern 19, d. h. Silizium­ scheiben mit einem Durchmesser von typischerweise 4′′ oder 6′′ nebeneinander angeordnet sind, so daß diese Mehrzahl von Wafern gemeinsam mit dem Halter 18 gehandhabt werden kann.

In Fig. 1 erkennt man rechts von den Bädern 14, 14a . . . eine weitere Ablagestation 20a, in der sich ebenfalls ein Ge­ stell 17a mit Haltern 18a bereits bearbeiteter Wafer 19a befindet. Mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung sollen die Wafer 19 in ihren Haltern 18 von der ersten Ablage­ station 20 nacheinander in vorgegebener Reihenfolge in die Bäder 14, 14a eingetaucht und schließlich nach Durchlaufen des gesamten Naßprozesses auf der weiteren Ablagestation 20a abgestellt werden.

Mit 21 ist in den Fig. 1 und 2 ferner ein laminarer Luft­ strom angedeutet, der typischerweise von oben in senkrechter Richtung mittels in den Fig. nicht dargestellter Reinrauman­ lagen erzeugt wird, wie dies an sich bekannt ist.

Zum Verfahren der Halter 18 für die Wafer 19 ist ein Handha­ bungsgerät vorgesehen, das in den Fig. umfassend mit 39 bezeichnet ist.

Wie man aus Fig. 2 erkennt, ist an einer Vorderwand 30 des Bearbeitungstischs 13 ein Gehäuse 31 angeordnet, das nach außen bis auf einen Schlitz 32 allseits geschlossen ist. Der Schlitz 32 verläuft in der Oberseite des Gehäuses 31 vor­ zugsweise über die gesamte Breite des Bearbeitungstischs 13. Mittels einer ersten Absaugeinrichtung 33, die an eine Rohrleitung 34 angeschlossen ist, kann ein Innenraum 35 des Gehäuses 31 unter Unterdruck, verglichen mit dem Außenraum im Reinraum 10 gehalten werden. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine zweite Absaugeeinrichtung 36 mit Rohrleitung 37 vorgesehen sein, je nach dem, wie dies aufgrund der örtlichen Gegebenheiten zweckmäßig ist.

Eine Montageplatte 40 ist an der Vorderwand 30 befestigt und trägt ein erstes Führungsprofil 41 sowie ein zweites Füh­ rungsprofil 42 in paralleler Ausrichtung zueinander.

Zwischen den Führungsprofilen 41, 42 befindet sich eine Zahnstange 43 oder Spindel in paralleler Ausrichtung zu den Führungsprofilen 41, 42.

Mittels eines ersten, oberen Rollenpaars 44 sowie eines zweiten, unteren Rollenpaars 45 ist ein Wagen 46 auf den Führungsprofilen 41, 42 linear geführt. Ein Motor 47 auf dem Wagen 46 ist mit einem Ritzel 48 versehen, das mit der Zahnstange 43 kämmt. Es versteht sich jedoch, daß statt der Zahnstange 43 mit Ritzel 48 auch ein anderer Linearantrieb, beispielsweise mittels einer Spindel/Spindelbuchse, mittels eines Bandantriebes oder eines Seilzuges oder dgl. verwendet werden kann. Auch kann sich der Antriebsmotor wahlweise auf dem Wagen 46 oder an der Montageplatte 40 befinden.

Besonders bevorzugt ist im hier vorliegenden Zusammenhang, den Motor 47 als Elektromotor auszubilden, weil Elektromoto­ ren für Reinraumanwendungen wegen ihrer einfachen Kapselbar­ keit besonders geeignet sind.

Die vorstehend erläuterten Elemente 40 bis 48 bilden insge­ samt eine erste Bewegungseinheit 49, die als Lineareinheit mit horizontaler Achse arbeitet.

In der Darstellung der Fig. 1 ist eine Vorderansicht des Bearbeitungstischs 13 zu erkennen, die im Bereich der Bäder 14, 14a teilweise aufgebrochen ist. Das Handhabungsgerät 39 ist aus Gründen der Übersichtlichkeit halber nur über einen Teil seiner Breite geschnitten dargestellt, es versteht sich jedoch, daß sich insbesondere die Führungsprofile 41, 42 sowie die Zahnstange 43 über die Breite des Bearbeitungs­ tischs 13 so weit erstrecken, daß der Wagen 46 über sämtli­ che Ablagestationen 20 und Bearbeitungsstationen in Gestalt der Bäder 14, 14a . . . verfahren werden kann. Dabei versteht sich, daß im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch nur eine einzige Ablagestation, z. B. die linke Ablagestation 20, vorgesehen sein kann, von der die Gestelle 17 entnommen und zu der die Gestelle 17 nach erfolgter Bearbeitung wieder zurückgebracht werden.

Auf dem Wagen 46 ist eine ausfahrbare Stange 50 mit einem Stator 51 angeordnet, wobei ein Elektromotor 52 für das Ausfahren der Stange 50 aus dem Stator 51 sorgt. Mit 53 ist ein Anschluß für Energie oder Signale angedeutet, der zur Betätigung des Elektromotors 52 und/oder des Elektromotors 47 dient. Die Elemente 50 bis 53 bilden somit gesamthaft eine zweite Bewegungseinheit 54, die als Lineareinheit mit vertikaler Achse ausgestaltet ist.

Die Bewegungsachsen sind mit Pfeilen 55 und 56 in Fig. 1 und 2 angedeutet.

Die ausfahrbare Stange 50 geht an ihrem oberen freien Ende in einen horizontal verlaufenden Arm 60 über, der an seinem vorderen freien Ende mit einem Greifer 61 zum Ergreifen eines Halters 18b mit Wafern 19b versehen ist.

Wie in Fig. 2 mit 64 und 64′ angedeutet, weist der Arm 60 und ebenso der Greifer 61 eine Querschnittsform auf, die im Hinblick auf den Luftstrom 21 einen besonders geringen Strömungswiderstand bietet. Die Querschnittsform 64, 64′ kann kreisförmig, tropfenförmig oder sonstwie flach sein, wie dies an sich aus der Strömungsmechanik bekannt ist.

Mit 60′, 18b′ und 19b′ ist angedeutet, wie sich die Position des Arms 60 mit dem ergriffenen Halter 18 ändert, wenn der Arm 60 in Richtung der Vertikalachse, d. h. in Richtung des Pfeiles 56 verfahren wird, um den Halter 18b mit Wafern 19b z. B. in das Bad 14 und die dort enthaltene Behandlungsflüs­ sigkeit 15 abzusenken.

Der Schlitz 32 im Gehäuse 31 kann axial gedichtet sein. In Fig. 2 ist mit 65 eine axiale Lippendichtung angedeutet, die den Schlitz 32 über seine gesamte Länge verschließt und nur die nach oben durchtretende Achse 50 durchläßt. In Fig. 1 ist mit 66 eine seitlich zusammenschiebbare Ziehharmonika­ dichtung angedeutet, während 67 eine Jalousiedichtung symbo­ lisieren soll, deren Elemente an den seitlichen Enden des Bearbeitungstisches 13 auf eine Rolle 68 aufwickelbar sind.

Sofern weitere Verfahrachsen des Handhabungsgeräts 39 erfor­ derlich sein sollten, z. B. in einer Horizontalachse senk­ recht zur Zeichenebene der Fig. 1, so wäre hierfür eine weitere entsprechende Bewegungseinheit, ähnlich der Bewe­ gungseinheiten 49, 54 vorzusehen, die jedoch ebenfalls unterhalb der Platte 16 anzuordnen wäre. Die Wirkungsweise der in Fig. 1 und 2 dargestellten Einrichtung ist wie folgt:
Vor Beginn eines Bearbeitungszyklus werden entweder durch Bearbeitungspersonen oder durch automatisierte Förderein­ richtungen Halter 18 mit unbehandelten Wafern 19 im Gestell 17 auf der ersten Ablagestation 20 des Bearbeitungstischs 13 abgestellt. Die Bäder 14, 14a . . . werden oder wurden mit entsprechenden Behandlungsflüssigkeiten 15, 15a . . . be­ füllt.

Eine Steuereinrichtung 57, beispielsweise eine speicherpro­ grammierbare Steuerung (SPS) erzeugt nun einen Steuerbefehl, der bewirkt, daß der Wagen 46 durch Betätigen des Motors 47 auf den Führungsprofilen 41, 42 in Fig. 1 nach links in Richtung des Pfeiles 55 fährt, wobei gleichzeitig durch Betätigen des Motors 52 die Stange 50 nach oben in Richtung des Pfeiles 56 ausgefahren wird. Befindet sich der Wagen 46 in der Position der Ablagestation 20, wobei der Arm 60 mit dem zu entnehmenden Halter 18 fluchtet, senkt sich der Arm 60 ab, bis der Greifer 61 den aufzunehmenden ersten Halter 18 ergreift. Die Achse 50 wird nun ggf. wieder nach oben verfahren, falls es erforderlich ist, den Halter 18 nach oben aus dem Gestell 17 zu entnehmen. Der Wagen 46 fährt nun in eine mit der ersten Bearbeitungsstation, z. B. in Form des Bades 14 fluchtende Position und die Stange 50 wird wieder eingefahren, so daß sich der Arm 60 in die in die Fig. 2 gestrichelt eingezeichnete Position 60′ senkt und sich der Halter 18b′ mit den Wafern 19b′ in der Behandlungsflüssig­ keit 15 befindet.

Die Einrichtung kann nun so lange zuwarten, bis eine vorge­ gebene Bearbeitungszeit in der Behandlungsflüssigkeit 15 abgelaufen ist, der Greifer 61 kann aber auch durch Verfah­ ren der Bewegungseinheiten 49, 54 vom Halter 18b′ gelöst werden, um diesen in der Behandlungsflüssigkeit 15 zu belas­ sen, während ein weiterer Handhabungsvorgang mit einem anderen Halter 18 ausgeführt wird.

Hat einer der Halter 18 sämtliche Bearbeitungsstationen in Gestalt der Bäder 14, 14a durchlaufen, so wird er in der beschriebenen Weise erneut ergriffen oder bleibt ergriffen, bis er schließlich in der zweiten Ablagestation 20a abge­ setzt wird.

Haben sämtliche Halter 18 einer Charge alle Bearbeitungs­ schritte durchlaufen, befinden sich sämtliche Halter 18 in der zweiten Ablagestation 20a und können von dort durch eine Person oder durch eine weitere Fördereinrichtung abgenommen werden.

Man erkennt hieraus, daß durch die lineare Anordnung der Ablagestationen 20, 20a und der Bäder 14, 14a . . . nebenein­ ander das Handhabungsgerät 39 nur in zwei Richtungen, näm­ lich in einer Horizontalrichtung und einer Vertikalrichtung, verfahren werden muß.

Vor allem aus der Darstellung der Fig. 2 ergibt sich, daß das Handhabungsgerät 39 als Ganzes von vorne an den Bearbei­ tungstisch 13 angeflanscht werden kann, was auch eine Nachrüstung bereits existierender Naßzellen mit Bearbeitungstischen 13 ermöglicht.

Fig. 3 zeigt Varianten des in den Fig. 1 und 2 geschilderten Ausführungsbeispiels.

Mit 72 ist in Fig. 3 zunächst eine Rückwand des Bearbei­ tungstischs 13 bezeichnet, wodurch symbolisiert werden soll, daß das Handhabungsgerät 39 selbstverständlich auch an der Rückwand 73 des Bearbeitungstischs 13 angeordnet werden kann, wobei diese Variante der Übersichtlichkeit halber nicht nochmals gesondert in den Fig. 1 und 2 dargestellt ist.

Mit 73 ist in Fig. 3 eine zweite Rückwand angedeutet, die durch die Wand 12 zwischen Reinraum 10 und Grauraum 11 dargestellt wird. Bei dieser Variante befindet sich also das gesamte Handhabungsgerät 39′′ an der Rückseite der Wand 12, an die das Gehäuse 31′′ angesetzt ist.

Der Arm 60′′ mit Greifer 61′′ erstreckt sich in diesem Fall durch eine Aussparung 70 in der Wand 12, wobei die Ausspa­ rung 70 so groß dimensioniert werden muß, daß alle erforder­ lichen Vertikal- und Horizontalbewegungen vom Arm 60′′ ausgeführt werden können.

Es ist mit reinraumtechnischen Mitteln möglich, den Luft­ strom 21 so zu führen, daß praktisch keine Partikel durch die Aussparung 70 vom Grauraum 11 in den Reinraum 10 gelan­ gen können. Um diese Sicherheit jedoch noch weiter zu erhö­ hen, kann eine weitere Abdeckung 71 vorgesehen werden, die von dem Gehäuse 31′′ ausgeht und die Aussparung 70 über die gesamte Breite überdeckt.

Claims (20)

1. Einrichtung zum Bearbeiten von Werkstücken, insbeson­ dere von Wafern (19) in einem durch eine Wand (12) von einem benachbarten Grauraum (11) abgetrennten Reinraum (10) mit einem Handhabungsgerät (39), das eine Mehrzahl von Bewegungseinheiten (49; 54) für jeweils eine Bewegungsachse (55, 56) aufweist, wobei die Bewegungseinheiten (49, 54) jeweils ein Basisteil (40, 41, 42; 51), ein Antriebselement (47, 48; 52) sowie ein mittels des Antriebselementes (47, 48; 52) relativ zum Basisteil (40, 41, 42; 51) bewegbares Verfahrteil (46; 50, 60) umfassen, von denen eines (60) mit einem Greifer (61) zum Ergreifen der Werk­ stücke versehen ist, und mit einer im Arbeitsbereich des Handhabungsgeräts (39) angeordneten, Ablagesta­ tionen und Bearbeitungsstationen aufweisenden Bearbei­ tungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablagestationen (20) und die Bearbeitungsstationen sich mindestens näherungsweise in einer Ebene befin­ den, und daß die Basisteile (40, 41, 42; 51) sowie die Antriebselemente (47, 48; 52) sämtlicher Bewegungsein­ heiten (49; 54) unterhalb der Ebene angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungsvorrichtung ein Bearbeitungstisch (13) ist und daß die Ablagestationen (20) und die Bearbeitungsstationen sich in der Ebene einer den Bearbeitungstisch (13) abdeckenden Platte (16) befin­ den.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisteile (40, 41, 42; 51) sowie die An­ triebselemente (47, 48; 52) an einer Vorderwand (30) oder einer Rückwand (72) des Bearbeitungstischs (13) angeordnet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Bearbeitungstisch (13) an der Wand (12) angeordnet ist, die den Reinraum (10) von dem be­ nachbarten Grauraum (11) trennt, daß die Basisteile (40, 41, 42; 51) sowie die Antriebselemente (47, 48; 52) im Grauraum (11) angeordnet sind und daß das Verfahrteil (60′′) mit dem Greifer (61′′) sich durch eine Aussparung (70) der Wand (12) erstreckt.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Handhabungsgerät (39) mindes­ tens eine sich über die Breite der Bearbeitungseinheit erstreckende, horizontal verfahrbare erste Bewegungs­ einheit (49) und eine vertikal verfahrbare zweite Bewegungseinheit (54) aufweist.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Bewegungseinheit (49) eine vertikal verlaufende Montageplatte (40) aufweist, die mit Führungsprofilen (41, 42) für einen Wagen (46) verse­ hen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Führungsprofilen (41, 42) ein Linear-Antriebselement angeordnet ist, das mit einem zugehörigen Gegenelement (48) zusammenwirkt, das an dem entlang den Führungsprofilen (41, 42) mittels Rollen (44, 45) verfahrbaren Wagen (46) angeordnet ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen (46) mit einem Elektromotor (47) zur Betätigung des Linear-Antriebselementes versehen ist.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen (46) mit der zweiten Bewegungseinheit (54) versehen ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bewegungseinheit (54) mit einem Elektromotor (52) versehen ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Bewegungseinheit (54) eine vertikal ausfahrbare Stange (50) aufweist, an deren freiem Ende ein horizontal verlaufender Arm (60) angeordnet ist, der an seinem freien Ende den Greifer (61) trägt.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß sich von den Bauelementen des Handhabungsgeräts nur der Arm (60) mit dem Greifer (61) oberhalb der Ablagestationen (20) und der Bearbeitungsstationen befindet.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Reinraum (10) oberhalb der Ablagestationen und der Bearbeitungsstationen eine Belüftunseinrichtung mit im wesentlichen vertikal gerichtetem Luftstrom (21) vorgesehen ist.

14. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (60) und der Greifer (61) mit einer Quer­ schnittsform (64; 64′) versehen sind, die in dem Lufstrom (21) einen geringen Strömungswiderstand aufweist.

15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungseinheiten in einem geschlossenen Gehäuse (31) angeordnet sind, wobei nur das den Greifer (61) tragende Verfahrteil (50, 60) durch eine Aussparung des Gehäuses (31) aus diesem heraus ragt.

16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahrteil (50, 60) horizontal und vertikal verfahrbar ist und durch einen horizontal verlaufenden Schlitz (32) aus dem Gehäuse (31) herausragt.

17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlitz (32) mit einer axialen Dichtung verse­ hen ist, die den Schlitz (32) um das Verfahrteil (50, 60) herum abdichtet.

18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung als axiale Lippendichtung (65), Zieharmonikadichtung (66) oder Jalousiedichtung (67) ausgebildet ist.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitungseinheit eine Naßzelle in einer Halbleiterfertigung ist, bei der in eine Platte (16) eines Bearbeitungstischs (13) Bäder (14) für Halter (18) von Wafern (19) eingelassen sind und sich neben den Bädern (14) die Ablagestationen (20) befinden, wobei die Bäder (14) und die Ablagesta­ tion (20) in einer Reihe angeordnet sind.

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die oberhalb der Ebene angeordne­ ten Verfahrteile (50, 60) aus Kunststoffen bestehen.