DE3822597A1

DE3822597A1 - Justiervorrichtung und verfahren zum justieren eines roboterarms zum einsatz in automatisierten produktionsbereichen insbesondere in der halbleitertechnik

Info

Publication number: DE3822597A1
Application number: DE19883822597
Authority: DE
Inventors: Hans Raske
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1988-07-04
Filing date: 1988-07-04
Publication date: 1990-01-11

Description

Die Erfindung betrifft eine Justiervorrichtung und ein Verfahren zum Justieren der Auslenkung eines Roboterarms durch Einstellen des Abstandes und der Neigung des Roboterarms zu einem Teil einer Geräteanordnung.

In automatisierten Produktionsbereichen finden sich oft Roboter systeme, deren Funktion ein präzises Zugreifen auf zu bearbeiten de oder zu transportierende Objekte vorsieht. Z. B. werden in der Halbleiterfertigung zum Bewegen von Halbleiterscheiben in Plasma ätzanlagen Robotersysteme eingesetzt, die Roboterarme mit Greif vorrichtungen zum Greifen der Halbleiterscheiben aufweisen.

Ein Roboterarm, an dem eine Greif- oder Bearbeitungsvorrichtung angebracht ist, erfordert eine Justierung sowohl des Abstands als auch der Neigung des Roboterarms zum Objekt. Um eine zuverlässi ge Funktion eines solchen Robotersystems zu gewährleisten, ist eine optimale Justierung notwendig, die in Abhängigkeit vom be trachteten Robotersystem in regelmäßigen Zeitabständen überprüft werden muß.

Zur Justierung sind Näherungs-Einstellverfahren mit Augenmaßbeur teilung zeitaufwendig, zu ungenau und vom Geschick des jeweiligen Monteurs abhängig. Dabei stellen mechanische Fertigungstoleranzen von Teilen des Robotersystems eine zusätzliche Erschwernis dar. Justierfehler werden oft erst beim Betrieb der Anlage ersichtlich und können zu Produktionsfehlern und Anlagenausfällen führen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Justiervorrichtung und ein Verfahren zum Justieren der Auslenkung eines Roboterarms an zugeben, mit deren Anwendung eine reproduzierbar genaue, meßtech nisch überprüfbare Justierung ermöglicht wird.

Zur Lösung der Aufgabe wird eine Justiervorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch

a) mindestens vier Meßuhren mit je einem Meßstift zum Messen von Höhendifferenzen, die mittels eines gemeinsamen Halters mit glei cher Orientierung der Meßstifte in einer Ebene angeordnet sind,
b) mindestens einen Zentrierstift, der mit gleicher Orientierung zwischen den Meßstiften am Halter befestigt ist
c) mindestens zwei zwischen den Meßstiften mit gleicher Orien tierung am Halter angebrachte Abstandsstifte und
d) einer am Halter angebrachten Befestigungsvorrichtung zum Be festigen der Justiervorrichtung am Roboterarm.

Zur Lösung der Aufgabe wird außerdem ein Verfahren der eingangs genannten Art vorgeschlagen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß

a) vor dem Justieren der Auslenkung des Roboterarms ein Null punktsabgleich der Meßuhren durchgeführt wird,
b) der Roboterarm mit der daran befestigten Justiervorrichtung auf das Geräteteil geführt wird, so daß der Zentrierstift an ei ner bestimmten Stelle des Geräteteils positioniert ist und
c) der Abstand und die Neigung des Roboterarms zu dem Geräteteil so eingestellt wird, daß eine vorgegebene Anzeige der Meßuhren erreicht ist.

Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen sowie der anhand eines Ausführungsbei spiels gegebenen Beschreibung hervor.

Zu dem im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel werden 5 Figuren betrachtet, die als schematische Darstellung ausgeführt sind.

Fig. 1 zeigt einen Teil eines Robotersystems zum Halbleiterschei bentransfer als dreidimensionale Darstellung.

Fig. 2 zeigt die Greifvorrichtung des Robotersystems aus Fig. 1 in einer Vergrößerung.

Fig. 3 zeigt eine am Roboterarm angebrachte erfindungsgemäße Jus tiervorrichtung als Seitenansicht.

Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Justiervorrichtung als Drauf sicht.

Fig. 5 zeigt die am Roboterarm angebrachte erfindungsgemäße Jus tiervorrichtung mit einer Justierplatte.

Fig. 1

In der Halbleiterfertigung finden unter anderem Plasmaätzanlagen der Bauart AME 8300 der Firma Applied Materials GmbH, München Anwendung. Ein wesentlicher Bestandteil dieser Anlagen ist das Robotersystem, das Halbleiterscheiben aus einer Ladekassette in die Plasmaätzkammer und nach dem Plasmaätzen in eine Entladekasset te transportiert. Dazu ist ein Roboterarm 1 mit einer an ausfahr baren Führungsstangen 4 befestigten Greifvorrichtung 2 für eine Halbleiterscheibe 3 vorgesehen. Um einen exakten, planparallelen Zugriff der Greifvorrichtung 2 auf die Halbleiterscheibe 3 zu gewährleisten, muß die Auslenkung der Greifvorrichtung 2 des Ro boterarms durch Einstellen des Abstandes und der Neigung der Füh rungsstangen 4 an der Stelleinheit 5 genau justiert werden.

Näherung-Einstellverfahren mit Augenmaßbeurteilung liefern hier bei unbefriedigende Justierergebnisse bei einem Zeitaufwand von bis zu zwei Arbeitstagen.

Fig. 2

Die Aufnahme der Halbleiterscheibe 3 durch den Roboterarm 1 mit tels der Greifvorrichtung 2 erfolgt auf einer Halbleiterscheiben transportplatte 25, mit dem die Halbleiterscheibe 3 aus einer Halbleiterscheibenkassette (nicht in der Figur dargestellt) entnommen wird. Die Greifvorrichtung 2 ist mittels einer Befestigungsvor richtung 24 an den in Richtung des Roboterarms 1 beweglichen Führungsstangen 4 befestigt. Sie weist drei Greiffinger 21, die vom Greifermotor 22 mit elektrischer Versorgungsleitung 23 ange trieben, die Halbleiterscheibe 3 umfassen.

Fig. 3

Eine erfindungsgemäße Justiervorrichtung weist eine ebene Platte 32 in Leichtbauweise auf, auf deren Oberseite vier Meßuhren 33 zum Messen von Höhendifferenzen so angebracht sind, daß deren Meßstifte 34 durch Ausnehmungen der Platte gesteckt sind. Auf der Unterseite der Platte ist mittig zwischen den Meßstiften 34 ein Zentrierstift 35 angebracht. Auf der Oberseite der Platte ist gegenüberliegend dem Zentrierstift 35 eine Befestigungsvor richtung 31 zum Befestigen der Justiervorrichtung an dem zu jus tierenden Roboterarm 1 angebracht. Die Justiervorrichtung kann an dem Roboterarm 1 durch Anschrauben der an den Führungsstangen 4 befindlichen Klemme 24 an der Befestigungsvorrichtung 31 am Roboterarm 1 angebracht sein. Als Distanzhalter zum Einstellen des Nullpunkts der Meßuhren sind vier Abstandsstifte 36 vorgese hen, die kürzer sind als die maximale Länge der Meßstifte und auf der Unterseite der Platte mit gleicher Orientierung zwi schen den Meßstiften 34 angebracht sind. Einer der Abstandsstifte 36 ist kürzer als die drei gleichlangen anderen (nicht in der Fi gur dargestellt). Die Abstandsstifte 36 bilden eine Dreipunktauf lage, wobei der vierte, kürzere Abstandsstift das seitliche Ab kippen der Vorrichtung, z. B. beim Ablegen der Vorrichtung nach durchgeführter Messung, verhindert.

Fig. 4

Zur optimalen Nutzung der Meßuhren 33 sind diese so auf der Platte 32 angebracht, daß sie die vier Ecken eines Quadrats bilden. Da bei ist die Befestigungsvorrichtung 31 für den Roboterarm mittig zwischen den Meßuhren angeordnet. Auch die Abstandsstifte sind auf gleiche Weise symmetrisch angeordnet.

Fig. 5

Zum Festlegen des Nullpunkts der auf der Platte 32 befestigten Meßuhren 33 wird die Justiervorrichtung so auf einer ebenen Jus tierplatte 51 angeordnet, daß der Zentrierstift 35 in eine Zen trierkerbe 52 der Justierplatte 51 ragt, während die drei gleich langen Abstandsstifte 36 gleichzeitig auf der ebenen Justierplat te 51 aufsitzen.

Nach dem Nullpunktsabgleich der Meßuhren 33 der Justiervorrich tung wird die Justiervorrichtung durch Anschrauben der Klemme 24 auf der Befestigungsvorrichtung 31 an den Führungsstangen 4 des Roboterarms 1 angebracht. Die Justierung des Roboterarms 1 er folgt nach Ausrichten des Roboterarms mit der daran befestigten Justiervorrichtung zu dem Teil einer Geräteanordnung, der als Bezugspunkt vorgegeben ist. Dabei wird der Zentrierstift 35 in eine Justierkerbe des Geräteteils geführt und über die mechani schen und schrittmotorischen Stellmöglichkeiten 5 des Robotersys tems, der Abstand und die Neigung des Roboterarms so eingestellt, daß eine vorgegebene Anzeige der Meßuhren 33 erreicht ist.

Mit einer Meßgenauigkeit von 0,01 mm der verwendeten Meßuhren 33 kann eine genaue, meßtechnisch überprüfbare Justierung in weniger als einer Stunde erfolgen.

Die Erfindung beinhaltet neben der Verwendung der Justiervorrich tung zum Justieren eines Roboterarms für die Bewegung von Halb leiterscheiben in einer Plasmaätzanlage auch deren Einsatz in an deren automatisierten Produktionsbereichen, bei denen Roboter systeme zum präzisen Handhaben von Teilen eingesetzt werden.

Claims

1. Justiervorrichtung zum Justieren der Auslenkung eines Roboter arms durch Einstellen des Abstandes und der Neigung des Roboter arms zu einem Teil einer Geräteanordnung, gekennzeichnet durch

a) mindestens vier Meßuhren (33) mit je einem Meßstift (34) zum Messen von Höhendifferenzen, die mittels eines gemeinsamen Hal ters (32) mit gleicher Orientierung der Meßstifte (34) in einer Ebene angeordnet sind,
b) mindestens einen Zentrierstift (35), der mit gleicher Orien tierung zwischen den Meßstiften (34) am Halter (32) befestigt ist
c) mindestens zwei zwischen den Meßstiften (34) mit gleicher Orientierung am Halter (32) angebrachte Abstandsstifte (36) und
d) einer am Halter (32) angebrachten Befestigungsvorrichtung (31) zum Befestigen der Justiervorrichtung am Roboterarm (1).

2. Justiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Halter (33) eine ebene Platte (32) ist auf deren Oberseite vier Meßuhren (33) so angebracht sind, daß deren Meßstifte (34) durch Ausnehmungen der Platte (32) gesteckt sind und dabei die vier Ecken eines Quadrats bilden,
b) der Zentrierstift (35) mittig zwischen den Meßstiften (34) auf der Unterseite der Platte (32) angebracht ist und
c) die Befestigungsvorrichtung (31) für den Roboterarm (1) dem Zentrierstift (35) gegenüberliegend auf der Oberseite der Platte (32) zwischen den Meßuhren (33) angebracht ist.

3. Justiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine abnehm bare Justierplatte (51) vorgesehen ist, die zur Durchführung eines Nullpunktsabgleiches der Meßuhren (33) dient und so ange ordnet ist, daß der Zentrierstift (35) auf einen Zentrierpunkt (52) der Justierplatte (51) zeigt während die Meßstife (34) die Oberfläche der Justierplatte (51) berühren.

4. Verfahren zum Justieren der Auslenkung eines Roboterarms durch Einstellen des Abstandes und der Neigung des Roboterarms zu ei nem Teil einer Geräteanordnung mit Hilfe einer Justiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß

a) vor dem Justieren der Auslenkung des Roboterarms (1) ein Null punktsabgleich der Meßuhren (33) durchgeführt wird,
b) der Roboterarm (1) mit der Justiervorrichtung auf das Geräte teil geführt wird, so daß der Zentrierstift (35) an einer bestimm ten Stelle des Geräteteils positioniert ist und
c) der Abstand und die Neigung des Roboterarms (1) zu dem Geräte teil so eingestellt wird, daß eine vorgegebene Anzeige der Meß uhren (33) erreicht ist.

5. Verwendung der Justiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und des Verfahrens nach Anspruch 5 zum Justieren der Aus lenkung eines Roboterarms (1) für die Bewegung von Halbleiterschei ben in einer Plasmaätzanlage.