DE9017733U1 - Greifersystem, insbesondere zur Reinraumanwendung - Google Patents
Greifersystem, insbesondere zur ReinraumanwendungInfo
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Description
90/24447-IPA 19.8.1991
Neue Gebrauchsmusteranmeldung
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Greifersystem, insbesondere zur Reinraumanwendung, mit einem Grundteil,
der an einer Handhabungseinrichtung anbringbar ist, und an dem zwei Greiferbacken derart gehalten sind, daß sie
eine Zustellbewegung zur Handhabung von Wafern, Carriern o. dgl. ausführen können.
Derartige Greifersysteme sind insbesondere in Reinräumen, aber auch bei anderen Anwendungen anwendbar.
Dr. Sceinniann: Zufdawen bei den Landgerichten Müixhec I und II. beim Objrlandisgericht München und beim Bayerischen Obenten Landesfericht
- 2 - ' ' F 52/90
Die Herstellung der Strukturen auf Wafern, wie sie für die Chipfertigung in der Halbleiterindustrie verwendet
werden, erfordert je nach Integrationdichte der Chips bis zu 400 Prozeßschritte. In der Praxis finden heute
alle Prozeßschritte in Reinräumen der Klasse 10 und besser statt. Dabei erfordern die meisten Fertigungsverfahren
spezielle, gegen hohe Temperaturen und/oder chemisch resistente Wafercarrier. Je nach Anzahl der
notwendigen Prozeßschritte müssen bis zu 100 Umhordevorgänge erfolgen, d.h. die Wafer müssen zwischen Prozeß-
und Transportcarrier umgeladen werden. Typischerweise treten folgenden Möglichkeiten der Waferumhordung
zur Anwendung, die für eine automatisierte Fertigung ein flexibles Umhordewerkzeug erfordern:
- eins-zu-eins Umhordung,
- Umhordung mit Freiplätzen,
- Gruppenumhordung,
- Einzelumhordung,
- Back-to-Back-Umhordung,
- Umhordung mit Abstandsänderung.
Die Tendenz zumindest im Prozeßbereich zu hochwertigen Reinräumen erfordert zunehmend hochentwickelte, reinraumtaugliche
Handhabungseinrichtungen. Ein geführtes Greifwerkzeug, das die Carrier- und Waferhandhabung
einfach und schnell automatisch durchführen kann, ist deshalb in der Chipfertigung von großem Interesse. Das
Greifwerkzeug kann dabei entweder von reinraumtauglichen Robotern oder Handhabungssystemen geführt werden,
wie sie z.B. in der DE 37 26 025 Al beschrieben sind.
Bislang sind die verschiedensten Werkzeuge bekannt geworden, mit denen Carrier transportiert bzw. Waferum-
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hordvorgänge automatisiert ausgeführt werden können:
Derartige Werkzeug sind beispielsweise Vakuumpinzetten: Eine in mindestens zwei Bewegungsachsen geführte Vakuumpinzette
entnimmt Wafer für Wafer der Bereitstellungshorde und legt ihn in der Prozeßhorde ab.
Weiterhin ist es bekannt, Umhordvorgänge mittels eines Aushubstempel auszuführen:
Das Waferpaket wird mittels eines Aushubstempels über den Transportcarrier gehoben. Ein Greifwerkzeug mit
kammartigen Greifflächen transportiert das Paket auf einen zweiten Hubstempel. Das Waferpaket wird dann in
den Prozeßcarrier abgesenkt. Eine Umhordung mit Abstandsänderung
ist ebenfalls möglich.
Weiterhin ist aus dem Artikel "Mit sanfter Hand alles im Griff" in "Produktronic 4-1989, S. 98-101" ein reinraumtaugliches
Greifersystem mit Wechselbacken bekannt. Von diesem Greifersystem ist: bei der Formulierung des
Oberbegriffs des Anspruchs 1 ausgegangen worden; im übrigen wird auf den genannten Artikel zur Erläuterung
aller hier nicht näher erläuterten Einzelheiten ausdrücklich verwiesen.
Dieses bekannte Greifersystem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 weist zwei programmierbare Rotationsachsenpaare
auf, die eine Verstellung der Greifweite ermöglichen. Darüberhinaus ist in einer Bereitstellungseinrichtung
ein Wechsel der Greifflächen möglich.
Dieses Greifwerkzeug hat zwar eine hohe Flexibilität hinsichtlich der Umhordemöglichkeiten. Jedoch ist es
für die Carrierhandhabung nur bedingt zu gebrauchen:
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Das Bauvolumen ist auffallend groß. Es muß von reinraumtauglichen
Industrieroboter geführt werden, deren Handachsen sich oberhalb des Carriers befinden.
- Der Greifer ist etwa so lang wie der Carrier selber. Sofern der Carrier an seinen standartisierten Handhabungsflächen
gegriffen werden soll, kann er nie auf seine Stirnseite gestellt werden; dies entspricht aber
seiner genormten Transportstellung.
Die Anordnung der Achsen des Industrieroboter und der Greiferachsen oberhalb des Waferpakets bzw. des
Carriers bewirken eine turbulente Strömung im Bereich der Wafer.
- Die Steuerung der Greiferkinematik, bestehend aus zwei programmierbaren Rotationsachsenpaaren, ist aufwendig
und bewirkt zusätzliche Positionierungenauigkeiten innerhalb des Gesamtsystems.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Greifersystem, insbesondere zur Reinraumanwendung, mit einem
Grundteil, der an einer Handhabungseinrichtung o. dgl. anbringbar ist, und an dem zwei Greiferbacken derart
gehalten sind, daß sie eine Zustellbewegung zur Handhabung von Wafern, Carriern o. dgl. ausführen können,
derart weiterzubilden, daß eine flexiblere Handhabung der handzuhabenden Teile, wie beispielsweise sowohl von
Carriern als auch von Wafern möglich ist, und insbesondere Carrier sowohl auf ihrer Fuß- wie auch auf ihrer
Stirnfläche absetzbar sind, und darüberhinaus sämtliche Umhordevorgänge durch raschen Wechsel der Greifflächen
möglich sind.
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Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Weiterbildungen der Erfindung
sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.
Erfidnungsgemäß weisen die Greiferbacken jeweils einen Linearteil auf, die in dem Grundteil in Richtung ihrer
Längsachse verschiebbar gelagert sind, und an deren vorderem Ende jeweils eine Dreheinheit angebracht ist,
deren Welle sich in etwa senkrecht zur Längsachse des Linearteils erstreckt und wenigstens zwei unterschiedliche
Greifelemente trägt.
Das erfindungsgemäße Greifersystem erlaubt verglichen mit dem gattungsgemäßen Greifersystem eine flexiblere
Handhabung sowohl von Carriern als auch von Wafern:
Sämtliche Umhordevorgänge sind durch raschen Wechsel der Greifflächen möglich.
Der Carrier ist sowohl auf seiner Fuß- wie auch auf seiner Stirnfläche absetzbar.
- Wahlweise können durch Wahl entsprechender Greifeinsätze beliebige Carrier- oder Waferformen (z.B.
Quarzboote, eckige Wafer) gehandhabt werden.
- Aufgrund der konstruktiven Auslegung des Greifmechanismusses
bzw. der Greifflächenwechseleinrichtung ist das Greifwerkzeug hinsichtlich Partikelemission
und Umströmungsbehinderung besonders günstig.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbei-
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spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen bezüglich der Offenbarung
aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrücklich verwiesen wird. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Greifersystems,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch dieses Greifersystem, Fig. 3 einen Querschnitt bei I-I in Fig. 2, und
Fig. 4 das Greifersystem mit einem Carrier.
Das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Greifersystems weist
einen Grundteil 1 auf, der beispielsweise an einer (nicht gezeigten) Handhabungseinrichtung o. dgl. anbringbar
ist, und der die eigentlichen Greiferbacken trägt.
Wie insbesondere die Fig. 1 und 2 zeigen, weisen die Greiferbacken jeweils einen Linearteil 2, 2' auf, von
denen jeder in dem Grundteil 1 in Richtung seiner Längsachse verschiebbar gelagert ist, so daß eine Zustellbewegung
ausgeführt werden kann. Dabei haben die beiden Linearteile 2 und 2' einen festen Abstand A in
Richtung senkrecht zu ihrer Längsachse voneinander.
Die Verschiebung für die Zustellbewegung der Linearteile kann beispielsweise durch ein Ritzel 17 (s. Fig. 2)
erfolgen, das die Linearteile 2 bzw. 2' über jeweils eine Zahnstange gegenläufig bewegt. Der Antrieb des
Ritzels 17 kann z.B. durch einen Motor 19 mit nachgeschaltetem Getriebe 18 und mit integriertem Wegmesssystem
20 erfolgen. Die Abdichtung zwischen Greiferführungen und Handachse kann z.B. durch Absaugung, Falten-
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balg, Ferrofluid-, Drossel- oder Labyrinthdichtungen erfolgen. Zur Kabelführung können ferner die Linearteile
2 bzw. 2' hohlgebohrt sein.
Die Linearteile 2 und 2' weisen an ihrem vorderen Ende
jeweils eine Kröpfung 2" auf, die jeweils eine Dreheinheit trägt. Diese Dreheinheiten weisen aus Strömungsgründen tropfenförmige, geschlossene und glatte Gehäuse
6 auf, so daß sich möglichst keine Teile im Laminarstrom über dem handzuhabenden Objekt 21 (s. Fig. 4),
wie einem Behälter befinden. Beide Gehäuse sind darüberhinaus neben dem Handhabungsobjekt 21 angeordnet,
so daß dessen laminare Umströmung geringstmöglichst gestört wird.
Fig. 3 zeigt, daß in den Gehäusen 6 jeweils ein Stellmotor 4, ein Endschalter 3 und ein Elektromagnet 5
angeordnet sind. Der Stellmotor 4 treibt über ein Getriebe 8 einen auf einer Achse 7 drehbar gelagerten
Zylinder 11 zu einer Drehbewegung an. Hierzu sind entsprechende Lager 12 bzw. 15 auf der Achse 7 vorgesehen.
Die Achsen 7 bzw. die Zylinder 11 erstrecken sich bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel parallel zur Verbindungslinie
der beiden Linearteile 2 und 21.
Auf dem Zylinder 11 sind Greifflächen 13, 14 bzw. 16
angebracht, die durch eine Drehung des Zylinders 11 in die Einsatzstellung überführt werden können, in der sie
in Anlage mit dem handzuhabenden Teil 21 (Fig. 4) kommen:
Sollen die Greiferflächen 13, 14 bzw. 16 gewechselt werden, zieht der Elektromagnet 5 einen Arretierstift
aus den Klauen des Drehzylinders 11 und bedämpft
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gleichzeitig den Endschalter 3. Als Folge des Schaltsignals dreht der Elektromotor 4 über das Getriebe 8
langsam den Drehzylinder 11. Nach kurzer Zeit wird der Elektromagnet abgeschaltet. Die Arretierstifte 10 drükken
so lange gegen den Drehzylinder, bis sie in die Klauen der nächsten Greiferstellung fallen. Der Endschalter
3 wird nun nicht mehr bedämpft, worauf der Motor 4 abgeschaltet wird. Zur Sicherheit kann ein
zusätzlicher Sensor vorgesehen werden, der die erfolgte Drehung registriert. Der Drehzylinder ist gegenüber dem
Gehäuse hermetisch, z.B. mittels einer Ferrofluiddichtung, abgedichtet. Partikel können somit nicht in den
Produktraum entweichen.
Als Greifflächen sind hierbei denkbar:
Greifflächen zum Carriertransport, die an wenigstens
zwei Stellen linienförmig oder an 4 Stellen nahezu punktförmig am Carrier anliegen, wobei durch die
geringe Auflagefläche eine Kontaminierung von Greifer und/oder Carrier praktisch vermieden wird.
Greifflächen zum Wafertransport, die ein Waferpaket bzw. Einzelwafer greifen und transportieren können.
Durch eine spezielle Ausbildung des (kammförmigen) Werkzeugs kann eine Umhordung mit Abstandsänderung der
Einzelscheiben zueinander erfolgen.
Greifflächen zum Transport/Handhabung von Prozeßcarriern, z.B. für Quarzboote, können dem Behälter
entsprechend angepaßt werden, wobei auf geringe Auflageflächen zur Vermeidung der Partikelerzeugung
geachtet werden muß.
Claims (8)
1. Greifersystem, insbesondere zur Reinraumanwendung, mit einem Grundteil, der an einer Handhabungseinrichtung
o. dgl. anbringbar ist, und an dem zwei Greiferbacken derart gehalten sind, daß sie eine Zustellbewegung
zur Handhabung von Wafern, Carriern o. dgl. ausführen können,
dadurch gekennzeichnet, daß die Greiferbacken jeweils einen Linearteil (2,2') aufweisen, die in dem Grundteil
(1) in Richtung ihrer Längsachse verschiebbar gelagert sind, und an deren vorderem Ende jeweils eine Dreheinheit
(4,8) angebracht ist, deren Welle (11) sich in etwa senkrecht zur Längsachse des Linearteils (2,2')
erstreckt und wenigstens zwei unterschiedliche Greifelemente (13,14,16) trägt.
2. Greifersystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß sich die Wellen (11) der Dreheinheiten (4,8) parallel zur Verbindungslinie der
beiden Linearteile (2,2') erstrecken.
3. Greifersystem nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Linearteile (2,2') an
ihrem vorderen Ende eine Kröpfung aufweisen, die die Dreheinheiten trägt.
4. Greifersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreheinheiten (4,8) ein
tropfenförmiges, geschlossenes und glattes Gehäuse (6)
aufweisen.
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5. Greifersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb der Linearteile
(2,2") ein Ritzel (17) vorgesehen ist, das die Linearteile
über jeweils eine Zahnstange gegenläufig bewegt.
6. Greifersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Sensoren (20) zur Überwachung
der Bewegung der Linearteile (2,2') und/oder Dreheinheiten (4,8) vorgesehen sind.
7. Greifersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kabelführung o. dgl.
die Linearteile (2 bzw. 2') hohl sind.
8. Greifersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Dichtungen für sämtliche
beweglichen Teile vorgesehen sind.
Priority Applications (1)
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DE9017733U DE9017733U1 (de) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | Greifersystem, insbesondere zur Reinraumanwendung |
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DE19904037204 DE4037204C2 (de) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | Greifersystem, insbesondere zur Reinraumanwendung |
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Publications (1)
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DE9017733U1 true DE9017733U1 (de) | 1992-01-02 |
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DE9017733U Expired - Lifetime DE9017733U1 (de) | 1990-11-22 | 1990-11-22 | Greifersystem, insbesondere zur Reinraumanwendung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE9017733U1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4125496C1 (de) * | 1991-07-05 | 1993-02-18 | Loehr & Herrmann Gmbh, 7531 Neuhausen, De | |
US5282717A (en) * | 1991-08-01 | 1994-02-01 | Lohr & Herrmann Gmbh | Apparatus for storing and transporting printed circuit boards |
WO1997008086A1 (en) * | 1995-08-25 | 1997-03-06 | Chep Uk Limited | Handling apparatus and system |
EP2522470A1 (de) * | 2011-05-12 | 2012-11-14 | Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki | Roboterhand und Roboter |
-
1990
- 1990-11-22 DE DE9017733U patent/DE9017733U1/de not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
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DE4125496C1 (de) * | 1991-07-05 | 1993-02-18 | Loehr & Herrmann Gmbh, 7531 Neuhausen, De | |
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