DE3639991A1

DE3639991A1 - Verfahren und vorrichtung zum automatischen be- und entladen von halbleiterscheiben auf einem werkstueckhalter

Info

Publication number: DE3639991A1
Application number: DE19863639991
Authority: DE
Inventors: Charles Li-Tran Cha; Sen Albert Daniel Correnti; Robert Michael Erickson
Original assignee: American Telephone and Telegraph Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1985-11-27
Filing date: 1986-11-22
Publication date: 1987-06-04
Also published as: FR2590879A1; JPS62188336A

Description

Die Erfindung bezieht sich generell auf ein Verfah ren und eine Vorrichtung zum automatischen Be- und Entla den von Halbleiterscheiben auf einem Werkstückhalter, wie dieser in Reaktoren für chemischen Dampfniederschlag benutzt wird.

Ein Schritt in dem Verfahren der Herstellung von integrierten elektronischen Schaltungen besteht im epi taxialen Aufwachsen einer Atomschicht (z. B. Silicium) auf einer Halbleiterscheibe (z. B. Silicium), um leitende Bereiche vom p- und n-Typ darauf herzustellen. Das epitaxi ale Schichtwachsen kann durch pyrolitische Zersetzung von SiH₄ ausgeführt werden, um Siliciumatome durch chemischen Dampfniederschlag auf der Scheibe niederzuschlagen. Dieses Verfahren wird allgemein in einem Trommelreaktor bei rela tiv hohen Temperaturen, z. B. 1100 bis 1200°C, ausgeführt.

Typische Trommelreaktoren, in welchen epitaxiales Schichtwachstum ausgeführt wird, weisen einen glocken förmigen Topf auf, der einen Aufnehmer oder Werkstückhalter aufnimmt, der wiederum eine Mehrzahl von Seiten besitzt, die jeweils mit einer oder mehreren flachen Taschen zur Aufnahme einer Halbleiterscheibe versehen sind. Die Außen seite des glockenförmigen Topfes wird von einer Wärmequelle zur pyrolitischen Zersetzung des SiH₄ umgeben, welches in den Topf eingeführt wird. Wenn das SiH₄ sich zersetzt, wird der Werkstückhalter gedreht, um einen gleichmäßigen Niederschlag an Siliciumatomen auf den Scheiben zu erzielen, die jeweils in den Taschen sitzen.

Bisher wurde das Be- und Entladen der Scheiben auf dem Werkstückhalter von Hand ausgeführt, wobei eine Pinzette zum Greifen der jeweiligen Scheibe benutzt wurde. Die Scheiben werden jedoch häufiger zerkratzt und manchmal fallengelassen. Infolgedessen werden das erzielte Herstel lungsergebnis vermindert und die Produktionskosten erhöht.

Demgemäß besteht ein Bedarf für eine Technik zum automatischen Be- und Entladen von Halbleiterscheiben auf einem Werkstückhalter.

Die geschilderten Probleme werden im wesentlichen durch die vorliegende Technik der automatischen Ladung eines Halbleiterplättchens auf einem Werkstückhalter gelöst. Der Beginn des Verfahrens besteht im Ergreifen einer Halbleiterscheibe bei einer Ladestation, die minde stens eine Saugeinrichtung an einer Aufnahmevorrichtung aufweist. Die Aufnahmevorrichtung wird dann von der Plättchenladestation wegbewegt, und der Werkstückhalter wird unmittelbar neben der Aufnahmevorrichtung angeordnet. Danach wird die Aufnahmevorrichtung zum Werkstückhalter bewegt, um die Scheiben aufzunehmen. Sobald die Scheibe auf dem Werkstückhalter aufgenommen ist, wird die Scheibe von der Aufnahmevorrichtung losgelassen.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht im auto matischen Entladen einer Scheibe von dem Werkstückhalter. Bei dem Entladen wird der Werkstückhalter unmittelbar neben der Aufnahmevorrichtung positioniert, die Saugeinrichtungen aufweist. Danach wird die Scheibe von der Saugeinrichtung ergriffen. Die Aufnahmeeinrichtung wird dann von dem Werkstückhalter zu einer Scheibenentladestation bewegt, wo die von der Aufnahmevorrichtung ergriffenen Scheiben zur Speicherung losgelassen werden.

Die Schritte des Be- und Entladens des Werkstück halters können gleichzeitig durch eine einheitliche Vor richtung ausgeführt werden, die zu diesem Zweck ausgelegt ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Geräts gemäß Erfindung zum Be- und Entladen von Scheiben auf einen mehrflächigen Werkstückhalter eines Trommelreaktors,

Fig. 2 eine Ansicht von oben des Be- und Entlade geräts nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Teils der Be und Entladeeinrichtung nach Fig. 2 zur Darstellung von Einzelheiten eines Roboters,

Fig. 4 eine Vorderansicht einer Spinne oder eines Speichersterns des Roboters nach Fig. 3,

Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Ebene 5-5 in Fig. 4 zur Darstellung der Einzelheiten eines Vakuumsaugnapfes auf der Spinne nach Fig. 4,

Fig. 6 eine teilweise perspektivische Ansicht der Be- und Entladeeinrichtung nach Fig. 1 zur Darstellung der Einzelheiten einer Scheibenladestation,

Fig. 7 eine Ansicht von oben der Scheibenlade station nach Fig. 6 zur Darstellung der Einzelheiten einer hin- und hergehenden Platte,

Fig. 8 einen Querschnitt entlang der Ebene 8-8 in Fig. 7,

Fig. 9 ein Blockschaltbild einer Steuereinrichtung mit einem Teil eines Scheibenausrichtsystems zum Ausrichten der auf der Platte nach Fig. 7 und 8 sitzenden Scheiben,

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines Teils des Be- und Entladegeräts nach Fig. 1 zur Darstellung von Einzelheiten einer Scheiben entladestation,

Fig. 11 ein Blockschaltbild eines Hauptsteuergeräts zur Steuerung des Be- und Entladegeräts nach Fig. 1,

Fig. 12 ein Flußdiagramm eines von dem Steuergerät nach Fig. 11 ausgeführten Programms zur Steuerung des Be- und Entladegeräts nach Fig. 1.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Reaktors 10 zur chemischen Dampfniederschlagung der beispielsweise ein Reaktormodell 7810 der Firma Applied Materials, Inc. Santa Clara, Kalifornien, sein kann. Der Reaktor 10 weist ein Gefäß 11 mit einer Öffnung 11 a an der Oberseite auf. Im Gefäß 11 wird das Verfahren der Dampfniederschlagung zum epitaxialen Aufwachsen von Atomschichten auf jeweils eine Mehrzahl von Halbleiterscheiben 12-12 ausgeführt, die jeweils in einer Tasche 14-14 eines Scheibenträger gliedes oder Werkstückhalters 16 sitzen. In der Praxis besteht der Werkstückhalter 16 aus einer vielflächigen Trommel mit typischerweise sechs Seiten 18-18 mit jeweils zwei übereinander angeordneten Taschen 14-14. Der Werkstück halter 16-16 besteht gewöhnlich aus Material wie Graphit, welches Hochfrequenzfeldern unterworfen werden kann, um induktiv innerhalb des Gefäßes 11 erhitzt zu werden. Der Werkstückhalter 16 kann auch aus Material bestehen, welches für Hochfrequenzfelder nicht empfänglich ist, wenn andere Techniken zur Erhitzung des Werkstückhalters im Gefäß 11 benutzt werden.

Der Werkstückhalter 16 ist am unteren Ende einer Stange 20 fest angebracht, dessen oberes Ende durch eine nicht gezeigte Hakenvorrichtung mit einer Scheibe 22 lösbar verbunden ist. Die Scheibe 22 ist an einem Arm 24 befestigt, der vertikal zu dem Reaktor 10 geführt ist. Ein nicht gezeigter Antrieb in dem Reaktor 10 ermöglicht das Heben und Senken des Arms 24, um den Werkstückhalter 16 durch die Öffnung 11 a in das Gefäß 11 einzuführen und herauszuziehen. Die Scheibe 22 am oberen Ende der Stange 20 dient zur Abdichtung der Öffnung 11 a des Gefäßes, wenn der Arm 24 zur Einfügung des Werkstückhalters 16 in das Gefäß abgesenkt worden ist. Ein nicht gezeigter Motor sitzt in der Scheibe 22, um die Stange 20 und den Werkstück halter 16 zu drehen.

Bisher wurden die Scheiben 12-12 zu und von den Taschen 14-14 auf den Seiten 18-18 des Werkstückhalters 16 von Hand unter Verwendung von Pinzetten transportiert. Die manuelle Handhabung der Scheiben 12-12 führt oft zum Zerkratzen der empfindlichen Oberflächen, was die Scheibe für die weitere Verarbeitung unbrauchbar werden läßt. Die manuelle Handhabung der Scheiben 12-12 kann dazu führen, daß diese fallengelassen werden, was ebenfalls zu Beschädigungen führt. Beschädigungen der Scheiben 12-12 während der Handhabung senken den Herstellungsausstoß und vergrößern die Produktionskosten.

Um Beschädigungen infolge von manueller Übertragung der Scheiben 12-12 zu und von dem Werkstückhalter 16 zu vermeiden, wurde ein Be- und Entladegerät 26 entwickelt, welches die Scheiben automatisch handhabt. Das Be- und Entladegerät 26 weist einen Karren 28 auf, dessen Gestalt parallelepipedförmig ist und schwenkbare Rollen 30-30 an der Unterseite aufweist, um den Karren zu und von dem Reaktor 10 für chemische Dampfniederschlagung zu rollen. Eine Mehrzahl von Säulen 32-32 erhebt sich von den vier Ecken des Karrens 28, um eine Konsole 34 zu stützen.

Die Konsole 34 hat etwas größere Höhe als das Reaktionsgefäß 11 des Reaktors 10. Wie sich aus Fig. 1 und 2 ergibt, erstreckt sich ein einstückiger Überhang 35 von der Konsole 34 horizontal nach außen und besitzt ein sich verjüngendes inneres Teil 35 a (Fig. 2) nahe der Kon sole und ein äußeres Teil 35 b, deren Längskanten parallel zueinander sind. Das äußere Teil 35 b des Überhanges 35 ist größer bemessen als die Öffnung 11 a (Fig. 1) im Reaktionsgefäß 11. Wenn der Werkstückhalter 16 von dem Reaktionsgefäß 11 weggezogen worden ist und der Karren 28 dann so angeordnet ist, daß der Überhang 35 sich über dem Reaktor 10 erstreckt, wie in Fig. 1 dargestellt, dann bedeckt der äußere Teil 35 b (Fig. 2) des Überhangs die Öffnung 11 a. Um den Überhang 35 zu stützen, erstrecken sich drei Gurtstützen 36-36 (Fig. 2) von der Unterseite der Konsole 34 und berühren die Unterseite des Überhangs.

Zwei Ausrichteglieder 37-37 (Fig. 2) sind jeweils auf gegenüberliegenden Seiten des Reaktors 10 angebracht und öffnen sich nach außen. Die Ausrichteglieder 37-37 dienen zum Erfassen der Seiten des sich verjüngenden inneren Teils 35 a des Überhanges 35, um das äußere Teil 35 b oberhalb der Öffnung 11 a (Fig. 1) hinzuführen. Zwei Klinken 38-38 sind jeweils am Rand des inneren, sich verjüngenden Teils des Überhangs 35 angebracht, um in eine zugeordnete Rolle 39-39 einzugreifen, die sich jeweils von den Ausrichtegliedern 37-37 nach oben erheben. Auf diese Weise kann der Karren 28 in festem Eingriff mit dem Reaktor 10 gehalten werden.

Eine Plattform 40 (Fig. 1) wird oberhalb des Überhangs 35 durch jeweilige Kolbenstangen 42 von Fluidzylindern 44-44 gehalten, die vertikal an der Plattform montiert sind. Die Kolbenstangen 42-42 der Zylinder 44-44 sind in Fig. 1 ausgefahren dargestellt, wodurch die Plattform 40 um ein kurzes Stück (z. B. 1 Zoll) von dem Überhang 35 erhoben ist. Ein Anschlagschalter 45 (Fig. 2) ist an den sich verjüngenden inneren Teil 35 a des Überhangs 35 montiert, um abzutasten, ob die Plattform 40 in ihrer oberen oder unteren Lage steht.

Die Plattform 40 besitzt einen Drehtisch 46 an ihrer Oberseite. Der Drehtisch 46 ist so angeordnet, daß er unterhalb des Werkstückhalters 16 zu liegen kommt, wenn dieser von dem Gefäß 11 abgezogen und der Karren 28 benachbart zum Reaktor 10 gefahren worden ist, so daß der Überhang 35 sich darüber erstreckt. Der Drehtisch 46 besitzt ein Zahnrad 48, das über eine Antriebskette 50 mit einem Motor 52 auf der Plattform 40 verbunden ist. Wenn der Drehtisch 46 durch den Motor 52 gedreht wird, wird die Lage des Tisches durch einen an der Plattform 40 angebrachten Sensor 54 abgetastet.

Zwei nach oben ragende Führungen 56-56, jeweils typischerweise 2,5 bis 5 cm hoch, sind auf dem Drehtisch 46 angeordnet, um zwei Seiten 18-18 des Werkstücktischs 16 seitlich zu greifen. Die Führungen 56-56 verhindern, daß der Werkstückhalter 16, sobald er vom Gefäß 11 abge zogen worden ist, bis jenseits des Drehtisches schwingt, da der Werkstückhalter, der in der Scheibe 22 eingehängt ist, wie ein Pendel wirkt. Ein zweites Paar an Führungen 58-58 von etwas kleinerer Höhe ist auf dem Drehtisch 46 zum Eingriff an einem anderen Seitenpaar 18-18 des Werkstückhalters 16 angeordnet und kommen mit der Unter seite des Werkstückhalters in Berührung, wenn die Plattform 40 angehoben ist.

Auf der Plattform 40 ist ein Roboter 60 angeordnet, der einen Arm 62 aufweist, der drehbar an einem aufragen den zylindrischen Gestell 64 angebracht ist, das an der Plattform befestigt ist. Das Gestell 64 ist so auf der Plattform 40 angeordnet, daß der Arm 62 entlang eines nicht gezeigten Bogens sich dreht, dessen Radius koaxial zu einem Radius des Tisches 46 ist. (Der Arm 62 ist radial zum Drehtisch 46 angeordnet.) Wenn der Arm 62 koaxial zu einem Radius des Tisches 46 ist, wie in Fig. 2 illustriert, sagt man, der Arm sei in einer "Referenzposition".

Fig. 3 zeigt die Einzelheiten des Roboters 60. Der Arm 62 weist einen ersten und einen zweiten Armabschnitt 66 und 68 auf, die jeweils aus Stangenmaterial (z. B. Aluminium) hergestellt sind, welches zellförmige Struktur besitzt, d. h. eine Mehrzahl von Öffnungen aufweist, um an Masse einzusparen. Das eine Ende 68 a des Armabschnitts 68 ist im Winkel abgeschnitten. Ein Vorsprung 69 erstreckt sich nach außen vom Ende 68 a in der Mitte zwischen dem Ober- und Unterteil des Armabschnittes 68, um in einem Schlitz 70 an der äußersten Spitze des einen Endes 70 a des Armabschnittes 66, der pfeilkopfartig gestaltet ist, auf genommen zu werden.

Ein Schwenkzapfen 71 verbindet den Vorsprung 69 drehbar mit dem Schlitz 70, so daß der Armabschnitt 68 um den Armabschnitt 66 zwischen einer horizontalen Lage (gezeichnet in durchgehenden Linien) und einer vertikalen Lage (gezeichnet mit gestrichelten Linien) schwenken kann. Ein Schwenkzapfen 72 verbindet einen Vorsprung 73 beim obersten Teil des Endes 68 a des Armabschnittes 68 mit einer Kolbenstange 74 eines doppelwirkenden Fluidzylinders 75, der horizontal innerhalb des Armabschnitts 66 angeordnet ist. Ein Begrenzungsschalter 76 a ist an dem Armabschnitt 66 angebracht und wird von der Kolbenstange 74 betätigt, wenn diese in den Zylinder 75 zurückgezogen worden ist. Ein weiterer Begrenzungsschalter 76 b ist am Ende 70 a des Armes 66 unterhalb des Vorsprungs 71 angebracht und wird betätigt, wenn der Armabschnitt 66 in seine vertikale Lage verschwenkt worden ist.

Eine kreisförmige Platte 77 ist an der Unterseite des Armabschnittes 66 nahe dem einen Ende 77 a angebracht und dient zur Drehung auf einem Flanschglied 78, welches zu dem Basisgestell 64 gehört. Eine vertikale Achse oder Welle 80 ist fest mit dem Armabschnitt 66 verbunden und erstreckt sich nach unten sowohl durch die kreisförmige Platte 76 als auch das Flanschglied 78 in das Basisgestell 64. Die Achse oder Welle 80 ist mittels zweier Lager 82 und 84 in dem Flanschglied 78 bzw. dem Basisgestell 64 drehbar gelagert. Die Welle 80 wird über ein Reduziergetriebe 86 von einem Motor 80 angetrieben, der am Boden des Basisge stells 64 angeordnet ist. Dem Motor ist ein nicht gezeich neter Wandler zugeordnet, der ein Signal über die Winkel position der Motorwelle und daher auch des Roboterarmes 62 abgibt.

An dem Flanschglied 78 ist ein Fluidzylinder 90 ange bracht, dessen Kolbenstange 92 sich vom Zylinder parallel zur Welle 80 nach oben erstreckt. In der Ruhelage des Zylinders 90 (drucklos) bleibt die Kolbenstange 92 außer Eingriff mit der Platte 77 und ermöglicht so dem Arm 62, sich zu drehen. Wenn die Kolbenstange 92 des Zylinders 90 ausgefahren wird, greift sie in eine Öffnung 93 in der Platte 77 ein und verriegelt den Arm 62 gegenüber Drehung.

Der Roboter 60 nach Fig. 3 trägt einen Greifer 94 an dem Ende 95 des Armabschnitts 68 entgegengesetzt zum Ende 68 a. Der Greifer 94 weist eine vertikale Stange 96 auf (in der mit vollen Linien gezeigten Stellung), die zwei parallele, im Abstand voneinander angeordnete Stifte 98 aufweist, die sich jeweils in ein Schiebelager am Ende 95 des Armabschnitts 68 erstrecken. Ein doppelwirkender Fluid zylinder 100 ist horizontal innerhalb des Armabschnitts 68 angeordnet, und die Stange 96 ist an der zugeordneten Kolben stange befestigt und kann so von und zu dem Armabschnitt bewegt werden. Ein Endschalter 101 am Armabschnitt 68 wird von dem oberen Stift 98 betätigt, wenn die Stifte mit dem Greifer 94 bei dem Ausfahren der Kolbenstange des Zylinders 100 verschoben werden.

Jeweils zwei zueinander parallel angeordnete Stangen 102-102 und 103-103 sind in zugeordneten Schiebelagern geführt, die sich horizontal durch die Stange 96 nahe des oberen und unteren Endes erstrecken. Nicht gezeichnete Anschläge sind nahe der Enden 102 a und 103 a der jeweiligen Stangen 102-102 bzw. 103-103 angeordnet, um deren Verschie bung durch die Lager in der Stange 96 zu begrenzen. An den jeweiligen Enden 102 b und 103 b der Stangen 102-102 bzw. 103-103 sitzt jeweils ein Speichernstern oder eine Spinne 104-104. Die Speichensterne 104-104 werden jeweils durch erste und zweite Paare von Federn 106-106 bzw. 107 107 von der Stange 96 weg vorgespannt, die jeweils konzen trisch zu ihrer zugehörigen Stange 102-102 bzw. 103-103 angeordnet sind.

Fig. 4 stellt eine Vorderansicht des Roboters 60 der Fig. 3 entlang der Ebene 4-4 dar. Jeder Speichenstern 104 weist ein Zellringteil 108 auf. Zum Ringteil 108 ist eine Mehrzahl von zellförmigen Armen 110-110 integral vorgesehen, die sich in radialer Richtung und in gleichem Abstand voneinander erstrecken. Jeder Arm 110 des Speichen sterns 104 besitzt einen Vakuumsaugnapf 112, der am Spei chenstern befestigt ist und sich von diesem aus der Ebene der Fig. 4 erstreckt. Der radiale Abstand jedes Vakuum saugnapfes 112 vom Mittelpunkt c des Ringteils 108 des Speichensternes 104 ist etwas geringer als der Radius jeder Halbleiterscheibe 12 der Fig. 1 und 2. Infolge des gewählten Abstandes der Saugnäpfe 112-112 können diese den Rand der Vorderseite der jeweiligen Scheiben 12-12 ergreifen, die in dem Werkstückhalter 16 der Fig. 3 sitzen.

Jeder Saugnapf 112 (Fig. 5) besitzt ein hohles, kegelstumpfförmiges, oberes Teil 116, welches integral zu einem hohlen, zylindrischen, unteren Teil 118 ausge bildet ist. Der Durchmesser des zylindrischen Teils 118 jedes Napfes 112 ist etwas kleiner als der Durchmesser einer Gegenbohrung 119, die sich im Unterteil jedes Armes 110 koaxial zu einer Öffnung 119 a durch den Arm erstreckt. Der zylindrische Teil 118 jedes Napfes 112 hat eine Kerbe oder Mulde 119 b, so daß der Napf in die Öffnung 119 a eingreifen kann. Die Gegenbohrung 119 trägt Gewinde, um mit komplementärem Gewinde an einem Ende 120 a eines mit Widerhaken versehenen Rohres 120 einzugreifen, auf welchem ein Ende 121 a eines Schlauchs 121 aufgesteckt ist. Das entgegengesetzte Ende 121 b des Schlauchs 121 ist an eine Saugpumpe 122 über ein Ventil 123 angeschlos sen.

In der Praxis werden die Saugnäpfe 112-112 aus einem hitzebeständigen Siliconelastomer hergestellt, bei spielsweise dem Silastic E Silicon der Dow Corning Corp., Midland, Michigan, USA. Diese spezielle Mischung von elastomerem Silicon ist chemisch sehr rein, enthält sehr wenig Ionen, wie Na⁺, K⁺, Cl⁻ welche die Halbleiterscheibe 12 kontaminieren könnten. Ferner ist diese spezielle Mischung von Silicon nicht abtragend und thermisch sehr stabil, wodurch die Herstellung der Saugnäpfe 112-112 daraus sehr vorteilhaft ist.

Um Kontamination der Saugnäpfe 112-112 durch Kon takt mit dem Werkstückträger 16 zu vermeiden, wenn keine Halbleiterscheibe 12 zugegen ist, sind zwei Detektoren 123 a, 123 b am Ende 95 des Armabschnitts 68 an der Ober und Unterseite angebracht. Als Detektoren 123 a, 123 b wer den Abtaster der Firma SKAN-A-MATIC, Elbridge, New York, USA, Modell S 27031, verwendet, die eine pulsierende Licht quelle und einen Fotosensor einschließen. Wenn der Armab schnitt 68 des Roboters 60 gegenüber der indexierten Seite 18 des Werkstückhalters 16 positioniert ist, befin den sich die jeweiligen Detektoren 123 a, 123 b jeweils einer der Taschen 14-14 (Fig. 1) gegenüber. Wenn sich dort eine Halbleiterscheibe 12 in der Tasche 14 gegenüber einem jeweiligen Detektor 123 a oder 123 b befindet, dann wird das von dem Detektor emittierte Licht von der Halb leiterscheibe rückreflektiert. Ohne Halbleiterscheibe 12 in der Tasche 14 wird kein Licht reflektiert, da deren Oberfläche sehr matt ist und das auftreffende Licht zer streut.

Das Podest 34 der Fig. 2 trägt eine Scheibenlade station 124, in welcher frische Halbleiterplatten 12-12 gespeichert sind. Die Halbleiterladestation 124 (Fig. 6) weist einen Kassettenelevator 126 auf, der durch eine rechteck förmige Öffnung 128 innerhalb des Podestes 34 hindurch reicht. Der Kassettenelevator 126, der in einer beispiels weisen Ausführungsform das Modell SR 4 der Firma Brooks Co., North Billerca, Massachussetts, USA, ist, dient zum Anheben und Absenken eines Scheibenkassettenträgers 130, der vertikal daran positioniert ist. In der Praxis kann der Scheibenkassettenträger 130 das Modell A 7230 der Firma Fluorware Corp., Chaskin, Minnesota, USA, sein, der mit einer Mehrzahl von im Abstand zueinander angeordneten Schlitzen 131-131 versehen ist, wobei jeder Schlitz die Ränder jeweils einer frischen Halbleiterscheibe 12-12 hält.

Ein Fährenroboter 132 mit einer hin- und hergehenden Platte 134 ist auf dem Podest 34 nächst der Öffnung 128 angebracht und dient zum aufeinanderfolgenden Entfernen jeweils zweier Halbleiterplättchen 12-12 von dem Träger 130 und Übertragen auf die Platte 134. Der Fährenroboter 132 weist ein am Podest 34 befestigtes Unterteil 136 auf. Das Unterteil 136 besitzt zwei parallele, im Abstand von einander angeordnete Achsen 138-138 auf, von denen nur eine gezeigt ist, die an der Basis befestigt sind und sich nach oben erstrecken. Die Achsen 138-138 reichen jeweils durch ein zugeordnetes Schiebelager, die jeweils in übereinander angeordneten Blöcken 140, 141 angeordnet sind. Das Bodenteil eines Fluidzylinders 142 ist mit dem Block 140 verbunden und die Kolbenstange mit dem Basis teil 136, um den Block um ein kurzes Stück (12,7 mm) oberhalb des Basisteils zu verschieben. Das Gehäuse des Fluidzylinders 143 ist am Block 140 montiert, während die zugehörige Kolbenstange mit dem Block 141 verbunden ist, um diesen ein wenig (z. B. 0,5 mm) über den Block 140 anzuheben.

Der Block 141 weist zwei Schiebelager auf, die sich im Abstand voneinander horizontal durch den Block erstrecken und ein Paar von Polen 144-144 in Gleitführung aufnehmen. Die dem Block 141 abgewandten Enden der Pole 144-144 sind an einem horizontalen Arm 145 befestigt. Der Arm 145 wird seitlich zu und von dem Block 141 durch einen Fluidzylinder 146 verschoben, dessen Gehäuse mit dem Block und dessen Kolbenstange mit dem Arm verbunden sind.

Der Arm 145 besitzt eine dünne Spachtel 148, die sich horizontal in Richtung auf den Kassettenträger 130 erstreckt. Wie in Fig. 8 dargestellt, besitzt die Oberfläche der Spachtel 148 eine Mehrzahl von Öffnungen 149, die mit einem Längskanal (150) in Verbindung steht, der sich durch die Spachtel erstreckt und über ein nicht gezeigtes Ventil mit der Vakuumpumpe 122 der Fig. 5 verbunden ist.

Die hin- und hergehende Platte 143 (Fig. 7) besteht aus einer Metalltafel, z. B. aus Aluminium, die auf zwei hochfein polierten Achsen 151-151 innerhalb eines Schlitzes 152 in dem Podest 34 gleitet, und zwar radial ausgerichtet zum Basisqestell 64 des Roboters 60, wie in Fig. 2 gezeigt. Ein erster Fluidzylinder 154 (Fig. 8) ist mit seinem Gehäuse mit der hin- und hergehenden Platte 134 und mit seiner Kolbenstange mit dem Gehäuse eines zweiten Zylinders 156 verbunden, deren Kolbenstange an dem Podest 34 befestigt ist. Der Zylinder 154 dient zur Verschiebung der hin- und hergehenden Platte 134 von einer Ausgangslage distal von dem Basisgestell 34 der Fig. 2 in eine Lage innerhalb des Schlitzes 152 (Fig. 7) auf halber Strecke zur Basis. Der Zylinder 156 dient zur Verschiebung der hin- und hergehen den Platte 134 von der mittleren Lage innerhalb des Schlitzes 152 (Fig. 7) zum Ende des Schlitzes nahe dem Basisgestell 64 der Fig. 2.

Zwei sich verjüngende, kreisförmige Aussparungen 158-158 (Fig. 7) sind zur Aufnahme und Zentrierung je einer Halbleiterscheibe 12-12 bemessen und sind in der oberen Oberfläche der hin- und hergehenden Platte 134 angeordnet. Jede Aussparung 158 liegt oberhalb eines horizontalen Schlitzes 159 (Fig. 8), der sich nach innen in die hin und hergehende Platte 134 von der Vorderkante 159 a erstreckt, welches der dem Arm 145 benachbarte Rand ist.

Der Abstand zwischen den jeweiligen Mittelpunkten c-c der Aussparungen 158-158 (Fig. 7) ist von der Größen ordnung des Abstandes zwischen den jeweiligen Mittel punkten c-c der Speichensterne 104-104 in Fig. 4, so daß die in der hin- und hergehenden Platte 134 sitzenden Halbleiterscheiben 12-12 von den Saugnäpfen 112-112 auf den Speichensternen ergriffen werden können. Innerhalb jeder Aussparung 158 ist ein Hohlraum 160 a im Abstand L von dem Mittelpunkt c der Aussparung entfernt angeord net, wobei dieser Abstand kleiner ist als der Radius der Halbleiterscheibe 12. Jeder Hohlraum 160 a enthält einen Detektor 160 b, identisch mit den Detektoren 123 a, 123 b nach Fig. 3 zur Feststellung der Anwesenheit einer Halb leiterscheibe 12 in der Aussparung 158.

In jede Aussparung 158 erstreckt sich vom Vorder rand 159 a der hin- und hergehenden Platte 143 ein Aus schnitt 161, der etwas größer bemessen ist als die Spachtel 148, so daß diese in den Ausschnitt eintreten kann. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, stehen die Ausschnitte 161-161 jeweils mit dem durch die hin- und hergehende Platte 134 sich erstreckenden Schlitz 159 in Verbindung. Ein Paar zweiter Ausschnitte 182-182 erstreckt sich jeweils in einen der Aussparungen 158-158 von dem rückwärtigen Rand 163 der hin- und hergehenden Platte 134. Ein Doppelrollen glied 164 (Fig. 7) und ein Einfachrollenglied 166 sind in der hin- und hergehenden Platte 134 innerhalb des Aus schnittes 142 drehbar gelagert und nehmen einen geringen Abstand voneinander ein. Um das doppelte Rollenglied 164 und das einfache Rollenglied 166 schlingt sich ein Gummi riemen 168 (z. B. aus Neopren). In der Praxis sind die Rollenglieder 164 und 166 mit solcher Höhe innerhalb jedes Ausschnittes 162 angeordnet, daß ein Teil des Riemens 168 im Reibkontakt mit der Unteroberfläche der Halbleiter scheibe 12 in Kontakt steht, die in der Aussparung 158 (Fig. 8) sitzt und gestrichelt angedeutet ist.

Ein zweiter Lederriemen 170 (Fig. 8) schlingt sich um das doppelte Rollenglied 164, und eine Treibrolle 172 wird von einem Motor 174 angetrieben, der an der hin und hergehenden Platte 134 angebracht ist und zum Drehan trieb des Riemens 168 dient, der sich um die Rollenglieder 164 und 166 schlingt, die in den anderen Ausschnitten 162-162 drehbar gelagert sind.

Innerhalb jeder Aussparung 158 in der hin- und hergehenden Platte 134 ist ein kreisförmiger Hohlraum 175 angeordnet. Der Hohlraum 175 ist nahe des Randes der Aussparung 158 gelegen und bleibt von der Halbleiterscheibe 12 bedeckt, außer wenn ein flacher Rand 176 der Halbleiter scheibe darüber hinweg geht. Innerhalb jedes Hohlraums 175 sitzt ein Detektor 177, der identisch mit den Detekto ren 123 a und 123 b der Fig. 3 ist und abtastet, wenn der flache Rand 176 vorbeigelangt ist.

Fig. 9 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuer schaltung 178 zum Antrieb des Motors 174, der die Halb leiterscheiben 12 in einer der beiden Aussparungen 158 158 dreht. Eine gleiche, nicht gezeigte Steuerschaltung ist zur Steuerung des Motors für die Halbleiterscheibe 12 in der anderen Aussparung 158 vorgesehen. Die Steuer schaltung 178 weist einen Verstärker 182 zur Verstärkung und Verteilung des Ausgangssignals des Detektors 177 zum Eingang zweier monostabiler Kippstufen 184 und 186 auf. Die Kippstufen 184 und 186 produzieren einen Ausgangs impuls in Abhängigkeit von einem ins Positive bzw. ins Negative wechselnden Eingangsimpuls, der vom Verstärker 182 empfangen wird.

Das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe 184 wird einem RS-Flipflop 188 am Rücksetzeingang (R) zuge führt. Das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe 186 ist mit dem ersten Eingang eines ODER-Gliedes 190 verbun den, dessen zweiter Eingang mit dem Q-Ausgang des RS- Flipflop 188 verbunden ist. Das ODER-Glied 190 ist mit seinem Ausgang mit dem Rücksetzeingang eines RS-Flipflop 192 verbunden. Das RS-Flipflop 192 ist mit seinem Q-Ausgang mit einem ersten Eingang eines zweiten ODER-Gliedes 194 verbunden, dessen zweiter Eingang mit dem Q-Ausgang des RS-Flipflop 188 in Verbindung steht.

Der Ausgang des ODER-Gliedes 194 ist mit dem Rück setzeingang (R) jeweils zweier RS-Flipflops 196 bzw. 198 verbunden. Der Q-Ausgang des Flipflop 198 ist mit einem Eingangsanschluß eines Optoisolators 200 verbunden, dessen Erdanschluß G mit Schaltungsgrund verbunden ist. Der Optoisolator 200 ist mit seinem Versorgungsanschluß S mit der positiven Klemme +V einer nicht gezeigten Gleichspannungsversorgungsschaltung verbunden, dessen negative Klemme an Schaltungsgrund liegt. Die positive Klemme der Betriebsspannungsquelle ist auch über einen Vorschaltwiderstand 202 mit der einen Klemme des Motors 174 verbunden, dessen verbleibende Klemme mit dem Aus gangsanschluß O des Optoisolators 200 in Verbindung steht.

Auf dem Podest 34 (Fig. 2) ist eine Scheibenent ladestation 203 angebracht, bei welcher verarbeitete Halbleiterscheiben 12-12 gespeichert werden. Wie aus Fig. 10 hervorgeht, weist die Halbleiterentladestation 203 zwei Kassettenelevatoren 204, 206 für Halbleiterscheiben auf, die als Elevatormodell 2660 CP der Firma Siltek Corp., Menlo Park, Kalifornien, USA, ausgeführt sein können. Die Kassettenelevatoren 204 und 206 erstrecken sich je weils durch eine zugeordnete Öffnung in dem Podest 34 und liegen innerhalb des von einem zugeordneten Speichen stern 104-104 umschriebenen Bogens auf einem Armabschnitt 68 nach Fig. 3, wenn der Armabschnitt auf den Armabschnitt 66 senkrecht verschwenkt ist und gleichzeitig mit diesem gedreht worden ist.

Die Kassettenelevatoren 204 und 206 besitzen je weils einen Förderer, bestehend aus einer Plattform 208 fester Höhe mit zwei getrennten, endlosen Gummiriemen 210-210, die entlang jeder Längsseite umlaufen. Der obere Trum der Riemen 210-210 liegt oberhalb der Plattform 208 und dient zum Tragen eines hier nicht gezeigten Halbleiter plättchens. Ein nicht gezeigter Motor treibt die Riemen 210-210 gleichzeitig an, um die Halbleiterscheibe 12 in einen Kassettenträger 212 einzutragen, der vertikal auf dem Elevator angeordnet ist und dabei angehoben oder abgesenkt wird.

Die Gesamtsteuerung (Fig. 11) des Scheibenent und -beladegeräts 26 wird durch eine Steuereinheit 216 bewerkstelligt, die einen Speicher 218 zur Speicherung eines Steuerprogramms aufweist, das von einem Prozessor 220 ausgeführt wird. Eine Eingangs/Ausgangs-Schnittstel lenschaltung 222 verbindet den Prozessor 220 mit einem Bedienungspult 224 für Bedienungsknöpfe und Anzeigen, um von Hand Befehle einzugeben, als auch den Zustand des Be- und Entladegeräts 26 anzuzeigen. Das Bedienungspult 224 kann ein Anschlußmodell 45611a der Firma Hewlett- Packard, Palto Alto, Kalifornien, USA, sein. Die Eingangs/ Ausgangs-Schnittstellenschaltung 222 verbindet auch den Prozessor 220 mit den Endschaltern 45, 76 a, 76 b und 101, mit den Detektoren 123 a, 123 b, 160 a, 160 b und mit dem Rotationssensor 54, von denen der Prozessor Eingangssig nale empfangen kann.

In Abhängigkeit von den Eingangssignalen der Ein gangs/Ausgangs-Schnittstellenschaltung 222 erzeugt der Prozessor 220 Steuersignale entsprechend dem im Speicher 218 gespeicherten Programm. Diese Steuersignale werden von dem Prozessor 220 über die Eingangs-Ausgangs-Schnitt stellenschaltung 222 zu den Kassettenelevatoren 130, 204 und 206, den Motoren 52 und 88 zu deren Betriebssteuerung übermittelt. Der Prozessor 220 erzeugt auch Steuersignale, die über die Eingangs/Ausgangs-Schnittstellenschaltung 222 dem Ventil 123 sowie jedem einer Mehrzahl von Ventilen 226, 227, 228, 230, 231, 232, 245, 236 und 238 zugeführt werden, welche den Zufluß von Druckfluid von einer nicht gezeigten Druckfluidquelle in die jeweiligen Zylinder 142, 143, 146, 154, 156, 92, 75, 100 bzw. 42-42 steuern.

Fig. 12 stellt ein Flußdiagramm des im Speicher 218 (Fig. 11) gespeicherten Programms dar, welches von dem Prozessor 220 zur Steuerung der Be- und Entladung der Halbleiterscheiben 12-12 auf dem Werkstückhalter 16 (Fig. 1) ausgeführt wird.

Die Inbetriebnahme ist in Schritt 240 angedeutet. In Abhängigkeit von einem Befehl, den die Bedienungsperson im Steuerpult 224 (Fig. 11) eingibt, wird das im Speicher 216 gespeicherte Programm ausgeführt, wobei mit dem Schritt 240 begonnen wird, während welchem das Be- und Entladegerät 26 in Betrieb genommen wird. Beim Aussetzen des Betriebs des Geräts 26 sollte die Plattform 40 abge senkt sein, und der Armabschnitt 68 sollte in der verti kalen Position senkrecht zum Armabschnitt 66 bei rückge zogenem Greifer 94 stehen. Der Arm 145 des Fährenroboters 132 sollte von dem Basisgestell 136 angehoben und weg von dem Kassettenelevator 128 ausgestreckt sein, während die hin- und hergehende Platte 134 vom Basisgestell 64 entfernt angeordnet sein sollte.

Im Schritt 240 wird der Zustand der Anschlagschal ter 45, 76 a, 76 b, 101 überprüft, um die Lage des Roboter arms 62 und der Plattform 40 der Fig. 2 zu bestimmen. Weitere, nicht gezeigte Anschlagschalter zur Abtastung der Lage des Fährenroboters 132 und der hin- und hergehen den Platte 134 werden ebenfalls überprüft. Wenn die ge wünschten Ausgangsbedingungen nicht angetroffen werden, dann wird das Gerät 26 betätigt, um diese Bedingungen zu erfüllen. Während des Schrittes 240 werden außerdem Register in dem Prozessor 220 gelöscht, die nicht mehr benötigte, frühere Daten speichern.

Das Einfangen des Werkstückhalters 14 auf dem Tisch 46 ist Gegenstand des Schrittes 242. Nach dem Schritt 240 wird der Werkstückhalter 16 auf den Tisch 46 gestellt (Schritt 242), in dem das Ventil 238 (Fig. 11) betätigt und die Zylinder 42-42 unter Druck gebracht werden. Dadurch wird die Plattform 40 angehoben und der Tisch 46 (Fig. 2) in Kontakt mit der Basisplatte des Werk stückhalters 16 gebracht, wodurch die Führungen 56-56 und 58-58 den Boden der Seiten 18-18 des Werkstückhalters 16 auf dem Tisch 46 zwischen sich fangen könne, wodurch der Werkstückhalter genau mit Bezug auf den Roboter 60 festgelegt wird. Die genaue Positionierung des Werkstück halters 16 mit Bezug auf den Roboter 60 ist wesentlich, wenn dieser das Be- und Entladen der Scheiben 12-12 auf dem Werkstückhalter bewerkstelligen soll.

Die Lagefestlegung (Indexierung) des Werkstückhalters 16 erfolgt im Schritt 244. Sobald der Werkstückhalter 16 auf dem Tisch 46 gefangen ist, wird der Tisch im Schritt 244 indexiert. So kann eine ausgewählte Seite 18-18 des Werkstückhalters in Ausrichtung zum Greifer 94 des Roboter arms 62 festgelegt werden, nachdem der Arm in der Soll lage indexiert worden ist. Der Prozessor 220 führt die Indexierung des Tisches 46 durch Erregung des Motors 52 in Übereinstimmung mit einem von dem Drehsensor 54 empfangenen Signal aus.

Verarbeitete Halbleiterscheiben werden während des Schrittes 246 entladen. Der Roboter 60 wird durch den Prozessor 220 zum Entladen verarbeiteter Halbleiterschei ben 12-12 betätigt, die auf der indexierten Seite 18 des Werkstückhalters 16 angeordnet sind, wonach diese an die Entladestation 203 (Fig. 10) übergeben werden. Zunächst überprüft der Prozessor 220, ob zwei Scheiben 12-12 auf der indexierten Seite 18 zugegen sind, indem das Ausgangs signal der Detektoren 123 a und 123 b abgetastet wird. Wenn keine Scheiben 12-12 zugegen sind oder wenn nur eine vor handen ist, dann wird eine Fehlernachricht am Bedienungs pult 224 der Bedienungsperson signalisiert. Alle weiteren Operationen werden unterbrochen, bis die Bedienungsperson geeignete Korrekturschritte unternimmt. Wenn andererseits beide Halbleiterscheiben auf der ausgewählten Werkstück halterseite 18 vorhanden sind, wird das Ventil 236 durch den Prozessor 220 betätigt und der Zylinder 100 unter Druck gesetzt, wodurch die Stange 96 (Fig. 3) nach außen von dem Armabschnitt 68 verschoben wird.

Die Verschiebung der Stange 96 nach links bringt die Saugnäpfe 112-112 auf den Speichersternen 104-104 des Greifers 94 dazu, den Randteil der Vorderseite der beiden Halbleiterscheiben 12-12 auf der ausgewählten Werkstück halterseite 18 sanft zu berühren. Gleichzeitig wird das Ventil 123 betätigt, wodurch die Saugpumpe 122 durch jeden der Saugnäpfe 112-112 Vakuum saugt, so daß die Scheiben 12-12 dadurch ergriffen werden. Daraufhin wird der Zylin der 100 unter Druck genommen, um den Greifer 94 rückzu ziehen und die Halbleiterplatten 12-12 von der ausgewählten Werkstückhalterseite 18 wegzubewegen.

Danach wird das Ventil 232 gesperrt, welches bis zu dieser Zeit den Zylinder 32 unter Druck gehalten hat, um den Roboterarm 62 zu verriegeln, wodurch dieser Arm frei zur Drehung wird. Danach wird der Motor 88 erregt, um den Arm 62 (Fig. 2) entgegen der Uhrzeigerrichtung zu drehen, und zwar in einem kurzen Bogen in Richtung auf die Scheibenentladestation 203. Sobald der Arm 62 angehalten worden ist, wird der Armabschnitt 68 in die horizontale Lage durch Betätigen des Ventils 234 und Unterdrucksetzen des Zylinders 75 geschwenkt.

Nachdem der Armabschnitt 68 geschwenkt worden ist, um koaxial mit dem Armabschnitt 66 zu sein, wird die Drehung im Uhrzeigersinn des Armes 62 wieder aufgenommen, um die beiden von dem Greifer 94 gehaltenen Scheiben 12-12 in eine Lage oberhalb jeweils einer der Gummiriemen 210 am Kassettenelevator 204 bzw. 206 zu bringen. Sobald die Schei ben 12-12 so ausgerichtet sind, wird der Zylinder 92 unter Druck gesetzt, um den Arm 62 zu verriegeln. Kurz danach wird das Ventil 123 deaktiviert, um das durch die Saugnäpfe 112-112 gesogene Vakuum zu unterbrechen. Die so von dem Greifer 94 gehaltenen Scheiben 12-12 werden auf jeweils einen getrennten Kassettenelevator 204-206 abgelegt.

Im Schritt 248 erfolgt die Inbetriebnahme der Scheibenentladestation 203. In Abhängigkeit zur Ablage einer Scheibe 12 wird ein nicht gezeigter Motor in jeden der beiden Kassettenelevatoren 204 und 206 erregt, der die den Elevatorfördern zugeordneten Treibriemen 207, 210 (Fig. 10) antreibt, um die nicht dargestellte Scheibe in den Träger 212 zur Speicherung in den obersten Schlitz zu tragen. Danach wird in jedem Elevator 204, 206 der jeweilige Kasset tenträger 212 angehoben, um die nächste Scheibe 12 in dem jeweils obersten leeren Schlitz aufzunehmen. Die Speicherung der jeweiligen verarbeiteten Scheiben 12-12 innerhalb des jeweiligen Kassettenträgers 212 in den beiden Elevatoren 204, 206 ist generell wünschenswerter als die Speicherung von Scheiben in einem einzelnen Träger. Auf diese Weise können die in den oberen und unteren Werkstückhaltertaschen 14-14 sitzenden Scheiben 12-12 voneinander getrennt gehal ten werden.

Im Schritt 250 werden neue Scheiben 12-12 an der Ladestation 124 fertiggemacht. Während der Schritt 248 noch abläuft, wird die Scheibenbeladestation 124 betätigt, um ein frisches Paar von Scheiben 12-12 für die Aufnahme vorzubereiten (Schritt 250). Für diese Vorbereitung müssen die beiden Scheiben von dem Kassettenträger 130 zu der hin- und hergehenden Platte 124 nacheinander übergeben werden. Auch müssen die Scheiben 12-12 nacheinander in ihren jeweiligen Aussparungen 158-158 in der Platte 134 ausgerichtet werden. Die der Basis 64 (Fig. 2) nächstgele gene Aussparung 158 in der hin- und hergehenden Platte ist zunächst direkt gegenüber dem Kassettenelevator 136 gelegen und wird deshalb zuerst beladen.

Um die Aussparung 158 gegenüber dem Elevator 136 mit einer Scheibe 12 von dem Kassettenträger 130 zu beladen, wird das Ventil 228 als erstes betätigt. Deshalb kommt der Fluidzylinder 146 unter Druck und verschiebt den Arm 145 seitlich einwärts in Richtung auf den Block 141, um die Spachtel 148 in den Kassettenträger 130 unter die unter ste Scheibe 12 zu schieben. Danach wird der Zylinder 143 druckbeaufschlagt, um den Block 141 ein wenig von dem Block 140 anzuheben, so daß die Spachtel 148 die Scheibe 12 von den Schlitten 131-131 in dem Träger 130 anhebt.

Danach werden die Zylinder 142 und 143 druckbeauf schlagt, um die Blöcke 140, 141 abzusenken, wobei der Arm 145 abgesenkt wird. Wenn der Arm 145 auf diese Weise abge senkt worden ist, wird die Spachtel 148 durch den Ausschnitt 161 der Aussparung 158 direkt gegenüber dem Kassettenträger 130 und in den Schlitz 159 verschoben. Sobald die Spachtel 148 in den Schlitz 159 eintritt, wird das Vakuum durch den Kanal 150 unterbrochen. Wenn die Spachtel 148 in den Schlitz 159 eintritt, setzt sich die von der Spachtel ange zogene Scheibe 12 in der Aussparung 158 ab, die sich nun mehr gegenüber dem Kassettenelevator 138 befindet.

Nachdem die Scheibe 12 in der Aussparung 158 ruht,

wird der Zylinder 154 (Fig. 8) druckbeaufschlagt, um die hin- und hergehende Platte 134 zu verschieben und die verbleibende, ungefüllte Aussparung 158 zu dem Kassetten elevator 126 auszurichten. Es besteht keine Hemmung zwischen der hin- und hergehenden Platte 134 und der Spachtel 148, wenn diese zu dem Ausschnitt 161 innerhalb der verbleibenden, ungefüllten Aussparung 158 ausgerich tet ist, so daß die Spachtel von der hin- und hergehenden Platte 134 angehoben werden kann.

Während die hin- und hergehende Platte 134 von dem Zylinder 154 verschoben wird, wird die Scheibe 12, welche bereits in einer der Aussparungen 158-158 sitzt, von dem dieser Aussparung zugeordneten Motor 174 gedreht, um die Ausrichtung der Scheibe zu erzielen. Die Ansteue rung des Motors 174 wird durch die entsprechende Steuer schaltung 178 (Fig. 9) in Abhängigkeit von einem Signal "Start" ausgeführt, welches von dem Prozessor 220 erzeugt und über die Eingangs/Ausgangs-Schnittstellenschaltung 222 an den Setzeingang des jeweiligen Flipflops 188, 192 und 198 übertragen wird, so daß diese Flipflops gesetzt werden. Wenn das Flipflop 198 gesetzt worden ist, liefert es ein Signal "Hoch" an den Eingang 1 des Optoisolators 200, welcher wiederum den Motor 174 erregt, was die Scheibe 12 dazu bringt, innerhalb der zugeordneten Aus sparung 158 gedreht zu werden.

Wenn sich die Scheibe 12 innerhalb der Aussparung 158 dreht, wird der Detektor 177 unverdeckt, sobald die Flachstelle 176 darüber gelangt. Wenn der Detektor 177 freiliegt, geht das Ausgangssignal von einer logischen "Nieder"- zu einer logischen "Hoch"-Amplitude, da kein Licht von der darüberliegenden Scheibe 12 zurück zum Detektor reflektiert wird. In Abhängigkeit von dem Über gang des Ausgangssignals von niedrig auf hoch des Detek tors 177 setzt die monostabile Kippstufe 184 das Flipflop 188 zurück.

Auch wenn das Flipflop 188 nunmehr rückgesetzt ist, bleiben die Flipflops 196 und 198 gesetzt, weil das Flipflop 192 noch gesetzt ist. Solange das Flipflop 198 gesetzt bleibt, bleiben der Optoisolator 200 getriggert und der Motor 174 erregt, so daß sich die Scheibe 12 dreht. Da sich die Scheibe 12 weiterhin dreht, gibt die Flachstelle 176 den Detektor 177 nicht länger frei. Sobald der Detektor 177 von der Scheibe 12 bedeckt wird, geht das Ausgangssignal des Detektors von hoch nach niedrig und bringt das Ausgangssignal der monostabilen Kippstufe 186 dazu, von einer logischen Hoch- zu einer logischen Niedrig-Amplitude überzuwechseln.

Da das Flipflop 188 bereits durch die monostabile Kippstufe 184 rückgesetzt worden ist, bringt der Wechsel der Amplitude des Ausgangssignals der monostabilen Kipp stufe 186 beide Flipflops 198 und 196 dazu, rückgesetzt zu werden. Sobald das Flipflop 198 rückgesetzt ist, hört der Optoisolator 200 auf, den Motor 174 zu erregen. Daher hört die Scheibe 12 auf, sich zu drehen, und zwar gerade dann, wenn die Flachstelle 176 gerade den Detektor 177 passiert hat. Das Flipflop 196 erzeugt nach seiner Rück setzung ein logisches Hoch-Signal an seinem Q-Ausgang (welches als Done-Signal bezeichnet ist) und welches an den Prozessor 220 geht, um anzuzeigen, daß die Scheibe 12 in der Aussparung 158 nicht richtig ausgerichtet worden ist. Durch Auswahl der Winkellage des Detektors 177 entlang des Randes der Aussparung 158 kann die spe zielle Ausrichtung der Scheibe 12 innerhalb der Aussparung festgesetzt werden.

Nachdem die in der Platte 134 eingesetzte Scheibe 12 ausgerichtet worden ist, wird der Kassettenträger 130 auf dem Elevator 126 abgesenkt. Der Fährenroboter 132 wird dann in der gleichen Weise betätigt wie zuvor be schrieben, um die nächste Scheibe 12 in den Träger 130 in eine nicht leere Aussparung 158-158 in der hin- und hergehenden Platte zu übertragen. Danach wird die gerade eingeladene Scheibe 12 in der gleichen Weise ausgerich tet, wie die zuvor eingeladene Scheibe. Sobald ein Paar von Scheiben 12-12 nacheinander eingeladen und in den Aussparungen 158-158 ausgerichtet worden ist, wird der Zylinder 156 (Fig. 8) druckbeaufschlagt, um die hin- und

hergehende Platte 134 zum Ende des Schlitzes 152 nahe der Basisplatte 64 des Roboters 60 (Fig. 2) zu verschieben.

Im Schritt 252 wird der Roboter 60 zur Beladung des Werkstückträgers 16 betätigt. Sobald die hin- und hergehende Platte 134 zur Basisplatte 64 verschoben wor den ist, wird der Roboter 60 zur Beladung des Werkstück trägers 16 mit Scheiben 12-12 in der Platte betätigt (Schritt 252). Um den Werkstückhalter 14 mit in der Platte 134 sitzenden Scheiben 12-12 zu beladen, wird der Roboter arm 62 zunächst entriegelt. Danach wird der Motor 88 erregt, um den Arm 62 in Uhrzeigerrichtung von der Entlade station 203 zur Ladestation 124 zu drehen und den Greifer 94 mit den in den Aussparungen 158-158 sitzenden Scheiben 12-12 auszurichten.

Nach Drehung der Stange 62 wird der Zylinder 92 druckbeaufschlagt, um den Arm zu verriegeln. Danach über prüft der Prozessor 220 den Zustand der Detektoren 160 a- 160 a in den Aussparungen 158-158 auf der hin- und hergehen den Platte 134, um zu bestimmen, ob jede der Aussparungen leer ist. Wenn keine Scheibe in einer der Aussparungen 158-158 ist, findet keine weitere Bewegung des Greifers 94 statt, und eine Fehlernachricht wird der Bedienungs person am Bedienungspult 224 angezeigt. Auf diese Weise wird eine Kontamination der Saugnäpfe 112-112 auf dem Greifer 94 vermieden, die durch Kontakte der Saugnäpfe mit der Platte 134 entstehen können.

Wenn dagegen die Aussparungen 158-158 jeweils mit einer Scheibe 12-12 gefüllt sind, wird der Zylinder 100 druckbeaufschlagt und verschiebt den Greifer 94 zu der hin- und hergehenden Platte. Deswegen kommen die Saugnäpfe 112-112 auf den Speichensternen 104-104 in Kontakt mit den Scheiben 12-12 in den Aussparungen 158-158. Gleich zeitig wird das Ventil 123 betätigt, so daß Vakuum durch die jeweiligen Saugnäpfe 112-112 gezogen wird und der Randbereich der Vorderseite der Scheiben 12-12 von den Saugnäpfen ergriffen wird.

Nachdem die Scheiben 12-12 von den Saugnäpfen 112 112 ergriffen worden sind, wird der Zylinder 100 druckbe aufschlagt, um den Greifer 94 rückzuziehen. Danach wird der Arm 92 entriegelt. Daraufhin wird der Motor 88 erregt, um den Arm 62 in Uhrzeigerrichtung zu drehen und ihn um ein kurzes Stück weg von der Bezugsposition gegenüber dem Werkstückträger zu bringen.

Nachdem der Arm 62 zu drehen aufgehört hat, wird der Armabschnitt 68 geschwenkt, so daß er zu dem Armab schnitt 66 ausgerichtet ist. Die Drehung des Arms 62 wird dann wieder aufgenommen, um die auf dem Greifer 94 getra genen Scheiben 12-12 gegenüber den Taschen 14-14 auf die indexierte Seite 18 des Werkstückträgers 16 zu bringen. Sobald die Scheiben 12-12 gegenüber der ausgewählten Werkstückhalterseite 16 sind, wird der Arm 62 verriegelt.

Danach wird der Zylinder 100 druckbeaufschlagt, um den Greifer 94 nach auswärts vom Armabschnitt 68 zu dem Werkstückträger 16 zu verschieben, so daß die von dem Greifer getragenen Scheiben 12-12 in den Taschen 14-14 (Fig. 1) auf der indexierten Werkstückträgerseite 18 sitzen. Das durch die Saugnäpfe 112-112 gesaugte Vakuum wird unterbrochen, um die so ergriffenen Scheiben 12-12 loszulassen. Nachdem die Scheiben 12-12 auf dem Werkstück träger 16 abgelegt worden sind, wird der Greifer 94 zu dem Armabschnitt 68 rückgezogen und die Beladeoperation so beendet. Bei der Beendigung des Beladungsschrittes schaltet der Prozessor 220 ein internes Register, welches als Ladeschrittregister bezeichnet wird, um eins weiter.

Im Schritt 254 wird die Vervollständigung des Be und Entladens bestimmt. Nachdem die Ladeoperation vervoll ständigt worden ist, bestimmt der Prozessor 220, ob der Werkstückträger 16 vollständig entladen und wieder mit neuen Scheiben 12-12 beladen worden ist (Schritt 254). Zur Bestimmung, ob diese Bedingung eingetreten ist, ver gleicht der Prozessor 220 den in dem Laderegister gespei cherten Wert mit der Anzahl der Seiten 18-18 des Werk stückträgers 16. Wenn der gespeicherte Wert in dem Lade schrittregister gleich der Anzahl der Werkstückträger seiten 18-18 ist, dann signalisiert der Prozessor 220 an dem Bedienungspult 224, daß die Be- und Entladung vollständig ist (Schritt 256), bevor das Stopp programm ausgeführt wird (Schritt 258). Andernfalls werden die Schritte 244 bis 252 wiederholt, bis alle Seiten 18-18 des Werkstückträgers 16 entladen und mit neuen Scheiben 12-12 beladen worden sind.

Claims

1. Verfahren zum automatischen Beladen eines Werk stückträgers (16) mit einer Scheibe (12), mit folgenden Schritten:
an einer Ladestation (124) wird eine Scheibe (12) mit mindestens einer Saugeinrichtung (104) an einer Aufnahme vorrichtung (94) ergriffen;
die Aufnahmeeinrichtung (94) wird mit der dabei erfaßten Scheibe (12) weg von der Scheibenladestation (124) bewegt; der Werkstückhalter (16) wird nahe der Aufnahmeeinrichtung (94) positioniert;
die Aufnahmeeinrichtung (94) wird zu dem Werkstückträger (16) bewegt, um die Scheibe (12) auf dem Werkstückträger (16) abzulegen;
die von der Aufnahmeeinrichtung (94) ergriffene Scheibe (12) wird losgelassen, sobald die Scheibe (12) auf den Werkstückträger (16) gelegt worden ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückhalter (16) eine Mehrzahl von Seiten (18) aufweist, die jeweils eine Mehrzahl von Taschen (14) besitzen, und
daß der Positionierschritt die Indexierung des Werkstück trägers (16) zur Anordnung einer ausgewählten Seite (18) nahe der Aufnahmeeinrichtung (94) in der Bezugsposition einschließt.

3. Verfahren zur automatischen Entladung einer Scheibe (12) von einem Werkstückhalter (16) mit folgenden Schritten:
der Werkstückhalter (16) wird nahe einer Aufnahmeeinrich tung (94) mit mindestens einer Saugeinrichtung daran positioniert;
die Scheibe (12) auf dem Werkstückträger (16) wird mit der Saugeinrichtung (104) ergriffen;
die Aufnahmeeinrichtung (94) wird zusammen mit der er griffenen Scheibe (12) von dem Werkstückhalter (16) zu einer Scheibenentladestation ( 203) bewegt;
an der Entladestation (203) wird die von der Aufnahmeein richtung (94) erfaßte Scheibe losgelassen.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (16) vielflächig ist, wobei jede Seite (18) eine Mehrzahl von scheibentragenden Taschen (14) aufweist und
daß der Schritt des Ergreifens und Positionierens die Indexierung des Werkstückträgers (16) zur Anordnung einer ausgewählten Seite nahe der Aufnahmeeinrichtung (94) aufweist.

5. Verfahren zum automatischen Entladen und Laden einer Scheibe (12) auf einem Werkstückträger (16) mit folgenden Schritten:
der Werkstückträger (16) wird zur Anordnung einer Scheibe (12) nahe einer Aufnahmeeinrichtung (94) mit mindestens einer daran angebrachten Saugeinrichtung (104 ) positio niert;
die Scheibe (12) wird von der Saugeinrichtung (104) ergriffen;
die Aufnahmeeinrichtung (94) wird von dem Werkstück träger (16) zu einer Scheibenentladestation (203) bewegt, wo die Scheibe (12) zur Speicherung losgelassen wird;
die Aufnahmeeinrichtung (94) wird von der Scheibenent ladestation (203) zu einer Scheibenladestation (124) bewegt, wo neue Scheiben (12) gespeichert werden; die Scheibe an der Ladestation wird mit einer Saugein richtung (104) ergriffen;
die Aufnahmeeinrichtung (94) wird von der Scheibenlade station (124) zu dem Werkstückträger (16) bewegt, wo die Scheibe (12) auf den Werkstückträger beim Loslassen der Saugeinrichtung geladen wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückhalter (16) eine Mehrzahl von Scheiben (12) aufnimmt und
daß die Schritte des Verfahrens wiederholt werden, bis die Scheiben (12) auf dem Werkstückträger (16) zu der Ent ladestation (203) übertragen und durch neue Scheiben (12) von der Scheibenladestation (124) ersetzt worden sind.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (16) viel flächig ist und
daß der Schritt der Positionierung des Werkstückträgers (16) folgende Schritte aufweist:
Fangen des Bodens des Werkstückträgers (16) auf einem indexierbaren Tisch (46), so daß die Seiten (18) des Werkstückträgers (16) zwischen aufrecht stehenden Führungen (56) an dem Tisch gefangen werden, und der Tisch (46) wird zur Anordnung der ausgewählten Seite (18) des Werkstückträgers (16) nahe der Aufnahmeeinrichtung (94) indexiert.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Ergreifens der Scheibe (12) auf dem Werkstückträger (16) folgende Schritte aufweist:
der Rand der Vorderoberfläche der Scheibe (12) wird in Berührung mit der Saugeinrichtung (104) auf der Aufnahme einrichtung (94) gebracht und dann wird Vakuum durch die Saugeinrichtung (104) gesogen.

9. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Ergreifens der Scheibe (12) an der Scheibenladestation (124) folgende Schritte aufweist:
der Rand der Vorderseite der Scheibe (12) wird mit der Saugeinrichtung (104) auf der Aufnahmeeinrichtung (94) ergriffen und
es wird Vakuum durch die Saugeinrichtung gesogen.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Aufnahmeeinrichtung (94) in der Ladestation (124) ergriffene Scheibe (12) vor der Aufnahme gedreht wird, um eine spezielle Ausrichtung zu erzielen.

11. Verfahren zur Be- und Entladung von Scheiben (12) auf einen vielflächigen Werkstückträger (16) mit folgenden Schritten:
die unteren Teile der Seiten (18) des Werkstückhalters (16) werden zwischen aufrechten Führungen (56) auf einem indexierbaren Tisch (46) gefangen;
der Tisch wird zur Anordnung einer ausgewählten Seite des Werkstückhalters (16) nahe einer Saugnäpfe (112) tragenden Aufnahmeeinrichtung (94) indexiert, die auf dem Ende eines Roboterarms (62) verschieblich geführt ist;
die Aufnahmeeinrichtung (94) wird nach außen von dem Roboterarm (62) zur Berührung der jeweiligen Scheiben (12) auf der ausgewählten Seite (18) des Werkstückhalters (16) mit den Saugnäpfen (112) ausgestreckt, während durch die Saugnäpfe zum Ergreifen der Scheiben Vakuum gesogen wird; der Greifer (94) wird zu dem Roboterarm (62) rückgezogen; der Roboterarm (62) wird in der ersten Richtung von dem Werkstückträger (16) gedreht, um die Aufnahmeeinrichtung (94) zu einer Scheibenentladestation (203) zu verschieben, in welcher das durch die Saugnäpfe gesogene Vakuum unter brochen wird, um die Scheiben zur Speicherung an der Ent ladestation (203) loszulassen;
der Roboterarm (62) wird weiter in einer ersten Richtung gedreht, um die Aufnahmeeinrichtung (94) von der Schei benentladestation (203) zu einer Scheibenladestation (124) zu bewegen, wo neue Scheiben gespeichert sind;
die Aufnahmeeinrichtung (94) wird nach außen von dem Roboterarm (62) ausgestreckt, um die jeweiligen Scheiben (12) an der Scheibenladestation (124) sanft mit den Saug näpfen (112) auf der Aufnahmeeinrichtung (94) zu berühren, während Vakuum durch die Saugnäpfe zum Ergreifen der Scheiben (12) gesogen wird;
die Aufnahmeeinrichtung (94) wird zu dem Roboterarm (62) rückgezogen;
der Roboterarm (62) wird in der ersten Richtung weiterge dreht, um die Aufnahmeeinrichtung (94) nahe der indexier ten Seite des Werkstückhalters (16) zu drehen;
die Aufnahmeeinrichtung (94) wird von dem Roboterarm zu dem Werkstückhalter (16) ausgestreckt, um die von der Auf nahmeeinrichtung (94) getragenen Scheiben (12) auf den Werkstückträger (16) abzulegen, bevor das durch die Saug näpfe gezogene Vakuum unterbrochen wird, und
die Aufnahmeeinrichtung (94) wird zu dem Roboterarm rück gezogen.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Randteile der Vorderseite der jeweiligen Scheibe (12) auf der ausgewählten Seite (18) des Werkstückhalters (16) sanft von den Vakuumsaugnäpfen (112) auf der Aufnahmeeinrichtung berührt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Mehrzahl der von der Aufnahmeeinrichtung an der Ladestation ergriffenen Schei ben nachfolgend gedreht wird, bevor sie aufgenommen werden, um eine spezielle Ausrichtung zu erzielen.

14. Vorrichtung zum Be- und Entladen einer Scheibe auf einem Werkstückträger mit folgenden Merkmalen: ein Roboterarm (62) ist an einem Basisgestell (64) drehbar gelagert, so daß er um einen Bogen schwenkbar ist, der durch eine Referenzposition hindurchgeht;
eine Aufnahmeeinrichtung (94) ist verschiebbar am Ende des Roboterarms (62) angebracht und weist Saugeinrichtun gen (104) zum Ergreifen einer Scheibe (12) auf; eine Antriebseinrichtung (100) dient zum Rückziehen und Ausstrecken der Aufnahmeeinrichtung (94) zu und von dem Roboterarm (62);
eine Scheibenladestation (124) liegt innerhalb des von dem Roboterarm (62) überstrichenen Bogens zur Speicherung einer neuen Scheibe (12);
eine Scheibenentladestation (203) liegt innerhalb des von dem Roboterarm überstrichenen Bogens zur Speicherung einer verarbeiteten Scheibe (12);
eine Positioniereinrichtung (46) dient zur Positionierung eines Werkstückhalters (16) nahe der Aufnahmeeinrichtung (94), wenn der Roboterarm (62) in seiner Bezugsposition steht;
ein Antrieb (80, 86) dient zur Bewegung des Roboterarms (62)

a) von der Bezugsposition zur Entladestation (203), so daß die Aufnahmeeinrichtung (94) eine auf dem Werkstück träger sitzende Scheibe (12) zur Entladestation zur Speicherung dort übertragen kann,
b) von der Scheibenentladestation (203) zu der Scheiben ladestation (124) und
c) von der Ladestation (124) zu dem Werkstückträger (16), so daß die Aufnahmeeinrichtung (94) eine Scheibe (12) von der Ladestation (124) zu dem Werkstückträger (16) übertragen kann.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstückträger (16) viel flächig ist und
daß die Positioniereinrichtung des Werkstückträgers folgen de Merkmale aufweist:
ein indexierbarer Tisch (46) ist unterhalb des Werkstück halters (16) angeordnet und weist nach oben stehende Führungen (56, 58) auf, die voneinander in der Größen ordnung des Abstandes zwischen den Werkstückträgerseiten (18) angeordnet sind;
der indexierbare Tisch (46) ist in einer Plattform (40) drehbar gelagert;
eine Antriebseinrichtung (42, 44) dient zum Anheben der Plattform (40), um den indexierbaren Tisch (46) in Kontakt mit dem Boden des Werkstückträgers (16) zu bringen,
so daß die Führungen (56, 58) auf dem Tisch (46) die Seiten (18) des Werkstückträgers (16) dazwischen fangen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Roboterarm (62) folgende Merkmale aufweist:
ein erster Armabschnitt (66) ist drehbar zu dem Basisge stell (64) zur Bewegung um einen horizontalen Bogen gela gert;
ein zweiter Armabschnitt (68) ist schwenkbar auf dem Ende des ersten Armabschnitts (66) zur Drehbewegung zwischen einer ersten Lage in koaxialer Ausrichtung zu dem ersten Armabschnitt und einer zweiten Lage schwenkbar, in welcher der zweite Armabschnitt (68) senkrecht hierzu ausgerichtet ist;
eine Antriebseinrichtung (75) dient zum Verschwenken des zweiten Armabschnitts (68) zwischen der ersten und zweiten Lage.

17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibenentladestation (203) mindestens einen Kassettenelevator (204, 206) aufweist,
der einen Kassettenträger (212) trägt, der die von den Saugnäpfen auf der Aufnahmeeinrichtung (94) be rührten Scheiben (12) empfängt und speichert.

18. Vorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Scheibenladestation (124) folgende Merkmale aufweist:
ein Kassettenelevator (126) führt einen Kassetten träger (130), der eine Mehrzahl von neuen Scheiben (12) darin enthält;
eine hin- und herbewegbare Platte (134) mit mindestens einer Aussparung (158) zur Aufnahme einer Scheibe (12) bietet diese der Aufnahmeeinrichtung (94) an;
eine Übertragungseinrichtung (146, 148) überträgt eine Scheibe (12) von dem Kassettenträger (130)
zu einer Aussparung (158) inner halb der hin- und herbewegbaren Platte (134).

19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (164 bis 178) innerhalb jeder Aussparung (158) der hin- und herbe wegbaren Platte (134) vorgesehen ist, um eine vorbestimm te Ausrichtung der darin sitzenden Scheibe (12) zu erzielen.

20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzielung einer vorbestimmten Scheibenausrichtung folgende Merkmale aufweist:
eine Dreheinrichtung (164 bis 174) zum Drehen der Scheibe in jeder Aussparung (158);
eine Abtasteinrichtung (160 a, 160 b, 175, 177) zur Fest stellung, ob die Scheibe (12) in der Aussparung (158) in einer vorbestimmten Ausrichtung ist, und
eine Steuereinrichtung (178) zur Steuerung der Dreh einrichtung in Abhängigkeit von der Abtasteinrichtung.

21. Vorrichtung zur Drehung einer Halbleiter scheibe mit einer Flachstelle (176) daran, um diese Flach stelle in vorbestimmter Ausrichtung zu positionieren, mit folgenden Merkmalen:
eine Platte (134) weist eine Aussparung (158) auf, die zur Aufnahme und Zentrierung der Scheibe (12) bemessen ist;
ein elastomerer Riemenantrieb (164, 166, 168) ist drehbar in der Aussparung (158) angeordnet, um teilweise in Kontakt mit einer in der Aussparung aufgenommenen Scheibe (12) zu stehen;
eine Antriebseinrichtung (174) ist zum Antrieb des Riemens (168) zum Drehantrieb der Scheibe (12) vorgesehen;
ein Detektor (177) ist innerhalb der Aussparung (158)
unterhalb des Randes einer eingelegten Scheibe zur Erzeu gung eines Ausgangssignals vorgesehen, deren Amplitude abweicht, wenn die Flachstelle (176) auf der Scheibe (12)
über den Detektor (177) sich hinwegbewegt;
eine Steuereinrichtung (178 ) dient zur Steuerung des auf das Ausgangssignal des Detektors ansprechenden Motors (174).