WO2022262907A1

WO2022262907A1 - Roboter zur handhabung flacher substrate sowie ausrichtungseinrichtung

Info

Publication number: WO2022262907A1
Application number: PCT/DE2022/100447
Authority: WO
Inventors: Uwe Beier
Original assignee: Uwe Beier
Priority date: 2021-06-18
Filing date: 2022-06-15
Publication date: 2022-12-22
Also published as: CA3212833A1; JP2024514226A; EP4356421A1; DE102021115853B3

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Roboter zur Handhabung flacher Substrate (101), aufweisend - einen oder mehrere Substrathalter (5), wobei jeder Substrathalter (5) zum horizontalen Halten jeweils eines der Substrate (101) bestimmt ist, - einen Trägerblock (4), der den Substrathalter (5) hält oder, falls mehrere Substrathalter vorgesehen sind, der die Substrathalter (5) beab standet voneinander hält; - und einen Roboter arm (2). Dabei ist vorgesehen, dass der Trägerblock (4) mittels einer Ausrichtungseinrichtung (3) an dem Roboter arm (2) befestigt ist, wobei die Ausrichtungseinrichtung (3) zur Ausrichtung des Trägerblockes (4) bestimmt ist.

Description

Beschreibung

Roboter zur Handhabung flacher Substrate sowie Ausrichtungseinrichtung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Roboter zur Handhabung flacher Substrate. Sie be trifft ferner eine Ausrichtungseinrichtung, die beispielsweise für einen solchen Roboter geeignet ist.

[0002] In der Halbleiterindustrie werden Roboter zur Handhabung von Substraten, wie beispielsweise Wafern, eingesetzt. Die Roboter ermöglichen insbesondere den Trans port eines oder mehrerer flacher Substrate, was eine Aufnahme der Substrate vor deren Transport und deren Ablage nach dem Transport umfasst. Die Roboter weisen eine Greifeinrichtung auf, mit deren Hilfe das oder die flachen Substrate aufgenommen, transportiert und abgelegt werden. Greifeinrichtungen, die die gleichzeitige Handha bung mehrerer flacher Substrate ermöglichen, werden in der Fachsprache auch als Mehrfach-Greifeinrichtungen bezeichnet.

[0003] Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ausführungen von Mehrfach- Greifeinrichtungen bekannt. Dazu gehören Mehrfach-Greifeinrichtungen, die ein hori zontales Substrathandling ermöglichen. Bei einem horizontalen Substrathandling lie gen die Flächenseiten des flachen Substrates in horizontalen Ebenen.

[0004] Die flachen Substrate sind häufig empfindlich. Sie müssen daher einzeln gegrif fen werden. Ein Greifen im Block ist zumeist nicht möglich. Eine Mehrfach-Greifein richtung weist daher für jedes Substrat ein eigenes Greifelement mit Positionselemen ten auf. Zusätzlich ist zwischen diesen Greifelementen ein Distanzstück, das auch als Spacer bezeichnet wird, zur Herstellung des korrekten Abstandes in der Substratablage erforderlich. Die Greifelemente, die Positionselemente und die Distanzstücke bilden zusammen das Greifer-Paket einer Mehrfach-Greifeinrichtung. Das Gewicht des Grei fer-Paketes steigt jedoch mit der zunehmenden Zahl an Greifelementen, Positionsele menten und Distanzstücken. [0005] Die Steifigkeiten von Materialien sind allerdings begrenzt. Aus diesem Grund kommt es bei Mehrfach-Greifeinrichtungen, die eine horizontale Handhabung von Substraten ermöglichen sollen, aufgrund der Schwerkraft zu einer Verformung (Durch biegung) des Armes, an dem solche Greifelemente befestigt sind. Erschwert wird diese Tatsache noch durch limitierende Faktoren wie begrenzte Platzverhältnisse und Forde rungen nach Masseeinsparung, um eine möglichst hohe Dynamik der bewegten Ele mente, einschließlich der Greifelemente, der Mehrfach-Greifeinrichtung zu gewährleis ten. Die Verformung des Armes führt dazu, dass die Greifelemente bzw. das Greifer- Paket nicht mehr horizontal ausgerichtet sind. Dies bringt enorme Probleme beim Ab holen und Ablegen der Substrate mit sich, da diese in den Ablageplätzen horizontal und mit engem Abstand, der auch als Pitch bezeichnet wird, angeordnet sind. Da die An ordnung der Substrate in Industriestandards genormt und geringe Abstände zwischen den Substraten effektiver sind, ist die Vergrößerung der Abstände keine Option.

[0006] Die Verformung des Arms geht größtenteils auf das Eigengewicht des Greifer- Paketes zurück, während Verformung, die auf die Aufnahme von Substraten zurück geht, zwar vorhanden ist, jedoch üblicherweise in einem deutlich geringeren Umfang beteiligt ist. Hilfslösungen wie die Beilage von Distanzelementen sind nicht service tauglich. Eine Fertigung von Teilen mit geneigten Oberflächen ist für eine horizontale Handhabung ebenso nicht als industrietauglich anzusehen.

[0007] In WO 99/62107 Al wird ein Roboter mit einer Mehrfach-Greifeinrichtung be schrieben, der eine horizontale Handhabung von Substraten ermöglichen soll. Die Sub strate liegen auf den als Endeffektoren bezeichneten Greifelementen, die an einem Trä gerblock fixiert sind, welcher direkt am Arm des Roboters befestigt ist. In US 2003/0230384 Al wird gleichfalls ein Roboter mit einer Mehrfach-Greifeinrichtung beschrieben, der eine horizontale Handhabung von Substraten ermöglichen soll. Die Substrate liegen auf den Greifelementen, die in einer Halterung fixiert sind, welche di rekt am Arm des Roboters befestigt ist.

[0008] Die Figuren 1 A, 1B und 2 sollen eine Mehrfach-Greifeinrichtung 200 nach dem Stand der Technik näher veranschaulichen. Die Mehrfach-Greifeinrichtung 200 weist einen Trägerblock 202 auf, der mittels Befestigungselementen 205 an einem Roboter arm 201 eines Roboters befestigt ist. Der Trägerblock 202 bildet die Halterung, in der die Greifelemente 203 fixiert sind. Die Anzahl n der Greifelemente 203 hängt vom An wendungszweck der Mehrfach-Greifeinrichtung 200 ab. In Fig. 1 sind die Greifele mente 203 nummeriert, wobei die Nummern in eckigen Klammern angegeben sind. Auf den Greifelementen 203 liegen flache Substrate 101 in horizontaler Ausrichtung auf. Die Greifelemente 203 sind durch Distanzstücke 204, die Teil des Trägerblockes sind, voneinander beabstandet. Der vertikale Abstand zwischen zwei benachbarten Greifele menten ist der Pitch. Der Trägerblock 202, der die Greifelemente 203 und die Distanz stücke 204 umfasst, ist Bestandteil der Mehrfach-Greifeinrichtung. In Fig. 1B sind ein flaches Substrat 101a mit kreisförmigen Flächenseiten und ein flaches Substrat 101b mit quadratischen Flächenseiten gezeigt, die auf dem Greifelement 203 aufliegen. Da mit soll veranschaulicht werden, dass die Greifelemente zur Aufnahme von kreisförmi gen und quadratischen Substraten 101a, 101b geeignet sind, tatsächlich wird jedoch nur ein Substrat 101 von dem Greifelement 203 gehalten. In Fig. 2 ist die Verformung 206 des Arms 201 zu erkennen, die größtenteils auf das Eigengewicht der Mehrfach-Grei feinrichtung zurückgeht.

[0009] Die Nachteile bisher bekannter Roboter mit Mehrfach-Greifeinrichtung haben deren industrielle Anwendung bisher behindert. Es ist daher wünschenswert, Roboter mit Mehrfach-Greifeinrichtungen anzugeben, die eine horizontale Handhabung von Substraten ermöglichen, ohne den Roboterarm zu überlasten.

[0010] Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere ein Roboter angegeben werden, der eine horizontale Handhabung von Substraten ermöglicht, ohne den Roboterarm zu überlasten. Es soll ferner eine Ausrichtungseinrichtung angegeben werden, die beispielsweise eine hori zontale Lage von Substraten sicherstellt.

[0011] Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 11 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindungen ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche. [0012] Nach Maßgabe der Erfindung ist ein Roboter zur Handhabung flacher Substrate vorgesehen, der aufweist:

- einen oder mehrere Substrathalter, wobei jeder Substrathalter zum horizontalen Halten jeweils eines der Substrate bestimmt ist,

- einen Trägerblock, der den Substrathalter hält oder, falls mehrere Substrathalter vorgesehen sind, der die Substrathalter beabstandet voneinander hält, und

- einen Roboterarm.

Der Trägerblock ist mittels einer Ausrichtungseinrichtung an dem Roboterarm befes tigt, wobei die Ausrichtungseinrichtung zur Ausrichtung des Trägerblockes bestimmt ist.

[0013] Mittels der Ausrichtungseinrichtung kann der Trägerblock derart ausgerichtet werden, dass die Substrathalter das Halten der Substrate in horizontaler Lage ermögli chen. Die Ausrichtungseinrichtung ermöglicht eine Ausrichtung des Trägerblockes. Sie dient zusätzlich der Verbindung zwischen dem Trägerblock und dem Roboterarm. Der Trägerblock bildet gemeinsam mit dem oder den Substrathai tem das aktive Maschinen element. Der Trägerblock wird gemeinsam mit dem oder den Substrathaltem auch als Greiferblock bezeichnet.

[0014] Die Substrathalter entsprechen den Greifelementen, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik, beispielsweise in WO99/62107 Al, beschrieben worden sind. Ebenso kann der Trägerblock einem aus dem Stand der Technik, z. B. WO99/62107 Al, bekannten Trägerblock entsprechen, abgesehen von der Tatsache, dass der Träger block nicht direkt am Arm des Roboters, sondern an der erfmdungsgemäß vorgesehe nen Ausrichtungseinrichtung befestigt ist. Der Roboter und der Roboterarm können den aus dem Stand der Technik, z. B. WO99/62107 Al, bekannten Robotern bzw. Roboter armen entsprechen, abgesehen von der Tatsache, dass am Roboterarm nicht der Trägerblock, sondern die erfindungsgemäß vorgesehene Ausrichtungseinrichtung be festigt ist. Unter dem Begriff „Handhaben“ wird das Aufnehmen, Transportieren und Ablegen eines flachen Substrates verstanden.

[0015] Weist der erfmdungsgemäße Roboter mehrere Substrathalter auf, so kann er ein oder mehrere Distanzstücke aufweisen, wie sie an sich aus dem Stand der Technik be kannt sind. Mittels eines Distanzstückes können benachbarte Substrathalter in einem vorgegebenen Abstand, dem Pitch, voneinander gehalten sein. Die Zahl der Distanzstü cke entspricht der Zahl der Substrathalter vermindert um 1. Es kann vorgesehen sein, dass die Distanzstücke zum Trägerblock gehören. Es kann vorgesehen sein, dass die Substrathalter und die Distanzstücke zum Trägerblock gehören.

[0016] Der erfmdungsgemäße Roboter dient zum Handhaben flacher Substrate. Die Zahl der flachen Substrate, die mittels des Roboters gehandhabt werden kann, ent spricht der Zahl seiner Substrathalter. Bei einem flachen Substrat kann es sich beispiels weise um einen Wafer wie einen Silicium-Wafer handeln. Unter dem Begriff „flaches Substrat“ wird ein Körper verstanden, der in zwei Richtungen eines kartesischen Koor dinatensystems eine größere Ausdehnung, typischerweise eine sehr viel größere Aus dehnung, als in der dritten Richtung des kartesischen Koordinatensystems aufweist. Mit anderen Worten, die Breite und Länge des flachen Substrates ist größer, typischerweise sehr viel größer, als dessen Höhe. Bei flachen Substraten mit im Wesentlichen kreis förmigem Querschnitt ist sein Radius größer als dessen Höhe. Ein flaches Substrat kann eine erste Flächenseite und eine zweite Flächenseite aufweisen. Vorzugsweise verlau fen die erste Flächenseite und die zweite Flächenseite parallel und fluchtend zueinan der. Mittels des erfindungsgemäßen Roboters können das oder die flachen Substrate derart gehalten werden, dass zumindest eine der Flächenseiten des jeweiligen Substra tes in einer horizontalen Ebene liegt. Vorzugsweise liegen beide Flächenseiten des je weiligen Substrates in horizontalen Ebenen.

[0017] Die Ausrichtungseinrichtung kann ein Verbindungselement aufweisen. In die sem Fall ist der Trägerblock über das Verbindungselement an dem Roboterarm befes tigt. Das Verbindungelement kann einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel aufweisen, die unter Ausbildung eines Spaltes voneinander bestandet sind. Die Aus richtungseinrichtung kann ferner zumindest ein Einstellelement zum Einstellen des Ab standes zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkel aufweisen. Mittels des oder der Einstellelemente kann der Abstand der beiden Schenkel in vertikaler Richtung ver ändert werden. Es kann vorgesehen sein, dass die Ausrichtungseinrichtung ein erstes Einstellelement und ein zweites Einstellelement aufweist. Vorzugsweise handelt es sich bei dem ersten Einstellelement um eine Zugschraube und bei dem zweiten Einstellele ment um eine Druckschraube. Mittels der Zugschraube kann der Abstand zwischen den beiden Schenkeln verändert werden. Ebenso kann mittels der Druckschraube der Ab stand zwischen den beiden Schenkeln verändert werden. Die Zugschraube und die Druckschraube können nebeneinander angeordnet sein. Vorzugsweise haben die Zug schraube und die Druckschraube parallele oder zumindest annähernd parallele Dreh achsen. Die Zugschraube und Druckschraube haben in diesem Fall parallele oder zu mindest annähernd parallele Drehachsen. Das oder die Einstellelemente können ver deckt angeordnet sein, um eine unbeabsichtigte Betätigung zu verhindern.

[0018] Mittels der Zugschraube kann eine Zugschraubverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkel hergestellt werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass Win kelausgleichsteile verwendet werden, um eine Neigung der Zugschraube zu kompen sieren. Weist der Roboterarm keine Verformung auf, so befindet sich die Drehachse in ihrer Ausgangslange, beispielsweise verläuft ihre Drehachse in der Vertikalen. Bei ei ner Verformung des Roboterarms kann sich die Drehachse der Zugschraube gegenüber ihrer Ausgangslage neigen. Diese Neigung wird vorzugsweise ausgeglichen, beispiels weise mittels eines oder mehrerer Winkelausgleichsteile.

[0019] Der Spalt schwächt das Verbindungselement gezielt. Durch die Einleitung von begrenzten Kräften mittels des oder der Einstellelemente kann eine Relativbewegung zwischen den beiden Schenkeln erzielt werden.

[0020] Es kann vorgesehen sein, dass das Verbindungselement ein erstes Segment, an dem der Trägerblock befestigt ist, und ein zweites Segment, das an dem Roboterarm befestigt ist, aufweist, wobei der Spalt in dem zweiten Segment derart ausgebildet ist, dass der zweite Schenkel oberhalb des ersten Schenkels liegt. Das Verbindungselement kann einen balkenförmigen Grundkörper aufweisen, wobei an einer Stirnseite des Grundkörpers der Spalt eingebracht ist. Der erste Schenkel ist dem Boden zugewandt, der zweite Schenkel dem Boden abgewandt.

[0021] Es kann vorgesehen sein, dass der Roboterarm an dem zweiten Schenkel anliegt. Vorzugsweise grenzt das erste Segment an das zweite Segment an. Es kann vorgesehen sein, dass die Druckschraube von der Stirnseite, in die der Spalt eingebracht ist, stärker beabstandet ist als die Zugschraube. Mit anderen Worten, die Zugschraube ist von dem ersten Segment stärker beabstandet als die Druckschraube.

[0022] Das oder die Einstellelemente können zur Erzwingung von Relativpositionen in positiver und negativer Richtung genutzt werden. Schraubverbindungen könnten mit tels einfacher Maschinenelemente hergestellt werden. Es können beispielsweise eine oder mehrere Druckschrauben, eine oder mehrere Zugschrauben oder eine Kombina tion aus einer oder mehreren Druckschrauben und einer oder mehreren Zugschrauben vorgesehen sein. Je nach Richtung des Ausgleiches, der vorgenommen werden soll, um die flachen Substrate in horizontaler Lage zu halten, kann dann die passende Schraub verbindung zur Justage genutzt werden, während die andere als Sicherung der Einstel lung dienen kann.

[0023] In dem ersten Schenkel kann eine erste Durchgangsbohrung zur Durchführung der Zugschraube ausgebildet sein. Außerdem kann in dem ersten Schenkel eine zweite Durchgangsbohrung zur Herstellung einer Schraubverbindung mit der Druckschraube ausgebildet sein. Die beiden Bohrungen im ersten Schenkel sind Durchgangsbohrun gen. Dabei kann die Druckschraube mit der Stirnseite ihres Schaftes an dem zweiten Schenkel anliegen, und zwar bevorzugt an der Flächenseite des zweiten Schenkels, die dem Spalt zwischen den beiden Schenkeln zugewandt ist. In dem zweiten Schenkel kann eine Bohrung zur Herstellung einer Schraubverbindung mit der Zugschraube aus gebildet sein. Diese Bohrung ist keine Durchgangsbohrung. Sie kann an der Flächen seite des zweiten Schenkels ausgebildet sein, die dem Spalt zwischen den beiden Schen keln zugewandt ist. Durch Verdrehen der Zugschraube, die durch die erste Bohrung im ersten Schenkel geführt ist und in die Bohrung im ersten Schenkel eingeschraubt ist, kann der Abstand zwischen dem ersten Schenkel und dem zweiten Schenkel verändert werden. Durch Verdrehen der Druckschraube, die durch die zweite Bohrung im zweiten Schenkel geführt ist und deren Stirnseite ihres Schaftes an dem ersten Schenkel anliegt, kann der Abstand zwischen dem ersten Schenkel und dem zweiten Schenkel verändert werden. Der Abstand kann verringert oder vergrößert werden. Die Angabe „Abstand der Schenkel“ kann sich auf deren Abstand an der Stirnseite des zweiten Segmentes beziehen.

[0024] Das Verbindungselement ist vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff, wie beispielsweise Stahl, hergestellt. Es dient zur Verbindung des Trägerblockes mit dem Roboterarm. Das Verbindungselement ist vorzugsweise einstückig.

[0025] Das oder die Einstellelemente sind vorzugsweise aus einem metallischen Werk stoff, wie beispielsweise Stahl, hergestellt. Sie dienen zur Ausrichtung des Trägerblo ckes und mit ihm der Substrathalter, wodurch eine horizontale Lage der flachen Sub strate, die auf den Substrathaltern aufliegen, sichergestellt wird.

[0026] Die erfindungsgemäß vorgesehene Ausrichtungseinrichtung ermöglicht einen Ausgleich der Vorformung des Roboterarmes. Sie kann, ohne ihre Robustheit und Le bensdauer zu beinträchtigen, auf vergleichsweise einfache Weise hergestellt werden, ist sehr flexibel in der geometrischen Auslegung und kann als leichtes Element ausge führt sein. All dies beeinträchtigt die Robustheit und Lebensdauer nicht.

[0027] Die erfindungsgemäß vorgesehene Ausrichtungseinrichtung ermöglicht die Kompensation von Schrägstellungen des Trägerblockes und damit der Substrathalter. Sie ist insbesondere für Greifeinrichtungen geeignet, die einen oder mehrere Substrat halter aufweisen. Die erfindungsgemäß vorgesehene Ausrichtungseinrichtung kann je doch auch zur Kompensation von anderen Maschinenelementen verwendet werden.

[0028] Neben den bereits beschriebenen Verformungen des Roboterarms können in Handhabungssystemen für die Aufnahme, den Transport und die Ablage flacher Substrate weitere Quellen für Nachgiebigkeiten und Verformungen existieren, wie z. B. Führungselemente, Verbindungen, Adapter, weitere Arme, Gehäuse- und Gestellteile. Die sich an der Wirkstelle, d. h. dem Roboterarm, einstellende Verformung ist in einem solchen Fall die Summe aus all diesen Einzelbeträgen. Eine solche Verformung ist na turgemäß bei jeder Anlage individuell, auch bei sonst identischer Ausführung, was durch Fertigungs- und Montagetoleranzen begründet ist. Es ist deshalb vorteilhaft, wenn die Ausrichtungseinrichtung so nah wie möglich an der Wirkstelle angeordnet ist. Auf diese Weise können weitere Verformungen zwischen der Ausrichtungseinrichtung und der Wirkstelle verhindert werden. Es ist aus demselben Grunde bevorzugt, dass die Ausrichtungseinrichtung möglichst kompakt und leicht ausgeführt ist. Vorzugsweise ist die Ausrichtungseinrichtung wartungsfrei und lebensdauerfest und besteht aus mög lichst wenigen Einzelteilen. Die erfindungsgemäße Ausrichtungseinrichtung ist vor zugsweise robust. Sie ist mittels des oder der Einstellelemente einfach und leicht zu justieren. Das Justieren, beispielsweise durch Drehen der Zugschraube und/oder der Druckschraube, kann von einem Bediener des Roboters vorgenommen werden.

[0029] Der Fachmann ist in der Lage, die erfindungsgemäß vorgesehene Ausrichtungs einrichtung so auszulegen, dass deren Anordnung möglichst platzsparend und ohne Störkonturen erfolgt. Die in der vorliegenden Anmeldung beschriebene Wirkungsweise der Ausrichtungseinrichtung bietet dafür zahlreiche Variationsmöglichkeiten. Der Fachmann ist ferner in der Lage, die Einstellelemente verdeckt anzuordnen, um eine unbeabsichtigte Dejustage zu vermeiden. Alle gängigen und bekannten Lösungen zur Positionierung und Verbindung von Maschinenelementen in Kombination mit dieser Ausrichtungseinrichtung sind nutzbar.

[0030] Der erfindungsgemäße Roboter kann zur Handhabung eines oder mehrerer fla cher Substrate verwendet werden. Soll der erfindungsgemäße Roboter nur zur Handha bung eines einzigen flachen Substrates eingesetzt werden, so weist er nur einen einzigen Substrathalter auf. Er ist dann ein Einzel-Greifer. Soll der erfindungsgemäße Roboter nur zur Handhabung von zwei oder mehr flachen Substraten eingesetzt werden, so weist er die entsprechende Zahl an Substrathaltern auf. Er ist dann ein Mehrfach- oder Multigreifer. Einzel-Greifer und Mehrfach-Greifer werden gemeinsam auch als Sub stratgreifer bezeichnet.

[0031] Die erfindungsgemäß vorgesehene Ausrichtungseinrichtung kann verwendet werden, um Schrägstellung von Substratgreifem, insbesondere von Einfach-Greifern oder Mehrfach-Greifem durch die Schaffung einer justierbaren Verbindung zwischen Greifelementen und Roboterarm zu verhindern. Roboter, die eine horizontale Handha bung von flachen Substraten ermöglichen, beispielsweise in Form von Einzel- oder auch Mehrfach-Greifern, verfügen bislang nicht über justierbare Elemente, über die die Greifeinrichtungen mit den jeweiligen Handhabungssystemen, insbesondere dem Ro boterarm eines Roboters, verbunden sind.

[0032] Nach Maßgabe der Erfindung ist ferner eine Ausrichtungseinrichtung zur Aus richtung eines Trägerblockes vorgesehen, der einen oder mehrere Substrathalter beab- standet voneinander hält, wobei die Substrathalter jeweils zum horizontalen Halten ei nes flachen Substrates bestimmt sind. Die Ausrichtungseinrichtung weist ein Verbin dungselement mit einem ersten Schenkel und einem zweiten Schenkel auf, die unter Ausbildung eines Spaltes voneinander bestandet sind, wobei die Ausrichtungseinrich tung ferner zumindest ein Einstellelement zum Einstellen des Abstandes zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkel aufweist.

[0033] Einzelheiten der erfindungsgemäßen Ausrichtungseinrichtung sind bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Roboter erläutert worden. Auf diese Er läuterungen wird verwiesen.

[0034] Die erfindungsgemäße Ausrichtungseinrichtung ist für alle Arten von Maschi nenelementen und Baugruppen geeignet, welche aufgrund ihrer Anordnung mit Form- und Lagetoleranzen behaftet sind und deren Raumlage für eine ordnungsgemäße Funk tion justiert werden sollte. [0035] Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen, die die Er findung nicht einschränken sollen, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher er läutert. Dabei zeigen

Fig. 1 schematische Darstellungen einer Mehrfach-Greifeinrichtung nach dem Stand der Technik (Fig. 1A: Seitenansicht; Fig. 1B: Draufsicht);

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der in Fig. 1 gezeigten Mehrfach-Greifein richtung des Standes der Technik, bei der der Arm verformt ist;

Fig. 3 schematische Darstellungen einer Ausführungsform eines erfindungsgemä ßen Roboters (Fig. 3 A: Teil Schnittdarstellung von der Seite, wobei die Aus richtungseinrichtung geschnitten gezeigt ist; Fig. 3B: Draufsicht);

Fig. 4 schematische Darstellungen der Ausrichtungseinrichtung (Fig. 4A: Drauf sicht; Fig. 4B: Seitenansicht; Fig. 4C: Ansicht von unten; Fig. 4D: Schnitt darstellung entlang Schnittlinie B— B von Fig. 4C; Fig. 4E: Blick auf die erste Stirnseite; Fig. 4F: Blick auf die zweite Stirnseite; Fig. 4G: Schnitt darstellung entlang Schnittlinie B— B von Fig. 4C ohne Darstellung der Schrauben); und

Fig. 5 eine schematische Darstellung der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ei nes erfmdungsgemäßen Roboters mit verformtem Roboterarm.

[0036] Die in Fig. 3 gezeigte Ausfühmngsform eines erfindungsgemäßen Roboters 1 weist einen Roboterarm 2 auf, an dem eine Ausrichtungseinrichtung 3 befestigt ist. An der Ausrichtungseinrichtung 3 ist außerdem ein Trägerblock 4 befestigt, der mehrere Substrathalter 5 zum horizontalen Halten von Wafem 102 trägt. Die Substrathalter 5 stellen die Greifelemente dar. Benachbarte Substrathalter 5 können dabei mittels Dis tanzstücken 6 in einem vorgegebenen Abstand, dem Pitch P, zueinander gehalten wer den. Die Anzahl n der Substrathalter 5 hängt vom Anwendungszweck des erfindungsgemäßen Roboters 1 ab. In den Figuren 3A und 5 ist der Trägerblock 4 aus diesem Grund teilweise mit Strichlinien dargestellt. Außerdem sind die Substrathalter 5 nummeriert, wobei die Nummern in eckigen Klammem angegeben sind. Der Roboter arm 2 ist in bekannter Weise an einer Basis 7 montiert und kann über eine Steuerung 8 bewegt werden, wie dies beispielsweise in WO/9962107 beschrieben ist. Der in Fig. 3 gezeigte Roboter 1 entspricht, abgesehen von der Ausrichtungseinrichtung 3, an sich bekannten Industrierobotern zur Handhabung von flachen Substraten wie beispiels weise Wafem 102.

[0037] Die Ausrichtungseinrichtung 3 weist ein Verbindungselement 31, eine Zug schraube 32 und eine Druckschraube 33 auf. Das Verbindungselement 31 weist einen balkenförmigen Grundkörper mit einem ersten Segment 311 und einem zweiten Seg ment 312 auf. Die Längsachse A des balkenförmigen Grundkörpers verläuft von dem Roboterarm 2 zu dem Trägerblock 4. Das erste Segment 311 und das zweite Seg ment 312 grenzen aneinander. An dem ersten Segment 311 ist der Trägerblock 4 mittels eines oder mehrerer Befestigungselemente 10 befestigt. Das zweite Segment 312 ist mittels Befestigungselementen 9 an dem Roboterarm 2 befestigt. Die Befestigungsele mente 9, 10 sind zur Vereinfachung der Darstellung in den Figuren 3 A und 5 nur durch eine Strichlinie angedeutet.

[0038] Das Verbindungselement 31 weist eine erste Stirnseite 31a, die an dem ersten Segment 311 ausgebildet ist, und eine zweite Stirnseite 31b, die an dem zweiten Seg ment ausgebildet ist, auf. Das Verbindungselement 31 weist ferner eine Unterseite 31c und eine Oberseite 3 ld auf, die über Längsseiten 3 le, 3 lf miteinander verbunden sind. Die Unterseite 31c ist dem Boden zugewandt, die Oberseite 3 ld ist dem Boden abge wandt. In der Oberseite 3 ld besteht ein Versatz an Fläche, an der das erste Segment 311 an das zweite Segment 312 angrenzt.

[0039] An der zweiten Stirnseite 31b des Verbindungselementes 31 ist ein Spalt 34 ausgebildet, der sich in Richtung der ersten Stirnseite 31a und über die gesamte Aus dehnung des Verbindungselementes 31 zwischen den Längsseiten 31e, 3 lf erstreckt. Der Spalt 34 ist somit an der zweiten Stirnseite 3 lb des zweiten Segmentes 312 und an den Längsseiten 31e, 3 lf offen. Der Spalt 34 wird von einem ersten Schenkel 313 und einem zweiten Schenkel 314 begrenzt, die zum zweiten Segment 312 gehören und über eine Basis 315, die ebenfalls zum zweiten Segment 312 gehört, verbunden sind. Das zweite Segment 312 hat demnach einen U-förmigen Querschnitt. Der Spalt 34 erstreckt sich im Wesentlichen in horizontaler Richtung, die ihn begrenzenden Flächenseiten der beiden Schenkel 313, 314 liegen annährend in einer horizontalen Ebene, sofern man eine Justierung mittels der Zugschraube 32 und der Druckschraube 33, mit der die Aus richtung der Schenkel 313, 314 verändert werden kann, außer Acht lässt. Das zweite Segment 312 liegt an seiner Oberseite, die Teil der Oberseite 3 ld ist, an dem Roboter arm 2 an.

[0040] In dem ersten Schenkel 313 ist eine erste Durchgangsbohrung 316 für die Zug schraube 32 und eine zweite Durchgangsbohrung 317 ausgebildet (siehe Fig. 4G). In dem zweiten Schenkel 314 ist eine Bohrung 318 ausgebildet, in die die Zugschraube 32 eingeschraubt ist. Dazu weist die Bohrung 318 ein Innengewinde auf, in das ein Au ßengewinde eingreift, das am Schaft 321 der Zugschraube 32 ausgebildet ist. Die erste Durchgangsbohrung 316 weist kein Innengewinde auf. Allerdings liegt die Zug schraube 32 mit dem Schraubenkopf 322 an der Unterseite 31c des Verbindungsele mentes 31 an. Durch Drehen der Zugschraube kann die Ausdehnung des Spaltes 34 zwischen den beiden Schenkeln 313, 314 verändert werden. Die zweite Durchgangs bohrung 317 weist ein Innengewinde auf, in das ein Außengewinde eingreift, das am Schaft der Druckschraube 33 ausgebildet ist. Die Druckschraube 33 erstreckt sich in den Spalt 34 und kann mit der Stirnseite ihres Schaftes an dem zweiten Schenkel 314 anliegen. Durch Drehen der Druckschraube kann die Ausdehnung des Spaltes 34 zwi schen den beiden Schenkeln 313, 314 verändert werden. Es ist in Fig. 5 zu erkennen, dass mittels der beiden Schrauben 32, 33 eine Verformung 11 des Roboterarmes 2 aus geglichen werden kann. Die Wafer 102 befinden sich trotz der Verformung 11 in einer horizontalen Lage. Die Länge des Spaltes 34 bestimmt dabei einen Ausgleichsbereich, der sich von der Basis 315 des zweiten Segmentes 312 bis zur Wirkstelle der Verfor mung 11 des Roboterarmes 2 erstreckt. Es ist in Fig. 5 ferner zu erkennen, dass die Ausrichtungseinrichtung nahe an der Wirkstelle der Verformung 11 angeordnet ist. [0041] Die Zugschraube 32 und die Druckschraube 33 sind vorzugsweise mittig, bezo gen auf die Ausdehnung des Verbindungselementes 31 zwischen seinen Längssei ten 3 le, 3 lf, ausgebildet. Der Abstand der Druckschraube 33 von der Stirnseite 3 lb des Verbindungselementes 31 ist größer als der Abstand der Zugschraube 32 von dieser Stirnseite. Die Drehachsen der Zugschraube 32 und der Druckschraube 33 verlaufen annähernd in der Vertikalen.

Bezugszeichenliste

1 Roboter

2 Roboterarm

3 Ausrichtungseinrichtung

4 Trägerblock

5 Substrathalter

6 Distanzstück

7 Basis

8 Steuerung

9 Befestigungselement

10 Befestigungselement

11 Verformung

31 Verbindungselement 31a erste Stirnseite 31b zweite Stirnseite 31c Unterseite 3 ld Oberseite 31e Längsseite 3 lf Längsseite

311 erstes Segment

312 zweites Segment

313 erster Schenkel

314 zweiter Schenkel

315 Basis

316 erste Durchgangsbohrung

317 zweite Durchgangsbohrung

318 Bohrung

32 Zugschraube 321 Schaft

322 Schraubenkopf

33 Druckschraube 34 Spalt

101 flaches Substrat

101a flaches Substrat mit kreisförmigen Flächenseiten 101b flaches mit quadratischen Flächenseiten 102 Wafer

200 Mehrfach-Greifeinrichtung

201 Arm

202 Trägerblock 203 Greifelement

204 Distanzstück

205 Befestigungselement

206 Verformung

Claims

Patentansprüche

1. Roboter zur Handhabung flacher Substrate (101), aufweisend

- einen oder mehrere Substrathalter (5), wobei jeder Substrathalter (5) zum horizontalen Halten jeweils eines der Substrate (101) bestimmt ist,

- einen Trägerblock (4), der den Substrathalter (5) hält oder, falls mehrere Substrathalter vorgesehen sind, der die Substrathalter (5) beabstandet von einander hält; und

- einen Roboterarm (2); dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerblock (4) mittels einer Ausrichtungsein richtung (3) an dem Roboterarm (2) befestigt ist, wobei die Ausrichtungseinrich tung (3) zur Ausrichtung des Trägerblockes (4) bestimmt ist.

2. Roboter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtungsein richtung (3) ein Verbindungselement (31) mit einem ersten Schenkel (313) und einem zweiten Schenkel (314) aufweist, die unter Ausbildung eines Spaltes (34) voneinander bestandet sind, wobei die Ausrichtungseinrichtung (3) ferner zumin dest ein Einstellelement zum Einstellen des Abstandes zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkel (313, 314) aufweist.

3. Roboter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtungsein richtung (3) ein erstes Einstellelement und ein zweites Einstellelement aufweist, wobei das erste Einstellelement eine Zugschraube (32) und das zweite Einstel lelement eine Druckschraube (33) ist.

4. Roboter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugschraube (32) und die Druckschraube (33) nebeneinander angeordnet sind.

5. Roboter nach Anspruch 3 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugschraube (32) und die Druckschraube (33) parallele oder zumindest annä hernd parallele Drehachsen haben.

6. Roboter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (31) ein erstes Segment (311), an dem der Trägerblock (4) befestigt ist, und ein zweites Segment (312), das an dem Roboterarm (2) befestigt ist, aufweist, wobei der Spalt (34) in dem zweiten Segment derart ausgebildet ist, dass der zweite Schenkel (314) oberhalb des ersten Schenkels (313) liegt.

7. Roboter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Roboterarm (2) an dem zweiten Schenkel (314) anliegt.

8. Roboter nach Anspruch 6 oder Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Segment (311) an das zweite Segment (312) grenzt und dass die Zug schraube (32) von dem ersten Segment (311) stärker beabstandet ist als die Druckschraube (33).

9. Roboter nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Schenkel (313) eine erste Durchgangsbohrung (316) zur Durchführung der Zugschraube (32) und eine zweite Durchgangsbohrung (317) zur Herstellung ei ner Schraubverbindung mit der Druckschraube (33) ausgebildet ist, wobei die Druckschraube (33) mit der Stirnseite ihres Schaftes an dem zweiten Schenkel (314) anliegt.

10. Roboter nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem zweiten Schen kel (314) eine Bohrung (318) zur Herstellung einer Schraubverbindung mit der Zugschraube (32) ausgebildet ist.

11. Ausrichtungseinrichtung zur Ausrichtung eines Trägerblockes (4), der einen oder mehrere Substrathalter (5) beabstandet voneinander hält, wobei jeder der Sub strathalter (5) jeweils zum horizontalen Halten eines flachen Substrates (101) bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtungseinrichtung (3) ein Verbindungselement (31) mit einem ersten Schenkel (313) und einem zweiten Schenkel (314) aufweist, die unter Ausbildung eines Spaltes (34) voneinander bestandet sind, wobei die Ausrichtungseinrichtung (3) ferner zumindest ein Ein stellelement zum Einstellen des Abstandes zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkel (313, 314) aufweist.

12. Ausrichtungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein erstes Einstellelement und ein zweites Einstellelement aufweist, wobei das erste Einstellelement eine Zugschraube (32) und das zweite Einstellelement eine Druckschraube (33) ist.

13. Ausrichtungseinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zugschraube (32) und die Druckschraube (33) nebeneinander angeordnet sind.

14. Ausrichtungseinrichtung nach Anspruch 12 oder Anspruch 13, dadurch gekenn zeichnet, dass die Zugschraube (32) und die Druckschraube (33) parallele oder zumindest annähernd parallele Drehachsen haben.

15. Ausrichtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekenn zeichnet, dass das Verbindungselement (31) ein erstes Segment (311), an dem der Trägerblock (4) befestigt ist, und ein zweites Segment (312), das an dem Robo terarm (2) befestigt ist, aufweist, wobei der Spalt (34) in dem zweiten Seg ment (312) derart ausgebildet ist, dass der zweite Schenkel (314) oberhalb des ersten Schenkels (313) liegt.