VORRICHTUNG ZUM BERÜHRUNGSLOSEN GREIFEN UND POSITIONIEREN VON BAUTEILEN

VORRICHTUNG ZUM BERÜHRUNGSLOSEN GREIFEN UND POSITIONIEREN VON BAUTEILEN

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum berührungsiosen Greifen, Halten und Positionieren von vorzugsweise berührungsempfindlichen Bauteilen.

Bei berührungsempfindlichen Bauteilen, wie z. B. Wafern, werden bei einer mechanischen Berührung an den Berührungsstellen Partikel abgelöst, die je nach vorgegebenen Randbedingungen einen technologischen Arbeitsprozeß störend beeinflussen können.

Zur Vermeidung einer Partikelgeneration oder einer Beschädigung der Ober- fläche eines Bauelements wurden berührungslos wirkende Greifvorrichtungen entwickelt, die zum Festhalten des Bauelements den Über- oder/und Unterdruck strömender Gase nutzen, wie in der US 5080549 beschrieben. Nachfolgend wird diese Greifertype als Pneumatik-Greifer bezeichnet.

Es ist jedoch beim Transport von Wafern in Reinräumen von Bedeutung, daß die in den Reinräumen technologisch vorgeschriebene Luftströmung (Laminar- flow-Zustand) nicht beeinflußt wird. Die aus den Düsen der Greifer aus- oder einströmende Luft stört den Laminar-fiow-Zustand im Reinraum und erhöht somit die Gefahr, daß vagabundierende Partikel die Fertigungsqualität beein- fiussen.

Ein weiterer Nachteil von blasenden Greifern ist die starke Verwirbelung der aus den Düsen austretenden Luft. So können z. B. Partikel, die an der Unter- seite der Wafer anhaften, unkontrolliert vagabundieren und sich auch auf der Waferoberseite absetzen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Technologie bereitzustellen, die die Nachteile der vorstehend aufgeführten Pneumatik-Greifer vermeidet.

Die Aufgabe wird mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.

Nach Anspruch 1 wird eine berührungslos wirkende Greif- und Haltevorrich- tung für Bauteile bereitgestellt, deren Greif- und Haltekräfte nach dem Prinzip der akustischen Stehwellenlevitation erzeugt werden. Die Besonderheit dieser Greif- und Haltevorrichtung besteht darin, daß lediglich die Randabschnitte der Bauteile in das akustische Kraftfeld hineinragen und durch Bemoulii-Kräfte fixiert werden. Somit kann die Summe der schallabstrahlenden Flächen der Schallerzeugungsmittel wesentlich kleiner sein als die Oberfläche des Bauteils.

Im Gegensatz dazu sind bei der herkömmlichen akustischen Stehwellenlevitation die schallabstrahlenden Flächen wesentlich größer als die Oberfläche des levitierten Objektes.

Bei der Vorrichtung nach Anspruch 1 wird davon ausgegangen, daß die in das akustische Kraftfeld hineinragenden Randabschnitte der Bauteile so ausgebildet sind, daß sie als Reflektor wirken, dh, der bei der herkömmlichen akusti- sehen Stehwellenlevitation immer notwendige Reflektor ist bei dem Erfindungsgegenstand nach Anspruch 1 nicht erforderlich.

Es ist besonders zu erwähnen, daß keinesfalls nur durchgehend flache Objekte, wie z. B. Wafer, gehalten werden können. Lediglich die Randflächen bzw. einige Abschnitte dieser Randflächen müssen die erforderlichen Reflexionseigenschaften aufweisen, dh, sie müssen die auftreffenden Schallwellen wieder in Richtung der Schallquelle reflektieren. Es ist ferner zu erwähnen, daß die als Reflektor wirkenden Randflächen auch innerhalb der Bauteilfläche lie- gen können, wenn das Bauteil z. B. Bohrungen oder andere Durchbrüche aufweist.

Nach Anspruch 2 wird der Gegenstand nach Anspruch 1 durch separate Re- flektoren ergänzt, die die Haltekräfte erhöhen. Diese Anordnung wird dann vorgesehen, wenn die Randabschnitte des Objektes weniger gute Reflexionseigenschaften aufweisen.

Nach Anspruch 3 werden die räumliche Lage und/oder die geometrische Form der Schallerzeugungsmittel und Reflektoren in Abhängigkeit von der Form des Bauteils gewählt. Es können daher nur annähernd gleichartige Bauteile gehalten werden, was jedoch häufig auch für herkömmliche Greif- und Haltevorrichtungen charakteristisch ist.

Nach Anspruch 4 werden anstelle der Reflektoren weitere Schallquellen eingesetzt, wodurch die Haltekraft des Greifers weiter erhöht werden kann. Dem Fachmann ist klar, daß die jeweils gegeneinander strahlenden Schallquellen aufeinander abgestimmt werden müssen, um die Energieknoten auf eine Ebene zu justieren.

Zusammenfassend ist zu erwähnen, daß Greifvorrichtungen nach der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft in technologischen Prozessen eingesetzt werden können, in denen auch die Arbeitsschritte waagerechtes und senkrechtes Transportieren sowie auch das Lagern bzw. Zwischenlagern nach dem Prinzip der akustischen Levitation oder nach dem Prinzip des Schalldrucks im Nahbereich der Schallquelle erfolgt. Ein solches System arbeitet auch bei fehlender Gravitation sehr zuverlässig.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbin- düng mit schematischen Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung, wobei

Fig. 1a die Seitenansicht und Fig. 1 b die Draufsicht zeigen.

Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform in der Seitenansicht.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform in der Draufsicht.

Die Fig. 1a, b zeigen eine Vorrichtung zum Halten eines kreisförmigen Bauteils 1. Vier Schallquellen 2a sind jeweils um 90 Grad versetzt am Randabschnitt 1a des Bauteils 1 angeordnet. Gegenüber diesen Schallquellen 2a sind jeweils vier Reflektoren 2b angeordnet. Von den Schallquellen 2a wird Ultraschall abgestrahlt, der sich als Schallwelle 3 in Richtung der Reflektoren 2b ausbreitet und dort reflektiert wird, so daß sich eine stehende Welle mit mehreren Energieknoten ausbildet. Im vorliegenden Beispiel wird das Bauteil im Energieknoten 4 gehalten.

Die Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform in der Seitenansicht. Bei dieser Ausführungsform sind lediglich Schallquellen 2a im Randbereich 1a des Bauteils 1 angeordnet. Da die Reflektoren fehlen, nimmt die Schallintensität in der Schallausbreitungsrichtung stark ab, so daß die Haltekraft geringer ist als bei einer Anordnung mit Reflektoren. Durch eine Erhöhung der Schalieistung kann die Verminderung der Haltekraft jedoch kompensiert werden. Der Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß mit diesem Greifer Bauteile auch an Arbeitsstationen positioniert werden können, bei denen die räumliche Gegenüberläge von Reflektoren stören würde.

Die Fig. 3 zeigt einen Aufbau nach der zweiten Ausführungsform, jedoch für ein ringförmiges Bauelement. Die Draufsicht zeigt, daß die Schallquellen 2a so angeordnet sind, daß der äußere Randabschnitt und der innere Randabschnitt des Bauteils von den Schallwellen umfaßt wird.

Diese Beispiele zeigen, daß die Anordnung der Schallquellen und der Reflek- toren von der geometrischen Form des Bauteils abhängig ist. Der Fachmann kann daher bei Kenntnis der vermittelten technischen Lehre selbst geeignete Anordnungen auswählen, ohne dabei erfinderisch tätig werden zu müssen.