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Title:
HANDLING DEVICE FOR PREPARING A WAFER STACK
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/017000
Kind Code:
A1
Abstract:
The aim of the invention is to assemble, as efficiently as possible, a stack of wafers to be processed in any, however, predetermined order. To this end, a handling device for wafers is used that comprises a storing device in which a plurality of wafers can be arranged such that they are aligned, with the surfaces thereof, essentially parallel to one another, and can be arranged one behind the another and outside of a transport container. Said handling device also comprises a gripping device with which the individual wafers can be removed from the storing device and/or inserted therein. According to the invention, the gripping device (43) has a number of grippers (44) which can be jointly displaced but which can be actuated independent of one another, whereby at least one wafer can be grasped and/or inserted into the storing device (42) by actuating a gripper (44).

Inventors:
FEDERICI RUDY (CH)
BLATTNER JAKOB (CH)
Application Number:
PCT/CH2000/000451
Publication Date:
March 08, 2001
Filing Date:
August 24, 2000
Export Citation:
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Assignee:
TEC SEM AG (CH)
FEDERICI RUDY (CH)
BLATTNER JAKOB (CH)
International Classes:
H01L21/677; H01L21/687; (IPC1-7): H01L21/00
Foreign References:
EP0496006A11992-07-29
US4695217A1987-09-22
US5501568A1996-03-26
US5261776A1993-11-16
Attorney, Agent or Firm:
R.A. EGLI & CO. (Horneggstrasse 4 Postfach Zürich, CH)
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Claims:
Patentansprüche
1. Handhabungsvorrichtung für Wafer (Halbleiterscheiben) oder andere scheibenförmige Substrate, welche eine Lagereinrichtung aufweist, in der mehrere Wafer mit ihren Oberflächen im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet, hintereinander und ausserhalb eines Trans portbehälter anordenbar sind, mit einer Greifvorrichtung versehen ist, mit welcher einzelne Wafer aus der Lagereinrichtung entnehmbar und/oder in sie einsetzbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifvorrichtung (43) mehrere Greifer (44,60) auf weist, welche gemeinsam verfahrbar jedoch unabhängig voneinander betätigbar sind, wobei durch die Betätigung eines Greifers (44,60) jeweils zumindest ein Wafer er fassbar und/oder in die Lagereinrichtung einsetzbar ist.
2. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass die Anzahl der Greifer der Greifvorrich tung, der Anzahl an Wafern eines Waferbatches oder einem ganzzahligem Vielfachen davon entspricht.
3. Handhabungsvorrichtung nach einem oder beiden der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Greifer der Greifvorrichtung an einem gemeinsamen Schlitten angeordnet sind, welcher an einem Führungsele ment parallel zur Lagereinrichtung verfahrbar ist.
4. Handhabungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Greifer in zwei Endlagen schwenkbar sind, wobei sie sich in einer ersten Endlage in einer Leerposition und in ei ner zweiten Endlage in einer Transportposition für Wafer der Greifvorrichtung befinden, in welcher sie Wafer im wesentlichen parallel zur Lagereinrichtung transportie ren.
5. Handhabungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, dass die Schwenkbewegung des Greifers in einer Ebene stattfindet, welche im Wesentlichen orthogonal zur Verfahrrichtung der Greifvorrichtung und parallel zu den Oberflächen der Wafer der Lagereinrichtung ausgerichtet ist.
6. Handhabungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Greifer der Greifvorrichtung, unabhängig von anderen Greifern der Greifvorrichtung, im Wesentlichen parallel zu den Oberflächen der Wafer und quer zur Verfahrrich tung der Greifvorrichtung geradlinig bewegbar sind, wo bei sie sich in einer ersten Endlage in einer Leerposi tion und in einer zweiten Endlage in einer Transportpo sition für Wafer der Greifvorrichtung befinden, in wel cher sie Wafer im wesentlichen parallel zur Lagerein richtung transportieren.
7. Handhabungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass in die Lagereinrichtung eine Anzahl an Wafern einsetzbar ist, die zumindest im wesentlichen einem ganzzahligem Vielfachen der Anzahl an Wafern entspricht, die durch die Greifvorrichtung gleichzeitig handhabbar ist.
8. Handhabungsvorrichtung nach einem oder mehreren der vor hergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine im Ver fahrweg der Greifvorrichtung angeordnete Transfer Station mit einem Zwischenlager für Wafer, in dem mehre re Wafer mit ihren Oberflächen parallel zueinander ange ordnet werden können, wobei mit der Greifvorrichtung Wa fer von der Lagereinrichtung zur TransferStation und umgekehrt überführbar sind.
9. Greifvorrichtung zur Handhabung mehrere Wafer oder ande rer scheibenförmiger Substrate, die mehrere Greifer für jeweils einen Wafer aufweist, wobei die Wafer in den Greifern parallel zueinander angeordnet werden können, die Greifer gemeinsam verfahrbar jedoch unabhängig von einander betätigbar sind, und durch die Betätigung eines Greifers jeweils zumindest ein Wafer handhabbar ist.
10. Speichervorrichtung für eine Zwischenlagerung von Wafern oder anderer scheibenförmiger Substrate, die ein Gehäuse aufweist, das einen Innenraum ausbildet in dem mehrere Speicherplätze für Transportbehälter von Wafern vorhan den sind, die Speichervorrichtung mit einem Manipulator versehen ist, der die Transportbehälter handhabt, da durch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil des Innen raumes als Reinraumbereich ausgebildet ist, in dem Wafer ausserhalb von Transportbehältern handhabbar und in ei ner Lagereinrichtung zwischenlagerbar sind, und zumin dest eine Greifvorrichtung vorhanden ist, die mehrere Greifer aufweist, welche gemeinsam verfahrbar jedoch un abhängig voneinander betätigbar sind, wobei durch die Betätigung eines Greifers jeweils zumindest ein Wafer erfassbar und/oder in die Lagereinrichtung einsetzbar ist.
11. Speichervorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Handhabungsvorrichtung nach einem oder mehre ren der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 8.
12. Verfahren zur Zusammenstellung eines Waferbatches, bei welchem zunächst Wafer in einer Lagereinrichtung als AusgangsWaferstapel angeordnet werden, nachfolgend mit einer Greifvorrichtung einzelne Wafer aus dem Ausgangs Waferstapel entnommen und in einer vorbestimmten Reihen folge wieder angeordnet werden, dadurch gekennzeichnet, dass zunächst mit einer Greifvorrichtung (43) nacheinan der mehrere Wafer (48) aus der Lagereinrichtung entnom men und erst danach die entnommenen Wafern von der Greifvorrichtung an die Lagereinrichtung oder an eine hiervon unterschiedliche Halteeinrichtung übergeben wer den.
13. Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifvorrichtung in einer be stimmten Position gegenüber der Lagervorrichtung ange ordnet wird, die Greifvorrichtung in dieser Position aus dem AusgangsWaferstapel mehrere Wafer entnimmt, die Greifvorrichtung in zumindest eine andere Position ver fahren wird und diese Wafer nacheinander an die Lage reinrichtung oder an eine hiervon abweichende Halteein richtung übergibt.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeich net, dass die Greifvorrichtung Wafer eines in einer Ubergabestation angeordneten Waferbatches erfasst, die Wafer an Lagerstellen der Lagereinrichtung absetzt und die Positionen von jedem der Wafer in der Lagereinrich tungen zusammen mit Daten zur Identifizierung des Bat ches, in dem sich der Wafer zuvor befand und/oder Daten bezüglich von dem jeweiligen Wafer bereits durchlaufenen Bearbeitungsprozessen speichert.
15. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Greifvorrichtung zwischen der Entnahme eines ersten und der Entnahme eines letzten Wafers im wesentlichen paral lel zu einer Stapelrichtung der Wafer verfährt.
Description:
Handhabungsvorrichtung zur Bereitstellung eines Wafer-Stapels Die Erfindung betrifft eine Handhabungsvorrichtung für Wafer (Halbleiterscheiben) oder anderer scheibenförmiger Substra- te, welche eine Lagereinrichtung aufweist, in der mehrere Wafer mit ihren Oberflächen im Wesentlichen parallel zuein- ander ausgerichtet, hintereinander und ausserhalb eines Transportbehälter anordenbar sind, sowie mit einer Greifvor- richtung versehen ist, mit welcher einzelne Wafer aus der Lagereinrichtung entnehmbar und/oder in sie einsetzbar sind.

Die Erfindung betriff ausserdem eine Greifvorrichtung, eine Speichervorrichtung sowie ein Verfahren gemäss den Oberbe- griffen der Ansprüche 9,10 und 12.

Grundlage für die Herstellung elektronischer Bauteile sind beispielsweise in bestimmter Weise vorbearbeitete Halblei- terscheiben, sogenannte Wafer, oder LCD-Glassubstrate. Für deren Oberflächenbearbeitung müssen sie verschiedene Pro- zessstufen durchlaufen. Dabei werden Roh-Wafer (unprozessierte Wafer) hergestellt und in der Regel zwischen dem Durchlaufen von einzelnen Prozessstufen in Transport- und Aufbewahrungsbehältern zwischengelagert. Für den eigent- lichen Bearbeitungsprozess müssen diese un-bzw. erst teil- weise prozessierten Wafer dem Behälter entnommen werden, ei- ner Vorrichtung zur Durchführung des Bearbeitungsprozesses zugeführt und anschliessend wieder in einen Behälter abge- legt werden. Die Anzahl der in einem Behälter vorgesehenen Wafern wird auch als Batch" (Stapel) bezeichnet. Die Batch- Grösse ist genormt und beträgt üblicherweise 25 (oder 13) Wafer.

Ein grundlegendes Problem bei der gesamten Verarbeitung und Zwischenlagerung besteht darin, dass die Wafer von Verunrei-

nigungen und Schmutz ferngehalten werden müssen. Bereits kleinste Verunreinigungen durch Staub oder sonstige Partikel erzeugen eine Schädigung des entsprechenden Bereiches der Wafer-Oberfläche. Dies kann zu erheblichen Ausschussraten der aus diesen Wafern hergestellten Endprodukte führen. Des- halb erfolgt die Verarbeitung üblicherweise in sogenannter Reinraumtechnik, d. h. die Verarbeitungszonen müssen eine be- stimmte, festgelegte Reinheit in Bezug auf diese Schmutzpar- tikel aufweisen. Dasselbe gilt selbstverständlich auch für die Zwischenlagerung, d. h. die Aufbewahrungsbehalter.

Es hat sich gezeigt, dass qualitative Unterschiede bei Wa- fern eines Batches entstehen können, wenn diese stets in der gleichen Reihenfolge die einzelnen Prozessstufen durchlau- fen. Es kann deshalb von Vorteil sein, wenn die Reihenfolge der Wafer innerhalb eines Batches verändert wird. Um Wafer an unterschiedlichen Stellen eines Batches anzuordnen sind bereits Vorrichtungen bekannt geworden, bei denen eine als Einzelgreifer ausgebildete Greifvorrichtung jeweils einen Wafer aus einem in einer Kassette angeordneten Batch ent- nimmt und in einer anderen Kassette-oder sonstigen Halte- einrichtung-an einem anderen Kassettenplatz ablegt. Das Batch ist für den nächsten Prozess zusammengestellt, sobald der Einzelgreifer sämtliche Wafer jeweils einzeln entnommen und in der anderen Kassette an einer vorbestimmten Stelle abgelegt hat. Diese Vorrichtung hat jedoch den Nachteil, dass die Zusammenstellung des Batches relativ viel Zeit in Anspruch nimmt. Ausserdem ist es mit dieser Vorrichtung kaum möglich, aus unterschiedlichen Batches einen neuen Batch zu- sammenzustellen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde eine Vor- richtung zu schaffen, mit der sich ein Stapel von zu bear-

beitenden Wafern in beliebiger aber vorbestimmter Reihenfol- ge möglichst effizient zusammenstellen lässt.

Die Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs erwähn- ten Art dadurch gelöst, dass die Greifvorrichtung mehrere Greifer aufweist, welche gemeinsam verfahrbar jedoch unab- hängig voneinander betätigbar sind, wobei durch die Betäti- gung eines Greifers jeweils zumindest ein Wafer erfassbar und/oder in die Lagereinrichtung einsetzbar ist. Hierdurch ist es möglich, gegenüber vorbekannten gattungsgemässen Vor- richtungen die für die Zusammenstellung eines Wafer-Batches erforderlichen Verfahrwege erheblich zu verkürzen.

Die erfindungsgemässe Handhabungsvorrichtung kann es ermög- lichen, mit mehreren, einzeln betätigbaren Greifern zuerst mehrere Wafer zu erfassen und aus der Lagereinrichtung zu entnehmen und diese Wafer erst anschliessend gemeinsam, vor- zugsweise in eine andere, Lager-oder Halteeinrichtung ein- zusetzen. Der Verfahrweg zwischen der Lagereinrichtung und der Halteeinrichtung kann somit umso stärker verkürzt wer- den, je mehr Wafer die Greifvorrichtung mit einzeln betätig- baren Greifern aufnehmen kann, bevor sie diese an anderer Stelle an die Halteeinrichtung übergibt. Die Wafer sollten deshalb auch bereits bei der Entnahme aus der Lagereinrich- tung, in der Greifvorrichtung in der Reihenfolge angeordnet sein, welche sie auch in der Halteeinrichtung bzw. für den nächsten Prozess aufweisen sollen. Dies lässt sich besonders einfach erreichen, wenn über eine Steuerung einer erfin- dungsgemässen Handhabungsvorrichtung frei wählbar ist, wel- cher Wafer mit welchem Greifer erfasst wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Anzahl der in einer Greifvorrichtung vorhandenen Greifern, der Anzahl an Wafern eines Waferbatches entsprechen. Die Greifer können deshalb so ausgeführt sein, dass auch eine Verdichtung eines Waferstapels durchgeführt werden kann. Unter Verdichtung ist

zu verstehen, dass zwischen jeweils zwei Wafern eines ersten Stapels oder Batches ein oder mehrere Wafer von ein oder mehreren anderen Batches eingeschoben werden sollen. Unter Verdichtung kann aber auch verstanden werden, dass der Ab- stand aufeinanderfolgender Wafer im zu erstellenden Wafer- stapel geringer ist als im Ausgangsstapel. Hierdurch kann bei gleichem Platzbedarf eine grössere Anzahl an Wafern be- arbeitet werden. Eine solche Verdichtung ist oftmals er- wünscht, um die Wirtschaftlichkeit von Prozessanlagen zu er- höhen, indem mehr als nur ein Waferbatch gleichzeitig bear- beitet wird.

Es ist zwar bevorzugt, dass ein Greifer einer erfindungsge- mässen Handhabungsvorrichtung jeweils nur einen Wafer hand- haben kann. In Abhängigkeit von den an die Handhabungsvor- richtung gestellten Anforderungen könnte aber auch vorgese- hen sein, dass unter den mehreren unabhängig voneinander be- tätigbaren Greifern zumindest ein Greifer vorgesehen ist, der mehrere Wafer aufnehmen kann.

Eine konstruktiv besonders unaufwendige Ausführungsform ei- ner erfindungsgemässen Greifvorrichtung kann vorsehen, dass Greifer in zwei Endlagen schwenkbar sind, wobei in einer er- sten Endlage, nämlich einer Leerposition des Greifers, sich kein Wafer im Greifer befindet, und in einer zweiten Endla- ge, einer Transportposition fur Wafer, ein Wafer im Greifer angeordnet ist. Um einen Wafer aus der Lagereinrichtung zu entnehmen ist der entsprechende Greifer von seiner Leerposi- tion in seine Greifposition zu überführen. Bei dieser Bewe- gung erfasst der Greifer den Wafer und führt ihn aus der La- gereinrichtung heraus. Umgekehrt übergibt der Greifer bei der Bewegung von der Transportposition in die Leerposition den jeweiligen Wafer an die Lagereinrichtung. Beim Verfahren der Greifvorrichtung entlang der Lagereinrichtung befindet sich jeder der Greifer in einer der beiden Endlagen.

Eine weitere zweckmässige Ausgestaltung der Greifvorrichtung kann vorsehen, dass Greifer der Greifvorrichtung, unabhängig von anderen Greifern einzeln und im Wesentlichen parallel zu den Oberflächen der Wafer sowie quer zur Verfahrrichtung der Greifvorrichtung zumindest näherungsweise geradlinig, d. h. translatorisch, bewegbar sind. Auch bei dieser Ausführungs- form kann jeder Greifer der Greifvorrichtung in eine Leer- und in eine Greifposition überführbar sein und hierbei die gleichen Funktionen ausüben, wie die mit schwenkbaren Grei- fern versehene Ausführungsform.

Die Aufgabe wird auch durch eine Speichervorrichtung für ei- ne Zwischenlagerung von Wafern gelöst, die ein Gehäuse auf- weist, das einen Innenraum ausbildet in dem mehrere Spei- cherplätze für Transportbehälter von Wafern vorhanden sind, die mit einem Manipulator versehen ist, welcher die Trans- portbehälter handhabt, wobei zumindest ein Teil des Innen- raumes als Reinraumbereich ausgebildet ist, in dem Wafer au- sserhalb von Transportbehältern handhabbar und in einer La- gereinrichtung zwischenlagerbar sind, und die im Innenraum zumindest eine erfindungsgemässe Greifvorrichtung aufweist.

Durch die Erfindung ist es somit möglich, die Funktionalität von Speichervorrichtungen erheblich zu steigern. Es ist nun möglich, in die Speichervorrichtung Transportbehälter mit einem Wafer-Batch einzulagern und den gleichen Transportbe- hälter mit einem darin angeordneten, völlig anders zusammen- gestellten, Wafer-Batch zu entnehmen, der zur weiteren Bear- beitung sofort einer Prozessanlage zugeführt werden kann.

Sollte bisher die Reihenfolge der Wafer in einem Wafer-Batch verändert oder einzelne Wafer des Batches ausgetauscht wer- den, so musste dies in einer gesonderten Anlage durchgeführt werden. Dies benötigte zusätzliche Stellfläche. Da in den Halbleiterfabriken Stellfläche aufgrund den in jeder Fabrik zu schaffenden Reinraumbedingungen besonders teuer ist, kann durch die Integration der erfindungsgemässen Greifvorrich-

tung die insgesamt erforderliche Stellfläche vorteilhaft verringert werden.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zusammenstellung eines Wafer-Batches wie es in den Ansprü- chen 12 oder 13 wiedergegeben ist. Bei vorbekannten Verfah- ren ist vorgesehen, dass in einem Zyklus zunächst jeweils ein Wafer mit einem Einzelgreifer aus einem in einer Lage- reinrichtung angeordneten Waferstapel entnommen und in einer Halteeinrichtung angeordnet wird. Dieser Zyklus wird mit an- deren Wafern, unter Verwendung des stets gleichen Greifers so lange wiederholt, bis das Wafer-Batch zusammengestellt ist. In Abkehr hiervon kann bei einem erfindungsgemässen Verfahren vorgesehen sein, dass zunächst mit einer Greifvor- richtung nacheinander mehrere Wafer, vorzugsweise ein voll- ständiges Wafer-Batch, aus dem Ausgangs-Waferstapel entommen wird. Erst nachdem von der Greifvorrichtung mehrere Wafer nacheinander entnommenen worden sind, werden die Wafern von der Greifvorrichtung, vorzugsweise gleichzeitig, an die La- gereinrichtung oder eine hiervon abweichende Halteeinrich- tung übergeben.

Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kann in der Lagereinrichtung ein Ausgangs-Waferstapel angeordnet sein, der eine Anzahl an Wafern aufweist, die vorzugsweise ein Vielfaches des zu erstellenden Wafer-Batches entspricht.

Die Durchführung des Verfahrens ist aber selbstverständlich bereits möglich, wenn die Anzahl der Wafer des Ausgangssta- pels zumindest der Anzahl der Wafer des zu erstellenden Wa- ferstapels entspricht.

Mit dem erfindungsgemässen Verfahren kann die zur Zusammen- stellung eines Waferbatches erforderliche Zeit erheblich re- duziert werden.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung wird anhand den in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert ; es zei- gen : Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemässen Speichervorrichtung ; Fig. 2 eine Grundrissdarstellung der in Fig. 1 gezeigten Speichervorrichtung ; Fig. 2a eine Seitenansicht der erfindungsgemässen Speichervorrichtung aus Fig. 1 ; Fig. 3 eine stark schematisierte perspektivische Darstellung einer vor einer teilweise darge stellten Lagereinrichtung angeordneten erfin dungsgemässen Greifvorrichtung ; Fig. 3a eine stark schematisiert perspektivische Dar stellung einer vor einer Transferstation an geordneten erfindungsgemässen Greifvorrich tung ; Fig. 4 ein einzelner Greifer der Vorrichtung aus Fig. 3 in einer Greifposition ; Fig. 5 zwei Endlagen des Greifers aus Fig. 4 ; Fig. 6 eine Vorderansicht eines weiteren Aus- führungsbeispiels einer Greifvorrichtung, bei der ein Greifer in zwei verschiedenene Endlagen gezeigt ist.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Speichervorrichtung 1 (soge- nannter"Stocker") für Wafer. Durch ein Gehäuse 2 der Spei- chervorrichtung 1 wird ein Innenraum ausgebildet, in dem Reinraumbedingungen herrschen. Die Speichervorrichtung 1 weist zwei Schleusenplätze 3,4 auf, auf denen Transportbe- hälter für Wafer zur Ein-oder Ausgabe von der Speichervor- richtung positioniert werden können. Transportbehälter kön- nen geschlossene Boxen oder offene Kassetten sein. Am Schleusenplatz 3 ist eine nicht dargestellte Transportein- richtung vorhanden, mit der ein Transportbehälter 6 durch Öffnen einer Schleusentür 5 ins Innere der Speichervorrich- tung 1 einführbar bzw. aus der Speichervorrichtung 1 heraus- führbar ist. Unmittelbar gegenüber der Schleusenplätze 3,4 befinden sich fünf in etwa zueinander halbkreisförmig ange- ordnete Speicherzeilen 7,8,9,10,11. Jede der vier ersten Speicherzeilen weist eine bestimmte Anzahl übereinander an- geordnete Speicherplätze für Transportbehälter 6 auf. Die fünfte Speicherzeile 7 weist einen Speicherplatz weniger als die anderen Speicherzeilen auf, da im Bereich unter ihr die in einem Transportbehälter 6 angeordneten Wafer durch ein Ubergabemodul vom Stocker an eine Anlage 16 zur Handhabung von Wafern übergeben werden. Ein in vertikaler Richtung (Z- Achse) verfahrbarer, als Knickarmroboter 14 ausgebildeter Manipulator, handhabt die Transportbehalter 6, indem er die Transportbehälter von der Schleusentür 5 aus in einen Spei- cherplatz absetzt bzw. von letzterem zur Schleusentür 5 überführt.

An einer der Schleusentür 5 gegenüberliegenden Wandfläche 15 der Speichervorrichtung 1 ist die Anlage 16 zur Handhabung eines Waferbatches vorgesehen. Hierbei handelt es sich im Wesentlichen um zwei parallel zueinander ausgerichtete Rol- len 17,18, an deren Umfang nicht näher dargestellte Aufnah- men zum Halten der Wafer in einer vertikalen Position vorge- sehen sind. Die Wafer werden mittels einem vertikal verfahr- baren Batch-Greifer vom Transportbehälter an die horizontal

verfahrbaren Rollen 17,18 übergeben und dort in Aufnahmen eingesetzt.

Die Rollen sind gemeinsam in Y-Richtung verfahrbar, um die Wafer in einer von vier punktiert dargestellten Stationen anzuordnen. Bei jeder Station befindet sich ein nicht näher gezeigter vertikal (Z-Achse) verfahrbarer Halterechen. Jeder der Halterechen kann durch vertikales Verfahren zwischen den Rollen 17,18 von diesen die Wafer übernehmen bzw. an sie übergeben. Der Aufbau und die Funktionsweise einer solchen Anlage ist in der europäischen Patentanmeldung Nr. 97 115 686.4 vom 10.09.1997 der Anmelderin beschrieben, deren In- halt durch Bezugnahme vollständig aufgenommen wird.

Die erste Station 19 dient zur Übergabe der Wafer eines Transportbehälters an die Rollen. Hierzu ist im mit dem Be- zugszeichen 20 (Fig. 2,2a) gekennzeichneten Bereich das Ubergabemodul eine Anlage vorgesehen mit der die Wafer mit- tels eines Batch-Greifers aus jeweils der untersten Trans- portbox der Speicherzeile 7 entnommen und an die Rollen 17, 18 übergeben werden können. Eine Anlage, mit der dies ausge- führt werden kann, ist in der europäischen Patentanmeldung Nr. 97 107 352.3 vom 03.05.1997 der Anmelderin gezeigt. Auch der Inhalt dieser Anmeldung wird hiermit durch Bezugnahme vollständig aufgenommen.

Die zweite Station 21 dient zur Ausrichtung der Wafer in Be- zug auf ihre rotative Orientierung um eine Längsachse 22 ei- nes Batches 23, sowie zur Detektierung von Fehlpositionie- rungen der Wafer im Halterechen. Die Rotationsposition von jedem der Wafer wird durch Detektierung einer an jedem Wafer vorhandenen Kerbe festgestellt. Als weitere Funktion ist ei- ne Kamera 24 eingebaut, welche die Anzahl und die Position der Wafer überwacht.

Die dritte Station 25 ist mit einer Greifvorrichtung 28 ver- sehen, die 25 einzeln und voneinander unabhangig betatigbare Einzelgreifer aufweist. Samtliche Greifer sind an einem ge- meinsamen Träger beweglich befestigt. Die als Halterechen dieser Station ausgebildete Lagereinrichtung ist gegenüber dem ortsfesten Träger zusätzlich auch parallel zum Wafer- Batch und den Rollen in X-Richtung linear verfahrbar. Die Verfahrwege des Halterechens betragen ganzzahlige Vielfache des Abstandes, den die nebeneinander angeordneten Wafer- Aufnahmen im Halterechen aufweisen. Um zu ermöglichen, dass jeder Greifer an sich jeden Wafer aus dem Halterechen ent- nehmen kann, sollte der Gesamtverfahrweg des Halterechens seiner doppelten Länge entsprechen. Auf den möglichen kon- struktiven Aufbau einer solchen Greifvorrichtung wird nach- folgend noch näher eingegangen.

Mit der Greifvorrichtung 28 kann durch jeweils einen Greifer ein bestimmter Wafer aus dem Halterechen entnommen werden.

Durch eine Relativbewegung zwischen dem Halterechen und der Greifvorrichtung parallel zur Batch-Achse 22 (Stapelrichtung) wird nachfolgend ein anderer Greifer gegen- über dem nun zu entnehmenden Wafer angeordnet und der Wafer aus dem Halterechen herausgeführt. Dies wird solange durch- geführt, bis sämtliche Wafer des Batches von der Greifvor- richtung erfasst sind. Nachfolgend werden die Wafer von der Greifvorrichtung wieder in den Halterechen eingesetzt. Eine Möglichkeit hierzu besteht darin, dass sämtliche Wafer gleichzeitig von ihrem Greifer in den Halterechen eingesetzt werden. Soll die Position von einem oder mehreren Wafern un- verändert bleiben, kann selbstverständlich auch vorgesehen sein, dass diese Wafer im Halterechen verbleiben und nur die zu vertauschenden Wafern entnommen werden.

Alternativ könnte auch vorgesehen sein, dass die einzelnen Greifer-vorzugsweise samtliche Greifer-gleichzeitig je- weils einen Wafer entnehmen, die Wafer aber nacheinander an

nun anderen Stellen des Halterechens wieder einsetzen. Er- gibt sich, dass in einer bestimmten Position der Greifvor- richtung gegenüber dem Halterechen mehrere Wafer in ihre neuen Positionen im Halterechen abgesetzt werden können, so können die entsprechenden mindestens zwei Greifer auch gleichzeitig betätigt werden.

Bei diesem Vorgängen kann eine neue Reihenfolge der Wafer erzeugt werden, wobei die neue Reihenfolge davon abhängen kann, welcher Greifer welchen Wafer aus dem Halterechen ent- nimmt bzw. an welcher Stelle des Halterechens einsetzt. Um die Verfahrwege des Halterechens möglichst kurz zu halten, sollte als jeweils nächster Greifer stets der Greifer zum Einsatz kommen, dessen zu greifender Wafer in der aktuellen Position der Greifvorrichtung den geringsten Abstand zu dem ihm zugeordneten Greifer hat. Welcher Wafer von welchem Greifer erfasst werden soll, kann bereits im Voraus durch eine vordefinierte Reihenfolge festgelegt werden. Es kann aber genauso möglich sein, dass die Reihenfolge durch einen Zufallsgenerator ermittelt wird.

Die vierte Station 40 befindet sich an einer Stirnseite ei- ner Handhabungsvorrichtung 41 für Wafer, in der Wafer au- sserhalb von Transportbehältern 6 oder Transportkassetten zwischengelagert werden. Mit der Handhabungsvorrichtung 41 werden zudem Wafer-Batches, aus den in einer Lagereinrich- tung 42, mit ihren Oberflächen vertikal und parallel zuein- ander, angeordneten, mehreren hundert Wafern, beispielsweise 600 Wafern, zusammengestellt.

Hierzu ist eine Greifvorrichtung 43 vorgesehen, die im We- sentlichen gleich aufgebaut sein kann, wie die Greifvorrich- tung 28 der dritten Station 25. In den Fig. 3,4 und 5 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer solchen erfindungsge- mässen Greifvorrichtung 43 gezeigt. Diese weist insgesamt 25 identische Greifer 44 auf, die an einem Rager 45 schwenkbar

angelenkt sind. Jeder Greifer 44 ist mit einem bogenförmigen Schwenkarm 46 versehen. Eine Innenkante 47 des Schwenkarms 46 ist kreisbogenförmig ausgestaltet, erstreckt sich über einen Winkelbereich von ca. 200° und hat einen Radius, der geringfügig grösser ist, als der Radius eines zu greifenden Wafers 48. An einem freien Ende des Schwenkarms 46 sowie im Bereich der Anlenkung des Schwenkarms 46 am Träger 44, ist jeweils ein Halteelement 49,50 vorgesehen. Die beiden Hal- teelemente 49,50 ragen jeweils über die Innenkante 47 hin- aus und liegen-bezogen auf den von der Innenkante 47 ge- bildeten Bogen des Schwenkarms-um mehr als 180° auseinan- der. Desweiteren ist in etwa in der Mitte zwischen diesen beiden Halteelementen 49,50 ein passiv betätigbares weite- res Halteelement 51 angebracht, das in einer Endlage eben- falls über die Innenkante 47 hinausragt. Die drei Halteele- mente 49-51 liegen in einer gemeinsamen (imaginären) Ebe- ne. Sie weisen an ihrem Umfang jeweils eine nicht gezeigte umlaufende Nut auf, die zur Aufnahme eines Wafers 48 vorge- sehen ist.

In Fig. 5 sind die beiden Endlagen dargestellt, die der Schwenkarm 46 eines Greifers 44 einnehmen kann. Um bei jedem Greifer eine individuelle Bewegung zu erzielen, können un- terschiedliche konstruktive Lösungen vorgesehen sein, deren prinzipieller Aufbau nachfolgend kurz erläutert wird. In ei- ner ersten Ausgestaltung weist die Greifvorrichtung einen zentralen Antrieb für sämtliche Greifer auf, wobei über an- steuerbare Kupplungen die einzelnen Greifer betätigt werden.

In einer zweiten möglichen Ausgestaltung ist jeder Greifer mit einem separaten Antrieb, beispielsweise einem sehr schmal bauenden elektrischen"Voice-Coil-Motor"versehen.

Jeder dieser Antriebe ist auch separat ansteuerbar.

Schliesslich ist es auch möglich, jeden Greifer über einzel- ne Zylinder, die aus Platzgründen auch zueinander versetzt angeordnet sein können, zu betätigen.

In der ersten unteren Endlage befindet sich der Schwenkarm 46 in einer Leerposition der Greifvorrichtung. In dieser Po- sition ist der Greifer mit Abstand zu den in der Lagerein- richtung 42 befindlichen Wafern angeordnet. Auch die Halte- elemente 49,50 und 51 haben Abstand zu den Wafern, so dass der Greifer 44 parallel zur Lagereinrichtung entlang der X- Achse kollisionsfrei verfahrbar ist.

Um einen Wafer aus der Lagereinrichtung zu entnehmen, ist der Greifer mit seinem Schwenkarm 46 zunächst in X-Richtung in einer Ebene anzuordnen, die mit der von einem Wafer ge- bildeten Ebene fluchtet. Nun kann der Schwenkarm 46-in be- zug auf die Darstellung von Fig. 5-in Gegenuhrzeigerrich- tung in seine Transportposition überführt werden. Bereits unmittelbar nach Beginn dieser Schwenkbewegung kommen die Halteelemente 49,50 unterhalb einer Durchmesserlinie 54, die parallel zu einer Verbindungslinie 53 der beiden Kon- taktstellen der Halteelemente 49,50 verlåuSt, in Anlage ge- gen den Wafer. Der Wafer wird dadurch vom Greifer erfasst und angehoben. Unmittelbar darauffolgend wird das Halteele- ment 51 passiv betätigt-beispielsweise durch eine Kurven- scheibe oder einen Anschlag-wodurch dieses auf den Wafer zugestellt wird und gegen dessen Seitenkante anliegt. Da- durch ist der Wafer im Greifer fixiert und wird, ohne Rela- tivbewegungen gegenüber dem Greifer auszuführen, von letzte- rem in die Transportposition mitgenommen. Der Schwenkarm schwenkt bei seiner Bewegung von einer Endlage in die andere um ca. 75°. Auch in der Transportposition ist der Greifer- und selbstverständlich auch der darin befindlichen Wafer- mit Abstand zur Lagereinrichtung und deren Wafern angeord- net. Der Greifer 44 kann somit auch in dieser Endlage kolli- sionsfrei in X-Richtung entlang der Lagereinrichtung verfah- ren.

Sobald der Schwenkarm 46 die Transportposition erreicht hat, ist der Greifvorgang abgeschlossen. Die Greifvorrichtung

kann nun parallel (in X-Richtung) zum Waferstapel, d. h. in Stapelrichtung der Wafer, verfahren werden, um mit einem an- deren Greifer in prinzipiell gleicher Weise den nächsten Wa- fer aus der Lagereinrichtung 42 zu entnehmen. Dies wird mit jeweils weiteren anderen Greifern solange wiederholt, bis sämtliche zu erfassenden Wafern aus der Lagereinrichtung entnommen und in der Greifvorrichtung angeordnet sind.

Nachdem einer der Greifer mit dem letzten zu greifenden Wa- fer in seine Verfahrposition geschwenkt worden ist, kann die Greifvorrichtung zur Transferstation verfahren werden, deren Halterechen 37 Aufnahmen für samtliche Wafer eines Wafer- Batches aufweist. Die in der Greifvorrichtung angeordneten Wafer werden nun an den Halterechen 37 übergeben. Hierzu wird die Greifvorrichtung zunächst neben dem Halterechen an- geordnet, so dass jeder Wafer mit einer Aufnahme des Rechens fluchtet. Anschliessend werden sämtliche einen Wafer 48 hal- tenden Schwenkarme 46 von ihrer Transportposition in ihre Leerposition gleichzeitig geschwenkt. Am Ende der Schwenkbe- wegung sind die Wafer jeweils in einer Aufnahme angeordnet und befinden sich ausserhalb der Nuten der Halteelemente 49, 50. Bei dieser Bewegung wird auch das Halteelement 51 durch passive Betätigung in seine Freigabeposition zurückge- schwenkt. Dieser Vorgang ist in Fig. 3a gezeigt.

Durch Absenken des Halterechens kann nun das neu zusammenge- stellte Wafer-Batch an die bis dahin darunter angeordneten Rollen 17,18 übergeben werden, die nachfolgend das Batch an eine der anderen drei Stationen zur weiteren Handhabung überführt.

Ein Wafer-Batch, das von den Rollen 17,18 in die Transfer- Station 40 gebracht wird, kann in umgekehrter Reihenfolge von der Transfer-Station in die Lagereinrichtung eingesetzt werden. Hierzu werden als erstes sämtliche Wafer 48 des Bat- ches gleichzeitig von einem der Greifer erfasst und jeweils

in die Transportosition geschwenkt. Anschliessend wird jeder Greifer der Greifvorrichtung vor eine Aufnahme der Lagerein- richtung positioniert und der jeweilige Wafer an die Lager- einrichtung übergeben. Hierbei können die Wafer sowohl als gesamtes Batch gleichzeitig oder einzeln nacheinander in die Lagereinrichtung eingesetzt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, eine Anzahl von mehreren Wafern an die La- gereinrichtung 42 gleichzeitig zu übergeben, die kleiner ist als ein Batch. In diesem Fall sind anschliessend die restli- chen Wafer-wiederum gleichzeitig oder gruppenweise gemein- sam-in die Lagereinrichtung einzusetzen. Unabhängig davon, in welcher Reihenfolge die Wafer in die Lagereinrichtung eingesetzt werden, wird in einem Speicher einer nicht darge- stellten Steuerung der Handhabungsvorrichtung gespeichert, an welcher Position der Lagereinrichtung jeder Wafer einge- setzt ist. Für jeden Wafer können zusätzlich auch Informa- tionen darüber gespeichert werden, welche Prozesse er an welcher Position im Batch bisher durchlaufen hat und welche Prozesse noch zu absolvieren sind.

In Fig. 3 weisen nebeneinanderliegende Aufnahmen der in die- ser Darstellung nur mit einer Teillänge gezeigten Lagerein- richtung 42 einen Abstand auf, der kleiner ist, als der üb- liche Abstand von Wafern in Transportbehältern (sogenannter "Pitch") und als der Abstand, den nebeneinanderliegende Schwenkarme der Greifvorrichtung aufweisen. So kann der Ab- stand der Aufnahmen beispielsweise die Hälfte oder ein Drit- tel des üblichen Pitches sein. Sollen sämtliche nebeneinan- derliegenden Aufnahmen gefüllt werden, muss somit die Greif- vorrichtung jeweils zwischen zwei bereits in der Lagerein- richtung befindliche Wafer ein oder mehrere weitere Wafer einsetzen. Dadurch kann eine Verdichtung des in der Lage- reinrichtung angeordneten Wafer-Stapels erzielt werden, wo- durch die fur eine bestimmte Anzahl an Wafern erforderliche Länge der Lagereinrichtung reduziert werden kann.

Die erfindungsgemässe Greifvorrichtung kann konstruktiv auch auf andere Weise als in den Fig. 3 bis 5 gezeigt, ausgebil- det sein. Wie in Fig. 6 dargestellt ist, kann beispielsweise ein Greifer 60 einer erfindungsgemässen Greifvorrichtung auch in Z-Richtung linear verfahrbar sein, um einen Greifer 60 von seiner Leerposition in seine Transportposition und vice versa zu überführen. Bei dem dargestellten Ausführungs- beispiel ist ein Träger 61 vorgesehen, der an einer unter der Lagereinrichtung 42 angeordneten Führungsschiene 62 li- near und in X-Richtung parallel zu dem Wafer-Stapel bzw. der Lagereinrichtung 42 verfahrbar ist. Der Träger 61 umgreift die Lagereinrichtung und weist auf beiden Seiten der Lage- reinrichtung 42 einen vertikal verfahrbaren und langs einer Vertikalen verlaufenden Teleskop-Greifarm 63,64 auf. An ei- nem freien Ende jedes Greifarmes 63,64 ist jeweils ein zu dem anderen Greifarm weisendes Greifelement 65,66 vorgese- hen, das zur Aufnahme eines Wafers 48 mit einer Nut versehen ist. Die beiden Greifarme 63,64 eines Greifers führen sämt- liche Bewegungen gleichzeitig und synchron aus. Die Greif- vorrichtung kann eine Anzahl an derart aufgebauten und von- einander unabhängig betätigbaren Greifern 60 aufweisen, die dem grössten zu handhabenden Wafer-Batch entspricht. Die Be- tätigung der Greifer kann beispielsweise durch einzelne Pneumatikzylinder, durch einzelne Voice-Coil-Motoren oder durch einen zentralen, an jeden Greifer separat ankuppelba- ren, Motor vorgenommen werden. Auch bei diesem Ausführungs- beispiel sind sämtliche Greifer 60 gleichzeitig linear und parallel zur Längserstreckung der Lagereinrichtung (X- Richtung) verfahrbar.

Die Greifer sind in beiden Endlagen gemeinsam in X-Richtung verfahrbar. In einer unteren, in Fig. 6 mit durchgezogenen Linien dargestellten Leerposition, befinden sich die beiden Greifelemente unterhalb einer horizontalen Durchmesserlinie 67 der Wafer 48, so dass die Greifelemente 65,66 mit Ab- stand zu den Wafern angeordnet sind. Ist der Greifer mit

seinen Greifelementen 65,66 in X-Richtung auf der Position eines Wafers 48 angeordnet und werden die Greifarme 63,64 von der unteren in die obere Endlage überführt, so wird hierbei der jeweilige Wafer erfasst und nach oben aus der Lagereinrichtung herausgeführt. In der oberen Verfahrpositi- on ist der jeweilige Wafer 48 in Bezug auf eine Z-Richtung mit Abstand zu den in der Lagereinrichtung 42 befindlichen Wafern angeordnet. Somit ist jeder Greifer in seinen beiden Endlagen in X-Richtung parallel zur Lagereinrichtung ver- fahrbar.