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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zum Positionieren von Substraten auf einer ebenen Substratauflage
sowie eine Positioniereinrichtung zum Positionieren von Substraten.
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Zum Positionieren von Substraten
sind mehrere Verfahren bekannt. Beispielsweise können mittels einer Kamera Positionsdaten
des Substrats ermittelt werden. Diese Positionsdaten werden für eine entsprechende
Positionskorrektur verwendet, indem Bewegungsachsen der Substratauflage,
auf welcher das zu positionierende Substrat aufliegt, unter Verwenden
der Positionsdaten angesteuert werden, um die Position des Substrats
in eine gewünschte
vorbestimmte Position zu korrigieren.
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Aus der
DE 199 57 758 C2 sind eine
Vorrichtung und ein Verfahren zum Ausrichten von scheibenförmigen Substraten
bekannt, wobei eine Ausrichtungs-Erfassungseinheit eine bewegbare
erste Auflage zum Aufnehmen des Substrats, die eine Auflageebene
bildet, eine Einrichtung zum Kippen der ersten Auflage bezüglich der
Horizontalen, um die Auflageebene in eine zur Horizontalen schräge Position
zu bringen, einen Anschlag, gegen den das Substrat aufgrund der
Schräge
bewegbar ist, und eine Drehvorrichtung zum Drehen des Substrats
aufweist. Diese Lösung
benötigt
somit eine relativ große
Anzahl von Einzelteilen.
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Ferner ist es möglich, mittels Transportbändern die
Substrate in zwei Richtungen jeweils gegen ein Ausrichtelement zu
bewegen und so mittels mindestens zwei gleichzeitig arbeitenden
Transportbändern
die Substrate an den Ausrichtelementen zu positionieren. Ferner
ist bekannt, mittels an den Substratkanten angreifenden Greifern
das Substrat an Ausrichtelementen zu positionieren.
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Die bekannten Verfahren zum Positionieren von
Substraten weisen jedoch den Nachteil auf, dass die Substrate nach
dem Ablegen auf der Substratauflage jeweils mittels einer zusätzlichen
Handhabungsvorrichtung bzw. einer Kamera bewegt bzw. erfasst werden
müssen.
Die bekannte Lösung,
welche die Kamera verwendet hat zusätzlich den Nachteil, dass zum
Ermitteln der Positionsdaten ein Bildverarbeitungssystem erforderlich
ist, welches hohe Kosten verursacht und fehleranfällig ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren zum Positionieren von Substraten sowie eine
Positionierein richtung anzugeben, bei welchen das Positionieren
von Substraten einfach und kostengünstig durchführbar ist.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch
ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 sowie durch eine
Positioniereinrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 6. Bevorzugte
Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
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Erfindungsgemäß wird das Substrat von mindestens
einem Greifer einer Handhabungsvorrichtung erfasst und an die Substratauflage
angelegt. Dabei ist der Greifer um eine im Wesentlichen senkrecht
zur Substratauflage angeordnete Drehachse drehbar. Beispielsweise
ist der Greifer derselbe, mittels welchem das Substrat von einer
verfahrensmäßig vorgelagerten
Aufbewahrungsposition auf die Substratauflage aufgelegt wird.
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Auf der Substratauflage ist ein Ausrichtelement
angeordnet, auf welches zu das von dem Greifer erfasste Substrat
bewegt wird. Gerät
das Substrat in Kontakt mit dem Ausrichtelement, so werden die Kanten
des Substrats an das Ausrichtelement angelegt und das Substrat wird
an dem Ausrichtelement in einer vorbestimmten Lage angelegt.
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Erfindungsgemäß kann somit in einem einzigen
Schritt ein Substrat von einem um eine zur Substratauflage im Wesentlichen
senkrechte Drehachse drehbaren Greifer erfasst und an einem Ausrichtelement
an einer vorbestimmten Lage angelegt werden. Beispielsweise kann
dieser einzige Schritt ohne zwischenzeitliches Ablegen des Substrats
auch das vorherige Bewegen des Substrats von einer Aufbewahrungsposition
auf die Substratauflage einschließen.
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Um ein sicheres Bewegen des Substrats
zu gewährleisten,
kann eine Mehrzahl von Greifern verwendet werden. Der drehbare Greifer
ist hierbei einer aus der Mehrzahl von Greifern. Vor dem Anlegen
des Substrats an das Ausrichtelement werden alle Greifer mit Ausnahme
des drehbaren Greifers von dem Substrat gelöst.
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Ferner ist es möglich, die Bewegung des Substrats
relativ zu dem Ausrichtelement durch Bewegen des drehbaren Greifers
bzw. durch Bewegen des Lagerelements durchzuführen, an welchem der drehbare
Greifer gelagert ist. Es ist auch möglich, das relative Bewegen
des Substrats durch Bewegen des Ausrichtelements oder der das Ausrichtelement tragenden
Substrataufnahme durchzuführen.
Hierzu kann die Substratauflage z. B. einen X-Y-Antrieb aufweisen, von welchem sie
in der Bearbeitungsebene bewegbar ist. Durch diese beiden Bewegungsarten wird
größtmögliche Anpassungsfähigkeit
der erfindungsgemäßen Lösung an
Umgebungsbedingungen beim Positionieren von Substraten gewährleistet.
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Das Anlegen der Leiterplatte kann
an zwei zueinander im Wesentlichen senkrecht angeordneten Anschlagstücken des
Ausrichtelements durchgeführt
werden. Es ist möglich,
das Anlegen an zwei Anschlagstücken
des Ausrichtelements durchzuführen,
von denen eines sich im Wesentlichen in einer Längsrichtung auf der Oberfläche der
Substratauflage erstreckt und das andere im Wesentlichen stabförmig ausgebildet
ist und sich senkrecht zur Oberfläche der Substratauflage erstreckt.
Ferner ist es möglich, beispielsweise
drei stabförmige
Anschlagstücke
zu verwenden, welche zueinander als Eckpunkte eines rechtwinkeligen
Dreiecks angeordnet sind. Es ist auch möglich, zwei im Wesentlichen
senkrecht zueinander angeordnete und sich in jeweils zueinander senkrechten
Längsrichtungen
auf der Substratauflage erstreckende Anschlagstücke als Ausrichtelement zu
verwenden. Hierdurch ist eine Vielzahl von Varianten der Anschlagstücke des
Ausrichtelements sichergestellt. Je nach Form des Substrats werden
das Anschlagstück
oder die Anschlagstücke
entsprechend der gewünschten
vorbestimmten Lage des Substrats und der Umfangsform des Substrats
angepasst.
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Die Substratauflage kann in ihrer
Auflagefläche
eine Vielzahl von Öffnungen
mit geringem Durchmesser aufweisen, welche mit Druckluft beaufschlagt werden
können.
Sind diese Öffnungen
mit Druckluft beaufschlagt, können
die Substrate unter geringem Kraftaufwand auf der Substratauflage
bewegt werden.
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Die erfindungsgemäße Positioniereinrichtung kann
auch einen Antrieb zum Bewegen der Handhabungsvorrichtung bzw. zum
Bewegen des Ausrichtelements und/oder zum Bewegen der Substratauflage
aufweisen. Beispielweise ist der Antrieb ein in einem im Wesentlichen
parallel zur Substratauflage angeordneten teleskopartig längenverstellbaren
Verbindungselement vorgesehen, welches zwischen dem drehbaren Greifer
und der Drehachse des Greifers angeordnet ist, wobei mittels des
Antriebs die Länge
des Verbindungselements einstellbar ist. Hierdurch kann das Positionieren
mittels eines einzigen Antriebs, welcher die Länge des Verbindungselements
zwischen dem drehbaren Greifer und der Drehachse des Greifers einstellt,
durchgeführt
werden.
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Es ist auch möglich, das Verbindungselement
mit einer Federung zu versehen, z. B, mit einem Pneumatikzylinder
oder einer Spiral-Druckfeder. Hierbei kann auch auf den Antrieb
in dem Verbindungselement verzichtet werden. Die erforderliche Bewegung
des Substrats relativ zu dem Ausrichtelement wird dabei mittels
des Antriebs der Substratauflage durchgeführt.
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Die Erfindung wird unter Bezugnahme
auf die Zeichnung näher
erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
- 1 eine
Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, und
- 2 eine schematische
seitliche Ansicht der bevorzugten Ausführungsform.
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Aus 1 ist
eine schematische Draufsicht auf eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung ersichtlich. Auf einer Substratauflage 300 ist
ein Substrat 200' in
einer nicht ausgerichteten Position ersichtlich. In dieser wird
das Substrat 200' von
einem Greifer 100' in
der nichtausgerichteten Position gehalten. Der Greifer 100' ist über ein
Verbindungselement 120 mit einem Drehgelenk 160 verbunden
und um die Drehachse des Drehgelenks 160 drehbar. Der Greifer
kann beispielsweise ein Vakuumgreifer sein. Es ist jedoch auch möglich, mechanische
Greifer zu verwenden.
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Auf der Substratauflage 300 ist
ein Ausrichtelement 320 angeordnet. Wie aus der 1 ersichtlich, weist das
Ausrichtelement 320 beispielsweise zwei senkrecht zueinander
angeordnete sich jeweils in einer Längsrichtung der Substratauflage 300 erstreckende
Anschlagstücke
auf.
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Die Substratauflage 300 ist
z. B. Teil einer Laserbearbeitungsmaschine zum Bearbeiten von Substraten,
insbesondere zum Laserstrukturieren oder Laserbohren.
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Das Substrat wird an dem Ausrichtelement angelegt
und somit in einer vorbestimmten Lage positioniert, indem die Länge des
Verbindungselements 120 mittels eines nicht gezeigten Antriebs
verändert wird,
bis das Substrat in einer Position 200 ausgerichtet ist.
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Es ist möglich, einen zusätzlichen
Drehantrieb vorzusehen, welcher eine Drehung um die Drehachse des
Drehgelenks 160 und somit eine Winkelpositionierung des
Verbindungselements 120 um diese Drehachse ermöglicht.
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Anstatt des aus 1 ersichtlichen Ausrichtelements 320,
welches zwei gerade Anschlagstücke aufweist,
können
auch andere Ausrichtelemente verwendet werden, beispielsweise kann
ein sich in einer Längsrichtung
der Substratauflage 300 erstreckendes gerades Anschlagstück mit einem
stabförmigen Anschlagstück zusammenwirken,
welches senkrecht zur Oberfläche
der Substratauflage 300 derart angeordnet ist, dass bei Anlegen
einer Kante des Substrats 200 an das gerade Anschlagstück und Anlegen einer
zu der einen Kante im Wesentlichen senkrecht verlaufenden anderen
Kante des Substrats 200 an das stabförmige Anschlagstück die vorbestimmte
Position des Substrats eingenommen ist. Ferner ist es auch möglich, mehrere
stabförmige
Anschlagstücke zu
verwenden, welche beispielsweise zueinander an den Eckpunkten eines
rechtwinkeligen Dreiecks angeordnet sind.
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Aus 2 ist
eine schematische Seitenansicht der bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ersichtlich. Zusätzlich
zu den aus 1 ersichtlichen
Komponenten ist aus 2 ein
Rahmen 180 ersichtlich, an welchem das Drehgelenk 160 um
die entsprechende Drehachse mittels eines Drehantriebs 170 drehbar
angeordnet ist. Der Rahmen 180 ist z. B. Bestandteil einer
Be- und Entladevorrichtung einer Laserbearbeitungsmaschine. Mittels
des Drehantriebs 170 ist die Winkelstellung des Verbindungselements 120 und
somit des Greifers 100 um die Drehachse des Drehgelenks 160 einstellbar.
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Am anderen Ende des Verbindungselements 120 ist
ein weiteres Drehgelenk 140 des Greifers angeordnet. Über dieses
Drehgelenk 140 ist der Greifer 100 mit dem Verbindungselement 120 verbunden. Wie
aus der 2 ersichtlich,
kann in Richtung der Pfeile L die Länge des Verbindungselements 120 mittels
eines beispielsweise in dem Verbindungselement 120 angeordneten
Antriebs verändert
werden. Hierdurch ist es möglich,
durch Anlegen des Substrats 200 an dem Ausrichtelement 320 das
Substrat 200 in die ausgerichtete Position zu bringen.
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Es ist auch möglich, in dem längenverstellbaren
Verbindungselement 120 eine Federung vorzusehen, z. B.
einen Pneumatikzylinder oder eine Druckfeder. Zum Positionieren
wird hierbei das Substrat 200' von dem Greifer 100 gehalten.
Die Relativbewegung zwischen Substrat 200' und Ausrichtelement 320 wird
mittels eines Antriebs der Substratauflage 300 durchgeführt, von
welchem die Substratauflage 300 im Wesentlichen parallel zu
ihrer Auflagefläche
bewegt werden kann. Mittels der Federung kann die beim Positionieren
zwischen den Randbereichen des Substrats 200' und dem Ausrichtelement 320 wirkende
Kraft eingestellt werden.
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Ferner ist es möglich, den Lagerpunkt des Drehgelenks 160 an
dem Rahmen 180 mittels eines zusätzlichen Antriebs in Richtung
der Pfeile 1 bewegbar vorzusehen. Hierdurch wird hinsichtlich der
Positionierung des Substrats 200' eine vergleichbare Funktionalität erreicht,
wie durch Verändern
der Länge
des Verbindungselements 120, so dass für diese Lösung das Verbindungselement 120 entfallen
kann. Der Greifer 100 wäre
in diesem Fall direkt an dem Drehgelenk 160 angeordnet,
wobei in diesem Fall auch der Drehantrieb 170 nicht erforderlich
ist.
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Alternativ hierzu ist es möglich, das
Drehgelenk 160 beispielsweise mittels eines Flächenmotors, welcher
an der Unterseite des Rahmens 180 angeordnet sein kann,
flächig über der
Oberfläche
der Substratauflage 300 zu bewegen. Auch in diesem Fall
können
das Verbindungselement 120 und der Drehantrieb 170 entfallen.