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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Transportieren eines dünnen flächenhaft ausgedehnten Werkstückes, insbesondere eines Halbleiterwafers.
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Zur Bearbeitung von dünnen, flächenhaft ausgedehnten Werkstücken, beispielsweise bei der Strukturierung von Halbleiterwafern mit Laserstrahlen, müssen diese diskontinuierlich in eine Bearbeitungsstation eingebracht werden. Hierzu sind die Werkstücke in der Regel in Transportrichtung hintereinander auf einer Transporteinrichtung, beispielsweise ein oder mehrere parallel laufende Transportbänder, lose, d. h. ohne mechanische Halteelemente oder Klammern aufgelegt und werden mit dieser schrittweise der Bearbeitungsstation zugeführt, dort zur Bearbeitung angehalten und nach erfolgter Bearbeitung aus der Bearbeitungsstation heraus transportiert. Sowohl beim Anfahren als auch beim Anhalten der Transporteinrichtung entstehen auf Grund der auf die Werkstücke wirkenden Trägheitskräfte hohe Beschleunigungskräfte (positive Beschleunigung beim Anfahren negative Beschleunigung beim Abbremsen bzw. Anhalten), die bewirken können, dass diese auf der Transporteinrichtung unkontrolliert verrutschen, so dass diese nicht mehr mit der gewünschten Genauigkeit in der Bearbeitungsstation platziert sind.
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Um ein solches Verrutschen zu verhindern, ist es im Stand der Technik bekannt, die Transportbänder mit Durchlassöffnungen zu versehen, um auf diese Weise einen Unterdruck erzeugen zu können, mit der das Werkstück an das oder die Transportbänder angesaugt und dementsprechend fixiert wird. Aus der
DE 102 21 956 C1 sind beispielsweise ein Band aus luftdurchlässigen Lamellen und eine unter den Lamellen angeordnete Vakuumkammer zum Ansaugen des Werkstücks bekannt. Eine solche Vorgehensweise ist jedoch technisch aufwendig und teuer.
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Die
DE 298 09 444 U1 beschreibt eine Vorschubeinrichtung mit einem Förderband und einem oberhalb des Förderbandes angeordneten rollenbestückten Druckbalken. Dieser Druckbalken sorgt während des Vorschubs für eine Lagesicherung des Werkstücks.
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Aus der
DE 10 2009 012 230 A1 ist eine Vorrichtung zum einseitigen Entfernen einer dünnen Schicht von einem Halbleiter-Substrat bekannt, die ein Transportband und eine Gasstrom-Einrichtung umfasst, wobei die Gasstrom-Einrichtung zur Wegleitung ätzender Dämpfe von dem Halbleiter-Substrat dient.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Transportieren eines dünnen flächenhaft ausgedehnten Werkstückes, insbesondere zum schrittweisen Transportieren eines Halbleiterwafers in eine Bearbeitungsstation anzugeben, bei der mit geringem Aufwand sichergestellt ist, dass das Werkstück insbesondere in den beim schrittweisen Transportieren, insbesondere in den beim Einfahren in und Ausfahren aus der Bearbeitungsstation unvermeidlichen Beschleunigungsphasen auf der Transporteinrichtung nicht verrutscht. Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zu Grunde, eine mit diesem Verfahren arbeitende Vorrichtung anzugeben.
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Hinsichtlich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Gemäß diesen Merkmalen wird das Werkstück zumindest während einer Beschleunigungsphase der Auflagefläche der Transporteinrichtung, auf der es mit einer ersten Flachseite aufliegt, auf seiner der ersten Flachseite gegenüberliegenden zweiten Flachseite mit einem aus zumindest einer Ausströmöffnung einer Blaseinrichtung zur zweiten Flachseite mit einer senkrecht zur zweiten Flachseite orientierten Strömungskomponente ausströmenden Druckgas beaufschlagt.
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Durch das auf die Flachseite mit einer senkrecht zu dieser gerichteten Strömungskomponente auftreffende Druckgas ist sichergestellt, dass das Werkstück beim Beschleunigen des Werkstücks während seines Transportes gegen die Transporteinrichtung gepresst wird, so dass insbesondere die bei einem schrittweisen Transport durch die Beschleunigung auftretenden Trägheitskräfte die beim Anpressen erzeugten Haftreibungskräfte nicht überschreiten.
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Wenn die Zufuhr von Druckgas zur zumindest einen Ausströmöffnung nur dann erfolgt, wenn sich das Werkstück im Bereich dieser Ausströmöffnung befindet, so dass das gesamte ausströmende Druckgas auf die zweite Flachseite auftrifft, ist ein Abheben des Werkstückes von der Auflagefläche sicher verhindert, das auftreten könnte, wenn das Werkstück während des Ausströmens des Druckgases mit seiner Kante die Ausströmöffnung passieren würde.
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Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruches 2, die sinngemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1 entsprechen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in dem diesen Patentansprüchen jeweils nachgeordneten Unteranspruch angegeben.
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Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf das Ausführungsbeispiel der Zeichnung verwiesen. Es zeigen:
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1 bis 3 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung beim kontinuierlichen Transport eines Werkstückes in aufeinanderfolgenden Zeitpunkten jeweils in einer schematischen Prinzipdarstellung,
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4 bis 7 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung mit einer Mehrzahl hintereinander angeordneter Transportabschnitte beim schrittweisen Transport eines Werkstückes in aufeinanderfolgenden Zeitpunkten ebenfalls in einem schematischen Prinzipbild,
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8 eine alternative Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Ausströmöffnungen, aus denen Druckgas in einer schräg zur zweiten Flachseite des Werkstückes orientierten Richtung austritt.
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Gemäß 1 umfasst die Vorrichtung zumindest eine Transporteinrichtung 1, im Beispiel ein oder mehrere in Längsrichtung 4 gesehen nebeneinander angeordnete, parallel zueinander verlaufende Transportbänder 2, auf dem bzw. denen ein Werkstück 6 mit einer ersten Flachseite 8 (Unterseite) auf einer Auflagefläche 10 lose aufgelegt ist, d. h. nur durch die vom Eigengewicht verursachte Haftreibung auf dem oder den Transportbändern 2 gehalten ist und durch Vorschub des oder der Transportbänder 2 in dessen Längs- bzw. Transportrichtung 4 transportiert wird. Das Werkstück 6 ist dünn und flächenhaft ausgedehnt und hat ein dementsprechend geringes Eigengewicht, so dass die Haftreibung zwischen Transportband 2 und dem Werkstück 6, bei dem es sich beispielsweise um einen Halbleiterwafer handeln kann, entsprechend gering ist.
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Der Transporteinrichtung 1 ist eine Blaseinrichtung 12 zugeordnet, die mehrere auf der der Auflagefläche 10 zugewandten Seite der Transporteinrichtung 1 in Längsrichtung 4 hintereinander angeordnete düsenförmige Ausströmöffnungen 14 umfasst. Jede Ausströmöffnung 14 ist über ein steuerbares Zweiwegeventil 16 an eine Druckgasleitung 16 angeschlossen.
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Die Zweiwegeventile 16 werden über eine Steuereinrichtung 18 angesteuert und ausschließlich dann geöffnet, wenn sich das Werkstück 6 mit seiner der ersten Flachseite 8 gegenüberliegenden zweiten Flachseite 20 (Oberseite) derart unterhalb der diesem Zweiwegeventil 16 zugeordneten Ausströmöffnung 14 befindet, so dass das aus der Ausströmöffnung 14 zumindest annähernd senkrecht zur Auflagefläche 10 der Transporteinrichtung 1 austretendes Druckgas G ausschließlich auf die zweite Flachseite 20 auftrifft, d. h. dass kein Druckgas G in unmittelbarer Nähe einer Kante des Werkstückes 6 an dieser vorbeiströmt.
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Zum Erkennen, ob sich das Werkstück 6 in einer Position befindet, in der es auf diese Weise mit Druckgas G beaufschlagt werden kann, sind im Ausführungsbeispiel Positionserfassungseinrichtungen 22, beispielsweise Lichtschranken vorgesehen, mit denen erfasst werden kann, wenn die Kante des Werkstückes 6 die Lichtschranke passiert. Wenn die der Positionserfassungseinrichtung 22 zugeordnete Ausströmöffnung 14 in einem hinreichenden Abstand von dieser in Transportrichtung 4 gesehen hinter der Positionserfassungseinrichtung 22 angeordnet ist, kann das von dieser ermittelte Messsignal unmittelbar zu Steuern des zugeordneten Zweiwegeventils 16 verwendet werden. Alternativ zu der in 1 dargestellten Ausführungsform, bei der jeder Ausströmöffnung 14 eine Positionserfassungseinrichtung 22 zugeordnet ist, kann auch die Verwendung einer einzigen Positionserfassungseinrichtung 22 ausreichend sein, wenn die Geschwindigkeit v des Transportbandes 2 bekannt ist.
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In 1 ist eine Situation veranschaulicht, in der das Werkstück 6 mit konstanter Geschwindigkeit v in Längsrichtung 4 fortbewegt wird. Die Ausströmöffnungen 14 befinden sich in diesem Fall in einem gegenseitigen Abstand b, der kleiner ist als die Längsausdehnung a des Werkstückes 6. Das Werkstück 6 befindet sich unterhalb zweier benachbarter Ausströmöffnungen 14, wobei die diesen Ausströmöffnungen 14 zugeordneten Zweiwegeventile 16 geöffnet sind, so dass das Werkstück 6 mit Druckgas G beaufschlagt wird.
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Durch den Weitertransport des Werkstückes 6 wird dieses aus dem Bereich der in 1 links dargestellten Ausströmöffnung 14 entfernt. Diese Ausströmöffnung 14 wird dabei noch vor Erreichen der linken Kante des Werkstückes 6 abgesperrt, so dass das Werkstück 6 nur noch von der mittleren Ausströmöffnung 14 mit Druckgas G beaufschlagt wird, wie dies in 2 dargestellt ist.
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3 zeigt nun eine Situation, bei der das weitertransportierte Werkstück 6 nunmehr unter die rechts dargestellte Ausströmöffnung 14 gelangt ist, die nun ebenfalls mit Druckgas G beaufschlagt wird, so dass sich der in 1 und 2 dargestellte Vorgang entlang der Transporteinrichtung 2 zyklisch wiederholt.
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In 4 bis 7 ist nun anstelle eines kontinuierlichen Transports eine Situation dargestellt, in der das Werkstück 6 schrittweise transportiert wird, wobei die im Beispiel dargestellte Transporteinrichtung 1 drei in eine Längsrichtung hintereinander in Reihe geschaltete Transportabschnitte, im Beispiel ebenfalls Transportbänder 2a, 2b und 2c umfasst. Gemäß 4 ist ein Werkstück 6 auf dem Transportband 2a und ein weiteres Werkstück 6 auf dem Transportband 2b positioniert, wobei beide Transportbänder 2a und 2b nicht in Bewegung sind, so dass sich die Werkstücke 6 in einer Ruheposition befinden. In diesem Fall wird keine der Ausströmöffnungen 14 mit Druckgas G versorgt, d. h. die von der Steuereinrichtung 18 angesteuerten 2-Wege-Ventile 16 sind geschlossen. Im Bereich des Transportbandes 2b kann sich beispielsweise eine Bearbeitungsstation befinden, innerhalb der das Werkstück 6 beispielsweise mit einem Laserstrahl bearbeitet wird. Um eine Bearbeitung der gesamten zweiten Oberfläche 20 des Werkstückes 6 zu ermöglichen, kann es in diesem Fall notwendig sein, die Ausströmöffnungen 14 während der Bearbeitungszeit seitlich zu verlagern, wie dies in 4 durch gestrichelt eingezeichnete Ausströmöffnungen 14 veranschaulicht ist.
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Nach erfolgter Bearbeitung des Werkstückes 6 werden die Ausströmöffnungen 14 wieder in ihre Ausgangsposition zurück verlagert. Nunmehr wird anschließend das Werkstück 6 vom Transportband 2b an das Transportband 2c übergeben, wobei zugleich das vorher auf dem Transportband 2a ruhende Werkstück 6 auf das Transportband 2b vorgeschoben wird. Bevor die Transportbänder 2a und 2b in Bewegung versetzt, d. h. beschleunigt werden, werden die Ausströmöffnungen 14a und 14b aktiviert um ein Wegrutschen des Werkstückes 6 in den nunmehr stattfindenden Beschleunigungsphasen – Beschleunigen einerseits und Abbremsen andererseits – zu verhindern und die Haftreibung der Werkstücke 6 auf den Transportbändern 2a und 2b zu erhöhen.
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5 zeigt nun eine Situation, bei der sich das auf dem Transportband 2b befindliche Werkstück 6 bereits aus dem Bereich einer der beiden Ausströmöffnungen 14b entfernt hat. In der dargestellten Situation werden nur die am Ende des Transportbandes 2a angeordnete Ausströmöffnung 14a und die am Ende des Transportbandes 2b befindliche Ausströmöffnung 14b mit Druckgas G beaufschlagt.
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Gemäß 6 befindet sich nun das linke Werkstück 6 zum Teil bereits auf dem mittleren Transportband 2b und das rechte Werkstück 6 bereits teilweise auf dem rechten Transportband 2c. In dieser Phase werden alle Ausströmöffnungen 14a–c mit Druckgas versorgt, um eine maximale Haftreibung während des Transports des Werkstückes 6 zwischen den Transportbändern 2a–c zu ermöglichen.
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7 zeigt nun eine Situation, in der das linke Werkstück 6 bereits vollständig auf dem mittleren Transportband 2b aufliegt, jedoch noch nicht mittig positioniert ist, wobei immer noch alle Ausströmöffnungen 14 mit Druckgas G versorgt werden.
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In der nächsten Phase wird nun sowohl das Transportband 2a als auch das Transportband 2b angehalten in der korrekten Position, wobei während dieser Beschleunigungsphase über die Ausströmöffnungen 14a und b die Werkstücke 6 mit Druckgas beaufschlagt werden, um auch in dieser Beschleunigungsphase ein gezieltes Abbremsen des Werkstückes 6 sicher zu stellen.
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Im Beispiel der 7 ist außerdem eine Situation dargestellt, bei der auch die Ausströmöffnung 14b aktiviert ist, um das auf dem rechten Transportband 2c befindliche Werkstück gegen dieses Transportband 2c zu drücken, wenn dieses ebenfalls abgebremst wird.
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Auch in den in 4 bis 7 dargestellten Beispielen wiederholt sich der dort dargestellte Vorgang zyklisch.
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In den dargestellten Ausführungsbeispielen ist die Strömungsrichtung des Druckgases G senkrecht zur zweiten Flachseite orientiert. In diesem Fall ist es, wie vorstehend erläutert, von Vorteil, wenn die Ausströmöffnungen 14a–c zumindest während der Beschleunigungsphasen des Werkstückes 6 und jeweils nur dann mit Druckgas G versorgt werden, wenn sich dieses im Bereich der betreffenden Ausströmöffnung 14a, b oder c befindet. Während eines Transportes mit konstanter Geschwindigkeit kann grundsätzlich eine Beaufschlagung mit Druckgas G unterbleiben.
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Grundsätzlich ist auch ein Prozess denkbar, bei dem lediglich die Transportbänder 2a und 2b schrittweise betrieben werden, während das Transportband 2c kontinuierlich weiterläuft, so dass nach erfolgter Übergabe des Werkstückes 6 auf das Transportband 2c eine Betätigung der Ausströmöffnung 14c nicht mehr erforderlich wäre und dementsprechend die Ausströmöffnung 14c komplett entfallen könnte.
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Dem mittleren Transportabschnitt, d. h. dem Transportband 2b, dessen Länge etwa der Länge des Werkstückes entspricht, sind wenigstens zwei Ausströmöffnungen 14 zugeordnet, die sich am Anfang bzw. Ende des Transportbandes befinden, um sowohl in der Beschleunigungsphase beim Zuführen des Werkstückes 6 auf das als auch in der Beschleunigungsphase beim Auswerfen des Werkstückes 6 vom Transportband 2b ausreichende Haftkräfte zu erzielen. Um das Werkstück 6 während der Bearbeitung sicher zu fixieren, kann außerdem vorgesehen sein, ein aus zwei parallelen Bändern bestehendes mittleres Transportband 2b zu verwenden, das während der Bearbeitung abgesenkt wird, so dass das Werkstück 6 auf eine stationäre Auflage 22 aufgelegt wird, die sich zwischen den Bändern befindet und in den 4 bis 7 gestrichelt angedeutet ist, und auf der es durch Erzeugen eines Unterdruckes festgehalten wird, wobei zusätzlich bei besonders dünnen Werkstücken 6 zugleich durch ein Ansaugen an die Auflage eine gegebenenfalls vorhandene Durchbiegung beseitigt wird.
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Alternativ zu den in 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispielen ist es grundsätzlich auch möglich, die Ausströmöffnungen 14 derart auszurichten, dass das ausströmende Druckgas G nicht senkrecht sondern schräg auf die zweite Flachseite 20 des Werkstückes 6 auftrifft, wie dies in 8 schematisch veranschaulicht ist. Mit anderen Worten: Die Strömungsrichtung des Druckgases G weist eine senkrecht und eine parallel zur Flachseite 20 gerichtete Strömungskomponente 30 bzw. 32 auf, wobei die parallel zur zweiten Flachseite 20 orientierte Strömungskomponente 32 insbesondere in Transportrichtung 4 gerichtet ist. Je nach Eigengewicht des Werkstückes 6 sowie in Abhängigkeit von den auf dieses ausgeübten Beschleunigungskräften kann dann unter Umständen das Abschalten des Druckgases G unterbleiben, so dass dieses auch dann aus den Ausströmöffnungen 14 austreten kann, wenn sich diese zwischen den Werkstücken 6 bzw. neben dem Werkstück 6 befinden.
