DE102023100811A1

DE102023100811A1 - Vorausrichter

Info

Publication number: DE102023100811A1
Application number: DE102023100811.0A
Authority: DE
Inventors: Ming-Sheng Chen
Original assignee: Stek Co Ltd
Current assignee: Stek Co Ltd
Priority date: 2022-01-18
Filing date: 2023-01-15
Publication date: 2023-07-20
Also published as: TW202331914A; KR20230111595A; CN116504699A; CN218525557U; US20230230867A1

Abstract

Ein Vorausrichter umfasst eine Basis, eine Dreheinheit, eine Plattform und eine Erfassungseinheit. Die Dreheinheit umfasst einen Motor und eine Achse. Der Motor ist in die Basis eingesetzt. Die Achse wird durch den Motor in Drehung versetzt. Die Plattform ist koaxial mit der Achse verbunden und enthält Elektroden zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes, um das Substrat anzuziehen. Die Erfassungseinheit umfasst ein Gehäuse und einen Sensor. Das Gehäuse befindet sich auf der Basis. Der Sensor ist in dem Gehäuse beweglich, um den Ausrichtungsabschnitt des Substrats zu erfassen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Substrat und insbesondere auf einen Vorausrichter für ein Substrat.
2. VERWANDTER STAND DER TECHNIK
Wenn ein Substrat, wie etwa ein Halbleiter-Wafer und eine Filterglasplatte, einem Prozess wie Inspektion, Bildgebung, Druck, Laserbestrahlung und Schneiden unterzogen wird, erleidet das Substrat schwerwiegende und irreparable Defekte, wenn es eine Fehlausrichtung gibt. Daher muss das Substrat ausgerichtet werden, bevor es einem solchen Prozess unterzogen wird. Zur Erleichterung der Vorausrichtung wird das Substrat mit einem Ausrichtungsabschnitt wie einer Kerbe oder einer Abflachung in einer im Wesentlichen kreisförmigen Kante des Substrats versehen. Ein Vorausrichter erfasst den Ausrichtungsabschnitt ab, um das Substrat auszurichten. Der Vorausrichter kann ein eigenständiges Gerät oder ein Teil einer größeren Maschine sein.
Bei dem Substrat handelt es sich häufig um ein Verbundsubstrat, das aus verschiedenen Metallarten besteht, die unterschiedliche Werte für die Duktilität aufweisen. Daher verzieht sich das Substrat nach dem Schleifen und Polieren oft, wenn seine Dicke kleiner als 200 µm, 100 µm oder sogar 50 µm und sein Durchmesser größer als 8, 12 oder noch mehr Zoll ist.
Bezugnehmend auf 1, wird ein Substrat 100 auf eine Plattform 200 gelegt und bewegt. Die Plattform 200 enthält Öffnungen 201 zum Ansaugen des Substrats 100. Wenn sich das Substrat 100 stark verzieht, kann es die Öffnungen 201 nicht richtig abdecken. Folglich können die Öffnungen 201 das Substrat 100 nicht richtig ansaugen. Durch eine solche unzureichende Ansaugung kann es zur Fehlausrichtung kommen. Im schlimmsten Fall wird das Substrat 100 während der Drehung der Plattform 200 von dieser weggeschleudert. Sollte die Ansaugung übermäßig stark sein, könnte das Substrat 100 zudem Risse bekommen, die die Qualität und den Ertrag des Substrats 100 beeinträchtigen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Probleme des Standes der Technik zu beseitigen oder zumindest abzumildern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Vorausrichter zum festen Halten eines Substrats bereitzustellen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Vorausrichter bereitzustellen, der ein Substrat festhält, ohne dass die Gefahr besteht, das Substrat zu beschädigen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Vorausrichter zum Abflachen eines Substrats für eine effektive Vorausrichtung bereitzustellen.
Um die vorgenannten Ziele zu erreichen, umfasst der Vorausrichter eine Basis, eine Dreheinheit, eine Plattform und eine Erfassungseinheit. Die Dreheinheit umfasst einen Motor und eine Achse. Der Motor ist in die Basis eingesetzt. Die Achse wird durch den Motor in Drehung versetzt. Die Plattform ist koaxial mit der Achse verbunden und enthält Elektroden zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes, um das Substrat anzuziehen. Die Erfassungseinheit umfasst ein Gehäuse und einen Sensor. Das Gehäuse befindet sich auf der Basis. Der Sensor ist in dem Gehäuse beweglich, um den Ausrichtungsabschnitt des Substrats zu erfassen.
Weitere Ziele, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Figurenliste
Die vorliegende Erfindung wird anhand einer detaillierten Darstellung von zwei Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei:

1 eine Seitenansicht eines Teils eines konventionellen Vorausrichters ist, der ein Substrat ansaugt;
2A eine Draufsicht auf ein Substrat mit einer Kerbe in einer im wesentlichen kreisförmigen Kante zur Ausrichtung ist;
2B eine Draufsicht auf ein Substrat mit einer Abflachung in einer im wesentlichen kreisförmigen Kante zum Ausrichten ist;
3 eine perspektivische Ansicht eines Vorausrichters gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
4 eine Querschnittsansicht des in 3 gezeigten Vorausrichters ist;
5 eine Draufsicht auf eine Plattform eines Vorausrichters gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
6 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb des in 3 dargestellten Vorausrichters ist;
7 eine Querschnittsansicht des in 3 gezeigten Vorausrichters ist;
8A eine Querschnittsansicht eines Teils des in 3 dargestellten Vorausrichters ist;
8B eine Querschnittsansicht des Teils des Vorausrichters in einer anderen Position als in 8A gezeigt ist;
9 eine Querschnittsansicht des Vorausrichters in einer anderen Position als in 7 dargestellt ist; und
10 eine Querschnittsansicht des Vorausrichters in einer anderen Position als in 9 dargestellt ist.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Bezugnehmend auf 3, umfasst ein Vorausrichter eine Basis 10, eine Plattform 20, einen Bewegungsmechanismus 30 und eine Erfassungseinheit 40 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Als eigenständige Vorrichtung oder als Teil einer größeren Maschine richtet der Vorausrichter ein in 2A oder 2B dargestelltes Substrat 100 aus. Das Substrat 100 ist mit einem Ausrichtungsabschnitt 105 versehen, der eine Kerbe 106 (2A) oder eine Abflachung 107 (2B) an einem im wesentlichen kreisförmigen Rand aufweist.
Die Basis 10 ist ein hohles Element mit einer Öffnung 11 in einer oberen Fläche. Der Bewegungsmechanismus 30 wird durch die Öffnung 11 in die Basis 10 eingeführt. Der Bewegungsmechanismus 30 bewegt die Plattform 20 relativ zur Erfassungseinheit 40, die auf der Basis 10 gelagert ist.
Die Plattform 20 weist an einem oberen Ende eine Aufnahmefläche 21 auf. Die Aufnahmefläche 21 wird verwendet, um das Substrat 100 zu kontaktieren. Auf der Aufnahmefläche 21 sind Elektroden 22 angeordnet. Die Elektroden 22 sind elektrisch mit einem elektrostatischen Generator (nicht dargestellt) verbunden. Die Elektroden 22 ermöglichen es der Aufnahmefläche 21, das Substrat 100 elektrostatisch anzuziehen, wodurch das Substrat 100 relativ zur Aufnahmefläche 21 in Position gehalten wird. Ein Durchmesser der Plattform 20 ist kleiner als ein Durchmesser des Substrats 100 und größer als ein Drittel des Durchmessers des Substrats 100. Die Plattform 20 erreicht den Ausrichtungsabschnitt 105 des Substrats 100 nicht, da das Substrat 100 koaxial auf der Plattform 20 ruht. Die Plattform 20 zieht jedoch das gesamte Substrat 100, einschließlich des Ausrichtungsabschnitts 105, in angemessener Weise an und glättet es.
Der Bewegungsmechanismus 30 umfasst eine Dreheinheit, eine Hubeinheit und eine Translationseinheit 35. Die Dreheinheit rotiert die Plattform 20. Die Hubeinheit ist koaxial mit der Plattform 20. Darüber hinaus ist die Hubeinheit relativ zur Plattform 20 auf und ab beweglich. Die Translationseinheit 35 verschiebt den Bewegungsmechanismus 30, die Plattform 20 und das Substrat 100 relativ zur Basis 10 und zur Erfassungseinheit 40.
Die Dreheinheit umfasst einen Motor 31 und eine Achse 32. Der Motor 31 ist an der Translationseinheit 35 angebracht. Die Achse 32 ist koaxial mit der Plattform 20 verbunden. Eine erste Riemenscheibe (nicht nummeriert) ist koaxial mit dem Motor 31 verbunden. Eine zweite Riemenscheibe (nicht nummeriert) ist koaxial mit der Achse 32 verbunden. Ein Riemen (nicht nummeriert) ist auf die erste und die zweite Riemenscheibe aufgewickelt. Somit treibt der Motor 31 die Plattform 20 über die Achse 32, die erste und zweite Riemenscheibe und den Riemen an. Ein Schleifring kann verwendet werden, um die Elektroden 22 bei der Drehung der Plattform 20 elektrisch mit dem elektrostatischen Generator verbunden zu halten.
Die Hebeeinheit umfasst einen Träger 24 und einen Pneumatikzylinder 33, der eine Kolbenstange 34 umfasst. In einer anderen Ausführungsform kann der Pneumatikzylinder 33 durch einen Hydraulikzylinder ersetzt werden.
Der Träger 24 besteht vorzugsweise aus einer einzigen Stange, die koaxial in die Achse 32 eingesetzt ist, die ein hohles Element ist. In einer anderen Ausführungsform kann der Träger 24 drei Stangen umfassen. Der Träger 24 weist an einem oberen Ende eine Aufnahmefläche 25 auf. Auf der Aufnahmefläche 25 sind Elektroden 22 (4) angeordnet. Die Elektroden 22 ermöglichen es, dass die Aufnahmefläche 25 das Substrat 100 elektrostatisch anzieht. Der Träger 24 ist durch eine mittig in der Plattform 20 angebrachte Öffnung 23 ausziehbar, so dass die Aufnahmefläche 25 zwischen einer unteren und einer oberen Position beweglich ist. In der unteren Position ist die Aufnahmefläche 25 koplanar mit oder niedriger als die Aufnahmefläche 21 (4). In der oberen Position ist die Aufnahmefläche 25 höher als die Aufnahmefläche 21 (7).
Der Pneumatikzylinder 33 ist an der Translationseinheit 35 angebracht. Die Kolbenstange 34 hat ein Ende, das mit dem Träger 24 verbunden ist, und ein anderes Ende, das im Pneumatikzylinder 33 beweglich ist. So hebt oder senkt die pneumatische Stange 33 den Träger 24 relativ zur Plattform 20, ohne die Drehung der Plattform 20 zu beeinträchtigen.
Die Translationseinheit 35 ist auf der Basis 10 gelagert. Die Translationseinheit 35 kann einen Motor, Schienen und Gewindestangen umfassen. So kann die Translationseinheit 35 die Plattform 20 und das Substrat 100 entlang einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse relativ zur Erfassungseinheit 40 bewegen.
Die Erfassungseinheit 40 erfasst das Substrat 100 ab. Die Erfassungseinheit 40 kann eine optische, bildgebende oder mechanische Erfassungseinheit sein. Die Erfassungseinheit 40 umfasst ein Gehäuse 41, einen Sensor 42 und eine Hebevorrichtung 45. Das Gehäuse 41 befindet sich auf der Basis 10, neben der Plattform 20. Die Hebevorrichtung 45 dient dazu, den Sensor 42 im Gehäuse 41 zu bewegen. Der Sensor 42 wird verwendet, um den Ausrichtungsabschnitt 105 des Substrats 100 zu erfassen und das Substrat 100 auszurichten. Die Hebevorrichtung 45 kann einen Motor, Schienen und eine Gewindestange umfassen.
Um ein Substrat 100 auszurichten, führt der Vorausrichter einen Prozess aus, der unter Bezugnahme auf 6 beschrieben wird.
In S11 wird das Substrat 100 mit einem Ausrichtungsabschnitt 105 an einem im wesentlichen kreisförmigen Rand versehen.
In S12 wird das Substrat 100 in den Vorausrichter bewegt. Zu diesem Zweck wird ein Transporter in Form eines Roboters mit einer Gabel 60 (7) oder einem anderen Endeffektor verwendet. Zu Beginn bewegt der Zylinder 33 den Träger 24 in die obere Position. Dann bewegt die Gabel 60 das Substrat 100 in eine Position oberhalb des Trägers 24. Dann senkt sich die Gabel 60 ab, wodurch das Substrat 100 auf den Träger 24 übertragen wird. Anschließend zieht die Aufnahmefläche 25 das Substrat 100 elektrostatisch an. Danach verlässt die Gabel 60 den Vorausrichter. Dann bewegt der Pneumatikzylinder 33 den Träger 24 in die untere Position, wodurch das Substrat 100 auf der Plattform 20 abgelegt wird.
In einer anderen Ausführungsform bewegt sich der Träger 24 während der Bewegung in die obere Position über die Gabel 60 hinaus. Auf diese Weise nimmt der Träger 24 das Substrat 100 von der Gabel 60, ohne dass die Gabel 60 abgesenkt werden muss.
In S13 zieht die Plattform 20 das Substrat 100 elektrostatisch an. Zu diesem Zweck erzeugen die Elektroden 22 ein elektrostatisches Feld auf der Aufnahmefläche 21. Darüber hinaus glättet die Aufnahmefläche 21 das Substrat 100 (8B), selbst wenn das Substrat 100 ursprünglich einen starken Verzug aufweist (8A). Daher ist sogar der Teil des Substrats 100, der sich über die Aufnahmeläche 21 hinaus erstreckt, koplanar mit dem anderen Teil des Substrats 100.
In S14 wird das Substrat 100 gedreht, damit die Erfassungseinheit 40 den Ausrichtungsabschnitt 105 erfassen kann. Bezugnehmend auf 9, bewegt der Bewegungsmechanismus 30 die Plattform 20 so, dass sich die im wesentlichen kreisförmige Kante des Substrats 100 unterhalb des Sensors 42 befindet, nachdem die Aufnahmefläche 21 der Plattform 20 das Substrat 100 richtig erfasst hat. Der Sensor 42 wird angehoben oder abgesenkt, um die im wesentlichen kreisförmige Kante des Substrats 100 richtig zu erfassen. Der Motor 31 dreht die Plattform 20 so, dass sich der Ausrichtungsabschnitt 105 des Substrats 100 unter dem Sensor 42 befindet, damit der Sensor 42 den Ausrichtungsabschnitt 105 des Substrats 100 richtig erfassen kann. Auf diese Weise wird das Substrat 100 ausgerichtet.
In S15 wird das Substrat 100 aus dem Vorausrichter bewegt. Bezugnehmend auf 10, wird der Träger 24 in die obere Position bewegt und die Aufnahmefläche 25 saugt das Substrat 100 elektrostatisch an. Die Gabel 60 wird in die Position unterhalb des Substrats 100 bewegt. Die Gabel 60 wird angehoben, um das Substrat 100 zu tragen. Anschließend wird das Substrat 100 mit der Gabel 60 aus dem Vorausrichter bewegt.
In einer anderen Ausführungsform wird anstelle des Anhebens der Gabel 60 der Träger 24 in die untere Position bewegt, um das Substrat 100 auf die Gabel 60 zu übertragen.
Bezugnehmend auf 5, ist ein Vorausrichter gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die zweite Ausführungsform entspricht der ersten Ausführungsform mit zwei Ausnahmen. Erstens entfallen der Träger 24 und der Pneumatikzylinder 33. Zweitens weist die Plattform 20 zwei Schlitze 28 auf. Die Schlitze 28 sind so angeordnet und geformt, dass sie zwei Zinken der Gabel 60 des Roboters entsprechen.
Um das Substrat 100 von der Gabel 60 auf die Plattform 20 zu übertragen, wird die Gabel 60 in eine Position oberhalb der Plattform 20 bewegt. Nun befindet sich das Substrat 100 oberhalb der Plattform 20. Dann wird die Gabel 60 in eine Position unterhalb der Plattform 20 abgesenkt, wobei die Zinken der Gabel 60 in die Schlitze 28 eingeführt werden. So wird das Substrat 100 von der Gabel 60 auf die Plattform 20 übertragen. Dann wird die Gabel 60 aus dem Vorausrichter herausgefahren, d. h. die Zinken der Gabel 60 werden aus den Schlitzen 28 herausgefahren.
Der vorgenannte Prozess wird umgekehrt, um das Substrat 100 von der Plattform 20 auf die Gabel 60 zu bringen. Dann kann das Substrat 100 anderen Aufgaben unterzogen werden.
Die Elektroden 22 werden auf den Aufnahmeflächen 21 und 25 verwendet, um elektrostatische Felder zu erzeugen, die das Substrat 100 anziehen. Daher ziehen die Aufnahmeflächen 21 und 25 das Substrat 100 ordnungsgemäß an, selbst wenn das Substrat 100 einen starken Verzug aufweist. Darüber hinaus glättet die Aufnahmefläche 21 das Substrat 100, um eine effektive Ausrichtung des Substrats 100 zu ermöglichen. Darüber hinaus besteht während des Transfers und der Ausrichtung des Substrats 100 im wesentlichen kein Risiko einer Beschädigung des Substrats 100.
Die vorliegende Erfindung wurde durch die Darstellung der Ausführungsbeispiele beschrieben. Der Fachmann kann Variationen von den Ausführungsbeispielen ableiten, ohne vom Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher schränken die Ausführungsbeispiele den in den Ansprüchen definierten Umfang der vorliegenden Erfindung nicht ein.

Claims

Ein Vorausrichter für ein Substrat, das mit einem Ausrichtungsabschnitt ausgebildet ist, wobei der Vorausrichter umfasst: eine Basis (10); eine Dreheinheit mit einem in die Basis (10) eingesetzten Motor (31) und einer vom Motor (31) gedrehten Achse (32); eine Plattform (20), die koaxial mit der Achse (32) verbunden ist und eine mit Elektroden (22) ausgebildete Aufnahmefläche (21) zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes zum Anziehen des Substrats umfasst; und eine Erfassungseinheit (40), die ein auf der Basis (10) angeordnetes Gehäuse (41) und einen in dem Gehäuse (41) beweglichen Sensor (42) umfasst, um den Ausrichtungsabschnitt des Substrats zu erfassen.
Der Vorausrichter nach Anspruch 1, wobei die Plattform (20) den Ausrichtungsabschnitt des Substrats nicht erreicht und ein Durchmesser der Plattform (20) größer als ein Drittel eines Durchmessers des Substrats ist, um der Plattform (20) zu ermöglichen, das gesamte Substrat flach zu machen.
Der Vorausrichter nach Anspruch 1, ferner einen Träger (24) umfassend, der zwischen einer unteren Position, die mit der Plattform (20) koplanar oder niedriger als diese ist, und einer oberen Position, die höher als die Plattform (20) ist, beweglich ist, wobei die Plattform (20) das Substrat trägt, wenn der Träger (24) in der oberen Position ist, und der Träger (24) das Substrat trägt, wenn der Träger (24) in der oberen Position ist.
Der Vorausrichter nach Anspruch 3, ferner einen Zylinder (33) umfassend, der in die Basis (10) eingesetzt und mit einer Kolbenstange (34) versehen ist, die mit dem Träger (24) verbunden ist.
Der Vorausrichter nach Anspruch 3, wobei der Träger (24) eine mit Elektroden (22) versehene Aufnahmefläche (25) umfasst.
Der Vorausrichter nach Anspruch 1, wobei die Plattform (20) zwei Schlitze (28) umfasst, die zwei Zinken einer Gabel (60) entsprechen, um das Substrat in den Vorausrichter hinein- und herauszubringen.
Der Vorausrichter nach Anspruch 1 umfasst ferner eine Translationseinheit (35) zum Bewegen der Dreheinheit relativ zur Erfassungseinheit (40) entlang einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Vorausrichters, das die folgenden Schritte umfasst: Versehen eines Substrats mit einem Ausrichtungsabschnitt (S11); Einführen des Substrats in den Vorausrichter (S12); Erzeugen eines elektrostatischen Feldes auf dem Vorausrichter, um das Substrat anzuziehen (S13); Drehen des Substrats, um zu ermöglichen, dass der Ausrichtungsabschnitt des Substrats von dem Vorausrichter erfasst wird (S14); und Entfernen des Substrats aus dem Vorausrichter (S15).