DE102023100812A1 - Substratladevorrichtung - Google Patents

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Abstract

Eine Ladevorrichtung umfasst einen Vorausrichter und einen Transporter. Der Vorausrichter umfasst eine Basis, einen Bewegungsmechanismus, eine Plattform und eine Erfassungseinheit. Der Bewegungsmechanismus umfasst eine in die Basis eingesetzte Achse. Die Plattform ist koaxial mit der Achse verbunden und mit einer Aufnahmefläche versehen, die ein elektrostatisches Feld erzeugt, um ein Substrat anzuziehen. Die Erfassungseinheit befindet sich auf der Basis und dient zum Erfassen eines Ausrichtungsbereichs des Substrats. Der Transporter enthält eine Gabel, die mit einer Greiffläche versehen ist, die ein elektrostatisches Feld erzeugt, um das Substrat anzuziehen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Substrat und insbesondere auf eine Ladevorrichtung zum Laden eines Substrats mit einer Dicke von 200 Mikrometern oder dünner.
  • 2. VERWANDTER STAND DER TECHNIK
  • Verschiedene Geräte werden verwendet, um Aufgaben auf einem Substrat auszuführen, wie etwa Inspektion, Bildgebung, Drucken, Bestrahlung mit Laser und Schneiden. Jedes Gerät wird nur zur Ausführung einer der Aufgaben verwendet. Daher wird das Substrat von einem Gerät zu einem anderen Gerät transportiert. Das Substrat wird schwerwiegende und irreparable Schäden erleiden und muss entsorgt werden, wenn es bei der Bewegung zu einer Fehlausrichtung kommt.
  • Zum Be- und Entladen des Substrats wird häufig eine Ladevorrichtung verwendet. Die Ladevorrichtung umfasst einen Transporter und einen Vorausrichter. Der Transporter wird verwendet, um das Substrat zwischen den Lade-/Entladeöffnungen der Geräte, dem Vorausrichter und einer Werkbank zu bewegen.
  • Bei dem Substrat handelt es sich häufig um ein Verbundsubstrat, das aus verschiedenen Metallarten besteht, die unterschiedliche Werte der Duktilität aufweisen. Daher verzieht sich das Substrat nach dem Schleifen und Polieren oft, wenn die Dicke des Substrats kleiner als 200 µm, 100 µm oder sogar 50 µm ist und der Durchmesser des Substrats größer als 8, 12 oder sogar 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, so dass die Öffnungen 201 das Substrat 100 nicht richtig ansaugen können. Aufgrund einer solchen unzureichenden Ansaugung kann es zu Ausrichtungsfehlern kommen. Im schlimmsten Fall könnte das Substrat 100 von der Plattform 200 weggeschleudert werden, aufgrund der Drehung der Plattform 200. Sollte die Ansaugung zu stark sein, könnte das Substrat 100 zudem Risse bekommen, die die Qualität und den Ertrag des Substrats 100 beeinträchtigen würden.
  • Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, die im Stand der Technik aufgetretenen Probleme zu beseitigen oder zumindest zu mildern.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Ladevorrichtung zum festen Halten eines Substrats bereitzustellen.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ladevorrichtung bereitzustellen, die ein Substrat festhält, ohne dass die Gefahr besteht, das Substrat zu beschädigen.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ladevorrichtung zum Abflachen eines Substrats für eine effektive Vorjustierung bereitzustellen.
  • Um die vorgenannten Ziele zu erreichen, umfasst die Ladevorrichtung einen Vorausrichter und einen Transporter. Der Vorausrichter umfasst eine Basis, einen Bewegungsmechanismus, eine Plattform und eine Erfassungseinheit. Der Bewegungsmechanismus umfasst eine in die Basis eingesetzte Achse. Die Plattform ist koaxial mit der Achse verbunden und mit einer Aufnahmefläche versehen, die ein elektrostatisches Feld erzeugt, um ein Substrat anzuziehen. Die Erfassungseinheit befindet sich auf der Basis und dient zum Erfassen eines Ausrichtungsabschnitts des Substrats. Der Transporter enthält eine Gabel mit einer Aufnahmefläche, die ein elektrostatisches Feld erzeugt, um das Substrat anzuziehen.
  • 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 der bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei:
    • 1 eine Seitenansicht eines Teils eines konventionellen Vorausrichters, der ein Substrat ansaugt ist;
    • 2 eine perspektivische Ansicht einer Ladevorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
    • 3 eine perspektivische Ansicht eines Vorausrichters und eines Transporters der in 2 gezeigten Ladevorrichtung ist;
    • 4 eine Querschnittsansicht des in 3 dargestellten Vorausrichters und Transportmechanismus ist;
    • 5 eine Draufsicht auf den in 4 dargestellten Vorausrichter ist;
    • 6 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb des in 3 gezeigten Vorausrichters ist;
    • 7 eine Querschnittsansicht des Vorausrichters und des Transporters in einer anderen Position als in 4 dargestellt ist;
    • 8A eine Querschnittsansicht eines Substrats ist, das auf eine Plattform des in 7 gezeigten Vorausrichters gelegt wurde; und
    • 8B eine Querschnittsansicht des Substrats in einer anderen Position als in 8A dargestellt ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Bezugnehmend auf 2, umfasst ein Ladegerät einen Vorausrichter 10 und einen Transporter 30 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Ladevorrichtung kann eine eigenständige Vorrichtung oder ein Teil einer Maschine 500 zur Verarbeitung eines Substrats 100 sein. Die Maschine 500 kann beispielsweise zum Prüfen, Schneiden, Laserbestrahlen und Montieren des Substrats 100 eingesetzt werden. Die Maschine 500 umfasst eine Werkbank 501 zur Aufnahme des Substrats 100, ein Arbeitsmodul 502 zur Bearbeitung des Substrats 100 und eine Lade-/Entladeöffnung 505, über die das Substrat 100 auf die Werkbank 501 geladen oder von ihr entladen wird. Der Transporter 30 kann das Substrat 100 zwischen dem Arbeitstisch 501, der Lade-/Entladeöffnung 505 und dem Vorausrichter 10 bewegen.
  • Bezugnehmend auf 3, umfasst ein Vorausrichter 10 eine Basis 11, einen Bewegungsmechanismus 12, eine Erfassungseinheit 15 und eine Plattform 20 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Der Vorausrichter 10 richtet ein Substrat 100 aus, das mit einem Ausrichtungsabschnitt 105 versehen ist, der eine Kerbe an einem im Wesentlichen kreisförmigen Rand aufweist. In einer anderen Ausführungsform kann der Ausrichtungsabschnitt 105 jedoch anstelle der Kerbe auch eine Fläche aufweisen.
  • Die Basis 11 ist ein hohles Element, das sich in der Maschine 500 befindet. Der Bewegungsmechanismus 12 ist in die Basis 11 eingesetzt. Die Erfassungseinheit 15 ist auf der Basis 11 gelagert. Die Translationseinheit des Bewegungsmechanismus 12 bewegt die Plattform 20 relativ zur Erfassungseinheit 15.
  • Die Plattform 20 umfasst eine Aufnahmefläche 21 an einem oberen Ende. Die Aufnahmefläche 21 wird verwendet, um das Substrat 100 zu kontaktieren. Auf der Aufnahmefläche 21 sind Elektroden angeordnet. Die Elektroden 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 12 umfasst eine Dreheinheit, eine Hebeeinheit und eine Translationseinheit. Die Dreheinheit rotiert die Plattform 20. Die Hebeeinheit ist koaxial mit der Plattform 20. Darüber hinaus ist die Hebeeinheit relativ zur Plattform 20 auf und ab beweglich.
  • Die Dreheinheit umfasst eine Achse 13, die von einem Motor (nicht nummeriert) angetrieben wird. Die Achse 13 ist koaxial mit der Plattform 20 verbunden. Somit dreht der Motor die Plattform 20 über die Achse 13. Ein Schleifring kann verwendet werden, um die Elektroden bei der Drehung der Plattform 20 elektrisch mit dem elektrostatischen Generator verbunden zu halten.
  • Die Hebeeinheit umfasst einen Träger 24, der von einem Pneumatikzylinder (nicht nummeriert) angetrieben wird. In einer anderen Ausführungsform kann der Pneumatikzylinder durch einen Hydraulikzylinder ersetzt werden.
  • Die Träger 24 besteht vorzugsweise aus einer einzigen Stange, die koaxial in die Achse 13 eingesetzt ist, die ein Hohlelement ist. In einer anderen Ausführungsform kann die Träger 24 drei Stangen umfassen. Der Träger 24 weist an einem oberen Ende eine Aufnahmefläche 25 auf. Auf der Aufnahmefläche 25 sind Elektroden (nicht nummeriert) angeordnet. Die Elektroden ermöglichen es der Aufnahmefläche 25, das Substrat 100 elektrostatisch anzuziehen. Der Träger 24 ist durch eine mittig in der Plattform 20 angebrachte Öffnung ausziehbar, so dass die Aufnahmefläche 25 zwischen einer unteren und einer oberen Position beweglich ist, ohne die Drehung der Plattform 20 zu beeinträchtigen. 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).
  • Die Erfassungseinheit 15 erfasst das Substrat 100 ab. Die Erfassungseinheit 15 kann eine optische, bildgebende oder mechanische Erfassungseinheit sein.
  • Bezugnehmend auf 3, ist der Transporter 30 vorzugsweise ein Roboter mit sechs oder sieben Achsen. Der Transporter 30 umfasst eine Gabel 31 oder einen anderen Endeffektor zur Translation und Rotation. Mindestens eine von zwei gegenüberliegenden Flächen der Gabel 31 ist eine Aufnahmefläche 32, die mit Elektroden (nicht nummeriert) versehen ist, um ein elektrostatisches Feld auf der Aufnahmefläche 32 der Gabel 31 zu erzeugen, damit die Aufnahmefläche 32 das Substrat 100 elektrostatisch anziehen kann. Dadurch wird das Substrat 100 während seiner Bewegung relativ zur Gabel 31 in Position gehalten.
  • Wie bereits erwähnt, können die Aufnahmefläche 32 und der Kontakt 21 das Substrat 100 abholen, das so dünn wie 200 Mikrometer oder dünner ist. Somit kann die Maschine 500 das Substrat 100 sicher handhaben. Außerdem kann die Aufnahmefläche 21 das Substrat 100 flach halten, um eine ordnungsgemäße Bearbeitung des Substrats 100 zu ermöglichen.
  • Um das Substrat 100 auszurichten, führt die Maschine 500 einen Prozess aus, der unter Bezugnahme auf 6 beschrieben wird.
  • In S21 wird das Substrat 100 in der Lade-/Entladeöffnung 505 der Maschine 500 bereitgestellt.
  • In S22 zieht die Aufnahmefläche 32 der Gabel 31 das Substrat 100 elektrostatisch an.
  • In S23 übergibt der Transporter 30 das Substrat 100 auf die Plattform 20 des Vorausrichters 10. Zu Beginn bewegt der Zylinder 33 den Träger 24 in die obere Position. Dann bewegt die Gabel 31 das Substrat 100 in eine Position oberhalb des Trägers 24. Dann senkt sich die Gabel 31 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 31 den Vorausrichter 10. Dann bewegt der Pneumatikzylinder 33 die Träger 24 in die untere Position, wodurch das Substrat 100 auf die Plattform 20 gelegt wird.
  • In einer anderen Ausführungsform bewegt sich der Träger 24 während der Bewegung in die obere Position über die Gabel 31 hinaus. So nimmt der Träger 24 das Substrat 100 von der Gabel 31, ohne dass die Gabel 31 abgesenkt werden muss.
  • Bei S24 zieht die Aufnahmefläche 21 der Plattform 20 das Substrat 100 elektrostatisch an und glättet es. Zu diesem Zweck erzeugen die Elektroden 22 ein elektrostatisches Feld auf der Aufnahmefläche 21, um das Substrat 100 anzuziehen. 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 der Aufnahmefläche 21 hinaus erstreckt, koplanar mit dem anderen Teil des Substrats 100.
  • Bei S25 richtet der Vorausrichter 10 das Substrat 100 aus.
  • Bei S26 holt die Gabel 31 das ausgerichtete Substrat 100 von dem Vorausrichter 10 ab.
  • Bei S27 übergibt die Gabel 31 das ausgerichtete Substrat 100 an die Werkbank 501 der Maschine 500.
  • Bei S28 bearbeitet die Maschine 500 das ausgerichtete Substrat 100.
  • Bei S29 übergibt der Transporter 30 das bearbeitete Substrat 100 an die Lade-/Entladeöffnung 505.
  • Bezugnehmend auf 5, ist ein Vorausrichter 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die zweite Ausführungsform entspricht der ersten Ausführungsform mit zwei Ausnahmen. Erstens entfallen die 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 31 des Roboters entsprechen.
  • Um das Substrat 100 von der Gabel 31 auf die Plattform 20 zu übertragen, wird die Gabel 31 in eine Position oberhalb der Plattform 20 bewegt. Nun befindet sich das Substrat 100 oberhalb der Plattform 20. Dann wird die Gabel 31 in eine Position unterhalb der Plattform 20 abgesenkt, wobei die Zinken der Gabel 31 in die Schlitze 28 eingeführt werden. So wird das Substrat 100 von der Gabel 31 auf die Plattform 20 übertragen. Dann wird die Gabel 31 aus der Vorrichtmaschine 10 herausgefahren, d. h. die Zinken der Gabel 31 werden aus den Schlitzen 28 herausgefahren.
  • Der vorgenannte Vorgang wird umgekehrt, um das Substrat 100 von der Plattform 20 auf die Gabel 31 zu bringen. Dann kann das Substrat 100 anderen Aufgaben unterzogen werden.
  • Die Elektroden werden auf den Aufnahmeflächen 21, 25 und 32 verwendet, um elektrostatische Felder zu erzeugen, die das Substrat 100 anziehen. Daher ziehen die Aufnahmeflächen 21, 25 und 32 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 (9)

  1. Eine Ladevorrichtung, umfassend: einen Vorausrichter (10) mit: einer Basis (11); einen Bewegungsmechanismus (12) mit einer in die Basis (11) eingesetzten Achse (13); eine Plattform (20), die koaxial mit der Achse (13) verbunden und mit einer Aufnahmefläche (21) ausgebildet ist, die zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes betreibbar ist, um ein Substrat anzuziehen; und eine Erfassungseinheit (15), die sich auf der Basis (11) befindet und zum Erfassen eines Ausrichtungsabschnitts des Substrats betreibbar ist; und ein Transporter (30) mit einer Gabel (31), die mit einer Aufnahmefläche (32) ausgebildet ist, die zum Erzeugen eines elektrostatischen Feldes betreibbar ist, um das Substrat (100) anzuziehen.
  2. Ladevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bewegungsmechanismus (12) betreibbar ist, um die Plattform (20) relativ zu der Erfassungseinheit (15) zu bewegen, wodurch das Substrat (100) relativ zu der Erfassungseinheit (15) bewegt wird.
  3. Ladevorrichtung 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, damit die Plattform (20) das gesamte Substrat flach machen kann.
  4. Ladevorrichtung nach Anspruch 1, der ferner einen Träger (24) umfasst, 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.
  5. Ladevorrichtung nach Anspruch 4, ferner mit einem Zylinder (33), der in die Basis (11) eingesetzt und mit einer Kolbenstange (34) versehen ist, die mit dem Träger (24) verbunden ist.
  6. Ladevorrichtung nach Anspruch 4, wobei der Träger (24) eine mit Elektroden (22) versehene Aufnahmefläche (25) aufweist.
  7. Ladevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Plattform (20) zwei Schlitze (28) aufweist, die zwei Zinken einer Gabel (60) entsprechen, um das Substrat in den Vorausrichter und aus diesem heraus zu bringen.
  8. Ladevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Bewegungsmechanismus (12) zum Bewegen der Plattform (20) relativ zur Erfassungseinheit (15) entlang einer X-Achse, einer Y-Achse und einer Z-Achse betätigt werden kann.
  9. Ein Verfahren zum Betreiben eines Vorausrichters, das die folgenden Schritte umfasst: Bereitstellen einer Substratbearbeitungsmaschine mit einer Lade-/Entladeöffnung und einer Werkbank; Bereitstellen eines Vorausrichters; Bereitstellen eines Transporters; Laden des Substrats auf die Be-/Entladeöffnung (S21); Verwenden des Transporters, um ein elektrostatisches Feld zu erzeugen, um das Substrat anzuziehen und das Substrat von der Lade-/Entladeöffnung zu dem Vorausrichter zu übertragen (S23); Verwenden eines Vorausrichters zur Erzeugung eines elektrostatischen Feldes, um das Substrat anzuziehen (S24); Verwenden eines Vorausrichters zur Ausrichtung des Substrats (S25); Verwenden des Transporters zum Erzeugen eines elektrostatischen Feldes, um das Substrat anzuziehen (S26); und Verwenden des Transporters, um das Substrat von dem Vorausrichter auf die Werkbank zu übertragen (S27); Verwenden der Substrat-Bearbeitungsmaschine zum Bearbeiten des Substrats (S28); und Verwenden des Transporters, um das bearbeitete Substrat 100 zur Lade-/Entladeöffnung zu transportieren (S29).
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