DE2101335C3 - Werkstückzuführ und Haltevorrichtung für die Bearbeitung von kleinen Werkstücken - Google Patents
Werkstückzuführ und Haltevorrichtung für die Bearbeitung von kleinen WerkstückenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Werkstückzufiihr- und Haltevorrichtung für die Bearbeitung von kleinen
Werkstücken, mit einem schrittweise fortschaitbaren Drehtisch mit einer Anzahl von Halteköpfen, mittels
deren die Werkstücke aufeinanderfolgend einer Mehrzahl von am Umfang des Drehtisches stationär
angeordneten Bearbeitungsstationen zugeführt werden, und mit einer Belade- und einer Entladestation
für die Werkstücke. Hierbei handelt es sich bevorzugt um Werkstücke, die im Zuge der Herstellung von
Komponenten integrierter Schaltungen verarbeitet werden, wie z. B. Halbleiterplättchen mit einer sensibilisierten
Fläche.
Dei dieser Anwendung werden die Halbleiterplättchen einseitig mit einer Photowiderstandsschicht versehen
und anschließend mit einer Maske abgedeckt, belichtet und schließlich entwickelt, je nachdem, ob
eine positive oder negative Photowiderstandsschicht verwendet wird; sodann müssen bestimmte Fliichenberciche
gespült werden, und vor dem anschließenden
Ätzen ist ein Trocken Vorgang erforderlich.
Durch die US-Patentschrift 3416440 ist eine Vorrichtung dieser Art bekannt, welche zur Durchführung
derartiger Bearbeitungsvorgänge, nämlich zum automatischen Aufbringen von elektrischen Schaltungsmustern auf Trägerplatten dient und speziell darauf
gerichtet ist, daß die Unterschiede in der Dicke der Werkstücke selbsttätig ausgeglichen werden, derart,
daß die Platten ohne manuelle Einstellung oder be-
> sondere Überwachung unabhängig von ihrer Dicke stets mit der Oberfläche in der gewünschten Arbeitsebene
zu liegen kommen.
Nach den bekannten Verfahren wird für derartige Bearbeitungsgänge eine Anzahl Werkstücke auf Trä-
> gerplatten aufgesetzt und so aufeinanderfolgend in die
betreffenden Bearbeitungsstationen eingelegt, z. B. in ein Entwicklerbad eingetaucht. Nach dem anschließenden
Spülgang werden die Werkstücke mittels Zufuhr von Warmluft, vorzugsweise in einem Ofen, ge-
■ trocknet. Diese Bearbeitungsmethode ist verhältnismäßiglangsam
und erfordert eine ständige Beaufsichtigung, und überdies sind die mit dieser Arbeit
betrauten Personen den zum Teil schädlichen Dämpfen ausgesetzt. Außerdem ergibt die manuelle Hand-
habung beim Transport der Werkstücke ein erhöhtes Risiko der BeschädigungeinzelnerTeile mit der Folge
hoher Ausschußraten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Transporteinrichtung für kleine Werkstücke, insbe-
, sondere der vorher bezeichneten Art, zu schaffen, mit der der Transport der Werkstücke durch verschiedene
Bearbeitungsstationen vollautomatisch durchgeführt werden kann, und die dennoch eine gewisse Flexibilität
aufweist, indem die Anzahl der Bearbeitungsgänge
ι für die Werkstücke variiert werden kann, ohne daß
eine zeitaufwendige Umrüstung der Einrichtung notwendig ist. Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung
dadurch gelöst worden, daß die radial bewegbar geführten, taktweise synchron in die Bearbeitungsstationen
einschiebbaren Halteköpfe jeweils zu Haltekopfgruppen zusammengefaßt sind und mit zugeordneten
Gruppen von Bearbeitungsstationen derart zusammenwirken, daß die ersten Halteköpfe aller
Gruppen zugeordnete erste Bearbeitungsstationen, die zweiten Halteköpfe al!er Gi.jppen zugeordnete
zweite Bearbeitungsstationen usw. durchlaufen.
Bei der erfindungsgemäßen Einrichtung werden die Halteköpfe für die Werkstücke zum Einführen in die
Bcarbeitungsstationen vorzugsweise jeweils in radialer Richtung auswärts und anschließend wieder einwärts
bewegt, und der besondere Vorteil der Einrichtung nach der Erfindung besteht darin, daß durch die
gruppenweise Anordnung von Halteköpfen und Bearbeitungsstationen unterschiedlich zu bearbeitende,
jedoch ähnliche Werkstücke gleichzeitig verarbeitet werden können; ist eine höhere Anzahl von Bearbeitungsvorgängen
erforderlich, so kann mit der erfindungsgemäßen Einrichtung lediglich durch eine einfache
Umrüstung die Anzahl der Bearbeitungsvorgänge verdoppelt werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen in einem Ausführungsbeispiel beschrieben,
wobei Halbleiterplättchen durch eine Mehrzahl von Sprühstationen bzw. gleichartig ausgebildeten
Trockenstationen zur Beschichtung bzw. Bearbeitung der unteren Flächen aufeinanderfolgend vollautomatisch
transportiert werden. Es zeigt
Fig. 1 inschematischer Darstellungeine Draufsicht auf eine Drehtisch-Transporteinrichtung mit Belade-
und Entladestation,
Fig. 2 eine vergrößerte Teilansicht der Einrichtung nach Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt in der Ebene 3-3 der Fig. 2,
Fig. 4 eine weitere vergrößerte Teilansicht der
Einrichtung nach Fig. 1,
Fig. 4A eine Alternativausführung der in Fig. 4
dargestellten Anordnung,
Fig. 4B eine Teil-Seitenansicht der Ausführungsform gemäß Fig. 4A,
Fig. 5 eine Draufsicht auf den Verteiler der Zentralsteuerung der in den F ig. 1 bis 3 dargestellten Einrichtung,
Fig. 6 eine Schnittansicht in der Ebene 6-6 der Fig. 5,
Fig. 7 eine Seitenansicht der in den Fig. 1 und 4 dargestellten Einrichtung,
Fig. 8 eine vergrößerte Schnittansicht der Darstellung nach Fig. 7,
Fig. 9 eine vergrößerte Schnittansichi der Haltekopfanordnung
der Einrichtung nach den Fig. I bis 4,
Fig. 10 eine Schnittansicht einer der am Umfang der Einrichtung nach den Fig. 1 bis 4 verteilten Bearbeitungsstationen,
Fig. 11 ein Zeitdiagrarnin für den Ablauf der Arbeitsgänge,
Fig. 12 wie die Fig. 12A und 12B zusammenzusetzen sind, und
Fig. 12A, 12Bein Blockschaltbild der Einrichtung nach den Fig. 1 bis 4.
Die in Fig. 1 dargestellte Zufuhr- und Haltevorrichtung 10 für die Bearbeitung von Werkstücken 11
besteht aus einem Rahmen 12, in dem ein Drehtisch 13 mit radial hin- und herbewegbaren Haltekopf gruppen
25 gelagert ist, wobei jede der H al te kopf gruppe η 25 aus zwei Halteköpfen 2SA, 25 B besteht. Am Umfang
des Drehtisches 13 sind eine Anzahl Bearbeitungsstationsgruppen 50 verteilt, in welche die Halteköpfe
25/1, 25 B zum Zwecke der Bearbeitung der Werkstücke 11 bewegt werden können. Jede Bearbeitungsstationsgruppe
50 besteht aus Bearbeitungsstationen SOA, 50B, und der Schrittvorschub des Drehtisches
13 wird so gesteuert, daß jeweils die Halteköpfe 2SA in die Bearbeitungsstationen SOA
und die Halteköpfe 255 in die Bearbeitungsstationen 50ß bewegt werden.
Zur Zufuhr der Werkstücke 11 zu den Halteköpfcn dient eine Beladestation 14 und zur Entnahme eine
Entladestation 15, mit pneumatischen Förderkanälen 75 und 76, und gemäß Fig. Il werden die Werkstücke
aus Werkstückträgern 16 und 17 zugeführt bzw. in diese zurückgeführt, die synchron mit den Drehschritten
des Drehtisches 13 durch Drehschrittsteuerungen 16/1 und 17/4 geschaltet werden.
Die pneumatischen Förderkanäle
Die pneumatischen Förderkanäle 75, 76 bestehen aus sich unter spitzem Winkel miteinander vereinigenden
Kanalteilen ISA, ISB bzw. 76/1, 76B. Der
Förderkanal 75 ist gemäß den Fig. 7 und 8 aus Seitenwänden 77 und einer Bodenplatte 78 sowie einer in
einem bestimmten Abstand darüber angeordneten Lochplatte 79 gebildet, wodurch eine Druckkammer
80 entsteht. Der Druckkammer 80 wird über einen Anschluß 81/4 Druckluft zugeführt, welche durch die
Lochplatte 79 gelangt und in der Druckkammer 80 einen Luftfilm zur berührungsfreien Lagerung der
Werkstücke 11 bildet. Aus Fig. 8 geht hervor, daß die Förderkanäle 75 unter einer geringen Neigung angeordnet
sind, nämlich einem Winkel a = 1 bis 4° gegen die Horizontale. Entsprechend sind auch die
pneumatischen Förderkanäle 76 geneigt, und zwar so, daß die an der Entladestation 15 von den Haltekopfgruppen
25 entnommenen Werkstücke zum Werkstückträger 17 gelangen. Die Werkstücke 11 sind, wie
noch erläutert werden wird, so ausgerichtet, daß ihre beschichtete Fläche nach unten zeigt.
Um die Werkstücke 11 bei ihrer Zufuhr zum Beladen der Halteköpfe 25/1, 25 B zur Ruhe zu bringen,
ist die Lochplatte 79 gemäß Fig. 7 mit einem Ende 79/1 neben einer Vertiefung 81 ausgebildet, wobei
das Ende 79 A unter den Halteköpfen in deren ausgefahrener Stellung liegt. Die Vertiefung 81 stellt eine
/.ur unteren Fläche der Halteköpfe parallele Ebene mit einem geringen Abstand dar. Um zu verhindern,
daß ein Werkstück beim Verlassen des Endes 79/1 der Lochplatte 79 über den Haltekopf hinausgelangt,
ist am Umfang der Vertiefung 81 eine Leitschiene 82 vorgesehen, und die Vertiefung 81 wird über einen
Anschluß mit Druckluft versorgt, was zur Folge hat, daß die Werkstücke etwas angehoben werden und
eine Berührung der Unterseite de,- Werkstücke mit einem der benachbarten Teile verhindert wird.
Mit dem Einsetzen eines Werkstückes in den pneumatischen Förderkanal 75 beginnt ein Arbeitstakt der
Einrichtung, ausgelöst über eine photoelektrische Abtastvorrichtung. Wie Fig. 7 zeigt, sind in der Lochplatte
79 Photozellen 84 und 85 angeordnet, welche die Zufuhr von Werkstücken durch die Kanalteile
ISA, 75B feststellen. Hierzu sind oberhalb der Photozellen
84, 85 gefilterte Lichtquellen 36, 87 in einer Halterung 88 befestigt. Beim Transport von Werkstücken
mit unbelichteten, sensitivierten Flächen an der Unterseite, wie z. B. auch »Wafer« genannte
Halbleiterplättchen, müssen, wie in den Fig. 4 und 7 dargestellt, die Photozellen auf der Unterseite angebracht
sein. Zur aufeinanderfolgenden Zufuhr von Werkstücken in den Kanalteil 75 B und den Kanalteil
ISA ist eine Leitklappe 89 vorgesehen, die aus der in Fig. 4 ausgezogen gezeichneten Stellung i ι die
strichpunktiert gezeichnete Stellung verstellt werden kann. Eine ähnliche Leitklappe 90 im pneumatischen
Förderkanal 76 verhindert, daß beim Entladen an der Einmündung der Kanalteile 76/1 und 76 B die Werkstücke
sich gegenseitig berühren und beschädigen, denn die Leitklappe 90 hält in ihrer ausgezogen gezeichneten
Lage ein im Kanalteil 76/1 ankommendes Werkstück so lange fest, bis das Werkstück aus dem
benachbarten Kanalteil 76B in den pneumatischen
Förderkanal 76 gelangt ist.
Die pneumatischen Förderkanäle 75, 76 sind, wie Fig. 4 und 7 zeigen, mittels ihrer Lagerung an einem
Trägerpfosten 91, der seinerseits auf einer Platte 92 angeordnet ist, leicht demontierbar: Gemäß Fig. 4 ist
die Platts 92 mittels Schrauben 92/1, B und C befestigt
und somit bequem abschraubbar.
Die Werkstückhalteköpfe und deren Steuerung
Die Haltekopfgruppen 25 mit den Halteköpfen 2SA, 2SB dienen zum Festhalten der Werkstücke 11
bei deren Transpc. t in die einzelnen Bearbeitungsstationen 50 und aus diesen Stationen heraus. Gemäß
Fig. ° besteht jeder Haltekopf 2SA, 2SB aus einem
Block 26 mit einer Anlagefläche 27 an de. Unterseite. Diese ist von einem abgesetzten Ringbereich 30 umgeben,
und innerhalb dessen und konzentrisch hierzu ist eine Ringnut 28 angeordnet, die, wie durch Pfeile
angedeutet, an Vakuumleitungen 29 angeschlossen ist. Das strichpunktiert dareestellte Werkstück 11 luut
somit gemäß Fig. 9 in einem gewissen Abstand vorn Ringbereich 30 an der Anlagefläche 27 an. Der Ringbereich
30 ist über zwei konzentrische Ringnuten 31.
32 und Leitungen 31/4 bzw. 32/1 über eine Kammer
33 an eine Druckquelle angeschlossen. Auf diese
Weise werden die Werkstückteile benachbart /um Ringbereich 30 und die untere Fläche des Werkstücks
11 frei von Verunreinigungen gehalten.
Die Halteköpfe 25/4, 25W einer Haltekopfgruppe
25 sind jeweils an gemeinsame Vakuum- und Druckleitungen angeschlossen, wozu je ein Schlauch 124
und 125 für Vakuum bzw. Überdruck an einen Verteiler 140 angeschlossen ist, der die Leitungen zur
Versorgung der Halteköpfc 25/4, 25 B über Kanäle
124/1 und 125/1 aufteilt (Fig. 2 und 9).
Während der Drehbewegung des Drehtisches 13 in Richtung des Pfeiles gemäß Fig. 1 zur Zufuhr der
H al te kopf gruppe η 25 zu den Bearbeitungsstationen 50zwischen der Bclsdost?'·"" 14 und der F.ntliiilrst»-
tion 15 ist ein Verteiler 100 gemäß den F-"ig. 1. 5 und
(S zur Steuerung des Unterdruckes und des Uberdrukkes in jedem einzelnen H al te kopf 25/1, 25/? wirksam.
Der Verteiler 100 ist im oberen Bereich der Hinrichtung unter einer Deckplatte 24 angeordnet und besteht
aus einer Oberplatte 101 und einer Untcrplattc 121, wobei die Oberplatte 101 am Rahmen 12 mittels
eines Drehmomentbegrenzers 102 gesichert ist. Fig. 1,5 und 6. Die Unterplatte 121 ist ihrerseits mittels
einer Klammer 122 an einem Basisring 123 (Fig. 3) befestigt, der einen Teil des Drehtisches 13
bildet. Die Unterplatte 121 führt somit zusammen mit dem Drehtisch 13 relativ zur feststehenden Oberplatte
101 eine Drehbewegung aus. Die Schläuche 124 und
125 zur Zufuhr von Unter- und Überdruck zu den Haltekopfgruppen 25 sind, wie Fig. 6 zeigt, mittels
Versehraubungen 126 an die Untcrplatte 121 angeschlossen, wobei die Schläuche 124 mit Radialkanälen
126 in Verbindungstehen, während die Schläuche 125 an Radialkanäle 128 in der Unterplatte 121 angeschlossen
sind; die Radialkanäle 128 sind länger als
die Kanäle 127. Jeder der Radialkanäle 127 steht mit zwei axial verlaufenden Kanälen 129 und 130 in Verpinuung,
die zu einer Dieiiiungbsciiciitc 131 mii geiinger
Reibung führen, welche zwischen der Oberplatte 101 und der Unterplatte 102 angeordnet ist. In ähnlieher
Weise münden in die Radialkanäle 128 axiale Kanäle 132, die ebenfalls zur Dichtungsscheibe 131
führen.
In der Oberplatte 101 sind Ringnuten 103, 104 vorgesehen, wobei die letztere mit dem Kanal 129 in
Verbindung steht und dadurch den Schlauch 124 mit Vakuum versorgt, während die Ringnut 103 zur Versorgung
des Schlauches 125 mit Überdruck mit dem Kanal 132 verbunden ist. Die Ringnuten 103,104 sind
ihrerseits mittels Verschraubungen 103/4 bzw. 104/4 an die entsprechenden Druckzufuhrleitungen angeschlossen.
Eine weitere Vakuumleitung 130/4 hat mit einer bogenförmigen Nut 130ß (in Fig. 5 gestrichelt
gezeichnet) Verbindung, die ihrerseits mit dem Kanal 130 (Fig. 6) verbunden werden kann, der über den
Radialkanal 127 an den Schlauch 124 für Unterdruck angeschlossen ist. Eine weitere, an die Oberplatte 101
angeschraubte Leitung 130C ist mit einer bogenförmigen Nut 130D verbunden, die ihrerseits mit dem
Schlauch 124 für Unterdruck verbunden werden kann, wen* die betreffende Haltekopfgruppe 25 mit
der Entladestation 15 ausgerichtet ist.
Mit der Zuführung eines Werkstücks 11 in die Vertiefung
81 am Anschluß 81/1 der Lochplatte 79 soll die entsprechende Haltekopfgruppe 25 drucklos sein.
His das Werkstück in der Vertiefung 8t zur Ruhe gekommen ist, so daß die Entstehung einer Turbulenz
in der Beladestation 14 verhindert wird. Gemäß Fig. 5 hat das Finde 104fl der Ringnut 104 einen bestimmten
Bogeninaß-Abstand vom Kanal 129, der seinerseits mit dem Vakuum-Schlauch 124 verbunden
ist. Weiterhin ist ein bestimmter Bogenmaß-Abstand des Endes 103 B der Ringnut 103 vom Kanal 132 erkennhar,
der an den Schlauch 125 für Überdruck angeschlossen ist. Sobald das Werkstück in der Vertiefung
81 zur Ruhe gekommen ist und unmittelbar bevor der Drehtisch 13 in eine Lage gelangt, in welcher
eine Haltekopfgruppe 25 in eine Bearbeitungsstation 50 einläuft, wird mittels eines (nicht dargestellten)
Ventils über die Leitung 130/1 Unterdruck zugeführt und dieser über den Schlauch 124 zu den
Halleköpfen geleitet, so daß das Werkstück, wie in
Fig.'' dargestellt, vom llalickopt angezogen wird.
Bei der Drehung des Drehtisches 13 von der BcIadestation
14 zur ersten Bearbeitungsstation 50 ist die Ringnut 104 mit dem Kanal 129 ausgerichtet, wodurch
so lange Unterdruck zugeführt wird, bis die Ringnut 104 endet. Gleichzeitig ist beim Beginn der
Drehbewegung des Drehtisches 13 der Kanal 132 mit der Ringnut 103 in Verbindung, wodurch dem
SchKuch 125 Druckluft zugeführt wird. Nach einer vollständigen Drehung einer Haltekopfgruppe 25
wird, wenn diese die Entladestation 15 erreicht, die
Ringnut 104 unwirksam und über die Leitung 130C mittels eines (nicht dargestellten) Ventils dem Kanal
130 Unterdruck zugeführt, der seinerseits mit dem Schlauch 124 in Verbindung sieht. Sobald die Haltekopfgruppe
25 eine Erhebung über den Kanalteilen 76/4. 76 B des pneumatischen Förderkanals 76 erreicht,
wird der Leimung 130C Überdruck zugeführt und dadurch das Werkstück in den Förderkanal 76
entladen. Bei der Stellung der Haltekopfgruppe 25 in der Entladestation 15 ist außerdem eine Entlüftungsöffnung
133 mit einer bogenförmigen Nut 133/1 ausgerichtet (Fig. 5).
-y -7—»_: Λ-- r\u 1„»»„ -in* ι An^ τ In
tcrplatte 121 dient eine zentrische Ausdrehung 135 in der Oberplatte 101, in die eine Nabe 136 der Unterplatte
121 ragt (Fig. 6). Eine durch einen Bolzen
138 geführte Kugel 137 ermöglicht eine Schwenkbewegung der Oberplatte 101 relativ zur Unterplatte
121, wobei die axiale Sicherung mittels einer Mutter
139 und eines Federringes 140/4 mit Stiften 141 und 143 sowie Druckfedern 142 und 144 erreicht wird.
Mittels dieser Anordnung kann ein bestimmter Ausgangsdruck zwischen der Oberplatte 101 und der Unterplatte
121 eingestellt werden.
Die Schrittsteuereinrichtung
Zur Steuerung des Schrittantriebes für den Drehtisch 13 und für die Hin- und Herbewegung der Haltekopfgruppen
25 sind gemäß Fig. 3 am Basisring 123 Nocken 145 angebracht, und zwar in einer der Zahl
der Drehschritte entsprechenden Anzahl und gleichmäßig am Umfang des Basisringes 123 verteilt. Mit
den Nocken 145 wirkt ein als unterbrochenes Schnekkengetriebe ausgebildeter Antrieb 146 zusammen,
der von einem Elektromotor 147 betrieben wird. Dieser Antrieb ist, obwchl nicht dargestellt, gleichzeitig
mit einer im Mittelpunkt der Einrichtung angeordneten Stange 148erbunden, welche die Hin- und Herbe-
21 Ol 335
wcgung stcucrl.
Für die Hin- und Herbewegung der llaltckopfgruppen 25 sind gcniiiß den Fig. 2 und 3 Kipphebel
149 mit dem Außenring 150 eines Wälzlagers 151 verbunden, dessen Innenring 152 mit dem oberen
finde 148/4 der Stange 148 verdrehtest verbunden
ist. Die Kipphebel 149 sind ihrerseits mit je einem Winkclhcbel 153 gelenkig verbunden, der im Punkt
153-1 schwenkbar gelagert ist und über eine Gabel
154 und einen Bolzen 156 auf eine radial längsbewegliehe, in einem Lagcrbloek 157 geführte Schubstange
155 antreibend wirksam ist. Der Lagcrbloek 157 ist
mittels einer Tragsäule 158 so mit dem Basisring verbunden, daß bei dessen Drehung die Stange 148, wie
in Fig. 3 durch den Doppclpfeil angedeutet ist, eine Auf- und Abhubbewegung ausführt und dementsprechend auch die Schubstangen 155 in radialer Richtung
hin und her geschoben werden.
Eine zylindrische Außenwand 159/1 und cine Ab-
npiSfiC λ5' SimCj mit OCT ΐjüSiripiriitC IAJ vci i'uiiui'ii
und dienen zum Schutz der zuvor beschriebenen Gctricbctcilc gegen Verschmutzung.
Die llaltckopfgruppen 25 sind mit den Schubstan
gen 155 über die Verteiler 140 und Lagerbügel IhO verbunden, welche an den Verlängerungen 124/1.
125/4 andenHalteköpfcn25ß, 25/1 angebracht sind.
Aus den Fig. 1 bis 3 geht weiterhin hervor, daß die Schubstangen 155 und die Schläuche 124, 125 von
Faltcnbälgcn 155/1 umgeben sind. An Anschlußstükken 161 der Lagerbügel 160 sind außerdem bogenförmige Dichtungen 170 angebracht, wobei Federn 162
de1' Dichtungen 170cinc begrenzte radiale Bewegung
relativ zum Drehtisch 13 gestatten. Der Zweck dieser Dichtungen ist im folgenden Abschnitt erläutert.
Fig. I zeigt eine Anzahl am Umfang des Drehtisches 13 angeordneter Bearbeitungsstationen, wobei, wie bereits erwähnt, jeweils zwei Stationen 50/1,
50U benachbart angeordnet sind. In diesen Bearbeitungsstationen werden von der Bcladestation 14 bis
zur Entladcstation 15 aufeinanderfolgend eine Anzahl Bearbeitungsvorgänge für das Werkstück ausgeführt.
Bei Halbleiter-Wafern kommen beispielsweise folgende Bearbeitungsvorgänge vor: Aufsprühen von
Entwicklungsflüssigkeit, Aufsprühen eines Spülmittels, Aufsprühen eines weiteren Entwicklers, erneutes
Spülen, Trocknen durch Zufuhr von Warmluft in zwei aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstationen.
Die in Fig. 10 dargestellte Sprühstation besteht aus
einer Kammer 175 mit einer für die Bearbeitungsstationen einer Gruppe gemeinsamen Glocke 176. Ein
Eingang 177 dient zum Einführen eines Haltekopfes 25 A, und im oberen Teil der Kammer 175 ist ein Leitkegel 178 angebracht. Zum Aufsprühen einer Flüssigkeit auf die untere Fläche des Werkstückes ist im unteren Teil der Kammer 175 ein Zerstäuber 179 mit
einem Zuführkanal 180 und einer Düse 182 angebracht. Der Zerstäuber 179 enthält weiterhin eine
Luft-Ringkammer 181. Aus einem Flüssigkeitsbehälter 184 wird das Sprühmittel 183, z. B. Entwicklerflüssigkeit oder ein Spülmittel, mittels durch eine Leitung 185 zugeführter Druckluft zum Zerstäuben der
Unterkante des Werkstückes 11 entnommen. Eine Abflußleitung 186 dient zur Entnahme überschüssiger
Flüssigkeit aus der Kammer 175.
Der Leitkegel 178 dient zur Ablenkung der am Werkstück 11 vorbeigesprühten Flüssigkeit, so daß
diese an der Innenseite der Wand der Kammer 175 zur Abflußleitung 186 gelangt. Hin Abluftschlauch
187 an der Rückseite der Glocke 176 dient zum Ableiten der zur Zerstäubung zugcfiihrten Luft, wobei
die darin enthaltenen Spriihmittclbcstandteilc wiedergewonnen werden können.
Beim Einführen des Haltckopfes 25A in die Kammer 175 durch den Eingang 177 hindurch deckt die
Dichtung 170, auf der eine weiche Schaumstoff fläche 171 angebracht ist, den Eingang 177 ab und verhindert dadurch das Austreten von Sprühmittcl oder Gasen aus der Kammer 175. Beginn und Ende des
Spriihvorgangcs werden über die Druckluftzufuhr gesteuert, wie später noch beschrieben wird.
Um mit der gleichen, in Fig. IO dargestellten Sprühstation einen Trocknungsvorgang ausführen zu
können, braucht man lediglich den Zerstäuber 179 gegen eine Heißluftdiise auszutauschen.
Werden zur Bearbeitung der einzelnen Werkstücke mein neailteiiuiigssiaiioneii ixMiöiigi, ais am umfang
des Drchtiscncs 13 angeordnet sind, so kann die Anzahl der mit der bisher beschriebenen Vorrichtung erreichbaren Bearbeitungsschritte auf einfache Weise
verdoppelt werden. Denn bisher ist davon ausgegangen worden, daß die mit den Halteköpfen 25/1 zugeführten Werkstücke nur den Bcarbcitungsstationen
50/1 zugeführt werden und die an den Halteköpfen 25 R befindlichen Werkstücke nur die Bearbeitungsstationen 503 durchlaufen; man kann aber auch die
Werkstücke zuerst den Bearbeitungsstationen SOB und anschließend den Bearbeitungsstationen SOA zuführen, denn jede der Bearbeitungsstationen SOA und
50B einer Gruppe 50 ist bezüglich der verwendeten Flüssigkeit, der zugeführten Flüssigkeitsmenge, Λιχ
Sprühzeit usw. einzeln steuerbar.
Wie bereits erwähnt, können die pneumatischen Förderkanäle 75, 76 durch Lösen der Schrauben
92A-C auf einfache Weise demontiert und an deren Stelle ein anderes Transportsystem 55 eingesetzt werden. Dieses besteht aus einem Zuführtransportkanal
75' und einem Entnahmetransportkanal 76'. Der Zuführtransportkanal 75' führt dem Haltekopf 25 B der
H al te kopf gruppe 25 ein Werkstück zu. während der Entnahmeiransportkanal 76' das entladene Werkstück vom Haltekopf 2SA abnimmt. Ein über die Zuführbahn 56 (Fig. 4B) ankommendes Werkstück
wird vom Haltekopf 25 B in seine Lage unterhalb des Haltekopfes 2SA befördert, welcher es daraufhin aufnimmt und durch die Stationen SOA hindurchführt,
bis der Entnahmetransportkanal 76' erreicht ist und das Werkstück entladen wird. Auf diese Weise kann,
wie zuvor erwähnt, die Anzahl der Bearbeitungsvorgänge für ein Werkstück verdoppelt werden.
Zum schnellen Transport des Werkstücks vom Haltekopf 25 B zum Haltekopf 2SA für den nachfolgenden Bearbeitungsschritt muß die Zuführbahn 56, deren Aufbau demjenigen der Förderkanäle 75, 76
ähnlich ist, eine mit einer gelochten Bodenplatte 57 versehen sein, deren Schräglage für den schnellen
Transport vom einen zum anderen Haltekopf ausreicht. Zum schnellen Anheben des Werkstückes
dient eine reaktionskraftbetriebene Hubvorrichtung 58, gemäß Fig. 4B bestehend aus einer oberen Fläche
SSA mit einer Vertiefung 59 zur Aufnahme des aus der Zuführbahn 56 ankommenden Werkstückes. Eine
DruckJuftquelle 60 erzeugt durch eine gelochte Platte 61 in der Vertiefung 59 hindurch einen Luftfilm zur
berühnmgsfreien Lagerung des Werkstückes. Die
21 Ol
ίο
Hubvorrichtung 58 kann gemäß der Darstellung in Fig. 4B in mehrere, strichpunktiert angedeutete Lagen
angehoben werden, um das Aufnehmen des Werkstückes durch den Haltekopf 25 A zu gewährleisten.
Die Ruhestcllungder Hubvorrichtung 58 ist ausgezogen gezeichnet, während die oberste Stellung gestrichelt
gezeichnet ist. Gemäß F;ig. B dienen zur Führungde( Hubvorrichtung58 Führungsbuchsen 62,
63,die auf I ührungsstangen64 bzw. 65 /wischen oberen
und unteren Anschlägen 66 und 67 verschiebbar i" sind, wodurch die oberste und unterste Stellung der
Hubvorrichtung 58 einstellbar und definiert sind. Zum Betrieb der Hubvorrichtung 58 ist an deren Hoden
ein Schlauch 68 mit seinem nach unten gerichteten Finde 69 angebracht, der unter der Steuerung eines ' ■
(nicht gezeigten) Ventils mit Druckluft beaufschlagt wird und dadurch das Anheben der Hubvorrichtung
58 liewirkt.
iJie zentrale Steuerung
Mittels der in den f-"ig. 12 Λ und 12 B dargestellten
Steuerung werden die folgenden Arbeitsvorgänge zentral gesteuert: Zufuhr der Werkstücke zu den I IaI-tekopfgruppen
25, Abfühlung und Feststellung des Vorhandenseins bzw. der Lage der Werkstücke in den ' ■
Bearbeitungsstationen 50, Auslösen des Sprühvorganges in den einzelnen Bearbcitungsstationcn 50 und
Start und Stop der Schrittbewegungen beim Transport der Werkstücke. Diese Steuervorgänge sind anhand
des Diagramms in Fig. Il anhand von drei Zyklen ■«
dargestellt.
Zyklus 1 von 7j bis Y1, läuft nur einmal ab und wird
nicht wiederholt, denn er dient zum Starten der Hinrichtung, ohne daß Bewegungsschritte ausgeführt
werden; während dieser Phase werden die Werk- :■
stücke 11 den pneumatischen Förderkanälen 75 zugeführt und von der zugeordneten Haltckopf gruppe 25
aufgenommen.
Zyklus 2 von 7", bis T1 betrifft die Schritthcwegungen
der Einrichtung. Während dieser Phase werden m die Haltckopfgruppen 25 zurückgezogen, der Drehtisch
13 führt eine Drehbewegung um 45° aus, und aitsv-iniCuCiiu wciucii uic t Idiick'>pfgilippen 25 in die
Bearbeitungsstationen 50 ausgefahren.
Zyklus 3 von T1 bis T1, ist dem Zyklus 1 insofern ι.
ähnlich, als auch hier Werkstücke 11 einer Haltckopfgruppe 25 zugeführt werden. Außerdem erfolgt während
dieser Phase eine Bearbeitung, und wenn in der Entladestation Werkstücke an der Haltekopfgruppc
sind, werden diese zur Rückführung auf den Werk- ,« stückträger 17 freigegeben. Es schließt sich sodann
wieder Zyklus 2 von Tu bis T1 an.
Der Startzeitpunkt T1 wird bestimmt durch die Betätigung
eines Schallers 200 (Fig. 12A), wodurch eine Zeitgeberschaltung 211 eingeschaltet wird, bestehend
aus einem Zeitgeberabschaltkreis 212, einem Zeitgebereinschaltkreis 213 und einem Torzeitgeberkreis
214. Der erste betätigte Teil der Zeitgeberschaltung 211 ist der Ausschaltkreis 212, der während einer
bestimmten Zeitspanne, gemäß Fig. 11 insgesamt 1,1 mi Sekunde dauernd, wirksam ist; mit Ablauf dieser Zeit
weren drei Vorgänge ausgelöst: a) ein Auswerf schaltkreis
215 betätigt einen Auswerfer, zum Werkstückträger 16 gehörig, so, daß dieser ein Werkstück durch
den pneumatischen Förderkanal 75 über den Kanal- hi teil 75 S relativ zum Haltekopf bereitstellt; b) der
Zeitgebereinschaltkreis 213 wird erregt iirxi c) der
Torzeitgeberschaltkreis 214 wird erregt. Dieser schalte t seinerseits die Leitklappe 89 um, gibt die Ladeposition
»/1« fn.1 und sperrt nach weiteren 0,9 Sekunden die Latleposilion »B«. Zu diesem Zeitpunkt hat das
erste Werkstück 11 die Leitklappe 89 verlassen, welehe
nun die Ladeposilioii »/1« sperrt.
Zum gleichen Zeitpunkt schaltet die Zeitgeberschaltung 213 einen Schrittmotor 216 ein, wodurch
der Werkstückträger 16 in seine Stellung zum Auswerfen
eines zweiten Werkstückes in den pneumatisehen Förderkanal 75 weitergeschaltct wird. Um ein
zweites Werkstück in die Ladestellung zu bringen, wird nun die erste Zwei-Sekunde-I'eriodc des Zyklus
1 wiederholt. Ober eine Betriebsartenwählschaltung 230 und eine Startsteuerschaltiing 231 gelangt
ein Signal »liinschalt-Zcitgchcr fertig« zum Zeitgeberausschaltkreis
212. in dessen Folge der Zeitgeberkreis 211 seinen Zyklus erneut durchläuft. Der Zeitgebcrausschaltkreis
212 wird nun wieder 1,1 Sekunden lang wirksam, und danach gelangt ein /weites
Werkstück aus dem Förderkanal 75 in den Kanalteil 75/1 in seine Aufnahmeposition. Nun erregt der Zeitgebereinschaltkreis
213 eine Werkstückaufnahmeschaltung 219, und nach einem kurzen Zeitraum von
etwa 220 Millisekunden zur Aufnahme des Werk-Stücks durch die Haltekopf gruppe 25 wird ein Folgeoszillator
220 eingeschaltet und Zyklus 2 zur Zeit /'„ eingeleitet.
Während des /weiten Zyklus werden, wie bereits erwähnt, die Bewegungsschritte ausgeführt, wofür in
Fig. I 1 die obere ausgezogene Linie die Indexzeit darstellt, während die untere Linie die Bewegungszeit
der radial hin- und herbewegten Schubstangen 155 darstellt. Bei V111 = 125 Millisekunden nach T11 sind
die die Haltekopfgruppc 25 verstellenden Schubstangen 155 in ihrer zurückgezogenen Lage, und zum
Zeitpunkt 7"llh, 125 Millisekunden vordem Zeitpunkt
7„ ist das Ausfahren beendet. Der waagerechte Verlauf der Linien bedeutet »keine Bewegung«, wobei
der Vorschubschritt des Drehtisches 13 vom Zeitpunkt /'„, bis zum Zeitpunkt Y'IM, etwa in der Mitte
des Zyklus, stattfindet, während die Schubstangen 155 stillstehen.
aiMi/Ui Zeil '/"„, iciicl tier Foigeosziilator
220 eine Reihe von Vorgängen ein, die auf den Bearbeitungsvorgang im Zyklus 3 hinzielen. Diese
Vorgänge sind die folgenden:
1. Bei 42 Millisekunden nach /„ werden eine Zcitgcberschaltung
223 und der Zcitgcbcrausschaltkreis 212 zurückgestellt.
2. Bei 198 Millisekunden nach 7„ wird der Inhalt
eines Schieberegisters 221 verschoben. Dieses fühlt über die Photozcllc 84 ein zu den Halteköpfen
25 B laufendes Werkstück ab und verschiebt die Information »Werkstück vorhanden«
in Serie zu den verschiedenen Bearbeitungsstationen 50. Die zweite Photozelle 85 und das
Schieberegister 221 werden für die Bearbeitungsstationen »A« benützt. Die Bearbeitung
erfolgt somit nur in denjenigen Stationen, in denen entsprechend den Eingabedaten im Schieberegister
221 Werkstücke 11 vorhanden sind. Die durch das Schieberegister 221 gesteuerte Zeitgeberschaltung
223 steuert ihrerseits einen Sprühmagneten 225, welcher das in der Leitung 185
angeordnete Ventil öffnet und dadurch den Zerstäuber 179 in den eingeschalteten Bearbeitungsstationen
50 betätigt.
3. 375 Millisekunden nach der Zeit T1, wird ein
21 Ol 335
Eingangssignal von der Verriegelung tier l'holuzelle
84 über einen Gleichstromverstärker 232 in u'as Schieberegister 221 verschoben und die
Photozellc 84 zurückgestellt.
4. 520 Millisekunden nach 7', werden sämtliche
Bearbeitungsstationen auf Vorhandensein eines Werkstücks abgetastet, und zwar durch Feststellung
der Ausgangssignale des Schieheregisters 221.
5. 688 Millisekunden nach 7", wird ein Signal
»Stop« wirksam. Der erwähnte Folgoos/illator
220 betätigt eine (nicht dargestellte) Ziihlerschaltung in einer Folgcstcucrschaltung 226, die
zu dem genannten Zeitpunkt ein Signal zur Betätigung einer Kupplungshremssteuerung 227 abgibt,
die Kupplungsbremse 228 einschaltet und die Hinrichtung bei 750 Millisekunden nach /„,
das ist genau der Zeitpunkt T1 am Ende des Zy-
6. Zum Zeitpunkt T1, also 750 Millisekunden nach
7',, v, vrd entweder die ZeitgelK-rschaltung 223
oder der Verzögerungszeitgeber 224 wirksam.
Die Bearbeitung der Werkstücke beginnt, sobald die beiden ersten Werkstücke von der Ilaltekopfgruppe
25 aufgenommen und in die Bearhcitungsstalioncn 50/1 und 50 H transportiert worden sind, entsprechend
dem Zyklus 3, beginnend mit der Zeit T1 gemäß Fig. I I. Wenn es sich bti den Werkstücken
um Halbleiterwafer handelt sollen die Werkstücke von einem Hntwicklungsvoirgang nach dessen Beendigung
unmittelbar einem Spülgang zugeführt werden. Hierzu dient die Verzögerungszcitgeberschaltung
224. Liegt die Entwicklungszeit unterhalb von vier Sekunden, so wird die Zeitgeberschaltung 224 während
der Zeit erregt, die bis zum Ablauf dieser vier Sekunden gemäß der vorherigen Beschreibung unter
(>. noch fehlt. Die Bearbeitung wird genau zum Zeitpunkt
T1, beendet, wenn Zyklus 2 beginnt.
Beim vorliegenden Beispiel zu dem Zeitablauf ist es erwünscht, daß Zyklus 2 etwa 750 Millisekunden
dauert. Diese Zeit hängt maßgeblich von der Charakteristik des verwendeten Schrittmotors sowie der
Kupplung und der Bremse ab. Da diese Zeit aber in gewissen Grenzen variabel ist, legt man den Folgeoszillator
220 zweckmäßig über einen weiten Bereich so einstellbar aus, daß die Zykluszeit mit der echten
Indexzeit der Einrichtung übereinstimmt.
Aus Fig. 11 ist weiterhin ersichtlich, daß die gesamte
durchschnittliche Bcarbeitungszeit pro Werkstück, im vorliegenden Falle also pro »Waler«, gleich
der Summe der Bewegungszeit von /„bis 7", und der
Bearbeitungszeit von T1 bis /,, ist. Am Ende des Bewegungszyklus
2, welcher 750 Millisekunden dauert, wird jede der acht Nocken 145 um 45° weitcrgsschaltet,
und die Haltkopfgruppe 25 befindet sich mit je einem Werkstück in der Bcarhcitungsposition, wenn
die Bearbeitungszeit beginnt. Mit Ablauf der Zeitgeherschaltung 223 endet die Bearbeitung.
Die Zufuhr der Werkstücke zu den Haltekopfgruppcn
25 in allen Zyklon nach den beiden ersten I.ado-/yklen
erfolgt während der Dearbeitungszeit 7", bis /„, so daß Beladen und Bearbeiten tier Werkstücke
nicht aufeinanderfolgend, sondern gleichzeitig durchgeführt werden. Werden durch die Haltekopfgruppe
25 Werkstücke zur Entladcstation 15 befördert, schaltet ein mechanischer Schalter 237 die mit ihm
mechanisch verbundene Folgesteuerschaltung 226
woraufhin die beiden Werkstücke von der betreffenden
Halte kopfgruppe 25 fre ige ge 1χ· η werden ( Z11 am
Hndc des Zyklus 2). Die nächste Operation des Zeitgebereinschaltkreises
213 endet mit der Rückstellung der Leitklappe 90 in deren neutrale Stellung, nachdem
das Werkstück »fl« passiert hat. Der synchron mit dem Werkstückträger 16 gestoppte Werkstücke äger
17 wird gleichzeitig auf die nächste Zeitposition /ur Aufnahme des Werkstücks »/-1« weitergeschaltet, das
jetzt von der Leitklappe 90 freigegeben wird und auf ilen Werkstückträger 17 gelangt.
Wird jedes Werkstück der Reihe nach zuerst in den Bearbeitungsstationen 50 B und dann in den Bearbeitungsstationen
50/4 bearbeitet, so wird zur Betätigung der Hubvorrichtung 58 ein Rücklaufumschaltventil
238 verwendet, welches durch ein Signal vom Zeitgebereinschaltkreis 213 jeweils 0,9 Sekunden nach jeder
/weiten Einschaltlage der Schaltung 213 geöffnet wird.
Ein vollständiger Um'auf mit einer bestückten Halte
kopf gruppe wird durch Abschalten der Maschine nach Beendigung von Bearbeitung und Sehrittvorschub
beendet. Das Schieberegister 221 wird durch einen Prüfimpuls von der Folgesteuerung 2?6 kontinuierlich
überprüft. Wenn diese Überprüfung anzeigt, daß sich keinr weiteren Werkstücke an den Halteköpfen
25 befinden und ein zum Werkstückträger 17 gehörender Positionsfühler 218 anzeigt, daß die \olle
Position erreich ist, wird durch ein UND-Signal die Maschine abgestellt.
Hierzu K) Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Werkstückzufuhr- und Haltevorrichtung für die Bearbeitung von kleinen Werkstücken, mit einem
schrittweise fortschaitbaren Drehtisch mit einer Anzahl von Halteköpfen, mittels deren die
Werkstücke aufeinanderfolgend einer Mehrzahl von am Umfang des Drehtisches stationär angeordneten
Bearbeitungsstationen zugeführt werden, und mit einer Belade- und einer Entladestation
für die Werkstücke, dadurch gekennzeichnet, daß die radial bewegbar geführten, taktweise synchron in die Bearbeitungsstationen
(SOA, SOB) einschiebbaren Halteköpfe (2SA, 2SB) jeweils zu Haltekopfgruppen (25) zusammengefaßt
sind und mit zugeordneten Gruppen (50) von Bearbeitungsstationen derart zusammenwirken,
daß die ersten Halteköpfe (2SA) aller Gruppen (25) zugeordnete erste Bearbeitungsstationen
(5<M), die zweiten Halteköpfe (25 ß) aller Gruppen (25) zugeordnete zweite Bearbeiiungsstationen
(505) usw. durchlaufen.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein im Bereich der Belade- und der Entladestation
(14, 15) angeordnetes selbsttätiges Transportsystem (55) zum Wechseln der Werkstückposition
von einem Haltekopf (25 B) zu einem benachbarten Haltekopf (2SA) der gleichen
Gruppe.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das Transportsystem (55) zum Wechseln der Werkstückposition aus einer im Bereich
einer Zuführbahn (56) angeordneten, mit dem Zielhaltekopf (2SA) vertikal ausgerichteten
Hubvorrichtung (58) mit durch Anschläge (66, 67) bestimmbaren vertikalen Endpositionen bestehJ.
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