DE2423999B2

DE2423999B2 - Einrichtung zum Ausrichten eines scheibenförmigen Werkstückes in eine vorgegebene Winkellage

Info

Publication number: DE2423999B2
Application number: DE2423999A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Los Altos Calif. Johannsmeier (V.St.A.)
Original assignee: Kasper Instruments Inc
Current assignee: Kasper Instruments Inc
Priority date: 1973-05-21
Filing date: 1974-05-17
Publication date: 1981-01-15
Also published as: DE2423999A1; US3865254A; DE2423999C3; JPS5021682A; GB1452704A; JPS5753663B2; FR2230964A1; FR2230964B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Ausrich-

ten eines scheibenförmigen Werkstückes gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Derartige Einrichtungen werden beispielsweise bei der Herstellung von integrierten Schaltungen in optischen Einstell- und Belichtungsgeräten verwendet um eine Halbleiterscheibe mit einer Photomaske auszurichten, damit dann ein photoempfindlicher Film auf der Halbleiterscheibe gemäß der bekannten Photo-Resist-Technik zur Herstellung von integrierten Schaltungen auf der Halbleiterscheibe durch die Photomaske belichtet werden kann. Diese Geräte sind üblicherweise mit einer optischen Einstell-Bühne versehen, die eine Spannvorrichtung zum Halten der Halbleiterscheibe in einer bezüglich der Photornaske vorgegebenen Winkellage besitzt Da zum Herstellen einer integrierter· Schaltung auf ei», jr Halbleiterscheibe für gewöhnlich mehrere verschiedene Photomasken nacheinander eingesetzt werden müssen, muß jede dieser Photomasken sehr genau mit den zuvor auf der Halbleiterscheibe angebrachten Schaltungen ausgerich tet werden (US-PS 34 90 846).

Bei einem bekannten Verfahren zum Erzielen einer solchen genauen Ausrichtung betrachtet die Bedienungsperson die Photomaske und die zufällig auf der Spannvorrichtung orientierte Halbleiterscheibe durch ein Mikroskop, während sie die Spannvorrichtung mit Hilfe eines X-y-Schlittens verschiebt um die Halbleiterscheibe vollständig mit der Photomaske auszurichten. Pieses Verfahren ist relativ langsam und mühsam (US-PS 32 20 331).

Es sind auch schon halbautomatische Voreinstellungs-Verfahren verwendet worden, bei denen die Bedienungsperson die Halbleiterscheibe manuell in einer vorläufigen Winkellage auf einer Voreinstellungs-Stufe ausrichtet und danach mechanische Hilfsmittel einsetzt um die vorausgerichtete Halbleiter-Scheibe auf der Spannvorrichtung in eine für die abschließende Ausrichtung mit der Photomaske geeignete Lage zu bringen. Zur vorläufigen Ausrichtung der Halbleiterscheibe in der Voreinstellungs-Stufe bringt die Bedie- nungsperson einen abgeflachten Umfangsteil der Halbleiterscheibe zur Anlage gegen eine entsprechende flache Oberfläche in der Voreinstellungs-Stufe. Bei einem bekannten halbautomatischen Voreinstellungssy-

stem wird eine Anzahl von Halbleiterscheiben auf einem Karussell angeordnet, wo die Halbleiterscheiben nacheinander von einer Beschickungsstelle, an der die Bedienungsperson eine Halbleiterscheibe manuell vorausrichtet, an eine Ausrichtstelle bewegt werden, an der die vorausgerichtete Halbleiterscheibe weiter mit der Photomaske ausgerichtet und durch diese belichtet wird, um die durch die Photomaske festgelegte Schaltung auf der Halbleiterscheibe zu erzeugen. Alle diese halbautomatischen Voreinstellungssysteme erfordern es, daß die Bedienungsperson die Halbleiterscheibe in der Voreinstellungs-Stufe manuell voreinstellt, so daß deren Aufmerksamkeit bei jedem Voreinstellungszyklus des Herstellungsverfahrens für integrierte Schaltungen auf der Halbleiterscheibe in Anspruch genommen wird (US-PS 35 21 953).

Es sind auch bereits automatische Voreinstellsysteme entwickelt worden, bei denen Halbleiterscheiben automatisch einzeln einem Magazin, das eine Anzahl von Halbleiterscheiben umfaßt, entnommen und einer Voreinstellstufe zugeführt werden, welche eine Vorrichtung zum automatischen Ausrichten des abgefiachren Umfangsteiles jeder Halbleiterscheibe in eine Voreinsteilage sowie zum anschließenden Transportieren jeder voreingestellten Halbleiterscheibe zu der Spannvorrichtung aufweist Diese automatischen Voreinstellsysteme erfordern nicht mehr die volle Aufmerksamkeit der Bedienungsperson zum Durchführen des Voreinstellschrittes. Aus »Solid State Technology«, März 1973, Bd. 6, Nr. 3, Seiten 45 bis 49 ist eine Justiereinrichtung bekannt, welche eine Voreinstellstufe mit einer Anzahl von Druckluftstrahlen enthält, die eine der Voreinstellstufe zugeführte Halbleiterscheibe so lange verdrehen, bis sie in die Einstellage gelangt Dabei fühlen optische Fühler auf der Halbleiterscheibe angebrachte optische Markierungen ab. Beim Abfühlen dieser Markierungen wird dann die Druckluftzufuhr zu den Druckluftstrahlen unterbunden. Da es schwierig ist, eine Luftströmung genau zu beenden, bewegen sich die Halbleiterscheiben gelegentlich über die Voreinstellage hinaus. Ein solches Überschwingen der Halbleiterscheiben tritt besonders dann auf, wenn sie durch den Luftstrom ungefähr eine volle Umdrehung bewegt werden müssen, wsil sie dann die höchste Umdrehungsgeschwindigkeit erreicht haben.

Aus »IBM Disclosure Bulletin«, Band 14, Nr. 4, September 1971, Seite 1021, ist eine Einrichtung zum Ausrichten einer Halbleiterscheibe in eine vorgegebene Winkellage gemäß der eingangs angegebenen Gattung bekannt, bei welcher der Rand der Halbleiterscheibe durch einen Luftstrom iti Anlage an eine Antriebsrolle gebracht und solange gedreht wird, bis eine tndexkerbe im abgerundeten Umfangsteil der Halbleiterscheibe in Eingriff mit der Antriebsrolle gelangt Dabei trifft der abgeflachte Umfangsteil der Halbleiterscheibe auf einen Anschlag. Ein Vakuumhaltestift dient dazu, die Halbleiterscheibe auf den Einstelftisch aufzubringen und später von diesem zu entfernen. Nachteilig bei dieser Anordnung ist vor allem, daß die Halbleiterscheibe extra mit einer Indexkerbe versehen werden muß, was zu einem erhöhten Aufwand und mechanischen Beschädigungen führt.

Aus »IBM Technical Disclosure Bulletin«, Band 14, Nr. 11, April 1972, Seiten 3239 bis 3242 ist eine Einstellrichtung für Halbleiterscheiben bekannt, bei welcher diese durch Vakuum auf einer rotierenden Unterlage festgehalten und zusammen mit der Unterlage gedreht werden. Dies; Drehung wird beendet, wenn eine Indexkerbe und ein Ausrichtmuster auf der Halbleiterscheibe optisch abgetastet werden. Es ist also ein aufwendiger Regelmechanismus erforderlich, um die gewünschte winkelmäßige Ausrichtung der Halbleiter scheibe zu erreichen.

Der Erfindung liegt nun demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß sie die Einstellung in die vorgegebene Winkellage rein mechanisch und ohne

ίο Mitwirkung einer Bedienungsperson vornimmt und sicherstellt, daß das scheibenförmi|[e Werkstück die einmal erreichte Lage nicht mehr verläßt, ohne daß hierzu besondere Markierungen an dem scheibenförmigen Werkstück erforderlich sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Kennzeichen von Anspruch 1.

Eine solche Einrichtung kann besonders einfach und betriebssicher aufgebaut werden. Es wird keine Regelungsschaltung mit optischer Abtastung benötigt, und es messen auf dem scheibenförmigen Werkstück, insbesondere einer Halbleitersche^-i, keine Kerben oder Markierungen für die winkeimäiii^e Ausrichtung vorgenommen werden.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unleran- Sprüchen gekennzeichnet

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das nachstehend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert wird, ist ein schwenkbarer Voreinstelltisch vorgesehen, so daß er in eine Richtung geschwenkt werden kann, in welcher eine Halbleiterscheibe sich gegen die Antriebsrollen und einen Anschlag auf diesem bewegen kann. Eine Antriebsrolle wird in einer Drehrichtung angetrieben, während zwei andere Antriebsrollen mit entgegengesetzter Drehrich tung bewegt werden. Diese Antriebsrollen sind so angeordnet, daß sie die Halbleiterscheibe solange in einer Drehrichtung bewegen, bis sie die gewünschte Voreinstellungslage erreicht, in welcher ein abgerundeter Umfangsteil der Halbleiterscheibe geget den Anschlag und ein abgeflachter Umfangsteil der Halbleiterscheibe gegen die erste und eine der zweiten An-jiebsrollen anliegt Die Halbleiterscheibe wird dann durch die beiden letzt genannten Antriebsrollen jeweils in entgegengesetzter Richtung angetrieber,, so daß sie stationär in der Voreinstellungslage auf dem Voreinstelltisch verbleibt

In dem Voreinstelltisch sind vorzugsweise Öffnungen vorgesehen, die wahlweise an ein Vakuum oder an eine Druckluftquelle angeschlossen werden können, so daß

so die Halbleiterscheibe beim Schwenkten des Voreinstelltisches durch ein Vakuum festgehalten werden und beim Vorausrichten auf einem Luftkissen gleiten kann, welches die Reibung zwischen der Halbleiterscheibe und Hern Voreinstelltisch verringert: und dadurch die Bewegung der Halbleiterscheibe auf dem Voreinstelltisch in die Vore^:nstellage erleichtert Anschließend kann dann die Halbleiterscheibe in der voreingestellten Lage wieder durch ein Vakuum festgehalten werden, während der Voreinstelltisch wieder in seine Normalla ge zurückgeschwe.ikt wird.

Die vorausgerichtete Halbleiterscheibe wird dann von dem Voreinstelltisch zu einer Spannvorrichtung der optischen Ausrichtstufe transportiert Diej erfolgt durch einen Transportarm, der an einem Ende für eine Schwenkbewegung zwischen dem Voreinstelltisch und der Spannvorrichtung schwenkbar gelagert und an seinem anderen Ende mit einem Vakuumgreifer versehen ist, mit welchem die vorausgerichtete Halb-

leiterscheibe an dem Voreinstelltisch ergriffen jnd in der vorausgerichteten Lage an die Spannvorrichtung weitergegeben werden kann, wo sie in der voreingestellten Lage abgesetzt wird.

Im folgenden wird das Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf das Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung, bei welchem der Transportarm sich in seiner Aufgreifstellung befindet,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. I, in welcher der Transportarm sich in seiner Absetzstellung befindet,

F i g. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Voreinstelltisches nach den F i g. 1 und 2,

F i g. 4 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Schwenkanschlages für den Voreinstelltisch nach den F i g. 1 bis 3,

F i g. 5 eine auseinandergezogene Darstellung der Antriebsrollen-Anordnung nach den F i g. 1 und 2,

F i g. 6 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des Transportarmes nach den F i g. 1 und 2,

Fig.7 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Transportarmbefestigung nach den F i g. 1 und 2 und

F i g. 8 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Stellungsfühlers für den Transportarm nach den F i g. 1 und 2.

In den F i g. 1 und 2 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine automatische Voreinstelleinrichtung 10 dargestellt, die in einem optischen Ausricht- und Belichtungsgerät gemäß der erwähnten US-PS 34 90 846 verwendet werden kann. Diese Voreinstelleinrichtung ist auf einer Grundplatte 12 befestigt, die wiederum mit einer Spannvorrichtung 14 der optischen Ausrichtstufe des Gerätes verbunden ist. Wie bei bekannten automatischen Voreinstellungs-Systemen ist ein Magazin 16 vorgesehen, welches eine Anzahl von Halbleiterscheiben 17 faßt und sie automatisch einzeln an eine Luftlager-Fördervorrichtung 18 abgibt, die zu einem Voreinstelltisch 20 führt. Die Fördervorrichtung 18 ist in einer Vertiefung 21 der Grundplatte 12 angeordnet und auf ihrer ganzen Länge mit einer Anzahl von Luftlöchern 22 versehen. Eine Druckluftquelle liefert eine Luftströmung durch diese Luftlöcher, um ein bewegliches Luftkissen zu bilden, das eine Halbleiterscheibe 17 von dem Magazin 16 bis zu dem Voreinstelltisch 20 auf der Fördervorrichtung 18 bewegt. Eine ähnliche Luftkissen-Fördervorrichtung 24, die von der Spannvorrichtung 14 zu einem zweiten Magazin 26 führ*, ist in einer weiteren Vertiefung 27 der Grundplatte 12 angeordnet. Auch die Fördervorrichtung 24 ist auf ihrer ganzen Länge mit Luftlöchern 22 versehen, durch welche ein bewegliches Luftkissen für eine Halbleiterscheibe 17 gebildet wird, welche mit einer Photomaske ausgerichtet, durch diese belichtet und dann von der Spannvorrichtung 14 ausgegeben worden war, um in dem Magazin 26 gespeichert zu werden. Beispielsweise kann eine Anzahl von etwa 25 bis 60 Halbleiterscheiben 17 aus dem Magazin 16 entnommen und dem Voreinstelltisch 20 zur Vorausrichtung gegenüber einer Photomaske zugeführt und sodann durch eine Transportvorrichtung 28 zu der Spannvorrichtung 14 transportiert werden, wo die Halbleiterscheiben 17 endgültig mit der Photomaske ausgerichtet und sodann durch diese beuchtet werden. Anschließend werden die Halbleiterscheiben 17 dem Magazin 26 zugeführt, wo sie abgespeichert werden.

Alle diese Schritte erfolgen automatisch ohne Zutun einer Bedienungsperson.

Wie aus den Fig. 1, 2 und 3 zu ersehen, besteht der Voreinstelltisch 20 aus einer kreisförmigen Platte 30,die in einer kreisförmigen öffnung der Grundplatte 12 um zwei Stifte 32 und 34 verschwenkbar gelagert ist. Die Stifte -32 und 34 werden von der Grundplatte 12 getragen und greifen in Lagerungen 36 und 38 des Voreinstelltisches 20 ein. Der Stift 32 ist mit einem

to Außengewinde in eine Hülse 40 eingeschraubt, zwischen dem Stift 34 und einem Stopfen 44 befindet sich eine Druckfeder 42. Die Lage des Voreinstelltisches 20 entlang einer Schwenkachse 46 kann somit durch Verdrehen des Stiftes 32 genau eingestellt werden. Eine weitere Druckfeder 48 befindet sich zwischen der Unterseite des Voreinstelltisches 20 und der Oberseite eines Schwenkanschlages 50, der in Fig.4 genauer dargestellt ist. Der Schwenkanschlag 50 ist unterhalb der' kici:>iüi i'fngcn v/iinüng für uefi VörcinSicnuaCu 20 ίΠ der Grundplatte 12 durch Schrauben 51 befestigt. Die Druckfeder 48 befindet sich rechts von der Schwenkachse 46, so daß sie den Voreinstelltisch 20 in Richtung auf eine horizontale, unverschwenkte Grundstellung vorspannt, in welcher die Oberfläche des Voreinstelltisches 20 in der gleichen Ebene liegt, wie die Oberfläche der Fördervorrichtung 18. Eine Halbleiterscheibe 17 kann daher ungehindert von dem Luftkissen der Förder Errichtung 18 auf der, Voreinstelltisch 20 gelangen. In der Grundstellung liegt die Unterseite des

jo Voreinstelltisches 20 auf einem normalerweise zurückgezogenen Stößel 52 auf, der in dem Schwenkanschlag 50 links von der Schwenkachse 46 gelagert ist. Zum Verschwenken des Voreinstelltisches 20 wird der Stößel 52 angehoben, wobei sich die Druckfeder 48 gegen

_J5 einen Teil 54 der Oberseite des Schwenkanschlages 50 anlegt, welcher unter dem gleichen Winkel geneigt ist, wie der Voreinstelltisch 20, wenn der Stößel 52 angehoben ist. Dies erfolgt durch Zuführen von Druckluft zu einem Druckluftanschluß 56, der sich in dem Schwenkanschlag 50 befindet.

In der Oberfläche des Voreinstelltisches 20 ist eine Anzahl von öffnungen 58 (Fig. 3) vorgesehen, die wahlweise mit einem Vakuum und einer Druckluftquelle verbunden werden können. In der Vertiefung 21 der Grundplatte 12 befindet sich ein optischer Fühler 60 (Fig. 1) in Form einer Photodiode. Der Fühler 60 ist zwischen zwei Spuren der Fördervorrichtung 18 und unterhalb einer Lichtquelle angeordnet, die von einem Lampenhalter 62 oberhalb der Fördervorrichtung 18 getragen wird. Der optische Fühler 60 stellt jede Halbleiter-Scheibe 17 fest, die über die Fördern. ,-richtung 18 an dem Lampenhalter 62 vorbei bewegt wird. Nach einer Zeitverzögerung, die ausreicht, um die Halbleiterscheibe 17 auf den Voreinstelltisch 20 zu befördern, wird die Vakuumquelle eingeschaltet, um die Halbleiterscheibe 17 auf dem Voreinstelltisch 20 durch die öffnungen 58 hindurch anzusaugen und festzuhalten. Hierdurch wird verhindert, daß die Halbleiterscheibe 17 auf Antriebsrollen 64a—c auftrifft, die in einem Einschnitt an der Kante des Voreinstelltisches 20 angeordnet sind, und wieder von dem Voreinstelltisch 20 zurückprallen. Nach der erwähnten Zeitverzögerung bewirkt der optische Fühler 60 weiterhin, daß sich die Antriebsrollen 64a—c zu drehen beginnen und daß die Druckluftquelle dei. Stößel 52 anhebt und dadurch den Voreinsteimsch 20 um die Schwenkachse 46 in die allgemeine Richtung der Antriebsrollen 64a—c verschwenkt Das an die Halbleiterscheibe 17 angelegte

Vakuum wird dann abgeschaltet und eine Druckluftquelle eingeschaltet, die zwischen der Halbleiterscheibe 17 und dem Voreinstelltisch 20 über die Öffnungen 58 ein Luftkissen erzeugt, welches bewirkt, daß die Halbleiterscheibe 17 schwebt und auf dem Voreinstell- > tisch 20 leicht bewegt werden kann.

Da der Voreinstelltisch 20 etwas gegen die Antriebsrolleii 64a—c geneigt worden ist, bewegt sich die Halbleiterscheibe 17 infolge ihres eigenen Gewichtes bis in den Eingriff mit den Antriebsrollen 64a—c. Die Schwenkachse 46 des Voreinstelltisches 20 ist weiterhin bezüglich der Antriebsrollen 64a—c unter einem kleinen Winkel angeordnet, so daß die Halbleiterscheibe 17 bei geneigtem Voreinstelltisch 20 sich bis zu einem Anschlag 65 bewegt, der durch eine Schraube 66 ι ^ (F i g. 3) unter einem im wesentlichen rechten Winkel zu den Antriebsrollen Ms-f an einem Umfangsteil des Voreinstelltisches 20 befestigt ist. An einem anderen Ümfangsteii des Voreinsteiitisches JÖ gegenüber dem Anschlag 65 befindet sich ein Stift 67, der die Halbleiterscheibe 17 von der Fördervorrichtung 18 auf den Voreinstelltisch 20 leitet und mithilft, sie dort festzuhalten.

Aus den Fig. I, 2 und 5 ist zu ersehen, daß die Antriebsrollen aus drei im Abstand nebeneinander 2^ angeordneten Führungsrollen 64a—c bestehen, die durch Federklammern 69 auf drei Wellen 68 gehalten werden. Die Wellen 68 sind wiederum in einer Motorbefestigung 70 gehalten, die durch Schrauben 72 an der Grundplatte 12 angebracht ist. An der n> Moto.befestigung 70 ist durch Schrauben 76 ein Antriebsmotor 74 befestigt, der durch einen Riemen 78, der durch eine öffnung 79 in der Motorbefestigung 70 führt, mit den Antriebsrollen gekoppelt ist. Der Riemen 78 läuft einerseits um die Antriebsrollen 64a—c und « andererseits um eine Scheibe 80 herum, die durch Stiftschrauben 84 an einer Antriebswelle 82 des Antriebsmotors 74 befestigt ist. Die linke äußere Antriebsrolle 64a dreht sich dabei im Gegenuhrzeigersinn und die anderen beiden Antriebsrollen 64a, c drehen sich im Uhrzeigersinn. Für gewöhnlich ist eine dem Voreinstelltisch 20 zugeführte Halbleiterscheibe 17 rein zufällig orientiert und nicht mit den Antriebsrollen 64a—c ausgerichtet, beispielsweise so angeordnet, wie in Fi g. 1 dargestellt. Die Antriebsrollen 64 sind nun so angeordnet, daß der abgerundete Umfangsteil einer Halbleiterscheibe 17 die mittlere und die rechte Antriebsrolle 64f>, c berührt, die sich beide im Uhrzeigersinn drehen und damit die Halbleiterscheibe 17 auf dem Luftkissen des Voreinstelltisches 20 im so Gegenuhrzeigersinn verdrehen. Hierdurch wird gleichzeitig der Umfang der Halbleiterscheibe 17 gegen eine flache Kante 85 (Fig. 1) des Anschlages 65 gedrückt. Die Halbleiterscheibe 17 dreht sich weiter, bis ihr abgeflachter Umfangsteil mit den drei Antriebsrollen 64a—c ausgerichtet ist In dieser, gegenüber der Photomaske vorausgerichteten Lage berührt der abgeflachte Umfangsteil der Halbleiterscheibe 17 die beiden äußeren Antriebsrollen 64a, b aber nicht die mittlere Antriebsrolle. Da die beiden äußeren Antriebsrollen 64a, b die Halbleiterscheibe 17 in entgegengesetzten Drehrichtungen anzutreiben trachten, hört die Halbleiterscheibe auf sich zu drehen und verbleibt in ihrer vorausgerichteten Lage, in welcher ihr abgeflachter UmfangsteU gegen die beiden äußeren Antriebsroi- !en 64a, b und ihr abgerundeter Ümfangsteii gegen die flache Kante 85 des Anschlages 65 anliegt Nach einer Zeitverzögerung, die ausreicht, um auch bei einer fast um 360^c verdrehten Halbleiterscheibe in die vorausgerichtete Lage zu gelangen, wird das Luftkissen auf dem Voreinstelltisch 20 abgeschaltet und die Halbleiterscheibe 17 wiederum durch ein über die Öffnungen 58 angelegtes Vakuum in der vorausgerichteten Lage an den Voreinstelltisch 20 angesaugt. Danach wird der Voreinstelltisch 20 durch Wegnehmen des an den Stößel 52 angelegten Luftdruckes und durch die Wirkung der Druckfeder 48 (F i g. 3 und 4) wieder in seine horizontale Grundstellung zurückgeschwenkt. Die Halbleiterscheibe 17 ist dann bereit für eine Bewegung durch die Transprtvorrichtung 28 von dem Voreinstelltisch 20 zu der Spannvorrichtung 14.

Wie aus den Fig. 1, 2 und 6 ersichtlich besteht die Transportvorrichtung 28 aus einem Transportarm 86, der an einem Ende durch eine Rändelschraube 87 drehbar an einer Halterung 88 befestigt ist, welche wiederum in einer Vertiefung 90 der Grundplatte 12 angebracht ist. An einer durch Schrauben 96 am anderen Ende des Transportarmes 86 befestigten Federanordnung 94 ist eine Vakuumgreifer-Schale 92 angebracht. Die Federanordnung 94 besteht aus einem Abstandsstück 98, das zwischen einer oberen Flachfeder 100 und einer unteren Flachfeder 102 angeordnet und koaxial durch eine Schraube 106 und eine Beilagscheibe 108 luftdicht mit einer Nabe 104 der Vakuumgreifer-Schale 92 verbunden ist. In das Abstandsstück 98 ist ein Druckluftanschluß 110 eingeschraubt und die Nabe 104 der Vakuumgreifer-Schale 92 steht in Verbindung mit einem flexiblen balgenartigen Vakuum-Greiferglied 112, das durch die Schraube 106 koaxial mit der Vakuumgreifer-Schale 92 verbunden ist. Der Druckluftanschluß 110 kann mit einer Vakuumquelle verbunden werden, wenn eine Halbleiterscheibe 17 auf dem Voreinstelltisch 20 aufgenommen werden soll und mit einer Druckluftquelle, wenn die Halbleiterscheibe 17 auf der Spannvorrichtung 14 abgesetzt werden soll.

Wie aus den Fig. 1, 2 und 7 ersichtlich, besteht die Halterung 88 für den Transportarm 86 aus einem Block 114, der durch Schrauben 116 in der Vertiefung 90 der Grundplatte 12 gehalten wird. Sie enthält weiterhin eine zylindrische Welle 118, die koaxial zu einem zylindrischen Teil 120 des Blockes 114 in zwei Lagern 122 drehbar gelagert ist, die in dem zylindrischen Teil 120 befestigt sind. Die Welle 118 besitzt einen runden Kopf 124, der einen Zylinderstift 126 und einen rautenförmigen Stift 128 trägt. Durch die Stifte 126 und 128 wird der Transportarm 86 auf dem Kopf 124 der Welle 118 genau festgelegt; er wird durch die Rändelschraube 87 befestigt.

Die Halterung 88 für den Transportarm 86 enthält weiterhin eine Anzeigevorrichtung 130 für die Stellung des Transportarmes, die mit einer geteilten Nabe 132 in einer Öffnung 134 in dem zylindrischen Teil 120 des Blockes 114 durch eine Schraube 136 an deir Welle 118 befestigt ist Mit der Anzeigevorrichtung 130 ist durch eine Schraube 139 ein Verbindungsglied 138 (Fig. 1) drehbar verbunden, welches an seinem anderen Ende an einem Kolben 140 eines Druckluftzylinders 142 befestigt ist, welcher wiederum an einem geneigten Seitenteil 144 der Grundplatte 12 angeordnet ist Auf diese Weise kann durch Anlegen von Luftdruck über Druckluftleitungen 146 des Druckluftzylinders 142 die Anzeigevorrichtung 130 und damit die Welle 118 und der daran befestigte Transportarm 86 entweder im Uhrzeigersinn oder entgegen dem Uhrzeigersinn um einen begrenzten Betrag um die vertikale Achse der Welle 118 verdreht werden.

An einer Seite der Anzeigevorrichtung UO für die Stellung des Transportarmes ist durch Schrauben 149 ein Anschlag 148 befestigt. Der Anschlag 148 ist so angeordnet, daß er mit einem Lager 150 (Fig. 1) zusammenwirkt, welches auf einem Trager 152 drehbar gelagert ist, der in der Vertiefung 90 der Grundplatte 12 befestigt ist. Er dient dazu, die Drehung des Transportarmes 86 im Gegenuhrzeigersinn aufzuhalten, wenn die Vakuumgreifer-Schale 92 sich in der Aufgreiflage unmittelbar über dem Voreinstelltisch 20 befindet. An der anderen Seite der Anzeigevorrichtung 130 ist durch Schrauben 155 ein weiterer Anschlag 154 befestigt, der so angeordnet ist, daß er mit einem weiteren Lager 156 zusammenwirkt, welches drehbar auf einem Block 158 für die Anzeige der Stellung des Transportarmes in der Vertiefung 90 der Grundplatte 12 befestigt ist. Er dient dazu, die Bewegung des Transportarmes 86 im Uhrzeigersinn anzunähen, wenn die Vakuumgreifer-Sch&le 92 in ihrer Absetzlage unmittelbar über der Spannvorrichtung 14 isi.

Zwischen dem oberen Lager 122 und der Anzeigevorrichtung 130 für die Stellung des Transportarmes ist auf der Welle 118 koaxial eine Druckfeder 160 befestigt, welche die Anzeigevorrichtung 130 und damit die Welle 118 und den Transportarm 86 in eine abgesenkte Stellung vorspannt, in welcher die Vakuumgreifer-Schale 92 auf dem Voreinstelltisch 20 oder der Spannvorrichtung 14 - je nach der Lage der Vakuumgreifer-Schale 92 in ihrer Aufgreif- oder Absetzstellung — aufliegt. In dem zylindrischen Teil 120 des Blockes 114 ist unter dem unteren Lager 122 ein Kolben 162 befestigt. Um den Rand eines Bodenteiles des Kolbens 162 ist ein Dichtungsring 164 angeordnet, der den Kolben luftdicht und kraftschlüssig mit dem zylindrischen Teil 120 des Blockes 114 derart verbindet, daß ein Stößelteil des Kolbens mit dem unteren Ende der Welle 118 in Verbindung steht. Der Kolben 162 wird durch einen Deckel 166, der durch Schrauben 168 luftdicht mit dem Boden des zylindrischen Teiles 120 verbunden ist, in dem zylindrischen Teil 120 eingeschlossen.

In den zylindrischen Teil 120 des Blockes 114 ist ein Druckluftanschluß 170 eingeschraubt, so daß er mit einem Druckluftzylinde; in Verbindung steht, der zwischen dem Deckel 166 und dem Bodenteil des Kolbens 162 gebildet wird. Durch Zuführen von Druckluft zu dem Druckluftanschluß 170 wird daher der Kolben 162 und damit die Welle 118 und der Transportarm 86 solange gehoben, bis der Bodenteil des Kolbens 162 an einen Federring 172 anschlägt, der innerhalb des zylindrischen Teiles 120 des Blockes 114 unterhalb des unteren Lagers 122 befestigt ist. In dieser angehobenen Lage kann der Transportarm 86 und die Vakuumgreifer-Schale 22 ungehindert gedreht werden, um die Vakuumgreifer-Schale 92 von ihrer Aufgreif- in ihre Absetzstellung zu bewegen. Wenn die Druckluftzufuhr von dem Druckluftanschluß 170 beendet wird, bewegt die Druckfeder 160 den Transportarm 86, die Welle 118 und damit den Kolben 162 in ihre untere Stellung zurück. Eine Ausbuchtung an der Unterseite des Bodens des Kolbens 162 liegt dann auf dem Deckel 166 auf, um zu verhindern, daß der Kolben 162 über den Druckluftanschluß 110 hinaus abgesenkt wird.

Wie aus den F i g. 1,2 und 8 zu ersehen, ist der Block 158 in der Vertiefung 90 der Grundplatte 12 durch Schrauben 174 befestigt Er ist so angeordnet, daß ein Umfangsteil 176 der Anzeigevorrichtung 130 (Fig. 7) durch eine Ausfräsung des Blockes 158 führt. Jn einem unteren Teil des Blockes 158 unmittelbar unter der

Bewegungsbahn des Umfangsteiles 176 der Anzeigevorrichtung 130 'ind unmittelbar unter zwei Lichtquellen 182 in einem oberen Teil des Blockes 158 sind zwei Photodioden 180 angeordnet. Die Lage des Transportarmes 86 und der Vakuumgreifer-Schale 92 in der Aufgreifstellung wird dadurch festgestellt, daß eine der Photodioden 180 und eine der Lichtquellen 182 mit einer entsprechenden öffnung 184 in dem Umfangsteil 176 der Anzeigevorrichtung 130 ausgerichtet sind, wenn der Transportarm und die Vakuumgreifer-Schale in dieser Aufgreifstellung sind. Ähnlich wird die Lage des Transportarmes 86 und der Vakuumgreifer-Schale 92 in der Absetzstellung dadurch festgestellt, daß die andere der beiden Photodioden 180 und die andere der beiden Lichtquellen 182 mit einer entsprechenden Öffnung 186 in dem Umfangsteil 176 der Anzeigevorrichtung 130 ausgerichtet sind, wenn der Transportarm und di-Vakuumgreifer-Schale in dieser Absetzstellung sind Das Lager 156, das mit dem Anschlag der 154 der Ärizeigevurriuhiuiig 130 £L»äinineiiwiFki, wenn ucr Transportarm 86 und die Vakuumgreifer-Schale 92 sich in ihrer Absetzstellung befinden, ist in einem Einschnitt 188 des Blockes 158 drehbar auf einem Zylinderstift 190 gelagert.

In der aus den Fig. 1, 2, 6, 7 und 8 ersichtlichen Anordnung wird dem Druckluftanschluß 170 des Blockes 114 normalerweise Druckluft zugeführt, so daß der Kolben 160 des Druckluftzylinders 162 normalerweise zurückgezogen ist und der Transportarm 86 und die Vakuumgreifer-Schale 92 normalerweise in ihrer angehobenen Aufgreiflage sind. Nachdem die Anwesenheit der Vakuumgreifer-Schale 92 in dieser Lage festgestellt worden ist und eine für die Beendigung der Vorausrichtung ausreichende Zeitspanne abgelaufen ist, wird der Luftdruck zu dem Druckluftanschluß 170 des Blockes 114 abgeschaltet, so daß der äußere Umfangsteil der Vakuumgreifer-Schale bis zur Berührung mit dem äußeren Umfangsteil der Oberfläche einer vorausgerichteten Halbleiterscheibe auf dem Voreinstelltisch 20 abgesenkt ist. Sodann wird über den Druckluftanschluß 110 an das flexible balgenartige Vakuumgreiferglied 112 der Vakuumgreifer Schale 92 ein Vakuum angelegt, das ausreicht, um ein Gewicht zu heben, das fünf mal so groß ist wie dasjenige einer Halbleiterscheibe, so daß die vorausgerichtete Halbleiterscheibe von dem Vakuumgreifer aufgenommen wird. Weiterhin wird das über die öffnungen 58 in dem Voreinstelltisch 20 an die Unterseite der vorausgerichteten Halbleiterscheibe angelegte Vakuum durch

M Druckluft ersetzt An den Druckluftanschluß 170 des Blockes 114 wird dann wieder Luftdruck angelegt, um die Vakuumgreifer-Schale 92 und die vcn dieser getragene Halbleiterscheibe anzuheben. Der Kolben 140 des Druckluftzylinders 142 wird so bewegt daß er die Vakuumgreifer-Schale 92 und die vorausgenchtete Halbleiterscheibe in die angehobene Absetzstellung verdreht Sobald die Anwesenheit der Vakuumgreifer-Schale 92 in der Absetzstellung festgestellt wird, wird der vom Druckluftanschluß 170 des Blockes 114 zugeführte Luftdruck wieder abgeschaltet so daß der Vakuumgreifer die vorausgerichtete Halbleiterscheibe auf der Spannvorrichtung 14 absetzt

Durch öffnungen 192 (Fig. 1) in der Spannvorrichtung 14 wird an die Unterseite der vorausgerichteten Halbleiterscheibe ein Vakuum angelegt um die Halbleiterscheibe an die Spannvorrichtung anzupressen. Zusätzlich wird das über den Druckluftanschluß 110 der Vakuumgreifer-Schale 92 an die Oberseite der

voraiiSgerichteten Halbleiterscheibe angelegte Vakuum durch Druckluft ersetzt. Dann wird über den Druckluftanschluß 170 des Blockes 114 wieder Druckluft angelegt, so daß die Vakuumgreifer-Schale 92 in ihre angehobene Absetzstellung zurückkehrt. Der Kolben 140 des Druckluftzylinders 142 wird daraufhin zurückgezogen, so daß die Vakuumgreifer-Schale 92 in ihre angehobene Aufgreifstellung zurückkehrt und damit den nächsten Transportzyklus einleitet.

Die in der Spannvorrichtung 14 festgehaltene vorausgerichtete Halbleiterscheibe wird dadurch weiter mit der Photomaske ausgerichtet, daß die optische Ausrichtstufe, auf welcher die Spannvorrichtung 14

befestigt ist, entsprechend gehandhabt wird. Ein Film sogenannten Photo-Resist-Materiales auf der Oberfläche der ausgerichteten Halbleiterscheibe wird dann durch die Photomaske belichtet, um auf der Halbleiterscheibe die gewünschte Schaltung festzulegen. Im Anschluß an diese Arbeitsgänge des Ausri.h'.ens und Belichtens wira das über die Öffnungen 192 in der Spannvorrichtung 14 an die Unterseite der Halbleiterscheibe angelegte Vakuum durch Druckluft ersetzt, um ein Luftkissen zu bilden, für die Bewegung der Halbleiterscheibe zu der Transportvorrichtung 24, welche die Halbleiterscheibe dann zu dem Magazin 26 transportiert, wo sie abgespeichert wird.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

t. Einrichtung zum Ausrichten eines scheibenförmigen Werkstückes, insbesondere einer Halbleiterscheibe, welches einen abgerundeten Umfangsteil und einen kleineren abgeflachten Umfangsteil hat, in eine vorgebene Winkellage, mit einem Voreinstelltisch zum vorübergehenden Halten des Werkstükkes, einem Antriebsmechanismus, der eine direkt neben dem Voreinstelltisch angeordnete erste Antriebsrolle zur Drehung des Werkstückes in die vorgegebene Winkellage aufweist, und einer auf den Umfang des Werkstückes einwirkenden Führung, sowie mit einer Transportvorrichtung zum Versetzen des in die vorgegebene Winkellage ausgerichteten Werkstückes von dem Voreinstelltisch zu einer Arbeitsstation, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmechanismus eine zweite Antriebsrolle (Ma) aufweist, die gegenüber der ersten Antriebsrolle (646; im entgegengesetzten Drehsinn angetrieben ist und zusammen mit der ersten Antriebsrolle derart auf den abgeflachten Umfangsieil des Werkstückes (17) einwirkt, wenn dieses die vorgegebene Winkellage erreicht, daß es in dieser vorgegebenen Winkellage verbleibt
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmechanismus eine zwischen der ersten und zweiten Antriebsrolle (64a, 64b) angeordnete mittlere Antriebsrolle (64c; aufweist, daß die mittlere (64c; und die erste (64b) Antriebsrolle einerseits und die zweite Antriebsrolle (64a; andeiv-seits in entgegengesetzten Drehrichtungen antreibbar sind, daß die mittlere (64c; und die erste (64b) Antriebsrolle so angeordnet sind, daß sie auf den abgerundeten Ümiang**3il des Werkstückes (17) einwirken und dieses irr Richtung auf die vorgegebene Winkellage drehen, und daß die beiden äußeren Antriebsrollen (64a, 64£>; so angeordnet sind, daß sie auf den abgeflachten Umfangsteil des Werkstückes (17) einwirken, wenn dieses in der vorgegebenen Winkellage ist, derart, daß sie einander entgegen wirken und das Werkstück (17) in der vorgegebenen Winkellage halten.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Voreinstelltisch (20) schwenkbar gelagert ist und eine Schwenkvorrichtung (48,52) besitzt, mit welcher der Voreinstelltisch zur Bewegung des von ihm gehaltenen Werkstückes (17) in oder außer Eingriff mit den Antriebsrollen (64a bis c) zunächst in Richtung auf die Antriebsrollen und anschließend wieder zurück in seine Ausgangslage verschwenkbar ist
4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Voreinstelltisch (20) eine Vakuumspanneinrichtung (58) aufweist mit welcher zwischen dem Werkstück (17) und dem Voreinstelltisch (20) beim Verschwenken des Voreinstelltisches in Richtung auf die Antriebsrollen (64a bis c) zum Anpressen des Werkstückes (17) an den Voreinstelltisch ein Vakuum, sodann beim Verdrehen des Werkstückes (17) in die vorgegebene Winkellage ein Luftkissen und schließlich beim Zurückschwenken des Voreinstelltisches in seine Ausgangslage zum Anpressen des ausgerichteten Werkstückes an den Voreinstelltisch wieder ein Vakuum erzeugbar ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportvorrichtung (28) einen Transportarm (86) aufweist, der für eine Schwenkbewegung zwischen dem Voreinstelltisch (20) und der Arbeitsstation (14) drehbar gelagert ist, und die Transportvorrichtung einen Vakuumgreifer (92, 112) besitzt, der mit dem Transportarm (86) verbunden ist und das Werkstück (17) an dem Voreinstelltisch aufzugreifen und an der Arbeitsstation abzusetzen vermag.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Vakuumgreifer (92,112) a'is einem

ίο nach unten weisenden und über das Werkstück (17) passenden äußeren Teil (92) und einem innerhalb des äußeren Teils angeordneten Vakuumglied (112) zum Anlegen eines Vakuums an das Werkstück besteht
7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch iä gekennzeichnet daß eine Fördereinrichtung (18,24) zum Bewegen des Werkstückes (17) von einer Beschickungsstation (16) zu dem Voreinstelltisch (20) und von der Arbeitsstation (14) zu einer Entnahmestation (26) vorgesehen ist