DE2431507A1

DE2431507A1 - Handling device for thin semiconductor chips - has two radial jaws for chip handling and moved by cam disc

Info

Publication number: DE2431507A1
Application number: DE2431507A
Authority: DE
Inventors: August Ing Grad Braidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-07-01
Filing date: 1974-07-01
Publication date: 1976-01-22
Also published as: DE2431507B2; DE2431507C3

Abstract

The handling device is intended for fragile, thin semiconductor chips with delicate surfaces, has a hollow, pot-shaped, cylindrical housing (2) to hold the semiconductor chip (1). The chip is positioned by means of three jaws (7) operated simultaneously and moved radially by rotating a knurled knob (9) projecting from the housing and coaxial with the circular housing axis. The knob shaft has a cam disc (10) attached to it, that acts on spring-loaded radial bolts (11) fixed one to each jaw. The cam drive has three curved projections corresponding to each jaw. The handling device centres and positions the semiconductor chip for further processing.

Description

Vorrichtung zum Handhaben eines dünnwandigen, eine etnp£indliche Oberfläche aufweisenden Substrates Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zu Handhaben eines dumnwandigen, eine gegen Berührung etnpfindliche Oberw fläche aufweisenden Substrates, bestehend aus einem sylinderischen, topfförmigen Gehäuse, in dem das Substrat aufnehmbar tind mittels radial verlaufender Zungen haltbar ist.Device for handling a thin-walled, individual surface comprising substrate The invention relates to a device for handling a dumb-walled one that has a surface that is sensitive to touch Substrate, consisting of a cylindrical, pot-shaped housing in which the The substrate can be picked up and held by means of radially extending tongues.

Dünnwandige und zerbrechliche 3auteile, insbesondere Halbleiter-Substrate, z.B. Siliziumscheiber, die ein- oder mehrmals verschiedenen Prozessen unterworfen werdetl, dürfen nacb Vollzug dieses Prozesses nicht mehr einseitig, d h. auf der behandel ton Fläche berührt werden. Derartige Prozesse sind z.B. dic Gxydatlon, das Ätzen, die Diffusionsbehandlung, das Belacken der Oberfläche bzw. auch <las Beschichten usw.. Die einzelnen Arbeitsgänge werden oft mehrfach wiederholt. So ist es z.B. üblich, bei der Herstellung von Dünn- und Dickschichtschaltungen eine Sili ziumscheibe (wafer) zur Durchführung aufeinander folgender Arbeitsgänge mehrmals mit einem Fotolack zu beschichten. Das Beschichten der Scheiben bzw. Substrate geschieht in einer -Lackschleuder. Das Umsetzen eines Substrates von einer Rrorbehandlungsstation auf den Saugteller der Lackschleuder muß zentrisch zur Drehachse des Schleudertellers erfolgen, wobei die zu beschichtende Fläche nicht berührt werden darf. Liegt das Substrat auch nur geringfügig exzentrisch auf der Schleuderscheibe, so wird nicht nur der Schichtauftrag ungleichmäßig, sondern es gelangt auch lack auf die Unterseite der Scheibe; dadurch wird sie unbrachbar.Thin-walled and fragile components, especially semiconductor substrates, e.g. silicon discs that are subjected to different processes one or more times After this process has been carried out, they may no longer be unilateral, i.e. on the treated clay surface are touched. Such processes are e.g. gxydatlon, etching, diffusion treatment, lacquering of the surface or even <las Coating, etc. The individual operations are often repeated several times. So For example, it is common to use a Silicon wafer for performing successive operations several times to be coated with a photoresist. The panes or substrates are coated in a -paint spin. The transfer of a substrate from a rust treatment station on the suction plate of the spinner must be centric to the axis of rotation of the spinner the surface to be coated must not be touched. Is that If the substrate is only slightly eccentric on the centrifugal disc, it will not only the layer application is uneven, but paint also gets on the underside the disc; this makes it unbreakable.

Mit den bekannten Vorrichtungen zum Umsetzen der Substrate, nämlich mit Saug- oder Greifpinzetten ist eine genaue Positionierung der Substrate schwierig; der Mittelpunkt der kreisförmigen Halblaiterscheibe soll genau mit der Drehachse des Schleudeztellers zusammenfallen.With the known devices for moving the substrates, namely precise positioning of the substrates is difficult with suction or gripping tweezers; the center of the circular Halblaiter disc should be exactly coincide with the axis of rotation of the centrifugal plate.

Aus der DT-OS 2 261 595 ist ein staubdichtes Gehäuse als Träger für Substrate bekannt. Dieses staubdichte Gehäuse dient als Träger für die Substrate, insbesondere für solche Substrate, auf denen in einem Vakuum dünne Schichten aufgebracht werden sollen. Das Gehäuse ist top£- bzw. napfförmig gebildet und auf einen Deckel aufsetzbar. Der Topfrand ist mit einer ut versehen, in der eine Ringdichtung eingelegt ist. Die Substrate werden in den Topfraum eingelegt und mittels radial verlaufenden Stegen innerhalb des Topfes gehalteil. In diesem Zustand wird der Topfrand auf den plan abgerichteten Deckel aufgesetzt und der Topfraum evakuiert. Die Substrate sind nunmehr gegen Staub geschützt und auch transportierbar Eine derartige Vorrichtung eignet sich indessen nicht zum Handhaben und Ausrichten der Substrate wie beispielswi zum Aufsetzen, Ausrichten und dgl. auf und von einem Schleuderteller einer Lackschleuder.From DT-OS 2 261 595 a dust-proof housing is used as a carrier for Known substrates. This dust-proof housing serves as a carrier for the substrates, especially for those substrates on which thin layers are applied in a vacuum should be. The housing is top £ - or cup-shaped and on a lid attachable. The edge of the pot is provided with a ut in which a ring seal is inserted is. The substrates are placed in the pot space and by means of radially extending Stems inside the pot, supported part. In this state, the edge of the pot is on the The flat, trued lid is put on and the pot space is evacuated. The substrates are now protected against dust and also transportable. Such a device however, is not suitable for handling and aligning the substrates such as, for example for placing, aligning and the like. On and from a spin plate of a spin coater.

Ausgehend vctn vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Handhaben von Substraten der vorgenannten Art zu schaffen, mittels der es möglich ist, ein Substrat ohne Berührung der zu behandelnden bzw. behandelten Oberflächen von einer Bearbeitungsstation zu einer anderen zu führen und auch zar Drehachse des Schleudertellers einer @ackschleudermaschine abzulegen, auszurichten und wieder aufzunehmen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung daa durch gelöst, daß das topfförmige ehäuse eine mittels einer Handhabe betätigbare, das Substrat aufnehmende, haltende und ablegende sowie das Substrat zentrisch zur Zylinderachse des topfförmigen Gehäuses ausrichtende Pasitioniervorrichtung aufweist.The invention is based on the aforementioned prior art the object of a device for handling substrates of the aforementioned To create a way by means of which it is possible to create a substrate without touching the treated or treated surfaces from one processing station to one to guide others and also to the axis of rotation of the centrifugal plate of an @ack centrifugal machine put down, align and resume. This object is achieved according to the invention daa solved by the fact that the pot-shaped housing has a handle that can be actuated, the substrate receiving, holding and depositing as well as the substrate centric to Has conditioning device aligning the cylinder axis of the cup-shaped housing.

Mittels der exfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Handhabung des Substrates s.B. das 7erbringen des Substrates zon einer tearbeitungsstation zu einer anderen sowie das zentrisch genaue Auflegen des Substrates auf den Sehleuderteller einer Tackschleudermaschine ohne 3erührung der empfindlichen, der Behandlung unterliegenden Oberfläche erleichtert und verbessert, wobei außerdem die Möglichkeit besteht, diese Vorgänge zu automatisieren. In diesem Falle wird die Handhabe durch eine automatisch arbeitende Betätigungsvorrichtung ersetzt.By means of the device according to the invention, the handling of the Substrates s.B. the transfer of the substrate from one processing station to one others as well as the centrically precise placement of the substrate on the sea oyster plate a tack spin machine without touching the sensitive, subject to treatment Surface relieved and improved, whereby also the possibility exists to automate these processes. In this case, the handle is through replaces an automatically operating actuator.

Nach einem zusätzlichen Merkmal der Brfindungvbesitzt die Positioniervorrichtung Zentrierbacken, die während des Schließens der Handhabe das Substrat innerhalb des topfförmigen Gehäuses zentrisch zur Zylinderachse des Kopfraumes ausrichten. Die Zentrierbacken sind mit Zungen versehen, derart, daß die Zungen bei nach unten gekehrtem kopfraum und in der Schließstellung gestellter Handhabe das Substrat nur auf den Zungen liegend lose halten.According to an additional feature of the invention, the positioning device has Centering jaws that hold the substrate within the Align the pot-shaped housing centrally to the cylinder axis of the head space. the Centering jaws are provided with tongues, so that the tongues when facing downwards headspace and in the closed position handle the substrate only on the Hold tongues loosely lying down.

In der Öffnungsstellung der Handhabe ist das Substrat von den Klemmbacken und Zungen frei. Bedingt dadurch, daß die Zungen der Zentrierbacken das Substrat nur im nahen Bereich des Stirnrandes untergreifen, wird jede Berührung der zu behandelnden oder behandelten Oberfläche des Substrates vermieden. Die Zentrierbacken werden mittels der Handhabe gleichzeitig betätigt; hierzu ist mit der Handhabe eine Nockenscheibe verbunden, wobei gegen diese Nockenscheibe unter Federdruck stehende Stößel lasten; das Widerlager für die Federn ist in den Zentrierbacken gelegen. Die Stößel steuern somit nicht unmittelbar die Zentrierbacken sondern unter Zwischenschaltung von Druckfedern. Die Andruckkraft dieser Druckfedern ist einstellbar, derart, daß sie untereinander eine nahezu gleiche Federkraft aufweisen und andererseits den Andruck der Zentrierbacken gegen die Nocken in Grenzen halten.In the open position of the handle, the substrate is off the clamping jaws and tongues free. Due to the fact that the tongues of the centering jaws the substrate reach under only in the near area of the forehead edge, every touch of the to be treated or treated surface of the substrate avoided. The centering jaws are operated simultaneously by means of the handle; for this purpose, a cam disk is used with the handle connected, with spring-loaded plungers bearing against this cam disc; the abutment for the springs is located in the centering jaws. Control the tappets thus not the centering jaws directly but with the interposition of compression springs. The pressing force of these compression springs is adjustable so that they are mutually have almost the same spring force and on the other hand the pressure of the centering jaws keep against the cams within limits.

Zur Vorrichtung ist ferner eine Ablageplatte gehörig, welche einen Schlitz zum Einführen eines das Substrat haltenden Sauggreifers aufweist. Diese Ablageplatte ist schalenförmig gebildet und besitzt mittig eine Erhöhung zum Ablegen des Substrates. Zum Ergreifen eines Substrates wird die Vorrichtung zum Handhaben des Substrates auf die Ablageplatte gestülpt; die Handhabe befindet sich dabei in der Offenstellung. Beim Schließen der Handhabe kommen die Zentrierbacken zum Anschlag mit dem Stirnrand des Substrates, derart, daß sie bei fortsetzender Schließbewegung das Substrat zentrisch innerhalb des topfförmigen Gehäuses ausrichten.The device also includes a tray which has a Has slot for inserting a suction gripper holding the substrate. These The tray is shaped like a bowl and has an elevation in the middle for storage of the substrate. The device is used to handle a substrate the substrate placed on the shelf; the handle is in the open position. The centering jaws come to a stop when the handle is closed with the front edge of the substrate in such a way that it can with continued closing movement Align the substrate centrally within the cup-shaped housing.

In den Zeichnungen ist eine gemäß der Erfindung gebildete Vorrichtung sowie Einzelheiten hierzu teilweise schematisch dargestellt.In the drawings is an apparatus formed in accordance with the invention and details of this are partially shown schematically.

Figur 1 zeigt einen Diametral schnitt gemäß der Schnittlinie 1-1 der Figur 2, wo hingegen Figur 2 eine Ansicht von oben gemäß der Schnittlinie II - II der Figur 1 darstellt.Figure 1 shows a diametrical section along the line 1-1 of the FIG. 2, whereas FIG. 2 is a view from above along the section line II-II of Figure 1 represents.

In Figur 1 ist die Vorrichtung - allgemein mit 2 bezeichnet -zum Handhaben eines schöibenförmigen Substrates 1 - wie gestrichelt dargestellt - auf das Mantelgehäuse 3 einer Lackschleudermaschine mit einem Schleuderteller 4 aufgesetzt. Die Vorrichtung besteht aus einem topfförmigen Gehäuse 5, welches zylinderisch gebildet und bündig über den Stirnrand 6 des zylinderischen Mantels 3 der tacksohleuder setzbar ist. In der geseigten Darstellung liegt das Substrat auf dem Schleuderteller, wobei die Zentrierbacken 7 das Substrat 1 zentrisch zur Drehachse 19' des Schleudertellers halben, Letztere Zentrierbacken sind Teil der Positioniervorrichtun; - im allgemeinen mit 8 bezeichnet;-sie besteht aus einer Handhabe D und einer damit ve-esundenen Nockenscheibe 10, gegen welche Stößel Ii lasten. Die Zentrierbacken 7 sind hier zweiteilig gebildet und bestehen aus den Greifern 12 und dem Führungsteil 13. In einem Gewinde 14 eines jeden Führungsteiles ist jeweils ein Stößel 11 einiges schraubt. Die Führungsteile 13 der Zentrierbacken 7 sind im Topfboden 16 radial geführt; die stehen jeweils unter der last einer Druckfeder 17, deren Andruckkraft mittels einer Justier-und Wlderlagerschraube 18 einstellbar ist. Bei einer Drehung der Handbåbe 9 um die Topfachse 19 wird auch die Nockenscheibe 10 gedreht, so daß beim Auflaufen der Stößel 11 auf die Nocken, die Zentrierbacken 7 mit ihren Greifern 12 in Richtung des Pfeils 20 verschoben werden. Beim Drehen der Handhabe 19 wird somit das Substrat 1 von den Zentrierbacken 7 frei, wobei bei fortschreitender Drehung auch die Zungen 21 außerhalb des Bereiches des Substrates gelangen. Nach erfolgtem Auflegen des Substrates auf den mit einer Saugvorrichtung versehenen Scbleuderteller wird ein Vakuum angelegt, so daß das Substrat nunmehr auf dem Schleuderteller festliegt. Die Vorrichtung kann nunmehr in Richtung des Pfeiles 22 abgehoben werden.In Figure 1, the device - generally designated 2 - for handling a disk-shaped substrate 1 - as shown in dashed lines - on the casing 3 is placed on a centrifugal paint machine with a centrifugal plate 4. The device consists of a cup-shaped housing 5, which is formed cylindrically and flush over the end edge 6 of the cylindrical jacket 3 of the tacksohleuder can be placed. In the sloped representation, the substrate lies on the spinning plate, with the Centering jaws 7 the substrate 1 centric to the axis of rotation 19 'of the centrifugal plate half, the latter centering jaws are part of the positioning device; - in general denoted by 8; it consists of a handle D and one connected to it Cam disk 10, against which tappets Ii load. The centering jaws 7 are here formed in two parts and consist of the grippers 12 and the guide part 13. In a tappet 11 is screwed to a certain extent on a thread 14 of each guide part. The guide parts 13 of the centering jaws 7 are guided radially in the pot bottom 16; the are each under the load of a compression spring 17, the pressure force by means of a Adjusting and Wlderlagerschraub 18 is adjustable. When turning the handbabe 9 about the top axis 19, the cam disk 10 is also rotated, so that when it runs up the plunger 11 on the cams, the centering jaws 7 with their grippers 12 in the direction of arrow 20 can be moved. When the handle 19 is rotated, the substrate is thus 1 free from the centering jaws 7, with the tongues as the rotation progresses 21 get outside the area of the substrate. After the Substrate on the spinning plate, which is provided with a suction device, becomes a Vacuum applied so that the substrate is now firmly on the spinner. The device can now lifted in the direction of arrow 22 will.

Wie insbesondere aus Figur 2 hervorgeht, sind die Führungsteile 13 der Klemmbacken 7 in meisten 23 im Boden 16 des topfförmigen Gehäuses 5 geführt. Im vorliegenden Beispiel ist der Boden 16 mit radialen Schlitzen 24 versehen, in welchen die Führungsteile 13 sowie die Widerlager 25 eingesetzt sind. Mittels der Justierschrauben 26 ind die Druckfedern 17 hinsichtlich ihrer Andruckkraft einstellbar. Im vorliegenden Beispiel besitzt die Vorrichtung drei Zentrierbacken , welche um 120 Grad versetzt zueinander im Boden 16 angeordnet sind. Die Greifer 12 der Zentrierbacken 7 sind derart angeordnet, daß während des Schließvorganges der Positioniervorrichtung bei exzentrisch liegendem Substrat die betreffenden Zentrierbacken mit dem Stirnrand 1' des Substrates zum Anschlag kommen und das Substrat in die Mittellage schieben.As can be seen in particular from FIG. 2, the guide parts 13 are the clamping jaws 7 are guided in most 23 in the bottom 16 of the cup-shaped housing 5. In the present example, the bottom 16 is provided with radial slots 24, in which the guide parts 13 and the abutments 25 are used. Using the Adjusting screws 26 ind the compression springs 17 adjustable with regard to their pressing force. In the present example, the device has three centering jaws, which around 120 degrees to each other are arranged in the floor 16. The grippers 12 of the centering jaws 7 are arranged such that during the closing process of the positioning device in the case of an eccentrically lying substrate, the relevant centering jaws with the front edge 1 'of the substrate come to the stop and push the substrate into the middle position.

Die Nockenscheibe 10 trägt drei Nocken 28, welche derart ausgelegt sind, daß bei aufgelaufenen Stößeln 11 die Zungen 21 vom Substrat frei sind.The cam disk 10 carries three cams 28, which are designed in this way are that the tongues 21 are free from the substrate when the plunger 11 has accumulated.

Eine zur Vorrichtung zum Handhaben für ein dtiiiiiwandiges Substrat zugehörige Auflage- und Ablageplatte, ist in den Figuren 3 und 4 dargestellt. Das Substrat 1 wird mIttels eines Sauggreifers 30, bestehend auu einer Handhabe 31 und einem Halter 32, an welchem sich ein Saugkopf 33 befindet, ergriffen. Der Sauggreifer atird in einem in der Aufnahmeplatte 35 eingebrachten, nach oben offenen (U-förmigen) Schlitz 34 abgesenkt, derart, daß das Substrat zwischen den Positionierstiften 36 liegt. Nunmehr wird die Vorrichtung gemäß den Figuren 1 und 2 auf die Ablageplatte gelegt, wobei der Rand 38 gemäß Figur 2 bündig über den Stirnrand 39 greift. Dabei sind die Zentrierbacken 7 nach außen gestellt, so daß die Zungen 21 an der Stirnkante 1' der Substratscheibe ohne Berührung vorbeigehen. Nunmehr wird der Sauggreifer 30 belüftet und in Richtung des Pfeiles 37 aus dem Schlitz 34 herausgezogen. Darauffolgend ideen sich beim Drehen der Handhabe 19 die Zentrierbacken 7 gegen den Stirnrand des Substrates und richten es zentrisch zum topfförmigen Gehäuse aus. Das topfförmige Gehäuse kann nunmehr abgenommen und mit der Substratscheibe zur lacksohleuder gebracht werden. In entsprechender Weise ist es möglich, das Substrat wiederum in die Ablageplatte zu verbringen. Der Sauggreifer wird sodann wiederum in den Schlitz 34 eingeführt und ein Vakuum angelegt, worauf nach dem Abnehmen des topfförmigen Gehäuses mit dem Sauggreifer das Substrat entnommen und zu einem anderen Bearbeitungsort verbrachtwerden kann. Es versteht sich, daß die dem 5aug greifer zugekehrte Fläche des Subs:cates stets die von der bearbeiteten Fläche abgekehrte Fläche ist.One for device for handling a dtiiiii-walled substrate The associated support and storage plate is shown in FIGS. 3 and 4. That Substrate 1 is by means of a suction gripper 30, consisting of a handle 31 and a holder 32 on which a suction head 33 is located, gripped. The suction cup atird in an upwardly open (U-shaped) inserted in the mounting plate 35 Slot 34 lowered so that the substrate between the positioning pins 36 lies. The device according to FIGS. 1 and 2 is now placed on the shelf placed, wherein the edge 38 according to FIG. 2 engages flush over the end edge 39. Included the centering jaws 7 are placed outwards so that the tongues 21 at the front edge 1 'pass the substrate wafer without touching it. The suction pad is now 30 ventilated and pulled out of the slot 34 in the direction of arrow 37. Subsequent ideas when turning the handle 19, the centering jaws 7 against the front edge of the substrate and align it centrically to the cup-shaped housing. The cup-shaped The housing can now be removed and with the substrate wafer to the lacquer ouders are brought. In a corresponding manner, it is possible to use the substrate in turn to spend in the shelf. The suction pad will then turn inserted into the slot 34 and applied a vacuum, whereupon after removing the cup-shaped housing with the suction pad removed the substrate and transferred to another Processing location can be moved. It goes without saying that the 5aug gripper The surface of the subscriber facing away from it: always the surface facing away from the worked surface Area is.

Wie insbesondere ans Figur 4 hervorgeht, ist die Ablageplatte mittig mit einer Erhöhung 40 ver.sehen, wobei der Durchmesser dieser Erhöhung kleiner als (3er Durchmes3e.r des Substrates ist.As can be seen in particular from FIG. 4, the shelf is in the middle with an elevation 40, the diameter of this elevation being smaller than (3 diameter of the substrate is.

Dadurch wird bewerkstelligt, daß die Zungen 21 in jedem Falle -also auch bei aus der Vorrichtung eiitfe:cntem Sauggreifer - stets unter die Substratscheibe C ifen und die Zontrierbeken 7 beim Schließen der Handhabe das Substrat zentrisch zum topfförmigen Gehäuse ausrichten.This ensures that the tongues 21 in any case -also even with the suction gripper removed from the device - always under the substrate disc C ifen and the Zontrierbeken 7 when closing the handle, the substrate is centric Align to the cup-shaped housing.

6 Patentansprüche 4 Figuren6 claims 4 figures

Claims

Claims 1. Device for handling a thin-walled, a substrate having a surface that is sensitive to touch, bsestand from a cylindrical, pot-shaped housing in which the substrate can be received and can be held by means of radial tongues, thus g e k e 13 n z e i c h n e t that the pot-shaped housing (2) is actuatable by means of a handle (9), the substrate (1) receiving, holding and depositing, as well as the substrate centrally Positioning device aligning with the cylinder axis (19 ') of the cup-shaped housing (8).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h -n e t that the positioning device (8) can be operated simultaneously by means of the handle (9) Centering bar (7) which, when the handle (9) is closed, the substrate (1) within the cup-shaped housing (5) centered on the cylinder axis (19) of the head space aligns.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized g e k e n n -z e i c h n e t that a cam disk (10) is connected to the handle (9), wherein spring-loaded against this cam disk with the centering jaws (7) Load the tappet (11).

4. Device according to claims 1 to 3, characterized g e k e n n -z e i c h n e t that the device can be placed on a storage plate (35), wherein this has a radial slot t34) for inserting a substrate (1) receiving suction gripper t30).

5. Device according to claims 1 to 41 thereby g e k e n n -z e i c b n e t that the tray t35) has a recess (41) in the middle an elevation (40) is arranged, whose diameter is smaller than that of the substrate (1).

6. Device according to claims 1, 2 and 5, characterized g e k e n n -z e i c h n e t that in the recess (41) of the storage plate (35) positioning pins (36) are arranged.

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