DE3041147A1 - Plaettchen-ausrichtvorrichtung - Google Patents

Plaettchen-ausrichtvorrichtung

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DE3041147A1 DE19803041147 DE3041147A DE3041147A1 DE 3041147 A1 DE3041147 A1 DE 3041147A1 DE 19803041147 DE19803041147 DE 19803041147 DE 3041147 A DE3041147 A DE 3041147A DE 3041147 A1 DE3041147 A1 DE 3041147A1
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Ausrichten eines Plättchens mit einem ebenen Abschnitt an seinem Außenumfang.
Es wurden bisher verschiedenerlei Vorrichtungen zum Ausrichten eines Plättchens bzw. Scheibchens mit einem an seinem Außenumfang ausgebildeten ebenen Abschnitt, wie beispielsweise eines Plättchens oder Wafers zur Herstellung eines Halbleiter-Schaltungselements vorgeschlagen.
Beispielsweise ist in der US-PS 3 297 134 eine Vorrichtung zum Ausrichten eines Plättchens in der Weise beschrieben, daß der ebene Abschnitt des Plättchens gegen eine ebene Fläche gedruckt wird. In der US-PS 3 865 254 ist eine Vorrichtung zum Ausrichten eines Plättchens mit einem ebenen Abschnitt beschrie-' ben, bei der das Plättchen gedreht wird. In der US-Patentanmeldung Serien-Nr. 970 146 ist eine Vorrichtung beschrieben, bei der zwei Einrichtungen so kombiniert
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Deutsche Bank (München) KIo. 51/61070
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sind, daß in zwei Schritten eine Grob-Ausrichtung und eine Fein-Ausrichtung eines Plättchens vorgenommen werden. Bei der Vorrichtung gemäß dieser gleichzeitig bestehenden Patentanmeldung erfolgt jedoch die Grob-Ausrichtung und die Fein-Ausrichtung in verschiedenen Schritten.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, bei der die Grob-Ausrichtung und die Fein-Ausrichtung in ein und demselben Schritt vorgenommen wird.
Eine Vorrichtung zur Ausführung der Grob-Ausrichtung und der Fein-Ausrichtung in ein und demselben Schritt ist jedoch an sich bekannt. Da d,iese Vorrichtung in starkem Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung steht, jedoch keine Veröffentlichung zur Verfügung steht, die diese Vorrichtung beschreibt, wird sie anhand der Fig. 1 und 2 der Zeichnung beschrieben. In diesen Figuren bezeichnet 1 ein Plättchen bzw. einen Wafer. Dieses Plättchen wird mittels einer nicht gezeigten Plättchen-Transporteinrichtung auf eine Ausricht-Grundplatte 2 befördert. Das auf diese Weise zugeführte Plättchen steht gemäß der Darstellung durch 1' in irgendeiner beliebigen Richtung. Um das Plättchen l1 aufschweben zu lassen und es in Richtung des Pfeils zu drücken, wird von einem Luftzufuhrkanal 7 zugeführte Luft über eine Vielzahl von geneigten Löchern 8 zur Oberfläche der Grundplatte 2 hin abgeblasen. Dementsprechend wird das Plättchen I1 mit einem Teil seines Umfangs mit einer angetriebenen Rolle 4 und einer Treibrolle 3 in Berührung gebracht, so daß es mit der Drehung der Treibrolle 3 gedreht wird.
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Die Ausrichtung des Plättchens 1' ist dann abgeschlossen, wenn ein Punkt an seinem kreisförmigen Umfangsabschnitt die angetriebene Rolle 4 berührt, ein Punkt an seinem geraden bzw. ebenen Abschnitt die Treibrolle 3 berührt und der Übergangspunkt zwischen dem kreisförmigen Umfangsabschnitt und dem geraden Abschnitt einen feststehenden Block 5 berührt. Wenn das Plättchen in diese Stellung gedreht worden ist, wird nämlich mittels eines photoelektrischen Schalters 9 der Antrieb der Treibrolle 3 unterbrochen, wodurch die Drehung des Plättchens beendet wird. Mit dieser Unterbrechung wird die Grob-Lageeinstellung bzw. -Ausrichtung des Plättchens bewerkstelligt. Zugleich erfolgt eine Fein-Ausrichtung des Plättchens 1, da das Plättchen durch die Luft aus dem Luftzufuhrkanal 7 gegen die angetriebene (umlaufende) Rolle 4 und die Treibrolle 3 gedrückt wird. Wenn jedoch zum Zeitpunkt des Anhaltens der Treibrolle 3 das Plättchen die durch 10 dargestellte Lage einnimmt, entsteht an den Berührungspunkten zwisehen der angetriebenen Rolle 4 und der Treibrolle 3 einerseits und dem Plättchen andererseits eine Gegenkraft gegen die Luft-Kraft zum Anpressen des Plättchens; bei dem Versuch, das Plättchen in seine Endlage zu drehen, entsteht daher ein Drehmoment. Andererseits wirkt eine sich aus dieser Gegenkraft ergebende Reibungskraft in einer Richtung zum Hemmen der Plättchen-Drehung. Die Treibrolle 3 ist direkt mit einer Antriebsquelle (wie einem Motor oder dgl.) verbunden, so daß daher ihr Drehmoment groß ist; daher wirkt an dem Berührungspunkt zwischen der Treibrolle 3 und dem Plättchen eine Gleitreibungskraft, wobei das die Drehung hemmende Drehmoment häufig größer als das Rollen-Drehmoment wird ; daher endet die Ausrichtung des Plättchens in der mit 10 bezeichneten Lage, was einen erschwerenden Faktor hinsichtlich der Ausrichtungsgenauigkeit darstellt.
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Das gleiche kann auch eintreten, wenn die Treibrolle 3 bei der mit 10' dargestellten Lage des Plättchens angehalten wird.
In Anbetracht dessen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Plättchen-Ausrichtvorrichtung mit einer hohen Ausrichtungsgenauigkeit zu schaffen.
Zu diesem Zweck arbeitet eine Treibrolle der erfindungsgemäßen Plättchen-Ausrichtung bei dem Schritt, bei dem die Drehverstellung des Plättchens beendet wurde, als drehend angetriebene Rolle mit kleinern Drehmoment bzw. Widerstands-Drehmoment.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf ut-3 Zeichnung :,^a=r erläutert.
Fig. IA, IB und 2 zeigen die Plättchen-Ausrichtvorrichtung gemäß dem Stand der Technik. 20
Fig. 3A, B und C zeigen schematisch die erfindungsgemäße Plättchen-Ausrichtvorrichtung.
Fig. 4A und B zeigen ein Ausführungsbeispiel der Plättchen-Ausrichtvorrichtung.
Nachstehend wird die Plättchen-Ausrichtvorrichtung anhand der Fig. 3A, B und C beschrieben.
^" Nach Fig.3A wird ein in irgendeiner Ausrichtung aufgelegtes Plättchen 20 durch den Luftstrom aus Luft-Löchern 28 zum Schweben gebracht, die v/ie bei der Vorrichtung nach dem Stand der Technik an der Rückseite des Plättchens ausgebildet sind; damit wird durch eine
0^ sich aus der Neigung der Grundplatte oder der Löcher 28 ergebende Druckkraft der Umfang des Plättchens mit
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' einer angetriebenen Rolle 24 und. einer Treibrolle 23 in Berührung gebracht und durch die Drehung der Treibrolle 23 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht.
Dabei tritt eine Andruckrolle 29, die mittels eines Hebels 30 mit einer Drehachse 31 gelagert ist, durch einem Zylinder 32 zugeführten Druck aus dem Umfangsbereich des Plättchens heraus, jedoch kann wahlweise der Druck in dem Zylinder 32 aufgehoben werden, ^O damit die Andruckrolle 29 (in der bei 29' dargestellten Lage) gegen den Umfang des Plättchens drückt und dabei eine Andruckkraft ausübt.
An einander gegenüberliegenden Seiten der Treib-'5 rolle 23 sind Ausrichtrollen 25 und 26 angeordnet, während Zwischenrollen 27 und 28 so angeordnet sind, daß sie mit der Treibrolle 23 und der Ausrichtrolle 25 bzw. 26 in Berührung sind.
Die Zwischenrollen 27 und 28 werden jeweils von
Armen 36 bzw. 37 gehalten, die jeweils Drehmitten 34 bzw. 35 haben und mit Hilfe von Federn 38 zu der Treibrolle 23 und der Ausrichtrolle 25 bzw. 26 hin gedrückt werden, so daß die Drehung der Treibrolle 23 auf die
Ausrichtrolien 25 und 26 übertragen wird.
Daraus ist ersichtlich, daß unabhängig von der möglichen Richtung des Plättchens 20 der Umfang des
Plättchens mit irgendeiner der Rollen 23, 25 oder 26 30
in Berührung ist (die Antriebskraft haben), so daß daher kein toter Punkt entsteht, wie er bei der Vorrichtung nach dem Stand der Technik mit einer einzigen Treibrolle bestanden hat.
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Bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau enthalten die Ausricht-Rollen 24, 25 und 26 sowie die Andruckrolle 29 mechanische Elemente mit geringem Widerstands-Drehmoment wie beispielsweise reibungsarme bzw. Antifriktions-Kugellager.
Wenn das auf vorstehend beschriebene Weise gedrehte Plättchen einer vorbestimmten Ausrichtungslage nahe kommt, wird dies mit Hilfe von an Stellen 40 ange-
TO ordneten photoelektrischen Detektoren erfaßt. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Zylinder 39 mit Druck beaufschlagt, der auf diese Weise die Hebel bzw. Arme 36 und 37 so bewegt, daß die Zwischenrollen 27 und 28 außer Berührung mit der Treibrolle 23 und der Ausrichtrolle 25
bzw. 26 gebracht werden. Als Folge davon werden die
Ausrichtrollen 25 und 26 von einer Antriebsquelle getrennt und damit zu Einzelrollen, die mit geringem
Drehmoment drehbar sind.
Gemäß der Darstellung in Fig. 3C ist die Treibrolle 23 so angeordnet, daß sie gegenüber der Tangentiallinie der Ausrichtwalzen 25 und 26 um einen kleinen Abstand A zurückgezogen ist.
Dementsprechend ist die End-Ausrichtungslage des Plättchens in der Weise bestimmt, daß gemäß der Darstellung in Fig. 3B bei einer Druckkraft in Pfeilrichtung ein Punkt an dem kreisförmigen Umfang des Plättchens mit der Ausrichtrolle 24 in Berührung steht und
das Plättchen an zwei Punkten seines geraden Umfangsabschnitts mit den Ausrichtrollen 25 und 26 in Berührung ist.
Dieser Zustand ist ein statisch stabiler Zustand,
wenn die Ausrichtrollen 24, 25 und 26 Drehelemente
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' mit geringem Widerstands-Drehmoment sind, wie beispielsweise durch Verwendung von Antifriktions-Kugellagern; selbst wenn irgendeine dieser Rollen zum Umfang des Plättchens einen Abstand hat, wird durch die Andruckkraft das Plättchen in seine Endstellung gebracht.
Das Haften bzw. Ansaugen des Plättchens in seiner End-Ausrichtungslage wird dadurch bewerkstelligt, daß die Luft-LÖcher 28 mit Unterdruck beaufschlagt werden.
Gemäß der Fig. 3 wird die Andruckrolle 29 als Vorrichtung dafür verwendet, während des abschließenden Ansaugens ein Lösen des Plättchens von den Ausrichtrollen zu verhindern. Zu dem Zeitpunkt, an dem das Plättchen in seinen stabilen Zustand gelangt ist, wird
'5 der dem Zylinder 32 zugeführte Druck abgelassen, so daß die Andruckrolle 29 mit Hilfe der Kraft eines Feder 33 über den Hebel 30 das Plättchen 20 in Pfeilrichtung drückt.
™ Bei diesem Zustand wird über die Luft-Löcher 28 Unterdruck angelegt, um das Plättchen anzusaugen und damit dessen Ausrichtung zu vollenden. Vorzugsweise ist auch die Andruckrolle 29 ein Drehelement mit geringem Widerstands-Drehmoment.
Die Verwendung der Andruckrolle 29 als Vorrichtung dafür, während des Ansaugens die Trennung des Plattchens von den Bezugsrollen bzw. Ausrichtrollen zu verhindern, ist nicht immer eine notwendige Bedingung; vielmehr
können in Abhängigkeit von den Umständen, unter welchen die Vorrichtung verwendet wird, irgendwelche Maßnahmen getroffen werden, die eine notwendige Andruckkraft ergeben und das stabile System bzw. die stabile Lage
nicht stören. Beispielsweise ist daran zu denken, die 35
sich aus einer Schrägstellung ergebende Schwerkraft zu verwenden, Luft gegen die Oberfläche des Plättchens zu blasen oder dgl.
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] In der Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel in größeren Einzelheiten gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung auf eine Grundplatte 50 für die Luft-Lagerung und die Andruckrolle und eine Grundplatte
c 51 für die Ausrichtrollen aufgeteilt; diese beiden Grundplatten werden auf eine bestimmte Relativlage eingestellt und dann an ein- und demselben Unterbau befestigt.
IQ An der Grundplatte 51 für die Rollen ist eine Treibrolle 52 angebracht, an deren gegenüberliegenden Seiten Ausrichtrollen 53 und 54 angeordnet sind; gegen die Treibrolle 52 und die Ausrichtrolle 53 bzw. 54 wird mittels einer Feder 59 eine Zwischenrolle 57 bzw. 58 gedrückt, die mittels eines Arms 55 bzw. 56 gehalten ist.
Am anderen Ende der mittels eines Lagergehäuses
60 gehaltenen Treibrolle 52 ist eine Riemenscheibe 61 befestigt; über einen zwischen die Riemenscheibe
61 und eine Motor-Riemenscheibe 63 geführten Riemen 64 wird an die Treibrolle 52 die Drehung eines Motors
62 übertragen.
Durch Luftdruck-Beschickung eines Zylinders
über eine Rohrkupplung 66 wird ein Kolben 67 herausgedrückt, um die Arme 55 und 56 zu betätigen und damit das Entfernen der Zwischenrollen 57 und 58 herbeizuführen, wodurch die Ausrichtrollen zu frei drehbaren Rollen "30 werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden für die Ausrichtrollen 53 und 54 einzelne Antifriktions-Kugellager verwendet. Innerhalb einer weiteren Ausrichtrolle 68 werden gemäß der Querschnittsansicht in Fig. 4B Antifriktions-Kugellager 69 verwendet, um dadurch das
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' Widerstands-Drehmoment zu verringern.
An mit 70 bezeichneten zwei Stellen sind zur Ermittlung der Ankunft des Plättchens in einer vorbestimmten Lage photoelektrische Sensoren angebracht, die gemäß der Querschnittsansicht in Fig. 4B jeweils so aufgebaut sind, daß das Licht einer in die Grundplatte 51 eingelassenen Lampe 71 mittels eines Lichtempfängers 73 empfangen wird, der in einem Lichtempfänger-Halter 72 gefaßt ist, welcher über die Rollen ragt.
In der Grundplatte 50 ist eine Vielzahl von schrägen Abbläse-Öffnungen 74 ausgebildet. Wenn über eine Rohrkupplung 75 Druckluft zugeführt wird, wird über einen im Inneren der Grundplatte 50 ausgebildeten Verteilerkanal 76 aus jeder Öffnung 74 Luft abgeblasen, die an der Rückseite eines Plättchens 100 so wirkt, daß dieses aufschwebt und in Pfeilrichtung gedrückt
wird.
20
Die Rohrkupplung 75, der Verteilerkanal 76 und die schrägen Öffnungen 74 werden durch Anlegen von Unterdruck auch dazu verwendet, das Plättchen an die Grundplatte 50 anzusaugen und an dieser festzulegen. An der Grundplatte 50 ist eine Einheit zur Verstellung einer Andruckrolle 77 angebracht. Die Andruckrolle 77 wirkt auf das Plättchen über einen in der Grundplatte 50 ausgebildeten Ausschnitt 78 ein. Innerhalb der Andruckrolle 77 ist auch ein Antifriktions-Kugellager
78' angebracht, um dadurch das Widerstands-Drehmoment zu verringern. Ein die Andruckrolle 77 tragender Hebel 29 ist bezüglich eines Flansches 81 um eine Achse kippbar. Der Flansch 81 ist um eine innerhalb eines
Blocks 83 ausgebildete Achse 80 schwenkbar. Auf diese 35
Weise ist der Hebel 79 in bezug auf die Grundplatte 50 schwenkbar und kippbar.
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Das Schwenken und Kippen des Hebels 79 wird gleichzeitig dadurch herbeigeführt, daß über eine Rohrkupplung 87 Druckluft zugeführt oder abgelassen wird, um dadurch einen Zylinder 86 zu betreiben und einen geraden Nocken 84 herauszu oder hineinzu zu bewegen. Wenn in den Zylinder 86 über die Rohrkupplung 87 Druckluft eingeführt wird, wird der gerade Nocken 84 herauszu gepreßt, woraufhin sich die Andruckrolle 77 in Richtung des Pfeils B und dann nach unten zu bewegt, so daß sie von der Oberfläche der Grundplatte 50 verschwindet.
Wenn im Gegensatz dazu der Druck in dem Zylinder 86 aufgehoben wird, wird der gerade Nocken 84 nach innen zu gedruckt, woraufhin sich die Andruckrolle 77 nach oben zu bewegt, so daß sie aus der Oberfläche der Grundplatte 50 herauskommt, wonach sie in Richtung des Pfeile A schwenkt. Auch nach dem Anhalten der Andruckrolle 77 durch den Anstoß gegen das Plättchen 100 wird der gerade Nocken 84 noch hineinzu gedrückt, wobei er jedoch seine Wirkung verliert und statt dessen die Kraft einer Feder 85 als Plättchenandruckskraft zur Wirkung kommt.
In der Fig. 4 ist das Plättchen 100 in seiner abschließenden Ausrichtungsstellung gezeigt.
Vorstehend ist eine Vorrichtung zum Ausrichten eines Plättchens bzw. Scheibchens beschrieben, an dessen Außenumfang ein ebener Abschnitt ausgebildet ist, wie beispielsweise eines Plättchens bzw. Wafers zur Herstellung eines Halbleiter-Schaltungselements. Das Plättchen wird mittels einer drehbaren Rolle und einer Treibrolle geführt und gedreht, die in Punktberührung mit dem Außenumfang des Plättchens stehen. Wenn das Plattchen in eine vorbestimmte Drehstellung gelangt, wird die Drehung des Plättchens beendet. Dadurch wird eine
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Grob-Ausrichtung dese Plättchens herbeigeführt. Darauffolgend wird das Plättchen zu der drehbaren Rolle und der Treibrolle hin gedrückt. Dabei wird die Treibrolle abgekuppelt, so daß sie eine mit niedrigem Widerstands-Drehmoment drehende Rolle wird. Dadurch wird ohne Behinderung der Drehung des Plättchens eine genaue Ausrichtung herbeigeführt.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Vorrichtung zum Ausrichten eines Plättchens mit einem an seinem Außenumfang ausgebildeten ebenen Abschnitt, gekennzeichnet durch eine Grundplatte (50), auf die das Plättchen (20; 100) aufgelegt wird, mindestens eine Ausrichteinrichtung (24; 68) in Punktberührung mit dem Außenumfang des auf die Grundplatte aufgelegten Plättchens, eine Drehrolleneinrichtung (25, 26; 53, 54), die mit dem Außenumfang des Plättchens in Punktberührung steht und an dem Plättchen eine Drehkraft ausübt, wenn sie an eine Antriebseinrichtung (23; 52, 60 bis 64) angeschlossen ist, eine Kupplungseinrichtung (27, 28, 36 bis 39; 55 bis 59, 65 bis 67), die die Verbindung zwischen der Drehrolleneinrichtung und der Antriebseinrichtung unterbricht, wenn das Plättchen eine vorbestimmte Drehstellung eingenommen hat, und eine Andruckeinrichtung (29 bis 33; 77 bis 85), die das Plättchen zu der Ausrichteinrichtung und der Drehrolleneinrichtung hin drückt, wenn mittels der Kupplungseinrichtung die Verbindung zwischen der Drehrolleneinrichtung und der Antriebseinrichtung unterbrochen wurde.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehrolleneinrichtung (25, 26; 53,
    54) mehrere Rollen aufweist.
    VI/rs 130020/0841
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