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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zusammenfügen eines ersten plattenförmigen Objekts mit
einem zweiten plattenförmigen
Objekt mittels eines Klebstoffs, gemäß dem genannten Verfahren, wobei
der Klebstoff an eine der zwei Seiten des ersten Objekts angebracht
wird, woraufhin die genannte Seite des ersten Objekts und eine der
zwei Seiten des zweiten Objekts gegeneinander gedrückt werden.
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Die
Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zum Zusammenfügen eines
ersten plattenförmigen Objekts
mit einem zweiten plattenförmigen
Objekt mit Hilfe eines Klebstoffs, welche Vorrichtung mit einem ersten
Halter versehen ist, der eine Tragfläche für das erste Objekt aufweist,
einem zweiten Halter, der eine Tragfläche für das zweite Objekt aufweist,
einer Verlagerungseinheit, die das Verlagern beider Halter in solcher
Weise ermöglicht,
dass ihre Tragflächen einander
zugewandt sind, und mit einer Druckeinheit, mit der die Tragflächen beider
Halter gegeneinander gedrückt
werden können.
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Ein
Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art sind aus JP-A-07226350 bekannt.
Das bekannte Verfahren und die bekannte Vorrichtung werden verwendet,
um zwei scheibenförmige
Halbleitersubstrate mit Hilfe eines Klebstoffs zusammenzufügen. Die
zwei Halter der bekannten Vorrichtung sind in einer Druckkammer
angeordnet, in der beim Betrieb der Luftdruck und die Luftfeuchtigkeit
kontrolliert werden können.
Gemäß dem bekannten
Verfahren werden beide Halter mit den darauf angebrachten Halbleitersubstraten
mit Hilfe der Verlagerungseinheit der bekannten Vorrichtung in Positionen
gesetzt, in denen beide Halbleitersubstrate so angeordnet sind,
dass sie direkt nebeneinander liegen, woraufhin beide Halbleitersubstrate
bei einem zuvor bestimmten Luftdruck und einer zuvor bestimmten
Luftfeuchtigkeit der Druckkammer mit Hilfe der Druckeinheit der
Vorrichtung gegeneinander gedrückt
werden. Da beide Halbleitersubstrate gegeneinander gedrückt werden,
verteilt sich der auf eines der beiden Halbleitersubstrate angebrachte
Klebstoff über
einen wesentlichen Teil der einander zugewandten Seiten der beiden
Halbleitersubstrate, sodass zwischen den zwei Halbleitersubstraten
eine starke Bindung erreicht wird.
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WO
96/36675 offenbart ein Verfahren zum Zusammenfügen eines ersten plattenförmigen Objekts
mit einem zweiten plattenförmigen
Objekt, welches Verfahren das Aufbringen eines Klebstoffs auf zumindest
eines der genannten plattenförmigen
Objekte und dabei Drehen der genannten plattenförmigen Objekte umfasst, um
eine Zentrifugalkraft zu erzeugen, die bewirkt, dass der genannte
Klebstoff sich zwischen den genannten plattenförmigen Objekten mit nahezu
gleichmäßiger Dicke
verteilt, während
dadurch ein Druck auf das genannte zweite plattenförmige Objekt
ausgeübt
wird, um das genannte erste und zweite plattenförmige Objekt zusammenzufügen.
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Außerdem wird
eine Bindemaschine offenbart, mit einem ersten Halter, der ausgebildet
ist, um ein erstes plattenförmiges
Objekt fixiert aufzunehmen, einem zweiten Halter, der drehbar in
den ersten genannten Halter greifen kann und imstande ist, auf ein
zweites plattenförmiges
Objekt einen Druck auszuüben,
wenn dieses auf das genannte erste plattenförmige Objekt gelegt ist, und
mit einem Rotor zum Drehen des genannten ersten Halters. Um den
genannten zweiten Halter allgemein vertikal in Bezug auf den genannten
ersten Halter selektiv zu bewegen, ist eine Bewegungsvorrichtung
vorhanden.
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Ein
Nachteil des bekannten Verfahrens und der bekannten Vorrichtung
ist, dass der zwischen den beiden Halbleitersubstraten vorhandene
Klebstoff sich nicht vollständig
und homogen über
die einander zugewandten Seiten der zwei Halbleitersubstrate verteilt.
Daher wird bei Verwendung des bekannten Verfahrens und der bekannten
Vorrichtung eine nichthomogene Bindung zwischen den zwei Halbleitersubstraten
erhalten. Außerdem
hat die zwischen den zwei Halbleitersubstraten gebildete Klebstoffschicht
eine relativ große
Dicke, was somit die Klebkraft zwischen den zwei Halbleitersubstraten
begrenzt.
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Der
Erfindung liegt als Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
der eingangs erwähnten
Art zu verschaffen, die es ermöglicht,
im Vergleich zu den bekannten Verfahren und den bekannten Vorrichtungen
eine homogenere Bindung zwischen den zwei plattenförmigen Objekten
sowie eine verringerte Dicke der Klebstoffschicht zwischen den zwei
plattenförmigen
Objekten zu erhalten.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass
das Zusammenfügen
eine erste Phase umfasst, in der die plattenförmigen Objekte gedreht werden, und
eine zweite Phase, in der die plattenförmigen Objekte gedreht werden
und gegeneinander gedrückt
werden, wobei die genannte Seite des ersten Objekts und eine Seite
des zweiten Objekts gegeneinander gedrückt werden, wobei zumindest
für eine Zeitdauer,
während
der die plattenförmigen
Objekte gegeneinander gedrückt werden,
diese bei gleicher Drehgeschwindigkeit um eine Drehachse gedreht werden,
die nahezu senkrecht zu den genannten Seiten der Objekte verläuft.
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Eine
Vorrichtung, die das erfindungsgemäße Verfahren ausführt, ist
mit zwei Haltern versehen, um die Objekte zu tragen, und ist weiterhin
mit Mitteln zum Einstellen der Drehgeschwindigkeit der Halter, Mitteln
zum Einstellen der Annäherungsgeschwindigkeit
der Halter und Mitteln zum Einstellen der Druckkraft, um die Halter
gegeneinander zu drücken,
versehen.
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Zur
Lösung
der oben erwähnten
Aufgabe ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mit einer Rotationseinheit
versehen ist, die es ermöglicht,
beide Halter bei gleicher Drehgeschwindigkeit zu drehen.
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Da
gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren
während
der Zeit, in der die zwei plattenförmigen Objekte gegeneinander
gedrückt
werden, diese um die Drehachse gedreht werden, die sich nahezu senkrecht
zu den genannten Seiten der Objekte erstreckt, wird eine Zentrifugalkraft
auf den zwischen den genannten Seiten beider Objekte vorhandenen Klebstoff
ausgeübt.
Unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft fließt der genannte Klebstoff gleichmäßig über die
genannten Seiten der zwei Objekte, sodass eine relativ dünne, homogene
Klebstoffschicht zwischen den zwei Objekten gebildet wird. Auf diese Weise
wird eine relativ starke und homogene Bindung zwischen den zwei
Objekten erhalten. Da der Klebstoff sich gleichförmig unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft
verteilt, kann zudem eine Druckkraft, die zum Gegeneinanderdrücken beider
Objekte verwendet wird, begrenzt werden. Eventueller überschüssiger Klebstoff
wird von den Außenrändern beider
Objekte weggeschleudert, sodass der überschüssige Klebstoff nicht auf den
gebundenen Objekten bleibt.
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Eine
spezielle Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, dass die Drehgeschwindigkeit der plattenförmigen Objekte
als Funktion der im Laufe des Verfahrens verstrichenen Zeit verändert wird.
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Eine
spezielle Ausführungsform
einer Vorrichtung, die das erfindungsgemäße Verfahren ausführt, ist
dadurch gekennzeichnet, dass die Drehgeschwindigkeit, mit der beide
Halter mit Hilfe der Rotationseinheit gedreht werden können, einstellbar
ist.
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Bei
diesen speziellen Ausführungsformen des
Verfahrens und der Vorrichtung, die das erfindungsgemäße Verfahren
ausführt,
werden die Verteilung des Klebstoffs zwischen den zwei plattenförmigen Objekten
und das Wegschleudern eventuellen überschüssigen Klebstoffs von den Außenrändern beider
Objekte durch Veränderung
der Dreh geschwindigkeit beider Objekte in geeigneter Weise als Funktion
der im Laufe des Verfahrens verstrichenen Zeit günstig beeinflusst.
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Eine
weitere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, dass parallel zur Drehachse gesehen
die plattenförmigen
Objekte bei einer Annäherungsgeschwindigkeit,
die als Funktion der im Laufe des Verfahrens verstrichenen Zeit
verändert
wird, aufeinander zu bewegt werden.
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Eine
weitere Ausführungsform
einer Vorrichtung, die das erfindungsgemäße Verfahren ausführt, ist
dadurch gekennzeichnet, dass eine Annäherungsgeschwindigkeit, bei
der beide Halter mit Hilfe der Verlagerungseinheit aufeinander zu
bewegt werden können,
einstellbar ist.
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Bei
diesen weiteren Ausführungsformen
des Verfahrens und der Vorrichtung, die das erfindungsgemäße Verfahren
ausführt,
wird die Verteilung des Klebstoffs zwischen den zwei plattenförmigen Objekten
durch geeignete Veränderung
der genannten Annäherungsgeschwindigkeit
als Funktion der im Laufe des Verfahrens verstrichenen Zeit günstig beeinflusst.
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Noch
eine weitere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmigen Objekte mit einer Druckkraft
gegeneinander gedrückt
werden, die als Funktion der im Laufe des Verfahrens verstrichenen Zeit
verändert
wird.
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Noch
eine weitere Ausführungsform
einer Vorrichtung, die das erfindungsgemäße Verfahren ausführt, ist
dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckkraft, mit der die Tragflächen der
zwei Halter gegeneinander gedrückt
werden können,
mit Hilfe der Druckeinheit einstellbar ist.
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Bei
diesen noch weiteren Ausführungsformen
des Verfahrens und der Vorrichtung, die das erfindungsgemäße Verfahren
ausführt,
wird die Verteilung des Klebstoffs zwischen den zwei plattenförmigen Objekten
günstig
beeinflusst, indem die genannte Druckkraft in geeigneter Weise als
Funktion der im Laufe des Verfahrens verstrichenen Zeit verändert wird.
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Eine
spezielle Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, dass die plattenförmigen Objekte während einer ersten
Phase, bei der das zweite Objekt bereits mit dem auf das erste Objekt
aufgebrachten Klebstoff in Kontakt ist, bei einer zuvor bestimmten
Drehgeschwindigkeit gedreht werden, und bei einer zuvor bestimmten
Annäherungsgeschwindigkeit
aufeinander zu bewegt werden, wobei die Objekte während einer
nachfolgenden zweiten Phase bei einer weiteren zuvor bestimmten
Drehgeschwindigkeit gedreht werden und mit einer zuvor bestimmten
Druckkraft gegeneinander gedrückt
werden.
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Eine
spezielle Ausführungsform
einer Vorrichtung, die das erfindungsgemäße Verfahren ausführt, ist
dadurch gekennzeichnet, dass im Betrieb während einer ersten Phase die
beiden Halter mit Hilfe der Rotationseinheit bei einer zuvor bestimmten Drehgeschwindigkeit
gedreht werden können
und mit Hilfe der Verlagerungseinheit bei einer zuvor bestimmten
Annäherungsgeschwindigkeit
aufeinander zu bewegt werden können,
während
bei einer nachfolgenden zweiten Phase beide Halter mit Hilfe der Rotationseinheit
bei einer weiteren zuvor bestimmten Drehgeschwindigkeit gedreht
werden können
und mit einer zuvor bestimmten Druckkraft mit Hilfe der Druckeinheit
gegeneinander gedrückt
werden können.
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Bei
diesen speziellen Ausführungsformen des
Verfahrens und der Vorrichtung, die das erfindungsgemäße Verfahren
ausführt,
wird an dem ersten plattenförmigen
Objekt Klebstoff im Überschuss angebracht.
Während
der genannten ersten Phase werden die plattenförmigen Objekte bei einer relativ niedrigen
Drehgeschwindigkeit gedreht und bei einer relativ niedrigen Annäherungsgeschwindigkeit
aufeinander zu bewegt. Auf diese Weise wird erreicht, dass sich
der Klebstoff sehr gleichförmig über die
einander zugewandten Seiten beider Objekte verteilt und so weit
wie möglich
in eventuelle Unregelmäßigkeiten
auf den genannten Seiten eindringt. Ein relativ großer Teil
des an dem ersten Objekt angebrachten Klebstoffs wird von den Außenrändern der
Objekte weggeschleudert. Während
der genannten zweiten Phase werden die Objekte bei relativ hoher
Drehgeschwindigkeit gedreht und mit relativ niedriger Druckkraft
gegeneinander gedrückt.
Bei dieser zweiten Phase wird erreicht, dass der zwischen den Objekten vorhandene
Klebstoff sich weiter verteilt, um eine relativ dünne homogene
Klebstoffschicht zu bilden, sodass zwischen den zwei Objekten eine
starke Bindung erreicht wird. Infolge der relativ hohen Drehgeschwindigkeit
ist die benötigte
Druckkraft begrenzt, während
die Außenränder der
zusammenzufügenden
Objekte nahezu klebstofffrei bleiben.
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Eine
weitere Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verfahrens
ist dadurch gekennzeichnet, dass, gemäß dem Verfahren, ein scheibenförmiges Halbleitersubstrat
und ein scheibenförmiger
Träger
für das
Halbleitersubstrat zusammengefügt
werden. Diese weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird bei der Herstellung so genannter SOA-Halbleiteranordnungen
(Silicon-On-Anything) verwendet. Bei diesem Her stellungsprozess
wird das erfindungsgemäße Verfahren verwendet,
um ein scheibenförmiges
Halbleitersubstrat mit einem isolierenden Träger aus beispielsweise Glas
oder Kunststoff zusammenzufügen.
Ein solches scheibenförmiges
Halbleitersubstrat umfasst eine große Zahl identischer Halbleiteranordnungen,
die, nachdem das Halbleitersubstrat mit dem Träger zusammengefügt worden
ist, voneinander getrennt werden. Da die Haftung jeder einzelnen
so erhaltenen SOA-Halbleiteranordnung von guter Qualität sein sollte,
sollte die Bindung zwischen dem ursprünglichen Halbleitersubstrat
und dem Träger
so homogen wie möglich
sein. So werden die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens besonders deutlich,
wenn das Verfahren in der oben beschriebenen Weise für die Herstellung
der genannten SOA-Halbleiteranordnungen verwendet wird.
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Eine
weitere Ausführungsform
einer Vorrichtung, die das erfindungsgemäße Verfahren ausführt, ist
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin eine Auffangkammer
für Klebstoff
umfasst, die um zumindest einen der Halter herum angeordnet ist.
Eventueller überschüssiger Klebstoff,
der bei der Drehung von zwei zusammenzufügenden plattenförmigen Objekten
von den Außenrändern der
Objekte aus weggeschleudert wird, wird, sofern die Drehgeschwindigkeit
der beiden Halter ausreicht, in der um den betreffenden Halter herum
angeordneten Auffangkammer aufgefangen, sodass der weggeschleuderte
Klebstoff keine Verunreinigung der anderen Teile der Vorrichtung
bewirkt.
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Noch
eine andere Ausführungsform
einer Vorrichtung, die das erfindungsgemäße Verfahren ausführt, ist
dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der zwei Halter um
seine Tragfläche
herum mit einem Schaufelkranz versehen ist. Der um die Tragfläche des
betreffenden Halters herum angebrachte Schaufelkranz bewirkt bei
der Drehung der Halter mit darauf den plattenförmigen Objekten eine Zunahme
des Luftstroms entlang den Außenrändern der
Objekte, sodass das Abführen
von überschüssigem Klebstoff
von den Außenrändern der
Objekte verbessert wird.
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Eine
spezielle Ausführungsform
einer Vorrichtung, die das erfindungsgemäße Verfahren ausführt, ist
dadurch gekennzeichnet, dass, in Drehrichtung der Halter gesehen,
beide Halter miteinander gekoppelt sind. Da beide Halter, in Drehrichtung
gesehen, miteinander gekoppelt sind, wird während der Drehung der Halter
mit den darauf angebrachten plattenförmigen Objekten eine Winkelverschiebung der
Objekte relativ zueinander in Drehrichtung verhindert, sodass die
Haftung zwischen den Objekten durch eine solche Winkelverschiebung
nicht gestört wird.
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Eine
weitere Ausführungsform
einer Vorrichtung, die das erfindungsgemäße Verfahren ausführt, ist
dadurch gekennzeichnet, dass beide Halter in einem Rotorgehäuse untergebracht
sind, das mit Hilfe der Rotationseinheit gedreht werden kann, wobei beide
Halter, in Drehrichtung gesehen, mit dem Rotorgehäuse gekoppelt
sind. Die Verwendung des genannten Rotorgehäuses ermöglicht es, beide Halter in
einfacher und praktischer Weise in Drehrichtung aneinander zu koppeln.
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Zur
Lösung
der oben genannten Aufgabe ist eine Vorrichtung zum Zusammenfügen eines
ersten plattenförmigen
Objekts mit einem zweiten plattenförmigen Objekt mit Hilfe eines
Klebstoffs, wobei die Vorrichtung einen ersten Halter mit einer
Tragfläche für das erste
Objekt, einen zweiten Halter mit einer Tragfläche für das zweite Objekt, eine Verlagerungseinheit,
mit der die zwei Halter mit den Tragflächen aufeinander zu bewegt
werden können,
und eine Druckeinheit, mit der die Tragflächen beider Halter gegeneinander
gedrückt
werden können,
umfasst, wobei die Vorrichtung weiterhin eine Rotationseinheit umfasst,
mit der beide Halter bei gleicher Drehgeschwindigkeit gedreht werden
können,
dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung weiterhin eine Auffangkammer
für den
Klebstoff umfasst, die um zumindest einen der Halter herum angeordnet
ist, wobei die Auffangkammer ein Gebiet umfasst, das auf einem Niveau
unter und ausschließlich
neben dem ersten Halter verläuft.
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Eine
alternative Vorrichtung zum Zusammenfügen eines ersten plattenförmigen Objekts
mit einem zweiten plattenförmigen
Objekt mit Hilfe eines Klebstoffs, wobei die Vorrichtung einen ersten
Halter mit einer Tragfläche
für das
erste Objekt, einen zweiten Halter mit einer Tragfläche für das zweite
Objekt, eine Verlagerungseinheit, mit der die zwei Halter mit den
Tragflächen
aufeinander zu bewegt werden können,
und eine Druckeinheit, mit der die Tragflächen beider Halter gegeneinander
gedrückt
werden können,
umfasst, wobei die Vorrichtung weiterhin eine Rotationseinheit umfasst,
mit der beide Halter bei gleicher Drehgeschwindigkeit gedreht werden
können,
ist dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der zwei Halter
um seine Tragfläche
herum mit einem Schaufelkranz versehen ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
erfindungsgemäße Vorrichtung, mit
der ein erfindungsgemäßes Verfahren
ausgeführt werden
kann und
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2a bis 2j schematisch
eine Anzahl aufeinander folgender Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
die ein Gestell 1 umfasst, dass auf einem Fußboden aufgestellt
werden kann. Die Vorrichtung umfasst weiterhin eine Rotationseinheit 3,
die eine zentrale Welle 5 und einen Elektromotor 7 umfasst.
Mittels eines Kugellagers 9 wird die zentrale Welle 5 relativ
zum Gestell 1 um eine vertikale Drehachse 13 drehbar
montiert und kann mit Hilfe des Motors 7 angetrieben werden.
An der zentralen Welle 5 ist ein Flansch 15 befestigt.
Die Rotationseinheit 3 umfasst weiterhin ein buchsenförmiges Rotorgehäuse 17, das
mit dem Flansch 15 über
eine Verbindungshülse 19 verbunden
ist. Eine Seitenwand 21 des Rotorgehäuses 17 ist mit einer
Anzahl Öffnungen 23 versehen, über die
eine in dem Rotorgehäuse 17 gelegene Kammer 25 von
außen
zugänglich
ist. In der Kammer 25 des Rotorgehäuses 17 sind ein erster
Halter 27 und ein zweiter Halter 29 angeordnet.
Der erste Halter 27 umfasst eine Tragfläche 31, die nahezu
senkrecht zur Rotationsachse 13 verläuft, während der zweite Halter 29 eine
Tragfläche 33 umfasst,
die nahezu senkrecht zur Drehachse 13 verläuft und
die zur Tragfläche 31 des
ersten Halters 27 hin gerichtet ist. Die Tragflächen 31, 33 können mit
einer Schutzschicht versehen sein, beispielsweise aus Gummi, um
Beschädigung
von auf die genannten Tragflächen 31, 33 gelegten
Objekten zu verhindern. Der erste Halter 27 ist an einem
Bodenteil 35 des Rotorgehäuses 17 befestigt.
Der zweite Halter 29 ist an einer weiteren Welle 37 befestigt,
deren Mittellinie 39 mit der Drehachse 13 zusammenfällt. Die
weitere Welle 37 wird in einer Lagerbuchse 41 geführt, sodass
sie darin axial bewegbar ist, welche Lagerbuchse an dem Rotorgehäuse 17 mit
Hilfe eines weiteren Flansches 43 befestigt ist und mit
Hilfe eines weiteren Lagers 45 relativ zum Gestell 1 um
die Drehachse 13b drehbar montiert ist. Der zweite Halter 29 ist weiterhin
mittels einer Anzahl Blattfedern 47, die quer zur Drehachse 13 verlaufen,
in dem Rotorgehäuse 17 aufgehängt. Durch
Verwendung dieser Blattfedern 47 sind der zweite Halter 29 und
die mit dem genannten zweiten Halter 29 verbundene weitere
Welle 37 in Drehrichtung der zentralen Welle 5 gesehen
in einfacher und praktischer Weise mit der zentralen Welle 5, dem
Rotorgehäuse 17 und
dem ersten Halter 27 gekoppelt, während der zweite Halter 29 und
die weitere, mit dem zweiten genannten Halter verbundene Welle 37 relativ
zum ersten Halter axial verlagert werden können, wodurch sie die Blattfedern 47 elastisch verformen.
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung
weiterhin eine Verlagerungseinheit 49, mit der die zwei
Halter 27, 29 mit den Tragflächen 31, 33 aufeinander
zu bewegt werden können.
Die Verlagerungseinheit 49 umfasst ein Antriebsrad 51,
das relativ zum Gestell 1 um eine weitere Drehachse 53,
die senkrecht zur Drehachse 13 verläuft, drehbar montiert ist.
Das Antriebsrad 51 kann mit Hilfe eines weiteren Elektromotors
angetrieben werden, der der Einfachheit halber in 1 nicht dargestellt
ist, und umfasst nahe einem Umfang 55 ein Nockenprofil 57.
Die Verlagerungseinheit 49 enthält weiterhin einen Arm 59,
der relativ zum Gestell 1 schwenkbar um eine Schwenkachse 61 montiert
ist, die parallel zu der weiteren Drehachse 53 verläuft. Nahe
einem Ende 63 des Arms 59 gibt es ein Mitnehmerrad 65,
das relativ zum Arm 59 schwenkbar um noch eine andere Drehachse 67 montiert
ist, die parallel zu der weiteren Drehachse 53 verläuft. Der
Arm 59 greift über
das Mitnehmerrad 65 in das Nockenprofil 57 des
Antriebsrades 51. Hierzu umfasst die Verlagerungseinheit 49 übliche,
an sich bekannte Vorspannungsmittel, wie z. B. eine mechanische
Feder oder ein an dem Arm 59 befestigtes Gegengewicht,
die in 1 der Einfachheit halber nicht abgebildet sind.
Zusätzlich
ist an dem Arm 49 eine zylindrische Druckkammer 69 befestigt,
welche Druckkammer einen Kolben 71 aufnimmt, der ungefähr parallel zur
Drehachse 13 verlagert werden kann. Die Druckkammer 69 ist
mit einer einstellbaren Gasdruckquelle verbunden, die der Einfachheit
halber in 1 nicht dargestellt ist. 1 zeigt
eine Anfangsposition der erfindungsgemäße Vorrichtung, in der unter
dem Einfluss eines Gasdrucks in der Druckkammer 69 der Kolben 71 sich
in einer dem Rotorgehäuse 17 zugewandten äußersten
Position befindet, in welcher Position der Kolben 71 gegen
einen Anschlag 73 der Druckkammer 69 anliegt.
Die Druckkammer 69, der Kolben 71 und die genannte
einstellbare Gasdruckquelle bilden zusammen eine Druckeinheit 75,
mit der die Tragflächen 31, 33 der
zwei Halter 27, 29 gegeneinander gedrückt werden
können,
wie weiter unten mehr im einzelnen beschrieben werden soll. Mit dem
Kolben 71 ist hier eine Verbindungswelle 77 verbunden,
die über
eine Doppelgelenkverbindung 79 mit einer weiteren Lagerbuchse 81 gekoppelt
ist, in der ein Endabschnitt 83 der weiteren Welle 37 drehbar
montiert ist. Wenn von der Anfangsposition von 1 aus
das Antriebsrad 51 um die weitere Drehachse 53 gedreht
wird, folgt das Mitnehmerrad 65 dem Nockenprofil 57,
sodass der Arm 59 um die Schwenkachse 61 geschwenkt
wird und die weitere Welle 37 mit den zweiten Haltern 29 in
axialer Richtung relativ zum Rotorgehäuse 17 und dem ersten Halter 27 bewegt
wird. Durch Verwendung der Doppelgelenkverbindung 79 wird
verhindert, dass beim Schwenken des Arms 59 die weitere
Welle 37 einer mechanischen Belastung in Richtungen senkrecht zur
Drehachse 13 ausgesetzt wird. Infolge der Tatsache, dass
die weitere Welle 37 in der weiteren Lagerbuchse 81 drehbar
montiert ist, sind der zweite Halter 29 und die zweite
Welle 37 gleichzeitig um die Drehachse 13 drehbar
und in axialer Richtung bewegbar.
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Die
oben beschriebene erfindungsgemäße Vorrichtung
ist geeignet, um ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Zusammenfügen eines
ersten plattenförmigen
Objekts 85 mit einem zweiten plattenförmigen Objekt 87 mit
Hilfe eines Klebstoffs auszuführen. 2a bis 2j zeigen
schematisch, wie gemäß dem oben
genannten Verfahren das erste plattenförmige Objekt 85 auf
der Tragfläche 31 des
ersten Halters platziert wird, während
das zweite plattenförmige
Objekt 87 auf der Tragfläche 33 des zweiten Halters 29 platziert
wird. Hierzu ist die Vorrichtung mit einer gewöhnlichen, an sich bekannten
Transporteinheit, die der Einfachheit halber in 1 nicht
dargestellt ist, und mit einem Hebemechanismus 89 versehen.
Wie in 1 gezeigt, umfasst der Hebemechanismus 89 einen
buchsenförmigen
Träger 91,
der axial bewegbar entlang der zentralen Welle 5 geführt wird.
Drei Tragstifte 93, die als Dreieck angeordnet sind, sind
in dem buchsenförmigen
Träger 91 vorgesehen; 1 zeigt
nur zwei der Tragstifte. Die Tragstifte 93 sind axial bewegbar
in drei Kanälen 95 geführt, die
in dem ersten Halter 27 vorhanden sind. Weiter umfasst
der Hebemechanismus 89 einen ersten Aktuator 97,
der an dem Gestell 1 befestigt ist, und einen zweiten Aktuator 99,
der in einer Richtung parallel zur Drehachse 13 mit Hilfe
des ersten Aktuators bewegt werden kann. Mit Hilfe des genannten zweiten
Aktuators 99 kann ein Kopplungsstift 101 des Hebemechanismus 89 rechtwinklig
zur Drehachse 13 durch eine Öffnung 103 bewegt
werden, die in der Verbindungsbuchse 19 gebildet ist. Um
die plattenförmigen
Objekte 85 und 87 auf den zwei Haltern 27 bzw. 29 zu
platzieren, wird zuerst der Kopplungsstift 101 mit dem
buchsenförmigen
Träger 91 mit
Hilfe des zweiten Aktuators 99 gekoppelt. Anschließend wird, wie
schematisch in 2a gezeigt, das zweite plattenförmige Objekt
mit Hilfe eines Arms 105 der genannten Transporteinheit über eine
der in der Seitenwand 21 des Rotorgehäuses vorhandenen Öffnungen 23 in
der Kammer 25 des Rotorgehäuses 17 zwischen den
zwei Haltern 27, 29 angeordnet. Danach wird der
buchsenförmige
Träger 91 des
Hebemechanismus 89 mit Hilfe des ersten Aktuators 97 in
axialer Richtung zum ersten Halter 27 bewegt, sodass das zweite
plattenförmige
Objekt 87, wie in 2b schematisch
dargestellt, mittels der Tragstifte 93 vom Arm 105 zur
Transporteinheit gehoben wird und gegen die Tragfläche 33 des
zweiten Halters 29 gedrückt
wird. In der Tragfläche 33 des
zweiten Halters 29 gibt es übliche Vakuumkammern 107,
mit denen das zweite plattenförmige
Objekt 87 an der Tragfläche 33 befestigt
wird. Danach werden die Tragstifte 93 mit Hilfe des ersten
Aktuators 97 des Hebemechanismus 89 in dem ersten
Halter 27 versenkt und, wie in 2c schematisch
dargestellt, das erste plattenförmige Objekt 85 in
der Kammer 25 des Rotorgehäuses 17 zwischen den
zwei Haltern 27, 29 mit Hilfe der genannten Transporteinheit über eine
der Öffnungen 23 in
der Seitenwand 21 des Rotorgehäuses 17 platziert.
Wie in 2d schematisch dargestellt,
werden die Tragstifte 93 anschließend mit Hilfe des ersten Aktuators 97 des
Hebemechanismus 89 wieder in axialer Richtung zu dem zweiten
Halter 27 bewegt, sodass das erste plattenförmige Objekt 85 mit
Hilfe der Tragstifte 91 von dem Arm 105 der Transporteinheit
gehoben wird. Anschließend
werden die Tragstifte 93, wie in 2e gezeigt,
mit Hilfe des ersten Aktuators 97 des Hebemechanismus 29 wieder
in dem ersten Halter versenkt, sodass das erste plattenförmige Objekt 85 auf
der Tragfläche 31 des
ersten Halters 27 platziert wird. Auch in der Tragfläche 31 des ersten
Halters 27 sind übliche
Vakuumkammern 190 vorgesehen, mit denen das erste plattenförmige Objekt 85 an
der Tragfläche 31 befestigt
wird.
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Nachdem
die plattenförmigen
Objekte 85, 87, wie oben beschrieben, mit Hilfe
der genannten Transporteinheit und des Hebemechanismus 29 auf den
Tragflächen 31, 33 der
zwei Halter 27, 29 platziert worden sind, wird,
wie in 2f schematisch gezeigt wird,
in die Kammer 25 über
eine der in der Seitenwand 21 des Rotorgehäuses 17 vorhandenen Öffnungen 23 ein
Hilfsstück 111 für die Zuführung eines
Klebstoffs eingebracht. Mit Hilfe des genannten Hilfsstücks 111 wird
eine Menge von Klebstoff 113 auf einen zentralen Teil des
ersten plattenförmigen Objekts 85 aufgebracht.
Es sei bemerkt, dass die besten Ergebnisse erhalten werden, wenn
eine Auslassöffnung 112 des
Hilfsstücks 111 während der
Zufuhr des Klebstoffs in relativ kurzem Abstand von der Oberfläche des
ersten Objekts 85 angeordnet ist, sodass ein kontinuierlicher
Fluss von Klebstoff zwischen der Auslassöffnung 112 und dem
Objekt 85 erhalten wird. Daraufhin wird das Antriebsrad 51 der Verlagerungseinheit 49 von
der in 1 gezeigten Anfangsposition aus gedreht, sodass
das Mitnehmerrad 65 einem ersten relativ steilen Teil 115 des Nockenprofils 57 folgt
und der zweite Halter 29 mit dem zweiten plattenförmigen Objekt 87 bei
relativ hoher Geschwindigkeit v1 zu einer
in 2g schematisch dargestellten Position bewegt wird,
in der das zweite plattenförmige
Objekt 87 mit dem Klebstoff 113, der auf dem ersten
plattenförmigen
Objekt 85 aufgebracht ist, in Kontakt gelangt. Die in 2g gezeigte
Position gibt den Anfang einer ersten Phase des Zusammenfügeprozesses
an, die in 2h schematisch gezeigt wird.
In dieser genannten ersten Phase werden die Halter 27, 29 mit
den plattenförmigen
Objekten 85, 87 mit Hilfe der Rotationseinheit 3 bei
einer zuvor bestimmten Drehgeschwindigkeit ω1 um
eine Drehachse 13 gedreht. In der genannten ersten Phase
folgt das Mitnehmerrad 65 einem zweiten spiralförmigen Teil 117 des
Nockenprofils 57, der eine relativ geringe Neigung hat.
Daher werden die Halter 27, 29 mit den plattenförmigen Objekten 85, 87 in
der genannten ersten Phase bei einer relativ kleinen Annäherungsgeschwindigkeit
v2 aufeinander zu bewegt, welche durch die
genannte Neigung des zweiten Teils 117 des Nockenprofils 57 bestimmt wird.
Da in der ersten Phase des Zusammenfügeprozesses die plattenförmigen Objekte 85, 87 gleichzeitig
aufeinander zu bewegt werden und um die Drehachse 13 gedreht
werden, wird zwischen den Objekten 85, 87 vorhandener
Klebstoff 113 sehr gleichförmig über die einander zugewandten
Seiten 119, 121 beider Objekte 85, 87 verteilt.
Da beide Objekte 85, 87 um die Drehachse 13 gedreht
werden, wird auf den Klebstoff 113 eine Zentrifugalkraft
ausgeübt,
die bewirkt, dass der genannte Klebstoff 113 sehr gleichmäßig über die
einander zugewandten Seiten 119, 121 beider Objekte 85, 87 verteilt
werden. Auf diese Weise wird zwischen den zwei Objekten 85, 87 eine relativ
dünne,
homogene Klebstoffschicht 113 gebildet. Es sei bemerkt,
dass mit Hilfe des Hilfsstücks 111 am
ersten Objekt 85 ein Überschuss
an Klebstoff 113 angebracht wird. Dadurch wird erreicht,
dass der Klebstoff 113 so vollständig wie möglich in eventuelle Unregelmäßigkeiten,
die auf den genannten Seiten 119, 121 der Objekte 85, 87 vorhanden
sind, eindringt. In der ersten Phase wird ein relativ großer Teil des
angebrachten Klebstoffs 113 von den Außenrändern 123, 125 der
Objekte 85, 87 unter dem Einfluss der genannten
Zentrifugalkraft weggeschleudert. Bei einer genügend hohen Drehgeschwindigkeit
der Halter 27, 29 wird der weggeschleuderte Klebstoff 113 in einer
Anfangkammer 127 der Vorrichtung aufgefangen, die in 1 zu
erkennen ist und die in dem Rotorgehäuse 17 liegt und um
den ersten Halter 27 herum angeordnet ist. Durch Verwendung
der genannten Auffangkammer 127 wird eine Verunreinigung
der anderen Teile der Vorrichtung durch den weggeschleuderten Klebstoff 113 in
praktischer und wirksamer Weise verhindert. Wie in 2h schematisch gezeigt
wird, ist eine Seitenwand 129, 131 jedes der zwei
Halter 27, 29 mit einem Schaufelkranz 133, 135 versehen,
der um die Tragfläche 31, 33 des
zugehörigen
Halters 27, 29 verläuft. Wie in 2h schematisch
dargestellt, erzeugt der Schaufelkranz 133 des ersten Halters 27 während der
Drehung einen Luftstrom 137',
der zum zweiten Halter 29 gerichtet ist, während der
Schaufelkranz 135 des zweiten Halters 29 einen
Luftstrom 137'' erzeugt, der
zum ersten Halter 27 gerichtet ist. Somit erzeugen während der
Drehung der zwei Halter 27, 29 beide Schaufelkränze eine
Zunahme des Luftstroms entlang den Außenrändern 23, 125 der
auf den Haltern 27, 29 vorhandenen Objekte 85, 87,
sodass das Entfernen von überschüssigem Klebstoff
von den Außenrändern 123, 125 verbessert
wird.
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Nachdem
das Mitnehmerrad 65 einen Endpunkt 139 des zweiten
Teils 117 des Nockenprofils 57 erreicht hat, wird
das Antriebsrad 51 angehalten und befinden sich die Halter 27, 29 mit
den plattenförmigen
Objekten 85, 87 in einer in 2i gezeigten
Position, in der eine zweite Phase des Zusammenfügeprozesses beginnt, die in 2j schematisch
dargestellt wird. In der genannten zweiten Phase werden die Halter 27, 29 mit
den plattenförmigen
Objekten 85, 87 mit Hilfe der Rotationseinheit 3 bei
einer zuvor bestimmten relativ hohen Drehgeschwindigkeit ω2 um die Drehachse 13 gedreht, während die
plattenförmigen
Objekte 85, 87 bei einer zuvor bestimmten Druckkraft
Fp mit Hilfe der genannten Druckeinheit 75 gegeneinander
gedrückt
werden. Gegen Ende der ersten Phase des Zusammenfügeprozesses überschreitet
eine von dem Arm 59 der Verlagerungseinheit 49 auf
die Druckkammer 69 ausgeübte Kraft eine während der
ersten Phase auf den Kolben 71 ausgeübte Gasdruckkraft, sodass der
genannte Kolben 71 sich vom Anschlag 73 löst und in
die Druckkammer 69 bewegt wird. Auf diese Weise wird erreicht,
dass eine auf den zweiten Halter 29 ausgeübte Druckkraft während des
Endes der ersten Phase und während der
zweiten Phase durch den Gasdruck in der Druckkammer 69 bestimmt
wird, der mit Hilfe der genannten Gasdruckquelle der Druckeinheit 75 eingestellt werden
kann. Während
der zweiten Phase des Zusammenfügeprozesses
ist der in der Druckkammer 69 eingestellte Gasdruck relativ
hoch, sodass beide Objekte 27, 29 mit relativ
großer
Druckkraft Fp von der Druckeinheit 75 gegeneinander
gedrückt
werden. Auf diese Weise wird in der zweiten Phase des Zusammenfügeprozesses
erreicht, dass der zwischen den Objekten 85, 87 vorhandene
Klebstoff sich weiter verteilt und so eine sehr dünne homogene
Klebstoffschicht bildet, was zur Bildung einer sehr starken und homogenen
Bindung zwischen den zwei Objekten 85, 87 führt. Die
relativ hohe Drehgeschwindigkeit der Objekte 85, 87 begünstigt die
weitere Verteilung des Klebstoffs, sodass die notwendige Druckkraft
Fp der Druckeinheit 75 begrenzt
wird. Unter dem Einfluss der relativ großen Zentrifugalkraft, die auf
den Klebstoff ausgeübt
wird, wird nahezu aller Klebstoff, der sich zwischen den Objekten 85, 87 nahe
den Außenrändern 123, 125 der
genannten Objekte 85, 87 verteilt, von den Außenrändern 123, 125 weggeschleudert,
sodass nahezu kein Klebstoff auf den zusammengefügten Objekten 85, 87 zurückbleibt
und ein reines Endprodukt erhalten wird. Da beide Halter 27, 29,
in Drehrichtung der Rotationseinheit 3 gesehen, miteinander
gekoppelt sind, wird erreicht, dass beide Halter 27, 29 mit
darauf den Objekten 85, 87 bei gleicher Drehgeschwindigkeit ω2 um die Drehachse 13 gedreht werden.
Dadurch wird während
der Drehung der Halter 27, 29 eine Winkelverlagerung der
Objekte 85, 87 relativ zueinander verhindert,
sodass die Bindung zwischen den Objekten 85, 87 nicht durch
eine solche Winkelverlagerung der Objekte 85, 87 relativ
zueinander gestört
wird.
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Nachdem
beide Objekte 85, 87 in der zweiten Phase des
Zusammenfügeprozesses
wie oben beschrieben zusammengefügt
worden sind, wird das Vakuum in den Vakuumkammern 107 des
zweiten Halters 29 aufgehoben, sodass das zweite Objekt 87 sich
vom zweiten Halter 29 löst.
Daraufhin bewirkt eine Drehung des Antriebsrades 51 vom
Endpunkt 139 des zweiten Teils 117 des Nockenprofils 57 zur Anfangsposition
von 1, dass der zweite Halter 29 vom ersten
Halter 27 mit darauf den zusammengefügten Objekten 85, 87 wegbewegt
wird. Nachfolgend wird auch das Vakuum in den Vakuumkammern 109 des
ersten Halters 27 aufgehoben, sodass das erste Objekt 85 sich
vom ersten Halter 27 löst.
Danach werden die zusammengefügten
Objekte 85, 87 mit Hilfe des Hebemechanismus 89 vom
ersten Halter 27 aus hoch gehoben und mit Hilfe der genannten Transporteinheit
aus dem Rotorgehäuse 17 entfernt.
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Das
oben beschriebene Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung
sind sehr geeignet, um ein scheibenförmiges Halbleitersubstrat und
einen scheibenförmigen
Träger
für dieses
Halbleitersubstrat bei der Fertigung von so genannten SOA-Halbleiteranordnungen
(Silicon-On-Anything-Halbleiteranordnungen) zusammenzufügen. Bei
der Herstellung solcher SOA-Halbleiteranordnungen wird ein scheibenförmiges Halbleitersubstrat,
auf dem eine große
Zahl identischer Halbleiteranordnungen angebracht sind, mit einem isolierenden
Träger
aus beispielsweise Glas oder Kunststoff zusammengefügt. Nachdem
das Halbleitersubstrat mit dem Träger zusammengefügt worden ist,
werden die einzelnen Halbleiteranordnungen mit Hilfe beispielsweise
eines Schneideprozesses voneinander getrennt. Die Haftung jeder
einzelnen so erhaltenen SOA-Halbleiteranordnung sollte eine sehr hohe
Qualität
aufweisen, sodass die Haftung des ursprünglichen Halbleitersubstrats
am Träger
sehr homogen und stark ist. Da, wie oben beschrieben, das Verfahren
und die Vorrichtung gemäß der Erfindung eine
besonders homogene und starke Bindung zwischen zwei plattenförmigen Objekten
ermöglichen, sind
das genannte Verfahren und die Vorrichtung außerordentlich gut zum Zusammenfügen von
Halbleitersubstraten mit Isolierträgern bei der Herstellung von
SOA-Halbleiteranordnungen geeignet. Es sei bemerkt, dass das Verfahren
und die Vorrichtung gemäß der Erfindung
auch zum Zusammenfügen
von anderen Arten von plattenförmigen
Objekten geeignet sind, wie z. B. Objekten aus Glas oder aus einem transparenten
Kunststoff.
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Bei
dem oben beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung gemäß der Erfindung
werden in der ersten Phase des Zusammenfügeprozesses die plattenförmigen Objekte 85, 87 bei
der zuvor bestimmten relativ niedrigen Drehgeschwindigkeit ω1 um die Drehachse 13 gedreht und
bei der zuvor bestimmten relativ niedrigen Annäherungsgeschwindigkeit v2 aufeinander zu bewegt, während in
der zweiten Phase des Zusammenfügeprozesses
die plattenförmigen Objekte 85, 87 bei
der zuvor bestimmten relativ hohen Drehgeschwindigkeit ω2 um die Drehachse 13 gedreht werden
und mit der zuvor bestimmten Druckkraft Fp gegeneinander
gedrückt
werden. Es sei bemerkt, dass die genannten zuvor bestimmten Drehgeschwindigkeiten ω1 und ω2, die zuvor bestimmte Annäherungsgeschwindigkeit
v2 und die zuvor bestimmte Druckkraft Fp nicht konstant zu sein brauchen. Beispielsweise
können
die Drehgeschwindigkeit ω1 und die Annäherungsgeschwindigkeit v2 als Funktion der während der ersten Phase des
Verfahrens verstrichenen Zeit verändert werden, während die
Drehgeschwindigkeit ω2 und die Druckkraft Fp beispielsweise
als Funktion der während
der zweiten Phase des Verfahrens verstrichenen Zeit verändert werden
können.
Gemäß der Erfindung
kann die Drehgeschwindigkeit der plattenförmigen Objekte 85, 87 auch
in anderer Weise als Funktion der während des Verfahrens verstrichenen
Zeit verändert
werden, kann die Annäherungsgeschwindigkeit
der plattenförmigen
Objekte 85, 87 auch in anderer Weise als Funktion
der während
des Verfahrens verstrichenen Zeit verändert werden und/oder kann
die Druckkraft, mit der die Objekte 85, 87 gegeneinander
gedrückt werden,
in anderer Weise als Funktion der während des Verfahrens verstrichenen
Zeit verändert
werden. Hierzu kann die erfindungsgemäße Vorrichtung mit bekannten, üblichen
Mitteln zum Setzen oder Einstellen der Drehgeschwindigkeit beider
Halter 27, 29, mit bekannten und üblichen
Mitteln zum Setzen oder Einstellen der Annäherungsgeschwindigkeit beider
Halter 27, 29 und/oder mit bekannten und üblichen
Mitteln zum Setzen oder Einstellen der Druckkraft, mit der beide
Halter 27, 29 mittels der Druckeinheit 75 gegeneinander
gedrückt
werden können,
versehen sein. Die Weise, in der die Drehgeschwindigkeit beider
Halter 27, 29, die Annäherungsgeschwindigkeit beider
Halter 27, 29 und/oder die Druckkraft der Druckeinheit 75 sich
als Funktion der während
des Verfahrens verstrichenen Zeit ändern müssen, kann beispielsweise zuvor
experimentell bestimmt werden. Indem die genannte Drehgeschwindigkeit,
Annäherungsgeschwindigkeit
und/oder Druckkraft als Funktion der während des Verfahrens verstrichenen Zeit
geeignet verändert werden,
wird die Verteilung des Klebstoffs zwischen den zwei plattenförmigen Objekten 85, 87 günstig beeinflusst,
sodass die Homogenität
der Bindung zwischen den zwei Objekten 85, 87 verbessert
wird.
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Schließlich sei
bemerkt, dass die Erfindung auch Verfahren umfasst, bei denen die
zusammenzufügenden
plattenförmigen
Objekte nicht gedreht werden, wenn sie aufeinander zu bewegt werden;
in dem genannten Verfahren werden die Objekte erst gedreht, wenn
sie gegeneinander gedrückt
werden. Bei einer solchen Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird eine kleinere Menge an Klebstoff verwendet, der sich weitgehend
zwischen den Objekten verteilt, wenn diese Objekte gegeneinander
gedrückt
werden. Die Objekte werden gedreht, wenn sie gegeneinander gedrückt werden,
wodurch das Verteilen des Klebstoffs verbessert wird und die notwendige
Druckkraft begrenzt wird. Aus diesem Grund umfasst die Erfindung
Verfahren, in denen die zwei plattenförmigen Objekte zumindest für eine Zeitdauer,
in der die Objekte gegeneinander gedrückt werden, bei gleicher Drehgeschwindigkeit
gedreht werden.