WO2006072453A1 - Halter mit porösem greifer - Google Patents

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WO2006072453A1
WO2006072453A1 PCT/EP2005/014133 EP2005014133W WO2006072453A1 WO 2006072453 A1 WO2006072453 A1 WO 2006072453A1 EP 2005014133 W EP2005014133 W EP 2005014133W WO 2006072453 A1 WO2006072453 A1 WO 2006072453A1
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WO
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fluid
gripper
gripper according
plate
permeable
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Application number
PCT/EP2005/014133
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English (en)
French (fr)
Inventor
Roy Keipke
Christoph Müller
Original Assignee
Supfina Grieshaber Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6838—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping with gripping and holding devices using a vacuum; Bernoulli devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25B—TOOLS OR BENCH DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR, FOR FASTENING, CONNECTING, DISENGAGING OR HOLDING
    • B25B11/00—Work holders not covered by any preceding group in the subclass, e.g. magnetic work holders, vacuum work holders
    • B25B11/005—Vacuum work holders

Definitions

  • the coefficient of friction between the holder and the workpiece influences the holding force when shearing forces occur between the holder and the workpiece.
  • Porous holding plates have a large number of very small suction holes per unit area.
  • Such porous holding plates offer compared to suction cups or clamping plates, which have precisely positioned holes and well-defined bore diameter, the advantage that they suck the workpieces over a large area, by very many and very small, very close together, in arrangement and number not exactly defined suction pores. Since there are relatively many support surfaces between the suction points, even very thin workpieces, in particular ultra-thin wafers with a thickness of Less than 100 ⁇ r ⁇ , not deformed in the area of the intake pores, as would be the case with large diameter of the intake holes. If the diameter of the suction holes is too large, "dents" and unevennesses in the wafer form in the area of the suction holes.
  • the porosity can also be adapted to the workpiece thickness and the area of the holding surface provided with pores can be adapted to the workpiece geometry. This makes it possible to generate sufficient holding force with both high and low vacuum pressure without damaging the workpiece, in particular wafers.
  • Holders for transporting thin workpieces, in particular wafers can also use vacuum for holding. Holders for hauling and removing wafers in wafer cassettes must be made very flat so that they fit between the wafers if they want those grips. Holders who work with vacuum support have suction cups or holding plates with holes of precisely defined size and a precisely defined number. However, these have the disadvantage previously described, in the range of relatively large bore diameter in relation to the small workpiece thickness that they can not be used for ultra-thin workpieces due to the possible deformation of the workpiece and the associated possible destruction. For thin and very thin wafers with a wafer thickness of less than 150 microns up to 25 microns, as z. B.
  • the curvature of the wafers when grinding is caused by surface tensions due to crystal lattice distortions and grooves, which are introduced by the grinding in the surface.
  • the different coefficients of thermal expansion of the different materials that are applied during the production of the chip structures on the wafer under sometimes very different temperatures lead to layer stresses in the coated wafer.
  • the curvature effect is barely noticeable.
  • the substrate becomes thin the curvature of the wafer may reach a few millimeters.
  • the invention is based on the object to overcome these disadvantages and to provide a holder for transporting very flat workpieces, in particular wafers, as they are for. B. in the backside thinning of the wafer in the back end of the semiconductor industry.
  • the inventive article serves as a holder for the manual and automated transport of very thin workpieces, especially thin and ultra-thin wafers and is also suitable for depositing and removing such wafers in conventional wafer cassettes.
  • the design can be adapted accordingly.
  • the inventive subject matter is characterized by a very flat design which does not exceed 5 mm.
  • the size of the holder can vary and the workpiece and other requirements, such.
  • the suction surface of the holder is as far as possible adapted to the outline of the wafer to be held in order to fix the wafer as large as possible. Thus, the holding of the wafer is safer and the wafer is supported over a large area during transport.
  • the gripper fixes either only with vacuum or is still z. B. supported on the workpiece circumference or surfaces with increased friction.
  • One side of the flat holder consists of a plate which is formed wholly or partly of fluid-permeable material, the active gripper surface.
  • the other side of the holder is formed by a fluid-tight plate.
  • Between the fluid-tight plate and the fluid-permeable plate are stabilization webs and hollow webs.
  • the hollow webs serve as fluid lines.
  • Characteristic of the gripper is that the gripper has a plurality of fluidically separated fluid lines, which in turn are connected to separate sections of the active gripper surface. So there are several pneumatically separated from each other suction surfaces on the active gripper surface, which separately connect and disconnect to let.
  • the stabilizing webs and hollow webs according to the invention can be produced by lamination, or by grooves in the fluid-permeable and / or fluid-tight board. All panels are joined together, for example by gluing or another joining method. The connected structures are very rigid and have a high strength.
  • Carbon fiber reinforced plastic CFRP
  • metal carbon
  • carbon carbon
  • similar a. can be used, these materials z. B. can be made by sintering or etching.
  • FIG. 2 a sectional view of FIG.
  • Gripper multi-channel suction and a continuous porous plate, as well as recess for Support pin in special cassettes for very thin wafers,
  • Figure h.2) is a sectional view of Figure hl), Figure il) a holder of Figure hl when removing a wafer from a wafer cassette, Figure i2) the holder of Figure iil Figure i3) a section of the wafer cassette of Figure il and Figure i4 ) the wafer from FIG.
  • FIG. 1 a first embodiment of a gripper according to the invention (without reference numerals) is shown.
  • the lower part of Figure al) shows a plan view of a holder according to the invention, while the upper part of Figure al) represents a cross section through the first embodiment of a holder according to the invention.
  • this consists of a holder arm 5, which is followed by a circular area (without reference numeral). With regard to its outer contour, this circular region is adapted to the workpiece to be held, namely a circular wafer (not shown). Of course, other outer contours can be provided if the geometry of required workpieces or other environmental conditions.
  • a fluid-tight plate 4 is provided on the underside of the holder.
  • a plurality of concentrically arranged, annular grooves are incorporated, which serve as fluid conduits 3.
  • Between adjacent fluid lines 3 .Stabilmaschinesstege 1 are provided.
  • the stabilizing webs 1 separate the fluid lines 3 pneumatically from each other.
  • the fluid-tight plate 4 is slightly increased, so that an annular recess (without reference numerals) results, which is bounded laterally by the raised edge of the fluid-tight plate 4 and whose base is formed by the stabilizing webs 1.
  • annular recess without reference numeral
  • a fluid-permeable plate 2 is inserted.
  • Diameter and thickness of the fluid-permeable plate 2 are matched to the dimensions of the recess in the fluid-tight plate. Ideally, the fluid-permeable plate 2 protrudes slightly beyond the edge of the fluid-tight plate 4, so that damage to the workpieces by the fluid-tight plate 4 can be excluded. However, it is also possible that the fluid-permeable plate 2 and the fluid-tight plate 4 just finish or the fluid-permeable plate 2 even slightly in the recess in the fluid-tight plate 4 is set back. In the latter case, the edge of the fluid-tight plate 4 forms a projection, which secures the wafer in addition to the negative pressure against slipping or losing.
  • FIG. 2 a shows a longitudinal section through the plate 4 and the holder 5.
  • a fluid for example air or water
  • a fluid can be sucked out of the fluid lines 3, so that there is a negative pressure in the fluid lines 3. Because of this negative pressure prevailing in the fluid lines 3, fluid is sucked from the top of the fluid-permeable plate 2 through the fluid-permeable plate 2 into the fluid passages 3.
  • a plurality of circular grooves are formed in the circular area.
  • Each groove is assigned to a supply line.
  • not all grooves and supply lines are provided with a reference numeral. For example, if fluid (not shown) is sucked through the fluid-permeable plate 2 only by the supply piping arranged farthest to the left in FIG. 11, the workpiece, not shown, is sucked only at the periphery of the circular area.
  • a curved workpiece By subsequently sucking off fluid in the inner regions of the holder, a curved workpiece can be brought into contact with the fluid-tight plate 2 step by step and supported by it until all the supply lines are subjected to negative pressure and the workpiece is sucked over the whole area against the fluid-permeable plate 2 ,
  • the fluid-permeable plate 2 is only partially permeable to fluid, while being fluid tight in the remaining areas.
  • the fluid-permeable plate 2 is fluid-permeable in the regions lying directly above the fluid lines 3. In areas lying directly above the stabilizing webs 1, the fluid-permeable plate 2 is fluid-tight. This results in a complete pneumatic separation of different areas of the gripper.
  • the sealing of the fluid-permeable plate 2 in the areas lying above the stabilizing webs 1 is effected in that the pores of the fluid-permeable plate 2 there, z.
  • the workpiece facing side of the gripper may consist of one piece, which often facilitates the production.
  • the dividing lines between the fluid-permeable and the fluid-tight regions of the porous plate 2 are indicated in the figure e2 by dashed lines (without reference numerals).
  • stabilizing webs 1 have the same height as the edge of the fluid-tight plate 4.
  • an annular plate 2 made of fluid-permeable material is used in each of the grooves 3.
  • the stabilizing webs take over 1 at least in part the support function for the wafer (not shown).
  • the fluid-permeable plate 2 thus consists of a plurality of annular inlets of a fluid-permeable material of an open-pored or porous material or a suitable tissue.
  • the fabric may consist of plastic and / or metal fibers. The pneumatic separation of different areas of the gripper is thus effected by the stabilizing webs. 1
  • the gripper has two lateral flattenings (without reference symbols).
  • a plurality of straight grooves and two circular-segment-shaped grooves are formed in the circular area of airtight plate 4 and fluid-permeable plate 2.
  • Each groove in the circular area is associated with a supply line.
  • not all grooves and supply lines are provided with a reference numeral.
  • the pneumatic separation of different regions of the gripper takes place similarly to the exemplary embodiment according to FIG. 2), and in order to avoid repetition, reference is made to what has been said. The same applies to the figures f3) and e3.
  • stabilizing webs 1 unlike the embodiment according to FIG. 1, are the same height as the edge of the fluid-tight board 4.
  • an annular plate 2 which takes the form of a curved strip has, used from fluid-permeable material.
  • the stabilizing webs 1 at least partially take over the support function for the wafer (not shown) and the pneumatic separation of different areas of the gripper.
  • the circular area is laterally flattened in order to improve the handling in a wafer cassette. All areas in which a wafer can be sucked, are arranged parallel to each other. This arrangement makes it possible or easier to align the gripper so that the fluid lines 3 are parallel to the curvature of the wafer to be gripped. This alignment facilitates the successive aspiration and "smoothing" of the wafer.
  • the pneumatic separation of different regions of the gripper is similar to the embodiment of Figure e2) and it is to avoid repetition referenced to what has been said. The same applies to the figures g3) and e3.
  • a recess (without reference numeral) is provided on the side of the circular area facing away from the holder 5.
  • the gripper according to the invention can be adapted flexibly to different workpiece shapes and sizes as well as other spatial boundary conditions.
  • FIG. 4 shows a circular wafer 6.
  • the figure i3 shows a wafer cassette 7.
  • the wafer cassette 7 is surrounded on three sides by walls.
  • several shelves 8 are arranged one above the other on each of which a wafer 6 can be stored.
  • a center pin or projection 9 is provided at the level of the shelves. On this Projection 9 and the trays 8, the wafer 6 is located when it is stored in the wafer cassette 7. This will be a. By its own weight caused sagging of the wafer avoided.
  • the gripper shown in Figure i2 corresponds to the embodiment explained with reference to the figures hl and h2.
  • the flattenings of the circular area are matched to the clear width of the shelves 8 so that the gripper can enter the wafer cassette 7 at the level of the shelves 8 and under the wafer 6.
  • the recess on the side facing away from the holder 5 of the gripper is larger than the projection 9 in the wafer cassette 7.
  • the gripper can be retracted so far into the wafer cassette 7 until it is below the wafer 6. This position is shown in FIG. In this position, the gripper and with it the wafer 6 is lifted and extended out of the wafer cassette 7.
  • the loading of the wafer cassette 7 takes place in the reverse order.

Abstract

Greifer zum Transportieren von Werkstücken, vor allem für flache Werkstücke, insbesondere Wafer (6). Die Werkstückhaltekraft wird dabei überwiegend durch Vakuum aufgebracht. Das Aufbringen des Vakuums auf das Werkstück erfolgt dabei durch eine poröse Fläche (2).

Description

Titel : Halter mit porösem Greifer
Beschreibung
Es gibt Vorrichtungen, die Werkstücke durch Ansaugen mittels Vakuum an Spannplatten oder Saugnäpfen fixieren. Für das Halten sehr flacher Werkstücke, insbesondere Wafer, bei ihrer Bearbeitung, werden für Werkzeugmaschinenspanntische unter anderem auch dicke, stabile, poröse Halteplatten verwendet .
Die Haltekraft von Vakuumsaugern resultiert aus dem Produkt von Druckdifferenz und Druckfläche (F = Δp * A) , und ist j e nach Beanspruchung und deren Richtung abhängig vom Reibwert zwischen Halter und Werkstück. Der Reibwert zwischen Halter und Werkstück beeinflusst die Haltekraft, wenn zwischen Halter und Werkstück Scherkräfte auftreten.
Poröse Halteplatten besitzen eine große Anzahl von sehr kleinen Ansauglöchern je Flächeneinheit . Solche porösen Halteplatten bieten gegenüber Saugnäpfen oder Spannplatten, die genau positionierte Bohrungen und genau definierte Bohrdurchmesser besitzen, den Vorteil , dass sie die Werkstücke großflächig ansaugen, durch sehr viele und sehr kleine, sehr dicht beieinander liegende, in Anordnung und Anzahl nicht genau definierte Ansaugporen. Da zwischen den Ansaugpunkten relativ viele Stützflächen bestehen, werden auch sehr dünne Werkstücke, insbesondere ultradünne Wafer mit einer Dicke von weniger als 100 μrα, im Bereich der Ansaugporen nicht deformiert, wie dies bei großem Durchmesser der Ansaugbohrungen der Fall wäre . Bei zu großem Durchmesser der Ansaugbohrungen bilden sich „Dellen" und Unebenheiten in dem Wafer im Bereich der Ansaugbohrungen aus .
Die Porosität kann dabei auch der Werkstückdicke angepasst und der Bereich der mit Poren versehenen Haltefläche der Werkstückgeometrie angepasst werden. Damit ist es möglich sowohl mit hohem als auch mit niedrigem Vakuumdruck ausreichend Haltekraft zu erzeugen, ohne das Werkstück, insbesondere Wafer, zu beschädigen.
Halter zum Transport dünner Werkstücke, insbesondere Wafer, können ebenfalls Vakuum zum Halten verwenden. Halter zum Einhorden und Entnehmen von Wafer in Waferkassetten müssen sehr flach gebaut sein, damit sie zwischen die Wafer passen, wenn sie diese Greifen wollen. Halter, die dabei mit Vakuumunterstützung arbeiten besitzen Saugnäpfe oder Halteplatten mit Bohrungen genau definierter Größe und genau definierter Anzahl . Diese besitzen jedoch den vorher beschriebenen Nachteil , im Bereich der relativ großen Bohrungsdurchmesser im Verhältnis zur geringen Werkstückdicke, dass sie auf Grund der möglichen Verformung des Werkstücks und der damit einhergehenden möglichen Zerstörung, nicht für ultradünne Werkstücke verwendet werden können. Bei dünnen und sehr dünnen Wafern mit einer Waferdicke kleiner 150 μm bis hin zu 25 um, wie sie z . B . beim Rückseitendünnen von Wafern durch Schleifen im sog. Backend der Chipfertigung hergestellt werden, beginnen sich die Wafer stark zu krümmen. Solange die Wafer beim Waferrückseitendünnen durch Schleifen auf ihrer Werkstückaufspannplatte gehalten werden, tritt dieser Effekt natürlich nicht auf, sondern erst beim Lösen des Wafers von der Werkstückaufspannplatte. Das Lösen des Wafers ist natürlich für den weiteren Wafertransport zu Kassetten und anderen Waferbearbeitungsstationen notwendig und so bereitet die Krümmung Probleme beim „Greifen" des Wafers .
Die Krümmung der Wafer entsteht beim Schleifen durch Oberflächenspannungen infolge von Kristallgitterverzerrungen und Riefen, die durch das Schleifen in die Oberfläche eingebracht werden. Auch die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten der verschiedenen Materialien, die bei der Herstellung der Chipstrukturen auf dem Wafer unter teilweise sehr unterschiedlichen Temperaturen aufgebracht werden, führen zu Schichtspannungen im beschichteten Wafer . So lange das Wafersubstrat auf dem die Chipstrukturen aufgebracht werden sehr dick ist, macht sich der Krümmungseffekt kaum bemerkbar . Wenn das Substrat j edoch der dünn wird, kann die Krümmung des Wafers einige Millimeter erreichen.
Ein weiteres Problem, welches durch die geringe Dicke der gedünnten Wafer entsteht ist, dass solche Wafer auf Grund ihrer geringen Materialstärke und großen Durchmessers eine nur sehr geringen Steifigkeit besitzen, weshalb sie bei waagerechter Anordnung stark durchhängen, also stark gekrümmt sind. Um diesen Effekt in ihren Waferkassetten zu eliminieren, gibt es spezielle Kassetten mit speziellen Waferauflagepunkten und Waferunterstützungspunkten. Während die allgemeinen Waferkassetten genormt sind, sind die Waferkassetten für sehr dünne Werkstücke herstellerspezifisch gebaut . Dies erfordert eine flexible Konstruktion bei der Geometrie der Greifer .
Zum Greifen und Transportieren solcher gedünnten Wafer, eignen sich aus den beschriebenen Gründen keine Vakuumhalter mit nur einigen Ansauglöchern, mit nur einer Ansaugkammer oder nur kleiner Halterfläche, da solche Greifer die Krümmung des Wafers nicht überwinden, somit beim Greifen nicht alle Löcher abgedeckt werden und damit einige Löcher Nebenluft ziehen, weshalb der Wafer nicht gehalten wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, diese Nachteile zu beseitigen und einen Halter zum Transportieren von sehr flachen Werkstücken, insbesondere Wafern, bereitzustellen, wie sie z . B. beim Rückseitendünnen des Wafers im Backend der Halbleiterindustrie hergestellt werden.
Der erfinderische Gegenstand dient als Halter zum händischen und automatisierten Transport sehr dünner Werkstücke, insbesondere dünner und ultradünner Wafer und ist auch geeignet zum Einhorden und Entnehmen solcher Wafer in übliche Waferkassetten. Für spezielle Waferkassetten, wie sie auch für das Transportieren von sehr dünnen Wafern verwendet werden, kann die Bauform entsprechend angepasst werden. Der erfinderische Gegenstand ist gekennzeichnet durch eine sehr flache Bauform, die 5 mm nicht überschreitet . Die Größe des Halters kann dabei variieren und dem Werkstück sowie weiteren Erfordernissen, wie z . B. der Waferkassette, angepasst werden. Die Ansaugfläche des Halters ist so weit wie möglich dem Umriss des zu haltenden Wafers angepasst, um den Wafer so großflächig wie möglich zu fixieren. Somit wird das Halten des Wafers sicherer und der Wafer wird beim Transport großflächig unterstützt . Der Greifer fixiert dabei entweder nur mit Vakuum oder wird noch durch Pins z . B . am Werkstückumfang oder Flächen mit erhöhter Reibung unterstützt . Eine Seite des flachen Halters besteht aus einer Platte die vollständig oder auch nur zum Teil aus fluiddurchlässigem Material gebildet wird, der aktiven Greiferfläche . Die andere Seite des Halters wird von einer fluiddichten Platte gebildet . Zwischen der fluiddichten Platte und der fluiddurchlässigen Platte befinden sich Stabilisationsstege und Hohlstege. Die Hohlstege dienen als Fluidleitungen. Kennzeichnend an dem Greifer ist, das der Greifer mehrere fluidisch getrennte Fluidleitungen besitzt, die ihrerseits an getrennten Sektionen der aktiven Greiferfläche angeschlossen sind. Es sind also an der aktiven Greiferfläche mehrere pneumatisch von einander getrennte Ansaugflächen vorhanden, die sich separat zu- und abschalten lassen. Damit ist es also möglich, das einzelne Ansaugflächen den Wafer schon fassen, während andere Ansaugflächen noch Nebenluft ziehen . Die schon ansaugenden Flächen halten aber nicht nur den Wafer, sondern biegen ihn auch gerade . Durch dieses Geradebiegen oder Richten des gekrümmten Wafers werden weitere Teilflächen des Wafers von der aktiven Greiferfläche abgedeckt, die dann auch den Wafer ansaugen und damit halten. Somit ist es möglich, bei Bedarf den gekrümmten Wafer sukzessive auszurichten und anzusaugen, bis der Wafer vollständig am Greifer anliegt und ganzflächig gehalten wird.
Die erfindungsgemäßen Stabilisationsstege und Hohlstege können durch Laminieren hergestellt werden, oder durch Nuten in der fluiddurchlässigen und/oder fluiddichten Platte . Alle Platten werden miteinander, zum Beispiel durch Kleben oder ein anderes Fügeverfahren, verbunden. Die verbundenen Strukturen sind sehr biegesteif und besitzen eine hohe Festigkeit .
Es ist auch möglich zwei Halter mit ihren fluiddichten Rückseiten an einander anzuordnen und zu verbinden, z . B. durch verkleben oder verschweißen, so das ein Doppelgreifer vorliegt. Ein solcher Doppelgreifer entsteht auch, wenn eine nicht durchlässige Trennplatte beidseitig mit Fluidleitungen, Stützstegen und einer Platte aus fluiddurchlässigem Material ausgestattet wird. Doppelgreifer können so mit Vakuum versorgt werden, dass beide Greifer fluidisch getrennt sind und somit separat oder gemeinsam Wafer greifen können. Die Fluiddurchlässigkeit kann z . B . durch poröse, perforierte und/oder gewebte Materialien erreicht werden. Als poröse Materialien können z . B . Keramik, Kunststoff,
Kohlefaserverstärkter Kunststoff (CFK) , Metall , Kohlenstoff u. a. verwendet werden, wobei diese Materialien z . B . durch Sintern oder Ätzen hergestellt werden können.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar . Alle in der Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Es zeigen:
Figur al) einen erfindungsgemäßen Halter mit einseitigem
Greifer und einkanaliger Ansaugung,
Figur a2 ) Schnittdarstellung von Figur al) ,
Figur b) einen erfindungsgemäßen Halter mit zwei einseitigen
Greifern und einkanaliger Ansaugung, Figur c) einen erfindungsgemäßen Halter mit zwei Greifern und einkanaliger Ansaugung, Figur el) einen erfindungsgemäßen Halter mit einseitigem
Greifer, mehrkanaliger Ansaugung und einer durchgehenden poröser Platte, Figur e2 ) einen erfindungsgemäßen Halter mit einseitigem
Greifer, mehrkanaliger Ansaugung und mehreren porösen Ringen, Figur e3 ) einen erfindungsgemäßen Halter mit einseitigem
Greifer, mehrkanaliger Ansaugung und mehreren porösen Ringen, Figur fl) einen erfindungsgemäßen Halter mit einseitigem
Greifer, mehrkanaliger Ansaugung und einer durchgehenden porösen Platte, Figur f2 ) einen erfindungsgemäßen Halter mit einseitigem
Greifer, mehrkanaliger Ansaugung und mehreren porösen Plattensegmenten, Figur f3 ) einen erfindungsgemäßen Halter mit einseitigem
Greifer, mehrkanaliger Ansaugung und mehreren porösen Plattensegmenten, Figur gl) einen erfindungsgemäßen Halter mit einseitigem
Greifer, mehrkanaliger Ansaugung und einer durchgehenden poröser Platte, Figur g2 ) einen erfindungsgemäßen Halter mit einseitigem
Greifer, mehrkanaliger Ansaugung und mehrerer poröser Plattensegmenten, Figur g3 ) einen erfindungsgemäßen Halter mit einseitigem
Greifer, mehrkanaliger Ansaugung und mehreren porösen Plattensegmenten, Figur hl ) einen erfindungsgemäßen Halter mit einseitigem
Greifer, mehrkanaliger Ansaugung und einer durchgehenden poröser Platte, sowie Aussparung für Unterstützungspin in speziellen Kassetten für sehr dünne Wafer,
Figur h.2) eine Schnittdarstellung der Figur hl) , Figur il) ein Halter aus Figur hl beim Entnehmen eines Wafers aus einer Waferkassette, Figur i2 ) der Halter aus Figur il Figur i3 ) ein Ausschnitt aus der Waferkassette von Figur il und Figur i4) der Wafer aus Figur il .
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der Figur al) ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Greifers (ohne Bezugszeichen) dargestellt . Der untere Teil von Figur al ) zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgemäßen Halter, während der obere Teil der Figur al) einen Querschnitt durch das erste Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Halters darstellt .
Beim Betrachten der Draufsicht des erfindungsgemäßen Halters wird deutlich, dass dieser aus einem Halterarm 5 besteht, an den ein kreisförmiger Bereich (ohne Bezugszeichen) anschließt . Dieser kreisförmige Bereich ist bezüglich seiner Außenkontur an das zu haltende Werkstück, nämlich einen kreisrunden Wafer (nicht dargestellt) , angepasst . Selbstverständlich können auch andere Außenkonturen vorgesehen werden, wenn die Geometrie der zu haltenden Werkstücke oder andere Umgebungsbedingungen dies erforderlich machen.
Wenn man den Querschnitt durch den kreisförmigen Bereich im oberen Teil von Figur al ) betrachtet, wird deutlich, dass auf der Unterseite des Halters eine fluiddichte Platte 4 vorgesehen ist . In die fluiddichte Platte sind eine Vielzahl von konzentrisch angeordneten, ringförmigen Nuten eingearbeitet, die als Fluidleitungen 3 dienen. Zwischen benachbarten Fluidleitungen 3 sind .Stabilisationsstege 1 vorgesehen. Die Stabilisationsstege 1 trennen die Fluidleitungen 3 pneumatisch voneinander .
Am Rand des Halters ist die fluiddichte Platte 4 etwas erhöht, so dass sich eine kreisringförmige Vertiefung (ohne Bezugszeichen) ergibt, die seitlich von dem erhöhten Rand der fluiddichten Platte 4 begrenzt wird und deren Grund durch die Stabilisationsstege 1 gebildet wird. In diese kreisringförmige Vertiefung (ohne Bezugszeichen) wird eine fluiddurchlässige Platte 2 eingelegt .
Durchmesser und Dicke der fluiddurchlässigen Platte 2 sind auf die Abmessungen der Vertiefung in der fluiddichten Platte abgestimmt . Idealerweise steht die fluiddurchlässige Platte 2 etwas .über den Rand der fluiddichten Platte 4 heraus , so dass Beschädigungen der Werkstücke durch die fluiddichte Platte 4 ausgeschlossen werden können. Es ist jedoch auch möglich, dass die fluiddurchlässige Platte 2 und die fluiddichte Platte 4 eben abschließen oder die fluiddurchlässige Platte 2 sogar etwas in der Vertiefung in der fluiddichten Platte 4 zurückgesetzt angeordnet ist . In letztgenanntem Fall bildet der Rand der fluiddichten Platte 4 eine Vorsprung, der den Wafer zusätzlich zu dem Unterdruck gegen Verrutschen oder Verlieren sichert .
In dem Halterarm 5 ist eine gestrichelt dargestellte Versorgungsleitung (ohne Bezugszeichen) eingezeichnet . Die Versorgungsleitung steht hydraulisch mit den Fluidleitungen 3 in Verbindung, wie sich aus Figur a2 ergibt . Die Figur a2 zeigt einen Längsschnitt durch die Platte 4 und den Halter 5.
Mit Hilfe dieser Versorgungsleitung kann ein Fluid, beispielsweise Luft oder Wasser, aus den Fluidleitungen 3 herausgesaugt werden, so dass ein Unterdruck in den Fluidleitungen 3 herrscht . Wegen diesem in den Fluidleitungen 3 herrschenden Unterdruck wird Fluid von der Oberseite der fluiddurchlässigen Platte 2 durch die fluiddurchlässige Platte 2 hindurch in die Fluidleitungen 3 angesaugt .
Wenn nun ein zu haltendes Werkstück (nicht dargestellt) auf die fluiddurchlässige Platte 2 aufgelegt wird, wird dieses , wegen der Druckdifferenz zwischen der Umgebung und den Fluidleitungen 3 an die fluiddurchlässige Platte 2 angesaugt . Da die fluiddurchlässige Platte 2 eine sehr feine Porosität und dennoch eine ausreichende Eigenstabilität aufweist, wird das zu haltende Werkstück (nicht dargestellt) sowohl ganzflächig angesaugt als auch sehr gut von der fluiddurchlässigen Platte 2 unterstützt . In Folge dessen treten durch das Ansaugen von Fluid durch die fluiddurchlässige Platte 2 hindurch keine Verformungen an dem zu haltenden Werkstück ein.
In den Figuren b) bis h) sind weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Halter dargestellt, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen wurden und das bezüglich Figur a) Gesagte entsprechend gilt . Um Wiederholungen zu vermeiden, werden nachfolgend nur die Unterschiede erläutert .
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur b) sind zwei Halter gemäß der zuvor beschriebenen Figur a) mit den Rückseiten der fluiddichten Platten 4 aneinander befestigt . Dadurch ergibt sich ein Halter der an der Oberseite und an der Unterseite j e eine fluiddurchlässige Platte 2 aufweist . Dies bedeutet nichts anderes , als dass sowohl an der Oberseite als auch an der Unterseite des Halters jeweils ein Werkstück (nicht dargestellt) gehalten werden kann. Beide Halter können auch fluidisch voneinander getrennt sein, so dass bei diesem Ausführungsbeispiel die Betätigung des oberen Halters getrennt von der Betätigung des unteren Halters erfolgen kann. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur c) ist für zwei Halter nur eine fluiddichte Platte 4 vorgesehen, die auf beiden Seiten jeweils Fluidleitungen 3 und einen Rand aufweist . In jeder der Vertiefungen auf den beiden Seiten der fluiddichten Platte 4 ist eine fluiddurchlässige Platte 2 eingelegt . Auch hier können die Halter fluidisch getrennt sein, so dass beide Halter getrennt betätigt werden können.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur el) sind mehrere kreisförmigen Nuten in dem kreisförmigen Bereich ausgebildet . Jeder Nut ist eine Versorgungsleitung zugeordnet . Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht alle Nuten und Versorgungsleitungen mit einem Bezugszeichen versehen. Wenn beispielsweise nur durch die in Figur el am weitesten links angeordnete Versorgungsleitung Fluid (nicht dargestellt) durch die fluiddurchlässige Platte 2 angesaugt wird, wird das nicht dargestellte Werkstück nur an der Peripherie des kreisförmigen Bereichs angesaugt . Durch anschließendes Absaugen von Fluid in den inneren Bereichen des Halters kann ein gekrümmtes Werkstück Schritt für Schritt in Anlage an die fluiddichte Platte 2 gebracht und von dieser gestützt werden, bis alle Versorgungsleitungen mit Unterdruck beaufschlagt werden und das Werkstück ganzflächig an die fluiddurchlässige Platte 2 angesaugt wird.
Bei dem in Figur e2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die fluiddurchlässige Platte 2 nur bereichsweise fluiddurchlässig, während sie in den Übrigen Bereichen fluiddicht ist . Die fluiddurchlässige Platte 2 ist in den direkt oberhalb der Fluidleitungen 3 liegenden Bereichen fluiddurchlässig. In den direkt oberhalb der Stabilisationsstege 1 liegenden Bereichen ist die fluiddurchlässige Platte 2 fluiddicht . Dadurch erfolgt eine vollständige pneumatische Trennung von verschiedenen Bereichen des Greifers .
Das Abdichten der fluiddurchlässigen Platte 2 in den oberhalb der Stabilisationsstege 1 liegenden Bereichen erfolgt dadurch, dass die Poren der fluiddurchlässigen Platte 2 dort, z . B . Tränken mit einem Harz , einem Lack oder ähnlichem, verschlossen werden. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die dem Werkstück zugewandte Seite des Greifers aus einem Stück bestehen, was häufig die Fertigung erleichtert .
Die Trennlinien zwischen den fluiddurchlässigen und den fluiddichten Bereichen der porösen Platte 2 sind in der Figur e2 durch gestrichelte Linien (ohne Bezugszeichen) angedeutet .
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur e3 ) sind, anders als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur el , Stabilisationsstege 1 gleich hoch wie der Rand der fluiddichten Platte 4. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird in j ede der Nuten 3 eine ringförmige Platte 2 aus fluiddurchlässigem Material eingesetzt . Bei diesem Ausführungsbeispiel übernehmen die Stabilisationsstege 1 mindestens zum Teil die Stützfunktion für den Wafer (nicht dargestellt) . Die fluiddurchlässige Platte 2 besteht somit aus mehreren ringförmigen Inlets aus einen fluiddurchlässigen Material aus einem offenporigen oder porösen Material oder einem geeigneten Gewebe. Das Gewebe kann aus Kunststoff- und/oder Metallfasern bestehen. Die pneumatische Trennung verschiedener Bereiche des Greifers erfolgt somit durch die Stabilisationsstege 1.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur fl) weist der Greifer zwei seitliche Abflachungen (ohne Bezugszeichen) auf . In dem kreisförmigen Bereich von luftdichter Platte 4 und fluiddurchlässiger Platte 2 sind mehrere gerade Nuten und zwei kreissegmentförmige Nuten ausgebildet . Jeder Nut in dem kreisförmigen Bereich ist eine Versorgungsleitung zugeordnet . Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind nicht alle Nuten und Versorgungsleitungen mit einem Bezugszeichen versehen. Wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel auch, kann durch gezieltes Ansteuern einer oder mehrerer Versorgungsleitungen ein Werkstück in einem oder mehreren Teilbereichen oder ganzflächig angesaugt und in Anlage an die fluiddichte Platte 2 gebracht und von dieser gestützt werden, bis alle Versorgungsleitungen mit Unterdruck beaufschlagt werden und das Werkstück ganzflächig an der fluiddurchlässigen Platte 2 gehalten wird. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur f2 ) erfolgt die pneumatische Trennung verschiedener bereiche des Greifers ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur e2 ) und es wird, um Wiederholungen zu vermeiden auf das dazu Gesagte verwiesen. Entsprechendes gilt für die Figuren f3 ) und e3.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur f3 ) sind, anders als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur fl , Stabilisationsstege 1 gleich hoch wie der Rand der fluiddichten Platte 4. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird in jede der Nuten 3 eine ringförmige Platte 2 , welche die Form einer gekrümmten Leiste hat, aus fluiddurchlässigem Material eingesetzt . Bei diesem Ausführungsbeispiel übernehmen die Stabilisationsstege 1 mindestens zum Teil die Stützfunktion für den Wafer (nicht dargestellt) und die pneumatische Trennung verschiedener Bereiche des Greifers .
Bei den Ausführungsbeispielen gemäß der Figuren gl , g3 , hl und h2 ist der kreisförmige Bereich seitlich abgeflacht, um das Handling in einer Waferkassette zu verbessern. Alle Bereiche in denen ein Wafer angesaugt werden kann, sind parallel zueinander angeordnet . Diese Anordnung ermöglicht beziehungsweise erleichtert es , den Greifer so auszurichten, dass die Fluidleitungen 3 parallel zu der Krümmung des zu greifenden Wafers verlaufen. Diese Ausrichtung erleichtert das sukzessive Ansaugen und „Glätten" des Wafers . Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur g2 ) erfolgt die pneumatische Trennung verschiedener Bereiche des Greifers ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur e2 ) und es wird, um Wiederholungen zu vermeiden auf das dazu Gesagte verwiesen. Entsprechendes gilt für die Figuren g3 ) und e3.
Zusätzlich dazu ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren hl und h2 an der dem Halter 5 abgewandten Seite des kreisförmigen Bereichs noch eine Aussparung (ohne Bezugszeichen) vorgesehen. Anhand dieser Beispiele soll unter Anderem verdeutlicht werden, dass der erfindungsgemäße Greifer flexibel an verschiedene Werkstückformen und -großen sowie sonstige räumliche Randbedingungen angepasst werden kann.
Anhand der Figuren il bis i4 wird das Entladen eines Wafers 6 aus einer Waferkassette 7 erläutert .
Die Figur i4 zeigt einen kreisrunden Wafer 6.
Die Figur i3 zeigt eine Waferkassette 7. Wie die Seitenansicht der Figur i3 verdeutlicht ist die Waferkassette 7 an drei Seiten von Wänden umgeben. In der Waferkassette 7 sind übereinander mehrere Ablagen 8 angeordnet auf denen jeweils ein Wafer 6 abgelegt werden kann.
An der Rückwand der Waferkassette 7 ist auf Höhe der Ablagen 8 j eweils ein Mittelpin oder Vorsprung 9 vorgesehen. Auf diesem Vorsprung 9 und an den Ablagen 8 liegt der Wafer 6 auf, wenn er in der Waferkassette 7 gelagert wird. Dadurch wird ein. durch sein Eigengewicht verursachtes Durchhängen des Wafers vermieden.
Der in Figur i2 dargestellte Greifer entspricht dem anhand der Figuren hl und h2 erläuterten Ausführungsbeispiel . Die Abflachungen des kreisförmigen Bereichs sind so auf die lichte Weite der Ablagen 8 abgestimmt, dass der Greifer auf Höhe der Ablagen 8 und unter dem Wafer 6 in die Waferkassette 7 einfahren kann.
Die Aussparung an der dem Halter 5 abgewandten Seite des Greifers ist größer als der Vorsprung 9 in der Waferkassette 7. In Folge dessen kann der Greifer so weit in die Waferkassette 7 eingefahren werden, bis er sich unter dem Wafer 6 befindet . Diese Position ist in Figur il dargestellt . In dieser Position wird der Greifer und mit ihm der Wafer 6 angehoben und aus der Waferkassette 7 ausgefahren.
Das Beladen der Waferkassette 7 erfolgt in umgekehrter Reihenfolge .

Claims

Patentansprüche
1. Greifer zum Transport sehr dünner Werkstücke , insbesondere dünner und ultradünner Wafer, bei dem die Haltekraft überwiegend durch Vakuum aufgebracht wird, wobei der Greifer auf einer dem Werkstück ( 6) zugewandten Seite eine fluiddurchlässige Platte umfasst , wobei der Greifer an der dem Werkstück ( 6 ) abgewandten Seite eine fluiddichte Platte ( 4 ) aufweist , wobei die fluiddurchlässige Platte (2 ) von Stabilisationsstegen ( 1 ) abgestützt wird, und wobei die zwischen den Stabilisationsstegen ( 1 ) befindlichen Hohlräume als Fluidleitungen ( 3 ) ausgebildet sind, und mit einer Versorgungsleitung, die fluidisch mit den Fluidleitungen
( 3 ) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, das mindestens zwei Versorgungsleitungen vorgesehen sind, dass die zwischen den Stabilisationsstegen ( 1) befindlichen Fluidleitungen ( 3 ) fluidisch voneinander getrennt sind und j eweils eine oder mehrere Fluidleitungen ( 3 ) fluidisch mit einer der mindestens zwei Versorgungsleitungen verbunden sind .
2. Greifer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass die Versorgungsleitungen separat mit Unterdruck beaufschlagt werden können .
3. Greifer nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, dass seitlich an der fluiddichten Platte (4) ein Halter (5) angeordnet ist .
4. Greifer nach Anspruch 3 , dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Versorgungsleitungen durch den Halter (5 ) geführt werden.
5. Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fluiddurchlässige Platte (2 ) aus porösem Material , bevorzugt mikroporösem Material , besteht .
6. Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die Porosität, wie z . B. Porenanzahl je Flächeneinheit und Porengröße, der fluiddurchlässigen Platte (2 ) den Erfordernissen des zu greifenden Werkstücks (6) angepasst ist.
7. Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fluiddurchlässige Platte (2 ) aus poröser Keramik, Kunststoff, CFK, Metall und/oder Kohlenstoff besteht .
8. Greifer nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, dass die fluiddurchlässige Platte (2 ) eine perforierte, insbesondere eine fein und dicht perforierte Platte aus einem Material mit Poren und/oder Löchern von wenigen Mikrometern Durchmesser ist .
9. Greifer nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, dass die fluiddurchlässige Platte (2 ) ein geflochtenes Material aus Fasern, insbesondere ein fein und dicht geflochtenes Gewebe, ist .
10. Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung von Steifigkeit und Festigkeit die fluiddurchlässige Platte (2 ) mindestens teilweise aus hochfesten Fasern besteht.
11. Greifer nach einem der Ansprüche 9 oder 10 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung von Steifigkeit und Festigkeit das Geflecht in einem Rahmen gespannt ist .
12. Greifer nach einem der Ansprüche 9 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung von Steifigkeit und Festigkeit das Geflecht teilweise mit Matrixwerkstoff durchdrungen und versteift ist, z . B . durch Tränken oder Bedrucken und anschließendes Verfestigen.
13. Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, das die fluiddurchlässige Platte (2 ) nur in einem oder mehreren Teilbereichen fluiddurchlässig ist .
14. Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des Greifers , insbesondere die Form der luftdurchlässigen Platte (2) und der luftdichten Platte (4) der Form des Werkstücks ( 6 ) und/oder der Form einer Waferkassette (7 ) angepasst ist .
15. Greifer nach Anspruch 14 , dadurch gekennzeichnet , dass die luftdurchlässigen Platte (2 ) und die luftdichte Platte (4 ) kreisrund sind.
16. Greifer nach Anspruch 15 , dadurch gekennzeichnet , dass die luftdurchlässige Platte (2 ) und die luftdichte Platte ( 4 ) zwei Abflachungen aufweisen.
17. Greifer nach Anspruch 15 oder 16 , dadurch gekennzeichnet, dass die luftdurchlässige Platte (2 ) und die luftdichte Platte ( 4 ) eine Aussparung aufweist .
18. Greifer nach Anspruch 17 , dadurch gekennzeichnet , dass die Aussparung an einer dem Halter ( 5 ) abgewandten Seite des kreisförmigen Bereichs angeordnet ist .
19. Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidleitungen (3 ) durch Nuten in der fluiddichten Platte (4 ) gebildet werden.
20. Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Fluidleitungen (3 ) kreisförmige, gerade und/oder kreissegmentförmig sind.
21. Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass am Rand der fluiddichten Platte 4 ein oder mehrere VorSprünge vorgesehen sind, und dass der eine oder die mehreren VorSprünge über die fluiddurchlässige Platte (2 ) hinausragen .
22. Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei solcher Greifer mit ihren nicht fluiddurchlässigen Rückseiten aneinander angeordnet und verbunden werden können, z . B . durch verkleben oder verschweißen, so das der Greifer als beidseitig wirkender Doppelgreifer ausgebildet ist .
23. Greifer nach Anspruch 22 , dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig einer fluiddichten Platte (4) Stabilisationsstege (1) Fluidleitungen (3 ) und fluiddurchlässige Platten (2 ) angeordnet sind.
24. Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelgreifer so mit Vakuum versorgt werden kann, das beide Greifer fluidisch getrennt sind und somit separat oder gemeinsam flache Werkstücke, insbesondere Wafer, greifen können.
25. Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verbundenen Strukturen ausreichend biegesteif sind und eine ausreichend hohe Festigkeit besitzen.
26. Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fluidisch getrennten Kammern gerade und parallel zueinander angeordnet sind.
27. Greifer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bauhöhe des Greifers kleiner oder gleich 5 mm ist .
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