DE2423999A1

DE2423999A1 - Einrichtung zum ausrichten eines scheibenfoermigen werkstueckes in eine vorgegebene winkellage

Info

Publication number: DE2423999A1
Application number: DE2423999A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Johannsmeier
Original assignee: Kasper Instruments Inc
Current assignee: Kasper Instruments Inc
Priority date: 1973-05-21
Filing date: 1974-05-17
Publication date: 1974-12-05
Also published as: DE2423999B2; FR2230964A1; JPS5753663B2; US3865254A; GB1452704A; JPS5021682A; FR2230964B1; DE2423999C3

Description

Einrichtung zum Ausrichten eines scheibenförmigen Werkstückes in eine vorgegebene Winkellage

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Ausrichten eines scheibenförmigen Werkstückes mit einem abgerundeten und einem abgeflachten Umfangsteil, insbesondere einer Halbleiter-IC-Scheibe, in eine vorgegebene Winkellage.

Eine solche Einrichtung wird beispielsweise in optischen Einstell- und Belichtungsgeräten verwendet, wie sie bei der Herstellung von integrierten Schaltungen benötigt werden, um eine Halbleiter-Scheibe mit einer Photomaske auszurichten und dann einen photoempfindlichen Film auf der Halbleiter-Scheibe gemäß der bekannten Photo-Resist-Technik zur Herstellung von Druckschaltungen auf der Halbleiter-Scheibe durch die Photo-Maske zu belichten. Ein solches Gerät ist aus der US-PS 3 490 846 bekannt. Diese Geräte sind üblicherweise mit einer optischen Einstell-Stufe versehen, die eine Spannvorrichtung zum Halten der Halbleiter-Scheibe in einer bezüglich der Photo-Maske vorgegebenen Winkellage besitzt. Da zum Herstellen einer Druckschaltung· auf der Halbleiter-Schaltung für gewöhnlich

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mehrere verschiedene Photomasken nacheinander eingesetzt werden müssen, muß jede dieser Photomasken sehr genau mit den zuvor auf der Halbleiter-Scheibe angebrachten Schaltungen ausgerichtet werden.

Bei einem bekannten Verfahren zum Erzielen einer solchen genauen Ausrichtung betrachtet die Bedienungsperson die Photomaske und die zufällig auf der Spannvorrichtung orientierte Halbleiter-Scheibe durch ein Mikroskop, während sie die Spannvorrichtung mit Hilfe eines X-Y-Schlittens verschiebt, um die Halbleiter-Scheibe vollständig mit der Photomaske, auszurichten. Dieses Verfahren ist relativ langsam und mühsam.

Es sind auch schon halbautomatische Voreinstellungs-Verfahren verwendet worden, bei denen die Bedienungsperson die Halbleiter-Scheibe manuell in einer vorläufigen Winkellage auf einer Voreinstellungs-Stufe ausrichtet und danach mechanische Hilfsmittel einsetzt, um die vorausgerichtete Halbleiter-Scheibe auf der Spannvorrichtung in eine für die abschließende Ausrichtung mit der Photomaske geeignete Lage zu bringen. Zur vorläufigen Ausrichtung der Halbleiter-Scheibe in der Voreinstellungs-Stufe bringt die Bedienungsperson einen abgeflachten ümfangsteil der Halbleiter-Scheibe zur Anlage gegen eine entsprechende flache Oberfläche in der Vöreinstellungs-Stufe. Bei einem bekannten halbautomatischen Voreinstellungssystem wird eine Anzahl vcn Halbleiter-Scheiben auf einem Karussell angeordnet, wo die Halbleiter-Scheiben nacheinander von einer Beschickungsstelle, an der die Bedienungsperson eine Halbleiter-Scheibe manuell vorausrichtet, an eine Ausrichtstelle bev;egt, an der die vorausgerichtete Halbleiter-Scheibe weiter mit der· Photomaske ausgerichtet und durch diese belichtet wird, um die durch die Photomaske festgelegte Schaltung auf der Halbleiter-Scheibe zu erzeugen. Alle diese halbautomatischen Voreinstellungssysteme erfordern es, daß die Bedienungsperson die Halbleiter-Scheibe in der

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Voreinstellungs-Stufe manuell voreinstellt, so daß deren Aufmerksamkeit bei jedem Voreinstellungszyklus des Herstellungsverfahrens für integrierte Schaltungen auf der Halbleiter-Scheibe in Anspruch genommen wird.

Es sind auch bereits automatische Voreinstellungs-Systeme entwickelt worden, bei denen Halbleiter-Scheiben automatisch einzeln einem Magazin, das eine Anzahl von Halbleiter-Scheiben faßt, entnommen und einer Voreinstellungs-Stufe zugeführt werden, welche eine Vorrichtung zum automatischen Ausrichten des abgeflachten Umfangsteiles jeder Halbleiter-Scheibe in eine Voreinstellungs-Lage sowie zum anschließenden Transportieren jeder voreingestellten Halbleiter-Scheibe zu der Spannvorrichtung aufweist. Diese automatischen Voreinstellungs-Systeme erfordern nicht mehr die volle Aufmerksamkeit der Bedienungsperson zur Durchführung des Voreinstellungsschrittes. Bei einem bekannten solchen System ist die Voreinstellungs-Stufe mit einer Anzahl von Druckluftstrahlen versehen, welche eine der Voreinstellungs-Stufe zugeführte Halbleiter-Scheibe solange verdrehen, bis sie in die Voreinstellungs-Lage gelangt. Dabei fühlen optische Fühler auf der Halbltiter-Scheibe angebrachte optische Markierungen ab. Beim Abfühlen dieser Markierungen wird dann die Druckluftzufuhr zu den Druckluftstrahlen unterbunden. Da es schwierig ist, eine Luftströmung genau zu beenden, bewegen sich die Halbleiter-Scheiben gelegentlich über die Voreinstellungslage hinaus. Ein solches überschwingen der Halbleiter-Scheiben tritt besonders dann auf, wenn sie durch den Luftstrom ungefähr eine volle Umdrehung bewegt werden müssen, weil sie dann die höchste Umdrehungsgeschwindigkeit erreicht haben.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Ausrichten eines scheibenförmigen Werkstückes in eine vorgegebene Winkellage der eingangs genannten Art, bei

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welcher beispielsweise eine mit rein zufälliger Ausrichtung an ein Voreinstellungs-System ausgegebene Halbleiter-Scheibe gegenüber einer Fhotomaske vorausgerichtet und sodann automatisch in der vorausgerichteten Lage an eine optische Feineinstellungs-Stufe weitergegeben wird, wo sie endgültig optisch ausgerichtet wird, dahingehend zu verbessern, daß sie die Voreinstellung rein mechanisch und ohne Mitwirkung einer Bedienungsperson vornimmt und sicherstellt, daß die Halbleiter-Scheibe die einmal erreichte Voreinstellungs-Lage nicht mehr verläßt.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine Haltevorrichtung zum vorübergehenden Halten des Werkstückes und eine Transportvorrichtung zum Versetzen des in die vorgegebene Winkellage ausgerichteten Werkstückes aus der Haltevorrichtung in eine Arbeitsstation vorhanden sind und daß eine Antriebsvorrichtung vorgesehen ist, welche zum Verdrehen des Werkstückes in die vorgegebene Winkellage mit dem abgerundeten Uxnfangsteil des Werkstückes und beim Erreichen der vorgegebenen Winkellage zum Festhalten des Werkstückes in dieser Lage mit dem abgeflachten Orafangteil des Werkstückes in Eingriff zu bringen ist.

Eine solche Einrichtung kann besonders einfach und betriebssicher aufgebaut werden. Sie hat den weiteren Vorteil, ohne Markierungen auf der Halbleiter-Scheibe auszukommen.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besteht das Voreinstellungs-System aus einem Voreinstelltisch, auf welchen die Halbleiter-Scheibe zunächst ausgegeben wird, und einer Antriebsvorrichtung, die eine Anzahl von Antriebsrollen umfaßt, welche an dem Rand des Voreinstelltisches angeordnet sind. Der Voreinstelltisch ist schwenkbar, so daß er in eine Richtung geschwenkt werden kann, in welcher die Halbleiter-Scheibe sich gegen die Antriebsrollen und einen

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Anschlag auf dem Voreinstelltisch bewegen kann. Eine Antriebsrolle wird einer Drehrichtung angetrieben, während zwei andere Antriebsrollen mit entgegengesetzter Drehrichtung bewegt werden. Diese Antriebsrollen sind so angeordnet, daß sie die Halbleiter-Scheibe solange in einer Drehrichtung bewegen, bis sie die gewünschte Voreinstellungs-Lage erreicht, in welcher ein abgerundeter Umfangsteil der Halbleiter-Scheibe gegen den Anschlag und ein abgeflachter ümfangsteil der Halbleiter-Scheibe gegeni. die erste und eine der zweiten Antriebsrollen anliegt. Die Halbleiter-Scheibe v/ird dann durch die beiden letztgenannten Antriebsrollen jeweils in entgegengesetzter Richtung angetrieben, so daß sie stationär in der Voreinste!lungs-Lage auf dem Voreinstelltisch verbleibt. In dem Voreinstelltisch sind öffnungen vorgesehen, die wahlweise an ein Vakuum oder an eine Druckluftquelle angeschlossen werden können, so daß die Halbleiter-Scheibe beim Schwenken des Voreinstelltisches durch ein Vakuum festgehalten werden und beim Vorausrichten auf einem Luftkissen gleiten kann, welches die Reibung zwischen der Halbleiter-Scheibe und dem Voreinstelltisch verringert und dadurch die Bewegung der Halbleiter-Scheibe auf dem Voreinstelltisch in die Voreinstell-Lage erleichtert. Anschließend kann dann die Halbleiter-Scheibe in der voreingestellten Lage wieder durch ein Vakuum festgehalten werden, während der Voreinstelltisch wieder in seine Nörmallage zurückgeschwenkt wird.

Die vorausgerichtete Halbleiter-Scheibe wird dann von dem Voreinstelltisch zu einer Spannvorrichtung der optischen Ausrichtstufe transportiert. Dies erfolgt durch einen Transportarm, der an einem Ende für eine Schwenkbewegung zwischen dem Voreinstelltisch und der Spannvorrichtung schwenkbar gelagert und an seinem anderen Ende mit einem Vakuumgreifer ' versehen ist, mit welchem die vorausgerichtete Halbleiter-Scheibe an dem Voreinstelltisch ergriffen und in der vorausgerichteten Lage an die Spannvorrichtung weitergegeben werden

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kann, wo sie in der voreingestellten Lage abgesetzt wird.

Weitere Ausgestalt langen der Erfindung ergeben sich aus den beigefügten Unteransprüchen. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei sich weitere Merkmale, Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung, bei welchem der Transportarm sich in
seiner Aufgreifsteilung befindet,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 1, in welcher der Tran3portarm sich in seiner Absetzstellung befindet,

Fig. 3 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Voreinstelltisches nach den Figuren 1 und 2,

Fig. 4 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Schwenkanschxages für den Voreinstelltisch nach den Figuren 1 bis 3,

Fig. 5 eine auseinandergezogene Darstellung der Antriebsrollen-Anordnung nach den Figuren 1 und 2,

Fig· 6 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung des Transportarmes nach den Figuren 1 und 2,

Fig. 7 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Transportarmbefestigung nach den Figuren
1 und 2 und

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Fig. 8 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Stellungsfühlers für den Transportana nach den Figuren 1 und 2.

In den Figuren 1 und 2 ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine automatische Voreinstelleinrichtung 10 dargestellt, die in einem optischen Ausrieht- und Belichtungsgerät gemäß der erwähnten US-PS 3 490 846 verwendet werden kann. Diese Voreinstelleinrichtung ist auf einer Grundplatte 12 befestigt, die wiederum mit einer Spannvorrichtung 14 der optischen Ausrichtstufe des Gerätes verbunden ist. Wie bei bekannten automatischen Voreinstellungs-Systemen ist ein Magazin 16 vorgesehen, welches eine Anzahl von Halbleiter-Scheiben 17 faßt und sie automatisch einzeln an eine Luftlager-Fördervorrichtung 18 abgibt, die zu einem Voreinstelltisch 20 führt. Die Fördervorrichtung 18 ist in einer Vertiefung 21 der Grundplatte 12 angeordnet und auf ihrer ganzen Länge mit einer Anzahl von Luftlöchern 22 versehen. Eine Druckluftquelle liefert eine Luftströmung durch diese Luftlöcher, um ein bewegliches Luftkissen zu bilden, das eine Halbleiter-Scheibe 17 von dem Magazin 16 bis zu dem Voreinstelltisch 20 auf der Fördervorrichtung 18 bewegt. Eine ähnliche Luftkissen-Fördervorrichtung 24, die von der Spannvorrichtung 14 zu einem zweiten Magazin 26 führt, ist in einer weiteren Vertiefung 27 der Grundplatte 12 angeordnet. Auch die Fördervorrichtung 24 ist auf ihrer ganzen Länge mit Luftlöchern 22 versehen, durch welche ein bewegliches Luftkissen für eine Halbleiter-Scheibe 17 gebildet wird, welche mit einer Photomaske ausgerichtet, durch diese belichtet und dann von der Spannvorrichtung 14 ausgegeben worden war, um in dem Magazin 26 gespeichert zu werden. Beispielsweise kann eine Anzahl von etwa 25 bis 60 Halbleiter-Scheiben 17 aus dem Magazin 16 entnommen und dem Voreinstelltisch 20 zur Vorausrichtung gegenüber einer Photomaske zugeführt und sodann

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durch eine Transportvorrichtung 28 zu der Spannvorrichtung 14 transportiert werden, wo die Halbleiter-Scheiben 17 endgültig mit der Photomaske ausgerichtet und sodann durch diese belichtet werden. Anschließend werden die Halbleiter-Scheiben 17 dem Magazin 26 zugeführt, wo sie abgespeichert werden. Alle diese Schritte erfolgen automatisch ohne Zutun einer Bedienungsperson.

Wie aus den Figuren 1,2 und 3 zu ersehen, besteht der Voreinstelltisch 20 aus einer kreisförmigen Platte 30, die in einer kreisförmigen öffnung der Grundplatte 12 um zwei Stifte 32 und 34 verschwenkbar gelagert ist. Die Stifte 32 und 34 werden von der Grundplatte 12 getragen und greifen in Lagerungen 36 und 38 des Voreinstelltisches 20 ein. Der Stift 32 ist mit einem Außengewinde in eine Hülse 40 eingeschraubt, zwischen dem Stift 34 und einem Stopfen 44 befindet sich eine Druckfeder 42. Die Lage des Voreinstelltisches 20 entlang einer Schwenkachse 46 kann somit durch Verdrehen des Stiftes 32 genau eingestellt werden. Eine weitere Druckfeder 48 befindet sich zwischen der Unterseite des Voreinstelltisches 20 undcl der Oberseite eines Schwenkanschlages 50, der in Fig. 4 genauer dargestellt ist. Der Schwenkanschlag 50 ist unterhalb der kreisförmigen öffnung für den Voreinstelltisch 20 in der Grundplatte 12 durch Schrauben 51 befestigt. Die Druckfeder 48 befindet sich rechts von der Schwenkachse 46, so daß sie den Voreinstelltisch 20 in Richtung auf eine horizontale, unverschwenkte Grundstellung vorspannt, in welcher die Oberfläche des Voreinstelltisches 20 in der gleichen Ebene liegt, wie die Oberfläche der Fördervorrichtung 18. Eine Halbleiter-Scheibe 17 kann daher ungehindert von dem Luftkissen der Fördervorrichtung 18 auf den Voreinstelltisch 20 gelangen. In der Grundstellung liegt die Unterseite des Voreinstelltisches 20 auf einem normalerweise zurückgezogenen Stößel 52 auf., der in dem Schwenkanschlag 50 links von der Schwenkachse 46 gelagert ist. Zum Verschwenken des Voteinstelltischeö 20

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wird der Stößel 52 angehoben, wobei sich die Druckfeder 48 gegen einen Teil 54 der Oberseite des Schwenkanschlages 50 anlegt, welcher unter dem gleichen Winkel geneigt ist, wie der Voreinstelltisch 20, wenn der Stößel 52 angehoben ist. Dies erfolgt durch Zuführen von Druckluft zu einem Druckluftanschluß 56, der sich in dem Schwenkanschlag 50 befindet.

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

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zeugtf welches bewirkt, daß die Halbleiter-Scheibe 17 schwebt und auf dem VoreinsteIltisch 20 leicht bewegt werden kann.

Da der Voreinstelltisch 20 etwas gegen die Antriebsrollen 64 geneigt worden ist, bewegt sich die Halbleiter-Scheibe

17 infolge ihres eigenen Gewichtes bis in den Eingriff mit den Antriebsrollen 64. Die Schwenkachse 46 des Voreinstelltisches 20 ist weiterhin bezüglich der Antriebsrollen 64 unter einem kleinen Winkel angeordnet, so daß die Halbleiter-Scheibe 17 bei geneigtem Voreinstelltisch 20 sich bis zu einem Anschlag 65 bewegt, der durch eine Schraube 66 (Fig. 3) unter einem im wesentlichen rechten Winkel zu den Antriebsrollen 64 an einem ümfangüteil des Voreinstelltisches 20 befestigt ist. An einem anderen Umfangsteil des Voreinstelltisches 20 gegenüber den Anschlag 65 befindet sich ein Stift 67, der die Halbleiter-Scheibe 17 von der Fördervorrichtung

18 auf den Voreinstelltisch 20 leitet und mithilft, sie dort festzuhalten.

Aus den Figuren 1, 2 und 5 ist zu ersehen, daß die Antriebsrollen 64 aus drei im Abstand nebeneinander angeordneten Führungsrollen bestehei, die durch Federklammern 69 auf drei Wellen 68 gehalten werden. Die Wellen 68 sind wiederum in einer Motorbefestigung 70 gehalten, die durch Schrauben 72 an der Grundplatte 12 angebracht ist. An der Motorbefestigung 70 1st durch Schrauben 76 ein Antriebsmotor 74 befestigt, der durch einen Riemen 78, der durch eine Öffnung 79 in der Motorbefestigung 70 führt, mit den Antriebsrollen 64 gekoppelt ist. Der Riemen 78 läuft einerseits um die Antriebsrollen 64 und andererseits um eine Scheibe 80 herum, die durch Stiftschrauben 84 an einer Antriebswelle 82 des Antriebsmotors 74 befestigt ist. 'JDie linke äußere Antriebsrolle 64 dreht sich dabei im Gegenuhrzeigersinn und die anderen beiden Antriebsrollen 64 drehen sich im Uhrzeigersinn,

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Für gewöhnlich ist eine dem Voreinstelltisch 20 zugeführte Halbleiter-Scheibe 17 rein zufällig orientiert und nicht mit den Antriebsrollen 64 ausgerichtet, beispielsweise so angeordnet, wie in Fig. 1 dargestellt. Die Antriebsrollen 64 sind nun so angeordnet, daß der abgerundete ümfangsteil einer Halbleiter-Scheibe 17 die mittlere und die rechte Antriebsrolle 64 berührt, die sich beide im Uhrzeigersinn drehen und damit die Halbleiter-Scheibe 17 auf dem Luftkissen des Voreinstelltisches 20 im Gegenuhrzeigersinn verdrehen. Hierdurch wird gleichzeitig der Umfang der Halbleiter-Scheibe 17 gegen eine flache Kante 85 (Fig. 1) des Anschlages 65 gedrückt. Die Halbleiter-Scheibe 17 dreht sich weiter, bis ihr abgeflachter Umfangsteil mit den drei Antriebsrollen 64 ausgerichtet ist. In dieser, gegenüber der Photomaske vorausgerichteten Lage berührt der abgeflachte Umfangsteil der Halbleiter-Scheibe 17 die beiden äußeren Antriebsrollen 64, aber nicht die mittlere Antriebsrolle. Da die beiden äußeren Antriebsrollen 64 die Halbleiter-Scheibe 17 in entgegengesetzten Drehrichtungen anzutreiben trachten, hört die Halbleiter-Scheibe auf sich zu drehen und verbleibt in ihrer vorausgerichteten Lage, in welcher ihr abgeflachter Umfangsteil gegen die beiden äußeren Antriebsrollen 64 und ihr abgerundeter Umfangsteil gegen die flache Kante 85 des Anschlages 65 . anliegt. Nach einer Zeitverzögerung, die ausreicht, um auch bei einer fast um 360 verdrehten Halbleiter-Scheibe in die vorausgerichtete Lage zu gelangen, wird das Luftkissen auf dem Voreinstelltisch abgeschaltet und die Halbleiter-Scheibe 17 wiederum durch ein über die öffnungen 58 angelegtes Vakuum in der voraus- ^gerichteten Lage an den Voreinstelltisch 20 angesaugt· Danach wird der Voreinstelltisch 20. durch Wegnehmen des an den Stößel 52 angelegten Luftdruckes und durch die Wirkung der Druckfeder 48 (Figuren 3 und 4) Mieder in seine horizontale Grundstellung zurückgeschwenkt. Die Halbleiter-Scheibe 17 ist dann" bereit für eine JBewegung durch die' Transportvor-

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richtung 28 von dem Voreinstelltisch 20 zu der Spannvorrichtung 14.

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

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

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und 128 wird der Transportarm 86 auf dem Kopf 124 der Welle 118 genau festgelegt; er wird durch die Rändelschraube 87 befestigt.

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

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

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platte 12 befestigt ist. Er dient dazu, die Bewegung des Transportarmes 86 im Uhrzeigersinn anzuhalten, wenn die Vakuumgreifer-Schale 92 in ihrer · Absetzlage unmittelbar über der Spannvorrichtung 14 ist.

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

In den zylindrischen Teil 120 des Blockes 114 ist ein Druckluftanschluß 170 eingeschraubt, so daß er mit einem Druckluftzylinder in Verbindung steht, der zwischen dem Deckel 166 und dem Bodenteil des Kolbens 162 gebildet wird. Durch Zuführen von Druckluft zu dem Druckluftanschluß 170 wird daher der Kolben 162 und damit die Welle 118 und der Transportarm 86 solange gehoben, bis der Bodenteil des Kolbens 162 an einen Federring 172 anschlägt, der innerhalb des zylindrischen Teiles 120 des Blockes 114 unterhalb des unteren Lagers 122 befestigt ist. In dieser angehobenen Lage kann der Transportarm 86 und die Vakuumgreifer-Schale

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ungehindert gedreht werden, um die Vakuumgreifer-Schale 92 von ihrer Aufgreif- in ihre Absetzstellung zu bewegen. Wenn die Druckluftzufuhr von dem Druckluftanschluß 170 beendet wird, bewegt die Druckfeder 160 den Transportern 86, die Welle 118 und damit den Kolben 162 in ihre untere Stellung zurück· Eine Ausbuchtung an der Unterseite des Bodens des Kolbens 162 liegt dann auf dem Deckel 166 auf, um zu verhindern, daß der Kolben 162 über den Druckluftanschluß 110 hinaus abgesenkt wird·

Wie aus den Figuren 1, 2 und 8 zu ersehen, ist der Block 158 in der Vertiefung 90 der Grundplatte 12 durch Schrauben 174 befestigt. Er ist so angeordnet, daß ein Umfangsteil der Anzeigevorrichtung 130 (Fig. 7) durch eine Ausfräsung des Blockes 158 führt. In einem unteren Teil des Blockes unmittelbar unter der Bewegungsbahn des Umfangsteiles 176 der Anzeigevorrichtung 130 und unmittelbar unter zwei Lichtquellen 182 in einem oberen Teil des Blockes 158 sind zwei Photodioden 180 angeordnet· Die Lage des Transportarmes 86 und der Vakuumgreifer-Schale 92 in der Aufgreifstellung wird dadurch festgestellt, daß eine der Photodioden 180 und eine der Lichtquellen 182 mit einer entsprechenden Öffnung 184 in dem Umfangsteil 176 der Anzeigevorrichtung 130 ausgerichtet sind, wenn der Transportarm und die Vakuumgreifer-Schale in dieser Aufgreifstellung sind. Ähnlich wird die Lage des Transportarmes 86 und der Vakuumgreifer-Schale 92 in der Absetzstellung dadurch festgestellt, daß die andere der beiden Photodioden 180 und die andere der beiden Lichtquellen 182 mit einer entsprechenden Öffnung 186 in dem Umfangsteil 176 der Anzeigevorrichtung 130 ausgerichtet sind, wenn der Transportarm und die Vakuumgreifer-Schaie in dieser Absetzstellung sind. Das Lager 156, das mit dem Anschlag 154 der Anzeige-, Vorrichtung 130 zusammenwirkt, wenn der Transportarm 86 und die Vakuumgreifer-Schale 92 sich.in ihrer Absetzstellung befinden, ist in einem Einschnitt 188 des Blockes 158 drehbar

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auf einem Zylinderstift 190 gelagert.

In der aus den Figuren 1, 2, 6, 7 und 8 ersichtlichen Anordnung wird dem Druckluftanschluß 170 des Blockes 114 normalerweise Druckluft zugeführt, so daß der Kolben 140 des Druckluftzylinders 142 normalerweise zurückgezogen ist und der Transportarm 86 und die Vakuumgreifer-Schale 92 normalerweise in ihrer angehobenen Aufgreiflage sind. Nachdem die Anwesenheit der Vakuumgreifer-Schale 92 in dieser Lage festgestellt worden ist und eine für die Beendigung der Vorausrichtung ausreichende Zeitspanne abgelaufen ist, wird der Luftdruck zu dem Druckluftanschluß 170 des Blockes 114 abgeschaltet, so daß der äußere Umfangsteil der Vakuumgreifer-Schale bis zur Berührung mit dem äußeren Umfangsteil der Oberfläche einer vorausgerichteten Halbleiter-Scheibe auf dem Voreinsteiltisch 2O abgesenkt,ist. Sodann wird über den Druckluftanschluß 110 an das flexible balgenartige Vakuumgreiferglied 112 der Vakuumgreifer-Schale 92 ein Vakuum angelegt, das ausreicht, um ein Gewicht zu heben, das fünf mal so groß ist wie dasjenige einer Halbleiter-Scheibe, so daß die vorausgerichtete Halbleiter-Scheibe von dem Vakuumgreifer aufgenommen wird. Weiterhin wird das über die öffnungen 58 in dem Voreinstelltisch 20 an die Unterseite der vorausgerichteten Halbleiter-Scheibe angelegte Vakuum durch Druckluft ersetzt. An den Druckluftanschluß 170 des Blockes 114 wird dann wieder Luftdruck angelegt, um die Vakuumgreifer-Schale 92 und die von dieser getragene Halbleiter-Scheibe anzuheben. Der Kolben 140 des Druckluftzylinders 142 wird so bewegt, daß er die Vakuumgreifer-Schale 92 und die vorausgerichtete Halbleiter-Scheibe in die angehobene Absetzstellurig verdreht. Sobald die Anwesenheit der Vakuumgreifer-Schale 92 in der Absetzstellung festgestellt wird, wird der dem Druck-, luftanschluß 170 des Blockes 114 zugeführte Luftdruck wieder abgeschaltet, so daß der Vakuumgreifer die vorausgerichtete Halbleiter-Scheibe auf der Spannvorrichtung 14 absetzt«

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Durch Öffnungen 192 (Fig. 1) in der Spannvorrichtung 14 wird an die Unterseite der vorausgerichteten Halbleiter-Scheibe ein Vakuum angelegt, um die Halbleiter-Scheibe an die Spannvorrichtung anzupressen. Zusätzlich wird das über den Druckluftanschluß 110 der Vakuuragreifer-Schale 92 an die Oberseite der vorausgerichteten Halbleiter-Scheibe angelegte Vakuum durch Druckluft ersetzt. Dann wird über den Druckluftanschluß 170 des Blockes 114 wieder Druckluft angelegt, so daß die Vakuumgreifer-Schale 92 in ihre angehobene Absetzstellung zurückkehrt. Der Kolben 140 des Druckluftzylinders 142 wird daraufhin zurückgezogen, so daß die Vakuumgreifer-Schale 92 in ihre angehobene Aufgreifstellung zurückkehrt und damit den nächsten Transportzyklus einleitet.

Die in der Spannvorrichtung 14 festgehaltene vorausgerichtete Halbleiter-Scheibe wird dadux*ch weiter mit der Photomaske ausgerichtet, daß die optische Ausrichtstufe, auf welcher die Spannvorrichtung 14 befestigt ist, entsprechend gehandhabt wird. Ein Film sogenannten Photo-Resist-Materiales auf der Oberfläche der ausgerichteten Halbleiter-Scheibe wird dann durch die Photomaske belichtet, um auf der Halbleiter-Scheibe die gewünschte Schaltung festzulegen« Im Anschluß an diese Arbeitsgänge des Ausrichtens und Belichtens wird das über die Öffnungen 192 in der Spannvorrichtung 14 an die Unterseite der Halbleiter-Scheibe angelegte Vakuum durch Druckluft ersetzt, um ein Luftkissen zu bilden, für die Bewegung der Halbleiter-Scheibe zu der Transportvorrichtung 24, welche die Halbleiter-Scheibe dann zu dem Magazin 26 transportiert, wo sie abgespeichert wird.

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Claims

Patentansprüche:

Einrichtung zum Ausrichten eines scheibenförmigen Werkstückes mit einem abgerundeten und einem abgeflachten Umfangteil_r insbesondere einer Halbleiter-IC-Scheibe, in eine vorgegebene Winkellage, dadurch gekennzeichnet , daß eine Haltevorrichtung (20) zum vorübergehenden Halten des Werkstückes (17) und eine Transportvorrichtung (28) zum Versetzen des in die vorgegebene Winkellage ausgerichteten Werkstückes (17) aus der Haltevorrichtung (20) in eine Arbeitsstation (14) vorhanden sind und daß eine Antriebsvorrichtung (64) vorgesehen ist_r welche zum Verdrehen des Werkstückes (17) in die vorgegebene Winkellage mit dem abgerundeten Umfangteil des Werkstückes (17) und beim Erreichen der vorgegebenen Winkellage zum Festhalten des Werkstückes (17) in dieser Lage mit dem abgeflachten Umfangteil des Werkstückes (17) in Eingriff zu bringen ist.

Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Haltevorrichtung einen Voreinstelltisch (20) zum vorübergehenden Halten des Werkstückes (17) umfaßt, der eine Vorrichtung (58) zum Erzeugen eines Luftkissens zwischen dem Voreinstelltisch (20) und dem Werkstück (17) während des Verdrehens des Werkstückes (17) in die vorgegebene Winkellage aufweist.

Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Vpreinstelltisch (20) schwenkbar gelagert ist und eine S chv/enk vorrichtung (48, 52) besitzt, mit welcher der Voreinstelltisch (20)

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zur Bewegung des von ihm gehaltenen Werkstückes (17) in und außer Eingriff mit der Antriebsvorrichtung (64) zunächst in Richtung auf die Antriebsvorrichtung (64) und anschließend wieder zurück in seine Ausgangslage verschwenkbar ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch g e k e η η zeichnet, daß der Voreinstelltisch (20) eine Vakuumspannvorrichtung (58) aufweist, mit welcher zwischen dem Werkstück (17) und dem Voreinstelltisch (20) beim Verschwenken des Voreinstelltisches (20) in Richtung auf die Antriebsvorrichtung (64) zum Anpressen des Werkstückes (17) an den Voreinstelltisch (20) ein Vakuum, sodann beim Verdrehen des Werkstückes (17) in die vorgegebene: Winkellage ein Luftkissen und schließlich beim Zurückschwenken des Voreinstelltisches (20) in seine Ausgangslage zum Anpressen des ausgerichteten Werkstückes (17) an den Voreinstelltisch (20) wieder ein Vakuum erzeugbar ist.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebsvorrichtung neben dem Voreinstelltisch (20) angeordnete erste Antriebsmittel (64) aufweist, welche auf den abgerundeten Umfangsteil des Werkstückes (17) einzuwirken vermögen, um dieses in einer ersten Drehrichtung in die vorgegebene Winkellage zu verdrehen, sowie zweite Antriebsmittel (64) besitzt, welche das Werkstück (17) in der entgegengesetzten Drehrichtung zu verdrehen trachten, und daß die ersten und zweiten Antriebsmittel (64) gleichzeitig auf den abgeflachten ümfangsteil des Werkstückes (17) einzuwirken vermögen, wenn dieses die vorgegebene Winkellage erreicht, derart, daß sie einander entgegenwirken und das Werkstück (17) in der vorgegebenen Winkellage festhalten.

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6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die ersten und zweiten Antriebsmittel aus mindestens zwei im Abstand voneinander angeordneten Antriebsrollen (64) mit senkrechter Drehachse bestehen, die so antreibbar sind, daß sie das Werkstück (17) in einander entgegengesetzten Drehrichtungen zu verdrehen trachten.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch g e k e η η -, zeichnet , daß eine mittlere Antriebsrolle und zwei äußere Antriebsrollen (64) vorgesehen sind, von denen die mittlere und eine äußere Antriebsrolle (64)

•einerseits und die andere Antriebsrolle (64) andererseits in entgegengesetzten Drehrichtungen antreibbar sind, daß die mittlere und die eine äußere Antriebsrolle (64) so angeordnet sind, daß sie auf den abgerundeten ürafangsteil des Werkstückes (17) einwirken und dieses in Richtung auf die vorgegebene Winkellage zu drehen trachten, und daß die beiden äußeren Antriebsrollen (64) so angeordnet sind, daß sie auf den abgeflachten Umfangsteil des Werkstückes (17) einwirken, wenn dieses in der vorgegebenen Winkellage ist, derart, daß sie einander entgegenwirken und das Werkstück (17) in der vorgegebenen Winkellage festhalten.

8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Transportvorrichtung (28) einen Transportarm (86) aufweist, der für eine Schwenkbewegung zwischen der Haltevorrichtung oder gegebenenfalls dem Voreinstelltisch (20) und der Arbeitsstation (14) drehbar gelagert ist, sowie einen Vakuumgreifer (92, 112) besitzt, der mit dem Transportarm (86) verbunden ist und das Werkstück (17) an der Haltevorrichtung bzw. dem Voreinstelltisch (20) aufzugreifen und an der Arbeitsstation (14) abzusetzen vermag.

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9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß der Vakuumgreifer (92, 112) aus einem nach unten weisenden und über das Werkstück (17) passenden äußeren Teil (92) und einem innerhalb des äußeren Teiles (92) angeordneten Vakuumglied (112) zum Anlegen eines Vakuums an das Werkstück (17) besteht.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß eine Fördervorrichtung (18, 24) zum Bewegen des Werkstückes (17) von einer Beschickungsstation (16) zu der Haltevor-

. " richtung oder gegebenenfalls dem Voreinstelltisch (20) undj von der Arbeitsstation (14) zu einer Entnahmestation (26) vorgesehen ist.

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